CN208173593U - 金属封装串联结构二极管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体技术领域，公开了一种金属封装串联结构二极管。其包括：第一二极管芯片、第二二极管芯片以及形成有密封空间的封装体，第一二极管芯片以及第二二极管芯片均位于密封空间内；封装体上设置有第一电极、第二电极以及第三电极，第二二极管芯片的阳极以及第一二极管芯片的阴极分别与第二电极电性连接，第一二极管芯片的阳极与第一电极电性连接，第二二极管芯片的阴极与第三电极电性连接。本实施方式通过将二极管串联后进行独立封装，不仅可替代两颗独立封装的二极管应用在需要串联二极管的电路中，大大减小器件所占面积或体积，而且可按照单管使用，同时串联结构还可以提高器件耐压能力，大大降低器件总电容。

Description

金属封装串联结构二极管

技术领域

本实用新型实施例涉及半导体技术领域，特别涉及一种金属封装串联结构二极管。

背景技术

整流二极管是电源中的常用器件，为了保证其高可靠性，常采用金属陶瓷结构进行封装。常见的金属陶瓷封装二极管，主要包括：单管结构以及并联双芯结构，封装类型一般包括直插(TO)系列和表贴(Surface Mounted Devices，SMD)系列。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：对于需要两个二极管串联使用的电路，只能使用两个独立封装的单管，占用电路板面积太大，不利于电源小型化。并联二极管器件整体耐压能力与单个芯片耐压相同，在两个芯片耐压有差别时，受耐压最低二极管的制约，因此并联二极管的耐压较差。二极管并联时，其电容相互叠加导致器件总电容较大。

实用新型内容

本实用新型实施方式的目的在于提供一种金属封装串联结构二极管，通过将二极管串联后进行独立封装，不仅可替代两颗独立封装的二极管应用在需要串联二极管的电路中，大大减小器件所占面积或体积，而且可按照单管使用，同时串联结构还可以提高器件耐压能力，大大降低器件总电容。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种金属封装串联结构二极管，包括：第一二极管芯片、第二二极管芯片以及形成有密封空间的封装体；所述第一二极管芯片以及第二二极管芯片均位于所述密封空间内；所述封装体上设置有第一电极、第二电极以及第三电极，所述第二二极管芯片的阳极以及所述第一二极管芯片的阴极分别与所述第二电极电性连接，所述第一二极管芯片的阳极与所述第一电极电性连接，所述第二二极管芯片的阴极与所述第三电极电性连接；其中，所述第一二极管芯片以及所述第二二极管芯片的阳极均位于芯片正面，且阴极均位于芯片背面。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，通过将第一二极管芯片的阴极以及第二二极管芯片的阳极与第二电极连接，将第一二极管芯片的阳极与第一电极连接，将第二二极管芯片的阴极与第三电极连接，从而实现二极管(第一二极管芯片以及第二二极管芯片)串联连接；并且，通过将第一二极管芯片以及第二二极管芯片封装在密封空间内，可以保证二极管工作的高可靠性。因此，本实施方式既可以替代两颗独立封装的二极管应用在需要串联的电路中，从而大大减少器件所占面积或者体积，而且可以作为单管使用，并且串联结构的二极管的总电容大大降低，耐压能力得到提高。

另外，所述封装体包括：第一陶瓷绝缘层、第一散热导电片、第二散热导电片、第一金属盖板以及一端开口的金属腔体；所述第一陶瓷绝缘层设置在与所述开口相对的所述金属腔体内壁上；所述第一散热导电片以及所述第二散热导电片并列设置在所述第一陶瓷绝缘层上；所述第一散热导电片上设置所述第一二极管芯片，所述第二散热导电片上设置所述第二二极管芯片；所述第一金属盖板与所述金属腔体焊接连接，且密封所述金属腔体的开口。从而提供了一种直插式金属封装串联结构二极管。

另外，所述第一电极、第二电极以及第三电极均为贯穿所述密封空间以及所述金属腔体外部的导线，且均通过绝缘子固定在所述金属腔体侧壁。

另外，所述第一二极管芯片的阴极通过所述第一散热导电片与所述第二电极电性连接；和/或，所述第二二极管芯片的阴极通过所述第二散热导电片与所述第三电极电性连接。从而可简化封装工艺。

另外，所述第一二极管芯片的两极分别通过连接件与所述第一电极、第二电极对应连接；所述第二二极管芯片的两极分别通过连接件与所述第二电极、第三电极对应连接。

另外，所述连接件为铝线或者铜线。

另外，所述封装体包括：金属底板、第二陶瓷绝缘层、第三散热导电片、陶瓷绝缘墙、金属围墙以及第二金属盖板；所述金属底板的一侧分别形成载片台以及承载区，所述载片台上设有所述第一二极管芯片；所述承载区上设有所述第二陶瓷绝缘层，所述第二陶瓷绝缘层上设有第三散热导电片，所述第三散热导电片上设有所述第二二极管芯片；其中，所述载片台与所述第三散热导电片的承载面位于同一平面；所述金属底板、陶瓷绝缘墙、金属围墙以及所述第二金属盖板形成所述密封空间；所述金属底板与所述载片台相对的一面形成所述第二电极；所述第二陶瓷绝缘层开设有第一通孔以及第二通孔，所述第一电极固定于所述第二陶瓷绝缘层且贯穿所述第一通孔，所述第三电极固定于所述第二陶瓷绝缘层且贯穿所述第二通孔。从而提供了一种表贴式金属封装串联结构二极管。

另外，所述第一二极管芯片的阳极通过连接件与所述第一电极对应连接；所述第二二极管芯片的两极分别通过连接件与所述载片台及第三电极对应连接。

另外，所述第二二极管芯片的阴极通过所述第三散热导电片与所述第三电极电性连接，从而简化封装工艺。

另外，所述第一二极管芯片以及所述第二二极管芯片的阳极与对应电极之间的连接件的尺寸参数基本相同，从而保证第一二极管芯片以及第二二极管芯片性能参数的一致性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是串联二极管的等效电路示意图；

图2是根据本实用新型第一实施方式金属封装串联结构二极管的内部电极连接结构示意图；

图3是图2的A-A向剖面结构示意图；

图4是根据本实用新型第二实施方式金属封装串联结构二极管的内部电极连接结构示意图；

图5是根据本实用新型第三实施方式金属封装串联结构二极管的内部电极连接结构示意图；

图6是图5的A-A向剖面结构示意图；

图7是图5的B-B向剖面结构示意图；

图8是根据本实用新型第四实施方式金属封装串联结构二极管的内部电极连接结构示意图；

图9是反向串联二极管的等效电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本实用新型的第一实施方式涉及一种金属封装串联结构二极管，包括：第一二极管芯片、第二二极管芯片以及形成有密封空间的封装体，第一二极管芯片以及第二二极管芯片均位于密封空间内；封装体上设置有第一电极、第二电极以及第三电极，第二二极管芯片的阳极以及第一二极管芯片的阴极分别与第二电极电性连接，第一二极管芯片的阳极与第一电极电性连接，第二二极管芯片的阴极与第三电极电性连接，其中，第一二极管芯片以及第二二极管芯片的阳极均位于芯片正面，且阴极均位于芯片背面。本实用新型实施方式相对于现有技术而言，通过将第一二极管芯片的阴极以及第二二极管芯片的阳极分别与第二电极连接，将第一二极管芯片的阳极与第一电极连接，将第二二极管芯片的阴极与第三电极连接，从而实现二极管(第一二极管芯片以及第二二极管芯片)串联连接；并且，通过将第一二极管芯片以及第二二极管芯片封装在密封空间内，可以保证二极管工作的高可靠性。因此，本实施方式既可以替代两颗独立封装的二极管应用在需要串联的电路中，从而大大减少器件所占面积或者体积，而且可以作为单管使用，并且串联结构的二极管的总电容大大降低，耐压能力得到提高。

下面对本实施方式的金属封装串联结构二极管的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

具体而言，请参阅图1至图3，可以采用本实施方式的金属封装串联结构二极管实现直插式二极管封装结构。具体地，封装体1包括：第一陶瓷绝缘层101、第一散热导电片102、第二散热导电片103、第一金属盖板104以及一端开口的金属腔体105，第一陶瓷绝缘层101设置在与开口相对的金属腔体105内壁上，第一散热导电片102以及第二散热导电片103并列设置在第一陶瓷绝缘层101上，第一金属盖板104与金属腔体105焊接连接，且密封金属腔体105的开口，从而形成密封空间。本实施方式中，第一电极30、第二电极31以及第三电极32)均为贯穿密封空间以及金属腔体105外部的导线，且均通过绝缘子106固定在金属腔体105侧壁。

本实施方式中，第一散热导电片102上设置第一二极管芯片20，第二散热导电片103上设置第二二极管芯片21。其中，第一二极管芯片20的两极分别通过连接件与第一电极30、第二电极31对应连接，第二二极管芯片21的两极分别通过连接件与第二电极31、第三电极32对应连接。举例而言，第一二极管芯片20的阳极通过连接件，例如铝线，与第一电极30连接，第一二极管芯片20的阴极通过铝线与第二电极31连接，第二二极管芯片21的阳极通过铝线与第二电极31连接，第二二极管芯片21的阴极通过铝线与第三电极32连接。在实际应用中，铝线连接可以采用键合工艺实现，此处不再赘述。本实施方式对于第一二极管芯片20以及第二二极管芯片21与各电极的连接方式不作具体限制，在实际应用中，还可以采用铜线或者其他连接件进行连接。需要说明的是，本实施方式对于封装体1中的二极管芯片的数量不做具体限制，当二极管芯片的数量为3个以上时，按照上述两个二极管的连接方式进行串联连接即可。

本实施方式中，第一散热导电片102以及第二散热导电片103亦可以称为热沉或者过渡片，第一散热导电片102以及第二散热导电片103均可以焊接在第一陶瓷绝缘层101上，第一陶瓷绝缘层101、第一散热导电片102以及第二散热导电片103作为封装体1(亦可称为管壳)的内部结构，可以与金属腔体105一并制作完成。第一二极管芯片20可以焊接在第一散热导电片102的表面，第二二极管芯片21可以焊接在第二散热导电片103的表面。在第一二极管芯片20以及第二二极管芯片21的阳极、阴极均与电极对应焊接连接后，即可焊接第一金属盖板104与金属腔体105，实现串联二极管的封装，需要说明的是，密封空间内还可以充入保护气体，从而提高二极管的使用寿命，保护气体的充入方法为本领域技术人员熟知，此处不再赘述。串联连接的第一二极管芯片20以及第二二极管芯片21即可通过第一电极30、第二电极31以及第三电极32接入到所应用的电路中去，当将第一电极30以及第三电极32接入到电路中时，即可取代现有的两颗独立封装的二极管，当将第一电极30以及第二电极31或者第二电极31以及第三电极32接入到电路中时，即相当于现有的单管结构。

本实施方式与现有技术相比，在金属封装结构中实现了二极管串联连接，封装结构简单、合理，有利于自动化批量生产。串联连接的二极管不仅可有效提高耐压能力，大大减小总电容，而且可替代现有电路中的单管串联结构，大大减小电路板尺寸，有利于实现电源小型化。

本实用新型的第二实施方式涉及一种金属封装串联结构二极管。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，第一二极管芯片以及第二二极管芯片的两极均通过连接件与外接电极(第一电极、第二电极以及第三电极连接)，而在本实用新型第二实施方式中，第一二极管芯片以及第二二极管芯片的阴极分别通过第一散热导电片以及第二散热导电片直接与外接电极连接，从而可以简化生产工艺，提高生产效率。

请参阅图4，本实施方式中，第一二极管芯片20的阴极通过第一散热导电片102与第二电极31电性连接，第二二极管芯片21的阴极通过第二散热导电片103与第三电极32电性连接，而第一二极管芯片20的阳极则仍可通过铝线与第一电极30电性连接，第二二极管芯片21的阳极亦通过铝线与第二电极31电性连接，从而实现第一二极管芯片20以及第二二极管芯片21串联连接。具体地，第一二极管芯片20的阴极与第一散热导电片102电性连接，且第一散热导电片102延伸形成第一连接部1020，第一散热导电片102通过第一连接部1020与第二电极31连接；第二二极管芯片21的阴极与第二散热导电片103电性连接，且第二散热导电片103延伸形成第二连接部1030，第二散热导电片103通过第二连接部1030与第三电极32连接，需要说明的是，本实施方式对于第一二极管芯片20以及第二二极管芯片21的两极与第一电极30、第二电极31以及第三电极32的具体连接关系不做限制，只要实现串联连接即可。

本实施方式与第一实施方式相比，由于第一连接部1020与第二电极31、第二连接部1030与第三电极32在制作时即可电性连接，所以实际只需将第一二极管芯片20的阳极与第一电极30电性连接(如铝丝键合)、将第二二极管芯片21的阳极与第二电极31电性连接即可实现二极管串联连接，减少了铝丝键合过程，从而可大大简化封装过程。

请参阅图5至图7，采用本实用新型第三实施方式提供的金属封装串联结构二极管实现表贴式金属二极管封装结构。

具体而言，封装体1包括：金属底板108、第二陶瓷绝缘层112、第三散热导电片113、陶瓷绝缘墙109、金属围墙110以及第二金属盖板111。其中，金属底板108、陶瓷绝缘墙109、金属围墙110以及第二金属盖板111形成密封空间，在实际应用中，密封空间内可以充入保护气体。金属底板108的一侧分别形成载片台1080以及承载区1081，载片台1080上设有第一二极管芯片20，承载区1081上设有第二陶瓷绝缘层112，第二陶瓷绝缘层112上设有第三散热导电片113，第三散热导电片113上设有第二二极管芯片21。其中，载片台1080与第三散热导电片113的承载面位于同一平面，从而使得封装后第一二极管芯片20以及第二二极管芯片21的高度相同。金属底板108与载片台1080相对的一面形成第二电极31，第一电极30以及第三电极32分别设置在第二陶瓷绝缘层112上。第二陶瓷绝缘层112开设有第一通孔以及第二通孔，第一电极30固定于第二陶瓷绝缘层112且贯穿第一通孔，第一电极30暴露于密封空间内的一端形成连接第一二极管芯片20的阳极的内部电极，第一电极30的另一端形成与外部电路连接的外部电极，第三电极32固定于第二陶瓷绝缘层112且贯穿第二通孔，第三电极32暴露于密封空间内的一端形成连接第二二极管芯片21的阴极的内部电极，第三电极32的另一端形成与外部电路连接的外部电极，从而形成表贴式封装结构。

本实施方式中，第一二极管芯片20的阳极通过连接件与第一电极30连接，第一二极管芯片20的阴极与金属底板108电性连接，金属底板108作为第二电极31，第二二极管芯片21的阳极通过连接件107(铝丝键合)与第二电极31(即金属底板108)连接，第二二极管芯片21的阴极通过连接件与第三电极32电性连接，从而实现第一二极管芯片20以及第二二极管芯片21的串联连接，然本实施方式对于串联连接的二极管的数量不作具体限制。

本实施方式与第一实施方式相比，提供了表贴式的金属封装串联结构二极管，进一步丰富了金属封装串联结构二极管的实现方式。

本实用新型第四实施方式涉及一种金属封装串联结构二极管。第四实施方式与第三实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第三实施方式中，第二二极管芯片两极均通过连接件与外接电极，而在本实用新型第四实施方式中，第二二极管芯片的阴极通过第三散热导电片直接与外接电极连接，从而可以简化生产工艺，提高生产效率。

请参阅图8，本实施方式中，第二二极管芯片21的阴极通过第三散热导电片113与第三电极32电性连接。具体地，第二二极管芯片21的阴极与第三散热导电片113电性连接，第三散热导电片113延伸形成第三连接部1130，第三散热导电片113通过第三连接部1130与第三电极32连接。需要说明的是，本实施方式对于第一二极管芯片20以及第二二极管芯片21的两极与第一电极30、第二电极31以及第三电极32的具体连接关系不做限制，只要实现串联连接即可。另外，第一二极管芯片20的阳极仍通过连接件与第一电极30连接，阴极直接焊接在金属底板108上，从而与第二电极31电性连接，第二二极管芯片21的阳极通过连接件与第二电极31(即金属底板108)连接，从而实现二极管串联连接。

在一个例子中，连接第一二极管芯片20的阳极与第一电极30的铝丝，与连接第二二极管芯片21的阳极以及第二电极31的铝丝的尺寸参数基本相同，从而使得串联连接的二极管参数非常一致。

本实施方式与第三实施方式相比，由于第三连接部与第三电极32在制作时即可电性连接，所以实际只需将第一二极管芯片20的阳极与第一电极30电性连接(如铝丝键合)、将第二二极管芯片21的阳极与第二电极31电性连接即可实现两者串联连接，减少了铝丝键合过程，从而可简化封装过程。

由于第三实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第三实施方式互相配合实施。第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第三实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第三实施方式中。

值得一提的是，在以上四种实施方式中，均可根据电路要求，通过内部电极连接调整，实现如图9所示的反向串联结构，封装实现方法则与以上四种实施方式相似，此处不再赘述。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种金属封装串联结构二极管，其特征在于，包括：第一二极管芯片、第二二极管芯片以及形成有密封空间的封装体；

所述第一二极管芯片以及第二二极管芯片均位于所述密封空间内；

所述封装体上设置有第一电极、第二电极以及第三电极，所述第二二极管芯片的阳极以及所述第一二极管芯片的阴极分别与所述第二电极电性连接，所述第一二极管芯片的阳极与所述第一电极电性连接，所述第二二极管芯片的阴极与所述第三电极电性连接；

其中，所述第一二极管芯片以及所述第二二极管芯片的阳极均位于芯片正面，且阴极均位于芯片背面。

2.根据权利要求1所述的金属封装串联结构二极管，其特征在于，所述封装体包括：第一陶瓷绝缘层、第一散热导电片、第二散热导电片、第一金属盖板以及一端开口的金属腔体；

所述第一陶瓷绝缘层设置在与所述开口相对的所述金属腔体内壁上；

所述第一散热导电片以及所述第二散热导电片并列设置在所述第一陶瓷绝缘层上；

所述第一散热导电片上设置所述第一二极管芯片，所述第二散热导电片上设置所述第二二极管芯片；

所述第一金属盖板与所述金属腔体焊接连接，且密封所述金属腔体的开口。

3.根据权利要求2所述的金属封装串联结构二极管，其特征在于，所述第一电极、第二电极以及第三电极均为贯穿所述密封空间以及所述金属腔体外部的导线，且均通过绝缘子固定在所述金属腔体侧壁。

4.根据权利要求2所述的金属封装串联结构二极管，其特征在于，所述第一二极管芯片的阴极通过所述第一散热导电片与所述第二电极电性连接；和/或，

所述第二二极管芯片的阴极通过所述第二散热导电片与所述第三电极电性连接。

5.根据权利要求2所述的金属封装串联结构二极管，其特征在于，所述第一二极管芯片的两极分别通过连接件与所述第一电极、第二电极对应连接；所述第二二极管芯片的两极分别通过连接件与所述第二电极、第三电极对应连接。

6.根据权利要求5所述的金属封装串联结构二极管，其特征在于，所述连接件为铝线或者铜线。

7.根据权利要求2所述的金属封装串联结构二极管，其特征在于，所述封装体包括：金属底板、第二陶瓷绝缘层、第三散热导电片、陶瓷绝缘墙、金属围墙以及第二金属盖板；

所述金属底板的一侧分别形成载片台以及承载区，所述载片台上设有所述第一二极管芯片；

所述承载区上设有所述第二陶瓷绝缘层，所述第二陶瓷绝缘层上设有第三散热导电片，所述第三散热导电片上设有所述第二二极管芯片；

其中，所述载片台与所述第三散热导电片的承载面位于同一平面；

所述金属底板、陶瓷绝缘墙、金属围墙以及所述第二金属盖板形成所述密封空间；

所述金属底板与所述载片台相对的一面形成所述第二电极；

所述第二陶瓷绝缘层开设有第一通孔以及第二通孔，所述第一电极固定于所述第二陶瓷绝缘层且贯穿所述第一通孔，所述第三电极固定于所述第二陶瓷绝缘层且贯穿所述第二通孔。

8.根据权利要求7所述的金属封装串联结构二极管，其特征在于，所述第一二极管芯片的阳极通过连接件与所述第一电极对应连接；

所述第二二极管芯片的两极分别通过连接件与所述载片台及第三电极对应连接。

9.根据权利要求7所述的金属封装串联结构二极管，其特征在于，所述第二二极管芯片的阴极通过所述第三散热导电片与所述第三电极电性连接。

10.根据权利要求8或者9所述的金属封装串联结构二极管，其特征在于，所述第一二极管芯片以及所述第二二极管芯片的阳极与对应电极之间的连接件的尺寸参数基本相同。