[发明专利]带有散热片并具有改进的热传导界面的可安装散热片的电阻器

说明书

背景技术

近年来，具有包围安装孔的合成树脂(塑料)的功率封装已广泛应用于如功率半导体和功率电阻器等电子元件。例如，Motorola“FULL Pak”功率半导体和Caddock MP816、MP850和MP930功率电阻器。在这种类型的封装中，经常设置有源元件和其支撑结构，它们与器件的底部(安装面)及器件安装于其上的外部散热片有着密切的散热关系。安装到外部散热片上一般都是借助单个螺栓(螺钉)实现的。

人们总是要求增大电子或电器件的额定功率，特别是基本上不增加成本地增大额定功率。另外，如果能够只增加一点或不增加成本地构成所述类型的功率电阻器件，以得到较高的额定功率的话，对该行业是十分有益的。

发明概述

当功率电阻器的有源元件恰好设置于中心之下(恰好是器件的中间平面之下)时，例如设置于器件的底部或粘结到设于器件底部的金属片上时，封装自然要产生轻度的翘曲或弯曲。(翘曲或弯曲不一定是平滑曲线)。即使封装(主体)模具的底面平坦，且形成封装的合成树脂为刚性环氧树脂(或类同物)，情况也是如此。所述翘曲或弯曲在器件的安装(底部)面(邻近外部散热片的面)形成凸面，且沿器件的纵向取向。(由于该部分的几何形状的缘故，还有一较小的面到面翘曲。)

翘曲的原因是塑料(模制材料)的热膨胀系数(TCE)比有源元件或与金属片粘结的有源元件高的缘故。高温模制工艺后，在器件的冷却过程中，由于塑料有较高的TCE，且因有源元件上的部分较厚，产生了弯曲力，导致了翘曲或弯曲。此外，模制后模制塑料的固化引起的收缩更进一步增加了导致翘曲的力。

本说明书中所述的模制工艺为典型的压铸，也可以是(例如)注射模法。

对于普通大小的零部件来说，所述的翘曲一般在0.0127毫米到0.1016毫米范围内，这取决于塑料的类型(也说是说，取决于特定塑料的TCE和固化收缩率)。器件底面的凸状弯曲(翘曲)会减小功率运用能力(power handling capability)或所述功率封装的性能。在用单个螺栓将器件固定于散热片上时，远离螺栓的器件端部(这一般是指有端子的端部)会因所谓的摇臂作用从散热片上抬高。这种抬高在散热片和部件的安装面间形成间隙，所以会减小功率驾驭能力。即使该间隙中填有热油，其热阻抗也较高。换句话说，与较小的间隙或没有间隙相比，因摇臂作用所致的所述间隙，其热阻抗高到了足以严重影响电子器件的额定功率的程度。

本发明涉及一种功率电阻器，其中安装力不作用于中心，而是作用于较靠近其一端片。这种安装力的作用一般是由延伸穿过合成树脂中的孔的单个螺栓(螺钉)引起的。

根据本的另一方案，在封装上即在合成树脂的底侧的一端形成一模制台阶或突起，所述这一端较靠近螺栓的孔。此台阶最好是设置在安装面远离端子的那一端的最边缘区。

根据本发明的又一方案，所形成的突起或台阶的高度(相对于安装面来说)选成用于补偿所述的翘曲。换言之，此台阶可以有意这样构成，使安装面和散热片之间的间隙显著减小或消除，即远离螺孔的那一部分处的间隙显著减小或消除。由于间隙的这种显著减小或消除，散热片和电阻器的发热有源元件之间有较好的热接触。所以可以有较高的功率能力和/或更可靠的性能。

按优选方式，所述台阶或突起沿边缘延伸，并与螺孔间隔一定距离，也即，设置成沿离开端子的方向远离孔，由此增加拧紧螺栓时的转动。结果使远离孔向着端子的器件散热部分处向下的力较大。所述的向下的力以较大的力将封装的散热部分推向散热片，并作用于用作散热片和器件安装面间热界面材料的粘性热油上。这种较大的向下的力可以改善器件和散热片间的热界面。

台阶、螺栓和散热部分间的关系类似于第三级杠杆(third-class lever)。

本发明可以应用于“TO-220”功率封装，也可用于其它具有包围着单个螺孔的塑料的功率封装，所述孔偏离封装的中心。

附图简述

图1是根据本发明的功率电阻器的成比例的底视放大图；

图2是图1电阻器的侧视剖面图；

图3是图2右部的进一步放大视图；

图4是展示现有技术的夸大了的主要侧视剖面示图，展示了本发明中不会发生的摇臂效应，但未示出引线；

图5也是一幅夸大了的示图，用于展示本发明，但也未示出引线；

图6是展示引入了本发明的一种现有功率电阻器的纵剖图；