[發明專利]一種固體繼電器功率組件及生產方法

在審

• 申請號: 202010135226.8
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111312699A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 饒明輝;楊志威;張怡培
• 申請（專利權）人: 廈門金欣榮電子科技有限公司
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L21/98;H01L23/488;H01L23/492;H01L21/50;H01L21/60;H01H45/04;H01H49/00
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 戚東升

本發明公開一種固體繼電器功率組件及生產方法，包括DCB基板及上面的功率芯片，功率芯片由第一芯片和第二芯片組成，兩功率芯片倒裝式設置在基板上，每一功率芯片引出一主電極，在兩功率芯片的上表面分別焊接一導電片，一功率芯片的導電片通過引線與另一功率芯片的對應電極相連實現功率芯片間的電氣連接。本發明采用芯片倒裝方式，增加導電銅片，該銅片焊接于芯片陽極，銅片上方通過綁定鋁絲與另一芯片電氣連接，有效地避免應力損傷和熱擊穿損傷，提高固體繼電器的使用壽命。

技術領域

本發明公開一種固體繼電器功率組件及生產方法，按國際專利分類表(IPC) 劃分屬于固體繼電器制造技術領域。

背景技術

固體繼電器是一種無觸點通斷的電子開關，其輸入輸出隔離裝置、輸出功率開關均由電子元器件構成，與電磁繼電器相比，這種繼電器具有工作可靠、壽命長、對外界干擾小、開關速度快等特點，因而具有很寬的應用領域，尤其在大電流且需要頻繁開關的場合，是工程師們的首選。

目前市場上應用的大功率固體繼電器的功率組件分為銅橋焊接型和芯片綁定型兩種結構，這兩種結構在市場應用過程中使用一段時間后容易發生失效：

第一種功率組件結構如中國專利CN203481142U文獻中披露，是通過焊接“幾”字型銅橋形成電氣連接，如圖1所示，在繼電器頻繁開關過程中，因大電流開斷會出現熱脹冷縮現象，“幾”字型導電銅橋a在芯片電極表面焊接層(如圖1位置b處)產生收縮應力，導致芯片表面被拉傷而發生失效，屬于應力擊穿失效；

第二種功率組件結構是在芯片電極表面直接綁定鋁絲形成電氣連接，如圖 2所示，在繼電器頻繁開關過程中，因大電流開斷綁定鋁絲(如圖2位置c)的溫度會急劇上升，鋁絲溫度上升后，在芯片表面綁定點(如圖2位置d)會形成單點熱量集中，容易導致芯片表面單點出現過熱擊穿而發生失效。

以上兩種結構的功率組件由于應力擊穿失效或熱擊穿失效，從而使得固體繼電器在很多大電流應用領域里顯得可靠性不高，不利于市場推廣。

在圖1、圖2中芯片門極通過電橋e向外引出，電橋部件小，實際生產中往往是通過人工貼裝，生產效率低。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種固體繼電器功率組件，有效地避免應力損傷和熱擊穿損傷，提高固體繼電器的使用壽命。

為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種固體繼電器功率組件結構，包括基板及上面的功率芯片，功率芯片由第一芯片和第二芯片組成，兩功率芯片倒裝式設置在基板上，每一功率芯片引出一主電極，在兩功率芯片的上表面分別焊接一導電片，一功率芯片的導電片通過引線與另一功率芯片的對應電極相連實現功率芯片間的電氣連接。

進一步，導電片為銅片，銅片焊接在功率芯片的陽極表面，銅片表面綁定引線。

進一步，功率芯片為可控硅芯片，可控硅芯片的陰極朝下陽極朝上與基板貼合形成倒裝組合結構。

進一步，可控硅芯片的門極控制信號引出控制電極，控制電極與主電極位于基板上功率芯片的同側。

進一步，主電極與控制電極鄰近基板的結合處設有折彎部，以緩解電極受應力。

進一步，基板為DCB板，引線為鋁線或銀線或金線材質。

本發明還提供一種固體繼電器功率組件生產方法，包括以下步驟：

S1、貼片

將DCB板涂抹錫膏，第一芯片、第二芯片通過貼片機貼裝在DCB板上，其中兩芯片的陰極側與DCB板貼合，兩芯片陽極表面貼裝導電片,然后將主電極、控制電極組裝在DCB板上；

S2、焊接