[發明專利]具有多個晶粒結構的覆晶封裝二極管元件

有效

• 申請號: 201611132240.2
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN108231699B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 吳文湖;陳建武;賴錫標;林慧敏
• 申請（專利權）人: 林慧敏
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L29/861;H01L21/56
• 代理公司: 11549 北京德高行遠知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊瑞

本發明公開了一種具有多個晶粒結構的覆晶封裝二極管元件，其于一下導板的頂面水平向間隔設置至少兩個覆晶，該兩個覆晶底面分別與下導板電性連接，頂面分別設置有一導電層，且兩個覆晶之間以及外周圍填充有絕緣物質，使兩個覆晶頂面的導電層彼此隔離而形成供外部電路電連接的第一電極及第二電極；通過上述結構，兩個覆晶之間形成一串聯回路，相較于傳統多個芯片只能垂直向堆棧串聯的封裝方式，不但能降低二極管元件的高度，還能夠根據耐壓需求很方便地擴充覆晶數量，適合一般整流/保護型二極管元件，特別是高壓二極管元件的覆晶封裝。

技術領域

本發明涉及具有多個晶粒結構的覆晶封裝二極管元件，將至少兩個覆晶(Flip-Chip)以水平向間隔設置在一下導板的頂面，并使該至少兩個覆晶之間形成串聯回路，以使得該二極管元件具備耐壓特性，適合一般整流/保護型二極管元件，特別是極高壓二極管元件的覆晶封裝。

背景技術

如圖1所示，傳統表面黏著型二極管元件(SMD)的封裝技術，是將單一晶粒100的正、反兩面電極(P極、N極)分別打線或焊接在兩片電極接腳101上，然后在外部利用絕緣體102包覆，使兩片電極接腳101局部裸露于絕緣體102外部后，即形成一表面黏著型二極管元件。

圖中可見，由于單一晶粒正、反兩面都需要分別焊接在電極接腳上，并且在外部利用絕緣體包覆，所以其整體體積較大，而且制造過程中兩片電極接腳101一般是在一片料片(圖略)上沖壓彎折后所形成，封裝完成后再切斷，制造過程較為繁復；這是一般技術，在此不另贅述。

上述傳統封裝技術所制成的SMD二極管元件，若是使用在整流/保護或需要耐高壓的電路時，除了增加電路中二極管元件的數量來增加電壓以外，只能在制造過程中提高每一顆二極管元件的耐壓特性，但有其極限。

如圖2所示，目前已知提高單一顆SMD二極管元件耐壓的方法，是將兩顆晶粒100上、下層迭電氣連接，然后將其中一電極接腳101焊接在上方晶粒的頂面、另一電氣電極接腳101焊接在下方晶粒的底面，如此便使上、下層迭的兩顆晶粒100形成串聯回路，接著再于外部利用絕緣體包覆。

上述在單一個SMD二極管元件中，利用上、下層迭的兩顆晶粒100串聯回路來提高耐壓特性，雖然可以使耐壓特性倍增，然而由圖示中可以清楚看到，兩顆晶粒100上、下層迭使得二極管元件的整體高度更為增加，不利于3C產品電路板對于高度(厚度)上的要求，而且位于上方的電極接腳101必須彎折更大的角度、并且延伸更長的距離，才能焊接在上方晶粒的頂面。

可想而知，由于該兩個電極接腳是由一料片沖壓彎折成形，所以制造過程中會因為彎折角度以及延伸的長度而造成極大的限制與不便；也因為如此，目前傳統封裝的二極管元件最多使用兩顆晶粒，若超過兩顆晶粒將使得造過制程困難重重。

在縮減二極管元件的體積方面，近年來覆晶(Flip-Chip)封裝技術的發展對于SMD二極管元件而言是一個非常重要的里程碑。所謂“覆晶”是在芯片連接點在制造過程中長出凸塊(bump)，然后將芯片翻轉過來使凸塊與下導板(基板，substrate)直接連結而得其名，有別于圖1中的傳統晶粒封裝時，必須將晶粒的兩極分別與電極接腳利用焊接或打線方式電連接。

如圖3所示，利用覆晶封裝技術產出的二極管元件可以在晶粒200的同一面上利用開溝201的方式設置兩個電極202，不需要另外再使用料片以及電極接腳來供外部電路電連接，不但能大幅簡化制造過程，二極管元件的晶粒核心尺寸與封裝完成的尺寸非常接近，因此稱為晶粒尺寸封裝(CSP)，可以大幅縮小二極管元件的體積。但因為目前覆晶封裝技術皆為單晶結構，因此其不足是無法利用小尺寸覆晶制造高功率高壓二極管元件，也無法制造多晶層式二極管元件。

有鑒于覆晶封裝技術的諸多優點，本案發明人設想利用覆晶封裝技術來克服上述傳統SMD二極管元件在尺寸限制、以及CSP耐壓特性受限的問題。

發明內容