一種厚膜片式二極體及其製造方法
2023-05-31 02:45:11
專利名稱：一種厚膜片式二極體及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種二極體產品及其製造方法，更具體地講，本發明涉及一種厚膜片式二極體及其大規模的製造方法。
背景技術：
二極體是一種大量使用的電子元件。在現有技術中，片式二極體的基本結構如圖1-4所示，這種結構一般包括基片1、背面電極2、背面標記(條形)3、底層電極4、晶片5、底層電極保護層6、上層電極7、上層電極保護層8、極性標記9以及端電極10；其中，背面電極2設置在基片1的下表面，背面標記3設置背面電極2之間，而底層電極4則設在基片1的上表面上，晶片5設置在底層電極4上，底層電極保護層6覆蓋在底層電極4和晶片5上，上層電極7設置在底層電極保護層6上，上層電極保護層8設置在上層電極7上，在上層電極保護層8之上再設置有極性標記，端電極10設置在基片1的兩端面上。
上述現有二極體的特點是背面電極2位於基片1的下表面，而底層電極4、晶片5、上層電極7等則位於基片1的上表面上。將這種二極體貼裝到電路板上時，背面電極2與電路板相接觸或接近，底層電極4、晶片5、上層電極7等則遠離電路板。經過錫焊之後，易產生如圖9、10所示的失效現象。其中，圖9所示的現象為產品在完成彎板強度試驗後，焊錫將底層電極保護層6和上層電極7拉脫，造成端頭電極10與底層電極4分離，而產生開路，其原因是底層電極保護層6的強度不足，無法和基片1一樣承受相同的拉力。圖10現象也是產品在完成彎板強度試驗後，焊錫將端頭電極10從基片1上拉脫，造成開路；其原因是端頭電極10和底層電極保護層6之間的結合力不強，在受到彎折力的作用下，首先在端頭電極10的上表面稜邊開裂，造成開路。
本發明的發明人注意到，如果二極體貼裝到電路板上時，底層電極4、晶片5、上層電極7等與電路板相接觸或接近，背面電極2則遠離電路板，那麼經過錫焊之後，就不易產生如圖9、10所示的失效現象。
而對於二極體的生產工藝來說，中國專利00109203.0中公開了一種典型地製備具有陶瓷基片及晶粒結構的二極體製造方法。實際上該專利方法的思路與製備片式電阻、片式電容方法的思路基本相同，早被業內廣泛使用。該專利的方法包括如下步驟在陶瓷基板上製作切溝以形成數百個單元；在基板上的每個單元表面形成下層導體；以導電膏將晶粒的底面粘接於下層導體上；在下層導體上方被覆封蓋材料；將晶粒頂端凸點顯露出來；在晶粒頂端凸點連接導體，並連接每個單元的邊緣，以形成上層導體；在上層導體的上方被覆絕緣保護膠；在保護膠表面標註極性或文字；利用基板本身的脆性及切溝，整體折裂成條狀體；在條狀體側面形成端子；利用基板本身的脆性及切溝，將條狀體折裂成單顆的元件。
在上述中國專利中，下層導體(即底層電極4)等則設置在基片1的上表面上，其所製備的二極體應具有圖1-4所示的結構，在貼裝錫焊過程仍易產生如圖9、圖10所示的失效現象。另一方面，為了增加下層導體(即底層電極4)的分割後截面積，使電極截面與端電極能夠充分接觸，該專利中將下層導體的漿料印刷在基片的切溝面，以利用基片切溝的深度以及漿料在切溝中的滲透性。但是，這樣的工藝使得下層導體(即底層電極4)、上層導體(即上層電極7)及其保護層均在切溝之上，在折裂成條狀體時難度較大，而且容易使產品產生損傷。再者，該專利所公開的倒三角形切溝也不有利於折裂。
因而有必要提供一種背面電極(或改稱表面電極)在基片的上表面上、而底層電極、晶片等則位於基片的下表面的二極體，以克服二極體貼裝過程中的失效問題；同時，也有必要提供一種便於折裂分割的生產二極體的方法，該方法可以大規模、高效率地生產表面電極位於基片上表面、而底層電極、晶片等則位於基片下表面的二極體。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種二極體，該二極體的表面電極位於基片上表面、而底層電極等則位於基片下表面。
本發明的二極體包括表面電極、基片、上層電極、底層電極、上層電極保護層、底層電極保護層、晶片以及端電極。其中，表面電極相當於現有技術中的背面電極，但卻設置在基片的上表面，與基片的上表面緊密接觸，而且在表面電極之間設置極性標記；底層電極也可稱為下層電極(與上層電極相對而言)，其設置基片的下表面上，與基片的下表面緊密接觸；晶片設置在底層電極上，底層電極的保護層覆蓋在底層電極和晶片上，但晶片的頂電極未被底層電極保護層所覆蓋；上層電極設置在底層電極保護層上，並與晶片的頂電極接觸；上層電極保護層設置在上層電極上，而且在上層電極保護層之上設置有二極體的背面標記(或稱底面標記)；端電極設置在基片的兩側端面上並與表面電極、底層電極和上層電極相接觸。
在二極體錫焊貼裝過程中，受焊錫拉伸影響較大的是基片的上表面。對於本發明的二極體來說，帶有表面電極的一面是基片的上表面，其受焊錫拉伸影響較大，而帶有保護層和晶片的一面是基片的下表面，其受焊錫拉伸影響較小，因而不易產生失效現象；因為表面電極相對較薄，而且只覆蓋基片表面的一部分，這樣，帶有表面電極的基片表面具有較高的強度，而帶有保護層的基片表面，由於其上面附有較厚的電極層(底層電極和上層電極)和保護層，強度較差，易被拉損。
優選地，在本發明的底層電極上，加設一層加厚電極，以加強底層電極與端電極的接觸，進一步改善二極體性能。加厚電極的形狀可以是條狀或其他的形狀，優選採用條狀的加厚電極。
在本發明中，二極體的極性標記採用與現有技術不同的方式。即極性標記的方式不採用直接印刷標記圖案的方式，而是採用如下方式在基片上印刷漿料的過程中，預留出不印刷漿料的部分，利用基片顏色和漿料顏色的色差對比來進行極性標記。漿料應採用能夠與基片產生色差的顏色。為了產生強烈的色差，漿料的顏色優選為黑色，基片的顏色優選為白色。
本發明的二極體可以進行電鍍，在端電極的表面形成鍍層，以起到耐焊和可焊的目的。
本發明的另一個目的是提供一種二極體的方法，該方法包括以下步驟(1)製備具有橫向切槽和縱向切槽的陶瓷基片；(2)在上述陶瓷基片帶切槽的表面上形成表面電極；(3)在上述陶瓷基片不帶切槽的表面上形成底層電極；(4)在所形成的表面電極之間形成極性標記；(5)在所形成的底層電極上貼裝晶片；(6)在所形成的底層電極上形成底層電極保護層；(7)在形成的底層電極保護層上形成上層電極；(8)在所形成的上層電極上形成上層電極保護層；(9)將上述形成上層電極保護層的產品沿陶瓷基片上的切槽方向分割成條狀；(10)在上述條狀產品的側面上形成端電極；(11)上述形成端電極的產品沿陶瓷基片上另一切槽方向分割成單個單元。
在使用本發明的上述製備方法時，既可以嚴格按照上述步驟的前後順序進行，也可以將某些步驟的前後順序進行適當調整，例如步驟(2)、(3)可以調換順序，但某些步驟的前後順序是不能調整的，例如步驟(5)-(8)的順序不能調換。
在步驟(1)中，製備帶有橫、縱向切槽的陶瓷基片的主要目的是便於基片單元的分割。切槽的形狀可以是各種各樣的，例如倒三角形、矩形、Y形等。由於Y形的切槽比起倒三角形和矩形的切槽更利於基片的分割，因此，本發明優選採用這種形狀的切槽。
在步驟(2)中，形成表面電極的方式可以採用印刷的方法，優選採用絲網印刷的方法，但不排除採用其它的方法。表面電極應沿著切槽形成，使得電極漿料能夠滲入槽溝，從而增加表面電極與端電極的接觸面，以改善二極體的性能。形成表面電極時，可以按照縱向切槽方向或者橫向切槽方向，選擇哪種方向可根據具體情況決定。
在步驟(3)中形成底層電極之後，還可以在其上面形成加厚電極如條狀的加厚電極，以增加底層電極與端電極的接觸面。
在步驟(4)形成極性標記之前，可以將所得到的半成品進行燒成，優選在高溫爐中燒成。
步驟(4)形成極性標記的方式可以利用陶瓷基片和印刷在其上的漿料例如樹脂漿料的色差來形成。例如，通過選擇黑色的漿料，與白色的基片形成色差，從而形成極性標記。
在步驟(5)中，在底層電極上貼裝晶片時，可以先在底層電極的中心位置印刷一個圓形的導電膠例如導電樹脂銀膠，並在該導電膠沒有乾燥之前，將晶片平整地貼上。貼上晶片之後，可以在低溫爐中進行固化。
在步驟(6)形成底層電極保護層時，應將底層電極的全部和晶片的主體覆蓋住，但應露出晶片的頂電極，使之與隨後形成的上層電極形成導通。
形成底層電極保護層之後，優選在低溫爐中進行固化。
在步驟(7)形成上層電極之前，如果晶片的頂電極顯露不夠，應先進行打磨，以便與上層電極形成良好的接觸。形成上層電極之後，優選在低溫爐中進行固化。
在步驟(8)的形成上層電極保護層之後，還可以進一步包括在上層電極保護層之上形成背面標記的步驟。
上述的方法中，還可以進一步包括在端電極上進行電鍍的步驟。
另外，形成底層電極、形成上層電極以及形成上層電極保護層的步驟優選採用絲網印刷的方法。
本發明的有益效果是本發明的二極體在焊接安裝時，產品性能不受影響，彎板後焊點可靠，不會出現開裂、拉脫現象，而且產品表面平整，沒有表面突起現象，有利於貼片機吸片。本發明的製備方法中，底層電極、晶片等則位於基片不帶切槽的表面，因而基片單元分割容易；而且，通過在切槽處形成表面電極、在底層電極處帶有加厚電極的方法，可以保證其與端電極更好地接觸。
以下結合附圖，來進一步說明本發明；但本發明並不限於如下的具體實施方式
。任何在本發明基礎上的改進或改變，仍屬於本發明的保護範圍。
圖1是現有技術中二極體的側面視圖。
圖2是現有技術中二極體的的縱截面視圖。
圖3是現有技術中二極體的上表面視圖。
圖4是現有技術中二極體的底面視圖。
圖5是本發明二極體的側面視圖。
圖6是本發明二極體的縱截面視圖。
圖7是本發明二極體的上表面視圖。
圖8是本發明二極體的底面視圖。
圖9是現有技術的二極體出現的失效狀態的示意圖。
圖10是現有技術的二極體出現的另一種失效狀態的示意圖。
圖11是本發明使用的陶瓷基片。
圖12是本發明的表面電極印刷示意圖。
圖13顯示了本發明的底層電極印刷示意圖。
圖14是本發明的加厚電極印刷示意圖。
圖15是本發明的極性標記印刷示意圖。
圖16是本發明的晶片貼裝示意圖。
圖17是本發明的底層電極保護層印刷示意圖。
圖18是本發明的上層電極印刷示意圖。
圖19是本發明的上層電極保護層印刷示意圖。
圖20是本發明的背面標記印刷圖。
圖1-20中的各附圖標記的含義為1——基片單元2——背面電極3——背面標記4——底層電極5——晶片6——底層電極保護層7——上層電極8——上層電極保護層9——極性標記10——端電極11——表面電極 12——縱向切槽13——橫向切槽具體實施方式
圖5-圖8是本發明的二極體的示意圖，其中，圖5是其側面視圖，圖6是其縱截面視圖，圖7是其上表面視圖，圖8是其底面視圖。從以上圖中可以看到，本發明的二極體包括表面電極11、基片1、上層電極7、底層電極4、上層電極保護層8、底層電極保護層6、晶片5以及端電極10，其中，表面電極11設置在基片1的上表面，表面電極11之間設置有極性標記9；底層電極4設在基片1的下表面上，晶片5設置在底層電極4上，底層電極保護層6覆蓋在底層電極4和晶片5上，但晶片5的頂電極未被底層電極保護層6覆蓋；上層電極7設置在底層電極保護層6上，並與晶片5的頂電極接觸；上層電極保護層8設置在上層電極7上，該上層電極保護層8之上設置有二極體的背面標記3；端電極10設置在基片1的兩端面上並與表面電極11、底層電極4和上層電極7相接觸。
本發明二極體的底層電極4上可以設置有加厚電極14，見圖14；端電極10可以電鍍有起耐焊和可焊作用的鍍層。
本發明二極體的製備過程如下取如圖11所示帶有橫向切槽13和縱向切槽12的陶瓷基片1，這些切槽有助於後面工序將其分割為矩形的小單元；如圖12所示，在陶瓷基片劃槽面的每個單元上用絲網印刷的方式印刷導電漿料形成表面電極圖形11；如圖13所示，在陶瓷基片劃槽面的反面每個單元上印刷導體漿料形成底層電極4；如圖14所示，在底層電極4的基礎上印刷加厚電極14；將產品放到高溫爐中進行燒結；如圖15所示，印刷極性標記；在陶瓷基片的切槽面、表面電極11之間印刷黑色樹脂漿料，在圖形的中間餘留有空心三角形極性標記；如圖16所示，在底層電極4上貼裝晶片5。預先在底層電極4的中間位置印刷一層導電銀膠，然後將晶片5貼在銀膠上，使其牢固地粘結在底層電極4上；如圖17所示，在印刷底層電極保護層6時，將漿料塗布到底層電極4和晶片5上，使漿料晶片5頂面的圓形電極不被漿料覆蓋，並保證漿料不會沿縫隙滲出；此步驟可以使用漿料刮板進行刮塗，但漿料刮板要求使用柔性材料，在刮動過程中要和晶片5的頂面接觸，使晶片5頂面的圓形電極顯露出來；對印刷好底層電極保護層6的產品進行研磨，使晶片5頂面的圓形電極充分顯露出來；然後對底層電極保護層6進行低溫固化；如圖18所示，在已經印刷好的底層電極保護層6上印刷上層電極7，使之和晶片5的頂面電極可靠地接觸，然後將其固化；如圖19所示，上層電極保護層8，使之完整的覆蓋上層電極7圖形；如圖20所示，在上層電極保護層8的表面印刷背面標記3；利用陶瓷基片本身的縱向劃槽12，將基片折成條狀；在條狀產品的端面上浸封上導電銀漿料，形成如圖8所示的端電極10；利用陶瓷基片本身的橫向切槽13，將條狀產品折裂成單個小單元；將小單元的產品進行電鍍，在端電極10的表面形成兩層鍍層；性能測試，包裝，製得本發明的二極體產品。
權利要求
1.一種二極體，該二極體包括表面電極(11)、基片(1)、上層電極(7)、底層電極(4)、上層電極保護層(8)、底層電極保護層(6)、晶片(5)以及端電極(10)，其特徵在於，所述的表面電極(11)設置在基片(1)的上表面，該表面電極(11)之間設置有極性標記(9)；所述的底層電極(4)設在所述基片(1)的下表面上，所述的晶片(5)設置在底層電極(4)上，所述的底層電極保護層(6)覆蓋在所述的底層電極(4)和所述的晶片(5)上，但所述晶片(5)的頂電極未被底層電極保護層(6)覆蓋；所述的上層電極(7)設置在底層電極保護層(6)上，並與所述晶片(5)的頂電極接觸；所述的上層電極保護層(8)設置在所述的上層電極(7)上，該上層電極保護層(8)之上設置有二極體的背面標記(3)；所述的端電極(10)設置在基片(1)的兩端面上並與所述的表面電極(11)、底層電極(4)和上層電極(7)相接觸。
2.如權利要求1所述的二極體，其特徵在於，在所述的底層電極(4)上還設置有加厚電極(14)。
3.如權利要求1所述的二極體，其特徵在於，所述的極性標記(9)是通過印刷在所述基片(1)和表面電極(11)上的樹脂漿料與所述基片(1)本身的色差形成的。
4.如權利要求1所述的二極體，其特徵在於，所述的端電極(10)設置有起耐焊和可焊作用的鍍層。
5.一種製備二極體的方法，該方法包括如下的步驟(1)製備具有橫向切槽和縱向切槽的陶瓷基片；(2)在上述陶瓷基片帶切槽的表面上形成表面電極；(3)在上述陶瓷基片不帶切槽的表面上形成底層電極；(4)在所形成的表面電極之間形成極性標記；(5)在所形成的底層電極上貼裝晶片；(6)在所形成的底層電極上形成底層電極保護層；(7)在形成的底層電極保護層上形成上層電極；(8)在所形成的上層電極上形成上層電極保護層；(9)將上述形成上層電極保護層的產品沿陶瓷基片上的切槽方向分割成條狀；(10)在上述條狀產品的端部側面上形成端電極；(11)將上述形成端電極的產品沿陶瓷基片上另一切槽方向分割成單個單元。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的切槽為Y型切槽。
7.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，該方法還包括在所述底層電極上形成加厚電極的步驟。
8.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，該方法還包括在所述端電極上進行電鍍的步驟。
9.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的極性標記是通過印刷在所述陶瓷基片和表面電極上的樹脂漿料與所述基片本身的色差形成的。
10.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的方法還包括在所形成的上層電極保護層上形成背面標記的步驟。
全文摘要
本發明公開了一種二極體及其製備方法。在本發明的二極體中，表面電極、極性標記位於基片的上表面，而底層電極、晶片、上層電極等位於基片的下表面，這樣的產品彎板後焊點可靠，不會出現開裂、拉脫現象，而且產品表面平整，沒有表面突起現象，有利於貼片機吸片。利用本發明的製備方法時，基片單元分割容易，生產效率更高，產品質量穩定。
文檔編號H01L21/329GK1722469SQ20041002789
公開日2006年1月18日 申請日期2004年7月5日 優先權日2004年7月5日
發明者楊曉平, 韋華通, 陳肇強, 張遠生, 李志堅 申請人:廣東風華高新科技股份有限公司