一种igbt模块的热敏电阻焊接工装及焊接方法
【专利摘要】本发明公开了一种IGBT模块的热敏电阻焊接工装，包括底板和定位板，底板在下，定位板在上，且底板与定位板接触面上均开设有与DBC板外形吻合的凹槽，定位板包括热敏电阻定位部分和DBC定位部分，热敏电阻定位部分包括独立的顶盖板和热敏电阻定位块，热敏电阻定位块中央开设有一道热敏电阻定位槽，DBC定位部分为中央镂空的回字形，该镂空部分为热敏电阻容置槽，热敏电阻定位块容置槽上方开设有一圈厚度小于所述热敏电阻容置槽的顶盖板容置槽，在顶盖板容置槽内、垂直于所述热敏电阻容置槽、开设有一道热敏电阻定位块定位槽。该热敏电阻焊接工装可方便操作人员实时观察热敏电阻的位置情况，便于装配，提高焊接质量。
【专利说明】一种IGBT模块的热敏电阻焊接工装及焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体封装【技术领域】，特别涉及一种IGBT模块的热敏电阻焊接工装及焊接方法。
【背景技术】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT (双极型三极管）和MOS (绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。IGBT具备驱动功率小而饱和压降低等优点，特别是容易开通和关断等性能特点，是国际上公认的电力电子技术第三次革命最具代表性的产品，因此在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。IGBT至今已经发展到第六代，商业化已发展到第五代。
[0003]但由于IGBT是大功率半导体器件，损耗功率大，发热现象严重，且IGBT的耐过热能力较差，加之IGBT的有最高结温限制，大多不能超过150°C，所以，IGBT器件不宜长期工作在较高温度下。为了保证IGBT的长期安全工作，就必须在提高IGBT散热能力的同时，对IGBT进行过热保护设计。
[0004]为IGBT模块安装热敏电阻是常见的过热保护设计之一。安装热敏电阻后，通过实时测量热敏电阻的阻值来量取模块的温度，当模块达到极限运行温度时，系统会及时报警并切断IGBT模块运行，保护IGBT模块安全使用。因此，保证IGBT模块中热敏电阻与DBC之间的焊接质量，实现外部保护电路能够及时对模块进行安全保护有着非常重要的意义。
[0005]而现有技术中，由于现有热敏电阻为圆柱体，在放置时很容易滚动，导致偏离焊接位置；现有的顶板的定位销也为圆柱体，在放好热敏电阻盖在顶板后，此时热敏电阻和DBC被封闭在工装内，无法实时观察热敏电阻放置位置的情况，在焊接时，焊料熔化，顶板定位销无法将热敏电阻固定在DBC的设计焊接位置上，导致焊接后热敏电阻位置偏移、焊接脚虚焊，从而降低了热敏电阻与DBC焊接的焊接质量，存在热敏电阻与DBC之间脱落，热敏电阻电气性能失效的风险。
[0006]因此，针对上述技术问题，有必要提供一种能保证热敏电阻在焊接前和焊接后都固定在最佳焊接位置上的热敏电阻焊接工装，以克服上述缺陷。
【发明内容】
[0007]本发明针对现有圆柱形热敏电阻的焊接工装的设计不足，将定位板和顶板进行优化设计，可实时观察热敏电阻的焊接位置，既能方便操作人员装配，又能保证热敏电阻在焊接前和焊接后都固定在最佳焊接位置上，提高焊接质量，且热敏电阻的焊接脚更加牢靠，增强了热敏电阻的电气性能和机械性能。
[0008]一种IGBT模块的热敏电阻焊接工装，包括底板和定位板，所述底板在下，所述定位板在上，且所述底板与定位板接触面上均开设有与DBC板外形吻合的凹槽，其特征在于：所述定位板包括热敏电阻定位部分和DBC定位部分，所述热敏电阻定位部分呈凸字型、包括独立的顶盖板和热敏电阻定位块，所述热敏电阻定位块体积小于所述顶盖板，所述热敏电阻定位块中央开设有一道热敏电阻定位槽，所述DBC定位部分为中央镂空的回字形，该镂空部分为热敏电阻容置槽，所述热敏电阻定位块容置槽上方开设有一圈厚度小于所述热敏电阻容置槽的顶盖板容置槽，在所述顶盖板容置槽内、垂直于所述热敏电阻容置槽、开设有一道热敏电阻定位块定位槽。
[0009]优选地，所述热敏电阻容置槽的长对称轴与所述热敏电阻定位块定位槽的长对称
轴互相垂直。
[0010]优选地，所述热敏电阻定位块为长方形，所述热敏电阻定位槽与所述热敏电阻定位块的长边的中线重合。
[0011]优选地，所述热敏电阻定位槽为U型槽，所述U型槽的宽度大于等于热敏电阻直径O. I?O. 5mm、其深度小于等于热敏电阻半径O. I?O. 3mm,所述热敏电阻半径为O. 5?
I.Omm0
[0012]优选地，所述热敏电阻定位块定位槽的长度和宽度应大于等于热敏电阻定位块长度和宽度O. 5?I. 0臟。
[0013]优选地，所述热敏电阻容置槽的厚度大于等于热敏电阻的半径O. I?O. 3mm。
[0014]优选地，所述热敏电阻定位块的宽度为热敏电阻宽度的50?80%，所述热敏电阻宽度为3. O?4. 0臟。
[0015]优选地，所述顶盖板容置槽厚度大于焊片厚度。
[0016]一种如上述的IGBT模块的热敏电阻焊接方法，其特征在于，所述方法包括：
[0017]SI、将DBC放入所述底板的凹槽内，盖上定位板的DBC定位部分；
[0018]S2、随后依次放入焊片和热敏电阻，将热敏电阻定位块设有热敏电阻定位槽的一面朝下盖上，调整热敏电阻位置；
[0019]S3、将安装有热敏电阻的焊接工装放入焊接炉完成焊接；
[0020]S4、焊接完成，将定位板从底板上取下。
[0021 ] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0022]( I)针对现有技术的缺点，本发明将传统的顶板和顶板定位销换成热敏电阻定位块，可固定住热敏电阻，使其在焊接前后都不会发生焊接位置的变化，保证热敏电阻始终处在最佳位置，焊片熔化后热敏电阻定位部分能随热敏电阻一起下沉，使热敏电阻的焊脚贴住DBC，焊料更好地包裹住热敏电阻的焊脚，不易脱落，增强了 DBC与热敏电阻之间的电气性能和机械性能，提高了焊接质量。
[0023](2)方便操作人员实时观察热敏电阻的位置情况，便于装配。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图I为现有技术中的焊接工装的俯视图；
[0026]图2为以图I中A-A为截面的现有焊接工装的截面图；[0027]图3为本发明实施例中定位板的俯视结构图；
[0028]图4为以图3中8-8为截面的本发明实施例中定位板的截面图；
[0029]图5为本发明热敏电阻焊接工装的俯视结构图；
[0030]图6为以图5中为截面的本发明热敏电阻焊接工装的截面图；
[0031]图7为以图5中0-0为截面的本发明热敏电阻焊接工装的截面图；
[0032]图8为本发明实施例中热敏电阻定位块的主视图；
[0033]图9为本发明实施例中热敏电阻定位块的侧视图；
[0034]图10为本发明实施例中热敏电阻定位块的俯视图；
[0035]图11为本发明热敏电阻定位工装的装配示意图。
[0036]其中:
[0037]1’、现有技术中的底板；2’、现有技术中的定位板；3’、现有技术中的顶板；4’、现有技术中的定位销；
[0038]1、底板；11、底板上表面的凹槽；
[0039]2、定位板:2148(:定位部分:21148(:定位部分下表面的凹槽；212、热敏电阻容置槽；213、顶盖板容置槽；214、热敏电阻定位块定位槽；221、热敏电阻定位块；222、顶盖板；
[0040]3、热敏电阻定位槽:438(: ；5、焊片；6、热敏电阻。
【具体实施方式】
[0041]下面将通过【具体实施方式】对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]现有的热敏电阻焊接工装由底板1’、定位板2’和顶板3’组成，顶板3’还包括一个安插在顶板3’中央的定位销4’，如图1和图2所示。底板1’的作用是用来固定08(:基板，定位板2’用于固定热敏电阻与08(:的相对位置，顶板3’上的定位销4’用于对热敏电阻施加压力。操作时首先将08(:放在底板1’凹槽中，盖上定位板2’，将焊片放在焊接位置上，再放上热敏电阻，最后放上顶板3’，顶板3’上的圆柱形定位销4’压在热敏电阻上。
[0043]然而，现有技术存在着缺点:现有的热敏电阻为圆柱体，在放置时很容易滚动，偏离焊接位置；现有的顶板的定位销也为圆柱体，在放好热敏电阻盖在顶板后，此时热敏电阻和08(:被封闭在工装内，无法实时观察热敏电阻放置位置的情况，在焊接时，焊料熔化，顶板定位销无法将热敏电阻固定在08(:的设计焊接位置上，导致焊接后热敏电阻位置偏移、焊接脚虚焊，从而降低了热敏电阻与08(:焊接的焊接质量，存在热敏电阻与08(:之间脱落，热敏电阻电气性能失效的风险。
[0044]针对上述缺陷，本发明提供了一种模块的热敏电阻焊接工装，如图3至图11所示。该热敏电阻焊接工装包括底板1和定位板2，所述底板1在下，所述定位板2在上，且所述底板1与定位板2接触面(即底板1的上表面和定位板2的下表面)上分别开设有与080板4外形吻合的凹槽11和211。所述定位板2包括080定位部分和21热敏电阻定位部分22。该热敏电阻定位部分22呈凸字型。上述热敏电阻定位部分22包括独立的热敏电阻定位块221和顶盖板222，所述热敏电阻定位块221体积小于所述顶盖板222且位于顶盖板222的中央。如图7所示，所述热敏电阻定位块221中央开设有一道热敏电阻定位槽3。优选地，上述热敏电阻定位块221的宽度（即热敏电阻定位槽的宽度）为热敏电阻6宽度的50?80%，该设计使得热敏电阻6的两端将露出于热敏电阻定位块221之外，因此采用上述热敏电阻定位部分代22替传统顶板3’，可便于观察位于热敏电阻定位块221下方的热敏电阻6的位置情况，如热敏电阻6的位置有偏移发生，可及时对其进行调整。常见热敏电阻的宽度为3?4_，因此根据不同宽度的热敏电阻6，可以制作各种尺寸不同的热敏电阻定位块221用以配套使用。
[0045]该热敏电阻定位槽3为U型槽，如图9所示，优选热敏电阻定位块221为长方形，而该热敏电阻定位槽3位于热敏电阻定位块221的中央位置且与热敏电阻定位块221的两条长边上的中线重合，上述优选设计可保证该热敏电阻定位块221无论被旋转多少个180°仍能够发挥其定位作用。该U型槽3用于固定热敏电阻6。装配时，将热敏电阻6嵌入上述热敏电阻定位槽3中，从而使热敏电阻6的位置不会发生变化，确保热敏电阻6在焊接前后都处在最佳的焊接位置上。为了使热敏电阻6的焊接效果达到最佳、热敏电阻定位块221能更好地固定热敏电阻6，本发明的优选实施例将热敏电阻定位块221的U型槽3的长度和宽度设计为大于等于热敏电阻直径O. I?O. 5mm，U型槽3的深度设计为小于等于热敏电阻半径O. I?O. 3mm,常见的热敏电阻半径为O. 5?I. 0mm。
[0046]如图3至图11所示，上述DBC定位部分21为中央镂空的回字形。该镂空部分为热敏电阻容置槽212，用于容置热敏电阻6。上述热敏电阻容置槽212上方开设有一圈厚度小于所述热敏电阻容置槽212的顶盖板容置槽213。该顶盖板容置槽213的各边长与上述顶盖板222的各边长对应相等。在上述顶盖板容置槽213内、垂直于所述热敏电阻容置槽212、开设有一道热敏电阻定位块定位槽214，该热敏电阻定位块定位槽214分成两块，分别位于热敏电阻定位槽212的两侧，且热敏电阻容置槽212的长对称轴与热敏电阻定位块定位槽214的长对称轴互相垂直且平分。
[0047]在焊接时，该顶盖板222需要压制在上述热敏电阻定位块221之上，焊料熔化时，热敏电阻定位块221在顶盖板222的重力施压之下会随着热敏电阻6 —同下沉，此时，热敏电阻定位块221将嵌入热敏电阻定位块定位槽214内，顶盖板222将嵌入顶盖板容置槽213内。当热敏电阻6的焊脚刚好接触到DBC4时，上述顶盖板容置槽213将支撑住压制热敏电阻定位块221的顶盖板222，而热敏电阻定位块定位槽214将支撑住热敏电阻定位块221，阻止上述热敏电阻定位部分22继续下沉，如图5所示。因此，本发明实施例中所述热敏电阻定位块定位槽214的厚度大于等于热敏电阻的半径O. I?O. 3mm。由于常见热敏电阻半径为O. 5?I. 0mm，所以同样地，针对不同尺寸的热敏电阻需优选制作不同尺寸的焊接工装。
[0048]另外，上述顶盖板容置槽厚度213大于焊片5厚度，方可保证顶盖板222随焊片5熔化下沉时，顶盖板222不会落到顶盖板容置213以外的空间。
[0049]对应的，一种IGBT模块的热敏电阻焊接方法，包括以下步骤：
[0050]SI、将DBC4放入所述底板I的凹槽11内，盖上定位板2的DBC定位部分21 ；
[0051]S2、随后依次放入焊片5和热敏电阻6，将热敏电阻定位块221设有热敏电阻定位槽3的一面朝下盖上，调整热敏电阻位置：
[0052]将热敏电阻6放在热敏电阻焊接位置的中心位置，然后将热敏电阻定位块221放入热敏电阻定位块定位槽214的内，使热敏电阻6嵌入热敏电阻定位块221下方的热敏电阻定位槽3内，此时应注意观察热敏电阻6与热敏电阻定位块221的相对位置情况并作及时调整，直至热敏电阻定位块221两边露出的热敏电阻焊接脚长度一致。另外，还应注意热敏电阻定位块221在热敏电阻定位块定位槽214内的滑动情况，保证热敏电阻定位块221能在热敏电阻定位块定位槽214内自由滑动，避免焊接时热敏电阻定位块221在热敏电阻定位块定位槽214内卡住，致使不能随热敏电阻6 —起下沉而导致热敏电阻6位置偏移，装配后的效果图请参见图4和图5。
[0053]S3、将安装有热敏电阻的焊接工装放入焊接炉完成焊接：
[0054]将热敏电阻6调整至最佳位置后，进行焊接，焊片5熔化后，热敏电阻定位块221在顶盖板222的重力施压之下会随着热敏电阻6 —同下沉，此时，热敏电阻定位块221将嵌入热敏电阻定位块定位槽214内，顶盖板222将嵌入顶盖板容置槽213内。当热敏电阻6的焊脚刚好接触到DBC4时，上述顶盖板容置槽213将支撑住压制热敏电阻定位块221的顶盖板222，而热敏电阻定位块定位槽214将支撑住热敏电阻定位块221，阻止上述热敏电阻定位部分22继续下沉，从而完成热敏电阻6与DBC4的焊接。
[0055]S4、焊接完成，将定位板2从底板I上取下，将焊接完成的带有热敏电阻的DBC取下即可进行下一道工序。
[0056]与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0057](I)本发明将传统的顶板和顶板定位销换成热敏电阻定位块，可固定住热敏电阻，使其在焊接前后都不会发生焊接位置的变化，保证热敏电阻始终处在最佳位置，焊片熔化后热敏电阻定位部分能随热敏电阻一起下沉，使热敏电阻的焊脚贴住DBC，焊料更好地包裹住热敏电阻的焊脚，不易脱落，增强了 DBC与热敏电阻之间的电气性能和机械性能，提高了
焊接质量。
[0058](2)方便操作人员实时观察热敏电阻的位置情况，便于装配。
[0059]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
【权利要求】
1.一种IGBT模块的热敏电阻焊接工装，包括底板和定位板，所述底板在下，所述定位板在上，且所述底板与定位板接触面上均开设有与DBC板外形吻合的凹槽，其特征在于：所述定位板包括热敏电阻定位部分和DBC定位部分，所述热敏电阻定位部分呈凸字型、包括独立的顶盖板和热敏电阻定位块，所述热敏电阻定位块体积小于所述顶盖板，所述热敏电阻定位块中央开设有一道热敏电阻定位槽，所述DBC定位部分为中央镂空的回字形，该镂空部分为热敏电阻容置槽，所述热敏电阻定位块容置槽上方开设有一圈厚度小于所述热敏电阻容置槽的顶盖板容置槽，在所述顶盖板容置槽内、垂直于所述热敏电阻容置槽、开设有一道热敏电阻定位块定位槽。
2.根据权利要求1所述的热敏电阻焊接工装，其特征在于：所述热敏电阻容置槽的长对称轴与所述热敏电阻定位块定位槽的长对称轴互相垂直。
3.根据权利要求1所述的热敏电阻焊接工装，其特征在于：所述热敏电阻定位块为长方形，所述热敏电阻定位槽与所述热敏电阻定位块的长边的中线重合。
4.根据权利要求1所述的热敏电阻焊接工装，其特征在于：所述热敏电阻定位槽为U型槽，所述U型槽的宽度大于等于热敏电阻直径O.1 ?O. 5mm、其深度小于等于热敏电阻半径O. I?O. 3mm,所述热敏电阻半径为O. 5?1. Omm。
5.根据权利要求1所述的热敏电阻焊接工装，其特征在于：所述热敏电阻定位块定位槽的长度和宽度应大于等于热敏电阻定位块长度和宽度O. 5?1. 0mm。
6.根据权利要求1所述的热敏电阻焊接工装，其特征在于：所述热敏电阻容置槽的厚度大于等于热敏电阻的半径O. 1?O. 3mm。
7.根据权利要求1所述的热敏电阻焊接工装，其特征在于：所述热敏电阻定位块的宽度为热敏电阻宽度的50?80%，所述热敏电阻宽度为3.0?4. 0mm。
8.根据权利要求1所述的热敏电阻焊接工装，其特征在于：所述顶盖板容置槽厚度大于焊片厚度。
9.一种如权利要求1所述的IGBT模块的热敏电阻焊接方法，其特征在于，所述方法包括： s1、将DBC放入所述底板的凹槽内，盖上定位板的DBC定位部分； s2、随后依次放入焊片和热敏电阻，将热敏电阻定位块设有热敏电阻定位槽的一面朝下盖上，调整热敏电阻位置； s3、将安装有热敏电阻的焊接工装放入焊接炉完成焊接； s4、焊接完成，将定位板从底板上取下。
【文档编号】B23K31/02GK103831568SQ201410088593
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】徐涛 申请人:西安永电电气有限责任公司