适用于多芯片串并联功率模块端子回流焊的分立式夹具

本发明涉及功率半导体器件及其封装，具体地说是一种适用于多芯片串并联功率模块端子回流焊的分立式夹具。

背景技术：

1、为了拓展功率器件在中高压领域的应用，直接将多个芯片串并联运行是提高电压电流等级最简单有效的手段。采用低压功率器件直接串并联能够提高整体电路的电压电流等级，同时能发挥低压器件的开关特性优势，与直接使用高压器件相比能够提供更少的损耗、更低的成本与更快的开关速度，有助于提高装备工作频率，优化系统效率。

2、功率模块端子焊接是采用回流焊技术将功率模块的端子和半成品模块焊接在一起。多芯片的串并联会导致在有限的功率模块空间内，芯片的布局会十分紧凑，这使得端子与其他元器件的距离很小，因此在进行端子焊接时必须保证端子相对于功率模块的位置不变，从而避免端子与其他元器件接触而导致的短路。另外，为了承受高电压、大电流以及减少寄生电感，功率模块端子的长度和高度会很大而厚度很薄，因此在焊接的过程中应保持端子直立并使端子与功率模块紧密接触，从而避免因端子倾斜而导致的虚焊现象。多芯片串并联功率模块仅通过端子实现与外部电路的连接，因此设计良好的端子的焊接夹具可提高端子焊接的质量，从而提高功率模块的质量。

3、传统的功率模块端子焊接夹具通过大小与端子尺寸极其相近的定位槽实现端子定位，这会导致以下问题：(1)端子不易装入夹具并且容易对端子造成擦伤从而破坏端子表面的镀层，另外在焊接完成后也难以分离。(2)多芯片串并联功率模块端子定位槽要有很大的长度、深度并且很窄，现有的机械工艺难以加工。(3)无法保证端子与功率模块的焊接面充分接触。例如中国专利cn209206664u公开了用于igbt模块封装的过炉焊接夹具，该装置定位孔孔距与端子尺寸相近，从而导致端子很难装入夹具并容易造成变形及擦伤且产品脱离夹具时阻力太大导致很难将夹具拆除；中国专利cn215999050u公开的一种新型功率模块端子焊接夹具，该装置使用的抽插式定位孔会导致端子倾斜，从而降低焊接质量。中国专利cn210060246u公开的一种新型模块封装焊接夹具，该装置虽说结构简单、制作方便，但是体型大用料多，提高了制作的成本。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于多芯片串并联功率模块端子回流焊的分立式夹具，该夹具可实现多芯片串并联功率模块回流焊端子焊接时的精准对位，避免了因定位孔过小出现的端子受损以及装配拆卸困难的问题，可大幅度提高多芯片串并联功率模块端子回流焊质量，降低后续封装工艺的复杂程度，给封装功率模块工艺提供了技术支撑。

2、为达到上述目的，该发明采用如下技术方案：

3、一种适用于多芯片串并联功率模块端子回流焊的分立式夹具，其特征在于，所述的多芯片串并联功率模块包括带有预焊料的散热基板、设置在散热基板上的dbc基板以及端子；所述的分立式夹具包括一个载体、一个限位框、三个固定支撑柱、三个活动支撑柱、四个固定销、三个配重压块；

4、所述载体根据多芯片串并联功率模块的结构设置，能够支撑以及定位散热基板；所述限位框置于散热基板上，内部放置dbc基板，其大小根据dbc基板的尺寸设置，用以固定dbc基板；所述固定支撑柱和活动支撑柱放置于载体两侧并通过螺丝固定，固定支撑柱和活动支撑柱的高度根据端子的高度设置，长度根据多芯片串并联功率模块端子与模块两端的距离设置，所述固定支撑柱和活动支撑柱用于端子的定位；所述固定销通过散热基板上设置的小孔实现连接，其大小根据散热基板开孔直径设置，其用于固定散热基板；所述配重压块置于端子上，其设置有第一凹槽，第一凹槽的宽度根据端子的厚度设置，重量根据多芯片串并联功率模块端子焊接时所需重量设置，端子在回流焊的过程中充分与dbc基板接触。

5、进一步地，所述载体两侧上表面开设有若干个与固定支撑柱和活动支撑柱大小匹配的凹陷槽，并且凹陷槽内设有若干贯穿的小孔。

6、进一步地，所述限位框四边设有限位用的短齿，采用短齿的设计在保证dbc基板能精准限位的同时，还能保证在焊接完成后能轻易取下限位框，从而避免出现dbc缺角现象。并且限位框上设有与散热基板上设置的小孔及载体上设置的小孔相配合的贯穿的小孔。

7、进一步地，所述固定支撑柱侧面设置有与端子厚度相匹配的第二凹槽，下方设置有完全贯穿的小孔。

8、进一步地，所述活动支撑柱的侧面设置有与端子厚度相匹配的第二凹槽，下方设置有完全贯穿的长圆型贯穿孔，长圆型贯穿孔的设计使得活动支撑柱可以左右移动，从而控制两侧支撑柱的距离。

9、进一步地，所述配重压块仅用作配重，因此其上所开凹槽宽度可大于端子厚度，因此可避免端子的擦伤。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

11、1)利用该夹具可以通过手动贴装的方式精准的将多芯片串并联功率模块回流焊端子与dbc基板表面对应的焊接区域精准对位。

12、2)利用该夹具能够对多芯片串并联功率模块的dbc基板进行限位，从而能够避免在回流焊的过程中，由于锡膏流动而导致dbc基板位移的情况。

13、3)利用该夹具能够使端子在回流焊的过程中能够充分与dbc基板接触。

14、4)通过夹具定位销的设计可以平衡回流焊过程中基板两侧的热应力，从而保证散热基板不会发生过大的翘曲，从而避免了dbc基板回流焊出现的虚焊现象。

15、5)该夹具采用分立式结构，装配及拆卸简单，不会对多芯片串并联功率模块的端子、dbc、散热基板等产生损伤，并且加工起来较为简单，加工成本低。

技术特征：

1.一种适用于多芯片串并联功率模块端子回流焊的分立式夹具，其特征在于，所述的多芯片串并联功率模块包括带有预焊料的散热基板、设置在散热基板上的dbc基板以及端子；所述的分立式夹具包括一个载体、一个限位框、三个固定支撑柱、三个活动支撑柱、四个固定销、三个配重压块；

2.根据权利要求1所述的一种适用于多芯片串并联功率模块端子回流焊的分立式夹具，其特征在于，所述载体两侧上表面开设有若干个与支撑柱大小匹配的凹陷槽，并且凹陷槽内设有若干贯穿的小孔，并且所述载体的内部设有若干贯穿的小孔。

3.根据权利要求1所述的一种适用于多芯片串并联功率模块端子回流焊的分立式夹具，其特征在于，所述限位框四边设有限位用的短齿，并且限位框上设有与散热基板上设置的小孔及载体内部开设的小孔相配合的贯穿小孔。

4.根据权利要求1所述的一种适用于多芯片串并联功率模块端子回流焊的分立式夹具，其特征在于，所述固定支撑柱的侧面设置有与端子厚度相匹配的第二凹槽，下方设置有完全贯穿的小孔。

5.根据权利要求1所述的一种适用于多芯片串并联功率模块端子回流焊的分立式夹具，其特征在于，所述活动支撑柱的侧面设置有与端子厚度相匹配的第二凹槽，下方设置有完全贯穿的长圆型贯穿孔。

6.根据权利要求1所述的一种适用于多芯片串并联功率模块端子回流焊的分立式夹具，其特征在于，所述配重压块仅用作配重，其上所开凹槽的宽度大于端子厚度。

技术总结
本发明提供一种适用于多芯片串并联功率模块端子回流焊的分立式夹具，涉及功率半导体器件及其封装技术领域，所述的多芯片串并联功率模块包括带有预焊料的散热基板、设置在散热基板上的DBC基板以及端子；所述的分立式夹具包括一个载体、一个限位框、三个固定支撑柱、三个活动支撑柱、四个固定销、三个配重压块；本发明实现多芯片串并联功率模块回流焊端子焊接时的精准对位，避免了因定位孔过小出现的端子受损以及装配拆卸困难的问题，可大幅度提高多芯片串并联功率模块端子回流焊质量，降低后续封装工艺的复杂程度，给封装功率模块工艺提供了技术支撑。

技术研发人员：王佳宁,张东雷,於少林
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15