一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)。
[0002]本發(fā)明還涉及一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)的制造方法。屬于功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]單向可控硅廣泛應(yīng)用于交流無觸點開關(guān)、家用電器控制電路、工業(yè)控制等領(lǐng)域。要求具備較強的散熱能力，較低的成本，較高的生產(chǎn)效率。目前市場上銷售的單向可控硅，都是門極和陰極封裝在正面，陽極焊接在散熱底板。而單向可控硅在應(yīng)用時產(chǎn)生的熱量主要來自陰極區(qū)和門極區(qū)，當(dāng)陰極區(qū)和門極區(qū)正裝焊時，其遠離散熱底板，熱量傳遞慢、散熱效果差。
[0004]圖8為現(xiàn)有技術(shù)中的單向可控硅芯片結(jié)構(gòu)示意圖，箭頭方向為熱量傳導(dǎo)路徑，圖中M區(qū)域為單向可控硅發(fā)熱PN結(jié)。工藝過程:I)金屬散熱底板I ’上裝配絕緣板2 ’ ； 2)可控硅陽極電極A裝配在絕緣板2’上;3)可控硅陰極電極K上裝配陰極內(nèi)引線;4)可控硅門極電極G上裝配控制陽極內(nèi)引線；5)燒結(jié)。由于芯片正面采用銅片焊接，器件的過電流能力增強;但缺點是:I)器件內(nèi)部熱傳導(dǎo)距離大，熱阻大，器件的散熱性能就差，器件產(chǎn)品的性能下降;2)生產(chǎn)時需要對芯片控制極區(qū)進行銅引線片焊接，該工藝操作難度大，生產(chǎn)效率低下。
[0005]因此，需要新的技術(shù)方案來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明還需要解決的技術(shù)問題是提供一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)的制造方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)，它包括金屬散熱底板和底面焊接在金屬散熱底板上端的陶瓷覆銅板，所述陶瓷覆銅板底面為大面積的覆銅層，所述陶瓷覆銅板頂面為被分割成陽極焊接區(qū)、陰極焊接區(qū)、門極焊接區(qū)的覆銅層，所述陶瓷覆銅板頂面覆銅層的上端從下至上依次焊接有可控硅芯片和陽極過橋片，所述陶瓷覆銅板四周還設(shè)有塑料套殼，所述可控硅芯片的陰極電極和門極電極共面倒裝分別焊接在陶瓷覆銅板頂面被分割開的陰極焊接區(qū)和門極焊接區(qū)上。
[0009]所述陽極過橋片一端的陽極焊接面焊接在可控硅芯片的陽極電極上，所述陽極過橋片另一端的引出焊接面焊接在陶瓷覆銅板頂面被分割開的陽極焊接區(qū)上。
[0010]本發(fā)明還提供一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，將陶瓷覆銅板底面朝下放置于焊接定位模具中的金屬散熱底板上;把可控硅芯片倒置，將其陰極電極及門極電極分別對準(zhǔn)陶瓷覆銅板頂面的陰極焊接區(qū)及門極焊接區(qū)放置并焊接;將陽極過橋片兩端的焊接面分別對準(zhǔn)可控硅芯片的陽極電極和陶瓷覆銅板頂面的陽極焊接區(qū)放置并焊接。
[0011]具體包括以下步驟:
a)首先，將金屬散熱底板放置于燒結(jié)模具內(nèi)，在金屬散熱底板上點上適量焊膏，再將陶瓷覆銅板放置于金屬散熱底板上；
b)然后，在陶瓷覆銅板的頂面被分割出的陰極焊接區(qū)及門極焊接區(qū)的覆銅層上分別點上適量焊膏，將可控硅芯片倒置放置于陶瓷覆銅板正面對應(yīng)的區(qū)域上，即可控硅芯片的陰極電極正對陶瓷覆銅板的陰極焊接區(qū)，可控硅芯片的門極電極正對陶瓷覆銅板的門極焊接區(qū)；
C)再在可控硅芯片的陽極電極和陶瓷覆銅板的陽極焊接區(qū)上點上適量焊膏，將陽極過橋片的陽極焊接面放置在可控硅芯片的陽極電極上，而陽極過橋片的引出焊接面放置在陶瓷覆銅板的陽極焊接區(qū)上；
d)將陽極端子、陰極端子及門極端子分別放置在陶瓷覆銅板頂面被分割出的覆銅層預(yù)留的對應(yīng)位置上，裝上定位板；
e)將裝配好的產(chǎn)品連同燒結(jié)定位模具一起進行一次性燒結(jié)，待燒結(jié)完成后，進行清洗、裝配方形塑料套殼、硅樹脂和環(huán)氧灌膠塑封，完成封裝，形成產(chǎn)品。
[0012]在進行燒結(jié)過程中，其工藝條件如下:真空度小于IX lO'OMPa，加熱到330-350°C，燒結(jié)時間5-8min，然后通150-200L/min的氮氣進行冷卻，冷卻到指示溫度在80°C以下出爐，
燒結(jié)工藝結(jié)束。
[0013]所述焊接層采用的高溫焊料的厚度控制在25?60μπι，所述的陽極過橋片的陽極焊接面及陽極引出焊接面的高度差為可控硅芯片厚度加上25?60μπι。
[0014]
本發(fā)明的有益效果:在本發(fā)明中，采用可控硅芯片陰極電極和門極電極共面倒裝焊接在陶瓷覆銅板頂面被分割的覆銅層上的方法，極大的提高了散熱效果(單向可控硅在應(yīng)用時產(chǎn)生的熱量主要來自陰極區(qū)和門極區(qū)，當(dāng)可控硅芯片倒裝焊接時器件內(nèi)部熱傳導(dǎo)距離減小，熱阻小，產(chǎn)品性能提升)。同時，省去了控制極過橋裝配焊接的過程，使大批量、高效率生產(chǎn)能更好的實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0016]圖1為本發(fā)明的大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0019]圖4為本發(fā)明的大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖5a為本發(fā)明中可控硅芯片的主視圖。
[0021]圖5b為本發(fā)明中可控硅芯片的側(cè)視圖。
[0022]圖5c為本發(fā)明中可控硅芯片的后面圖。
[0023]圖6a為本發(fā)明中陶瓷覆銅板的主視圖。
[0024]圖6b為本發(fā)明中陶瓷覆銅板的側(cè)視圖。
[0025]圖6c為本發(fā)明中陶瓷覆銅板的后視圖。
[0026]圖7a為本發(fā)明中陽極過橋片的主視圖。
[0027]圖7b為本發(fā)明中陽極過橋片的俯視圖。
[0028]圖8為【背景技術(shù)】中提到的可控硅結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0029]其中，1、金屬散熱底板，2、陶瓷覆銅板，3、可控硅芯片，4、陽極過橋片，5、陽極端子，6、陰極端子，7、門極端子，8、硅樹脂，9、環(huán)氧灌封料，10、塑料套殼，11、陽極焊接區(qū)，12、陰極焊接區(qū)，13、門極焊接區(qū)，14、陰極電極，15、門極電極，16、陽極電極，17、陽極焊接區(qū)，
18、引出焊接面。
【具體實施方式】
[0030]為了加深對本發(fā)明的理解，下面對本發(fā)明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護范圍的限定。
[0031]如圖1-4所示，本發(fā)明的一種大功率可控硅封裝結(jié)構(gòu)，它包括金屬散熱底板I和底面焊接在金屬散熱底板I上端的陶瓷覆銅板2，陶瓷覆銅板2的底面為大面積的覆銅層，圖6a、圖6b、圖6c所示，陶瓷覆銅板2的頂面為被分割出陽極焊接區(qū)11、陰極焊接區(qū)12、門極焊接區(qū)13的覆銅層，陶瓷覆銅板2的上端從下至上依次焊接有可控硅芯片3及陽極過橋片4，同時在陶瓷覆銅板2的上端還焊接有三個呈品字形分布的陽極端子5、陰極端子6及門極端子7，且三個端子分布在可控硅芯片3的外周圍，陶瓷覆銅板2四周設(shè)有塑料套殼1，塑料套殼10的內(nèi)圈中由內(nèi)向外依次填充硅樹脂8及環(huán)氧灌封料9。
[0032]如圖4和圖5a、圖5b、圖5 c所示，可控硅芯片3的陰極電極14和門極電極15共面倒裝分別焊接在陶瓷覆銅板