CN217544627U - 稳定型碳化硅二极管器件 - Google Patents
稳定型碳化硅二极管器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN217544627U CN217544627U CN202221318465.8U CN202221318465U CN217544627U CN 217544627 U CN217544627 U CN 217544627U CN 202221318465 U CN202221318465 U CN 202221318465U CN 217544627 U CN217544627 U CN 217544627U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chip
- silicon carbide
- diode device
- carbide diode
- pins
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/4846—Connecting portions with multiple bonds on the same bonding area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
- H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
Abstract
稳定型碳化硅二极管器件。涉及半导体器件技术领域，尤其涉及稳定型碳化硅二极管器件。包括导电底板，所述导电框架呈板状，底部设有向下延伸的第一引脚；第二引脚，所述第二引脚间隔设置在所述第一引脚的一侧；第三引脚，所述第三引脚间隔设置在所述第一引脚的另一侧；FRD芯片，所述FRD芯片键合设置在所述导电底板上，与所述第二引脚电性连接；和SIC芯片，所述SIC芯片键合设置在所述导电底板上，位于所述FRD芯片的侧部，与所述第三引脚电性连接。与传统的引线键合技术相比，芯片键合处接触面积翻倍，优点是：正向通流能力和正向浪涌能力提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体器件技术领域，尤其涉及稳定型碳化硅二极管器件。
背景技术
随着半导体材料和半导体器件制造技术的快速发展，各种新型大功率电力电子装置广泛地应用于各个领域。如电力配电系统中的功率控制器、功率调节器、有源电力滤波器等；大功率高性能 DC/DC 变流器、大功率风力发电机的励磁与控制器、风力发电中永磁发电机变频调速装置、大功率并网逆变器等；在电源方面的应用如高压脉冲电源及其控制系统、大功率脉冲电源、特种大功率电源及其控制系统等。
第三代宽禁带半导体材料由于具有优异的潜在材料性能，在功率器件中得到了广泛应用。其中碳化硅（SiC）功率器件的技术成熟度最高，几年前率先进入实用商品化阶段后，保持了较高的增长势头，吸引了产业界很多关注。相关新能源技术和产业（包括太阳能、风电、混合及纯电动汽车等）的发展更加速了SiC功率器件产业的成长。
与硅相比，SiC作为第三代半导体材料，具有更宽的禁带宽度，更高的击穿电场、热导率、电子饱和速率及抗辐射能力，更适合于制作高温、高频、抗辐射的大功率器件。
鉴于碳化硅器件具有更高的开关频率，因此可以提供更高的功率密度，又因为高的开关频率，电路中所需的电容器，电感器尺寸大大减小，整个系统的尺寸减小，降低了成本。
尽管SiC功率器件具有显著的优势和广泛的应用前景。但是，碳化硅器件也有其自身的缺点，在浪涌电流能力方面，存在在电路中失效的风险，限制了碳化硅器件的使用的场景。
实用新型内容
本实用新型针对以上问题，提供了一种结构紧凑、降低浪涌电流的稳定型碳化硅二极管器件。
本实用新型的技术方案是：稳定型碳化硅二极管器件，包括
导电底板，所述导电底板呈板状，底部设有向下延伸的第一引脚；
第二引脚，所述第二引脚间隔设置在所述第一引脚的一侧；
第三引脚，所述第三引脚间隔设置在所述第一引脚的另一侧；
FRD芯片，所述FRD芯片键合设置在所述导电底板上，与所述第二引脚电性连接；和
SIC芯片，所述SIC芯片键合设置在所述导电底板上，位于所述FRD芯片的侧部，与所述第三引脚电性连接。
进一步，所述导电底板、第二引脚、第三引脚、FRD芯片和SIC芯片分别封装在塑封体内。
进一步，所述FRD芯片通过若干第一铝线与所述第二引脚电性连接。
进一步，所述SIC芯片通过若干第二铝线与所述第三引脚电性连接。
进一步，所述导电底板上靠近顶部位置设有用于连接散热器的连接孔。
进一步，所述导电底板从上而下依次包括散热连接部和芯片键合部；
所述第一引脚从芯片键合部的下方向下延伸。
进一步，所述芯片键合部靠近边缘处设有导流槽。
进一步，所述导电底板为铜底板。
进一步，所述FRD芯片的阴极和SIC芯片的阴极分别通过银焊料固定设置在导电底板上。
进一步，所述FRD芯片为快恢复二极管芯片。
本实用新型有益效果为：
1.本案FRD芯片和SIC芯片分别使用银焊料通过银烧结技术固定在导电底板上，并与导电底板的边缘设有一定的距离，此距离大于1mm；通过在导电底板中并联FRD芯片和SIC芯片，当浪涌大电流通过合封单管时，降低浪涌电流，对器件进行保护，极大地提高了使用碳化硅二极管的使用场景。导电底板的边缘设有导流槽，当焊接时，银焊料会有一定的风险溢出铜框架平面，此时，导流槽可以存储多余的银焊料，防止塑封体塑封时，导电底板和芯片（FRD芯片和SIC芯片）与塑封料的分层风险，导致器件使用时湿气更容易进入，造成器件的失效。
上述银烧结技术是指：通过微米级银粉颗粒，在高温真空焊接设备中进行烧结实现了芯片和铜导电底板互连，烧结连接层成分为银，相比于银焊料，具有优异的导电和导热性能；由于银的熔点高达961℃，将不会产生熔点小于300℃的软钎焊连接层中出现的典型疲劳效应，具有极高的可靠性；烧结料不含铅，属于环境友好型材料。
2. FRD芯片和SIC芯片分别使用铝线通过引线键合方法与相应引脚相连接，第二引脚和第三引脚分别为器件的阳极，其中，FRD芯片采用双跳打引线键合技术，每条铝线在芯片表面形成两个焊点，与传统的引线键合技术相比，芯片键合处接触面积翻倍，优点是：正向通流能力和正向浪涌能力提升。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图，
图2是器件塑封后侧部结构示意图；
图中100是导电底板，110是第一引脚，120是芯片键合部，130是散热连接部，
101是导流槽，102是连接孔，
200是第二引脚，
300是第三引脚，
400是FRD芯片，
500是SIC芯片，
600是塑封体。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型如图1-2所示。稳定型碳化硅二极管器件，包括
导电底板100，所述导电底板呈板状，底部设有向下延伸的第一引脚110；
第二引脚200，所述第二引脚200间隔设置在所述第一引脚110的一侧；
第三引脚300，所述第三引脚300间隔设置在所述第一引脚110的另一侧；
FRD芯片400（或称为硅FRD二极管芯片），所述FRD芯片400键合设置在所述导电底板100上，与所述第二引脚200电性连接；和
SIC芯片500（或称为SIC二极管芯片），所述SIC芯片500键合设置在所述导电底板100上，位于所述FRD芯片400的侧部，与所述第三引脚300电性连接。
本案中SIC二极管芯片的阴极与FRD二极管芯片的阴极与导电底板100相连；SIC二极管芯片的阳极与导电底板100第三引脚300相连， FRD二极管芯片的阳极与导电底板100第二引脚200相连。
进一步优化，所述导电底板100、第二引脚200、第三引脚300、FRD芯片400和SIC芯片500分别封装在塑封体600内，通过塑封体600保护芯片（FRD芯片400和SIC芯片500）免受电磁，湿气等损害。
进一步具体，所述FRD芯片400通过若干第一铝线与所述第二引脚200电性连接。
进一步具体，所述SIC芯片500通过若干第二铝线与所述第三引脚300电性连接。
进一步优化，所述导电底板100上靠近顶部位置设有用于连接散热器的连接孔102。散热器通过螺丝可拆卸固定设置在器件的背部。
进一步限定，所述导电底板100从上而下依次包括散热连接部130和芯片键合部120；
所述第一引脚110从芯片键合部120的下方向下延伸。FRD芯片400和SIC芯片500分别设置在芯片键合部120上。
进一步优化，所述芯片键合部120靠近边缘处设有导流槽101。FRD芯片400和SIC芯片500焊接时，多余的银焊料流入导流槽101内，防止银焊料溢出。
进一步优化，所述导电底板100为铜底板。
进一步限定，所述FRD芯片400的阴极和SIC芯片500的阴极分别通过银焊料固定设置在导电底板100上。
进一步限定，所述FRD芯片400为硅快恢复二极管芯片。
Si-FRD（快恢复二极管）是双极性器件，有两种载流子参与导电，Si-FRD从正向切换到反向的瞬间会产生极大的瞬态电流，在此期间转移为反向偏压状态，从而产生很大的损耗。这是因为正向通电时积聚在漂移层内的少数载流子不断地进行电传导直到消亡（该时间也称为积聚时间）。正向电流越大，或者温度越高，恢复时间和恢复电流就越大，从而损耗也越大。与此相反，SiC二极管是不使用少数载流子进行电传导的多数载流子器件（单极性器件），因此原理上不会发生少数载流子积聚的现象。由于只产生使结电容放电程度的小电流，所以与Si二极管相比，开关效率极大提高，开关损耗明显减小。
第一，由于碳化硅材料和硅基材料的差异，两种材料的禁带宽度也有较大的差异，导致SIC二极管芯片的开启电压远大于SI-FRD的开启电压，通同样的电流下，SIC二极管芯片的发热更大，而正向浪涌损伤大多为热击穿，故碳化硅二极管的浪涌能力更低；
第二，硅基材料成本远低于碳化硅材料，可以增加硅基二极管的芯片面积，提高正向浪涌能力；因此，可以在碳化硅二极管上通过SIC二极管芯片与FRD二极管芯片并联设置，在稍微增加成本的基础上，极大提高整个器件的浪涌能力，提高了使用碳化硅二极管的使用场景。
对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：
（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；
（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；
以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.稳定型碳化硅二极管器件，其特征在于，包括
导电底板，所述导电底板呈板状，底部设有向下延伸的第一引脚；
第二引脚，所述第二引脚间隔设置在所述第一引脚的一侧；
第三引脚，所述第三引脚间隔设置在所述第一引脚的另一侧；
FRD芯片，所述FRD芯片键合设置在所述导电底板上，与所述第二引脚电性连接；和
SIC芯片，所述SIC芯片键合设置在所述导电底板上，位于所述FRD芯片的侧部，与所述第三引脚电性连接。
2.根据权利要求1所述的稳定型碳化硅二极管器件，其特征在于，所述导电底板、第二引脚、第三引脚、FRD芯片和SIC芯片分别封装在塑封体内。
3.根据权利要求1所述的稳定型碳化硅二极管器件，其特征在于，所述FRD芯片通过若干第一铝线与所述第二引脚电性连接。
4.根据权利要求1所述的稳定型碳化硅二极管器件，其特征在于，所述SIC芯片通过若干第二铝线与所述第三引脚电性连接。
5.根据权利要求1所述的稳定型碳化硅二极管器件，其特征在于，所述导电底板上靠近顶部位置设有用于连接散热器的连接孔。
6.根据权利要求1所述的稳定型碳化硅二极管器件，其特征在于，所述导电底板从上而下依次包括散热连接部和芯片键合部；
所述第一引脚从芯片键合部的下方向下延伸。
7.根据权利要求6所述的稳定型碳化硅二极管器件，其特征在于，所述芯片键合部靠近边缘处设有导流槽。
8.根据权利要求1所述的稳定型碳化硅二极管器件，其特征在于，所述导电底板为铜底板。
9.根据权利要求1所述的稳定型碳化硅二极管器件，其特征在于，所述FRD芯片的阴极和SIC芯片的阴极分别通过银焊料固定设置在导电底板上。
10.根据权利要求1所述的稳定型碳化硅二极管器件，其特征在于，所述FRD芯片为快恢复二极管芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221318465.8U CN217544627U (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 稳定型碳化硅二极管器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221318465.8U CN217544627U (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 稳定型碳化硅二极管器件 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217544627U true CN217544627U (zh) | 2022-10-04 |
Family
ID=83441734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202221318465.8U Active CN217544627U (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 稳定型碳化硅二极管器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217544627U (zh) |
-
2022
- 2022-05-30 CN CN202221318465.8U patent/CN217544627U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107534031B (zh) | 高速、高效SiC功率模块 | |
| US10756057B2 (en) | Half-bridge power semiconductor module and method of manufacturing same | |
| CN111540730B (zh) | 基于导电金属夹扣互连的多芯片宽禁带功率模块封装结构 | |
| US20140346676A1 (en) | Semiconductor device | |
| US10396057B2 (en) | Half-bridge power semiconductor module and method for manufacturing same | |
| CN102270640B (zh) | 大电流整晶圆全压接平板式封装的igbt及其制造方法 | |
| CN109817612B (zh) | 一种改善焊接型碳化硅功率模块电热性能的封装结构 | |
| CN114649279A (zh) | 基于导电金属带的宽禁带半导体双面散热模块封装结构 | |
| CN111916438A (zh) | 一种碳化硅维也纳整流器半桥模块的封装结构 | |
| CN202695428U (zh) | 一种igbt功率模块 | |
| WO2020215737A1 (zh) | 一种功率器件封装结构及其方法 | |
| CN102693969A (zh) | 一种igbt功率模块 | |
| CN111146164B (zh) | 一种适用于恶劣环境的宽禁带功率模块的封装结构 | |
| CN111627899B (zh) | 基于一种dbc布局的集成igbt封装结构 | |
| CN217544627U (zh) | 稳定型碳化硅二极管器件 | |
| CN110634817B (zh) | 一种由igbt和mosfet构成的混合功率模块的封装结构 | |
| CN116314170A (zh) | 一种低寄生电感高散热性能的SiC双面冷却模块 | |
| CN216849941U (zh) | 一种新型可反向导通氮化镓功率器件 | |
| US20220077771A1 (en) | Semiconductor device and power conversion device | |
| CN114664810A (zh) | 一种基于旁路铜柱散热的宽禁带功率半导体模块 | |
| CN106098651B (zh) | 一种功率器件封装结构及封装方法 | |
| CN115863333A (zh) | 一种低寄生电感的Si-SiC功率集成模块 | |
| CN110349943B (zh) | 一种高压igbt半桥模块 | |
| CN109039098B (zh) | 一种高效节能变频器装置 | |
| US10930616B2 (en) | Semiconductor module, method for manufacturing semiconductor module, and power conversion apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |