一種功率管散熱機構的製作方法

2023-04-25 09:25:16

專利名稱：一種功率管散熱機構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種功率管散熱機構，屬於功率電子產品散熱技術領域。
背景技術：
功率電子產品中通常含有用於完成信號功率放大的功率管，功率管工作過程中往往會承受較大電流並產生大量熱量，功率管產生的熱量會使得整個功率電子產品的溫度迅速升高，從而影響到整個功率電子產品工作的穩定性和安全性。因此如何使功率管產生的熱量得到及時、有效的散發顯得尤其重要。現有技術中通常會對功率管加裝散熱機構來實現散熱，同時散熱機構也具有為功率管提供固定載體的作用。現有技術中功率管散熱機構通常採用如圖4所示結構:在散熱鋁條15的前表面上依次設置第一層導熱矽脂9、雲母片10和第二層導熱矽脂11，以構成功率管4散熱機構基體，散熱鋁條15的後表面裸露於空氣中，散熱機構基體上還設有數個貫通各材料層的安裝孔，功率管通過螺杆12安裝在散熱機構基體上(功率管4的散熱片7本身具有一個固定孔，將功率管4的固定孔與散熱機構的基體安裝孔對準後用螺杆12擰緊，螺杆12的螺帽與散熱片7之間還設有絕緣墊14)。具體裝配時，如圖3所示，固定在散熱機構基體上的功率管4的三個管腳5再通過插裝的方式與功率電子產品主電路電路板13電連接以形成電通路。現有技術中採用的以上散熱機構主要會導致以下缺陷:(1)散熱機構的介質層數過多，功率管4工作產生的熱量需要經過功率管散熱片7、第一層導熱矽脂9、雲母片10、第二層導熱矽脂11和散熱鋁條15才能傳導到空氣中釋放，因此散熱路徑太長導致了散熱效果差；同時為了將功率管4穩固地安裝在散熱鋁條15上，散熱鋁條15必須具有較大的厚度(散熱鋁條15厚度通常選用8_以上，其表面積受安裝尺寸的影響通常又不能做得較大)，這進一步延長了散熱機構的散熱路徑，不利於有效、快速的散熱；(2)工藝複雜，會產生大量廢材，同時當功率管4損壞時，由於功率管4的管腳5是通過插裝方式安裝在功率電子產品主電路電路板13上的，因此拆卸時既要拆掉固定螺絲，還要取出3個管腳，因此維修極為不便。即使出現一個功率管4損壞也可能導致整個功率電子產品主電路電路板13損毀；
(3)功率管4工作時，其管腳5上會出現較大工作電流，這就需要連接管腳5的導線具有較大的截面積，但由於功率管4本身封裝的限制(功率管4三個管腳5之間的間距較近且固定，通常為毫米級)所以連接功率管4管腳5的導線截面積無法加大，同時，三個管腳5之間也非常容易出現短接故障以致損毀整個功率電子產品。

實用新型內容針對現有技術存在的上述不足，本實用新型的目的是:怎樣提供一種能有效、快速為功率管散熱，能使功率管管腳連接導線的截面積能得到擴大，以適應功率管大工作電流要求，同時製作工藝簡單、便於維護和拆裝的功率電子產品的功率管散熱機構。
為了實現上述目的，本實用新型採用了以下的技術方案。[0007]—種功率電子產品的功率管散熱機構，包括功率管和用於為功率管提供固定載體以及導熱介質的鋁基板，其特徵在於:所述鋁基板的上表面還依次設有環氧樹脂層和銅板層，所述銅板層用於為功率管提供電連接導線，環氧樹脂層用於隔絕鋁基板與銅板層之間的電連接，鋁基板的下表面暴露於空氣中或連接其他散熱體；所述功率管，其管體上具有等間距排布的三個管腳，其位於管體中間的管腳與其散熱片電氣連通；功率管的散熱片和位於管體兩側的管腳均與銅板層上的導線對應錫焊接，銅板層上的導線與引出電纜對應電連接以使功率管能與功率電子產品主電路電路板形成電通路。其中，所述功率管採用MOSFET、IGBT或者達林頓管，所述鋁基板厚度d彡0.5mm。相比現有技術，本實用新型具有如下優點:(I)本實用新型與現有技術的功率管散熱機構相比，減少了散熱介質層數，因此縮短了散熱路徑，具有更好的散熱效果；功率管散熱片和銅板層之間採用錫焊接，由於焊接時錫材料為流體，因此功率管散熱片和銅板層之間結合更充分，有利於熱量的直接傳導；功率管通過錫焊接的方式固定在散熱機構基體上，相比現有技術中採用螺杆固定在散熱機構基體上的方式，不需要散熱機構基體具有較大厚度，縮短了散熱路徑，因此進一步提高了散熱效果。( 2 )本實用新型中，採用在鋁基板上設置環氧樹脂層和銅板層，然後將功率管錫焊接在銅板層上的特殊結構，相比現有技術可以減少螺杆、鋁條等材料的使用，並且維修或拆裝時不會損壞電驅動控制器的主電路板，因此具有工藝簡單、廢材產生量少且便於維護維修或拆裝的優點。(3)本實用新型中，功率管的中間管腳採用其散熱片代替，因此兩側管腳之間的間距大大拉開，這既有利於擴 大功率管管腳連接導線的截面積以適應功率管大工作電流要求，同時又避免了管腳之間因為間距過小導致的短路故障，因此，相比現有技術具有更高的工作安全性和可靠性。

圖1為本實用新型整體結構示意圖；圖2為本實用新型A-A剖視圖；圖3為現有功率管散熱機構的裝配示意圖；圖4為現有功率管散熱機構的B-B剖視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。如圖1和圖2所不,一種功率電子產品的功率管散熱機構,包括功率管4和用於為功率管4提供固定載體以及導熱介質的鋁基板I。所述鋁基板I的上表面還依次設有環氧樹脂層2和銅板層3，所述銅板層3用於為功率管4提供電連接導線，具體地，電連接導線為採用刻蝕等現有工藝製作在銅板層3上的銅箔。[0022]環氧樹脂層2用於隔絕鋁基板I與銅板層3之間的電連接，鋁基板I的下表面暴露於空氣中或連接其他散熱體。所述功率管4，其管體上具有等間距排布的三個管腳5，在其管體上還具有一個用於散發功率管工作熱量的金屬散熱片7，其位於管體中間的管腳5與其散熱片7電氣連通，功率管4的散熱片7和位於管體兩側的管腳5均與銅板層3上的導線對應錫焊接，其中6為焊錫。銅板層3上的導線與引出電纜8對應電連接以使功率管4能與功率電子產品主電路電路板形成電通路。所述功率管4可採用M0SFET、IGBT或者達林頓管。由於不再需要在鋁基板I上設置安裝孔以配合螺杆完成功率管4的固定，因此可選用較薄的鋁基板1，例如:鋁基板I厚度 d > 0.5mm。由於散熱片7和位於管體中間的管腳5本身在電氣上是連通的，因此本實用新型中採用散熱片7代替位於管體中間的管腳5。基於此特殊結構，首先位於管兩側的兩個管腳5之間的間距得到增大，因此可擴大與管腳5相連接導線的導線寬度(導線截面積增大)，同樣的與散熱片7相連接導線的導線寬度也可進行擴大，從而使功率管4電連接導線能承載較大的工作電流，提高功率管4工作的安全性和可靠性；同時，散熱片7與銅板層3之間便可採用錫焊接方式電連接，由於在焊接過程中錫是流體，因此焊接結束後散熱片7與銅板層3之間能夠充分結 合，散熱片7散熱更直接，這也有利於提高了整個散熱機構的散熱性能，同時製作工藝也較為簡單且便於維護和拆裝。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求1.一種功率管散熱機構，包括功率管(4)和用於為功率管(4)提供固定載體以及導熱介質的鋁基板(I)，其特徵在於: 所述鋁基板(I)的上表面還依次設有環氧樹脂層(2 )和銅板層(3 )，所述銅板層(3 )用於為功率管(4)提供電連接導線，環氧樹脂層(2)在鋁基板(I)與銅板層(3)之間形成絕緣層，鋁基板(I)的下表面暴露於空氣中或連接其他散熱體； 所述功率管(4)，其管體上具有等間距排布的三個管腳(5)，其位於管體中間的管腳(5)與其散熱片(7)電氣連通；功率管(4)的散熱片(7)和位於管體兩側的管腳(5)均與銅板層(3)上的導線對應錫焊接，銅板層(3)上的導線與引出電纜(8)對應電連接以使功率管(4)能主電路電路板形成電通路。
2.根據權利要求1所述的一種功率管散熱機構，其特徵在於:所述功率管(4)採用MOSFET、IGBT或者達林頓管。
3.根據權利要求1或2所述的一種功率管散熱機構，其特徵在於:所述鋁基板(I)的厚度 d > 0 .5mm。
專利摘要本實用新型公開了一種功率管散熱機構，包括功率管和用於為功率管提供固定載體以及導熱介質的鋁基板，其特徵在於所述鋁基板的上表面還依次設有環氧樹脂層和銅板層，鋁基板的下表面暴露於空氣中或連接其他散熱體；功率管的散熱片和位於管體兩側的管腳均與銅板層上的導線對應錫焊接。本實用新型具有能有效、快速地為功率管散熱；能適應功率管大工作電流要求；同時製作工藝簡單，易於維護和拆裝的優點。
文檔編號H01L23/36GK203165875SQ20132021926
公開日2013年8月28日 申請日期2013年4月26日 優先權日2013年4月26日
發明者劉勇, 周餘 申請人:重慶市長靚光電科技有限責任公司