专利名称：单层引线框架整流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子器件，特别涉及一种半导体整流器。
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(简称为芯片)构成，每只芯 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。图1示出了现有技术的整流器管芯结构示意图，可以看出，整流器 的管芯结构层次依次为引线框架(电极的连接线)1、电极23、芯片20、电极24、引线框架1 和基片3，所有芯片布置在芯片层2中，如图1所示。现有技术的PN结是在一块本征半导体 芯片20正面和背面掺不同的杂质，使其一面形成为P型半导体21，另一面形成为N型半导 体22，在P型半导体21和N型半导体22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20厚度d —般要达到0. 25 0. 27mm。图1中P型半导体21的电极23、N 型半导体22的电极24分别从芯片20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4只二极管(图1中仅示出了 2只)连接成桥式整流电路。由图1可见，现 有技术整流器有两层引线框架，其与电极的连接约占0. 5mm的空间(见图1中的h所示)， 整流器管芯厚度为2h+D，由于D彡0. 25mm，所以管芯厚度至少为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， 芯片两面都有电极和引线框架，管芯厚度较大，不利于器件的小型化，芯片与外侧散热片之 间距离较大，芯片热阻大，散热效果不好。
实用新型内容本实用新型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小型化 的缺点，提供一种采用平面PN结结构的整流器，降低整流器管芯厚度，提高器件的小型化 水平并改善芯片散热效果。本实用新型解决所述技术问题，采用的技术方案是，单层引线框架整流器，包括引 线框架，电极、4只芯片和基片，每只芯片包括相交的P型半导体和N型半导体，所述P型半 导体和N型半导体分别通过电极与引线框架连接，4只芯片连接成桥式整流电路，其特征在 于，每只芯片中P型半导体和N型半导体均位于芯片正面，4只芯片正面朝上，所有电极位于 芯片正面并与引线框架连接，4只芯片背面位于同一平面并直接与基片相连。具体的，所述基片为芯片背面的一层绝缘层。进一步的，所述绝缘层背面有金属膜，所述金属膜上覆盖有散热片。具体的，所述散热片为无氧铜片。本实用新型的有益效果是，芯片背面没有电极和引线框架，降低了整流器的厚度， 方便进行绝缘和金属化封装。由于芯片直接与基片接触，缩短了芯片与外侧散热片之间的距离，降低了芯片散热的热阻，提高了散热效果。
图1是现有技术整流器结构示意图；图2是实施例的示意图；图3是引线框架与芯片连接关系示意图；图4是整流器电路原理图。其中1为引线框架；2为芯片层；3为基片(或绝缘层)；4为金属膜；5为散热片； 11为塑封层；20为芯片；21为P型半导体；22为N型半导体；23、24为电极；Dl、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。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，详细描述本实用新型的技术方案。本实用新型单层引线框架整流器，采用4只芯片接成桥式整流电路，每只芯片的 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 实用新型的整流器，芯片背面没有电极和引线框架，可以在纯平面的芯片背面沉积一层硅 绝缘层作为基片，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，芯片与散热铜片结合紧密(忽略绝缘层的厚度)，既简化了生 产流程，又提高了散热能力。实施例1参见图2，本例整流器包括塑封层11、引线框架1、芯片层2、绝缘层3 (相当于现有 技术的基片)、金属膜4和散热片5。本例中，芯片层2中分布4只芯片20 (图2中仅示出 了 2只芯片)，4只芯片背面位于同一平面并直接与绝缘层3相连。每只芯片20中P型半 导体和N型半导体均位于芯片20正面，4只芯片正面朝上，所有电极(图2中电极23、24) 位于芯片20正面并与引线框1架连接成桥式整流电路。本例中，绝缘层3背面有一层金属 膜4，便于实现与散热片5的连接，从而构成带散热片的整流器。本例的芯片20采用N型半 导体，所有P型半导体都是通过在N型半导体芯片20正面扩散P型杂质形成。图2中，N型 半导22即为半导体芯片20中没有扩散P型杂质的部分，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，在P型半导体与N型半导体的交界面就构成PN结。本例半导 体芯片20材料为Si (硅)，本例绝缘层3可以采用与硅材料兼容的工艺，在芯片背面生成一 层SiO2 (玻璃)或Si3N4 (氮化硅)构成。本例的金属膜是在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 Ni薄膜上通过焊接工艺与铜片(本例的散热片5)连接为一体。从图2可以看出，本例整流 器的管芯厚度与现有技术比较，不但减少了一个h的厚度，由于采用平面掺杂的扩散技术， 芯片厚度可以较现有技术低50 70 μ m,即本例管芯厚度可以做到0. 7mm,至少比现有技术 管芯薄0. 55mm，可见本实用新型对于降低整流器厚度作用非常明显，器件小型化效果突出， 特别适合制造表面贴装器件(SMD)。本例的芯片与引线框架的连接关系如图3所示，其电路图如图4所示。图3中4 只芯片20的排列方式是每只芯片20的左边为P型半导体，右边为N型半导体。排列在芯片层2左上方的芯片20的电极24与右上方的芯片20的电极23连接，其引出端为交流输 入端X ；排列在芯片层2左下方的芯片20的电极24与右下方的芯片20的电极23连接，其 引出端为交流输入端Y ；排列在芯片层2左上方的芯片20的电极23与左下方的芯片20的 电极23连接，其引出端为直流输出端P ；排列在芯片层2右上方的芯片20的电极24与右 下方的芯片20的电极24连接，其引出端为直流输出端0。其电路连接关系如图4所示，图 4中，二极管Dl、D2、D3、D4分别与一只芯片对应。
权利要求1.单层引线框架整流器，包括引线框架，电极、4只芯片和基片，每只芯片包括相交的P 型半导体和N型半导体，所述P型半导体和N型半导体分别通过电极与引线框架连接，4只 芯片连接成桥式整流电路，其特征在于，每只芯片中P型半导体和N型半导体均位于芯片正 面，4只芯片正面朝上，所有电极位于芯片正面并与引线框架连接，4只芯片背面位于同一 平面并直接与基片相连。
2.根据权利要求1所述的单层引线框架整流器，其特征在于，所述基片为芯片背面的 一层绝缘层。
3.根据权利要求2所述的单层引线框架整流器，其特征在于，所述绝缘层背面有金属 膜，所述金属膜上覆盖有散热片。
4.根据权利要求3所述的单层引线框架整流器，其特征在于，所述散热片为无氧铜片。
专利摘要本实用新型涉及一种半导体整流器。本实用新型针对现有技术整流器厚度大不利于小型化的缺点，公开了一种采用平面PN结结构的整流器，降低整流器管芯厚度，提高器件的小型化水平并改善芯片散热效果。本实用新型的技术方案是，单层引线框架整流器，包括引线框架，电极、4只芯片和基片，每只芯片包括相交的P型半导体和N型半导体，所述P型半导体和N型半导体分别通过电极与引线框架连接，4只芯片连接成桥式整流电路，其特征在于，每只芯片中P型半导体和N型半导体均位于芯片正面，4只芯片正面朝上，所有电极位于芯片正面并与引线框架连接，4只芯片背面位于同一平面并直接与基片相连。本实用新型特别适合制造表面贴装器件。
文档编号H01L29/417GK201788968SQ201020522079
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8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