专利名称：：Pnp型大电流大功率多芯片达林顿晶体管的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种半导体功率晶体管技术，尤其是指一种PNP型大电流大功率多芯片达林顿晶体管。
背景技术：
：达林顿大功率晶体管属半导体功率晶体管范畴，在发电机、音响、开关电源、仪器仪表、工业设备等国民经济各行业有着广泛的应用。但国产PNP型达林顿大功率管在制造工艺中，由于受到基础材料、设备精度、技术工艺水平等多方面因素的制约，目前只能生产出10A/150W的PNP型达林顿功率晶体管，而对于50A/300W的特大电流功率的PNP型达林顿管无法制造出来。通常，金属封装的功率晶体管内部结构为单只管芯通过装片烧结的方式焊接在金属管座上，然后用铝丝采用超声键合工艺将管芯的发射极、基极与管座的引出脚连接起来，最后密封焊接上管帽。根据晶体管原理可知，功率管的集电极最大允许电流ICM与管芯的设计版图和制芯工艺相关，不仅与发射结和集电结的P-N结面积有关，而且更与发射极的周界长短有关。周界愈长，Icm信就愈大。制芯工艺中，基区杂质浓度和集电区杂质浓度愈高，IcM值就愈大。功率晶体管的集电极最大允许耗散功率PCM与晶体管的工艺结构、半导体材料的热导率、集电结的结面积以及管壳结构和散热装置有关。晶体管的内部结构愈易于散热，各种电极材料和引线材料热导率愈大，集电结结面积愈大，管壳表面积愈大，则PCM值就愈大。即晶体管的PCM值既与管芯的面积大小、制芯工艺、背面金属化工艺相关，同时也与封装工艺所采用的金属管座的铜块散热面积大小，以及装片烧结的工艺水平相关。目前，国内生产的PNP型达林顿管最大功率为150W，电流为IOA，管芯面积为3.5x3.5(mm)2。
发明内容本实用新型的目的在于设计一种PNP型大电流大功率多芯片达林顿晶体管，利用多个PNP型达林顿大功率管芯装片焊接在特大铜块的金属管座上，制造出大电流大功率的PNP型达林顿晶体管。按照本实用新型提供的技术方案，在底板上有铜块，在铜块上有管芯，在底板上设置晶体管基极的引出脚和发射极的引出脚，其特征是所述管芯至少有3个，每个管芯分别利用内引线与晶体管基极的引出脚和发射极的引出脚连接。所述管芯有4个或5个或6个。所述引出脚的上下两端分别伸出底板，所述内引线与引出脚的上端连接，所述铜块位于引出脚上端的周围，并在铜块与引出脚的上端之间形成间隙。在底板上设置用于密封铜块、管芯、内引线及引出脚的管帽。所述引出脚对称地位于管芯的两侧。所有管芯的放大倍数的误差范围在5%以内，并且多个管芯配对装片在一个管座上。本实用新型的优点是将多个PNP型达林顿大功率管芯装片焊接在特大铜块的金属管座上。并通过并联的方式，即每只管芯3的发射极和基极分别通过键合工艺连接到管座的发射极引出脚与基极引出脚。这就相当于管芯的面积扩大到倍，决定集电极最大允许电流IcM的发射极周长也增加到4倍，从而使产品的电流Icm和功率PCM扩大了数倍。图l是本实用新型的结构图。图2是图1中去掉了管帽后的俯视图。图3是传统的晶体管结构图。图4是图3中去掉了管帽后的俯视图。具体实施方式图中1、底板金属管座的底板，是金属管座的主体部分。用冷轧钢板材料制成。2、铜块金属管座底板上烧焊的铜块，起功率管散热作用。3、管芯:达林顿晶体管管芯。晶体管的主要功能及电性能参数由管芯参数体现出来。4、管帽管帽与装有管芯的管座通过密封焊接，最终完成产品的组装。5、引出脚晶体管的基极、发射极管脚。材质为铁镍合金。6、内引线晶体管基极、发射极内部连接线，材质为铝。如图1、2所示在底板1上有铜块2，在铜块2上有管芯3，在底板l上设置晶体管基极的引出脚5和发射极的引出脚7，所述管芯3至少有3个，每个管芯3分别利用内引线6与晶体管基极的引出脚5和发射极的引出脚7连接。所述管芯3可以是4个或5个或6个，图示为4个管芯的结构。所述引出脚5、7的上下两端分别伸出底板1，所述内引线6与引出脚5、7的上端连接，所述铜块2位于引出脚5、7上端的周围，并在铜块2与引出脚5、7的上端之间形成间隙。在底板1上设置用于密封铜块2、管芯3、内引线6及引出脚5、7的管帽4。所述基极的引出脚5和发射极的引出脚7对称地位于管芯3的两侧。本实用新型的工艺流程如下材料准备——装片——键合一一点胶——封帽——高温贮存——沾锡——测试——打印——包装入库。本实用新型在封装工艺中采用了这样一种组装结构将10A/150W的四只PNP型达林顿大功率管芯3装片焊接在特大铜块2的金属管座上。此4只管芯3通过并联的方式，即每只管芯3的发射极和基极分别通过键合工艺连接到管座的发射极引出脚7与基极引出脚5。这就相当于管芯3的面积扩大到4倍，决定集电极最大允许电流ICM的发射极周长也增加到4倍，从而使产品的电流Icm和功率PcM扩大了数倍。与此同时，为了能将4个管芯3宽裕地装片焊接到管座的铜块2上，并且也为了增加管座的散热面积，本实用新型还将原有的F2型管座开发为特大铜块2的F2F型金属封装管座。F2F型管座用于装芯片的大铜块面积比原F2型管座扩大了59%，这样，最终使产品的功率提高了1.3-1.6倍。另外，为满足4个管芯3的装片工艺需要，本实用新型在组装工艺中进一歩将装片机改造为多气管结构，使扩大了面积的大铜块管座全部处于氢氮保护气体环境中，以保证装片焊接良好。并且，为保证多芯片达林顿管的电性能和可靠性，在装片前还将管芯的放大倍数进行了配对，即测试每一个芯片的Hfe，然后将Hfe误差范围在5。/。以内的4个芯片配对装片在一只管座上。这也是关键技术之一。采用此4个管芯结构的技术后，产品先行试验的效果显著。通过附表可见产品的电性能参数达到了产品标准要求。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从以上数据可见，单芯片组装产品集电极最大允许电流IcM二10A，集电极最大允许耗散功率Po^l50W;四芯片(即4个管芯2)组装产品电流达50A，功率达350-400W，符合产品标准指标。权利要求1、PNP型大电流大功率多芯片达林顿晶体管，包括底板(1)及位于底板(1)上的铜块(2)，和位于铜块(2)上的管芯(3)，在底板(1)上设置晶体管基极的引出脚(5)和晶体管发射极的引出脚(7)，其特征是所述管芯(3)至少有3个，每个管芯(3)分别利用内引线(6)与基极的引出脚(5)和发射极的引出脚(7)连接，并且，所有管芯(3)共用一个基极的引出脚(5)和发射极的引出脚(7)。2、如权利要求1所述的PNP型大电流大功率多芯片达林顿晶体管，其特征是所述管芯(3)有4个或5个或6个。3、如权利要求1所述的PNP型大电流大功率多芯片达林顿晶体管，其特征是所述引出脚(5)的上下两端分别伸出底板(1)，所述内引线(6)与引出脚(5、7)的上端连接，所述铜块(2)分别位于引出脚(5、7)上端的周围，并在铜块(2)与引出脚(5、7)的上端之间形成间隙。4、如权利要求1所述的PNP型大电流大功率多芯片达林顿晶体管，其特征是在底板(1)上设置用于密封铜块(2)、管芯(3)、内引线(6)及引出脚(5、7)的管帽(4)。5、如权利要求1所述的PNP型大电流大功率多芯片达林顿晶体管，其特征是所述基极的引出脚(5)和发射极的引出脚(7)对称地位于管芯(3)的两6、如权利要求1所述的PNP型大电流大功率多芯片达林顿晶体管，其特征是所有管芯(3)的放大倍数的误差范围在5%以内，并且多个管芯(3)配对装片在一个管座上。专利摘要本实用新型涉及一种半导体功率晶体管技术，尤其是指一种PNP型大电流大功率多芯片达林顿晶体管。按照本实用新型提供的技术方案，在底板上有铜块，在铜块上有管芯，在底板上设置晶体管基极的引出脚和发射极的引出脚，其特征是所述管芯至少有3个，每个管芯分别利用内引线与晶体管基极的引出脚和发射极的引出脚连接。本实用新型利用多个PNP型达林顿大功率管芯装片焊接在特大铜块的金属管座上，制造出大电流大功率的PNP型达林顿晶体管。文档编号H01L25/07GK201210492SQ20082003751公开日2009年3月18日申请日期2008年6月6日优先权日2008年6月6日发明者钱晓平,龚利汀,龚利贞申请人:无锡固电半导体股份有限公司