[實(shí)用新型]鍍涂環(huán)保材料的雙銅質(zhì)電極整流管芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220153684.5
• 申請(qǐng)日: 2012-04-05
• 公開（公告）號(hào): CN202651121U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡建業(yè);程德明;鄭沛然;胡志堅(jiān);胡翰林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黃山硅鼎電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/861
• 分類號(hào): H01L29/861;H01L29/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鍍涂環(huán)保材料的雙銅質(zhì)電極整流管芯片的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，屬半導(dǎo)體制造技術(shù)。?

背景技術(shù)

整流管芯片是電子元器件的基礎(chǔ)單元產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于變流、冶金、汽車、發(fā)電、自動(dòng)化控制及家用電器等領(lǐng)域，市場(chǎng)需求量很大。有行業(yè)調(diào)查資料表明，額定電流為3～100A的整流管芯片，目前我國(guó)年產(chǎn)銷量約十億只。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和自動(dòng)化的普及，市場(chǎng)需求量還在以每年約10％的速度在遞增。?

自上世紀(jì)九十年代以來，生產(chǎn)整流管芯片的工藝技術(shù)經(jīng)多次改進(jìn)提高，已基本趨于成熟。然而，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，減小單位產(chǎn)品的資源、能源消耗和環(huán)境污染，仍是恒定不變的科技主題。?

現(xiàn)在市場(chǎng)上有雙電極的整流管芯片的工藝結(jié)構(gòu)，主要有二種形式，均有其優(yōu)點(diǎn)和不足，分析如下：?

1，傳統(tǒng)的鉛面工藝結(jié)構(gòu)(約占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額的65％)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：中間部份采用具有整流特性的硅片，二邊采用鉛錫包裹的鐵質(zhì)金屬或可伐合金電極，利用釬焊層將硅片和電極焊接在一起，其邊緣部分采用絕緣膠保護(hù)。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：工藝成本較低。缺點(diǎn)是：由于鐵質(zhì)金屬或可伐合金的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能很差，影響了產(chǎn)品的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性；更由于其必須用鉛錫包裹，鉛錫的配方比是95∶5，大量的重金屬鉛裸露在產(chǎn)品表面，對(duì)環(huán)境帶來重大的污染隱患。2004年，歐盟就對(duì)含有六種環(huán)境污染物質(zhì)的電子產(chǎn)品進(jìn)行了封關(guān)，六種污染物中，重金屬鉛名列第三，這也是我國(guó)至今整流管芯片難以出口的主要原因。近年來，由于多次嚴(yán)重的環(huán)境污染血鉛事故，我國(guó)對(duì)涉鉛產(chǎn)品和涉鉛行業(yè)，加大了整治力度，這種工藝結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品當(dāng)屬于關(guān)停范疇。?

2，鍍銀雙銅質(zhì)電極工藝結(jié)構(gòu)(約占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額的35％)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：中間部份采用具有整流特性的硅片，二邊采用雙面鍍銀的雙銅質(zhì)電極，利用釬焊層將硅片和電極焊接在一起，其邊緣部分采用絕緣膠保護(hù)。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：產(chǎn)品導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)良。缺點(diǎn)是：由于使用了貴金屬銀為銅質(zhì)電極的鍍涂層，導(dǎo)致工藝成本很高，同等額定電流規(guī)格的產(chǎn)品生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品高出40％；若量以億計(jì)的產(chǎn)品全部使用金屬銀，將極大浪費(fèi)稀有資源，不利于人類持續(xù)發(fā)展；鍍涂銀層時(shí)，較多使用氰化物，屬劇毒，治理困難，對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重污染。該工藝結(jié)構(gòu)自上世紀(jì)末從臺(tái)灣傳入大陸后，至今沒有質(zhì)的改進(jìn)。由于成本原因，在大陸占?的市場(chǎng)份額較少，但由于產(chǎn)成品本身符合環(huán)保要求，在歐美市場(chǎng)成為了首選產(chǎn)品。?

綜上述，以上二種產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu)都有其嚴(yán)重缺陷，如何取二者之長(zhǎng)，補(bǔ)雙方之短，研發(fā)出一種符合中國(guó)國(guó)情的產(chǎn)品工藝和結(jié)構(gòu)，是該行業(yè)多年的期盼。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決整流管芯片產(chǎn)品關(guān)于品質(zhì)、成本、資源消耗、環(huán)境保護(hù)等諸多矛盾，本發(fā)明提出了使用鍍涂環(huán)保材料的雙銅質(zhì)電極整流管芯片的工藝結(jié)構(gòu)，可使上述矛盾得到很好的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。這種工藝結(jié)構(gòu)既具備傳統(tǒng)鉛面工藝結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的低生產(chǎn)成本，又兼有鍍銀雙銅質(zhì)電極產(chǎn)品的優(yōu)良電熱性能，且在產(chǎn)品生產(chǎn)中無環(huán)境污染，不耗用貴重金屬，可譽(yù)為近二十年來國(guó)內(nèi)外整流管芯片產(chǎn)品生產(chǎn)中的一次重大技術(shù)創(chuàng)新。?

產(chǎn)品的實(shí)體結(jié)構(gòu)參照說明書附圖，由具有整流特性的硅片(1)、二層釬焊層(2)、上銅質(zhì)電極(3)、下銅質(zhì)電極(4)、二層鍍涂環(huán)保材料層(5)、絕緣保護(hù)膠(6)構(gòu)成。上銅質(zhì)電極(3)連接一層釬焊層(2)、硅片(1)、又一層釬焊層(2)、下銅質(zhì)電極(4)形成準(zhǔn)產(chǎn)品，準(zhǔn)產(chǎn)品的周邊涂敷有絕緣保護(hù)膠(6)，上銅質(zhì)電極(3)和下銅電極(4)的外表面有二層鍍涂環(huán)保材料層(5)。?

整流芯片的硅片(1)結(jié)構(gòu)特征為，基區(qū)電阻率5～50歐姆厘米，厚度180～310微米，硅片內(nèi)部具有一個(gè)擴(kuò)散工藝形成的PN結(jié)，其P型和N型的接近表面20微米部分，分別用擴(kuò)散工藝形成高濃度的P+和N+型雜質(zhì)，以利減低通態(tài)壓降，硅片的表面，鍍涂有金屬鎳層，以有利與釬焊層形成良好的歐姆接觸。?

以上所述硅片基區(qū)電阻率選擇5～50歐姆厘米的依椐是，根據(jù)美國(guó)通用電器公司關(guān)于整流管芯片耐壓與硅片電阻率的關(guān)系式：耐壓＝94x電阻率(0.75次方)，電阻率為5～50歐姆厘米的硅片可制造出300～1800伏反向耐壓的整流芯片，可以滿足目前國(guó)內(nèi)外整流管芯片95％的市場(chǎng)。?

以上所述硅片厚度選擇180～310微米的依椐是，根椐整流管芯片中耗盡層寬度與電阻率的關(guān)系式：耗盡層寬度＝4.95x電阻率(0.875次方)，電阻率為5～50歐姆厘米的硅片，其對(duì)應(yīng)耗盡層寬度為20～150微米，加上P和N型擴(kuò)散層總厚度160微米，故硅片總厚度選為180～310微米。?