CN108400131A - 内串联结构二极管管堆 - Google Patents

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曹越
王霄
姜成名
蔡静
王钊
胡永军
施传贵
顾晓春
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    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
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    • H01L25/071—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next and on each other, i.e. mixed assemblies
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    • H01L23/057—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body the leads being parallel to the base

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Abstract

本发明涉及一种内串联结构二极管管堆，包括金属陶瓷管壳、基板和二极管芯片；其中，基板具有多个独立的金属互联模块，安装在金属陶瓷管壳上，每两个二极管芯片叠层串联构成回路装配在基板上，金属陶瓷管壳内部集成多个独立的回路。优点：1）将多个二极管芯片在二极管器件内部采用叠层焊接的方式进行关联，可以显著的减少二极管的使用数量。2）二极管器件内部对多芯片进行关联可有效地节约二极管器件和封装器件的尺寸。

Description

内串联结构二极管管堆
技术领域
本发明是一种内串联结构的二极管管堆，属于半导体器件领域。
背景技术
近年来，随着电子技术的不断发展，二极管产品被广泛应用于开关、整流、保护等领域。在实际应用中，往往需要多个二极管联合使用，若均使用独立封装的二极管器件将大大增加应用模块的体积，制约了电子电力系统的小型化和集成化。
为了解决上述问题，缩小使用多个二极管的应用模块体积必须开发一种可有效节约封装器件尺寸的二极管产品。本发明将多个二极管芯片在二极管器件内部采用叠层焊接的方式进行关联，可以显著的减少二极管的使用数量，在满足设计使用要求的前提下有效地节约封装器件的尺寸。
发明内容
本发明提出的是一种内串联结构的二极管管堆，其目的在于解决多个二极管串联使用时模块体积偏大的问题，以此显著缩小二极管器件的体积。
本发明的技术解决方案：
内串联结构二极管管堆，包括金属陶瓷管壳、基板和二极管芯片；其中，基板具有多个独立的金属互联模块，安装在金属陶瓷管壳上，每两个二极管芯片叠层串联构成回路装配在基板上，金属陶瓷管壳内部集成多个独立的回路。
本发明的有益效果：
1）将多个二极管芯片在二极管器件内部采用叠层焊接的方式进行关联，可以显著的减少二极管的使用数量。
2）二极管器件内部对多芯片进行关联可有效地节约二极管器件和封装器件的尺寸。
附图说明
附图1是内串联结构二极管管堆电路示意图；
附图2是内串联结构二极管管堆尺寸图；
附图3是内串联结构二极管管堆的结构示意图；
附图4是内串联结构二极管管堆的产品IR-VR测试曲线；
附图5是内串联结构二极管管堆的产品VF-IF测试曲线。
具体实施方式
内串联结构二极管管堆，包括金属陶瓷管壳、基板和二极管芯片；其中，基板具有多个独立的金属互联模块，安装在金属陶瓷管壳上，每两个二极管芯片叠层串联构成回路装配在基板上，金属陶瓷管壳内部集成多个独立的回路。
所述二极管芯片为表面镀金的多层金属电极系统。
所述回路中的两个二极管芯片是通过焊料将其中一个芯片的负电极与另一芯片的正电极焊接，并通过金丝键合的方式与管壳连通。
使用同种焊料对管壳、基板、芯片进行一次成型焊接。
如果受设备限制，内串联结构二极管管堆无法一次成型焊接，则采用三次焊接成型法，分次进行管壳、基板、芯片间的焊接；使用具有温度梯度的不同焊料分次进行管壳、基板、芯片间的焊接，先焊接的部位使用高熔点焊料，后焊接的部位使用低熔点焊料。
下面结合附图对本发明技术方案进一步说明
如附图1所示，内串联结构二极管管堆，包括金属陶瓷管壳、基板和二极管芯片；其中，基板具有多个独立的金属互联模块，安装在金属陶瓷管壳上，金属陶瓷管壳内部集成多个独立的回路。
如附图2所示，内串联结构二极管管堆，长10.1±0.15mm，宽7.1±0.15mm，高2.85mm。
如附图3所示，每两个二极管芯片叠层串联构成回路装配在基板上。两个二极管芯片是通过焊料将其中一个芯片的负电极与另一芯片的正电极焊接，并通过金丝键合的方式与管壳连通。
如附图4所示，内串联结构二极管管堆具有良好的IR-VR特性。实施例1所述的内串联结构二极管管堆满足指标要求VBR≥200V(IR=10μA)。
如附图5所示，内串联结构二极管管堆具有良好的VF-IF特性。实施例1所述的内串联结构二极管管堆满足指标要求VF≤2.2V(IF=1.0A)。
实施例1
设计一种内串联结构二极管管堆拥有8个独立回路，每回路由2只相同的PIN二极管芯片叠层串联构成，每回路电参数指标要求VBR≥200V(IR=10μA),VF≤2.2V(IF=1.0A)。
选用引线电阻R≤0.1Ω/根的金属陶瓷管壳，每回路的2只芯片相同，因此需选用VBR≥100V(IR=10μA),VF≤1V(IF=1.0A)的二极管芯片。
在管壳与基板间、基板与芯片间、芯片与芯片间涂覆相同的焊料，放置于氮气保护的共晶炉中共晶焊接成型。
选取合适尺寸的金丝将芯片的正负电极与管壳连通。
采用合适的封帽形式进行封帽。
测试产品电性能满足设计要求。

Claims (8)

1.内串联结构二极管管堆，其特征在于包括金属陶瓷管壳、基板和二极管芯片；其中，基板具有多个独立的金属互联模块，焊接在金属陶瓷管壳上，每两个二极管芯片叠层串联构成回路焊接在基板上，金属陶瓷管壳内部集成多个独立的回路。
2.如权利要求1所述的内串联结构二极管管堆，其特征在于所述二极管芯片为表面镀金的多层金属电极系统。
3.如权利要求1所述的内串联结构二极管管堆，其特征在于所述回路中的两个二极管芯片是通过焊料将其中一个芯片的负电极与另一芯片的正电极焊接，并通过金丝键合的方式与金属陶瓷管壳连通。
4.如权利要求1所述的内串联结构二极管管堆，其特征在于使用三种熔点具有温度梯度的焊料进行金属陶瓷管壳、基板、芯片间的焊接；先焊接的部位所使用焊料的熔点高于后焊接的部位所使用的焊料的熔点。
5.如权利要求1所述的内串联结构二极管管堆，其特征在于使用同种焊料对金属陶瓷管壳、基板、芯片进行一次成型焊接。
6.如权利要求1所述的内串联结构二极管管堆，其特征在于所述内串联结构二极管管堆，长10.1±0.15mm，宽7.1±0.15mm，高2.85mm。
7.如权利要求1所述的内串联结构二极管管堆，其特征在于所述内串联结构二极管管堆拥有8个独立回路，每回路由2只相同的PIN二极管芯片叠层串联构成，每个回路VBR≥200V(IR=10μA)，VF≤2.2V(IF=1.0A)。
8.如权利要求1所述的内串联结构二极管管堆，其特征在于金属陶瓷管壳的引线电阻R≤0.1Ω/根，二极管芯片的VBR≥100V(IR=10μA)，VF≤1V(IF=1.0A)。
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