提高IGBT模块封装效率的封装夹具的制作方法

提高igbt模块封装效率的封装夹具
技术领域
1.本实用新型涉及一种封装夹具，尤其是一种提高igbt模块封装效率的封装夹具。


背景技术：

2.igbt(insulated gate bipolar transistor)模块是一种标准尺寸的模块产品，由于其优越的开关性能被广泛的应用于电机驱动、感应加热、风能发电、光伏等领域。由于igbt模块是一种内部结构相对复杂的产品，制造工艺繁琐，现有 igbt模块在封装时效率低，导致封装成本高，封装良率较差，难以满足实际生产的需求。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种提高igbt模块封装效率的封装夹具，其结构紧凑，能有效提高封装的效率，降低封装成本，安全可靠。
4.按照本实用新型提供的技术方案，所述提高igbt模块封装效率的封装夹具，包括封装支撑定位底座以及依次置于封装支撑定位底座上的散热基板定位框板与芯片定位框板；
5.在所述散热基板定位框板上设置与覆铜陶瓷体适配的覆铜陶瓷体定位槽组，覆铜陶瓷体嵌置于所述覆铜陶瓷体定位组内时，所述覆铜陶瓷体能与封装支撑定位底座上的一散热基板正对应并接触；
6.在芯片定位框板上设置与芯片单元体适配的芯片定位孔，芯片单元体通过芯片定位孔置于芯片定位框板内后，能与所述芯片定位框板正下方相应的覆铜陶瓷体正对应，在将覆铜陶瓷体焊接在散热基板上时，能同时将芯片单元体焊接在覆铜陶瓷体上。
7.所述封装支撑定位底座上设置若干底座定位柱，所述底座定位柱垂直分布于封装支撑定位底座上，散热基板、散热基板定位框板以及芯片定位框板能套置在封装支撑定位底座上相应的底座定位柱，并依次定位支撑在所述封装支撑定位底座上。
8.在所述散热基板定位框板的端部设置能与底座定位柱适配的散热基板定位框板孔，散热基板定位框板通过散热基板定位框板孔能套置在相应的底座定位柱上；所述覆铜陶瓷体定位槽组包括设置于散热基板定位框板中间区域的覆铜陶瓷体主定位槽以及设置于散热基板定位框板一端部的覆铜陶瓷体定位端槽，所述覆铜陶瓷体主定位槽、覆铜陶瓷体定位端槽均贯通散热基板定位框板。
9.所述芯片单元体包括igbt器件单元以及frd器件单元，所述芯片定位孔包括与igbt器件单元适配的igbt器件单元定位孔以及与frd器件单元适配的frd器件单元定位孔。
10.所述芯片定位框板包括与散热基板定位框板适配的芯片定位外框板以及若干置于芯片定位外框板内的芯片定位座，在所述芯片定位外框板的端部设置芯片定位外框板孔，芯片定位外框板通过芯片定位外框板孔能套置在底座定位柱上，所述芯片定位孔设置于所述芯片定位座上。
11.在芯片定位外框板上设置与芯片定位座适配的芯片定位座槽，芯片定位座能嵌置
于所述芯片定位座槽内，并能与所述芯片定位外框板分离。
12.在所述芯片定位座上设置若干功率端子预上锡定位孔，所述功率端子预上锡定位孔贯通芯片定位座，通过功率端子预上锡定位孔能向覆铜陶瓷体上的功率端子待焊接区预上功率端子焊锡。
13.芯片定位外框板内设置多个芯片定位座槽时，所述芯片定位座槽间相互平行，在芯片定位座的端部设置芯片定位座定位支撑板，芯片定位座置于芯片定位座槽内时，芯片定位座通过端部的芯片定位座定位支撑板与芯片定位座槽适配连接。
14.还包括用于在散热基板上信号端子待焊接区预上信号端子焊锡的信号端子预上锡定位结构；
15.所述信号端子预上锡定位结构包括设置于芯片定位外框板一端的芯片定位外框板信号端子预上锡定位座，所述芯片定位外框板信号端子预上锡定位座与散热基板定位框板一端的覆铜陶瓷体定位端槽正对应，以通过芯片定位外框板信号端子预上锡定位座以及覆铜陶瓷体定位端槽将信号端子焊锡预上在覆铜陶瓷体上信号端子待焊接区。
16.在芯片定位外框板的一端设置允许芯片定位外框板信号端子预上锡定位座嵌置的芯片定位外框板信号端子预上锡定位孔，在芯片定位外框板信号端子预上锡定位座内设置芯片定位外框板信号端子预上锡定位座孔，所述芯片定位外框板信号端子预上锡定位座孔贯通芯片定位外框板信号端子预上锡定位座。
17.本实用新型的优点：通过散热基板定位框板能实现散热基板与覆铜陶瓷体的对应，利用芯片定位框板能实现芯片单元体与覆铜陶瓷体的对应，在将覆铜陶瓷体焊接在散热基板上时，能同时将芯片单元体焊接在覆铜陶瓷体上，从而能有效提高封装的效率，降低封装成本。
附图说明
18.图1为本实用新型的结构示意图。
19.图2为本实用新型封装支撑定位底座的示意图。
20.图3为本实用新型使用时的爆炸图。
21.图4为本实用新型散热基板定位框板的示意图。
22.图5为本实用新型芯片定位外框板的示意图。
23.图6为本实用新型芯片定位座的示意图。
24.图7为本实用新型芯片定位外框板信号端子预上锡定位座的示意图。
25.附图标记说明：1-封装支撑定位底座、2-芯片定位框板、3-底座定位柱、4
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芯片定位座、5-芯片定位外框板信号端子预上锡定位座、6-散热基板、7-散热基板孔、8-散热基板定位框板、9-覆铜陶瓷体、10-散热基板定位框板孔、11-芯片定位外框板孔、12-igbt器件单元、13-frd器件单元、14-芯片定位外框板、15
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覆铜陶瓷体主定位槽、16-覆铜陶瓷体定位端槽、17-芯片定位槽、18-芯片定位外框板信号端子预上锡定位孔、19-芯片定位座定位支撑板、20-igbt器件单元定位孔、21-frd器件单元定位孔、22-功率端子预上锡定位孔以及23-芯片定位外框板信号端子预上锡定位座孔。
具体实施方式
26.下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
27.如图1和图3所示：为了能有效提高封装的效率，降低封装成本，本实用新型包括封装支撑定位底座1以及依次置于封装支撑定位底座1上的散热基板定位框板8与芯片定位框板2；
28.在所述散热基板定位框板8上设置与覆铜陶瓷体9适配的覆铜陶瓷体定位槽组，覆铜陶瓷体9嵌置于所述覆铜陶瓷体定位组内时，所述覆铜陶瓷体9能与封装支撑定位底座1上的一散热基板6正对应并接触；
29.在芯片定位框板2上设置与芯片单元体适配的芯片定位孔，芯片单元体通过芯片定位孔置于芯片定位框板2内后，能与所述芯片定位框板2正下方相应的覆铜陶瓷体9正对应，在将覆铜陶瓷体9焊接在散热基板6上时，能同时将芯片单元体焊接在覆铜陶瓷体9上。
30.具体地，通过封装支撑定位底座1能实现对整个封装过程进行定位与支撑，散热基板定位框板8以及芯片定位框板2能置于封装支撑定位底座1上，其中，散热基板定位框板8位于芯片定位框板2下方，芯片定位框板2支撑在散热基板定位框板8上。具体实施时，对igbt封装时，即是将芯片单元体装配在dbc (direct bonding copper)板上，一般地，所述芯片单元体包括igbt器件单元 12以及frd(fast recovery diode)器件单元13，dbc板可包括散热基板6以及设置于所述散热基板6上的覆铜陶瓷体9，覆铜陶瓷体9的具体形式一般可根据实际igbt封装的电气连接形式确定，芯片单元体的具体形式以及在覆铜陶瓷体9上位置等可以根据实际需要选择，以满足具体封装需求为准。
31.具体实施时，为了能实现快速封装，需要将散热基板6置于封装支撑定位底座1上，且散热基板6位于封装支撑定位底座1与散热基板定位框板8之间，散热基板定位框板8压盖在散热基板6上。为了能实现覆铜陶瓷体9与散热基板6间的焊接，在散热基板定位框板8上设置覆铜陶瓷体定位槽组，覆铜陶瓷体定位槽组贯通所述散热基板定位框板8，且覆铜陶瓷体定位槽组与覆铜陶瓷体 9适配。覆铜陶瓷体定位槽组能允许覆铜陶瓷体9嵌置，当覆铜陶瓷体9与散热基板6焊接后，提拉散热基板定位框板8上时，不会影响覆铜陶瓷体9与散热基板6。
32.在芯片定位框板2上设置与芯片单元体适配的芯片定位孔，芯片单元体通过芯片定位孔置于芯片定位框板2内后，能与所述芯片定位框板2正下方相应的覆铜陶瓷体9正对应。
33.具体使用时，需要在散热基板6上需要设置与覆铜陶瓷体9焊接用的焊锡，在覆铜陶瓷体9上设置与芯片单元体焊接用的焊锡，从而覆铜陶瓷体9通过覆铜陶瓷体定位槽组与散热基板6接触，芯片单元体通过芯片定位孔与覆铜陶瓷体9正对应接触后，在将覆铜陶瓷体9焊接在散热基板6上时，可同时将芯片单元体焊接在覆铜陶瓷体9上，从而能有效提高封装的效率，降低封装成本。
34.如图2所示，所述封装支撑定位底座1上设置若干底座定位柱3，所述底座定位柱3垂直分布于封装支撑定位底座1上，散热基板6、散热基板定位框板8 以及芯片定位框板2能套置在封装支撑定位底座1上相应的底座定位柱3，并依次定位支撑在所述封装支撑定位底座1上。
35.具体地，封装支撑定位底座1上可以设置多个底座定位柱3，底座定位柱3 的数量
可以根据实际需要选择，图2中示出了在封装支撑定位底座1上设置四根底座定位柱3的情况。一般地，散热基板6小于封装支撑定位底座1，当封装支撑定位底座1上设置四个底座定位柱3时，可以在封装支撑定位底座1上同时设置两块散热基板6，即可同时实现两个igbt模块的封装。
36.在散热基板6的两端设置散热基板孔7，散热基板孔7贯通散热基板6，散热基板6通过散热基板孔7套在散热基板6两端相应的两个底座定位柱3上。在封装igbt模块时，需要将散热基板6、散热基板定位框板8以及芯片定位框板2能套置在封装支撑定位底座1上相应的底座定位柱3，因此，底座定位柱3 的高度需要大于散热基板6、散热基板定位框板8以及芯片定位框板2相应的厚度之和，此时，散热基板6、散热基板定位框板8以及芯片定位框板2从下至上依次支撑于封装支撑定位底座1。
37.如图4所示，在所述散热基板定位框板8的端部设置能与底座定位柱3适配的散热基板定位框板孔10，散热基板定位框板8通过散热基板定位框板孔10 能套置在相应的底座定位柱3上。
38.所述覆铜陶瓷体定位槽组包括设置于散热基板定位框板8中间区域的覆铜陶瓷体主定位槽15以及设置于散热基板定位框板8一端部的覆铜陶瓷体定位端槽16，所述覆铜陶瓷体主定位槽15、覆铜陶瓷体定位端槽16均贯通散热基板定位框板8。
39.本实用新型实施例中，散热基板定位框板8呈矩形状，在散热基板定位框板8的两端各设置两个散热基板定位框板孔10，散热基板定位框板8通过散热基板定位框板孔10能套置在相应的底座定位柱3上，即散热基板定位框板8上的散热基板定位框板孔10与封装支撑定位底座1上的底座定位柱3呈一一对应。散热基板定位框板8内覆铜陶瓷体主定位槽15、覆铜陶瓷体定位端槽16的数量与能与封装支撑定位底座1上的散热基板6一一对应为准，图4中，在散热基板定位框板8上设置两组覆铜陶瓷体主定位槽15以及覆铜陶瓷体定位端槽16，即能与两个散热基板6分别对应。当然，在具体实施时，待焊接于散热基板6 上的覆铜陶瓷体9需要分别与覆铜陶瓷体主定位槽15、覆铜陶瓷体定位端槽16 相对应。
40.如图3、图5和图6所示，所述芯片定位框板2包括与散热基板定位框板8 适配的芯片定位外框板14以及若干置于芯片定位外框板14内的芯片定位座4，在所述芯片定位外框板14的端部设置芯片定位外框板孔11，芯片定位外框板14通过芯片定位外框板孔11能套置在底座定位柱3上，所述芯片定位孔设置于所述芯片定位座4上。
41.本实用新型实施例中，芯片定位框板2包括芯片定位外框板14以及芯片定位座4，其中芯片定位外框板14呈方向，一般地，芯片定位外框板14与散热基板定位框板8正对应，芯片定位外框板14能支撑在散热基板定位框板8上。芯片定位座4能置于芯片定位外框板14内，当芯片定位外框板14支撑在散热基板定位框板8上时，芯片定位座4能与覆铜陶瓷体定位槽15的覆铜陶瓷体9正对应。
42.为了能实现芯片定位外框板14在封装时的稳定性，在芯片定位外框板14 上设置四个芯片定位外框板孔11，芯片定位外框板孔11能与封装支撑定位底座 1上的底座定位柱3呈一一对应，即芯片定位外框板14套在底座定位柱3上后，能与散热基板定位框板8正对应并压盖在散热基板定位框板8上。
43.具体实施时，所述芯片定位孔包括与igbt器件单元12适配的igbt器件单元定位孔20以及与frd器件单元13适配的frd器件单元定位孔21。图6 中示出了在芯片定位座4上设
置两组芯片定位孔的情况，即可在芯片定位座4 内同时放置两个igbt器件单元12以及两个frd器件单元13，igbt器件单元 12、frd器件单元13的具体情况可与现有相一致，为本技术领域人员所熟知。
44.igbt器件单元定位孔20与igbt器件单元12适配，具体是指igbt器件单元定位孔20能允许igbt器件单元12嵌置，且igbt器件单元定位孔20略大于igbt器件单元12，从而在igbt器件单元12焊接在覆铜陶瓷体9上后，不会影响芯片定位座4与所述igbt器件单元12分离，frd器件单元定位孔12 与frd器件单元13适配的具体情况，与igbt器件单元定位孔20与igbt器件单元12适配的情况相一致，此处不再赘述。
45.进一步地，在芯片定位外框板14上设置与芯片定位座4适配的芯片定位座槽17，芯片定位座4能嵌置于所述芯片定位座槽17内，并能与所述芯片定位外框板14分离。
46.本实用新型实施例中，为了能便于与芯片定位座4配合，在芯片定位外框板14内设置芯片定位座槽17，图5中示出了在芯片定位外框板14内设置两个芯片定位座槽17的情况。芯片定位座4置于芯片定位座槽17内后，芯片定位座4可与所述芯片定位外框板4分离。
47.具体地，芯片定位外框板14内设置多个芯片定位座槽17时，所述芯片定位座槽17间相互平行，在芯片定位座4的端部设置芯片定位座定位支撑板19，芯片定位座4置于芯片定位座槽17内时，芯片定位座4通过端部的芯片定位座定位支撑板19与芯片定位座槽17适配连接。
48.本实用新型实施例中，芯片定位座4呈矩形状，芯片定位座槽17也呈矩形状，片定位外框板14内设置多个芯片定位座槽17时，所述芯片定位座槽17间相互平行。在芯片定位座4的端部设置芯片定位座定位支撑板19，芯片定位座 4通过端部的芯片定位座定位支撑板19与芯片定位座槽17连接，即能定位支撑在芯片定位槽17内。当然，芯片定位座4与芯片定位外框板14内的芯片定位座槽17间还可以采用其他的连接配合形式，具体可以根据需要选择，此处不再赘述。
49.进一步地，在所述芯片定位座4上设置若干功率端子预上锡定位孔22，所述功率端子预上锡定位孔22贯通芯片定位座4，通过功率端子预上锡定位孔22 能向覆铜陶瓷体9上的功率端子待焊接区预上功率端子焊锡。
50.本实用新型实施例中，功率端子预上锡定位孔22在芯片定位座4上的位置可以根据需要选择，以能与覆铜陶瓷体9上的功率端子待焊接区适配为准，图5 中示出了在芯片定位座4上设置多个功率端子预上锡定位孔22的情况。由上述说明可知，芯片定位外框板14支撑在散热基板定位框板8上时，芯片定位座4 能与散热基板定位框板8内的覆铜陶瓷体9对应，从而通过功率端子预上锡定位孔22能向覆铜陶瓷体9上的功率端子待焊接区预上功率端子焊锡，所述向功率端子待焊接区预上功率端子焊锡，具体是指将功率端子焊锡设置在功率端子待焊接区，以便于后续将功率端子通过所述预上功率端子焊锡与覆铜陶瓷体9 焊接固定。
51.进一步地，还包括用于在散热基板6上信号端子待焊接区预上信号端子焊锡的信号端子预上锡定位结构；
52.所述信号端子预上锡定位结构包括设置于芯片定位外框板14一端的芯片定位外框板信号端子预上锡定位座5，所述芯片定位外框板信号端子预上锡定位座 5与散热基板定位框板8一端的覆铜陶瓷体定位端槽16正对应，以通过芯片定位外框板信号端子预上锡
定位座5以及覆铜陶瓷体定位端槽16将信号端子焊锡预上在覆铜陶瓷体9上信号端子待焊接区。
53.本实用新型实施例中，通过信号端子预上锡定位结构能在散热基板6上的信号端子待焊接区设置信号端子焊锡，设置信号端子焊锡的具体作用等可以参考上述功率端子焊锡的说明，信号端子、功率端子与igbt模块的具体关系与现有相一致，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
54.具体实施时，在芯片定位外框板14一端的芯片定位外框板信号端子预上锡定位座5，芯片定位外框板信号端子预上锡定位座5与正下方的覆铜陶瓷体定位端槽16正对应，从而通过芯片定位外框板信号端子预上锡定位座5以及覆铜陶瓷体定位端槽16将信号端子焊锡预上在与所述覆铜陶瓷体定位端槽16正对应覆铜陶瓷体9的信号端子待焊接区。
55.图4中，在散热基板定位框板8的一端同时设置了四个覆铜陶瓷体定位端槽16，利用两个覆铜陶瓷体定位端槽16能与一散热基板6对应，即可以同时对连个散热基板6上的信号端子待焊接区预上信号端子焊锡。
56.如图5和图7所示，在芯片定位外框板14的一端设置允许芯片定位外框板信号端子预上锡定位座5嵌置的芯片定位外框板信号端子预上锡定位孔18，在芯片定位外框板信号端子预上锡定位座5内设置芯片定位外框板信号端子预上锡定位座孔23，所述芯片定位外框板信号端子预上锡定位座孔23贯通芯片定位外框板信号端子预上锡定位座5。
57.本实用新型实施例中，芯片定位外框板信号端子预上锡定位座5内设置芯片定位外框板信号端子预上锡定位座孔23，芯片定位外框板信号端子预上锡定位座孔23的大小以及位置以能方便上锡为准。
58.具体实施时，将覆铜陶瓷体9焊接在散热基板6上时，能同时将芯片单元体焊接在覆铜陶瓷体9上；通过功率端子预上锡定位孔22能向覆铜陶瓷体9上的功率端子待焊接区预上功率端子焊锡以及信号端子预上锡定位结构向相应覆铜陶瓷体9的信号端子待焊接区预上焊锡后，即可实现利用夹具对igbt芯片单元12的封装。在封装后，依次将芯片定位框板2以及散热基板定位框板8从封装支撑定位底座1上分离，以能得到包含散热基板6、覆铜陶瓷体9以及芯片单元体的初步封装体，对初步封装体焊接功率端子、信号端子等后，即实现igbt 模块的完整封装。