CN201440416U - 快恢复二极管 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种快恢复二极管，所述快恢复二极管包括框架及焊接在框架上的至少一个芯片，所述快恢复二极管的反向恢复时间小于或等于150ns，反向击穿电压在180-300V之间。所述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

快恢复二极管
【技术领域】
本实用新型涉及一种快恢复二极管。
【背景技术】
随着电力电子技术的发展，各种变频电路、斩波电路的应用不断扩大，这些电力电子电路中的主回路不论是采用换流关断的晶闸管，还是采用有自关断能力的新型电力电子器件(例如GTO、MCT、IGBT等等)，都需要一个与之并联的且反向恢复时间较短的二极管，以通过负载中的无功电流，减小电容的充电时间，同时抑制因负载电流瞬时反向而感应的高电压。
传统的二极管虽然具有较好的反向耐压性能，但是正向大注入的少数载流子的存在使得少子寿命较长，反向恢复时间相应较长，一般可达到几百纳秒。因此，传统的二极管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快恢复二极管。
一种快恢复二极管，所述快恢复二极管包括框架及焊接在框架上的至少一个芯片，所述快恢复二极管的反向恢复时间小于或等于150ns，反向击穿电压在180-300V之间。
优选的，所述快恢复二极管是单管。
优选的，所述快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚、塑封外壳，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，所述快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚、塑封外壳，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，所述塑封外壳密封芯片和键合丝。
优选的，所述快恢复二极管是共阴对管。
优选的，所述快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚、第三引脚、塑封外壳，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。
优选的，所述快恢复二极管是共阳对管。
优选的，所述快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚、第三引脚、塑封外壳，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，所述快恢复二极管采用TO-220封装。
上述快恢复二极管的反向恢复时间小于或等于150ns，反向击穿电压在180-300V之间，由此可见，上述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是快恢复二极管的内部结构原理图。
图2是快恢复二极管的示意图。
图3是快恢复二极管的封装成品图。
【具体实施方式】
图1是快恢复二极管的内部结构原理图。从内部结构看，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是快恢复二极管的示意图。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是快恢复二极管20的阳极，第三引脚26是快恢复二极管20的阴极。单管和共阳对管的情况可依此类推。
下面对快恢复二极管20的生产工艺进行说明。
在芯片22的生产过程中采用了外延工艺和少子寿命控制技术。通过选择某种合适的深能级重金属杂质扩散在半导体中以降低少子寿命，提高反向恢复软度。常用的重金属杂质有金、铂、钯等。
快恢复二极管20的生产工艺包括：(1)、一次扩散(闭扩)：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；(16)、封装：将芯片、定位环、银片等组装到管壳里，用专用冷焊封装机将管壳上下壳焊好。
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。对于型号为12F020的快恢复二极管，可采用型号为8mil各2根或12mil各1根的硅铝丝。对于型号为16F020的快恢复二极管，可采用型号为12mil各2根的硅铝丝。对于型号为16F020C的快恢复二极管，可采用型号为12mil各2根或15mil各1根的硅铝丝。
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175±10℃，预热台表面温度控制在150±30℃，合模压力控制在10-13MPa，注进压力控制在2-4MPa，实际注进时间控制在10-20s，固化时间不得小于80s/模。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，最后将测试合格的快恢复二极管20包装入库。
快恢复二极管20的主要测试参数如下表所示：
Figure G2009201329222D00051
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)

1.一种快恢复二极管，其特征在于：所述快恢复二极管包括框架及焊接在框架上的至少一个芯片，所述快恢复二极管的反向恢复时间小于或等于150ns，反向击穿电压在180-300V之间。
2.根据权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于：所述快恢复二极管是单管。
3.根据权利要求2所述的快恢复二极管，其特征在于：所述快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚、塑封外壳，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所述的快恢复二极管，其特征在于：所述快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚、塑封外壳，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，所述塑封外壳密封芯片和键合丝。
5.根据权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于：所述快恢复二极管是共阴对管。
6.根据权利要求5所述的快恢复二极管，其特征在于：所述快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚、第三引脚、塑封外壳，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所述的快恢复二极管，其特征在于：所述快恢复二极管是共阳对管。
8.根据权利要求7所述的快恢复二极管，其特征在于：所述快恢复二极管还包括键合丝、第一引脚、第二引脚、第三引脚、塑封外壳，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所述的快恢复二极管，其特征在于：所述快恢复二极管采用TO-220封装。
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