CN105185750B - 一种功率模块密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种功率模块密封装置，包括支撑功率模块的外壳(1)和基板(2)；所述外壳(1)和所述基板(2)固定连接；所述外壳(1)和所述基板(2)接触处具有密封圈(3)；所述外壳(1)和所述基板(2)压紧所述密封圈(3)。通过在外壳和基板间设置密封圈，利用外壳和基板压紧密封圈形成防止液态硅胶泄漏的密封结构。相对于传统采用外壳胶的密封形式，这种密封结构加工简单、不会受到后续操作工序的影响，密封效果更好。

Description

一种功率模块密封装置

技术领域

本发明涉及大功率半导体模块封装技术领域，特别涉及一种功率模块密封装置。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管((Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等大功率高压模块广泛应用于高压供电领域。由于其功率较大模块需要具有良好的绝缘密封特性。为此，现有技术一般采用绝缘性优良的硅胶填充方法实现IGBT功率模块的密封。其具体密封过程如下：外壳与基板形成容纳硅胶的密封腔体结构，IGBT通过焊接固定于基板上方，由外壳提供机械支撑外壳和基板密封腔体内灌装硅胶，由硅胶提供绝缘保护。由于液态硅胶的存在，外壳和基板的密封性需求很高。现有的外壳和基板固定连接采用点胶粘接和螺钉固定相结合的方式，在外壳底部均匀涂布液态外壳胶并压合在基板上，利用外壳上的螺钉孔和基板固定，最后加热使得外壳胶固化形成密封。采用外壳胶密封连接的方式，具有很多缺点：首先，外壳底面和基板表面一般为平面，压装外壳胶和基板过程中大部分的液态外壳胶均会溢出到外壳外侧，造成接触面的残余外壳胶减少；其次，外壳为尼龙等吸湿材料，吸湿后粘接外壳胶再加热水蒸气蒸发会在外壳胶中留下大量空洞；再次，在点胶固化后对密封装置还需要进行清洗处理才能灌装硅胶，真空清洗在真空压力作用下，外壳胶会被洗破；以上形成的空洞均会使得灌装硅胶泄漏，影响了功率模块的外观和产品质量。同时，外壳点胶工序本身十分复杂，可靠性较低，其需要经过点胶、组装和固化三大步。点胶量较难控制，容易出现出胶不均匀现象，胶液过多可能影响到基板的清洁度，外壳胶会挥发出甲醇等有毒气体，而且外壳胶固化过程中高温会导致IGBT中IMC层改变，影响IGBT的可靠性。

发明内容

为替代现有的外壳和基板密封采用密封胶密封具有的密封不牢固、生产工艺复杂的问题，本发明提供了一种新的功率模块密封装置。

本发明提供一种功率模块密封装置，包括支撑功率模块的外壳和基板；所述外壳和所述基板固定连接；所述外壳和所述基板接触处具有密封圈；所述外壳和所述基板压紧所述密封圈。

通过在外壳和基板间设置密封圈，利用外壳和基板压紧密封圈形成防止液态硅胶泄漏的密封结构。相对于传统采用外壳胶的密封形式，这种密封结构加工简单、不会受到后续操作工序的影响，密封效果更好。

可选的，所述外壳和/或所述基板上还具有插接所述密封圈的插销槽。

设置插销槽可将密封圈固定在外壳和基板的连接处再挤压密封，便于密封圈的固定。

可选的，所述密封圈的截面为圆柱形或T字型。

可选的，所述外壳和所述基板的自由端分别具有相互配合的凸起和凹槽；所述凸起和所述凹槽卡接。

可选的，所述凹槽为钩型槽；所述凸起为钩型凸起；所述钩型凸起的钩型端具有弹性部件使所述钩型凸起被压缩并卡接所述钩型槽。

可选的，所述钩型槽为T型槽。

可选的，所述钩型凸起的弹性部件为弹性卡扣。

可选的，所述弹性部件为弹簧；所述弹簧的伸缩方向垂直于所述外壳延伸方向。

设置钩型槽以及和钩型槽配合的弹性凸起，可利用弹性凸起的弹性变形特性锁住钩型槽和弹性凸起，快速实现外壳和基板的连接，无需额外操作。

可选的，所述凹槽和所述凸起连接处具有外壳胶。

可选的，所述外壳通过螺钉直接与所述基板连接固定。

附图说明

图1为本发明实施例功率模块密封装置截面示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如现有设计结构相同，本发明实施例提供的功率模块密封装置具有基板2和外壳1，基板2和外壳1密封连接形成了容纳功率模块绝缘用硅胶的密封结构，外壳1连接功率模块起到了支撑保护作用。

图1为本发明实施例功率模块密封装置截面示意图，其中基板2和外壳1已经卡合在一起。由图1可看出，为了避免使用外壳胶带来的污染以及加热工序问题，本实施例中在外壳1和基板2的内侧设置了密封圈3，利用密封圈3形成密封。当凹槽21和凸起11配合后，基板2和外壳1压紧密封圈3形成密封结构。密封圈3可采用树脂橡胶等常用密封材料，也可采用四氟乙烯密封圈3。

在安装过程中，密封圈3可能由于外壳1和基板2的挤压作用被挤出二者连接处。为更好的固定密封圈3，可在外壳1或基板2上设置定位的插销槽22固定密封圈3。本实施例中的插销槽22设置在基板2上，在其他实施例中其也可设置在外壳1上、或二者均设置对接的插销槽22。

因需要将密封圈3安装在插销槽22内，密封圈3可以设置截面为T型结构或L型结构。当然，其也可直接设置成传统的圆柱形或方形截面结构，只要能够塞进到插销槽内即可。

为实现外壳1和基板2的固定连接压紧密封圈3，外壳1上具有钩型凸起，在基板2上具有钩型槽，钩型凸起和钩型槽配合形成了固定连接结构并密封。本实施例中的钩型槽为L型槽，钩型凸起也为L型凸起11。

为了使得钩型凸起能够插入到钩型槽的开口并卡接在钩型槽内，钩型凸起的钩型端具有弹性部件，使在安装经过钩型槽的外部开口处时钩型凸起可被压缩。为实现钩型凸起的压缩特性，本实施例中在钩型凸起的自由端设置了弹簧，弹簧的伸缩方向垂直于外壳1延伸方向，也就是弹簧设置在钩型凸起的自由端。当然，弹性部件也可为其他类型，诸如直接利用钩型凸起的自身形变形成的弹性卡扣。应当可以想到，以上形成的钩型槽和钩型凸起连接可在一定程度上形成密封，可应用于灌装硅胶再进行硅胶固化的密封要求。

以上所述本实施例中的功率模块密封装置中凸起11设置在外壳1上、凹槽21设置在基板2上；可以想到的，凸起11也可设置在基板2上、凹槽21设置在外壳1上。另前边所述的凹槽21也就是钩型槽为L型，在其他实施例中也可将其设置成T型，只要满足其相应的挂钩锁紧功能即可，相应的弹性部件也应设置成双向结构。

进一步的，可以想到，凹槽21内填装外壳胶并加热固化密封胶也可形成密封结构，保证连接的稳固性，可更好实现外壳1和凹槽21的连接密封效果。当然，考虑外壳胶具有一定的毒性、高温固化过程中挥发有毒气体且高温固化为破坏功率模块的IMC层，也可不设置外壳胶。

应当注意，以上所述的凹槽21、插销槽22应当均为环形结构，形成四周的固定连接和密封结构。此外，以上采用凸起和凹槽的连接方式只是实现密封圈3压紧的一种形式，还可通过螺钉连接方式将外壳1固定在基板2上，压紧密封圈3。

下面就本发明实施例中的功率模块密封装置的密封流程做简单的讲解，以便能够更为清楚的理解本发明实施例。首先，在基板2的插销槽22中安装密封圈3并使密封圈3贴紧在基板2上；其次，将外壳1底部的钩型凸起插入基板2的钩型槽中，弹簧经过压缩并复原形使得外壳1和基板2连接并压紧密封圈3形成密封结构；随后对密封结构继续进行清洗处理；最后灌封液态硅胶并安装功率模块。可以想到，清洗处理过程中对密封圈3的密封作用没有太多影响；即使液态硅胶突破密封圈3流出，也需要经过基板2上的凹槽21，这样的密封结构可较好的保证密封的可靠性。

以上对本发明实施例中的功率模块密封装置进行了详细介绍。本文应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，还可对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种功率模块密封装置，包括支撑功率模块的外壳(1)和基板(2)；所述外壳和所述基板固定连接；其特征在于：所述外壳和所述基板接触处具有密封圈(3)；所述外壳(1)和所述基板(2)压紧所述密封圈(3)；

所述外壳(1)和/或所述基板(2)上还具有插接所述密封圈(3)的插销槽(22)；

在安装过程中，所述外壳(1)和所述基板(2)相互挤压，并将所述密封圈(3)挤出所述外壳(1)和所述基板(2)的连接处；为更好的固定所述密封圈(3)，在所述外壳(1)或所述基板(2)上设置定位的插销槽(22)固定所述密封圈(3)。

2.根据权利要求1所述的功率模块密封装置，其特征在于：所述密封圈(3)截面为圆柱形或T字型。

3.根据权利要求1-2任一项所述的功率模块密封装置，其特征在于：所述外壳(1)和所述基板(2)的自由端分别具有相互配合的凸起(11)和凹槽(21)；所述凸起(11)和所述凹槽(21)卡接。

4.根据权利要求3所述的功率模块密封装置，其特征在于：所述凹槽(21)为钩型槽；所述凸起(11)为钩型凸起；所述钩型凸起的钩型端具有弹性部件使所述钩型凸起被压缩并卡接所述钩型槽。

5.根据权利要求4所述的功率模块密封装置，其特征在于：所述钩型槽为T型槽。

6.根据权利要求5所述的功率模块密封装置，其特征在于：所述钩型凸起的弹性部件为弹性卡扣。

7.根据权利要求5所述的功率模块密封装置，其特征在于：所述弹性部件为弹簧；所述弹簧的伸缩方向垂直于所述外壳(1)延伸方向。

8.根据权利要求3所述的功率模块密封装置，其特征在于：所述凹槽(21)和所述凸起(11)连接处具有外壳胶。

9.根据权利要求1-2任一项所述的功率模块密封装置，其特征在于：所述外壳(1)通过螺钉直接与所述基板(2)连接固定。