RU185181U1 - Силовой полупроводниковый диод - Google Patents
Силовой полупроводниковый диод Download PDFInfo
- Publication number
- RU185181U1 RU185181U1 RU2018130946U RU2018130946U RU185181U1 RU 185181 U1 RU185181 U1 RU 185181U1 RU 2018130946 U RU2018130946 U RU 2018130946U RU 2018130946 U RU2018130946 U RU 2018130946U RU 185181 U1 RU185181 U1 RU 185181U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diode
- housing
- power semiconductor
- base
- power
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims abstract description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 abstract 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002751 molybdenum Chemical class 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к силовым полупроводниковым приборам. Силовой полупроводниковый диод содержит силовой вывод, корпус, внутри которого расположена полупроводниковая кремниевая структура и основание, причем согласно полезной модели корпус изготовлен из модифицированного эпоксидного компаунда. Силовой вывод и основание диода могут быть изготовлены из меди с никелевым покрытием. В качестве эпоксидного компаунда может быть использован компаунд, модифицированный добавками: SiO2, BN, пластификатор – ДЭГ-1, отвердитель – полиэтилполиамин. Силовой полупроводниковый диод может быть дополнительно оснащен охладителем. Технический результат – пониженное тепловое сопротивление, повышенная прочность устройства. 1ил., 1 табл.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к силовым полупроводниковым приборам, а именно к диодам. Область применения разработанной конструкции диода настолько широка, что позволяет говорить о масштабной замене иностранной электронно-компонентной базы в оборонной и общепромышленной сферах: системы автоматики, системы управления электронных приводов, источники питания, сварочные аппараты инверторного типа с силой тока от 10А до 150А и напряжением свыше 2000В.
Уровень техники
Известен силовой импульсный полупроводниковый диод (патент РФ на полезную модель №70411, кл. МПК H01L 29/86, опубл. 20.01.2008), имеющий p-n-n+ структуру, на катодную и анодную поверхности которой нанесена металлизация. Боковая поверхность структуры спрофилирована в виде прямой фаски. Кроме того, в периферийной области структуры со стороны катода сформирован р+-слой в виде кольца шириной равной величине разницы радиусов катодной и анодной металлизации и глубиной не превышающей глубину n+-слоя.
Известен диод силовой (патент РФ на изобретение №2411611, кл. МПК H01L 29/861, H01L 21/329, опубл. 10.02.2011), который содержит внутренний контакт, на котором закреплена непланарная полупроводниковая кремниевая структура трубчатой формы из сплошного слитка кремния, выращенного в направлении <111>, на которой закреплен трубчатой формы наружный контакт. Внутренний контакт выполнен в виде медной втулки с продольной внутренней полостью для прохождения хладагента или в виде гибкой спирали из меди, навитой виток к витку, на наружной поверхности которой пайкой закреплен бандаж в виде слоя из молибдена. На внешней поверхности непланарной структуры сформирована высоколегированная р+-область кремния путем напыления слоя алюминия для закрепления трубчатой формы наружного токоподводящего контакта. Непланарная полупроводниковая композиция и закрепленный на ней наружный токоподводящий контакт смонтированы между стеклокерамическими шайбами, закрепленными на бандаже.
Известен силовой высоковольтный диод штыревого типа (патент РФ на полезную модель №103232, кл. МПК H01L 29/861, опубл. 27.03.2011), состоящий из держателя пружин (прочный стальной стакан) с шайбой байонетного замка, изолятора держателя пружин из высокопрочного диэлектрика, причем в нем используется система перегородок, расположенных в промежутках между разнополярными деталями конструкции, а именно изолятор держателя пружин из высокопрочного диэлектрика - фторопласта и втулка (изолятор внутреннего вывода) из высокопрочного диэлектрика - пресс-материала, собираемые с перекрытием по краям элементов.
Недостатком известных устройств является сложность их конструкции.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству - прототип - является простейший силовой диод (страница в сети интернет https://static.chipdip.ru/lib/583/DOC001583243.pdf, опубл. в апреле 2015), который содержит пластиковый корпус, полупроводниковый кристалл, медные вывод и основание для отвода тепла.
Недостатком известного диода является то, что устройство имеет относительно узкий тепловой диапазон работы, недостаточную прочность пластикового корпуса диода, сложность технологии герметизации пластиком, так как для достижения высокой адгезии корпуса к основанию необходимы изменения в конструкции основания, выводов (замки, проточки), что значительно усложняет и удорожает производство.
Недостатком прототипа является невысокая температура эксплуатации прибора, около 250°С, вследствие особенностей эпоксидных смол, а также увеличенное время застывания компаунда по сравнению с пластиком.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в расширении теплового диапазона работы устройства и повышении прочности корпуса диода.
Данная задача достигается за счет инкапсулирования (корпусирования) полупроводниковой кремниевой структуры устройства модифицированным эпоксидным компаундом.
Техническим результатом является пониженное тепловое сопротивление и повышение прочности корпуса, путем применения корпуса из модифицированного компаунда.
Указанный технический результат достигается тем, что силовой полупроводниковый диод содержит силовой вывод, корпус, внутри которого расположена полупроводниковая кремниевая структура и основание, причем согласно полезной модели, корпус изготовлен из модифицированного эпоксидного компаунда.
Силовой вывод и основание диода могут быть изготовлены из меди с никелевым покрытием.
В качестве эпоксидного компаунда может быть использован компаунд модифицированный добавками: SiO2, BN, пластификатор – ДЭГ-1, отвердитель – полиэтилполиамин.
Силовой полупроводниковый диод может быть дополнительно оснащен охладителем.
Преимуществом заявленного устройства является простота, дешевизна корпусирования и высокая адгезия корпуса к основанию, так как нет необходимости конструктивно усложнять основание и выводы прибора (изготовление замков, проточек) для увеличения адгезии корпуса.
Краткое описание чертежей
На фиг. представлен общий вид силового полупроводникового диода.
На фигуре приняты следующие обозначения: 1 – силовой вывод, 2 –корпус, 3 – основание.
Осуществление полезной модели
Силовой полупроводниковый диод включает силовой вывод 1, корпус 2, изготовленный из модифицированного эпоксидного компаунда, внутри которого расположена полупроводниковая кремниевая структура и основание 3.
Эпоксидный компаунд может быть модифицирован следующими добавками: SiO2, BN, пластификатор ДЭГ-1, отвердитель – полиэтилполиамин.
Силовой вывод 1 и основание 3 диода могут быть изготовлены из меди с никелевым покрытием.
Силовой полупроводниковый прибор может быть оснащен охладителем (радиатором), на фиг. не показано.
Устройство работает следующим образом. Полупроводниковый электрический диод или диодный вентиль – это устройство, которое выполнено из полупроводниковых материалов (как правило, из кремния) и работает только с односторонним потоком заряженных частиц. Основным компонентом является кристаллическая часть, с p-n переходом, которая подключена к двум электрическими контактам. На одном наблюдается избыток электронов, а на другом их дефицит.
Изготовление корпуса 2 диода производится на этапе сборки устройства путем заливки компаунда, объемом ~1,5 см3, нагретого до температуры 40±5°С под давлением в литьевую форму при нормальных условиях окружающей среды. Отверждение корпуса 2 устройства производится при температуре 60±10°С в течение 60 минут с последующей стабилизацией в течение 8 часов при температуре 160±10 °С.
Пример реализации.
Был изготовлен диод заявленной конструкции, состоящий из медного основания 3 и вывода 1, покрытых никелем, кремниевой полупроводниковой структуры, корпус 2 которой изготовлен из модифицированного эпоксидного компаунда, со следующими параметрами:
1. Тепловое сопротивление переход-корпус (Rth(j-c)), К/Вт – 0,15-0,25
2. Разрушающее напряжение при сжатии, МПа – 100-120
3. Разрушающее напряжение при статическом изгибе изгиб, МПа – 110-120
Также было проведено сравнение теплового сопротивления данного диода с диодом в пластиковом корпусе марки 80EBU04. Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1. Сравнение параметров диодов в пластиковом корпусе и в корпусе, изготовленном из модифицированного эпоксидного компаунда:
Основное отличие от известных силовых полупроводниковых диодов это изготовление корпуса из модифицированного эпоксидного компаунда. Такое техническое решение данной полезной модели обеспечивает пониженное тепловое сопротивление и повышенную прочность корпуса, за счет применения корпуса из модифицированного компаунда. Повышенная прочность устройства достигается за счет снижения теплового сопротивления корпус-кремниевая структура.
Преимуществами разработанного диода также являются простая конструкция, повышенная надежность.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели показал, что совокупность существенных признаков заявленного устройства не известна из уровня техники и значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».
Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленного устройства как силового полупроводникового прибора, а именно диода, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».
Claims (4)
1. Силовой полупроводниковый диод, содержащий силовой вывод, корпус, внутри которого расположена полупроводниковая кремниевая структура и основание, отличающийся тем, что корпус изготовлен из модифицированного эпоксидного компаунда.
2. Диод по п.1, отличающийся тем, что силовой вывод и основание диода изготовлены из меди с никелевым покрытием.
3. Диод по п.1, отличающийся тем, что в качестве эпоксидного компаунда использован компаунд, модифицированный добавками: SiO2 или BN, пластификатор – ДЭГ-1, отвердитель – полиэтилполиамин.
4. Диод по п.1, отличающийся тем, что силовой полупроводниковый диод дополнительно оснащен охладителем.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018130946U RU185181U1 (ru) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | Силовой полупроводниковый диод |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018130946U RU185181U1 (ru) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | Силовой полупроводниковый диод |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU185181U1 true RU185181U1 (ru) | 2018-11-23 |
Family
ID=64558217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018130946U RU185181U1 (ru) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | Силовой полупроводниковый диод |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU185181U1 (ru) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050077534A1 (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-14 | Yang Bing Lin | Light-emitting diode and method of manufacturing the light-emitting diode |
| RU2350055C1 (ru) * | 2008-01-29 | 2009-03-20 | Евгений Эдуардович Горохов-Мирошников | Модуль, состоящий из подложки, силовых приборов, электрической схемы и теплоотвода |
| RU102274U1 (ru) * | 2009-09-04 | 2011-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелсоб" (ООО "Интелсоб") | Ультрабыстрый, высокоэнергетичный, мощный, высоковольтный, высокотемпературный диод в металлокерамических планарных малоиндуктивных беспроволочных корпусах |
| RU102277U1 (ru) * | 2009-09-04 | 2011-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелсоб" (ООО "Интелсоб") | Ультрабыстрый, высокоэнергетичный, мощный, высоковольтный, высокотемпературный диод в плоских металлокерамических корпусах |
| RU102275U1 (ru) * | 2009-09-04 | 2011-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелсоб" (ООО "Интелсоб") | Ультрабыстрый, высокоэнергетичный, мощный, высоковольтный, высокотемпературный диод в металлокерамических, металлостеклянных корпусах |
| RU102273U1 (ru) * | 2009-09-04 | 2011-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелсоб" (ООО "Интелсоб") | Ультрабыстрый, высокоэнергетичный, мощный, высоковольтный диод в металлопластмассовых корпусах |
| CN203481208U (zh) * | 2013-09-22 | 2014-03-12 | 浙江固驰电子有限公司 | 一种新型瓷壳二极管 |
| CN203932069U (zh) * | 2014-06-25 | 2014-11-05 | 湘潭中远工贸有限公司 | 一种功率调节专用二极管 |
-
2018
- 2018-08-28 RU RU2018130946U patent/RU185181U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050077534A1 (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-14 | Yang Bing Lin | Light-emitting diode and method of manufacturing the light-emitting diode |
| RU2350055C1 (ru) * | 2008-01-29 | 2009-03-20 | Евгений Эдуардович Горохов-Мирошников | Модуль, состоящий из подложки, силовых приборов, электрической схемы и теплоотвода |
| RU102274U1 (ru) * | 2009-09-04 | 2011-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелсоб" (ООО "Интелсоб") | Ультрабыстрый, высокоэнергетичный, мощный, высоковольтный, высокотемпературный диод в металлокерамических планарных малоиндуктивных беспроволочных корпусах |
| RU102277U1 (ru) * | 2009-09-04 | 2011-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелсоб" (ООО "Интелсоб") | Ультрабыстрый, высокоэнергетичный, мощный, высоковольтный, высокотемпературный диод в плоских металлокерамических корпусах |
| RU102275U1 (ru) * | 2009-09-04 | 2011-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелсоб" (ООО "Интелсоб") | Ультрабыстрый, высокоэнергетичный, мощный, высоковольтный, высокотемпературный диод в металлокерамических, металлостеклянных корпусах |
| RU102273U1 (ru) * | 2009-09-04 | 2011-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелсоб" (ООО "Интелсоб") | Ультрабыстрый, высокоэнергетичный, мощный, высоковольтный диод в металлопластмассовых корпусах |
| CN203481208U (zh) * | 2013-09-22 | 2014-03-12 | 浙江固驰电子有限公司 | 一种新型瓷壳二极管 |
| CN203932069U (zh) * | 2014-06-25 | 2014-11-05 | 湘潭中远工贸有限公司 | 一种功率调节专用二极管 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101956996B1 (ko) | 양면냉각형 파워모듈 | |
| JP6120704B2 (ja) | 半導体装置 | |
| CN105190874B (zh) | 半导体模块及半导体装置 | |
| JP6300633B2 (ja) | パワーモジュール | |
| US8674492B2 (en) | Power module | |
| US10304761B2 (en) | Semiconductor device and alternator using same | |
| JP2008545279A (ja) | サージ能力が向上されたショットキーダイオード | |
| JP6711001B2 (ja) | 半導体装置及び製造方法 | |
| KR20150037563A (ko) | 전력 반도체 장치 및 전력 반도체 장치를 제조하기 위한 방법 | |
| US10475721B2 (en) | Power semiconductor device and method for manufacturing same | |
| JP5665572B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| JP2016018866A (ja) | パワーモジュール | |
| US7012332B2 (en) | Semiconductor device having sealing structure for wide gap type semiconductor chip | |
| US12009332B2 (en) | Semiconductor device having high yield strength intermediate plate | |
| RU185181U1 (ru) | Силовой полупроводниковый диод | |
| JP6303776B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2013102065A (ja) | 半導体モジュール及び電極部材 | |
| CN108269859B (zh) | 一种双向瞬态电压抑制二极管及制造方法 | |
| WO2015104808A1 (ja) | パワー半導体装置および電力変換装置 | |
| US12094791B2 (en) | Power semiconductor device with free-floating packaging concept | |
| CN220856562U (zh) | 一种平面型sic芯片结构 | |
| JP2013247123A (ja) | 熱電変換装置 | |
| KR100809940B1 (ko) | 표면실장형 다이오드 및 그 제조방법 | |
| JP2005159012A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2015076426A (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200829 |