[发明专利]一种低功耗快速开关塑封高压硅堆的制造方法及高压硅堆

摘要

本发明公开了一种低功耗快速开关塑封高压硅堆的制造方法及高压硅堆，本发明的制造方法包括二极管晶粒制备、开关管制备、填装、焊接、清洗封装步骤，本发明利用晶粒和焊片在高温下不同的热膨胀系数及形变，焊接前无需提前对正晶粒，即可实现焊接后晶粒自动拉正，气孔面积大大减小，提高焊接质量，经由氢氟酸：醋酸：硫酸：硝酸的体积比＝8.8:13：5.6:9.2制得的混合酸酸洗后的晶粒电性良率高。经过实测数据表明：本发明的硅堆能够在不影响其它参数情况下，反向电压10000V时，正向电压不超过8V，并且能够在17ns的极短时间内实现有效关断，解决了高压低功耗高频整流问题。

主权项

1.一种低功耗快速开关塑封高压硅堆的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：二极管晶粒的制备1.1、在硅晶片的厚度方向预切割，形成不完全切开的方形的二极管晶粒，硅晶片的切割深度为硅晶片总厚度的3/5～4/5；1.2、将在厚度方向预切割的硅晶片N面朝上放在晶粒裂解纸上，切割刀口方向朝上，轻压，使得不完全切开的二极管晶粒完全裂解；步骤2：开关管的制备：2.1、以重掺杂N+外延片硅片做衬底，经过扩硼、研磨工艺，形成P+NN+结；2.2、所述的硅片P+NN+结，扩硼的P+层为浅结扩散，扩散深度为:P+层：15～16μm，N层：30～32μm，N+层：270～280μm；2.3、所述P+NN+结进行铂扩散，延长扩散时间加深铂扩散浓度，扩散温度为940～950度时，扩散时间:1小时；步骤3：装填3.1、将下引线装入下焊接舟；3.2、将焊片放入焊片吸盘，并移入焊接舟，焊片落在引线之上；二极管晶粒放入焊接舟，落在焊片之上，重复焊片—二极管晶粒—焊片……二极管晶粒—焊片的顺序装填，在焊接舟表面均匀喷洒助焊剂，合上载有上引线的上焊接舟；其中，开关管可同极性串联在二极管晶粒的任意位置，二极管晶粒可以任意角度放入，无需刻意调整晶粒放入的角度，焊片放入时也无需刻意调整位置；装填过程注意随时调整下引线托盘的控制螺丝的高度，随着二极管晶粒和开关管的装填，逐渐降低下引线托盘的深度，防止深度过深时二极管晶粒和开关管在焊接舟孔中翻转；3.3、焊片大小与方形晶粒大小之间遵循严格的尺寸比例关系，焊片过大，方形晶粒无法拉正，焊片过小，方形晶粒间接触不良，47、55、90、134mil尺寸的方形晶粒分别对应的焊片尺寸为是：Φ1.30mm、厚度0.05mm；Φ1.70mm、厚度0.05mm；Φ2.80mm、厚度0.05mm；Φ3.56mm，厚度0.10mm；步骤4：焊接装填好的焊接舟，放入焊接炉进行焊接，形成硅堆焊接件，焊接温度和时间为：在常温下，以16.5±0.5℃/min的升温斜率加热焊接温度至310～320℃，焊接温度维持时间：5～10min；再以7.0±0.5℃/min的降温斜率降温至70±5℃，最后自然降至室温，步骤5：清洗包括如下步骤：5.1：用混合酸在常温下对焊接后的硅堆焊接件酸洗150秒，然后用去离子水冲洗硅堆焊接件60秒；5.2：将浓度为85±1％的磷酸：浓度35±1％的双氧水：纯水按照体积比为1：1：3混合搅拌8～10分钟制得酸洗液，将制得的酸洗液加热至60℃，硅堆焊接件在此酸洗液中清洗60秒，然后用去离子水冲洗硅堆焊接件60秒；5.3：将浓度25％～28％的氨水、浓度为35±1％的双氧水和纯水按照体积比为9：1：9比例混合均匀制得酸洗液，使用常温的此酸洗液将硅堆焊接件清洗60秒，然后用去离子水冲洗硅堆焊接件60秒；5.4：清洗后的硅堆焊接件在去离子水超声或者兆声清洗3分钟，然后用50～60℃的去离子水冲洗硅堆焊接件60秒；5.5：硅堆焊接件放入异丙醇浸泡5～8分钟；5.6：将硅堆焊接件在170～210℃温度下烘干一小时；步骤6：对清洗烘干后的硅堆焊接件上白胶，然后进行固化，硅堆封装成型。