[发明专利]一种ESD器件结构及其设计方法

说明书

本发明公开了一种ESD器件结构及其设计方法，包括TVS芯片、小电容导向整流管芯片、金丝和铜合金框架片，所述TVS芯片和小电容导向整流管芯片粘接于铜合金框架片的中央位置，所述TVS芯片和小电容导向整流管芯片与铜合金框架片之间连接有金丝。该ESD器件结构及其设计方法，在使用过程中并联于电路中，当电路正常工作时，它处于截止状态，不影响线路工作，当电路出现异常过压并达到其击穿电压时，它迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径。

技术领域

本发明涉及电子元件的设计与制造技术领域，具体为一种ESD器件结构及其设计方法。

背景技术

新型的保护器件是将TVS二极管元件和小电容整流管芯片组合在一起，起到过电压保护的作用，同时这种设计降低了电容，减少了典型的固态保护解决措施而引起的互调失真，它具有较低电容值，主要用于电源、数据传输等线路中静电敏感器件的保护，现有的ESD器件电容较高，器件结构对百兆或千兆以太网的影响较大，为此，我们提出一种ESD器件结构及其设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种ESD器件结构及其设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种ESD器件结构及其设计方法，包括TVS芯片、小电容导向整流管芯片、金丝和铜合金框架片，其特征在于：所述TVS芯片和小电容导向整流管芯片粘接于铜合金框架片的中央位置，所述TVS芯片和小电容导向整流管芯片与铜合金框架片之间连接有金丝。

优选的，所述设计方法如下：

TVS芯片的设计与制造：TVS芯片其结构是新型穿通形器件结构，首先在N衬底上外延生长一层P型高外延层，然后在外延层上注入调整形成一个P阱，再在该阱上通过扩散形成N区，使得在反向偏置下耗尽层延伸至N衬底区，形成N+P-P+N+四层结构，通过工艺控制形成薄的基区宽度，降低PN结击穿电压，以达到雪崩型击穿特性；

小电容导向整流管的芯片设计与制造：小电容导向整流管主要是平衡结面积和衬底电阻率来控制电容和电流的影响，通过扩散结深的精度和N高阻外延的深度来控制其电压与电容，并通过重金属铂扩散工艺进一步降低电容；

TVS芯片和小电容导向整流管芯片与铜合金框架片的粘接：将一枚TVS芯片和四枚一组的小电容导向整流管芯片分别通过导电胶粘接至铜合金框架片中央区域，将两枚一组的小电容导向整流管芯片通过导电胶粘接至铜合金框架片左右区域；

通过金丝采用金丝球焊工艺对TVS芯片和小电容导向整流管芯片与铜合金框架片的电路连接。

优选的，所述TVS芯片和小电容导向整流管芯片与铜合金框架片之间通过金丝采用金丝球焊工艺实现电路连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 该ESD器件结构及其设计方法在使用过程中并联于电路中，当电路正常工作时，它处于截止状态，不影响线路工作，当电路出现异常过压并达到其击穿电压时，它迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在一个安全水平内，从而保护被保护IC或线路，当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作，铜合金框架片采用三分区设计，可以实现TVS芯片与并联使用的小电容导向整流管芯片的串联结构，以此达到降低电容的目的，减少该器件结构对百兆或千兆以太网的影响。

附图说明

图1为本发明TVS芯片纵向结构示意图；

图2为本发明小电容导向整流管芯片纵向结构示意图；

图3为本发明内部连接结构示意图；

图4为本发明TVS芯片制造流程结构示意图；

图5为本发明小电容导向整流管的芯片制造流程结构示意图。