一种功率模块的绝缘方法以及功率模块组件技术

本发明专利技术公开了一种功率模块的绝缘方法，包括以下步骤：S1：将芯片焊接在陶瓷基板上，再将陶瓷基板焊接在与散热器连接的底板上；S2：清洗所述功率模块的表面，使得所述功率模块的表面保持干净；S3：利用绝缘保护物对所述功率模块进行保护；S4：对所述功率模块进行胶浆固化操作；S5：对所述功率模块进行再次清洗，清洗完后再进行烘干处理；本发明专利技术通过将绝缘材料设置在功率模块和印刷电路板之间，降低了限制区域的污染等级，去除了限制区域的空气，从而消除了爬电距离和电气间隙的限制，使得该功率模块可以适应恶劣的使用环境，且可以满足对于污染等级3和过电压等级III的要求，提高产品的可靠性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种功率模块的绝缘方法以及功率模块组件


[0001]本专利技术涉及功率模块
，具体为一种功率模块的绝缘方法以及功率模块组件。

技术介绍

[0002]近年来，产品越来越小型化，随着产品的小型化趋势，功率模块的尺寸越来越小，使得功率模块的引脚之间的距离缩短。这直接带来的问题是功率模块的引脚之间的爬电距离和电气间隙缩短，而使得功率模块不能满足产品标准中规定的污染等级3(DP3)、过电压等级III(OVCIII)的应用场合。其中爬电距离(creepingdistance)是指两个导体之间沿绝缘表面所测得的最短空间距离；电气间隙(clearance)是指两个导体之间的最短空间放电距离。
[0003]但是，由于应用IGBT等功率模块的产品，如变频器、电源等，常常需要在恶劣的工作环境下工作。对于环境污染较高等的应用场合，为提高产品的可靠性，产品设计需要考虑应用于污染等级3(PollutionDegree3)、过电压等级III(OverVoltageCategoryIII)的限制。由于这种限制较为严格，虽然功率模块内部设计能够满足这种要求，但是由于功率模块的封装限制，功率模块引脚之间的距离满足不了要求。如果不采取额外措施，产品设计就不能达到这个要求。
[0004]在现有技术中，为了解决这个矛盾，通常采用的方法是在印刷电路板(PCB)上，两个导体之间开槽，从而增加了爬电距离，但是这种方法对电气间隙的限制没有任何作用。另外这种方法带来的问题是PCB的强度受到损坏，并且增加PCB的加工步骤，使得制造成本增大。另外，还公知一种在导体表面上涂覆三防胶的方法。三防胶通常为液体，在将三防胶涂覆到导体表面上之后， 三防胶会覆盖在导体的表面上，从而在三防胶凝固之后密封两个导体之间的空间，这起到的作用是排除两个引脚之间的空气并且防止灰尘等累积在导体之间的PCB上，来消除爬电距离和电气间隙的限制。但是正是由于三防胶通常是液态的，在将功率模块安装到PCB上之后， 很难将三防胶注入到PCB与功率模块之间使得在每个引脚之间都均匀分布三防胶。简单的说，有些引脚之间存在三防胶，而有些引脚之间则没有三防胶，因此，对于PCB和功率模块之间的空间的绝缘，这种方案并不实用。
[0005]目前对于类似模块应用于过电压等级III的场合而带来的电气间隙的限制，还没有很好的解决方案。因此，需要一种功率模块绝缘的新方法，使得功率模块可以满足DP3和OVCIII的限制。

技术实现思路

[0006]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种功率模块的绝缘方法以及功率模块组件。
[0007]（二）技术方案
为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种功率模块的绝缘方法，包括以下步骤：S1：将芯片焊接在陶瓷基板上，再将陶瓷基板焊接在与散热器连接的底板上；S2：清洗所述功率模块的表面，使得所述功率模块的表面保持干净；S3：利用绝缘保护物对所述功率模块进行保护；S4：对所述功率模块进行胶浆固化操作；S5：对所述功率模块进行再次清洗，清洗完后再进行烘干处理；S6：在所述功率模块上涂覆保护膜；S7：去除所述功率模块上的绝缘保护物；S8：利用厚度测量仪测量保护膜的厚度，并对所述功率模块上的保护膜的透明度、均匀性以及有无气泡、裂缝、针孔情况进行检查；S9：安装盖子；S10：将所述功率模块安装在印刷电路板上，并在功率模块和印刷电路板之间设置一层绝缘材料，使得绝缘材料充满功率模块和印刷电路板之间的空间。
[0008]优选的，所述陶瓷基板的材质采用Al2O3，Al2O3制成的陶瓷基板具有良好的导热性和电气绝缘能力。
[0009]优选的，所述绝缘保护物包括防静电胶带、热缩套管和快干型可剥性胶浆。
[0010]优选的，在所述S3中，对于所述功率模块产品的外表面、功率器件的散热面和待调试焊盘，使用防静电胶带进行保护；对于所述功率模块产品的对外电接口，使用热缩套管进行保护，并在保护前采用视频显微镜对热缩套管进行检查，若热缩套管存在破损、开裂，则进行报废处理；对于所述功率模块的安装紧固件，使用快干型可剥性胶浆进行保护，在保护时，待胶浆完全固化后，再进行抽真空操作，使所述快干型可剥性胶浆内的气泡破裂分离；具体而言，对于功率模块产品的外表面、功率器件的散热面和待调试焊盘等平面区域，应使用防静电胶带进行保护，这种保护方式需保证胶带与保护部位完全接触，即完全排除二者之间的空气，以避免胶带在真空条件下产生破裂；对于功率模块产品的对外电接口，应使用热缩套管进行保护，对与这类区域，应尽量避免使用胶带、快干型可剥性胶浆等液态保护措施，并且，在热缩套管每次使用前，需采用视频显微镜对热缩套管进行检查，若热缩套管存在破损、开裂等问题时，则对其进行报废处理；在设置热缩套管时，应确保热缩套管紧缩良好，在操作期间可使用镊子将之捏紧；对于功率模块产品的安装紧固件，应使用快干型可剥性胶浆进行保护，并且，需保证胶浆完全固化后，再放入真空干燥箱中抽真空。
[0011]优选的，在所述S5中，采用半干无水乙醇或异丙醇无尘纸对功率模块进行清洗，再将功率模块放入温度在45
‑
55度之间，压力小于0.01Mpa的真空烘箱中烘干1
‑
1.5h，在所述S4中，固化操作的固化温度为100
‑
150度，固化时间为1
‑
1.5h。
[0012]优选的，所述保护膜为Parylene薄膜。
[0013]优选的，所述绝缘材料由柔软的材料制成，使得在将所述功率模块安装到印刷电路板上时，所述绝缘材料被压缩，所述绝缘材料作为功率模块的组件，与功率模块结合在一起应用，所述绝缘材料层由可以承受在将功率模块的引脚焊接到印刷电路板的过程中的温度的材料制成，绝缘材料需要满足以下几种条件：材料可以拉伸和压缩；不导电，具备一定介电性能；耐高温，即承受将功率模块的引脚焊接到印刷电路板的焊盘上的温度，该温度通
常在400
‑
500度之间，持续时间为4～6秒；材料是柔软的，从而在将功率模块安装到印刷电路板上时受到压缩，这种压缩导致绝缘材料层对功率模块的引脚之间的待绝缘区域进行填充；从而一方面密封该区域而使得灰尘无法累积在功率模块的引脚附近以及引脚之间的印刷电路板表面上；另一方面排出该区域内的空气，从而防止引脚之间出现空间放电。
[0014]优选的，在所述S7中，在完成产品的保护膜涂覆工作后，即可将此前设置的绝缘保护物从功率模块产品上去除，在此过程中可以借助手术刀、镊子等工具完成。具体操作时，可利用手术刀在功率模块与绝缘保护物交界线处制作划痕，并利用镊子将绝缘保护物挑起，再沿划痕将绝缘保护物向上提起而去除，再将保护膜的边缘修理平滑，并用脱脂纱布将保护区域上残留的绝缘保护物及其他多余物及时清洗干净。
[0015]一种功率模块组件，包括由如权利要求1至8任一项所述的功率模块组件。
[0016]（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种功率模块的绝缘方法以及功率模块组件，具备以下有益效果：1、该一种功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率模块的绝缘方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将芯片焊接在陶瓷基板上，再将陶瓷基板焊接在与散热器连接的底板上；S2：清洗所述功率模块的表面，使得所述功率模块的表面保持干净；S3：利用绝缘保护物对所述功率模块进行保护；S4：对所述功率模块进行胶浆固化操作；S5：对所述功率模块进行再次清洗，清洗完后再进行烘干处理；S6：在所述功率模块上涂覆保护膜；S7：去除所述功率模块上的绝缘保护物；S8：利用厚度测量仪测量保护膜的厚度，并对所述功率模块上的保护膜的透明度、均匀性以及有无气泡、裂缝、针孔情况进行检查；S9：安装盖子；S10：将所述功率模块安装在印刷电路板上，并在功率模块和印刷电路板之间设置一层绝缘材料，使得绝缘材料充满功率模块和印刷电路板之间的空间。2.根据权利要求1所述的一种功率模块的绝缘方法以及功率模块组件，其特征在于，所述陶瓷基板的材质采用Al2O3，Al2O3制成的陶瓷基板具有良好的导热性和电气绝缘能力。3.根据权利要求1所述的一种功率模块的绝缘方法以及功率模块组件，其特征在于，所述绝缘保护物包括防静电胶带、热缩套管和快干型可剥性胶浆。4.根据权利要求1所述的一种功率模块的绝缘方法以及功率模块组件，其特征在于，在所述S3中，对于所述功率模块产品的外表面、功率器件的散热面和待调试焊盘，使用防静电胶带进行保护；对于所述功率模块产品的对外电接口，使用热缩套管进行保护，并在保护前采用视频显微镜对热缩套管进行检查，若热缩套管存在破损、开裂，则进行报废处理；对于所述功率模块的安装紧固件，使用快干型可剥性胶浆进行保护，在保护时，待胶浆完全固化后，再进行抽真空操作，使所述快干型可剥...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学合，胡志平，
申请(专利权)人：上海临港车规半导体研究有限公司，
类型：发明
国别省市：