[实用新型]一种功率器件直接焊接装置

说明书

本实用新型提供了一种功率器件直接焊接装置；所述功率器件直接焊接装置包括铜基板、DBC板、芯片、丝印焊膏板、金属夹具和金属焊料；所述铜基板、DBC板和芯片共同构成功率器件；所述铜基板位于整个功率器件的底端；所述DBC板焊接于所述铜基板上；所述芯片焊接于所述DBC板上；所述金属夹具夹持所述铜基板；所述丝印焊膏板的表面设置有丝印图案，所述金属焊料预涂覆于所述丝印焊膏板的丝印图案上；本实用新型能够实现功率器件与散热器的直接焊接，同时降低了焊接空洞率、焊料浪费和焊接溢锡溢料，适用于各种封装形式，成本低廉。

技术领域

本实用新型涉及电力电子散热技术领域，尤其涉及一种功率器件直接焊接装置。

背景技术

功率器件分为分立器件和功率模块等两大类封装形式。在电路系统中，两类封装形式的功率器件都需要进行合理的散热设计。

首先，分立器件的散热设计包含两类方式：1)与散热器直接组装，器件与散热器间通过导热绝缘垫片相连；2)直接焊接到带绝缘层的铝基板上，由于焊接材料为金属焊料，导热性能相对更好。直接焊接采用回流焊的方式，直接加热融化焊料，使功率器件的铜散热板与器件散热器(板)形成金属焊料互联。但由于焊料融化时，助焊剂等会产生挥发性气体，在非真空环境下很难排出，焊接完成后，往往具有较高的空洞率。

其次，功率模块的散热设计更加困难，由于功率模块的铜基板面积较大，传统涂覆焊膏的焊接方式将同样产生严重空洞率问题；另一个原因是传统涂覆焊膏方式需要涂覆焊膏面积等于功率器件铜基板面积，焊料浪费严重，而且会产生严重的溢料现象。

因此，功率模块的散热设计方案往往退而求其次，用导热性较差的导热硅脂作为模块和散热器接触面的过渡材料，直接组装；但是导热硅脂存在热导率远低于金属的天然的弊端，功率模块与散热器最理想的连接方式为金属无损互联。

为了解决这一问题，业界很多知名公司开始开发功率模块与散热器一体化产品，在一定程度上满足了某些特定领域的应用需求；但其封装形式特殊，在大多数应用领域不能通用，另外价格高昂，根本不足以满足市场需求。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种功率器件直接焊接装置，以解决现有技术中的不足。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种功率器件直接焊接装置，所述直接焊接装置包括铜基板、DBC板、芯片、丝印焊膏板、金属夹具和金属焊料；所述铜基板、DBC板和芯片共同构成功率器件；所述铜基板位于整个功率器件的底端；所述DBC板焊接于所述铜基板上；所述芯片焊接于所述DBC板上；所述金属夹具夹持所述铜基板；所述丝印焊膏板的表面设置有丝印图案，所述金属焊料预涂覆于所述丝印焊膏板的丝印图案上。

优选地，所述芯片位置的焊料涂覆密度大于所述DBC板位置的焊料涂覆密度。

优选地，所述丝印焊膏板表面的丝印图案由各种简易图案构成，图案之间具有一定间距，间距大小为1um-5mm范围。

优选地，所述金属夹具与所述铜基板螺纹固接，固接处设置有螺纹通孔，能够产生50N-200N的压力。

优选地，所述金属焊料采用低温涂覆于所述丝印焊膏板上，焊接回流曲线温度为125℃-200℃。

本实用新型的工作原理如下：

1)所述金属焊料预涂覆于所述功率器件的铜基板的表面或直接涂覆到所述丝印焊膏板的表面；

2)所述功率器件采用所述金属夹具固定；

3)所述金属夹具、丝印焊膏板、DBC板上设置对准标记，三者之间同时对准或两两对准；对准标记或者为激光自对准设计；或者设计对准图案、对准卡槽等进行手动对准进行焊膏预涂覆；

4)对准后，所述丝印焊膏板上的丝印图案能够精确涂覆到功率器件的相应位置；