二极管器件及其制造方法与流程

[0001]
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种二极管器件及其制造方法。


背景技术：

[0002]
pn结具有单向导电性，是电子技术中许多器件所利用的特性，常用的半导体器件例如半导体二极管，其物质基础就是pn结。随着集成电路(ic)的发展，由于各个半导体器件(如晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度的持续改进，半导体工业已经经历了快速增长。大多数情况下，这种集成密度的改进来自于最小特征尺寸的不断减小，这允许更多的部件集成到给定的区域。在应用过程中，需要将越来越多的电子半导体器件集成在同一个pcb板上，因此，半导体器件在制作过程中，往往需要考虑到其安装集成在pcb板上的便利性，以及需要尽可能的提高pcb板的应用效率，减少其面积的浪费。目前的二极管芯片在封装的时候，由于二极管芯片的两个电极分别设在二极管芯片的两端，因此，在封装的时候，往往需要从二极管芯片一端焊接引线到另一端，以使得该二极管芯片连接到电路中并焊接在pcb板上，但是，这样通过焊接连接引线的方式，复杂，不牢固，并且会浪费pcb板的使用面积，降低了pcb板贴片效率。
[0003]
因此，需要提供一种二极管器件，该芯片在封装应用时，能够提高pcb板贴片效率，并且避免浪费pcb板的使用面积。


技术实现要素：

[0004]
本发明[a1] 提供一种二极管器件，该芯片在封装应用时，便于贴装在pcb板上，提高pcb板贴片效率，并且避免浪费pcb板的使用面积。
[0005]
根据第一方面，一种实施例中提供一种二极管器件，包括：二极管芯片，所述二极管芯片的上表面覆盖有第一金属电极层，所述二极管芯片的下表面覆盖有第二金属电极层；所述第一金属电极层的面积大于所述上表面的面积；所述第二金属电极层的面积大于所述下表面的面积；贯穿所述二极管芯片以及第一金属电极层的厚度方向上具有通孔，所述通孔内部设有导电柱，所述导电柱与第二金属电极层电连接；所述导电柱的外侧壁具有绝缘层，用于与所述二极管芯片以及第一金属电极层绝缘隔离。
[0006]
一些实施例中，所述导电柱的上端部高于所述第一金属电极层的表面。
[0007]
一些实施例中，所述通孔尺寸为所述二极管芯片尺寸的1/5至1/20。
[0008]
一些实施例中，还包括包封层，所述包封层包绕在所述二极管芯片的一周，所述第一金属电极层的上表面的部分或全部被裸露，所述第二金属电极层的下表面的部分或全部被裸露。
[0009]
一些实施例中，所述导电柱为金属，导电柱的底部与所述第二金属电极层螺接固定。
[0010]
一些实施例中，所述二极管芯片为单向或双向tvs、半导体放电管或整流二极管芯
片。
[0011]
根据第二方面，一种实施例中提供一种二极管器件的制造方法，包括：提供二极管芯片，所述二极管芯片具有上表面和与之相对的下表面；预设通孔位置，在预设的通孔位置处，形成贯穿所述二极管芯片的第一通孔；在所述上表面焊接第一金属电极层，在所述下表面焊接第二金属电极层；对所述第一金属电极层进行开孔，形成贯穿所述第一金属电极层的第二通孔，所述第二通孔位置与所述第一通孔的位置一致，所述第一通孔和第二通孔组成贯穿所述第一金属电极层和所述二极管芯片的通孔；从所述第二金属电极层上由所述通孔内引出导电柱，所述导电柱的直径小于所述通孔的直径；沿所述导电柱与所述通孔的缝隙内填充绝缘材料，形成绝缘层，以使所述导电柱与所述二极管芯片以及第一金属电极层绝缘隔离。
[0012]
一些实施例中，从所述第二金属电极层上由所述通孔内引出导电柱，包括步骤：在预设通孔位置处的所述第二金属电极层上制作螺孔；在所述导电柱与所述第二金属电极层的连接端部制作对应所述螺孔的螺丝，通过螺接的方式固定连接所述导电柱和所述第二金属电极层。
[0013]
一些实施例中，通过调节所述导电柱的螺丝深度，来调节所述导电柱的上端部高出所述第一金属电极层的表面的高度。
[0014]
一些实施例中，在预设的通孔位置处，形成贯穿所述二极管芯片的第一通孔，包括步骤：在所述上表面上形成图形化光阻层，以所述图形化光阻层为掩膜，使用酸腐蚀的方式在二极管芯片厚度方向上形成贯穿的第一通孔；或者，使用激光切割的方法，在预设的通孔位置处切割，在二极管芯片厚度方向上形成贯穿第一通孔。
[0015]
依据上述实施例的二极管器件及其制造方法，由于在二极管芯片的中间或偏于中心的区域开孔，通过导电柱将正极或者负极从此孔引出到芯片另一面，使芯片的正负电极处于同一面，从而节约产品的封装尺寸并实现产品的贴片封装，以减少器件的pcb占用面积及提高pcb贴装效率。
附图说明
[0016]
图1为本发明一实施例中提供的器件结构示意图；图2为本发明另一实施例中提供的器件结构示意图；图3本发明又一实施例中提供的器件结构示意图；图4为本发明又一实施例中提供的器件结构示意图；图5为本发明一实施例中提供的器件制造方法流程图；图6为本发明一实施例中提供的器件制造步骤部分结构示意图；图7为本发明一实施例中提供的器件制造步骤部分结构示意图；图8为本发明一实施例中提供的器件制造步骤部分步骤结构示意图。
具体实施方式
[0017]
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0018]
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
[0019]
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
[0020]
由于在外部线路连接和封装的时候，往往需要从二极管芯片一端焊接引线到另一端，以使得该二极管芯片连接到电路中并集成在pcb板上，导致线路连接到外电路中时，使得连接线路复杂又不牢固，降低了pcb板贴片效率，并且外部线路焊接在pcb板上，也占用pcb板的面积，也对pcb板的使用面积造成一定的浪费。
[0021]
在本发明实施例中，所提供的二极管器件及其制造方法，包括二极管芯片，分别覆盖在二极管芯片的上表面和下表面的第一金属电极层和第二金属电极层，以及贯穿所述二极管芯片以及第一金属电极层的厚度方向上设置的导电柱，所述导电柱与所述第二金属电极层电连接，由于导电柱将正极或负极引出，且从所述二极管芯片的内部引出，能使二极管芯片的正极和负极处在同一个面，从而节约了器件封装的尺寸，并且能够满足器件直接通过贴装的方式连接安装在pcb板上，从而提高了pcb板的贴装效率，并节约了pcb板的占用空间，能够提高各中器件安装的集成性。
[0022]
参考图1至图4，本实施例提供一种二极管器件，包括二极管芯片100，该二极管芯片100可以是单向或双向tvs芯片，也可以是半导体放电管，还可以是普通的整流二极管芯片。该二极管芯片可以是台面结构也可以是平面类型结构。例如，图1和图4所示为双向的双台面结构的二极管芯片的封装结构示意图，图2所示为双向的平面类型结构的二极管芯片的封装结构示意图，图3所示为单向的平面型结构的二极管芯片的封装结构示意图。
[0023]
所述二极管芯片100的上表面覆盖有第一金属电极层101，所述二极管芯片100的下表面覆盖有第二金属电极层102；所述第一金属电极层101和所述第二金属电极层102分别是所述二极管芯片100的正极或者负极，例如，所述第一金属电极层101为所述二极管芯片100的正极，所述第二金属电极层102为所述二极管芯片100的负极。当对该二极管进行封装时，可以直接将正极和负极预留出来以便和外部电路连接。
[0024]
所述第一金属电极层101和第二金属电极层102为导电金属，可以是铜或镀银铜，一些实施例中，所述第一金属电极层101和第二金属电极层102为钼片或可伐金属片。第一金属电极层101和第二金属电极层102通过焊料焊接在所述上表面和下表面上。所述第一金
属电极层101和第二金属电极层102具有导电、导热功能，能使电流和热量快速均匀分散，避免电流和热量集中，同时金属材质有一定的机械硬度，包在芯片外面能避免芯片受外力作用而缺损。
[0025]
所述第一金属电极层101和第二金属电极层102的厚度可以为0.2mm至1.5mm。
[0026]
本实施例中，所述第一金属电极层101的面积大于所述上表面的面积，所述第二金属电极层102的面积大于所述下表面的面积。所述第一金属电极层101和第二金属电极层102为金属片，金属片的面积大于二极管芯片100利于电极的散热。
[0027]
贯穿所述二极管芯片100以及第一金属电极层101的厚度方向上具有通孔200，所述通孔200内部设有导电柱300，所述导电柱300与所述第二金属电极层102电连接。
[0028]
本实施例中，所述通孔尺寸为所述二极管芯片尺寸的1/5至1/20。例如，当二极管芯片的边长为7.6mm-21mm时，所述通孔200上表面的最大截面直径可以为1.2mm-3mm。
[0029]
所述通孔200也可以从二极管芯片的上表面至下表面逐渐减小，更便于工艺加工。所述通孔200的位置可以在所述二极管芯片的任何位置，本实施例中，所述通孔200位于芯片的中心位置，一些实施例中，所述通孔200可以是偏离芯片中心的位置。
[0030]
本实施例中，所述导电柱300为导电金属，导电柱300的底部与所述第二金属电极层102通过螺接的方式固定，螺接的方式能够使得固定更牢固，同时，利于制造工艺，方便调节导电柱300的高度，使得器件能够随着外部pcb板的需要变换高度，便于安装。
[0031]
本实施例中，所述导电柱300的上端部高于所述第一金属电极层101的表面，这样的结构使得导电柱300所引出的电极和第一金属电极层101所引出的电极更容易贴合在pcb板上，例如，可以通过插接的方式插到pcb预留的孔上，使得焊接更牢固，且可以定位。
[0032]
本实施例中，所述导电柱300的外侧壁还具有绝缘层301，用于与所述二极管芯片100以及第一金属电极层101绝缘隔离，使得导电柱300所引出的电极和第一金属电极层101所引出的电极之间隔离，避免器件短路。
[0033]
该结构中，二极管芯片100的中间或偏于中心的区域开孔，将正极或者负极从此孔引出到芯片另一面，使正负电极处于同一面，从而节约产品的封装尺寸并实现产品的贴片封装，提高pcb贴装效率并减少器件的pcb占用面积。
[0034]
本实施例中，还包括包封层400，所述包封层400包绕在所述二极管芯片100的一周，用于保护所述二极管芯片100的内部结构，提高该器件的可靠性和稳定性，所述第一金属电极层101的上表面和第二金属电极层102下表面需要至少裸露出来一部分，即，所述第一金属电极层的上表面的部分或全部可以裸露在外，所述第二金属电极层的下表面的部分或全部可以裸露在外，以便于散热或外接引线。
[0035]
参考图5，本实施例中还提供一种二极管器件的制造方法，所述方法包括：步骤1，提供二极管芯片100，所述二极管芯片100具有上表面和与之相对的下表面。
[0036]
该二极管芯片100可以是单向或双向tvs芯片，也可以是半导体放电管，还可以是普通的整流二极管芯片。该二极管芯片可以是台面结构也可以是平面类型结构。
[0037]
步骤2，预设通孔位置，在预设的通孔位置处，形成贯穿所述二极管芯片100的第一通孔。
[0038]
参考图6，预设通孔位置可以在所述二极管芯片100中心位置，也可以是偏离中心的位置，所述预设通孔尺寸为所述二极管芯片尺寸的1/5至1/20。例如，当二极管芯片的边
长为7.6mm-21mm时，所述预设通孔200上表面的最大截面直径可以为1.2mm-3mm。
[0039]
本实施例中，在预设的通孔位置处，形成贯穿所述二极管芯片100的第一通孔，包括步骤：在所述上表面上形成图形化光阻层，所述图形化光阻层上有预设通孔位置和图案，然后以所述图形化光阻层为掩膜，刻蚀所述二极管芯片，具体可以是使用酸腐蚀的方式在二极管芯片厚度方向上形成贯穿的第一通孔，使用酸腐蚀的方式刻蚀，可以避免芯片被应力损害，保障芯片的性能。
[0040]
在一些实施例中，还可以使用激光切割的方法，例如，在预设的通孔位置处使用激光，从而在二极管芯片100厚度方向上形成贯穿的第一通孔。
[0041]
步骤3，在所述上表面焊接第一金属电极层101，在所述下表面焊接第二金属电极层102。
[0042]
对所述第一金属电极层101进行开孔，形成贯穿所述第一金属电极层101的第二通孔，所述第二通孔位置与所述第一通孔的位置一致，所述第一通孔和第二通孔组成贯穿所述第一金属电极层101和所述二极管芯片100的通孔200。
[0043]
步骤4，从所述第二金属电极层102上由所述通孔200内引出导电柱300。
[0044]
可以结合参考图7，所述导电柱300的直径小于所述通孔200的直径。
[0045]
本实施例中，从所述第二金属电极层102上由所述通孔200内引出导电柱300，包括步骤：首先，在所述第二金属电极层102上，预设通孔位置处制作螺孔。
[0046]
然后，在所述导电柱300与所述第二金属电极层102的连接端部制作对应所述螺孔的螺丝。
[0047]
最后，通过螺接的方式固定连接所述导电柱300的底部和所述第二金属电极层102。
[0048]
本实施例中，由于是通过螺接的方式固定连接导电柱300和第二金属电极层102的，因此，还可以通过调节所述导电柱300的螺丝深度，来调节所述导电柱300的上端部高出所述第一金属电极层101的表面的高度，提高器件应用的灵活性。
[0049]
步骤5，沿所述导电300与所述通孔200的缝隙内填充绝缘材料，形成绝缘层301，以使所述导电柱300与所述二极管芯片100以及第一金属电极层101绝缘隔离。本实施例中，该芯片的四周具有台面沟槽。
[0050]
本实施例中，可以通过手工涂装或针筒注射涂覆的方式在所述导电300与所述通孔200的缝隙内填充绝缘材料，以形成绝缘层301。
[0051]
当完成上述步骤，该二极管器件制造完成，本实施例中，还通过塑封膜注塑成型，或者通过针筒滴胶的方式对该器件进行包封，以在该器件的外部形成包封层400，包封层400的材料具有绝缘、防水、导热功能，同时也避免外界有害气体或硬物接触到该芯片导致芯片损伤，可以结合参考图8，图8为导电柱300与第一金属电极层101高度齐平的结构示意图。
[0052]
在一些实施例中，上述对器件的包封层400的形成和所述绝缘层301的形成，可以通过注射或滴胶的方式同时形成。
[0053]
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限
制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。