一種大功率可控硅封裝結構及其制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種大功率可控硅封裝結構。
[0002]本發明還涉及一種大功率可控硅封裝結構的制造方法。屬于功率半導體器件領域。
【背景技術】
[0003]單向可控硅廣泛應用于交流無觸點開關、家用電器控制電路、工業控制等領域。要求具備較強的散熱能力，較低的成本，較高的生產效率。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。而單向可控硅在應用時產生的熱量主要來自陰極區和門極區，當陰極區和門極區正裝焊時，其遠離散熱底板，熱量傳遞慢、散熱效果差。
[0004]圖8為現有技術中的單向可控硅芯片結構示意圖，箭頭方向為熱量傳導路徑，圖中M區域為單向可控硅發熱PN結。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上裝配陰極內引線;4)可控硅門極電極G上裝配控制陽極內引線；5)燒結。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)器件內部熱傳導距離大，熱阻大，器件的散熱性能就差，器件產品的性能下降;2)生產時需要對芯片控制極區進行銅引線片焊接，該工藝操作難度大，生產效率低下。
[0005]因此，需要新的技術方案來解決上述問題。
【發明內容】
[0006]本發明需要解決的技術問題是提供一種大功率可控硅封裝結構。
[0007]本發明還需要解決的技術問題是提供一種大功率可控硅封裝結構的制造方法。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提供一種大功率可控硅封裝結構，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、陰極焊接區、門極焊接區的覆銅層，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和門極焊接區上。
[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上。
[0010]本發明還提供一種大功率可控硅封裝結構的制造方法，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陶瓷覆銅板頂面的陰極焊接區及門極焊接區放置并焊接;將陽極過橋片兩端的焊接面分別對準可控硅芯片的陽極電極和陶瓷覆銅板頂面的陽極焊接區放置并焊接。
[0011]具體包括以下步驟:
a)首先，將金屬散熱底板放置于燒結模具內，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及門極焊接區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的區域上，即可控硅芯片的陰極電極正對陶瓷覆銅板的陰極焊接區，可控硅芯片的門極電極正對陶瓷覆銅板的門極焊接區；
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留的對應位置上，裝上定位板；
e)將裝配好的產品連同燒結定位模具一起進行一次性燒結，待燒結完成后，進行清洗、裝配方形塑料套殼、硅樹脂和環氧灌膠塑封，完成封裝，形成產品。
[0012]在進行燒結過程中，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，
燒結工藝結束。
[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]
本發明的有益效果:在本發明中，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(單向可控硅在應用時產生的熱量主要來自陰極區和門極區，當可控硅芯片倒裝焊接時器件內部熱傳導距離減小，熱阻小，產品性能提升)。同時，省去了控制極過橋裝配焊接的過程，使大批量、高效率生產能更好的實現。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0016]圖1為本發明的大功率可控硅封裝結構的主視圖。
[0017]圖2為本發明的大功率可控硅封裝結構的俯視圖。
[0018]圖3為本發明的大功率可控硅封裝結構的側視圖。
[0019]圖4為本發明的大功率可控硅封裝結構內部結構圖。
[0020]圖5a為本發明中可控硅芯片的主視圖。
[0021]圖5b為本發明中可控硅芯片的側視圖。
[0022]圖5c為本發明中可控硅芯片的后面圖。
[0023]圖6a為本發明中陶瓷覆銅板的主視圖。
[0024]圖6b為本發明中陶瓷覆銅板的側視圖。
[0025]圖6c為本發明中陶瓷覆銅板的后視圖。
[0026]圖7a為本發明中陽極過橋片的主視圖。
[0027]圖7b為本發明中陽極過橋片的俯視圖。
[0028]圖8為【背景技術】中提到的可控硅結構的示意圖。
[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、環氧灌封料，10、塑料套殼，11、陽極焊接區，12、陰極焊接區，13、門極焊接區，14、陰極電極，15、門極電極，16、陽極電極，17、陽極焊接區，
18、引出焊接面。
【具體實施方式】
[0030]為了加深對本發明的理解，下面對本發明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發明，并不構成對本發明的保護范圍的限定。
[0031]如圖1-4所示，本發明的一種大功率可控硅封裝結構，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11、陰極焊接區12、門極焊接區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2四周設有塑料套殼1，塑料套殼10的內圈中由內向外依次填充硅樹脂8及環氧灌封料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