一种半导体桥换能元封装结构及封装方法与流程

本发明属于半导体桥换能元封装，尤其涉及一种半导体桥换能元封装结构及封装方法。

背景技术：

1、火工品主要由外壳、换能元和起爆药剂组成。储能电容器对换能元的电热桥(如合金桥丝或合金桥膜或半导体桥)放电，电热桥在焦耳热的作用下迅速升温熔化、气化或电离，并引燃起爆药剂。换能元是影响火工品可靠性的重要元件，半导体桥换能元因其发火能量低、作用时间短、安全性高、发火性能稳定、工艺一致性高等优点，广泛应用于高性能火工品。

2、现有换能元技术采用半导体桥芯片与电极塞连接，主要包括：1、半导体桥芯片与电极塞粘接，通过金丝键合实现点连接；2、半导体桥芯片上下表面及侧面制作焊盘，再通过贴片连接半导体桥芯片和电极塞。其存在压药时焊线断开、贴片松动等不可靠问题，不适合压装起爆药剂；以及由于焊线的存在，不能使药剂与半导体桥紧密接触等问题，影响了半导体桥火工品的发火性能。

3、同时，现有换能元防静电技术方案采用tvs器件构成静电泄放或在pcb印制板结构中形成静电泄放，该方案均需要在原来的换能元基础上增加多个器件，从而增加了结构的复杂性和换能元体积。

技术实现思路

1、本发明提供一种半导体桥换能元封装结构及封装方法，旨在解决上述存在的问题。

2、本发明是这样实现的，一种半导体桥换能元封装结构，包括发火芯片和金属管壳，所述发火芯片安装在金属管壳内；所述发火芯片内设置有金属过孔和静电泄放通道，所述发火芯片底面设置有半导体桥，发火芯片顶面设置有焊盘；所述发火芯片底面与金属管壳底部内壁之间填充有药剂，所述发火芯片顶面通过焊盘密封焊接在金属管壳顶部内壁上；所述焊盘上安装有信号脚线，所述信号脚线与金属管壳之间灌封有环氧树脂。

3、进一步的，所述发火芯片底面通过气相沉积适配半导体桥要求的小颗粒致密多晶硅薄膜。

4、进一步的，所述发火芯片顶面通过厚膜工艺沉积金属焊盘。

5、进一步的，所述发火芯片顶面通过金锡合金片密封焊接在金属管壳顶部内壁上。

6、本发明还提供一种半导体桥换能元封装方法，包括以下步骤：

7、s1：采用htcc工艺制作具有金属过孔和静电泄放通道的陶瓷基板；

8、s2：对陶瓷基板进行双面磨平，采用厚膜工艺在陶瓷基板正面制作焊盘，所述焊盘用于连接信号脚线和与金属管壳密封焊接，采用气相沉积工艺在陶瓷基板背面制作半导体桥，得到集成模板；

9、s3：采用激光切割将集成模板分离为发火芯片；

10、s4：采用金锡合金片将发火芯片与金属管壳密封焊接封装、并绑定信号脚线，然后通过灌封环氧树脂进行固定。

11、进一步的，在步骤s2中，采用气相沉积工艺在陶瓷基板背面制作半导体桥具体包括：通过气相沉积适配半导体桥要求的小颗粒致密多晶硅薄膜。

12、进一步的，在步骤s2中，调整化学气相沉积参数，以满足小颗粒致密多晶硅薄膜要求。

13、进一步的，在步骤s2中，在陶瓷基板衬底上采用磁控溅射制作镍80/铬20薄膜过渡层，再气相沉积多晶硅。

14、进一步的，在步骤s3中，4吋所述集成模板通过激光切割分离形成1000个发火芯片。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开一种半导体桥换能元封装结构及封装方法，采用htcc工艺制作金属过孔和静电泄放通道，从而实现电极塞、半导体桥芯片、静电泄放功能等多功能一体化设计与模板化集成制造，具有制造成本低、高效换能与抗静电特点；4吋陶瓷基板通过激光切割分离形成1000个低成本发火芯片，该发火芯片替代了传统火工品用电极塞和半导体桥芯片和静电防护结构件，实现了多功能集成制造，大幅度降低了制造成本。

技术特征：

1.一种半导体桥换能元封装结构，其特征在于：包括发火芯片和金属管壳，所述发火芯片安装在金属管壳内；所述发火芯片内设置有金属过孔和静电泄放通道，所述发火芯片底面设置有半导体桥，发火芯片顶面设置有焊盘；所述发火芯片底面与金属管壳底部内壁之间填充有药剂，所述发火芯片顶面通过焊盘密封焊接在金属管壳顶部内壁上；所述焊盘上安装有信号脚线，所述信号脚线与金属管壳之间灌封有环氧树脂。

2.根据权利要求1所述的一种半导体桥换能元封装结构，其特征在于：所述发火芯片底面通过气相沉积适配半导体桥要求的小颗粒致密多晶硅薄膜。

3.根据权利要求1所述的一种半导体桥换能元封装结构，其特征在于：所述发火芯片顶面通过厚膜工艺沉积金属焊盘。

4.根据权利要求1所述的一种半导体桥换能元封装结构，其特征在于：所述发火芯片顶面通过金锡合金片密封焊接在金属管壳顶部内壁上。

5.一种半导体桥换能元封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种半导体桥换能元封装方法，其特征在于，在步骤s2中，采用气相沉积工艺在陶瓷基板背面制作半导体桥具体包括：通过气相沉积适配半导体桥要求的小颗粒致密多晶硅薄膜。

7.根据权利要求6所述的一种半导体桥换能元封装方法，其特征在于，在步骤s2中，调整化学气相沉积参数，以满足小颗粒致密多晶硅薄膜要求。

8.根据权利要求6所述的一种半导体桥换能元封装方法，其特征在于，在步骤s2中，在陶瓷基板衬底上采用磁控溅射制作镍80/铬20薄膜过渡层，再气相沉积多晶硅。

9.根据权利要求5所述的一种半导体桥换能元封装方法，其特征在于，在步骤s3中，4吋所述集成模板通过激光切割分离形成1000个发火芯片。

技术总结
本发明公开一种半导体桥换能元封装结构及封装方法，包括发火芯片和金属管壳，所述发火芯片安装在金属管壳内；所述发火芯片内设置有金属过孔和静电泄放通道，所述发火芯片底面设置有半导体桥，发火芯片顶面设置有焊盘；所述发火芯片底面与金属管壳底部内壁之间填充有药剂，所述发火芯片顶面通过焊盘密封焊接在金属管壳顶部内壁上；本发明公开一种半导体桥换能元封装结构及封装方法，采用HTCC工艺制作金属过孔和静电泄放通道，从而实现电极塞、半导体桥芯片、静电泄放功能等多功能一体化设计与模板化集成制造，具有制造成本低、高效换能与抗静电特点，实现了多功能集成制造，大幅度降低了制造成本。

技术研发人员：杨黎明,蒋小华
受保护的技术使用者：四川美创达电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16