一种热敏电阻焊接方法及焊接固定设备与流程

1.本发明涉及igbt模块焊接技术领域，特别涉及一种热敏电阻焊接方法及焊接固定设备。


背景技术：

2.igbt模块是由igbt(绝缘栅双极型晶体管芯片)与fwd(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品；封装后的igbt模块直接应用于变频器、ups不间断电源等设备上。igbt模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点，随着节能环保等理念的推进，igbt模块在市场上将越来越受欢迎。
3.在功率半导体模块(igbt模块)设计及应用过程中，igbt模块的芯片温度是电力电子系统非常重要的参数。由于无法直接测量系统运行时的芯片温度，所以得要借助其它的温度传感器，比如igbt模块内置的ntc电阻，根据ntc电阻的实时数值，通过查询预先测量的ntc电阻、温度关系曲线，间接预估芯片温度。因此ntc焊接固定的可靠性尤为重要，因ntc焊接异常导致的igbt模块报废数量占比在0.3％左右。
4.相关技术中，目前行业内ntc电阻的安装，均是采用贴装后回流焊接的方式，此方式存在ntc电阻虚焊的问题，行业内通过更改ntc电阻外形、衬板开槽、ntc点胶等方式均不能解决ntc虚焊的问题。其中，更改ntc电阻外形一般是将电阻外形由圆形改为方形，然后进入真空回流焊接炉焊接；衬板开槽一般是使用开槽的衬板放置ntc电阻，然后进入真空回流焊接炉焊接；ntc点胶一般是采用ntc点胶工艺，然后进入真空回流焊接炉焊接。
5.因此，有必要设计一种新的热敏电阻焊接方法及焊接固定设备，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供一种热敏电阻焊接方法及焊接固定设备，以解决相关技术中采用贴装后回流焊接的方式，存在ntc电阻虚焊的问题。
7.第一方面，提供了一种热敏电阻焊接方法，其包括以下步骤：使用抓取机构将热敏电阻固定于半导体模块的预设焊接位置；采用激光焊接技术将所述热敏电阻焊接于所述半导体模块的预设焊接位置；驱动所述抓取机构松开回位。
8.一些实施例中，所述采用激光焊接技术将所述热敏电阻焊接于所述半导体模块的预设焊接位置，包括：使用焊料送丝机构将焊丝移送至所述热敏电阻的相对两端；驱动激光焊接头移动至所述热敏电阻处，对所述热敏电阻进行激光焊接。
9.一些实施例中，在所述使用抓取机构将热敏电阻固定于半导体模块的预设焊接位置之前，还包括：使用相机对所述半导体模块的预设焊接位置进行识别；使用抓取机构将所述热敏电阻移动至识别出的预设焊接位置。
10.一些实施例中，所述抓取机构包括抓手和两个对位顶针；所述使用抓取机构将所述热敏电阻移动至识别出的预设焊接位置，包括：使用抓手从上料机构处夹取热敏电阻的中部位置；控制所述抓手将所述热敏电阻移动至两个所述对位顶针之间，使两个所述对位
顶针分别对位抵持于所述热敏电阻的相对两端；控制所述抓手与两个所述对位顶针同步移动，将所述热敏电阻移动至识别出的预设焊接位置，并一直保持该状态。
11.一些实施例中，在所述使用相机对所述半导体模块的预设焊接位置进行识别之前，还包括：将半导体模块固定至夹紧治具上；使用横向滑轨带动所述夹紧治具移动，使所述半导体模块移动至所述相机的下方。
12.第二方面，提供了一种热敏电阻焊接固定设备，其包括：主体，所述主体上设有夹紧治具，所述夹紧治具用于固定半导体模块，所述主体上还安装有激光焊接头；抓取机构以及控制器，所述控制器与所述激光焊接头信号连接，且所述控制器与所述抓取机构信号连接，所述控制器用于控制所述抓取机构抓取热敏电阻，并将热敏电阻固定于半导体模块的预设焊接位置；所述控制器还用于控制所述激光焊接头移动至所述热敏电阻处，对所述热敏电阻进行激光焊接。
13.一些实施例中，所述热敏电阻焊接固定设备还包括焊料送丝机构，所述焊料送丝机构与所述控制器信号连接，所述焊料送丝机构包括送丝杆，所述送丝杆内设有供焊丝穿过的穿孔；所述控制器还用于控制所述送丝杆将焊丝送至所述热敏电阻的端部。
14.一些实施例中，所述主体上还安装有纵向滑轨，所述纵向滑轨上安装有第一竖向驱动机构，所述纵向滑轨和所述第一竖向驱动机构均与所述控制器信号连接；所述热敏电阻焊接固定设备还包括相机，所述相机通过固定支架安装于所述第一竖向驱动机构；所述控制器还用于控制所述纵向滑轨驱动所述相机沿纵向移动，控制所述第一竖向驱动机构驱动所述相机竖直移动；所述控制器还用于控制所述相机对所述半导体模块进行拍照。
15.一些实施例中，所述热敏电阻焊接固定设备还包括焊料送丝机构，所述焊料送丝机构和所述激光焊接头均安装于所述固定支架。
16.一些实施例中，所述抓取机构包括固定板，所述固定板上安装有抓手和两个对位顶针，所述抓手位于两个所述对位顶针之间，且所述抓手通过第二竖向驱动机构安装于所述固定板；所述抓手用于夹取所述热敏电阻的中部位置并通过所述第二竖向驱动机构将所述热敏电阻移动至两个所述对位顶针之间；且两个所述对位顶针分别用于对位抵持于所述热敏电阻的相对两端。
17.一些实施例中，所述固定板包括水平板和固设于所述水平板相对两侧的倾斜板；两个所述对位顶针分别对应安装于两个所述倾斜板上，使两个所述对位顶针的尖端向互相靠近的方向倾斜延伸。
18.一些实施例中，所述主体上还安装有横向滑轨，所述横向滑轨与所述控制器信号连接，所述夹紧治具安装于所述横向滑轨；所述控制器还用于控制所述横向滑轨带动所述夹紧治具移动，使所述半导体模块移动至所述相机的下方。
19.本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
20.本发明实施例提供了一种热敏电阻焊接方法及焊接固定设备，由于在焊接的过程中，热敏电阻被抓手有效的固定，能够降低热敏电阻在焊接的过程中移动的可能性，进而降低热敏电阻虚焊的概率，且采用激光焊接技术来焊接热敏电阻，焊接稳定性较高，较传统焊接模式更高效可靠，因此，可有效避免热敏电阻位置发生偏移以及焊料迁移导致的质量缺陷。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
22.图1为本发明实施例提供的一种热敏电阻焊接固定设备的立体结构示意图；
23.图2为本发明实施例提供的一种热敏电阻焊接固定设备另一视角的立体结构示意图；
24.图3为本发明实施例提供的一种热敏电阻焊接固定设备的侧视示意图；
25.图4为本发明实施例提供的一种热敏电阻焊接固定设备的主视示意图；
26.图5为本发明实施例提供的一种热敏电阻焊接固定设备的另一侧视示意图；
27.图6为本发明实施例提供的一种热敏电阻焊接固定设备的俯视示意图。
28.图中：
29.1、主体；11、夹紧治具；12、第一驱动机构；13、第二驱动机构；14、纵向滑轨；15、第一竖向驱动机构；16、横向滑轨；
30.2、半导体模块；3、激光焊接头；4、抓取机构；41、抓手；42、对位顶针；43、固定板；431、水平板；432、倾斜板；5、上料机构；6、焊料送丝机构；61、送丝杆；7、相机；8、固定支架。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。
32.相关技术中，ntc电阻的焊接固定方式有以下两个缺点：
33.1、ntc电阻易滚动，导致ntc电阻偏离焊点位置，造成ntc虚焊质量事故。
34.2、目前的真空回流焊接是采用整体高温将ntc电阻焊片融化进行焊接模式，会产生两种焊接异常：1)焊锡容易爬锡，造成焊料单边堆积；2)融化的焊锡长时间处于流动状态会带动ntc电阻发生偏移。两种异常均会导致ntc电阻的虚焊问题。
35.本发明实施例提供了一种热敏电阻焊接方法以及焊接固定设备，其能解决相关技术中采用贴装后回流焊接的方式，存在ntc电阻虚焊的问题。
36.参见图1至图2所示，本发明实施例提供了一种热敏电阻焊接方法，其可以包括以下步骤：
37.s1：使用抓取机构4将热敏电阻固定于半导体模块2的预设焊接位置。
38.其中，半导体模块2上可以预留有需要焊接热敏电阻的位置，也即预设焊接位置，并且可以根据实际需要来设计预设焊接位置的数量和分布。本实施例中的抓取机构4既可以是夹在热敏电阻相对两侧的夹爪，也可以是吸附在热敏电阻表面的吸盘，能够抓取热敏电阻即可。并且，抓取机构4将热敏电阻放置到预设焊接位置后，可以一直保持在该位置并可以对热敏电阻施加一定的力，使热敏电阻与半导体模块2的相对位置保持固定，不易移动位置。
39.进一步，本实施例中的半导体模块2优选为功率半导体模块2(也即igbt模块)，也即在igbt模块上焊接热敏电阻，并且热敏电阻优选为ntc电阻。当然，在其他实施例中，若其他类型的半导体模块2需要焊接热敏电阻也可采用与本技术类似的焊接方法，可适用于各种类似微小物体的焊接工艺。
40.s2：采用激光焊接技术将所述热敏电阻焊接于所述半导体模块2的预设焊接位置。本实施例中，在对所述热敏电阻进行激光焊接的过程中，抓取机构4是一直对所述热敏电阻进行固定的，防止热敏电阻的移位。
41.s3：驱动所述抓取机构4松开回位。在此步骤中，当热敏电阻焊接完成之后，可以将抓取机构4松开回位，可以进行下一个热敏电阻的焊接工作。
42.本发明实施例中，由于在焊接的过程中，热敏电阻被抓取机构4有效的固定，保持了热敏电阻与半导体模块2的相对位置，能够降低热敏电阻在焊接的过程中移动的可能性，进而降低热敏电阻虚焊的概率，且采用激光焊接技术来焊接热敏电阻，焊接稳定性较高，较传统焊接模式更高效可靠，因此，可有效避免热敏电阻位置发生偏移以及焊料迁移导致的质量缺陷。
43.在一些实施例中，所述采用激光焊接技术将所述热敏电阻焊接于所述半导体模块2的预设焊接位置，可以包括：使用焊料送丝机构6将焊丝移送至所述热敏电阻的相对两端；驱动激光焊接头3移动至所述热敏电阻处，对所述热敏电阻进行激光焊接。本实施例中，采用焊料送丝机构6来实现自动化送丝操作，自动化程度高，且可移植性较强，可适用于各种类似微小物体的焊接工艺。其中，激光焊接头3在对热敏电阻焊接时，可以先移动至热敏电阻的一端，对该端进行激光焊接，然后再移动至热敏电阻的另一端，对热敏电阻的另一端进行激光焊接，当然，也可以设置两个激光焊接头3，驱动两个激光焊接头3同时对热敏电阻的两端进行焊接。
44.在一些可选的实施例中，参见图4和图5所示，在所述使用抓取机构4将热敏电阻固定于半导体模块2的预设焊接位置之前，还可以包括：使用相机7对所述半导体模块2的预设焊接位置进行识别；其中，相机7可以对半导体模块2进行拍照，然后可以从拍摄的图像中精准获取预设焊接位置的位置信息；然后使用抓取机构4将所述热敏电阻移动至识别出的预设焊接位置。本实施例中，通过相机7确保预设焊接位置的唯一性，根据识别位置放置热敏电阻并用抓取机构4固定，既保证了热敏电阻放置位置的准确性，也降低了热敏电阻移动的可能性，使得热敏电阻焊接后位置更加精准。
45.在一些实施例中，参见图3和图5所示，所述抓取机构4包括抓手41和两个对位顶针42；所述使用抓取机构4将所述热敏电阻移动至识别出的预设焊接位置，可以包括：使用抓手41从上料机构5处夹取热敏电阻的中部位置，其中，该中部可以理解为热敏电阻两端之间的任意位置；控制所述抓手41将所述热敏电阻移动至两个所述对位顶针42之间，使两个所述对位顶针42分别对位抵持于所述热敏电阻的相对两端，本实施例中，一个对位顶针42抵持于热敏电阻的前端，一个对位顶针42抵持于热敏电阻的后端，使得热敏电阻的前后对位准确；控制所述抓手41与两个所述对位顶针42同步移动，将所述热敏电阻移动至识别出的预设焊接位置，并一直保持该状态。由于抓手41可能每次夹取热敏电阻的位置不同，导致热敏电阻放置到预设焊接位置会不太准确，本实施例中，采用抓手41配合前后两个对位顶针42的方式来一起对位夹持热敏电阻，不仅保证了对热敏电阻的夹持固定，更进一步保证了
热敏电阻的前后位置与预设焊接位置对位准确，提升热敏电阻的焊接精度。
46.进一步，参见图6所示，在所述使用相机7对所述半导体模块2的预设焊接位置进行识别之前，还可以包括：将半导体模块2固定至夹紧治具11上，此处可以通过人工手动将半导体模块2放置在夹紧治具11上，并通过夹紧治具11的夹头固定，也可以通过机械手将半导体模块2移动至夹紧治具11上；然后可以使用横向滑轨16带动所述夹紧治具11沿横向移动，使所述半导体模块2移动至所述相机7的下方，以便于相机7对半导体模块2进行拍照识别，进一步提升焊接方法的自动化。
47.其中，可以采用下述的焊接固定设备的任一实施例进行本发明实施例提供的热敏电阻焊接方法，在此不再赘述焊接固定设备的具体结构。
48.参见图1所示，本发明实施例还提供了一种热敏电阻焊接固定设备，其可以包括：主体1，所述主体1上设有夹紧治具11，其中，夹紧治具11的位置可以是固定的也可以是在主体1上移动的，所述夹紧治具11用于固定半导体模块2，夹紧治具11可以有夹头，当半导体模块2放置到夹紧治具11上之后，可以通过夹头将半导体模块2夹紧固定；所述主体1上还可以安装有激光焊接头3，激光焊接头3可以对热敏电阻进行激光焊接；以及抓取机构4，所述抓取机构4既可以安装在主体1上，也可以设置在主体1之外的其他位置，可以位于主体1的邻侧；以及控制器，所述控制器可以与所述激光焊接头3信号连接，且所述控制器可以与所述抓取机构4信号连接，所述控制器用于控制所述抓取机构4抓取热敏电阻，并将热敏电阻固定于半导体模块2的预设焊接位置；所述控制器还用于控制所述激光焊接头3移动至所述热敏电阻处，对所述热敏电阻进行激光焊接。
49.本发明实施例中，由于在焊接的过程中，热敏电阻被抓取机构4有效的固定，保持了热敏电阻与半导体模块2的相对位置，能够降低热敏电阻在焊接的过程中移动的可能性，进而降低热敏电阻虚焊的概率，且采用激光焊接技术来焊接热敏电阻，焊接稳定性较高，较传统焊接模式更高效可靠，因此，可有效避免热敏电阻位置发生偏移以及焊料迁移导致的质量缺陷。并且，整个焊接过程可以通过控制器来进行自动化控制，搭配自动化方案设计更简单，可移植性较强，可适用于各种类似微小物体焊接工艺。
50.进一步，主体1上可以安装有上料机构5，上料机构5上可以存放有多个热敏电阻，其中，热敏电阻可以固定在料带上，料带可以缠绕在上料机构5上，通过旋转上料机构5可以依次将料带上排列的热敏电阻传送至出料口，且出料口可以设置有限位装置，以限制热敏电阻的位置，抓取机构4每次可以移动至限位装置处抓取热敏电阻，通过设置限位装置，能够保证抓取机构4每次准确的抓取到热敏电阻。
51.本实施例中，优选将所述抓取机构4安装于所述主体1，且所述抓取机构4可以通过第一驱动机构12安装于所述主体1，所述第一驱动机构12可以驱动抓取机构4沿纵向移动。
52.进一步，抓取机构4可以通过第二驱动机构13安装于所述第一驱动机构12，所述第一驱动机构12可以驱动所述第二驱动机构13连同所述抓取机构4沿纵向移动，所述第二驱动机构13可以驱动所述抓取机构4沿竖直方向上下移动。
53.在一些实施例中，参见图3和图5所示，所述抓取机构4可以包括固定板43，所述固定板43上安装有抓手41和两个对位顶针42，所述抓手41位于两个所述对位顶针42之间，且所述抓手41可以通过第二竖向驱动机构安装于所述固定板43，其中，第二竖向驱动机构可以驱动所述抓手41上下移动，以使所述抓手41向下移动至所述上料机构5的限位装置处将
热敏电阻夹取，然后抓手41可以再向上移动；所述抓手41用于夹取所述热敏电阻的中部位置并通过所述第二竖向驱动机构将所述热敏电阻移动至两个所述对位顶针42之间，此处的中部位置可以理解为热敏电阻两端之间的任意位置；且两个所述对位顶针42分别用于对位抵持于所述热敏电阻的相对两端。由于抓手41可能每次夹取热敏电阻的位置不同，导致热敏电阻放置到预设焊接位置会不太准确，本实施例中，采用抓手41配合前后两个对位顶针42的方式来一起对位夹持热敏电阻，不仅保证了对热敏电阻的夹持固定，更进一步保证了热敏电阻的前后位置与预设焊接位置对位准确，提升热敏电阻的焊接精度。
54.当然，在其他实施例中，也可以单独设置抓手41来抓取热敏电阻。
55.在一些可选的实施例中，参见图3所示，所述固定板43可以包括水平板431和固设于所述水平板431相对两侧的倾斜板432，倾斜板432与水平板431之间呈预设夹角；两个所述对位顶针42分别对应安装于两个倾斜板432上，使两个所述对位顶针42的尖端向互相靠近的方向倾斜延伸。如此设置，可以使得两个对位顶针42从热敏电阻的两侧倾斜的抵接在所述热敏电阻的端部，在对所述热敏电阻限位固定的同时，还为激光焊接头3预留了充足的空间。
56.进一步，本实施例中的对位顶针42优选为锥形，且越靠近自由末端越尖，使对位顶针42在夹持热敏电阻的过程中不易与周围其他零部件发生碰撞，进一步降低热敏电阻移位的风险。
57.参见图4所示，在一些实施例中，所述热敏电阻焊接固定设备还可以包括焊料送丝机构6，所述焊料送丝机构6可以安装于主体1，也可以设置于主体1的邻侧，所述焊料送丝机构6与所述控制器信号连接，所述焊料送丝机构6可以包括送丝杆61，所述送丝杆61内设有供焊丝穿过的穿孔；所述控制器还用于控制所述送丝杆61将焊丝送至所述热敏电阻的端部，焊丝可以从所述送丝杆61的端部伸出至所述热敏电阻处。
58.其中，所述焊料送丝机构6还可以包括转盘、导向机构和电机，焊丝可以缠绕于转盘上，电机可以驱动转盘绕其轴线转动，使转盘上的焊丝前进，导向机构可以将焊丝导向至所述送丝杆61中。
59.在一些实施例中，参见图1和图2所示，所述主体1上还可以安装有纵向滑轨14，所述纵向滑轨14上安装有第一竖向驱动机构15，所述第一竖向驱动机构15可以沿着纵向滑轨14移动；所述纵向滑轨14和所述第一竖向驱动机构15均与所述控制器信号连接；所述热敏电阻焊接固定设备还包括相机7，所述相机7通过固定支架8安装于所述第一竖向驱动机构15，使得相机7可以跟随第一竖向驱动机构15一起移动；所述控制器还用于控制所述纵向滑轨14驱动所述相机7沿纵向移动，控制所述第一竖向驱动机构15驱动所述相机7竖直移动。也即第一竖向驱动机构15能够驱动相机7沿竖直方向移动，第一竖向驱动机构15又可以沿着纵向滑轨14移动，进而带动相机7实现纵向移动。
60.本实施例中，所述控制器还用于控制所述相机7对所述半导体模块2进行拍照，使用相机7对所述半导体模块2的预设焊接位置进行识别；其中，相机7对半导体模块2进行拍照后，然后可以从拍摄的图像中精准获取预设焊接位置的位置信息；进而可以使用抓取机构4将所述热敏电阻移动至相机7识别出的预设焊接位置。本实施例中，通过相机7可以确保预设焊接位置的唯一性，根据识别位置放置热敏电阻并用抓取机构4固定，既保证了热敏电阻放置位置的准确性，也降低了热敏电阻移动的可能性，使得热敏电阻焊接后位置更加精
准。
61.本实施例中，可以在主体1上设置多个夹紧治具11，比如可以设置两个夹紧治具11同时固定两个半导体模块2，通过纵向滑轨14可以驱动相机7从一个半导体模块2处移动至另一个半导体模块2处，从而实现一个相机7对多个半导体模块2进行拍照。
62.在一些可选的实施例中，参见图5所示，所述激光焊接头3可以安装于所述固定支架8，也即激光焊接头3可以与相机7一起运动，并且，上述的送丝杆61也可以安装于所述固定支架8，如此设置，不仅可减少驱动机构的使用数量，还能保证送丝杆61与激光焊接头3之间的相对位置关系。
63.在一些实施例中，参见图6所示，所述主体1上还可以安装有横向滑轨16，横向滑轨16与纵向滑轨14垂直设置，所述横向滑轨16可以与所述控制器信号连接，所述夹紧治具11安装于所述横向滑轨16；所述控制器还用于控制所述横向滑轨16带动所述夹紧治具11移动，使所述半导体模块2移动至所述相机7的下方。也即夹紧治具11的初始位置可以不位于相机7的下方，可以位于相机7的一侧，便于半导体模块2的来料固定。
64.进一步，主体1上优选设置两个横向滑轨16，每个横向滑轨16上均可以设置至少一个夹紧治具11，每个夹紧治具11上均可以固定一个半导体模块2，进而可以实现对多个半导体模块2同时焊接热敏电阻。
65.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
66.需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
67.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。