CN105499732B - 一种不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺 - Google Patents

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Abstract

一种不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺，其工艺步骤为，选用含Ag≧1.45%的焊片、无氧铜引线和芯片，将其装在传输链的模具后，输送至炉膛，以3000‑3200L/H流量从炉膛底输送氮气，炉膛内沿传输方向分为升温区、降温区和常温区，升温区和降温区设若干个不同温度的加热点，升温区加热点沿输送方向按照温度大小升序排列，降温区加热点沿输送方向按照温度大小降序排列，升温或降温范围为296‑385℃，升温时间为7.2±0.5分钟，降温时间为9.7±0.5分钟，经常温区自然降温后，制得整流二极管。本发明通过升温再降温，控制焊接空洞面积小于焊接面积15%的标准，避免产生击穿而导致应用失效。

Description

一种不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺
技术领域
本发明涉及整流二极管制造技术领域，特别涉及一种不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺。
背景技术
最大整流电流和最高反向峰值工作电压是整流二极管的一个重要参数，因为在实际使用中往往需要二极管供给一个较大的电流，当PN结上加以正弦交变电压时，在PN结上有一定的功率消耗：在负半周时，反向漏电流会引起功率消耗；在正半周时整流电流会引起功率消耗，二极管的总功率消耗为两者之和。
一般情况下反向漏电流很小，反向漏电流引起的功率消耗可以忽略不计，但是，当PN结存在工艺缺陷时，反向漏电流引起的功率消耗在结温或环境温度比较高时，这种功率消耗不但不能忽略，还由于工艺缺陷引起的漏电流是局部集中极小的缺陷处，因而高反向电压和高密度电流的局部功率消耗所产生的局部温升很高，从而导致局部击穿。
芯片厚度和材料电阻率由击穿电压高低档次所决定，击穿电压越高，所需材料的电阻率越高，芯片厚度也越厚，从热量的传递路径来说就是一个较大的热阻，芯片厚度越厚，热阻越大；电极的接触不良即电极与芯片的焊接质量差，这由工艺质量所引起，主要表现为接触界面存在大的空洞，电极接触不良是一个很大的热阻，整流电流在芯片PN结内部的功率消耗所产生的热量，必须有效地导出外界空间，如果芯片厚度很厚和电极接触不良，其热阻就很大，若功率消耗所产生的热量不能有效地导出外界空间，会因结温过高而损坏。
目前，半导体硅整流二极管制造行业的大电流6A、10A等产品，因为铜引线冒头大、焊片面积大、芯片厚且面积大，所以焊接工艺复杂且产生问题。因此，受主材料铜引线冒头、焊片、芯片三者焊接接触面积大的影响，在制作过程中，焊接对设备传送速度、适合的焊接温度、所选焊片材质的要求高；行业传统焊接设备使用的各种电机不一，导致设备传送速度一致性差。一直以来，焊接材料的材质差异导致焊接效果不理想。因此，产品在制作过程中稍有偏差，焊接过程极易出现产品实际焊接面积过小，空洞面积过大的现象，从而导致电性击穿率高，产出率不理想，在后期应用中失效也非常高，存在很大的潜在风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺，其特点是，其工艺步骤为，选用含Ag≧1.45%的焊片、无氧铜引线和芯片作为整流二极管的焊接材料，焊接材料装在传输链上的模具后，在传输链的带动下输送至炉膛内，同时，以3000L/H-3200L/H的流量从炉膛底部朝炉膛内输送氮气，炉膛内沿传输方向分为升温区、降温区和常温区，所述的升温区和降温区均设置有若干个不同加热温度的加热点，升温区的加热点沿输送方向按照温度大小升序排列，降温区的加热点沿输送方向按照温度大小降序排列，所述升温区初始加热点的加热温度为296℃，末端加热点的加热温度为385℃，传输速率为140mm/min-150mm/min,升温时间为7.2±0.5分钟，所述降温区初始加热点的加热温度为385℃，末端加热点的加热温度为296℃，传输速率为140mm/min-150mm/min,降温时间为9.7±0.5分钟，再经常温区的自然降温后，制得整流二极管。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述传输链通过变频电机驱动。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述升温区的加热点的升温梯度相等，所述降温区的加热点的降温梯度相等。
与现有技术相比，本发明选用含Ag≥1.45%的焊片和无氧铜引线，焊接过程用3000L/H-3200L/H的氮气流量给焊接提供良好的保护，以提高焊接面积，避免材料的氧化；温度范围设在296℃-385℃，通过稳定的升温再降温，以达到最佳焊接效果，提高产品质量及产出率，控制焊接空洞面积小于焊接面积15%的标准，避免产品电性击穿而失效，其设计合理，操作方便，降低了工艺要求，同时，产品的合格率从88%提高到了99%。
具体实施方式
为进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，一种不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺，其工艺步骤为，选用含Ag≧1.45%的焊片、无氧铜引线和芯片作为整流二极管的焊接材料，焊接材料装在传输链上的模具后，在传输链的带动下输送至炉膛内，同时，以3000L/H的流量从炉膛底部朝炉膛内输送氮气，炉膛内沿传输方向分为升温区、降温区和常温区，所述的升温区和降温区均设置有若干个不同加热温度的加热点，升温区的加热点沿输送方向按照温度大小升序排列，降温区的加热点沿输送方向按照温度大小降序排列，所述升温区初始加热点的加热温度为296℃，末端加热点的加热温度为385℃，传输速率为140mm/min,升温时间为7.2分钟，所述降温区初始加热点的加热温度为385℃，末端加热点的加热温度为296℃，传输速率为150mm/min,降温时间为9.7分钟，再经常温区的自然降温后，制得整流二极管。
实施例2，一种不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺，其工艺步骤为，选用含Ag≧1.45%的焊片、无氧铜引线和芯片作为整流二极管的焊接材料，焊接材料装在传输链上的模具后，在传输链的带动下输送至炉膛内，同时，以3100L/H的流量从炉膛底部朝炉膛内输送氮气，炉膛内沿传输方向分为升温区、降温区和常温区，所述的升温区和降温区均设置有若干个不同加热温度的加热点，升温区的加热点沿输送方向按照温度大小升序排列，降温区的加热点沿输送方向按照温度大小降序排列，所述升温区初始加热点的加热温度为296℃，末端加热点的加热温度为385℃，传输速率为145mm/min,升温时间为7.7分钟，所述降温区初始加热点的加热温度为385℃，末端加热点的加热温度为296℃，传输速率为140mm/min,降温时间为9.2分钟，再经常温区的自然降温后，制得整流二极管。
实施例3，一种不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺，其工艺步骤为，选用含Ag≧1.45%的焊片、无氧铜引线和芯片作为整流二极管的焊接材料，焊接材料装在传输链上的模具后，在传输链的带动下输送至炉膛内，同时，以3200L/H的流量从炉膛底部朝炉膛内输送氮气，炉膛内沿传输方向分为升温区、降温区和常温区，所述的升温区和降温区均设置有若干个不同加热温度的加热点，升温区的加热点沿输送方向按照温度大小升序排列，降温区的加热点沿输送方向按照温度大小降序排列，所述升温区初始加热点的加热温度为296℃，末端加热点的加热温度为385℃，传输速率为150mm/min,升温时间为6.7分钟，所述降温区初始加热点的加热温度为385℃，末端加热点的加热温度为296℃，传输速率为145mm/min,降温时间为10.2分钟，再经常温区的自然降温后，制得整流二极管。
实施例4，一种不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺，其工艺步骤为，选用含Ag≧1.45%的焊片、无氧铜引线和芯片作为整流二极管的焊接材料，焊接材料装在传输链上的模具后，在传输链的带动下输送至炉膛内，同时，以3150L/H的流量从炉膛底部朝炉膛内输送氮气，炉膛内沿传输方向分为升温区、降温区和常温区，所述的升温区和降温区均设置有若干个不同加热温度的加热点，升温区的加热点沿输送方向按照温度大小升序排列，降温区的加热点沿输送方向按照温度大小降序排列，所述升温区初始加热点的加热温度为296℃，末端加热点的加热温度为385℃，传输速率为148mm/min,升温时间为7.0分钟，所述降温区初始加热点的加热温度为385℃，末端加热点的加热温度为296℃，传输速率为143mm/min,降温时间为10.0分钟，再经常温区的自然降温后，制得整流二极管。
实施例5，实施例1所述不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺：所述传输链通过变频电机驱动。
实施例6，实施例1所述不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺：所述升温区的加热点的升温梯度相等，所述降温区的加热点的降温梯度相等。
所述不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺的作业准备：选用合格材料，再次确认型号；清洁工作场地、台面；清洁设备，用异丙醇清洁工作台、各类吸盘、不锈钢盘等器具；用橡皮管将吸盘吸笔与真空气源相连，开启真空、压空气源，调节真空气源至适宜操作；装填晶粒、焊片必须使用不锈钢盘，以减少对芯片、焊片的摩擦、损伤；然后进入关键工艺设定和执行相关作业标准。
增加了变频电机，且加入程序控制功能，然后输入额定传送速率参数，以达到稳定焊接过程，当产品进入升温区后，炉内实际温度在300℃以上时，链速不稳易影响焊片结晶而产生空洞，因此，降温结晶的过程链速稳定和温度匹配非常重要，本发明的制作工艺，通过程序控制，设定合理工艺链速，传送链速设定范围：140mm/min—150mm/min。
本发明产品制作过程是一种高温熔化材料焊接工艺过程，在焊接过程中不能出现氧化现象，否则影响焊接效果，出现焊接空洞或虚焊，从而导致击穿而失效，本发明通过显微镜观测，确定本工艺将焊接空洞面积控制小于产品焊接面积的15%，通过多次验证，气流过大或过小均对本发明采用特定氮气流量保护焊接过程产生影响，避免氧化而产生虚焊或导致空洞，因此，将氮气设定标准范围：3000L/H—3200L/H。
本发明产品制作过程是一种由低温升至高温熔化焊接材料焊片，再降温达到以连接无氧铜引线和芯片为目的的工艺过程，该焊接过程主要材料铜的熔点为1083.4℃，芯片（含硅成份）熔点为1000℃以上，焊片的熔点为296℃，通过高温熔化焊片，达到液态后再冷却，焊接无氧铜引线和芯片，本发明该过程对选用的所有材料在焊接前均要求无氧化现象，所选焊片的Ag含量达到≥1.45%。
本发明由低温升至高温关键范围为：296℃—385℃，时间控制范围：7.2±0.5分钟；由高温降至低温关键范围：385℃—296℃，时间控制范围：9.7±0.5分钟；通过链速控制，焊接过程防氧化保护焊接材料，确定温度范围和焊接时间，选用合适焊接材料等上述方法，形成一种不易击穿的大电流半导体硅整流二极管的焊接制作工艺。

Claims (2)

1.一种不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺，其特征在于：其工艺步骤为，选用含Ag≧1.45%的焊片、无氧铜引线和芯片作为整流二极管的焊接材料，焊接材料装在传输链上的模具后，在传输链的带动下输送至炉膛内，同时，以3000L/H-3200L/H的流量从炉膛底部朝炉膛内输送氮气，炉膛内沿传输方向分为升温区、降温区和常温区，所述的升温区和降温区均设置有若干个不同加热温度的加热点，升温区的加热点沿输送方向按照温度大小升序排列，降温区的加热点沿输送方向按照温度大小降序排列，所述升温区初始加热点的加热温度为296℃，末端加热点的加热温度为385℃，传输速率为140mm/min-150mm/min,升温时间为7.2±0.5分钟，所述降温区初始加热点的加热温度为385℃，末端加热点的加热温度为296℃，传输速率为140mm/min-150mm/min,降温时间为9.7±0.5分钟，所述升温区的加热点的升温梯度相等，所述降温区的加热点的降温梯度相等，再经常温区的自然降温后，制得整流二极管。
2.根据权利要求1所述的不易击穿的整流二极管的焊接制作工艺，其特征在于：所述传输链通过变频电机驱动。
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