CN116741658B - 一种预固化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种预固化系统及方法，其中，预固化系统可以包括：加热基板，用于承载预固化模块，并对预固化模块执行预固化加热；压模，以可活动的方式相对加热基板设置，并能够同加热基板机械耦合以至少部分地密封预固化模块；其中，加热基板针对预固化模块的预固化加热是在连续或周期性的保护气体的注入下完成的。本发明提供的预固化系统，能够迅速完成密封胶的预固化工作，简化了固化工序工装夹具的安装和拆卸，且不会造成两者产生缝隙影响产品气密性。除此之外，未固化的产品转移时风险系数极高，提前预固化不仅可降低产品封装偏移的风险，同时大大降低人工成本和时间成本，提高封装效率，且能够增加封装产品良率。
Description
技术领域
本发明涉及IGBT封装技术领域，尤其涉及一种预固化系统及方法。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)是第三代电力电子器件中最具先进性的功率半导体器件，具有高频率、高电压、大电流等优点，是柔性交直流输电、新能源发电、电能质量治理等领域的核心器件，目前已在相关行业得到广泛应用。
在现有的IGBT模块的封装过程，有部分成品模块需要用到密封胶进行粘连密封。在封装IGBT模块等器件时，传统的工艺是在IGBT模块的基板上涂一圈密封胶，再进行外壳安装，最后对密封胶进行固化。密封胶在常温下可以进行自动固化，但是时间较长，效率低影响后续作业的进度，因此在组装生产中需要降低固化的时间，目前的工艺路线需要将产品转移至烘箱或回流炉进行高温固化。
例如公开号为CN111725115A的发明专利公开了一种IGBT模块自动固化设备，包括中转台装置，中转台装置前部上方设有一小托盘上下料机架；所述小托盘上下料机架左部、右部皆设有与其相匹配的小托盘移料装置；所述小托盘上下料机架左侧、右侧皆设有与小托盘移料装置相匹配的小托盘输送装置；所述中转台装置后侧设有一与其相匹配的大托盘输送装置；所述大托盘输送装置后侧左右两边分别设有与其相匹配的烘烤装置、缓存装置。
但是现有技术在对IGBT模块的外壳基板之间没有铆环铆接的产品进行固化时，需要提前使用夹具对衬底基板和外壳进行固定，避免密封性不足。但夹具的安装和拆卸增加了封装工序流程，提高人工和时间成本。除此之外，夹具的安装和拆卸提高了封装风险。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
为了解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种IGBT模块装外壳后预固化的方法，减少后续固化过程夹具的安装和拆卸，简化封装工序，降低封装风险，提高生产效率和生产良率。
针对现有技术之不足，本发明提供了一种预固化系统，该预固化系统可以包括：
加热基板，用于承载预固化模块，并对预固化模块执行预固化加热；
压模，以可活动的方式相对加热基板设置，并能够同加热基板机械耦合以至少部分地密封预固化模块；
其中，加热基板针对预固化模块的预固化加热是在连续或周期性的保护气体的注入下完成的。
优选地，加热基板在靠近压模的一侧表面设置有固定部。固定部通过与预固化模块卡合的方式限定预固化模块的位置。优选地，固定部可以是设置在加热基板表面的凸起。固定部与IGBT模块的外壳接触。
优选地，本发明中保护气体的注入可以包括：
在第一时段内，向预固化模块提供第一流量的保护气体；
在第二时段内，向预固化模块提供第二流量的保护气体；
其中，第一流量大于第二流量。
优选地，本发明中保护气体的注入还可以包括：
在第一时段内，向预固化模块提供第一温度的保护气体；
在第二时段内，向预固化模块提供第二温度的保护气体；
其中，第一温度小于第二温度。
特别地，IGBT模块的散热需求较高，并且导电需求也高，基板上采用了大量的金属铜。为了避免IGBT模块中的金属铜在固化过程中被氧化，气体保护装置通过至少两个注气口向IGBT模块输送保护气体形成围绕预固化模块的保护气氛，防止金属铜在高温环境下接触氧气发生氧化反应。优选地，气体保护装置向IGBT模块输送的保护气体可以是氮气，也可以是氦气、氖气等惰性气体。优选地，本发明中使用的保护气体可以是氮气。
优选地，对预固化模块执行预固化加热至少包括使预固化模块在目标固化温度下保持预设固化时长。
优选地，对预固化模块执行预固化加热还包括通过检测预固化加热后的至少一种目标物质的浓度确定预固化加热的进度，其中，至少一种目标物质与预固化模块中密封胶的固化进程相关。
优选地，本发明涉及一种针对IGBT模块的预固化方法，包括：
控制加热基板升温至目标固化温度；
将装配后的预固化模块装载至加热基板；
驱动压模移动，使其与加热基板机械耦合以至少部分地密封预固化模块；
维持压模对预固化模块的挤压，使预固化模块在目标固化温度下于加热基板达到预设固化时长；
使压模与加热基板分离，拾取预固化模块并冷却。
优选地，本发明涉及的预固化方法还包括：在使预固化模块在目标固化温度下于加热基板达到预设固化时长的过程中，连续或周期性地注入保护气体。
优选地，本发明还涉及另一种针对IGBT模块的预固化方法，包括：
将装配后的预固化模块装载至加热基板；
驱动压模移动，使其与加热基板机械耦合以至少部分地密封预固化模块；
向预固化模块连续或周期性地注入保护气体，以形成围绕预固化模块的保护气氛；
控制加热基板升温至目标固化温度，并保持预设固化时长；
使压模与加热基板分离，拾取预固化模块并冷却。
优选地，本发明还涉及一种针对IGBT模块的二次固化方法，包括采用本发明提供的预固化系统对预固化模块进行预固化的步骤。
优选地，本发明涉及的二次固化方法，还包括对完成预固化步骤的预固化模块进行再固化：
将经预固化后的预固化模块转移至烘干设备；
通过烘干设备对预固化模块执行预定时长的烘烤操作；
其中，将预固化的预固化模块转移至烘干设备是伴随着连续或周期性地保护气体的注入完成的。
本发明提供一种预固化系统，通过向外壳施压、产品基板下方的热传导使IGBT模块基板与外壳之间的密封胶进行预固化，该预固化装置简单，操作方便，能够迅速完成密封胶的预固化工作。对无铆钉铆接的基板外壳间密封胶进行预固化，简化了固化工序工装夹具的安装和拆卸且不会造成两者产生缝隙影响产品气密性。除此之外，未固化的产品转移时风险系数极高，且夹具的安装又增加了产品封装偏移的风险，如果可以提前进行预固化，不仅大大降低人工成本和时间成本提高封装效率，同时，增加封装产品良率。
附图说明
图1是本发明提供的一种优选实施方式的预固化装置的轴测结构示意图；
图2是本发明提供的一种优选实施方式的压模腔体的立体结构示意图；
图3是本发明提供的一种优选实施方式的预固化装置工作前的剖视结构示意图之一；
图4是本发明提供的一种优选实施方式的预固化装置工作后的剖视结构示意图之一；
图5是本发明提供的一种优选实施方式的预固化装置的机械爆炸图；
图6是本发明提供的一种优选实施方式的预固化装置工作前的剖视结构示意图之二；
图7是本发明提供的一种优选实施方式的预固化装置工作后的剖视结构示意图之二；
图8是本发明提供的一种优选实施方式的预固化模块的轴测结构示意图；
图9是本发明提供的一种优选实施方式的预固化模块的剖视结构示意图。
附图标记列表
1：压模；2：装配孔；3：注气口；4：滑杆；5：固定部；6：预固化模块；7：加热基板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
在对IGBT模块进行封装时常常会使用到密封胶。密封胶是指随密封面形状而变形，不易流淌，有一定粘结性的密封材料，是用来填充构形间隙、以起到密封作用的胶粘剂，具有防泄漏、防水、防振动及隔音、隔热等作用。在封装IGBT模块等半导体器件时，传统的工艺是在IGBT模块的基板上涂一圈密封胶，再进行外壳安装，最后对密封胶进行固化。密封胶在常温下可以进行自动固化，但是时间较长，效率低影响后续作业的进度，因此在组装生产中需要降低固化的时间，目前的工艺路线需要将产品转移至烘箱或回流炉进行高温固化。在对IGBT模块的外壳基板之间没有铆环铆接的产品进行固化时，需要提前使用夹具对衬底基板和外壳进行固定，避免密封性不足。但夹具的安装和拆卸增加了封装工序流程，提高人工和时间成本。除此之外，夹具的安装和拆卸提高了封装风险。为了减少后续固化过程夹具的安装和拆卸，简化封装工序，降低封装风险，提高生产效率和生产良率。
实施例1
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明所述的预固化方法，包括利用密封胶预固化装置对IGBT模块进行封装及固化。进一步地，参见图1-图7，本发明所述密封胶预固化装置可以包括加热器、压模1、滑杆4等部件。具体地，加热器为一加热基板7，该加热基板7上有构造有用于容置并固定IGBT模块的固定部5。通过该加热基板7可对容置于固定部5中的IGBT模块进行升温预固化。
根据一种优选实施方式，本发明中，加热基板7与压模1对应的容置位置增加凸台设计，可以防止固化施压封装过程产品溢胶至加热基板7导致产品与加热基板7粘结。
具体而言，例如图2，加热基板7放置IGBT模块区域以相比加热基板7其余表面高出预定距离的方式形成一凸台。换而言之，加热基板7与IGBT模块对应的区域构造有一凸台。或者，加热基板7与IGBT模块对应的区域具有一高出加热基板7其余平面的凸台。特别地，在具有该凸台的状态下，即便产品溢胶发生，胶体也会流至凸台下方，不影响模块放置位置加热板的清洁度，增加封装过程的连续作业性，提高生产效率。
进一步地，加热基板7表面凸台的设计高度可以根据IGBT模块固化所需密封胶的体积、粘度及固化温度等参数来设计调整。另外，根据一个或多个IGBT模块固化使用密封胶的量、粘度及固化温度等，可以计算加热基板7以及整个预固化装置所需的清理周期，以对装置进行定期清洁。特别地，各清理周期至少包含残余密封胶体的清理工序。
根据一种优选实施方式，本发明中，加热基板7上的凸台与IGBT模块的放置对应。进一步地，该凸台长宽比例优选与加热基板7一致，且凸台整体面积略小于加热基板7。
根据一种优选实施方式，IGBT模块可由第一部件和第二部件构成。第一部件和第二部件可以通过密封胶连接。特别地，图8示出了本发明所述的IGBT模块的轴测结构示意图。图9示出了本发明所述的IGBT模块的剖视图。具体地，参见图9，第一部件可以是IGBT模块的基板(如DBC)。第二部件可以是IGBT模块的外壳。
根据一种优选实施方式，本发明中，压模1是根据产品(如IGBT模块)外壳且为规避电信号接口之目的而设计。具体地，参见图1-图7，压模1与加热基板7可通过滑杆4连接。滑杆4的一端连接至加热基板7，另一端则贯穿压模1。进一步地，参见图2，压模1与加热基板7配合的一侧以向内凹陷的方式形成与加热基板7的固定部5对应的配合部。特别地，压模1可通过该配合部与加热基板7嵌合，使得压模1向内凹陷的区域形成可密封的固化区域。
根据一种优选实施方式，压模1远离加热基板7的一侧表面可设置有用于连接滑杆4的装配孔2。具体地，在滑杆4与装配孔2连接的情况下，通过驱动压模1，使得压模1沿滑杆4移动，从而改变压模1与加热基板7的间距。或者，在一些可选实施方式中，滑杆4也可以是伸缩杆的形式。
根据一种优选实施方式，压模1可装配有压力控制器。或者，压模1与压力控制器电性和/或信号连接。特别地，通过压力控制器可以控制压模1的升降，从而能够调节其与负载有IGBT模块的加热基板7间的相对距离，以避免压力过大造成产品外壳裂纹。
根据一种优选实施方式，该密封胶预固化装置中涉及的气体保护装置用于在对IGBT模块执行预固化过程中，对IGBT模块进行充氮气保护。
具体地，压模1通过至少两个注气口3连接气体保护装置。进一步地。在压模1与加热基板7嵌合的情况下，气体保护装置通过至少两个注气口3对固化区域中的气体进行置换，从而形成围绕预固化模块6的保护气氛。特别地，保护气体的注入可以是连续或者周期性的。本发明中，保护气体的一种具体特例是氮气。另外，两个注气口3中一个可用于气体输入，另一个则可用于气体抽出。
根据一种优选实施方式，本发明的预固化原理具体为：首先将加热基板7温度调节至预固化IGBT模块所需的温度，其次无需铆接的IGBT模块经过划胶、外壳安装后被传送至加热基板7上的模块放置区域，通过加压控制压模的下移(上移)距离，使加热基板7与模块基板直接进行热压完成预固化。或者，首先将无需铆接的IGBT模块经过划胶、外壳安装后被传送至加热基板7上的模块放置区域，通过加压控制压模的下移(上移)距离；将加热基板7温度调节至预固化IGBT模块所需的温度；使加热基板7与模块基板直接进行热压完成预固化。
进一步地，本发明的固化原理还可以包括：在控制加热基板7与模块基板进行热压完成预固化的过程中连续或者周期性地注入保护气体。
根据一种优选实施方式，IGBT模块所需的预固化温度约为100℃～160℃。较佳地，预固化温度约为120℃～150℃。进一步地，预固化所需的时长约为5min～15min。
实施例2
根据一种优选实施方式，本实施例还提供一种预固化系统，该预固化系统至少可以包括：
如实施例1所述的预固化装置，用于容置并固定待固化的预固化模块6(如IGBT模块)，并对其执行升温预固化。
气体保护装置，用于在升温预固化过程中提供保护气体。
控制器，用于控制预固化装置针对预固化模块6的加热过程以及气体保护装置的气体注入过程。
具体地，预固化装置可以包括如实施例1所述的加热器、压模1、滑杆4等部件。加热基板7上有构造有用于容置并固定IGBT模块的固定部5。通过该加热基板7可对容置于固定部5中的IGBT模块进行温度调节。压模1配置有压力控制器，通过该压力控制器可以控制压模1的升降，以调整其与加热基板7的嵌合程度。
根据一种优选实施方式，本实施例提供的预固化系统还可以包括若干种传感器元件，例如可用于检测加热基板7温度的温度传感器，可用于检测密封胶固化过程中可能涉及到的一种或多种气体(氮气、密封胶中某些有机挥发物)浓度的气体浓度传感器等。
特别地，针对预固化模块6的预固化主要是针对密封胶的固化，为了确保针对IGBT模块的预固化成功，通常会利用温度采集元件检测加热基板7或是固化区域，甚至是IGBT模块的温度，并在待目标对象(如IGBT模块)的加热温度(如平均温度)在一定时间内基本维持在目标温度之时，可以认为IGBT模块的预固化结束。但是此种方式存在较大误差，因为在上百摄氏度的温度下，温度采集元件(如温度传感器)的探头因升温可能存在较大漂移，导致温度检测结果出现偏差，而这种偏差对于密封胶的彻底固化而言是不利的，尤其是，不同厂家生产的不同批次或者不同类型的密封胶也并非都具有良好的一致性，因此即便是相同且可预期的温度偏差也可能导致不同的固化结果。鉴于此，若密封胶的固化出现预期外的失误，如固化不彻底导致开裂，则对后续二次固化及产品封装等产生十分严重的影响。
根据一种优选实施方式，为了解决上述问题，首先，在利用气体保护装置注入防止IGBT模块氧化的保护气体(如氮气)之时，在第一时段内，通过气体保护装置提供第一流量的保护气体至IGBT模块。进一步地，在第二时段内，通过气体保护装置提供第二流量的保护气体至IGBT模块。特别地，第一流量优选大于第二流量。
具体而言，在针对IGBT模块预固化阶段的防氧化初期，先通入较大流量的保护气体以充分将IGBT模块所在固化区域中的残余气体冲散，以减小IGBT模块被残余气体氧化的概率，另外，残余气体并非保护气体一样纯度较高的纯净气体，因此容易在IGBT模块表面产生气体静电，静电吸附不仅会吸附空气中的颗粒、灰尘从而对IGBT模块的电气性能造成影响，同时也对固化加热产生一定阻滞，延缓预固化效率，更重要的是，也不排除静电起火一类的安全风险。
进一步地，在针对IGBT模块预固化阶段的防氧化中后期，提供流量较小且均匀平稳的保护气体气流至IGBT模块，以使保护气体能够充分覆盖IGBT模块所处固化区域，形成致密均匀的保护气体氛围层。特别地，致密均匀的保护气体氛围层有效地将固化区域的加热温度基本维持恒定，以减少预期外的热量逃逸而引起预固化效率的下降。
另一方面，在持续输入保护气体的过程中，尤其是前期通入大量的保护气体，可能在一定时间驱使IGBT模块周围的热量逸散而造成预固化温度的下降。因此，本发明中，在第一时段和第二时段注入保护气体时，所注入的保护气体的温度优选是不同的。
具体地，在针对IGBT模块预固化阶段的防氧化初期，可以通入常态温度的保护气体。而在针对IGBT模块预固化阶段的防氧化中后期，则可以通入经过一定预热的保护气体。由于防氧化初期，大量的常态保护气体的瞬时涌入可能会带走IGBT模块周围已积蓄的部分热量，因此会造成预固化阶段的温度波动。鉴于此，本发明中，在第二阶段通入部分提前预热的保护气体可以作为前期固化区域内缺失热量的补充。因此，作为优选地，第一时段优选小于第二时段，以避免固化区域内的温度经历长期的骤变而造成密封胶的温度应力突变，从而引起开裂风险。
特别地，本发明中，经预热的保护气体的加热温度可以根据固化区域内实测温度值来确定。具体地，经预热的保护气体的加热温度可以基于所需的目标温度，根据气体介质的换热系数，并通过热传递公式来确定。
在一种可选实施方式中，具有第一流量和/或第一温度的保护气体的注入和具有第二流量和/或第二温度的保护气体的注入可以是交替进行的。
根据一种优选实施方式，在通过加热基板7对IGBT模块进行持续的预固化加热，并同时利用气体保护装置注入防止IGBT模块氧化的保护气体之时，通常需要控制加热基板7工作以使IGBT模块的温度上升至预设温度，且至少在预定时段内无明显波动之时，才可认为预固化阶段的基本结束。然而，鉴于上述温度探测存在的误差可能引起的预固化失败问题，本发明中，预固化阶段的结束并不以预定温度的上升及保持作为参照。或者，预固化阶段的结束并不单纯以预定温度的上升及保持作为唯一依据。
具体而言，在通过加热基板7持续加热IGBT模块的过程中，IGBT模块基板表面或四周的密封胶可能因升温而产生部分可挥发物质(如有机物的气化物)。因此，本发明可通过检测与密封胶相关的部分可挥发物质的动态浓度值来确定IGBT模块的预固化是否达到期望目标。
根据一种优选实施方式，在针对IGBT模块预固化阶段的防氧化中后期，可以通过压模1侧面的其中一个注气口3将IGBT模块所在固化区域中的残余气体抽出。进一步地，可以通过气体浓度传感器检测经由注气口3排出的至少包含氮气的残余气体中的一种或多种特定挥发物质的浓度值，从而可根据该一种或多种特定挥发物质的浓度波动值来确定加热基板7针对IGBT模块的预固化进程。
具体地，在检测经由注气口3排出的至少包含氮气的残余气体中的一种或多种挥发物质的浓度值之时，可以采用如下方式：
在确定IGBT模块或加热基板7中的一个或多个的实测温度达到目标固化温度，且在预定时段内基本维持在可允许的温差范围内时，通过注气口3抽出IGBT模块所在固化区域中的残余气体。
通过气体浓度传感器检测残余气体中至少一种挥发物质的浓度值。
在该至少一种挥发物质的浓度值在预定时段不超过设定的浓度阈值之时，可以初步判定预固化阶段的结束。
进一步地，在至少一种挥发物质的实测浓度值在预定时段内持续保持在不超过设定的浓度阈值的浓度范围之后，可以控制加热基板7继续升温，例如升温至高于所需的预固化温度10℃～15℃，再次检验至少一种挥发物质的实测浓度值的波动状态，以及该实测浓度值与设定的浓度阈值的差异关系。具体而言，当升温后的实测浓度值仍在预定时段不超过设定的浓度阈值之时，可以判定预固化阶段的结束。
或者，在至少一种挥发物质的实测浓度值在预定时段内持续保持在不超过设定的浓度阈值的浓度范围之后，可以控制加热基板7降温，例如降温至低于所需的预固化温度20℃～30℃，再次检验至少一种挥发物质的实测浓度值的波动状态，以及该实测浓度值与设定的浓度阈值的差异关系。具体而言，当降温后的实测浓度值仍在预定时段不超过设定的浓度阈值之时，可以判定预固化阶段的结束。
优选地，不同厂家生产的不同批次或者不同类型的密封胶一致性并不总是相同，这也影响着各批次IGBT模块产品的一致性及其稳定性。因此，为了保证大批量固化封装的IGBT产品的具有较高的一致性，可通过大批量的实测数据验证并确定针对于不同批次或者类型的与密封中至少一种挥发物质的有关的浓度阈值，并将其整合为相应的经验公式。由此，可有助于固化生产过程中快速确定检测标准，节省工艺流程，同时避免单一的浓度阈值在不同生产场合产生难以预见或不便于控制的固化误差。
特别地，通过注气口3抽出IGBT模块所在固化区域中的残余气体并非要必须在IGBT模块的温度达到目标固化温度之时进行。在一种可选实施方式中，也可以在IGBT模块或加热基板7向目标固化温度升温的过程中利用注气口3抽出IGBT模块所在固化区域中的残余气体。
另一方面，不合适的预固化温度或预固化时长还有可能引起IGBT模块表面焊点的意外脱落，即便存在微小的可能，但一旦这种情况方式将导致较为严重的后果，甚至相应的IGBT模块可能会因此报废。因此，为了确保预固化过程的稳定可靠，本发明中，还可以通过检测注气口3处的VOCs(如焊点废气，包括锡及其化合物等)浓度值来确定IGBT模块的预固化进程。具体可参见上文。
根据一种优选实施方式，IGBT模块作为半导体基材，在大部分情况下，其外围部分相对于中心将产生更大的热损失，这是由于外围部分通常具有更强的热对流，而这种热损失差异将导致温度在IGBT模块各层之间分布不均，而这种热损失差异在经过层间传导后可能进一步地加剧IGBT模块的温度分布不均，不仅影响整个IGBT模块的预固化进度，更关键的则是会对IGBT模块产品的关键性能指标造成一定影响。
根据一种优选实施方式，加热基板7通常采用金属(如铜)加热丝(图中未示出)一类的加热器件。针对上述提到的IGBT模块存在热量分布不均的问题，本发明中，加热基板7的加热丝具有沿外围向中心变化的宽度。具体而言，加热基板7的加热丝的具有沿外围向中心减小的宽度。根据电阻计算式和焦耳定律可知，电阻与截面积为反比关系，因此加热丝线宽较小(横截面积小)的部分能够产生相对较大的热量，由此能够向IGBT模块的周围提供比中心部位更多的热量，并基于传热导提升热量在IGBT模块层间分布的均匀性，同时，密封胶对于IGBT模块周边区域的固化密封更为关键，而实际上IGBT模块中部具有更多电子元件及触点的区域并不需要过高的温度，因此，向IGBT模块的周围提供更多的热量也有助于维持密封胶的固化状态。
特别地，本发明中，对加热基板7中金属加热丝的排布方式不做具体限定。可选地，加热基板7中金属加热丝可以是螺旋环绕式分布、条状阵列式分布或交错插接式分布中的一种或多种。
实施例3
本实施例是对实施例1和/或2的进一步改进，重复内容不再赘述。
参见图3和图4，本实施例提供一种针对预固化模块6的预固化方法，可以包括如下步骤：
步骤1：将加热基板7升温至预固化温度。
步骤2：将划胶、外壳安装完成后的预固化模块6通过机械手运输至加热基板7上设置的放置区域(如固定部5)；
步骤3：驱动压模1移动，使其向预固化模块6外壳施加压力，以增加预固化模块6外壳与加热基板7之间的嵌合紧密度；
步骤4：控制压模1保持对预固化模块6的持续挤压，直至加热基板7对预固化模块6的加热时长达到预固化时长；
步骤5：使压模1与加热基板7分离，通过机械手拾取预固化模块6并将其送至冷却台进行冷却；
步骤6：取出预固化模块6，预固化完成。
根据一种优选实施方式，本实施例所述的预固化方法还可以包括：在保持压模1与预固化模块6的嵌合挤压的过程中，连续或周期性地提供保护气体至预固化模块6所在的固化区域。
根据一种优选实施方式，本实施例提供的预固化方法还可以包括：在第一时段内，通过气体保护装置提供第一流量的保护气体。在第二时段内，通过气体保护装置提供第二流量的保护气体。特别地，第一流量优选大于第二流量。第一时段优选小于第二时段。
进一步地，本实施例中，在第一时段和第二时段注入保护气体时，所注入的保护气体的温度优选是不同的。优选地，在第一时段，可以注入第一温度的保护气体。在第二时段，可以注入第二温度的保护气体。具体而言，第一温度可以是常态温度。第二温度高于第一温度高。第二温度具体可以基于固化区域所需的目标温度，根据气体介质的换热系数，并通过热传递公式来确定。
根据一种优选实施方式，本实施例提供的预固化方法还可以包括：
在确定IGBT模块或加热基板7中的一个或多个的实测温度达到目标固化温度，且在预定时段内基本维持在可允许的温差范围内时，抽出IGBT模块所在固化区域中的残余气体。
检测残余气体中至少一种挥发物质的浓度值。
在该至少一种挥发物质的浓度值在预定时段不超过设定的浓度阈值之时，可以初步判定预固化阶段的结束。
进一步地，在至少一种挥发物质的实测浓度值在预定时段内持续保持在不超过设定的浓度阈值的浓度范围之后，可以控制加热基板7继续升温(如升温至高于所需的预固化温度10℃～15℃)，再次检验至少一种挥发物质的实测浓度值的波动状态，以及该实测浓度值与设定的浓度阈值的差异关系。具体而言，当升温后的实测浓度值仍在预定时段不超过设定的浓度阈值之时，可以判定预固化阶段的结束。
或者，在至少一种挥发物质的实测浓度值在预定时段内持续保持在不超过设定的浓度阈值的浓度范围之后，可以控制加热基板7降温(如降温至低于所需的预固化温度20℃～30℃)，再次检验至少一种挥发物质的实测浓度值的波动状态，以及该实测浓度值与设定的浓度阈值的差异关系。具体而言，当降温后的实测浓度值仍在预定时段不超过设定的浓度阈值之时，可以判定预固化阶段的结束。
特别地，在本实施例中，可以将预固化模块6正向放置于加热基板7上。具体而言，加热基板7处于预固化模块6下方。压模1处于预固化模块6上方。进一步地，驱动压模1下降使其与加热基板7保持压紧配合，并利用加热基板7完成对预固化模块6的预固化加热。
实施例4
本实施例是对实施例1、实施例2和/或实施例3的进一步改进，重复内容不再赘述。
参见图6和图7，本实施例提供了一种针对预固化模块6的预固化方法，可以包括如下步骤：
步骤1：将加热基板7升温至预固化温度。
步骤2：将划胶、外壳安装完成后的预固化模块6通过机械手运输至加热基板7上设置的放置区域(如固定部5)；
步骤3：驱动压模1移动，使其向预固化模块6外壳施加压力，以增加预固化模块6外壳与加热基板7之间的嵌合紧密度；
步骤4：控制压模1保持对预固化模块6的持续挤压，直至加热基板7对预固化模块6的加热时长达到预固化时长；
步骤5：使压模1与加热基板7分离，通过机械手拾取预固化模块6并将其送至冷却台进行冷却；
步骤6：取出预固化模块6，预固化完成。
根据一种优选实施方式，本实施例所述的预固化方法还可以包括：在保持压模1与预固化模块6的嵌合挤压的过程中，连续或周期性地提供保护气体至预固化模块6所在的固化区域。
根据一种优选实施方式，本实施例提供的预固化方法还可以包括：在第一时段内，通过气体保护装置提供第一流量的保护气体。在第二时段内，通过气体保护装置提供第二流量的保护气体。特别地，第一流量优选大于第二流量。第一时段优选小于第二时段。
进一步地，本实施例中，在第一时段和第二时段注入保护气体时，所注入的保护气体的温度优选是不同的。优选地，在第一时段，可以注入第一温度的保护气体。在第二时段，可以注入第二温度的保护气体。具体而言，第一温度可以是常态温度。第二温度高于第一温度高。第二温度具体可以基于固化区域所需的目标温度，根据气体介质的换热系数，并通过热传递公式来确定。
根据一种优选实施方式，本实施例提供的预固化方法还可以包括：
在确定IGBT模块或加热基板7中的一个或多个的实测温度达到目标固化温度，且在预定时段内基本维持在可允许的温差范围内时，抽出IGBT模块所在固化区域中的残余气体。
检测残余气体中至少一种挥发物质的浓度值。
在该至少一种挥发物质的浓度值在预定时段不超过设定的浓度阈值之时，可以初步判定预固化阶段的结束。
进一步地，在至少一种挥发物质的实测浓度值在预定时段内持续保持在不超过设定的浓度阈值的浓度范围之后，可以控制加热基板7继续升温(如升温至高于所需的预固化温度10℃～15℃)，再次检验至少一种挥发物质的实测浓度值的波动状态，以及该实测浓度值与设定的浓度阈值的差异关系。具体而言，当升温后的实测浓度值仍在预定时段不超过设定的浓度阈值之时，可以判定预固化阶段的结束。
或者，在至少一种挥发物质的实测浓度值在预定时段内持续保持在不超过设定的浓度阈值的浓度范围之后，可以控制加热基板7降温(如降温至低于所需的预固化温度20℃～30℃)，再次检验至少一种挥发物质的实测浓度值的波动状态，以及该实测浓度值与设定的浓度阈值的差异关系。具体而言，当降温后的实测浓度值仍在预定时段不超过设定的浓度阈值之时，可以判定预固化阶段的结束。
特别地，在本实施例中，可以将预固化模块6反向放置于加热基板7上。具体而言，加热基板7处于预固化模块6上方。压模1处于预固化模块6下方。进一步地，驱动压模1上升使其与加热基板7保持压紧配合，并利用加热基板7完成对预固化模块6的预固化加热。
实施例5
本实施例是对实施例1、实施例2、实施例3和/或实施例4的进一步改进，重复内容不再赘述。
本实施例提供了一种针对预固化模块6的预固化方法，可以包括如下步骤：
步骤1：将划胶、外壳安装完成后的预固化模块6通过机械手运输至加热基板7上设置的放置区域；
步骤2：驱动压模1移动，使其向预固化模块6外壳施加压力，以增加预固化模块6外壳与加热基板7之间的嵌合紧密度；
步骤3：通过气体保护装置对预固化模块6周围的气体进行置换，形成围绕预固化模块6的保护气氛；
步骤4：将加热基板7升温至固化温度并保持固化温度至预固化时长；
步骤5：使压模1与加热基板7分离，机械手拾取预固化模块6并将其送至冷却台进行冷却；
步骤6：取出预固化模块6，预固化完成。
根据一种优选实施方式，本实施例提供的预固化方法还可以包括：在第一时段内，通过气体保护装置提供第一流量的保护气体。在第二时段内，通过气体保护装置提供第二流量的保护气体。特别地，第一流量优选大于第二流量。第一时段优选小于第二时段。
进一步地，本实施例中，在第一时段和第二时段注入保护气体时，所注入的保护气体的温度优选是不同的。优选地，在第一时段，可以注入第一温度的保护气体。在第二时段，可以注入第二温度的保护气体。具体而言，第一温度可以是常态温度。第二温度高于第一温度高。第二温度具体可以基于固化区域所需的目标温度，根据气体介质的换热系数，并通过热传递公式来确定。
根据一种优选实施方式，本实施例提供的预固化方法还可以包括：
在确定IGBT模块或加热基板7中的一个或多个的实测温度达到目标固化温度，且在预定时段内基本维持在可允许的温差范围内时，抽出IGBT模块所在固化区域中的残余气体。
检测残余气体中至少一种挥发物质的浓度值。
在该至少一种挥发物质的浓度值在预定时段不超过设定的浓度阈值之时，可以初步判定预固化阶段的结束。
进一步地，在至少一种挥发物质的实测浓度值在预定时段内持续保持在不超过设定的浓度阈值的浓度范围之后，可以控制加热基板7继续升温(如升温至高于所需的预固化温度10℃～15℃)，再次检验至少一种挥发物质的实测浓度值的波动状态，以及该实测浓度值与设定的浓度阈值的差异关系。具体而言，当升温后的实测浓度值仍在预定时段不超过设定的浓度阈值之时，可以判定预固化阶段的结束。
或者，在至少一种挥发物质的实测浓度值在预定时段内持续保持在不超过设定的浓度阈值的浓度范围之后，可以控制加热基板7降温(如降温至低于所需的预固化温度20℃～30℃)，再次检验至少一种挥发物质的实测浓度值的波动状态，以及该实测浓度值与设定的浓度阈值的差异关系。具体而言，当降温后的实测浓度值仍在预定时段不超过设定的浓度阈值之时，可以判定预固化阶段的结束。
特别地，本实施例中，先将预固化模块6容置在预定的固化区域(如固定部5)。此后，驱动压模1使其与装载有预固化模块6的加热基板7压紧嵌合，并通过加热基板7对预固化模块6进行预固化加热。另一方面，待压模1和加热基板7压紧后，利用气体保护装置向预固化模块6所在的固化区域连续或周期性地提供保护气体。
实施例6
本实施例是对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和/或实施例5的进一步改进，重复内容不再赘述。
本实施例提供了一种针对预固化模块6二次固化的封装方法，该方法可以包括预固化步骤和再固化步骤。
具体地，在进行所述预固化步骤时，可通过实施例1提供的预固化装置或实施例2提供的预固化系统，或者实施例2至实施例5提供的预固化方法对预固化模块6进行预固化，使得预固化模块6中的密封胶初步固化。
进一步地，所述二次固化的封装方法包括：
将完成预固化的预固化模块6转移至烘干设备中。
利用烘干设备对预固化模块6进行预设固化时长的烘烤。
优选地，在将预固化模块6转移至烘干设备的过程中，持续向预固化模块6输送保护气体，防止预固化模块6氧化。
根据一种优选实施方式，将预固化的预固化模块6转移至烘干设备之前，可以将预固化模块6冷却至正常温度后再进行转移。特别地，将预固化模块6先冷却再转移固化可以进一步避免的IGBT模块的氧化。或者，在一种可选实施方式中，也可以将预固化后的预固化模块6直接转移至烘干设备。
实施例7
本实施例是对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和/或实施例6的进一步改进，重复内容不再赘述。
本实施例提供了一种针对预固化模块6的固化系统，可以包括：
预固化装置或系统，用于容置并固定预固化模块6，并对其执行升温固化。
气体保护装置，用于向预固化模块6连续或周期性地提供保护气体。
抓取装置，用于从预固化装置取出完成预固化的预固化模块6。
冷却装置，用于将完成预固化的预固化模块6冷却至预设温度。
烘干装置，对完成预固化的预固化模块6执行二次固化。
根据一种优选实施方式，本实施例所述的预固化装置可以是如实施例1所述的预固化装置或实施例2所述的预固化系统。
根据一种优选实施方式，本实施例所述的抓取装置例如可以是多自由度机械手，通过机械手可以自动抓取并转移预固化装置中的预固化模块6。
根据一种优选实施方式，本实施例所述的冷却装置可以是冷却台。具体地，冷却台采用的冷却方式包括但不限于分冷、水冷或者具有散热膜/箔散热基板。
根据一种优选实施方式，本实施例所述的烘干装置的一种特例是烤箱。
根据一种优选实施方式，在烘干设备中的二次固化时长约为30min～60min。
发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。
Claims (8)
1.一种预固化系统，其特征在于，包括：
加热基板(7)，用于承载预固化模块(6)，并对所述预固化模块(6)执行预固化加热；
压模(1)，以可活动的方式相对所述加热基板(7)设置，并能够同所述加热基板(7)机械耦合以至少部分地密封所述预固化模块(6)；以及
气体保护装置，用于在升温预固化过程中通过至少两个注气口(3)向IGBT模块输送保护气体；
其中，所述加热基板(7)针对所述预固化模块(6)的预固化加热是在连续或周期性的保护气体的注入下完成的，以形成围绕所述预固化模块(6)的保护气氛，
所述预固化系统能够通过检测经由注气口(3)排出的与密封胶相关的部分可挥发物质的动态浓度值以及实测浓度值与设定的浓度阈值的差异关系来确定IGBT模块的预固化是否达到期望目标；
所述保护气体的注入包括：
在第一时段内，向所述预固化模块(6)提供第一流量的保护气体；
在第二时段内，向所述预固化模块(6)提供第二流量的保护气体；
其中，第一流量大于第二流量；
在第一时段内，向所述预固化模块(6)提供第一温度的保护气体；
在第二时段内，向所述预固化模块(6)提供第二温度的保护气体；
其中，第一温度小于第二温度。
2.根据权利要求1所述的预固化系统，其特征在于，所述对所述预固化模块(6)执行预固化加热包括使所述预固化模块(6)在目标固化温度下保持预设固化时长。
3.根据权利要求1所述的预固化系统，其特征在于，所述对所述预固化模块(6)执行预固化加热还包括通过检测预固化加热后的至少一种目标物质的浓度确定所述预固化加热的进度，其中，所述至少一种目标物质与所述预固化模块(6)中密封胶的固化进程相关。
4.一种根据权利要求1～3任一项所述的预固化系统的预固化方法，其特征在于，包括：
控制加热基板(7)升温至目标固化温度；
将装配后的预固化模块(6)装载至所述加热基板(7)；
驱动压模(1)移动，使其与所述加热基板(7)机械耦合以至少部分地密封所述预固化模块(6)；
维持所述压模(1)对预固化模块(6)的挤压，使所述预固化模块(6)在目标固化温度下于加热基板(7)达到预设固化时长；
使所述压模(1)与加热基板(7)分离，拾取所述预固化模块(6)并冷却。
5.根据权利要求4所述的预固化方法，其特征在于，还包括：在使所述预固化模块(6)在目标固化温度下于加热基板(7)达到预设固化时长的过程中，连续或周期性地注入保护气体。
6.一种根据权利要求1～3任一项所述的预固化系统的预固化方法，其特征在于，包括：
将装配后的预固化模块(6)装载至加热基板(7)；
驱动压模(1)移动，使其与所述加热基板(7)机械耦合以至少部分地密封所述预固化模块(6)；
向所述预固化模块(6)连续或周期性地注入保护气体，以形成围绕所述预固化模块(6)的保护气氛；
控制加热基板(7)升温至目标固化温度，并保持预设固化时长；
使所述压模(1)与加热基板(7)分离，拾取所述预固化模块(6)并冷却。
7.一种二次固化的封装方法，其特征在于，所述二次固化的封装方法至少包括采用根据权利要求1～3任一项所述的预固化系统对预固化模块(6)进行预固化的步骤。
8.根据权利要求7所述的二次固化的封装方法，其特征在于，还包括对完成所述预固化步骤的所述预固化模块(6)进行再固化：
将经预固化后的预固化模块(6)转移至烘干设备；
通过所述烘干设备对所述预固化模块(6)执行预定时长的烘烤操作；
其中，所述将预固化的预固化模块(6)转移至烘干设备是伴随着连续或周期性的保护气体的注入完成的。
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