CN201438466U - 超快恢复二极管 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种超快恢复二极管，所述超快恢复二极管包括框架及焊接在框架上的至少一个芯片，所述超快恢复二极管的反向恢复时间为20-40ns，反向击穿电压为180V-300V。所述超快恢复二极管的反向击穿电压比传统的二极管要高，反向恢复时间比传统的二极管要短，可以很好的满足实际工作的需要。

Description

超快恢复二极管
【技术领域】
本实用新型涉及一种超快恢复二极管。
【背景技术】
目前市场上应用的整流器件中，肖特基二极管反向恢复时间最短，可达到几十ns，但是其反向击穿电压过小，基本上都在100V以内。在对反向击穿电压要求越来越高的电路中，传统的肖特基二极管已经明显不能满足要求。
快恢复二极管(Fast Recovery Diode，FRD)是近年来问世的新型半导体器件，具有开关特性好、反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。快恢复二极管的反向恢复时间一般为几百纳秒，正向压降约为0.6V，正向电流是几安培至几千安培，反向峰值电压可达几百至几千伏。
虽然快恢复二极管的反向击穿电压比肖特基二极管大，但是反向恢复时间过长，因此仍然不能满足实际工作的需要。
【实用新型内容】
有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种反向击穿电压高且反向恢复时间短的超快恢复二极管。
一种超快恢复二极管，包括框架及焊接在框架上的至少一个芯片，所述超快恢复二极管的反向恢复时间为20-40ns，反向击穿电压为180V-300V。
优选的，所述超快恢复二极管是单管。
优选的，所述超快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚，所述第一引脚与框架是绝缘的，所述第二引脚与框架是导通的，所述芯片的阴极与框架连接，所述芯片的阳极通过键合丝与第一引脚连接。
优选的，所述超快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚，所述第一引脚与框架是绝缘的，所述第二引脚与框架是导通的，所述芯片的阳极与框架连接，所述芯片的阴极通过键合丝与第一引脚连接。
优选的，所述超快恢复二极管是共阴对管。
优选的，所述超快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚、第三引脚，所述至少一个芯片是第一芯片和第二芯片，所述第一引脚和第二引脚与框架是绝缘的，所述第三引脚与框架是导通的，所述第一芯片和第二芯片的阴极分别与框架连接，所述第一芯片的阳极通过键合丝与第一引脚连接，所述第二芯片的阳极通过键合丝与第二引脚连接。
优选的，所述超快恢复二极管是共阳对管。
优选的，所述超快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚、第三引脚，所述至少一个芯片是第一芯片和第二芯片，所述第一引脚和第二引脚与框架是绝缘的，所述第三引脚与框架是导通的，所述第一芯片和第二芯片的阳极分别与框架连接，所述第一芯片的阴极通过键合丝与第一引脚连接，所述第二芯片的阴极通过键合丝与第二引脚连接，所述塑封外壳密封第一芯片、第二芯片及键合丝。
优选的，所述超快恢复二极管采用TO-220封装。
上述超快恢复二极管的反向恢复时间为20-40ns，反向击穿电压为180V-300V，由此可见，上述超快恢复二极管的反向击穿电压比传统的二极管要高，反向恢复时间比传统的二极管要短，可以很好的满足实际工作的需要。
【附图说明】
图1是超快恢复二极管的内部结构原理图。
图2是超快恢复二极管的示意图。
图3是超快恢复二极管的封装成品图。
【具体实施方式】
图1是超快恢复二极管的内部结构原理图。从内部结构看，超快恢复二极管可分成单管和对管。对管内部包含两只快恢复二极管，根据两只二极管接法的不同，又分为共阴对管和共阳对管。图1(a)是单管的示意图，图1(b)是共阴对管的示意图，图3(c)是共阳对管的示意图。
图2是超快恢复二极管的示意图。超快恢复二极管20包括框架21、芯片22、键合丝23、第一引脚24、第二引脚25、第三引脚26、塑封外壳(图未示)。第一引脚24和第二引脚25与框架21是绝缘的，第三引脚26与框架21是导通的。
现以超快恢复二极管20为共阴对管的情况进行说明。两个芯片22的阴极直接焊接在框架21上，两个芯片22的阳极分别通过键合丝23与第一引脚24和第二引脚25连接。即第一引脚24和第二引脚25是超快恢复二极管20的阳极，第三引脚26是超快恢复二极管20的阴极。单管和共阳对管的情况可依此类推。
下面对超快恢复二极管20的生产工艺进行说明。
芯片22的生产工艺包括如下步骤：
(1)、一次扩散(封闭扩散)：清洗干净的原始硅片，1200～1250℃扩散炉恒温扩散，采用99.9999％纯家源扩散，表面浓度为1017～1018/cm3。
(2)、单面去P型：用磨片机磨掉扩散片的一面P型面。
(3)、磷沉积：清洗干净的去掉一面的扩散片，1000～1150℃扩散炉恒温扩散，采用液态源三氯氧磷(POCl3)扩散，表面浓度为≥1～9×1019/cm3。
(4)、P面去磷：用丝网印刷机印刷磨过的那一面，将P型面的磷腐蚀掉。
(5)、磷推进：清洗干净扩散片，1200～1250℃扩散炉恒温推进。
(6)、杂质纸源扩散：清洗干净扩散片，1200～1250℃扩散炉BP纸杂质纸源扩散，P和N型面表面浓度均为1.0～10×1021/cm3。
(7)、氧化：清洗干净扩散片，1200～1250℃扩散炉恒温氧化。
(8)、硅片扩铂：清洗干净扩散片，扩散炉恒温扩散15～45分钟，温度800℃至950℃，铂液采用三氯化铂溶液，浓度为0.5～2.5％。
(9)、割圆：用割圆机将扩铂硅片割成所需大小。
(10)、烧结：清洗干净扩散片、圆钼片、铝硅片，按顺序装入模具，放进650～700℃的烧结炉中进行烧结合金。
(11)、蒸发坚膜：烧结好的芯片，清洗干净放进镀膜机中蒸铝，再放进烧结炉中坚膜合金。
(12)、喷角：蒸坚好的芯片，在喷角机上喷出正角。
(13)、磨角腐蚀保护：将喷角的芯片，在磨角机上磨出小的斜角，在旋转腐蚀机上进行酸腐蚀，然后涂胶保护，常、高温固化，形成完整的芯片。
(14)、中测：芯片分别在伏安特性测试仪、通态压降测试台上测试耐压和正向压降。
(15)、芯片电子辐照：测试合格的芯片，到中照单位去进行电子辐照，辐照剂量106～108。
在芯片22的生产过程中采用了外延工艺和铂液态源扩散工艺，这样可以降低少数载流子寿命，从而达到缩短反向恢复时间的效果，经测试，超快恢复二极管20的反向恢复时间可以达到20-40ns。另外，通过化学腐蚀工艺形成台面，并通过玻璃钝化工艺保护PN结以减小表面污染，从而降低表面漏电流，提高反向击穿电压，反向击穿电压可以达到180V-300V，正向导通压降在0.8-1.1V之间。
将制作好的芯片22通过焊料焊接在框架21上，即粘片工艺。在粘片工艺中，焊料为低温含磷焊料，保护气体为氢气与氮气的混合气体，并且氢气占混合气体的15％-30％，混合气体用量为5-30L/min，粘片时间为50-300ms，框架加热温度为280-390℃。
采用键合丝23连接芯片22的阳极与第一引脚24或第二引脚25，即键合工艺。键合丝23为硅铝丝。
用塑封外壳密封芯片22和键合丝23，即塑封工艺。在塑封工艺中，模具表面温度控制在150-200℃，预热台表面温度控制在150±30℃，合模压力控制在8-14MPa，注进压力控制在2-6MPa，实际注进时间控制在10-20s，固化时间不得小于60-200s/模。超快恢复二极管20采用TO-220封装，封装成品如图3所示。
接着进行固化、电镀、切筋、测试等工艺，最后将测试合格的超快恢复二极管20包装入库。
超快恢复二极管20的主要测试参数如下表所示：
  测试参数   测试值
  反向电压   180V-300V
  正向电流   ≥18A
  正向电压   0.8-1.1V
  最大反向漏电流   ≤25uA
  反向恢复时间   20-40ns
  测试参数   测试值
  反向恢复电荷   180nC左右
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种超快恢复二极管，其特征在于：所述超快恢复二极管包括框架及焊接在框架上的至少一个芯片，所述超快恢复二极管的反向恢复时间为20-40ns，反向击穿电压为180V-300V。
2.根据权利要求1所述的超快恢复二极管，其特征在于：所述超快恢复二极管是单管。
3.根据权利要求2所述的超快恢复二极管，其特征在于：所述超快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚，所述第一引脚与框架是绝缘的，所述第二引脚与框架是导通的，所述芯片的阴极与框架连接，所述芯片的阳极通过键合丝与第一引脚连接。
4.根据权利要求2所述的超快恢复二极管，其特征在于：所述超快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚，所述第一引脚与框架是绝缘的，所述第二引脚与框架是导通的，所述芯片的阳极与框架连接，所述芯片的阴极通过键合丝与第一引脚连接。
5.根据权利要求1所述的超快恢复二极管，其特征在于：所述超快恢复二极管是共阴对管。
6.根据权利要求5所述的超快恢复二极管，其特征在于：所述超快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚、第三引脚，所述至少一个芯片是第一芯片和第二芯片，所述第一引脚和第二引脚与框架是绝缘的，所述第三引脚与框架是导通的，所述第一芯片和第二芯片的阴极分别与框架连接，所述第一芯片的阳极通过键合丝与第一引脚连接，所述第二芯片的阳极通过键合丝与第二引脚连接，所述塑封外壳密封第一芯片、第二芯片及键合丝。
7.根据权利要求1所述的超快恢复二极管，其特征在于：所述超快恢复二极管是共阳对管。
8.根据权利要求5所述的超快恢复二极管，其特征在于：所述超快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚、第三引脚，所述至少一个芯片是第一芯片和第二芯片，所述第一引脚和第二引脚与框架是绝缘的，所述第三引脚与框架是导通的，所述第一芯片和第二芯片的阳极分别与框架连接，所述第一芯片的阴极通过键合丝与第一引脚连接，所述第二芯片的阴极通过键合丝与第二引脚连接，所述塑封外壳密封第一芯片、第二芯片及键合丝。
9.根据权利要求1所述的超快恢复二极管，其特征在于：所述超快恢复二极管采用TO-220封装。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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