高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管。


背景技术：

2.随着电子系统向小型化、轻量化方向发展，对小型化贴片器件的需求越来越大。其中玻壳表贴器件(以ll
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35系列为代表)以其成本低，体积小的优势得到了广泛应用。
3.但玻壳表贴器件存在三大问题，第一，玻壳表贴器件为空封器件，因其空间太小，不便对其进行精确捡漏；第二，玻壳表贴器件多为压接是结构，应用过程中多有发生开路失效；第三，结构材料之间的匹配性不是很好，由于热膨胀差异使得材料交界面长时间产生较大应力，造成材料过快老化、芯片发生台面击穿而失效。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管。
5.本实用新型通过以下技术方案得以实现。
6.本实用新型提供了一种高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管，包括芯片，所述芯片两端通过蒸铝层焊接有钼柱，钼柱与芯片均封装在钝化玻璃内，钼柱远离芯片的一端设有直径大于钼柱的电耦合面，电耦合面的端面为平面，电耦合面伸出钝化玻璃。
7.所述电耦合面与钼柱一体成型。
8.所述电耦合面的横截面大于钝化玻璃。
9.所述蒸铝层的厚度为6～16μm。
10.所述芯片为梯形结构。
11.所述芯片采用单面磨片至200～350μm的n型单晶硅片的制造。
12.本实用新型的有益效果在于：
13.通过一次磷/硼扩散的方法，在n型硅片衬底的背面形成n 区，用于与电极引线形成良好的欧姆接触，在n型硅片衬底的正面上形成p区，获得二极管的核心pn结；芯片与钼电极引线通过芯片两面的蒸铝层直接烧焊在一起，包封玻璃粉，电连接可靠，不易发生开路失效；钼与玻璃的热膨胀系数都在4～5之间，比玻璃与铜包钢引线的热膨胀系数更接近，提高了结构材料的匹配度，减小了钼电极与钝化玻璃之间交界面的应力，提高了使用可靠性，减小了开路时效的几率。
附图说明
14.图1是本实用新型的结构示意图。
15.图2是本实用新型的芯片与钼柱组装后的结构示意图。
16.图中：1
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芯片；2
‑
钼柱；3
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钝化玻璃；4
‑
电耦合面。
具体实施方式
17.下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
18.如图1所示为本实用新型的结构示意图：
19.本实用新型提供了一种高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管，包括芯片1，所述芯片1两端通过蒸铝层焊接有钼柱2，钼柱2与芯片1均封装在钝化玻璃3内，钼柱2远离芯片1的一端设有直径大于钼柱2的电耦合面4，电耦合面4的端面为平面，电耦合面4伸出钝化玻璃3。
20.通过一次磷/硼扩散的方法，在n型硅片衬底的背面形成n 区，用于与电极引线形成良好的欧姆接触，在n型硅片衬底的正面上形成p区，获得二极管的核心pn结；芯片1与钼电极引线通过芯片1两面的蒸铝层直接烧焊在一起，包封玻璃粉，电连接可靠，不易发生开路失效；钼与玻璃的热膨胀系数都在4～5之间，比玻璃与铜包钢引线的热膨胀系数更接近，提高了结构材料的匹配度，减小了钼电极与钝化玻璃3之间交界面的应力，提高了使用可靠性，减小了开路时效的几率。
21.所述电耦合面4与钼柱2一体成型。使材料一致性更好，提高电流通过率。
22.所述电耦合面4的横截面大于钝化玻璃3。通过两边的电耦合面4与外部器件贴装使用时，提高电极与外部电源内的电耦合性，从而提高了工作稳定性。
23.所述蒸铝层的厚度为6～16μm。钼柱2与芯片1的连接一体性好，电流通过率大，二极管工作稳定。
24.所述芯片1为梯形结构。提高了芯片1与钝化玻璃3之间的结合度，抗震能力强。
25.所述芯片1采用单面磨片至200～350μm的n型单晶硅片的制造。
26.本实用新型还提供了上述高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管的制造方法，包括如下步骤：
27.步骤一、芯片1加工，选用电阻率为0.003ω
·
cm～500ω
·
cm的n型单晶硅片，从单面磨片至200～350μm，进行磷硼扩散，用压缩空气携带金刚砂去除硼扩散面形成的硼硅玻璃层，获得pn结的硅片，磷面结深为10～80μm，方块电阻≤3ω/
□
，硼面结深为10～80μm，方块电阻≤5ω/
□
；
28.步骤二、蒸铝及裂片，在保留的磷扩散面进行厚度6～16μm的蒸铝，细磨面不蒸铝，然后在450～500℃下保持5～20min进行合金处理，然后裂片；
29.步骤三、钼电极加工，采用ф0.8～ф8mm的钼片进行切割加工，加工出钼柱2和电耦合面4，钼柱2的直径与芯片1相同；
30.步骤四、组装，用步骤二的蒸铝作为焊料层，将钼柱2组装在芯片1两端，然后放入烧结炉中烧焊；(组装后如图2所示。)
31.步骤五、台面腐蚀，放入浓度为2～12％的koh溶液中，在温度80℃～100℃下进行台面腐蚀2min～25min，腐蚀后用热去离子水冲洗，并进行煮沸处理，再用冷热去离子水交替充分清洗，清洗后放入质量百分比≥30％双氧水、≥85％双氧水和离子水按1:1:1.3混合的混合液中，在温度55～60℃下钝化1～10min；
32.步骤六、钝化玻璃3包封，根据外形尺寸要求设计加工相应的玻璃粉填充模具，将产品置于玻璃粉填充模具中填充玻璃浆，然后置于玻化炉中形成钝化玻璃3包封体。
33.所述步骤四的烧焊工艺为，在真空度≥3.4x10
‑
3pa下，以5～25℃/min的速率升温
至660～700℃，恒温2～5min，再以≤5℃/min的速率降温至100℃以下取出产品。
34.所述步骤六的玻璃桨为玻璃粉:水＝3g:1ml的混合物。
35.所述步骤六的玻化过程为，以5～25℃/min升温，在45～65min升温至660℃，保持2～15min，然后以≤5℃/min的速度降温。


技术特征：
1.一种高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管，其特征在于：包括芯片(1)，所述芯片(1)两端通过蒸铝层焊接有钼柱(2)，钼柱(2)与芯片(1)均封装在钝化玻璃(3)内，钼柱(2)远离芯片(1)的一端设有直径大于钼柱(2)的电耦合面(4)，电耦合面(4)的端面为平面，电耦合面(4)伸出钝化玻璃(3)。2.如权利要求1所述的高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管，其特征在于：所述电耦合面(4)与钼柱(2)一体成型。3.如权利要求1所述的高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管，其特征在于：所述电耦合面(4)的横截面大于钝化玻璃(3)。4.如权利要求1所述的高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管，其特征在于：所述蒸铝层的厚度为6～16μm。5.如权利要求1所述的高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管，其特征在于：所述芯片(1)为梯形结构。6.如权利要求1所述的高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管，其特征在于：所述芯片(1)采用单面磨片至200～350μm的n型单晶硅片的制造。

技术总结
本实用新型提供了一种高温冶金键合玻璃钝化实体封装表贴二极管，包括芯片，所述芯片两端通过蒸铝层焊接有钼柱，钼柱与芯片均封装在钝化玻璃内，钼柱远离芯片的一端设有直径大于钼柱的电耦合面，电耦合面的端面为平面，电耦合面伸出钝化玻璃。采用本实用新型，芯片与钼电极引线通过芯片两面的蒸铝层直接烧焊在一起，包封玻璃粉，电连接可靠，不易发生开路失效；钼与玻璃的热膨胀系数都在4～5之间，比玻璃与铜包钢引线的热膨胀系数更接近，提高了结构材料的匹配度，减小了钼电极与钝化玻璃之间交界面的应力，提高了使用可靠性，减小了开路时效的几率。时效的几率。时效的几率。


技术研发人员：刘德军 石文坤 张静 杨春梅 肖摇 齐胜伟
受保护的技术使用者：中国振华集团永光电子有限公司（国营第八七三厂）
技术研发日：2021.04.27
技术公布日：2021/10/23