摘要：大(dà)功率三菱IGBT的(de)應用(yòng)中, 三菱IGBT的(de)緊固工藝對(duì)三菱IGBT的(de)散熱(rè)效果起著(zhe)非常關鍵的(de)作用(yòng), 直接影(yǐng)響三菱IGBT的(de)長(cháng)期可(kě)靠運行。對(duì)現有三菱IGBT導熱(rè)矽脂塗敷工藝和(hé)緊固工藝進行了(le)闡述, 并分(fēn)析其在三菱IGBT安裝中的(de)不足之處, 提出了(le)相對(duì)應的(de)優化(huà)工藝。
在三菱IGBT安裝工藝中, 導熱(rè)矽脂的(de)塗敷被廣泛使用(yòng), 導熱(rè)矽脂塗敷在散熱(rè)器與三菱IGBT基闆之間, 用(yòng)于填補三菱IGBT與散熱(rè)器接觸的(de)空隙, 進而增加散熱(rè)器與三菱IGBT的(de)熱(rè)交換效率, 提升三菱IGBT散熱(rè)效果, 改善三菱IGBT的(de)使用(yòng)可(kě)靠性和(hé)使用(yòng)壽命, 三菱IGBT的(de)安裝工藝又決定了(le)三菱IGBT與散熱(rè)器之間的(de)接觸情況, 與導熱(rè)矽脂的(de)塗敷密切相關。随著(zhe)三菱IGBT批量化(huà)應用(yòng)的(de)加速, 從現有三菱IGBT的(de)應用(yòng)情況看, 目前所使用(yòng)導熱(rè)矽脂塗敷工藝和(hé)器件安裝工藝并不太适用(yòng)于批量三菱IGBT的(de)安裝, 三菱IGBT導熱(rè)矽脂的(de)塗覆工藝和(hé)安裝工藝的(de)研究和(hé)改進越來(lái)越重要。
1 現有工藝問題分(fēn)析
通(tōng)過對(duì)現有的(de)導熱(rè)矽脂塗敷工藝和(hé)器件安裝工藝分(fēn)析, 存在以下(xià)不足。
1.1 導熱(rè)矽脂塗敷厚度偏低
現有工藝導熱(rè)矽脂厚度偏小。導熱(rè)矽脂塗敷厚度取值由三菱IGBT模塊基闆參數決定, 通(tōng)過分(fēn)别對(duì)不同廠家的(de)三菱IGBT模塊基闆拱度以及拱度分(fēn)布進行測量發現, 各個(gè)廠家的(de)模塊基闆拱度以及拱度分(fēn)布差異較大(dà)。現有工藝的(de)導熱(rè)矽脂厚度不能很好地适用(yòng)于目前在用(yòng)三菱IGBT的(de)拱度分(fēn)布。
1.2 絲網網格分(fēn)布不适合
目前, 所用(yòng)絲網網格分(fēn)布爲中心區(qū)域網格密度大(dà)、單個(gè)網孔面積大(dà), 往外側延伸後其網格網孔面積減小, 網格密度減小, 呈蝴蝶狀, 同時(shí), 網格密度越小, 單個(gè)網孔面積越大(dà)的(de)區(qū)域其導熱(rè)矽脂塗敷量越大(dà), 其網格分(fēn)布考慮到了(le)在模塊襯闆焊接處分(fēn)布較多(duō)導熱(rè)矽脂, 在基闆平整度較好的(de)情況下(xià), 保證了(le)襯闆下(xià)方的(de)接觸良好。但對(duì)于中心拱度偏大(dà), 且拱度大(dà)值區(qū)域集中在中央襯闆區(qū)域的(de)模塊, 使用(yòng)此類絲網網格進行塗敷矽脂, 使各襯闆下(xià)方導熱(rè)矽脂塗敷厚度一緻, 将會使兩側襯闆區(qū)域下(xià)方出現接觸不良現象, 進而影(yǐng)響其散熱(rè)情況。
1.3 緊固力矩偏小
現有工藝所采用(yòng)的(de)緊固力矩僅适用(yòng)于部分(fēn)三菱IGBT模塊的(de)組裝, 但是由于在進行三菱IGBT芯片焊接和(hé)襯闆焊接時(shí), 不同廠商采用(yòng)不同焊料, 各類焊料的(de)熔點差别較大(dà), 不同焊料在焊接後會對(duì)基闆硬度和(hé)拱度造成不同的(de)影(yǐng)響。如果使用(yòng)硬焊料, 其熔點較高(gāo), 因此, 在焊接過程中, 三菱IGBT模塊基闆産生的(de)形變較大(dà)。同時(shí), 不同三菱IGBT所使用(yòng)的(de)基闆其原始拱度與彎曲形式均存在差異。目前, 基闆原始形狀存在2種: (1) 雙面拱原始基闆, 焊接襯闆的(de)一面向内凹陷, 接觸散熱(rè)器的(de)一面向外凸出; (2) 單面拱原始基闆, 即焊接襯闆一側爲平整面, 接觸散熱(rè)器一面向外凸出。
雙面拱原始基闆對(duì)緊固力矩的(de)要求更大(dà), 現用(yòng)緊固力矩适用(yòng)于單面拱器件的(de)緊固, 對(duì)于雙面拱器件而言, 則顯偏小。
2 工藝改進的(de)分(fēn)析
通(tōng)過對(duì)原用(yòng)工藝進行分(fēn)析後, 根據其不足, 對(duì)原用(yòng)工藝進行以下(xià)改進。
2.1 增加導熱(rè)矽脂塗敷厚度
對(duì)不同三菱IGBT模塊基闆拱度最大(dà)值進行測試對(duì)比, 對(duì)數據進行分(fēn)析後得(de)出, 最大(dà)拱度器件其拱度相較于最低拱度器件, 其模塊拱度偏大(dà)8.9%;同時(shí), 考慮到三菱IGBT模塊基闆拱度較大(dà)值區(qū)域的(de)區(qū)别, 因此, 将導熱(rè)矽脂厚度增加至原用(yòng)厚度的(de)10%~20%, 即厚度增加至130~150μm。
2.2 增加緊固力矩
由于不同焊料所導緻的(de)基闆硬度的(de)不同, 在緊固時(shí)需增大(dà)其緊固力矩, 而過大(dà)的(de)緊固力矩則會對(duì)三菱IGBT模塊本身造成一定的(de)影(yǐng)響, 所以, 緊固力矩不能過量增大(dà), 同時(shí), 由于導熱(rè)矽脂厚度增加10%~15%, 通(tōng)過現場(chǎng)的(de)試驗, 将其力矩增大(dà)10%較爲合适。
圖1 改進前效果 圖2 改進後效果
3 工藝改進後對(duì)比分(fēn)析
在使用(yòng)原用(yòng)絲網網闆, 改進導熱(rè)矽脂塗敷厚度、緊固力矩的(de)條件下(xià), 對(duì)改進前後的(de)三菱IGBT導熱(rè)矽脂塗敷情況進行了(le)一系列試驗對(duì)比, 改進前效果如圖1所示, 改進後效果如圖2所示, 右側爲改進後效果。
4 結論
通(tōng)過上述分(fēn)析可(kě)以得(de)出, 原有導熱(rè)矽脂塗敷工藝與三菱IGBT模塊緊固工藝不能較好地适用(yòng)于現用(yòng)三菱IGBT的(de)組裝, 而改進後的(de)導熱(rè)塗敷工藝與緊固工藝, 有效地改善了(le)現用(yòng)三菱IGBT與散熱(rè)器的(de)接觸情況, 相對(duì)于原用(yòng)工藝, 改善了(le)三菱IGBT的(de)散熱(rè)情況, 提高(gāo)了(le)三菱IGBT的(de)使用(yòng)可(kě)靠性和(hé)使用(yòng)壽命。
