本發(fā)明涉及智能功率模塊制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及回流焊接治具及其制備方法和用途。

背景技術(shù)：

智能功率模塊的制造需要將有源元件(如晶圓、ic等)和無源元件(如電阻等器件)通過回流爐高溫焊接在電路板上，實(shí)現(xiàn)電路連通，而用于輔助回流焊接的合成石治具在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，耐高溫的合成石治具可以反復(fù)使用，達(dá)到一定壽命周期后報(bào)廢處理。

然而，現(xiàn)有的回流焊接治具仍有待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是基于發(fā)明人對以下事實(shí)和問題的發(fā)現(xiàn)而提出的：

發(fā)明人在對智能功率模塊制備工藝的研究中發(fā)現(xiàn)，非一個流自動化生產(chǎn)制造體系，對于合成石治具的要求不高，治具表面高溫碳化發(fā)黑后，只要滿足基本功能，可以繼續(xù)使用，但對于特殊的一個流生產(chǎn)制造體系，智能功率模塊的制造焊接需要相應(yīng)的回流焊治具將待焊接產(chǎn)品進(jìn)行定位，定位準(zhǔn)確與否決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)良率。目前的回流焊合成石治具定位失真導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢率增加。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)與確認(rèn)，回流焊的定位失真是由于回流焊治具的限位點(diǎn)表面污染導(dǎo)致的，而污染源來自于焊接過程中合成石治具材料碳化所產(chǎn)生的碳。由此，解決合成石治具在反復(fù)回流過程中的高溫碳化問題是降低產(chǎn)品報(bào)廢率的有效手段。有嘗試使用金屬治具進(jìn)行回流焊接，但金屬的散熱過快，易導(dǎo)致焊錫膏熔化不充分，焊接不牢固或晶圓底部空洞率超過標(biāo)準(zhǔn)，帶來新的技術(shù)問題。

鑒于此，本發(fā)明提出了回流焊接治具及其制備方法和用途。該回流焊接治具由耐高溫塑料形成，尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異，長期使用不會出現(xiàn)碳化問題，從而顯著提高采用該回流焊接治具制備得到的智能功率模塊產(chǎn)品的良率。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種回流焊接治具。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該回流焊接治具包括：基體，所述基體由耐高溫塑料形成；以及多個金屬嵌針，所述多個金屬嵌針形成在所述基體上，其中，所述耐高溫塑料包含50～65wt％的聚醚醚酮、10～45wt％的增強(qiáng)材料、0.01～1.0wt％的碳黑和0.1～2.0wt％的助劑。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的回流焊接治具由耐高溫塑料形成，尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異，長期使用不會出現(xiàn)碳化問題，從而顯著提高采用該回流焊接治具制備得到的智能功率模塊產(chǎn)品的良率。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的回流焊接治具還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述增強(qiáng)材料包括選自玻璃纖維、碳纖維、無機(jī)礦物和陶瓷粉末中的至少之一。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述助劑為復(fù)合抗氧劑。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述金屬嵌針由不銹鋼制成。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述耐高溫塑料的熱變形溫度不低于300攝氏度。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種制備上述實(shí)施例的回流焊接治具的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：將聚醚醚酮、增強(qiáng)材料、碳黑和助劑按照預(yù)定比例進(jìn)行混合，以便得到混合物料；將所述混合物料裝入注塑機(jī)內(nèi)，并利用模具進(jìn)行注塑成型，以便得到基體；在所述基體表面安裝多個金屬嵌針，以便得到回流焊接治具。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備回流焊接治具的方法可以有效地制備得到回流焊接治具，且與傳統(tǒng)的cnc加工方式比較，具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度高、報(bào)廢率低的優(yōu)點(diǎn)。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備回流焊接治具的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述注塑機(jī)內(nèi)進(jìn)行所述注塑成型的條件為：一段注塑溫度為365～375攝氏度、二段注塑溫度為370～380攝氏度、三段注塑溫度為375～385攝氏度、四段注塑溫度為385～390攝氏度，所述注塑機(jī)的噴嘴溫度為395～400攝氏度。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在進(jìn)行所述注塑成型之前進(jìn)一步包括：將所述混合物料在120～150攝氏度下烘干3～5小時；將所述模具預(yù)熱至180～210攝氏度。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述回流焊接治具的成型收縮率不高于0.5％。

在本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提出了一種用于制備智能功率模塊的回流焊接治具，所述回流焊接治具為上述實(shí)施例的回流焊接治具或者采用上述實(shí)施例的制備回流焊接治具的方法制備得到的回流焊接治具。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明的回流焊接治具具有優(yōu)異的耐高溫性和尺寸穩(wěn)定性，長期使用不會出現(xiàn)碳化問題，采用本發(fā)明的回流焊接治具用于制備智能功率模塊，可以有效解決傳統(tǒng)工藝中機(jī)械手傳感器位置失真的問題，顯著提高了智能功率模塊產(chǎn)品的良率。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的回流焊接治具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的制備回流焊接治具的方法流程示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的制備智能功率模塊的方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種回流焊接治具。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖1，該回流焊接治具包括：基體100和多個金屬嵌針200。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，基體由耐高溫塑料形成，且耐高溫塑料包含50～65wt％的聚醚醚酮、10～45wt％的增強(qiáng)材料、0.01～1.0wt％的碳黑和0.1～2.0wt％的助劑。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過添加50～65wt％的聚醚醚酮，可以進(jìn)一步提高基體的耐高溫性能。具體地，通過添加上述配比的聚醚醚酮，可以使基體的長期使用溫度不低于220攝氏度，短期使用溫度不低于270攝氏度，反復(fù)高溫回流使用壽命可達(dá)1年以上。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，本發(fā)明的回流焊接治具體積電阻率可以為10⁵ohm·cm。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，耐高溫塑料的熱變形溫度不低于300攝氏度。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，增強(qiáng)材料可以包括選自玻璃纖維、碳纖維、無機(jī)礦物和陶瓷粉末中的至少之一。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過向基體中添加上述增強(qiáng)材料，可以進(jìn)一步降低基體的成型收縮率，從而提高流焊接治具的尺寸穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，回流焊接治具的成型收縮率不高于0.5％。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，助劑可以為復(fù)合抗氧劑，例如ciba-geigy公司irganoxb225、ge公司ultranox815a、美國氫胺公司cyanox2777，通過添加上述復(fù)合抗氧劑，可以有效緩解因聚醚醚酮高溫加工帶來的氧化降解問題。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，金屬嵌針可以由不銹鋼制成，表面光亮，同時配合添加碳黑，可以利用碳黑的黑色襯托金屬嵌針的色差，從而使本發(fā)明的回流焊接治具在使用中機(jī)械手傳感器易于識別高亮的金屬嵌針，并準(zhǔn)確地將待焊接的引線框架定位于治具嵌針上，提升設(shè)備的靈敏度。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的回流焊接治具由耐高溫塑料形成，尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異，長期使用不會出現(xiàn)碳化問題，從而顯著提高采用該回流焊接治具制備得到的智能功率模塊產(chǎn)品的良率。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種制備上述實(shí)施例的回流焊接治具的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖2，該方法包括：

s100：將基體原料混合

該步驟中，將聚醚醚酮、增強(qiáng)材料、碳黑和助劑按照預(yù)定比例進(jìn)行混合，以便得到混合物料。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述預(yù)定比例可以為50～65wt％的聚醚醚酮、10～45wt％的增強(qiáng)材料、0.01～1.0wt％的碳黑和0.1～2.0wt％的助劑。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過添加50～65wt％的聚醚醚酮，可以進(jìn)一步提高基體的耐高溫性能。具體地，通過添加上述配比的聚醚醚酮，可以使基體的長期使用溫度不低于220攝氏度，短期使用溫度不低于270攝氏度，反復(fù)高溫回流使用壽命可達(dá)1年以上。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，本發(fā)明的回流焊接治具體積電阻率可以為10⁵ohm·cm。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，耐高溫塑料的熱變形溫度不低于300攝氏度。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，增強(qiáng)材料可以包括選自玻璃纖維、碳纖維、無機(jī)礦物和陶瓷粉末中的至少之一。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過向基體中添加上述增強(qiáng)材料，可以進(jìn)一步降低基體的成型收縮率，從而提高流焊接治具的尺寸穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，回流焊接治具的成型收縮率不高于0.5％。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，助劑可以為復(fù)合抗氧劑，例如ciba-geigy公司irganoxb225、ge公司ultranox815a、美國氫胺公司cyanox2777，通過添加上述復(fù)合抗氧劑，可以有效緩解因聚醚醚酮高溫加工帶來的氧化降解問題。

s200：注塑成型

該步驟中，將混合物料裝入注塑機(jī)內(nèi)，并利用模具進(jìn)行注塑成型，以便得到基體。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，注塑機(jī)內(nèi)進(jìn)行注塑成型的條件可以為：一段注塑溫度為365～375攝氏度、二段注塑溫度為370～380攝氏度、三段注塑溫度為375～385攝氏度、四段注塑溫度為385～390攝氏度，注塑機(jī)的噴嘴溫度為395～400攝氏度。由此，可以進(jìn)一步提高注塑成型效果。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，在進(jìn)行注塑成型之前進(jìn)一步包括：將混合物料在120～150攝氏度下烘干3～5小時；將模具預(yù)熱至180～210攝氏度。由此，可以進(jìn)一步提高混合物料成型得到的基體的耐高溫性能以及尺寸穩(wěn)定性。

s300：安裝多個金屬嵌針

該步驟中，在基體表面安裝多個金屬嵌針，以便得到回流焊接治具。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，金屬嵌針可以由不銹鋼制成，表面光亮，同時配合添加碳黑，可以利用碳黑的黑色襯托金屬嵌針的色差，從而使本發(fā)明的回流焊接治具在使用中機(jī)械手傳感器易于識別高亮的金屬嵌針，并準(zhǔn)確地將待焊接的引線框架定位于治具嵌針上，提升設(shè)備的靈敏度。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備回流焊接治具的方法可以有效地制備得到回流焊接治具，且與傳統(tǒng)的cnc加工方式比較，具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度高、報(bào)廢率低的優(yōu)點(diǎn)。

在本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提出了一種用于制備智能功率模塊的回流焊接治具，所述回流焊接治具為上述實(shí)施例的回流焊接治具或者采用上述實(shí)施例的制備回流焊接治具的方法制備得到的回流焊接治具。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明的回流焊接治具具有優(yōu)異的耐高溫性和尺寸穩(wěn)定性，長期使用不會出現(xiàn)碳化問題，采用本發(fā)明的回流焊接治具用于制備智能功率模塊，可以有效解決傳統(tǒng)工藝中機(jī)械手傳感器位置失真的問題，顯著提高了智能功率模塊產(chǎn)品的良率。

下面參考具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，這些實(shí)施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

參考圖3，按照下列步驟制備智能功率模塊：

(1)將本發(fā)明的回流焊接治具放置在治具盒內(nèi)；

(2)機(jī)械手抓取回流焊接治具至工作軌道，并放置金屬襯底；

(2)攝像頭傳感器識別回流焊接治具，機(jī)械手抓取引線框架至回流焊接治具表面的待焊接位置；

(4)da設(shè)備自動粘貼晶圓；

(5)smt設(shè)備自動貼裝電阻電容無源器件；

(6)承載元器件的回流焊接治具通過導(dǎo)軌自動進(jìn)入回流爐進(jìn)行回流焊接；

(7)機(jī)械手自動抓取智能功率模塊產(chǎn)品放入清洗藍(lán)內(nèi)；

(8)回流焊接治具自動回收至治具盒內(nèi)，待進(jìn)入下一循環(huán)周轉(zhuǎn)；

(9)進(jìn)入清洗籃內(nèi)的產(chǎn)品經(jīng)過清洗設(shè)備在線清洗；

(10)機(jī)械手抓取清洗后的產(chǎn)品至鋁合金綁線彈夾內(nèi)。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個或多個實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。