CN101916755B - 一种平面整流器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体整流器。本发明针对现有技术整流器厚度大，不利于产品小型化及散热效果差的缺点，公开了一种平面整流器。本发明的技术方案是，一种平面整流器，包括引线框架、芯片层和散热片，其特征在于，所述芯片层上分布4只半导体芯片，每只半导体芯片构成一只二极管，所有二极管电极从芯片层正面引出，并与引线框架连接成桥式整流电路；所述引线框架位于芯片层正面，所述芯片层背面经过绝缘处理和金属化处理后与散热片连接在一起。本发明的整流器厚度低，有利于产品的小型化。产品结构紧凑，散热效果好，成本低，非常适合制造表面贴装器件。

Description

一种平面整流器
技术领域
本发明涉及电子器件，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只半导体芯片构成的，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。现有技术的整流器中，二极管的PN结是在一块本征半导体芯片中，在其正面和背面掺以不同的杂质，使其一面成为P型半导体，另一面成为N型半导体，在交界处就形成了一个PN结，为了满足二极管的电性能要求，芯片厚度一般要达到0.25～0.27mm。图1示出了现有技术的整流器结构示意图，包括引线框架1、芯片层2、塑封层11和基片(或绝缘隔离层)3。图1以剖视图的形式示出了整流器中的二极管结构，它是在厚度D大于0.25mm的本征半导体芯片20正面扩散P型杂质形成P型半导体21，背面扩散N型杂质形成N型半导体22，P型半导体21与N型半导体22的交界处形成PN结，这就构成了一只二极管。图1中二极管电极23、24分别从芯片层2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，从而将芯片层2的4只二极管(图1中仅示出了2只)连接成桥式整流电路。从图1可以看出，现有技术的整流器，不考虑塑封层11、基片3的厚度，管芯厚度(芯片层及其电气连接部分的厚度)为：h+D+h，其中h＝0.5mm，D至少为0.25mm，即管芯厚度至少为1.25mm。现有技术的整流器存在的主要缺点是：由于采用芯片两面扩散的工艺形成PN结，芯片厚度D较大，不利于产品的小型化；芯片两面都有电极和引线框架进一步增加了厚度，即便不考虑绝缘隔离层或基片的厚度，半导体芯片也不能与外侧散热片直接接触，散热效果受到影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术整流器厚度大，不利于产品小型化及散热效果差的缺点，提供一种平面整流器，降低整流器厚度，并提高散热效果。
本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，一种平面整流器，包括引线框架、芯片层和散热片，其特征在于，所述芯片层上分布4只半导体芯片，每只半导体芯片构成一只二极管，所有二极管电极从芯片层正面引出，并与引线框架连接成桥式整流电路；所述引线框架位于芯片层正面，所述芯片层背面经过绝缘处理和金属化处理后与散热片连接在一起。
具体的，所述半导体芯片为P型半导体，所述二极管是通过在所述半导体芯片正面扩散N型杂质构成。
或者，所述半导体芯片为N型半导体，所述二极管是通过在所述半导体芯片正面扩散P型杂质构成。
具体的，所述半导体芯片材料为Si。
进一步的，所述绝缘处理是在芯片层背面生成一层SiO2或Si3N4，所述金属化处理是在SiO2或Si3N4上形成一层金属膜。
具体的，所述金属膜材料为Ni。
具体的，所述散热片为铜片。
更具体的，所述桥式整流电路的4条引脚位于芯片层同一侧。
或者，所述桥式整流电路的4条引脚平均分布在芯片层的相对两侧。
本发明的有益效果是，整流器厚度降低，有利于产品的小型化，结构更加紧凑，散热效果更好，产品成本低。
附图说明
图1是现有技术整流器结构示意图；
图2是本发明整流器结构示意图；
图3是图2中芯片层的A向视图；
图4是整流器的电路连接示意图；
图5是实施例1的示意图；
图6是实施例2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；10为整流器；11为塑封层；12为引脚；20为半导体芯片；21为P型半导体；22为N型半导体；23、24为二极管电极；D1、D2、D3、D4为二极管；0、P为桥式整流电路的直流输出端；X、Y为桥式整流电路的交流输入端。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。
本发明的平面整流器，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。本发明的整流器，其中的二极管均为平面结构，半导体芯片背面没有电极和引线框架，可以在纯平面的半导体芯片背面沉积一层硅绝缘层作为绝缘隔离层，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，实现半导体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)，既简化了生产流程，又提高了散热能力。
实施例1
参见图2、图3、图4和图5，本例的整流器10包括引线框架1、芯片层2、散热片5以及塑封层11、绝缘隔离层3、金属膜4和散热片5。芯片层2的正面分布4只半导体芯片20(图2中仅示出了2只半导体芯片)，每只半导体芯片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)全部从芯片层2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。芯片层背面经过绝缘处理和金属化处理后与散热片5连接在一起，从而构成带散热器的整流器，增强了整流器的主动散热能力。本例的半导体芯片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N型半导体芯片20正面扩散的P型杂质与N型半导体的交界面就构成PN结，见图2中N型半导22(为半导体芯片20的一部分)和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)。N型半导22和P型半导体21横向相交，其交界面就是一只二极管的PN结。本例半导体芯片20材料为Si(硅)，图2中，还示出了芯片层2与散热片5之间的绝缘隔离层3及其背面的金属膜4。由于本例半导体材料为Si，本例绝缘处理采用与硅材料兼容的工艺，在芯片层背面生成一层SiO2或Si3N4，构成本例的绝缘隔离层3。本例的金属化处理是在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。从图2可以看出，本例整流器的管芯厚度为h+d，其中d为0.2mm(较现有技术低50～70μm)，h为0.5mm，即本例管芯厚度为0.7mm，约为现有技术管芯厚度的一半，可见本发明对于降低整流器厚度作用非常明显，下器件小型化发明效果突出。
图3示出了芯片层2的平面视图，即图2的A向视图，图中4只半导体芯片20构成4只二极管。结合图2可以更清楚的看出，本例所有二极管其电极全部从芯片层2的正面引出与引线框架1连接，芯片层2背面没有电气连接，为纯平面结构，可以方便的进行绝缘处理和金属化处理，从而实现散热片的一体化封装，使半导体芯片与散热片紧密接触，提高散热效果。
图4是本例芯片层中4中二极管的连接关系电路图，图中D1、D2、D3、D4为4只半导体芯片构成的二极管，他们连接成桥式整流电路，其4个引出端O、P、X、Y分别与引脚12连接，0、P为桥式整流电路的直流输出端，X、Y为桥式整流电路的交流输入端。本例桥式整流电路的4条引脚12平均分布在芯片层的相对两侧，如图5所示，封装后在整流器10的
实施例2
本例桥式整流电路的4条引脚12分布在芯片层的同一侧，如图6所示。本例整流器10的其他结构可以参见实施例1的描述。

Claims (9)

1.一种平面整流器，包括引线框架、芯片层和散热片，其特征在于，所述芯片层的正面分布4只半导体芯片，每只半导体芯片构成一只二极管，所有二极管电极从芯片层正面引出，并与引线框架连接成桥式整流电路；所述引线框架位于芯片层正面，所述芯片层背面经过绝缘处理和金属化处理后与散热片连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种平面整流器，其特征在于，所述半导体芯片为P型半导体，所述二极管是通过在所述半导体芯片正面扩散N型杂质构成。
3.根据权利要求1所述的一种平面整流器，其特征在于，所述半导体芯片为N型半导体，所述二极管是通过在所述半导体芯片正面扩散P型杂质构成。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种平面整流器，其特征在于，所述半导体芯片材料为Si。
5.根据权利要求4所述的一种平面整流器，其特征在于，所述绝缘处理是在芯片层背面生成一层SiO2或Si3N4，所述金属化处理是在SiO2或Si3N4上形成一层金属膜。
6.根据权利要求5所述的一种平面整流器，其特征在于，所述金属膜材料为Ni。
7.根据权利要求6所述的一种平面整流器，其特征在于，所述散热片为铜片。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种平面整流器，其特征在于，所述桥式整流电路的4条引脚位于芯片层同一侧。
9.根据权利要求1～7任意一项所述的一种平面整流器，其特征在于，所述桥式整流电路的4条引脚平均分布在芯片层的相对两侧。
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