CN103745926B - 低压降高反压快恢复二极管工艺控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造涉及二极管的制造工艺，特别指低压降高反压快恢复二极管工艺控制方法。所述的方法包括：1.在反向击穿电压、反向恢复时间、正向压降三个电性参数中，调整反向击穿电压至1200V以上，并保证正向压降不超过960mV，2.反向击穿电压与正向压降达到要求后，调整反向恢复时间，观察正向压降的变化，挑选正向压降符合要求的二极管，测试对应的反向恢复时间，并作为电性参数调整的目标值，3.电性参数调整过程，根据GPP芯片上反向恢复时间的分布状况，对控制参数进行调整，满足三个电性参数的GPP芯粒比例达到最大值，并将该参数作为批量生产的控制参数。利用该方法能制得正向压降1150mV以下，反向恢复时间125ns以下，反向击穿电压1200V以上的快恢复二极管，提高制造效率。
Description
技术领域
本发明创造涉及电子器件领域，特别指出低压降高反压快恢复二极管工艺控制方法。
背景技术
快恢复二极管（简称FRD）是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。
目前快恢复二极管型号主要有FR101～FR107，反向击穿电压50V～1000V，正向压降1.3V，反向恢复时间（简称TRR）FR101～FR105在150ns以下，FR106～FR107在300ns以下。由于快恢复二极管正向压降、反向恢复时间、反向击穿电压三者之间存在相互制约的关系：反向恢复时间越短，正向压降越高；反向击穿电压越高，正向压降越高。因此，要得到反向恢复时间短、反向击穿电压高、正向压降低的快恢复二极管是件很困难的事情。
发明创造内容
针对上述问题，本发明创造提出低压降高反压快恢复二极管工艺控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明创造是通过以下技术方案实现的：
低压降高反压快恢复二极管工艺控制方法，包括以下步骤：
1.在二极管的反向击穿电压、反向恢复时间、正向压降三个电性参数中，首先调整反向击穿电压至1200V以上，并保证正向压降不超过960mV；
2.在基片的反向击穿电压与正向压降都达到要求后，再调整其反向恢复时间，同时观察正向压降的变化趋势，挑选正向压降符合要求的二极管，测试其对应的反向恢复时间，将测试出的反向恢复时间范围作为电性参数调整的目标值；
3.电性参数调整过程中，根据GPP芯片上反向恢复时间的分布状况，对控制参数进行调整，使GPP芯片中同时满足反向击穿电压、反向恢复时间、正向压降三个参数的芯粒比例达到最大值，并将该工艺参数作为批量生产的参数。
进一步的，所述的制作过程中的工艺调整利用了电脑辅助分析技术，包括：
（1）.将测试机、测试仪与电脑连接，通过专用的软件实现测试仪与电脑之间的数据通信，实时采集并保存测试数据；
（2）.编写程序使测试数据与GPP芯片上的芯粒形成一对一的映射关系；
（3）.每颗芯粒都对应唯一的参数值，将某一范围的参数值定义为特定的颜色，GPP芯片上的每颗芯粒在电脑上就会呈现出相应的颜色，将反向恢复时间的测试数据与芯粒形成映射关系，得到的颜色分布即真实反映了GPP芯片上反向恢复时间的分布状况；
（4）.通过多次试验得到对应的分布图，从图中观察反向恢复时间的分布状况及变化趋势，找出能使反向恢复时间范围最集中、分布最均匀的控制参数，确定为批量生产的控制参数。
采用上述方案，本发明创造的有益效果是：利用该方法可以制得正向压降1150mV以下，反向恢复时间125ns以下，反向击穿电压1200V以上的快恢复二极管，与正向压降1300mV以下、反向恢复时间300ns以下，反向击穿电压1000V以上的同类产品相比，具有明显的优势。
附图说明
图中1表示深灰区域，2表示灰白区域，3表示浅灰区域。
图1是工艺调整前GPP芯片反向恢复时间的测试数据，采用本发明创造提出的方法生成的反向恢复时间分布图。其中，外圈及内圈深灰表示反向恢复时间小于90ns，内圈灰白表示反向恢复时间介于90～100ns之间，内圈浅灰表示反向恢复时间介于100～120ns之间；
图2是采用本发明创造提出的控制方法，根据图1的分布状况调整控制参数后，测试并生成的GPP芯片反向恢复时间分布图。其中，外圈深灰表示反向恢复时间小于90ns，中圈灰白表示反向恢复时间介于90～100ns之间，内圈浅灰表示反向恢复时间介于100～120ns之间；
图3是采用本发明创造提出的控制方法，根据图2的分布状况再次调整控制参数后，测试并生成的GPP芯片反向恢复时间分布图。其中，外圈深灰表示反向恢复时间小于90ns，中圈灰白表示反向恢复时间介于90～100ns之间，内圈浅灰表示反向恢复时间介于100～120ns之间。
具体实施方式
低压降高反压快恢复二极管工艺控制方法，包括以下步骤：
（1）.在二极管的反向击穿电压、反向恢复时间、正向压降三个电性参数中，首先调整反向击穿电压至1200V以上，并保证正向压降不超过960mV；
（2）.在基片的反向击穿电压与正向压降都达到要求后，再调整其反向恢复时间，同时观察正向压降的变化趋势。挑选正向压降符合要求的二极管，测试其对应的反向恢复时间，将测试出的反向恢复时间范围作为电性参数调整的目标值；
（3）.电性参数调整过程中，根据GPP芯片上反向恢复时间的分布状况，对控制参数进行调整，使GPP芯片中同时满足反向击穿电压、反向恢复时间、正向压降三个参数的芯粒比例达到最大值，并将该工艺参数作为批量生产的参数。
所述的制作过程中的工艺调整利用了电脑辅助分析技术，包括：
（1）.将测试机、测试仪与电脑连接，通过专用的软件实现测试仪与电脑之间的数据通信，实时采集并保存测试数据；
（2）.编写程序使测试数据与GPP芯片上的芯粒形成一对一的映射关系；
（3）.每颗芯粒都对应唯一的参数值，将某一范围的参数值定义为特定的颜色，GPP芯片上的每颗芯粒在电脑上就会呈现出某种特定的颜色。将反向恢复时间的测试数据与芯粒形成映射关系，得到的颜色分布即真实反映了GPP芯片上反向恢复时间的分布状况；
（4）.通过多次试验得到对应的分布图，从图中观察反向恢复时间的分布状况及变化趋势，找出能使反向恢复时间范围最集中、分布最均匀的控制参数，确定为批量生产的控制参数。
具体的说，要想得到性能优异的快恢复二极管，必须综合考虑正向压降、反向恢复时间及反向击穿电压三者之间的关系。我们首先调整反向击穿电压至1200V以上，并保证正向压降不超过960mV。通过对基片进行切割、焊接、酸洗、上胶、模压等操作后，可以测试出基片的常规电性参数。在基片的反向击穿电压与正向压降都符合要求后，再进一步调整其反向恢复时间，同时观察正向压降的变化趋势。将GPP芯片切割成芯粒并封装测试，挑选正向压降符合要求的成品二极管，测试其对应的反向恢复时间，再将测试出的反向恢复时间范围作为工艺参数调整的目标值。在工艺调整的过程中，根据GPP芯片上反向恢复时间的分布状况，不断地对控制参数进行微调，直至使GPP芯片中同时满足反向击穿电压、反向恢复时间、正向压降三个参数的芯粒比例达到最大值，最后即可将该控制参数作为批量生产的控制参数。
工艺调整过程中利用了电脑辅助分析技术，将测试机、测试仪与电脑连接，通过专用的软件实现测试仪与电脑之间的数据通信，实时采集并保存测试数据。编写程序使测试数据与GPP芯片上的芯粒形成一对一的映射关系，将特定范围的反向恢复时间定义为特定的颜色，最终得到的颜色分布即真实反映了GPP芯片上反向恢复时间的分布状况。通过多次试验得到对应的分布图，从图中观察反向恢复时间的分布状况及变化趋势，找出能使反向恢复时间范围最集中、分布最均匀的控制参数，确定为批量生产的控制参数。
图1是工艺调整前GPP芯片反向恢复时间的测试数据，采用本发明创造提出的方法生成的反向恢复时间分布图。其中，外圈及内圈深灰表示反向恢复时间小于90ns，内圈灰白表示反向恢复时间介于90～100ns之间，内圈浅灰表示反向恢复时间介于100～120ns之间。由分布图可看出，深灰区域分布很广，并且GPP芯片中心也有大量的深灰区域，浅灰区域几乎没有，反向恢复时间主要分布在100ns以下，90ns以下的分布占比高。虽然反向恢复时间都符合要求，但反向恢复时间过短（小于90ns），会导致正向压降偏大（大于1150mV）。90ns以下的分布占比高，意味着正向压降超差的概率很大；
图2是采用本发明创造提出的控制方法，根据图1的分布状况调整控制参数后，测试并生成的GPP芯片反向恢复时间分布图。其中，外圈深灰表示反向恢复时间小于90ns，中圈灰白表示反向恢复时间介于90～100ns之间，内圈浅灰表示反向恢复时间介于100～120ns之间。由分布图可看出，深灰区域大量减少，只分布在边缘月牙区域，灰白区域减少，并逐渐向边缘转移，中心区域浅灰分布增加，反向恢复时间主要分布在90～120ns之间。根据之前测试得到的对应关系，反向恢复时间达到一定值后（此次试验经验值为90ns），正向压降基本能落在要求的范围（1150mV）之内，因此，反向恢复时间分布在90～120ns，可使正向压降基本满足要求；
图3是采用本发明创造提出的控制方法，根据图2的分布状况再次调整控制参数后，测试并生成的GPP芯片反向恢复时间分布图。其中，外圈深灰表示反向恢复时间小于90ns，中圈灰白表示反向恢复时间介于90～100ns之间，内圈浅灰表示反向恢复时间介于100～120ns之间。由分布图可看出，深灰区域几乎消失，灰白区域在边缘呈月牙状分布，浅灰区域分布很广。此次工艺调整后，反向恢复时间主要分布在100～120ns之间，由之前测试得到的对应关系可知，反向恢复时间大于100ns，正向压降超差的概率很小。反向击穿电压、反向恢复时间、正向压降三个参数可同时很好地满足要求。
利用本发明创造提出的方法，可以很直观地看到工艺调整后，反向恢复时间的真实分布状况，为进一步的电性参数调整提供了便利。本发明创造提出的方法不仅可为小批量的工艺控制提供参考，由于连机测试可获得海量数据，生成的电性参数分布图直观易懂，用本方法可轻易实现对批量生产状况的跟踪，为大批量生产的工艺控制提供强有力的保障。
Claims (1)
1.低压降高反压快恢复二极管工艺控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、在二极管的反向击穿电压、反向恢复时间、正向压降三个电性参数中，首先调整反向击穿电压至1200V以上，并保证正向压降不超过960mV；
(2)、在基片的反向击穿电压与正向压降都达到要求后，再调整其反向恢复时间，同时观察正向压降的变化趋势,挑选正向压降符合要求的二极管，测试其对应的反向恢复时间，将测试出的反向恢复时间范围作为电性参数调整的目标值；
(3)、电性参数调整过程中，根据GPP芯片上反向恢复时间的分布状况，对控制参数进行调整，使GPP芯片的反向恢复时间落在目标值范围之内，
所述的电性参数调整利用了电脑辅助分析技术，包括：
(1)、将测试机、测试仪与电脑连接，通过软件实现测试仪与电脑之间的数据通信，实时采集并保存测试数据；
(2)、编写程序使测试数据与GPP芯片上的芯粒形成一对一的映射关系；
(3)、每颗芯粒都对应唯一的参数值，将某一范围的参数值定义为特定的颜色，GPP芯片上的每颗芯粒在电脑上就会呈现出相应的颜色，将反向恢复时间的测试数据与芯粒形成映射关系，得到的颜色分布即真实反映了GPP芯片上反向恢复时间的分布状况；
(4)、通过多次试验得到对应的分布图，从图中观察反向恢复时间的分布状况及变化趋势，找出能使反向恢复时间范围最集中、分布最均匀的控制参数，确定为批量生产的控制参数。
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