冷却装置和焊接设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于冷却待制造的大面积的焊接连接部的仍然为液态的焊料的冷却装置，该冷却装置包括：可抽真空的腔；布置在可抽真空的腔中的支架；以及布置在可抽真空的腔中的降温装置。可以将用作为测试体的平坦的铜板插入支架中，利用该铜板可以测试和检查冷却装置的作用方式。可以这样借助于降温装置对铜板进行冷却，即在上方的主表面上的温度不在矩形的表面部段中具有局部的最大值，该最大值与所涉及的表面部段的边缘间隔开，确切地说这样长，直到不在表面部段中存在有高于150℃的温度。如果焊料在150℃时充分地凝固，那么在焊接对应部件之间存在焊接完毕的焊接连接部。该冷却装置可以集成在焊接设备中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷却装置，该冷却装置可以在制造焊接连接部时例如用在焊接设备中。
技术介绍
为了首先在大面积的焊接时获得理想的焊接结果，熔化的焊料必须和待连接的焊接对应部件共同冷却到焊料熔点之下，从而使其凝固并且焊接对应部件相互连接。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种用于冷却一个待制造的大面积的焊接连接部 (Loetverbindung)的仍然为液态的焊料的冷却装置，以及一种焊接设备，利用它们可以实现闻质量的焊接。该目的通过一种根据权利要求I所述的冷却装置或通过一种根据权利要求11所述的焊接设备实现。本专利技术的有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。焊接例如被理解为在这个意义中的大面积的焊接，其中，功率半导体芯片、如IGBT,MOSFET或二极管焊接在金属化的陶瓷基底上，或者其中，金属化的陶瓷基底焊接在用于功率半导体模块的金属底板上。用于冷却至少一个待制造的大面积的焊接连接部的仍然为液态的焊料的冷却装置包括可抽真空的腔；布置在所述可抽真空的腔中的支架；以及布置在所述可抽真空的腔中的降温装置。可以将用作为测试体的平坦的铜板插入支架中，利用该铜板可以测试和检查冷却装置的作用方式。铜板具有平坦的下方的主表面；平坦的上方的主表面，该上方的主表面沿垂直方向与下方的主表面隔开；恒定的为5_的厚度；以及至少为220°C的均匀的初始温度。在上方的主表面上可以固定数量为N ^ 2的两个彼此相邻的、矩形的表面部段，该表面部段具有分别至少为30mmX30mm的面积或者分别至少为50mmX50mm的面积。在此将铜板的彼此相对的、大面积的侧面视为上方的和下方的主表面。这种配合准确地插入支架中的平坦的铜板现在可以在腔中借助于降温装置被冷却。在此，在腔中占主导地位的氮气大气环境在压力为1013. 25hPa时用作为参考，用于在铜板上实现的冷却效果。然而这不意味着冷却工作原则上仅在压力为1013. 25hPa时和氮气大气环境中才能进行。更确切地说，冷却工作可以完全或部分地也在任意其它压力时、例如在负压时进行，例如是一个绝对压力，该绝对压力例如可以处于从IhPa到1013. 25hPa的范围中，和/或也部分地在超压时，即在高于1013. 25hPa的绝对压力时。和这无关地，冷却可以在任意的大气环境下，例如在空气中或一种防止焊接对应部件氧化的保护气体大气环境下进行，例如是氮气大气环境(N2)、二氧化碳大气环境(C02)、氢气大气环境(H2)或氮气氢气混合大气环境(N2H2)。这样借助于降温装置对铜板进行冷却，即在上方的主表面上的温度不在矩形的表面部段中具有局部的最大值，该最大值与所涉及的表面部段的边缘间隔开，确切地说间隔开这样长，直到不在表面部段中存在有高于200°C或高于150°C的最低冷却温度。如果焊料在例如200°C时或在例如150°C时充分地凝固，那么在焊接对应部件之间存在焊接完毕的焊接连接部。在实际的制造过程中，焊接对应部件之一可以作为最下方的焊接对应部件配合准确地插入支架中并且一个或多个其它的焊接对应部件放在它上面，其中，在分别待连接的焊接对应部件之间还安置了焊料。焊料例如可以是预成型的焊料薄片(“perform lot”)，或者是焊膏，其在一个或两个分别待连接的焊接对应部件中被涂覆在待与其它焊接对应部件连接的焊接面上。替代将焊接对应部件之一作为最下方的配合准确地插入支架中，它也可以被放置在配合准确地插入支架中的支撑板上。这个焊接对应部件或其它焊接对应部件以如上述相同方式与焊接薄片或涂覆的焊膏一起放置在最下方的焊接对应部件上。在这个变体中也可以将多个具有两个或多个分别相互待连接的焊接对应部件的组以相同方式彼此相邻地安 置在共同的支撑板上。支撑板在焊接过程结束之后不是焊接连接的组成部分。所述的冷却装置例如可以是焊接设备的一部分，其中，焊料在冷却设备的可抽真空的腔中或者在单独的加热腔中被加热到超过其熔点，因此它可以熔化并且随后如上面说明地被冷却。在单独的加热腔的情况下可以在它和冷却装置的可抽真空的腔之间设置闸门(Schleuse)以及运输装置，利用该运输装置，被加热到超过所应用焊料的熔点的焊料由加热腔运输到冷却装置的可抽真空的腔中。附图说明下面根据实施例参考附图对本专利技术加以详细说明。图中示出图IA示出穿过装配有焊料的冷却装置的垂直截面图；图IB示出在将焊料插入到冷却装置的支架中之后穿过根据图IA的冷却装置的垂直截面图；图IC示出穿过根据图IA的冷却装置的垂直截面图，其中，焊料放置在插入到支架中的支撑板上；图ID示出穿过根据图IA的冷却装置的垂直截面图，带有插入的铜板；图2A示出被加热到220°C并且随后被冷却的铜板的上方的主表面的俯视图，并且示出在上方的主表面上的温度分布；图2B示出根据图2A的铜板的上方的主表面的俯视图，带有多个在上方的主表面上示出的矩形的表面区域；图3A示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为相同直径的管喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴布置在彼此等距地间隔开的、带有每列相同喷嘴数量的列中；图3B示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为相同直径的管喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴布置在带有每列不同喷嘴数量的列中；图3C示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为管喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴布置在列中，其中，相同列的管喷嘴具有相同的直径，而相邻列的管喷嘴具有不同的直径；图3D示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为相同直径的管喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴布置在未彼此等距地间隔开的、带有每列相同喷嘴数量的列中；图4A示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为相同直径的孔式喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴布置在彼此等距地间隔开的、带有每列相同喷嘴数量的列中；图4B示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为相同直径的孔式喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴布置在带有每列不同喷嘴数量的列中；图4C示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为孔式喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴布置在列中，其中，相同列的管喷嘴具有相同的直径，而相邻列的管喷嘴具有不同的直径;图4D示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为相同直径的孔式喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴布置在未彼此等距地间隔开的、带有每列相同喷嘴数量的列中；图5A示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为彼此等距地间隔开的、带有 相同的隙缝宽度的隙缝式喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴彼此平行地布置；图5B示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为彼此等距地间隔开的隙缝式喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴彼此平行地布置，其中，相邻的隙缝式喷嘴具有不同的隙缝长度；图5C示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为彼此等距地间隔开的隙缝式喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴彼此平行地布置，其中，相邻的隙缝式喷嘴具有不同的隙缝宽度；图示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为隙缝式喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴具有相同的隙缝宽度，该喷嘴未彼此等距地间隔开并且彼此平行地布置；图6A示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为相同直径的管喷嘴的冷气喷嘴，该喷嘴布置在彼此等距地间隔开的、带有每列相同喷嘴数量的列中，其中，相邻的列的喷嘴提供了不同的冷气流；图6B示出降温装置的透视图，该降温装置包括设计为相同直径的孔式喷嘴(Loechduesen)的冷气喷嘴，该喷嘴布置在彼此等距地间隔开的、带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于冷却至少一个待制造的大面积的焊接连接部的仍然为液态的焊料（23）的冷却装置，其中，所述冷却装置包括：可抽真空的腔（1）；布置在所述可抽真空的腔（1）中的支架（2）；以及布置在所述可抽真空的腔（1）中的降温装置，和其中可以这样控制降温装置，即配合准确地插入所述支架（2）中的平坦的铜板（5）在氮气大气环境下当所述可抽真空的腔（1）中压力为1013.25hPa时被冷却，其中，所述铜板（5）具有：?平坦的下方的主表面（5b）；?平坦的上方的主表面（5t），所述上方的主表面沿垂直方向（v）与所述下方的主表面（5b）隔开并且存在多个数量为N≥2的两个彼此相邻的、矩形的表面部段（51），所述表面部段具有分别至少为30mm×30mm的面积；?恒定的为5mm的厚度；以及?至少为220℃的均匀的初始温度，从而使得在所述上方的主表面（1t）上的温度不在所述表面部段（51）中具有局部的最大值，所述最大值与所涉及的所述表面部段（51）的边缘（52）间隔开，确切地说间隔开这样长，直到不在所述表面部段（51）中存在有至少200℃的最低冷却温度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·利希特，麦克·勒曼，迈克尔·施密特，卡斯滕·韦赛尔，乌尔里希·威尔基，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：