CN103745935A - 一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法 - Google Patents

一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103745935A
CN103745935A CN201310703241.8A CN201310703241A CN103745935A CN 103745935 A CN103745935 A CN 103745935A CN 201310703241 A CN201310703241 A CN 201310703241A CN 103745935 A CN103745935 A CN 103745935A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
mould
electrode
chip
metal electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310703241.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103745935B (zh
Inventor
吴鹏
木瑞强
练滨浩
姚全斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Microelectronic Technology Institute
Mxtronics Corp
Original Assignee
Beijing Microelectronic Technology Institute
Mxtronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Microelectronic Technology Institute, Mxtronics Corp filed Critical Beijing Microelectronic Technology Institute
Priority to CN201310703241.8A priority Critical patent/CN103745935B/zh
Publication of CN103745935A publication Critical patent/CN103745935A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103745935B publication Critical patent/CN103745935B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/565—Moulds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

本发明公开了一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法，包括下列步骤：步骤一、选取内径为2.30-2.50mm、外径为3.10-3.50mm、高度为3.20-3.70mm的玻壳；选取直径为2.20-2.30mm、高度为2.20-2.40mm的电极进行封装；步骤二、将二极管芯片的上下表面分别与圆柱形金属电极的圆形底面接触；步骤三、将包含有芯片的圆柱形金属电极放置于模具中；步骤四、将模具装配，并施加配重；步骤五、将模具放置在高温炉内，完成玻璃密封；本发明提高了与后续工序间的温度梯度，加强了对芯片的保护，无空洞密封进一步提高了产品的质量和可靠性。

Description

一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法
技术领域
本发明涉及一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法，该方法可以应用于大功率玻璃封装半导体分立器件二极管的密封工艺中。
背景技术
目前国内采用玻璃密封二极管的主要方式有两种：一种是将已经烧制成型的玻壳和被封装金属放置在特定的模具中，当模具温度达到或超过玻壳的软化温度后，玻壳软化并呈现出一定的流动性，在被封装金属物表面接触润湿形成封接。另一种方式是通过载体剂调和，将玻璃粉调和成具有一定粘度的玻璃浆料后旋转涂覆在被封接物体表面，然后将其放入特定模具中进行烘烤，用于固化玻璃粉和载体剂挥发，最后升高温度至玻璃封接温度进行封装。玻璃是一种无机非金属材料，具有较高的软化温度。在其软化温度区域内，为有一定粘度、可操作的玻璃熔体，可以被加工成管材，粉末等多种外形。封装完成后使用过程不会释放任何有害成份，并且具有良好的密封性，因此被广泛的应用于半导体气密性封装。玻璃与金属封接界面处，不会或很难发生相互扩散现象，对被密封基体材料产生的影响很小。气密封装形成后，玻壳将芯片与外界环境形成隔离，避免水汽、酸性气体、粉尘等对芯片产生影响。
但是，现有采用玻壳封装的半导体二极管，在芯片处通常存在较大的空洞，如果该区域混入可移动颗粒物等外来杂质，后期使用时可移动颗粒物在振动等条件下与芯片形成连接，将导致器件电失效。现有采用玻璃粉封装的二极管，由于需要载体剂进行调和并烘烤，载体剂挥发在原位易留下气孔，易产生“潮吸”等失效模式，不利于保证产品的质量和可靠性。部分采用玻粉封装的器件外观为不透明结构，无法在完成封装后从外部对芯片进行检查。
此外，大功率器件通常需要具有良好的散热条件，现有玻璃封装半导体分立器件多采用铜作为电极材料，受铜材料本身散热能力的限制，整体器件的散热条件有限。
发明内容
本发明所解决的技术问题：提供一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法，采用了透明玻壳并利用温度梯度实现了无空洞的密封结构，解决现有密封方式无法满足透明外观、无空洞和适于大功率器件封装的要求。
本发明的技术解决方案：
一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法，包括下列步骤：
步骤一、选取内径为2.30-2.50mm、外径为3.10-3.50mm、高度为3.20-3.70mm的玻壳；选取直径为2.20-2.30mm、高度为2.20-2.40mm的电极进行封装；
步骤二、将二极管芯片置于一个圆柱形金属电极之上，圆柱形金属电极采用钨或者钼作为基体材料；
步骤三、将包含有芯片的圆柱形金属电极放置于模具中，之后将玻壳套装在已放置好一个电极的外侧，再放入另一个金属电极，使二极管芯片的上下表面分别与圆柱形金属电极的圆形底面接触；
步骤四、将模具装配，并施加配重，将玻壳定位；
步骤五、将模具放置在高温炉内，在气体压力为1个大气压力的氮气气氛条件下开始加热，升高模具温度到高于玻壳的软化温度50℃-100℃的温度，升温速率控制在20-60℃/min，封接温度保持时间控制在8-15min，保持8-15min后降温，降温速率控制在20-60℃/min，待特殊模具温度降低至室温后完成玻璃密封。
所述步骤二中芯片面积与电极接触面面积之比大于75%，芯片厚度大于200um。
本发明与现有技术相比的有益效果：
（1）本发明提高了与后续工序间的温度梯度，避免了后续工艺温度对本工序的影响，加强了对芯片的保护，无空洞密封进一步提高了产品的质量和可靠性；
（2）本发明采用透明玻壳并利用温度梯度实现了无空洞的密封结构，既使其具有透明的外观效果，同时实现了无空洞和适于大功率器件封装的要求。
附图说明
图1为本发明是实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步叙述。
实施例1
如图1所示，1为模具1，2为配重，3为孔3，4为孔4，5为模具5，6为玻壳，7为芯片，8为模具10上的孔8，9为电极定位孔9，10为模具10，11为圆柱形金属电极11，12为凸台，13为模具5上的孔13，14为圆柱形金属电极14。
模具1，模具5，模具10可以通过机械方式对石墨进行加工，采用常规刀具即可获得满足设计尺寸的圆形孔，凸台12通过两个不同直径的圆孔间接形成，易于制造。
特殊模具采用石墨作为加工基材，为三层结构，模具1，模具5和模具10。模具1厚度为3000-5000um，模具5厚度为3000-4000um，模具10厚度为5000-6000um；选取内径为2.40mm、外径为3.30mm、高度为3.50mm的玻壳；选取直径为2.20mm、高度为2.30mm的电极进行封装。如图1所示，在模具1上做孔3，孔3直径大于电极外径700-900um。在模具5上，孔4直径大于玻壳外径400-700um，深度2700-4500um；孔13，直径大于玻壳外径100-150um，深度3000-5000um，通过孔4与孔13形成凸台结构12。在模具10上，孔8深度小于玻壳一半高度50-150um，直径大于玻壳外径400-700um，孔9深度大于孔8深度600-700um，孔9直径大于电极外径70-100um。使用时，按照从下到上的顺序，将模具10作为底层，模具5作为中层，模具1作为顶层。使用模具10作为底层，首先将电极11放置在电极定位孔9中，将芯片7放置在电极11的表面，玻壳6套装在电极11的外侧，电极14与芯片7的另一个表面接触。完成以上步骤后将模具5放置在模具10的上层，玻壳6通过孔13穿过模具5，模具1放置在模具5的上侧。通过模具1的孔2，在电极14表面施加配重，配重按照每平方毫米0.5-1.2g施加。
将组装好的特殊模具和零件放置在高温炉中，在室温条件下充入高纯氮气，保证炉内压力为1个大气压力。
升高炉温至封接温度，封接温度设定为高于玻壳软化点温度50-100℃，升温速率控制在20-60℃/min，封接温度保持时间控制在8-15min。然后降温，降温速率控制在20-60℃/min。待特殊模具温度降低至室温后，完成密封。
本发明将透明玻壳放置在特殊模具中进行封装。当模具整体进入合适温度后，利用模具凸台结构在玻壳周围产生温度梯度，芯片位置处将产生一个高温区，高温使玻壳的流动性增强，形变量增大。熔融后的玻壳在自身流动性和形变的驱动因素下填充芯片间隙，达到无空洞密封的效果。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一、选取内径为2.30-2.50mm、外径为3.10-3.50mm、高度为3.20-3.70mm的玻壳；选取直径为2.20-2.30mm、高度为2.20-2.40mm的电极进行封装；
步骤二、将二极管芯片置于一个圆柱形金属电极之上，圆柱形金属电极采用钨或者钼作为基体材料；
步骤三、将包含有芯片的圆柱形金属电极放置于模具中，之后将玻壳套装在已放置好一个电极的外侧，再放入另一个金属电极，使二极管芯片的上下表面分别与圆柱形金属电极的圆形底面接触；
步骤四、将模具装配，并施加配重，将玻壳定位；
步骤五、将模具放置在高温炉内，在气体压力为1个大气压力的氮气气氛条件下开始加热，升高模具温度到高于玻壳的软化温度50℃-100℃的温度，升温速率控制在20-60℃/min，封接温度保持时间控制在8-15min，保持8-15min后降温，降温速率控制在20-60℃/min，待特殊模具温度降低至室温后完成玻璃密封。
2.根据权利要求1所述的一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法，其特征在于，所述步骤二中芯片面积与电极接触面面积之比大于75%，芯片厚度大于200um。
CN201310703241.8A 2013-12-19 2013-12-19 一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法 Active CN103745935B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310703241.8A CN103745935B (zh) 2013-12-19 2013-12-19 一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310703241.8A CN103745935B (zh) 2013-12-19 2013-12-19 一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103745935A true CN103745935A (zh) 2014-04-23
CN103745935B CN103745935B (zh) 2016-09-07

Family

ID=50502945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310703241.8A Active CN103745935B (zh) 2013-12-19 2013-12-19 一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103745935B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105261603A (zh) * 2015-09-10 2016-01-20 济南市半导体元件实验所 大电流玻封肖特基二极管及制作工艺
CN105405772A (zh) * 2015-10-26 2016-03-16 北京时代民芯科技有限公司 一种二极管芯片熔焊方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1453232A (zh) * 2002-04-24 2003-11-05 森陶硝子株式会社 无铅低熔点玻璃
US6911678B2 (en) * 2003-05-30 2005-06-28 Stanley Electric Co., Ltd. Glass-sealed light-emitting diode
CN101800141A (zh) * 2010-04-27 2010-08-11 东南大学 一种超薄荫罩式等离子体显示屏的封接方法
CN102709333A (zh) * 2012-06-16 2012-10-03 中国振华集团永光电子有限公司 低电容玻璃实体封装硅瞬态电压抑制二极管及其制造方法
CN102789857A (zh) * 2012-08-01 2012-11-21 孝感华工高理电子有限公司 一种小型玻封二极管结构ntc热敏电阻及其制备方法
CN102953510A (zh) * 2012-03-21 2013-03-06 戴长虹 凸面真空陶瓷隔热板及其制备方法
CN103253855A (zh) * 2012-02-21 2013-08-21 俞祖文 低温封接玻璃板或真空玻璃

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1453232A (zh) * 2002-04-24 2003-11-05 森陶硝子株式会社 无铅低熔点玻璃
US6911678B2 (en) * 2003-05-30 2005-06-28 Stanley Electric Co., Ltd. Glass-sealed light-emitting diode
CN101800141A (zh) * 2010-04-27 2010-08-11 东南大学 一种超薄荫罩式等离子体显示屏的封接方法
CN103253855A (zh) * 2012-02-21 2013-08-21 俞祖文 低温封接玻璃板或真空玻璃
CN102953510A (zh) * 2012-03-21 2013-03-06 戴长虹 凸面真空陶瓷隔热板及其制备方法
CN102709333A (zh) * 2012-06-16 2012-10-03 中国振华集团永光电子有限公司 低电容玻璃实体封装硅瞬态电压抑制二极管及其制造方法
CN102789857A (zh) * 2012-08-01 2012-11-21 孝感华工高理电子有限公司 一种小型玻封二极管结构ntc热敏电阻及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105261603A (zh) * 2015-09-10 2016-01-20 济南市半导体元件实验所 大电流玻封肖特基二极管及制作工艺
CN105261603B (zh) * 2015-09-10 2018-01-16 济南市半导体元件实验所 大电流玻封肖特基二极管及制作工艺
CN105405772A (zh) * 2015-10-26 2016-03-16 北京时代民芯科技有限公司 一种二极管芯片熔焊方法
CN105405772B (zh) * 2015-10-26 2018-09-11 北京时代民芯科技有限公司 一种二极管芯片熔焊方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103745935B (zh) 2016-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104201113B (zh) 系统级封装的气密性密封结构及其制造方法
CN105281706A (zh) 一种声表面波滤波器封装结构及制造方法
CN105271101B (zh) 基于吸气剂的mems高真空封装结构
CN203165873U (zh) 一种具有双面腔体的封装外壳
CN207624677U (zh) 陶瓷焊盘阵列外壳
CN103928409B (zh) 一种集成电路倒扣焊气密性封装结构
CN106301279A (zh) 一种薄膜体声波滤波器封装结构及封装方法
CN103745935A (zh) 一种无空洞透明玻壳与金属密封的方法
CN203536467U (zh) 一种具有过渡基板的led器件
CN102522343B (zh) 一种微器件真空封装排气装置及方法
CN103700596A (zh) 减少模封胶体内气泡的压缩模封方法与装置
CN202818243U (zh) 一种倒装焊封装的多声表裸芯片模块
CN211425160U (zh) 均温板
CN106981555A (zh) 一种浅杯高可靠性紫光led封装器件及其制造方法
CN205564810U (zh) 一种无机封装直插式紫光led
CN206864451U (zh) 一种双面铜箔封装基板的防裂开槽结构
CN206921851U (zh) 防硫化的led封装结构
CN206775883U (zh) 一种可在自生铝层上焊接封盖的铝碳化硅管壳
CN104810462A (zh) 一种中大功率led驱动芯片的esop8引线框架
CN206575010U (zh) 一种基于多芯片的半导体激光器封装结构
CN205069682U (zh) 具有倒装结构的led封装器件
CN205133146U (zh) 基于吸气剂的mems高真空封装结构
CN206210768U (zh) 一种高可靠表面贴装的二极管
CN205087913U (zh) 一种腔体mems器件的晶圆级封装结构
CN105633041A (zh) 一种大功率可控硅封装结构及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant