一种功率模块真空封装装置的制作方法

本发明涉及功率模块技术领域，具体为一种功率模块真空封装装置。

背景技术：

随着大功率半导体芯片的广泛应用,器件功率不断提高。功率模块通常在高电压、大电流条件下工作，虽然a+b阻燃型环氧胶水作为新的封装材料被应用，但在封装过程封装气泡带来的可靠性影响成为工艺中最主要的控制因素。由于封装气泡影响到a+b环氧胶的交联反应，使聚合物粘结差，导致密封性缺陷；封装气泡的空腔也影响到热传导，并且模块极间可能因气泡导致封装绝缘缺陷，加载时出现爬电、打火、冲击芯片等因素，其诸多方面的影响导致功率模块的可靠性下降。因此，如何增加可靠性，去除常压下胶水中溶解、搅拌、灌注封装中的空气和湿气，避免上述现有技术存在的不足，减少功率模块封装过程中的气泡影响，降低胶水配比、灌注、后固化中受空气、湿气膨胀产生气泡的几率，达到制程及可靠性应用的需求，便成为本发明要解决的课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种功率模块真空封装装置，以解决上述封装工艺效果差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种功率模块真空封装装置，包括搅拌桶，所述搅拌桶上设有密闭投料口，所述搅拌桶内设有第一旋片式真空泵，所述搅拌桶上设有真空表和卸放阀，所述搅拌桶的上端设有搅拌马达，所述搅拌马达上的转杆穿入到搅拌桶内，所述搅拌马达的转杆上设有搅拌旋齿，所述搅拌桶内通过管道连接有传输流量泵，所述管道上设有流量控制阀和精滤网，所述传输流量泵的另一端设有疏导管，所述疏导管的另一端设于注胶筒内。

优选的，所述搅拌桶上设有第一负压抽气管，所述注胶筒上设有第二负压抽气管，所述第二负压抽气管的另一侧固定连接于第二旋片式真空泵上。

优选的，所述注胶筒的一端通过管道连接有柱塞注胶泵，所述柱塞注胶泵的下端设有注胶管，所述注胶管的另一端连接于针头上，所述针头的上端设有针头座，所述针头座的上端设有z轴马达，所述z轴马达的下端设于注胶支架的上表面，所述注胶支架的下端设有注胶机平台。

优选的，所述注胶机平台的上端设有x、y轴运动平台，所述x、y轴运动平台的上端设有注胶机底板，所述注胶机底板的上端设有功率模块治具，所述注胶机底板上设有加热系统。

优选的，所述注胶机平台的外侧设有亚克力密封外罩，所述亚克力密封外罩上设有亚克力密封门，所述亚克力密封外罩内设有加热控制器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.该机构由注胶机x/y轴平台、针头z轴输送马达、柱塞式流量泵、导液管、针座、针头等附件组成，并且在注胶机的外部设有加强型密闭亚克力护罩，用于保证灌封时的负压保持，侧开便于取放功率模块的密封门，大大增强了装置的稳定性。

2.该装置可以有效的对搅拌桶内压力进行控制，使用安全可靠。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的a处放大图；

图3为本发明的亚克力密封外罩结构。

图4为本发明的第一旋片式真空泵电路图；

图5为本发明的搅拌马达电路图；

图6为本发明的传输流量泵电路图；

图7为本发明的第二旋片式真空泵电路图；

图8为本发明的z轴马达电路图；

图9为本发明的柱塞注胶泵电路图；

图10为本发明的加热控制器电路图。

图中：1搅拌桶、2密闭投料口、3第一旋片式真空泵、4真空表、5卸放阀、6搅拌马达、7搅拌旋齿、8传输流量泵、9疏导管、10流量控制阀、11精滤网、12注胶筒、13第一负压抽气管、14第二负压抽气管、15第二旋片式真空泵、16注胶机平台、17注胶机底板、18功率模块治具、19x、y轴运动平台、20z轴马达、21针头座、22针头、23注胶管、24柱塞注胶泵、25注胶支架、26亚克力密封外罩、27亚克力密封门、28加热系统、29加热控制器。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种功率模块真空封装装置，包括搅拌桶1，胶液传输时搅拌桶1内的负压保持为-0.2bar，搅拌桶1上设有密闭投料口2，搅拌桶1内设有第一旋片式真空泵3，搅拌桶1上设有真空表4和卸放阀5，搅拌桶1的上端设有搅拌马达6，搅拌马达6上的转杆穿入到搅拌桶1内，搅拌马达6的转杆上设有搅拌旋齿7，搅拌桶1内通过管道连接有传输流量泵8，胶液经过搅拌桶1侧面的连接件14经过精滤网11——传输泵8——流量控制阀10经过疏导管9传输到注胶筒12内，管道上设有流量控制阀10和精滤网11，平时阀芯处于关闭状态，避免搅拌桶1与注胶桶内部胶液由于负压不平衡相互传输；内部设有精滤网11用于滤除桶内杂质，流量控制阀10开闭指令及流量控制由人机界面输出控制，混合后胶液的传输速度范围为：300mm/s——5000mm/s，传输流量泵8的另一端设有疏导管9，疏导管9的另一端设于注胶筒12内，注胶桶12内在传输时真空负压值设定为-55kpa。

请参阅图1和图2，搅拌桶1上设有第一负压抽气管13，注胶筒12上设有第二负压抽气管14，注胶筒12内的真空负压由在其顶部的抽气管13与第二旋片式真空泵15连接后实现，第二负压抽气管14的另一侧固定连接于第二旋片式真空泵15上。

请参阅图2，注胶筒12的一端通过管道连接有柱塞注胶泵24，柱塞注胶泵24灌注压力-60kpa，柱塞注胶泵24的下端设有注胶管23，注胶管23的另一端连接于针头22上，针头22的φ0.5mm，灌封胶量57.3g，针头22的上端设有针头座21，针头座21的上端设有z轴马达20，z轴马达20可带动针头座21做z向移动，z轴马达20上下移动速度分为两段，原点位——快速下移——慢速下移——注胶位、注胶位——慢速上移——快速上移——下一工作位；其中快速上、下移速度为800mm/s，慢速下移速度为300mm/s，z轴马达20的下端设于注胶支架25的上表面，注胶支架25的下端设有注胶机平台16。

请参阅图2，注胶机平台16的上端设有x、y轴运动平台19，x、y轴运动平台19的x向步距为50mm，y轴步距为75mm，注胶状态下的真空负压为-60kpa，所述预固化加热温度为100℃±10；固化时间120±5s，x、y轴运动平台19的上端设有注胶机底板17，注胶机底板17的上端设有功率模块治具18，功率模块置于治具18内由z轴马达20带动针头22探入模块结构内部灌封，注胶机底板17上设有加热系统28。

请参阅图3，注胶机平台16的外侧设有亚克力密封外罩26，亚克力密封外罩26上设有亚克力密封门27，亚克力密封外罩26内设有加热控制器29，注胶机由亚克力密封外罩26密封，侧设有密封门27；所述加热系统28在注胶平台16内部，由控制器29控制，用于预固化灌封完毕的功率模块。

请参阅图4，控制开关的型号为ty10ar22pl-211m4g，该型号的控制开关具有正、空两挡调节，通过旋转控制开关能够控制第一旋片式真空泵3的断电和通电，第一旋片式真空泵3的型号为xd-10，且通过电路串联到控制开关和工作电源上。

请参阅图5，控制开关的型号为ty10ar22pl-211m4g，该型号的控制开关具有正、空两挡调节，通过旋转控制开关能够控制搅拌马达6的断电和通电，搅拌马达6的型号为cm351，且通过电路串联到控制开关和工作电源上。

请参阅图6，控制开关的型号为ty10ar22pl-211m4g，该型号的控制开关具有正、空两挡调节，通过旋转控制开关能够控制传输流量泵8的断电和通电，传输流量泵8的型号为mp-258，且通过电路串联到控制开关和工作电源上。

请参阅图7，控制开关的型号为ty10ar22pl-211m4g，该型号的控制开关具有正、空两挡调节，通过旋转控制开关能够控制第二旋片式真空泵的断电和通电，第二旋片式真空泵的型号为xd-10，且通过电路串联到控制开关和工作电源上。

请参阅图8，控制开关的型号为ty10ar22pl-211m4g，该型号的控制开关具有正、空两挡调节，通过旋转控制开关能够控制z轴马达20的断电和通电，z轴马达20的型号为cm351，且通过电路串联到控制开关和工作电源上。

请参阅图9，控制开关的型号为ty10ar22pl-211m4g，该型号的控制开关具有正、空两挡调节，通过旋转控制开关能够控制柱塞注胶泵24的断电和通电，柱塞注胶泵24的型号为mp-258，且通过电路串联到控制开关和工作电源上。

请参阅图10，控制开关的型号为ty10ar22pl-211m4g，该型号的控制开关具有正、空两挡调节，通过旋转控制开关能够控制加热控制器29的断电和通电，加热控制器29的型号为ntc0416，且通过电路串联到控制开关和工作电源上。

本发明在具体实施时：装置的工艺方法包括三个工序①在真空负压下对a、b两种阻燃环氧胶水进行调配；②真空负压下通过负压差对胶液的传输；③在真空负压下完成对功率模块的灌封。装置机构①a/b胶水混合搅拌机构；②传输机构；③灌封机构。

在真空负压下调配胶水的工艺方法为：a、b环氧阻燃胶、二甲苯按100：50：3的配比工艺；搅拌混合前启动离子抽气机，使桶内负压为-40kpa，维持时间60±5s后转为搅拌模式；搅拌模式下负压为-45kpa，搅拌时间60±5s，之后转为加热模式；加热模式负压为-45kpa，加热时间100±5s，温度50±5℃，之后转为输出模式；输出模式负压为-48kpa并持续保持；搅拌旋齿7依顺时针动作；工艺设定及机械均通过人机界面控制。

在常压下将a、b胶水按比例投料至搅拌桶1，密闭投料口2之后启动旋片式真空泵3，工作状态进入梯段模式一，设定真空负压值-40kpa，搅拌桶1顶部设有真空表4，负压维持60±5s，将搅拌桶内空气及溶于胶液内的部分空气由卸放阀5析出；工作状态进入梯段模式二，启动搅拌马达6，带动搅拌旋齿7对胶液混合搅拌，真空负压值-45kpa，负压下维持混合时间60±5s；工作状态进入梯段模式三，真空负压值-45kpa，负压下加热时间100±5s，加热温度50±5℃；工作状态进入梯段模式四，真空负压维持在-45kpa。

通过真空负压差实现胶液的传输的工艺方法是：胶液传输时搅拌桶1内的负压保持为-0.2bar；胶液经过搅拌桶1侧面的连接件14经过精滤网11——传输泵8——流量控制阀10经过疏导管9传输到注胶筒12内，注胶桶12内在传输时真空负压值设定为-55kpa；注胶筒12内的真空负压由在其顶部的抽气管13与旋片式真空泵15连接后实现；流量控制阀开闭指令及流量控制由人机界面输出控制；混合后胶液的传输速度范围为：300mm/s——5000mm/s。

功率模块真空负压下灌封、预固化的工艺方法为：功率模块置于治具18内由z轴马达20带动针头22探入模块结构内部灌封；针头22的φ0.5mm，灌封胶量57.3g，柱塞注胶泵24灌注压力-60kpa；z轴马达20上下移动速度分为两段，原点位——快速下移——慢速下移——注胶位、注胶位——慢速上移——快速上移——下一工作位；其中快速上、下移速度为800mm/s，慢速下移速度为300mm/s，x、y轴运动平台19的x向步距为50mm，y轴步距为75mm，注胶状态下的真空负压为-60kpa，预固化加热温度为100℃±10；固化时间120±5s。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。