瞬态二极管及其封装工艺的制作方法

技术领域：

本发明涉及二极管封装技术，具体涉及一种瞬态二极管及封装工艺。

背景技术：
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随着电子通讯技术的不断发展，高密度、小型化和具有复杂功能的通讯设备，已成为市场的主流。市场对超薄二极管封装体的需求量越来越大。但是，由于其工作电压低，极易受到静电放电(esd)的威胁，甚至造成破坏性后果。同时由于器件特征尺寸逐渐缩小，因而对电路瞬间电流、电压冲击更为敏感。esd损伤成为电路元器件的主要可靠性问题之一，研究表明大多数情况下esd损伤表现为潜在损伤，以至于使器件的长期可靠性都受到严重影响。瞬态抑制二极管(tvs)又叫钳位型二极管，是目前国际上普遍使用的一种高效能电路保护器件，具有适应低压电路的特点，动态电阻低、且封装集成度高，适用于电路板面积紧张的情况下使用。具有很低的箝位电压，经过多次esd过程后不会劣化，设备在充电前的工作时间更长，可更持久地工作。但现有的tvs一般为sma封装，这种结构厚度大，封装占位面积大，用料多，生产成本高，且工作时的热量不易散发出去，在市场中的适应性差，不能满足市场需求。

技术实现要素：
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本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种能够解决上述问题的瞬态二极管及其封装工艺。

实现本发明目的的技术方案是：一种瞬态二极管，包括黑胶封装本体、框架贴片和tvs芯片。所述tvs芯片和框架贴片模压封装在所述黑胶封装本体内，所述框架贴片包括左框架贴片和右框架贴片，所述左框架贴片和右框架贴片分别与所述tvs芯片的底面及顶面通过锡焊层焊接，且所述左框架贴片与所述tvs芯片的焊接处设有第一焊接凸台，所述右框架贴片与所述tvs芯片的焊接处设有第二焊接凸台，所述左框架贴片和右框架贴片从封装本体内延伸至黑胶封装本体外，且延伸段与所述封装本体底面处于同一平面，所述tvs芯片、第一焊接凸台与第二焊接凸台完全包覆在黑胶封装本体内，且所述封装结构整体厚度为0.97-1.03mm。

进一步地，所述上框架贴片和下框架贴片厚度为0.135-0.165mm，所述tvs芯片厚度为0.24-0.26mm，所述第一焊接凸台与第二焊接凸台的高度为0.09-0.11mm，所述两锡焊层的厚度均为0.045-0.055mm，所述黑胶封装本体的上部黑胶余量和底部黑胶余量的厚度为0.145-0.155mm。

进一步地，所述黑胶封装本体的黑胶为环氧树脂。

本申请还提供了瞬态二极管的封装工艺，包括如下步骤：

(1)准备好分别装有左框架贴片和右框架贴片的石墨舟载具及装有tvs芯片的芯片存放盒；

(2)将装有左框架贴片的石墨舟载具放置在专用点胶底座上，点胶机对左框架贴片的第一焊接凸台进行点胶，在第一焊接凸台上涂覆高温锡膏；

(3)将tvs芯片从芯片存放盒中取出，并将tvs芯片的底面与点胶完毕的左框架贴片的焊接凸台连接装配；

(4)将装有右框架贴片的石墨舟载具放置在专用点胶底座上，点胶机对右框架贴片的第二焊接凸台进行点胶，在第二焊接凸台上涂覆高温锡膏；

(5)将右框架贴片与装有tvs芯片的左框架贴片进行拼接，即将涂覆高温锡膏的第二焊接凸台与tvs芯片的顶面连接装配，形成二极管芯片组；

(6)将装配完成的二极管芯片组放置于焊接炉中进行焊接实现欧姆接触；

(7)取出焊接完毕的二极管芯片组，在全自动超声波清洗机中进行清洗，清除表面杂质，提高产品的绝缘性；

(8)将二极管芯片组放入模具中，采用环氧树脂对二极管芯片组进行定点的热塑封封装，得到封装好的二极管产品；

(9)将模压封装完毕的二极管产品放入170℃烘箱中8h进行后固化，以保证产品的稳定性；

(10)后固化完毕后，对产品进行水刀去废，以去除框架本体附着的残胶，并对塑封部位之外的左框架贴片及右框架贴片进行电镀，实现pcb焊接功能；

(11)采用成型设备，对产品按图纸形状对多余的左框架贴片及右框架贴片进行裁切，以满足最终产品图面；

(12)将成型完毕的产品进行回流焊处理，使电镀后可能侵入管体的水汽排除，之后再次进行老化，使电性更加稳定；

(13)将老化完毕的产品进行一贯机测试，筛除不良品，并同时进行包装。

优选的，所述步骤(3)和(5)中，采用全自动视觉固晶设备将tvs芯片的底面与点胶完毕的左框架贴片的焊接凸台进行装配。

优选的，所述步骤(6)中，所述焊接炉为高温隧道炉，所述高温隧道炉包括6个温区，所述6个温区的温度依次为515±50℃，510±50℃，470±50℃，400±50℃，360±50℃，320±50℃。

优选的，所述步骤(8)中，塑封过程为将环氧树脂加热170℃左右使其变软，然后转进杆挤压使树脂按流道流动至塑封位置，然后保压50～80秒，使环氧树脂固化，变硬，完成塑封。

优选的，所述步骤(12)中回流焊温度260±10℃，时间30～80秒；老化升温区25～190℃，时间150～210秒。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种瞬态二极管，为整体封装厚度0.97mm～1.03mm的超薄二极管，市场适应性广，可用多种于高密度、小型化和具有复杂功能的通讯设备。本申请的tvs二极管采用独特的双凸叠扣结构，即左框架贴片与所述芯粒的焊接处设有第一焊接凸台，所述右框架贴片与所述芯粒的焊接处设有第二焊接凸台，可靠性能高，一方面使芯片与铜引线更好的接触，另一方面保证贴片的厚度及黑胶上下余量够，使湿度大的环境中水汽不易侵入，及周围有电场存在时，二极管不易受干扰。

本申请还提供了瞬态二极管的封装工艺，可实现自动化生产，产品一致性高，稳定性好，生产效率高。

附图说明：

图1为本发明瞬态二极管的结构示意图。

图中：1左框架贴片，2右框架贴片，3tvs芯片，4锡焊层，5黑胶封装本体，6第一焊接凸台，7第二焊接凸台。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解。

见图1，一种瞬态二极管，包括黑胶封装本体5、框架贴片和tvs芯片3，所述tvs芯片3和框架贴片模压封装在所述黑胶封装本体5内，所述框架贴片包括左框架贴片1和右框架贴片2，所述左框架贴片1和右框架贴片2分别与所述tvs芯片3的底面及顶面通过锡焊层4焊接，且所述左框架贴片1与所述tvs芯片3的焊接处设有第一焊接凸台6，所述右框架贴片2与所述tvs芯片3的焊接处设有第二焊接凸台7，所述左框架贴片1和右框架贴片2从封装本体内延伸至黑胶封装本体5外，且延伸段与所述黑胶封装本体5底面处于同一平面，所述tvs芯片3、第一焊接凸台6与第二焊接凸台7完全包覆在黑胶封装本体5内，且所述封装结构整体厚度为0.97-1.03mm。

优选的，所述上框架贴片和下框架贴片厚度为0.135-0.165mm，所述tvs芯片厚度为0.24-0.26mm，所述第一焊接凸台与第二焊接凸台的高度为0.09-0.11mm，所述两锡焊层的厚度均为0.045-0.055mm，所述黑胶封装本体的上部黑胶余量和底部黑胶余量的厚度为0.145-0.155mm。

优选的，所述上框架贴片和下框架贴片厚度为0.15mm，所述tvs芯片厚度为0.25mm，所述第一焊接凸台与第二焊接凸台的高度为0.1mm，所述两锡焊层的厚度均为0.05mm，所述黑胶封装本体的上部黑胶余量和底部黑胶余量的厚度为0.15mm。

优选的，所述黑胶封装本体的黑胶为环氧树脂。

上述瞬态二极管的封装工艺，包括如下步骤：

(1)准备好分别装有左框架贴片和右框架贴片的石墨舟载具及装有tvs芯片的芯片存放盒；

(2)将装有左框架贴片的石墨舟载具放置在专用点胶底座上，点胶机对左框架贴片的第一焊接凸台进行点胶，在第一焊接凸台上涂覆高温锡膏；

(3)将tvs芯片从芯片存放盒中取出，并将tvs芯片的底面与点胶完毕的左框架贴片的第一焊接凸台连接装配；具体的，可采用全自动视觉固晶设备(微恒ag8200)将tvs芯片的底面与点胶完毕第一焊接凸台进行装配。

(4)将装有右框架贴片的石墨舟载具放置在专用点胶底座上，点胶机对右框架贴片的第二焊接凸台进行点胶，在第二焊接凸台上涂覆高温锡膏；

(5)将右框架贴片与装有tvs芯片的左框架贴片进行拼接，即将涂覆高温锡膏的第二焊接凸台与tvs芯片的顶面连接装配，形成二极管芯片组；

(6)将装配完成的二极管芯片组放置于焊接炉中进行焊接实现欧姆接触；优选的，所述焊接炉为高温隧道炉，所述高温隧道炉包括6个温区，所述6个温区的温度范围依次为515±50℃(465-565℃)，510±50℃(460-560℃)，470±50℃(420-520℃)，400±50℃(350-450℃)，360±50℃(310-410℃)，320±50℃(270-370℃)。

(7)取出焊接完毕的二极管芯片组，在全自动超声波清洗机中进行清洗，清除表面杂质，提高产品的绝缘性；

(8)将二极管芯片组放入模具中，采用环氧树脂对二极管芯片组进行定点的热塑封封装，得到封装好的二极管产品；具体的，塑封过程为将环氧树脂加热170℃左右使其变软，然后转进杆挤压使树脂按流道流动至塑封位置，然后保压50～80(比如50、55、60、65、70、75、80)秒，使环氧树脂固化，变硬，完成塑封。

塑封过程中，因本申请的tvs二极管采用独特的双凸叠扣结构，tvs芯片在模压时易倾斜，使二极管结构破坏，需考虑到模压时较多影响因素，才可进行模压。模压采用高端的mgp注塑模具。

①模压时黑胶热应力对芯粒的影响：通过对黑胶的流动时间与固化时间(整体固化时间100秒)的控制来保证最小的影响。

②模压时黑胶本体颗粒对芯粒的影响；通过对黑胶种类(中鹏低应力g260)的选取，及黑胶的预热来减小颗粒对黑胶的冲击。

(9)将模压完毕的二极管产品放入170℃烘箱中8h进行后固化；

(10)后固化完毕后，对产品进行水刀去废，以去除框架本体附着的残胶，并对塑封部位之外的左框架贴片及右框架贴片进行电镀；

(11)采用专用成型设备，对产品按图纸形状对多余的左框架贴片及右框架贴片进行裁切；

(12)将成型完毕的产品进行回流焊处理，使电镀后侵入管体的水汽排除，之后再次进行老化，使电性更加稳定；优选的，回流焊温度范围为260±10℃，时间30～80(比如30，40，50，60，70，80)秒；老化升温区25～190℃，时间150～210(比如150，160，170，180，190，200，210)秒。

(13)将老化完毕的产品进行一贯机测试，筛除不良品，并同时进行包装。

本发明得到的瞬态二极管，厚度为0.97-1.03mm，产品一次性良率达到95％以上，产品性能可靠。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。