二极管器件及其制造方法与流程

1.本技术涉及半导体技术领域，特别涉及一种二极管器件及其制造方法。


背景技术：

2.二极管器件是利用半导体材料制成的一种电子器件，随着科技的进步和信息学的发展，市场对二极管器件的要求越来越高，往往需要在高电压电路中使用，而目前的二极管器件内部一般为单颗芯片或两颗芯片并联的形式，耐压性能不足，应用于大电压的电路结构时，二极管器件容易被击穿。
3.目前常规的解决方法是将二极管器件内部的芯片通过导电金属进行简单的串联连接。但是，芯片的阳极端面与阴极端面的面积大小不同，而导电金属与芯片的接触面积取决于阳极端面与阴极端面中面积较小的一者，因此会导致导电金属与芯片的接触面积达不到最佳效果，使串联芯片的电阻较大，并且连接不牢固，连接处容易产生断裂的风险。有鉴于此，亟需对二极管器件进行改进。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本技术实施例提供了一种二极管器件及其制造方法，能够有效提高二极管器件中的串联芯片的连接牢固度和减小串联芯片的电阻。
5.第一方面，本技术实施例提供一种二极管器件，包括框架、芯片组和连接件，芯片组包括层叠设置的至少两个芯片，芯片组沿芯片的层叠方向的一侧连接于框架，各芯片包括沿层叠方向上相背的第一端面和第二端面，第一端面和第二端面的极性相反且面积大小不同。连接件连接于芯片组中的相邻两个芯片之间，连接件包括沿层叠方向上相背的第一表面和第二表面，第一表面与两个芯片中的一个芯片的第一端面相连接，第二表面与两个芯片中的另一个芯片的第二端面相连接，第一表面的面积与第一端面的面积相匹配，第二表面的面积与第二端面的面积相匹配。
6.在第一方面中的一些实施例中，沿层叠方向上，第一表面在框架上的正投影面积小于第一端面在框架上的正投影面积，第二表面在框架上的正投影面积大于第二端面在框架上的正投影面积。
7.在第一方面中的一些实施例中，连接件包括基体和凸台，凸台沿层叠方向凸出于基体的一侧表面，凸台远离基体的一侧表面被配置为第一表面，基体远离凸台的一侧表面被配置为第二表面。
8.在第一方面中的一些实施例中，沿层叠方向上，基体的第一厚度尺寸h1与凸台的第二厚度尺寸h2满足关系：h1≤h2。
9.在第一方面中的一些实施例中，第二厚度尺寸h2满足：0.1mm≤h2≤0.25mm。
10.在第一方面中的一些实施例中，基体和凸台为一体成型结构。
11.在第一方面中的一些实施例中，第一表面和第二表面均涂覆有金属粘接层，金属粘接层具有焊接亲和性。
12.在第一方面中的一些实施例中，框架包括底板、第一引脚和第二引脚，芯片组沿层叠方向的一端连接于底板，另一端通过导电件连接于第一引脚，第二引脚与底板连接。
13.在第一方面中的一些实施例中，导电件为片状结构体。
14.第二方面，本技术实施例提供一种二极管器件的制造方法，二极管器件的制造方法包括：
15.提供具有极性相反且面积不等的第一端面和第二端面的芯片，并将芯片的第一端面与框架连接；
16.提供连接件，并将连接件的第二表面与芯片的第二端面连接，其中，芯片的第二端面的面积与第二表面的面积相匹配；
17.提供另一个芯片的第一端面与连接件的第一表面连接，其中，另一个芯片的第一端面的面积与第一表面的面积相匹配。
18.本技术提供的二极管器件及其制造方法，通过连接件将芯片进行串联连接，连接件的第一表面的面积与芯片的第一端面的面积相匹配，连接件的第二表面的面积与芯片的第二端面的面积相匹配，以使芯片与连接件之间的接触面积达到最大化，进而能够有效提高二极管器件中的串联芯片的连接牢固度和减小串联芯片的电阻。
19.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
20.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
21.图1为本技术一些实施例所提供的一种二极管器件的结构示意图；
22.图2为图1的a-a剖面结构示意图；
23.图3为本技术一些实施例所提供的一种二极管器件的芯片的结构示意图；
24.图4为本技术一些实施例所提供的一种二极管器件的连接件的结构示意图；
25.图5为本技术一些实施例所提供的另一种二极管器件的结构示意图；
26.图6为本技术一些实施例所提供的一种二极管器件的制造方法的流程示意图。
27.具体实施方式中的附图标号如下：
28.10、框架；11、底板；12、第一引脚；13、第二引脚；20、芯片组；21、芯片；21a、第一芯片；21b、第二芯片；211、第一端面；212、第二端面；30、连接件；31、第一表面；32、第二表面；301、基体；302、凸台；40、导电件；50、绝缘件；x、层叠方向。
具体实施方式
29.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
30.需要注意的是，除非另有说明，本技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当
为本技术实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。
31.在本技术实施例的描述中，技术术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”[0032]“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
[0033]
此外，技术术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0034]
在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
[0035]
在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0036]
二极管器件是利用半导体材料制成的一种电子器件，随着科技的进步和信息学的发展，市场对二极管器件的要求越来越高，往往需要在高电压电路中使用，而目前的二极管器件内部一般为单颗芯片或两颗芯片并联的形式，耐压性能不足，应用于大电压的电路结构时，二极管器件容易被击穿。
[0037]
本技术的发明人注意到，目前常规的解决方法是将二极管器件内部的芯片通过导电金属进行简单的串联连接。但是，芯片的阳极端面与阴极端面的面积大小不同，而导电金属与芯片的接触面积取决于阳极端面与阴极端面中面积较小的一者，因此会导致导电金属与芯片的接触面积达不到最佳效果，使串联芯片的电阻较大，并且连接不牢固，连接处容易产生断裂的风险。有鉴于此，亟需对二极管器件进行改进。
[0038]
本技术的发明人研究发现，可以设计一种特殊形状的连接件将芯片进行串联连接，连接件的第一表面的面积与芯片的第一端面的面积相匹配，连接件的第二表面的面积与芯片的第二端面的面积相匹配，以使芯片与连接件之间的接触面积达到最大化，进而能够有效提高二极管器件中的串联芯片的连接牢固度和减小串联芯片的电阻。
[0039]
为了解决现有技术问题，本技术实施例提供了一种二极管器件，能够有效提高二极管器件中的串联芯片的连接牢固度和减小串联芯片的电阻。下面对本技术实施例所提供的二极管器件进行介绍。
[0040]
图1为本技术一些实施例所提供的一种二极管器件的结构示意图。图2为图1的a-a剖面结构示意图。图3为本技术一些实施例所提供的一种二极管器件的芯片的结构示意图。
图4为本技术一些实施例所提供的一种二极管器件的连接件的结构示意图。
[0041]
如图1和图4所示，本技术实施例提供了一种二极管器件，二极管器件包括框架10、芯片组20和连接件30，芯片组20包括层叠设置的至少两个芯片21，芯片组20沿芯片的层叠方向x的一侧连接于框架10，各芯片21包括沿层叠方向x上相背的第一端面211和第二端面212，第一端面211和第二端面212的极性相反且面积大小不同。连接件30连接于芯片组20中的相邻两个芯片21之间，连接件30包括沿层叠方向x上相背的第一表面31和第二表面32，第一表面31与两个芯片21中的一个芯片21的第一端面211相连接，第二表面32与两个芯片21中的另一个芯片21的第二端面212相连接，第一表面31的面积与第一端面211的面积相匹配，第二表面32的面积与第二端面212的面积相匹配。
[0042]
框架10用于固定芯片21、为芯片21的安装提供空间以及为芯片21提供与外部电路连接的环境，同时还能够提供散热的功能。框架10可以是采用金属材料制成，例如金属铜，金属铜能够为芯片21工作过程中产生的热量进行较好的传导，降低结构内部温度，保证正常运行。
[0043]
芯片组20包括层叠设置的至少两个芯片21。示例性地，芯片组20中的芯片21可以是但不局限于两个、三个或者四个等，本技术实施例不对芯片组20中的芯片21的具体数量进行限定，可根据实际情况选择。
[0044]
芯片21包括沿层叠方向x上相背的第一端面211和第二端面212，第一端面211和第二端面212的极性相反且面积大小不同。示例性地，芯片21的第一端面211为阴极端面，第二端面212为阳极端面，芯片21的阳极端面周围设置有绝缘件50，绝缘件50用于将阳极端面与阴极端面进行隔离，以防止芯片21的阳极端面与阴极端面之间短路，如此，芯片21的阳极端面的面积小于阴极端面的面积。
[0045]
连接件30连接于芯片组20中的每两个芯片21之间，以使芯片组20中的每两个芯片21之间串联连接。连接件30可以是采用金属材料制成，例如金属铜。为了更清楚地描述本技术实施例，以芯片组20中包括两个芯片21为例进行说明，即芯片组20包括第一芯片21a和第二芯片21b。需要说明的是，技术术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
[0046]
示例性地，连接件30包括沿层叠方向x上相背的第一表面31和第二表面32，第一表面31与芯片组20中的第一芯片21a的第一端面211相连接，第二表面32与芯片组20中的第二芯片21b的第二端面212相连接，第一表面31的面积与第一端面211的面积相匹配，使得连接件30的第一表面31和芯片21的第一端面211之间的接触面积达到最佳效果；第二表面32的面积与第二端面212的面积相匹配，使得连接件30的第二表面32和芯片21的第二端面212之间的接触面积达到最佳效果。也就是说，第一表面31的面积与第一端面211的面积相匹配，第二表面32的面积与第二端面212的面积相匹配，能够使芯片21与连接件30之间的接触面积达到最大化。可以理解的是，当芯片组20包括多个芯片21时，连接片与芯片21的具体连接方式均与上述方案相同，为了简洁，在此不再赘述。
[0047]
上述技术方案中，通过连接件30将芯片21进行串联连接，连接件30的第一表面31的面积与芯片21的第一端面211的面积相匹配，连接件30的第二表面32的面积与芯片21的第二端面212的面积相匹配，以使芯片21与连接件30之间的接触面积达到最大化，进而能够有效提高二极管器件中的串联芯片21的连接牢固度和减小串联芯片21的电阻。
[0048]
在一些实施例中，沿层叠方向x上，第一表面31在框架10上的正投影面积大于第一端面211在框架10上的正投影面积，第二表面32在框架10上的正投影面积小于第二端面212在框架10上的正投影面积。
[0049]
如上，连接件30的第一表面31与芯片21的第一端面211相连接，第一端面211为阴极端面，连接件30的第二表面32与芯片21的第二端面212相连接，第二端面212为阳极端面，阳极端面的周围设置有绝缘件50，阳极端面的面积小于阴极端面的面积。
[0050]
在本技术实施例中，沿层叠方向x上，连接件30的第一表面31在框架10上的正投影面积大于芯片21的第一端面211在框架10上的正投影面积，即连接件30的第一表面31的面积大于芯片21的阴极端面的面积，能够使芯片21的阴极端面与连接件30连接后具有最大的接触面积。
[0051]
沿层叠方向x上，连接件30的第二表面32在框架10上的正投影面积小于芯片21的第二端面212在框架10上的正投影面积。即连接件30的第二表面32的面积小于芯片21的阳极端面的面积。在连接件30与芯片21的阳极端面连接后，能够避免连接件30接触到阳极端面周围的绝缘件50，进而能够减小单个芯片21自身的阴极端面和阳极端面之间短路的现象发生。
[0052]
上述技术方案中，通过将连接件30的第一表面31的面积设置为大于芯片21的第一端面211的面积，将连接件30的第二表面32的面积设置为小于芯片21的阳极端面的面积，能够使芯片21串联连接后达到最大的接触面积，同时，进而能够减小单个芯片21自身的阴极端面和阳极端面之间短路的现象发生。
[0053]
在一些实施例中，连接件30包括基体301和凸台302，凸台302沿层叠方向x凸出于基体301的一侧表面，基体301远离凸台302的一侧表面被配置为第一表面31，凸台302远离基体301的一侧表面被配置为第二表面32。
[0054]
在本技术实施例中，基体301和凸台302均可以是板片状结构，基体301和凸台302之间的连接方式可以是但不局限于焊接或者粘接等。基体301和凸台302沿框架10的厚度方向上的正投影的具体形状可以是矩形、圆形或者三角形等。
[0055]
基体301远离凸台302的一侧表面被配置为第一表面31，凸台302远离基体301的一侧表面被配置为第二表面32。通过上述技术方案，便于灵活的调整连接件30第一表面31和第二表面32的面积大小，进而使连接件30便于制作，同时还便于连接件30与芯片21之间的安装。
[0056]
在一些可选地实施例中，基体301和凸台302为一体成型结构。
[0057]
连接件30通过一体成型制造工艺制成，使得基体301和凸台302之间呈一体式结构。一方面，无需通过额外的焊接或粘接等连接工艺将基体301和凸台302进行连接，简化了连接件30的制作工艺流程。同时，相比于通过焊接或粘接等连接工艺将基体301和凸台302进行连接，呈一体式结构的基体301和凸台302之间具有更高的连接牢固度，进而能够提升连接件30整体的结构强度。
[0058]
上述技术方案中，通过将连接件30的基体301和凸台302一体成型，不仅能够简化连接件30的制作工艺流程，还能够提升连接件30整体的结构强度，进而能够进一步提高二极管器件中的串联芯片21的连接牢固度。
[0059]
在一些实施例中，沿层叠方向x上，基体301的第一厚度尺寸h1与凸台302的第二厚
度尺寸h2满足关系：h1≤h2。
[0060]
如上，芯片21的阳极端面周围设置有绝缘件50，绝缘件50用于将阳极端面与阴极端面进行隔离，以防止芯片21的阳极端面与阴极端面之间短路。
[0061]
可以理解的是，凸台302位于基体301与芯片21之间，凸台302能够对基体301和芯片21起到间隔作用。如此，沿层叠方向x上凸台302的第二厚度尺寸h2越大，基体301便越不容易接触到绝缘件50，进而能够进一步减小单个芯片21自身的阴极端面和阳极端面之间短路的现象发生。
[0062]
上述技术方案中，沿层叠方向x上，凸台302的第二厚度尺寸h2大于等于基体301的第一厚度尺寸h1，在不改变连接件30的整体厚度的情况下，能够使凸台302沿层叠方向x上具有较大的尺寸，同时使基体301沿层叠方向x上具有较小的尺寸，能够在进一步减小单个芯片21自身的阴极端面和阳极端面之间短路的现象发生的同时减小串联芯片21的整体厚度。
[0063]
在一些实施例中，第二厚度尺寸h2满足：0.1mm≤h2≤0.25mm。
[0064]
在上述这些实施例中，凸台302的第二厚度尺寸h2可以理解为沿层叠方向x上凸台302的厚度，凸台302的第二厚度尺寸h2设置在上述范围内，能够进一步减小单个芯片21自身的阴极端面和阳极端面之间短路的现象发生，进而提高串联芯片21的稳定性。
[0065]
示例性的，凸台302的第二厚度尺寸h2可以但不局限于为0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm。
[0066]
在一些实施例中，第一表面31和第二表面32均涂覆有金属粘接层，金属粘接层具有焊接亲和性。
[0067]
金属粘接层有焊接亲和性，可以理解为，金属粘接层具有与焊接材料可粘接的特性。金属粘结层和焊接材料在焊接过程中易于结合，进而能够有效地提高连接件30与芯片21之间的连接牢固度。
[0068]
在一些实施例中，金属粘接层为钛镍银合金层，镍银合金具有较好的粘接性能以及导电性能，能为芯片21的串联提供良好的连接性能。
[0069]
图5为本技术一些实施例所提供的另一种二极管器件的结构示意图。
[0070]
继续参考图5，在一些实施例中，框架10包括底板11、第一引脚12和第二引脚13，芯片组20沿层叠方向x的一端连接于底板11，另一端通过导电件40连接于第一引脚12的输入端，第二引脚13的输入端与底板11连接。
[0071]
框架10的底板11用于固定芯片21并为芯片21的安装提供空间，同时还能够提供散热的功能。底板11的形状可以但不局限于设置为方形、圆形或者三角形等。底板11可以是采用金属材料制成，例如金属铜，金属铜能够为芯片21工作过程中产生的热量进行较好的传导，降低结构内部温度，保证正常运行。
[0072]
第一引脚12和第二引脚13用于为芯片21提供与外部电路连接的环境。芯片组20沿层叠方向x的一端连接于底板11，另一端通过导电件40连接于第一引脚12的输入端。示例性地，芯片组20包括层叠串联的至少两个芯片21，为了更清楚地描述本技术实施例，以芯片组20中包括两个芯片21为例进行说明。第一芯片21a的第一端面211连接于底板11，第二芯片21b的第一端面211通过连接件30连接于第一芯片21a的第二端面212，第二芯片21b的第二端面212通过导电件40连接于第一引脚12的输入端。
[0073]
导电件40用于使芯片21与第一引脚12的输入端之间实现电连接。可选地，导电件40可以是由具有导电特性的金属材料制成的，金属材料可以是但不局限于铜、铝或者银。
[0074]
第二引脚13的输入端与底板11连接，第一芯片21a的第一端面211连接于底板11，如此，第一芯片21a的第一端面211与第二引脚13的输入端电连接。在本技术实施例中，第一端面211为阴极端面，第二端面212为阳极端面，通过上述的芯片组20、底板11、第一引脚12和第二引脚13的连接关系，使得芯片组20的阳极端面与第一引脚12的输入端电连接，芯片组20的阴极端面与第二引脚13的输入端电连接。
[0075]
在一些可选地实施例中，导电件40为片状结构体，相比于芯片21与第一引脚12通过金属线连接，片状结构体与芯片21连接处的接触面积以及片状结构体与第一引脚12连接处的接触面积都会更大，进而能够减小芯片21与第一引脚12连接后的电阻，提升芯片21和第一引脚12之间连接的稳定性以及提升芯片21的浪涌能力，保证二极管器件的稳定性。
[0076]
图6为本技术一些实施例所提供的一种二极管器件的制造方法的流程示意图。
[0077]
继续参考图6，基于上述本技术实施例提供的二极管器件，本技术实施例还提供一种二极管器件的制造方法，二极管器件的制造方法可以应用于本技术实施例描述的二极管器件，二极管器件的制造方法包括步骤110至步骤130。
[0078]
步骤110，提供具有极性相反且面积不等的第一端面211和第二端面212的芯片21，并将芯片21的第一端面211与框架10连接；
[0079]
步骤120，提供连接件30，并将连接件30的第二表面32与芯片21的第二端面212连接，其中，芯片21的第二端面212的面积与第二表面32的面积相匹配；
[0080]
步骤130，提供另一个芯片21的第一端面211与连接件30的第一表面31连接，其中，另一个芯片21的第一端面211的面积与第一表面31的面积相匹配。
[0081]
在本技术实施例中，芯片组20包括至少两个芯片21。示例性地，芯片组20中的芯片21可以是但不局限于两个、三个或者四个等，本技术实施例不对芯片组20中的芯片21的具体数量进行限定，可根据实际情况选择。为了更清楚地描述本技术实施例，以芯片组20中包括两个芯片21为例进行说明，即芯片组20包括第一芯片21a和第二芯片21b。需要说明的是，技术术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
[0082]
示例性地，在框架10上设置焊料，其中，焊料可以是锡膏。将第一芯片21a的第一端面211与框架10通过焊料焊接。其中，第一端面211可以是阴极端面。在第一芯片21a的第二端面212上设置焊料，将连接件30的第二表面32与第一芯片21a的第二端面212通过焊料焊接，其中第二端面212可以是阳极端面。在连接件30的第一表面31上设置焊料，将第二芯片21b的第一表面31与连接件30的第一表面31通过焊料焊接，如此，使第一芯片21a和第二芯片21b通过连接件30进行串联连接，第一芯片21a的第一端面211作为芯片组20的阴极端面，第二芯片21b的第二端面212作为芯片组20的阳极端面。在本技术实施例中，第二芯片21b的第二端面212通过导电件40与框架10的第一引脚12连接。可以理解的是，当芯片组20包括多个芯片21时，连接片与芯片21的具体连接方式均与上述方案相同，为了简洁，在此不再赘述。
[0083]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0084]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。