CN106158766A - 微型贴装整流半导体器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型贴装整流半导体器件，包括位于环氧封装体内的第一引线条、第二引线条、连接片和二极管芯片，该第一引线条一端是与二极管芯片连接的支撑区；所述二极管芯片包括表面设有重掺杂N型区的重掺杂P型单晶硅片，此重掺杂N型区与重掺杂P型单晶硅片接触，重掺杂N型区四周设有沟槽，此沟槽位于重掺杂P型单晶硅片和重掺杂N型区四周并延伸至重掺杂P型单晶硅片的中部；所述环氧封装体底部设有一条形凸起绝缘部，此条形凸起绝缘部位于第一引线条的引脚区与第二引线条的引脚区之间。通过上述方式，本发明能够增加了接触面积，连接片与引线接触区将增加了65%以上。
Description
技术领域
本发明涉及整流器件领域，特别是涉及一种微型贴装整流半导体器件。
背景技术
微型贴装整流半导体器件是一种具有单向传导电流的电子器件，现有微型贴装整流半导体器件主要存以下技术问题：一方面，器件的内部材料连接方式主要是通过焊片在高温下融化将芯片与引线牢固的连接在一起，但铜质引线与焊锡很难做到100%的融合，通常芯片与连接片有效焊接面积为85%，而引线这一端只有60%左右，导致在大电流通过时，电流分布不均匀，降低了产品承受浪涌的能力。
“焊接”是整流器件生产的关键工艺，特别是二极管类整流器件，设计到芯片与导电引线位置是否工整、焊片是否重复摆放、炉温温度设计是否合理等等，焊接产生的不良品占不良品总量达到80%以上，焊接环节是否处理得当直接影响产品的最终品质，本项目即在整流器件产品设计和生产工艺进行一系列的改良。生产出新一代二极管整流器件。
另一方面，除大功率器件外，普通整流器件芯片是正方形，焊片为圆形。在通过高温焊接隧道炉中，焊片即融化为液体，分别连接芯片和导电引线。由于焊片在高温后呈现不规则形状，融化后与芯片的四个边距离均小于0.2mm，一旦芯片与焊片位置有轻微的倾斜或者焊接温度以及焊接速度有轻微的偏差，焊锡降流向芯片的边缘处，从而接触到芯片的另一面，流过的焊锡将会变成一条导线，整流器件直接变为导线，形成短路而无法使用；另一种情况是即使焊锡没有接触到芯片边缘，客户在使用过程中产生高温使焊片融化也会有上述情况，导致客户损失加大。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种微型贴装整流半导体器件，能够增加接触面积，连接片与引线接触区将增加了65%以上，二极管器件与PCB焊接强度提高，从而提高了拉伸强度并改善了电性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种微型贴装整流半导体器件，包括位于环氧封装体内的第一引线条、第二引线条、连接片和二极管芯片，第一引线条一端设有与二极管芯片连接的支撑区，第一引线条另一端是第一引脚区，所述二极管芯片一端通过焊锡膏与该支撑区电连接，第一引脚区作为整流器的电流传输端；所述连接片两端分别为第一焊接端和第二焊接端；所述第二引线条一端是与连接片的第一焊接端连接的焊接区，第二引线条另一端为第二引脚区，第二引脚区作为整流器的电流传输端；所述连接片第二焊接端与二极管芯片另一端通过焊锡膏电连接；所述二极管芯片包括表面设有重掺杂N型区的重掺杂P型单晶硅片，此重掺杂N型区与重掺杂P型单晶硅片接触，重掺杂N型区四周设有沟槽，此沟槽位于重掺杂P型单晶硅片和重掺杂N型区四周并延伸至重掺杂P型单晶硅片的中部；所述沟槽的表面覆盖有绝缘钝化保护层，此绝缘钝化保护层由沟槽底部延伸至重掺杂N型区表面的边缘区域，重掺杂P型区表面覆盖有作为电极的第二金属层；
靠近所述绝缘钝化保护层内侧的重掺杂N型区区域开有一U形凹槽，此重掺杂N型区下表面且位于U形凹槽正下方设有一向下的凸起部，裸露出的所述重掺杂N型区和U形凹槽的表面覆盖有作为电极的第一金属层；所述连接片的第二焊接端为由若干个波峰面和波谷面交替排列组成的波浪形表面，该波浪形表面通过焊锡膏层与二极管芯片电连接，所述连接片的波浪形表面末端位于U形凹槽正上方；所述环氧封装体底部设有一条形凸起绝缘部，此条形凸起绝缘部位于第一引脚区与第二引脚区之间，所述环氧封装体的上表面设有凹陷区，凹陷区位于二极管芯片正上方。
优选的，所述第一引线条的支撑区与第一引脚区之间区域设有一第一折弯处，第一引线条的支撑区低于第一引脚区；所述第二引线条的焊接区与第二引脚区之间区域设有一第二折弯处，第二引线条的焊接区低于第二引脚区；所述连接片的第一焊接端和第二焊接端之间设有第三折弯处，第一焊接端低于第二焊接端。
优选的，所述第二引线条的焊接区两侧设有挡块。
优选的，所述第二引线条的焊接区的面积大于所述第一焊接端的面积。
本发明的有益效果是：1.本发明微型贴装整流半导体器件，其连接片的第二焊接端为由若干个波峰面和波谷面交替排列组成的波浪形表面，该波浪形表面通过所述焊锡膏与二极管芯片电连接，所述连接片的波浪形表面末端位于U形凹槽正上方，根据产品的规格不同可以设计3~6个纹路，在焊接过程中，连接片在高温的作用下变成流动的液体，将填充到波浪区中，增加了接触面积，连接片与引线接触区将增加了65%以上，二极管器件与PCB焊接强度提高，从而提高了拉伸强度，电性能改善了，在不改变引线、芯片以及本体面积的情况下，仅在引线设计时增加10%的引线长度即可解决长期困扰焊接工艺的难题，在仅增加1.3%的成本下创造了产品利润提升了7个百分点；同时由于采用新型的引线焊接点，在采用本工艺，使分立器件关键的焊接工艺水平得到了大幅度的提高，产品在承受不稳定或大电流时，器件始终处于良好的使用状态；其次，其采用本项目设计的新型引线焊接点，能使从外部传递到焊接区的硬拉力逐步被吸收，保证了焊接点免受机械损伤，在生产过程中不会发生任何的内部开裂等不良品，客户对芯片开裂的投诉从每年8件下降到不超过2件。
2. 本发明微型贴装整流半导体器件，其靠近所述绝缘钝化保护层内侧的重掺杂N型区区域开有一U形凹槽，此重掺杂N型区下表面且位于U形凹槽正下方设有一向下的凸起部，裸露出的所述重掺杂N型区和U形凹槽的表面覆盖作为电极的第一金属层；圆形焊片在大于260℃的焊接隧道中开始融化并呈不规则状，开始在导电引线的压迫下流向芯片的边缘，在焊接时间和温度不能绝对控制的情况下，焊锡流过芯片的外保护层形成“锡桥”，设有导流槽的芯片此时开始吸收融化的焊片，由于导流槽是环形设计，任何方向的多余焊锡都将进入焊接的导流槽，且导流槽内具有良好的流动性，能将多余的焊锡平均进行分配，保证了均匀焊接，增加了焊接的强度，使多余的焊锡进行了再次利用，焊接面积至少增加了15%，焊接良率也将提升6个百分点。2.。对于大功率整流器件设计了与焊片面积更为相近的六角形芯片，保证了最大有效焊接面积，使芯片的过压保护能力得以充分发挥，U型导流槽的宽度与深度根据芯片面积的大小单独设计。通过实验认证，由于焊接面得到了13%以上的扩大，使芯片面积从现有的80mil下降到60-65mil，在不影响过压保护能力的的情况下，芯片成本下降了11%，大功率器件焊机良率达到97%以上。
3. 本发明微型贴装整流半导体器件，其环氧封装体底部设有一条形凸起绝缘部，此条形凸起绝缘部位于第一引线条的引脚区与第二引线条的引脚区之间，实现在紧凑型产品中，有效的增加了引脚爬电距离，增加了产品本体散热面积，提高了器件的可靠性和安全性；其次，其环氧封装体的上表面设有凹陷区，此凹陷区位于二极管芯片正上方，本体局部减薄设计，兼顾了避免本体变形与节省环氧，本体局部减薄，有利于内部芯片散热。
附图说明
图1是本发明微型贴装整流半导体器件一较佳实施例的结构示意图；
图2是所示微型贴装整流半导体器件中二极管芯片的结构示意图。
附图中各部件的标记如下：1、第一引线条；2、第二引线条；3、连接片；31、第一焊接端；32、第二焊接端；4、二极管芯片；41、重掺杂P型单晶硅片；42、重掺杂N型区；43、凸起部；44、沟槽；45、绝缘钝化保护层；46、第一金属层；47、第二金属层；48、U形凹槽；5、支撑区；61、第一引脚区；62、第二引脚区；7、焊接区；9、第一折弯处；10、第二折弯处；11、第三折弯处；12、环氧封装体；13、波峰面；14、波谷面；15、焊锡膏层；16、条形凸起绝缘部；17、凹陷区。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
实施例1：一种微型贴装整流半导体器件，包括环氧封装体12和设于环氧封装体12内的第一引线条1、第二引线条2、连接片3和二极管芯片4，该第一引线条1一端是与二极管芯片4连接的支撑区5，所述二极管芯片4一端通过焊锡膏与该支撑区5电连接，第一引线条1另一端是第一引脚区61，该第一引线条1的第一引脚区61作为所述整流器的电流传输端；
所述第二引线条2一端是与所述连接片3的第一焊接端31连接的焊接区7，该第二引线条2另一端为第二引脚区62，该第二引线条2的第二引脚区62作为所述整流器的电流传输端；所述连接片3第二焊接端32与二极管芯片4另一端通过焊锡膏电连接；
所述二极管芯片4包括表面设有重掺杂N型区42的重掺杂P型单晶硅片41，此重掺杂N型区42与重掺杂P型单晶硅片41接触，重掺杂N型区42四周设有沟槽44，此沟槽44位于重掺杂P型单晶硅片41和重掺杂N型区42四周并延伸至重掺杂P型单晶硅片41的中部；所述沟槽44的表面覆盖有绝缘钝化保护层45，此绝缘钝化保护层45由沟槽44底部延伸至重掺杂N型区42表面的边缘区域，重掺杂P型区41表面覆盖有一层作为另一个电极的第二金属层47；
靠近所述绝缘钝化保护层45内侧的重掺杂N型区42区域开有一U形凹槽48，此重掺杂N型区42下表面且位于U形凹槽48正下方设有一向下的凸起部43，裸露出的所述重掺杂N型区42和U形凹槽的表面覆盖有一层作为电极的第一金属层46；
所述连接片3的第二焊接端32为由若干个波峰面13和波谷面14交替排列组成的波浪形表面，该波浪形表面通过焊锡膏层15与二极管芯片4电连接，所述连接片3的波浪形表面末端位于U形凹槽48正上方；
所述环氧封装体12底部设有一条形凸起绝缘部16，此条形凸起绝缘部16位于第一引脚区61与第二引脚区62之间，所述环氧封装体12的上表面设有凹陷区17，此凹陷区17位于二极管芯片4正上方。支撑区5与第一引脚区61之间区域设有一第一折弯处9，从而使得第一引线条1的支撑区5低于第一引脚区61；上述第二引线条2的焊接区7的面积大于所述第一焊接端31的面积。
实施例2：一种微型贴装整流半导体器件，包括位于环氧封装体12内的第一引线条1、第二引线条2、连接片3和二极管芯片4，该第一引线条1一端是与二极管芯片4连接的支撑区5，所述二极管芯片4一端通过焊锡膏与该支撑区5电连接，第一引线条1另一端是第一引脚区61，该第一引线条1的第一引脚区61作为所述整流器的电流传输端；
所述第二引线条2一端是与所述连接片3的第一焊接端31连接的焊接区7，该第二引线条2另一端为第二引脚区62，该第二引线条2的第二引脚区62作为所述整流器的电流传输端；所述连接片3第二焊接端32与二极管芯片4另一端通过焊锡膏电连接；
所述二极管芯片4包括表面设有重掺杂N型区42的重掺杂P型单晶硅片41，此重掺杂N型区42与重掺杂P型单晶硅片41接触，重掺杂N型区42四周设有沟槽44，此沟槽44位于重掺杂P型单晶硅片41和重掺杂N型区42四周并延伸至重掺杂P型单晶硅片41的中部；所述沟槽44的表面覆盖有绝缘钝化保护层45，此绝缘钝化保护层45由沟槽44底部延伸至重掺杂N型区42表面的边缘区域，重掺杂P型区41表面覆盖作为另一个电极的第二金属层47；
靠近所述绝缘钝化保护层45内侧的重掺杂N型区42区域开有一U形凹槽，此重掺杂N型区42下表面且位于U形凹槽正下方设有一向下的凸起部43，裸露出的所述重掺杂N型区42和U形凹槽的表面覆盖作为电极的第一金属层46；
所述连接片3的第二焊接端32为由若干个波峰面和波谷面交替排列组成的波浪形表面，该波浪形表面通过焊锡膏层15与二极管芯片4电连接，所述连接片3的波浪形表面末端位于U形凹槽正上方；
所述环氧封装体12底部设有一条形凸起绝缘部16，此条形凸起绝缘部16位于第一引线条1的第一引脚区61与第二引线条2的第二引脚区62之间，所述环氧封装体12的上表面设有凹陷区17，此凹陷区17位于二极管芯片4正上方。
上述第一引线条1的支撑区5与第一引脚区61之间区域设有一第一折弯处9，从而使得第一引线条1的支撑区5低于第一引脚区61；所述第二引线条2的焊接区7与第二引脚区62之间区域设有一第二折弯处10，从而使得第二引线条2的焊接区7低于第二引脚区62；所述连接片3的第一焊接端31和第二焊接端32之间设有第三折弯处11，从而使得第一焊接端低于第二焊接端。上述第二引线条2的焊接区7两侧设有挡块。
采用上述微型贴装整流半导体器件时，根据产品的规格不同可以设计3~6个纹路，在焊接过程中，连接片在高温的作用下变成流动的液体，将填充到波浪区中，增加了接触面积，连接片与引线接触区将增加了65%以上，二极管器件与PCB焊接强度提高，从而提高了拉伸强度，电性能改善了，在不改变引线、芯片以及本体面积的情况下，仅在引线设计时增加10%的引线长度即可解决长期困扰焊接工艺的难题，在仅增加1.3%的成本下创造了产品利润提升了7个百分点；同时由于采用新型的引线焊接点，在采用本工艺，使分立器件关键的焊接工艺水平得到了大幅度的提高，产品在承受不稳定或大电流时，器件始终处于良好的使用状态；其次，其采用本项目设计的新型引线焊接点，能使从外部传递到焊接区的硬拉力逐步被吸收，保证了焊接点免受机械损伤，在生产过程中不会发生任何的内部开裂等不良品，客户对芯片开裂的投诉从每年8件下降到不超过2件；再次，其圆形焊片在大于260℃的焊接隧道中开始融化并呈不规则状，开始在导电引线的压迫下流向芯片的边缘，在焊接时间和温度不能绝对控制的情况下，焊锡流过芯片的外保护层形成“锡桥”，设有导流槽的芯片此时开始吸收融化的焊片，由于导流槽是环形设计，任何方向的多余焊锡都将进入焊接的导流槽，且导流槽内具有良好的流动性，能将多余的焊锡平均进行分配，保证了均匀焊接，增加了焊接的强度，使多余的焊锡进行了再次利用，焊接面积至少增加了15%，焊接良率也将提升6个百分点。2.。对于大功率整流器件设计了与焊片面积更为相近的六角形芯片，保证了最大有效焊接面积，使芯片的过压保护能力得以充分发挥，U型导流槽的宽度与深度根据芯片面积的大小单独设计。通过实验认证，由于焊接面得到了13%以上的扩大，使芯片面积从现有的80mil下降到60-65mil，在不影响过压保护能力的的情况下，芯片成本下降了11%，大功率器件焊机良率达到97%以上；其次，其所述环氧封装体底部设有一条形凸起绝缘部，此条形凸起绝缘部位于第一引线条的引脚区与第二引线条的引脚区，位于条形凸起绝缘部的两侧表面分别设有第一弧形凹陷区和第二弧形凹陷区，此第一弧形凹陷区和第二弧形凹陷区分别与第一引线条的引脚区和第二引线条的引脚区相对设置，实现在紧凑型产品中，有效的增加了引脚爬电距离，增加了产品本体散热面积，提高了器件的可靠性和安全性；其次，其环氧封装体的上表面设有凹陷区，此凹陷区位于二极管芯片正上方，本体局部减薄设计，兼顾了避免本体变形与节省环氧，本体局部减薄，有利于内部芯片散热。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种微型贴装整流半导体器件，包括位于环氧封装体（12）内的第一引线条（1）、第二引线条（2）、连接片（3）和二极管芯片（4），第一引线条（1）一端设有与二极管芯片（4）连接的支撑区（5），第一引线条（1）另一端是第一引脚区（61），所述二极管芯片（4）一端通过焊锡膏与该支撑区（5）电连接，第一引脚区（61）作为整流器的电流传输端；所述连接片（3）两端分别为第一焊接端（31）和第二焊接端（32）；所述第二引线条（2）一端是与连接片（3）的第一焊接端（31）连接的焊接区（7），第二引线条（2）另一端为第二引脚区（62），第二引脚区（62）作为整流器的电流传输端；所述连接片（3）第二焊接端（32）与二极管芯片（4）另一端通过焊锡膏电连接；所述二极管芯片（4）包括表面设有重掺杂N型区（42）的重掺杂P型单晶硅片（41），此重掺杂N型区（42）与重掺杂P型单晶硅片（41）接触，重掺杂N型区（42）四周设有沟槽（44），此沟槽（44）位于重掺杂P型单晶硅片（41）和重掺杂N型区（42）四周并延伸至重掺杂P型单晶硅片（41）的中部；所述沟槽（44）的表面覆盖有绝缘钝化保护层（45），此绝缘钝化保护层（45）由沟槽（44）底部延伸至重掺杂N型区（42）表面的边缘区域，重掺杂P型区（41）表面覆盖有作为电极的第二金属层（47）；其特征在于：靠近所述绝缘钝化保护层（45）内侧的重掺杂N型区（42）区域开有一U形凹槽（48），此重掺杂N型区（42）下表面且位于U形凹槽（48）正下方设有一向下的凸起部（43），裸露出的所述重掺杂N型区（42）和U形凹槽（48）的表面覆盖有作为电极的第一金属层（46）；所述连接片（3）的第二焊接端（32）为由若干个波峰面（13）和波谷面（14）交替排列组成的波浪形表面，该波浪形表面通过焊锡膏层（15）与二极管芯片（4）电连接，所述连接片（3）的波浪形表面末端位于U形凹槽（48）正上方；所述环氧封装体（12）底部设有一条形凸起绝缘部（16），此条形凸起绝缘部（16）位于第一引脚区（61）与第二引脚区（62）之间，所述环氧封装体（12）的上表面设有凹陷区（17），凹陷区（17）位于二极管芯片（4）正上方。
2.根据权利要求1所述的微型贴装整流半导体器件，其特征在于：所述第一引线条（1）的支撑区（5）与第一引脚区（61）之间区域设有一第一折弯处（9），第一引线条（1）的支撑区（5）低于第一引脚区（61）；所述第二引线条（2）的焊接区（7）与第二引脚区（62）之间区域设有一第二折弯处（10），第二引线条（2）的焊接区（7）低于第二引脚区（62）；所述连接片（3）的第一焊接端（31）和第二焊接端（32）之间设有第三折弯处（11），第一焊接端低于第二焊接端。
3.根据权利要求1所述的微型贴装整流半导体器件，其特征在于：所述第二引线条（2）的焊接区（7）两侧设有挡块。
4.根据权利要求1所述的微型贴装整流半导体器件，其特征在于：所述第二引线条（2）的焊接区（7）的面积大于所述第一焊接端（31）的面积。
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