Кремниевый высоковольтный сильноточный диод и способ его изготовления Советский патент 1992 года по МПК H01L23/00 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при конструировании и изготовлении полупроводниковых приборов.

Цель изобретения - повышение надеж- .ности и выход годных диодов.

На фиг, 1 схематически изображен кремниевый высоковольтный сильноточный диод; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Кремниевый высоковольтный сильноточный диод содержит полупроводниковый кристалл 1 с верхним 2 и нижним 3 компенсаторами, размещенный на основании 4 металлического корпуса, выполненного с диаметрально расположенными в его стенке пазами 5 и 6, в первом 5 из которых размещен эмиттерный вывод 7, соединенный с верхним компенсатором 2, а во втором 6-коллекторныйвывод8, соединенный с корпусом сваркой. При этом эмиттерный вывод 7 изолирован от стенок и дна первого

паза 5 компаундом 9. Диод содержит также защитное кольцо 10, Компаунд 9 в зоне эмиттерного вывода 7 сформирован в виде двух фиксирующих выступов, расположенных на защитном кольце.

Экспериментально установлено, что компаунд между боковой поверхностью эмиттерного вывода и стенкой паза толщиной 1,2-1,8 мм обеспечивает стойкость к пробивному напряжению до 1000 В. Уменьшение толщины менее 1,2 мм приводит к пробою компаунда напряжением 1000 В, а увеличение толщины более 1,8 мм вызывает недопустимый рост габаритных размеров диода.

Диод работает следующим образом

Переменный ток поступает на эмиттер, преобразуется р-n переходом полупроводникового кристалла и через коллектор снимается потребителем тока

XI

Јь

оо

N3 О

ел

Диод данной конструкции обеспечивает прохождение тока в прямом направлении до 20 А и выдерживает обратное напряжение до 1000 В при быстродействии 50-150 не.

Сущность изобретения заключается в том, что соединяют: пайкой полупроводниковый кристалл (с нижним компенсатором, предварительно размещенным на основании корпуса, и с верхним компенсатором с предварительно приваренным к нему змит- терным выводом, размещение эмиттерного вывода в пазу, выполненном в стенке корпуса, защиту кристалла силоксановым каучуком, формирование на кольце центрирующих эмиттерный вывод выступа из полимеризовангого эпоксидного компаунда, ориентируют и устанавливают кольцо, причем при установке кольца размещают выступы между боковыми поверхностями эмиттерного вывода и стенками паза, осуществляют первую заливку эпоксидного компаунда до эмиттерного вывода, первую двухстадийную термообработку, первую стадию которой осуществляют при 80-85°С в течение 2-5 ч, а вторую стадию - при 120-125°С в течение 4-8 ч, осуществляют дополнительную заливку эпоксидным компаундом до уровня верхнего торца корпуса и дополнительную двухстадийную термообработку при 80-85°С в течение 2-5 ч и при 12Q-125°C в течение 4-5 ч, осуществляют вторую заливку эпоксидного компаунда до верхней площадки кольца и вторую дЁухста- дийную термообработку, первую стадию которой осуществляют при 80-85°С в течение 2 ч, а вторую при 140-145°С в течение 40-45 ч, при этом после второй термообработки часть кольца со стороны верхней площадки удаляют резанием.

Режимы полимеризации (интервалы температуры и длительности) установлены экспериментально по максимальному проценту выхода годных. При изготовлении диодов по данному способу выход годных достигает (по известному способу 84%).

П р и м е р. В качестве заливочного компаунда использован эпоксидный заливочный компаунд марки ЭКМ, Заливка компаунда осуществлялась в три стадии: первая - до эмиттерного вывода; вторая - до уровня верхнего торца корпуса; третья - до верхней площадки кольца.

Термообработку осуществляют после каждой стадии заливки пои следующих режимах: после первой стадии TI 80l C, ti

4 ч, Та - 120°С, t2 4 ч; после второй Ti 80°С, ti 5 ч, Т2 125°С, t2 5 ч; после

третьей П 80°С, ti 2 ч, Т2 140°С, t2 -40 ч.

После окончательной полимеризации отрезают верхнюю часть Кольца. Формула изобретения

1.Кремниевый высоковольтный сильноточный диод, содержащий полупроводниковый кристалл, с верхним и нижним компенсаторами, размещенный на основании металлического корпуса, выполненного с диаметрально расположенными в его стенке пазами, в первом из которых размещен эмиттерный вывод, соединенный с верхним компенсатором, а во втором коллекторный вывод, соединенный с корпусом сваркой, при этом эмиттерный вывод изолирован от стенок и дна первого паза компаундом, и защитное кольцо, отличающийся тем, что, с целью повышения

надежности, толщина компаунда между боковой поверхностью эмиттерного вывода и стенкой газа выбрана равной 1,2-1,8 мм, а компаунд в,зоне эмиттерного вывода сформирован в виде двух фиксирующих выступов, расположенных на защитном кольце.

2.Способ изготовления кремниевого высоковольтного сильноточного диода, включающий соединение пайкой полупроводникового кристалла с нижним компенсатором, предварительно размещенным на основании корпуса, и с верхним компенсатором, с предварительно приваренным к нему эмиттерным выводом, размещение эмиттерного вывода в пазу, выполненном в

стенке корпуса, защиту кристалла силоксановым каучуком, ориентацию и установку кольца, первую заливку эпоксидного компаунда до эмиттерного вывода, первую двухстадийную термообработку, вторую заливку

эпоксидного компаунда до верхней площад- ки кольца и вторую двухстадийную термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных, на кольце перед ориентацией формируют центрирующие эмиттерный вывод выступы из полиме- ризованного эпоксидного компаунда, при установке кольца размещают выступы между боковыми поверхностями эмиттерного вывода и стенками паз а, первую стадию

первой термообработки осуществляют при 80-85°С, в течение 2-5 ч/а вторую стадию первой термообработки осуществляют при 120-125°С в течение 4-8 ч, после первой термообработки осуществляют дополнительную заливку Зпоксидным компаундом до уровня верхнего торца корпуса и дополнительную дэухстадийную термообработку при 80-85°С в течение 2-5 ч и при 120- 125°С в течение 4-5 ч, первую стадию второй термообработки осуществляют при

517482056

80-85°С в течение 2 ч, а вторую стадию еле второй термообработки часть кольца со второй термообработки осуществляют при стороны верхней площадки удаляют реза- 140-145°С в течение 40-45 ч при этом по- нием

Использование: конструирование и изготовление полупроводниковых приборов Сущность изобретения: кремниевый высо- вольтный сильноточный диод содержит полупроводниковый кристалл с верхним и нижним компенсаторами, размещенный на основании металлического корпуса, выполненного с диаметрально расположенными в его стенках пазами, в первом из которых размещен эмиттерный вывод, соединенный с верхним компенсатором, а во втором - коллекторный вывод, соединенный с корпусом сваркой, при этом эмиттерный вывод изолирован от стенок и дна первого паза компаундом, и защитное кольцо, при этом компзунд в зоне эмиттерного вывода сформирован в виде двух выступов, расположенных на защитном кольце 2 ил С/ С

Ч роба

XNWCSWO

8

фиг Л

Мояьцй yc/tfffao #е помазано

фие. 2