[發(fā)明專利]貼片式大功率元件的散熱結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910103838.2
• 申請日: 2009-05-13
• 公開（公告）號: CN101556941A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱文;王瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶三祥汽車電控系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: H01L23/40
• 分類號: H01L23/40;H01L23/373;H01L23/14
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張先蕓;李玉盛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電路板上安裝貼片式大功率元件的散熱結(jié)構(gòu)，具體涉及一種貼片式大功率元件的散熱裝置。

背景技術(shù)

隨著汽車電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展，大功率、小型化和輕型化的電機(jī)控制單元是發(fā)展方向。由于現(xiàn)有很多電機(jī)驅(qū)動芯片是由大功率晶體管進(jìn)行電流放大來驅(qū)動電機(jī)的，而單一的大功率晶體管芯片的散熱片面積和能力有限，必須輔以散熱結(jié)構(gòu)來消除芯片上過多的熱量并迅速將熱量進(jìn)行排放，以延長大功率晶體管芯片的使用壽命。因而，在批量生產(chǎn)的汽車電控產(chǎn)品上，更多的大功率晶體管產(chǎn)品使用了貼片封裝形式，而貼片封裝的大功率元件如何與非金屬材料的電路板焊接，并將熱量傳導(dǎo)到電路板后面的散熱片上是一個難題。

現(xiàn)有大功率元件散熱結(jié)構(gòu)的類型較多，通常是在電路板上焊接功率管的位置打一些通孔并金屬化，然后用焊錫填滿，由于這些有焊錫填滿的很多通孔的導(dǎo)熱能力比電路板的絕緣板基導(dǎo)熱性能好得多，所以能起到將晶體管的熱量導(dǎo)到電路板后面的作用，然后再將電路板的反面壓在金屬散熱片上進(jìn)行散熱。一般這種使用貼片式大功率元件的散熱方法是這樣安裝的，參見圖1：將電路板3焊接貼片式大功率元件1的需要散熱的位置上設(shè)計并加工出很多金屬化通孔2，在焊接的時候?qū)⑦@些金屬化通孔通過焊錫填滿，在安裝外置散熱板5的時候還要在電路板3和散熱板5之間加墊一層導(dǎo)熱絕緣材料4以保證電路板和散熱板之間絕緣，為了讓大功率元件1散熱快，通常還要將電路板3和散熱板5用螺釘夾緊，或者使用其他辦法將電路板3和散熱板5壓緊，以達(dá)到散熱效果，但這些金屬化通孔導(dǎo)熱面積遠(yuǎn)小于大功率元件本身可焊接的散熱面積，不具有瞬間將大功率元件內(nèi)部產(chǎn)生的高熱量快速導(dǎo)出的能力，因密布在電路板上的金屬化孔2的橫截面積小和加上襯墊在電路板反面和散熱片之間的導(dǎo)熱絕緣材料4的導(dǎo)熱系數(shù)不是很高，因此這種直接將大功率貼片元件焊接在電路板上的散熱結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種不但散熱能力強(qiáng)，而且結(jié)構(gòu)簡單、制造成本較低的貼片式大功率元件的散熱結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：貼片式大功率元件的散熱結(jié)構(gòu)，用來傳導(dǎo)大功率元件散發(fā)出的熱量，其特征在于，包括：

一電路板，大功率元件的散熱面直接與鑲嵌在電路板中的導(dǎo)熱銅塊的正面焊接；

-導(dǎo)熱銅塊，導(dǎo)熱銅塊鑲嵌在電路板內(nèi)且厚度和電路板一樣，導(dǎo)熱銅塊具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能；

-散熱板，散熱板的一面與鑲嵌在電路板中導(dǎo)熱銅塊的反面焊接，另一面連接散熱外殼；

-散熱外殼，用來將熱量散發(fā)至空氣中。

進(jìn)一步的特征，所述大功率元件采用貼片封裝的形式。

所述大功率元件的安裝是通過焊接與鑲嵌在電路板上導(dǎo)熱銅塊的正面連接。

在散熱板上鍍有銅焊盤，散熱板通過銅焊盤與鑲嵌在電路板上導(dǎo)熱銅塊的反面焊接。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

由于在電路板上鑲嵌(圖2中的)導(dǎo)熱銅塊7，代替現(xiàn)有技術(shù)的(圖1中)金屬化孔2，導(dǎo)熱銅塊7的導(dǎo)熱截面積遠(yuǎn)大于圖1中的金屬化孔2，所以大功率元件1的熱量就可快速傳導(dǎo)到電路板3的反面，再經(jīng)鋁基散熱板5傳遞到散熱外殼6，由散熱外殼6將熱量傳導(dǎo)至空氣中。本發(fā)明中，導(dǎo)熱銅塊7是用焊接方法通過鋁基散熱板5上面的銅焊盤8直接焊在鋁基散熱板5上的，而鋁基散熱板5表面有一層氧化氯絕緣層，銅焊盤8是通過特殊加工緊緊貼附在鋁基散熱板5的氧化絕緣層表面并與鋁基板絕緣，這樣就省掉圖1中的導(dǎo)熱絕緣材料4，也進(jìn)一步減少了熱阻，從而達(dá)到了將大功率元件1中產(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)到散熱鋁基板上的目的，因而解決了大功率元件的快速散熱的問題。而且結(jié)構(gòu)更簡單，制造成本更低。

本發(fā)明采用從大功率元件-導(dǎo)熱銅塊-附有銅焊盤的鋁基散熱板-散熱片-空氣散熱的通路，有效降低了大功率元件的工作溫度，使大功率元件工作溫度保持在額定的范圍內(nèi)下，滿足了車載電子設(shè)備的技術(shù)要求。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有大功率元件散熱部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明貼片式大功率元件的散熱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例1：參見圖2，一種貼片式大功率元件的散熱結(jié)構(gòu)，用來傳導(dǎo)大功率元件散發(fā)出的熱量，包括：電路板，大功率元件1的散熱面直接焊接在鑲嵌有導(dǎo)熱銅塊7的電路板3的正面；導(dǎo)熱銅塊7鑲嵌在電路板3內(nèi)且厚度和電路板3相同，導(dǎo)熱銅塊7具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能；散熱板5的一面焊接導(dǎo)熱銅塊7，另一面連接散熱外殼6；散熱外殼6，用來將熱量傳導(dǎo)至空氣中。