JP2005086162A - Chip type diode of smd (surface mount device) - Google Patents
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Description
本発明は、ダイオードの構造に関し、特にSMDのチップタイプダイオードに関する。 The present invention relates to a structure of a diode, and more particularly to an SMD chip type diode.
一般的に、マーケットによく見えるダイオード素子の基本結構はシリコンのチップを含む。シリコンのチップの両端面に、それぞれ導電の金属薄片を溶接する。さらに、それら導電の金属薄片の別の側面に、ワイヤを溶接する。それらワイヤを経由して、ほかの電子回路と接続させる。従来から、既存ダイオード素子の製作プロセスには、シリコンチップを導電の金属薄片と一体化に結合したあとで、シリコンチップをエッチングしなければならない。エッチングしてから、封入の処理で、シリコンチップ及び導電金属薄片の周縁に、絶縁ゴム体で注入すると、一般のダイオード素子が形成される。つまり、従来から既存のダイオードの製造プロセスは、シリコンチップをエッチングしたあとで、皆、樹脂又はほかの膠で、それを封入させる。 In general, the basic structure of a diode element that looks good on the market includes a silicon chip. Conductive metal flakes are welded to both end faces of the silicon chip. In addition, a wire is welded to another side of the conductive metal flakes. These wires are connected to other electronic circuits. Conventionally, in the manufacturing process of the existing diode element, the silicon chip must be etched after the silicon chip is integrally bonded with the conductive metal flakes. When the silicon rubber and the conductive metal flakes are injected into the periphery of the silicon chip and conductive metal flakes by etching after the etching, a general diode element is formed. In other words, in the conventional diode manufacturing process, after the silicon chip is etched, it is encapsulated with resin or other glue.
しかしながら、それら樹脂又はほかの膠の耐熱温度が高くないので、高い力率入力電流の整流ユニットとして使用した場合、又は高温の環境で使用した場合、いつも高熱のせいで損害される。よって、相関的な電子設備が正常に作動できず、電子設備の使用寿命及び品質にひどく影響するばかりでなく、いつも困った保守のことを招く。また、それら樹脂又はほかの膠から形成された封入殻体は一定サイズの空間が必要であるため、従来から既存のダイオードの体積を縮めることが出来ない。 However, the heat-resistant temperature of these resins or other glues is not high, so when used as a rectifying unit with a high power factor input current or when used in a high temperature environment, it is always damaged due to high heat. Accordingly, the correlated electronic equipment cannot operate normally, which not only seriously affects the service life and quality of the electronic equipment, but also causes troublesome maintenance. In addition, since the encapsulated shell formed from these resins or other glues requires a space of a certain size, the volume of existing diodes cannot be reduced conventionally.
したがって本発明の目的は、大幅にダイオードのチップ体積を縮め、熱の伝導特性を改善可能なSMDのチップタイプダイオードを提供することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide an SMD chip type diode that can significantly reduce the chip volume of the diode and improve the heat conduction characteristics.
上述の目的を達成するために、本発明の請求項に記載のSMDのチップタイプダイオードは、主に、拡散(diffusion)技術で、セミコンダクターウェハー(wafer)の両端面に、それぞれ所定の厚さのp+及びn+型のセミコンダクターを形成する。その次、彫像、エッチング、レイアウト、焼結などセミコンダクターの製作技術で、ウェハーにそれぞれ複数のダイオードを作る。各ダイオードの一つ端面に、複数の溝を加工して、しかも、溝の深さをもう一つの端面まで至るようにさせる。また、絶縁層を焼結する。絶縁層はその端面のセミコンダクターを相互絶縁の二部分へ区画する。中央部分のセミコンダクターには、導電の金属層が覆われ、半田付けの導電端とする。周縁の部分には、別の導電の金属層が覆われる。別の導電の金属層は各ダイオードのもう一つ端面の別のセミコンダクターの側縁まで延ばされ、もう一つの半田付け導電端を形成する。 In order to achieve the above-described object, the SMD chip-type diode according to the claims of the present invention is mainly formed by diffusion technology on each end face of the semiconductor wafer (wafer). p + and n + type semiconductors are formed. Next, several diodes are made on the wafer using semiconductor manufacturing techniques such as statues, etching, layout, and sintering. A plurality of grooves are machined on one end face of each diode, and the depth of the groove reaches the other end face. Also, the insulating layer is sintered. The insulating layer partitions the semiconductor at its end face into two parts of mutual insulation. The semiconductor in the center part is covered with a conductive metal layer to serve as a conductive end for soldering. The peripheral portion is covered with another conductive metal layer. Another conductive metal layer is extended to the other semiconductor side edge of the other end face of each diode to form another soldered conductive end.
ダイオードの同一端に、二つ独立の半田付け導電端を形成する。各半田付け導電端がそれぞれダイオードのp+及びn+型のセミコンダクターと導電する。それで、作られるチップタイプのダイオードはSMD素子の特性を備え、直接に、相関的な電子回路に取り付けられる。 Two independent soldering conductive ends are formed at the same end of the diode. Each soldering conductive end conducts with a p + and n + type semiconductor of the diode, respectively. So the chip-type diodes that are made have the characteristics of SMD elements and are directly attached to correlated electronic circuits.
あとの封入プロセスのいずれ処理もいらなくても、SMDのダイオード製品が作られる。有効的に、ダイオードの熱伝導特性を改善して、大きな作業温度を受けるばかりでなく、簡単の結構及びプロセスも大幅にダイオードの体積を縮めて、生産製造のコストを低降する。 SMD diode products are made without any subsequent processing of the encapsulation process. Effectively improving the thermal conductivity characteristics of the diode and not only undergoing large working temperatures, but also the simple structure and process significantly reduce the volume of the diode and lower the production and manufacturing costs.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例はSMD(Surface Mount Device)のチップタイプダイオードであり、主に、拡散(diffusion)技術で、セミコンダクターウェハー(wafer)の両端面に、それぞれ予定厚さのp+及びn+型のセミコンダクターを形成する。その次に、彫像、エッチング、レイアウト、焼結などセミコンダクターの製作技術で、ウェハーにそれぞれ複数のダイオードを作る。各ダイオードの一つ端面に、複数の溝を加工して、しかも、溝の深さをもう一つの端面まで至るようにさせる。また、絶縁層を焼結する。絶縁層はその端面のセミコンダクターを相互絶縁の二部分へ区画する。中央部分のセミコンダクターには、導電の金属層が覆われ、半田付けの導電端とする。周縁の部分には、別の導電の金属層が覆われる。別の導電の金属層は各ダイオードのもう一つ端面の別のセミコンダクターの側縁まで延ばされ、もう一つの半田付け導電端を形成する。そうすると、ダイオードの同一端面に、それぞれセミコンダクターと導電する二つの半田付け用の導電端が形成されるので、SMDのダイオード製品出来上がった。
本実施例により、チップタイプのダイオードを作る場合に、セミコンダクターウェハー(wafer)の両端面に、X軸及びY軸に沿って、複数の凹溝をエッチングしなければならず、しかも、絶縁層を焼結する。つまり、チップタイプのダイオードを作るプロセスのステップ毎に、セミコンダクターウェハー(wafer)のX−X横断面及びY−Y縦断面の構造が異なる。以下、本発明の実施例に基づいて、各ステップのセミコンダクターウェハー(wafer)のX−X横断面及びY−Y縦断面の構造図面に合わせて詳しく説明しながら、チップタイプのダイオードのX軸、Y軸の断面結構の差異をはっきり表す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The present embodiment is an SMD (Surface Mount Device) chip type diode, which is mainly a diffusion technique, and has p + and n + type semiconductors each having a predetermined thickness on both end faces of a semiconductor wafer. Form. Next, multiple diodes are made on the wafer using semiconductor fabrication techniques such as statues, etching, layout, and sintering. A plurality of grooves are machined on one end face of each diode, and the depth of the groove reaches the other end face. Also, the insulating layer is sintered. The insulating layer partitions the semiconductor at its end face into two parts of mutual insulation. The semiconductor in the center part is covered with a conductive metal layer to serve as a conductive end for soldering. The peripheral portion is covered with another conductive metal layer. Another conductive metal layer is extended to the other semiconductor side edge of the other end face of each diode to form another soldered conductive end. As a result, two conductive ends for soldering respectively conducting with the semiconductor are formed on the same end face of the diode, so that an SMD diode product was completed.
According to this embodiment, when a chip-type diode is manufactured, a plurality of concave grooves must be etched along both the X-axis and the Y-axis on both end faces of a semiconductor wafer (wafer). Sinter. That is, the structure of the semiconductor wafer (XX) cross-section and the Y-Y cross-section is different for each step of the process for producing a chip-type diode. Hereinafter, based on an embodiment of the present invention, the X-axis of a chip-type diode will be described in detail with reference to the structural drawings of the XX transverse section and the YY longitudinal section of a semiconductor wafer of each step, It clearly shows the difference in the cross-sectional structure of the Y-axis.
図1に示すように本発明の理想的な実施例により、nタイプセミコンダクターのウェハー(wafer)10の上面において、まずはホウ素(B)のイオンを同ウェハー(wafer)10のトップに拡散し入れて、予定厚さのp+タイプのセミコンダクター11を形成する。続いて、図2に示すように、nタイプセミコンダクターのウェハー(wafer)10の下方に、リン(P)のイオンをnタイプセミコンダクターのウェハー(wafer)10の底部に深く拡散し入れて、予定厚さのn+タイプのセミコンダクター12を形成する。これで本実施例のあとのプロセスに必要なセミコンダクターのウェハー(wafer)材料13が出来上がる。特に声明したいのは本実施例において、イオン拡散方法で、nタイプ セミコンダクターのウェハー(wafer)10のトップ及び底部に、それぞれ予定厚さのp+、n+タイプのセミコンダクター11、セミコンダクター12を形成するが、本発明の特許請求範囲はそれに限られない。そんな技術の習熟者ならば、本発明の掲示した技術内容により、ほかの拡散方法又はレイアウト技術で、予定厚さのn+12、p+11タイプ(又はn+12、p+11)のセミコンダクターを形成しても、皆、本発明のセミコンダクターのウェハー(wafer)の範囲に属される。
As shown in FIG. 1, according to an ideal embodiment of the present invention, boron (B) ions are first diffused into the top of the
また、同実施例において、彫像、溝のエッチング技術で、セミコンダクターのウェハー(wafer)材料13のトップに、必要な実際寸法に応じて、Y軸及びX軸の方向に沿って、相互に間隔を有して平行している複数の第一凹溝20及び第二凹溝21をエッチングする。図3a、図3bにX−Xの横端面、Y−Yの縦断面結構説明図を示す。各凹溝20、21の深さはp+タイプのセミコンダクター11及びnタイプセミコンダクターのウェハー(wafer)10を貫通しなければならない。しかも、n+タイプのセミコンダクター12の部位まで至る。それに対して、セミコンダクターのウェハー(wafer)材料13の底部にも、彫像、溝のエッチング技術で、必要な実際寸法に応じて、X軸の方向に沿って、n+タイプのセミコンダクター12の底部位置に、相互に間隔して平行している複数のパス22をエッチングする。図3a、図3bに示すように、各パス22の底部と各凹溝20、凹溝21の底部と、所定の距離を保持する。しかも、その広さはX軸の方向に沿って、二つ隣接の凹溝21の広さと対応する。
In the same embodiment, the top of the
本実施例の製作のプロセスとしては、チップタイプのダイオードにおけるX軸及びY軸の断面結構の差異をはっきり表現するために、特に、二つのチップタイプダイオードを作る用のウェハー(wafer)を切って取り、それぞれX−X横断面及びY−Y縦断面の結構を図4a、図4bで表す。セミコンダクターのウェハー(wafer)材料13のトップには、Y軸及びX軸の方向に沿って、第一凹溝20四本、第二凹溝21四本を加工する。セミコンダクターのウェハー(wafer)材料13の底部には、ただX軸の方向に沿って、二本のパス22を加工する。
In order to clearly express the difference in cross-sectional structure between the X-axis and the Y-axis in the chip-type diode, the manufacturing process of this embodiment is performed by cutting a wafer for making two chip-type diodes. FIGS. 4a and 4b show the structures of the X-X transverse section and the Y-Y longitudinal section, respectively. On the top of the
図5a、図5bのX−X横断面及びY−Y縦断面の説明図に示すように同実施例において、ガラスの粉末及び膠液を均一に調製し混ぜて、ガラス漿とする。それを凹溝20、凹溝21に入れる。続いて、焼結処理を行う。焼結したあとのガラスは凹溝20又は凹溝21に、それぞれ第一絶縁層30を形成する。第一絶縁層30を経由して、各凹溝20又は凹溝21の両側におけるp+タイプセミコンダクター11及びn型セミコンダクターのウェハー(wafer)10は相互に絶縁した二部分に区画される。
As shown in the explanatory views of the X-X cross section and the YY vertical cross section of FIGS. 5a and 5b, in the same example, the glass powder and the glue liquid are uniformly prepared and mixed to obtain a glass slurry. It is put in the
図6a、図6bのX−X横断面及びY−Y縦断面の説明図に示すように、同実施例において、パス22には、金属ペスト(例えば銅ペスト、銀ペスト、金ペストなど材料)を入れて焼結する。そうすると、図7a、図7bのX−X横断面及びY−Y縦断面の説明図に示すように各パス22に、それぞれ第一金属層40を形成する。それから、同実施例において、ガラスの粉末及び膠液で調製、混合されたガラス漿を各パス22に入れて、第一金属層40を覆う。ガラス漿を全体セミコンダクターのウェハー(wafer)材料13の底部を覆い焼結してもよい。焼結したあとのガラスはセミコンダクターのウェハー(wafer)材料13の底部に、第二絶縁層31を形成する。
6A and 6B, as shown in the explanatory views of the XX transverse section and the YY longitudinal section, in the same embodiment, the
図8のX−X横断面図に示すように同実施例において、彫像、溝のエッチング技術で、セミコンダクターのウェハー(wafer)材料13のトップに、Y軸方向に沿って、二つずつ隣接の第一絶縁層30の中央位置を対応するように、それぞれ一つの溝23を開ける。図9のX−X横断面図に示すように各溝23の深さはおりよく第一金属層40の部位まで至る。予定の深さの各溝23をエッチングしたあとで、金属ペスト(例えば銅ペスト、銀ペスト、金ペストなど材料)を入れて焼結する。各溝23の中に、それぞれ第二金属層41を形成する。第二金属層41と第一金属層40は相互に連通、導電される。
As shown in the X-X cross-sectional view of FIG. 8, in the same embodiment, two pieces are adjacent to each other along the Y-axis direction on the top of the
図10a、図10bのX−X横断面及びY−Y縦断面の説明図に示すように同実施例において、セミコンダクターのウェハー(wafer)材料13には、p+タイプのセミコンダクター11及び第二金属層41に対応した位置に、化学メッキの方式で、少なくとも、ワンレア以上の導電金属(ニッケルor/and金)をメッキし、第三の金属層42を形成する。図11a、図11bのX−X横断面及びY−Y縦断面の説明図に示すようにのちに、各溝23と二つ隣接第一金属層40との間の中央位置に対応して、X及びY軸の方向に沿って、n型のセミコンダクターのウェハー10を分割すると、複数チップタイプのダイオードの製品50が出来上がる。
As shown in the explanatory views of the XX cross section and the YY vertical section of FIGS. 10a and 10b, in the same embodiment, the
図12に示すように、同実施例において、チップタイプのダイオード製品50の第一絶縁層30は既に、各凹溝20又は21の両側におけるp+型セミコンダクター11及びn型セミコンダクターのウェハー10を相互に絶縁した二部分に区画した。そのために、チップタイプのダイオード製品50のトップ中央のp+型セミコンダクター11に、第三金属層42をメッキしたあとで、相当的に言えば、中央部位のp+型セミコンダクター11に、半田付けの導電端を形成する。また、チップタイプのダイオード製品50のトップ周縁におけるp+型セミコンダクター11としては、第三金属層42をメッキしたあとで、順序に第二金属層41、第一金属層40を経由して、チップタイプのダイオード製品50の底部におけるn+型セミコンダクター12と導電する。特に注意したいのは本実施例において、第二金属層41が直接にチップタイプのダイオード製品50のp+型セミコンダクター11及びn型セミコンダクター10の側縁に焼結する。しかも、その一端がチップタイプのダイオード製品50のトップ周縁における第三金属層42に導電し、もう一端がそれぞれチップタイプのダイオード製品50の底縁におけるn型セミコンダクターのウェハー10、第一金属層40の側縁に導電するので、第二金属層41がチップタイプのダイオード製品50の側縁におけるp+型セミコンダクター11、n型セミコンダクターのウェハー10、n+型セミコンダクター12を短絡させ、第二金属層41のn+型セミコンダクター12となる。そして、チップタイプのダイオード製品50のトップ周縁におけるp+型セミコンダクター11に、第三金属層42をメッキしたあとで、相当的に言えば、チップタイプのダイオード製品50のn+型セミコンダクター12に、もう一つの半田付け端を形成する。結局、あとの封入プロセスのいずれ処理もいらなくても、チップタイプのダイオード製品50の同一上部に、二つの独立な半田付け導電端を形成する。各半田付け導電端はそれぞれ各ダイオードのp+型セミコンダクター11、n+型セミコンダクター12に導電し、SMDとして取り付けられる場合に、必要な半田付け導電端となる。
As shown in FIG. 12, in this embodiment, the first insulating
以上の内容をまとめると、本発明により作られるチップタイプのダイオード製品50は図12に示すように、結構、製造プロセスとも極めて簡単で、あとの封入プロセスのいずれ処理も必要とせず、SMDのチップタイプダイオード50が大量に生産される。それで、大幅に、生産のスピードを向上させ、製造コストを低降させるばかりでなく、チップタイプのダイオード製品50が封入用の絶縁膠もいらないので、大幅にダイオードの熱伝導特性を改善し、ダイオードの使用寿命を延ばす。
In summary, the chip-
しかしながら、本発明により作られるチップタイプのダイオード製品50はあとの封入プロセスのいずれ処理がいらない状態に使用されるが、実際製作の場合に、それに制限されない。そんな技術の習熟者が本発明の掲示した技術内容に基づいて、チップタイプのダイオード製品50に、ほかの封入技術及び材料を利用して、外部に露出したp+型セミコンダクター11、n型セミコンダクター10、n+型セミコンダクター12をそれに封入して、酸化、損害されないように、それらセミコンダクターを保護しても、本発明のチップタイプのダイオードの請求範囲に含まれる。
However, the chip-
20 第一凹溝、21 第二凹溝、30 第一絶縁層、31 第二絶縁層、40 第一金属層、41 第二金属層、42 第三金属層、50 チップタイプダイオードの製品 20 1st groove, 21 2nd groove, 30 1st insulating layer, 31 2nd insulating layer, 40 1st metal layer, 41 2nd metal layer, 42 3rd metal layer, 50 Product of chip type diode
Claims (8)
第一導電金属層はパスに焼結され、
第二導電金属層はダイオードの少なくとも一つの側縁に焼結され、セミコンダクター及び他のセミコンダクターの側縁まで延ばされ、それは第一導電金属層と電気連通のように導電可能であり、
第三導電金属層は、化学メッキ方式で、少なくともワンレア以上の導電金属をダイオードの一つの端面と対応した周縁部分のセミコンダクター及び第二導電金属層にメッキすることにより形成されることを特徴とする請求項5記載のSMD(Surface Mount Device)のチップタイプダイオード。 The other conductive metal layer includes a first conductive metal layer, a second conductive metal layer, and a third conductive metal layer,
The first conductive metal layer is sintered into a pass,
The second conductive metal layer is sintered to at least one side edge of the diode and extends to the side edges of the semiconductor and other semiconductors, which can conduct as in electrical communication with the first conductive metal layer;
The third conductive metal layer is formed by plating a semiconductive metal and a second conductive metal layer at a peripheral portion corresponding to one end face of the diode by a chemical plating method with at least one rare metal. 6. A chip type diode of SMD (Surface Mount Device) according to claim 5.
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