TWM569108U - 整流功率元件 - Google Patents

Abstract

一種整流功率元件，包括鋁基座、引線結構以及整流晶片。鋁基座具有容置空間。引線結構設置於容置空間上。整流晶片設置於容置空間內並且與引線結構及鋁基座分別電性接觸。

Description

整流功率元件

本新型創作是有關於一種整流功率元件，且特別是一種用於車用發電機的整流功率元件。

在現有汽車運輸系統中，由於交流發電機之效率及壽命皆遠高於直流發電機，因此目前車用發電機均為交流發電機。再者，電瓶乃是一切汽車運輸工具的能量來源，尤其是汽車引擎啟動時，其電流相當高，因此於正常運轉時，必須利用發電機隨時對電瓶儲能，以使汽車運輸工具内的所有電器能正常運作發揮其正常功能，而其中，整流功率元件（或二極體整流器）通常是設置於發電機內，以將交流電整流成直流電並傳送至汽車系統中的各種電器裝置，如：音響、頭燈等，以及對電瓶作充電之工作，藉此供應其持續轉動之電力，同時讓汽車於行駛間能不使用電瓶之電力，藉由維持電瓶充沛之電力，以待下一次之啟動。一般而言，交流發電機通常配置有6至8個整流功率元件。

整流功率元件在運作中因交流電整流成直流電時產生的發熱現象，若無將熱能作適當的排除，將導致整流功率元件損壞，因此可能會導致車用發電機不穩，甚至無法正常運作。

本新型創作提供一種整流功率元件，能減少整流功率元件於運作過程過熱的情況發生，以避免整流功率元件損壞。

本新型創作的一種整流功率元件，包括鋁基座、引線結構以及整流晶片。其中，鋁基座具有容置空間，引線結構設置於容置空間上。整流晶片則設置於容置空間內並且與引線結構及鋁基座分別電性接觸。

在本新型創作的一實施例中，上述的鋁基座的外周例如圓形、方形或六角形。

在本新型創作的一實施例中，上述的鋁基座的容置空間例如圓形、方形或六角形。

在本新型創作的一實施例中，上述的容置空間的壁面可具有向內延伸的閉鎖結構。

在本新型創作的一實施例中，上述的鋁基座的外周可具有齒輪狀輪廓。

在本新型創作的一實施例中，上述的鋁基座與該整流晶片的接觸面為中心線平均粗糙度（Ra）1.0μm以上的粗糙面。

在本新型創作的一實施例中，上述的引線結構包括基部與引線，且所述基部底面的形狀為圓形、方形或六角形。

在本新型創作的一實施例中，上述的基部底面為中心線平均粗糙度（Ra）1.0μm以上的粗糙面。

在本新型創作的一實施例中，上述的整流功率元件還可包括封裝體，用以封裝容置空間中的整流晶片以及部分引線結構。

在本新型創作的一實施例中，上述的整流功率元件還可包括導電黏著層，配置於整流晶片與鋁基座之間及/或配置於整流晶片與引線結構之間。

在本新型創作的一實施例中，上述的整流功率元件為設置在車用發電機上的整流功率元件。

在本新型創作的一實施例中，上述的整流功率元件還可包括封裝體，將整流晶片封裝以形成一預成型封裝結構，並露出整流晶片的至少一電極。

在本新型創作的一實施例中，上述的整流功率元件還可包括圖案化線路層，與整流晶片電性連接，並露出部分圖案化線路層，其中引線結構與露出的圖案化線路層電性連接，且鋁基座與所述電極電性連接。

在本新型創作的一實施例中，上述的整流功率元件還可包括控制元件，設置於上述容置空間內，用以控制整流晶片，其中控制元件與圖案化線路層電性連接。

在本新型創作的一實施例中，上述的至少一電極包括第一電極和第二電極，且預成型封裝結構露出上述第一電極和第二電極，其中第一電極與引線結構電性連接，且第二電極與鋁基座電性連接。

在本新型創作的一實施例中，上述的整流功率元件還可包括控制元件設置於容置空間內，用以控制整流晶片，其中預成型封裝結構露出整流晶片的第三電極，且控制元件與第三電極電性連接。

在本新型創作的一實施例中，上述的整流功率元件還可包括導電間隔物，介於整流晶片與引線結構之間。

在本新型創作的一實施例中，上述的導電間隔物與上述引線結構為一體成型結構。

在本新型創作的一實施例中，上述的整流晶片包括P-N接面二極體、肖特基二極體、超級勢壘整流二極體、金氧半導體場效電晶體、絕緣閘雙極電晶體或氮化鎵電晶體。

基於上述，本新型創作所提出的整流功率元件具有特定的結構，故而能有效降低整流功率元件運作時產生的高溫，以保護整流功率元件，進一步使車用發電機的運作穩定。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下將參考圖式來全面地描述本新型創作的例示性實施例，但本新型創作還可按照多種不同形式來實施，且不應解釋為限於本文所述的實施例。在圖式中，為了清楚起見，各區域、部位及層的大小與厚度可不按實際比例繪製。為了方便理解，下述說明中相同的元件將以相同之符號標示來說明。

圖1是依照本新型創作的一實施例的一種整流功率元件的剖面示意圖。

請參照圖1，在本實施例中，整流功率元件100包括鋁基座102、引線結構104以及整流晶片106。其中鋁基座102具有一容置空間102a。引線結構104設置於容置空間上。整流晶片106設置於鋁基座102的容置空間內並與鋁基座102及引線結構104分別電性接觸，鋁基座102及引線結構104並分別用以連接外部電路。在本實施例中，整流功率元件100例如可以是設置於車用發電機上，其用以將交流電整流成直流電並傳送至汽車系統中的各種電器裝置與電瓶中。

在本實施例中，鋁基座102的外周102b例如為圓形、方形或六角形，但不限於此，亦可為其他多邊形或不規則形狀，且鋁基座102中的容置空間102a可與外周102b的形狀相應或不相應，例如可為方形、圓形或六角型。在另一實施例中，鋁基座102的外周102b還可以具有齒輪狀輪廓，用以增加散熱面積，還能在採用重力壓入（press-fit）連接技術將整流功率元件100安裝至車用發電機的過程中，分散整流功率元件100所受到的應力，以確保鋁基座102內部的整流晶片106不會損壞或產生缺陷。本新型創作的鋁基座102代表的是純鋁基座或是鋁合金基座。

在本實施例中，引線結構104包括基部104a與引線104b，其中基部104a可直接電性接觸整流晶片106的頂部106a；抑或，經由配置於整流晶片106與引線結構104之間的一導電黏著層110b電性連接整流晶片106與引線結構104。在本實施例中，基部104a底面104c可為中心線平均粗糙度（Ra）1.0μm以上的粗糙面。至於引線結構104的基部104a的面積實質上小於或等於鋁基座102的容置空間102a的底部102c面積。在本實施例中，引線結構104的基部104a的底面104c的形狀可與整流晶片106的形狀相應或不相應，例如是方形、圓形或六角型。引線結構104的材料例如是鋁、銅或前述之金屬的合金（如鋁合金）。

請再參照圖1，在本實施例中，整流晶片106的底部106b電性接觸鋁基座102，例如經由配置於整流晶片106與鋁基座102之間的導電黏著層110a電性連接整流晶片106與鋁基座102。導電黏著層110a、110b可為本領域常使用的焊料，例如鉛錫焊料。

於上述實施例中，整流晶片106例如為P-N接面二極體、肖特基二極體、超級勢壘整流(SBR)二極體，或可為具有電壓或電流控制之場效電晶體（例如金氧半導體場效電晶體、絕緣閘雙極電晶體或氮化鎵電晶體），用以將流入整流功率元件100的交流電整流為直流電之後，從整流功率元件100輸出。此外，整流功率元件100還可具有封裝體108，用以封裝容置空間102a中的整流晶片106與部分引線結構104。封裝體108的材料例如環氧樹脂、聯苯樹脂、不飽和聚酯或陶瓷材料。此外，在有封裝體108的情況下，容置空間102a的壁面還可有向內延伸的閉鎖結構102d，能使封裝體108被閉鎖定位，藉此改進整流功率元件100的整體封裝可靠度與疲勞壽命，閉鎖結構102d例如可為連續環狀結構，或為分散於容置空間102a的壁面上的複數個凸出物結構。另外，鋁基座102與整流晶片106的接觸面(即底部102c)例如是中心線平均粗糙度（Ra）1.0μm以上的粗糙面，以利鋁基座102與整流晶片106之間的附著。

圖2是本新型創作的另一實施例的一種整流功率元件的立體示意圖。圖3是圖2的整流功率元件的俯視示意圖。為了能清楚觀察整流功率元件的內部，圖2中的鋁基座是以剖面的方式繪示，圖3則省略引線結構。

請一同參照圖2及圖3。本實施例的整流功率元件200包括鋁基座202、引線結構204以及整流晶片206a。鋁基座202具有容置空間202a，引線結構204是設置於容置空間202a上。整流晶片206a則設置於容置空間202a內並且與引線結構204及鋁基座202分別電性接觸。在圖2中，整流功率元件還包括封裝體206b，將整流晶片206a封裝以形成一預成型封裝結構206，並露出整流晶片206a的至少一電極，其詳細構造將於下文描述。另外，容置空間202a的壁面還可具有階梯狀的設計並在接近容置空間202a頂部的壁面設有向內延伸的閉鎖結構202c，因此當使用另一封裝體（未繪示）封裝預成型封裝結構206時，能將封裝體閉鎖定位。然而，本新型創作並不限於此。容置空間202a的壁面也可為平滑表面或者具有其它設計。

在本實施例中，預成型封裝結構206與引線結構204之間還有導電間隔物208，隔開預成型封裝結構206與引線結構204，以空出一個能放置其他電路元件的空間210，且導電間隔物208能作為連接整流晶片206a與引線結構204的線路並兼具導熱與散熱的效果。整流晶片206a例如P-N接面二極體、肖特基二極體、超級勢壘整流二極體或具有電壓或電流控制之場效電晶體（如金氧半導體場效電晶體、絕緣閘雙極電晶體或氮化鎵電晶體），可使流入整流功率元件200的交流電經整流為直流電之後，從整流功率元件200輸出。

於本實施例中，預成型封裝結構206還可包括圖案化線路層212與整流晶片206a電性連接，並露出部分圖案化線路層212，其中引線結構204與露出的圖案化線路層212電性連接，且鋁基座202與電極（未繪示）電性連接。

舉例來說，若是整流晶片206a如圖4A及圖4B所示具有第一電極214、第二電極216與第三電極218，並由封裝體206b封裝以形成一預成型封裝結構206，而露出第一電極214、第二電極216以及第三電極218，則第一電極214以及第三電極218可電性連接至圖3所示的圖案化線路層212，第二電極216可與鋁基座202電性連接。於本實施例中，整流功率元件200還可包括控制元件220設置於容置空間202a內，用以控制整流晶片206a，其中控制元件220與圖案化線路層212電性連接或可與整流晶片206a的第三電極218電性連接，其中控制元件220是用來控制整流晶片206a。而且，整流功率元件200還可包括電容器222，設置於預成型封裝結構206上的空間210內，其中電容器222可通過圖案化線路層212分別與控制元件220以及整流晶片206a電性連接。

於另一實施例中，預成型封裝結構206還可不需圖案化線路層212，直接與整流晶片206a電性連接。舉例來說，若是整流晶片206a如圖5A及圖5B所示具有第一電極214與第二電極216，並由封裝體206b封裝以形成一預成型封裝結構206’，而露出第一電極214和第二電極216，則第一電極214可直接電性連接至圖3所示的引線結構204，第二電極216則可與鋁基座202電性連接。

請繼續參照圖2，鋁基座202的外周202a為圓形並具有齒輪狀輪廓，但本新型創作並不限於此，鋁基座202的外周202b也可為方形或六角形或其他多邊形，且亦可不具有齒輪狀輪廓。至於鋁基座202中的容置空間202a可與外周202b的形狀相應或不相應，例如可為圓形、方形或六角型。另外，鋁基座202與預成型封裝結構206的接觸面例如是中心線平均粗糙度（Ra）1.0μm以上的粗糙面，以利鋁基座202與預成型封裝結構206之間的附著。引線結構204包括基部204a與引線204b，其中的基部204a的形狀可與預成型封裝結構206的形狀相應或不相應，例如是方形、圓形或六角型或其他多邊形。引線結構204的材料例如是鋁、銅或前述之金屬的合金（如鋁合金）。

另外，整流功率元件200還可於預成型封裝結構206與引線結構204之間設置導電黏著層224，用以電性連接導電間隔物208與引線結構204，使整流晶片206a電性連接至引線結構204。導電黏著層224為本領域常使用的焊料，例如鉛錫焊料。於預成型封裝結構206與鋁基座202之間也可設置導電黏著層224，用以電性連接整流晶片206a與鋁基座202。

在本實施例中，整流功率元件200例如設置於車用發電機，其用以將交流電整流成直流電並傳送至汽車系統中的各種電器裝置與電瓶中。

圖6是本新型創作的又一實施例的一種整流功率元件的剖面圖。圖7是圖6的整流功率元件的俯視示意圖，且圖7的I-I線段的剖面即為圖6所示的剖面圖。為了清楚起見，圖7省略引線結構。

請同時參照圖6與圖7，整流功率元件300與上一實施例的整流功率元件200相近，兩者的差別僅在於整流功率元件300中的導電間隔物和引線結構為一體成型的導體結構302，至於其餘構件之連接關係及材料已於上一實施例中進行詳盡地描述，故於下文中不再重複贅述。另外，為因應結構設計的變化，本實施例的整流功率元件300中的圖案化線路層212、控制元件220與電容器222的位置與線路結構，雖與整流功率元件200略有不同，但其功用與連接關係仍與上述實施例相同。而預成型封裝結構206露出整流晶片206a的一電極306，可與導體結構302電性連接。

在本實施例中，藉由一體成型的導電間隔物302和引線結構204，可省略圖2中的導電黏著層224。另外，可使用封裝體304封裝預成型電晶體晶片206、控制元件220、電容器222與部份的導體結構302，進而使製程簡單化。

綜上所述，本新型創作的整流功率元件可在車用發電機中運作時，提升整流功率元件整體散熱效果，以保護整流功率元件於運作中不受高熱而造成損壞，進而使車用發電機運作穩定。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300‧‧‧整流功率元件

102、202‧‧‧鋁基座

102a、202a‧‧‧容置空間

102b、202b‧‧‧外周

102c、106b‧‧‧底部

102d、202c‧‧‧閉鎖結構

104、204‧‧‧引線結構

104a、204a‧‧‧基部

104b、204b‧‧‧引線

104c‧‧‧底面

106、206a‧‧‧整流晶片

106a‧‧‧頂部

108、206b、304‧‧‧封裝體

110a、110b、224‧‧‧導電黏著層

206、206’‧‧‧預成型電晶體晶片

208‧‧‧導電間隔物

210‧‧‧空間

212‧‧‧圖案化線路層

214‧‧‧第一電極

216‧‧‧第二電極

218‧‧‧第三電極

220‧‧‧控制元件

222‧‧‧電容器

302‧‧‧導體結構

306‧‧‧電極

圖1是依照本新型創作的一實施例的一種整流功率元件的剖面示意圖。 圖2是依照本新型創作的另一實施例的一種整流功率元件的立體示意圖。 圖3是圖2的整流功率元件的俯視圖。 圖4A是圖2的整流功率元件中的一種預成型電晶體晶片的正面示意圖。 圖4B是圖4A的預成型電晶體晶片的背面示意圖。 圖5A是圖2的整流功率元件中的另一種預成型電晶體晶片的正面示意圖。 圖5B是圖5A的預成型電晶體晶片的背面示意圖。 圖6是依照本新型創作的又一實施例的一種整流功率元件的剖面示意圖。 圖7是圖6的整流功率元件的俯視示意圖。

Claims (18)

1. 一種整流功率元件，包括： 鋁基座，具有一容置空間；以及 引線結構，設置於該鋁基座的該容置空間上；以及 整流晶片，設置於該鋁基座的該容置空間內並與該引線結構及該鋁基座分別電性接觸。
2. 如申請專利範圍第1項所述的整流功率元件，其中該鋁基座的外周為圓形、方形或六角形，且該鋁基座的該容置空間為圓形、方形或六角形。
3. 如申請專利範圍第1項所述的整流功率元件，其中該容置空間的壁面具有向內延伸的閉鎖結構。
4. 如申請專利範圍第1項所述的整流功率元件，其中該鋁基座的外周具有齒輪狀輪廓。
5. 如申請專利範圍第1項所述的整流功率元件，其中該鋁基座與該整流晶片的接觸面為中心線平均粗糙度（Ra）1.0μm以上的粗糙面。
6. 如申請專利範圍第1項所述的整流功率元件，其中該引線結構包括基部與引線，且所述基部底面的形狀為圓形、方形或六角形。
7. 如申請專利範圍第6項所述的整流功率元件，其中所述基部底面為中心線平均粗糙度（Ra）1.0μm以上的粗糙面。
8. 如申請專利範圍第1項所述的整流功率元件，更包括封裝體，封裝該容置空間中的該整流晶片以及部分該引線結構。
9. 如申請專利範圍第1項所述的整流功率元件，更包括導電黏著層，配置於該整流晶片與該鋁基座之間及/或配置於該整流晶片與該引線結構之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述的整流功率元件，其中該整流功率元件為設置在車用發電機上的整流功率元件。
11. 如申請專利範圍第1項所述的整流功率元件，更包括封裝體，將該整流晶片封裝以形成一預成型封裝結構，並露出該整流晶片的至少一電極。
12. 如申請專利範圍第11項所述的整流功率元件，其中該預成型封裝結構更包括圖案化線路層，與該整流晶片電性連接，並露出部分該圖案化線路層，其中該引線結構與該露出的圖案化線路層電性連接，且該鋁基座與該電極電性連接。
13. 如申請專利範圍第12項所述的整流功率元件，更包括控制元件設置於該容置空間內，用以控制該整流晶片，其中該控制元件與該圖案化線路層電性連接。
14. 如申請專利範圍第11項所述的整流功率元件，其中該至少一電極包括第一電極和第二電極，且該預成型封裝結構露出該第一電極和該第二電極，其中該第一電極與該引線結構電性連接，且該第二電極與該鋁基座電性連接。
15. 如申請專利範圍第14項所述的整流功率元件，更包括控制元件設置於該容置空間內，用以控制該整流晶片，其中該至少一電極包括第三電極，而該預成型封裝結構露出該第三電極，且該控制元件與該第三電極電性連接。
16. 如申請專利範圍第1項或第11項所述的整流功率元件，更包括導電間隔物，介於該整流晶片與該引線結構之間。
17. 如申請專利範圍第16項所述的整流功率元件，其中該導電間隔物與該引線結構為一體成型結構。
18. 如申請專利範圍第1項所述的整流功率元件，其中該整流晶片包括P-N接面二極體、肖特基二極體、超級勢壘整流二極體、金氧半導體場效電晶體、絕緣閘雙極電晶體或氮化鎵電晶體。