專利名稱：一種主開關電源專用的開關晶體管的制作方法
技術領域：
一種主開關電源專用的開關晶體管技術領域：
本實用新型涉及半導體元器件技術領域，尤其涉及一種主開關電源專用的 開關晶體管。背景技術：
計算機開關電源的輸出功率與開關晶體管、開關變壓器、電源的散熱設計有關，開關晶體管是其中的關鍵部件，其結(jié)構如圖1~圖3所示。 一般理論上說 來，開關晶體管輸出電流越大、內(nèi)阻越小，電源輸出的功率就會越大。但在實際的使用過程中，開關晶體管要承受高電壓、大電流、高功率和熱 量損耗，是整機中容易發(fā)生故障的部件，因此其可靠性對整機可靠性有非常重要的意義。據(jù)統(tǒng)計，在引起設備不可靠的原因中；有開關晶體管引起的約占1/3， 由此可見，開關晶體管的質(zhì)量直接影響著計算機的正常使用。在目前的計算機開關主電源中，晶體管芯片的反擊穿電壓(BVceo) —般都 超過400V，如圖4所示，其芯片所占面積一般都在3.60mm乘以3.60mm左右。 這種晶體管的不足之處在于，為了保證較高的反擊穿電壓，其芯片面積一般設 計得較大，且晶體管的高阻層電阻率一般會大于40Q*cm，因此其電流偏小，電 源輸出的功率難以提高；另外，由于電阻較大，晶體管工作時功耗較大，發(fā)熱 量也大，容易發(fā)生炸管。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目的是提供一種主開關電源專用的開關晶體管，可達到 輸出功率較大且發(fā)熱量小的目的。為達到上述發(fā)明目的，本實用新型提出以下的技術方案一種主開關電源專用的開關晶體管，其芯片面積的取值范圍為6~12平方 毫米，芯片的高阻層電阻率的取值范圍為20~40歐姆厘米。上述芯片的BVceo取值范圍為300 ~ 400伏特。優(yōu)選地，芯片面積的取值范圍為6~11平方毫米，芯片的高阻層電阻率的 取值范圍為25 - 40歐姆厘米。上述芯片的BVceo取值范圍為320 ~ 400伏特。優(yōu)選地，芯片面積的取值范圍為6~11平方毫米，所述芯片的高阻層電阻 率的取值范圍為30 - 35歐姆厘米。上述芯片的BVceo取值范圍為340 ~ 400伏特。從以上技術方案可以看出，本實用新型的開關晶體管的芯片面積降低了約 20%-60%,晶體管的高阻層電阻率從40Q.cm降低到20~40Q.cm，開關晶體 管的輸出功率增大，且熱損耗降低，不僅節(jié)約了成本，還提高了開關晶體管的 安全性能。
圖1為主開關電源專用的開關晶體管的成品示意圖； 圖2為主開關電源專用的開關晶體管中芯片的裝配圖； 圖3為主開關電源專用的開關晶體管中芯片的示意圖； 圖4為現(xiàn)有技術中開關晶體管芯片的平面圖； 圖5為本實用新型開關晶體管芯片的平面圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本實用新型的技術方案進行描述。 首先對晶體管進行簡單描述。晶體管的芯片一般有單晶硅(Si)制成，單晶硅Si是功率半導體器件晶片 的理想材料，其優(yōu)點是禁帶寬、工作溫度高、熱穩(wěn)定性好、通態(tài)電阻小、導 熱性能好、漏電流極小、PN結(jié)耐壓高等，有利于制造出耐高溫的高頻大功率半 導體器件。晶體管的封裝一般為塑料封裝，其作用是將電源和信號線與貼裝芯 片相連，提供一個操臺和用于辨識的外部標記，同時保護和維持連接和芯 片的完整性。封裝工藝一般時，將芯片用錫粘貼在金屬框架上，鍵合發(fā)射級和基級，塑料封裝成晶體管。本實用新型的基本思路是在芯片面積相同的情況下，要提高輸出功率、 降低熱損耗，就要降低晶體管的電阻，而要降低電阻，可適當降低高阻層的電阻率。本實用新型的關鍵點在于，對于本技術領域普通技術人員而言，普遍認為 為了保障主開關晶體管的安全性能，反擊穿電壓都要在400V以上，400V以下的 反擊穿電壓被認為是一個禁區(qū)。本實用新型通過試驗和實踐，克服了這種傳統(tǒng) 偏見，實踐證明，反擊穿電壓只要在340V以上， 一般都是可以安全使用的。在 這一思想的指導下，本實用新型通過減小芯片的面積、適當降低高阻層的電阻 率的辦法，提高輸出功率、降低熱損耗。目前，開關晶體管的芯片面積一般都在3. 6mm乘以3. 6隱左右(12. 89平方 毫米以上)，芯片的高阻層的電阻率一般大于4(K>cm。本實用新型提供的主開關電源專用的開關晶體管，如圖5所示，其芯片1 面積的取值范圍為6 12平方毫米，所述芯片1的高阻層電阻率的取值范圍為 20~40歐姆厘米。經(jīng)過本實用新型改進后芯片面積(S)的取值可以是S=3. 30X3. 30=10. 89 (平方毫米) S=3. 10X3. 10=9. 61 (平方毫米) S=3. 00X3. 00=9. 00 (平方毫米) S=2. 80X2. 80=7. 84 (平方毫米) S=2. 45X2. 45=6. 00 (平方毫米) 根據(jù)電阻的計算公式R=pc 1/s其中pc為集電極電阻率；l為電阻長度；s為與電流垂直的電阻截面面積。 利用BVceo〈BVceR 〈BVcbo原理，實際使用時，晶體管工作在BVceR狀態(tài)，減小 芯片面積、適當降低芯片的高阻層電阻率，可使得高阻層電阻變小，此時BVceo大約在300V ~ 450V之間，在保證安全的BVceo的同時，功率變大，熱損耗減少。較優(yōu)的實施例中，開關晶體管芯片面積的取值范圍為6-11平方毫米，所 述芯片的高阻層電阻率的取值范圍為2 5 ~ 4 0歐姆厘米。 根據(jù)電阻的計算公式R=pc 1/s利用BVceo〈BVceR 〈BVcbo原理，實際使用時，晶體管工作在BVceR狀態(tài)， 減小片面積、適當降低芯片的高阻層電阻率，使得高阻層電阻變小，此時BVceo 大約在310V 420V之間，在保證安全的BVceo的同時，功率變大，熱損耗減少。在最優(yōu)的實施例中，開關晶體管芯片面積的取值范圍為6~11平方毫米， 所述芯片的高阻層電阻率的取值范圍為30 - 35歐姆厘米。 根據(jù)電阻的計算公式R=pc 1/s利用BVceo〈BVceR 〈BVcbo原理，實際使用時，晶體管工作在BVceR狀態(tài)，減小片面積、適當降^f氐芯片的高阻層電阻率，4吏得高阻層電阻變小，此時BVceo大約在320V 400V之間，在保證安全的BVceo的同時，功率變大，熱損耗減少。本實施例中，首先，由于芯片面積減少了 20%以上，主材料成本降低了 20% 以上；其次，晶體管的大電流特性得以增加20%;開關特性優(yōu)化，Tf從原來的 0.2-0. 3ps下降到一半左右，晶體管的工作溫度升下降15-20。C，擴大了晶體 管的安全工作區(qū)。并且，晶體管的上機損壞率下降了一個數(shù)量級，可達到 500ppm。以上所述實例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳 細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對 于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做 出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求1、一種主開關電源專用的開關晶體管，其特征在于其芯片面積的取值范圍為6～12平方毫米，芯片的高阻層電阻率的取值范圍為20～40歐姆厘米。
2、 根據(jù)權利要求l所述的主開關電源專用的開關晶體管，其特征在于所 述芯片的BVceo取值范圍為300 ~ 400伏特。
3、 根據(jù)權利要求l所述的主開關電源專用的開關晶體管，其特征在于其 芯片面積的取^L范圍為6 ~ 11平方毫米，芯片的高阻層電阻率的取值范圍為25 ~ 40歐姆厘米。
4、 根據(jù)權利要求3所述的主開關電源專用的開關晶體管，其特征在于所 述芯片的BVceo取值范圍為320 ~ 400伏特。
5、 根據(jù)權利要求1~4中任一項所述的主開關電源專用的開關晶體管，其 特征在于其芯片面積的取值范圍為6~11平方毫米，所述芯片的高阻層電阻率的取 值范圍為30~35歐姆厘米。
6、 根據(jù)權利要求5所述的主開關電源專用的開關晶體管，其特征在于所 述芯片的BVceo取值范圍為340 ~ 400伏特。
專利摘要本實用新型公開了一種主開關電源專用的開關晶體管，其芯片面積的取值范圍為6～12平方毫米，所述芯片的高阻層電阻率的取值范圍為20～40歐姆厘米。所述芯片的BVceo取值范圍為300～400伏特。本實用新型的開關晶體管的芯片面積降低了20％以上，晶體管的高阻層電阻率從40～50Ω·cm降低到20～40Ω·cm，開關晶體管的輸出功率增大，且熱損耗降低，不僅節(jié)約了成本，還提高了開關晶體管的安全性能。
文檔編號H01L29/73GK201084733SQ20072017191
公開日2008年7月9日 申請日期2007年9月19日 優(yōu)先權日2007年9月19日
發(fā)明者沈美林, 卓 顧 申請人:深圳市晶導電子有限公司