[实用新型]用于基板焊接的定位板结构

说明书

本实用新型公开了一种用于基板焊接的定位板结构，包括：板体形成有多个定位孔；定位孔位置与被焊接基板插针孔位置相适应，其用于插接鱼头针时使鱼头针与基板插针孔进行对准定位；所述定位孔内侧壁形成为三段变径结构，所述三段变径结构导向插入的鱼头针。本实用新型过焊接夹具的定位孔的上倒角的角度优化和插针的角度来减少模块掉针现象发生。优化定位孔的上倒角，当鱼头针的最大截面倾斜时，避开针卡在定位孔上倒角处，使针更容易下滑,能避免。

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，特别是涉及一种用于基板焊接的定位板结构。

背景技术

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,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

功率半导体器件是电力电子交流器的核心部件，我公司的功率模块的后道封装工艺流程是印刷贴片→芯片焊接→清洗→键合→中测→插针→基板焊接→X-Ray→框架组装→硅胶灌封→终测→包装。插针工艺属于压接艺流程是针通过机器人夹爪抓取针，然后按照一个方向插入相对应的八个针座中，完成DCB组装的最后一个工艺。针的最大截面是

基板焊接属于再流焊焊接工艺。一块预弯基板有机器人夹爪放到托盘上的焊接夹具的随行架内，然后操作工安装夹具压板，再从无动力辊道上传送到装配设备内。另一台机器人夹爪将把一片预制锡片放到夹具压板分离板内，接着机器人夹爪再抓取已组装完成的DCB放进夹具分离板内，再重复两次放置预制锡片和DCB的组装动作后，在托盘上的夹具从装配设备传送出来，操作工手动安装定位板后放入小推车内，然后通过焊接设备进行焊接。此时焊接夹具的定位板会保证鱼头针的位置在再流焊时不产生漂移。焊接夹具如图1所示，是由定位板1，压板2和随行架3组成。定位板上形成有多个定位孔。

在基板焊接后和模块包装前检测后，发现有掉针现象，针从针座处脱落或针座与DCB板虚焊状态。

在此不研究锡膏成分的变化对针座焊接强度的影响。在所有工艺中，与鱼头针相接触的只有插针工艺和基板焊接工艺。我们重点分析了插针工艺的过程和焊接夹具在焊接前后针在夹具定位孔的状态。

排除锡膏在二次熔融后的对针座焊接强度的影响，只有夹具定位板接触鱼头针，鱼头针在定位孔会产生相对移动，鱼头针与定位孔的摩擦力有时决定了鱼头针被卡在夹具定位板里或者导致针座的焊接强度降低。针在夹具里的受力分析，如图4所示。二次熔融时，锡膏融化，体积变大，针和针座自身重力G1针和针座在锡液的浮力F浮，配重板的重力G2,针的最大界面和定位板之间的摩擦力Ff。

G1＝m1g＝0.062*10-3*9.8N/Kg＝6.076*10-4N

G2＝m2g＝40.375*10-3*9.8N/Kg＝0.396N

F浮＝ρ液gV排＝G1(在锡膏液体状态下，针和针座是悬浮情况下)

Ff＝G1*f＝m1g*f＝0.062*10-3*9.8N/Kg*0.5＝3.038*10-4N

对于上述状态，在忽略金属热胀冷缩的情况下，因为针插入针座的时候并不是垂直插入的，所以导致针的最大截面与定位板中心有个夹角θ，tanθ＝r/h

r是夹具定位板的孔的直径(1.3±0.02mm)的一半，rmin＝0.64mm；

h是针座底部到针的最大截面的距离约为11.5mm

tanθ＝r/h＝0.05565,所以求出θ≈3°，只要θ＞3°，针的最大截面就会在定位板的孔的上倒角产生相互作用力N。