CN217847937U - 一种玻钝表贴二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种玻钝表贴二极管，包括管芯；所述管芯的两端分别设置有蒸铝层，两个蒸铝层的端面上分别焊接有钼电极，两个钼电极的另一端向延伸出管芯后加工有垂直折弯，二极管的两端还填充覆盖有钝化玻璃。通过将钼电极平焊在管芯上，并延伸出管芯短距离后垂直折弯，电极和管芯焊接后厚度小，二极管的侧面受到电极遮挡而不需要玻璃钝化层，使玻璃钝化实体封装表贴二极管更加小型化、轻量化、薄片化，由于玻璃钝化实体封装表贴二极管的结构材料温度最低的是铝，其熔点也达到近600℃，所以能很好的发挥三代半导体二极管高结温的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻钝表贴二极管。
背景技术
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。塑封表贴器件和陶瓷表贴器件得到了广泛使用；但塑封表贴器件因其可靠性限制，只能运用于中低端市场；陶瓷表贴器件又因其制造成本高，在中高端领域应用受到了限制。
玻璃钝化实体封装二极管以其高温稳定性、抗辐照能力强、可靠性高、成本低等优势，已广泛应用于低中高端领域；但目前了解到的玻璃钝化实体封装表贴二极管的尺寸都比较大，很难满足电子系统小型化、轻量化的要求，为了缩小表贴二极管的尺寸，现有的表贴二极管将电极平焊在管芯上减少二极管的尺寸，例如公开号为： CN212392250U的一种玻璃钝化二极管，其括管芯和两电极片，所述管芯位于两所述电极片之间，所述电极片通过蒸铝层与管芯连接，所述管芯、两电极片和蒸铝层均封装在钝化玻璃内，且所述电极片上远离管芯的一端沿管芯的径向延伸到钝化玻璃外。但其电极与管芯焊接的一端同样伸出管芯外，使两个电极之间形成较小的缝隙，这导致在制作玻璃钝化层时，玻璃粉浆会无法将缝隙完全填充，导致钝化玻璃不能完全将管芯包裹，管芯得不到很好的保护。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种玻钝表贴二极管。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的
一种玻钝表贴二极管，包括管芯；所述管芯的两端分别设置有蒸铝层，两个蒸铝层的端面上分别焊接有钼电极，两个钼电极的另一端向延伸出管芯后加工有垂直折弯，二极管的两端还填充覆盖有钝化玻璃。
所述两个钼电极的一端分别与管芯的两个侧面对齐。
所述两个钼电极上的垂直折弯方向相同，垂直折弯的外侧及侧面均暴露在外。
所述两个钼电极的末端均凸出钝化玻璃外。
其制造步骤为：
1将N型硅片的一面进行打磨；
2对硅片进行磷硼扩散，形成的磷面结深为10-80μm，方块电阻≤3Ω/□；硼面结深为10-80μm，方块电阻≤5Ω/□；
3对硅片进行喷砂处理去除硅片表面的硼扩散形成的硼硅玻璃层；
4在硅片的磷扩散面蒸铝，蒸铝后合金，铝层的厚度为6-16μm；
5对硅片进行切割得到管芯，将管芯放入酸溶液中腐蚀；
6将两块钼片焊接在管芯的两面；
7将管芯放入碱溶液中进行腐蚀后放入钝化液中钝化；
8在管芯外壁上形成玻璃封装。
所述N型硅片打磨后的厚度为200-350μm，电阻率为0.003Ω·cm -500Ω·cm。
所述步骤2中扩散温度为1100-1280℃，扩散时间为5-50h。
所述喷砂采用压缩空气携带规格为302#或303#的金刚砂，压缩空气气压为0.1×105pa—5×105pa。
所述步骤4中合金温度为450-550℃，恒温时间为5-20min。
所述酸溶液中HF和HNO3的体积比为1:5，腐蚀时间为80-180S，腐蚀后使用冷去离子水冲洗并使用酒精脱水后烘干。
所述钼电极通过烧结焊接在管芯上，烧结的真空度：≥ 3.4X10-3pa，以5-25℃/min的升温速率升温至660-700℃后恒温2-5 min；然后以≤5℃/min的降温速率降温至100℃。
所述碱溶液为：2-12％浓度的KOH溶液，腐蚀过程中以80℃ -100℃的温度腐蚀2min-25min,腐蚀后热去离子水冲洗，再放入热去离子水煮沸5次，最后使用用热、冷去离子水交叉冲洗半小时以上；
所述钝化液为≥30％双氧水、≥85％双氧水和离子水按质量百分比1:1:1.3混合的混合液，短话时间为1-10min。
所述封装过程中在管芯表面包裹玻璃粉后放入烧结炉，烧结炉然后以5-25℃/min升温速率升温至660℃后保持2-15min，然后以≤ 5℃/min降温速率降低至室温。
本发明的有益效果在于：
1、通过将钼电极平焊在管芯上，并延伸出管芯短距离后垂直折弯，电极和管芯焊接后厚度小，二极管的侧面受到电极遮挡而不需要玻璃钝化层，使玻璃钝化实体封装表贴二极管更加小型化、轻量化、薄片化。
2、使玻璃钝化实体封装表贴二极管的抗热疲劳性能在30000次以上，远远高于塑封表贴二极管和陶贴表贴二极管3000次左右的水平。
3、该玻璃钝化实体封装表贴二极管的结构材料温度最低的是铝，其熔点也达到近600℃，所以能很好的发挥三代半导体二极管高结温的优势。
4、钼电极的侧面和末端均露在外，使用将钼电极的末端焊接在电路板上，由于侧面同样暴露，电极的侧面可以焊接加固保证二极管的稳定性。
附图说明
图1是本发明的实施例1结构示意图；
图2是本发明的实施例2结构示意图；
图3是本发明的实施例3结构示意图；
1-钝化玻璃，2-钼电极，3-管芯，4-蒸铝层。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
一种玻钝表贴二极管，包括管芯3；所述管芯3的两端分别设置有蒸铝层4，两个蒸铝层4的端面上分别焊接有钼电极2，两个钼电极2 的另一端向延伸出管芯3后加工有垂直折弯，二极管的两端还填充覆盖有钝化玻璃1。钼电极设置在二极管的同一侧，方便二极管的安装，在二极管的两端，使用玻化玻璃将钼电极的表面及与钼电极与管芯焊接的侧面封装，增加了二极管的可靠性，使钼电极在管芯上更加稳固。
所述两个钼电极2的一端分别与管芯3的两个侧面对齐。使管芯的侧面不受遮挡，玻璃钝化层能够更好的将管芯包裹。
所述两个钼电极2上的垂直折弯方向相同，垂直折弯的外侧及侧面均暴露在外。两个钼电极的末端均朝一个方向，方便二极管的安装，一个钼电极延伸后的折弯，能够将管芯包裹但有一定间隙，和另一个钼电极形成玻璃钝化层的模具，使模具只需包裹二极管的另一端，便能够进行玻璃钝化层的烧结，脱模更加容易。
所述两个钼电极2的末端均凸出钝化玻璃1外。
实施例1：
以112V/0.25W稳压二极管为例，制造工艺流程及工艺方法如下：
单晶片→磨片→磷/硼扩散→喷砂→蒸铝→裂片
→管芯点腐蚀→装模→烧焊→台面腐蚀→包封玻璃粉→
高温成型→整形
1、单晶片
材料类型：硅
单晶类型：N型
电阻率：0.005Ω·cm-0.006Ω·cm
2、磨片
磨一面，磨片后硅片厚度：220±10μm
3、磷硼扩散
磷源：P50；
磷源：P20
扩散温度：1250℃；
扩散时间：45h；
磷面结深：40-50μm；方块电阻：≤3Ω/□
硼面结深：40-50μm；方块电阻：≤5Ω/□
4、喷砂
用压缩空气携带金刚砂去除硼扩散面形成的硼硅玻璃层；
金刚砂：代表规格302#、303#；
压缩空气气压：0.1×105pa—5×105pa。
5、蒸铝
在保留的磷扩散面蒸铝细磨面不蒸铝，铝层厚度：10-11μm。
蒸铝后合金：
合金温度：500±10℃，恒温时间：5-10min
6、裂片
采取划片裂片方式，将大片裂片成管芯，尺寸：0.5mm×0.5 mm。
裂片后芯片腐蚀：HF：HNO3＝1：5体积比，腐蚀时间：80-110S；大量冷去离子水冲洗，酒精脱水烘干。
7、装模
钼片电极引线：厚度：0.2mm，宽度：1.4mm
管芯正反两面的蒸铝层就是管芯与钼电极引线的焊料层；
将钼片电极引线、芯片按图2示装配在一起。
8、烧结
真空度：≥3.4X10-3pa
最高温度：660-700℃，恒温时间：3min；
升温速率：12℃/min，
降温速率：降温速率≤3℃/min。
100℃以下取出产品。
9、台面腐蚀
腐蚀溶液：2％KOH溶液；
腐蚀工艺：
腐蚀温度：90℃，腐蚀时间：5min；
热去离子水冲洗；
热去离子水煮沸5次；
用热、冷去离子水交叉冲洗半小时以上。
钝化：
钝化液：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；
钝化温度：55-60℃；钝化时间：2min
10、包封玻璃粉
玻璃桨配比：玻璃粉：水＝3g：1ml
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，并填充玻璃粉。
11、高温成型
将填充玻璃粉的产品置于如下高温环境进行玻璃粉玻化，成为管芯台面的钝化层，同时也是整个产品的包封体。
玻化工艺：升温速率15℃/min，升温时间45-65min，最高烧结温度660℃，保持6min，降温速率≤5℃/min。
12、整形
将完成高温成型的器件图3的引线整形成最终的器件形貌图 1。
实施例2800V/0.25A整流二极管
制造工艺流程及工艺方法如下：
单晶片→磨片→磷/硼扩散→喷砂→蒸铝→裂片→管芯点腐蚀→装模→烧焊→台面腐蚀→包封玻璃粉→高温成型→整形
1、单晶片
材料类型：硅
单晶类型：N型
电阻率：20Ω·cm-25Ω·cm
2、磨片
磨一面，磨片后硅片厚度：220±10μm
3、磷硼扩散
磷源：P50；
磷源：P20
扩散温度：1250℃；
扩散时间：20h；
磷面结深：40-50μm；方块电阻：≤3Ω/□
硼面结深：40-50μm；方块电阻：≤5Ω/□
4、喷砂
用压缩空气携带金刚砂去除硼扩散面形成的硼硅玻璃层；
金刚砂：代表规格302#、303#；
压缩空气气压：0.1×105pa—5×105pa。
5、蒸铝
在保留的磷扩散面蒸铝细磨面不蒸铝，铝层厚度：10-11μm。
蒸铝后合金：
合金温度：500±10℃，恒温时间：5-10min
6、裂片
采取划片裂片方式，将大片裂片成管芯，尺寸：0.5mm×0.5 mm。
裂片后芯片腐蚀：HF：HNO3＝1：5体积比，腐蚀时间：80-110S；大量冷去离子水冲洗，酒精脱水烘干。
7、装模
钼片电极引线：厚度：0.2mm，宽度：1.4mm
管芯正反两面的蒸铝层就是管芯与钼电极引线的焊料层；
将钼片电极引线、芯片按图2示装配在一起。
8、烧结
真空度：≥3.4X10-3pa
最高温度：660-700℃，恒温时间：3min；
升温速率：12℃/min，
降温速率：降温速率≤3℃/min。
100℃以下取出产品。
9、台面腐蚀
腐蚀溶液：6％KOH溶液；
腐蚀工艺：
腐蚀温度：90℃，腐蚀时间：5min；
热去离子水冲洗；
热去离子水煮沸5次；
用热、冷去离子水交叉冲洗半小时以上。
钝化：
钝化液：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；
钝化温度：55-60℃；钝化时间：2min
10、包封玻璃粉
玻璃桨配比：玻璃粉：水＝3g：1ml
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，并填充玻璃粉。
11、高温成型
将填充玻璃粉的产品置于如下高温环境进行玻璃粉玻化，成为管芯台面的钝化层，同时也是整个产品的包封体。
玻化工艺：升温速率15℃/min，升温时间45-65min，最高烧结温度660℃，保持6min，降温速率≤5℃/min。
12、整形将完成高温成型的器件图3的引线整形成最终的器件形貌图1 实施例312V/1W稳压二极管
制造工艺流程及工艺方法如下：
单晶片→磨片→磷/硼扩散→喷砂→蒸铝→裂片→管芯点腐蚀→装模→烧焊→台面腐蚀→包封玻璃粉→高温成型→整形
1、单晶片
材料类型：硅
单晶类型：N型
电阻率：0.005Ω·cm-0.006Ω·cm
2、磨片
磨一面，磨片后硅片厚度：220±10μm
3、磷硼扩散
磷源：P50；
磷源：P20
扩散温度：1250℃；
扩散时间：55h；
磷面结深：40-50μm；方块电阻：≤3Ω/□
硼面结深：40-50μm；方块电阻：≤5Ω/□
4、喷砂
用压缩空气携带金刚砂去除硼扩散面形成的硼硅玻璃层；
金刚砂：代表规格302#、303#；
压缩空气气压：0.1×105pa—5×105pa。
5、蒸铝
在保留的磷扩散面蒸铝细磨面不蒸铝，铝层厚度：10-11μm。
蒸铝后合金：
合金温度：500±10℃，恒温时间：5-10min
6、裂片
采取划片裂片方式，将大片裂片成管芯，尺寸：1mm×1mm。
裂片后芯片腐蚀：HF：HNO3＝1：5体积比，腐蚀时间：80-110S；大量冷去离子水冲洗，酒精脱水烘干。
7、装模
钼片电极引线：厚度：0.2mm，宽度：2.2mm
管芯正反两面的蒸铝层就是管芯与钼电极引线的焊料层；
将钼片电极引线、芯片按图2示装配在一起。
8、烧结
真空度：≥3.4X10-3pa
最高温度：660-700℃，恒温时间：3min；
升温速率：12℃/min，
降温速率：降温速率≤3℃/min。
100℃以下取出产品。
9、台面腐蚀
腐蚀溶液：2％KOH溶液；
腐蚀工艺：
腐蚀温度：90℃，腐蚀时间：5min；
热去离子水冲洗；
热去离子水煮沸5次；
用热、冷去离子水交叉冲洗半小时以上。
钝化：
钝化液：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；
钝化温度：55-60℃；钝化时间：2min
10、包封玻璃粉
玻璃桨配比：玻璃粉：水＝3g：1ml
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，并填充玻璃粉。
11、高温成型
将填充玻璃粉的产品置于如下高温环境进行玻璃粉玻化，成为管芯台面的钝化层，同时也是整个产品的包封体。
玻化工艺：升温速率15℃/min，升温时间45-65min，最高烧结温度660℃，保持6min，降温速率≤5℃/min。
12、整形将完成高温成型的器件图3的引线整形成最终的器件形貌图1。实施例4800V/1A整流二极管
制造工艺流程及工艺方法如下：
单晶片→磨片→磷/硼扩散→喷砂→蒸铝→裂片→管芯点腐蚀→装模→烧焊→台面腐蚀→包封玻璃粉→高温成型→整形
1、单晶片
材料类型：硅
单晶类型：N型
电阻率：20Ω·cm-25Ω·cm
2、磨片
磨一面，磨片后硅片厚度：220±10μm
3、磷硼扩散
磷源：P50；
磷源：P20
扩散温度：1250℃；
扩散时间：20h；
磷面结深：40-50μm；方块电阻：≤3Ω/□
硼面结深：40-50μm；方块电阻：≤5Ω/□
4、喷砂
用压缩空气携带金刚砂去除硼扩散面形成的硼硅玻璃层；
金刚砂：代表规格302#、303#；
压缩空气气压：0.1×105pa—5×105pa。
5、蒸铝
在保留的磷扩散面蒸铝细磨面不蒸铝，铝层厚度：10-11μm。
蒸铝后合金：
合金温度：500±10℃，恒温时间：5-10min
6、裂片
采取划片裂片方式，将大片裂片成管芯，尺寸：1mm×1mm。
裂片后芯片腐蚀：HF：HNO3＝1：5体积比，腐蚀时间：80-110S；大量冷去离子水冲洗，酒精脱水烘干。
7、装模
钼片电极引线：厚度：0.2mm，宽度：2.2mm
管芯正反两面的蒸铝层就是管芯与钼电极引线的焊料层；
将钼片电极引线、芯片按图2示装配在一起。
8、烧结
真空度：≥3.4X10-3pa
最高温度：660-700℃，恒温时间：3min；
升温速率：12℃/min，
降温速率：降温速率≤3℃/min。
100℃以下取出产品。
9、台面腐蚀
腐蚀溶液：6％KOH溶液；
腐蚀工艺：
腐蚀温度：90℃，腐蚀时间：5min；
热去离子水冲洗；
热去离子水煮沸5次；
用热、冷去离子水交叉冲洗半小时以上。
钝化：
钝化液：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；
钝化温度：55-60℃；钝化时间：2min
10、包封玻璃粉
玻璃桨配比：玻璃粉：水＝3g：1ml
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，并填充玻璃粉。
11、高温成型
将填充玻璃粉的产品置于如下高温环境进行玻璃粉玻化，成为管芯台面的钝化层，同时也是整个产品的包封体。
玻化工艺：升温速率15℃/min，升温时间45-65min，最高烧结温度660℃，保持6min，降温速率≤5℃/min。
12、整形将完成高温成型的器件图3的引线整形成最终的器件形貌图1。
Claims (4)
1.一种玻钝表贴二极管，包括管芯(3)，其特征在于：所述管芯(3)的两端分别通过蒸铝层(4)焊接有钼电极(2)，两个钼电极(2)的另一端延伸出管芯(3)后加工有垂直折弯，二极管的两端还填充覆盖有钝化玻璃(1)。
2.如权利要求1所述的一种玻钝表贴二极管，其特征在于：所述两个钼电极(2)的一端分别与管芯(3)的两个侧面对齐。
3.如权利要求1所述的一种玻钝表贴二极管，其特征在于：所述两个钼电极(2)上的垂直折弯方向相同，垂直折弯的外侧及侧面均暴露在外。
4.如权利要求3所述的一种玻钝表贴二极管，其特征在于：所述两个钼电极(2)的末端均凸出钝化玻璃(1)外。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222125333.XU CN217847937U (zh) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 一种玻钝表贴二极管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222125333.XU CN217847937U (zh) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 一种玻钝表贴二极管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217847937U true CN217847937U (zh) | 2022-11-18 |
Family
ID=84013575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202222125333.XU Active CN217847937U (zh) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 一种玻钝表贴二极管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217847937U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116462411A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-07-21 | 华东理工大学 | 一种无铅多组分铋基低熔点玻璃与陶瓷粉的复合粉体灌封材料及其制备方法与应用 |
-
2022
- 2022-08-12 CN CN202222125333.XU patent/CN217847937U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116462411A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-07-21 | 华东理工大学 | 一种无铅多组分铋基低熔点玻璃与陶瓷粉的复合粉体灌封材料及其制备方法与应用 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |