CN106441959A - 一种igbt模块散热性能的评估方法 - Google Patents

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戴志展
姚钧
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Abstract

一种IGBT模块散热性能的评估方法，该评估方法是：它采用带有多个距离传感器的带孔平台，并以带孔平台模拟散热器平面，将待评估IGBT模块安装于带孔平台上，IGBT模块在安装后，通过带孔平台上的距离传感器可以测出各个孔位置处IGBT模块的基板与安装平台之间距离，从而模拟出IGBT模块安装时基板的曲面；根据基板的曲面，可以识别曲面在一个平整的散热器上安装产生的间隙，从而知道该IGBT模块的散热性；进一步延展，可以评估涂覆所需合适的导热硅脂的厚度，如果可以取得安装前IGBT模块基板的3D点云曲面图，则可以对比分析出其安装时的受力情况；本发明能在IGBT模块安装后，较为准确地对其散热性能进行评估。

Description

一种IGBT模块散热性能的评估方法
技术领域
本发明涉及的是一种IGBT模块散热性能的评估方法，适用于对IGBT模块在安装时散热性能的评估和管控，属于IGBT模块制造和使用安全评估和管控技术领域。
背景技术
IGBT模块在实际工作时会产生很大的损耗，这些损耗会转换成热流量,所以需要通过IGBT模块的基板传递到系统的散热器再透过强制风冷或水冷的方式把这些产生的热量带走。如果传热的路径没有得到良好的控制，那么无法传递出来的热量就会转换成温度，进而造成IGBT模块内部温度的上升，而温度愈高则IGBT模块的正常操作寿命就会愈短，如果温度超过IGBT模块可以允许的最高温度，则IGBT就会烧毁，造成系统的永久性损坏。所以在组装IGBT时确保安装后的接触良好与否就成为了一个非常重要的因素。
但IGBT安装到系统的散热器上最终与散热器的接触与IGBT基板在安装前的平整度、散热气本身的结构强度、粗糙度、涂覆导热硅脂厚度、安装扭力等等都有关，而这几个因素又都有很强的关联性，所以如果无法准确观测就不可能提供热仿真模型正确的参数，IGBT散热性能的好坏也就无从谈起。虽然这个过程虽然关键，但因为一直没有效率且有效的方法来加以观测与管控，所以大多数厂商都是模糊以对。因为复杂且不容易观测，所以目前大多数的系统制造商大多只能用导热硅脂涂布在IGBT模块和系统散热器的中间来降低必须量化去管控的问题，但涂布太薄的导热硅脂会导致基板与散热器之间仍留有空气气隙，影响整体的散热性；涂布很厚的导热硅脂虽然可以避免基板与散热器之间留有空气，但是过厚的导热硅脂同样后增加更大的热阻，从而影响散热性。所以一个有效与高效率的评估方法依然无法回避。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供了一种能在IGBT模块安装后，较为准确地对其散热性能进行评估的IGBT模块散热性能的评估方法。
本发明所采用的技术方案是：一种IGBT模块散热性能的评估方法，该评估方法是：它采用带有多个距离传感器的带孔平台，并以带孔平台模拟散热器平面，将待评估IGBT模块安装于带孔平台上， IGBT模块在安装后，通过带孔平台上的距离传感器可以测出各个孔位置处IGBT模块的基板与安装平台之间距离，从而模拟出IGBT模块安装时基板的曲面；
根据基板的曲面，可以识别曲面在一个平整的散热器上安装产生的间隙，从而知道该IGBT模块的散热性；进一步延展，可以评估涂覆所需合适的导热硅脂的厚度，如果可以取得安装前IGBT模块基板的3D点云曲面图，则可以对比分析出其安装时的受力情况。
作为优选：所述带孔平台的表面水平上横竖布有均匀的测量孔和安装孔；所述间隙的识别通过平台上各个孔中镶嵌的距离传感器与基板的接触获得，该距离传感器另一端与电脑相连接，可将数据直接导入电脑，来校准热仿真模型进而得到较为准确的模块散热性能的评估,此方法也可直接引入制造过程中在线观测管控；所述导热硅脂的厚度会影响IGBT模块的散热性能，太厚或太薄的导热硅脂都不利于散热；所述受力情况也会影响基板的表面形状进而影响IGBT模块的散热性能。
作为优选：所述平台上各个孔的孔径为2mm，相邻孔间距为5mm；所述距离传感器出平台表面一定距离并可调节，所述距离传感器可以准确测出基板到平台的距离；所述电脑可以直接显示所测数据。
本发明适用于对IGBT模块在安装时散热性能的评估和管控，因为安装后的基板与系统散热器接触的面积与密合的强度会决定IGBT模块散热性能的好坏，属于一个系统厂组装IGBT模块的一个关键制造过程；本发明能在IGBT模块安装后，较为准确地对其散热性能进行评估。
附图说明
图1是本发明所述带孔平台的结构示意图。
图2是本发明IGBT模块基板表面的曲面模拟示意图。
图3是本发明所述基板曲面模拟评估出的整体散热性能示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种IGBT模块散热性能的评估方法，该评估方法是：它采用带有多个距离传感器的带孔平台1，并以带孔平台1模拟散热器平面，将待评估IGBT模块安装于带孔平台1上， IGBT模块在安装后，通过带孔平台上的距离传感器可以测出各个孔2位置处IGBT模块的基板与安装平台之间距离，从而模拟出IGBT模块安装时基板的曲面；
根据基板的曲面，可以识别曲面在一个平整的散热器上安装产生的间隙，从而知道该IGBT模块的散热性；进一步延展，可以评估涂覆所需合适的导热硅脂的厚度3，如果可以取得安装前IGBT模块基板的3D点云曲面图，则可以对比分析出其安装时的受力情况4，见图2所示。
图中所示，本发明所述带孔平台1的表面水平上横竖布有均匀的测量孔和安装孔；所述间隙的识别通过平台1上各个孔中镶嵌的距离传感器5与基板的接触获得，该距离传感器另一端与可将数据直接导入的电脑6相连接；所述导热硅脂的厚度3会影响IGBT模块的散热性能，太厚或太薄的导热硅脂都不利于散热；所述受力情况4也会影响基板的表面形状进而影响IGBT模块的散热性能。
本发明所述平台上各个孔2是孔径为2mm，相邻孔间距为5mm；所述距离传感器5超出平台表面一定距离并可调节，所述距离传感器5可以准确测出基板到平台的距离；所述电脑6可以直接显示所测数据。
实施例：本发明以C2封装类型IGBT模块为例，首先调节各个传感器超出平台的距离2mm，然后将待评估IGBT模块放置于带孔平台上，在各个安装孔处以30N的扭力拧上螺丝。然后可以观察到电脑中所显示的各个点处数据，可以模拟出在30N的扭力下IGBT模块基板表面的曲面如图2，也可以通过调节扭力的大小生产新的曲面进行对比。通过安装时的基板曲面模拟评估出其整体散热性能如图3。

Claims (3)

1.一种IGBT模块散热性能的评估方法，其特征在于该评估方法是：它采用带有多个距离传感器的带孔平台，并以带孔平台（1）模拟散热器平面，将待评估IGBT模块安装于带孔平台（1）上， IGBT模块在安装后，通过带孔平台上的距离传感器可以测出各个孔（2）位置处IGBT模块的基板与安装平台之间距离，从而模拟出IGBT模块安装时基板的曲面；
根据基板的曲面，可以识别曲面在一个平整的散热器上安装产生的间隙，从而知道该IGBT模块的散热性；进一步延展，可以评估涂覆所需合适的导热硅脂的厚度（3），如果可以取得安装前IGBT模块基板的3D点云曲面图，则可以对比分析出其安装时的受力情况（4）。
2.根据权利要求1所述的IGBT模块散热性能的评估方法，其特征在于所述带孔平台（1）的表面水平上横竖布有均匀的测量孔和安装孔；所述间隙的识别通过平台（1）上各个孔中镶嵌的距离传感器（5）与基板的接触获得，该距离传感器另一端与电脑（6）相连接，可将数据直接导入电脑，来校准热仿真模型进而得到较为准确的模块散热性能的评估,此方法也可直接引入制造过程程中在线观测管控；所述导热硅脂的厚度（3）会影响IGBT模块的散热性能，太厚或太薄的导热硅脂都不利于散热；所述受力情况（4）也会影响基板的表面形状进而影响IGBT模块的散热性能。
3.根据权利要求2所述的IGBT模块散热性能的评估方法，其特征在于所述平台上各个孔（2）是孔径为2mm，相邻孔间距为5mm；所述距离传感器（5）超出平台表面一定距离并可调节，所述距离传感器（5）可以准确测出基板到平台的距离；所述电脑（6）可以直接显示所测数据。
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