专利名称：一种平面整流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子器件，特别设计一种半导体整流器。
背景技术：
整流器，特别是半导体整流器，是电子技术中应用非常广泛的电子器件。半导体整 流器一般由二极管构成，一只整流器通常采用4只二极管连接成桥式整流电路构成。在半 导体制造工艺中，封装在一起的4只二极管由4只半导体芯片构成的，半导体芯片包括P型 半导体和N型半导体两种材料类型，其接触区就是PN结，是二极管实现其功能(单向导电 性)的所在。现有技术的整流器中，二极管的PN结是在一块本征半导体芯片中，在其正面和 背面掺以不同的杂质，使其一面成为P型半导体，另一面成为N型半导体，在交界处就形成 了一个PN结，为了满足二极管的电性能要求，芯片厚度一般要达到0.25 0.27mm。图1示 出了现有技术的整流器结构示意图，包括引线框架1、芯片层2、塑封层11和基片(或绝缘 隔离层)3。图1以剖视图的形式示出了整流器中的二极管结构，它是在厚度D大于0.25mm 的本征半导体芯片20正面扩散P型杂质形成P型半导体21，背面扩散N型杂质形成N型 半导体22，P型半导体21与N型半导体22的交界处形成PN结，这就构成了一只二极管。 图1中二极管电极23、24分别从芯片层2的正面和背面引出，并各自与位于同一面的引线 框架1连接，从而将芯片层2的4只二极管(图1中仅示出了 2只)连接成桥式整流电路。 从图1可以看出，现有技术的整流器，不考虑塑封层U、基片3的厚度，管芯厚度(芯片层 及其电气连接部分的厚度)为h+D+h，其中h = 0. 5mm, D至少为0. 25mm,即管芯厚度至少 为1.25mm。现有技术的整流器存在的主要缺点是由于采用芯片两面扩散的工艺形成PN 结，芯片厚度D较大，不利于产品的小型化；芯片两面都有电极和引线框架进一步增加了厚 度，即便不考虑绝缘隔离层或基片的厚度，半导体芯片也不能与外侧散热片直接接触，散热 效果受到影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术整流器厚度大，不利于产品小型 化及散热效果差的缺点，提供一种平面整流器，降低整流器厚度，并提高散热效果。本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，一种平面整流器，包括引线框架、 芯片层和散热片，其特征在于，所述芯片层上分布4只半导体芯片，每只半导体芯片构成一 只二极管，所有二极管电极从芯片层正面引出，并与引线框架连接成桥式整流电路；所述引 线框架位于芯片层正面，所述芯片层背面经过绝缘处理和金属化处理后与散热片连接在一 起。具体的，所述半导体芯片为P型半导体，所述二极管是通过在所述半导体芯片正 面扩散N型杂质构成。或者，所述半导体芯片为N型半导体，所述二极管是通过在所述半导体芯片正面 扩散P型杂质构成。
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具体的，所述半导体芯片材料为Si。进一步的，所述绝缘处理是在芯片层背面生成一层SiO2或Si3N4，所述金属化处理 是在SiO2或Si3N4上形成一层金属膜。具体的，所述金属膜材料为Ni。具体的，所述散热片为铜片。更具体的，所述桥式整流电路的4条引脚位于芯片层同一侧。或者，所述桥式整流电路的4条引脚平均分布在芯片层的相对两侧。本发明的有益效果是，整流器厚度降低，有利于产品的小型化，结构更加紧凑，散 热效果更好，产品成本低。
图1是现有技术整流器结构示意图；图2是本发明整流器结构示意图；图3是图2中芯片层的A向视图；图4是整流器的电路连接示意图；图5是实施例1的示意图；图6是实施例2的示意图。其中1为引线框架；2为芯片层；3为基片(或绝缘隔离层)；4为金属膜；5为散 热片；10为整流器；11为塑封层；12为引脚；20为半导体芯片；21为P型半导体；22为N型 半导体；23、24为二极管电极；D1、D2、D3、D4为二极管；0、P为桥式整流电路的直流输出端； X、Y为桥式整流电路的交流输入端。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。本发明的平面整流器，采用4只二极管接成桥式整流器，每只二极管的PN结都是 在一片P型(或N型)半导体芯片正面，扩散N型杂质(或P型杂质)构成。本发明的整 流器，其中的二极管均为平面结构，半导体芯片背面没有电极和引线框架，可以在纯平面的 半导体芯片背面沉积一层硅绝缘层作为绝缘隔离层，并进行金属化处理形成一层金属膜， 然后再在金属膜上焊接一片无氧铜片作为散热片进行主动散热，实现半导体芯片和散热铜 片一体化封装，芯片与散热铜片直接紧密结合(忽略绝缘隔离层)，既简化了生产流程，又 提高了散热能力。实施例1参见图2、图3、图4和图5，本例的整流器10包括引线框架1、芯片层2、散热片5 以及塑封层11、绝缘隔离层3、金属膜4和散热片5。芯片层2的正面分布4只半导体芯片 20 (图2中仅示出了 2只半导体芯片)，每只半导体芯片20构成一只二极管，所有二极管电 极(如图2中的电极23和电极24)全部从芯片层2正面引出，并与位于芯片层正面的引线 框架1连接成桥式整流电路。芯片层背面经过绝缘处理和金属化处理后与散热片5连接在 一起，从而构成带散热器的整流器，增强了整流器的主动散热能力。本例的半导体芯片20 采用N型半导体，本例的所有二极管都是通过在N型半导体芯片正面扩散P型杂质构成，在N型半导体芯片20正面扩散的P型杂质与N型半导体的交界面就构成PN结，见图2中 N型半导22 (为半导体芯片20的一部分)和P型半导体21 (由N型半导体芯片20正面扩 散的P型杂质形成)。N型半导22和P型半导体21横向相交，其交界面就是一只二极管的 PN结。本例半导体芯片20材料为Si (硅)，图2中，还示出了芯片层2与散热片5之间的 绝缘隔离层3及其背面的金属膜4。由于本例半导体材料为Si，本例绝缘处理采用与硅材 料兼容的工艺，在芯片层背面生成一层SiO2或Si3N4，构成本例的绝缘隔离层3。本例的金 属化处理是在SiO2或Si3N4上通过溅射工艺沉积一层金属Ni薄膜(也可以沉积其他便于 与散热片材料焊接的金属材料)，然后在金属M薄膜上通过焊接工艺与铜片(本例的散热 片5)连接。从图2可以看出，本例整流器的管芯厚度为h+d，其中d为0. 2mm(较现有技术 低50 70 μ m)，h为0. 5mm,即本例管芯厚度为0. 7mm,约为现有技术管芯厚度的一半，可见 本发明对于降低整流器厚度作用非常明显，下器件小型化发明效果突出。图3示出了芯片层2的平面视图，即图2的A向视图，图中4只半导体芯片20构 成4只二极管。结合图2可以更清楚的看出，本例所有二极管其电极全部从芯片层2的正 面引出与引线框架1连接，芯片层2背面没有电气连接，为纯平面结构，可以方便的进行绝 缘处理和金属化处理，从而实现散热片的一体化封装，使半导体芯片与散热片紧密接触，提 高散热效果。图4是本例芯片层中4中二极管的连接关系电路图，图中D1、D2、D3、D4为4只半 导体芯片构成的二极管，他们连接成桥式整流电路，其4个引出端0、P、X、Y分别与引脚12 连接，0、P为桥式整流电路的直流输出端，X、Y为桥式整流电路的交流输入端。本例桥式整 流电路的4条引脚12平均分布在芯片层的相对两侧，如图5所示，封装后在整流器10的实施例2本例桥式整流电路的4条引脚12分布在芯片层的同一侧，如图6所示。本例整流 器10的其他结构可以参见实施例1的描述。
权利要求
一种平面整流器，包括引线框架、芯片层和散热片，其特征在于，所述芯片层的正面分布4只半导体芯片，每只半导体芯片构成一只二极管，所有二极管电极从芯片层正面引出，并与引线框架连接成桥式整流电路；所述引线框架位于芯片层正面，所述芯片层背面经过绝缘处理和金属化处理后与散热片连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种平面整流器，其特征在于，所述半导体芯片为P型半导 体，所述二极管是通过在所述半导体芯片正面扩散N型杂质构成。
3.根据权利要求1所述的一种平面整流器，其特征在于，所述半导体芯片为N型半导 体，所述二极管是通过在所述半导体芯片正面扩散P型杂质构成。
4.根据权利要求1 3任意一项所述的一种平面整流器，其特征在于，所述半导体芯片 材料为Si。
5.根据权利要求4所述的一种平面整流器，其特征在于，所述绝缘处理是在芯片层背 面生成一层SiO2或Si3N4，所述金属化处理是在SiO2或Si3N4上形成一层金属膜。
6.根据权利要求5所述的一种平面整流器，其特征在于，所述金属膜材料为附。
7.根据权利要求6所述的一种平面整流器，其特征在于，所述散热片为铜片。
8.根据权利要求1 7任意一项所述的一种平面整流器，其特征在于，所述桥式整流电 路的4条引脚位于芯片层同一侧。
9.根据权利要求1 7任意一项所述的一种平面整流器，其特征在于，所述桥式整流电 路的4条引脚平均分布在芯片层的相对两侧。
全文摘要
本发明涉及一种半导体整流器。本发明针对现有技术整流器厚度大，不利于产品小型化及散热效果差的缺点，公开了一种平面整流器。本发明的技术方案是，一种平面整流器，包括引线框架、芯片层和散热片，其特征在于，所述芯片层上分布4只半导体芯片，每只半导体芯片构成一只二极管，所有二极管电极从芯片层正面引出，并与引线框架连接成桥式整流电路；所述引线框架位于芯片层正面，所述芯片层背面经过绝缘处理和金属化处理后与散热片连接在一起。本发明的整流器厚度低，有利于产品的小型化。产品结构紧凑，散热效果好，成本低，非常适合制造表面贴装器件。
文档编号H01L29/417GK101916755SQ20101027156
公开日2010年12月15日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者俞建, 李治刿, 李驰明, 范德忠, 赵强, 魏广乾 申请人:四川太晶微电子有限公司