一种I类冶金键合二极管设计与制造技术的制作方法

本发明涉及电子元件的设计与制造技术领域，具体为一种i类冶金键合二极管设计与制造技术。

背景技术：

二极管是电子元件当中一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断（称为逆向偏压）。因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。

美军标定义的冶金键合产品分为三类，i类是银、硅合金冶金键合，ⅱ类是用合金焊片焊接的冶金键合，ⅲ类是压接结构。目前国内大多数厂商采用的都是ⅱ类、ⅲ类键合封装形式，而国外目前已经开始普遍采用i类冶金键合封装，i类冶金键合封装的产品芯片与钨柱表面不加焊片，其可靠性要比ⅱ类、ⅲ类键合封装的产品高很多，而且我国的i类冶金键合并没有十分的普及，i类冶金键合的体积也相对较大，产品的质量重，其可靠性低下，无法满足各种环境和质量等级要求，达不到i类冶金键合的效果。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种i类冶金键合二极管设计与制造技术，解决了i类冶金键合的体积也相对较大，产品的质量重，其可靠性低下，无法满足各种环境和质量等级要求的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种i类冶金键合二极管设计与制造技术，包括台面管芯，所述台面管芯上的两侧均设置有纯化层，所述台面管芯的两侧均固定连接有镀银钨柱，并且台面管芯和镀银钨柱的表面均固定连接有玻壳，所述玻壳的两侧且与镀银钨柱相对应的位置通过合金焊材均固定连接有紫铜丁头引线。

优选的，所述台面管芯和镀银钨柱以及玻壳和紫铜丁头引线均通过高温烧结在一起。

优选的，所述台面管芯的两面做al-ag金属化。

本发明还公开了一种i类冶金键合二极管设计与制造技术，包括以下步骤：

s1、台面管芯的制造：将n型单晶通过扩散、光刻、台面腐蚀、cvd、蒸发、划片工艺制成台面管芯，扩散采用表面涂b30的方式，在通过高温分布形成pn结；cvd钝化层采用sipos+氮化硅+mto二氧化硅的复合钝化层，蒸发在芯片表面先蒸发一层薄铝，再蒸发银；

s2、台面管芯与镀银钨柱烧结：台面管芯与镀银钨柱之间不加合金片，通过高温将台面管芯与镀银钨柱烧结在一起，使台面管芯与镀银钨柱之间形成共晶，烧结温度为960℃；

s3、玻壳与镀银钨柱的烧结：将烧结好的台面管芯和镀银钨柱与玻壳通过高温烧结在一起，烧结温度为800℃；

s4、紫铜丁头引线的烧结：紫铜丁头引线采用高温金88锗12合金焊料与镀银钨柱钎焊连接，焊接温度为410℃。

优选的，所述步骤s1中，扩散用杂质源的选择原则：导电类型、杂质扩散系数的大小、扩散掩蔽、容易获得纯度高且有较高蒸气压、毒性较小的杂质源。

（三）有益效果

本发明提供了一种i类冶金键合二极管设计与制造技术。具备以下有益效果：该i类冶金键合二极管设计与制造技术，通过台面管芯的两侧均固定连接有镀银钨柱，并且台面管芯和镀银钨柱的表面均固定连接有玻壳，所述玻壳的两侧且与镀银钨柱相对应的位置通过合金焊材均固定连接有紫铜丁头引线，以及制造技术包括：s1、台面管芯的制造、s2、台面管芯与镀银钨柱烧结、s3、玻壳与镀银钨柱的烧结和s4、紫铜丁头引线的烧结，解决了目前国内大多数厂商采用的都是ⅱ类、ⅲ类键合封装形式的情况，i类冶金键合封装的产品芯片与钨柱表面不加焊片，其可靠性要比ⅱ类、ⅲ类键合封装的产品高很多，促进了我国的i类冶金键合并的普及，改变了现有的i类冶金键合的体积也相对较大的问题，产品的质量轻，其可靠性能高，更好的满足了各种环境和质量等级要求，达到了i类冶金键合的效果，根据过往的生产统计，采用老的加工线路，最高合格率为75.2%，而新的加工方法合格率提升到98%；提高了检验效率，降低了制造成本，使用本发明制造技术后，材料费用大大减少，增加了公司收益。

附图说明

图1为本发明i类冶金键合成品管装配示意图；

图2为本发明管芯制造纵向剖面示意图；

图中，1台面管芯、2纯化层、3镀银钨柱、4玻壳、5合金焊材、6紫铜丁头引线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种i类冶金键合二极管，包括台面管芯1，台面管芯1的两面做al-ag金属化，台面管芯1上的两侧均设置有纯化层2，台面管芯1和镀银钨柱3以及玻壳4和紫铜丁头引线6均通过高温烧结在一起，台面管芯1的两侧均固定连接有镀银钨柱3，台面管芯1和镀银钨柱3烧结时不用焊片，并且台面管芯1和镀银钨柱3的表面均固定连接有玻壳4，玻壳4的两侧且与镀银钨柱3相对应的位置通过合金焊材5均固定连接有紫铜丁头引线6。

本实施例还提出了一种i类冶金键合二极管制造技术，其加工方法包括以下步骤：

s1、台面管芯1的制造：将n型单晶通过扩散、光刻、台面腐蚀、cvd、蒸发、划片工艺制成台面管芯1，扩散采用表面涂b30的方式，在通过高温分布形成pn结；cvd钝化层采用sipos+氮化硅+mto二氧化硅的复合钝化层2，蒸发在芯片表面先蒸发一层薄铝，再蒸发银；

s2、台面管芯1与镀银钨柱3烧结：台面管芯1与镀银钨柱3之间不加合金片，通过高温将台面管芯1与镀银钨柱3烧结在一起，使台面管芯1与镀银钨柱3之间形成共晶，烧结温度为960℃；

s3、玻壳4与镀银钨柱3的烧结：将烧结好的台面管芯1和镀银钨柱3与玻壳4通过高温烧结在一起，烧结温度为800℃；

s4、紫铜丁头引线6的烧结：紫铜丁头引线6采用高温金88锗12合金焊料与镀银钨柱3钎焊连接，焊接温度为410℃。

这种封装结构只有在高等级产品采用，其突出的热传导特性和高可靠的机械连接特性，保证器件在恶劣工作环境下可靠工作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。