CN107342222A - 一种用gpp芯片制造超高频高压二极管的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用GPP芯片制造超高频高压二极管的方法，步骤包括：(1)整列：将GPP芯片通过真空整列盘进行整列，使GPP芯片的PN面方向一致，将与芯片大小相当的圆形焊片通过真空整列盘进行整列；(2)治具组装：所述治具包括第一石墨盘、第二石墨盘和第三石墨盘，在最底部放置一其内控中放置有铜引线的第一石墨盘，本发明采用上述结构，使用带有芯片表面生长有硅绝缘材料技术制成并用玻璃保护表面的芯片，其表面钝化技术有效的固定了可移动离子，玻璃的绝缘强度高，产品的高温特性好，其高温下的反向漏电比原有的降低了一个数量级，失效率低可靠性高。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用GPP芯片制造超高频高压二极管的方法。
背景技术：
目前，高压二极管的制造方法是：合金焊接→线切割芯片→使用酸洗腐蚀芯片台面造型→组装焊接→碱腐蚀→清洗→涂覆PI胶→固化→压膜→后固化→电镀→测试打印→目检→包装的工艺流程，采用这种方法制造的高压二极管存在诸多问题：1、由于在制造过程中使用了酸腐蚀加碱腐蚀，其腐蚀量难以控制，芯片和金属材料一同清洗，金属离子沾污严重，再加上治具的沾污，芯片表面很难清洗干净，造成的高温特性差可靠性低；2、由于使用扩散片合金焊接，产生气泡很难排出，在切割后容易造成接触不良，在腐蚀时产生钻蚀形成孔洞，耐正向浪涌能力差；3、管芯在腐蚀后会有焊片的凸起部分，容易产生倒沿，使其耐反向特性降低，反向击穿失效风险高；4、只能生产0.5A以下的小电流高压二极管，大电流的高压二极管需要利用小电流的高压二极管并联实现，分支的正向压降不一致，其分流不同导致压降低的电流大工作温度过高降低寿命；5、制成使用了线切割、酸腐蚀、碱腐蚀、涂胶等流程，生产周期长，费油污水排放，污染环境。
发明内容：
本发明提供了一种用GPP芯片制造超高频高压二极管的方法，设计合理，可靠性高，耐正向浪涌能力强，反向击穿失效风险低，使用寿命长，生产过程对环境无污染，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种用GPP芯片制造超高频高压二极管的方法，步骤包括：
(1)整列：将GPP芯片通过真空整列盘进行整列，使GPP芯片的PN面方向一致，将与芯片大小相当的圆形焊片通过真空整列盘进行整列；
(2)治具组装：所述治具包括第一石墨盘、第二石墨盘和第三石墨盘，在最底部放置一其内控中放置有铜引线的第一石墨盘，在第一石墨盘上放置第二石墨盘，第一石墨盘的内孔与第二石墨盘的内孔位置相对，在第二石墨盘的内孔中放入焊片，焊片与第一石墨盘内的铜引线相接触，根据所需要制造的二极管的耐压值来确定所需GPP芯片的个数，在第二石墨盘的内孔中间隔放入GPP芯片和焊片，最顶部为焊片，在第二石墨盘的顶部放置第三石墨盘，第三石墨盘的内孔与第二石墨盘的内孔位置相对，在第三石墨盘的内孔中放置铜引线，铜引线与焊片相接触；
(3)焊接：将治具放入隧道式烧结炉内加热，隧道式烧结炉内氮气流量：200-210L/H，温度为320-360℃，时间为10-12分钟；
(4)脱模：将治具从隧道式烧结炉中取出，将治具解体，取出焊接成型的PN结及引线；
(5)清洗：将焊接好的PN结及引线转移到清洗盘，使用丙酮清洗液进行清洗，然后进行超声清洗；
(6)烘干：将经过步骤(5)清洗后的焊接好的PN结及引线的铜导线在紫外灯箱下烘烤30-35分钟，温度80-85℃；
(7)塑封：将经过步骤(6)烘干的PN结及引线，使用EME1100RG环氧模塑料进行塑封，模温为180-185℃
(8)固化：将经过步骤(7)塑封的PN结及引线放入高温固化，温度为170-175℃，时间为8小时；
(9)电镀：将经过步骤(8)固化的PN结及引线通过滚镀方式进行电镀，镀层为锡，镀层厚度为4-7um；
(10)包装：对PN结及引线安装外壳，得到超高频高压二极管。
在步骤(2)中所述焊片的成分为92.5％Pb 5％Sn 0.5Ag，焊片的厚度为0.3mm。
本发明采用上述结构，使用带有芯片表面生长有硅绝缘材料技术制成并用玻璃保护表面的芯片，其表面钝化技术有效的固定了可移动离子，玻璃的绝缘强度高，产品的高温特性好，其高温下的反向漏电比原有的降低了一个数量级，失效率低可靠性高；GPP芯片的叠加焊接工艺，其芯片面积可以按电流大小进行选择，接触面积大耐正向浪涌能力高；使用了单片GPP芯片叠加焊接，焊接中焊锡材融化后在张力作用下呈回缩，焊料不会有倒沿问题，排除了放电短路问题；GPP芯片可以从0.5A到20A，电压可以做到3-100kV。任意叠加和选择，实现了大电流超高频产品。生产制成去除了线切割、酸腐蚀和碱腐蚀环节，降低生产周期，减少排污绿色环保。
附图说明：
图1为本发明的步骤(2)中的治具的结构示意图。
图中，1、第一石墨盘，2、第二石墨盘，3、第三石墨盘，4、铜引线，5、焊片，6、GPP芯片。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
实施例1：
一种用GPP芯片制造超高频高压二极管的方法，步骤包括：
(1)整列：将GPP芯片通过真空整列盘进行整列，使GPP芯片的PN面方向一致，将与芯片大小相当的圆形焊片通过真空整列盘进行整列；
(2)治具组装：所述治具包括第一石墨盘1、第二石墨盘2和第三石墨盘3，在最底部放置一其内控中放置有铜引线的第一石墨盘1，在第一石墨盘1上放置第二石墨盘2，第一石墨盘1的内孔与第二石墨盘2的内孔位置相对，在第二石墨盘的内孔中放入焊片5，焊片5与第一石墨盘1内的铜引线4相接触，根据所需要制造的二极管的耐压值来确定所需GPP芯片6的个数，如单个芯片的电压为1kV,要制作8kV的高压二极管，设计余量一般为20％，那就依次放入10颗芯片。在第二石墨盘的内孔中间隔放入GPP芯片6和焊片5，最顶部为焊片5，在第二石墨盘2的顶部放置第三石墨盘3，第三石墨盘3的内孔与第二石墨盘2的内孔位置相对，在第三石墨盘3的内孔中放置铜引线4，铜引线4与焊片5相接触；
(3)焊接：将治具盘放入隧道式烧结炉内加热，隧道式烧结炉内氮气流量：200L/H，温度为320℃，时间为10分钟；
(4)脱模：将治具从隧道式烧结炉中取出，将治具解体，取出焊接成型的PN结及引线；
(5)清洗：将焊接好的PN结及引线转移到清洗盘，使用丙酮清洗液进行清洗，然后进行超声清洗；
(6)烘干：将经过步骤(5)清洗后的焊接好的PN结及引线的铜导线在紫外灯箱下烘烤30分钟，温度80℃；
(7)塑封：将经过步骤(6)烘干的PN结及引线，使用EME1100RG环氧模塑料进行塑封，模温为180℃
(8)固化：将经过步骤(7)塑封的PN结及引线放入高温固化，温度为170℃，时间为8小时；
(9)电镀：将经过步骤(8)固化的PN结及引线通过滚镀方式进行电镀，镀层为锡，镀层厚度为4um；
(10)包装：对PN结及引线安装外壳，得到超高频高压二极管。
在步骤(2)中所述焊片的成分为92.5％Pb 5％Sn 0.5Ag，焊片的厚度为0.3mm。
实施例2：
一种用GPP芯片制造超高频高压二极管的方法，步骤包括：
(1)整列：将GPP芯片通过真空整列盘进行整列，使GPP芯片的PN面方向一致，将与芯片大小相当的圆形焊片通过真空整列盘进行整列；
(2)治具组装：所述治具包括第一石墨盘1、第二石墨盘2和第三石墨盘3，在最底部放置一其内控中放置有铜引线的第一石墨盘1，在第一石墨盘1上放置第二石墨盘2，第一石墨盘1的内孔与第二石墨盘2的内孔位置相对，在第二石墨盘的内孔中放入焊片5，焊片5与第一石墨盘1内的铜引线4相接触，根据所需要制造的二极管的耐压值来确定所需GPP芯片6的个数，如单个芯片的电压为1kV,要制作8kV的高压二极管，设计余量一般为20％，那就依次放入10颗芯片。在第二石墨盘的内孔中间隔放入GPP芯片6和焊片5，最顶部为焊片5，在第二石墨盘2的顶部放置第三石墨盘3，第三石墨盘3的内孔与第二石墨盘2的内孔位置相对，在第三石墨盘3的内孔中放置铜引线4，铜引线4与焊片5相接触；
(3)焊接：将治具放入隧道式烧结炉内加热，隧道式烧结炉内氮气流量：210L/H，温度为360℃，时间为12分钟；
(4)脱模：将治具从隧道式烧结炉中取出，将治具解体，取出焊接成型的PN结及引线；
(5)清洗：将焊接好的PN结及引线转移到清洗盘，使用丙酮清洗液进行清洗，然后进行超声清洗；
(6)烘干：将经过步骤(5)清洗后的焊接好的PN结及引线的铜导线在紫外灯箱下烘烤35分钟，温度85℃；
(7)塑封：将经过步骤(6)烘干的PN结及引线，使用EME1100RG环氧模塑料进行塑封，模温为185℃
(8)固化：将经过步骤(7)塑封的PN结及引线放入高温固化，温度为175℃，时间为8小时；
(9)电镀：将经过步骤(8)固化的PN结及引线通过滚镀方式进行电镀，镀层为锡，镀层厚度为7um；
(10)包装：对PN结及引线安装外壳，得到超高频高压二极管。
在步骤(2)中所述焊片的成分为92.5％Pb 5％Sn 0.5Ag，焊片的厚度为0.3mm。
实施例3：
一种用GPP芯片制造超高频高压二极管的方法，步骤包括：
(1)整列：将GPP芯片通过真空整列盘进行整列，使GPP芯片的PN面方向一致，将与芯片大小相当的圆形焊片通过真空整列盘进行整列；
(2)治具组装：所述治具包括第一石墨盘1、第二石墨盘2和第三石墨盘3，在最底部放置一其内控中放置有铜引线的第一石墨盘1，在第一石墨盘1上放置第二石墨盘2，第一石墨盘1的内孔与第二石墨盘2的内孔位置相对，在第二石墨盘的内孔中放入焊片5，焊片5与第一石墨盘1内的铜引线4相接触，根据所需要制造的二极管的耐压值来确定所需GPP芯片6的个数，如单个芯片的电压为1kV,要制作8kV的高压二极管，设计余量一般为20％，那就依次放入10颗芯片。在第二石墨盘的内孔中间隔放入GPP芯片6和焊片5，最顶部为焊片5，在第二石墨盘2的顶部放置第三石墨盘3，第三石墨盘3的内孔与第二石墨盘2的内孔位置相对，在第三石墨盘3的内孔中放置铜引线4，铜引线4与焊片5相接触；
(3)焊接：将治具放入隧道式烧结炉内加热，隧道式烧结炉内氮气流量：205L/H，温度为340℃，时间为11分钟；
(4)脱模：将治具从隧道式烧结炉中取出，将治具解体，取出焊接成型的PN结及引线；
(5)清洗：将焊接好的PN结及引线转移到清洗盘，使用丙酮清洗液进行清洗，然后进行超声清洗；
(6)烘干：将经过步骤(5)清洗后的焊接好的PN结及引线的铜导线在紫外灯箱下烘烤32分钟，温度82℃；
(7)塑封：将经过步骤(6)烘干的PN结及引线，使用EME1100RG环氧模塑料进行塑封，模温为182℃
(8)固化：将经过步骤(7)塑封的PN结及引线放入高温固化，温度为172℃，时间为8小时；
(9)电镀：将经过步骤(8)固化的PN结及引线通过滚镀方式进行电镀，镀层为锡，镀层厚度为5um；
(10)包装：对PN结及引线安装外壳，得到超高频高压二极管。
在步骤(2)中所述焊片的成分为92.5％Pb 5％Sn 0.5Ag，焊片的厚度为0.3mm。
实施例4：
一种用GPP芯片制造超高频高压二极管的方法，步骤包括：
(1)整列：将GPP芯片通过真空整列盘进行整列，使GPP芯片的PN面方向一致，将与芯片大小相当的圆形焊片通过真空整列盘进行整列；
(2)治具组装：所述治具包括第一石墨盘1、第二石墨盘2和第三石墨盘3，在最底部放置一其内控中放置有铜引线的第一石墨盘1，在第一石墨盘1上放置第二石墨盘2，第一石墨盘1的内孔与第二石墨盘2的内孔位置相对，在第二石墨盘的内孔中放入焊片5，焊片5与第一石墨盘1内的铜引线4相接触，根据所需要制造的二极管的耐压值来确定所需GPP芯片6的个数，如单个芯片的电压为1kV,要制作8kV的高压二极管，设计余量一般为20％，那就依次放入10颗芯片。在第二石墨盘的内孔中间隔放入GPP芯片6和焊片5，最顶部为焊片5，在第二石墨盘2的顶部放置第三石墨盘3，第三石墨盘3的内孔与第二石墨盘2的内孔位置相对，在第三石墨盘3的内孔中放置铜引线4，铜引线4与焊片5相接触；
(3)焊接：将治具放入隧道式烧结炉内加热，隧道式烧结炉内氮气流量：206L/H，温度为350℃，时间为11分钟；
(4)脱模：将治具从隧道式烧结炉中取出，将治具解体，取出焊接成型的PN结及引线；
(5)清洗：将焊接好的PN结及引线转移到清洗盘，使用丙酮清洗液进行清洗，然后进行超声清洗；
(6)烘干：将经过步骤(5)清洗后的焊接好的PN结及引线的铜导线在紫外灯箱下烘烤33分钟，温度83℃；
(7)塑封：将经过步骤(6)烘干的PN结及引线，使用EME1100RG环氧模塑料进行塑封，模温为183℃
(8)固化：将经过步骤(7)塑封的PN结及引线放入高温固化，温度为173℃，时间为8小时；
(9)电镀：将经过步骤(8)固化的PN结及引线通过滚镀方式进行电镀，镀层为锡，镀层厚度为6um；
(10)包装：对PN结及引线安装外壳，得到超高频高压二极管。
在步骤(2)中所述焊片的成分为92.5％Pb 5％Sn 0.5Ag，焊片的厚度为0.3mm。
实验：
1、采用本发明的方法制造的超高频高压二极管高温特性好，以500mA 8kV规格的产品为例，通过高压二极管测试机行的高温漏电测试结果如下表所示：
| 参数 | IRRM2(uA) |
| 测试条件 | VBR＝VRRM Ta＝100℃ |
| 1 | 0.25 |
| 2 | 0.22 |
| 3 | 0.26 |
| 4 | 0.33 |
| 5 | 0.27 |
| 6 | 0.42 |
| 7 | 0.32 |
| 8 | 0.35 |
| 9 | 0.31 |
| 10 | 0.38 |
高温漏电小于1uA，而其他同规格的产品的测试结果的漏电在5uA左右。
2、采用本发明的方法制造的超高频高压二极管工作结温大大提高，在工作结温提高到175℃，通过什么仪器进行高温反偏试验1000小时，全部合格；而其他封装方式的产品在175℃下做高温反偏试验全部不合格。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (2)
1.一种用GPP芯片制造超高频高压二极管的方法，其特征在于：步骤包括：
(1)整列：将GPP芯片通过真空整列盘进行整列，使GPP芯片的PN面方向一致，将与芯片大小相当的圆形焊片通过真空整列盘进行整列；
(2)治具组装：所述治具包括第一石墨盘、第二石墨盘和第三石墨盘，在最底部放置一其内控中放置有铜引线的第一石墨盘，在第一石墨盘上放置第二石墨盘，第一石墨盘的内孔与第二石墨盘的内孔位置相对，在第二石墨盘的内孔中放入焊片，焊片与第一石墨盘内的铜引线相接触，根据所需要制造的二极管的耐压值来确定所需GPP芯片的个数，在第二石墨盘的内孔中间隔放入GPP芯片和焊片，最顶部为焊片，在第二石墨盘的顶部放置第三石墨盘，第三石墨盘的内孔与第二石墨盘的内孔位置相对，在第三石墨盘的内孔中放置铜引线，铜引线与焊片相接触；
(3)焊接：将治具放入隧道式烧结炉内加热，隧道式烧结炉内氮气流量：200-210L/H，温度为320-360℃，时间为10-12分钟；
(4)脱模：将治具从隧道式烧结炉中取出，将治具解体，取出焊接成型的PN结及引线；
(5)清洗：将焊接好的PN结及引线转移到清洗盘，使用丙酮清洗液进行清洗，然后进行超声清洗；
(6)烘干：将经过步骤(5)清洗后的焊接好的PN结及引线的铜导线在紫外灯箱下烘烤30-35分钟，温度80-85℃；
(7)塑封：将经过步骤(6)烘干的PN结及引线，使用EME1100RG环氧模塑料进行塑封，模温为180-185℃
(8)固化：将经过步骤(7)塑封的PN结及引线放入高温固化，温度为170-175℃，时间为8小时；
(9)电镀：将经过步骤(8)固化的PN结及引线通过滚镀方式进行电镀，镀层为锡，镀层厚度为4-7um；
(10)包装：对PN结及引线安装外壳，得到超高频高压二极管。
2.根据权利要求1所述的一种用GPP芯片制造超高频高压二极管的方法，其特征在于：在步骤(2)中所述焊片的成分为92.5％Pb 5％Sn 0.5Ag，焊片的厚度为0.3mm。
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