一种用于强静电工况的MOS管的制作方法

本发明涉及mos管防静电封装，尤其是涉及一种用于强静电工况的mos管。

背景技术：

1、mos管(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)是一种广泛应用于电子电路中的关键组件，它具有高输入阻抗和低驱动电流的特点。然而，mos管也是静电敏感器件(esd)，在静电环境中容易受到损害。

2、静电击穿通常发生在mos管的栅极氧化层。由于mos管具有较高的输入阻抗和较小的栅-源极间电容，当外界电磁场或静电感应使mos管带电时，少量的电荷就能在极间电容上形成很高的电压，这可能导致氧化层击穿。击穿后的氧化层可能会形成针孔，导致栅极与源极或漏极短路。

3、为了保护mos管免受静电击穿的损害，一般采取以下防护措施：

4、1.包装和运输：在存储和运输过程中，应使用金属容器或导电材料包装mos管，避免将其放在易产生静电高压的化工材料或化纤织物中。

5、2.接地：在组装和调试过程中，应确保工具、仪表和工作台等设备良好接地，以防止操作人员的静电干扰。

6、3.防静电措施：操作人员不应穿着尼龙、化纤等易产生静电的衣物，并且在接触集成块前最好先接地。

7、4.使用保护元件：在mos管电路输入端串联保护二极管，以限制通时电流，防止过大瞬态输入电流对mos管造成损害。

8、5.选择具有内置保护电阻的mos管：有些mos管内置有保护电阻，这有助于限制过大的瞬态输入电流。

9、通过上述措施，可以一定降低mos管因静电击穿而损坏的风险。

10、公开号为cn102185301a的中国发明专利公开一种静电放电esd保护电路，包括具有一个或多个mos管的静电放电支路，还包括栅极触发信号产生电路，用于产生栅极触发信号，栅极触发信号连接到至少一个mos管的栅极；衬底触发信号产生电路，用于产生衬底触发信号，衬底触发信号连接到所述至少一个mos管的衬底；其中，衬底触发信号的反应时间不小于所述静电放电电压的上升时间或者不小于20ns。提高了静电放电保护电路的保护能力，降低误触发引起漏电流的可能性。

11、然而对于强静电场景下，上述静电放电esd保护电路存在的情况下，极间电容上依然在强静电场的干扰下有概率在极间电容上形成很高的电压，从而导致氧化层击穿，因此为了从根源上解决强静电场景的工作稳定性，应当设计一种mos管的封装结构，应对强静电工况，从而提高mos管的可靠性和稳定性。

技术实现思路

1、为了解决mos管在强静电工况中应用存在的技术问题，本发明提供一种用于强静电工况的mos管。采用如下的技术方案：

2、一种用于强静电工况的mos管，包括封装层、多层防静电结构、mos管、绝缘骨架和金属网层，所述绝缘骨架内设置多层空腔框，所述空腔框包括多个空腔段，多层空腔框之间分别通过绝缘骨架支撑，所述防静电结构包括多个液态屏蔽段和多个液态封装膜，所述液态封装膜包覆在液态屏蔽段外，并封装在空腔段内，多层防静电结构分别封装在多层空腔框内，且上下两层空腔框内的液态封装膜错开布置，下层防静电结构的液态屏蔽段位于上层防静电结构的液态屏蔽段之间的间隙，所述mos管封装在最内层防静电结构内，且与最内层防静电结构的液态封装膜的内侧设有塑封间隙，所述金属网层环绕在绝缘骨架的最外侧，并避开mos管的引脚，多层防静电结构分别装配完成后，通过塑封料进行塑封填充在塑封间隙、多层防静电结构之间绝缘骨架的间隙形成封装层、以及金属网层外围，形成用于强静电工况的mos管。

3、通过采用上述技术方案，采用在封装结构上进行对强静电工况的屏蔽设置，从根源上解决对mos管内电器件的干扰，传统的静电屏蔽结构一般基于法拉第笼原理实现，例如电器的金属网状外壳就可以达到静电屏蔽效果，然而这种固定式的静电屏蔽效果在外壳成型后就基本固定了，对于一些强静电场景或者特殊静电电压下依然可以穿透屏蔽层；

4、这里采用多个液态屏蔽段组成同一层屏蔽层，液态屏蔽段内采用具有良好导电性能的液体溶液封装在液态封装膜内成型，再将多个防静电结构装配在同一层的多个空腔框内形成单层的防静电结构，上下两层空腔框内的液态封装膜错开布置，同层相邻的空腔框之间塑封后形成多个防静电层的情况下，还保持了封装层、多层防静电结构和绝缘骨架的封装结构强度，再位于最外侧布置一层传统的静电屏蔽金属网层；

5、在强静电工况下，一般会经过金属网层的屏蔽作用后，会大幅衰减，能穿透金属网层的特定频率的强静电干扰源，其必然不能穿透液态屏蔽段和液态封装膜组成的防静电结构，因为金属网层与防静电结构内导电液的导电率差别较大，因此强静电场在穿过塑封料后与液态屏蔽段和液态封装膜接触，必然不能穿透防静电结构作用于mos管内电器件，从而保障强静电工况下mos管的正常稳定工作。

6、可选的，液态屏蔽段由导电液填充在液态封装膜内成型，导电液是在室温下导电率大于20×10-3s/cm。

7、通过采用上述技术方案，多个导电率大于20×10-3s/cm的导电液构成的液态屏蔽段构成的防静电结构可以有效对静电场进行屏蔽，且为了实现不同屏蔽层间的导电率梯度，采用容易配置的液态导电液来实现，可以实现对干扰电信号的屏蔽作用，且导电溶液还可根据不同的强静电工况进行特殊设置调平，不同导电率的导电溶液的设计可以实现防静电结构抗干扰性能的针对性调整，导电液可以是不同浓度的氯化钠溶液、碳酸钠溶液等导电液。

8、可选的，同一层防静电结构内多个液态屏蔽段是同一种导电液，相邻两层防静电结构内的导电液的导电率差值的绝对值不小于10×10-3s/cm，且多层防静电结构内的液态屏蔽段的导电液的导电率由外到内依次递增，金属网层的导电率与防静电结构内的导电液的导电率差值的绝对值不小于20×10-3s/cm。

9、通过采用上述技术方案，相邻两层防静电结构内的导电液的导电率差值的绝对值不小于10×10-3s/cm，可以使相邻两层防静电结构对于穿透了金属网层后的静电场具有不同的隔绝效果，形成梯度覆盖式抗静电干扰效果。

10、可选的，液态封装膜采用柔性耐高温材料制成，厚度不超过0.3mm。

11、通过采用上述技术方案，液态封装膜需要有一定的耐高温特性，至少需要能抗熔融状态的塑封料的高温，且采用柔性材质装配更加容易，例如采用ptfe、氧化锆-二氧化硅(zro2-sio2)纳米纤维等材质制成。

12、可选的，空腔段的为长方体，长方体的长宽厚尺寸为a×b×c，1mm≤a≤2mm，0.3mm≤b≤0.8mm，0.6mm≤c≤1mm。

13、通过采用上述技术方案，空腔段采用扁平状的长方体，覆盖面更广，且更加轻薄。

14、可选的，防静电结构的层数为两层或三层，且封装完成后厚度不超过4mm。

15、通过采用上述技术方案，为了保证在强静电工况下的保护性能，以及不要过度增加mos管的封装厚度，采用两层或三层的防静电结构，当然特殊工况下，不考虑封装厚度带来的产品厚度增加的情况下，可以设计更多层数的防静电结构。

16、可选的，所述mos管包括p型半导体、一对n型半导体、源极引脚、漏极引脚和栅极引脚结构，所述p型半导体设有一对n型半导体沟道，一对n型半导体分别装配在一对n型半导体沟道内，所述源极引脚的一端连接在一侧n型半导体的外侧面，所述漏极引脚的一端连接在n型半导体的外侧面，所述栅极引脚结构包括绝缘片、场效应片和栅极引脚，所述绝缘片的一侧面贴装在p型半导体表面，并位于一对n型半导体沟道之间，所述场效应片贴装在绝缘片的另一侧面，所述栅极引脚的一端连接在场效应片的外侧面；

17、绝缘片采用二氧化硅材料制成，场效应片采用mosfet金属氧化物材质制成。

18、可选的，源极引脚、漏极引脚和栅极引脚均从一侧引出封装层，且均设有弯折段，所述弯折段外侧设置多层防静电结构，用于屏蔽从引脚侧的静电场对mos管击穿。

19、通过采用上述技术方案，mos管可以采用传统的pn结mos管，主要是在引脚的设计上，采用源极引脚、漏极引脚和栅极引脚均从一侧引出封装层，设置弯折段，且在弯折段的一些也设置多层防静电结构，避免强静电场从引脚一侧穿透对内部的电器件造成损伤。

20、可选的，采用以下步骤进行封装：

21、步骤1，准备封装载体，将p型半导体置放在封装载体上，分别将一对n型半导体装配在p型半导体的一对n型半导体沟道内，将绝缘片的一侧面贴装一对n型半导体沟道之间的p型半导体上表面，将场效应片贴装在绝缘片的外侧面，再分别连接源极引脚、漏极引脚和栅极引脚的一端，另一端引出后进行折弯压制；

22、步骤2，将装配好的mos管置于绝缘骨架中部区域，且源极引脚、漏极引脚和栅极引脚的一些避开绝缘骨架上的空腔框甩出到同一侧；

23、步骤3，准备多个同一种导电液制成的多个液态屏蔽段，并封装在多个液态封装膜内，再将防静电结构装配在绝缘骨架的最内层多层空腔框内；

24、步骤4，由内到外依次完成多层防静电结构的装配；

25、步骤5，将金属网层包裹在绝缘骨架的最外围，并在源极引脚、漏极引脚和栅极引脚一侧进行开口；

26、步骤6，采用塑封设备对塑封间隙和多层防静电结构之间绝缘骨架的间隙灌注热熔塑封料，后在金属网层外层封装0.3mm厚的热熔塑封料，冷却成型后打得到用于强静电工况的mos管。

27、可选的，绝缘骨架与mos管的四个侧面之间的塑封间隙采用隔离模板先进行固定，在一侧塑封前先抽掉这一侧对应的隔离模板，直到四个侧面均完成塑封。

28、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：采用在封装结构上进行对强静电工况的屏蔽设置，从根源上解决对mos管内电器件的干扰，采用多个液态屏蔽段组成同一层屏蔽层，液态屏蔽段内采用具有良好导电性能的液体溶液封装在液态封装膜内成型，再将多个防静电结构装配在同一层的多个空腔框内形成单层的防静电结构，上下两层空腔框内的液态封装膜错开布置，同层相邻的空腔框之间塑封后形成多个防静电层的情况下，还保持了封装层、多层防静电结构和绝缘骨架的封装结构强度，再位于最外侧布置一层传统的静电屏蔽金属网层；

29、在强静电工况下，一般会经过金属网层的屏蔽作用后，会大幅衰减，能穿透金属网层的特定频率的强静电干扰源，金属网层与防静电结构内导电液的导电率差别较大，因此强静电场在穿过塑封料后与液态屏蔽段和液态封装膜接触，必然不能穿透防静电结构作用于mos管内电器件，从而保障强静电工况下mos管的正常稳定工作。