专利名称：一种适合于聚酰亚胺透明胶的二极管钝化区结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及二极管的钝化区结构，特别涉及一种适合于聚酰亚胺透明胶的塑封轴型二极管钝化区结构。所述二极管可以为整流二极管、稳压二极管、开关二极管以及TVS二极管等。这种钝化区的结构也可采用其它钝化材料进行钝化处理。
背景技术：
众所周知，二极管是一种最常用的半导体电子器件，它主要由一个半导体PN结构成。然而，在二极管的制造过程中，为了防止PN结与外界接触而引起污染，需要对PN结进行表面钝化处理，以此在PN结上形成保护层。因此，可以说表面钝化是提高半导体器件合格率、电性能、稳定性和可靠性的重要环节。
表面钝化处理所使用的材料种类繁多，其中主要分为有机材料和无机材料两种。有机材料有硅酮树脂、聚酯胶、环氧树脂、硅橡胶以及聚酰亚胺等。无机材料有磷硅玻璃(PSG)、三氧化二铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(SiO2)等。很长一段时间以来，在半导体制造中业界普遍认为，有机材料不如无机钝化有效，因此针对无机材料发展了很多基础工艺，例如，CVD(化学汽相淀积)、LPCVD(低压化学汽相淀积)、PECVD(等离子强化化学汽相淀积)等工艺。但近年来，随着现代科学技术的发展，出现了不少半导体器件制造新方法，克服了原来材料方面的固有缺点，使原来有机材料的优点得到充分发挥，而且有可能与无机材料相匹敌，聚酰亚胺就是这样一种材料。
目前，钝化处理塑封轴型二极管台面半导体PN结表面大多采用硅橡胶(白胶)。处理前，二极管半成品见图1所示，由两侧对称的两个铜引线，通过两个焊片(焊料)，与一个或多个芯片同轴焊接而成，其中，铜引线的头部为圆台，尾部为细长管脚。处理时，先要用硝酸和氢氟酸为主的混合溶液腐蚀处理，见图2所示，这样在芯片的外围由两个圆台端面夹持形成一个环状且底部为弧形的凹槽，该环状凹槽就是钝化处理区域。腐蚀处理、清洗、烘干后，放在上胶铝条上，在芯片上方用上胶机通过针头把连续流出的线状胶丝涂在环状凹槽内的芯片上，依靠胶的粘性和流动性，把芯片外围与两个圆台端面夹持形成一个环状且底部为弧形的凹槽包住，见图3所示。最后烘烤固化形成保护层。这种钝化工艺的最大的优点是涂胶容易，工艺上容易实现，但存在的缺点是漏电较大，与硅表面粘附能力较差，器件性能不够稳定，特别是高温下漏电大。因此，可靠性较低，难以在高档产品中使用。
聚酰亚胺(Polyimide)材料作为半导体器件的表面钝化材料，在上世纪80年代已开始应用。使用温度范围可达-148～+340℃。用它钝化的器件在250℃下能长期工作，电绝缘性能好，耐磨性、耐溶剂性和抗电性的蠕变性能良好，耐X射线辐照能力强。但由于制作工艺中原材料的保存困难以及工艺难控制等问题存在，限制了它的广泛使用。具体原因是聚酰亚胺表面钝化处理所使用的原料是聚酰亚胺酸溶液，涂到PN结表面，然后通过分阶段烘烤使其变成聚酰亚胺保护层。而这一过程伴随着化学和物理变化过程，所以工艺上的稳定性和可靠性很难控制。
当今，随着材料科学的迅速发展，据申请人了解已研制出一种适用于半导体器件钝化处理的聚酰亚胺材料固体形式。这种钝化材料在溶剂中能保存且组分不变，其粘度合适，其中，含有的活性成分，可有效的钝化可动正离子，避免了可动正离子所造成器件不稳定性。然而，将这种新材料应用于现有塑封轴型二极管钝化区结构进行钝化处理，存在的最大问题是溶剂在烘烤中挥发所形成的气泡不容易排掉。为了解决这个问题，曾偿试采用分阶段烘烤的方法，但尚未达到令人满意的效果。而气泡的存在会使钝化层的绝缘强度大大下降，钝化效果不好，器件容易损坏或失效，最终使产品合格率下降。因此，如何从技术方面解决这一问题成了聚酰亚胺新材料得以推广应用的关键。
发明内容
本实用新型从改进结构设计的角度，提供一种适合于聚酰亚胺透明胶的二极管钝化区结构，其目的是要解决聚酰亚胺透明胶作为钝化材料，在半导体塑封轴型二极管钝化处理工艺中遇到的气泡排出困难等技术难题。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种适合于聚酰亚胺透明胶的二极管钝化区结构，由两个引线头部的台体，从两侧通过焊片夹持中间的半导体芯片形成，所述引线头部的台体为锥台，两个锥台以半导体芯片为中心尖对尖同轴对称布置。
上述技术方案中的有关内容解释如下1、上述方案中，所述“半导体芯片”可以是一片或多片同轴叠加连接形成。半导体芯片的外形为圆形、方形或六角形。
2、上述方案中，所述“引线”是指塑封轴型二极管中起电连接作用的导体，其头部为台体，尾部为管脚。所述“焊片”亦称焊料是连接半导体芯片与引线的部分。
3、上述方案中，二极管钝化区结构包含下列具体变化(1)、锥台的纵向截面为等腰梯形，见图7所示。
(2)、锥台的纵向截面外轮廓为梯形，其中，两腰由对称的凸弧(见图9所示)或凹弧(见图8所示)构成。
(3)、锥台的纵向截面外轮廓为梯形，其中，两腰由对称的台阶构成，见图10所示。
本实用新型原理是通过加大塑封轴型二极管钝化区凹槽的张角，来增加气泡的有效释放面积，要解决聚酰亚胺透明胶钝化处理中遇到的气泡排出困难的难题。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点1、本实用新型钝化区凹槽的张角增加了气泡的有效释放面积，使原来采用聚酰亚胺透明胶钝化处理中遇到的气泡排出困难得到缓解。从而进一步提高了聚酰亚胺透明胶的钝化效果，最终使产品合格率大大提高。
2、由于本实用新型钝化区采用了张角设计，使原来利用上胶机从被钝化器件表面上方对准钝化区涂复更加容易。
3、由于本实用新型钝化区采用了张角设计，在上胶时钝化区与胶的接触面积增大，使涂胶更加均匀。
附图1为原来塑封轴型二极管钝化区结构示意图；附图2为图1经混酸腐蚀后的半成品示意图；附图3为图1用硅橡胶钝化后的半成器示意图；附图4为本实用新型塑封轴型二极管钝化区结构示意图；附图5为图4经混酸腐蚀后的半成品示意图；附图6为图4用聚酰亚胺透明胶钝化后的半成器示意图；附图7为铜引线头部台体的外形图(一)；附图8为铜引线头部台体的外形图(二)；附图9为铜引线头部台体的外形图(三)；附图10为铜引线头部台体的外形图(四)。
以上附图中1、铜引线；2、焊片；3、芯片；4、混酸腐蚀后的表面；5、硅橡胶钝化材料；6、聚酰亚胺透明胶钝化材料；7、管脚；8、锥台。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例参见附图4所示，一种适合于聚酰亚胺透明胶的二极管钝化区结构，由两个铜引线1头部的台体，从两侧通过焊片2夹持中间的半导体芯片3形成。所述引线头部的台体为锥台8，两个锥台8以半导体芯片3为中心尖对尖同轴对称布置，锥台8的纵向截面为等腰梯形，见图7所示。半导体芯片3的外形为方形。
本实用新型二极管钝化区结构用聚酰亚胺(Polyimide)透明胶进行钝化处理如下处理时，先要用硝酸和氢氟酸为主的混合溶液腐蚀处理，见图5所示，然后清洗烘干后，放在上胶铝条上，在芯片3上方用上胶机通过针头把连续流出的线状聚酰亚胺胶丝涂在钝化区上，经过1-2次上胶，把芯片3外围与两个锥台8的锥面形成凹槽4包住，见图6所示，增加保护胶的厚度至20-50微米，且在每一次上胶后用分阶段烘烤的方法去除气泡，最后烘烤固化形成保护层。由于本实用新型钝化区结构使上胶时器件对胶丝的张角增大，增大胶与引线头部的接触面积，且在烘烤时胶内的溶剂形成的气泡充分逸出，大大提高了效率，很好的发挥了聚酰亚胺透明胶的钝化作用，提高了器件的合格率及稳定性和可靠性。
以下是用聚酰亚胺透明胶处理本方案钝化区结构，与用硅橡胶原来的钝化区结构和玻璃钝化(GPP)方法相比的优越性1、用硅橡胶KJR-5033钝化与用改进前聚酰亚胺透明胶钝化的整流二极管RU4C比较。
试验条件样品各45只，做室温反向偏压试验，反向电压加800V，试验时间168小时。数据见下表1
从上表可知，聚酰亚胺透明胶钝化的器件反向漏电较小，失效率较低。
2、用聚酰亚胺透明胶钝化的整流二极管，改进前和用改进后的合格率比较。数据见下表2
从上表可知，改进后聚酰亚胺透明胶钝化的器件，合格率提高了20.4％。
3、用改进后不同牌号聚酰亚胺透明胶钝化反向电压为1000V，1A(安培)的整流二极管，HTRB(高温反向偏压)试验的比较。试验条件样品各45只，做高温反向偏压试验，反向电压加800V，温度为150℃，试验时间168小时。数据见下表3
从上表可知，改进后聚酰亚胺透明胶钝化的器件，漏电流和高温漏电流比硅橡胶胶钝化的器件小得多，失效率也明显降低。
4、用玻璃钝化(GPP)方法钝化反向电压为1000V，1A(安培)的整流二极管，HTRB(高温反向偏压)试验的比较。试验条件样品各45只，做高温反向偏压试验，反向电压加800V，温度为150℃，试验时间168小时。数据见下表4
由表4与表3相比可知，改进后聚酰亚胺透明胶钝化的器件，漏电流比用玻璃钝化(GPP)方法钝化的器件小试验前反向漏电至少小21.8-54.8微安；试验后反向漏电至少小11.9-30.2微安，因此，器件的截止功耗和开关功耗较小，在其他工作条件同等的条件下，可靠性较好。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种适合于聚酰亚胺透明胶的二极管钝化区结构，由两个引线头部的台体，从两侧通过焊片夹持中间的半导体芯片形成，其特征在于所述引线头部的台体为锥台，两个锥台以半导体芯片为中心尖对尖同轴对称布置。
2.根据权利要求1所述的二极管钝化区结构，其特征在于所述锥台的纵向截面为等腰梯形。
3.根据权利要求1所述的二极管钝化区结构，其特征在于所述锥台的纵向截面外轮廓为梯形，其中，两腰由对称的凸弧或凹弧构成。
4.根据权利要求1所述的二极管钝化区结构，其特征在于所述锥台的纵向截面外轮廓为梯形，其中，两腰由对称的台阶构成。
5.根据权利要求1所述的二极管钝化区结构，其特征在于半导体芯片的外形为圆形、方形或六角形。
专利摘要一种适合于聚酰亚胺透明胶的二极管钝化区结构，由两个引线头部的台体，从两侧通过焊片夹持中间的半导体芯片形成，其特征在于所述引线头部的台体为锥台，两个锥台以半导体芯片为中心尖对尖同轴对称布置。本实用新型钝化区凹槽的张角增加了气泡的有效释放面积，使原来采用聚酰亚胺钝化处理中遇到的气泡排出困难得到缓解。从而进一步提高了聚酰亚胺的钝化效果，最终使产品合格率大大提高。
文档编号H01L23/48GK2906923SQ200620072638
公开日2007年5月30日 申请日期2006年4月14日 优先权日2006年4月14日
发明者吴念博, 滕有西, 陈佐禹 申请人:苏州固锝电子股份有限公司