[发明专利]一种大功率器件的安装方法

说明书

本发明涉及一种大功率器件的安装方法，尤其涉及一种提高大功率器件散热和电性能的安装方法。

目前，电信产品设计的小型化正在成为一种设计潮流，而设备的散热成为设备小型化的关键。在现有的电路加工设计过程中，普遍采用的方法是为发热器件加装散热板，通过机械紧固件、非固化传导介质如硅树脂润滑剂，以及机械力紧固法使用导热粘合剂填充来实现连接。在散热要求较高时，甚至采用加装风扇，但是加装风扇后容易引入风扇转动时的电刷干扰，对电性能要求较高的电路不适用，而且风扇所占用的空间较大，还必须特别设计风扇所需的风道。我们不难看到：上述方法如果遇到使用中设备有体积要求(如：小型化或局部空间要求)，电性能要求较高，器件功耗大且集中发热的情况时往往效果都不理想，若处理不当会造成印制电路板的局部升温过快，导致印制电路板翘曲，影响产品的电性能，更严重的后果是会造成印制电路板燃烧，器件损毁等恶性事故。

在最近的电路加工工艺中，还出现了另外一种散热方式。如Thermal Clad的单面PCB板，由铝合金原料制造而成，外层镀有铝箔，在一定的发热条件下无需额外的散热设备。这种PCB设计用于具有高额定电压和电流值的汽车或电信设备。该PCB的金属基底是一层厚0.15mm的电介质，其导热率为2W/mK，热阻为0.65℃/W。由于它直接采用了金属的基底，具有良好的散热性能。该产品的价格比普通FR4 PCB高出12倍。且仅仅是单面板，使用的灵活性方面受到了一定的限制，在散热要求较高的情况下，仍需再外加散热器。

还有一种大功率器件散热的方法是，通过器件散热面直接与印制电路板上大面积的铜箔接触，采用传导方式实现散热，但这只能解决小功率器件或发热量较小的器件问题，一般使用的器件功率不超过1瓦。

通常，我们在进行散热设计时考虑的因素涉及下面几点：

a)确定器件的输出功耗Po；

b)设备使用时周围温度Ta；

c)器件发热面温度Tp；

散热板热阻抗θbp-a的公式为：

    θbp-a=(Tp-Ta)/Po          (公式一)

    θbp-a=热阻抗(℃/W)；

实际散热板的热阻抗采用下式计算：

    θbs-a=θbp-a+θbs-hs      (公式二)

    θbs-a=实际散热板的热阻抗(℃/W)；

    θbs-hs=实际接触热阻抗(℃/W)；

采用以往的设计方法，存在实际接触热阻抗，一般的接触热阻抗取值考虑为0.2～0.3℃/W，这主要是由于散热板的散热面和器件发热面的不良好接触造成的。

针对上述问题，本发明的目的在于：提供一种大功率器件的安装方式，根据实际散热的需要，大功率器件直接或间接与电路板底部的散热板相连，降低了产品对空间体积的要求，满足了系统小型化，大批量生产且保证了产品的一致性的要求。

根据本发明的一个方面，提供一种印制电路板与散热板结合的制作工艺，通过两板结合的合金熔接层，降低了散热板与印制电路板间接触热阻抗，提高了散热效率。

本发明是这样实现的：大功率器件位于印制电路板上，直接或间接与印制电路板底部的散热板相连，间接方式包括大功率器件安装在印制电路板的大面积铜箔上，印制电路板上包括若干过孔，大功率器件的发热面引脚通过过孔与印制电路板底部的散热板连接；直接方式包括在印制电路板上镂空一定区域，直接将大功率器件与散热板相连，印制电路板和散热板之间通过合金熔接层连接。

从下面结合附图对实施例进行的详细描述，本发明的特性，目的和优点将变得更加显而易见，其中：

图1示出本发明印制电路板与散热板熔接加工后的断面示意图；

图2示出本发明安装大功率器件第一个实施例的安装示意图；

图3示出本发明安装大功率器件第二个实施例的安装示意图；

图4给出加工时使用的锡膏网板的平面示意图。

下面，结合附图详细说明本发明的较佳实施例。

参考图1，在印制电路板1和散热板2之间形成了一合金熔接层3，由于散热板2的散热面与大功率器件发热面上的接触采用合金完全融合的方式，接触热阻抗可以近似为0。