CN202721116U - 一种基于铝散热片的绝缘to220ab功率器件 - Google Patents

一种基于铝散热片的绝缘to220ab功率器件 Download PDF

Info

Publication number
CN202721116U
CN202721116U CN2012202702541U CN201220270254U CN202721116U CN 202721116 U CN202721116 U CN 202721116U CN 2012202702541 U CN2012202702541 U CN 2012202702541U CN 201220270254 U CN201220270254 U CN 201220270254U CN 202721116 U CN202721116 U CN 202721116U
Authority
CN
China
Prior art keywords
fin
power device
plastic
slide glass
plastic packaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2012202702541U
Other languages
English (en)
Inventor
李科
蔡少峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SICHUAN LIPTAI ELECTRONIC CO Ltd
Original Assignee
SICHUAN LIPTAI ELECTRONIC CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=47622926&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN202721116(U) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by SICHUAN LIPTAI ELECTRONIC CO Ltd filed Critical SICHUAN LIPTAI ELECTRONIC CO Ltd
Priority to CN2012202702541U priority Critical patent/CN202721116U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN202721116U publication Critical patent/CN202721116U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires

Abstract

本实用新型公开了一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件，包括独立而设的功率器件，所述功率器件包括载片，载片上表面通过焊锡层焊接有芯片，芯片通过焊线连接有引脚，所述载片的下方设置有散热片，所述载片和散热片之间存在间隙，且该间隙内填充有塑封料填充层，其载片和散热片之间的间隙距离为0.3mm-0.8mm之间。本实用新型的优点在于：具备绝缘和快速的导热性能，优化结构形成可以替代背景技术中所述的TO220AB和TO220F两种封装形式的功率器件。

Description

一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件
技术领域
本实用新型涉及本实用新型涉及半导体元器件领域，特别是在绝缘TO220AB功率器件，具体是指一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件。 
背景技术
半导体功率器件在我们的实际生活中应用非常广泛，目前TO220大功率器件主要分为TO220AB和TO220F两种封装形式。TO220AB封装形式特点是能够良好散热但不有效绝缘，整机用户在使用时需要加绝缘片才能够锁在散热片上；TO220F封装特点是能够绝缘但不能充分散热，这2种封装对器件的使用领域和可靠性做了一些限制。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件，具备绝缘和快速的导热性能，优化结构形成可以替代背景技术中所述的TO220AB和TO220F两种封装形式的功率器件。 
本实用新型的实现方案如下：一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件，包括独立而设的功率器件，所述功率器件包括载片，载片上表面通过焊锡层焊接有芯片，芯片通过焊线连接有引脚，所述载片的下方设置有散热片，所述载片和散热片之间存在间隙，且该间隙内填充有塑封料填充层，其载片和散热片之间的间隙距离为0.3mm-0.8mm之间。 
还包括塑封体，所述功率器件塑封在塑封体内部，其中引脚刺穿塑封体并延伸进塑封体内部。 
载片下表面与塑封料填充层连接。 
载片下表面与塑封体靠近散热片的一面齐平。 
所述塑封料填充层靠近散热片的一面与塑封体靠近散热片的一面齐平。 
所述焊线为纯铝丝或硅铝丝；载片和引脚采用铜材载片和铜材引脚；散热片为铝材散热片；塑封料填充层为环氧树脂材料填充层。 
上述基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件的生产方法，包括以下步骤： 
步骤1，组装功率器件：将上述芯片焊接在载片上，将上述引脚通过焊线与芯片焊接在一起；
步骤2，塑封铸模：包括模具组装步骤和压模步骤，
模具组装步骤为： 
取模具上模具和下模具，将上述散热片放置在下模具上，将上述组装好的功率器件放置在散热片上方；
压模步骤为：
取塑封材料加热至半熔融状态，并注入到上述模具内，使用上模具冲压下模具，使得半熔融状态塑封材料作为塑封体塑封好上述功率器件后塑封体与散热片连接，塑封体连接散热片的部位为塑封料填充层，最后冷却成形。
上述基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件的生产方法，包括以下步骤： 
步骤A，组装功率器件：将上述芯片焊接在载片上，将上述引脚通过焊线与芯片焊接在一起；
步骤B，塑封铸模：包括模具组装步骤和压模步骤， 
模具组装步骤为：
取模具上模具和下模具，将上述散热片放置在下模具上，将上述组装好的功率器件放置在散热片上方；
所述压模步骤为：
先取上述0.3mm-0.8mm厚的塑封料填充层放置在散热片的上表面，使用上模具冲压下模具，使得塑封料填充层塑封在散热片的上表面上，
再取塑封材料加热至半熔融状态，并注入到上述模具内，使用上模具冲压下模具，使得半熔融状态塑封材料作为塑封体塑封好上述功率器件后塑封体与塑封料填充层连接，最后冷却成形。
所述塑封料填充层为环氧树脂材料。 
所述塑封体为环氧树脂材料。 
基于上述结构、以及两种生产方法的描述；由于背景技术中描述的TO220AB和TO220F两种封装形式，一种不具备良好的散热作用，一个不具备绝缘作用，本实用新型针对上两种结构的缺陷，而研发出本实用新型，本实用新型具备良好的散热性能和绝缘功能。 
而绝缘功能的实现是：通过注塑方法，将具备极好的绝缘效果且具备良好的散热导热性能的环氧树脂材料填充层，即先塑封料填充层塑封到散热片上，然后再通过塑封的方式将功率器件塑封起来，将独立的功率器件和独立的散热片紧密的结合以此实现绝缘的效果，或者直接采用具备极好的绝缘效果且具备良好的散热导热性能的环氧树脂材料注塑封装功率器件同时与散热片紧密的结合，但在塑封的时候需要使得载片和散热片之间的保持间隙，并在该间隙内填充环氧树脂材料填充层，环氧树脂材料填充层与塑封体为一体式结构。 
而良好散热功能的实现是：本实用新型特针对上述结构做了实验对比，经过研究发现，上述散热片与载片和散热片之间的间隙距离为0.3mm-0.8mm之间时为最佳散热效果。为了具备很好的说服力，本实用新型特将上述实验对比数据公开，具体参见表1，表1为载片和散热片之间的间隙距离与散热片温度关系表。 
表1：间隙距离与散热片温度关系表
Figure DEST_PATH_GDA0000227595371
如表1所示，本实验以功率为50W的芯片在工作时采集实验数据，其中载片和散热片之间的间隙距离设置在0.1mm-1mm之间，即塑封料填充层的厚度为在0.1mm-1mm之间，以0.1mm为间隔参数，即以0.1mm的增长级数设置10个本实用新型设计。结果经过测量后发现，当塑封料填充层的厚度为0.1mm-0.2mm之间时，绝缘性能差，因此不具备绝缘性，故不采用塑封料填充层的厚度为0.1mm-0.2mm的技术方案；而当塑封料填充层的厚度为0.9mm-1mm之间时，载片和散热片的工作温度均有明显上升，且散热片的温度超过了90℃，而经过测算，在外界条件相同的情况下，背景技术中描述的TO220AB和TO220F这两种功率器件的最低温度也才90℃，如此看来采用塑封料填充层的厚度为0.9mm-1mm之间或更厚时散热性能会越来越差，因此如上参数，我们可以看出，并不是塑封料填充层的厚度越厚越好，也不是塑封料填充层的厚度越薄越好，经过上述参数分析以及图1所示，我们采用塑封料填充层的厚度为在0.3mm-0.8mm之间为最佳使用技术方案，可是实现绝缘效果的同时也能满足散热的需求。
而上述两种生产本实用新型的方法，具体来说，相同的一步为都要进行对功率器件的组装，即组装功率器件步骤， 
他们的不同之处是：一种方法采用整体塑封的方式，同时保证塑封体与散热片连接，同时要保证塑封体对功率器件塑封时，塑封料填充层的厚度为在0.3mm-0.8mm之间，即散热片与载片之间的塑封体部位为塑封料填充层；另一种方法采用独立的塑封料填充层，先将塑封料 填充层塑封在散热片上，然后通过塑封的方法将功率器件塑封在塑封体内，同时要保证塑封体与塑封料填充层连接。
对于上述两种方法，最终得出的一个必要过程为：需满足塑封料填充层的厚度为在0.3mm-0.8mm之间，即载片和散热片之间的间隙距离为0.3mm-0.8mm之间。 
本实用新型是在充分结合、优化目前TO220AB和TO220F两种封装形式优点的同时规避其缺点，实用新型了一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器，在充分散热的同时能够起到有效绝缘的作用，整机用户在使用时不需要加绝缘片但又能够充分散热，提高器件质量和可靠性，同时降低器件成本。 
散热片与载片是分开独立的，散热片采用铝材在散热的同时成本约1/3，散热片与载片是在塑封过程中结合在一起的，但散热片与载片中间有一定的间隙未直接接触，中间间隙部分在塑封时由塑封料填充层填充，从而起到了载片与散热片之间良好绝缘的作用。 
所述散热片与常规功率器件一样均设有安装螺丝孔，所述载片是指二极管或三极芯片的焊接区域。 
所述功率器件背面设计有台阶，在塑封过程中能更好的将散热片和载片牢固的结合在一起，在散热片侧壁均设计有半圆孔，在塑封时通过塑封模具上的顶针将载片顶起，使散热片与载片中间有一定的间隙，在用塑封料通过塑封模具将两部分结合起来，中间的塑封料（即塑封料填充层）使散热片和载片隔离开，从而保证了良好的绝缘作用。 
进行大功率器件及功率模块的散热计算，其目的是在确定的散热条件下选择合适的散热器，以保证器件或模块安全、可靠地工作。 散热计算任何器件在工作时都有一定的损耗，大部分的损耗变成热量。小功率器件损耗小，无需散热装置。而大功率器件损耗大，若不采取散热措施，则芯片的温度可达到或超过允许的结温，器件将受到损坏。因此必须加散热装置，最常用的就是将功率器件安装在散热器上，利用散热器将热量散到周围空间，必要时再加上散热风扇，以一定的风速加强冷却散热。在某些大型设备的功率器件上还采用流动冷水冷却板，它有更好的散热效果。 散热计算就是 在一定的工作条件下， 通过计算来确定合适的散热措施及散热器。功率器件安装在散热器上。它的主要热流方向是由芯片传到器件的底部，经散热器将热量散到周围空间。若没有风扇以一定风速冷却，这称为自然冷却或自然对流散热。 
热量在传递过程有一定热阻。由器件的芯片传到器件底部的热阻为：RθJC，器件底部与散热器之间的热阻为：RθCS，散热器将热量散到周围空间的热阻为：RθSA，总的热阻：RθJA=RθJC+RθCS+RθSA。若器件的最大功率损耗为：PD，并已知器件允许的结 温为：TJ、环境温度为：TA，可以按下式求出允许的总热阻：RθJA。 RθJA≤(TJ-TA)/PD 则计算最大允许的散热器到环境温度的热阻：RθSA 为 RθSA≤({T_{J}-T_{A}}\over{P_{D}})-(RθJC+RθCS) 出于为设计留有余地的考虑，一般设TJ为125℃。环境温度也要考虑较坏的情况，一般设TA=40℃～60℃。RθJC的大小与芯片的尺寸封装结构有关，一般可以从器件的数据资料中找到。 CS的大小与安装技术及器件的封装有关。R 如果器件采用导热油脂或导热垫后， 再与散热器安装，其RθCS典型值为 0.1～0.2℃/W；若器件底面不绝缘，需要另外加云母片绝缘，则其 RθCS可达 1℃/W。PD为实际的最大损耗功率，可根据不同器件的工作条件计算而得。这样，RθSA可以计算出来，根据计算的RθSA 值可选合适的散热器了。 
导热系数的大小表明金属导热能力的大小，导热系数越大，导热热阻值相应降低，导热能力增强。在金属材料中，银的导热系数最高（见表），但成本高；纯铜其次，但加工不容易。在风冷散热器中一般用 6063T5 铝合金，这是因为铝合金的加工性好（纯铝由于硬度不足，很难进行切削加工）、 表面处理容易、 成本低廉。 但随着散热需求的提高，综合运用各种导热系数高的材料，已是大势所趋。有部导热系数分散热片采用了纯铜或铜铝结合的方式来制造。例如，有的散热片底部采用纯铜，是为了发挥铜的导热系数大，传热量相对大的优点，而鳍片部分仍采用铝合金片，导热系数是为了加工容易，将换热面积尽可能做大，以便对流换热量增大。但是此种方法最大的难点在于如何将铜与铝型鳍片充分地连接，如果连接不好，接触热阻会大量产生，反而影响散热效果。  
下列为各种常用金属材料及铝合金导热系数： 
Figure DEST_PATH_GDA0000227595372
因此本实用新型采用铜质材料的载片，铝质材料的散热片，一个导热快，一个散热快，结构合理散热效果好。
本实用新型的优点在于：具备绝缘和快速的导热性能，优化结构形成可以替代背景技术中所述的TO220AB和TO220F两种封装形式的功率器件。 
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。 
图中的标号分别表示为：1、塑封体；2、引脚；3、载片；4、塑封料填充层；5、焊线；6、焊锡层；7、芯片；8、散热片。 
具体实施方式
实施例一 
如图1所示，一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件，包括独立而设的功率器件，所述功率器件包括载片3，载片3上表面通过焊锡层6焊接有芯片7，芯片通过焊线5连接有引脚2，所述载片3的下方设置有散热片8，所述载片和散热片8之间存在间隙，且该间隙内填充有塑封料填充层4，其载片和散热片8之间的间隙距离为0.3mm-0.8mm之间。
还包括塑封体1，所述功率器件塑封在塑封体1内部，其中引脚2刺穿塑封体1并延伸进塑封体1内部。 
载片3下表面与塑封料填充层4连接。 
载片3下表面与塑封体1靠近散热片8的一面齐平。 
所述塑封料填充层4靠近散热片8的一面与塑封体1靠近散热片8的一面齐平。 
所述焊线为纯铝丝或硅铝丝；载片和引脚采用铜材载片和铜材引脚；散热片为铝材散热片；塑封料填充层4为环氧树脂材料填充层。 
上述基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件的生产方法，包括以下步骤： 
步骤1，组装功率器件：将上述芯片焊接在载片3上，将上述引脚2通过焊线与芯片焊接在一起；
步骤2，塑封铸模：包括模具组装步骤和压模步骤，
模具组装步骤为：
取模具上模具和下模具，将上述散热片8放置在下模具上，将上述组装好的功率器件放置在散热片8上方；
压模步骤为：
取塑封材料加热至半熔融状态，并注入到上述模具内，使用上模具冲压下模具，使得半熔融状态塑封材料作为塑封体塑封好上述功率器件后塑封体与散热片8连接，塑封体连接散热片8的部位为塑封料填充层4，最后冷却成形。
基于上述结构、以及两种生产方法的描述；由于背景技术中描述的TO220AB和TO220F两种封装形式，一种不具备良好的散热作用，一个不具备绝缘作用，本实用新型针对上两种结构的缺陷，而研发出本实用新型，本实用新型具备良好的散热性能和绝缘功能。 
而绝缘功能的实现是：通过注塑方法，将具备极好的绝缘效果且具备良好的散热导热性能的环氧树脂材料填充层，即先塑封料填充层4塑封到散热片上，然后再通过塑封的方式将功率器件塑封起来，将独立的功率器件和独立的散热片紧密的结合以此实现绝缘的效果，或者直接采用具备极好的绝缘效果且具备良好的散热导热性能的环氧树脂材料注塑封装功率器件同时与散热片紧密的结合，但在塑封的时候需要使得载片和散热片8之间的保持间隙，并在该间隙内填充环氧树脂材料填充层，环氧树脂材料填充层与塑封体为一体式结构。 
而良好散热功能的实现是：本实用新型特针对上述结构做了实验对比，经过研究发现，上述散热片与载片和散热片8之间的间隙距离为0.3mm-0.8mm之间时为最佳散热效果。为了具备很好的说服力，本实用新型特将上述实验对比数据公开，具体参见表1，表1为载片和散热片之间的间隙距离与散热片温度关系表。 
表1：间隙距离与散热片温度关系表
Figure DEST_PATH_GDA0000227595373
如表1所示本实验以功率为50W的芯片在工作时采集实验数据，其中载片和散热片8之间的间隙距离设置在0.1mm-1mm之间，即塑封料填充层4的厚度为在0.1mm-1mm之间，以0.1mm为间隔参数，即以0.1mm的增长级数设置10个本实用新型设计。结果经过测量后发现，当塑封料填充层4的厚度为0.1mm-0.2mm之间时，绝缘性能差，因此不具备绝缘性，故不采用塑封料填充层4的厚度为0.1mm-0.2mm的技术方案；而当塑封料填充层4的厚度为0.9mm-1mm之间时，载片和散热片的工作温度均有明显上升，且散热片的温度超过了90℃，而经过测算，在外界条件相同的情况下，背景技术中描述的TO220AB和TO220F这两种功率器件的最低温度也才90℃，如此看来采用塑封料填充层4的厚度为0.9mm-1mm之间或更厚时散热性能会越来越差，因此如上参数，我们可以看出，并不是塑封料填充层4的厚度越厚越好，也不是塑封料填充层4的厚度越薄越好，经过上述参数分析以及图1所示，我们采用塑封料填充层4的厚度为在0.3mm-0.8mm之间为最佳使用技术方案，可是实现绝 缘效果的同时也能满足散热的需求。
而上述生产本实用新型的方法，具体来说，要进行对功率器件的组装，即组装功率器件步骤， 
然后采用整体塑封的方式，同时保证塑封体与散热片连接，同时要保证塑封体对功率器件塑封时，塑封料填充层4的厚度为在0.3mm-0.8mm之间，即散热片8与载片之间的塑封体部位为塑封料填充层4。
必要过程为：需满足塑封料填充层4的厚度为在0.3mm-0.8mm之间，即载片和散热片8之间的间隙距离为0.3mm-0.8mm之间。 
本实用新型是在充分结合、优化目前TO220AB和TO220F两种封装形式优点的同时规避其缺点，实用新型了一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器，在充分散热的同时能够起到有效绝缘的作用，整机用户在使用时不需要加绝缘片但又能够充分散热，提高器件质量和可靠性，同时降低器件成本。 
散热片与载片是分开独立的，散热片采用铝材在散热的同时成本约1/3，散热片与载片是在塑封过程中结合在一起的，但散热片与载片中间有一定的间隙未直接接触，中间间隙部分在塑封时由塑封料填充层4填充，从而起到了载片与散热片之间良好绝缘的作用。 
所述散热片与常规功率器件一样均设有安装螺丝孔，所述载片是指二极管或三极芯片的焊接区域。 
所述功率器件背面设计有台阶，在塑封过程中能更好的将散热片和载片牢固的结合在一起，在散热片侧壁均设计有半圆孔，在塑封时通过塑封模具上的顶针将载片顶起，使散热片与载片中间有一定的间隙，在用塑封料通过塑封模具将两部分结合起来，中间的塑封料（即塑封料填充层）使散热片和载片隔离开，从而保证了良好的绝缘作用。 
进行大功率器件及功率模块的散热计算，其目的是在确定的散热条件下选择合适的散热器，以保证器件或模块安全、可靠地工作。 散热计算任何器件在工作时都有一定的损耗，大部分的损耗变成热量。小功率器件损耗小，无需散热装置。而大功率器件损耗大，若不采取散热措施，则芯片的温度可达到或超过允许的结温，器件将受到损坏。因此必须加散热装置，最常用的就是将功率器件安装在散热器上，利用散热器将热量散到周围空间，必要时再加上散热风扇，以一定的风速加强冷却散热。在某些大型设备的功率器件上还采用流动冷水冷却板，它有更好的散热效果。 散热计算就是 在一定的工作条件下， 通过计算来确定合适的散热措施及散热器。功率器件安装在散热器上。它的主要热流方向是由芯片传到器件的底部，经散热器将热量散到周围空间。若没有风扇以一定风速冷却，这称为自然冷却或 自然对流散热。 
热量在传递过程有一定热阻。由器件的芯片传到器件底部的热阻为：RθJC，器件底部与散热器之间的热阻为：RθCS，散热器将热量散到周围空间的热阻为：RθSA，总的热阻：RθJA=RθJC+RθCS+RθSA。若器件的最大功率损耗为：PD，并已知器件允许的结温为：TJ、环境温度为：TA，可以按下式求出允许的总热阻：RθJA。 RθJA≤(TJ-TA)/PD 则计算最大允许的散热器到环境温度的热阻：RθSA 为 RθSA≤({T_{J}-T_{A}}\over{P_{D}})-(RθJC+RθCS) 出于为设计留有余地的考虑，一般设TJ为125℃。环境温度也要考虑较坏的情况，一般设TA=40℃～60℃。RθJC的大小与芯片的尺寸封装结构有关，一般可以从器件的数据资料中找到。 CS的大小与安装技术及器件的封装有关。R 如果器件采用导热油脂或导热垫后， 再与散热器安装，其RθCS典型值为 0.1～0.2℃/W；若器件底面不绝缘，需要另外加云母片绝缘，则其 RθCS可达 1℃/W。PD为实际的最大损耗功率，可根据不同器件的工作条件计算而得。这样，RθSA可以计算出来，根据计算的RθSA 值可选合适的散热器了。 
导热系数的大小表明金属导热能力的大小，导热系数越大，导热热阻值相应降低，导热能力增强。在金属材料中，银的导热系数最高，但成本高；纯铜其次，但加工不容易。在风冷散热器中一般用 6063T5 铝合金，这是因为铝合金的加工性好（纯铝由于硬度不足，很难进行切削加工）、 表面处理容易、 成本低廉。 但随着散热需求的提高，综合运用各种导热系数高的材料，已是大势所趋。有部导热系数分散热片采用了纯铜或铜铝结合的方式来制造。例如，有的散热片底部采用纯铜，是为了发挥铜的导热系数大，传热量相对大的优点，而鳍片部分仍采用铝合金片，导热系数是为了加工容易，将换热面积尽可能做大，以便对流换热量增大。但是此种方法最大的难点在于如何将铜与铝型鳍片充分地连接，如果连接不好，接触热阻会大量产生，反而影响散热效果。  
实施例二 
本实施例与实施例一的区别在于：生产上述功率器件的方法不一样：本实施例的生产方法为：上述基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件的生产方法，包括以下步骤：
步骤A，组装功率器件：将上述芯片焊接在载片3上，将上述引脚2通过焊线与芯片焊接在一起；
步骤B，塑封铸模：包括模具组装步骤和压模步骤， 
模具组装步骤为：
取模具上模具和下模具，将上述散热片8放置在下模具上，将上述组装好的功率器件放置在 散热片8上方；
所述压模步骤为：
先取上述0.3mm-0.8mm厚的塑封料填充层放置在散热片8的上表面，使用上模具冲压下模具，使得塑封料填充层塑封在散热片8的上表面上，
再取塑封材料加热至半熔融状态，并注入到上述模具内，使用上模具冲压下模具，使得半熔融状态塑封材料作为塑封体塑封好上述功率器件后塑封体与塑封料填充层连接，最后冷却成形。
所述塑封料填充层为环氧树脂材料。 
所述塑封体为环氧树脂材料。 
本方法采用独立的塑封料填充层4，先将塑封料填充层4塑封在散热片上，然后通过塑封的方法将功率器件塑封在塑封体内，同时要保证塑封体与塑封料填充层4连接。 
必要过程为：需满足塑封料填充层4的厚度为在0.3mm-0.8mm之间，即载片和散热片8之间的间隙距离为0.3mm-0.8mm之间。 
本实用新型是在充分结合、优化目前TO220AB和TO220F两种封装形式优点的同时规避其缺点，实用新型了一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器，在充分散热的同时能够起到有效绝缘的作用，整机用户在使用时不需要加绝缘片但又能够充分散热，提高器件质量和可靠性，同时降低器件成本。 
如上所述，则能很好的实现本实用新型。 

Claims (6)

1.一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件，包括独立而设的功率器件，所述功率器件包括载片（3），载片（3）上表面通过焊锡层（6）焊接有芯片（7），芯片通过焊线（5）连接有引脚（2），其特征是：所述载片（3）的下方设置有散热片（8），所述载片和散热片（8）之间存在间隙，且该间隙内填充有塑封料填充层（4），其载片和散热片（8）之间的间隙距离为0.3mm-0.8mm之间。
2.根据权利要求1所述的一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件，其特征是：还包括塑封体（1），所述功率器件塑封在塑封体（1）内部，其中引脚（2）刺穿塑封体（1）并延伸进塑封体（1）内部。
3.根据权利要求2所述的一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件，其特征是：载片（3）下表面与塑封料填充层（4）连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件，其特征是：载片（3）下表面与塑封体（1）靠近散热片（8）的一面齐平。
5.根据权利要求2所述的一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件，其特征是：所述塑封料填充层（4）靠近散热片（8）的一面与塑封体（1）靠近散热片（8）的一面齐平。
6.根据权利要求2-5中任意一项所述的一种基于铝散热片的绝缘TO220AB功率器件，其特征是：所述焊线为纯铝丝或硅铝丝；载片和引脚采用铜材载片和铜材引脚；散热片为铝材散热片；塑封料填充层（4）为环氧树脂材料填充层。
CN2012202702541U 2012-06-11 2012-06-11 一种基于铝散热片的绝缘to220ab功率器件 Expired - Fee Related CN202721116U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012202702541U CN202721116U (zh) 2012-06-11 2012-06-11 一种基于铝散热片的绝缘to220ab功率器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012202702541U CN202721116U (zh) 2012-06-11 2012-06-11 一种基于铝散热片的绝缘to220ab功率器件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202721116U true CN202721116U (zh) 2013-02-06

Family

ID=47622926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012202702541U Expired - Fee Related CN202721116U (zh) 2012-06-11 2012-06-11 一种基于铝散热片的绝缘to220ab功率器件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN202721116U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723314A (zh) * 2012-06-11 2012-10-10 四川立泰电子有限公司 基于铝散热片的绝缘to220ab功率器件及生产方法
CN107342269A (zh) * 2017-06-30 2017-11-10 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种半导体封装方法及封装结构

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723314A (zh) * 2012-06-11 2012-10-10 四川立泰电子有限公司 基于铝散热片的绝缘to220ab功率器件及生产方法
CN107342269A (zh) * 2017-06-30 2017-11-10 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种半导体封装方法及封装结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3621106A1 (en) Low parasitic inductance power module and double-sided heat-dissipation low parasitic inductance power module
CN102820288B (zh) 功率模块及其制造方法
CN105742252B (zh) 一种功率模块及其制造方法
CN102683302A (zh) 一种用于单芯片封装和系统级封装的散热结构
CN102723314A (zh) 基于铝散热片的绝缘to220ab功率器件及生产方法
TW200802757A (en) Heat sink, integrated circuit package and the method of fabricating thereof
CN102867793A (zh) 热界面材料及半导体封装结构
CN109585396A (zh) 热耦合的层叠封装半导体封装
CN207165544U (zh) 一种设有双面散热装置的功率模块
CN202721116U (zh) 一种基于铝散热片的绝缘to220ab功率器件
CN106098919B (zh) 一种高导热高绝缘的led光引擎封装结构及制备方法
CN102299144A (zh) 分立igbt模组和基板
CN104681512A (zh) 一种倒装芯片封装散热结构及其制备方法
CN203774286U (zh) 一种带散热装置的pop封装
CN219435850U (zh) Mosfet芯片封装结构
CN103413802B (zh) 一种大功耗芯片封装结构
CN204167364U (zh) 高导热氮化铝全瓷led封装外壳
CN101582414B (zh) 功率端子直接键合的功率模块
CN206116381U (zh) 贴面整流桥芯片结构
CN204538022U (zh) 一种双芯片封装结构
CN208903996U (zh) 功率芯片的封装结构
CN205900594U (zh) 一种高导热高绝缘的led光引擎封装结构
CN207165546U (zh) 绝缘栅双极型晶体管模块
CN202617578U (zh) 低温锡焊式电子散热器
CN202142517U (zh) 半导体散热封装结构

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130206

Termination date: 20150611

EXPY Termination of patent right or utility model