一種油浸外露式高導(dǎo)熱型高壓硅堆的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種油浸外露式高導(dǎo)熱型高壓硅堆,包括銅散熱片、二極管、環(huán)氧樹(shù)脂,銅散熱片固定在二極管的上端,二極管全部封裝在環(huán)氧樹(shù)脂中,銅散熱片的一部分塑封在環(huán)氧樹(shù)脂中,另一半銅散熱片浸在高壓油中。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的有益效果是:一種油浸外露式高導(dǎo)熱型高頻高壓硅堆,可以實(shí)現(xiàn)油浸高頻高壓硅堆的高效散熱,使硅堆處于正常的工作溫度范圍,保證硅堆的良好工作特性,延長(zhǎng)其使用壽命,同時(shí)也能滿(mǎn)足整流設(shè)備的實(shí)用要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種油浸外露式高導(dǎo)熱型高壓硅堆
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及高壓硅堆散熱技術(shù),尤其設(shè)計(jì)一種油浸外露式高導(dǎo)熱型高壓硅堆。
【背景技術(shù)】
[0002]硅堆是由若干個(gè)硅二極管集成制作的單向?qū)ㄆ骷W鳛槌跫?jí)電源的整流器件。硅二極管是一個(gè)PN結(jié)加上電極引線與外殼構(gòu)成,正極側(cè)為P型半導(dǎo)體,負(fù)極側(cè)為N型半導(dǎo)體,所以具有單向?qū)щ姷奶匦浴?br>[0003]傳統(tǒng)的硅整流二極管均由環(huán)氧樹(shù)脂封裝,PN結(jié)在工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量要經(jīng)過(guò)二極管的外殼傳導(dǎo)到環(huán)氧樹(shù)脂中,再通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂的表面積傳導(dǎo)到高壓油中,經(jīng)過(guò)高壓油的對(duì)流作用傳導(dǎo)到外界去。環(huán)氧樹(shù)脂是高絕緣材料,其導(dǎo)熱系數(shù)均為0.2,高頻高壓硅堆工作時(shí)產(chǎn)生的熱量,環(huán)氧樹(shù)脂的導(dǎo)熱能力并不能及時(shí)將產(chǎn)品的熱量傳導(dǎo)到硅堆表面;因此,PN結(jié)和硅堆表面將產(chǎn)生大于50-70°C的溫度差。PN結(jié)受高溫的環(huán)境影響,電氣參數(shù)在熱效應(yīng)作用下急劇下降,反向電壓和整流能力就會(huì)急劇下降,因此會(huì)導(dǎo)致高頻高壓硅堆發(fā)生熱擊穿現(xiàn)象,從而造成設(shè)備不能正常工作。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決硅堆散熱這一難題,本實(shí)用新型提供了一種油浸外露式高導(dǎo)熱型高壓硅堆,可以實(shí)現(xiàn)油浸高頻高壓硅堆的高效散熱,使硅堆處于正常的工作溫度范圍,保證硅堆的良好工作特性,延長(zhǎng)其使用壽命。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種油浸外露式高導(dǎo)熱型高壓硅堆,包括銅散熱片、二極管、環(huán)氧樹(shù)脂,銅散熱片固定在二極管的上端,二極管全部封裝在環(huán)氧樹(shù)脂中,銅散熱片的一部分塑封在環(huán)氧樹(shù)脂中,另一半銅散熱片浸在高壓油中。
[0007]所述銅散熱片成U形,在銅散熱片上設(shè)有蜂窩孔。
[0008]所述銅散熱片的各尖角處導(dǎo)成圓弧。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010]I)將PN結(jié)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量直接通過(guò)金屬銅傳遞到高壓油中,減少了經(jīng)環(huán)氧樹(shù)脂傳導(dǎo)熱量的過(guò)程。使PN結(jié)產(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)到硅堆表面,經(jīng)過(guò)高壓油散失到外界,可使PN結(jié)產(chǎn)生熱量的速度與熱散失的速度達(dá)成一個(gè)平衡狀態(tài)。
[0011]2)本實(shí)用新型可使PN結(jié)的溫度和外界的溫度差小于30°C,即使油溫升到60°C,PN結(jié)的工作環(huán)境溫度也不會(huì)超過(guò)90°C。這種溫度狀態(tài)下的硅堆是可以正常工作的,可以保證硅堆的良好工作特性,延長(zhǎng)其使用壽命,同時(shí)也能滿(mǎn)足整流設(shè)備的實(shí)用要求。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型一種油浸外露式高導(dǎo)熱型高壓硅堆的外部結(jié)構(gòu)示意圖;
[0013]圖2是本實(shí)用新型一種油浸外露式高導(dǎo)熱型高壓硅堆的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
[0014]圖3是單個(gè)二極管與銅散熱片的組裝示意圖;
[0015]圖中:1_銅散熱片、2-二極管引線、3-二極管、4-蜂窩孔、5-環(huán)氧樹(shù)脂、6-埋伏件電極引線、7-圓弧。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地描述,但是應(yīng)該指出本實(shí)用新型的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。
[0017]如圖1-圖3所示,一種油浸外露式高導(dǎo)熱型高壓硅堆,包括銅散熱片1、二極管3、環(huán)氧樹(shù)脂5,銅散熱片I固定在二極管3的上端,二極管3全部封裝在環(huán)氧樹(shù)脂5中,銅散熱片I的一部分塑封在環(huán)氧樹(shù)脂5中。
[0018]所述銅散熱片I成U形,在銅散熱片I上設(shè)有蜂窩孔4。散熱片采用0.5mm的銅質(zhì)材料U形結(jié)構(gòu),在U形面上配置蜂窩孔4設(shè)計(jì),如圖3所示。工作時(shí),銅散熱片I浸沒(méi)在高壓油中,蜂窩孔4能有效的提尚銅散熱片I與尚壓油的接觸面積。
[0019]蜂窩孔4的分布按照器件工作時(shí)散熱片的溫度梯度設(shè)置,在溫度梯度較高區(qū)域,蜂窩孔4相對(duì)密度高且孔徑小。這種分布方式使截面上的溫度分布更加均衡,降低了溫度梯度的差異,從而使更多的蜂窩孔4與流體進(jìn)行熱量交換,可有效提高其散熱性能指標(biāo)。
[0020]所述銅散熱片I的各尖角處導(dǎo)成圓弧7,避免尖端放電,提高了器件工作的穩(wěn)定性。在帶電體上導(dǎo)體尖端的電荷特別密集,尖端附件的電場(chǎng)特別強(qiáng),易產(chǎn)生尖端放電。這是由于導(dǎo)體表面有電荷堆積時(shí),電荷密度與導(dǎo)體表面形狀有關(guān),在平緩的部位小,在尖端的部位最大。由于物體尖銳處曲率大,電力線密集,因而電勢(shì)梯度大,致使其附近電介質(zhì)被擊穿而產(chǎn)生放電。為減少或避免尖端放電的發(fā)生,銅散熱片I的各尖角處采用圓弧的曲線優(yōu)化設(shè)計(jì)。
[0021]根據(jù)耐壓與功率的要求,將若干個(gè)硅整流二極管封裝在同一塊環(huán)氧樹(shù)脂5中組成硅堆,二級(jí)管3下端的二極管引線2連接環(huán)氧樹(shù)脂5向外接出的電極引線6。采用半封閉模式,將二極管3用環(huán)氧樹(shù)脂5完全封裝,與二極管引線2相連接的U形銅散熱片I采用半封裝,將另一半銅散熱片I浸在高壓油中,二極管3工作中產(chǎn)生的熱量由銅散熱片I傳導(dǎo)到高壓油中實(shí)現(xiàn)散熱。
[0022]本實(shí)用新型浸沒(méi)在高壓油中,利用高壓油的絕緣性保護(hù)高頻高壓硅堆的絕緣結(jié)構(gòu),利用銅散熱片I的導(dǎo)電性形成高壓電場(chǎng),使高壓油在高壓電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生流動(dòng),其流動(dòng)則將銅散熱片I上的熱量交換到高壓油中并散失到外界。
[0023]銅散熱片I同時(shí)具有蓄能與散能兩種功能,是硅堆二極管3與外界進(jìn)行良好熱交換的橋梁。當(dāng)硅堆工作時(shí),由于硅堆的溫度高于銅散熱片I的溫度,熱能將迅速被銅散熱片I吸收并傳導(dǎo);在高頻高壓硅堆表面,由于高壓電場(chǎng)的作用使高壓油在銅散熱片I的間隙和蜂窩孔4隙間快速流動(dòng),銅散熱片I上的熱量被流動(dòng)的高壓油迅速帶走,散失到外界。這個(gè)過(guò)程會(huì)持續(xù)進(jìn)行,當(dāng)硅堆二極管3產(chǎn)生的熱量和銅散熱片I被散失的熱量達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)時(shí),硅堆二極管3上的溫度將維持不變,此時(shí)硅堆二極管3與外界的溫度之間達(dá)到一個(gè)最小的差值。在這個(gè)溫度下,高頻高壓硅堆工作在正常的結(jié)溫范圍內(nèi),具有良好的工作特性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種油浸外露式高導(dǎo)熱型高壓硅堆,其特征在于,包括銅散熱片、二極管、環(huán)氧樹(shù)脂,銅散熱片固定在二極管的上端,二極管全部封裝在環(huán)氧樹(shù)脂中,銅散熱片的一部分塑封在環(huán)氧樹(shù)脂中,另一半銅散熱片浸在高壓油中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油浸外露式高導(dǎo)熱型高壓硅堆,其特征在于,所述銅散熱片成U形,在銅散熱片上設(shè)有蜂窩孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種油浸外露式高導(dǎo)熱型高壓硅堆,其特征在于,所述銅散熱片的各尖角處導(dǎo)成圓弧。
【文檔編號(hào)】H01L25/07GK205609519SQ201620307129
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】張?jiān)? 陳崗, 李斌
【申請(qǐng)人】鞍山雷盛電子有限公司