[实用新型]金属化平面整流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子器件，特别设计一种半导体整流器。 

背景技术

整流器，特别是半导体整流器，是电子技术中应用非常广泛的电子器件。半导体整流器一般由二极管构成，一只整流器通常采用4只二极管连接成桥式整流电路构成。在半导体制造工艺中，封装在一起的4只二极管由4只半导体芯片构成，半导体芯片包括P型半导体和N型半导体两种材料类型，其接触区就是PN结，是二极管实现其功能(单向导电性)的所在。图1示出了现有技术的整流器管芯结构示意图，可以看出，整流器的管芯结构层次依次为：引线框架(电极的连接线)1、电极23、芯片层2(用于布置芯片20)、电极24、引线框架1，如图1所示。图中，二极管的PN结是在一块本征半导体芯片20正面和背面掺不同的杂质，使其正面成为P型半导体21，背面成为N型半导体22，在P型半导体21和N型半导体22交界处就形成了一个PN结。为了满足二极管的电性能要求，芯片20厚度d一般要达到0.25～0.27mm。图1中P型半导体21的电极23、N型半导体22的电极24分别从芯片20的正面和背面引出，并各自与位于同一面的引线框架1连接，从而将4只二极管(图1中仅示出了2只)连接成桥式整流电路。由图1可见，管芯厚度为2h+d，其中：h＝0.5mm，d≥0.25mm，管芯厚度至少为1.25mm。 

整流器散热主要有自然冷却和加散热器两种方式，自然冷却的散热途径是整流器壳体及其4只引脚。由于自然冷却的散热系数一般都比较小，并且整流器散热面的绝对面积也比较小，因此实际通过该途径的散热量也是十分有限的。当整流器消耗功率较大时(大于4.0W)，采用自然冷却的方式已经不能满足其散热需求，此时就必须采用加装散热器，这样既增大了器件体积，也增加了成本。现有技术的整流器存在的主要缺点是：管芯厚度较大，不利于器件的小型化；由于采用芯片两面扩散的工艺形成PN结，芯片两面都有电极和引线框架，即便不考虑基片3的厚度，芯片也不能与外侧散热片直接接触，芯片热阻大，散热效果不好。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是针对现有技术整流器厚度大不利于小型化及散热效果差的缺点，提供一种采用金属化封装的整流器。 

本实用新型解决所述技术问题，采用的技术方案是，金属化平面整流器，包括塑封层、芯片、绝缘隔离层、电极、引线框架，其特征在于，所述芯片背面置于绝缘隔离层正面，所述电极从芯片正面引出并与引线框架连接，所述绝缘隔离层背面连接有散热片，所述散热片 与所述塑封层共同构成所述整流器的封装结构。 

进一步的，所述绝缘隔离层背面有一层金属膜，所述金属膜附着在绝缘隔离层背面并与散热片连接为一体。 

具体的，所述金属膜与散热片焊接为一体。 

进一步的，所述绝缘隔离层附着于芯片底面。 

具体的，所述散热片为无氧铜片。 

本实用新型的有益效果是，芯片背面没有电极和引线框架，方便进行绝缘和金属化处理，实现金属化封装，并降低整流器的厚度。由于芯片几乎可以直接与金属化封装结构接触，降低了芯片散热的热阻，可以提高整流器散热效果。 

附图说明

图1是现有技术整流器结构示意图； 

图2是实施例的示意图。 

其中：1为引线框架；2为芯片层；3为基片(或绝缘隔离层)；4为金属膜；5为散热片；11为塑封层；20为半导体芯片；21为P型半导体；22为N型半导体；23、24为电极。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本实用新型的技术方案。 

本实用新型金属化平面整流器，采用4只二极管接成桥式整流器，每只二极管的PN结都是在一片P型(或N型)半导体芯片正面，扩散N型杂质(或P型杂质)构成。本实用新型金属化平面整流器，其中的二极管均为平面结构，芯片背面没有电极和引线框架，可以在纯平面的芯片背面沉积一层硅绝缘层(如SiO₂或Si₃N₄)作为基片，并进行金属化处理形成一层金属膜，然后再在金属膜上焊接一片无氧铜片作为散热片进行主动散热，实现芯片和散热铜片一体化封装，芯片与散热铜片直接紧密结合(忽略绝缘隔离层的厚度)，既简化了生产流程，又提高了散热能力。 

实施例1 

参见图2，本例整流器包括塑封层11、引线框架1、芯片层2、绝缘隔离层3(相当于现有技术的基片)、金属膜4和散热片5。本例中，芯片层2的正面分布4只芯片20(图2中仅示出了2只芯片)，芯片20背面置于绝缘隔离层3正面，每只芯片20构成一只二极管，所有二极管电极(如图2中的电极23和电极24)全部从芯片20正面引出，并与位于芯片层正面的引线框架1连接成桥式整流电路，绝缘隔离层3背面连接散热片5，散热片5与塑封层11共同构成本例整流器的封装结构，从而构成带散热片的整流器，增强了整流器的主动散热能力。本例的芯片20采用N型半导体，本例的所有二极管都是通过在N型半导体芯片正面扩散 P型杂质构成，在P型杂质与N型半导体的交界面就构成PN结。图2中，N型半导体22为半导体芯片20中没有扩散P型杂质的部分，P型半导体21由N型半导体芯片20正面扩散的P型杂质形成。本例半导体芯片20材料为Si(硅)，本例绝缘隔离层3可以采用与硅材料兼容的工艺，在芯片层背面生成一层SiO₂(玻璃)或Si₃N₄(氮化硅)构成。本例的金属膜是在SiO₂或Si₃N₄上通过溅射工艺沉积一层金属Ni薄膜(也可以沉积其他便于与散热片材料焊接的金属材料)，然后在金属Ni薄膜上通过焊接工艺与铜片(本例的散热片5)连接为一体。从图2可以看出，本例整流器的管芯厚度与现有技术比较，不但减少了一个h的厚度，由于采用平面掺杂的扩散工艺，芯片厚度可以较现有技术低50～70μm，即本例管芯厚度可以做到0.7mm，约为现有技术管芯厚度的一半，可见本实用新型对于降低整流器厚度作用非常明显，器件小型化效果突出，特别适合制造表面贴装器件(SMD)。