带散热器的功率开关元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及功率开关元件，特别是一种带散热器的功率开关元件。
【背景技术】
[0002]功率开关元件主要有场效应管(IGBT)、可控硅、MOS开关等，其由于工作时发出较大的热量，所以，一般安装在散热器上使用。但是，由于目前的功率开关元件均通过贴紧在散热器背面的方式进行散热，所以，散热的方式主要是单侧散热，散热速度慢，容易导致功率开关元件烧毁。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种结构简单、合理，散热速度快、辐射少、使用寿命长的带散热器的功率开关元件。
[0004]本实用新型的目的是这样实现的:
[0005]一种带散热器的功率开关元件，包括散热器和功率开关元件，散热器至少一表面设有散热翅面，其特征在于:所述散热翅面背面设有腔体，所述功率开关元件设置在腔体内、并固定在散热翅面背面，功率开关元件的引脚伸出腔体外、并与散热器绝缘配合；所述腔体内还设有PCM相变材料层和高导热体，PCM相变材料层包裹在功率开关元件和高导热体外，高导热体与功率开关元件通过PCM相变材料层隔开。
[0006]所述功率开关元件为无封装或封装的场效应管或可控硅或MOS开关。
[0007]所述高导热体为泡沫铜或泡沫铝，但不限于上述两种材料。
[0008]所述散热器为铝或铜制成(但不限于上述两种材料)，散热器一表面设有散热翅面，腔体的一侧和背面敞开，功率开关元件的引脚从腔体一侧伸出，所述腔体的一侧设有绝缘封盖，所述腔体的背面通过金属盖板封闭。
[0009]所述绝缘封盖为环氧树脂封装层，从而实现引脚与散热器绝缘。
[0010]所述PCM相变材料层的常态呈固态状，其对应功率开关元件设有型腔。实际应用中，可以根据大功率元器件的要求而选择不同的相变材料，即可达到不同的相变温度。
[0011]本实用新型的有益效果如下:
[0012](I)本实用新型的功率开关元件设置在散热体内，并且由PCM相变材料层(PCM -Phase Change Material，是指随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质)包围，PCM一方面具有瞬态吸热的功能，另一方面可以将功率开关元件的热量迅速传递至高导热体，高导热体用于快速展平温度梯度，从而实现功率开关元件的全方位散热；
[0013](2)本实用新型的散热体为金属材料制成，其接地时有效屏蔽功率开关元件产生的电磁辐射；
[0014](3)此款带散热器的功率开关元件的成本较封装器件加散热器件组合方式优。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型一实施例分解结构示意图。
[0016]图2为图1装配后结构示意图。
[0017]图3为本实用新型主视结构示意图。
[0018]图4为图3的A-A剖视结构示意图。
[0019]图5为图3的B-B剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。
[0021]参见图1至图5所示，一种带散热器的功率开关元件，包括散热器I和功率开关元件2，散热器I 一表面设有散热翅面11，所述散热翅面11背面设有腔体，所述功率开关元件2设置在腔体内、并固定在散热翅面11背面，功率开关元件2的引脚21伸出腔体12外、并与散热器I绝缘配合；所述腔体12内还设有PCM相变材料层3和高导热体4，PCM相变材料层3包裹在功率开关元件2和高导热体4外，高导热体4与功率开关元件2通过PCM相变材料层3隔开。
[0022]所述功率开关元件2为封装的场效应管或可控硅或MOS开关。
[0023]所述高导热体4为泡沫铜或泡沫铝。
[0024]所述散热器I为铝或铜制成，腔体12的一侧和背面敞开，功率开关元件2的引脚21从腔体12 —侧伸出，所述腔体12的一侧设有绝缘封盖6，所述腔体12的背面通过金属盖板5封闭。所述绝缘封盖6为环氧树脂封装层。
[0025]所述PCM相变材料层3为常态呈固态状，其对应功率开关元件2设有型腔31。
[0026]所述带散热器的功率开关元件的长L、宽W、高H分别为40mm、30mm、12mm。
[0027]其工作原理是:功率开关元件2工作过程中其热量达到PCM相变材料层3相变的温度时，PCM相变材料层3发生相变(从固态变为液态)，这时PCM相变材料层3将吸收或释放大量的潜热，从而使得功率开关元件2快速降温，同时，PCM相变材料层3释放的潜热经金属壳体传递至高导热体4，高导热体4快速展平温度梯度，使得功率开关元件2的温度快速降低；同时，功率开关元件2的另一侧通过散热翅面11散热，以提高功率开关元件2的使用寿命。如果有必要，散热翅面11还可以设置散热风扇。
[0028]上述功率开关元件2也可以是无封装结构的，但是此结构适应于悬浮壳多管应用的场合使用。
【主权项】
1.一种带散热器的功率开关元件，包括散热器和功率开关元件，散热器至少一表面设有散热翅面，其特征在于:所述散热翅面背面设有腔体，所述功率开关元件设置在腔体内、并固定在散热翅面背面，功率开关元件的引脚伸出腔体外、并与散热器绝缘配合；所述腔体内还设有PCM相变材料层和高导热体，PCM相变材料层包裹在功率开关元件和高导热体外，高导热体与功率开关元件通过PCM相变材料层隔开。
2.根据权利要求1所述带散热器的功率开关元件，其特征在于:所述功率开关元件为无封装或封装的场效应管或可控硅或MOS开关。
3.根据权利要求1所述带散热器的功率开关元件，其特征在于:所述高导热体为泡沫铜或泡沫铝。
4.根据权利要求1所述带散热器的功率开关元件，其特征在于:所述散热器为铝或铜制成，散热器一表面设有散热翅面，腔体的一侧和背面敞开，功率开关元件的引脚从腔体一侧伸出，所述腔体的一侧设有绝缘封盖，所述腔体的背面通过金属盖板封闭。
5.根据权利要求4所述带散热器的功率开关元件，其特征在于:所述绝缘封盖为环氧树脂封装层。
6.根据权利要求1所述带散热器的功率开关元件，其特征在于:所述PCM相变材料层的常态呈固态状，其对应功率开关元件设有型腔。
【专利摘要】本实用新型涉及一种带散热器的功率开关元件，包括散热器和功率开关元件,散热器至少一表面设有散热翅面，所述散热翅面背面设有腔体，所述功率开关元件设置在腔体内、并固定在散热翅面背面，功率开关元件的引脚伸出腔体外、并与散热器绝缘配合；所述腔体内还设有PCM相变材料层和高导热体，PCM相变材料层包裹在功率开关元件和高导热体外，高导热体与功率开关元件通过PCM相变材料层隔开。本实用新型的功率开关元件设置在散热体内，并且由PCM相变材料层包围，PCM一方面具有瞬态吸热的功能，另一方面可以将功率开关元件的热量迅速传递至高导热体，高导热体用于快速展平温度梯度，从而实现功率开关元件的全方位散热。
【IPC分类】H01L23-367, H01L23-427
【公开号】CN204497217
【申请号】CN201520177663
【发明人】孔星
【申请人】广东明路电力电子有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月27日