一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置的制作方法

本发明涉及电力电子功率模块封装，特别是涉及一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置。

背景技术：

1、现阶段面向功率半导体模块封装用的基板广泛为陶瓷基板dbc(direct bondcopper,直接覆铜)，生产dbc厂家为了运输和包装便利统一制成3×5母基板形式。其中母基板被激光加工预处理成大小一致的15个子基板，子基板间在陶瓷表面形成等间距的微孔沟槽方便分板。

2、例如公开号为cn105470208b的中国专利公开的一种陶瓷基板。该陶瓷基板利用复合材料层防止金属化层从基板主体剥离，并且避免因复合材料层而导致装置尺寸的扩大。

3、但目前功率模块封装制造商解决母基板分板的方式主要工艺人员手工折断，沿沟槽走向外力折断，此方法效率低，且一旦母基板经过半导体焊接、引线键合、端子焊接工序后，手工折断非常容易对封装结构造成铝线压塌、电极歪斜、陶瓷崩边等破坏，从而导致模块失效。

技术实现思路

1、本发明针对上述技术问题，提供一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置。

2、为了解决以上技术问题，本发明提供一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置。

3、技术效果：基于手工分块的工艺缺陷，本发明旨在提高母基板的分板效率，规避手动分板造成的应力破坏，发明了一种针对大小均一、沟槽整齐的母基板分板夹具，推动半导体功率器件封装工艺进步；主要选择了合适的超声振动源，确保其频率和振幅能够满足切割需求，还设计有合适的振动传递机构，确保超声振动能够有效地传递到切割刀具或切割工具上。

4、本发明进一步限定的技术方案是：

5、一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，包括留有供超声分割刀移动路径的顶板和用于放置基板的底板，顶板上设有

6、法兰夹紧装置，用于固定超声分割刀，并能够使电机驱动旋转螺母提供超声分割刀轴向位移行程，以方便超声分割刀预留足够间隙完成超声空化反应过程；

7、凹槽，位于顶板顶面，由r6牛鼻式铣刀铣削加工形成，用于方便超声分割刀刀头端输出均匀轴向振幅；

8、支撑夹具，位于顶板两侧，包括等高的左侧夹具和右侧夹具，其中左侧夹具为上料侧，与底板平行处设有用于固定夹紧母基板的方槽；右侧夹具为下料侧，与底板平行处同样设有方槽，位于右侧夹具处的方槽深度和宽度均小于左侧夹具处的方槽；

9、右侧夹具下方设有宽度与标准单片覆铜基板同宽的u形槽，u形槽高度高于单片覆铜基板；

10、在u形槽下端设有坡形下料台，其与母基板原始宽度一致。

11、进一步的，超声分割刀的轴向位移形成为15～20mm。

12、前所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，坡形下料台的顶面与支撑夹具顶面平行。

13、前所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，坡形下料台在超净间内分割完成后，需要垫设绝缘防尘布，以实现分割后的单基板下料。

14、前所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，超声分割刀包括不锈钢制后盖板、两对用于将贴入的直流电由逆压电效应转为高频轴向位移的锆钛酸铅压电陶瓷、前端夹持法兰、一级锥形变幅杆、二级短距离柱形变幅杆和前端分割刀头。

15、前所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，超声切割刀在10～15khz内刀头所能达到的最大振幅为500～800um。

16、前所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，超声切割刀在运动过程中，由顶端固定的夹持凸形法兰严格保证超声切割刀的轴向约束。

17、前所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，覆铜基板的分割过程包括上下料、分割过程和宽度检验。

18、本发明的有益效果是：

19、（1）本发明中，具有高兼容性，基板分板装置可同时完成分离工艺边、将第一次分板出来的多个子模块再次分板得到单个模块；

20、（2）本发明中，将母板放置在固定板上，通过压杆接触陶瓷边来完成分板，这样装置的便于观察，也避免了手工分板时与铝线和电极接触而导致分板时电极歪斜、铝线压塌的情况；

21、（3）本发明中，使用基板分板装置取代了人工分板，提高了生产效率，保证了分板的成功率；

22、（4）本发明中，分板过程中受力均匀，母板平放在固定板上，压杆的长度与母板一致，通过压杆给到母板工艺条边的力是一致的；

23、（5）本发明中，提高了母基板的分板效率，规避手动分板造成的应力破坏，提供了一种针对大小均一、沟槽整齐的母基板分板夹具，推动半导体功率器件封装工艺进步；主要选择了合适的超声振动源，确保其频率和振幅能够满足切割需求，还设计有合适的振动传递机构，确保超声振动能够有效地传递到切割刀具或切割工具上。

技术特征：

1.一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，包括留有供超声分割刀（3）移动路径的顶板（1）和用于放置基板的底板（5），其特征在于：所述顶板（1）上设有

2.根据权利要求1所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，其特征在于：所述超声分割刀（3）的轴向位移形成为15～20mm。

3.根据权利要求1所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，其特征在于：所述坡形下料台（6）的顶面与支撑夹具（7）顶面平行。

4.根据权利要求3所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，其特征在于：所述坡形下料台（6）在超净间内分割完成后，需要垫设绝缘防尘布，以实现分割后的单基板下料。

5.根据权利要求1所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，其特征在于：所述超声分割刀（3）包括不锈钢制后盖板（8）、两对用于将贴入的直流电由逆压电效应转为高频轴向位移的锆钛酸铅压电陶瓷（9）、前端夹持法兰（10）、一级锥形变幅杆（12）、二级短距离柱形变幅杆（13）和前端分割刀头（14）。

6.根据权利要求1所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，其特征在于：所述超声切割刀在10～15khz内刀头所能达到的最大振幅为500～800um。

7.根据权利要求1所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，其特征在于：所述超声切割刀在运动过程中，由顶端固定的夹持凸形法兰严格保证超声切割刀的轴向约束。

8.根据权利要求1所述的一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，其特征在于：所述覆铜基板的分割过程包括上下料、分割过程和宽度检验。

技术总结本发明公开了一种压电式超声振动对覆铜基板分割装置，涉及电力电子功率模块封装技术领域。该装置包括顶板、凹槽、法兰夹紧装置和支撑夹具；本发明基于手工分块的工艺缺陷，本发明旨在提高母基板的分板效率，规避手动分板造成的应力破坏，发明了一种针对大小均一、沟槽整齐的母基板分板夹具，推动半导体功率器件封装工艺进步；主要选择了合适的超声振动源，确保其频率和振幅能够满足切割需求，还设计有合适的振动传递机构，确保超声振动能够有效地传递到切割刀具或切割工具上。技术研发人员：窦文芳,杨阳,郝凤斌,肖建祥受保护的技术使用者：扬州国扬电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9