半导体元件装配工艺、功率模块以及电力电子设备制造技术

本发明专利技术提供了一种半导体元件装配工艺、功率模块以及电力电子设备，所述半导体元件装配工艺包括：将多个经过剪脚成型的半导体元件的引脚分别焊接固定在印制电路板；在散热器的安装面上设置导热绝缘层，并通过绝缘压条将焊接固定在所述印制电路板的多个半导体元件压接固定在所述导热绝缘层表面，所述绝缘压条以机械方式固定到所述散热器。本发明专利技术通过调整半导体元件的安装顺序，可大大提高生产效率。

Semiconductor Component Assembly Process, Power Module and Power Electronic Equipment

The invention provides a semiconductor component assembly process, a power module and a power electronic device. The semiconductor component assembly process includes: soldering and fixing the pins of a plurality of semiconductor elements formed by shearing feet on a printed circuit board separately; setting a thermal conductive insulating layer on the installation surface of a radiator, and fixing the soldering on a plurality of printed circuit boards through an insulating bar. Semiconductor elements are pressed and fixed on the surface of the thermal conductive insulating layer, and the insulating bar is mechanically fixed to the radiator. The invention can greatly improve the production efficiency by adjusting the installation sequence of semiconductor elements.

【技术实现步骤摘要】
半导体元件装配工艺、功率模块以及电力电子设备
本专利技术涉及电力电子设备领域，更具体地说，涉及一种半导体元件装配工艺、功率模块以及电力电子设备。
技术介绍
随着电力电子技术的快速发展，特别是电子器件的体积越来越小，电子器件的固定与散热问题也日益突出。目前变频器使用的TO-247晶体管(以下简称晶体管)，其工作时发热量较大，为避免晶体管过热损坏，需与散热器连接以快速散热，从而延长使用寿命。现有晶体管与散热器的组装方式主要包括以下几种：(1)用螺钉直接通过晶体管上的孔压接在散热器上，晶体管与散热器之间用矽胶垫进行绝缘隔离。多个晶体管安装时，每一晶体管需分别图上散热硅脂，安装过程繁琐。(2)用单个塑胶盖压合，再用螺钉将塑胶盖压合在散热器上。此方式虽然能满足安全绝缘要求，但同样存在需分别安装每一晶体管的问题。此外，上述晶体管组装时，需先将晶体管剪脚成型，再将晶体管与散热器通过晶体盖、压条等组装固定，最后将晶体管的管脚插入印制电路板进行手工焊接。在晶体管较多时，固定在散热器上的晶体管的管脚在插接到印制电路板时操作困难；手工焊接效率较低，且存在锡渣等不良问题，且需要手工补漆；整体自动化程度不高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对上述晶体管组装效率低、自动化程度不高的问题，提供一种半导体元件装配工艺、功率模块以及电力电子设备。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是，提供一种半导体元件装配工艺，包括：将多个经过剪脚成型的半导体元件的引脚分别焊接固定在所述印制电路板上；在散热器的安装面上设置导热绝缘层，并通过绝缘压条将焊接固定在所述印制电路板的多个半导体元件压接固定在所述导热绝缘层表面，所述绝缘压条以机械方式固定到所述散热器。在本专利技术所述的半导体元件装配工艺中，在将所述多个半导体元件的引脚分别焊接固定在印制电路板上之前，包括：将绝缘压条置于印制电路板上，并将所述多个经过剪脚成型的半导体元件分别插接到印制电路板，且所述绝缘压条位于所述半导体元件的主体与所述印制电路板之间。在本专利技术所述的半导体元件装配工艺中，所述将所述半导体元件的引脚焊接固定在所述印制电路板包括：通过自动焊接设备将所述半导体元件的引脚焊接固定在所述印制电路板。本专利技术还提供一种功率模块，所述功率模块包括散热器和多个半导体元件，且所述功率模块通过如上所述的半导体元件装配工艺组装而成。在本专利技术所述的功率模块中，所述经过剪脚成型的半导体元件的管脚弯折成预设角度；所述多个半导体元件以上表面贴于所述绝缘压条下表面的方式插接到所述印制电路板，且所述半导体元件的管脚的弯折处突伸到所述绝缘压条的外侧。在本专利技术所述的功率模块中，所述绝缘压条的顶面朝向所述印制电路板的内侧表面；所述绝缘压条的底面具有多个间隔设置的弹性凸部，且在所述绝缘压条固定到所述散热器时，每一所述半导体元件至少通过一个所述弹性凸部压接固定在所述导热绝缘层。在本专利技术所述的功率模块中，所述绝缘压条的底面具有多个安装槽；所述安装槽的形状和尺寸与所述半导体元件的形状和尺寸匹配，且每一所述安装槽内具有至少一个所述凸部。在本专利技术所述的功率模块中，所述绝缘压条上具有多个安装孔，所述散热器的安装面具有多个内螺纹孔，且所述安装孔、内螺纹孔的位置对应；所述绝缘压条通过螺钉固定在所述散热器上，且所述螺钉穿过所述安装孔并螺纹连接到所述内螺纹孔。在本专利技术所述的功率模块中，所述印制电路板上具有多个操作窗，且所述操作窗的位置与绝缘压条上的安装孔的位置对应。在本专利技术所述的功率模块中，所述绝缘压条上的安装槽排列成一行，且每一安装槽的中央具有一个所述弹性凸部。在本专利技术所述的功率模块中，所述焊接固定在所述印制电路板的多个半导体元件排列成两行，且每一行半导体元件通过一个所述绝缘压条压接固定。本专利技术还提供一种电力电子设备，包括如上所述的功率模块。本专利技术的半导体元件装配工艺、功率模块以及电力电子设备，通过调整半导体元件的安装顺序，可大大提高生产效率。本专利技术还可提高自动化水平和生产质量，降低制造成本。附图说明图1是本专利技术半导体元件装配工艺第一实施例的流程示意图；图2是本专利技术半导体元件装配工艺第二实施例的流程示意图；图3是本专利技术功率模块实施例的示意图；图4是本专利技术功率模块中绝缘压条实施例的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，是本专利技术半导体元件装配工艺第一实施例的流程示意图，其可用于将半导体元件装配到散热器，以通过散热器对半导体元件进行散热，避免半导体元件过热损坏。本实施例中的半导体元件装配工艺包括：步骤S11：将多个经过剪脚成型的半导体元件的引脚分别焊接固定在印制电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)。上述半导体元件可以为TO-247封装的金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor,MOSFET)或其他类似的晶体管，其可实现开关功能，且在工作时发热量较大。步骤S12：在散热器的安装面上设置导热绝缘层，并通过绝缘压条将焊接固定在印制电路板的多个半导体元件压接固定在导热绝缘层的表面，上述绝缘压条以机械方式(例如螺钉等)固定到散热器。这样，绝缘压条在实现半导体元件固定的同时，还可实现印制电路板与半导体元件之间的电气隔离，减小功率模块的尺寸。上述绝缘压条具体可由树脂材料加工而成，其本身具有较好的绝缘性能，并具有一定的弹性。该绝缘压条在插接半导体元件时还可作为抬高治具，以确保各个半导体元件基本位于同一平面内。具体地，上述散热器包括基板，该基板的上表面为安装面，且基板的安装面的背面具有散热翅片。当然，在具体应用中，上述散热器也可以为水冷散热器。导热绝缘层可由导热绝缘膜构成，其覆盖在散热器基板的整个安装面(至少覆盖半导体元件的固定处)，该导热绝缘层不仅具有较好的绝缘性能，而且可实现导热。与先锁后装(即先将半导体元件固定到散热器，在将半导体元件的引脚与印制电路板焊接固定)方式相比，本实施例的半导体元件装配工艺通过先将半导体元件焊接固定到印制电路板，再将半导体元件固定到散热器，能够提升生产效率，降低制造成本。上述绝缘压条的顶面(该顶面的表面平整)朝向印制电路板的内侧表面(即朝向半导体元件的表面)，且该绝缘压条的底面具有多个间隔设置的弹性凸部，且在绝缘压条固定到散热器时，每一半导体元件至少通过一个弹性凸部压接固定在导热绝缘层。由于弹性凸部的存在，即使各个半导体元件因尺寸误差而不在一个平面，也可保证各个半导体元件都能与导热绝缘层充分接触，保证热交换效率。上述绝缘压条的底面还可具有多个安装槽，且该安装槽的形状和尺寸与半导体元件的形状和尺寸匹配，每一安装槽内具有至少一个凸部。通过安装槽可实现相邻半导体元件的电气隔离，从而相邻半导体元件的间距可适当缩小，提高产品的功率密度。如图2所示，是本专利技术半导体元件装配工艺第二实施例的流程示意图，该实施例的方法包括：步骤S21：将绝缘压条置于印制电路板上，并将经过剪脚成型的多个半导体元件分别插接到印制电路板，且上述绝缘压条位于所述半导体元件的主体与所述印制电路板之间。步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体元件装配工艺，其特征在于，包括：将多个经过剪脚成型的半导体元件的引脚分别焊接固定在印制电路板上；在散热器的安装面上设置导热绝缘层，并通过绝缘压条将焊接固定在所述印制电路板的多个半导体元件压接固定在所述导热绝缘层表面，所述绝缘压条以机械方式固定到所述散热器。

【技术特征摘要】
1.一种半导体元件装配工艺，其特征在于，包括：将多个经过剪脚成型的半导体元件的引脚分别焊接固定在印制电路板上；在散热器的安装面上设置导热绝缘层，并通过绝缘压条将焊接固定在所述印制电路板的多个半导体元件压接固定在所述导热绝缘层表面，所述绝缘压条以机械方式固定到所述散热器。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，在将多个半导体元件的引脚分别焊接固定在印制电路板上之前，包括：将绝缘压条置于所述印制电路板上，并将所述多个经过剪脚成型的半导体元件分别插接到印制电路板，且所述绝缘压条位于所述半导体元件的主体与所述印制电路板之间。3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述将所述半导体元件的引脚焊接固定在所述印制电路板包括：通过自动焊接设备将所述半导体元件的引脚焊接固定在所述印制电路板。4.一种功率模块，其特征在于，所述功率模块包括散热器和多个半导体元件，且所述功率模块通过如权利要求1-3中任一项所述的半导体元件装配工艺组装而成。5.根据权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述经过剪脚成型的半导体元件的管脚弯折成预设角度；所述多个半导体元件以上表面贴于所述绝缘压条下表面的方式插接到所述印制电路板，且所述半导体元件的管脚的弯折处突伸到所述绝缘压条的外侧。6.根据权利要求5所述的功率模块，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏子平，刘宝林，朱佳炜，
申请(专利权)人：苏州汇川技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32