CN102120207A

CN102120207A - 在igbt模块散热面上涂敷导热硅脂的装置及相关涂敷方法

Info

Publication number: CN102120207A
Application number: CN 201010607932
Authority: CN
Inventors: 顾飞
Original assignee: Shanghai Zhongke Shenjiang Electric Vehicle Co Ltd
Current assignee: Shanghai Zhongke Shenjiang Electric Vehicle Co Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: CN102120207B

Abstract

本发明涉及一种在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，包括网孔板和网孔填平工具，网孔板上设置有用于紧密贴合在IGBT模块散热面上的网孔区域，网孔填平工具与网孔区域配合使用于涂敷导热硅脂时将导热硅脂填平所述网孔区域的网孔，较佳地，网孔的大小不完全相同，还包括立杆和连接块，连接块可上下移动设置在立杆上，网孔板可转动设置在连接块上，本发明还提供了在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的方法，本发明在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置设计巧妙、结构简洁，采用该装置涂敷能够保证导热硅脂涂敷的质量要求，延长IGBT模块的使用寿命，并且操作方便，提高工作效率，减少导热硅脂的浪费，适于大规模推广应用。

Description

在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置及相关涂敷方法

技术领域

本发明涉及涂敷导热硅脂技术领域，特别涉及在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂技术领域，具体是一种在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置及相关涂敷方法。

背景技术

IGBT模块的使用寿命取决于自身散热的好坏。设计中把其底板与散热器相连接，其间隙涂敷导热硅脂。导热硅脂热性能优异，有卓越的稳定性、耐温性和低渗出性。能够有效的将热散出，以填充或涂敷的方式，导出元器件所产生的热量。散热器的安装表面光洁度应≤10μm，如果散热器的表面不平，将大大增加散热器与器件的接触热阻，甚至在IGBT的管芯和管壳之间的衬底上产生很大的张力，损坏IGBT的绝缘层。导热硅脂涂敷工艺要求如下：

1.清洗待涂敷表面，除去油污；

2.然后将导热硅脂直接挤出，均匀的涂敷在待涂敷表面；

3.注意施工表面应该均匀一致，只要涂敷薄薄一层即可；

4.可通过静置、加压或真空排泡的办法来解决使用过程中夹带的少量空气；

5.导热硅脂的使用不是涂的越多越好，而是在保证填满间隙的前提下越薄越好(一般为100μm-150μm)，且保持一致性。

由此可见，满足导热硅脂涂敷工艺要求是保证IGBT模块散热质量、延长使用寿命的关键。

而传统的涂敷工具是扁平刮刀或相似工具，涂敷时，使用扁平刮刀或相似工具将导热硅脂刮平。经常出现以下问题：

1.涂敷厚度和均匀性不能保证；

2.涂敷过程中，导热硅脂容易进入到IGBT模块的安装孔里，改变螺栓的紧固力矩值，影响安装质量；

3.涂敷加压排泡不充分，使导热硅脂夹带少量空气，安装后导致IGBT模块底板局部无导热硅脂，严重影响IGBT模块散热质量。

因此，研发一种新型的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，势在必行，以保证导热硅脂涂敷的质量要求，延长IGBT模块的使用寿命，并能够操作方便，提高工作效率，减少导热硅脂的浪费。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置及相关涂敷方法，该在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置设计巧妙、结构简洁，采用该在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置涂敷能够保证导热硅脂涂敷的质量要求，延长IGBT模块的使用寿命，并能够操作方便，提高工作效率，减少导热硅脂的浪费，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特点是，包括网孔板和网孔填平工具，所述网孔板上设置有用于紧密贴合在所述IGBT模块散热面上的网孔区域，所述网孔填平工具与所述网孔区域配合使用用于涂敷所述导热硅脂时将所述导热硅脂填平所述网孔区域的网孔。

较佳地，所述网孔区域的厚度H₂与所述IGBT模块的散热面积S₁、所述导热硅脂的涂敷厚度H₁和所述网孔的总面积S₂的关系为H₂＝S₁×H₁/S₂。

较佳地，所述网孔的大小不完全相同。

较佳地，所述网孔板是钢网，所述网孔填平工具是刮刀。

较佳地，所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置还包括用于放置所述IGBT模块的涂敷工作台。

更佳地，所述涂敷工作台上平贴有防静电层。

更进一步地，所述防静电层是防静电橡皮层。

更佳地，所述涂敷工作台上设置有用于固定所述IGBT模块的固定部件。

更进一步地，所述固定部件包括两个直角定位块。

更佳地，所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置还包括底座，所述涂敷工作台安设在所述底座上。

较佳地，所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置还包括立杆和连接块，所述连接块可上下移动设置在所述立杆上，所述网孔板可转动设置在所述连接块上。

更佳地，所述连接块可滑动套设在所述立柱上并通过紧固螺母紧固在所述立柱上，所述网孔板轴接在所述连接块上。

更佳地，所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置还包括网孔板固定部件，所述网孔板固定部件可上下移动并可转动设置在所述立杆上用于所述网孔板向上转动后固定所述网孔板。

更进一步地，所述网孔板固定部件为U形件，所述U形件通过所述U形件的底部穿设可上下移动设置在所述立柱中的紧固螺丝紧固在所述立柱上，所述网孔板边缘具有凸部，所述凸部用于所述网孔板向上转动后卡入所述U形件的凹槽中实现固定。

在本发明的第二方面，还提供了一种在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的方法，其特点是，采用上述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置进行涂敷，具体涂敷过程为：将所述网孔板的所述网孔区域紧密贴合在所述IGBT模块散热面上，然后将搅匀的所述导热硅脂加在所述网孔区域的网孔上方，再使用所述网孔填平工具将所述网孔填平，最后抬起所述网孔板。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置包括网孔板和网孔填平工具，网孔板上设置有用于紧密贴合在IGBT模块散热面上的网孔区域，网孔填平工具与网孔区域配合使用用于涂敷导热硅脂时将导热硅脂填平网孔区域的网孔，设计巧妙、结构简洁，采用该在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置涂敷能够保证导热硅脂涂敷的质量要求，延长IGBT模块的使用寿命，并能够操作方便，提高工作效率，减少导热硅脂的浪费，适于大规模推广应用。

2、本发明的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置的网孔板还可以设置成可绕一边上下翻转，且高低位置可调，向上翻转后还可用网孔板固定部件固定，进一步使得操作方便，提高工作效率，减少导热硅脂的浪费，适于大规模推广应用。

附图说明

图1为本发明的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置的一具体实施例的使用状态主视示意图。

图2为图1所示的具体实施例的网孔板打开的主视示意图。

图3为图1所示的具体实施例的网孔板的俯视示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

请参见图1-3所示，本发明的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置包括网孔板1和网孔填平工具2，所述网孔板1上设置有用于紧密贴合在所述IGBT模块3散热面上的网孔区域11，所述网孔填平工具2与所述网孔区域11配合使用用于涂敷所述导热硅脂时将所述导热硅脂填平所述网孔区域11的网孔。

所述网孔区域11的厚度H₂可以根据需要的导热硅脂的涂敷厚度H₁确定。在本发明的具体实施例中，所述网孔区域11的厚度H₂与所述IGBT模块3的散热面积S₁、所述导热硅脂的涂敷厚度H₁和所述网孔的总面积S₂的关系为H₂＝S₁×H₁/S₂。而所述IGBT模块3的散热面积S₁＝L×W，L为IGBT模块3散热面的长度尺寸；W为IGBT模块3散热面的宽度尺寸。S₁×H₁即为导热硅脂的用量V，所述导热硅脂的涂敷厚度H₁为IGBT模块3上标准的导热硅脂厚度，控制在100μm-150μm。

所述网孔的大小可以相同，也可以不相同，可以根据具体的IGBT模块3的散热面的粗糙度(一般在8μm～10μm之间)来确定，越小越好，当然也不能太小。请参见图3所示，在本发明的具体实施例中，所述网孔的大小不完全相同，即有的相同，有的不相同，与IGBT模块3的散热面的粗糙度相匹配。

所述网孔板1可以采用任何合适的材料制成，而所述网孔填平工具2可以是任何合适的填平工具。请参见图3所示，在本发明的具体实施例中，所述网孔板1是钢网，所述网孔填平工具2是刮刀。钢网上的网孔可以通过激光切割出所需的不同直径。

涂敷所述IGBT模块3时，所述IGBT模块3可以放置在任何平整的表面上。较佳地，所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置还包括用于放置所述IGBT模块3的涂敷工作台4。更佳地，所述涂敷工作台4上平贴有防静电层41。请参见图1和2所示，在本发明的具体实施例中，所述防静电层41是防静电橡皮层。

为了保证涂敷的稳定性，更佳地，所述涂敷工作台4上设置有用于固定所述IGBT模块3的固定部件(未示出)。在本发明的具体实施例中，所述固定部件包括两个直角定位块，设置在防静电橡皮层上，可定位IGBT模块3。

所述涂敷工作台4可以放置在任何平整的表面上。请参见图1和2所示，在本发明的具体实施例中，所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置还包括底座5，所述涂敷工作台4安设在所述底座5上。

为了便于网孔板1的操作，较佳地，所述的在IGBT模块3散热面上涂敷导热硅脂的装置还包括立杆6和连接块7，所述连接块6可上下移动设置在所述立杆7上，所述网孔板1可转动设置在所述连接块7上。请参见图1和2所示，在本发明的具体实施例中，所述连接块7可滑动套设在所述立柱6上并通过紧固螺母8紧固在所述立柱6上，所述网孔板1轴接在所述连接块7上，所述立柱6固定在所述底座5上。

为了便于网孔板1向上翻转后固定，更佳地，所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置还包括网孔板固定部件9，所述网孔板固定部件9可上下移动并可转动设置在所述立杆6上用于所述网孔板1向上转动后固定所述网孔板1。请参见图1和2所示，在本发明的具体实施例中，所述网孔板固定部件9为U形件，所述U形件通过所述U形件的底部穿设可上下移动设置在所述立柱6中的紧固螺丝10紧固在所述立柱6上，所述网孔板1边缘具有凸部12，所述凸部12用于所述网孔板1向上转动后卡入所述U形件的凹槽中实现固定。

采用上述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置进行涂敷的具体涂敷过程为：

1、将钢网向上翻转，并通过其边缘的凸部12卡入U形件的凹槽中实现固定；

2、将IGBT模块3的散热面朝上放置入涂敷工作台4上的直角定位块中；

3、将钢网向下翻转，将钢网平压在IGBT模块3的散热面上，通过连接块7在立柱6上的上

下移动调整钢网与IGBT模块3的散热面的贴合程度，使钢网的网孔区域11和IGBT模块3的散热面完全紧密贴合；

4、然后将搅匀的导热硅脂加在网孔区域11的网孔上方，再使用刮刀将所述网孔填平；

5、抬起所述钢网。

然后，就可以将IGBT模块3安装在散热器(未示出)上。由于钢网网孔的存在，在IGBT模块3散热面使用刮刀将网孔填平，钢网抬起后会在IGBT模块3散热面上形成与钢网网孔一致的不同直径的圆孔，然而随着IGBT模块3与散热器通过螺钉夹紧，导热硅脂就会散开，螺钉加压排泡的过程会将夹带的少量空气排出，不同直径的圆孔会连成一片，形成薄膜敷在IGBT模块3散热面上。

本发明方法与现有方法相比较，其优点表现在：

1、可以准确控制导热硅脂的用量和分布，使得导热硅脂涂敷均匀、一致性；

2、导热硅脂的涂敷厚度可控制在100μm-150μm；

3、操作过程控制容易；

4、在添加导热硅脂前，可以使用无尘布蘸酒精将钢网擦拭干净，避免灰尘等杂质进入导热硅脂中；

由此可以提高IGBT模块3和散热器之间的导热效果。

下面例举对同一IGBT模块3分别采用现有涂敷方法和上述本发明的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的方法涂敷后再与同一散热器安装后的温度测定实例：

测定点：A点在IGBT模块3散热面和散热器之间处于IGBT模块3芯片正下方，B点在IGBT模块3散热面和散热器之间离所述A点14mm，C点在IGBT模块3散热面和散热器之间离所述A点24mm。

测定方法：在以上测定点打洞，通过安放红外线温度计来测定(测量温度的常用方法)。

现有方法(用扁平刮刀将导热硅脂刮平)使用后测定的温度：

	A点	B点	C点
				Tc(℃)	61.8	52.6	44.5
Tf(℃)	57.1	46.8	42.2

注：IGBT模块3散热面温度为Tc 散热器温度为Tf

本发明的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的方法使用后测定的温度：

	A点	B点	C点
				Tc(℃)	49.9	40.2	30.4
Tf(℃)	43.4	33.9	29.2

注：IGBT模块3散热面温度为Tc 散热器温度为Tf

由上述实例可以看出：本发明的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的方法涂敷的导热硅胶导热效果有明显提高。

综上，本发明的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置设计巧妙、结构简洁，采用该在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置涂敷能够保证导热硅脂涂敷的质量要求，延长IGBT模块的使用寿命，并能够操作方便，提高工作效率，减少导热硅脂的浪费，适于大规模推广应用。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，包括网孔板和网孔填平工具，所述网孔板上设置有用于紧密贴合在所述IGBT模块散热面上的网孔区域，所述网孔填平工具与所述网孔区域配合使用用于涂敷所述导热硅脂时将所述导热硅脂填平所述网孔区域的网孔。

2.根据权利要求1所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述网孔区域的厚度H₂与所述IGBT模块的散热面积S₁、所述导热硅脂的涂敷厚度H₁和所述网孔的总面积S₂的关系为H₂＝S₁×H₁/S₂。

3.根据权利要求1所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述网孔的大小不完全相同。

4.根据权利要求1所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述网孔板是钢网，所述网孔填平工具是刮刀。

5.根据权利要求1所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置还包括用于放置所述IGBT模块的涂敷工作台。

6.根据权利要求5所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述涂敷工作台上平贴有防静电层。

7.根据权利要求6所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述防静电层是防静电橡皮层。

8.根据权利要求5所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述涂敷工作台上设置有用于固定所述IGBT模块的固定部件。

9.根据权利要求8所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述固定部件包括两个直角定位块。

10.根据权利要求5所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置还包括底座，所述涂敷工作台安设在所述底座上。

11.根据权利要求1所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置还包括立杆和连接块，所述连接块可上下移动设置在所述立杆上，所述网孔板可转动设置在所述连接块上。

12.根据权利要求11所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述连接块可滑动套设在所述立柱上并通过紧固螺母紧固在所述立柱上，所述网孔板轴接在所述连接块上。

13.根据权利要求11所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置还包括网孔板固定部件，所述网孔板固定部件可上下移动并可转动设置在所述立杆上用于所述网孔板向上转动后固定所述网孔板。

14.根据权利要求13所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置，其特征在于，所述网孔板固定部件为U形件，所述U形件通过所述U形件的底部穿设可上下移动设置在所述立柱中的紧固螺丝紧固在所述立柱上，所述网孔板边缘具有凸部，所述凸部用于所述网孔板向上转动后卡入所述U形件的凹槽中实现固定。

15.一种在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的方法，其特征在于，采用根据权利要求1～14中任一所述的在IGBT模块散热面上涂敷导热硅脂的装置进行涂敷，具体涂敷过程为：将所述网孔板的所述网孔区域紧密贴合在所述IGBT模块散热面上，然后将搅匀的所述导热硅脂加在所述网孔区域的网孔上方，再使用所述网孔填平工具将所述网孔填平，最后抬起所述网孔板。