CN107154389B - 一种高散热能力的小型贴片固态继电器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高散热能力的小型贴片固态继电器，它包括塑封环氧塑料体和DBC基板，DBC基板上焊接有双向可控硅芯片、光控可控硅芯片、第一电阻、第二电阻、第一垫片、第二垫片、PCB载板、引脚框架及铜连接片，PCB载板上设有第一电极、第二电极、发光砷化镓二极管和铜线，第一电极、第二电极位于PCB载板的两侧，第一电极上焊接有发光砷化镓二极管的阴极，PCB载板的第二电极通过铜线与发光砷化镓二极管的阳极键合，铜连接片用来进行双向可控硅第一阳极与第四引脚的电气连接。还公开了小型贴片固态继电器的制造方法。封装后DBC基板散热面裸露在空气中，同时可在表面加装散热片，提高了产品的散热能力，从而提高了产品的使用功率；光耦采用芯片级集成封装，极大的缩小了产品的体积。

Description

一种高散热能力的小型贴片固态继电器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种固态继电器，尤其涉及一种高散热能力的小型贴片固态继电器。
本发明还涉及一种高散热能力的小型贴片固态继电器的制造方法。
背景技术
固态继电器应用于交流无触点开关、家用电器控制电路、工业控制等领域，特别是I/O输入输出，医疗器械等板级应用要求其具备较小的体积、较强的散热能力。目前市场上销售的小型固态继电器，有较大功率的面板安装型，但缺点是体积较大；还有便于PCB安装的双列或单列直插型的，缺点是功率不够；同时传统的固态继电器上光耦都采用集成IC封装，使固态的封装体积减少有较大难度，而且以上两种小型固态继电器都不适合高效的自动化生产。
因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高散热能力的小型贴片固态继电器。
本发明要需解决的技术问题是提供一种高散热能力的小型贴片固态继电器的制造方法。
为解决上述技术问题，本发明的一种高散热能力的小型贴片固态继电器，包括塑封环氧塑料体及陶瓷覆铜板基板（以下简述为DBC基板），所述DBC基板上预腐蚀出电气连接图案，所述DBC基板上焊接有双向可控硅芯片、光控可控硅芯片、光控可控硅限流电阻（以下简称为第一电阻）、发光二极管限流电阻（以下简称为第二电阻）、第一发光二极管的引流垫片（以下简称为第一垫片）、第二发光二极管的引流垫片（以下简称为第二垫片）、发光二极管封装PCB载板（以下简称为PCB载板）、引脚框架及铜连接片，所述引脚框架包括第一直流输出端（以下简称为第一引脚）、第二直流输出端（以下简称为第二引脚）、第一交流输出端（以下简称为第三引脚）、第二交流输出端（以下简称为第四引脚），引脚框架包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚，各引脚对称布置于引脚框架两侧，
所述PCB载板上设有第一电极、第二电极、发光砷化镓二极管和铜线，所述第一电极、第二电极位于PCB载板的两侧，所述PCB载板的第一电极上焊接有发光砷化镓二极管的阴极，所述PCB载板的第二电极通过铜线与发光砷化镓二极管的阳极键合，所述铜连接片用来进行双向可控硅第一阳极与第二交流输出端的电气连接。
所述双向可控硅芯片包括双向可控硅第一阳极、双向可控硅的门极、双向可控硅的第二阳极。
所述光控可控硅芯片包括光控可控硅第一阳极和光控可控硅第二阳极。
本发明的一种高散热能力的小型贴片固态继电器的制造方法，包括以下步骤：
a、首先将双向可控硅芯片、光控可控硅芯片、引脚框架、铜连接片、第一电阻、第二电阻、第一垫片、第二垫片使用高温焊料焊接到DBC基板上；
b、将发光砷化镓二极管用高温焊料焊接到PCB载板的第一电极上，并用铜线键合到发光砷化镓二极管的阳极引出到PCB载板的第二电极上；
c、用铜线键合技术把双向可控硅的门极、第一电阻、光控可控硅第一阳极和第二阳极进行电气连接；
d、在DBC基板的第一垫片及第二垫片上放置中温焊料，把PCB载板倒置焊接在第一垫片及第二垫片上；
e、用高透光率的硅胶填充在PCB载板及光控可控硅芯片之间并固化；
f、接着将工件放置入塑封模腔中，用环氧树脂进行包封固定；
g、将环氧塑封好的工件进行165-170℃，3-4h的固化；
h、将固化好的工件进行纯锡电镀；
i、将电镀好的工件进行切筋成型。
其中，高温焊接材料为质量百分含量92.5%的Pb、5%的Sn、2.5%的Ag。
其中，中温焊接材料为质量百分含量95.4%的Sn、3.1%的Ag、1.5%的Cu。
本发明的有益效果：本发明的固态继电器具有以下优点：（1）其封装后DBC基板散热面裸露在空气中，同时可在表面加装散热片，提高了产品的散热能力，从而提高了产品的使用功率；（2）光耦采用芯片级集成封装，极大地缩小了固态继电器的体积。
附图说明
图1是本发明的电气原理图。
图2a为本发明主视图。
图2b为本发明侧视图。
图2c为本发明俯视图。
图3为本发明内部结构图。
图4为本发明PCB载板结构图。
图5为本发明双向可控硅芯片结构示意图。
图6为本发明光控可控硅芯片结构示意图。
图7为本发明DBC基板平面示意图。
图8为本发明铜连接片结构示意图。
图9为本发明引脚框架结构示意图。
图10为本发明的引流垫片结构示意图
图11为本发明装配完成的内部结构三维视图。
其中：1、塑封环氧塑料体，2、DBC基板，3、双向可控硅芯片，4、光控可控硅芯片，5、第一电阻，6、第二电阻，7、第一垫片，8、第二垫片，9、PCB载板，10、引脚框架，11、铜连接片，12、第一引脚，13、第二引脚，14、第三引脚，15、第四引脚，16、发光砷化镓二极管，17、PCB载板的第一电极，18、铜线，19、PCB载板的第二电极，20、双向可控硅第一阳极，21、双向可控硅的门极，22、双向可控硅的第二阳极，23、光控可控硅第一阳极，24、光控可控硅第二阳极。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
如图1、图2a、图2b、图2c 、3所示，本发明的一种高散热能力的小型贴片固态继电器，它包括塑封环氧塑料体1和DBC基板2（如图7），所述DBC基板2上预腐蚀出电气连接图案，所述DBC基板2上焊接有双向可控硅芯片3、光控可控硅芯片4、第一电阻5、第二电阻6、第一垫片7、第二垫片8、PCB载板9、引脚框架10及铜连接片11（如图8），图9所示，引脚框架10包括第一引脚12、第二引脚13、第三引脚14、第四引脚15，各引脚对称布置于引脚框架10两侧，
图4所示，PCB载板9上设有第一电极17、第二电极19、发光砷化镓二极管16和铜线18，所述第一电极17、第二电极19位于PCB载板9的两侧，第一电极17上焊接有发光砷化镓二极管16的阴极，所述PCB载板9的第二电极19通过铜线18与发光砷化镓二极管16的阳极键合，所述铜连接片11用来进行双向可控硅第一阳极20与第四引脚15的电气连接。
图5所示，本发明双向可控硅芯片结构示意图。双向可控硅芯片包括双向可控硅第一阳极20、双向可控硅的门极21、双向可控硅的第二阳极22。
图6为本发明光控可控硅芯片结构示意图。光控可控硅芯片包括光控可控硅第一阳极23和光控可控硅第二阳极24。
本发明的一种高散热能力的小型贴片固态继电器的制造方法，包括以下步骤：
a、首先将双向可控硅芯片3、光控可控硅芯片4、引脚框架10、铜连接片11、第一电阻5、第二电阻6、第一垫片7、第二垫片8使用高温焊料焊接到DBC基板2上；
b、将发光砷化镓二极管16用高温焊料焊接到PCB载板的第一电极17上，并用铜线18键合到发光砷化镓二极管16的阳极引出到PCB载板9的第二电极19上；
c、用铜线18键合技术把双向可控硅的门极21、第一电阻5、光控可控硅第一阳极23和第二阳极24进行电气连接；
d、在DBC基板2的第一垫片7及第二垫片8上放置中温焊料，把PCB载板9倒置焊接在第一垫片7及第二垫片8上；
e、用高透光率的硅胶填充在PCB载板9及光控可控硅芯片4之间并固化；
f、接着将工件放置入塑封模腔中，用环氧树脂进行包封固定；
g、将环氧塑封好的工件进行165-170℃，3-4h的固化；
h、将固化好的工件进行纯锡电镀；
i、将电镀好的工件进行切筋成型。
其中，高温焊接材料为质量百分含量92.5%的Pb、5%的Sn、2.5%的Ag。
其中，中温焊接材料为质量百分含量95.4%的Sn、3.1%的Ag、1.5%的Cu。
本发明的优点是：DBC基板散热面裸露在空气中，必要时可加装散热片，这样有利于产品的散热，提高产品的带负载能力；采用贴片式封装结构，方便了使用时进行自动化装配；光耦使用芯片级封装，减少了封装体积。

Claims (4)

1.一种高散热能力的小型贴片固态继电器，其特征在于：它包括塑封环氧塑料体和DBC基板，所述DBC基板上预腐蚀出电气连接图案，所述DBC基板上焊接有双向可控硅芯片、光控可控硅芯片、第一电阻、第二电阻、第一垫片、第二垫片、PCB载板、引脚框架及铜连接片，所述引脚框架包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚，各引脚对称布置于引脚框架两侧，所述PCB载板上设有第一电极、第二电极、发光砷化镓二极管和铜线，所述第一电极、第二电极位于PCB载板的两侧，所述第一电极上焊接有发光砷化镓二极管的阴极，所述PCB载板的第二电极通过铜线与发光砷化镓二极管的阳极键合，所述铜连接片用来进行双向可控硅第一阳极与第四引脚的电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种高散热能力的小型贴片固态继电器，其特征在于：所述光控可控硅芯片包括光控可控硅第一阳极和光控可控硅第二阳极。
3.根据权利要求1所述的一种高散热能力的小型贴片固态继电器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、首先将双向可控硅芯片、光控可控硅芯片、引脚框架、铜连接片、第一电阻、第二电阻、第一垫片、第二垫片使用高温焊料焊接到DBC基板上；
b、将发光砷化镓二极管用高温焊料焊接到PCB载板的第一电极上，并用铜线键合到发光砷化镓二极管的阳极引出到PCB载板的第二电极上；
c、用铜线键合技术把双向可控硅的门极、第一电阻、光控可控硅第一阳极和第二阳极进行电气连接；
d、在DBC基板的第一垫片及第二垫片上放置中温焊料，把PCB载板倒置焊接在第一垫片及第二垫片上；
e、用高透光率的硅胶填充在PCB载板及光控可控硅芯片之间并固化；
f、接着将工件放置入塑封模腔中，用环氧树脂进行包封固定；
g、将环氧塑封好的工件进行165-170℃，3-4h的固化；
h、将固化好的工件进行纯锡电镀；
i、将电镀好的工件进行切筋成型。
4.根据权利要求3所述的一种高散热能力的小型贴片固态继电器的制造方法，其特征在于：高温焊接材料为质量百分含量92.5%的Pb、5%的Sn、2.5%的Ag；中温焊接材料为质量百分含量95.4%的Sn、3.1%的Ag、1.5%的Cu。
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