4、安装工艺及安规、散热设计

    4.1、散热器选型的注意事项

    陶瓷垫片与导热垫片比较有以下缺陷（散热器选型时需注意的地方）：陶瓷垫片的材质坚硬，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。所以在使用陶瓷垫片做导热元件时，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）。