本发明专利技术提供一种降低桥式整流器结壳热阻的制造技术，使用新型材料“铝基覆铜箔板”制作主导热面板，生产低热阻桥式整流器。与传统桥式整流器相比较，低热阻桥式整流器的结壳总热阻值只有几十分之一，热安全系数提高一倍，在同等体积下，电流容量提高一个数量级，生产成本更低。直接装置在发电机体内的低热阻桥式整流器可做成平板式，安装在发电机的壳体上，利用发电机壳体散热。低热阻桥式整流器的研发是电力电子器件制造技术的一次重大进步。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种低热阻桥式整流器的制造技术，属于国家重点支持的新型电力电子器件
技术介绍
额定电流容量5 100A的桥式整流器，主要包括:单相全波桥式整流器、单相全波半控桥式整流器、三相全波桥式整流器、三相全波半控桥式整流器等，是电力电子技术的支柱产品，广泛用于各种交直流转换电路中。椐不完全统计，每年国内市场需求量约2亿只，出口外销量约I亿只。传统桥式整流器的结构制造工艺，是将若干只(常见为4 6只)整流芯片或可控芯片，按照桥式整流电路的功能要求焊接组合，装入金属(常用铝)盒内，灌、填绝缘密封材料，保证通电部分与外壳之间呈绝缘状态，再经老化测试即成为产品。其金属外壳的平整底面是桥式整流器的主导热面，所谓“主导热面”，是指产品与外接散热器可以紧密接触的平面。产品90%以上的热量通过主导热面流向外接散热器，保证了内部芯片的温度不高于芯片的额定结温，产品即可连续安全工作。传统桥式整流器的典型结构如说明书附图1所/Jn ο桥式整流器中的芯片，通过电流时由于二端的存在电压降会产生热量。每只芯片产生的热量值，近似等于通过电流的平均值乘以压降值。以额定输出电流为50A的单相桥式整流器为例，每只整流芯片压降以1.1V计算，输出电流每个半波均轮流流过二只芯片，所以，四只整流芯片上产生的总热量为:50AX1.1VX2 = IlOff............(式 I)说明书附图1所示产品的总热阻，是芯片到主导热面金属外壳之间的热阻，称为“结壳总热阻”，常以字母“Rjc”表示。其值与产品的结构、所使用材料的导热系数和材料的几何形状、尺寸有关。解剖具有说明书附图1所示结构的某全波整流桥式整流器产品为例，得到如下数椐:其主导热面为铝壳的底面，成正方形，边长28mm，其下电极平行相对铝壳底面的可散热的总面积为300mm2，电极与铝壳底部之间平行距离为0.65mm，充满用以绝缘导热的环氧树脂。取常用环氧树脂的导热系数为0.4ff/mk,椐此可计算得所述桥式整流器的芯片PN结到主导热面之间的所谓“结壳总热阻”为:Rjc = 0.65 X 10 / (300 X l(T6m2 X 0.4ff/mk) = 5.4 度 /W............(式 2)上例桥式整流器输出50A的电流时，引入(式I)、(式2)数椐，所述桥式整流器的芯片与桥式整流器主导热面之间温差即为:(5.4 度 /W) X IIOW = 594 度.........(式 3)如此，上例桥式整流器芯片温度将急剧升高，远远超出现行整流芯片额定结温150度，产品将在很短时间内烧毁。 反之，按现行整流芯片额定结温150度，设定桥式整流器的主导热面额定温度100度，引入(式I)数椐，从理论上可计算得50A单相全波桥式整流器的结壳总热阻的理论值应满足:(150-100)度 /IIOW = 0.4545 度 /W............(式 4)(式2)的热阻实际解剖值“5.4度/W”是(式4)的热阻理论要求值“0.4545度/W”的10倍以上，显然，上例实例产品不能通过50A电流，按发热安全系数为I计算，也只能勉强通过5A的工作电流。将其可通过的电流值与主导热平面面积的比值定义为“主导热面工作电流密度”，上例值为:5A/ (2.8cmX 2.8cm) = 0.638A/cm2............(式 5)(式5)的主导热面工作电流密度值很小。如按此值设计额定电流为50A的桥式整流器，其主导热面积要达到78cm2 ;额定电流为100A的桥式整流器，其主导热面积要达到156cm2。主导热面积面积与相应的产品体积都过大。经上述分析可知，改进我国传统桥式整流器的工艺结构，已是迫在眉睫的问题。改进的主要技术关键，就是要降低产品的结壳总热阻，增加“主导热面工作电流密度”，提高产品的电流容量，减小产品体积和材料消耗，向国家倡导的“高性能、大容量、小型化、低消耗”方向发展。
技术实现思路
本专利技术提供一种降低桥式整流器结壳总热阻的制造技术，使用新型材料“铝基覆铜箔板”制作主导热面，生产出一种低热阻桥式整流器，可以满足上述技术要求。所述低热阻桥式整流器，其主要结构由主导热面板(I)、下电极(2)、芯片(3)、上电极(4)、绝缘体(5)组成。其典型结构图如说明书附图2所示。上述主导热面板(I)，用新型材料单面铝基覆铜箔板制作。所谓单面“铝基覆铜箔板”，是指在铝金属板上，单面粘贴上一层极薄(100±50微米)的绝缘粘结层，再粘贴上一层铜箔层制成的新型复合板材，我国现已能大量自主生产。由于其中的绝缘粘结层有较高的导热和绝缘能力，既可以将铜箔面上的热量用传导方式传给铝金属板，又可以将铜箔与铝金属板之间的高电位差予以绝缘隔离，很适合用来制作低热阻桥式整流器的主导热面板。用铝基覆铜箔板制作桥式整流器的主导热面板(I)，必须根据低热阻桥式整流器的要求来设计相关的尺寸参数。要配合外接散热器，做成正方形、长方形、马蹄形等形状。面积根椐产品的额定电流来选取，额定电流与主导热面积比值(即:主导热面工作电流密度)可取。铝金属板的厚度根据产品与外接散热器的紧固应力和横向导热能力来选取，可选用0.8 2毫米，当产品的额定电流较小时(例如5A),可选用较薄(例如0.8毫米)；当产品的额定电流较大时(例如100A)，可选用较厚(例如2.0毫米)。铜箔厚度选用35 70微米，当产品的额定电流较小时(例如5A)，可选用较薄(例如35微米)；当产品的额定电流较大时(例如100A)，可选用较厚(例如70微米)，以增强导电导热能力。绝缘粘结层的导热系数是决定产品热阻的关键参数，在之间选用，当产品的额定电流较小时(例如5A)，可选用较小值;当产品的额定电流较大时(例如100A)，可选用较大值。铝板与铜箔面之间耐电压，由绝缘粘结层的厚度与绝缘能力决定，应根据产品标准关于带电部分与外壳之间的耐压要求来确定，选取大于1500V。主导热面板(I)的铜箔面，上面焊接有下电极(2)。有的下电极之间电位不同，需要相互隔离，为了解决隔离电极之间的绝缘问题，必须将隔离电极之间的铜箔用化学蚀刻工艺去除，留出大于0.5毫米宽的间隙，间隙越宽，绝缘效果越好。为避免铜箔在铝板的边缘、穿孔的边缘发生短路跳火现象，也应将各种边缘部分大于0.5毫米宽的铜箔刻蚀去除，无铜箔部位保留着无损伤的绝缘粘结层。各部分铜箔面积的大小，要根据其连接芯片的发热量进行计算设计，使各部分面积的大小与其连接的芯片发热量成正比。经过刻蚀的铜箔图形，既具有导热、导电功能，各部分铜箔图形之间、铜箔与铝板外边缘、铜箔与穿孔铝板边缘间，又具有很好的绝缘能力。不同功能、不同外形、不同电流容量的低热阻桥式整流器的铜箔图形均不相同，应根椐具体情况设计。以下给出四个设计实例。说明书附图3，给出了典型的单相全波整流“KPBC”低热阻桥式整流器的正方形主导热面板图。其铜箔刻蚀后，图形分为二部分，每部分连接二只相同的芯片，所以设计二部分面积的大小相等。说明书附图4，给出了典型的三相全波整流“SKPBC”低热阻桥式整流器的正方形主导热面板图，其铜箔刻蚀后，图形分为三部分，该三部分铜箔面积的大小是根据其分别连接着的总计六只整流芯片的发热量进行计算分配的。说明书附图5，给出了典型的“三相全波共阴极半控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铝基覆铜箔板制作主导热面的低热阻桥式整流器，其特征在于：所述低热阻桥式整流器由主导热面板(1)、下电极(2)、芯片(3)、上电极(4)、绝缘体(5)组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程德明，
申请(专利权)人：程德明，
类型：发明
国别省市：
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