EP1658637A1 - Press-fit diode comprising a silver-plated wire terminal - Google Patents
Press-fit diode comprising a silver-plated wire terminalInfo
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Definitions
- the result is a press-in diode with a very good solderable wire contact 2 and a base contact 3, which can be pressed into an aluminum carrier without any corrosion problem.
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Abstract
The invention relates to a press-fit diode, especially for rectifier applications, comprising a diode chip (7), a base contact (3) which is to be pressed into a substrate and forms a first terminal of the press-fit diode (1), and a wire contact (2) that forms a second terminal of the press-fit diode (1). The aim of the invention is to produce a corrosion-resistant press-fit diode (1) that can solder well. To this end, the wire contact (2) is at least partially provided with a silver layer (10), and the base contact (3) preferably has no silver layer (10).
Description
Beschreibung description
Einpressdiode mit versilbertem DrahtanschlussPress-in diode with silver-plated wire connection
Die Erfindung betrifft eine Einpressdiode gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Einpressdiode gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.The invention relates to a press-in diode according to the preamble of patent claim 1 and a method for producing such a press-in diode according to the preamble of patent claim 5.
Es ist bekannt, Dioden für mittlere und höhere Leistungen als sogenannte Einpressdioden auszuführen. Diese werden vor allem in Gleichrichteranwendungen eingesetzt und sind ein wesentlicher Bestandteil von Brückengleichrichtern heutiger Kfz-Generatore .It is known to design diodes for medium and higher powers as so-called press-in diodes. These are mainly used in rectifier applications and are an essential part of bridge rectifiers of today's automotive generators.
Bekannte Gleichrichterdioden umfassen im wesentlichen einen Sockelkontakt, der einen ersten Anschluss der Einpressdiode bildet, einen sogenannten Drahtkontakt, der den zweiten Anschluss der Einpressdiode bildet, sowie den eigentlichen Dioden-Halbleiterchip, der zwischen die Kontakte eingelötet ist. Der Sockelkontakt dient zum Einpressen der Diode in eine Ausnehmung eines Trägerelements. Am Drahtkontakt kann beispielsweise eine Leiterplatte angelötet werden.Known rectifier diodes essentially comprise a base contact which forms a first connection of the press-in diode, a so-called wire contact which forms the second connection of the press-in diode, and the actual diode semiconductor chip which is soldered between the contacts. The base contact is used to press the diode into a recess in a carrier element. For example, a circuit board can be soldered to the wire contact.
Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Einpressdiode mit einem Sockelkontakt 3, einem Diodenchip 7 und einem Drahtkontakt 2. Wie zu erkennen ist, hat der Sockelkontakt 3 einen breiteren Einpressabschnitt, der gleichzeitig eine thermische und elektrische Verbindung mit dem Trägerelement herstellt. Der Diodenchip 7 ist z.B. durch Löten oder Schweißen zwischen Sockelkontakt 3 und Drahtkontakt 2 befestigt. Die jeweiligen Lötschichten sind mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet.
Der Drahtkontakt 2 umfasst einen verbreiterten Drahtkopf 5 zum Anbringen des Diodenchips 7 und einen schmäleren Drahtschaft 4, der von außen zugänglich ist. Bei einem Kfz- Generator z.B. wird der Drahtschaft 4 mit einer Phase der Ständerwicklungen verbunden.1 shows a press-in diode known from the prior art with a base contact 3, a diode chip 7 and a wire contact 2. As can be seen, the base contact 3 has a wider press-in section which at the same time establishes a thermal and electrical connection to the carrier element. The diode chip 7 is fastened, for example, by soldering or welding between the base contact 3 and the wire contact 2. The respective solder layers are identified by reference number 8. The wire contact 2 comprises a widened wire head 5 for attaching the diode chip 7 and a narrower wire shaft 4 which is accessible from the outside. In a motor vehicle generator, for example, the wire shaft 4 is connected to a phase of the stator windings.
Sowohl der Sockelkontakt 3 als auch der Drahtkontakt 2 sind üblicherweise aus Kupfer hergestellt und mit einer Nickelschicht 6 überzogen, die insbesondere als Korrosionssperre zwischen Kupfer und dem Material desBoth the base contact 3 and the wire contact 2 are usually made of copper and coated with a nickel layer 6, which in particular acts as a corrosion barrier between copper and the material of the
Trägerelements (meist Aluminium) dient. Die Einpressdiode 1 ist ferner mit einem Kunststoffmantel 9 ummantelt.Carrier element (usually aluminum) is used. The press-in diode 1 is also covered with a plastic jacket 9.
Wie erwähnt, kann der Drahtkontakt 2 entweder durch Löten oder Schweißen an einer Leiterplatte befestigt werden. Soll der Drahtkontakt gelötet werden, wird die gesamteAs mentioned, the wire contact 2 can be attached to a circuit board either by soldering or welding. If the wire contact is to be soldered, the entire
Metalloberfläche der Diode 1 galvanisch verzinnt. DasMetal surface of the diode 1 tin-plated. The
Verzinnen erfolgt üblicherweise in einemTinning is usually done in one
Trommelverzinnverfahren, bei dem die Einpressdioden 1 als Schüttgut galvanisch beschichtet werden. Dieses Verfahren ist besonders einfach und kostengünstig.Drum tinning process in which the press-in diodes 1 are galvanically coated as bulk material. This process is particularly simple and inexpensive.
Bei Betrieb unter rauhen Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, ergeben sich jedoch bei verzinnten Einpressdioden oftmals Probleme:When operating under harsh environmental conditions, such as in a motor vehicle, problems often arise with tinned press-in diodes:
Durch starke Temperaturwechsel und eine Rüttelbelastung im Gleichrichter eines Kfz-Generators kommt es zu Mikrobewegungen zwischen der Zinnoberfläche des Sockelkontakts und der Wand des Trägerelements, in dem dieDue to strong temperature changes and vibrations in the rectifier of a motor vehicle generator, micro-movements occur between the tin surface of the base contact and the wall of the carrier element in which the
Diode eingepreßt ist. Bei Verwendung von Aluminiumkühlblechen als Trägerelemente kommt es daher zu einer Reibkorrosion, als Folge derer hohe Kontaktwiderstände beobachtet werden, die zur Überhitzung und zum Ausfall der Einpressdiode 1 führen können.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einpressdiode bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer Einpressdiode zu schaffen, die weniger anfällig gegen Reibkorrosion am Sockelkontakt ist und deren Drahtkontakt eine gut lötbare Oberfläche aufweist. Darüber hinaus sollte die Einpressdiode möglichst kostengünstig hergestellt werden können.Diode is pressed. When using aluminum cooling plates as carrier elements, there is therefore fretting corrosion, as a result of which high contact resistances are observed, which can lead to overheating and failure of the press-in diode 1. It is therefore the object of the present invention to provide a press-in diode or a method for producing a press-in diode which is less susceptible to fretting corrosion on the base contact and whose wire contact has a surface that is easy to solder. In addition, it should be possible to manufacture the press-in diode as inexpensively as possible.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 5 angegebenen Merkmale. WeitereThis object is achieved according to the invention by the features specified in claim 1 and in claim 1 and in claim 5. Further
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen .Embodiments of the invention are the subject of dependent claims.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, den Drahtkontakt der Einpressdiode wenigstens teilweise mit einer Oberflächenschicht aus Silber zu versehen und den Sockelkontakt aus einem Material herzustellen bzw. mit einer Metallschicht zu versehen, die eine möglichst geringe Korrosion mit dem Material des Trägerelements verursacht. Eine Silberbeschichtung hat besonders gute Löteigenschaften und darüber hinaus einen Schmelzpunkt, der über einer Temperatur von ca. 300°C liegt, die während der Herstellung der Einpressdiode, z.B. beim Einlöten des Diodenchips zwischen Sockelkontakt und Drahtkontakt oder beim Aushärten der Ummantelung, auftreten. Silber ist daher gegenüber anderen möglichen Materialien zu bevorzugen.An essential aspect of the invention is to provide the wire contact of the press-in diode at least partially with a surface layer made of silver and to produce the base contact from a material or to provide it with a metal layer which causes as little corrosion as possible with the material of the carrier element. A silver coating has particularly good soldering properties and, moreover, a melting point which is above a temperature of approx. 300 ° C, which occurs during the manufacture of the press-in diode, e.g. occur when soldering the diode chip between the socket contact and the wire contact or when the sheath hardens. Silver is therefore preferable to other possible materials.
Der Sockelkontakt ist wegen des hohen elektrochemischen Potentialunterschieds zu Aluminium vorzugsweise nicht versilbert und z.B. mit einer Nickelschicht versehen. Nickel ist weit weniger edel als Silber und neigt somit weniger zur Korrosion mit Aluminium. Der Nachteil einer unterschiedlichen Oberflächenbeschichtung von Sockelkontakt und Drahtkontakt besteht jedoch darin, dass die Versilberung der Einpressdiode nicht im kostengünstigen Schüttverfahren durchgeführt werden kann.
Die Drahtkontakte werden daher vorzugsweise einzeln (vor dem Zusammenbau der Einpressdiode) versilbert. Dabei wird vorzugsweise nicht der ganze Drahtkontakt, sondern nur ein Teil des Drahtkontakts versilbert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein zur Anbringung des Diodenchips dienender Abschnitt des Drahtkontakts nicht mit der Silberschicht versehen. Eine vollständige Versilberung des Drahtkontakts ist meist ungünstig, da das Silber mit dem zum Einlöten des Diodenchips genutzten Lot eine Legierung bildet, deren Schmelzpunkt zu niedrig für die weitere Bearbeitung der Einpressdiode, wie z.B. das Ummanteln mit Kunststoff, ist. Der Bereich zur Anbringung des Diodenchips wird daher vorzugsweise ausgespart. Zur Herstellung der teilversilberten Drahtkontakte werden diese z.B. mit den Drahtschäften nach unten in ein Gestell eingelegt und die Drahtschäfte in ein Galvanisierbecken eingetaucht .Because of the high electrochemical potential difference to aluminum, the base contact is preferably not silver-plated and, for example, provided with a nickel layer. Nickel is far less noble than silver and is therefore less prone to corrosion with aluminum. The disadvantage of a different surface coating of the base contact and the wire contact, however, is that the silvering of the press-in diode cannot be carried out using the inexpensive pouring method. The wire contacts are therefore preferably silver-plated individually (before assembly of the press-in diode). In this case, preferably not all of the wire contact, but only part of the wire contact is silver-plated. According to a preferred embodiment of the invention, a section of the wire contact used to attach the diode chip is not provided with the silver layer. Complete silver plating of the wire contact is usually unfavorable, since the silver forms an alloy with the solder used to solder the diode chip, the melting point of which is too low for further processing of the press-in diode, such as, for example, sheathing with plastic. The area for attaching the diode chip is therefore preferably left out. To produce the partially silver-plated wire contacts, these are placed, for example, with the wire shafts downward in a frame and the wire shafts are immersed in a galvanizing basin.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Empressdiode;1 shows an empress diode known from the prior art;
Fig. 2 eine Einpressdiode mit Silberbeschichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;2 shows a press-in diode with a silver coating according to a first embodiment of the invention;
Fig. 3 einen Drahtkontakt mit einer teilweisen Silberbeschichtung; und3 shows a wire contact with a partial silver coating; and
Fig. 4 eine Einpressdiode mit teilversilbertem Drahtkontakt und nicht versilbertem Sockelkontakt.Fig. 4 shows a press-in diode with a partially silver-plated wire contact and a non-silver-plated base contact.
Bezüglich der Erläuterung von Fig. 1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
Fig. 2 zeigt eine Einpressdiode, deren Kontakte mit einer zusätzlichen Silberschicht 10 versehen sind. Die Einpressdiode 1 umfasst im wesentlichen einen Sockelkontakt 3, einen Drahtkontakt 2 und den eigentlichen Dioden- Halbleiterchip 7, der zwischen die Kontakte 2,3 eingelötet ist. Die Lotschicht ist dabei mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet .With regard to the explanation of FIG. 1, reference is made to the introduction to the description. 2 shows a press-in diode, the contacts of which are provided with an additional silver layer 10. The press-in diode 1 essentially comprises a base contact 3, a wire contact 2 and the actual diode semiconductor chip 7, which is soldered between the contacts 2, 3. The solder layer is designated by reference number 8.
Der Sockelkontakt 3 umfasst einen verbreiterten Abschnitt zum Einpressen in ein Trägerelement, wie z.B. ein Aluminiumblech. Durch das Einpressen wird gleichzeitig ein dauerhafter thermischer und elektrischer Kontakt hergestellt.The base contact 3 comprises a widened section for pressing into a carrier element, e.g. an aluminum sheet. Pressing in creates permanent thermal and electrical contact at the same time.
Der Drahtkontakt 2 umfasst einen Drahtköpf 5, der zur Verbindung mit dem Diodenchip 7 dient, und einen Drahtschaft 4, an dem die Einpressdiode 1 z.B. mit einer Leiterplatte verbunden werden kann.The wire contact 2 comprises a wire head 5, which is used for connection to the diode chip 7, and a wire shaft 4, on which the press-in diode 1 e.g. can be connected to a circuit board.
Sockelkontakt 3 und Drahtkontakt 2 bestehen aus Kupfer, das mit einer Nickelschicht 6 versehen ist. Zum Schutz des Diodenchips 7 ist ein mittlerer Abschnitt der Einpressdiode 1 mit Kunststoff 9 ummantelt.Base contact 3 and wire contact 2 are made of copper, which is provided with a nickel layer 6. To protect the diode chip 7, a middle section of the press-in diode 1 is sheathed with plastic 9.
Die aus der Ummantelung 9 herausragenden Kontaktbereiche sind mit einer Silberschicht 10 versehen. Die Nickelschicht dient dabei als Diffusionssperre zwischen dem Kupfer und derThe contact areas protruding from the casing 9 are provided with a silver layer 10. The nickel layer serves as a diffusion barrier between the copper and the
Silberschicht 10. Zur Herstellung der Silberschicht 10 können die Dioden beispielsweise in einem Trommelverfahren als Schüttgut galvanisch beschichtet werden.Silver layer 10. To produce the silver layer 10, the diodes can be electroplated, for example in a drum process, as bulk material.
Bei Verwendung von Trägerelementen aus bestimmtenWhen using support elements from certain
Materialien, wie z.B. Aluminium, hat diese Ausführungsform jedoch den Nachteil, dass zwischen Silber und dem Trägermaterial verstärkt Korrosion auftreten kann.Materials such as Aluminum, however, this embodiment has the disadvantage that increased corrosion can occur between silver and the carrier material.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der dieses Problem nicht besteht, ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt.
Fig. 3 zeigt einen Drahtkontakt 2 mit einer Teilversilberung. Die Versilberung befindet sich dabei nur am Drahtschaft 4 des Drahtkontaktes 2, nicht jedoch am Abschnitt 5, an dem der Diodenchip 7 angebracht wird.Another embodiment of the invention in which this problem does not exist is shown in FIGS. 3 and 4. Fig. 3 shows a wire contact 2 with a partial silver plating. The silver plating is located only on the wire shaft 4 of the wire contact 2, but not on the section 5 to which the diode chip 7 is attached.
Ein solcher teilversilberter Drahtkontakt 2 kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass die Drahtkontakte 2 einzeln in ein Gestell (mit den Drahtschäften 4 nach unten) eingelegt und die Drahtschäfte 4 in ein Galvanisierbecken eingetaucht werden. Der Drahtkontakt 2 wird danach mit den übrigen Komponenten 3,7 zusammengefügt und mit Kunststoff 9 ummantelt. Der Sockelkontakt 3 ist in diesem Fall nicht versilbert und besteht z.B. aus Kupfer, das mit einer Nickelschicht 6 versehen ist. Bei Verwendung eines Trägerelements aus Aluminium kommt es somit zwischen der Nickelschicht 6 und dem Aluminium zu weit weniger elektrolytischer Korrosion als zwischen Silber 10 und Aluminium.Such a partially silver-coated wire contact 2 can be produced, for example, by placing the wire contacts 2 individually in a frame (with the wire shafts 4 facing down) and immersing the wire shafts 4 in a galvanizing basin. The wire contact 2 is then joined together with the other components 3, 7 and coated with plastic 9. The base contact 3 is not silver-plated in this case and is e.g. made of copper, which is provided with a nickel layer 6. When using a carrier element made of aluminum, there is far less electrolytic corrosion between the nickel layer 6 and the aluminum than between silver 10 and aluminum.
Das Ergebnis ist eine Einpressdiode mit einem sehr gut lötbaren Drahtkontakt 2 und einem Sockelkontakt 3, der ohne Korrosionsproblem in einen Aluminiumträger eingepreßt werden kann.
The result is a press-in diode with a very good solderable wire contact 2 and a base contact 3, which can be pressed into an aluminum carrier without any corrosion problem.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Einpressdiode1 press-in diode
2 Drahtkontakt2 wire contact
3 Sockelkontakt3 socket contact
4 Drahtschaft4 wire shaft
5 Drahtkopf5 wire head
6 Nickelschicht6 nickel layer
7 Diodenchip7 diode chip
8 Lötschicht8 solder layer
9 Kunststoffmantel9 plastic jacket
10 Silberschicht
10 silver layer
Claims
1. Einpressdiode insbesondere für Gleichrichteranwendungen, umfassend einen Diodenchip (7), einen Sockelkontakt (3) zum Einpressen der Diode (1) in einen Träger, der einen ersten Anschluss der Einpressdiode (1) bildet, und einen Drahtkontakt (2) , der einen zweiten Anschluss der Einpressdiode (1) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtkontakt (2) wenigstens teilweise mit einer Silberschicht (10) versehen ist.1. Press-in diode, in particular for rectifier applications, comprising a diode chip (7), a base contact (3) for pressing the diode (1) into a carrier, which forms a first connection of the press-in diode (1), and a wire contact (2), one forms the second connection of the press-in diode (1), characterized in that the wire contact (2) is at least partially provided with a silver layer (10).
2. Einpressdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Anbringung des Diodenchips (7) dienender Abschnitt (5) des Drahtkontakts (2) nicht mit der Silberschicht (10) versehen ist.2. Press-in diode according to claim 1, characterized in that a section (5) of the wire contact (2) serving to attach the diode chip (7) is not provided with the silver layer (10).
3. Einpressdiode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockelkontakt (3) nicht mit der Silberschicht (10) versehen ist.3. Press-in diode according to claim 1 or 2, characterized in that the base contact (3) is not provided with the silver layer (10).
4. Einpressdiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtkontakt (2) eine Nickelschicht (6) aufweist, auf der die Silberschicht (10) aufgebracht ist.4. Press-in diode according to one of the preceding claims, characterized in that the wire contact (2) has a nickel layer (6) on which the silver layer (10) is applied.
5. Verfahren zur Herstellung einer Einpressdiode (1) mit einem Diodenchip (7) , einem Sockelkontakt (3) zum Einpressen der Diode (1) in einen Träger, der einen ersten Anschluss der Einpressdiode (1) bildet, und - einem Drahtkontakt (2) , der einen zweiten Anschluss der Einpressdiode (1) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtkontakt (2) im vereinzelten Zustand wenigstens teilweise mit einer. Silberschicht (10) versehen wird und der versilberte Draht ontakt (2) , der Sockelkontakt (3) und der Diodenchip (7) danach miteinander verbunden werden.5. A method for producing a press-in diode (1) with a diode chip (7), a base contact (3) for pressing the diode (1) into a carrier, which forms a first connection of the press-in diode (1), and - A wire contact (2), which forms a second connection of the press-in diode (1), characterized in that the wire contact (2) at least partially with a. Silver layer (10) is provided and the silver-plated wire contact (2), the base contact (3) and the diode chip (7) are then connected together.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Anbringung des Diodenchips (7) dienender Abschnitt (5) des Drahtkontakts (2) nicht mit der Silberschicht (10) versehen wird.6. The method according to claim 5, characterized in that a section (5) of the wire contact (2) serving to attach the diode chip (7) is not provided with the silver layer (10).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sockelkontakt (3) nicht mit der Silberschicht (10) versehen wird.7. The method according to any one of the preceding claims 5 to 1, characterized in that the base contact (3) is not provided with the silver layer (10).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtkontakt (2) aus Kupfer hergestellt wird, das mit einer Nickelschicht (6) und einer Silberschicht (10) versehen wird. 8. The method according to any one of the preceding claims 5 to 7, characterized in that the wire contact (2) is made of copper, which is provided with a nickel layer (6) and a silver layer (10).
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