[实用新型]一种N衬底单向骤回TVS器件

说明书

本实用新型公开了一种浅槽结构N衬底单向骤回TVS器件，包括N衬底TVS芯片和基岛，所述N衬底TVS芯片背面粘合在所述基岛上，其特征在于：所述N衬底TVS芯片背面P区与背面氧化层之间挖有浅槽，槽内填充有不含铅的绝缘材料填充物。本实用新型增加了背面浅槽，通过背面挖浅槽后氧化和填充工艺，将背面容易发生短路的位置保护起来，更换上芯工艺为刷胶工艺，避免了侧面溢胶问题，降低了短路风险；本实用新型浅槽工艺更利于背面填平，能够降低刷胶难度和对设备的损耗，提高上芯效率；本实用新型通过开发新型胶水，避免浪涌冲击时爆管和毛刺问题，提高了产品稳定性；本实用新型浅槽填充可选填充物可满足客户对RoHS和PB free要求。

技术领域

本实用新型属于半导体芯片器件结构和封装工艺技术领域，具体涉及一种浅槽结构N衬底单向骤回TVS器件。

背景技术

目前手机及其附属产品作为当下最受关注的行业，整个集成电路行业的中心都在朝着手机及其附属产品行业偏移：最先进的芯片工艺、最高端的制造工艺和最高效的组装技术等都在向手机行业靠拢。随着芯片工艺技术、高速快充技术、超薄超轻要求不断提高，可靠性面临着重大的挑战，EOS和ESD、surge的失效越来越多，返修率也在急剧增加，这样就使得整个电路系统中过压保护就变得至关重要。在手机等消费电子充电电路中，要求浪涌残压超低的单向器件才能满足保护需求，为了满足正负向浪涌残压超低的要求，同时兼容市场主流的N衬底芯片的要求，N衬底的单向骤回TVS器件就成了最有效的方案。在保护充电IC芯片时，配合OVP器件能够达到正向浪涌残压和负向浪涌残压超低的效果，对后端各类IC芯片能够起到优秀的保护作用。

目前绝大部分电源和充电端口的保护都趋向于选择单向N衬底的保护器件，随着手机、平板及周边配件等消费类电子设备出货量日益剧增，电池容量原来越大，导致充电电流、充电电压越来越高，各种版本的快充都在不断提高充电功率和充电效率，为了保证充电的安全性和可靠性，对保护器件提出了更高的要求，同时针对封装要求体积小、厚度薄和更易焊接。

现有DFN2020封装技术采用点胶工艺上芯，图1为常规N衬底TVS芯片点胶上芯后封装示意图，常规N衬底TVS芯片通过导电胶S220即51与基岛61粘合在一起，为了保证溢胶和上芯偏移，芯片边缘距离基岛要大于 100um以上，常规点胶工艺溢胶52控制在芯片厚度的50％以下，图1中溢胶52溢出高度大约在芯片厚度40％的位置，由于常规N衬底TVS芯片的PN结是由N外延层21与P扩散区32组成，位于器件顶部，因此不会出现短路情况；Ag絮42位置位于底部，也不会出现短路。点胶工艺封装常规N 衬底TVS芯片是可以满足性能要求。

图2为挖槽结构N衬底单向骤回TVS芯片点胶上芯后封装示意图，挖槽结构N衬底单向骤回TVS芯片目前填充物均为磷硅玻璃24，磷硅玻璃 24可以充分填平深槽，同时可以获得非常好的表面平整度，是绝缘特性非常好的一种材料，缺点是磷硅玻璃24是含铅的一种材料，在工业和通信方面是豁免的，但是在消费电子方面对人有一定危害性的；而其他不含铅的填充物在填充深槽时是不可能填平的，所以常规挖槽结构填充物都是磷硅玻璃24。从图2可以得到，溢胶52溢出高度大约在芯片厚度40％的位置，由于侧面挖槽和填充物质24的存在，将由衬底22和背面N扩散区31形成的PN结保护起来，避免被导电胶短路。但是由于挖槽深度的原因，挖槽太深会导致芯片变形，浅槽则会导致胶水溢出到衬底22，会导致大约50％左右的短路不良现象发生；同时填充物质24含有有害物质铅，应用于消费电子时，会对人体产生损害，因此常规的点胶工艺封装挖槽结构N衬底单向骤回TVS芯片也是存在诸多问题。