CN213878105U - 一种降低vdmos开关时间的器件结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种降低VDMOS开关时间的器件结构，属于VDMOS器件技术领域。该降低VDMOS开关时间的器件结构包括本体机构和壳体机构。所述壳体机构包括外壳、缓冲组件和散热组件，所述散热组件包括散热片、热管、铜片、导热垫和插杆，所述散热片连接于所述外壳一侧，所述热管两端与所述散热片和所述铜片连接，所述导热垫两侧与所述铜片和所述本体机构一侧贴合，所述缓冲组件两端与所述铜片和所述外壳内壁连接。本实用新型通过导热垫、铜片、热管、散热片、弹簧和插杆的作用，从而达到了具有散热功能的目的，散热结构可对VDMOS管进行被动散热，使VDMOS管处于适温状态，便于延长VDMOS管的使用寿命。

Description

一种降低VDMOS开关时间的器件结构

技术领域

本实用新型涉及VDMOS器件领域，具体而言，涉及一种降低VDMOS开关时间的器件结构。

背景技术

VDMOS管是一款声效应功率晶体管，VDMOS管兼有双极晶体管和普通MOS器件的优点，与双极晶体管相比，它的开关速度，开关损耗小，输入阻抗高，驱动功率小，频率特性好，跨导高度线性，可有效降低的开关时间，而现有的降低VDMOS开关时间的器件结构不具有散热的功能，由于VDMOS管长时间使用后会积累热量，热量如果一直累积不能散热出去，会使VDMOS管温度过高，影响VDMOS管的使用和寿命。

实用新型内容

为了弥补以上不足，本实用新型提供了一种降低VDMOS开关时间的器件结构，旨在改善不具有散热功能的问题。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种降低VDMOS开关时间的器件结构，包括本体机构和壳体机构。

所述壳体机构包括外壳、缓冲组件和散热组件，所述散热组件包括散热片、热管、铜片、导热垫和插杆，所述散热片连接于所述外壳一侧，所述热管两端与所述散热片和所述铜片连接，所述导热垫两侧与所述铜片和所述本体机构一侧贴合，所述缓冲组件两端与所述铜片和所述外壳内壁连接，所述插杆安装于所述铜片一侧，所述插杆插接于所述本体机构，所述外壳套接于所述本体机构外表面。

在本实用新型的一种降低VDMOS开关时间的器件结构实施例中，所述本体机构包括N+型衬底、N－型外延层、P型体区、N+有源区、多晶硅栅极、P+有源区、源极金属和栅极氧化区，所述N－型外延层设置于所述N+型衬底一侧，所述P型体区和所述栅极氧化区设置于所述N－型外延层一侧，所述N+有源区设置于P型体区一侧，所述P+有源区设置于所述P型体区内，所述源极金属插接于所述N+有源区，所述源极金属一端与所述P+有源区贴合，所述多晶硅栅极设置于所述栅极氧化区一侧，所述源极金属与所述多晶硅栅极和N+有源区之间设置有介质层，所述导热垫一侧与所述源极金属一侧贴合。

在本实用新型的一种降低VDMOS开关时间的器件结构实施例中，所述源极金属一侧开设有凹槽，所述插杆插接于所述凹槽。

在本实用新型的一种降低VDMOS开关时间的器件结构实施例中，所述散热组件还包括第二减震垫，所述第二减震垫安装于所述凹槽内壁。

在本实用新型的一种降低VDMOS开关时间的器件结构实施例中，所述插杆设置为两个对称分布，所述导热垫位于两个所述插杆之间。

在本实用新型的一种降低VDMOS开关时间的器件结构实施例中，所述外壳一侧开设有第一通孔，所述第一通孔与所述热管间隙配合。

在本实用新型的一种降低VDMOS开关时间的器件结构实施例中，所述缓冲组件包括圆杆和弹簧，所述圆杆连接于所述外壳内壁，所述弹簧两端与所述外壳内壁和所述铜片连接，所述弹簧套接于所述圆杆外表面。

在本实用新型的一种降低VDMOS开关时间的器件结构实施例中，所述铜片内表面开设有第二通孔，所述圆杆能够于所述第二通孔内移动。

在本实用新型的一种降低VDMOS开关时间的器件结构实施例中，所述壳体机构还包括支撑柱、支板和第一减震垫，所述支撑柱两端与所述外壳内壁和所述支板连接，所述第一减震垫两侧与所述支板和所述N+型衬底相贴合。

在本实用新型的一种降低VDMOS开关时间的器件结构实施例中，所述第一减震垫一侧开设有凹痕，所述凹痕与所述支板一侧相贴合。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的一种降低VDMOS开关时间的器件结构，使用时，VDMOS管产生的热量集中在源极金属上，源极金属上的热量通过导热垫传导到铜片上，铜片的导热效果好，接着通过热管将热量快速传导到散热片上，散热片为铝制散热鳍，可将热量传导到空气中进行散热，弹簧的弹力可通过铜片使导热垫紧贴在源极金属表面，提高热传导效果，插杆可对铜片进行定位，使铜片不易产生偏移，从而达到了具有散热功能的目的，散热结构可对VDMOS管进行被动散热，使VDMOS管处于适温状态，便于延长VDMOS管的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施方式提供的降低VDMOS开关时间的器件结构结构示意图；

图2为本实用新型实施方式提供的本体机构结构示意图；

图3为本实用新型实施方式提供的壳体机构结构示意图；

图4为本实用新型实施方式提供的缓冲组件结构示意图；

图5为本实用新型实施方式提供的散热组件结构示意图。

图中：10-本体机构；110-N+型衬底；120-N－型外延层；130-P型体区；140-N+有源区；150-多晶硅栅极；160-P+有源区；170-源极金属；180-栅极氧化区；190-凹槽；20-壳体机构；210-外壳；220-支撑柱；230-支板；240-第一减震垫；250-凹痕；260-缓冲组件；261-圆杆；262-弹簧；270-散热组件；271-散热片；272-热管；273-铜片；274-导热垫；275-插杆；276-第二减震垫；277-第二通孔；280-第一通孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1，本实用新型提供一种降低VDMOS开关时间的器件结构，包括本体机构10和壳体机构20。

其中，本体机构10设置于壳体机构20内部，本体机构10为VDMOS管结构，用来降低VDMOS开关时间，壳体机构20用于对VDMOS管进行保护和散热。

请参阅图1、2，本体机构10包括N+型衬底110、N－型外延层120、P型体区130、N+有源区140、多晶硅栅极150、P+有源区160、源极金属170和栅极氧化区180，N－型外延层120设置于N+型衬底110一侧，P型体区130和栅极氧化区180设置于N－型外延层120一侧，N+有源区140设置于P型体区130一侧，P+有源区160设置于P型体区130内，源极金属170插接于N+有源区140，源极金属170一端与P+有源区160贴合，多晶硅栅极150设置于栅极氧化区180一侧，源极金属170与多晶硅栅极150和N+有源区140之间设置有介质层，导热垫274一侧与源极金属170一侧贴合，该VDMOS管降低了寄生Cgd米勒电容的面积，从而降低了器件开关损耗，提高了器件开关频率。

请参阅图1、2、3、5，壳体机构20包括外壳210、缓冲组件260和散热组件270，散热组件270包括散热片271、热管272、铜片273、导热垫274和插杆275，散热片271连接于外壳210一侧，具体的，散热片271通过焊接固定连接于外壳210一侧，热管272两端与散热片271和铜片273连接，具体的，热管272两端与散热片271和铜片273通过焊接固定连接，导热垫274两侧与铜片273和本体机构10一侧贴合，缓冲组件260两端与铜片273和外壳210内壁连接，具体的，缓冲组件260两端与铜片273和外壳210内壁通过焊接固定连接，插杆275安装于铜片273一侧，具体的，插杆275通过焊接固定安装于铜片273一侧，插杆275插接于本体机构10，外壳210套接于本体机构10外表面，导热垫274、铜片273和热管272用于将VDMOS管上的热量传导到散热片271上进行散热，降低VDMOS管上的温度。

在一些具体的实施方案中，源极金属170一侧开设有凹槽190，插杆275插接于凹槽190，散热组件270还包括第二减震垫276，第二减震垫276安装于凹槽190内壁，具体的，第二减震垫276通过胶接固定安装于凹槽190内壁，插杆275设置为两个对称分布，导热垫274位于两个插杆275之间，外壳210一侧开设有第一通孔280，第一通孔280与热管272间隙配合，插杆275和凹槽190用于对铜片273进行定位，第二减震垫276用于对插杆275进行缓冲，对VDMOS管进行保护。

请参阅图3、4、5，缓冲组件260包括圆杆261和弹簧262，圆杆261连接于外壳210内壁，具体的，圆杆261通过焊接固定连接于外壳210内壁，弹簧262两端与外壳210内壁和铜片273连接，具体的，弹簧262两端与外壳210内壁和铜片273通过焊接固定连接，弹簧262套接于圆杆261外表面，铜片273内表面开设有第二通孔277，圆杆261能够于第二通孔277内移动，弹簧262的弹力通过铜片273使导热垫274紧贴在源极金属170表面，减少源极金属170与导热垫274之间的空隙，提高导热垫274的导热效果，同时提高了VDMOS管的抗震性能，圆杆261用于对弹簧262进行限位，使铜片273不易产生偏移。

在一些具体的实施方案中，壳体机构20还包括支撑柱220、支板230和第一减震垫240，支撑柱220两端与外壳210内壁和支板230连接，具体的，支撑柱220两端与外壳210内壁和支板230通过焊接固定连接，第一减震垫240两侧与支板230和N+型衬底110相贴合，第一减震垫240一侧开设有凹痕250，凹痕250与支板230一侧相贴合，第一减震垫240用于保护VDMOS管，提高VDMOS管的抗震性能，凹痕250用于提高第一减震垫240与支板230之间的摩擦力。

该降低VDMOS开关时间的器件结构的工作原理：使用时，VDMOS管产生的热量集中在源极金属170上，源极金属170上的热量通过导热垫274传导到铜片273上，铜片273的导热效果好，接着通过热管272将热量快速传导到散热片271上，散热片271为铝制散热鳍，可将热量传导到空气中进行散热，弹簧262的弹力可通过铜片273使导热垫274紧贴在源极金属170表面，提高热传导效果，插杆275可对铜片273进行定位，使铜片273不易产生偏移，从而达到了具有散热功能的目的，散热结构可对VDMOS管进行被动散热，使VDMOS管处于适温状态，便于延长VDMOS管的使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降低VDMOS开关时间的器件结构，其特征在于，包括

本体机构(10)；

壳体机构(20)，所述壳体机构(20)包括外壳(210)、缓冲组件(260)和散热组件(270)，所述散热组件(270)包括散热片(271)、热管(272)、铜片(273)、导热垫(274)和插杆(275)，所述散热片(271)连接于所述外壳(210)一侧，所述热管(272)两端与所述散热片(271)和所述铜片(273)连接，所述导热垫(274)两侧与所述铜片(273)和所述本体机构(10)一侧贴合，所述缓冲组件(260)两端与所述铜片(273)和所述外壳(210)内壁连接，所述插杆(275)安装于所述铜片(273)一侧，所述插杆(275)插接于所述本体机构(10)，所述外壳(210)套接于所述本体机构(10)外表面。

2.根据权利要求1所述的一种降低VDMOS开关时间的器件结构，其特征在于，所述本体机构(10)包括N+型衬底(110)、N－型外延层(120)、P型体区(130)、N+有源区(140)、多晶硅栅极(150)、P+有源区(160)、源极金属(170)和栅极氧化区(180)，所述N－型外延层(120)设置于所述N+型衬底(110)一侧，所述P型体区(130)和所述栅极氧化区(180)设置于所述N－型外延层(120)一侧，所述N+有源区(140)设置于P型体区(130)一侧，所述P+有源区(160)设置于所述P型体区(130)内，所述源极金属(170)插接于所述N+有源区(140)，所述源极金属(170)一端与所述P+有源区(160)贴合，所述多晶硅栅极(150)设置于所述栅极氧化区(180)一侧，所述源极金属(170)与所述多晶硅栅极(150)和N+有源区(140)之间设置有介质层，所述导热垫(274)一侧与所述源极金属(170)一侧贴合。

3.根据权利要求2所述的一种降低VDMOS开关时间的器件结构，其特征在于，所述源极金属(170)一侧开设有凹槽(190)，所述插杆(275)插接于所述凹槽(190)。

4.根据权利要求3所述的一种降低VDMOS开关时间的器件结构，其特征在于，所述散热组件(270)还包括第二减震垫(276)，所述第二减震垫(276)安装于所述凹槽(190)内壁。

5.根据权利要求1所述的一种降低VDMOS开关时间的器件结构，其特征在于，所述插杆(275)设置为两个对称分布，所述导热垫(274)位于两个所述插杆(275)之间。

6.根据权利要求1所述的一种降低VDMOS开关时间的器件结构，其特征在于，所述外壳(210)一侧开设有第一通孔(280)，所述第一通孔(280)与所述热管(272)间隙配合。

7.根据权利要求1所述的一种降低VDMOS开关时间的器件结构，其特征在于，所述缓冲组件(260)包括圆杆(261)和弹簧(262)，所述圆杆(261)连接于所述外壳(210)内壁，所述弹簧(262)两端与所述外壳(210)内壁和所述铜片(273)连接，所述弹簧(262)套接于所述圆杆(261)外表面。

8.根据权利要求7所述的一种降低VDMOS开关时间的器件结构，其特征在于，所述铜片(273)内表面开设有第二通孔(277)，所述圆杆(261)能够于所述第二通孔(277)内移动。

9.根据权利要求2所述的一种降低VDMOS开关时间的器件结构，其特征在于，所述壳体机构(20)还包括支撑柱(220)、支板(230)和第一减震垫(240)，所述支撑柱(220)两端与所述外壳(210)内壁和所述支板(230)连接，所述第一减震垫(240)两侧与所述支板(230)和所述N+型衬底(110)相贴合。

10.根据权利要求9所述的一种降低VDMOS开关时间的器件结构，其特征在于，所述第一减震垫(240)一侧开设有凹痕(250)，所述凹痕(250)与所述支板(230)一侧相贴合。

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