CN115265164A - 一种新能源igbt功率半导体模块水分移除装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及半导体技术领域，公开了一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，机架；基座，固定安装在机架上；下治具，安装在基座上，下治具上贯穿开设有用于安装散热板的中空部，下治具用于承载功率半导体模块；上治具，竖向滑移安装于机架上且位于下治具上方，用于与下治具合模以限位功率半导体模块；上治具与下治具合模时，散热板盖合中空部；基座上设置有喷气件，喷气件位于下治具下方且朝向中空部，用于吹扫散热板上的水分；基座下方机架上设置有抽气件，抽气件位于喷气件下方，用于抽离湿润的气流。本申请能够在不影响半导体电路板的情况下对组装好的功率半导体模块中的散热板去除水分，简化流程。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，尤其是一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置。
背景技术
绝缘栅双极晶体管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）功率半导体模块作为新能源转换系统和高压电源开关装置中的关键部件，代表了一种新型的功率半导体场控自关闭电子器件，广泛应用于照明、汽车、高铁等领域。
通常组装好的半导体模块中包括半导体电路板以及安装在半导体电路板的底板上的散热板；由于实际工况中，散热板上具有多个凸起的散热条，空气中的水分容易黏附在散热条上，导致整体功率半导体模块湿度增加而容易导致半导体底板烧坏，甚至在导致工作过程中半导体电路板短路的问题。
现有的方案中，为了将功率半导体模块中的水分去除，通常采用对散热板喷气吹扫或加热的方式去除水分；然而，在该种方式中，为了防止在吹扫水分的过程中导致水分落至半导体电路板上，通常需要将散热板取下而单独除水，操作较为复杂。
发明内容
为了改善现有技术中对功率半导体模块除水时需要对散热板单独除水的问题，
本申请提供的一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置采用如下的方案：
一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，包括:
机架；
基座，固定安装在所述机架上；
下治具，安装在基座上，所述下治具上贯穿开设有用于安装散热板的中空部，所述下治具用于承载功率半导体模块；
上治具，竖向滑移安装于机架上且位于所述下治具上方，用于与所述下治具合模以限位功率半导体模块；
所述上治具与下治具合模时，散热板盖合所述中空部；所述基座上设置有喷气件，所述喷气件位于所述下治具下方且朝向所述中空部，用于吹扫散热板上的水分；所述基座下方机架上设置有抽气件，所述抽气件位于所述喷气件下方，用于抽离湿润的气流。
通过采用上述方案，上治具和下治具合模以将功率半导体模块限位安装，同时，使得散热板将中空部盖合，通过喷气件对散热板底部进行喷气吹扫，从而去除散热板上的散热条黏附的水分。传统技术方案中，由于直接对功率半导体模块进行喷气吹扫会导致水分可能溅射至半导体电路板上，进而导致半导体电路板受到影响；因此通常需要将散热板单独取下并进行吹扫或加热移除水分，后续还需要将干燥的散热板与半导体电路板组装，操作较为复杂、导致后续的流程较为复杂。本申请技术方案中，当功率半导体模块安装于下治具时，散热板将中空部盖合从而有效地防止水分穿过该中空部而影响到半导体电路板，起到了对半导体电路板的有效保护，从而实现了直接对组装好的功率半导体模块除水分的效果，操作简单、无需将散热板与半导体电路板分离。
可选的，还包括密封圈，所述密封圈固定安装于所述下治具上且环绕所述中空部内周布置，用于将散热板与基座之间密封。
通过采用上述方案，在中空部的内周设置密封圈，散热板盖合于中空部时，密封圈与散热板抵触密封，从而将散热板与下治具之间密封，有效地保证了散热板与下治具之间的密封效果。本申请技术方案中，半导体电路板位于散热板上方，上治具与下治具合模时，散热板盖合于中空部上以便于喷气件和抽气件通过中空部队散热板底面除水。密封圈的存在有效地保证了散热板与下治具之间的密封性能，进一步防止湿润的气流经由散热板与下治具之间的间隙进入上方的半导体电路板，从而起到了进一步保护半导体电路板的效果。
可选的，所述基座上竖向贯穿开设有与所述中空部相对的避让空间，所述喷气件滑移安装在所述基座底部以滑移吹扫散热板。
通过采用上述方案，在基座上贯穿开设避让空间，并使得避让空间与中空部相对布置，从而能够将喷气件滑移安装于基座的底面。在一些其他方案中，喷气件位于基座与下治具之间以便于吹扫下治具底面；然而该种方案中，下治具与基座之间需要有一定的空间以供喷气件滑移安装，导致下治具与基座之间的接触面积较小，稳定性较差。本申请技术方案中，通过开设避让空间，一方面，节约了基座的用料；另一方面，喷气件能够滑移安装于基座底部，从而以便于下治具在基座上的安装；第三方面，喷漆件可滑移的安装在基座底部，由此能够对散热板底面滑移吹扫，保证吹扫的均匀性以及充分性。
可选的，还包括空气加热器，所述空气加热器与所述喷气件相连通，用于将加热吹扫气流。
通过采用上述方案，通过设置有空气加热器，将流向喷气件的吹扫气流进行加热，由此，喷气件对散热板进行吹扫时，在通过气流的吹扫力移除散热板水分的同时，吹扫气流的热量能够进一步将散热板上的水分蒸发去除，提升了对散热板水分移除的效果。
可选的，还包括用于双手操作的安全开关，所述安全开关固定安装在机架上，所述安全开关接通以控制水分移除装置工作。
通过采用上述方案，通过设置有供用户双手操作的安全开关，用户需要双手操作以控制水分移除装置工作。实际使用工况中，由于水分移除装置工作过程中，上治具与下治具合模，若操作人员的双手不慎位于上治具与下治具之间容易缠身安全事故。本申请通过安全开关的设置，起到了对操作员的有效保护作用。
可选的，还包括位置检测传感器，所述位置传感器固定安装在基座上，用于检测下治具上的功率半导体模块的位置。
通过采用上述方案,在基座上设置位置传感器，位置传感器固定基座上，下治具安装至基座上后，位置传感器能够检测下治具上的功率半导体模块是否安装对位，从而防止合模过程中功率半导体模块被损坏。
可选的，所述基座上固定安装有两个以上的定位柱，所述下治具上开设有定位孔，所述定位柱一一对应的插接在定位孔内。
通过采用上述方案，在基座上固定设置两个以上的定位柱，从而通过插接的方式，实现下治具与基座之间的可拆式连接。传统方案中，通常将下治具通过螺丝拧紧安装，拆装较为困难。本申请通过定位柱与定位孔配合插接的方式，使得下治具的拆装更换较为便捷，提升了下治具拆装的便捷度。
可选的，所述基座上固定设置有用于检测治具型号的接近传感器，所述下治具有喷码区，所述定位柱插接在所述定位孔内时，所述接近传感器正对所述喷码区。
通过采用上述方案，通过在基座上设置接近传感器，并在下治具上对应设置喷码区，当下治具安装于基座上时，接近传感器能够正对喷码区以检测治具的型号。实际工况中，由于功率半导体模块的型号不一，尺寸不一致，需要适配性的更换不同型号的治具。接近传感器检测到不同型号的治具后，能够控制适配于不同型号的产品以使得喷气件进行喷气和滑动速度的变化。
可选的，还包括除湿件以及水分回收缸，所述除湿件与抽气件的出气口相连通，所述除湿件上具有透水孔，所述透水孔与水分回收缸相连通。
通过采用上述方案，设置有除湿件和水分回收缸，从而将吹扫产生的湿润气流进行收集。一方面，减少湿润气流往空气中的排放，从而减少对工作环境湿度的影响；另一方面，水分回收缸能够将水分回收以后续再利用，从而起到节约水资源的效果。
可选的，还包括液位传感器，所述液位传感器安装在所述水分回收缸上，用于检测所述水分回收缸内的水位。
通过采用上述方案，在水分回收缸上设置有液位传感器，从而监测水分回收缸内的水位，进而有效地防止水分回收缸中的水分满溢的问题。
综上所述，本申请包括至少以下有益技术效果：
1.上治具和下治具合模以将功率半导体模块限位安装，同时，使得散热板将中空部盖合，通过喷气件对散热板底部进行喷气吹扫，从而去除散热板上的散热条黏附的水分。传统技术方案中，由于直接对功率半导体模块进行喷气吹扫会导致水分可能溅射至半导体电路板上，进而导致半导体电路板受到影响；因此通常需要将散热板单独取下并进行吹扫或加热移除水分，后续还需要将干燥的散热板与半导体电路板组装，操作较为复杂、导致后续的流程较为复杂。本申请技术方案中，当功率半导体模块安装于下治具时，散热板将中空部盖合从而有效地防止水分穿过该中空部而影响到半导体电路板，起到了对半导体电路板的有效保护，从而实现了直接对组装好的功率半导体模块除水分的效果，操作简单、无需将散热板与半导体电路板分离；
2.在基座上贯穿开设避让空间，并使得避让空间与中空部相对布置，从而能够将喷气件滑移安装于基座的底面。在一些其他方案中，喷气件位于基座与下治具之间以便于吹扫下治具底面；然而该种方案中，下治具与基座之间需要有一定的空间以供喷气件滑移安装，导致下治具与基座之间的接触面积较小，稳定性较差。本申请技术方案中，通过开设避让空间，一方面，节约了基座的用料；另一方面，喷气件能够滑移安装于基座底部，从而以便于下治具在基座上的安装；第三方面，喷漆件可滑移的安装在基座底部，由此能够对散热板底面滑移吹扫，保证吹扫的均匀性以及充分性；
3.通过设置有空气加热器，将流向喷气件的吹扫气流进行加热，由此，喷气件对散热板进行吹扫时，在通过气流的吹扫力移除散热板水分的同时，吹扫气流的热量能够进一步将散热板上的水分蒸发去除，提升了对散热板水分移除的效果。
附图说明
图1是本申请实施例整体结构的示意图；
图2是本申请实施例为展示抽气件结构而隐藏隔离罩和排气管所做的示意图；
图3是本申请实施例为展示下治具结构所做的A处放大图；
图4是本申请实施例安装有功率半导体模块的整体结构剖视图；
图5是本申请实施例为展示除湿件结构所做的B处放大图。
附图标记说明：
1、机架；11、立柱；12、滑槽；13、滑移架；14、驱动气缸；15、控制器；16、安全开关；
2、基座；21、定位柱；22、接近传感器；23、位置传感器；24、避让空间；25、滑轨；26、空压机；27、空气加热器；
3、下治具；31、中空部；32、承托面；33、定位块；34、密封圈；
4、上治具；
5、喷气件；51、供气管；52、喷气管；53、喷嘴；
6、抽气件；61、抽气机；62、排气管；621、过水孔；63、隔离罩；
7、除湿件；71、容纳管；711、通气孔；712、透水孔；
8、水分回收缸；81、液位传感器。
具体实施方式
以下结合附图，对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，
参照图1和图2，一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，其包括：机架1、固定安装在机架1上的基座2、下治具3以及上治具4，下治具3安装在基座2上，上治具4竖向滑移安装在机架1上且位于下治具3的上方，上治具4与下治具3竖向滑移合模以将功率半导体模块夹持限位。下治具3上贯穿开设有用于安装散热板的中空部31，上治具4与下治具3合模时，散热板盖合中空部31以防止除水过程中影响到半导体电路板。基座2上设置有喷气件5，喷气件5位于下治具3下方且朝向中空部31，以吹扫散热板底面的水分；基座2下方的机架1上设置有抽气件6，抽气件6位于喷气件5下方以抽离湿润的吹扫气流。
参照图2和图3，基座2呈四边形板状结构，机架1包括并列设置的四根立柱11，基座2的四个转角处一一对应的固定安装在四根立柱11上，以使得基座2呈水平固定安装于机架1上。基座2上竖向固定安装有两个以上的定位柱21，对应的，下治具3上开设有定位孔，定位柱21一一对应的插接在定位孔中，从而实现下治具3与基座2之间的可拆式安装。本申请实施例中，定位柱21的数量为两根，定位孔与定位柱21的形状相适配。
参照图2和图3，基座2上方的立柱11上竖向滑移安装有滑移架13，机架1顶部固定安装有用于驱动滑移架13的驱动气缸14，驱动气缸14与滑移架13相连以驱动滑移架13竖向滑移。上治具4通过螺栓固定安装在滑移架13底部，滑移架13竖向滑移以带动上治具4靠近或远离下治具3。具体的，基座2上方的立柱11上开设有滑槽12，滑移架13滑移安装于滑槽12内，以对滑移架13的运动导向。
参照图2和图3，下治具3上具有用于承托半导体电路板的承托面32，定位柱21的高位端低于基座2的承托面32，承托面32上通过螺栓固定连接有多个定位块33；本申请实施例中，承托面32大体呈长方形结构，定位块33的数量为四个，半导体电路板承载于承托面32上并被抵触限位于四个定位块33之间，同时，半导体电路板底面连接的散热板盖合于下治具3的中空部31。值得一提的是，下治具3上固定安装有密封圈34，密封圈34的外周贴合于中空部31的内周布置，以使得散热板将中空部31盖合时，密封圈34的内周与散热板抵触，从而将散热板与下治具3之间密封。
参照图2和图3，下治具3一侧的基座2上固定安装有用于检测治具型号的接近传感器22，对应的，下治具3上具有喷码区，当定位柱21插接在定位孔中以将下治具3安装于基座2上时，接近传感器22正对喷码区。本申请实施例中，还包括控制器15，接近传感器与控制器15电连接并向控制器15发送第一信号，控制器15接收第一信号并控制整体吹扫的时间以及速度，从而适配于不同型号治具上的不同功率半导体模块。值得一提的是，控制器15上具有用于双手操作的安全开关16，安全开关16包括两个操作按钮，同时按下两个操作按钮以使得安全开关16控制整体水分移除装置工作。
参照图2和图3，基座2上还固定安装有用于检测下治具3上的功率半导体模块位置的位置检测传感器，位置检测传感器位于接近传感器远离下治具3的一侧，位置传感器23与控制器15电连接并向控制器15发送产品位置信号，从而对下治具3上的功率半导体模块安装位置进行监测，若安装位置有所偏差则防止整体水分移除装置工作。
参照图2和图3，基座2上竖向贯穿开设有与中空部31相对的避让空间24，中空部31在竖向的正投影完全落入避让空间24内。喷气件5滑移安装在基座2底部以滑移吹扫散热，具体的，基座2的底部并列安装有两根滑轨25，两根滑轨25分别固定安装于避让空间24相对的两外侧，喷气件5同时滑移架13设于两根滑轨25上从而对散热板的底面进行吹扫。
参照图4和图5，喷气件5包括供气管51、喷气管52以及多个与供气管51相连通的喷嘴53，喷气管52同时可滑移的架设于两根滑轨25上，喷气管52内部中空，供气管51与喷气管52相连通以向喷气管52内部供气，多个喷嘴53沿喷气管52长度方向并列安装于喷气管52上，喷嘴53的开口向上以对散热板进行吹扫。本申请实施例中，滑轨25上还安装有用于驱动喷气管52滑动的丝杠螺母副，丝杠螺母副工作以驱动喷气件5沿滑轨25往复滑动吹扫散热板底面。值得一提的，供气管51为塑料软管材质且供气管51始终与喷气管52相连通。
参照图4和图5，基座2底面上还固定安装有用于提供吹扫气流的空压机26和用于加热吹扫气流的空气加热器27，空压机26、空气加热器27以及供气管51依次连接，空压机26和空气加热器27工作以向供气管51中提供吹扫气流。
参照图4和图5，抽气件6包括固定安装在机架1上的抽气机61、排气管62以及隔离罩63，隔离罩63固定安装于基座2底面并将避让空间24以及滑轨25罩覆，空压机26和空气加热器27位于隔离罩63外侧，供气管51穿设于隔离罩63侧壁以连接空气加热器27和喷气管52。隔离罩63竖向朝下逐渐收窄且低位端与排气管62的一端相连通，排气管62的另一端与抽气机61相连，抽气机61与控制器15电连接，抽气机61工作以将隔离罩63内的湿润吹扫气流抽离。
该水分移除装置还包括除湿件7以及水分回收缸8，除湿件7与抽气件6的出气口相连通，除湿件7用于吸收湿润的吹扫空气中的水分，除湿件7上具有透水孔712，水分回收缸8放置于基座2下方的机架1上，透水孔712正对该水分回收缸8的开口处，以使得除湿件7吸收的水分通过透水孔712落入水分回收缸8中。水分回收缸8上还安装有液位传感器81，液位传感器81固定安装在水分回收缸8的开口一侧，以检测水分回收缸8的水位。本申请实施例中，液位传感器81与控制器15电连接，液位传感器81为超声波液位传感器81，在此不做赘述。
参照图4和图5，具体的，除湿件7包括固定安装于排气管62内部的容纳管71，容纳管71的轴线方向沿水平方向布置，容纳管71内放置有干燥的氯化钙，容纳管71轴线方向的两端分别开设有通气孔711；透水孔712贯穿开设于容纳管71低位端的侧壁上，对应的，排气管62上贯穿开设有过水孔621，过水孔621与透水孔712一一对应，以使得氯化钙中的水分在重力作用下经由依次通过透水孔712、过水孔621并落入水分回收缸8中，本申请附图中未展示内部氯化钙。本申请实施例中，通气孔711在竖向的高度高于该容纳管71的轴线。
本申请实施例一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置的实施原理为：当功率半导体模块安装于下治具3时，散热板将中空部31盖合从而有效地防止水分穿过该中空部31而影响到半导体电路板，并且密封圈34将散热板与下治具3之间密封，从而起到了对半导体电路板的有效保护。喷气件5对散热板底部进行吹扫移除水分，并通过抽气件6配合除湿件7将湿润的吹扫气流抽离回收，由此实现了直接对组装好的功率半导体模块除水分的效果。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，其特征在于，包括：
机架(1)；
基座(2)，固定安装在所述机架(1)上；
下治具(3)，安装在基座(2)上，所述下治具(3)上贯穿开设有用于安装散热板的中空部(31)，所述下治具(3)用于承载功率半导体模块；
上治具(4)，竖向滑移安装于机架(1)上且位于所述下治具(3)上方，用于与所述下治具(3)合模以限位功率半导体模块；
所述上治具(4)与下治具(3)合模时，散热板盖合所述中空部(31)；所述基座(2)上设置有喷气件(5)，所述喷气件(5)位于所述下治具(3)下方且朝向所述中空部(31)，用于吹扫散热板上的水分；所述基座(2)下方机架(1)上设置有抽气件(6)，所述抽气件(6)位于所述喷气件(5)下方，用于抽离湿润的气流。
2.根据权利要求1所述的一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，其特征在于，还包括密封圈(34)，所述密封圈(34)固定安装于所述下治具(3)上且环绕所述中空部(31)内周布置，用于将散热板与基座(2)之间密封。
3.根据权利要求1所述的一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，其特征在于，所述基座(2)上竖向贯穿开设有与所述中空部(31)相对的避让空间(24)，所述喷气件(5)滑移安装在所述基座(2)底部以滑移吹扫散热板。
4.根据权利要求1所述的一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，其特征在于，还包括空气加热器(27)，所述空气加热器(27)与所述喷气件(5)相连通，用于将加热吹扫气流。
5.根据权利要求1所述的一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，其特征在于，还包括用于双手操作的安全开关(16)，所述安全开关(16)固定安装在机架(1)上，所述安全开关(16)接通以控制水分移除装置工作。
6.根据权利要求1所述的一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，其特征在于，还包括位置检测传感器，所述位置传感器(23)固定安装在基座(2)上，用于检测下治具(3)上的功率半导体模块的位置。
7.根据权利要求1所述的一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，其特征在于，所述基座(2)上固定安装有两个以上的定位柱(21)，所述下治具(3)上开设有定位孔，所述定位柱(21)一一对应的插接在定位孔内。
8.根据权利要求7所述的一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，其特征在于，所述基座(2)上固定设置有用于检测治具型号的接近传感器(22)，所述下治具(3)有喷码区，所述定位柱(21)插接在所述定位孔内时，所述接近传感器(22)正对所述喷码区。
9.根据权利要求1所述的一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，其特征在于，还包括除湿件(7)以及水分回收缸(8)，所述除湿件(7)与抽气件(6)的出气口相连通，所述除湿件(7)上具有透水孔(712)，所述透水孔(712)与水分回收缸(8)相连通。
10.根据权利要求9所述的一种新能源IGBT功率半导体模块水分移除装置，其特征在于，还包括液位传感器(81)，所述液位传感器(81)安装在所述水分回收缸(8)上，用于检测所述水分回收缸(8)内的水位。
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