柔性上料工作站前言
导热硅脂目前被广泛使用在散热器的IGBT安装面上，其目的在于填补各器件安装面与散热器之间的间隙，达到更均匀、更有效的散热效果，避免器件因散热不佳，导致温度过高而损坏。为保证导热硅脂均匀的分布在IGBT上，其涂敷过程工艺至关重要。
导热硅脂的涂覆工艺
目前，IGBT导热硅脂的涂敷工艺主要有两种，滚筒印刷涂覆和丝网印刷涂覆。
1、滚筒涂敷，该工艺是目前使用的最广泛的涂覆方法。
（1）IGBT安装前，用酒精将器件的安装面和散热器清洗干净；
（2）将导热硅脂倒入容器内，用滚筒刷粘上导热硅脂；
（3）在IGBT的安装面反复滚刷上一层导热硅脂，目测硅脂是否涂满IGBT安装面，最后再将IGBT安装在散热器上。
2、丝网板印刷涂敷，由于其具有一定技术门槛，但效果较好，主要用于高端IGBT的涂覆。
（1）首先需设计IGBT涂覆工装，主要有两种工装设计方法：根据丝网上筛网孔区导热硅脂的涂敷面积设计；根据IGBT需要的导热硅脂的涂覆厚度、面积及表面粗糙度设计；
（2）将IGBT元件倒放在涂敷工装上；
（3）将工装的网板面合上，确认IGBT涂敷模孔和IGBT散热面吻合；
（4）开始涂覆作业，将导热硅脂从网框一边刮到另一边，如此来回刮3-4次，直到导热硅脂将丝网的网孔填平。
自动化涂覆技术的实现原理
本技术基于上述丝网板印刷涂覆的工艺，参考人工丝网印刷涂覆的动作，通过电机驱动各个执行机构，实现利用机械自动化进行IGBT涂覆作业，避免了传统人工涂覆劳动强度大、可靠性差、效率低下的作业模式。

图1 手工丝网涂覆
经过实验分析丝网印刷涂覆效果明显优于滚筒涂覆，为确保技术的先进性，自动涂覆技术采用了丝网印刷涂覆的原理进行设计实现。

图2 左侧为滚筒涂覆，右侧为丝网涂覆
首台套自动化涂覆设备样机的研制
为满足涂覆作业需求企业智能化、模块化、稳定性强的设备要求，自动化涂覆设备应至少拥有以下特性：
1.涂覆模块计数
2.刮涂次数可调
3.导热硅脂供料可控
4.丝网更换提醒
5.系统故障报警
6.扫码记录功能
7.手动和电动复位功能

图3 自动化涂覆设备各结构示意图
自动化涂覆设备运行的工艺说明
1、工件首先经过扫码记录，自行行走至涂覆位，并固定。
2、丝网压下，准备加注导热硅脂原料，该模块主要由升降电动缸、刮刀机构、丝网调整机构组成。丝网四边张力可快速调整，丝网夹于上、下固定板中央，可自动调节与工件的水平度。
3、注入导热硅脂。注入机构采用活塞式注入原理，活塞固定，步进电机驱动丝杆推动料桶，导热硅脂由活塞中心的孔道进入喷头中，确保注入量稳定可控。
4、刮刀下压，行走机构涂覆导热硅脂。利用直线模组可实现刮刀重复定位精度达到0.05mm，行走稳定，能够根据不同涂覆要求自动微调刮刀与丝网间的距离（压力），同时刮刀“刀刃”与丝网平行度可调整。
5、刮刀升起，丝网升起，工件扫码并退出，完成一个IGBT模块的涂覆作业。
自动化涂覆设备的优势
1、设备整体执行机构全部有隔离保护，防止人员误触发生意外伤害。
2、在非标模块设计中采用标准化的设计理念，执行机构均采用标准产品，它的优势是结构紧凑、应用成熟、性能可靠，直线行走机构重复定位精度高（0.05mm）。
3、注料头与原料供应设备直连，尽可能的缩短了导入行程，注料头采用标准产品与成熟技术，能够保证注入原料的均匀。
4、可快速实现丝网安装及张力调整。
5、采取国际一流的控制系统，参数配置全面，符合智能制造的生产理念。

图4 系统控制界面
自动化涂覆技术与设备的应用前景
目前我国的涂覆工艺仍停留在传统的时代，在引进国际高端设备时，未能进行很好的消化、吸收、创造，仿制的相关设备也未能在市场竞争中加强改进，与国际品牌相比竞争力不强。未来自动化涂覆行业的发展，不应仅限于对自动化涂覆设备本身的研发及应用，还要在相关原料上下工夫，加快转型进级的步伐，以应对快速增长的市场需求及日益多元化的用户定制要求。北钢联所研制的IGBT导热硅脂自动化涂覆设备，开启了涂覆工艺机械自动化生产的时代，该样机可能衍生出更多的版本型号，预计将对电力、电子、轨道交通、航空航天等领域产生深远影响。

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