CN111883492A - 一种光伏旁路二极管模块单元及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

一种光伏旁路二极管模块单元及其加工工艺。涉及半导体芯片封装技术领域，尤其涉及光模块型光伏二极管结构以及加工工艺的改进。提供了一种极性明确，便于识别，且散热性能好的光伏旁路二极管模块单元及其加工工艺。包括框架一、框架二、芯片、跳线和封装体，所述芯片固定焊接在所述框架二上，所述跳线将所述芯片与所述框架一相连，构成二极管单向导通电路，所述封装体将所述芯片与跳线封闭，所述封装体呈U或C形状，所述U或C形状的封装体的开口方向朝向所述框架一。本发明的产品设置了散热金属片（热沉体），提高了散热效果和通电流能力。

Description

一种光伏旁路二极管模块单元及其加工工艺
技术领域
本发明涉及半导体芯片封装技术领域，尤其涉及光模块型光伏二极管结构以及加工工艺的改进。
背景技术
在太阳能电池组件的使用过程中部分位置可能被遮蔽，进而作为负载消耗能量并发热，这就是热斑效应，它对组件有严重的破坏作用。将一个旁路二极管并联在太阳能电池组件两端，能有效地避免热斑效应损害电池组件。随着光伏组件行业中大硅片、双面双玻等技术的发展，组件功率不断增大，对二极管的通电流能力也有了更高的要求。在大电流下，要使旁路二极管正常工作而不被烧毁，一方面要降低芯片内阻或使用多颗芯片，另一方面要提升封装的散热能力。
现有技术（如本申请人201620644097.4，光伏发电组件旁路保护模块）为避免雷击浪涌对二极管损伤，对一组太阳能电池组件采用了组块电路化的旁路构造，一旦其中某一个芯片出现问题，导致模块整体失效。
为此，CN110061695A，2019-7-26，提出了一种太阳能电池接线盒的模块，该案实质上就是对一个二极管芯片进行了封装，以适应于光伏发电的需求。
然而，光伏发电行业面对的两个现实性问题仍需进行解决，一是、我国幅员辽阔，即便在某一地点的同一天内，也会出现日照条件差异巨大的情况，这就对模块整体的散热性能有很高的要求。二是、在对大量光伏发电组件进行装配时，光伏旁路二极管模块的极性识别问题。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种极性明确，便于识别，且散热性能好的光伏旁路二极管模块单元及其加工工艺。
本发明的技术方案是：包括框架一、框架二、芯片、跳线和封装体，所述芯片固定焊接在所述框架二上，所述跳线将所述芯片与所述框架一相连，构成二极管单向导通电路，所述封装体将所述芯片与跳线封闭，所述封装体呈U或C形状，所述U或C形状的封装体的开口方向朝向所述框架一。
在所述框架一朝向所述封装体的方向设有凹口，所述框架二朝向所述封装体的方向设有凸起，所述凸起伸入所述凹口、且相互保留绝缘间隙；所述芯片固定设置在所述凸起上。
在所述框架二上开设有汇流带孔槽，所述汇流带孔槽位于所述封装体的外侧。
所述凹口部分位于所述封装体内、另一部分位于所述封装体外侧。
还包括热沉体，所述热沉体与所述框架一和框架二的底面相接触，所述热沉体的表面设有绝缘氧化层；所述热沉体的底面与所述封装体底面等高。
所述热沉体朝向所述框架一的两角部分别设有凸柱。
所述热沉体的底面设有可揭防护膜。
在所述热沉体的底面开设有凹痕。
一种光伏旁路二极管模块单元的加工方法，按以下步骤加工：
1）、冲压加工框架一和框架二，
2）、将所述框架一和框架二置入焊接装置中，再放置芯片和跳线，焊接；
3）、在具有表面绝缘氧化层的热沉体底面贴附可揭防护膜，并将可揭防护膜朝下置入封装模具中，将步骤2）制得的焊接组件放置在所述热沉体之上，保持热沉体的顶面与框架一和框架二紧密贴合；封装；
4）、封装后，揭去所述可揭防护膜。
本发明在确保制得品使用性能的基础上，将封装体设置为U或C形状，这样操作人员在装配过程中能够很容易地辨识制得品的极性方向，避免在繁忙工作中需要对产品极性进行仔细的观察辨别。此外，为适应极端气候的能力，本发明的产品设置了散热金属片（热沉体），提高了散热效果和通电流能力。
附图说明
图1是本发明的立体示意图，
图2是本发明的结构示意图，
图3是本发明中框架一的结构示意图，
图4是本发明中框架二的结构示意图，
图5是本发明中热沉体的结构示意图，
图6是图5中A-A剖视图，
图7是本发明中模块单元的内部构造示意图，
图8是图7的仰视图，
图9是本发明中封装后模块单元的结构示意图，
图10是图9的仰视图。
图中1是框架一，11是凹口，2是框架二，21是凸起，22是汇流带孔槽，3是芯片，4是跳线，5是封装体，6是热沉体，61是凸柱，62是绝缘氧化层，63是凹痕，7是可揭防护膜。
具体实施方式
以下结合附图1-10进一步说明本发明：包括框架一1、框架二2、芯片3、跳线4和封装体5，芯片3固定焊接在框架二2上，跳线4将芯片3与框架一1相连，构成二极管单向导通电路，封装体5将芯片3与跳线4封闭，封装体5呈U或C形状，U或C形状的封装体的开口方向朝向框架一1。当然，对于本专利产品的极性说明，可根据客户具体要求进行设定，本案中不再赘述。
在框架一1朝向封装体5的方向设有凹口11，框架二2朝向封装体5的方向设有凸起21，凸起11伸入凹口21、且相互保留绝缘间隙；芯片3固定设置在凸起21上。
在框架二2上开设有汇流带孔槽22，汇流带孔槽位22于封装体5的外侧。
凹口11部分位于封装体5内、另一部分位于封装体5外侧。位于封装体5外侧的部分凹口11，可作连接框架一1一侧汇流带使用。
还包括热沉体6，热沉体6与框架一1和框架二1的底面相接触，热沉体6的表面设有绝缘氧化层62；热沉体6的底面与封装体5底面等高。热沉体6可选用铝合金等导热性能良好的材料，绝缘氧化层62可选用氧化铝等致密的金属氧化物，具有较好的耐腐蚀性和良好的热传递性。
金属的导热系数远大于塑封料，故使用金属散热片代替部分塑封料进行导热，可大大提高封装的散热能力，散热金属片表面经过绝缘处理，其形状为柱形，厚度为框架下表面至塑封体下表面的距离，柱面形状同塑封体下表面形状保持一致，其尺寸为所有边缘距塑封体下表面各边缘为0.5mm时的尺寸，0.5mm的边距保证了散热片在塑封体内的结合性与塑封体的强度，避免了散热片易脱落或塑封体易局部破损的问题，此时为趋于极限的散热设计。另外，考虑到不规则金属片的加工难度和成本等问题，散热片也可设计为规则形状，尺寸也可对应缩小，但散热能力会有一定程度的下降。
热沉体6朝向框架一1的两角部分别设有凸柱61。凸柱61与框架一1的两角部分可被重叠封装在一起，可以提高封装体的结构强度。
热沉体6的底面设有可揭防护膜7。
在热沉体6的底面开设有凹痕63。凹痕63便于快速找到可揭防护膜7与热沉体6的重合处，以利于撕揭防护膜7。
本发明的加工方法，按以下步骤加工：
1）、冲压加工框架一1和框架二2，
2）、将框架一1和框架二2置入焊接装置中，再放置芯片3和跳线4，焊接；
3）、在具有表面绝缘氧化层的热沉体6底面贴附可揭防护膜7，并将可揭防护膜7朝下置入封装模具中，将步骤2）制得的焊接组件放置在热沉体6之上，保持热沉体6的顶面与框架一1和框架二2紧密贴合；封装；
4）、封装后，揭去可揭防护膜7。
具体操作工艺流程为：在热沉体6下表面贴具有粘性的、可承受高温（需要具体明确一下温度范围）的薄膜（可揭防护膜7）。使用特定治具将对应数量的热沉体6放入塑封模具的型腔中，再放入焊接件进行塑封。因金属片下表面与塑封体下表面平齐，故塑封完成后可能留有残胶。此时将薄膜（可揭防护膜7）撕掉，即可将残胶去除，使金属片表面外露。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光伏旁路二极管模块单元，包括框架一、框架二、芯片、跳线和封装体，所述芯片固定焊接在所述框架二上，所述跳线将所述芯片与所述框架一相连，构成二极管单向导通电路，所述封装体将所述芯片与跳线封闭，其特征在于，所述封装体呈U或C形状，所述U或C形状的封装体的开口方向朝向所述框架一。
2.根据权利要求1所述的一种光伏旁路二极管模块单元，其特征在于，在所述框架一朝向所述封装体的方向设有凹口，所述框架二朝向所述封装体的方向设有凸起，所述凸起伸入所述凹口、且相互保留绝缘间隙；所述芯片固定设置在所述凸起上。
3.根据权利要求1所述的一种光伏旁路二极管模块单元，其特征在于，在所述框架二上开设有汇流带孔槽，所述汇流带孔槽位于所述封装体的外侧。
4.根据权利要求1所述的一种光伏旁路二极管模块单元，其特征在于，所述凹口部分位于所述封装体内、另一部分位于所述封装体外侧。
5.根据权利要求1所述的一种光伏旁路二极管模块单元，其特征在于，还包括热沉体，所述热沉体与所述框架一和框架二的底面相接触，所述热沉体的表面设有绝缘氧化层；所述热沉体的底面与所述封装体底面等高。
6.根据权利要求5所述的一种光伏旁路二极管模块单元，其特征在于，所述热沉体朝向所述框架一的两角部分别设有凸柱。
7.根据权利要求5所述的一种光伏旁路二极管模块单元，其特征在于，所述热沉体的底面设有可揭防护膜。
8.根据权利要求7所述的一种光伏旁路二极管模块单元，其特征在于，在所述热沉体的底面开设有凹痕。
9.一种光伏旁路二极管模块单元的加工方法，其特征在于，按以下步骤加工：
1）、冲压加工框架一和框架二，
2）、将所述框架一和框架二置入焊接装置中，再放置芯片和跳线，焊接；
3）、在具有表面绝缘氧化层的热沉体底面贴附可揭防护膜，并将可揭防护膜朝下置入封装模具中，将步骤2）制得的焊接组件放置在所述热沉体之上，保持热沉体的顶面与框架一和框架二紧密贴合；封装；
4）、封装后，揭去所述可揭防护膜。
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