一种制作导热硅胶片的模具及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及功率半导体器件测温技术，特别是涉及一种制作导热硅胶片的模具及其使用方法。
【背景技术】
[0002]随着电能转换和控制的需求不断增长，以绝缘栅双极晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，简称IGBT)为代表的功率半导体器件使用的越来越频繁。功率半导体器件在运行时会产生大量的热量，过多的热量累积会导致器件失效甚至爆炸、燃烧等恶劣后果。所以针对功率半导体器件的散热和温度检测设计，一直是功率半导体期间使用过程中的核心课题。
[0003]功率半导体器件10的热量发生一般集中在其PN结，并通过铜基板12、导热材料、散热器等向外扩散，最终由散热器通过自然或强迫的方式向环境中散去。目前所使用的温度传感器件11 一般置于功率半导体器件10的铜基板12上，如图1所示，或者是置于远离铜基板的散热器13上，如图2所示。传统的测温结构设计导致了测量的不准确性和滞后性，有较大隐患。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种制作导热硅胶片的模具，由其制作出的导热硅胶片可用于提高功率半导体器件温度测量的准确性和实时性。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种制作导热硅胶片的模具，所述模具界定用于灌注硅胶材料并使其成型为导热硅胶片的空间，所述模具内设置有在一个或多个预定位置上定位温度检测单元的一个或多个定位结构，所述预定位置对应于使用所述导热硅胶片的待测功率半导体模块的一个或多个测温点。
[0007]所述多个定位结构至少对应所述待测功率半导体模块中的多个发热源而布置在所述模具内。
[0008]所述多个定位结构至少对应分布在所述待测功率半导体模块的多条散热途径中的不同点而布置在所述模具内。
[0009]所述多个定位结构在所述模具中呈阵列布置。
[0010]所述温度检测单元为单板式NTC热敏电阻陶瓷片。
[0011]所述功率半导体模块为IGBT，所述多个定位结构布置成将所述温度检测单元根据所述IGBT的PN结位置关系和相关热测量要求布置在所述导热硅胶片中。
[0012]所述模具包括模具主体和可从所述模具主体中取出的模具底板，所述定位结构设置在所述模具底板上。
[0013]所述定位结构为所述模具底板上开设的用于放置温度检测单元的定位孔。
[0014]所述模具底板上还开设有导线约束槽，用于按照预定路径安置各温度检测单元的引出导线，所述多个温度检测单元中的部分或全部温度检测单元的引出导线在所述导热硅胶片中部聚集成束，并在所述导热硅胶片的一侧引出。
[0015]一种所述的模具的使用方法，包括:将一个或多个温度检测单元放置于所述模具中的所述定位结构上，向所述模具内注入硅胶材料并成型为具有所述温度检测单元的导热娃胶片。
[0016]一种所述的模具的使用方法，包括以下步骤:
[0017]将各温度检测单元通过各定位结构定位放置在所述模具主体中的所述模具底板上；
[0018]将硅胶材料灌充至所述模具中，固化成型；
[0019]翻转所述模具或是将所述模具底板连同成型材料在所述模具内作一次翻转，然后取出所述模具底板，使所述成型材料原本朝所述模具底板的那一面露出；
[0020]将硅胶材料灌充至所述模具中，固化成型。
[0021]本发明的有益效果:
[0022]由本发明的模具其制作出的导热硅胶片，可作为功率半导体模块上(例如IGBT铜基板和散热器之间)的导热材料，通过在导热硅胶片中定向埋入温度传感器，使其能够最大限度地靠近希望测量的温度点(如IGBT的PN结)，从而显著提高测量的准确性和实时性。
[0023]进一步地，由于功率半导体模块往往都集成了若干个核心芯片，即模块中存在多个发热源，单个且距离较远的温度监测点无法定位每个发热源的准确数据，更无法形成整体平面热量发散图，给监测和事故分析都带来极大的困难。在优选的实施例中，使用本发明的模具，通过按照预先设定好的布置在导热硅胶片中埋入多个温度传感器，可以同时测量功率半导体模块中的多个发热源或分布于其多条散热途径中的不同点温度，在实现准确测温的同时，有利于掌握功率半导体模块整体散热情况，并可提供可用于绘制整体温度分布图的数据。
【附图说明】
[0024]图1和图2为两种传统的功率半导体温度测量方式的传感器布置示意图；
[0025]图3为本发明实施例中采用的温度检测单元结构示意图；
[0026]图4为本发明实施例制作的导热硅胶片结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0028]参阅图4，根据本发明的实施例，一种制作导热硅胶片6的模具，该模具界定用于灌注硅胶材料并使其成型为导热硅胶片的空间，模具内设置有在一个或多个预定位置上定位温度检测单元的一个或多个定位结构，预定位置对应于使用导热硅胶片的待测功率半导体模块的一个或多个测温点。
[0029]导热硅胶片6用作功率半导体模块上的导热材料，导热硅胶片6中埋入了用于测量功率半导体模块的一个或多个不同位置上的温度的一个或多个温度检测单元7。
[0030]导热硅胶片6可以是设置在功率半导体模块的铜基板和散热器(图中未示)之间。导热硅胶片6具有良好压力应变性能，只需稍微加点压力，产品就会发生较大的形变，能够起到很好的填缝作用，降低表面接触热阻，增多了导热通道，提高导热效果；另外，导热硅胶片6有不同导热系数，适合不同发热功率电子元器件的需求；导热硅胶片6表面具有天然的粘性，在使用中可以提供一定的粘接能力；导热硅胶片6还具有优越的绝缘性能，能够在电子元器件中广泛应用；导热硅胶片6还具有良好柔韧性，可以根据客户需要裁切成各种尺寸规格；另外，导热硅胶片6还具备一定减震功能。
[0031]在导热硅胶片6中可以埋入单板式NTC热敏电阻陶瓷片作为温度检测单元7，形成温度测量点。
[0032]如图3所示，单板式NTC热敏电阻陶瓷片可以具有实质上为立方体的主体3，其上下烧结有电极2、4。铜丝I与电极2通过压接连接形成一侧引出线，铜丝5与电极4通过压接连接形成另一次引出线。所有温度测量点的引出铜丝可以在导热硅胶片6中部聚集成束8，并在导热硅胶片6的一侧引出。为了使用方便，可以在铜丝束的终端连接接线端子9。导热硅胶片6除了引出线束位置其他均可予以裁剪。
[0033]温度检测单元7的布置可以针对功率半导体模块的特点和需求对应设置。多个温度检测单元7可以对应功率半导体模块中的多个发热源而布置在导热硅胶片6中。多个温度检测单元7可以对应分布在功率半导体模块的多条散热途径中的不同点而布置在导热硅胶片6中。如图4所示，多个温度检测单元7在导热硅胶片6中可呈阵列布置。
[0034]在一些实施例中，制作导热硅胶片6的模具内的多个定位结构至少对应待测功率半导体