专利名称：表面贴装塑封二极管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种新型表面贴装塑封二极管及其制造方法。
背景技术：
随着半导体行业的迅猛发展，作为一种小型表面贴片元件----表面贴装塑封二极管在电子工业中需求量越来越大，它被广泛地应用于手机、便携式照相机、笔记本电脑和其他需要不断缩小尺寸的电子产品中。表面贴装塑封二极管包括开关二极管、稳压二极管、触发二极管和其他特殊用途的二极管，其外形如图1A、图1B所示。
图2A、图2B为传统的表面贴装塑封二极管内部结构示意图。如图2A、图2B所示，传统的表面贴装塑封二极管由注塑封装外壳1、包裹在外壳1内的两条金属引线2、3、晶片4和直径为0.0254mm或0.0380mm的金线5构成。金属引线2、3的一部分位于注塑封装外壳1内，一部分裸露在注塑封装外壳1的外面；金属引线2、3裸露在外壳1外的部分可以焊接在电路板上。晶片4包裹在注塑封装外壳1的内部，位于一条金属引线2的上面，并通过焊接方式与金属引线2相连。在晶片4的顶部与另一条金属引线3包裹在注塑封装外壳1内的部分之间通过金线5相连。
由于这种传统的表面贴装塑封二极管其内部的晶片4与引线3之间是通过一条极细的金线5相连，所以，传统的表面贴装塑封二极管材料成本高；而且，为了保障其电性能的稳定性，其制造工艺相当复杂、对制造设备的精密度、自动化程度要求非常高、对技术人员的技术要求也非常高，因此，其制造成本非常高。
传统的表面贴装塑封二极管其制造工艺相当复杂，其制造流程包括前工序和后工序前工序——晶片下料、金线焊接、铸塑；后工序——切割/成型、测试、唛字、包装。
在整个制造流程中，重点和难点是前工序中的晶片下料和金线焊接。
晶片下料过程是由晶片下料机完成，该晶片下料机是由一些非常精密的零件构成，依靠高度自动化的自动控制程序和自动定位系统控制机器的运动，将切割好的晶片(面积为0.024mm×0.024mm或0.035mm×0.035mm)移送到引线框架上的二极管金属引线的引线端上，并以晶片底部轻微摩擦引线；在引线下部设有加热装置。由于晶片背部已电镀了锡，而引线接触晶片的一面也已电镀了银，所以，在摩擦和加热下，晶片背部的锡与引线上电镀的银化合而成为银锡合金，使晶片背部与引线紧密地连接起来。
已固定好晶片的引线框架被送到焊线机上。焊线机是一种非常复杂和精密的机器，它也是由自动控制和自动定位系统及高度精密的零配件构成。它可以将直径只有0.0254mm或0.0380mm的金线焊接在晶片顶部和二极管另一条金属引线之间。
由于这两种机器高度精密和自动化，因此价格非常昂贵单部机器即达15万美元，一套前工序机器(包括一台晶片下料机和一台焊线机)则高达30万美元。
一套前工序机器的最高产能仅为每周3百万粒。基于市场的巨大需求，如果计划每周生产100百万粒，则需要34套(100百万/3百万＝34套)前工序机器，需要的投资则为1020万美元(30万美元×34套＝1020万美元)。固定资产投资相当大。
由于这些机器高度精密和自动化，对维护人员的技术要求也非常高，且设备维护成本相当昂贵。
发明内容
鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种结构简单、便于加工制造的新型表面贴装塑封二极管。
为了克服现有表面贴装塑封二极管制造时需要巨额投资购买生产设备的弊端和提高电性能稳定性的需要，本发明的另一目的是提供一种全新的表面贴装塑封二极管制造方法，该制造方法简化了生产流程，大大降低了制造设备的投资。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案一种表面贴装塑封二极管，它由注塑封装外壳、包裹在外壳内的下金属引线、上金属引线和晶片构成；下金属引线和上金属引线的一部分位于注塑封装外壳内，一部分裸露在注塑封装外壳的外面；所述晶片包裹在注塑封装外壳的内部；其特征在于所述晶片位于上、下金属引线之间；所述上、下金属引线在其与晶片接触处涂有一层锡浆；上述结构的表面贴装塑封二极管经焊接炉加热处理后，锡浆熔化，将晶片和上、下金属引线直接焊接在一起。
本发明提供的表面贴装塑封二极管的制造方法包括以下步骤1、工人用吸取工具吸取带有一根根下金属引线的引线框架，将其放置在焊接底板上，然后用手动丝印机在下金属引线的端部涂上锡浆；2、将一个个顶面带有银钮的晶片倒在真空下料板上，用振动器振动；由于真空下料板上的晶片下料孔小到只能容纳晶片顶部的银钮并且银钮比重较大，因此，晶片顶部银钮一端朝下落在晶片下料孔内；然后抽真空，落在下料孔内的晶片便被吸附在真空下料板上，其它多余的晶片则倒回晶片容器内；3、将真空下料板翻转并移到焊接底板上方，用定位销钉将真空下料板与焊接底板固定在一起，关闭真空管，则晶片背部朝下落到下金属引线上的锡浆处，由锡浆将晶片粘住；4、将定位销钉插入焊接底板，然后将压板套着定位销钉压在下金属引线框架上；5、将带有一根根上金属引线的引线框架放到印刷底板上，用手动丝印机在引线端部也涂上锡浆；6、由工人用吸取工具吸取已涂了锡浆的上金属引线框架，将其放置在已放置有晶片和下金属引线框架的焊接底板上，上金属引线端部搭在晶片顶面银钮的上面，；7、将带有加重销钉的加重销钉板放置在已放置有上、下金属引线框架以及夹在其间的晶片的焊接底板上，在对应每粒晶片的位置处都压一根加重销钉，以确保晶片与上、下金属引线之间紧密连接；8、将上述整套焊接工具放入焊接炉，在280-300℃下经过20分钟的焊接，使晶片和上、下金属引线之间的锡浆熔化，从而，使晶片顶面的银钮、晶片底面分别与上、下金属引线牢固地焊接在一起。
9、将焊接好的上下金属引线和晶片放入注塑机，注塑二极管的外壳，最后，切割成型成一个个完整的二极管。
本发明公开的表面贴装塑封二极管结构简单、电性能稳定、成本低。本发明公开的制造方法可大大节省生产设备的投资，降低生产成本，改善表面贴装塑封二极管的电性能。
图1A和图1B为表面贴装塑封二极管的外形结构示意2A、图2B为传统的表面贴装塑封二极管的内部结构示意3A和图3B为本发明新型表面贴装塑封二极管内部结构示意4～图10为本发明制造过程示意图具体实施方式
如图3A和图3B所示，本发明公开的新型表面贴装塑封二极管由注塑封装外壳1、包裹在外壳1内的下金属引线2、上金属引线3和晶片4构成。下金属引线2和上金属引线3的一部分位于注塑封装外壳1内，一部分裸露在注塑封装外壳1的外面；上、下金属引线3、2裸露在外壳1外的部分可以焊接在电路板上。
晶片4包裹在注塑封装外壳1的内部，它位于上、下金属引线3、2之间，与晶片4接触的上、下金属引线3、2的端部都涂有锡浆31、21。
上述结构的表面贴装塑封二极管经焊接炉加热处理后，涂在上、下金属引线端部的锡浆熔化，将晶片4和上、下金属引线2、3直接焊接在一起。
由于本发明公开的表面贴装塑封二极管内部晶片与上、下金属引线之间直接相连，取代了传统表面贴装塑封二极管内部的金线，所以，本发明公开的新型表面贴装塑封二极管的结构简单、大大降低了产品成本，更重要的是，本发明公开的新型表面贴装塑封二极管的制造工艺更简单。
本发明公开的新型表面贴装塑封二极管的制造方法在晶片下料以及晶片与引线焊接方面做了重大改进，用人工和工装夹具取代昂贵的制造设备。在制造过程中需要用到如图4所示的焊接底板6、图5中所示的真空下料板7、图7中所示的压板8。所述真空下料板7为一中空的四周密闭的板子，该真空下料板通过一真空管71与一抽真空泵相连，在真空下料板7的表面开有一排排晶片下料孔72，该晶片下料孔72的大小刚好可以容纳晶片4顶面的银钮。
利用上述工装夹具制造本发明所述的新型表面贴装塑封二极管的具体流程如下1、工人用吸取工具吸取带有一根根下金属引线2的引线框架，将其放置在焊接底板6上，然后用手动丝印机在下金属引线2的端部涂上锡浆21，如图4所示；2、将一个个顶面带有银钮的晶片4倒在真空下料板7上，用振动器振动；由于真空下料板7上的晶片下料孔72小到只能容纳晶片顶部的银纽并且银钮比重较大，因此，晶片顶部银钮一端朝下落在晶片下料孔72内；然后抽真空，落在下料孔内的晶片便被吸附在真空下料板7上，其它多余的晶片则倒回晶片容器内，如图5所示；3、将真空下料板7翻转并移到焊接底板6上方，用定位销钉73将真空下料板7与焊接底板6固定在一起，关闭真空管71，使晶片背部朝下落到下金属引线上的锡浆21处，由锡浆将晶片粘住，如图6所示；4、将定位销钉9插入焊接底板6，然后将压板8套着定位销钉压在下金属引线2框架上，如图7所示；5、将带有一根根上金属引线3的引线框架放到印刷底板10上，用手动丝印机在引线端部也涂上锡浆31，如图8所示；6、由工人用吸取工具吸取已涂了锡浆的上金属引线框架，将其放置在已放置有晶片4、下金属引线2框架和压板8的焊接底板6上，将上金属引线3端部搭在晶片4顶面银钮的上面，如图9所示；7、将带有加重销钉11的加重销钉板12放置在已放置有上、下金属引线框架以及夹在其间的晶片和压板8的焊接底板6上，在对应每粒晶片的位置处都压着一根加重销钉11，以确保晶片与上、下金属引线之间紧密连接，如图10所示；8、将上述整套焊接工具放入焊接炉，在280-300℃下经过20分钟的焊接，使上、下金属引线端部的锡浆熔化，从而，使晶片顶面的银钮、晶片底面分别与上、下金属引线牢固地焊接在一起；9、将焊接好的上下金属引线和晶片放入注塑机，注塑二极管外壳，最后，切割成型成一个个完整的二极管。
根据客户的不同要求采用不同的模具，制成不同外观的产品，当使用单向注塑时，下金属引线的下凹点可确保下金属引线的晶片端外侧也有塑胶保护，其外露的引线不需弯曲而可以直接焊接在电路板上，如图3A所示；当使用双向注塑时，则需将引线弯脚，如图3B所示。
经过这样的制造流程生产的表面贴装塑封二极管产品，其内部结构与传统的产品相比完全不同。晶片与金属引线之间不再通过金线相连，而是直接连接在一起；由于锡浆的作用，这种连接非常紧密而牢固，因此其电性能表现更加出色。
由于本发明采用上述工艺制造新型表面贴装塑封二极管，使用手动的真空下料板完成晶片下料工序，并在二极管内部结构中取消了金线，因而不再使用昂贵的晶片下料机和焊线机，故，本发明具有以下优点1、大大减少了设备投资规模本发明公开的新制造方法与传统技术相比，投资规模大大降低。以每周100KK的产能为例，以新技术生产，前工序只需投资10万美元(工具2万美元，焊接炉2台共8万美元)。这与传统技术所需的1000万美元的投资相比，差距是惊人的。
2、改善了电性能本发明公开的新的制造方法，使晶片与金属引线之间直接相连，取代了传统的制造方法----用金线连接晶片和引线，因而可以获得更好的可靠性，电性能表现非常出色。
3、降低了成本当使用新方法时，不再需要昂贵的金线，且制造流程非常简单，对操作人员和技术人员的技术要求不高，从而大大降低了制造成本和管理成本。
以上所述是本发明的具体实施方式
及所运用的技术原理，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换，均属于本发明保护范围之内。
权利要求
1.一种表面贴装塑封二极管，它由注塑封装外壳、包裹在外壳内的下金属引线、上金属引线和晶片构成；下金属引线和上金属引线的一部分位于注塑封装外壳内，一部分裸露在注塑封装外壳的外面；所述晶片包裹在注塑封装外壳的内部，其特征在于所述晶片位于上、下金属引线之间；所述上、下金属引线在其与晶片接触处涂有一层锡浆；所述晶片和上、下金属引线直接焊接在一起。
2.一种表面贴装塑封二极管的制造方法，它包括以下步骤(1)、工人用吸取工具吸取带有一根根下金属引线的引线框架，将其放置在焊接底板上，然后用手动丝印机在下金属引线的端部涂上锡浆；(2)、将一个个顶面带有银钮的晶片倒在真空下料板上，用振动器振动；由于真空下料板上的晶片下料孔小到只能容纳晶片顶部的银纽并且银钮比重较大，因此，晶片顶部银钮一端朝下落在晶片下料孔内；然后抽真空，落在下料孔内的晶片便被吸附在真空下料板上，其它多余的晶片则倒回晶片容器内；(3)、将真空下料板翻转并移到焊接底板上方，用定位销钉将真空下料板与焊接底板固定在一起，关闭真空管，使晶片背部朝下落到下金属引线上的锡浆处，由锡浆将晶片粘住；(4)、将定位销钉插入焊接底板，然后将压板套着定位销钉压在下金属引线框架上；(5)、将带有一根根上金属引线的引线框架放到印刷底板上，用手动丝印机在引线端部也涂上锡浆；(6)、由工人用吸取工具吸取已涂了锡浆的上金属引线框架，将其放置在已放置有晶片、下金属引线框架和压板的焊接底板上，上金属引线端部搭在晶片顶面银钮的上面；(7)、将带有加重销钉的加重销钉板放置在已放置有上、下金属引线框架以及夹在其间的晶片和压板的的焊接底板上，在对应每粒晶片的位置处都压着一根加重销钉，以确保晶片与上、下金属引线之间紧密连接；(8)、将上述整套焊接工具放入焊接炉，在280-300℃下经过20分钟的焊接，使晶片和上、下金属引线之间的锡浆熔化，从而，使晶片顶面的银钮、晶片底面分别与上、下金属引线牢固地焊接在一起；(9)、将焊接好的上下金属引线和晶片放入注塑机，注塑二极管的外壳，最后，切割成型成一个个完整的二极管。
全文摘要
本发明公开了一种表面贴装塑封二极管，它与传统的表面贴装塑封二极管的区别在于本发明表面贴装塑封二极管内部的晶片与另一金属引线之间直接相连，而不是通过金线相连，因而，不再使用昂贵的焊线机。本发明公开的表面贴装塑封二极管的制造方法使用手动的真空下料板完成晶片下料工序，而不再使用昂贵的晶片下料机完成晶片的下料。本发明公开的表面贴装塑封二极管结构简单、电性能稳定、成本低。本发明公开的制造方法可大大节省生产设备的投资，降低生产成本，改善表面贴装塑封二极管的电性能。
文档编号H01L21/50GK1967825SQ20051011494
公开日2007年5月23日 申请日期2005年11月16日 优先权日2005年11月16日
发明者吴善焜 申请人:汕尾德昌电子有限公司