一種I類冶金鍵合二極體設計與製造技術的製作方法
2023-11-01 02:57:17
本發明涉及電子元件的設計與製造技術領域，具體為一種i類冶金鍵合二極體設計與製造技術。
背景技術：
二極體是電子元件當中一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方向流過，許多的使用是應用其整流的功能。而變容二極體則用來當作電子式的可調電容器。大部分二極體所具備的電流方向性我們通常稱之為「整流」功能。二極體最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過（稱為順向偏壓），反向時阻斷（稱為逆向偏壓）。因此，二極體可以想成電子版的逆止閥。
美軍標定義的冶金鍵合產品分為三類，i類是銀、矽合金冶金鍵合，ⅱ類是用合金焊片焊接的冶金鍵合，ⅲ類是壓接結構。目前國內大多數廠商採用的都是ⅱ類、ⅲ類鍵合封裝形式，而國外目前已經開始普遍採用i類冶金鍵合封裝，i類冶金鍵合封裝的產品晶片與鎢柱表面不加焊片，其可靠性要比ⅱ類、ⅲ類鍵合封裝的產品高很多，而且我國的i類冶金鍵合併沒有十分的普及，i類冶金鍵合的體積也相對較大，產品的質量重，其可靠性低下，無法滿足各種環境和質量等級要求，達不到i類冶金鍵合的效果。
技術實現要素：
（一）解決的技術問題
針對現有技術的不足，本發明提供了一種i類冶金鍵合二極體設計與製造技術，解決了i類冶金鍵合的體積也相對較大，產品的質量重，其可靠性低下，無法滿足各種環境和質量等級要求的問題。
（二）技術方案
為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種i類冶金鍵合二極體設計與製造技術，包括臺面管芯，所述臺面管芯上的兩側均設置有純化層，所述臺面管芯的兩側均固定連接有鍍銀鎢柱，並且臺面管芯和鍍銀鎢柱的表面均固定連接有玻殼，所述玻殼的兩側且與鍍銀鎢柱相對應的位置通過合金焊材均固定連接有紫銅丁頭引線。
優選的，所述臺面管芯和鍍銀鎢柱以及玻殼和紫銅丁頭引線均通過高溫燒結在一起。
優選的，所述臺面管芯的兩面做al-ag金屬化。
本發明還公開了一種i類冶金鍵合二極體設計與製造技術，包括以下步驟：
s1、臺面管芯的製造：將n型單晶通過擴散、光刻、臺面腐蝕、cvd、蒸發、劃片工藝製成臺面管芯，擴散採用表面塗b30的方式，在通過高溫分布形成pn結；cvd鈍化層採用sipos+氮化矽+mto二氧化矽的複合鈍化層，蒸發在晶片表面先蒸發一層薄鋁，再蒸發銀；
s2、臺面管芯與鍍銀鎢柱燒結：臺面管芯與鍍銀鎢柱之間不加合金片，通過高溫將臺面管芯與鍍銀鎢柱燒結在一起，使臺面管芯與鍍銀鎢柱之間形成共晶，燒結溫度為960℃；
s3、玻殼與鍍銀鎢柱的燒結：將燒結好的臺面管芯和鍍銀鎢柱與玻殼通過高溫燒結在一起，燒結溫度為800℃；
s4、紫銅丁頭引線的燒結：紫銅丁頭引線採用高溫金88鍺12合金焊料與鍍銀鎢柱釺焊連接，焊接溫度為410℃。
優選的，所述步驟s1中，擴散用雜質源的選擇原則：導電類型、雜質擴散係數的大小、擴散掩蔽、容易獲得純度高且有較高蒸氣壓、毒性較小的雜質源。
（三）有益效果
本發明提供了一種i類冶金鍵合二極體設計與製造技術。具備以下有益效果：該i類冶金鍵合二極體設計與製造技術，通過臺面管芯的兩側均固定連接有鍍銀鎢柱，並且臺面管芯和鍍銀鎢柱的表面均固定連接有玻殼，所述玻殼的兩側且與鍍銀鎢柱相對應的位置通過合金焊材均固定連接有紫銅丁頭引線，以及製造技術包括：s1、臺面管芯的製造、s2、臺面管芯與鍍銀鎢柱燒結、s3、玻殼與鍍銀鎢柱的燒結和s4、紫銅丁頭引線的燒結，解決了目前國內大多數廠商採用的都是ⅱ類、ⅲ類鍵合封裝形式的情況，i類冶金鍵合封裝的產品晶片與鎢柱表面不加焊片，其可靠性要比ⅱ類、ⅲ類鍵合封裝的產品高很多，促進了我國的i類冶金鍵合併的普及，改變了現有的i類冶金鍵合的體積也相對較大的問題，產品的質量輕，其可靠性能高，更好的滿足了各種環境和質量等級要求，達到了i類冶金鍵合的效果，根據過往的生產統計，採用老的加工線路，最高合格率為75.2%，而新的加工方法合格率提升到98%；提高了檢驗效率，降低了製造成本，使用本發明製造技術後，材料費用大大減少，增加了公司收益。
附圖說明
圖1為本發明i類冶金鍵合成品管裝配示意圖；
圖2為本發明管芯製造縱向剖面示意圖；
圖中，1臺面管芯、2純化層、3鍍銀鎢柱、4玻殼、5合金焊材、6紫銅丁頭引線。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本發明實施例提供一種i類冶金鍵合二極體，包括臺面管芯1，臺面管芯1的兩面做al-ag金屬化，臺面管芯1上的兩側均設置有純化層2，臺面管芯1和鍍銀鎢柱3以及玻殼4和紫銅丁頭引線6均通過高溫燒結在一起，臺面管芯1的兩側均固定連接有鍍銀鎢柱3，臺面管芯1和鍍銀鎢柱3燒結時不用焊片，並且臺面管芯1和鍍銀鎢柱3的表面均固定連接有玻殼4，玻殼4的兩側且與鍍銀鎢柱3相對應的位置通過合金焊材5均固定連接有紫銅丁頭引線6。
本實施例還提出了一種i類冶金鍵合二極體製造技術，其加工方法包括以下步驟：
s1、臺面管芯1的製造：將n型單晶通過擴散、光刻、臺面腐蝕、cvd、蒸發、劃片工藝製成臺面管芯1，擴散採用表面塗b30的方式，在通過高溫分布形成pn結；cvd鈍化層採用sipos+氮化矽+mto二氧化矽的複合鈍化層2，蒸發在晶片表面先蒸發一層薄鋁，再蒸發銀；
s2、臺面管芯1與鍍銀鎢柱3燒結：臺面管芯1與鍍銀鎢柱3之間不加合金片，通過高溫將臺面管芯1與鍍銀鎢柱3燒結在一起，使臺面管芯1與鍍銀鎢柱3之間形成共晶，燒結溫度為960℃；
s3、玻殼4與鍍銀鎢柱3的燒結：將燒結好的臺面管芯1和鍍銀鎢柱3與玻殼4通過高溫燒結在一起，燒結溫度為800℃；
s4、紫銅丁頭引線6的燒結：紫銅丁頭引線6採用高溫金88鍺12合金焊料與鍍銀鎢柱3釺焊連接，焊接溫度為410℃。
這種封裝結構只有在高等級產品採用，其突出的熱傳導特性和高可靠的機械連接特性，保證器件在惡劣工作環境下可靠工作。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下。由語句「包括一個......限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素」。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同物限定。