带外置散热器的器件模组的制作方法

本实用新型涉及半导体器件领域，具体地说，是涉及一种带外置散热器的器件模组。

背景技术：

例如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或者场效应管(MOS管)、晶闸管、GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)、BJT(双极结型晶体管)或UJT(单结晶体管)等的发热器件往往承受较大的电流并在工作过程中产生大量热量，如果产生的热量不能及时导走或者散发，将导致器件的温度过高，进而影响器件的工作性能，也会影响器件模组的使用寿命。

为了将发热器件所产生的热量快速导走，现有技术中通常在承载发热器件的电路板内或者电路板远离发热器件的一侧设置散热器。在电路板内设置散热器的问题在于，电路板的制造工艺相对复杂、成本高，且散热器的体积及将热量进一步向周围空气散发均受到电路板的限制；当在电路板远离发热器件的一侧设置散热器时，虽然散热器可以将散热快速向空气散发，但发热器件与散热器之间存在电路板所造成的热阻，导致热量由发热器件向散热器的传递受到电路板的限制。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的主要目的是提供一种散热性能好且生产工艺简单的器件模组。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供了一种带外置散热器的器件模组，包括：

电路板，其表面上设置有导电线路；

发热器件，设置在电路板上，并与导电线路电连接；

金属散热器，设置在电路板上；该金属散热器包括顶壁和侧壁，发热器件位于顶壁和电路板之间，并与顶壁导热连接；

其中，电路板的表面上设置有散热器焊盘，金属散热器的侧壁焊接在散热器焊盘上。

上述技术方案中，发热器件与金属散热器顶壁之间的导热连接可以通过将二者焊接连接、或者在二者之间设置例如导热膏、导热垫片等的导热连接材料而实现。外置金属散热器与发热器件导热连接，使得发热器件所产生的热量可以直接或通过导热连接材料快速传导至金属散热器，再由金属散热器散发至空气中，从而及时将发热器件产生的热量导走，降低发热器件的温度，显著改善了器件模组的散热性能；金属散热器直接焊接在电路板上，具有结构简单、便于器件模组制作的优点。

进一步地，金属散热器还可以起到对发热器件的机械保护作用。

从降低发热器件和金属散热器之间热阻的角度考虑，发热器件的顶面与金属散热器的顶壁之间优选形成焊接连接。

根据本实用新型的一种优选实施方式，在发热器件与金属散热器之间的间隙内填充有电绝缘导热介质。这样的好处在于可以增加发热器件与金属散热器的热传递路径，进一步降低二者之间的热阻。同时，发热器件封装在电绝缘导热介质中，使用及运输安全性可以得到进一步的提升。

上述技术方案中，每个金属散热器内可以设置一个或两个以上的发热器件。例如，每个金属散热器内发热器件的数量为两个以上，多个发热器件共用一个散热器，从而降低散热器的焊接成本，多个发热器件可以更加紧凑的设置在电路板上，节省电路板的面积。

更优选的是，金属散热器还包括与侧壁平行设置的分隔壁，分隔壁设置在相邻的两个发热器件之间。通过分隔壁对多个发热器件进行分隔，可以确保每一个发热器件被单独的封装在一个独立的空间内，避免多个器件之间的相互干扰，例如电磁干扰。另外，也可以减小发热器件与金属散热器之间的热阻。

作为本实用新型的一种具体实施方式，侧壁设置在发热器件的周向外侧并围绕发热器件设置，以达到更佳的散热及保护效果；金属散热器的顶壁和/或侧壁上设置有一个或多个注胶孔，电绝缘导热介质可通过注胶孔注入金属散热器内。

作为本实用新型的一种具体实施方式，发热器件靠近散热器的顶面设置有引脚，引脚与金属散热器焊接连接。此时，金属散热器除具有散热功能外，还进一步具有导电功能，简化了器件模组的结构。可选择地，散热器焊盘与电路板上的导电线路电连接。

进一步的，发热器件的数量为两个以上，每一发热器件外均设置有一个金属散热器，且两个相邻金属散热器之间相互分离，以便于实现发热器件顶面引脚之间的独立连接。当然，在某些情形下，多个发热器件之间也可以共用一个金属散热器，并通过该金属散热器而实现多个发热器件顶面引脚之间共同的电连接。

更有效地，两个相邻金属散热器之间形成容纳电绝缘导热介质的相对密闭空间(即注入电绝缘导热介质时其不易于从该空间内溢出)。这样，电绝缘导热介质可以通过两个相邻金属散热器之间的缝隙注入金属散热器与电路板之间的空间内，注胶工艺简单。

附图说明

图1是本实用新型第一优选实施例的结构示意图。

图2是本实用新型第二优选实施例的结构示意图。

以下结合附图及优选实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

带散热器的器件模组第一实施例：

本实施例的带散热器的器件模组可以应用在电源电路上，例如具有整流电路的电源电路。本实施例中，电源电路可以包括接收外部交流电源的端子，并将外部交流电源转换成直流电源输出。因此，整流电路中设置有一个或者多个器件，这些器件可以是三极管、场效应管(MOS管)或者IGBT等具有开关性能的器件。由于这些器件工作时需要承受较大的电流，并且高频的开关动作，导致器件产生大量的热量，因此，这些器件也被称为发热器件。

参见图1，本实施例中，电路板10是一块单面电路板，即该电路板10只有上表面设置有包括器件焊盘12的导电线路图案，在电路板10的上表面设置有两个发热器件20，例如电阻、电容器等的其他电气元件(图中未示出)也均设置在电路板10的上表面。需要说明的是，本实用新型所指的方向“上”、“下”是以图1所示的方向说明，但不应理解为对本实用新型的限定。

在电路板10的上表面设置有多个焊盘，例如设置有散热器焊盘11以及器件焊盘12，散热器30焊接在散热器焊盘11上，而发热器件20焊接在器件焊盘12上。由于散热器不需要与电路板10上的其他电气元件电连接，因此，散热器焊盘11不与电路板10的线路图案连接。但是由于发热器件20需要与电路板10上的其他电气元件连接，因此，器件焊盘12将连接到电路板10上的线路图案。

本实施例中，发热器件20只有下表面设置有引脚21，引脚21通过焊料23焊接在器件焊盘12上。需要说明的是，图1中仅仅示出发热器件20的一个引脚21，实际应用时，发热器件20具有多个引脚，本实施例中，发热器件20的所有引脚都设置在其底面上，即靠近电路板10的表面上，且每一个引脚均焊接在一个器件焊盘12上。

在电路板10设置有发热器件20的上表面上还设置有散热器30，本实施例中，散热器30由金属导热材料制成，例如由铜制成。从图1可见，散热器30呈E型设计，并且设置在发热器件20外。散热器30包括顶壁31以及侧壁32，优选的，多个侧壁32设置在发热器件20的周向外侧，并且围绕发热器件20设置。并且，顶壁31位于发热器件20的上方，因此，散热器30的顶壁31、侧壁32以及电路板10形成一个容纳发热器件20的空间，发热器件20位于该空间内。

散热器30还设置有一个分隔壁33，从图1可见，分隔壁33平行于侧壁32设置，这样，每一个发热器件20设置在一个侧壁32以及分隔壁33之间。

为了方便将散热器30固定在电路板10上，散热器30通过焊接的方式固定在散热器焊盘11上，由于散热器30由铜制成，因此每一个侧壁32以及分隔壁33的下端可以通过焊料焊接在散热器焊盘11上。

为了便于发热器件20和散热器30之间的热传导，在发热器件20的顶面和顶壁31之间设置例如导热膏或者导热垫的导热连接材料或者直接将二者焊接连接。进一步地，在散热器30内注入电绝缘导热介质，本实施例中，电绝缘导热介质为例如电绝缘导热硅胶或树脂。为了方便电绝缘导热介质35的注入，在散热器30的侧壁32上设置有注胶孔34，优选的，注胶孔34的面积尽可能小，以避免电绝缘导热介质35通过注胶孔34流出散热器30外。当然，注胶孔不一定设置在侧壁32上，也可以设置在顶壁31上。

当电绝缘导热介质35注入散热器30以后，电绝缘导热介质35充满散热器30与发热器件20之间的间隙，因此，发热器件20的侧面与散热器30之间同样形成导热通道，发热器件35产生的热量可通过电绝缘导热介质35传导至散热器30，从而进一步使得发热器件20的热量迅速导走并且散发，避免发热器件20的温度过高。

当然，图1显示的电路板10上虽然设置两个发热器件20的情况，实际应用时，电路板10上也可能仅仅设置一个发热器件10，此时，散热器30不需要设置分隔壁33，通过顶壁31以及侧壁32形成容纳发热器件20的空间。

带散热器的器件模组第二实施例：

本实施例的带散热器的器件模组可以应用在电源电路上，器件模组设置有一个或者多个器件，这些器件可以是三极管、场效应管(MOS管)或者IGBT等。由于这些器件工作时需要承受较大的电流，并且高频的开关动作，导致器件产生大量的热量，因此，这些器件也被称为发热器件。

参见图2，本实施例具有电路板40，在电路板40的表面上设置有两个发热器件50，本实施例中，发热器件50的上下两个表面均设置有引脚，例如发热器件50靠近电路板40的一侧(底面)设置有引脚51，而远离电路板40的一侧(顶面)设置有引脚53。并且，发热器件50的引脚51以及引脚53均需要与电路板40上的线路图案电连接。

电路板40的表面上设置有多个器件焊盘42，发热器件50的各个引脚51分别通过焊料52焊接在一个器件焊盘42上。并且，器件焊盘42构成电路板40上线路图案的一部分。

此外，电路板40的表面上还设置有多个散热器焊盘41。在电路板40设置发热器件50的一侧还设置有散热器60，本实施例中，每一个发热器件50对应于一个散热器60，并且每一个散热器60设置在一个发热器件50外，两个相邻金属散热器60之间形成容纳电绝缘导热介质65的相对密闭空间。

从图2可见，每一个散热器60具有顶壁61以及侧壁62，优选的，顶壁61与电路板40平行设置，侧壁62垂直于顶壁61，发热器件50位于顶壁61与电路板40之间。在顶壁61的内表面，即靠近发热器件50的表面设置有焊盘63，发热器件50的引脚53通过焊料54焊接在焊盘63上。

并且，每一个散热器60的侧壁62的下端通过焊料焊接在一个散热器焊盘41上。并且，本实施例的散热器60为导电材料制成的散热器，如金属散热器，散热器60优选使用铜制成。这样，发热器件50的引脚53通过焊料54、散热器60电连接至电路板40的散热器焊盘40上，散热器焊盘40可以与线路图案电连接，从而实现发热器件50的引脚53与电路板40的线路图案电连接。

由于本实施例中，散热器60不但起散热作用，还需要由导电功能，因此，每一个发热器件50对应于一个散热器60，且每一个散热器60与另一个散热器60之间相互分离而互不接触，从而避免不同发热器件50顶面的引脚之间发生短路的现象。

为了增加发热器件50产生的热量的散发速度，在发热器件50与散热器60之间的间隙(即两个相邻散热器60所形成的相对密闭空间)填充电绝缘导热介质65，本实施例中，电绝缘导热介质65可以是电绝缘导热树脂或硅胶。并且，电绝缘导热介质65可以通过两个相邻散热器60之间的间隙64被注入散热器60与电路板40之间的空间，这样，电绝缘导热介质65填充满电路板40、散热器60以及发热器件50之间的空间。发热器件50产生的热量可以进一步快速的通过电绝缘导热介质65传导至散热器60。

进一步的，金属散热器60可以设置多片鳍片，从而增加其与空气的接触面积，加快热量的散发速度。

容易理解，从有利于发热器件散热的角度理解，在本实用新型其他实施例中，形成在散热器内的电子元器件不一定是开关器件，而可以是任何其他在工作过程中产生热量的器件，例如稳压器件、无线通信器件等。

虽然以上通过优选实施例描绘了本实用新型，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本实用新型的实用新型范围内，凡依照本实用新型所作的同等改进，如散热器具体材料的改变、注胶孔横截面形状的改变等变化，应为本实用新型的保护范围所涵盖。