CN217468443U - 大功率二极管结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大功率二极管结构，包括底座、管壳、双面蒸铝芯片，所述管壳安装在底座上，双面蒸铝芯片设于管壳内；所述双面蒸铝芯片下面连接有下面镀镍钼片，下面镀镍钼片的下面通过银铜焊片与底座连接；所述双面蒸铝芯片上面连接有上面镀镍钼片，上面镀镍钼片的上面连接有缓冲片，缓冲片上面通过银铜焊片连接有内引线。采用本实用新型，二极管抗热疲劳性能大大提升，从2千次提升到2万次以上，并且可在更高的温度下工作。

Description

大功率二极管结构

技术领域

本实用新型涉及二极管技术领域，具体涉及一种大功率二极管结构。

背景技术

目前，大功率二极管通常采用图1的结构：双面镀镍芯片的两面分别通过铅锡银焊片连接有双面镀镍片，正面的双面镀镍片通过银铜焊片连接缓冲片，缓冲片通过银铜焊片连接内引线；反面的双面镀镍片通过银铜焊片与底座连接。该结构存在如下问题：

1、铅锡银焊料抗热疲劳性能差，芯片与电极焊接应力大，二极管的抗疲劳性能只有两千次左右，使用寿命短。

2、铅锡银焊料熔点在200多度，高温工作受限。

3、传统二极管管芯与底座采用铅锡银焊料焊接，焊料较厚，而且与芯片的浸润较差，导致二极管热阻较大，经常超过2℃/W，热阻越大，芯片产生的热就不易传出，很小的耗散功率就会达到二极管的最高允许结温，不利于二极管功率的提升。

4、铅锡银焊料轻、薄，不易拾取和定位，组装难度大，因此生产效率较低，部件同心度、一致性较差。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种大功率二极管结构及制造方法。

本实用新型通过以下技术方案得以实现。

本实用新型提供了一种大功率二极管结构，包括底座、管壳、双面蒸铝芯片，所述管壳安装在底座上，双面蒸铝芯片设于管壳内；所述双面蒸铝芯片下面连接有下面镀镍钼片，下面镀镍钼片的下面与底座连接；所述双面蒸铝芯片上面连接有上面镀镍钼片，上面镀镍钼片的上面连接有缓冲片，缓冲片上面连接有内引线。

所述缓冲片为横置的U形结构，缓冲片下面与上面镀镍钼片连接，缓冲片上面与内引线连接。

所述缓冲片下面与上面镀镍钼片通过银铜焊片连接。

所述缓冲片上面与内引线通过银铜焊片连接。

所述下面镀镍钼片的下面通过银铜焊片与底座连接。

所述银铜焊片为：银70％-75％，铜25％-30％。

所述双面蒸铝芯片的蒸铝厚度为5μm-20μm。

本实用新型的有益效果在于：

与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：

二极管抗热疲劳性能大大提升，从2千次提升到2万次以上，并且可在更高的温度下工作。

本专利采用铝焊料，厚度较薄，且铝与硅浸润很好，二极管热阻可得到大大降低，有利于制造更大功率二极管。

芯片与电极的连接材料铝是用蒸发的方式制造的，非常均匀，而且与芯片的浸润很好，各部件间热膨胀系数更匹配，可大大减小焊接产生的应力，由于应力的减小，二极管抗温度冲击能力加强，芯片最大面积可以从原来的50mm2提高至200mm2以上，可制造更大功率器件。

该结构材料中，熔点最低是铝，但其熔点也达到了近600℃，因此该结构能充分发挥三代半导体高结温的优势。

二极管热阻得到大大降低，由2℃/W左右下降至0.3℃/W以下。

降低了组装和定位难度，提高了部件同心度，生产效率、产品一致性得到大大提升。

附图说明

图1是现有技术大功率二极管通常采用的结构示意图。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是本实用新型步骤七上电极加工示意图。

图4是本实用新型步骤七下电极加工示意图。

图中：1-内引线；2-银铜焊片；3-缓冲片；4-管壳；5-第一双面镀镍钼片；6-铅锡银焊片；7-双面镀镍芯片；8-底座；9-第二双面镀镍钼片；

10-上面镀镍钼片；11-双面蒸铝芯片；12-下面镀镍钼片。

具体实施方式

下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1-2所示：

本实用新型提供了一种大功率二极管结构，包括底座8、管壳4、双面蒸铝芯片11，所述管壳4安装在底座8上，双面蒸铝芯片11设于管壳4内；所述双面蒸铝芯片11下面连接有下面镀镍钼片12，下面镀镍钼片12的下面与底座8连接；所述双面蒸铝芯片11上面连接有上面镀镍钼片10，上面镀镍钼片10的上面连接有缓冲片3，缓冲片3上面连接有内引线1。

采用本实用新型，二极管抗热疲劳性能大大提升，从2千次提升到2万次以上，并且可在更高的温度下工作；芯片与电极的连接材料铝是用蒸发的方式制造的，非常均匀，而且与芯片的浸润很好，各部件间热膨胀系数更匹配，可大大减小焊接产生的应力，由于应力的减小，二极管抗温度冲击能力加强，芯片最大面积可以从原来的50mm2提高至200mm2以上，可制造更大功率器件；该结构材料中，熔点最低是铝，但其熔点也达到了近600℃，因此该结构能充分发挥三代半导体高结温的优势；二极管热阻得到大大降低，由2℃/W左右下降至0.3℃/W以下；降低了组装和定位难度，提高了部件同心度，生产效率、产品一致性得到大大提升。

所述缓冲片3为横置的U形结构，缓冲片3下面与上面镀镍钼片10连接，缓冲片3上面与内引线1连接。弹性好，抗疲劳性能好。

所述缓冲片3下面与上面镀镍钼片10通过银铜焊片2连接。减小热阻，电耦合性好。

所述缓冲片3上面与内引线1通过银铜焊片2连接。

所述下面镀镍钼片12的下面通过银铜焊片2与底座8连接。

所述银铜焊片2为：银70％-75％，铜25％-30％。

所述双面蒸铝芯片11的蒸铝厚度为5μm-20μm。

本实用新型还提供了一种大功率二极管制造方法，包括如下步骤：

步骤一、扩散，选取N型硅单晶片，厚度250μm-500μm，电阻率0.002Ω.cm-400Ω.cm，进行磷/硼扩散；

所述磷/硼扩散，扩散温度1150℃-1280℃，扩散时间2小时-40小时，结深≥10μm。

步骤二、光刻腐蚀槽，根据管芯尺寸设计光刻板，光刻后，管芯部分的光刻胶保留；用硝酸、氢氟酸、冰乙酸混合酸腐蚀出钝化槽；

所述钝化槽，槽深20μm-300μm。

步骤三、台面内钝化，对腐蚀出来PN结结面进行钝化保护；

采用二氧化硅、氮化硅、内钝化玻璃等对腐蚀出来PN结结面进行钝化保护。

步骤四、光刻表面玻璃，用光刻胶阻挡，用氢氟酸或喷砂的方式去除表面的玻璃，然后蒸铝；

蒸铝厚度为5μm-20μm。

步骤五、光刻铝，用光刻胶阻挡，留下芯片表面及背面的铝；

步骤六、裂片；

步骤七、加工上下电极；

包括：(见图3)上电极加工，将内引线1、缓冲片3、上面镀镍钼片10从上至下依次设置，并用银铜焊片2在900℃-980℃下熔接；

(见图4)下电极加工：将下面镀镍钼片12与底座8从上至下依次设置，并用银铜焊片2在900℃-980℃下熔接；

所述银铜焊片2为：银70％-75％，铜25％-30％。

步骤八、装模：将裂片后的芯片设置于下电极的下面镀镍钼片12上，将上电极的上面镀镍钼片10正对芯片，进行装配；

步骤九、烧焊，将装配好的上电极、芯片、下电极在630℃-720℃下熔焊连接，然后封帽；

步骤十、内外引线连接：用挤压的方式，将内引线1与外电极连接。

Claims (5)

1.一种大功率二极管结构，其特征在于：包括底座(8)、管壳(4)、双面蒸铝芯片(11)，所述管壳(4)安装在底座(8)上，双面蒸铝芯片(11)设于管壳(4)内；所述双面蒸铝芯片(11)下面连接有下面镀镍钼片(12)，下面镀镍钼片(12)的下面与底座(8)连接；所述双面蒸铝芯片(11)上面连接有上面镀镍钼片(10)，上面镀镍钼片(10)的上面连接有缓冲片(3)，缓冲片(3)上面连接有内引线(1)；所述双面蒸铝芯片(11)的蒸铝厚度为5μm-20μm。

2.如权利要求1所述的大功率二极管结构，其特征在于：所述缓冲片(3)为横置的U形结构，缓冲片(3)下面与上面镀镍钼片(10)连接，缓冲片(3)上面与内引线(1)连接。

3.如权利要求2所述的大功率二极管结构，其特征在于：所述缓冲片(3)下面与上面镀镍钼片(10)通过银铜焊片(2)连接。

4.如权利要求2所述的大功率二极管结构，其特征在于：所述缓冲片(3)上面与内引线(1)通过银铜焊片(2)连接。

5.如权利要求1所述的大功率二极管结构，其特征在于：所述下面镀镍钼片(12)的下面通过银铜焊片(2)与底座(8)连接。

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