CN219833768U - 高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，通过电极与半导体芯片具有玻璃披覆层的侧面电连接且不与玻璃披覆层接触，在焊接组装及苛刻的应用环境下，避免了因应力或挤压对半导体芯片玻璃披覆层的损伤，也从根本上抑制了焊锡溢流问题的产生，从而解决了因焊锡溢流及芯片玻璃披覆层的损伤所导致的漏电流偏高或电压衰降。经过实际生产得到的产品在线良品率也稳定提升至98％以上。并且可靠性在温度循环及高温高湿加偏压的测试上表现尤佳。随着可靠性及良品率的解决，半导体芯片组装堆叠使用的数量可由先前1颗提升至3颗，常温下抗浪涌峰值功率在4kW‑10kW(10x1000μS)，可满足当前苛刻的应用需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及保护器件技术领域，尤其涉及一种高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件。
背景技术
如图1至图3所示，当前市面上轴式叠料(P600，R6或类似封装)产品，结构为两个铜片电极2a于硅芯片3a或硅芯片3b(其中，a为单极性，b为双极性)两侧同轴相叠焊接而成，且于两侧铜片电极2a上分别接设有引线1a。此结构产品硅芯片一般采用圆形平面铜片电极2a焊接，以提高产品导热性能和导电性能，但该圆形平面结构的铜片电极2a在焊接组装后容易对硅芯片表面的玻璃披覆造成损伤或因焊锡溢流导致产品漏电流偏高或电压衰降，产品在线生产良率不稳定，生产良率在85％～95％之间，且可靠性能不佳，容易出现产品早期失效，尤其是体现在双极性产品上。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，能够避免了因应力或挤压对半导体芯片玻璃披覆层的损伤。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的第一技术方案为：
高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，包括半导体芯片和第一电极；所述半导体芯片侧面的边沿处具有玻璃披覆层，第一电极与半导体芯片具有玻璃披覆层的侧面电连接且不与玻璃披覆层接触。
进一步的，还包括第二电极；第二电极与半导体芯片不具有玻璃披覆层的一侧面电连接，且第一电极、半导体芯片和第二电极同轴设置。
进一步的，所述第一电极的截面形状为飞碟形或凸台形，所述第二电极为圆形平面结构。
进一步的，所述第一电极与半导体芯片通过焊接形成一体，且焊接后表面涂覆有绝缘材料；所述第二电极与半导体芯片通过焊接形成一体，且焊接后表面涂覆有绝缘材料。
进一步的，所述绝缘材料为聚酰亚胺或硅树脂。
进一步的，所述第一电极远离半导体芯片的一端和第二电极远离半导体芯片的一端均设有引线，且所述引线靠近半导体芯片的一端均呈多级连续的台阶状。
进一步的，所述第一电极的材质为紫铜、铜合金、钼铜合金或钼。
进一步的，所述半导体芯片为硅芯片。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，通过电极与半导体芯片具有玻璃披覆层的侧面电连接且不与玻璃披覆层接触，在焊接组装及苛刻的应用环境下，避免了因应力或挤压对半导体芯片玻璃披覆层的损伤，也从根本上抑制了焊锡溢流问题的产生，从而解决了因焊锡溢流及芯片玻璃披覆层的损伤所导致的漏电流偏高或电压衰降。经过实际生产得到的产品在线良品率也稳定提升至98％以上。并且可靠性在温度循环及高温高湿加偏压的测试上表现尤佳。随着可靠性及良品率的解决，半导体芯片组装堆叠使用的数量可由先前1颗提升至3颗，常温下抗浪涌峰值功率在4kW-10kW(10x1000μS)，可满足当前苛刻的应用需求。
附图说明
图1所示为本实用新型背景技术中轴式叠料单极性产品的结构示意图；
图2所示为本实用新型背景技术中轴式叠料双极性产品的结构示意图；
图3所示为本实用新型背景技术中轴式叠料产品中玻璃披覆层的结构示意图；
图4所示为本实用新型的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件的单极性产品的结构示意图；
图5所示为本实用新型的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件的双极性产品的结构示意图；
图6所示为本实用新型的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件的双极性产品的结构示意图；
图7所示为本实用新型的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件的引线的结构示意图；
标号说明：
1a、引线；1b、引线；2a、铜片电极；2b、电极；3a、硅芯片；3b、硅芯片。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图4至图7所示，本实用新型的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，包括半导体芯片和第一电极；所述半导体芯片侧面的边沿处具有玻璃披覆层，第一电极与半导体芯片具有玻璃披覆层的侧面电连接且不与玻璃披覆层接触。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：
上述技术方案应用于单极性或双极性的产品上，通过电极与半导体芯片具有玻璃披覆层的侧面电连接且不与玻璃披覆层接触，在焊接组装及苛刻的应用环境下，避免了因应力或挤压对半导体芯片玻璃披覆层的损伤，也从根本上抑制了焊锡溢流问题的产生，从而解决了因焊锡溢流及芯片玻璃披覆层的损伤所导致的漏电流偏高或电压衰降。经过实际生产得到的产品在线良品率也稳定提升至98％以上。并且可靠性在温度循环及高温高湿加偏压的测试上表现尤佳。随着可靠性及良品率的解决，半导体芯片组装堆叠使用的数量可由先前1颗提升至3颗，常温下抗浪涌峰值功率在4kW-10kW(10x1000μS)，可满足当前苛刻的应用需求。
进一步的，还包括第二电极；第二电极与半导体芯片不具有玻璃披覆层的一侧面电连接，且第一电极、半导体芯片和第二电极同轴设置。
进一步的，所述第一电极的截面形状为飞碟形或凸台形，所述第二电极为圆形平面结构。
从上述描述可知，针对单极性产品，只需改进第一电极的结构，截面形状为飞碟形或凸台形，即用飞碟形或凸台形的结构来取代传统的圆形平面电极结构，在避免了因应力或挤压对半导体芯片玻璃披覆层的损伤的情况下，确保抗浪涌能力。同时第二电极可采用传统结构即可。针对双极性产品，由于半导体芯片的两侧面都具有玻璃披覆层，因此其两侧的电极均需要采用飞碟形或凸台形的电极。
进一步的，所述第一电极与半导体芯片通过焊接形成一体，且焊接后表面涂覆有绝缘材料；所述第二电极与半导体芯片通过焊接形成一体，且焊接后表面涂覆有绝缘材料。所述绝缘材料为聚酰亚胺或硅树脂。
从上述描述可知，可选用涂覆聚酰亚胺或硅树脂等保护涂料，可增加阻隔当大浪涌电流通过时电极间产生的电弧放电，进一步提高产品的抗浪涌能力。
进一步的，所述第一电极远离半导体芯片的一端和第二电极远离半导体芯片的一端均设有引线，且所述引线靠近半导体芯片的一端均呈多级连续的台阶状。
从上述描述可知，所述引线靠近半导体芯片的一端均呈多级连续的台阶状，使其与热固型环氧树脂的锁合能力更强，减小在高温高湿环境使用时湿气侵入的概率。
进一步的，所述第一电极的材质为紫铜、铜合金、钼铜合金或钼。
从上述描述可知，电极的材质为紫铜或铜合金，具有低成本的优点。电极的材质为钼铜合金或钼，具有低应力及高可靠性的优点，减小封装及苛刻应用中产生的应力对芯片的损伤，以提升产品良品率及改善产品可靠性能的目的。
进一步的，所述半导体芯片为硅芯片。
请参照图4和图7所示，本实用新型的实施例一为：
本实用新型的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件为单极性产品结构，用于直流电路保护，具体包括硅芯片3a、一片设置于硅芯片3a具有玻璃披覆层的一侧面上且截面形状呈飞碟形或凸台形的电极2b(即为第一电极)和一片设置于硅芯片不具有玻璃披覆层的一侧面(即与呈飞碟形或凸台形的电极所在侧面的相对一面)上的圆形平面结构电极(即为第二电极)，其中，呈飞碟形或凸台形的电极不与玻璃披覆层接触。圆形平面结构电极即为铜片电极2a。
硅芯片、呈飞碟形或凸台形的电极以及圆形平面结构电极三者同轴设置且相叠焊接而成，焊接后表面涂覆有聚酰亚胺或硅树脂等保护涂料，可增加阻隔当大浪涌电流通过时电极间产生的电弧放电，进一步提高产品的抗浪涌能力。
呈飞碟形或凸台形的电极远离硅芯片的一端以及圆形平面结构电极远离硅芯片的一端均设有引线1b，且所述引线靠近硅芯片的一端均呈多级连续的台阶状，使其与热固型环氧树脂的锁合能力更强，减小在高温高湿环境使用时湿气侵入的概率。
呈飞碟形或凸台形的电极的材质为紫铜、铜合金、钼铜合金或钼，其中，紫铜或铜合金具有低成本的优点。钼铜合金或钼具有低应力及高可靠性的优点，减小封装及苛刻应用中产生的应力对芯片的损伤，以提升产品良品率及改善产品可靠性能的目的。
针对单极性产品，只需改进第一电极的结构，截面形状为飞碟形或凸台形，即用飞碟形或凸台形的结构来取代传统的圆形平面电极结构，在避免了因应力或挤压对半导体芯片玻璃披覆层的损伤的情况下，确保抗浪涌能力。同时第二电极可采用传统结构(即为圆形平面结构)即可。
请参照图5至图7所示，本实用新型的实施例二为：
本实用新型的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件为双极性产品结构，用于交流电路保护，具体包括两侧面的边沿处具有玻璃披覆层的硅芯片3b和两片分别设置于硅芯片具有玻璃披覆层的一侧面上且截面形状呈飞碟形或凸台形的电极2b(即为第三电极)，两片电极且均不与玻璃披覆层接触。硅芯片、两片呈飞碟形或凸台形的电极三者同轴设置且相叠焊接而成，焊接后表面涂覆有聚酰亚胺或硅树脂等保护涂料，可增加阻隔当大浪涌电流通过时电极间产生的电弧放电，进一步提高产品的抗浪涌能力。
呈飞碟形或凸台形的电极远离硅芯片的一端均设有引线1b，且所述引线靠近硅芯片的一端均呈多级连续的台阶状，使其与热固型环氧树脂的锁合能力更强，减小在高温高湿环境使用时湿气侵入的概率。
呈飞碟形或凸台形的电极的材质为紫铜、铜合金、钼铜合金或钼，其中，紫铜或铜合金具有低成本的优点。钼铜合金或钼具有低应力及高可靠性的优点，减小封装及苛刻应用中产生的应力对芯片的损伤，以提升产品良品率及改善产品可靠性能的目的。
针对双极性产品，需改进两侧第三电极的结构，截面形状为飞碟形或凸台形，即用飞碟形或凸台形的结构来取代传统的圆形平面电极结构，在避免了因应力或挤压对半导体芯片玻璃披覆层的损伤的情况下，确保抗浪涌能力。
上述实施例一和实施例二对应的产品的封装结构采用绝缘材料，优选为最外侧以IC级热固型环氧树脂作为塑封包封，使用寿命较长，可靠性能高，同时能满足插件手工焊接、波峰焊接及回流焊接。产品为插件型器件应用，外形不限，包裹内部零部件即可，优选为圆柱体。产品符合无卤及ROHS要求。
综上所述，本实用新型的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，通过电极与半导体芯片具有玻璃披覆层的侧面电连接且不与玻璃披覆层接触，在焊接组装及苛刻的应用环境下，避免了因应力或挤压对半导体芯片玻璃披覆层的损伤，也从根本上抑制了焊锡溢流问题的产生，从而解决了因焊锡溢流及芯片玻璃披覆层的损伤所导致的漏电流偏高或电压衰降。经过实际生产得到的产品在线良品率也稳定提升至98％以上。并且可靠性在温度循环及高温高湿加偏压的测试上表现尤佳。随着可靠性及良品率的解决，半导体芯片组装堆叠使用的数量可由先前1颗提升至3颗，常温下抗浪涌峰值功率在4kW-10kW(10x1000μS)，可满足当前苛刻的应用需求。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (8)
1.高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，包括半导体芯片和第一电极；所述半导体芯片侧面的边沿处具有玻璃披覆层，其特征在于，第一电极与半导体芯片具有玻璃披覆层的侧面电连接且不与玻璃披覆层接触。
2.根据权利要求1所述的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，其特征在于，还包括第二电极；第二电极与半导体芯片不具有玻璃披覆层的一侧面电连接，且第一电极、半导体芯片和第二电极同轴设置。
3.根据权利要求2所述的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，其特征在于，所述第一电极的截面形状为飞碟形或凸台形，所述第二电极为圆形平面结构。
4.根据权利要求2所述的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，其特征在于，所述第一电极与半导体芯片通过焊接形成一体，且焊接后表面涂覆有绝缘材料；所述第二电极与半导体芯片通过焊接形成一体，且焊接后表面涂覆有绝缘材料。
5.根据权利要求4所述的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，其特征在于，所述绝缘材料为聚酰亚胺或硅树脂。
6.根据权利要求2所述的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，其特征在于，所述第一电极远离半导体芯片的一端和第二电极远离半导体芯片的一端均设有引线，且所述引线靠近半导体芯片的一端均呈多级连续的台阶状。
7.根据权利要求1所述的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，其特征在于，所述第一电极的材质为紫铜、铜合金、钼铜合金或钼。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的高可靠性新轴式结构瞬态抑制电压保护器件，其特征在于，所述半导体芯片为硅芯片。
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