CN107393822A - 一种具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法，步骤包括芯片制作、芯片焊接、表面钝化、封装成型，本发明的器件一端具有瞬态电压抑制功能，另一端具有整流二极管的高压保护功能，可以提升线圈反向电动势的吸收速率，大大简化了在线圈保护电路中的安装方式，在瞬态电压抑制二极管的芯片制造过程中，采用双面扩散工艺使芯片具有两个击穿电压相同的PN结，在后续的装模烧焊过程中不需要对芯片进行分极性处理，大大提升了器件的生产效率。芯片分离采用吹砂切割或激光切割，两种芯片裂片工艺均能使芯片台面具有较小的损伤层，提升了芯片台面在腐蚀清洗后的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法。
背景技术
继电器内部具有线圈的结构，它在断电时会产生电压很大的反向电动势，会击穿继电器的驱动三极管，为此要在继电器驱动电路中设置二极管保护电路，通常称为续流二极管，以保护继电器驱动管，为了提升线圈反向电动势的吸收速率，通常会安装一只瞬态电压二极管和一只整流二极管，一共两只器件，本发明涉及一种同时具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法，器件一端具有瞬态电压抑制功能，另一端具有整流二极管的高压保护功能，可以提升线圈反向电动势的吸收速率，大大简化了在线圈保护电路中的安装方式，具有较高的市场推广价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法；包括以下步骤，
a、芯片制作，分别制作瞬态电压抑制二级管管芯和整流二级管管芯，制作完成后将管芯切割成需要的长度，然后对管芯表面进行处理；
b、芯片焊接，通过高温烧结将电极和引线烧焊成一个整体的电机引线，然后将电极引线和二极管管芯在600～800℃的高温下熔焊键和；
c、表面钝化，将熔焊键和后的管芯通过钝化处理；
d、封装成型，在钝化后的管芯表面上均匀涂覆玻璃粉浆，然后低温成型2～6h。
所述步骤a中瞬态电压抑制二级管管芯的制作方法为，使用N型单晶硅片做为材料，通过双面深结扩散工艺，形成双向PN结；所述整流二极管管芯的制作方法为，以N型单晶硅片为材料通过单面深结扩散工艺形成单向PN结。
所述步骤a中管芯在切割前还通过电子束蒸发或真空镀膜的方式在其表面制备铝金属薄膜，金属薄膜层的厚度为8μm～20μm。
所述步骤a中管芯的切割方式为激光切割或吹砂切割。
所述步骤c中钝化处理步骤依次为，酸腐蚀1～5次，每次1～5min；碱腐蚀1～3次，每次1～5min；钝化1～5次，每次0.5～3min。
所述酸腐蚀中酸腐蚀液按质量百分比是分析纯的65％～68％的硝酸、≥40％的氢氟酸、95％～98％的硫酸、≥99.5％的冰乙酸、≥99.5％的磷酸按体积比12：9：12：6：6的混合溶液。
所述碱腐蚀中碱腐蚀液为3％～6％的氢氧化钾溶液，碱腐蚀液温度为85～98℃。
所述钝化中钝化液按质量百分比是≥30％的双氧水、≥85％的磷酸和离子水按2:2:5混合的混合液。
所述步骤d中玻璃粉的主要含量为二氧化硅、氧化锌、三氧化二硼。
1所述低温成型通过低温成型炉完成；低温成型炉的升温速率 10～15℃/min，升温时间45～65min，烧结温度600～680℃，恒温时间5～40min，降温速率≤5℃/min。
本发明的有益效果在于：本发明的器件一端具有瞬态电压抑制功能，另一端具有整流二极管的高压保护功能，可以提升线圈反向电动势的吸收速率，大大简化了在线圈保护电路中的安装方式，在瞬态电压抑制二极管的芯片制造过程中，采用双面扩散工艺使芯片具有两个击穿电压相同的PN结，在后续的装模烧焊过程中不需要对芯片进行分极性处理，大大提升了器件的生产效率。芯片分离采用吹砂切割或激光切割，两种芯片裂片工艺均能使芯片台面具有较小的损伤层，提升了芯片台面在腐蚀清洗后的稳定性，同时为了保证样品在使用过程中满足不同的功能需求，芯片击穿电压范围从8V～440V，芯片尺寸具有1.5～5mm几种规格，可提供瞬态功率从300W/500W/1500W不等的各类器件；同时产品的整流端反向耐压可实现大于600V的反向阻断功能。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例1，使用N型单晶硅片做为材料，通过双面深结扩散工艺，形成双向PN结制作瞬态电压抑制二级管管芯；以N型单晶硅片为材料通过单面深结扩散工艺形成单向PN结制作整流二极管管芯。使二极管同时具有瞬态电压抑制功能和高压保护功能，可以提升线圈反向电动势的吸收速率，大大简化了在线圈保护电路中的安装方式；然后通过电子束蒸发或真空镀膜的方式在其表面制备铝金属薄膜，金属薄膜层的厚度为12μm，形成的铝金属薄膜做为后序管芯和电极引线焊接过程中的焊料，减少焊接时焊料添加的难度，缩短工艺周期，将管芯的切割方式为激光切割或吹砂切割，芯片分离采用吹砂切割或激光切割，两种芯片裂片工艺均能使芯片台面具有较小的损伤层。提升了芯片台面在表面处理腐蚀清洗后的稳定性。
通过高温烧结将电极和引线烧焊成一个整体的电机引线，然后将电极引线和二极管管芯在650℃的高温下熔焊键和；金属薄膜做为焊料在烧焊过程中将电极和管芯熔焊。
然后将管芯使用按质量百分比是分析纯的66％的硝酸、50％的氢氟酸、97％的硫酸、99.5％的冰乙酸、99.5％的磷酸按体积比12:9:12:6： 6的混合溶液酸腐蚀3次，每次2min；使用4％的氢氧化钾溶液对管芯表面进行碱腐蚀2次，碱腐蚀液温度为90℃。碱腐蚀增加器件的成品率，使管芯表面更加平整，有效的去除了芯片台面的染色层，每次腐蚀3min；然后使用按质量百分比是40％的双氧水、86％的磷酸和离子水按2:2:5混合的混合液钝化3次，每次1.5min；在酸腐蚀后通过去离子水将酸液清洗干净，在碱腐蚀后通过冷热离子水交替冲洗10次将碱液清洗干净；通过酸洗改善机械损伤，祛除表面吸附的杂质，降低表面电场，使PN结的击穿首先从体内发生，减小表面漏电；在通过丙酮进行超声波清洗7min，超声两次，再用酒精进行超声波清洗8min，超声一次，然后脱水、烘干。
采用手工涂覆方式均匀涂覆颗粒度在400目以上的玻璃粉浆，形成均匀的球体，涂粉后送入低温成型炉中低温成型3h，低温成型炉的升温速率12℃/min，升温时间55min，烧结温度650℃，恒温时间20min，降温速率4℃/min，玻璃粉的主要含量为二氧化硅、氧化锌、三氧化二硼，其膨胀系数与电极相近，提升了产品的热匹配性能。
实施例2，使用N型单晶硅片做为材料，通过双面深结扩散工艺，形成双向PN结制作瞬态电压抑制二级管管芯；以N型单晶硅片为材料通过单面深结扩散工艺形成单向PN结制作整流二极管管芯。使二极管同时具有瞬态电压抑制功能和高压保护功能，可以提升线圈反向电动势的吸收速率，大大简化了在线圈保护电路中的安装方式；然后通过电子束蒸发或真空镀膜的方式在其表面制备铝金属薄膜，金属薄膜层的厚度为18μm，形成的铝金属薄膜做为后序管芯和电极引线焊接过程中的焊料，减少焊接时焊料添加的难度，缩短工艺周期，将管芯的切割方式为激光切割或吹砂切割，芯片分离采用吹砂切割或激光切割，两种芯片裂片工艺均能使芯片台面具有较小的损伤层。提升了芯片台面在表面处理腐蚀清洗后的稳定性。
通过高温烧结将电极和引线烧焊成一个整体的电机引线，然后将电极引线和二极管管芯在650℃的高温下熔焊键和；金属薄膜做为焊料在烧焊过程中将电极和管芯熔焊。
然后将管芯使用按质量百分比是分析纯的67％的硝酸、55％的氢氟酸、98％的硫酸、99.5％的冰乙酸、99.5％的磷酸按体积比12:9:12:6： 6的混合溶液酸腐蚀4次，每次3min；使用5％的氢氧化钾溶液对管芯表面进行碱腐蚀3次，碱腐蚀液温度为93℃。碱腐蚀增加器件的成品率，使管芯表面更加平整，有效的去除了芯片台面的染色层，每次腐蚀4min；然后使用按质量百分比是40％的双氧水、87％的磷酸和离子水按2:2:5混合的混合液钝化4次，每次2min；在酸腐蚀后通过去离子水将酸液清洗干净，在碱腐蚀后通过冷热离子水交替冲洗10次将碱液清洗干净；通过酸洗改善机械损伤，祛除表面吸附的杂质，降低表面电场，使PN结的击穿首先从体内发生，减小表面漏电；在通过丙酮进行超声波清洗8min，超声两次，再用酒精进行超声波清洗9min，超声一次，然后脱水、烘干。
采用手工涂覆方式均匀涂覆颗粒度在400目以上的玻璃粉浆，形成均匀的球体，涂粉后送入低温成型炉中低温成型3.2h，低温成型炉的升温速率12℃/min，升温时间55min，烧结温度650℃，恒温时间 20min，降温速率4℃/min，玻璃粉的主要含量为二氧化硅、氧化锌、三氧化二硼，其膨胀系数与电极相近，提升了产品的热匹配性能。
Claims (10)
1.一种具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法，其特征在于：包括以下步骤，
a)、芯片制作，分别制作瞬态电压抑制二级管管芯和整流二级管管芯，制作完成后将管芯切割成需要的尺寸，然后对管芯表面进行处理；
b)、芯片焊接，通过高温烧结将电极和引线烧焊成一个整体的电机引线，然后将电极引线和二极管管芯在600～800℃的高温下熔焊键和；
c)、表面钝化，将熔焊键和后的管芯通过钝化处理；
d)、封装成型，在钝化后的管芯表面上均匀涂覆玻璃粉浆，然后低温成型2～6h。
2.如权利要求1所述的具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法，其特征在于：所述步骤a)中瞬态电压抑制二级管管芯的制作方法为，使用N型单晶硅片作为衬底材料，通过双面深结扩散工艺，形成双向PN结；所述整流二极管管芯的制作方法为，以N型单晶硅片为材料通过单面深结扩散工艺形成单向PN结。
3.如权利要求1所述的具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法，其特征在于：所述步骤a)中管芯在切割前还通过电子束蒸发或真空镀膜的方式在其表面制备铝金属薄膜，金属薄膜层的厚度为8μm～20μm。
4.如权利要求1所述的具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法，其特征在于：所述步骤a)中管芯的切割方式为激光切割或吹砂切割。
5.如权利要求1所述的具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法，其特征在于：所述步骤c)中钝化处理步骤依次为，酸腐蚀1～5次，每次1～5min；碱腐蚀1～3次，每次1～5min；钝化1～5次，每次0.5～3min。
6.如权利要求7所述的具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法，其特征在于：所述酸腐蚀中酸腐蚀液按质量百分比是分析纯的65％～68％的硝酸、≥40％的氢氟酸、95％～98％的硫酸、≥99.5％的冰乙酸、≥99.5％的磷酸按体积比12:9:12:6：6的混合溶液。
7.如权利要求7所述的具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法，其特征在于：所述碱腐蚀中碱腐蚀液为3％～6％的氢氧化钾溶液，碱腐蚀液温度为85～98℃。
8.如权利要求7所述的具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法，其特征在于：所述钝化中钝化液按质量百分比是≥30％的双氧水、≥85％的磷酸和离子水按2:2:5混合的混合液。
9.如权利要求1所述的具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法，其特征在于：所述步骤d)中玻璃粉的主要含量为二氧化硅、氧化锌、三氧化二硼。
10.如权利要求1所述的具有瞬态电压抑制和整流功能的玻璃钝化续流二极管的制造方法，其特征在于：所述低温成型通过低温成型炉完成；低温成型炉的升温速率10～15℃/min，升温时间45～65min，烧结温度600～680℃，恒温时间5～40min，降温速率≤5℃/min。
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