TW200527618A - Diode - Google Patents

Description

200527618 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種二極體’特別是汽車中的整流器用的 向功率壓入式二極體（Einpressdiode，英：press—in di〇d)。 【先前技術】 一般使用二極體將交流電整流，對於汽車中的整流器 而3亦然，其中使用一個共具有六個功率二極體的整流器 橋式電路將一個由三相電流發電機產生的輸出電流整流。 舉例而言，這些功率二極體為所謂的r壓入式二極體 〜名詞係指該二極體被壓入一個保持件中並與之連接。 舉例而言，在文獻德專利公開案DE-〇S 43 41 269與 德專利案DE-P 1 95 49 202提到汽車整流器用的壓入式二 °體。在此係提到用塑膠包覆的壓入式二極體的基本結構 與砧知·些壓入式二極體包含一晶片，該晶片利用銲錫層 人〜條頭金屬絲及一承套（Sockol)連接。頭金屬絲與承套 用〜塑膠函殼包圍纟’該塑膠函殼造成機械式連接。該承 ^ S 壓入區域」，它在二極體壓入整流器中時略變 % 〇 、第1圖中顯示一種DE-P-1 95 49 2〇2所發表的用塑膠 I覆的二極體。在此，該二極體主要由一承套（1)、—匣（？） ^〜晶片⑺構成，該晶片（3)位於該承套⑴與頭金屬絲⑷ 1在此β亥晶片（3)利用銲錫（5a)(5b)與該承套（1)及與 周’，屬絲⑷牢接。二極體的一部分塗以漆⑻。—塑膠 。函殼⑺提供機械性的保持作用，因此造成該承套⑴與 200527618 頭金屬絲（4)之間的牢固機械性連接。 上述一種二極體（例如一種功率二極體，它被壓入一汽 車的二相電流發電機的整流器中）之原理構造與其他習知 一極體（特別是壓入二極體）仍無明顯不同。但具有這種構 造的習知二極體的構造高度至少。以下所述的本發明的 设计可以有扁平的構造方式，且可使得在一些發電機結構 的情形中（其中對於大於8mm的構造高度不再有足夠空間） 該二極體可以放入。 但也有其他已知之平坦的功率二極體，其構造高度只 有4mm。足些平坦二極體則有呈罐形設計的殼體。它使這種 很小的構造高度變得可能。當這種習知的罐形二極體壓入 該整流器金屬片時，該殼體的邊緣受到壓機接頭 (Pressfassung)在二極體與「壓入塊」間向内強迫變形， 並頂壓到該保護晶片的塑膠周函殼上。 為了要肖b承叉這種變形，在這種習知罐形二極體的場 j ’該塑膠周函殼* _絲踩从祕_上、，,_ „ α α .

氣套與二極體頭金屬絲不能安全 Μ在溫度變化時，其熱脹冷縮應 。這點會使二極體的使用壽命變 200527618 短0 【發明内容】 具有申請專利範圍主項的特徵的本發明的二極體的優 點為：只需極小的構造高度’且可特別簡單地壓入整流琴 中’且可確保在溫度變化時有較長的使用壽命，且有較： 的機械強度。這些優點達成之道，係將該二極體設計成： 了習知兀件外至少有—縫隙’可使得在壓入時能作變形， 並減少或防止所產生的機械力量。特別有利的A，該二極 ，可從兩邊壓人’且有—種所謂的硬鑄件（Han·㈣， 英：hard casting)。 本發明的其他優點係利用申請專利範圍附屬項所述的 措施達成ut-種有利的做〉去，係使該二極體（特別是 壓入式二極體）有一晶片，該晶片經由一銲錫層與一第一 邓刀（一種所胡的「頭金屬絲」）連接，並用一塑膠周函 殼包圍住，並與一第二部分—一（一種所謂的承套）連接並 用一塑膠周函殼包圍，該塑膠周函殼至少存在晶片的區域 且構成一種機械式接合。該第二部分（承套）構成一殼體的 一部分，此部分將該塑膠周函殼至少部分地包圍住，其中 至少存在一下切部（Hinterschneidung，英：undercut)以作 固定。該殼體或該承套以有利的方式由一種良導電性及/或 良導熱性材料構成。該承套的高度有利地選設成能確保該 承套與頭金屬絲能充分地夾合，且宜至少〇. 5〜〇.8mm。 該殼體在加壓區域可具有「階段斜部」（Phasenschrage) 或「放入斜部」（Einf (ihrschrage)，這些斜部使二極體能 200527618 由兩邊壓入一整流器中。殼體與晶片之間的塑膠周函殼的 有利設計係由至少一匣及一個用鑄料充填的部分區域構 成。殼體構成一罐緣，它有一第一内直徑以及一個具較小 内直徑的區域。 該缝隙可有利地配合需求，這點對於其寬度、深度、 形狀皆然，其中一種有利的設計有一縫隙，它具有近似相 等的寬度，另一種有利的解決案有一 v形縫隙，其寬度朝 向該承套的底變小。 本發明的實施例示於圖式中並在以下的說明敘述。 【實施方式】 在本發明的二極體中，第一圖所示的習知二極體的原 理構造作了改變或最佳化。第2圖顯示一本發明之二極體 的實施例’它宜用塑膠包覆。在此該二極體同樣地由一承 套（Sockel)(l)、一匣（2)及一晶片（3)構成，該晶片（3)位 於該承套（1)與頭金屬絲（4)之間。在晶片（3)的區域中，該 (1 )有特別王旋轉對稱的脚架（Podest) (8)，該脚架 U)相對於一基台（Grab)(9)高出了一段高度。邊緣（10)呈 A轉’稱位於5亥承套（丨）的外部區域中。晶片（3)利用銲錫 (5a)(5b)與該承套（1)以及該頭金屬絲（4)牢接。該二極體 白勺 一 jtb Λβ yV / I , —。刀’例如晶片（3)的外側可用漆（6)塗覆，其中該 /冰後層為一種最佳的^^ 4 式保 取仫的可此方式。一塑膠周函殼（7)提供機械 m 、、乍用且因此造成承套（1)與頭金屬絲（4)之間的牢 固機械載接合。 第2圖所不本發明之二極體之實施例中，以下的元件·· 200527618 取套⑴匣⑺、晶片（3)、頭金屬絲(4)、銲錫(5)、漆(6) 及/或』膠周函忒⑺中至少有一樣和第】圖所示之習用技 術相#又係作了 &更或特異化，因此可達成本發明的優點。 &套⑴H⑵與塑膠周函殼⑺構成一殼體，所謂的「M_ 殼體」。 承套(1)為了要有良好導電性，同時要有良好導熱性， 故由高純度銅製成。在製造承套時，設一下切部（B)，它可 確保安全的固定作用。在此，該後切部（B)設在該脚架（8) 的區域中’且舉例而言，可設計成環繞的軸環（Kragen)形 式在此，尺寸的選設使高度夠大，以提供足夠空間，以 利用塑膠周函殼⑺將承套⑴與頭金屬絲⑷夾纟。在此實 施例中，空間$ 〇.8mm，但至少需要〇5mm，如果更小的話， 在受溫度變化的負荷時，可能會減短使用壽命。 在承套的上部區域中，由於該下切部（B)之故，因此該 「罐邊緣」或該脚架⑻的内直徑變大，且因此在組合狀離 時，在該安裝的g⑵與承套邊緣之間&成一段距離。上緣 與下緣具有斜邊（Fasen)或「放人斜部」e與D，它們可使 得組合時較好放入。為了確保可以銲接，故以無電流(熱浸 鍍）方式將一鎳層施到該承套（丨）的銅的表面。 舉例而言’匿（2)設計成圓筒形，且由一種聚醋（例如 PET或PBT)構《，且用於作該塑勝周函殼灌禱用的模具， 該塑膠周函殼舉例而言，係由充有石英填充料的環氧樹脂 構成。在此該匣（2)將二極體的下區域密封，且其構造大致 與第1圖的習知二極體相同。該㈣在該二極體製造時， 200527618 在組合後及承套盘-纟w ,/、一極肢頭知合後就壓進去。在此實施例 中，该圓筒形匣（2)的外直 曰 直彳工比承套（1)的罐形區域略大。 、尚、、^，為—種半導體晶片，它依電的要求至少有-叩 :二品“ α此1^成-種二極體的功㉟。它也可做齊納二 電晶體的功能或何體技術的其他功能。 頭金屬絲⑷的形狀與功能相當於習知之壓入式二極 體（例如弟1圖之1QI； jn Π — ^之DE U5 49 202所揭示的壓入式二極體） :員王屬4者。其尺寸(特別是直徑)配合晶片大小或該承 的晶片放置面）。該頭金屬絲底盤的直徑小於該承套的晶 片放置邛的直徑。材料與表面係與承套(1)的材料相同，因 此該材料特別是銅，該銅如有必要還鑛有鎳。 β所用之銲錫（5a)(5b)係為一般在製造汽車整流器用的 I人式二極體或功率二極體時所用的鲜錫。 曰曰片的外部區域所塗的漆（6)[但這種漆並非絕對需要 者]具有半導體技術習用的組成。 塑膠周函殼（7)做成硬鑄料（Hartverguss)形式，且由 一種具有石英充填料的環氧樹脂構成。 / 一白知罐形一極體不同（在習知者不可能做成硬鑄料 弋）在第2圖的二極體就有這種硬鑄料。在罐形二極體 勺昜口在壓入整流器時，會因為邊緣變形以及所產生之 f量作用到鱗料上而形成裂痕，使該周函殼不具密封性。 乂種形成裂縫的情事，係藉著放入一塑膠匣（2)當作硬鑄料 的模具而防止。在該塑膠匣（2)與承套（1)的脚架（8)之間造 成的距離或縫隙A(其深度t，寬度b)可防止在壓入過程時 200527618 由於銅緣變形而產生有害的力量作用到硬鑄料上。為此， 該縫隙A的寬度至少要等於整流器（11)的壓入孔的直徑D1 與二極體的直徑])2的差。舉例而言，縫隙的寬度b約為 0 · 1。縫隙A可使该承套（1)構成一邊緣，它具有一種第一 内直徑以及一個具有較小内直徑的區域。 為了將二極體從兩側壓入，故在下方設有該斜邊（Fase) 或「放入斜部」。因此該二極體可用一環形壓模（圖中未示） 從下方或從上方壓入該整流器（u)中。當從上方壓入時， 該環形面當作接觸面，以供該「壓入壓模」接觸。 苐3圖中以示意方式顯示整流器（11 )，它有六個壓入 孔（12)，其直徑D1，該二極體要壓入該孔中。這六個二極 體在作適當的配線後，構成該整流器。 第4圖a〜第4圖d顯示第2圖的實施例的二極體承套 的设計的其他細 節。第 圖a顯示整個承套，並顯示圓圈 區域Χ，Υ以及該框邊R(它用使壓入性質更佳）。細節χ顯 該斜部（第4圖C)，細節γ顯示該具有槽孔的區域。 。細節X顯示

與第6圖顯示本發明二極體的其他實施例。個 別的元件的圖號與第2圖的實施例相同

第6圖a〜第6圖c c的實施例另外有一缺口（F)，它對 200527618 於製造二極體报有利，且舉例而言，可使得製造時能安入 地固定。此外、:此實施例之不同處只在結構細節，特：； 在尺寸大小，這點在圖中細節可看出。 第7圖顯示該二極體承套的尺寸設計的另一可能方式。 第8圖a〜第8圖f顯示本發明六個其他的實：例二 此該縫隙A各設計成，亦即距二極體承套的寬度^ 下遞減。 二極體頭或頭金屬絲（4)可設計成平滑狀或階段狀，例 如有二〜六個階段。頭金屬絲的斜角度，舉例而言，係為 20 °或50°，或其間的值，或者更大或更小的值，其中可配 合各種需求。 基台（9)各依實施例而定，可具平滑的表面或作構造 化，且舉例而言，可有一缺口形的凹陷部。為了固定匣（2)， 設有一不同設計的隆起部（9 a)。在此實施例中，在製造二 極體時，該匣（2)固設的方式，使匣（2)的内直徑選設成比 隆起部（9 a)的外直徑略小。當該圓筒形匣（2)壓入或插上 時，該匣就固定住。 當設有相同之直徑b或呈v形設計時，得到該基台a 的方法，係在製造二極體時，將承套（1)的内緣區域對應地 形成而製造。由於該基台在壓入時可容許某種程度的變 形’因此即使在一種硬鎮件二極體的場合，在壓入時也不 會有形成裂痕的問題。此外，這些二極體可從兩側壓入一 整流器中。 在圖式與說明書所示之尺寸的大小係可在某種範圍内 12 200527618 變化者。 你固八與說明蚩 曰 尺寸的大小係可少# 變化者。特別|「 , Γ 、了在某種範圍f 〜疋 max」或厂min」顯示 限，且某4匕特；# b之值域的上η f (值的比例，特別是基台深度或脚加rp 商度對高度hi十uo i , 又：3<^P.(Podest hi或h2的比例要在特定的 域係由圖式巾痛- ^ 值找之内，這些禮 口式中所不之值或值域所設定。 【圖式簡單說明】 第1圖係一種習知二極體；

第2圖係本發明二極體的整體圖； f 3圖係二極體承套(一種所謂的「M承套」）的細節; 第4圖係一整流器的示意圖，它具有孔以供所要壓入 的二極體壓入； 第5圖與第6圖a〜第6圖。係本發明二極體的另一種 言史計； 第7圖係另一實施例的承套的結構細節； 第8圖a〜第8圖c係本發明二極體的其他結構設計。 【主要元件符號說明】 (1) 承套 (2 ) {£ (3) 晶片 (4) 頭金屬絲 (5a) (5b)輝錫 ⑹ 漆 (7) 塑膠周函殼 13 200527618 (8) 脚架 (9) 基台 (9a) 隆起部 (10) 外區域（邊緣區域） (11) 整流器 (12) 壓入孔 (A) 缝隙 (A，） 基台 (B) 下切部 (F) 缺口

14

Claims (1)

1. 200527618 十、申請專利範園： 一 1.種一極體’特別是壓入式二極體，具有一晶片， 可、.工由#干接層與一第一部分（特別是一頭金屬絲）與一第 一·部为（特別是一承套）；鱼姑 目女 #)連接，具有一塑膠周函殼，該塑膠 周函殼包含-E ’且至少存在該晶片的區域中，且構成一 種機械式的連接’纟中該第二部分至少將該塑膠周函殼部 分地包圍住’且與該塑膠周函殼構成一殼冑，且至少有一 下切部（B) ’該下切部（B)突伸到該塑 在：該塑膠周函殼⑺與函套⑴之間存在—縫隙（A)，；^ 2.如申凊專利範圍第1項之二極體，特別是壓入式二 極體，其中： 該殼體或該承套由一種良導電及/或良導熱的材料製 成。 3 ·如申凊專利範圍第1或第2項之二極體，特別是壓 入式二極體，其中： 該承套的兩度選設成使該承套與頭金屬絲受到該承套 足夠的夾緊作用，且其間的空間至少有〇· 5〜〇· 8mm。 鲁 4 ·如申請專利範圍第1或第2項之二極體，特別是壓 入式二極體，其中： 該殼體具有斜邊或「放入斜部」，可使該二極體由兩 側放入一整流器中。 · 5·如申請專利範園第1或第2項之二極體，特別是壓 · 入式二極體，其中： 該殼體與晶片之間的塑膠周函殼由至少一 g及一個充 15 200527618 以每料的區域構成。 6·如申請專利範圍第1或第2項之二極體，特別是壓 入式二極體，其中： 在该！與承套的外區域之間有一槽孔或基台A，具有基 . 台深度t。 7·如申請專利範圍第6項之二極體，特別是壓入式二 極體，其中： 該槽孔或基台A的寬度b宜在0· 5mm的範圍。 8.如申請專利範圍第7項之二極體，特別是壓入式二 _ 極體，其中： 該寬度b在整個深度t的範圍中大致相同。 9·如申請專利範圍第7項之二極體，特別是壓入式二 ‘ 極體，其中： 该寬度b在深度t的範圍中可變化。 I 〇·如申請專利範圍第1或第2項之二極體，特別是壓 入式二極體，其中： δ亥承套（1)構成一邊緣（1〇)，該邊緣具有一種第一内直 _ 徑及一個具較小内直徑的區域Α。 II ·如申請專利範圍第1或第2項之二極體，特別是壓 入式二極體，其中： 該脚架高度a、基台深度t、及高度hl，h2的大小選設 · 成使它們在可預設的範圍中。 12·如申請專利範圍第丨或第2項之二極體，特別是壓 入式二極體，其中： 16 200527618 特別的值的比例，例如基台深度t或脚架高度&對高 度h 1或h 2的比例在可預設的值域中。 '° ' 13·如申請專利範圍第〗或第 入式二極體，其中： 員之-極體’特別是麼 该一極體利用一缺口 固定。 14· 一種用於製造如申靖直 、 甲明專利摩巳圍第1項的二極體的方 法’特別是製造麼入★ - 4 土入式一極體的方法，其特徵在： 將e插上去而固定，其中該邊緣（1〇)或隆起部㈤的 卜區或被利用來作固^ ’且邊緣⑴）的内直徑選設成略小 於匣（2)的外直徑，痞兮 A遠隆起部（9a)的外直徑選設成略大於 匣（2 )的内直徑。 Η^一、圖式： 如次頁

   17