[實用新型]一種高可靠表面貼裝的二極管

有效

• 申請號: 201621302083.0
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN206210768U
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張寶財;遲一鳴;李東華;馬捷;王愛敏
• 申請（專利權）人: 濟南市半導體元件實驗所
• 主分類號: H01L23/055
• 分類號: H01L23/055;H01L23/06;H01L23/31;H01L23/49;H01L23/498
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司37105
• 代理人: 楊先凱

技術領域

本實用新型涉及半導體封裝技術領域，尤其是涉及一種高可靠表面貼裝的二極管。

背景技術

目前，航天、航空、船舶、兵器等領域大量使用一定電流或功率的表面貼裝二極管器件，要求熱阻小、耐沖擊性能好、可靠性高等特點，為提高整機可靠性提供前提。

目前，表面貼裝的具有一定電流或功率的二極管器件大多數為塑料封裝。

塑料封裝的半導體器件，見圖1，受塑封材質和生產工藝的限制其工作溫度范圍和可靠性都滿足不了惡劣環境的使用要求，特別是在潮濕和鹽氣重的情況下不能長期工作，其封裝的特點決定了其不能用于高可靠領域。

因此，如何提供一種可靠性高且生產加工工藝較簡單，便于大批量生產的二極管器件是本領域技術人員亟需解決的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種高可靠表面貼裝的二極管，該二極管的可靠性高且生產加工工藝較簡單，便于大批量生產。

為解決上述的技術問題，本實用新型提供的技術方案為：

一種高可靠表面貼裝的二極管，包括用于封裝的外殼、芯片、用于將所述芯片固定于所述外殼上的焊料以及用于將所述芯片的電極與外殼的電極連接的鍵合絲；

所述外殼包括兩塊導電片、金屬連接柱、陶瓷基座、鉬片、打線片、金屬環框以及金屬蓋板；

所述陶瓷基座的部分上表面上開設有用于放置所述芯片的凹坑，所述凹坑的內底面上開設有第一連接孔，所述陶瓷基座的剩余上表面上開設有第二連接孔，所述陶瓷基座的四周側面上設置有側面金屬化層；

所述鉬片通過釬焊固定于所述陶瓷基座上的凹坑中且覆蓋所述凹坑中的第一連接孔；

所述打線片通過釬焊固定于所述陶瓷基座的剩余上表面上且覆蓋所述第二連接孔；

所述導電片通過釬焊固定于所述陶瓷基座的下底面上；

所述第一連接孔中設置有金屬連接柱，且所述第一連接孔中的金屬連接柱的上端與所述鉬片的下表面釬焊連接，所述第一連接孔中的金屬連接柱的下端與一塊所述導電片的上表面釬焊連接；

所述第二連接孔中設置有金屬連接柱，且所述第二連接孔中的金屬連接柱的上端與所述打線片的下表面釬焊連接，所述第二連接孔中的金屬連接柱的下端與另一塊所述導電片的上表面釬焊連接；

所述金屬環框通過釬焊固定在所述陶瓷基座的上表面上的四周邊沿處；

所述金屬蓋板通過平行縫焊密封固定在所述金屬環框的上面開口處；

所述芯片通過焊料燒結固定在所述鉬片上；

所述鍵合絲的一端與所述芯片的鍵合區連接，且所述鍵合絲的另一端與所述外殼中的打線片連接。

優選的，所述芯片的背面設置有三層復合金屬化層，從內到外依次鈦-鎳-銀，所述芯片的正面為鋁層，所述鋁層的厚度大于2微米。

優選的，所述焊料為鉛錫銀焊料。

優選的，所述鍵合絲為鋁絲，直徑為250μm。

與現有技術相比，本實用新型提供了一種高可靠表面貼裝的二極管，本申請采用金屬陶瓷外殼滿足了半導體器件對外殼的可靠性要求，滿足了半導體器件中的電路對密封和高介質耐電壓的要求，且結構簡單，并且所述外殼能適應多種類型的芯片的封裝，特別是具有大浪涌電流需要鍵合多根鍵合絲或線排或燒結導帶的芯片的封裝，金屬陶瓷外殼屬于密封性外殼，可以解決塑料封裝器件在潮濕環境下的潮氣吸入問題，金屬陶瓷外殼工作溫度范圍比塑封的要寬，有一定電流或功率要求的塑料封裝器件的工作溫度一般在85℃以下，而金屬陶瓷外殼可以實現芯片的極限工作溫度范圍；

本申請將芯片通過焊料燒結固定在外殼的燒結區上，采用低溫合金焊料進行快速合金燒結，解決了外殼基板材料與芯片之間的熱膨脹系數匹配的問題，配合燒結過程中氮氫保護氣氛的控制防止了氧化層的出現，降低了燒結溫度和燒結時間對產品高溫性能的影響；

塑料封裝器件工作溫度受限原因之一是引出端之間通過燒結的方式連接起來，在溫度變化較大時，不同材料的熱膨脹系數不同產生內部應力無法釋放，很容易造成芯片損傷而導致器件失效，為此本申請采用超聲鍵合的方式用鍵合絲把芯片的鍵合區與外殼的鍵合區相連，采高純鋁絲超聲鍵合，鍵合絲有一定的弧度，在溫度變化時材料熱膨脹系數不同產生的內部應力可以釋放出去，確保了半導體器件工作的可靠性，同時鍵合前對器件進行等離子清洗，去除芯片表面、引線鍵合區上的氧化層和雜質，保證燒結焊點之間接觸可靠，從而保證產品長期可靠性；

最后采取平行縫焊的方式將外殼中的蓋板與外殼中的金屬環框密封連接在一起，形成一個密封的整體，使得本實用新型產品為空腔密封器件，相對于塑封器件的半密封而言，其質量及可靠性得到大幅提升。