CN204332967U - 二极管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种二极管，二极管包括第一电极、第二电极、配置在第一电极与第二电极之间的半导体芯片以及多个焊料。所述焊料分别配置在第一电极与半导体芯片之间，及第二电极与半导体芯片之间，以使第一电极、第二电极与半导体芯片通过焊料而相互电性导通。第一电极以第一接触面接触焊料，第二电极以第二接触面接触焊料，且第一接触面与第二接触面的至少其中之一为粗糙面。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种二极管，且特别是有关于一种车用整流二极管。
背景技术
在现有汽车运输系统中，由于交流发电机的效率及寿命皆远高于直流发电机，因此目前车用发电机均为交流发电机。再者，电瓶乃是一切汽车运输工具的能量来源，尤其是汽车引擎启动时，其电流相当高，因此于正常运转时，必须利用发电机随时对电瓶储能，以使汽车运输工具内的所有电器能正常运作发挥其正常功能，而其中，整流二极管(或二极管整流器)通常是设置于发电机内，以将交流电整流成直流电并传送至汽车系统中的各种电器装置，如：音响、头灯等，以及对电瓶作充电的工作，藉此供应其持续转动的电力，同时让汽车于行驶间能不使用电瓶的电力，通过维持电瓶充沛的电力，以待下一次之启动。一般而言，交流发电机通常配置有6至8个整流二极管。
由于所述整流二极管是配置于高温且高振动的发电机上，因此整流二极管的内部结构需要具有高度的稳定性。一般而言是将具整流功能的半导体芯片焊接在两个电极结构之间，而使三者能彼此电性连接。惟，在现有的焊接过程中，所述电极结构均为光滑面，待配置于其上的焊料熔融后常因光滑面而无法控制其在电极结构上的位置与流动范围。如此一来，便容易造成焊接处的焊料厚薄不均，也因而影响整流二极管的结构强度。
实用新型内容
本实用新型提供一种二极管，其通过电极表面的粗糙面而得以控制焊料熔融后的流动速度和流动范围，以使结合后的焊料层能均匀化并进而强化二极管的结构强度。
本实用新型的二极管包括第一电极、第二电极、半导体芯片以及多个焊料。半导体芯片配置在第一电极与第二电极之间。焊料分别配置在第一电极 与半导体芯片间，及第二电极与半导体芯片之间，以使第一电极、第二电极与半导体芯片通过焊料而相互电性导通。第一电极以第一接触面接触焊料，而第二电极以第二接触面接触焊料，且第一接触面与第二接触面的至少其中之一为粗糙面。
在本实用新型的一实施例中，上述粗糙面的中心线平均粗糙度(Ra)为1.0μm以上。
在本实用新型的一实施例中，上述粗糙面的中心线平均粗糙度(Ra)为1.0μm至3.0μm之间。
在本实用新型的一实施例中，上述粗糙面的中心线平均粗糙度(Ra)为1.0μm至4.5μm之间。
在本实用新型的一实施例中，上述的第一电极为杯状基座，而所述第一接触面为杯状基座的底面的至少局部。
在本实用新型的一实施例中，上述的二极管为设置在车用发电机上的整流二极管。
在本实用新型的一实施例中，上述的第一接触面的中心线平均粗糙度(Ra)为1.0μm至4.5μm之间。
基于上述，在本实用新型的实施例中，二极管通过电极结构中的粗糙面作为与半导体芯片与焊料接触的焊接面之用，利用粗糙面的粗糙度产生摩擦力，减缓焊料的流动速度，因而得以使熔融状态的焊料能被控制于一定范围内，而不致四处溢流。据此，在将第一电极、第二电极与半导体芯片焊接的过程中，便能经由上述手段而控制焊料的流动范围，且进而控制焊接后的焊料层的厚度与其均匀性，故而有效强化二极管的结构强度。
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依据本实用新型一实施例的一种二极管的爆炸图；
图2是图1中第二电极的仰视图；
图3是图1中第一电极的俯视图。
附图标记说明：
100：二极管；
110：第一电极；
112：侧墙结构；
120：第二电极；
122：凸部；
130：半导体芯片；
140：焊料；
BS：底面；
S1：第一接触面；
S2：第二接触面。
具体实施方式
图1是依据本实用新型一实施例的一种二极管的爆炸图，用以示出二极管的相关构件于焊接处理之前的状态。图2是图1中第二电极的仰视图。图3是图1中第一电极的俯视图。请同时参考图1至图3，在本实施例中，二极管100例如是应用于车用发电机上的整流二极管(rectifier diode)，其用以将交流电整流成直流电并传送至汽车系统中的各种电器装置与电瓶中。如图1所示，二极管100包括第一电极110、第二电极120、半导体芯片130以及多个焊料140，其中第一电极110与第二电极120分别为二极管100的电极结构，以通过焊料140而将半导体芯片130焊接其中而达到彼此电性连接的状态，并据以将流入的交流电通过所述具有整流功能的半导体芯片130整流为直流电之后从二极管100输出。
详细而言，第一电极110例如是杯状基座电极，在图1中以剖视手法予以示出，其具有底面BS与立设且环绕于底面BS的侧墙结构112，因而形成所述杯状轮廓。然实际上，二极管100的第一电极110可因产品需求设计为不同形式的基座电极，例如不具有侧墙结构112，或是于底面BS上还包含一凸起基座以放置半导体芯片130。
第二电极120例如是导线电极，其用以与第一电极110连接，而使其凸 部122能容置于底面BS与侧墙结构112所形成的空间内。焊料140分别配置在第一电极110与半导体芯片130之间，以及第二电极120与半导体芯片130之间，以使第一电极110、第二电极120与半导体芯片130能通过焊料140而相互电性导通。需说明的是，图1所示的焊料140是呈片状的预形体(preform)，待其如图1放置并经加温熔融后方将半导体芯片130、第一电极110与第二电极120实体接着在一起，并达到上述电性连接的效果。
值得注意的是，第二电极120具有位于凸部122处的第二接触面S2，面向半导体芯片130，而第二电极120以其第二接触面S2作为与焊料140、半导体芯片130电性导通的介面，也即熔融后的焊料140会将半导体芯片130结合于第二接触面S2而让第二电极120经由焊料140而与半导体芯片130电性连接。
请同时参考图1与图3，如图1所示，在本实施例中第二接触面S2的表面积实质上小于第一电极110的底面BS，因而对应地，本实施例的第一电极110尚具有位于底面BS处的第一接触面S1，作为第一电极110与半导体芯片130的连接介面。即，第一接触面S1的表面积可小于或等于底面BS的表面积。类似前述对于第二接触面S2的描述，对于第一电极110而言，当焊料140熔融之后便能将第一接触面S1与半导体芯片130结合在一起，而让第一电极110与半导体芯片130电性导通。
更重要的是，如前述对于熔融状态的焊料140而言，与其接触的表面若为光滑面，则容易影响焊料140的内聚力而降低熔融状的焊料140与第一接触面S1或第二接触面S2之间的附着力，也即如图1所示，对于半导体芯片130与第一电极110而言，一旦第一电极110的第一接触面S1为光滑面，则焊料140熔融后便容易在底面BS上横流而不受控。如此一来，接着后的半导体芯片130与第一电极110之间的焊接层便无法据以控制其分布均匀度和厚度，此举也代表无法据以控制焊接层的品质。
有鉴于此，在本实用新型中，所述底面BS(或第一接触面S1)与第二接触面S2的至少其中之一为均匀的粗糙面，在本实施例中，第一接触面S1与第二接触面S2均为粗糙面，但并不限于此。其中，第一接触面S1或第二接触面S2的中心线平均粗糙度(Ra)为1.0μm以上，而较佳的是中心线平均粗糙度为1.0μm至4.5μm之间。此举能让熔融后的焊料140因所述的粗糙结构 的存在而与第一接触面S1或第二接触面S2维持一定的附着程度，也因而提高第一电极110(或第二电极120)对于半导体芯片130的接着能力，相当于提高焊接后二极管100的结构拉力值。其中，第一接触面S1或第二接触面S2的Ra值较佳介于1.0μm至3.0μm之间，使焊料140流动范围能获得良好控制。
换句话说，设计者能因此而达到控制焊料140于熔融状态时相对于第一接触面S1(或第二接触面S2)的对应位置，也即能控制此时焊料140相对于第一电极110与第二电极120的熔接范围。如此一来，一旦熔融状的焊料140能受控于第一电极110与第二电极120的特定区域(如第一接触面S1或第二接触面S2)，便代表着冷却后的焊料层的品质也在受控的范围内，也即熔融状的焊料140能被集中于前述特定的区域，便能因此在焊接过程中提高其排气的效果，而避免习知焊料所可能产生的气孔等不利于焊接结构的缺陷产生，进而有利于焊接后整个二极管100结构的强度。
如前所述，本实施例中的第二接触面S2，其表面积实质上小于第一电极110的底面BS，因此在接合时第一电极110仅以其第一接触面S1经由焊料140而电性接触于半导体芯片130。据此，本实施例的第一接触面S1相较于底面BS的其他区域需具备上述粗糙度所述之值，以利于熔融后的焊料140能被集中于第一接触面S1的区域内。惟，本实用新型并未对此设限，第一电极110(或第二电极120)与焊料140的接触面积需视实际情形，例如半导体芯片130的尺寸或二极管100的尺寸等需求而定；又基于加工良率和成本考量，即使第一接触面S1小于底面BS，仍可使整个底面BS均为Ra值在1.0μm至4.5μm之间的粗糙面，通过粗糙面的粗糙度、焊料量、焊接温度与时间等参数的控制设计，同样可让焊料140集中于第一接触面S1的范围内，而达到本实用新型的技术效果。
于上述实施例中，第一电极110和第二电极120的材料为导电金属材料，例如铜，并以电镀或化学镀方式镀上镍层以保护铜壳。焊料140例如为铅锡或铅银焊料，然实际应用上不限于此，本领域技术人士当可使用各种适当的焊接材料来结合第一电极110、半导体芯片130与第二电极120，又依据不同的焊接材料性质，当可通过设计所述粗糙面的粗糙度值来控制焊料的流动速度和范围。
综上所述，在本实用新型的上述实施例中，第一电极与第二电极的至少其中之一是以均匀的粗糙面而与熔融焊料相互接触，如此便能在焊接的过程中控制焊料与第一接触面及第二接触面的附着状态，因而避免接触面为光滑表面而影响熔融状焊料的内聚力所造成无法控制的情形发声。再者，能让熔融焊料因粗糙面而被受控于特定区域，也代表能有效控制焊料冷却后的品质，也即避免焊接过程中可能产生的气孔而得以有效强化焊接结构，进而提高二极管的整体结构强度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种二极管，其特征在于，包括：
一第一电极；
一第二电极；
一半导体芯片，配置在该第一电极与该第二电极之间；以及
多个焊料，分别配置在该第一电极与该半导体芯片间，及该第二电极与该半导体芯片之间，以使该第一电极、该第二电极与该半导体芯片通过该些焊料而相互电性导通，其中该第一电极以一第一接触面接触该焊料，而该第二电极以一第二接触面接触该焊料，且该第一接触面与该第二接触面的至少其中之一为粗糙面。
2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，该粗糙面的中心线平均粗糙度为1.0μm以上。
3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，该粗糙面的中心线平均粗糙度为1.0μm至3.0μm之间。
4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，该粗糙面的中心线平均粗糙度为1.0μm至4.5μm之间。
5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，该第一电极为一杯状基座，该第一接触面为该杯状基座的一底面的至少局部。
6.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，该二极管为设置在车用发电机上的整流二极管。
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