CN208478322U - 整流功率元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种整流功率元件，包括铝基座、引线结构以及整流芯片。铝基座具有容置空间。引线结构设置于容置空间上。整流芯片设置于容置空间内并且与引线结构及铝基座分别电性接触。

Description

整流功率元件

技术领域

本实用新型涉及一种整流功率元件，尤其涉及一种用于车用发电机的整流功率元件。

背景技术

在现有汽车运输系统中，由于交流发电机之效率及寿命皆远高于直流发电机，因此目前车用发电机均为交流发电机。再者，电瓶乃是一切汽车运输工具的能量来源，尤其是汽车引擎启动时，其电流相当高，因此在正常运转时，必须利用发电机随时对电瓶储能，以使汽车运输工具内的所有电器能正常运作发挥其正常功能，而其中，整流功率元件(或二极管整流器)通常是设置于发电机内，以将交流电整流成直流电并传送至汽车系统中的各种电器装置，如：音响、头灯等，以及对电瓶作充电之工作，藉此供应其持续转动的电力，同时让汽车于行驶间能不使用电瓶之电力，通过维持电瓶充沛的电力，以待下一次的启动。一般而言，交流发电机通常配置有6至8个整流功率元件。

整流功率元件在运作中因交流电整流成直流电时产生的发热现象，若无将热能作适当的排除，将导致整流功率元件损坏，因此可能会导致车用发电机不稳，甚至无法正常运作。

实用新型内容

本实用新型提供一种整流功率元件，能减少整流功率元件于运作过程过热的情况发生，以避免整流功率元件损坏。

本实用新型的一种整流功率元件，包括铝基座、引线结构以及整流芯片。其中，铝基座具有容置空间，引线结构设置于容置空间上。整流芯片则设置于容置空间内并且与引线结构及铝基座分别电性接触。

在本实用新型的一实施例中，上述的铝基座的外周例如圆形、方形或六角形。

在本实用新型的一实施例中，上述的铝基座的容置空间例如圆形、方形或六角形。

在本实用新型的一实施例中，上述的容置空间的壁面可具有向内延伸的闭锁结构。

在本实用新型的一实施例中，上述的铝基座的外周可具有齿轮状轮廓。

在本实用新型的一实施例中，上述的铝基座与所述整流芯片的接触面为中心线平均粗糙度(Ra)1.0μm以上的粗糙面。

在本实用新型的一实施例中，上述的引线结构包括基部与引线，且所述基部底面的形状为圆形、方形或六角形。

在本实用新型的一实施例中，上述的基部底面为中心线平均粗糙度(Ra)1.0μm以上的粗糙面。

在本实用新型的一实施例中，上述的整流功率元件还可包括封装体，用以封装容置空间中的整流芯片以及部分引线结构。

在本实用新型的一实施例中，上述的整流功率元件还可包括导电黏着层，配置于整流芯片与铝基座之间和/或配置于整流芯片与引线结构之间。

在本实用新型的一实施例中，上述的整流功率元件为设置在车用发电机上的整流功率元件。

在本实用新型的一实施例中，上述的整流功率元件还可包括封装体，将整流芯片封装以成为一预成型封装结构，并露出整流芯片的至少一电极。

在本实用新型的一实施例中，上述的整流功率元件还可包括图案化线路层，与整流芯片电性连接，并露出部分图案化线路层，其中引线结构与露出的图案化线路层电性连接，且铝基座与所述电极电性连接。

在本实用新型的一实施例中，上述的整流功率元件还可包括控制元件，设置于上述容置空间内，用以控制整流芯片，其中控制元件与图案化线路层电性连接。

在本实用新型的一实施例中，上述的至少一电极包括第一电极和第二电极，且预成型封装结构露出上述第一电极和第二电极，其中第一电极与引线结构电性连接，且第二电极与铝基座电性连接。

在本实用新型的一实施例中，上述的整流功率元件还可包括控制元件设置于容置空间内，用以控制整流芯片，其中预成型封装结构露出整流芯片的第三电极，且控制元件与第三电极电性连接。

在本实用新型的一实施例中，上述的整流功率元件还可包括导电间隔物，介于整流芯片与引线结构之间。

在本实用新型的一实施例中，上述的导电间隔物与上述引线结构为一体成型结构。

在本实用新型的一实施例中，上述的整流芯片包括P-N接面二极管、肖特基二极管、超级势垒整流二极管、金氧半导体场效晶体管、绝缘栅双极晶体管或氮化镓晶体管。

基于上述，本实用新型所提出的整流功率元件具有特定的结构，故而能有效降低整流功率元件运作时产生的高温，以保护整流功率元件，进一步使车用发电机的运作稳定。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本实用新型的一实施例的一种整流功率元件的剖面示意图。

图2是依照本实用新型的另一实施例的一种整流功率元件的立体示意图。

图3是图2的整流功率元件的俯视图。

图4A是图2的整流功率元件中的一种预成型晶体管芯片的正面示意图。

图4B是图4A的预成型晶体管芯片的背面示意图。

图5A是图2的整流功率元件中的另一种预成型晶体管芯片的正面示意图。

图5B是图5A的预成型晶体管芯片的背面示意图。

图6是依照本实用新型的又一实施例的一种整流功率元件的剖面示意图。

图7是图6的整流功率元件的俯视示意图。

附图标记说明：

100、200、300：整流功率元件；

102、202：铝基座；

102a、202a：容置空间；

102b、202b：外周；

102c、106b：底部；

102d、202c：闭锁结构；

104、204：引线结构；

104a、204a：基部；

104b、204b：引线；

104c：底面；

106、206a：整流芯片；

106a：顶部；

108、206b、304：封装体；

110a、110b、224：导电黏着层；

206、206’：预成型晶体管芯片；

208：导电间隔物；

210：空间；

212：图案化线路层；

214：第一电极；

216：第二电极；

218：第三电极；

220：控制元件；

222：电容器；

302：导体结构；

306：电极。

具体实施方式

以下将参考附图来全面地描述本实用新型的例示性实施例，但本实用新型还可按照多种不同形式来实施，且不应解释为限于本文所述的实施例。在附图中，为了清楚起见，各区域、部位及层的大小与厚度可不按实际比例绘制。为了方便理解，下述说明中相同的元件将以相同的符号标示来说明。

图1是依照本实用新型的一实施例的一种整流功率元件的剖面示意图。

请参照图1，在本实施例中，整流功率元件100包括铝基座102、引线结构104以及整流芯片106。其中铝基座102具有一容置空间102a。引线结构104设置于容置空间上。整流芯片106设置于铝基座102的容置空间内并与铝基座102及引线结构104分别电性接触，铝基座102及引线结构104并分别用以连接外部电路。在本实施例中，整流功率元件100例如可以是设置于车用发电机上，其用以将交流电整流成直流电并传送至汽车系统中的各种电器装置与电瓶中。

在本实施例中，铝基座102的外周102b例如为圆形、方形或六角形，但不限于此，也可为其他多边形或不规则形状，且铝基座102中的容置空间102a可与外周102b的形状相应或不相应，例如可为方形、圆形或六角型。在另一实施例中，铝基座102的外周102b还可以具有齿轮状轮廓，用以增加散热面积，还能在采用重力压入(press-fit)连接技术将整流功率元件100安装至车用发电机的过程中，分散整流功率元件100所受到的应力，以确保铝基座102内部的整流芯片106不会损坏或产生缺陷。本实用新型的铝基座102代表的是纯铝基座或是铝合金基座。

在本实施例中，引线结构104包括基部104a与引线104b，其中基部104a可直接电性接触整流芯片106的顶部106a；抑或，通过配置于整流芯片106与引线结构104之间的导电黏着层110b电性连接整流芯片106与引线结构104。在本实施例中，基部104a底面104c可为中心线平均粗糙度(Ra)1.0μm以上的粗糙面。至于引线结构104的基部104a的面积实质上小于或等于铝基座102的容置空间102a的底部102c面积。在本实施例中，引线结构104的基部104a的底面104c的形状可与整流芯片106的形状相应或不相应，例如是方形、圆形或六角型。引线结构104的材料例如是铝、铜或前述之金属的合金(如铝合金)。

请再参照图1，在本实施例中，整流芯片106的底部106b电性接触铝基座102，例如通过配置于整流芯片106与铝基座102之间的导电黏着层110a电性连接整流芯片106与铝基座102。导电黏着层110a、110b可为本领域常使用的焊料，例如铅锡焊料。

于上述实施例中，整流芯片106例如为P-N接面二极管、肖特基二极管、超级势垒整流(SBR)二极管，或可为具有电压或电流控制之场效晶体管(例如金氧半导体场效晶体管、绝缘栅双极晶体管或氮化镓晶体管)，用以将流入整流功率元件100的交流电整流为直流电之后，从整流功率元件100输出。此外，整流功率元件100还可具有封装体108，用以封装容置空间102a中的整流芯片106与部分引线结构104。封装体108的材料例如环氧树脂、联苯树脂、不饱和聚酯或陶瓷材料。此外，在有封装体108的情况下，容置空间102a的壁面还可有向内延伸的闭锁结构102d，能使封装体108被闭锁定位，藉此改进整流功率元件100的整体封装可靠度与疲劳寿命，闭锁结构102d例如可为连续环状结构，或为分散于容置空间102a的壁面上的多个凸出物结构。另外，铝基座102与整流芯片106的接触面(即底部102c)例如是中心线平均粗糙度(Ra)1.0μm以上的粗糙面，以利铝基座102与整流芯片106之间的附着。

图2是本实用新型的另一实施例的一种整流功率元件的立体示意图。图3是图2的整流功率元件的俯视示意图。为了能清楚观察整流功率元件的内部，图2中的铝基座是以剖面的方式示出，图3则省略引线结构。

请一同参照图2及图3。本实施例的整流功率元件200包括铝基座202、引线结构204以及整流芯片206a。铝基座202具有容置空间202a，引线结构204是设置于容置空间202a上。整流芯片206a则设置于容置空间202a内并且与引线结构204及铝基座202分别电性接触。在图2中，整流功率元件还包括封装体206b，将整流芯片206a封装以形成一预成型封装结构206，并露出整流芯片206a的至少一电极，其详细构造将于下文描述。另外，容置空间202a的壁面还可具有阶梯状的设计并在接近容置空间202a顶部的壁面设有向内延伸的闭锁结构202c，因此当使用另一封装体(未示出)封装预成型封装结构206时，能将封装体闭锁定位。然而，本实用新型并不限于此。容置空间202a的壁面也可为平滑表面或者具有其它设计。

在本实施例中，预成型封装结构206与引线结构204之间还有导电间隔物208，隔开预成型封装结构206与引线结构204，以空出一个能放置其他电路元件的空间210，且导电间隔物208能作为连接整流芯片206a与引线结构204的线路并兼具导热与散热的效果。整流芯片206a例如P-N接面二极管、肖特基二极管、超级势垒整流二极管或具有电压或电流控制之场效晶体管(如金氧半导体场效晶体管、绝缘栅双极晶体管或氮化镓晶体管)，可使流入整流功率元件200的交流电经整流为直流电之后，从整流功率元件200输出。

于本实施例中，预成型封装结构206还可包括图案化线路层212与整流芯片206a电性连接，并露出部分图案化线路层212，其中引线结构204与露出的图案化线路层212电性连接，且铝基座202与电极(未示出)电性连接。

举例来说，若是整流芯片206a如图4A及图4B所示具有第一电极214、第二电极216与第三电极218，并由封装体206b封装以形成一预成型封装结构206，而露出第一电极214、第二电极216以及第三电极218，则第一电极214以及第三电极218可电性连接至图3所示的图案化线路层212，第二电极216可与铝基座202电性连接。于本实施例中，整流功率元件200还可包括控制元件220设置于容置空间202a内，用以控制整流芯片206a，其中控制元件220与图案化线路层212电性连接或可与整流芯片206a的第三电极218电性连接，其中控制元件220是用来控制整流芯片206a。而且，整流功率元件200还可包括电容器222，设置于预成型封装结构206上的空间210内，其中电容器222可通过图案化线路层212分别与控制元件220以及整流芯片206a电性连接。

于另一实施例中，预成型封装结构206还可不需图案化线路层212，直接与整流芯片206a电性连接。举例来说，若是整流芯片206a如图5A及图5B所示具有第一电极214与第二电极216，并由封装体206b封装以形成一预成型封装结构206’，而露出第一电极214和第二电极216，则第一电极214可直接电性连接至图3所示的引线结构204，第二电极216则可与铝基座202电性连接。

请继续参照图2，铝基座202的外周202a为圆形并具有齿轮状轮廓，但本实用新型并不限于此，铝基座202的外周202b也可为方形或六角形或其他多边形，且也可不具有齿轮状轮廓。至于铝基座202中的容置空间202a可与外周202b的形状相应或不相应，例如可为圆形、方形或六角型。另外，铝基座202与预成型封装结构206的接触面例如是中心线平均粗糙度(Ra)1.0μm以上的粗糙面，以利铝基座202与预成型封装结构206之间的附着。引线结构204包括基部204a与引线204b，其中的基部204a的形状可与预成型封装结构206的形状相应或不相应，例如是方形、圆形或六角型或其他多边形。引线结构204的材料例如是铝、铜或前述之金属的合金(如铝合金)。

另外，整流功率元件200还可于预成型封装结构206与引线结构204之间设置导电黏着层224，用以电性连接导电间隔物208与引线结构204，使整流芯片206a电性连接至引线结构204。导电黏着层224为本领域常使用的焊料，例如铅锡焊料。于预成型封装结构206与铝基座202之间也可设置导电黏着层224，用以电性连接整流芯片206a与铝基座202。

在本实施例中，整流功率元件200例如设置于车用发电机，其用以将交流电整流成直流电并传送至汽车系统中的各种电器装置与电瓶中。

图6是本实用新型的又一实施例的一种整流功率元件的剖面图。图7是图6的整流功率元件的俯视示意图，且图7的I-I线段的剖面即为图6所示的剖面图。为了清楚起见，图7省略引线结构。

请同时参照图6与图7，整流功率元件300与上一实施例的整流功率元件200相近，两者的差别仅在于整流功率元件300中的导电间隔物和引线结构为一体成型的导体结构302，至于其余构件的连接关系及材料已于上一实施例中进行详尽地描述，故于下文中不再重复赘述。另外，为因应结构设计的变化，本实施例的整流功率元件300中的图案化线路层212、控制元件220与电容器222的位置与线路结构，虽与整流功率元件200略有不同，但其功用与连接关系仍与上述实施例相同。而预成型封装结构206露出整流芯片206a的一电极306，可与导体结构302电性连接。

在本实施例中，通过一体成型的导电间隔物302和引线结构204，可省略图2中的导电黏着层224。另外，可使用封装体304封装预成型晶体管芯片206、控制元件220、电容器222与部份的导体结构302，进而使制程简单化。

综上所述，本实用新型的整流功率元件可在车用发电机中运作时，提升整流功率元件整体散热效果，以保护整流功率元件于运作中不受高热而造成损坏，进而使车用发电机运作稳定。

虽然本实用新型已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种整流功率元件，其特征在于，包括：

铝基座，具有容置空间；以及

引线结构，设置于所述铝基座的所述容置空间上；以及

整流芯片，设置于所述铝基座的所述容置空间内并与所述引线结构及所述铝基座分别电性接触。

2.根据权利要求1所述的整流功率元件，其特征在于，所述铝基座的外周为圆形、方形或六角形，且所述铝基座的所述容置空间为圆形、方形或六角形。

3.根据权利要求1所述的整流功率元件，其特征在于，所述容置空间的壁面具有向内延伸的闭锁结构。

4.根据权利要求1所述的整流功率元件，其特征在于，所述铝基座的外周具有齿轮状轮廓。

5.根据权利要求1所述的整流功率元件，其特征在于，所述铝基座与所述整流芯片的接触面为中心线平均粗糙度1.0μm以上的粗糙面。

6.根据权利要求1所述的整流功率元件，其特征在于，所述引线结构包括基部与引线，且所述基部底面的形状为圆形、方形或六角形。

7.根据权利要求6所述的整流功率元件，其特征在于，所述基部底面为中心线平均粗糙度1.0μm以上的粗糙面。

8.根据权利要求1所述的整流功率元件，其特征在于，还包括封装体，封装所述容置空间中的所述整流芯片以及部分所述引线结构。

9.根据权利要求1所述的整流功率元件，其特征在于，还包括导电黏着层，配置于所述整流芯片与所述铝基座之间和/或配置于所述整流芯片与所述引线结构之间。

10.根据权利要求1所述的整流功率元件，其特征在于，所述整流功率元件为设置在车用发电机上的整流功率元件。

11.根据权利要求1所述的整流功率元件，其特征在于，还包括封装体，将所述整流芯片封装以成为预成型封装结构，并露出所述整流芯片的至少一电极。

12.根据权利要求11所述的整流功率元件，其特征在于，所述预成型封装结构还包括图案化线路层，与所述整流芯片电性连接，并露出部分所述图案化线路层，其中所述引线结构与所述露出的图案化线路层电性连接，且所述铝基座与所述电极电性连接。

13.根据权利要求12所述的整流功率元件，其特征在于，还包括控制元件设置于所述容置空间内，用以控制所述整流芯片，其中所述控制元件与所述图案化线路层电性连接。

14.根据权利要求11所述的整流功率元件，其特征在于，所述至少一电极包括第一电极和第二电极，且所述预成型封装结构露出所述第一电极和所述第二电极，其中所述第一电极与所述引线结构电性连接，且所述第二电极与所述铝基座电性连接。

15.根据权利要求14所述的整流功率元件，其特征在于，还包括控制元件设置于所述容置空间内，用以控制所述整流芯片，其中所述至少一电极包括第三电极，而所述预成型封装结构露出所述第三电极，且所述控制元件与所述第三电极电性连接。

16.根据权利要求1或11所述的整流功率元件，其特征在于，还包括导电间隔物，介于所述整流芯片与所述引线结构之间。

17.根据权利要求16所述的整流功率元件，其特征在于，所述导电间隔物与所述引线结构为一体成型结构。

18.根据权利要求1所述的整流功率元件，其特征在于，所述整流芯片包括P-N接面二极管、肖特基二极管、超级势垒整流二极管、金氧半导体场效晶体管、绝缘栅双极晶体管或氮化镓晶体管。