一种应力改善型的轴向旁路光伏二极管制造技术

技术编号:13917276 阅读:80 留言:0更新日期:2016-10-27 15:27
本发明专利技术一种应力改善型的轴向旁路光伏二极管,属于光伏二极管领域。本发明专利技术包括至少一个旁路二极管芯片、至少一根阳极引线、至少一根阴极引线,所述阳极引线与所述阴极引线分别通过焊锡与芯片的阳极和阴极连接构成的结构由塑封料密封;所述阳极引线为自阳极引线至芯片方向呈倒凸台型结构;所述阴极引线为平台型结构。本发明专利技术由于阳极引线的倒凸台型结构和阴极引线的平台型结构,使得相关热应力都集中在芯片的阳极面上,再通过背面的焊锡与芯片的全覆盖使得应力在此获得完全的缓冲释放,提高了光伏二极管乃至整个电池组件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光伏旁路二极管,尤其涉及一种应力改善型的轴向光伏旁路二极管。
技术介绍
进入21世纪以来,以太阳能为代表的光伏新能源产业取得了突飞猛进的发展。一般用于单晶硅和多晶硅光伏(PV)面板中的旁路二极管,在出现低分流和高分流阻抗时,保护过热点的光伏电池。目前的传统光伏二极管,在旁路应用中,肖特基势垒整流器可发挥低正向电压降的优势,比普通P-N结整流器的功率耗散更小。然而,在芯片的封装过程中往往都要使用多种不同热膨胀系数的材料,由于材料间的热失配及制造和后期应用过程中的温度变化,使得各层材料及界面都将承受不同的热应力。而肖特基势垒整流器这种器件由于为表面型器件,其肖特基结深仅约0.05-0.5微米的厚度,保护环处的PN结结深也仅约1-5微米的厚度,因此层间界面热应力和端部处,尤其是芯片边缘处,由于塑封材料的挤压效果的热应力集中,常常造成产品性能劣化甚至失效。通常意义而言,按照MIL-STD 750D METHOD 1051.5 Test Condition G,GJB128A-97方法1051-实验条件G,JESD22-A104E Test Condition H等半导体行业的标准方法进行可靠性能评估时,均无法完全满足严酷的-55°C -- +150°C的冷热温度循环的考核要求,实际使得产品可靠性及产品寿命无法达到预期的情形出现。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术的目的是提供一种能缓解芯片热应力、可靠性高、使用寿命长的轴向光伏二极管。本专利技术提供一种应力改善型的轴向光伏旁路二极管,包括至少一个旁路二极管芯片、至少一根阳极引线、至少一根阴极引线,所述阳极引线与所述阴极引线分别通过焊锡与芯片的阳极和阴极连接构成的结构由塑封料密封;所述阳极引线为自阳极引线至芯片方向呈倒凸台型结构;所述阴极引线为平台型结构。现有的轴向光伏旁路二极管的阳极引线和阴极引线采用锥形台面结构,该锥形台面结构会造成芯片两边会形成三角形区域,此区域会造成上下两面同时由塑封过程的挤压效应引起的热应力,使用该结构的轴向光伏旁路二极管的可靠性低。为此,本专利技术轴向光伏旁路二极管对芯片及引线之间的结构进行了改进,利用阳极的倒凸台型结构和阴极的平台型结构,将层间界面热应力和端部处,尤其是芯片边缘处的热应力集中在芯片的阳极面上,再通过焊锡与芯片使得热应力完全的缓冲释放,有效缓解对芯片的应力问题,提高光伏二极管及整个电池组件的可靠性。作为优选,所述阳极引线为多层倒凸台型结构;所述阴极引线为多层平台型结构。作为优选,所述倒凸台型结构的顶部直径小于芯片焊接区的长度和宽度,所述倒凸台型结构的底部直径大于芯片对角线长度;所述平台型结构的直径大于芯片对角线长度。作为优选,所述阳极引线与所述芯片之间的焊锡为上焊锡,所述上焊锡面向阳极引线一面的直径大于所述上焊锡面向芯片一面的直径。作为优选,所述阴极引线与所述芯片之间的焊锡为下焊锡,所述下焊锡面向阴极引线一面的直径等于所述下焊锡面向芯片一面的直径。作为优选,所述旁路二极管芯片为肖特基二极管芯片。作为优选,所述旁路二极管芯片上表面设有阳极金属结构,所述旁路二极管芯片下表面设有阴极金属结构。作为优选,所述阳极金属结构包括自芯片至阳极引线方向依次布置的阳极接触层、阳极应力缓冲层、阳极焊接层;所述阴极金属结构包括自芯片至阴极引线方向依次布置的阴极接触层、阴极应力缓冲层、阴极焊接层。作为优选,阳极接触层、阳极应力缓冲层、阳极焊接层、阴极接触层、阴极应力缓冲层、阴极焊接层为单层或多层。作为优选,所述塑封料采用熔融性应力吸收性环氧模塑料。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术应力改善型的轴向光伏旁路二极管,结构简单、可靠性高、使用寿命长,能有效缓解芯片热应力。附图说明图1为本专利技术一种应力改善型的轴向光伏旁路二极管的结构示意图;图2为图1的分解示意图;图3为图1中阳极引线与芯片焊接时尺寸示意图;图4为图1中芯片的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术一种应力改善型的轴向光伏旁路二极管包括至少一个旁路二极管芯片、至少一根阳极引线、至少一根阴极引线,所述阳极引线与所述阴极引线分别通过焊锡与芯片的阳极和阴极连接,上述连接后的结构由塑封料,如环氧树脂,对芯片部位进行密封保护。图1、2所示的示例由上至下包括阳极引线1、上焊锡3、旁路二极管芯片5、下焊锡4、阴极引线2。所述阳极引线1、所述阴极引线2为金属引线,其成分可以为铜。所述阳极引线1经上焊锡3连接所述旁路二极管芯片5;所述阴极引线2经下焊锡4连接所述旁路二极管芯片。由于塑封料的挤压,使得层间界面热应力和端部处热应力集中,尤其是芯片边缘处热应力过于集中,则需要分散、缓解热应力以提高产品的可靠性。为此,本专利技术所述阳极引线1设计为倒凸台型结构,所述阴极引线2为平台型结构。使用该结构的引线,使得相关热应力都集中在芯片5的阳极面上。所述倒凸台型结构具有其直径自阳极引线1至芯片5方向逐渐减小的凸台面部分,所述倒凸台型结构靠近芯片的位置为倒凸台型结构的顶部,其顶部直径为d,所述倒凸台型结构远离芯片的位置为倒凸台型结构的底部,其底部直径为D。为了有效缓解应力,进一步,如图3,所述倒凸台型结构的顶部直径d小于芯片焊接区的长度和宽度,所述倒凸台型结构的底部直径D大于芯片对角线长度;所述平台型结构的直径大于芯片对角线长度。所述倒凸台型结构、所述平台型结构可以为多层结构,在分散热应力的同时还能起到散热板效果,最大限度将芯片5工作过程中的热量散发出去,提高芯片工作温度可靠性。其中,所述倒凸台型结构还具有自阳极引线1至台面结构方向直径近似相等的平台面部分,所述平台面部分可为多层。在倒凸台型结构和平台结构的配合下转移热应力于芯片阳极面上后,可通过焊锡进一步释放应力。所述上焊锡3位于所述阳极引线1与所述芯片5之间。焊接时,焊锡在阳极引线1的台面毛细作用和焊锡浸润效果下,形成上焊锡3。所述上焊锡3面向阳极引线1一面的直径大于所述上焊锡面3向芯片5一面的直径,所述上焊锡3可以为圆台结构。所述下焊锡4位于所述阴极引线2与所述芯片5之间。焊接时,焊锡在阴极引线2的台面毛细作用和焊锡浸润效果下,形成下焊锡4。所述下焊锡4面向阴极引线2一面的直径等于所述下焊锡4面向芯片5一面的直径,可以为平台面结构。如图4,所述旁路二极管芯片5为肖特基二极管芯片。所述芯片的结构也进一步缓冲释放应力。所述旁路二极管芯片5包括二极管本体51,设于二极管本体51上表面的阳极金属结构,设于二极管本体51下表面的阴极金属结构。所述阳极金属结构包括自芯片5至阳极引线1方向依次布置的阳极接触层52b、阳极应力缓冲层53b、阳极焊接层54b。其中,所述阳极焊接层54b为芯片阳极表面焊接层,可以为Ag, Au, Ni/Ag, Ni/Au, Ti/Ni/Ag, Ti/Ni/Au等与焊锡可形成良好焊接效果的单层或多层金属;所述阳极应力缓冲层53b为阳极焊接终止及应力缓冲层,其金属成分为铝,铝硅或铝硅铜合金等含铝的金属,该层可以阻止焊锡继续与底层金属共熔并避免应力传递至底层金属;所述阳极接触层52b为芯片阳极底层接触层,可以为Ti, Cr,Mo等与Si形成良好欧姆接触的单层或多层金属。所述阴极金属结构包括自芯片5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应力改善型的轴向光伏旁路二极管,包括至少一个旁路二极管芯片、至少一根阳极引线、至少一根阴极引线,所述阳极引线与所述阴极引线分别通过焊锡与芯片的阳极和阴极连接构成的结构由塑封料密封,其特征在于,所述阳极引线为自阳极引线至芯片方向呈倒凸台型结构;所述阴极引线为平台型结构。

【技术特征摘要】
1.一种应力改善型的轴向光伏旁路二极管,包括至少一个旁路二极管芯片、至少一根阳极引线、至少一根阴极引线,所述阳极引线与所述阴极引线分别通过焊锡与芯片的阳极和阴极连接构成的结构由塑封料密封,其特征在于,所述阳极引线为自阳极引线至芯片方向呈倒凸台型结构;所述阴极引线为平台型结构。2.根据权利要求1所述的一种应力改善型的轴向光伏旁路二极管,其特征在于,所述阳极引线为多层倒凸台型结构;所述阴极引线为多层平台型结构。3.根据权利要求1或2所述的一种应力改善型的轴向光伏旁路二极管,其特征在于,所述倒凸台型结构的顶部直径小于芯片焊接区的长度和宽度,所述倒凸台型结构的底部直径大于芯片对角线长度;所述平台型结构的直径大于芯片对角线长度。4.根据权利要求1或2所述的一种应力改善型的轴向光伏旁路二极管,其特征在于,所述阳极引线与所述芯片之间的焊锡为上焊锡,所述上焊锡面向阳极引线一面的直径大于所述上焊锡面向芯片一面的直径。5.根据权利要求1或2所述的一种应力改善型的轴向光伏旁路二极管,其特征在于,所述阴极引...

【专利技术属性】
技术研发人员:戴胜强高圣超杜晓辉
申请(专利权)人:浙江美晶科技有限公司
类型:发明
国别省市:浙江;33

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