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陶瓷垫片在大功率电源产品中的应用

作者:时间:2009-07-03来源:网络收藏

4、安装工艺及安规、散热设计

4.1、散热器选型的注意事项

与导热比较有以下缺陷(散热器选型时需注意的地方):的材质坚硬,但较脆,抗弯曲变形能力较差,在散热器表面平整度非常差的情况下,安装时易碎裂。所以在使用垫片做导热元件时,一定要求厂家控制散热器的表面平整度,使该指标控制在允许的范围之内。

4.2、工艺装配方式(以功率MOS管为例进行分析)

陶瓷垫片和功率MOS管、散热器在安装过程中,涉及到工艺和安规问题,下面将一一介绍。

4.2.1镙钉固定方式

安装功率MOS管后,因镙钉与功率MOS管金属部分的爬电距离受限,所以镙钉固定方式只能用于功能绝缘的场合(散热器不接外壳大地),不能用于加强绝缘的场合(外壳作散热器,安规距离要求较大),否则安规不能满足设计要求。

⑴采用镙钉固定TO-247封装的功率MOS管

TO-247封装的功率MOS管只有背面散热部分才有金属,其它部分都为塑料,所以在固定该功率MOS管时,不要做特殊处理,将陶瓷垫片(两面需涂导热硅脂)夹在功率MOS管和散热器之间,直接用镙钉固定即可满足功能绝缘的要求,如图2(a)、(b)所示,功率MOS管金属部分与镙钉的爬电距离为1.3 mm ~1.5mm(由厂商的功率MOS管形状决定)。



(a) (b)
图2 (a)TO-247封装的功率MOS管背面图; (b) 镙钉固定TO-247封装的功率MOS管。

⑵采用镙钉固定TO-220封装的功率MOS管

在固定TO-220封装的功率MOS管时,需在镙钉上增加一个塑料垫(如图3所示),防止功率MOS管金属部分通过镙钉与散热器接触,造成短路。增加塑料垫后,功率MOS管金属部分与镙钉的爬电距离≥1mm。陶瓷垫片同样需要两面涂导热硅脂,减小其接触热阻。



图3 镙钉固定TO-220封装功率MOS管

4.2.2压条固定方式

采用压条固定功率MOS管时,主要用于对安规要求较高的场合。它有两种固定方式:横压和竖压。图4(a)给出采用竖压方式固定功率MOS管(TO-220或TO-247封装)的示意图,图4(b)给出采用横压方式固定功率MOS管(TO-220或TO-247封装)的示意图。

工艺设计要注意以下3点:①采用压条固定功率MOS管时,要选择不开镙钉孔的陶瓷垫片,否则会大大减小功率MOS管到散热器的爬电距离;②陶瓷垫片的尺寸必须满足功率MOS管到散热器的爬电距离要求;③由于压条通过镙钉直接与散热器连接,所以压条必须加装绝缘套管,增加功率MOS管到散热器的爬电距离。

(a) (b)

图4 (a)采用竖压方式固定功率MOS管示意图; (b) 采用横压方式固定功率MOS管示意图。

4.3、热设计和结构设计注意事项

常用的陶瓷垫片类型有单片、双片等。双陶瓷垫片主要用于两个功率MOS 管并联安装使用。图5给出了双陶瓷垫片在PCB 和结构设计上的各个参数及其尺寸大小(以TO-247封装功率MOS管为例)。



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