CN110504230B - 一种高强度导热igbt芯片及其加工工艺与加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度导热IGBT芯片及其加工工艺与加工装置，该IGBT芯片包括基板、导热胶、芯片本体和二极管芯片，所述基板的上表面通过导热胶与芯片本体和二极管芯片连接；本发明首先将碳化硅表面金属化预处理，然后通过压机压力渗透铝液至碳化硅颗粒缝隙中，冷却脱模后指的基板；再通过含有乙酰化二淀粉磷酸酯、四针状氧化锌晶须和马来酸酐接枝聚丙烯原料的导热胶粘结芯片本体和二极管芯片，基板和导热胶两者协同作用，使IGBT芯片具有良好的导热性和机械强度。

Description

一种高强度导热IGBT芯片及其加工工艺与加工装置
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种高强度导热IGBT芯片及其加工工艺与加工装置。
背景技术
IGBT芯片是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品；封装后的IGBT芯片直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上；
IGBT芯片具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点；当前市场上销售的多为此类模块化产品，一般所说的IGBT也指IGBT模块；随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见。
在专利号为CN104835841B中公告了一种IGBT芯片的结构，该IGBT芯片结构有效的将二极管集成在IGBT内部，真正实现了IGBT既有低的导通压降又有良好的开关速度，大大提高了器件的可靠性；但是该IGBT芯片结构还存在下述缺陷：1、传统IGBT芯片结构的散热材料中，通常采用掺杂大量的无机导热粒子来传导热量，提高材料的散热性，但是由于无机导热粒子与有机材料之间的相容性一般都不佳，很容易使得有机材料之间在内部形成缝隙，如此会削弱粘结材料的整体的机械性能，非常不利于实际的应用；2、在对IGBT芯片结构进行压合的过程中，设备自动化程度低，不便于操作和使用。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种高强度导热IGBT芯片及其加工工艺与加工装置：
本发明首先将碳化硅表面金属化预处理，然后通过压机压力渗透铝液至碳化硅颗粒缝隙中，冷却脱模后指的基板；再通过含有乙酰化二淀粉磷酸酯、四针状氧化锌晶须和马来酸酐接枝聚丙烯原料的导热胶粘结芯片本体和二极管芯片，基板和导热胶两者协同作用，使IGBT芯片具有良好的导热性和机械强度；
本发明通过设置压合设备，使得热风机通过导热管对基板进行加热，避免导热胶冷却，粘结效果差，同时整个过程自动化程度高，整个便于将芯片本体和二极管芯片压合在基板上、效率更高，同时使用更加方便。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高强度导热IGBT芯片，包括基板、导热胶、芯片本体和二极管芯片，所述基板的上表面通过导热胶与芯片本体和二极管芯片连接；
一种高强度导热IGBT芯片的加工工艺,包括以下步骤：
步骤一、基板的制备：按重量份计，将100-150份碳化硅颗粒预处理后制成预制块，然后将预制块放入模具中压制烧结成型，加热至600℃；将100-150份铝合金加热制成铝溶液并保温30分钟后加入到模具中，采用100T的压机压力渗透铝液至碳化硅颗粒缝隙中；待模具冷却后脱模成型，得到基板；
步骤二、导热胶的制备:
A、按重量份计，称取聚乙烯醇缩丁醛80-100份、丙烯酸树脂45-60份、乙酰化二淀粉磷酸酯25-38份、磷酸铁粉2-8份、导电云母粉3-9份、四针状氧化锌晶须4-8份、氧化镁2-6份、二辛基锡4-11份、莫来石2-5份、黏土1-3份、2-巯基苯并噻唑16-28份、氯化石蜡5-10份、固化剂6-15份、偶联剂8-17份和复合相容剂6-15份；将莫来石和黏土置于球磨罐中球磨1-3h，然后过150目筛备；
B、将氧化镁、导电云母粉、磷酸铁粉、四针状氧化锌晶须和步骤A中的过筛物置于混料罐中，混合搅拌均匀，然后向混料罐中加入偶联剂，继续搅拌均匀，得到混合料；
C、将聚乙烯醇缩醛、丙烯酸树脂和乙酰化二淀粉磷酸酯置于搅拌罐中，加热至50-80℃，搅拌0.5-2h，然后向搅拌罐中依次投入2-巯基苯并噻唑、二辛基锡、复合相容剂和步骤B中的混合料，搅拌1-3h后自然冷却至室温；
D、最后将氯化石蜡和固化剂投入到搅拌罐中，搅拌均匀后真空脱泡，即得所需的导热胶；
步骤三、IGBT芯片的制备：首先将导热胶加入到压合设备的点胶机中，并通过第一输送带输送芯片本体，第二输送带输送基板，第三输送带输送二极管芯片，基板从豁口进入到第一滑轨上，第一气缸通过推板推动基板移动，基板到达鼓风机正下方时，鼓风机清理基板表面灰尘，然后输送到点胶机正下方，点胶机进行点胶，点胶的同时，热风机通过导热管对基板进行加热，然后输送到第一吸取机构下方，第一吸取机构将第三输送带输送的二极管芯片吸取并放在基板上，输送到第二吸取机构时，第二吸取机构将第一输送带输送的芯片本体吸取并放在基板上，最后由挤压机构将芯片本体和二极管芯片挤压在基板上，自然冷却固定后输送到收集箱中。
作为本发明进一步的方案：所述碳化硅颗粒预处理的步骤为：
(1)除油：按重量份计，将100-150份碳化硅颗粒放入200-250份10％氢氧化钠溶液中煮沸30分钟，用蒸馏水冲洗2-3次，除去碳化硅颗粒表面的油脂；
(2)粗化：将除油后的碳化硅颗粒用200-250份稀硝酸煮沸20分钟，然后用蒸馏水冲洗2-3次；
(3)敏化：将粗化后的碳化硅颗粒浸入200-250份10g/L SnCl 2 .2H 2 O溶液中3-5分钟，然后用蒸馏水冲洗2-3次；
(4)活化：将敏化后的碳化硅颗粒浸入200-250份0.5g/L PdCl 2 溶液中3-5分钟，然后用蒸馏水冲洗2-3次；
(5)还原：将活化后的碳化硅颗粒浸入200-250份30g/L NaH 2 PO 2 .2H 2 O溶液中3分钟；
(6)化学镀Ni：用200-250份30g/L NiSO 4 .6H 2 O镀液对还原后的碳化硅颗粒镀Ni，镀液pH值为4.8-5.2，温度为85-90℃，不断搅拌的速度为25r/min。
作为本发明进一步的方案：所述第一吸取机构的工作步骤为：驱动第一伺服电机，第一伺服电机带动丝杆转动，丝杆带动第一滑块来回移动，进而带动第二气缸来回移动，第二气缸通过活塞杆带动吸盘上下移动，吸盘吸取和放下二极管芯片。
作为本发明进一步的方案：所述第二吸取机构的工作步骤为：驱动第二伺服电机工作，第二伺服电机带动主动轮转动，主动轮带动皮带转动，皮带带动第二滑块来回移动，第三气缸带动通过活塞杆带动吸板上下移动，进而通过吸板吸取和放下芯片本体。
作为本发明进一步的方案：所述挤压机构的工作步骤为：第四气缸通过伸缩杆推动活动板在导向杆上下滑动，压盘进行挤压固定。
作为本发明进一步的方案：所述偶联剂为硅烷偶联剂KH792或硅烷偶联剂KH570。
作为本发明进一步的方案：所述复合相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、过氧化甲乙酮、邻苯二甲酸二辛酯和改性聚丙烯酸酯的混合物，且马来酸酐接枝聚丙烯、过氧化甲乙酮、邻苯二甲酸二辛酯和改性聚丙烯酸酯的质量比为5:2:1:1.4。
作为本发明进一步的方案：所述固化剂为多乙烯多胺或二氨基二苯基甲烷。
加工装置为压合设备，包括操作台、第一输送带、第二输送带、第一滑轨、第三输送带、第一吸取机构、第二吸取机构、挤压机构和热风机，所述操作台上水平设置有第一滑轨，所述第一滑轨的下方设置有热风机，所述第一滑轨的一端固定安装有第一气缸，所述第一气缸的活塞杆上固定安装有推板，所述第一滑轨上靠近推板的一端开设有豁口，所述第一滑轨上嵌入安装有水平设置的导热管，所述导热管上开设有通孔，所述导热管与热风机连接，所述操作台上设有与第一滑轨垂直的第一输送带和第二输送带，所述第一输送带用于输送芯片本体，所述第二输送带用于输送基板，所述第二输送带插入豁口中；
所述第一滑轨远离第一输送带和第二输送带的一侧依次设置有鼓风机、第三输送带、点胶机、第一吸取机构和挤压机构，所述第一滑轨的另一侧依次安装有第二吸取机构和控制器，所述第二吸取机构靠近第一输送带，且位于第一吸取机构和挤压机构之间；
所述鼓风机的风口对准基板，用于清理基板表面灰尘，所述点胶机的点胶头对准基板中心，用于点胶，所述第三输送带用于输送二极管芯片给第一吸取机构，所述第一吸取机构包括第一支架、吸盘、第二气缸、第一滑块、第一伺服电机、丝杆和第二滑轨，所述第一支架上固定安装有第二滑轨，所述第二滑轨的一侧固定安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出轴与第二滑轨内设置的丝杆连接，所述丝杆上套接有第一滑块，所述第一滑块的底部固定安装有第二气缸，所述第二气缸的活塞杆上固定安装有吸盘；
所述第二吸取机构包括第二支架、安装板、第二滑块、皮带、第二伺服电机、主动轮、吸板、第三气缸和从动轮，所述第二支架上固定安装有安装板，所述安装板的一侧固定安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴与安装板另一侧上的主动轮连接，所述主动轮通过皮带与从动轮连接，所述主动轮和从动轮位于同一水平线，所述皮带上设置有第二滑块，所述第二滑块的底部固定安装有第三气缸，所述第三气缸的活塞杆上固定安装有吸板；
所述挤压机构包括导向杆、伸缩杆、压盘、导向套、第四气缸、固定板和活动板，两根所述导向杆的顶部固定安装有固定板，所述固定板的顶部固定安装有第四气缸，所述第四气缸的伸缩杆贯穿固定板与活动板连接，所述活动板的底部安装有压盘，所述活动板安装在导向套上，所述导向套套接在导向杆上；
所述第一滑轨远离第一气缸的一端设置有斜板，所述斜板伸入收集箱中。
本发明的有益效果：
1、本发明首先将碳化硅表面金属化预处理，不仅可以改善增强颗粒与金属基之间的浸润性，同时可有效减少有害物质的产生，然后通过压机压力渗透铝液至碳化硅颗粒缝隙中，使得脱模后基板的导热系数可达到180W/m·k，抗弯强度达到400MPa；而导热胶中含有乙酰化二淀粉磷酸酯、四针状氧化锌晶须和马来酸酐接枝聚丙烯原料，粘结强度大于5.0MPa，导热系数大于2.0W/m·k，弯曲强度大于65MPa，均显示良好的导热性和机械性能；马来酸酐接枝聚丙烯非极性的分子主链上引入了强极性的侧基，马来酸酐接枝聚丙烯可以成为增进极性材料与非极性材料粘接性和相容性的桥梁；乙酰化二淀粉磷酸酯具有较高的溶解度、膨润力、透明度以及冷冻稳定性；老化倾向低，可抗热、抗酸；四针状氧化锌晶须为单晶体纤锌矿结构，具有极高的力学强度和弹性模量；两者协同作用，使IGBT芯片具有良好的导热性和机械强度；
2、本发明进行压合的过程中，首先将导热胶加入到压合设备的点胶机中，并通过第一输送带输送芯片本体，第二输送带输送基板，第三输送带输送二极管芯片，基板从豁口进入到第一滑轨上，第一气缸通过推板推动基板移动，基板滑动过程中不会偏移，有利于点胶更加准确，基板到达鼓风机正下方时，鼓风机清理基板表面灰尘，便于后续点胶，然后输送到点胶机正下方，点胶机进行点胶，点胶的同时，热风机通过导热管对基板进行加热，避免导热胶冷却，粘结效果差，然后输送到第一吸取机构下方，驱动第一伺服电机，第一伺服电机带动丝杆转动，丝杆带动第一滑块来回移动，进而带动第二气缸来回移动，第二气缸通过活塞杆带动吸盘升降，吸盘从第三输送带吸取二极管芯片，并将其放置在基板上；输送到第二吸取机构时，驱动第二伺服电机工作，第二伺服电机带动主动轮转动，主动轮带动皮带转动，皮带带动第二滑块来回移动，第三气缸带动通过活塞杆带动吸板上下移动，进而通过吸板从第一输送带上吸取芯片本体，并将其放置在基板上；最后由挤压机构将芯片本体和二极管芯片挤压在基板上，第四气缸通过伸缩杆推动活动板在导向杆上下滑动，压盘同时对芯片本体和二极管芯片进行挤压固定；自然冷却固定后输送到收集箱中；整个过程自动化程度高，便于将芯片本体和二极管芯片压合在基板上、效率更高，同时使用更加方便。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明IGBT芯片结构示意图；
图2是本发明中压合设备整体结构示意图；
图3是本发明中第一滑轨整体结构示意图；
图4是本发明中点胶机整体结构示意图；
图5是本发明中第一吸取机构整体结构示意图；
图6是本发明中第二吸取机构整体结构示意图；
图7是本发明中挤压机构整体结构示意图。
图中：1、操作台；2、第一输送带；3、第二输送带；4、第一滑轨；41、导热管；42、豁口；43、推板；44、第一气缸；5、鼓风机；6、第三输送带；7、点胶机；71、点胶头；8、第一吸取机构；81、第一支架；82、吸盘；83、第二气缸；84、第一滑块；85、第一伺服电机；86、丝杆；87、第二滑轨；9、第二吸取机构；91、第二支架；92、安装板；93、第二滑块；94、皮带；95、第二伺服电机；96、主动轮；97、吸板；98、第三气缸；99、从动轮；10、挤压机构；101、导向杆；102、伸缩杆；103、压盘；104、导向套；105、第四气缸；106、固定板；107、活动板；11、控制器；12、斜板；13、收集箱；14、热风机；100、基板；200、导热胶；300、芯片本体；400、二极管芯片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7所示，一种高强度导热IGBT芯片及其加工工艺与加工装置，包括基板100、导热胶200、芯片本体300和二极管芯片400，所述基板100的上表面通过导热胶200与芯片本体300和二极管芯片400连接；
该IGBT芯片通过下述步骤制备得到：
步骤一、基板的制备：将碳化硅颗粒预处理后制成预制块，然后将预制块放入模具中压制烧结成型，加热至600℃；将铝合金加热660℃制成铝溶液并保温30分钟后加入到模具中，采用100T的压机压力渗透铝液至碳化硅颗粒缝隙中；待模具冷却后脱模成型，得到基板；
步骤二、导热胶的制备:
A、按重量份计，称取聚乙烯醇缩丁醛80-100份、丙烯酸树脂45-60份、乙酰化二淀粉磷酸酯25-38份、磷酸铁粉2-8份、导电云母粉3-9份、四针状氧化锌晶须4-8份、氧化镁2-6份、二辛基锡4-11份、莫来石2-5份、黏土1-3份、2-巯基苯并噻唑16-28份、氯化石蜡5-10份、固化剂6-15份、偶联剂8-17份和复合相容剂6-15份；将莫来石和黏土置于球磨罐中球磨1-3h，然后过150目筛备；
B、将氧化镁、导电云母粉、磷酸铁粉、四针状氧化锌晶须和步骤A中的过筛物置于混料罐中，混合搅拌均匀，然后向混料罐中加入偶联剂，继续搅拌均匀，得到混合料；
C、将聚乙烯醇缩醛、丙烯酸树脂和乙酰化二淀粉磷酸酯置于搅拌罐中，加热至50-80℃，搅拌0.5-2h，然后向搅拌罐中依次投入2-巯基苯并噻唑、二辛基锡、复合相容剂和步骤B中的混合料，搅拌1-3h后自然冷却至室温；
D、最后将氯化石蜡和固化剂投入到搅拌罐中，搅拌均匀后真空脱泡，即得所需的导热胶；
步骤三、IGBT芯片的制备：首先将导热胶加入到压合设备的点胶机7中，并通过第一输送带2输送芯片本体300，第二输送带3输送基板100，第三输送带6输送二极管芯片400，基板100从豁口42进入到第一滑轨4上，第一气缸44通过推板43推动基板100移动，基板100到达鼓风机5正下方时，鼓风机5清理基板100表面灰尘，然后输送到点胶机7正下方，点胶机7进行点胶，点胶的同时，热风机14通过导热管41对基板100进行加热，然后输送到第一吸取机构8下方，第一吸取机构8将第三输送带6输送的二极管芯片400吸取并放在基板100上，输送到第二吸取机构9时，第二吸取机构9将第一输送带2输送的芯片本体300吸取并放在基板100上，最后由挤压机构10将芯片本体300和二极管芯片400挤压在基板100上，自然冷却固定后输送到收集箱13中。
所述碳化硅颗粒预处理的步骤为：
(1)除油：按重量份计，将100-150份碳化硅颗粒放入200-250份10％氢氧化钠溶液中煮沸30分钟，用蒸馏水冲洗2-3次，除去碳化硅颗粒表面的油脂；
(2)粗化：将除油后的碳化硅颗粒用200-250份稀硝酸煮沸20分钟，然后用蒸馏水冲洗2-3次；
(3)敏化：将粗化后的碳化硅颗粒浸入200-250份10g/L SnCl 2 .2H 2 O溶液中3-5分钟，然后用蒸馏水冲洗2-3次；
(4)活化：将敏化后的碳化硅颗粒浸入200-250份0.5g/L PdCl 2 溶液中3-5分钟，然后用蒸馏水冲洗2-3次；
(5)还原：将活化后的碳化硅颗粒浸入200-250份30g/L NaH 2 PO 2 .2H 2 O溶液中3分钟；
(6)化学镀Ni：用200-250份30g/L NiSO 4 .6H 2 O镀液对还原后的碳化硅颗粒镀Ni，镀液pH值为4.8-5.2，温度为85-90℃，不断搅拌的速度为25r/min。
所述第一吸取机构的工作步骤为：驱动第一伺服电机，第一伺服电机带动丝杆转动，丝杆带动第一滑块来回移动，进而带动第二气缸来回移动，第二气缸通过活塞杆带动吸盘上下移动，吸盘吸取和放下二极管芯片。
所述第二吸取机构的工作步骤为：驱动第二伺服电机工作，第二伺服电机带动主动轮转动，主动轮带动皮带转动，皮带带动第二滑块来回移动，第三气缸带动通过活塞杆带动吸板上下移动，进而通过吸板吸取和放下芯片本体；
所述挤压机构的工作步骤为：第四气缸通过伸缩杆推动活动板在导向杆上下滑动，压盘进行挤压固定；
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH792或硅烷偶联剂KH570；所述复合相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、过氧化甲乙酮、邻苯二甲酸二辛酯和改性聚丙烯酸酯的混合物，且马来酸酐接枝聚丙烯、过氧化甲乙酮、邻苯二甲酸二辛酯和改性聚丙烯酸酯的质量比为5:2:1:1.4；所述固化剂为多乙烯多胺或二氨基二苯基甲烷。
请参阅图2-7所示，加工装置为压合设备，包括操作台1、第一输送带2、第二输送带3、第一滑轨4、第三输送带6、第一吸取机构8、第二吸取机构9、挤压机构10和热风机14，所述操作台1上水平设置有第一滑轨4，所述第一滑轨4的下方设置有热风机14，所述第一滑轨4的一端固定安装有第一气缸44，所述第一气缸44的活塞杆上固定安装有推板43，所述第一滑轨4上靠近推板43的一端开设有豁口42，所述第一滑轨4上嵌入安装有水平设置的导热管41，所述导热管41上开设有通孔，所述导热管41与热风机14连接，所述操作台1上设有与第一滑轨4垂直的第一输送带2和第二输送带3，所述第一输送带2用于输送基板100，所述第二输送带3用于输送芯片本体300，所述第二输送带3插入豁口42中；
所述第一滑轨4远离第一输送带2和第二输送带3的一侧依次设置有鼓风机5、第三输送带6、点胶机7、第一吸取机构8和挤压机构10，所述第一滑轨4的另一侧依次安装有第二吸取机构9和控制器11，所述第二吸取机构9靠近第一输送带2，且位于第一吸取机构8和挤压机构10之间；
所述鼓风机5的风口对准基板100，用于清理基板100表面灰尘，所述点胶机7的点胶头71对准基板100中心，用于点胶，所述第三输送带6用于输送二极管芯片400给第一吸取机构8，所述第一吸取机构8包括第一支架81、吸盘82、第二气缸83、第一滑块84、第一伺服电机85、丝杆86和第二滑轨87，所述第一支架81上固定安装有第二滑轨87，所述第二滑轨87的一侧固定安装有第一伺服电机85，所述第一伺服电机85的输出轴与第二滑轨87内设置的丝杆86连接，所述丝杆86上套接有第一滑块84，所述第一滑块84的底部固定安装有第二气缸83，所述第二气缸83的活塞杆上固定安装有吸盘82；
所述第二吸取机构9包括第二支架91、安装板92、第二滑块93、皮带94、第二伺服电机95、主动轮96、吸板97、第三气缸98和从动轮99，所述第二支架91上固定安装有安装板92，所述安装板92的一侧固定安装有第二伺服电机95，所述第二伺服电机95的输出轴与安装板92另一侧上的主动轮96连接，所述主动轮96通过皮带94与从动轮99连接，所述主动轮96和从动轮99位于同一水平线，所述皮带94上设置有第二滑块93，所述第二滑块93的底部固定安装有第三气缸98，所述第三气缸98的活塞杆上固定安装有吸板97；
所述挤压机构10包括导向杆101、伸缩杆102、压盘103、导向套104、第四气缸105、固定板106和活动板107，两根所述导向杆101的顶部固定安装有固定板106，所述固定板106的顶部固定安装有第四气缸105，所述第四气缸105的伸缩杆102贯穿固定板106与活动板107连接，所述活动板107的底部安装有压盘103，所述活动板107安装在导向套104上，所述导向套104套接在导向杆101上；
所述第一滑轨4远离第一气缸44的一端设置有斜板12，所述斜板12伸入收集箱13中。
本发明的工作原理：首先将导热胶加入到压合设备的点胶机7中，并通过第一输送带2输送芯片本体300，第二输送带3输送基板100，第三输送带6输送二极管芯片400，基板100从豁口42进入到第一滑轨4上，第一气缸44通过推板43推动基板100移动，基板100到达鼓风机5正下方时，鼓风机5清理基板100表面灰尘，便于后续点胶，然后输送到点胶机7正下方，点胶机7进行点胶，点胶的同时，热风机14通过导热管41对基板100进行加热，避免导热胶200冷却，粘结效果差，然后输送到第一吸取机构8下方，驱动第一伺服电机85，第一伺服电机85带动丝杆86转动，丝杆86带动第一滑块84来回移动，进而带动第二气缸83来回移动，第二气缸83通过活塞杆带动吸盘82升降，吸盘82从第三输送带6吸取二极管芯片400，并将其放置在基板100上；输送到第二吸取机构9时，驱动第二伺服电机95工作，第二伺服电机95带动主动轮96转动，主动轮96带动皮带94转动，皮带94带动第二滑块93来回移动，第三气缸98带动通过活塞杆带动吸板97上下移动，进而通过吸板97从第一输送带2上吸取芯片本体300，并将其放置在基板100上；最后由挤压机构10将芯片本体300和二极管芯片400挤压在基板100上，第四气缸105通过伸缩杆102推动活动板107在导向杆101上下滑动，压盘103同时对芯片本体300和二极管芯片400进行挤压固定；自然冷却固定后输送到收集箱13中。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高强度导热IGBT芯片的加工工艺,其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、基板的制备：按重量份计，将100-150份碳化硅颗粒预处理后制成预制块，然后将预制块放入模具中压制烧结成型，加热至600℃；将100-150份铝合金加热制成铝溶液并保温30分钟后加入到模具中，采用100T的压机压力渗透铝液至碳化硅颗粒缝隙中；待模具冷却后脱模成型，得到基板；
步骤二、导热胶的制备:
A、按重量份计，称取聚乙烯醇缩丁醛80-100份、丙烯酸树脂45-60份、乙酰化二淀粉磷酸酯25-38份、磷酸铁粉2-8份、导电云母粉3-9份、四针状氧化锌晶须4-8份、氧化镁2-6份、二辛基锡4-11份、莫来石2-5份、黏土1-3份、2-巯基苯并噻唑16-28份、氯化石蜡5-10份、固化剂6-15份、偶联剂8-17份和复合相容剂6-15份；将莫来石和黏土置于球磨罐中球磨1-3h，然后过150目筛备；
B、将氧化镁、导电云母粉、磷酸铁粉、四针状氧化锌晶须和步骤A中的过筛物置于混料罐中，混合搅拌均匀，然后向混料罐中加入偶联剂，继续搅拌均匀，得到混合料；
C、将聚乙烯醇缩醛、丙烯酸树脂和乙酰化二淀粉磷酸酯置于搅拌罐中，加热至50-80℃，搅拌0.5-2h，然后向搅拌罐中依次投入2-巯基苯并噻唑、二辛基锡、复合相容剂和步骤B中的混合料，搅拌1-3h后自然冷却至室温；
D、最后将氯化石蜡和固化剂投入到搅拌罐中，搅拌均匀后真空脱泡，即得所需的导热胶；
步骤三、IGBT芯片的制备：首先将导热胶加入到压合设备的点胶机中，并通过第一输送带输送芯片本体，第二输送带输送基板，第三输送带输送二极管芯片，基板从豁口进入到第一滑轨上，第一气缸通过推板推动基板移动，基板到达鼓风机正下方时，鼓风机清理基板表面灰尘，然后输送到点胶机正下方，点胶机进行点胶，点胶的同时，热风机通过导热管对基板进行加热，然后输送到第一吸取机构下方，第一吸取机构将第三输送带输送的二极管芯片吸取并放在基板上，输送到第二吸取机构时，第二吸取机构将第一输送带输送的芯片本体吸取并放在基板上，最后由挤压机构将芯片本体和二极管芯片挤压在基板上，自然冷却固定后输送到收集箱中。
2.根据权利要求1所述的一种高强度导热IGBT芯片的加工工艺,其特征在于，所述碳化硅颗粒预处理的步骤为：
(1)除油：按重量份计，将100-150份碳化硅颗粒放入200-250份10％氢氧化钠溶液中煮沸30分钟，用蒸馏水冲洗2-3次，除去碳化硅颗粒表面的油脂；
(2)粗化：将除油后的碳化硅颗粒用200-250份稀硝酸煮沸20分钟，然后用蒸馏水冲洗2-3次；
(3)敏化：将粗化后的碳化硅颗粒浸入200-250份10g/L SnCl 2 .2H 2 O溶液中3-5分钟，然后用蒸馏水冲洗2-3次；
(4)活化：将敏化后的碳化硅颗粒浸入200-250份0.5g/L PdCl 2 溶液中3-5分钟，然后用蒸馏水冲洗2-3次；
(5)还原：将活化后的碳化硅颗粒浸入200-250份30g/L NaH 2 PO 2 .2H 2 O溶液中3分钟；
(6)化学镀Ni：用200-250份30g/L NiSO 4 .6H 2 O镀液对还原后的碳化硅颗粒镀Ni，镀液pH值为4.8-5.2，温度为85-90℃，不断搅拌的速度为25r/min。
3.根据权利要求1所述的一种高强度导热IGBT芯片的加工工艺,其特征在于，所述第一吸取机构的工作步骤为：驱动第一伺服电机，第一伺服电机带动丝杆转动，丝杆带动第一滑块来回移动，进而带动第二气缸来回移动，第二气缸通过活塞杆带动吸盘上下移动，吸盘吸取和放下二极管芯片。
4.根据权利要求1所述的一种高强度导热IGBT芯片的加工工艺,其特征在于，所述第二吸取机构的工作步骤为：驱动第二伺服电机工作，第二伺服电机带动主动轮转动，主动轮带动皮带转动，皮带带动第二滑块来回移动，第三气缸带动通过活塞杆带动吸板上下移动，进而通过吸板吸取和放下芯片本体。
5.根据权利要求1所述的一种高强度导热IGBT芯片的加工工艺,其特征在于，所述挤压机构的工作步骤为：第四气缸通过伸缩杆推动活动板在导向杆上下滑动，压盘进行挤压固定。
6.根据权利要求1所述的一种高强度导热IGBT芯片的加工工艺,其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH792或硅烷偶联剂KH570。
7.根据权利要求1所述的一种高强度导热IGBT芯片的加工工艺,其特征在于，所述复合相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、过氧化甲乙酮、邻苯二甲酸二辛酯和改性聚丙烯酸酯的混合物，且马来酸酐接枝聚丙烯、过氧化甲乙酮、邻苯二甲酸二辛酯和改性聚丙烯酸酯的质量比为5:2:1:1.4。
8.根据权利要求1所述的一种高强度导热IGBT芯片的加工工艺,其特征在于，所述固化剂为多乙烯多胺或二氨基二苯基甲烷。
9.一种高强度导热IGBT芯片的加工装置，适用于权利要求1-8任一项所述的IGBT芯片的加工工艺，其特征在于，包括操作台、第一输送带、第二输送带、第一滑轨、第三输送带、第一吸取机构、第二吸取机构、挤压机构和热风机，所述操作台上水平设置有第一滑轨，所述第一滑轨的下方设置有热风机，所述第一滑轨的一端固定安装有第一气缸，所述第一气缸的活塞杆上固定安装有推板，所述第一滑轨上靠近推板的一端开设有豁口，所述第一滑轨上嵌入安装有水平设置的导热管，所述导热管上开设有通孔，所述导热管与热风机连接，所述操作台上设有与第一滑轨垂直的第一输送带和第二输送带，所述第一输送带用于输送芯片本体，所述第二输送带用于输送基板，且第二输送带插入豁口中；
所述第一滑轨远离第一输送带和第二输送带的一侧依次设置有鼓风机、第三输送带、点胶机、第一吸取机构和挤压机构，所述第一滑轨的另一侧依次安装有第二吸取机构和控制器，所述第二吸取机构靠近第一输送带，且位于第一吸取机构和挤压机构之间；
所述鼓风机的风口对准基板，所述点胶机的点胶头对准基板中心，所述第三输送带用于输送二极管芯片，所述第一吸取机构包括第一支架、吸盘、第二气缸、第一滑块、第一伺服电机、丝杆和第二滑轨，所述第一支架上固定安装有第二滑轨，所述第二滑轨的一侧固定安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出轴与第二滑轨内设置的丝杆连接，所述丝杆上套接有第一滑块，所述第一滑块的底部固定安装有第二气缸，所述第二气缸的活塞杆上固定安装有吸盘；
所述第二吸取机构包括第二支架、安装板、第二滑块、皮带、第二伺服电机、主动轮、吸板、第三气缸和从动轮，所述第二支架上固定安装有安装板，所述安装板的一侧固定安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴与安装板另一侧上的主动轮连接，所述主动轮通过皮带与从动轮连接，所述主动轮和从动轮位于同一水平线，所述皮带上设置有第二滑块，所述第二滑块的底部固定安装有第三气缸，所述第三气缸的活塞杆上固定安装有吸板；
所述挤压机构包括导向杆、伸缩杆、压盘、导向套、第四气缸、固定板和活动板，两根所述导向杆的顶部固定安装有固定板，所述固定板的顶部固定安装有第四气缸，所述第四气缸的伸缩杆贯穿固定板与活动板连接，所述活动板的底部安装有压盘，所述活动板安装在导向套上，所述导向套套接在导向杆上；
所述第一滑轨远离第一气缸的一端设置有斜板，所述斜板伸入收集箱中。
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