一种塑封高压硅堆制造技术

本发明专利技术公开了一种塑封高压硅堆，包括依次间隔设置的多个陶瓷覆铜，多个陶瓷覆铜按极性方向通过内引线串联连接组成蛇形结构的硅堆组件，硅堆组件两端的陶瓷覆铜分别连接对应的螺纹电极，每个陶瓷覆铜上采用真空烧结方式设置有二极管管芯，二极管管芯通过铝丝与内引线连接。本发明专利技术通过采取新型工艺结构硅堆，经过新研制的产品，在封装外形尺寸不变的基础上，整体工作电流可提高至2～2.5A，提升了产品通电功率。

【技术实现步骤摘要】
一种塑封高压硅堆
本专利技术属于半导体器件
，具体涉及一种塑封高压硅堆。
技术介绍
硅高压整流硅堆产品广泛应用于航天、航空、船舶、兵器、电子等国防建设的各个领域；由于产品反向耐压高，为保证电绝缘性能，硅堆器件目前主要是以环氧树脂封装为主。传统硅堆的工艺是采用将多只玻璃钝化封装二极管进行串联组堆，然后将点焊好的硅堆组件装入浇铸模具，进行环氧灌封成型。产品结构为将多个玻封二极管采用点焊工艺串联成硅堆，再用环氧浇铸成型，内部结构如图1和表1所示，两端的螺纹电极1之间通过21个串联连接的3A玻封二极管2连接，并灌封环氧树脂3。表1传统硅堆材料明细传统工艺的硅堆产品普遍耐压为20～50KV，产品工作时，由于二极管管芯发热，受制于环氧封装材料导热差的原因，硅堆产品的正向通电电流较小，通电功率有限，耐压为20～50KV硅堆的正向工作电流低于1A。散热面积有限，发热点也较为集中，而且环氧树脂属于高绝缘性能材料，但散热性能较差，受制于封装体散热因素的影响，整体产品的正向通电功率受限，当产品进行IF＝2A的正向通电老化时，会出现环氧塑封体的开裂现象，直接导致硅堆器件失效。因而传统的硅堆其正向工作电流小于1A，正向通电电流小。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种塑封高压硅堆，以二极管单向导电特性为基础，将多个二极管进行串联形成倍压整流电路。本专利技术采用以下技术方案：一种塑封高压硅堆，包括依次间隔设置的多个陶瓷覆铜，多个陶瓷覆铜按极性方向通过内引线串联连接组成蛇形结构的硅堆组件，硅堆组件两端的陶瓷覆铜分别连接对应的螺纹电极，每个陶瓷覆铜上采用真空烧结方式设置有二极管管芯，二极管管芯通过铝丝与内引线连接。具体的，每个陶瓷覆铜上串联设置有两个二极管管芯，二极管管芯上设置有硅凝胶。进一步的，真空烧结具体为：在真空烧结炉中，采用第一焊料片将两个二极管管芯与陶瓷覆铜进行烧结，再用铝丝压焊，将陶瓷覆铜上的两只二极管管芯串联连接；采取第二焊料片将铝丝与陶瓷覆铜进行真空烧结形成硅堆组件。更进一步的，第一焊料片按质量百分比包括Pb∶Sn∶Ag＝92.5％∶5％∶2.5％。更进一步的，第二焊料片按质量百分比包括Pb∶Sn∶Ag＝36％∶62％∶2％。具体的，陶瓷覆铜的基材为96％Al2O3陶瓷，两侧均覆有厚度0.3±0.05mm的铜材料。具体的，二极管管芯的电流为25～35A。进一步的，塑封高压硅堆的工作电流为2～2.5A。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种塑封高压硅堆，将多只大电流二极管管芯与DBC板用真空烧结工艺形成DBC组件，再按照极性方向排列进行焊接串联形成硅堆组件，进行环氧灌封成型，在保证封装体积不变，保证高压特性的基础，对硅堆内部结构进行工艺结构创新，以提高硅堆的通电功率能力。进一步的，在每个DBC上设置两只二极管管芯，保证产品体积大小不变，以及内部二极管的电隔离。进一步的，采用真空烧结工艺，可减小焊料沾润的空洞率，使产品的通电功率得到保证。进一步的，第一焊片采用92.5％Pb5％Sn2.5％Ag，熔点高，使得管芯焊接层的焊接，不会受二次低温烧结的影响。进一步的，第二焊片采用62％Pb36％Sn2％Ag，熔点低，使得组件焊接时，不会影响到管芯焊料层。进一步的，覆铜自身可承载大的通电电流，在0.3mm厚度的覆铜上，每1mm的覆铜宽度就能承载20～30A的通电电流，该材料与锡焊料具有良好的粘润性，且散热优良，通过此工艺的改进，可大大改善硅堆产品内部二极管工作时的散热环境，提高硅堆产品的通电功率。进一步的，在覆铜的面积内，尽量提高二极管管芯的电流设置余量，以减小产品整体的导通压降。综上所述，本专利技术通过采取新型工艺结构硅堆，经过新研制的产品，在封装外形尺寸不变的基础上，整体工作电流可提高至2A，提升了产品通电功率。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为传统硅堆内部结构图；图2为本专利技术结构图，其中，(a)为主视图，(b)为侧视图；图3为DBC组件图；图4为硅堆组件示意图。其中：1.环氧树脂；2.内引线；3.陶瓷覆铜；4.二极管管芯；5.铝丝；6.硅凝胶；7.螺纹电极；8.第一焊料片；9.第二焊料片；10.二极管。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。本专利技术提供了一种塑封高压硅堆，将传统工艺改进为将多只大电流二极管管芯与DBC板用真空烧结工艺形成DBC组件，再按照极性方向排列进行焊接串联形成硅堆组件，进行环氧灌封成型。请参阅图2，本专利技术一种塑封高压硅堆，包括陶瓷覆铜3、二极管管芯4、铝丝5和螺纹电极7，陶瓷覆铜3依次间隔设置在塑封高压硅堆的壳体内，陶瓷覆铜3上采用真空烧结方式设置有二极管管芯4，二极管管芯4与内引线2之间通过铝丝5连接，相邻陶瓷覆铜3之间按极性方向通过内引线2串联连接组成蛇形结构的硅堆组件，壳体的两端分别设置有螺纹电极7，硅堆组件两端的陶瓷覆铜3分别连接对应的螺纹电极7，壳体内填充环氧树脂1。采用30A的二极管管芯4烧结在DBC板上，使得二极管管芯4通电工作时的散热面积加大，陶瓷覆铜3的基材为96％Al2O3陶瓷，正、反两面覆铜为高导无氧铜，铜含量纯度为99.99％，覆铜自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塑封高压硅堆，其特征在于，包括依次间隔设置的多个陶瓷覆铜(3)，多个陶瓷覆铜(3)按极性方向通过内引线(2)串联连接组成蛇形结构的硅堆组件，硅堆组件两端的陶瓷覆铜(3)分别连接对应的螺纹电极(7)，每个陶瓷覆铜(3)上设置有二极管管芯(4)，二极管管芯(4)通过铝丝(5)与内引线(2)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种塑封高压硅堆，其特征在于，包括依次间隔设置的多个陶瓷覆铜(3)，多个陶瓷覆铜(3)按极性方向通过内引线(2)串联连接组成蛇形结构的硅堆组件，硅堆组件两端的陶瓷覆铜(3)分别连接对应的螺纹电极(7)，每个陶瓷覆铜(3)上设置有二极管管芯(4)，二极管管芯(4)通过铝丝(5)与内引线(2)连接。


2.根据权利要求1所述的塑封高压硅堆，其特征在于，每个陶瓷覆铜(3)上串联设置有两个二极管管芯(4)，二极管管芯(4)上设置有硅凝胶(6)。


3.根据权利要求2所述的塑封高压硅堆，其特征在于，真空烧结具体为：
在真空烧结炉中，采用第一焊料片(8)将两个二极管管芯(4)与陶瓷覆铜(3)进行烧结，再用铝丝(5)压焊，将陶瓷覆铜(3)上的两只二极管管芯(4)串联连接；采取第二焊料片(9)将铝丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍志雄，刘文辉，许允亮，白朝辉，王维乐，智晶，李斐，行晓曦，
申请(专利权)人：西安卫光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61