一种微型玻璃钝化封装整流二极管的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微型整流二极管，具体涉及一种微型玻璃钝化封装整流二极管。
【背景技术】
[0002]微型整流二极管体积小，适用于安装空间小、产品重量需严格控制的场合。目前，市场上大部分的微型整流二极管均采用塑料封装方式，塑料封装会导致高温反向漏电流大、工作温度范围较窄，只能在_55°C?125°C温度下工作并且可靠性不高，不能运用在航空、航天等对产品可靠性要求较高的领域。若采用玻璃封装方式就能在很大程度上解决以上问题。但是微型整流二极管的玻璃封装比较难以实现，特别是封装玻璃外壳直径小于1_的、可靠性高的微型玻璃封装整流二极管产品在国内市场上还很少见。
【实用新型内容】
[0003]为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种微型玻璃钝化封装整流二极管，该微型玻璃钝化封装整流二极管通过特殊的制备方法得以实现，封装完成的玻璃外壳的最大直径小于1mm。
[0004]本实用新型的具体技术方案公开如下。
[0005]本实用新型公开的微型玻璃钝化封装整流二极管，包括管芯、电极、引线和玻璃封装外壳。所述管芯为单晶硅制成的PN结，其P面和N面分别依次与电极和引线连接。所述管芯与电极通过金属薄膜层熔焊键合在一起，所述电极和引线通过铜焊片熔融焊接在一起。所述电极由金属钼或金属钨制成，所述引线由金属镍或铁镍合金制成，所述金属薄膜层由铝或银制成。所述管芯和电极完全包覆在玻璃封装外壳内部。
[0006]进一步的，所述玻璃封装外壳的最大直径为0.7?1.0mm，长度为1.0?1.5mm。
[0007]进一步的，所述金属薄膜层通过真空蒸镀方法制备在管芯的P面和N面上。
[0008]进一步的，所述管芯的厚度为0.1?0.4±0.05mm,金属薄膜层的厚度为0.01?0.015±0.002mm，所述电极的厚度为0.2?0.4±0.05_。
[0009]进一步的，所述管芯和电极的直径为0.4?0.6±0.05mm,所述引线的直径为0.1 ?0.4±0.05mm。
[0010]本实用新型的有益效果在于:将玻璃钝化封装的整流二极管的外部直径做到I个毫米以下，实现了整流二极管的微型化；同时，玻璃钝化封装与塑料封装相比，二极管的高温反向漏电流小、工作温度范围宽、可靠性高。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型公开的微型玻璃钝化封装整流二极管的结构示意图；
[0012]图中:1-管芯，2-金属薄膜层，3-电极，4-铜焊片，5-玻璃封装外壳，6_引线。
【具体实施方式】
[0013]下面进一步描述本实用新型的技术方案，应当理解，本实用新型要求保护的范围并不局限于所述。
[0014]本实用新型公开的微型玻璃钝化封装整流二极管，包括管芯1、电极3、引线6和玻璃封装外壳3。所述管芯I为单晶硅制成的PN结，其P面和N面分别依次与电极3和引线6连接。所述管芯I与电极3通过金属薄膜层2熔焊键合在一起，所述电极3和引线6通过铜焊片4熔融焊接在一起。所述电极3由金属钼或金属钨制成(或者适用于此种封装结构的所有金属电极材料)，所述引线6由金属镍或铁镍合金制成(或者适用于此种封装结构的所有金属电极材料)，所述金属薄膜层2由铝或银制成。所述管芯I和电极3完全包覆在玻璃封装外壳3内部。
[0015]具体的，上述微型玻璃钝化封装整流二极管中:所述玻璃封装外壳5的最大处直径为0.7?1.0mm,长度为1.0?1.5mm ;所述金属薄膜层2通过真空镀膜方法制备在管芯的P面和N面上，例如真空蒸镀方法；所述管芯I的厚度为0.1?0.4±0.05mm，金属薄膜层2的厚度为0.01?0.015±0.002mm，所述电极3的厚度为0.2?0.4±0.05mm ;所述管芯I和电极3的直径为0.4?0.6 ± 0.05mm，所述引线的直径为0.1?0.4 ± 0.05_。上述尺寸可以根据实际需求在各自范围内进行调整。
[0016]本实用新型公开的微型玻璃钝化封装整流二极管可以通过以下制备方法得到:
[0017](I)制备管芯。通过深结扩散方法在单晶硅片上形成PN结，再通过真空蒸镀方法在PN结的P面和N面制备铝或银的金属薄膜层，再通过超声切割将镀有金属薄膜层的PN结单晶硅芯片切割成直径为0.5?0.6mm的管芯。
[0018](2)腐蚀清洗管芯。采用硝酸、氢氟酸、硫酸和冰乙酸的混合酸对切割好的管芯进行腐蚀，硝酸、氢氟酸、硫酸和冰乙酸的质量百分浓度分别为:95%?98%、多40%、65%?68%和彡99.5%，配制混合酸时取用硝酸、氢氟酸、硫酸、冰乙酸的体积配比为6:2:3:5，腐蚀时间为3?5min，腐蚀完成后的管芯用丙酮进行超声波清洗，然后进行脱水、烘干。通过上述混合酸的腐蚀清洗，能够有效去除芯片台面的机械损伤层和杂质离子。
[0019](3)烧焊组装。以铜焊片作为焊料，通过真空高温烧结方法将钼或钨电极与镍金属引线或铁镍合金引线烧焊在一起形成整体的电极引线，真空烧结的温度为800?900°C ;再将两个电极引线与一个管芯配组装入石墨模具中，配组时两个电极引线的电极端面分别与管芯的P面和N面上的金属薄膜紧密接触，电极引线、管芯、电极引线依次竖直叠放，并在上方的电极引线上放置具有一定重量的金属帽；再将石墨模具放入真空烧结炉中，并在高温下将电极引线和管芯进行熔焊键合，铝金属薄膜对应的熔焊键合温度为650°C，银金属薄膜对应的熔焊键合温度为480°C。在上方的电极引线上放置金属帽的目的是为了让电极端面与管芯紧密贴合，提高熔焊键合的质量。管芯上的金属薄膜是实现电极引线与管芯键合的焊料。
[0020](4)台面腐蚀。将烧焊组装好的裸二极管插入专用的腐蚀盘中，并采用硝酸、氢氟酸、冰乙酸、硫酸和磷酸的混合酸对其进行腐蚀，腐蚀两次，每次30秒钟；所用硝酸、氢氟酸、冰乙酸、硫酸和磷酸的质量百分比浓度分别为:95%?98%，彡40%，彡99.5%，65%?68%,^ 85%，配置混合酸时硝酸、氢氟酸、冰乙酸、硫酸和磷酸的体积比为1.2:1:1:2:1 ;腐蚀完成后用大量去离子水进行冲洗。上述混合酸的配比有利于对管芯台面的清洗，同时又能尽量减少其对电极材料的腐蚀。
[0021](5)封装成型。
[0022]将腐蚀清洗后的裸二极管打弯后手工均匀涂覆玻璃粉浆(除引线部分)，然后将其插放到石英砂成型舟中，送入高温成型炉中成型；成型温度在610°C?685°C之间，成型时间2小时左右。具体的，涂覆玻璃粉将时可以用细针将玻璃粉浆挑起并均匀涂覆到管芯上，将管芯及电极全部包裹在内；成型时可以采用6段链式烧结炉进行高温成型；6段链式炉每段的长度均为2.5m ;按石英砂成型舟通过的顺序，6段链式炉的烧结温度依次为:500±20°C，610±20°C，685±15°C，560±20°C，530±10°C，500±15°C，石英砂成型舟在链式烧结炉中以8?10cm/min的速度勾速通过。
[0023]通过以上工艺制得的一个微型玻璃钝化封装整流二极管的具体尺寸为:玻璃封装外壳5的最大处直径为0.83mm，长度为1.21mm ;管芯I的厚度为0.2±0.05mm,金属薄膜层2的厚度为0.012±0.002mm，所述电极3的厚度为0.3±0.05mm ;所述管芯I和电极3的直径为0.55mm，所述引线的直径为0.2±0.05mm。封装完成后的微型玻璃钝化封装整流二极管进行电参数测试，测试合格，用油墨在其负极打印颜色清晰的色环，就得到了微型玻璃钝化封装整流二极管的产品成品。
【主权项】
1.一种微型玻璃钝化封装整流二极管，包括管芯(I)、电极(3)、玻璃封装外壳(5)和引线(6)，管芯⑴为单晶硅制成的PN结，管芯⑴的P面和N面分别依次与电极(3)和引线(6)连接，其特征在于:所述管芯⑴与电极(3)通过金属薄膜层(2)熔焊键合在一起，所述电极⑶和引线(6)通过铜焊片⑷熔融焊接在一起；所述电极(3)由金属钼或金属钨制成，所述引线(6)由金属镍或铁镍合金制成，所述金属薄膜层(2)由铝或银制成；所述管芯(I)和电极(3)完全包覆在玻璃封装外壳(5)内部。
2.如权利要求1所述的一种微型玻璃钝化封装整流二极管，其特征在于:所述玻璃封装外壳(5)的最大直径为0.7?1.0mm,长度为1.0?1.5mm。
3.如权利要求1所述的一种微型玻璃钝化封装整流二极管，其特征在于:所述金属薄膜层(2)通过真空镀膜方法制备在管芯的P面和N面上。
4.如权利要求1所述的一种微型玻璃钝化封装整流二极管，其特征在于:所述管芯(I)的厚度为0.1?0.4±0.05mm，所述金属薄膜层(2)的厚度为0.01?0.015±0.002mm，所述电极⑶的厚度为0.2?0.4±0.05_。
5.如权利要求1所述的一种微型玻璃钝化封装整流二极管，其特征在于:所述管芯(I)和电极⑶的直径为0.4?0.6±0.05mm，所述引线(6)的直径为0.1?0.4±0.05mmo
【专利摘要】本实用新型公开了一种微型玻璃钝化封装整流二极管，包括管芯、电极、引线和玻璃封装外壳。所述管芯为单晶硅制成的PN结，其P面和N面分别依次与电极和引线连接。所述管芯与电极通过金属薄膜层熔焊键合在一起，所述电极和引线通过铜焊片熔融焊接在一起。将玻璃钝化封装的整流二极管的外部直径做到1个毫米以下，实现了整流二极管的微型化；同时，玻璃钝化封装与塑料封装相比，二极管的高温反向漏电流更小、工作温度范围更宽、可靠性更高。
【IPC分类】H01L29-861, H01L23-29
【公开号】CN204391122
【申请号】CN201520098661
【发明人】古进, 陈小璠, 许晓鹏, 杨辉, 覃了, 迟鸿燕
【申请人】中国振华集团永光电子有限公司（国营第八七三厂）
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月11日