CN114245605A - 一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装及加工方法，所述加工工装包括与所述缘栅型晶体管模组相匹配的镂空加工框架，所述加工框架的下表面沿对角线方向水平向外延伸形成厚度小于所述加工框架厚度的定位板模组，所述定位板模组的上表面垂直向上凸设用于固定铜基板定位柱模组，所述加工框架的上表面设有用于在垂直方向固定所述铜基板的第一支撑面模组，所述加工框架的内部设置用于固定所述缘栅型晶体管模组的垂直设置的第二定位柱模组和水平设置的第二支撑面模组。本发明的有益效果体现在：保证了堆叠结构在回流焊过程中良好的热传导性，增强整体结构的散热性能，采用本发明的加工方法，降低了产品的不良率，提高了加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种回流焊加工工装及加工方法，尤其涉及一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装及加工方法，属于伺服驱动***技术领域。
背景技术
随着电子加工行业的飞速发展，SMT技术发展也日趋完善，伴随多种贴片元件和贴装器件的出现，作为贴装技术部分的回流焊工艺技术及设备也得到相应的发展，几乎在所有电子产品域都已得到应用。混合集成电路板组装中也采用了回流焊技术，组装焊接的元件多为电容、电感，贴装型晶体管和二极管等。回流焊设备的内部设有加热电路，其工作原理是将空气或氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好元件的电路板，让元件两侧的焊料融化后与主板粘结，再经冷却后即可固接在电路板上。回流焊技术的优势在于其温度易于控制，在焊接过程中还能避免氧化，制造成本也更容易控制。
目前绝缘栅型晶体管在印刷电路板上的的安装工艺主要为回流焊贴片工艺。然而，在大载流的场景下，由于传统印刷电路板的基材导热效率低，因此不利于整体散热，印刷电路板难以通过提高铜厚来进一步增加电流承载能力，此时通过额外焊接铜排达到增大载流的目的，然而额外焊接铜排将会占用更多的空间；并且在传统的回流焊过程中，元器件由于没有得到固定和限位，位置容易发生偏移，从而导致错焊、漏焊等不良现象；另外，对于那些本身不含印刷电路板基材的功率器件，难以通过回流焊贴片工艺进行加工。
因此，为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装及加工方法。
发明内容
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装，所述电机伺服器功率器件自上而下包括绝缘栅型晶体管模组，功能模组，以及位于底部的铜基板，所述功能模组包括相电流输出板模组、栅极控制板模组、直流输入板模组，所述相电流输出板模组、栅极控制板模组、直流输入板模组三者设置在同一水平面，所述加工工装包括与所述缘栅型晶体管模组相匹配的镂空加工框架，所述加工框架在水平方向包裹所述缘栅型晶体管模组的四周，所述加工框架的下表面沿对角线方向水平向外延伸形成厚度小于所述加工框架厚度的定位板模组，所述定位板模组的上表面垂直向上凸设用于固定铜基板定位柱模组，包括第一组定位柱、第二组定位柱、第三组定位柱、第四组定位柱，所述加工框架的上表面设有用于在垂直方向固定铜基板的第一支撑面模组，所述第一支撑面模组还在水平方向对所述直流输入板模组进行限位，所述加工框架的内部设置用于固定所述缘栅型晶体管模组的垂直设置的第二定位柱模组和水平设置的第二支撑面模组，所述加工框架的内部还设置用于固定所述相电流输出板模组的垂直设置的第三定位柱模组和水平设置的第三支撑面模组。
优选地，所述绝缘栅型晶体管模组包括设置在同一水平面的6个相同绝缘栅型晶体管，所述绝缘栅型晶体管平行设置两排，每排设有三个，所述相电流输出板模组包括3个并列设置的相电流输出板，所述栅极控制板模组包括2个水平设置在所述相电流输出板模组两侧的栅极控制板，所述直流输入板模组包括2个设置在所述栅极控制板模组外侧的直流输入板。
优选地，所述定位板模组上还设有用于安装紧固件的通孔组件，包括第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔。
优选地，所述第一支撑面模组垂直凸设在所述加工框架的上表面，包括第一凸台、第二凸台、第三凸台、第四凸台，所述第一支撑面模组的高度与所述功能模组的厚度相当。
优选地，所述第二定位柱模组与绝缘栅型晶体管的侧面凹槽匹配且相互抵靠，在水平方向对所述绝缘栅型晶体管模组进行固定，所述第二定位柱模组包括高度相同的第五定位柱、第六定位柱、第七定位柱、第八定位柱。
优选地，所述第二支撑面模组包括在所述加工框架内侧面向内部凸设用于在水平方向支撑所述绝缘栅型晶体管模组的第一支撑面、第二支撑面、第三支撑面、第四支撑面、第五支撑面、第六支撑面，此外，所述第二支撑面模组还包括沿所述第五定位柱四周水平凸设的第七支撑面、沿所述第六定位柱四周水平凸设的第八支撑面、沿所述第七定位柱四周水平凸设的第九支撑面、沿所述第八定位柱四周水平凸设的第十支撑面。
优选地，所述第五定位柱和所述第七定位柱之间设有第一连接部，所述第一连接部的中部相邻开设有第一凹槽和第二凹槽，所述第六定位柱和所述第八定位柱之间设有第二连接部，所述第二连接部的中部设有第三凹槽，所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽三者的深度与所述相电流输出板模组相匹配，所述第三支撑面模组包括：位于第一凹槽底部的第十一支撑面、位于第二凹槽底部的第十二支撑面、位于第三凹槽底部的第十三支撑面，所述第三支撑面模组在水平方向对所述相电流输出板模组进行支撑。
优选地，所述第三定位柱模组包括所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽三者的侧壁，所述第三定位柱模组用于在垂直方向对所述相电流输出板模组进行限位。
一种电机伺服器功率器件的回流焊加工方法，基于上述的一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装，包括如下步骤：
S1: 向所述加工工装内装入所述绝缘栅型晶体管模组，使绝缘栅型晶体管的B面朝下，且与所述第二定位柱模组和所述第二支撑面相抵接，向所述绝缘栅型晶体管模组的源极、栅极、射极的焊盘上涂上锡膏和焊油；
S2：装入所述相电流输出板模组，使所述相电流输出板模组卡紧在所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽之中，同时，使所述相电流输出板模组的端部与所述加工框架的内壁相抵靠，向所述相电流输出板模组的上表面涂上锡膏和焊油；
S3：装入所述直流输入板模组，使所述直流输入板模组抵靠在所述第一支撑面模组的内侧，向所述直流输入板模组的上表面涂上锡膏和焊油；
S4：装入所述栅极控制板模组，使所述栅极控制板模组与所述相电流输出板模组以及所述直流输入板模组三者在同一水平面内，向所述栅极控制板模组的上表面涂上锡膏和焊油；
S5：装入所述铜基板8，使所述铜基板8在水平方向与所述定位柱模组相抵靠，使所述铜基板8在垂直方向和所述第一定位板模组相抵靠；
S6：将以上整体放入回流焊进行加工；
S7：待冷却后取出成品。
本发明的有益效果体现在以下几个方面：
1.采用铜基板作为加工工件基材，保证了堆叠结构在回流焊过程中良好的热传导性，加快整体结构的加工速度。
2.采用本发明的加工方法，仅需要将焊盘上锡，然后摆上电子元器件，无需额外的其他固定，即可进行回流焊，保证了加工过程的精度，降低了产品的不良率，提高了加工效率。
3.使非传统印刷电路板结构的高功率密度伺服电机功率器件也可采用回流焊工艺进行加工。
4. 本加工工装为镂空设计，使元器件在堆叠状态下也可正常接触到回流焊气流。
5. 本发明的加工工序简单，仅需要通过单面铣削即可实现。
6. 本发明具有防呆设计，避免了由于装配过程中的错误装配导致的工件不良。
附图说明
图1：本发明的回流焊加工工装的立体示意图。
图2：本发明的回流焊加工工装的俯视图。
图3：适用于本发明的电机伺服器功率器件中的绝缘栅型晶体管的示意图。
图4：本发明加工方法的S1的示意图。
图5：本发明加工方法的S2的示意图。
图6：本发明加工方法的S3的示意图。
图7：本发明加工方法的S4的示意图。
图8：本发明加工方法的S5的示意图。
101-第一通孔，102-第二通孔，103-第三通孔，104-第四通孔，11-第一组定位柱，12-第二组定位柱，13-第三组定位柱，14-第四组定位柱，201-第一支撑面，202-第二支撑面，203-第三支撑面，204-第四支撑面，205-第五支撑面，206-第六支撑面，207-第七支撑面，208-第八支撑面，209-第九支撑面，210-第十支撑面，25-第五定位柱，26-第六定位柱，27-第七定位柱，28-第八定位柱，31-第一凸台，311-第十一支撑面，312-第十二支撑面，313-第十三支撑面，32-第二凸台，33-第三凸台，34-第四凸台，41-第一绝缘栅型晶体管，42-第二绝缘栅型晶体管，43-第三绝缘栅型晶体管，44-第四绝缘栅型晶体管，45-第五绝缘栅型晶体管，46-第六绝缘栅型晶体管，51-第一相电流输出板，52-第二相电流输出板，53-第三相电流输出板，61-第一直流输入板，62-第二直流输入板，71-第一栅极控制板，72-第二栅极控制板，8-铜基板。
具体实施方式
以下结合实施例及附图具体阐述本发明的技术方案，本发明揭示了一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装及与其对应的加工方法，具体技术方案如下。
一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装，其特征在于，所述电机伺服器功率器件自上而下包括绝缘栅型晶体管模组，功能模组，以及位于底部的铜基板8。
所述功能模组包括相电流输出板模组、栅极控制板模组、直流输入板模组，所述相电流输出板模组、栅极控制板模组、直流输入板模组三者设置在同一水平面，所述绝缘栅型晶体管模组包括设置在同一水平面的6个相同绝缘栅型晶体管，所述绝缘栅型晶体管平行设置两排，每排设有三个，所述相电流输出板模组包括3个并列设置的相电流输出板，所述栅极控制板模组包括2个水平设置在所述相电流输出板模组两侧的栅极控制板，所述直流输入板模组包括2个设置在所述栅极控制板模组外侧的直流输入板。
所述加工工装包括与所述缘栅型晶体管模组相匹配的中部镂空的加工框架，所述加工框架在水平方向包裹所述缘栅型晶体管模组的四周。
所述加工框架的内部设置用于固定所述缘栅型晶体管模组的垂直设置的第二定位柱模组和水平设置的第二支撑面模组。所述第二定位柱模组与绝缘栅型晶体管的侧面凹槽A匹配且相互抵靠，在水平方向对所述绝缘栅型晶体管模组进行固定，所述第二定位柱模组包括高度相同的第五定位柱25、第六定位柱26、第七定位柱27、第八定位柱28。所述第二支撑面模组包括在所述加工框架内侧面向内部凸设用于在水平方向支撑所述绝缘栅型晶体管模组的第一支撑面201、第二支撑面202、第三支撑面203、第四支撑面204、第五支撑面205、第六支撑面206。此外，所述第二支撑面模组还包括沿所述第五定位柱25四周水平凸设的第七支撑面207、沿所述第六定位柱26四周水平凸设的第八支撑面208、沿所述第七定位柱27四周水平凸设的第九支撑面209、沿所述第八定位柱28四周水平凸设的第十支撑面210，所述第二支撑面模组在垂直方向对所述绝缘栅型晶体管模组进行支撑和固定。
所述加工框架的下表面沿对角线方向水平向外延伸形成厚度小于所述加工框架厚度的定位板模组，所述定位板模组的上表面垂直向上凸设用于固定铜基板定位柱模组，包括第一组定位柱11、第二组定位柱12、第三组定位柱13、第四组定位柱14，所述加工框架的上表面垂直向上凸设用于在垂直方向固定所述铜基板8的第一支撑面模组，包括第一凸台31、第二凸台32、第三凸台33、第四凸台34。
所述加工框架的内部还设置用于固定所述相电流输出板模组的垂直设置的第三定位柱模组和水平设置的第三支撑面模组。在所述第五定位柱25和所述第七定位柱27之间设有第一连接部，所述第一连接部的中部相邻开设有第一凹槽和第二凹槽，在所述第六定位柱26和所述第八定位柱28之间设有第二连接部，所述第二连接部的中部设有第三凹槽，所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽三者的深度与所述相电流输出板模组相匹配，所述第三支撑面模组包括：位于第一凹槽底部的第十一支撑面311、位于第二凹槽底部的第十二支撑面312、位于第三凹槽底部的第十三支撑面313，所述第三支撑面模组在水平方向对所述相电流输出板模组进行限位和支撑。所述第三定位柱模组包括所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽三者的侧壁，所述第三定位柱模组在垂直方向对所述相电流输出板模组进行限位。
所述第一支撑面模组的高度与所述功能模组的厚度相当，在水平方向对所述功能模组的位置进行限定。
此外，所述定位板模组上还设有用于安装紧固件的通孔组件，包括第一通孔101、第二通孔102、第三通孔103、第四通孔104，可通安装螺丝对加工工装进行固定。
一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装的加工方法，如图4-图8所示，包括如下步骤：
S1:向所述加工工装内装入所述绝缘栅型晶体管模组，所述绝缘栅型晶体管模组包括第一绝缘栅型晶体管41、第二绝缘栅型晶体管42、第三绝缘栅型晶体管43、第四绝缘栅型晶体管44、第五绝缘栅型晶体管45、第六绝缘栅型晶体管46，使所述绝缘栅型晶体管模组的B面朝下，且与所述第二定位柱模组和所述第二支撑面相抵接，向所述绝缘栅型晶体管模组的源极、栅极、射极的焊盘上涂上锡膏和焊油；
S2：装入所述相电流输出板模组，所述相电流输出板模组包括第一相电流输出板51、第二相电流输出板52、第三相电流输出板53，使所述相电流输出板模组卡紧在所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽之中，同时，使所述相电流输出板模组的端部与所述加工框架的内壁相抵靠，向所述相电流输出板模组的上表面涂上锡膏和焊油；
S3：装入所述直流输入板模组，所述直流输入板模组包括第一直流输入板61、第二直流输入板62，使所述直流输入板模组抵靠在所述第一支撑面模组的内侧，向所述直流输入板模组的上表面涂上锡膏和焊油；
S4：装入所述栅极控制板模组，所述栅极控制板模组包括第一栅极控制板71、第二栅极控制板72，使所述栅极控制板模组与所述相电流输出板模组以及所述直流输入板模组三者在同一水平面内，向所述栅极控制板模组的上表面涂上锡膏和焊油；
S5：装入所述铜基板8，使所述铜基板8在水平方向与所述定位柱模组相抵靠，使所述铜基板8在垂直方向和所述第一定位板模组相抵靠；
S6：将以上整体放入回流焊进行加工；
S7：待冷却后取出成品
以上所有水平方向的定位面与待焊接部件之间保持0.1mm的配合和间隙。
本发明的回流焊加工工装的防呆设计基于所有部件都具有不同形状特性，从而避免了在装配时由于疏忽导致的工件不良。
本发明借助一个加工工装，在电路板制作时，去除高载流电路的部分的印刷电路板的基材，使用铜基板直接进行焊接，同时通过合理的定位，可以保证所需的电气绝缘间距。本发明的加工工序简单，仅需要通过单面铣削即可完成，最终成品热容低，热惯性小，不会影响回流焊局部的温度控制。
总的来说，本发明的优点在于： 1.采用铜基板作为加工工件基材，保证了堆叠结构在回流焊过程中良好的热传导性，加快整体结构的加工速度。2.采用本发明的加工方法，仅需要将焊盘上锡，然后摆上电子元器件，无需额外的其他固定，即可进行回流焊，保证了加工过程的精度，降低了产品的不良率，提高了加工效率。3.使非传统印刷电路板结构的高功率密度伺服电机功率器件也可采用回流焊工艺进行加工。4. 本加工工装为镂空设计，使元器件在堆叠状态下也可正常接触到回流焊气流。5. 本发明的加工工序简单，仅需要通过单面铣削即可实现。6. 本发明具有防呆设计，避免了由于装配过程中的错误装配导致的工件不良。
当然本发明尚有多种具体的实施方式，在此就不一一列举。凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装，其特征在于，所述电机伺服器功率器件自上而下包括绝缘栅型晶体管模组，功能模组，以及位于底部的铜基板（8），所述功能模组包括相电流输出板模组、栅极控制板模组、直流输入板模组，所述相电流输出板模组、栅极控制板模组、直流输入板模组三者设置在同一水平面，所述加工工装包括与所述缘栅型晶体管模组相匹配的镂空加工框架，所述加工框架在水平方向包裹所述缘栅型晶体管模组的四周，所述加工框架的下表面沿对角线方向水平向外延伸形成厚度小于所述加工框架厚度的定位板模组，所述定位板模组的上表面垂直向上凸设用于固定铜基板定位柱模组，包括第一组定位柱（11）、第二组定位柱（12）、第三组定位柱（13）、第四组定位柱（14），所述加工框架的上表面设有用于在垂直方向固定所述铜基板（8）的第一支撑面模组，所述第一支撑面模组还在水平方向对所述直流输入板模组进行限位，所述加工框架的内部设置用于固定所述缘栅型晶体管模组的垂直设置的第二定位柱模组和水平设置的第二支撑面模组，所述加工框架的内部还设置用于固定所述相电流输出板模组的垂直设置的第三定位柱模组和水平设置的第三支撑面模组。
2.如权利要求1所述的一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装，其特征在于，所述绝缘栅型晶体管模组包括设置在同一水平面的6个相同绝缘栅型晶体管，所述绝缘栅型晶体管平行设置两排，每排设有三个，所述相电流输出板模组包括3个并列设置的相电流输出板，所述栅极控制板模组包括2个水平设置在所述相电流输出板模组两侧的栅极控制板，所述直流输入板模组包括2个设置在所述栅极控制板模组外侧的直流输入板。
3.如权利要求1所述的一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装，其特征在于，所述定位板模组上还设有用于安装紧固件的通孔组件，包括第一通孔（101）、第二通孔（102）、第三通孔（103）、第四通孔（104）。
4.如权利要求1所述的一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装，其特征在于，所述第一支撑面模组垂直凸设在所述加工框架的上表面，包括第一凸台（31）、第二凸台（32）、第三凸台（33）、第四凸台（34），所述第一支撑面模组的高度与所述功能模组的厚度相当。
5.如权利要求1所述的一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装，其特征在于，所述第二定位柱模组与绝缘栅型晶体管的侧面凹槽（A）匹配且相互抵靠，在水平方向对所述绝缘栅型晶体管模组进行固定，所述第二定位柱模组包括高度相同的第五定位柱（25）、第六定位柱（26）、第七定位柱（27）、第八定位柱（28）。
6.如权利要求1所述的一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装，其特征在于，所述第二支撑面模组包括在所述加工框架内侧面向内部凸设用于在水平方向支撑所述绝缘栅型晶体管模组的第一支撑面（201）、第二支撑面（202）、第三支撑面（203）、第四支撑面（204）、第五支撑面（205）、第六支撑面（206），此外，所述第二支撑面模组还包括沿所述第五定位柱（25）四周水平凸设的第七支撑面（207）、沿所述第六定位柱（26）四周水平凸设的第八支撑面（208）、沿所述第七定位柱（27）四周水平凸设的第九支撑面（209）、沿所述第八定位柱（28）四周水平凸设的第十支撑面（210）。
7.如权利要求5所述的一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装，其特征在于，所述第五定位柱（25）和所述第七定位柱（27）之间设有第一连接部，所述第一连接部的中部相邻开设有第一凹槽和第二凹槽，所述第六定位柱（26）和所述第八定位柱（28）之间设有第二连接部，所述第二连接部的中部设有第三凹槽，所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽三者的深度与所述相电流输出板模组相匹配，所述第三支撑面模组包括：位于第一凹槽底部的第十一支撑面（311）、位于第二凹槽底部的第十二支撑面（312）、位于第三凹槽底部的第十三支撑面（313），所述第三支撑面模组在水平方向对所述相电流输出板模组进行支撑。
8.如权利要求7所述的一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装，其特征在于，所述第三定位柱模组包括所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽三者的侧壁，所述第三定位柱模组用于在垂直方向对所述相电流输出板模组进行限位。
9.一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装的加工方法，基于如权利要求1~8任一所述的一种电机伺服器功率器件的回流焊加工工装，其特征在于，包括如下步骤：
S1:向所述加工工装内装入所述绝缘栅型晶体管模组，使绝缘栅型晶体管的B面朝下，且与所述第二定位柱模组和所述第二支撑面相抵接，向所述绝缘栅型晶体管模组的源极、栅极、射极的焊盘上涂上锡膏和焊油；
S2：装入所述相电流输出板模组，使所述相电流输出板模组卡紧在所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽之中，同时，使所述相电流输出板模组的端部与所述加工框架的内壁相抵靠，向所述相电流输出板模组的上表面涂上锡膏和焊油；
S3：装入所述直流输入板模组，使所述直流输入板模组抵靠在所述第一支撑面模组的内侧，向所述直流输入板模组的上表面涂上锡膏和焊油；
S4：装入所述栅极控制板模组，使所述栅极控制板模组与所述相电流输出板模组以及所述直流输入板模组三者在同一水平面内，向所述栅极控制板模组的上表面涂上锡膏和焊油；
S5：装入所述铜基板（8），使所述铜基板（8）在水平方向与所述定位柱模组相抵靠，使所述铜基板（8）在垂直方向和所述第一定位板模组相抵靠；
S6：将以上整体放入回流焊进行加工；
S7：待冷却后取出成品。
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