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：将经过剪脚成型的多个半导体元件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；将焊接固定在所述印制电路板的多个半导体元件的下表面贴于所述导热绝缘层并使用金属压条压接固定，所述金属压条以机械方式固定到所述散热器，且所述金属压条与所述半导体元件的上表面之间具有第一绝缘层、所述金属压条与所述印制电路板之间具有第二绝缘层。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，提高自动化水平和生产质量，降低制造成本。

Semiconductor Component Assembly Process, Power Module and Power Electronic Equipment

The invention provides a semiconductor element assembly process, a power module and a power electronic device. The semiconductor element assembly process includes: welding and fixing 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; fixing welding on the lower surface of a plurality of semiconductor elements of the printed circuit board. The metal bar is mechanically fixed to the radiator, and there is a first insulating layer between the metal bar and the upper surface of the semiconductor element, and a second insulating layer between the metal bar and the printed circuit board. By adjusting the installation sequence of semiconductor elements, the invention can greatly improve production efficiency, improve automation level and production quality, and reduce manufacturing cost.

【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：将经过剪脚成型的多个半导体元件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；将焊接固定在所述印制电路板的多个半导体元件的下表面贴于所述导热绝缘层并使用金属压条压接固定，所述金属压条以机械方式固定到所述散热器，且所述金属压条与所述半导体元件的上表面之间具有第一绝缘层、所述金属压条与所述印制电路板之间具有第二绝缘层。在本专利技术所述的半导体元件装配工艺中，在将经过剪脚成型的多个半导体元件分别焊接固定在印制电路板上之前，包括：将经过剪脚成型的多个所述半导体元件分别插接到所述印制电路板。在本专利技术所述的半导体元件装配工艺中，所述将经过剪脚成型的多个半导体元件分别焊接固定在印制电路板上包括：通过自动焊接设备将所述多个半导体元件分别焊接固定在所述印制电路板上。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，所述金属压条包括主体部以及多个相互独立的压脚，且所述多个压脚分别弹性连接到所述主体部；在压接固定所述半导体元件时，所述主体部固定在所述散热器上，每一所述压脚位于所述第一绝缘层和第二绝缘层之间并对一个半导体元件施力。在本专利技术所述的功率模块中，所述半导体元件的管脚弯折成90°，且所述经过剪脚成型的多个半导体元件以上表面平行于所述印制电路板的内侧表面的方式排列成两行；所述金属压条上的多个压脚排列成一行，且每一行半导体元件分别用一个金属压条压接固定。在本专利技术所述的功率模块中，所述金属压条的主体部和压脚由同一金属板加工而成；所述主体部包括水平条板和垂向条板，且所述垂向条板的第一侧边垂直连接在所述水平条板的边缘；所述压脚连接在所述垂向条板的第二侧边，且所述压脚与所述垂向条板的夹角小于90°；所述压脚的自由端具有折角，且在所述压脚压接到所述半导体元件时，所述折角的底部贴于所述半导体元件的上表面。在本专利技术所述的功率模块中，所述垂向条板的第二侧边具有多个第一释压孔，且所述第一释压孔与所述压脚间隔设置。在本专利技术所述的功率模块中，所述第一绝缘层和第二绝缘层由套接在所述金属压条的压脚的绝缘套或者所述金属压条的压脚上的包塑层构成，且所述绝缘套或包塑层位于所述压脚以下的部分构成第一绝缘层、位于所述压脚以上的部分构成第二绝缘层。在本专利技术所述的功率模块中，所述第一绝缘层由贴于所述半导体元件上表面的绝缘麦拉片构成；所述第二绝缘层由贴于所述印制电路板内侧表面的绝缘麦拉片构成。在本专利技术所述的功率模块中，所述金属压条的主体部具有多个固定孔，所述散热器的安装面上具有多个对应的内螺纹孔，所述金属压条通过螺钉固定到所述散热器，且所述螺钉穿过所述固定孔并螺纹连接到所述内螺纹孔。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，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金属压条实施例的示意图；图5是本专利技术功率模块中金属压条实施例的截面示意图；图6是本专利技术功率模块中金属压条实施例的俯视图。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：将经过剪脚成型的多个半导体元件分别焊接固定到印制电路板(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。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可具有散热翅片。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。步骤S13：将焊接固定在印制电路板的多个半导体元件的下表面贴于导热绝缘层并使用金属压条压接固定，上述金属压条以机械方式(例如螺钉等)固定到散热器的基板，且金属压条与半导体元件的上表面之间具有第一绝缘层、所述金属压条与所述印制电路板之间具有第二绝缘层。上述第一绝缘层可由贴于半导体元件上表面的绝缘麦拉片构成，第二绝缘层则可由贴于印制电路板内侧表面的绝缘麦拉片构成。与先锁后装(即先将半导体元件固定到散热器，再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。在上述步骤S13中使用的金属压条，具体可包括主体部以及多个相互独立的压脚，且多个压脚分别弹性连接到主体部；在压接固定半导体元件时，主体部固定在散热器上，每一压脚位于第一绝缘层和第二绝缘层之间并对一个半导体元件施力。由于压脚弹性连接在主体部，因此即使各个半导体元件存在尺寸差异，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。特别地，上述步骤S12中的第一绝缘层和第二绝缘层也可由套接在金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体元件装配工艺，其特征在于，包括：将经过剪脚成型的多个半导体元件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；将焊接固定在所述印制电路板的多个半导体元件的下表面贴于所述导热绝缘层并使用金属压条压接固定，所述金属压条以机械方式固定到所述散热器，且所述金属压条与所述半导体元件的上表面之间具有第一绝缘层、所述金属压条与所述印制电路板之间具有第二绝缘层。

【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：将经过剪脚成型的多个半导体元件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；将焊接固定在所述印制电路板的多个半导体元件的下表面贴于所述导热绝缘层并使用金属压条压接固定，所述金属压条以机械方式固定到所述散热器，且所述金属压条与所述半导体元件的上表面之间具有第一绝缘层、所述金属压条与所述印制电路板之间具有第二绝缘层。2.根据权利要求1所述的半导体元件装配工艺，其特征在于，在将经过剪脚成型的多个半导体元件分别焊接固定在印制电路板上之前，包括：将经过剪脚成型的多个所述半导体元件分别插接到所述印制电路板。3.根据权利要求2所述的半导体元件装配工艺，其特征在于，所述将经过剪脚成型的多个半导体元件分别焊接固定在印制电路板上包括：通过自动焊接设备将所述多个半导体元件分别焊接固定在所述印制电路板上。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，所述金属压条包括主体部以及多个相互独立的压脚，且多个所述压脚分别弹性连接到所述主体部；在压接固定所述半导体元件时，所述主体部固定在所述散热器上，每一所述压脚位于所述第一绝缘层和第二绝缘层之间并对一个半导体元件施力。6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述半导体元件的管脚弯折成90°，且所述经过剪脚成型的多个半导体元件以上表面平行于所述印制电路板的...

【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