一种玻璃烧结高压桥式整流器加工方法

技术领域

本发明属于半导体生产技术领域，具体涉及一种玻璃烧结高压桥式整流器加工方法。

背景技术

整流器是一个整流装置，是能够将交流(AC)转化为直流(DC)的装置。它有两个主要功能：第一，将交流电(AC)变成直流电(DC)，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。

公开号为CN114551250 B的文献就公开了一种高压硅堆的批量生产工艺，包括如下步骤：

步骤1.刷焊料：将多块DBC板放置在治具中，采用丝网印刷机在各DBC板上印刷一层厚度为0.1mm-0.2mm的焊料；

步骤2.组装芯片：利用装配有芯片吸取头的自动装配机一次性吸取多颗芯片，并一次性将多颗芯片平铺在各DBC板上的预定位置，然后利用焊料将芯片固定在各DBC板上；

步骤3.点焊料：用点胶机在多颗芯片上和引脚焊接点处分别点上焊料；

步骤4.组装跳线：利用装配有跳线吸取头的自动装配机一次性吸取多根跳线，并一次性将多根跳线放置在各DBC板上的预定位置，然后利用焊料焊接跳线，焊接后分别得到多颗芯片在DBC板上串联的整体芯片；

步骤5.装引脚：预先制备包括多根引脚的引脚框架，然后使用焊料将引脚框架中的各引脚分别固定在各整体芯片两端；

步骤6.烧结：采用真空炉进行烧结，烧结温度为360℃±20℃，烧结后将产品取出放置在中转工装内；

步骤7.清洗：采用松香清洗液将焊接表面残留去除；

步骤8.塑封：采用注塑机和模具在高温175±20℃、高注进压力50N±20N条件下将环氧树脂分别包裹各整体芯片，形成不同封装形式的高压硅堆；

步骤9.引脚电镀：采用挂镀工艺在高压硅堆的引脚上电镀不低于3um厚度锡；

步骤10.切筋：利用引脚切筋机器切断引脚框架，将引脚连接在一起的成品高压硅堆切割成单独个体；

步骤11.测试印字：采用一贯机和数字机对高压硅堆的参数进行测试，并在测试合格产品上打印标识；

步骤12.包装：用包装袋和纸箱对测试完成的高压硅堆进行包装；

以上方法的高压硅堆的产品是单独的一拐进行批量生产，且无法适应高温高压环境。

发明内容

本发明就是针对上述中所存在的问题，针对性地设计一种玻璃烧结高压桥式整流器加工方法。

为实现上述目的，本发明提供一种玻璃烧结高压桥式整流器加工方法，包括如下步骤：

步骤一 准备原材料；将引线、已腐蚀的钼粒、已腐蚀的晶粒、焊片装入相应的容器内；

步骤二 将原材料装填入焊接船，进焊接炉在氮气保护下高温焊接；

步骤三 出炉转换；

步骤四 酸洗、水清洗；使用酸洗机对焊接成品中晶粒PN结面进行酸性腐蚀，以去除可能的污物，在酸洗的过程中，按照流程进行高纯水超声清洗；

步骤五 涂玻璃浆后玻璃烧结；用一种特殊的上玻璃设备在PN结表面上上一层玻璃浆，使用烧结炉将二极管坯件封接成电参数和外形符合内钝化要求的二极管件，烧结过程中使用氮气保护；

步骤六 可靠性试验；在进行可靠性试验前后，实验室应当的进行半自动电性试验；

步骤七 合并连接成桥式整流器；

步骤八 准备注胶；

步骤九 注胶及注胶后固化；

步骤十 表面锡处理；

步骤十一 第二次可靠性试验；在进行可靠性试验前后，实验室应当的进行半自动电性试验；

步骤十二 电性测试；在流水线上进行全自动电性试验；

步骤十三 印字、外观检查；

步骤十四 包装、入库。

进一步的，步骤二中所述将原材料装填入焊接船，装填后的结构顺序为：引线-焊片-钼粒-晶粒—钼粒-焊片-引线；所述焊接炉的炉内最高温度为715℃～760℃,高于660℃恒温区时间为11～17min，高于580℃恒温区时间为17～21min，出炉口温度≤130℃；所述氮气的压力为2.5±0.5kg/cm

进一步的，步骤四中所述酸洗机包括1#酸槽和2#酸槽，所述1#酸槽内装入1#混合酸，所述2#酸槽内装入2#混合酸；所述1#混合酸的配比为硝酸：硫酸：氢氟酸：磷酸＝1:2:1:2；所述2#混合酸的配比为磷酸：双氧水：去离子水＝1:2:3。

进一步的，所述1#混合酸的实际酸温为25℃～28℃，所述2#混合酸的实际酸温为62℃±3℃。

作为优选，在执行所述步骤五的玻璃烧结之前，应当将酸洗过后的焊接成品疏到石墨条上，然后再将装在石墨条上的焊接件涂上玻璃浆。

作为优选，步骤五中所述烧结炉炉温最高温度为670℃±10℃，高于630℃的区域，通过的时间为6min～12min，链速为12.5cm/60±2s。

作为优选，步骤七中所述合并连接的连接温度为300℃～360℃。

进一步的，步骤八所述准备注胶包括如下步骤：

S1引直；

S2电性预分类；

S3 Hi-rel；对合并后的桥式整流器产品进行高温高压的工作环境检测，其工作环境为绝缘油中，环境温度为175℃，对产品施加的电压为不小于10

S4电极焊接。

进一步的，所述步骤十的表面锡处理包括以下步骤：

P1引线预处理；

P2核对浸锡参数；

P3装料；

P4浸锡盘装机；

P5浸锡；

P6冷却；

P7下料；

P8清洗机准备；

P9清洗剂清洗；

P10烘干；

P11外观不良品挑拣；

P12装箱。

综上所述，本发明的一种玻璃烧结高压桥式整流器加工方法具有如下的优点和有益技术效果：

1.本发明的一种玻璃烧结高压桥式整流器加工方法采用是玻璃烧结产品结构，该结构中间是晶粒，两边依次是钼粒、焊片、无氧铜引线，晶粒、钼粒用玻璃保护，选用钼粒做二极管管芯基片，钼粒和晶粒在受热的状态下会产生一定的线性热膨胀,因为钼粒和晶粒的线性热膨胀系数相近，钼粒与晶粒的热膨胀系数接近，在温度突变时可以缓冲因热胀冷缩带来的内应力，不会引起晶粒的失效。

2.本发明生产的桥接整流器能够不仅能使用高温环境、低温环境，更能适应高低温循环变化的环境。

3.本发明的一种玻璃烧结高压桥式整流器加工方法采用高厚度的玻璃钝化层保护PN结，产品具有更高的可靠性；一般的二极管采用白胶(保护效果比玻璃差)保护PN结，或者GPP产品采用较薄(约0.06mm厚)的玻璃钝化保护PN结，而此产品的玻璃厚度为0.5mm，远大于GPP产品，故其具有高的可靠性。

4.本发明加工的桥式整流器产品不仅能够适用于低压工作环境，更能适于万伏的高压环境。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的一种玻璃烧结高压桥式整流器加工方法；

图2是实施例中引线图；

图3是焊接船结构示意图；

图4是焊接船进炉示意图；

图5是玻璃烧结后的出路示意图；

图6是玻璃烧结高压桥式整流器产品结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件；所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明:

【实施例1】

如图1所示，实施例1公开了一种玻璃烧结高压桥式整流器加工方法，包括如下步骤：

步骤一 准备原材料：将引线、已腐蚀的钼粒、已腐蚀的晶粒、焊片装入相应的容器内；

步骤二 将原材料装填入焊接船，进焊接炉在氮气保护下高温焊接；

步骤三 出炉转换；

步骤四 酸洗、水清洗；使用酸洗机对焊接成品中晶粒PN结面进行酸性腐蚀，以去除可能的污物，在酸洗的过程中，按照流程进行高纯水超声清洗；

步骤五 涂玻璃浆后玻璃烧结；使用烧结炉将二极管坯件封接成电参数和外形符合内钝化要求的二极管件，烧结过程中使用氮气保护；

步骤六 可靠性试验；在进行可靠性试验前后，实验室应当的进行半自动电性试验；

步骤七 合并连接成桥式整流器；

步骤八 准备注胶；

步骤九 注胶及注胶后固化；

步骤十 表面锡处理；

步骤十一 第二次可靠性试验；在进行可靠性试验前后，实验室应当的进行半自动电性试验；

步骤十二 电性测试；在流水线上进行全自动电性实验；

步骤十三 印字、外观检查；

步骤十四 包装、入库。

具体来说：

步骤一：准备原材料；将引线、已腐蚀的钼粒、焊片、已腐蚀的晶粒和不锈钢盒；将不锈钢盒用异丙醇擦洗干净；已腐蚀的晶粒应为经过高压喷砂的边缘光滑的圆形晶粒。

如图2所示，引线的材质为无氧铜，其膨胀系数为16.7×10

表1

步骤二：将原材料装填入焊接船，进焊接炉在氮气保护下高温焊接。

具体的为，如图2和图3所示：

2.1准备工作；将新焊接船浸入丙酮溶液(丙酮溶液漫过焊接船身)超声清洗20分钟，取出再用丙酮重复清洗三遍，然后放置8小时以上，直至晾干后将上下模分开进焊接炉或烧结炉连续走5遍以上。

2.2装引线；

a1在振荡盘中倒入TSOD64/TG4≤15K。

a2依次打开电源板开关，排向机总电源，圆振和直振开关，调节两振动台旋钮，使自动进料速度适中。

a3将焊接船下模放入落料架上，套上装料座，落料架倒回，然后揿“自动”按钮，落料架即自动进行直至下模装好引线。

a4取出焊接船下模，将钉头氧化引线(挑拣方法：使用垫板顶起引线露出钉头在光线明亮的位置挑拣)、弯引线(未落到孔底的引线)剔除，并补缺，随后通过装料座(转换模)将引线翻到焊接船上模，之后，再重复a3步骤，将焊接船下模装好引线。

2.3装焊片；

b1每次不锈钢盒内最多可放80K焊片；将清洁后的焊片吸盘插上真空泵吸管，在吸盘上均匀洒上一些焊片，并轻轻晃动吸盘，使焊片落入孔内，放开吸管，翻转吸盘，用手或胶木板轻轻敲击吸盘，让多余焊片落入盘内，随后用吸笔进行补缺。

b2将吸盘吸有焊片的一面与装有引线的焊接船下模孔对准，用手或胶木板轻轻敲击吸盘，使焊片落入焊接船孔内，提起吸盘，如有焊片留在吸盘上，则用真空吸笔在相应焊接船孔内补足焊片。

b3将开封后多余焊片封装好及时存放N2储存箱内保存(N2流量3±1L/MIN)。

2.4装钼粒；同2.3，将焊片改为钼粒。每次不锈钢盒内最多可放5K钼粒，钼粒在装填时使用胶木板敲焊接船使钼粒自由落到位。

2.5装晶粒

在晶粒吸盘上均匀洒上一些晶粒，捏住橡皮气管并轻轻晃动吸盘，使晶粒落入孔内，每次不锈钢盒内最多可放10K晶粒。

最终完成引线-焊片-钼粒-晶粒—钼粒-焊片-引线的顺序装填入焊接船。

将焊接船送入焊接炉进行焊接，炉内最高温为715℃～760℃，高于660℃恒温区时间为11min～17min，高于580℃恒温区时间为17～21min，出炉口温度≤130℃；所述氮气的压力为2.5±0.5kg/cm

步骤三 出炉转换；将焊接船从焊接炉中取出，并换刀酸洗板上准备下一步酸洗。

步骤四 酸洗；具体为：

4.1打开酸洗机的总电源，检查1#酸/2#酸/水槽温度是否符合规范要求(按实际情况选择制冷活加热)打开运行和增压泵，开启超声机开关。

4.2将装有焊接成品的酸洗板放入酸洗机的入口，由酸洗机按照规定程序进行自动酸洗，酸洗前面必须进5块空的酸洗板，以免上面冲水时进入水槽内，使水温不均匀。

4.3酸洗机设定程序

4.3.1将编程器连接酸洗机程序控制座。

4.3.2按“DEV”键选择菜单”HPP”→“ENT”→“SET”键

4.3.3按“SET”键设定时间，按“EST”键，全部设定完毕按“ESC”键退出编程。

4.3.4编程序如下

备注：2#酸腐蚀时间按酸洗机推动周期

4.4仪表设定

4.4.1 1#酸加热器设定温度：30～35℃设定温度必须使1#酸实际酸温符合：25～28℃

4.4.2水温加热器设定温度：25～30℃设定温度必须使水槽实测水温符合：25～28℃

4.4.3 2#酸加热器设定温度：63±2℃设定温度必须使2#酸实际酸温符合：62±3℃

4.5酸洗要求

1#混合酸的配比为硝酸：硫酸：氢氟酸：磷酸＝1:2:1:2。

2#混合酸的配比为磷酸：双氧水：去离子水＝1:2:3。

酸洗按如下流程执行：1#混合酸85″±5″→冲水57″±5″→2#混合酸57″±5″→冲水→高纯水超声清洗→高压冲水→待上玻璃浆。

玻璃浆配比为：玻璃粉/高纯去离子水＝450±1克/175±5ML。

步骤五 涂玻璃浆后玻璃烧结，如图4所示：

5.1先将酸洗腐蚀后焊接件从酸洗间取出固定在转换架上方，将烧结用石墨条排在转换架下方用梳条取焊接件，从板子的最低一排开始，每次取出一排焊接件按引线位置对准落入石墨条孔内。

5.2将装有焊接件的石墨条一条放在手动点玻机的皮带上，使石墨条上材料均匀转动。

5.3将装玻璃浆瓶的针头对准旋转并移动的焊接件的晶粒(钼粒)处，挤出粗细适中的玻璃浆流，使每一个焊接件晶粒处涂的玻璃浆球大小均匀适中。

5.4当把一条石墨条上所有焊接件都点上玻璃浆后，盖上盖板使之加热。

5.5然后将已经上好玻璃浆的焊接件进入烧结炉进行烧结，其中烧结炉炉温最高温度为670℃±10℃，高于630℃的区域，通过的时间为6min～12min，链速为12.5cm/60±2s。

步骤六 可靠性试验

通过可靠性试验，对产品进行筛选，将合格的产品准备下一步的表面锡处理环节，可靠性试验前后要进行半自动电性试验。

步骤七 如图5所示，将各单个的整流器合并焊接成桥式整流器。

步骤八 准备注胶；

具体来说，包括如下步骤：

S1引直；

S2电性预分类；

S3 Hi-rel；该步骤用于检验高温高压环境下，产品的工作环境为绝缘油中，环境温度为175℃，对产品施加的电压为不小于10

S4电极焊接。

步骤九 注胶及注胶后固化；

具体步骤如下：

9.1将待注胶的半成品搬运到注胶站；

9.2地面清洁；

9.3用丙酮擦拭各注胶制具；

9.4佩戴保护用具；

9.5滚胶；各项黑胶开封使用前，须先经滚胶机滚动12小时后，方可使用。经滚动之黑胶主剂(含硬化剂)，开封时若有结晶，或硬化现象时，以80℃烘烤90±10分钟，再予使用。

9.6倒桥壳、烘烤桥壳；桥壳从仓库取出后，放置在铁篦子上，每铁篦子倒入桥壳1～2K，将放置桥壳的铁篦子放入150℃的烘箱进行烘烤，胶木桥壳烘烤时间为4小时,烘烤到2个小时时，将桥壳搅拌一下，以使桥壳烘烤透彻。塑料桥壳烘烤时间为2小时。烘烤完毕的桥壳应放置在烘烤室内，待用。烘烤后的桥壳若在24小时内不能使用完毕，剩余的桥壳必须重新进行150℃/2小时的烘烤。

9.7配胶、搅拌并抽真空；依规定之重量比，以台称称取正确的成份重量，并将其混合在搪瓷缸内，其中主剂和硬化剂的配比为100:30，搅拌过后，放置于真空箱中抽真空40～60分钟，抽气压力为-740mmHg以上。

9.8排桥壳、注胶、注胶后固化。

步骤十 表面锡处理；表面锡处理包括如下步骤：

P1引线预处理；

P2核对浸锡参数；

P3装料；

P4浸锡盘装机；

P5浸锡；

P6冷却；

P7下料；

P8清洗机准备；

P9清洗剂清洗；

P10烘干；

P11外观不良品挑拣；

P12装箱。

步骤十一 进行第二次可靠性试验，进一步检测连接成桥式整流器

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。