[實用新型]特高二次擊穿的大功率晶體管

無效

• 申請號: 200820040209.0
• 申請日: 2008-07-01
• 公開（公告）號: CN201222494Y
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 龔利汀;錢曉平;龔利貞
• 申請（專利權）人: 無錫固電半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L23/495
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本實用新型屬于半導體晶體管技術領域，具體涉及到一種特高二次擊穿的大功率晶體管。

背景技術

功率晶體管問世以來，其優異的性能在通訊、廣播電視、開關電源、音響、儀器儀表、工業設備等國民經濟各領域得到了廣泛的應用。但功率管在發展中，器件的早期失效，即功率晶體管的“二次擊穿”特性，成為它發展進程中突出的矛盾，從而引起了器件制造者和使用者的十分重視，投入了較大的力量去研究它的機理和克服的方法。

二次擊穿，是存在于功率晶體管的一種損壞現象，功率管在制造和使用過程中，當加在功率管上的能量超過臨界值時，器件內部出現“熱點”，使局部形成電流集中，致使器件燒毀，因而二次擊穿是一種不可逆的損壞機理，是熱電惡性循環造成的結果。

多年來，國內外專家學者對于二次擊穿機理提出了熱不穩定性理論、電流溫度系數理論、電場理論等多種研究。熱不穩定性理論認為：晶體管的二次擊穿是由熱不穩定性引起的。如果由于某種原因使局部溫度升高，這部分發射極電流將迅速增加，電流增加又進一步引起結溫升高，如此循環形成“過熱點”，引起二次擊穿。功率管制造者在提高二次擊穿的工作方面，著重于在芯片制造方面提高正偏的抗二次擊穿能力，即從改善晶體管芯片的內部電流分配，防止產生局部過熱上做文章。其中方法之一是在版圖設計與制芯工藝中，將被細分的發射極上外加穩定電流分配的“鎮流電阻”，使電流均勻分配，提高抗二次擊穿的能力。方法之二是PCT技術，即完美的晶體生長技術，以消除在外延生長和擴散過程中造成的缺陷，從而克服二次擊穿低的缺點。對于改進反偏二次擊穿特性的方法是用多層集電層的晶體管結構來解決。具體地說，就是晶體管的集電區由同一種導電類型的三層構成，第一層鄰接基區，電阻率大于第二層，第二層電阻率又大于重摻雜的襯底集電層，以此增加外延層的厚度和減少晶體缺陷，從而降低局部過熱點。

但是實踐證明：如果在管芯制造中提高了二次擊穿，而在組裝工藝中仍然存在熱缺陷，那么功率晶體管的成品的二次擊穿仍然不高，產品在使用過程中仍然容易產生二次擊穿燒毀的問題。

業內知道，功率晶體管組裝的關鍵工藝之一是裝片燒結工藝。裝片工藝要完成管芯與管座或引線框架之間完善的歐姆接觸電極的制作功能，即這個接觸電極與管芯之間僅僅是電性能上的電阻性能接觸連通，接觸處不發生整流現象，且希望接觸電阻愈小愈好。尤其是數十瓦以上的大功率晶體管，裝片工藝的完美與否影響到功率的實際輸出，影響到能否達到設計功率值和二次擊穿值。

目前常用的手工粘片裝片和自動裝片工藝中一般都采用了N₂、H₂氣體保護，焊料采用Pb92.5Sn5Ag2.5高溫焊料作為緩沖粘接層。由于Pb92.5Sn5Ag2.5焊料屬高溫焊料，工藝上溫度高，裝片工藝質量緊密地依賴于引線框架表面鍍層的質量、焊料與芯片背面金屬化層的結合性、焊料與引線框之間的結合程度。而高溫焊料由于熔點高，極易造成框架的氧化，從而使焊料的浸潤性差，這樣焊料與芯片、焊料與引線框間的浸潤接觸不良將容易形成“空洞”，即焊料與框架間局部不浸潤、不熔融形成非良好的歐姆接觸，從而導致熱阻增大，抗二次擊穿耐量值下降。裝片工藝操作規定：“空洞”面積＞5％，則該產品為不合格品。

發明內容

本實用新型的目的是致力于在功率晶體管的組裝工藝過程中，尤其在關鍵的裝片工藝中消除熱缺陷，消除“空洞”，提高焊料與框架的浸潤性，從而制造出特高二次擊穿的大功率晶體管。

本實用新型的目的是這樣實現的：在引線框上利用Sn96Ag4低溫焊料焊接管芯，在引線框的下面引出位于左側的基極、位于中間的集電極與位于右側的發射極。

在所述引線框上、管芯的上方設置安裝孔及凹槽。

在所述引線框上、管芯的下方設置鍵合區。

在所述引線框上對應于管芯的兩側設置折邊。

本實用新型的優點是：由于利用低溫焊料將管芯與引線框相互連接在一起，因此避免了存在于焊接部位的“空洞”，提高了產品質量。

附圖說明

圖1是晶體管的結構圖。

圖2是的A-A剖視圖。

圖3是原裝片工藝效果圖。

圖4是本實用新型裝片工藝效果圖。

具體實施方式

圖中：1、管芯；2、Sn96Ag4低溫焊料；3、引線框；4、發射極；5、集電極；6、基極；7、鍵合區；8、折邊；9、凹槽；10、安裝孔；11、焊料空洞。