陶瓷墊片在大功率電源產品中的應用

4、安裝工藝及安規、散熱設計

4.1、散熱器選型的注意事項

陶瓷墊片與導熱墊片比較有以下缺陷（散熱器選型時需注意的地方）：陶瓷墊片的材質堅硬，但較脆，抗彎曲變形能力較差，在散熱器表面平整度非常差的情況下，安裝時易碎裂。所以在使用陶瓷墊片做導熱元件時，一定要求廠家控制散熱器的表面平整度，使該指標控制在允許的范圍之內。

4.2、工藝裝配方式（以功率MOS管為例進行分析）

陶瓷墊片和功率MOS管、散熱器在安裝過程中，涉及到工藝和安規問題，下面將一一介紹。

4.2.1鏍釘固定方式

安裝功率MOS管后，因鏍釘與功率MOS管金屬部分的爬電距離受限，所以鏍釘固定方式只能用于功能絕緣的場合（散熱器不接外殼大地），不能用于加強絕緣的場合（外殼作散熱器，安規距離要求較大），否則安規不能滿足設計要求。

⑴采用鏍釘固定TO-247封裝的功率MOS管

TO-247封裝的功率MOS管只有背面散熱部分才有金屬，其它部分都為塑料，所以在固定該功率MOS管時，不要做特殊處理，將陶瓷墊片（兩面需涂導熱硅脂）夾在功率MOS管和散熱器之間，直接用鏍釘固定即可滿足功能絕緣的要求，如圖2（a）、（b）所示，功率MOS管金屬部分與鏍釘的爬電距離為1.3 mm ~1.5mm（由廠商的功率MOS管形狀決定）。

(a) (b)
圖2 (a)TO-247封裝的功率MOS管背面圖； (b) 鏍釘固定TO-247封裝的功率MOS管。

⑵采用鏍釘固定TO-220封裝的功率MOS管

在固定TO-220封裝的功率MOS管時，需在鏍釘上增加一個塑料墊（如圖3所示），防止功率MOS管金屬部分通過鏍釘與散熱器接觸，造成短路。增加塑料墊后，功率MOS管金屬部分與鏍釘的爬電距離≥1mm。陶瓷墊片同樣需要兩面涂導熱硅脂，減小其接觸熱阻。

圖3 鏍釘固定TO-220封裝功率MOS管

4.2.2壓條固定方式

采用壓條固定功率MOS管時，主要用于對安規要求較高的場合。它有兩種固定方式：橫壓和豎壓。圖4（a）給出采用豎壓方式固定功率MOS管（TO-220或TO-247封裝）的示意圖，圖4（b）給出采用橫壓方式固定功率MOS管（TO-220或TO-247封裝）的示意圖。

工藝設計要注意以下3點：①采用壓條固定功率MOS管時，要選擇不開鏍釘孔的陶瓷墊片，否則會大大減小功率MOS管到散熱器的爬電距離；②陶瓷墊片的尺寸必須滿足功率MOS管到散熱器的爬電距離要求；③由于壓條通過鏍釘直接與散熱器連接，所以壓條必須加裝絕緣套管，增加功率MOS管到散熱器的爬電距離。

(a) (b)

圖4 (a)采用豎壓方式固定功率MOS管示意圖； (b) 采用橫壓方式固定功率MOS管示意圖。

4.3、熱設計和結構設計注意事項

常用的陶瓷墊片類型有單片、雙片等。雙陶瓷墊片主要用于兩個功率MOS 管并聯安裝使用。圖5給出了雙陶瓷墊片在PCB 和結構設計上的各個參數及其尺寸大小（以TO-247封裝功率MOS管為例）。