[發明專利]一種半導體橋芯片及其封裝結構

在審

• 申請號: 201810310798.8
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108426489A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 王寬厚;趙偉紅;董振斌;陳堅
• 申請（專利權）人: 陜西航晶微電子有限公司
• 主分類號: F42B3/13
• 分類號: F42B3/13;F42B33/02;H01L23/49
• 代理公司: 西安毅聯專利代理有限公司 61225
• 代理人: 楊燕珠

本發明提供了一種半導體橋芯片及其封裝結構，其中半導體橋芯片，其特征在于，包括：位于半導體橋芯片的底層的單晶硅層；在所述單晶硅的上表面氧化形成二氧化硅層；在所述二氧化硅層的部分區域設置有多晶硅層；所述多晶硅層上覆蓋有金屬電極；還包括貫穿所述多晶硅層、二氧化硅層以及單晶硅層的通孔，所述通孔內設置有金屬導電區，所述金屬導電區將金屬電極獲得的電信號傳遞至整個通孔。該芯片能夠與電極塞垂直連接，取消焊線，使藥劑與半導體橋緊密接觸，提高半導體橋火工品的可靠性，并且可采用半導體工藝大批量生產。

技術領域

本發明屬于半導體橋芯片技術領域，具體涉及可垂直安裝的半導體橋芯片及其封裝結構，這種芯片具有金屬化的通孔，通孔內有電鍍的金屬銅導線，可以垂直安裝到電極塞上。

背景技術

典型的半導體橋芯片器件由一對傳導的電極，以及連接在一起微小的橋接元件構成。半導體橋結構呈”H”形狀，最底層為單晶硅襯底，上面依次為二氧化硅層，重摻雜多晶硅層，鋁（或多層金屬）電極。通過直流電源或者電容器對半導體橋兩端的金屬電極施加脈沖電流到半導體橋上，橋區因焦耳熱迅速氣化，并在電場的作用下，形成4000K～6000K弱等離子體，隨后等離子體起爆或點燃緊密接觸的炸藥。

半導體橋芯片通過焊接連接到電極塞上。電極塞通常由陶瓷，玻璃，金屬或者其它材料構成。半導體橋芯片的下表面通過環氧樹脂粘結連接到電極塞的上表面上，然后用超聲波焊接硅鋁絲或者金線從芯片上的電極到電極塞的腳線上，經常使用多股焊線以提高安全系數。

專利1（F.N.Mandigo,G.C.Mei,J.C.Fister. Semiconductor bridge (SCB)packaging system：US,USP 5113764[P].1992）在一實施例提出了一種無焊線式封裝，封裝材料為金屬和聚合物，無陶瓷，減少了處理時或因熱致機械應力使封裝破裂的危險。沒有焊線，消除了焊線斷裂或因脫焊而引起裝置失效的危險。

專利2(Kenneth Ellsworth Willis , Martin Gerald Richman , WilliamFaheDavidy etc. Semiconductor bridge explosive device: US,USP 5912427[P].1999)采用半導體行業廣泛使用的標準的TO殼和TO電極塞，消除了采用陶瓷電極塞和大連接區域所帶來的缺陷。將SCB元件裝到電極塞上、在SCB元件和電極塞之間產生共晶結合、對SCB元件與管腳用導線進行連接以及焊接裝藥腔等整個裝配過程，可用行業現有自動組裝設備來完成。

專利3(Bernardo Martinez-Tovar, John A,Montoya. Surface-connectablesemiconductor bridge elements and devices including the same:US,USP 6054760[P].2000 )提出了可表面連接的半導體結構。該結構通過在半導體橋上下表面及兩旁都沉積金屬薄膜形成由上而下的一個通路，SCB橋接夾在上層的兩塊金屬板之間，下層的兩塊金屬板均為電極。當與電極塞進行焊接連接時，使該結構無需引線鍵合。

專利4(Bernardo Martinez-Tovar, Craig J. Boucher. Surface mountablesemiconductor bridge die:US,USP 9134100[P].2015)提出在半導體橋區的每個側面，形成一個或多個有角度的側壁，導電物質鍍在每個側壁上，這樣就提供了通過芯片的前表面連續導電通道。芯片的下表面用環氧樹脂連接到電極塞的前表面上。通過焊接連接到電極塞上表面上的幾個引線的端頭上，完成了半導體橋芯片表面連接。

專利5（王旗，催聰，張文彬，一種半導體橋的封裝結構：CN,205595322 U）提出一種半導體橋的封裝結構，通過在電極塞電極與半導體橋芯片之間金屬化導帶，金屬化導帶與電極引線和芯片的連接部位均設置有導電連接體,來完成半導體橋芯片與電極塞電極引線的連接。