[实用新型]双铁整流芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种双铁整流芯片产品结构设计，属于电力电子片式半导体技术领域。 

背景技术

整流管芯片是电子元器件的基础单元产品，广泛应用于变流、冶金、汽车、发电、自动化控制及家用电器等领域，市场需求量很大。有行业调查资料表明，额定电流为5-100A的整流管芯片，目前我国年产销量约十亿只。随着经济的发展和自动化的普及，市场需求量还在以每年约10％的速度在递增。 

传统5-100A整流芯片电极的结构，以所谓“单铁电极”为主，将一片具有整流特性且有双面镍层的薄硅片和一片面积比硅片稍大的薄铁片，合在一起，浸入铅锡炉中，取出凝固后就形成了产品的主体结构：大直径电极是包裹着铅锡的铁片，另一个小直径电极则是硅片上堆积的铅锡层。再经酸腐蚀清洗、上绝缘保护胶等工艺后，制成产品。上述的产品结构模式，该行业已使用了近二十多年。这种产品结构模式存在着以下不足之处： 

1、浸渍铅锡工艺均用手工完成，生产出的产品外形尺寸波动很大，直径误差大于10％，厚度误差大于50％。使得后道用户也只能采用手工焊接的方法来组装该产品，不能采用先进的贴片工艺来实现自动化装配。 

2、产品的小直径电极是铅锡材料，其热膨胀系数约是29.3；大直径电极电极是铁材料，其热膨胀系数约是12.2；二者的热膨胀系数值相差约2.4倍。整流芯片属功率产品，在通断电流时温升变化高达150度，二电极由于热膨胀系数不同将引起的应力，可造成其中硅片的翘曲，使产品的耐压下降、漏电增加，严重时会造成产品损坏。 

上述二项缺点可以通过改进产品的结构设计，来加以解决。 

发明内容

本实用新型将传统的“单铁电极”结构改为“双铁电极”结构，可解决上述的二点不足。 

本实用新型涉及一种双铁整流芯片的产品结构设计，其特征在于：所述整流芯片采用内部具有一个PN结的整流硅片(1)、大直径电极(2)、小直径电极(3)、钎焊片(4)、绝缘保护胶(5)共同组成产品实体。其外型结构可参见说明书附图。 

双铁整流芯片的外型呈扁圆柱体状，其外径尺寸为4.4～9.5毫米±0.1毫米，如说明书附图所示的D1。厚度为1.4～2.1毫米±0.1毫米，如说明书附图所示的H1。整流芯片所用整流硅片(1)结构特征为，基区电阻率5～50欧姆厘米，厚度180-310微米，硅片内部具有一个扩散工艺形成的PN结，其P型和N型的接近表面20微米部分，分别用扩散工艺形成高浓度的P+和N+型杂质，以利减低通态压降，硅片的表面，镀涂有金属镍层，以有利与钎焊层形成良好的欧姆接触。 

以上所述整流硅片基区电阻率选择5～50欧姆厘米的依椐是，根据美国通用电器公司关于整流管芯片耐压与硅片电阻率的关系式：耐压＝94x电阻率(0.75次方)，电阻率为5～50欧姆厘米的硅片可制造出300～1800伏反向耐压的整流芯片，可以满足目前国内外整流管芯片95％的市场。 

以上所述整流硅片厚度选择180～310微米的依椐是，根椐整流管芯片中耗尽层宽度与电阻率的关系式：耗尽层宽度＝4.95x电阻率(0.875次方)，电阻率为5～50欧姆厘米的硅片，其对应耗尽层宽度为20～150微米，加上P和N型扩散层总厚度160微米，故硅片总厚度选为180～310微米。 

以上所述整流硅片，其外边缘形状可以是圆形、可以是正六边形、也可以是正方形，生产中选取何种形状，主要取决于产品的耐压要求，其中，圆形结构的耐压优于正六边形，而正六边形结构的耐压又优于正方形。各种形状硅片的平面几何线度尺寸，在生产中必须根据产品的额定正向电流来确定，其原则是，每平方毫米硅片能安全通过1.5安培的额定正向电流。 

整流芯片所用大直径电极(2)，其特征在于：材料为铁质，其外径尺寸为4.4～9.5毫米±0.1毫米，如说明书附图所示的D1。厚度为0.4～0.75毫米±0.1毫米，如说明书附图所示的H1。 

整流芯片所用小直径电极(3)，其特征在于：材料为铁质，其外径尺寸为2.2～8.3毫米±0.1毫米，如说明书附图所示的D2。厚度为0.4～0.75毫米±0.1毫米，具体厚度尺寸与大直径电极相同。