[發(fā)明專利]一種塑封高壓硅堆

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010725718.2
• 申請(qǐng)日: 2020-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN111816647B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍志雄;劉文輝;許允亮;白朝輝;王維樂;智晶;李斐;行曉曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安衛(wèi)光科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L25/07
• 分類號(hào): H01L25/07;H01L23/498;H01L23/31;H01L23/492;H01L21/60
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 高博

本發(fā)明公開了一種塑封高壓硅堆，包括依次間隔設(shè)置的多個(gè)陶瓷覆銅，多個(gè)陶瓷覆銅按極性方向通過內(nèi)引線串聯(lián)連接組成蛇形結(jié)構(gòu)的硅堆組件，硅堆組件兩端的陶瓷覆銅分別連接對(duì)應(yīng)的螺紋電極，每個(gè)陶瓷覆銅上采用真空燒結(jié)方式設(shè)置有二極管管芯，二極管管芯通過鋁絲與內(nèi)引線連接。本發(fā)明通過采取新型工藝結(jié)構(gòu)硅堆，經(jīng)過新研制的產(chǎn)品，在封裝外形尺寸不變的基礎(chǔ)上，整體工作電流可提高至2～2.5A，提升了產(chǎn)品通電功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種塑封高壓硅堆。

背景技術(shù)

硅高壓整流硅堆產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航天、航空、船舶、兵器、電子等國防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域；由于產(chǎn)品反向耐壓高，為保證電絕緣性能，硅堆器件目前主要是以環(huán)氧樹脂封裝為主。

傳統(tǒng)硅堆的工藝是采用將多只玻璃鈍化封裝二極管進(jìn)行串聯(lián)組堆，然后將點(diǎn)焊好的硅堆組件裝入澆鑄模具，進(jìn)行環(huán)氧灌封成型。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為將多個(gè)玻封二極管采用點(diǎn)焊工藝串聯(lián)成硅堆，再用環(huán)氧澆鑄成型，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1和表1所示，兩端的螺紋電極1之間通過21個(gè)串聯(lián)連接的3A玻封二極管2連接，并灌封環(huán)氧樹脂3。

表1傳統(tǒng)硅堆材料明細(xì)

傳統(tǒng)工藝的硅堆產(chǎn)品普遍耐壓為20～50KV，產(chǎn)品工作時(shí)，由于二極管管芯發(fā)熱，受制于環(huán)氧封裝材料導(dǎo)熱差的原因，硅堆產(chǎn)品的正向通電電流較小，通電功率有限，耐壓為20～50KV硅堆的正向工作電流低于1A。

散熱面積有限，發(fā)熱點(diǎn)也較為集中，而且環(huán)氧樹脂屬于高絕緣性能材料，但散熱性能較差，受制于封裝體散熱因素的影響，整體產(chǎn)品的正向通電功率受限，當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)行I_F＝2A的正向通電老化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)環(huán)氧塑封體的開裂現(xiàn)象，直接導(dǎo)致硅堆器件失效。因而傳統(tǒng)的硅堆其正向工作電流小于1A，正向通電電流小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種塑封高壓硅堆，以二極管單向?qū)щ娞匦詾榛A(chǔ)，將多個(gè)二極管進(jìn)行串聯(lián)形成倍壓整流電路。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種塑封高壓硅堆，包括依次間隔設(shè)置的多個(gè)陶瓷覆銅，多個(gè)陶瓷覆銅按極性方向通過內(nèi)引線串聯(lián)連接組成蛇形結(jié)構(gòu)的硅堆組件，硅堆組件兩端的陶瓷覆銅分別連接對(duì)應(yīng)的螺紋電極，每個(gè)陶瓷覆銅上采用真空燒結(jié)方式設(shè)置有二極管管芯，二極管管芯通過鋁絲與內(nèi)引線連接。

具體的，每個(gè)陶瓷覆銅上串聯(lián)設(shè)置有兩個(gè)二極管管芯，二極管管芯上設(shè)置有硅凝膠。

進(jìn)一步的，真空燒結(jié)具體為：

在真空燒結(jié)爐中，采用第一焊料片將兩個(gè)二極管管芯與陶瓷覆銅進(jìn)行燒結(jié)，再用鋁絲壓焊，將陶瓷覆銅上的兩只二極管管芯串聯(lián)連接；采取第二焊料片將鋁絲與陶瓷覆銅進(jìn)行真空燒結(jié)形成硅堆組件。

更進(jìn)一步的，第一焊料片按質(zhì)量百分比包括Pb∶Sn∶Ag＝92.5％∶5％∶2.5％。

更進(jìn)一步的，第二焊料片按質(zhì)量百分比包括Pb∶Sn∶Ag＝36％∶62％∶2％。

具體的，陶瓷覆銅的基材為96％Al₂O₃陶瓷，兩側(cè)均覆有厚度0.3±0.05mm的銅材料。

具體的，二極管管芯的電流為25～35A。

進(jìn)一步的，塑封高壓硅堆的工作電流為2～2.5A。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

本發(fā)明一種塑封高壓硅堆，將多只大電流二極管管芯與DBC板用真空燒結(jié)工藝形成DBC組件，再按照極性方向排列進(jìn)行焊接串聯(lián)形成硅堆組件，進(jìn)行環(huán)氧灌封成型，在保證封裝體積不變，保證高壓特性的基礎(chǔ)，對(duì)硅堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，以提高硅堆的通電功率能力。