[发明专利]一种高稳定性开放结塑封硅整流二极管的制造方法

说明书

本发明公开了一种高稳定性开放结塑封硅整流二极管的制造方法，包括：步骤1，二极管晶粒的制备；步骤2，铜引线电极回火；步骤3，装填；步骤4，焊接；步骤5，清洗；步骤6，塑封。本发明方法生产的二极管，气孔面积小，良品率高，有效避免焊接不密集牢固的问题。提高产品高温下的可靠性，特别是有效改善二极管的反向稳定耐压、稳定低正向压降、高温漏电流、使用寿命等指标。

技术领域

本发明涉及半导体二极管的制造，具体地说是一种高稳定二极管的制造方法。

背景技术

此外，现有技术中，上、下石墨舟必须具有相当的同心度，不良的同心度焊接的材料上、下引线的同心度难以保证，这样，至少会产生如下几个弊病：A上胶时难上，严重时会断料；B成型时使晶片受到不应有的切合应力（此应力会使IR变大，PIV降低），严重时会使晶粒破裂，尤其是SKY、GPP器件。由于这两类器件的正面焊接区受到严格的限制，不好同心度除了会导致上述的弊病外，还会使焊锡溢出焊接区而导致短路或LP。现有技术中缺乏控制同心度的好办法。

现有技术中，开放结塑封硅整流二极管的结构见图1、图2。理想的焊接面应该是无气孔的，但实际上隧道炉焊接的器件总是存在某些气孔。产生焊接气孔必须具备两个条件：（1）、焊接面有气体存在或焊接时焊接面处有气体产生（2）、这些气体在焊锡凝固（液相变为固相）前还来不及跑出焊接面。

构成气孔的气源主要来自三个方面：A.因为引线台面、焊片、晶片之间装填时不可能绝对紧密接触，即总是存在一定的氮气；B.引线、焊片、镍镀层表面的氧化膜被氢还原后产生的水蒸气；C.助焊剂分解产生的气体。所以焊接面中存在的这些气泡，由于重力的作用会慢慢移动而逸出焊接面，但这与材料在焊接炉中的行进速度有关（链速），一定的链速规定了材料处于高温区的时间，一旦材料走出高温区，材料开始冷却，焊锡重新凝固，此时尚未移出焊接面的气泡就再也出不来了，这就是焊接气孔形成的机理。

焊接气孔的存在对器件电性的危害主要表现在两个方面：A.对正向的危害，气孔的存在减小了晶片的有效面积，使正向电阻增大，相应的热阻也变大，VF增加，可以承受的正向浪涌电流下降。B.对反向的危害，以往认为焊接不良只对正向有不良影响，其实不然，不良的焊接对反向的影响甚至比正向还严重。反向的好坏很大程度上取决于晶粒侧面的清洁程度，如果焊接面上存在过多之边缘气孔，这种微小的空隙就成了晶片台面藏污纳污的场所，酸洗时产生的多种导电杂质一旦进入此气孔，就很难被清洗出来，只要这些脏物不跑到P-N结附近，则器件的反向电性不会呈现任何不良，但是这些脏物在热、电场等的作用下会从小孔逸出而跑到P-N结附近，就会导致器件的反向特性就变坏（电性衰降），这是器件电性品质随时间而变坏的主要原因。

此外，铜引线电极一般都用无氧铜，由于拉成线材时的工艺条件不一致，有的无氧铜引线硬度较大，在二极管成型固化时会对晶片造成大的压应力，轻则会使通过P-N结表面的反向电流IR增大，重则会使晶片破损而彻底失效。

酸洗是塑封二极管工艺中关键的一道工序，不考虑晶片本身问题的影响，二极管反向电性的形成就取决于酸洗工艺。我们取一只焊接好的O/J系列的材料去测它的正、反向特性，发现其正向压降已符合要求，说明它的正向特性已经具备，但反向特性却呈现短路（SHORT）状，按理说晶片的P-N结早已形成，其正向特性也已经具备，之所以不呈现出应有的反向特性，这要从半导体P/N结基本原理来讲，前面我们提到P/N结具有正、反向特性，但这只是指流过P-N结体内的电流IR（体）而言，对一只O/J（开放结—P/N结直接暴露在表面）器件来说，晶片四周是暴露的P/N结，当施加反向电压时，P/N结内部（体内）的电流IR（体）符合P-N结的反向特性，但同时还存在通过P-N结表面的反向电流IR（表面），即总的反IR（表面）与晶片四周的表面状况强烈有关：IR=IR（体）+IR（表面）晶片制造中是在一个大圆片上制成一个大的P-N结，然后切割成所需大小尺寸的晶粒。现有技术中，都是从N面切向P面，开放结塑封硅整流二极管（O/J系列的二极管）酸洗的目的是解决晶片崩裂时产生的机械损伤层。仔细观察其酸蚀后的晶片酸蚀边界，发现晶片酸蚀前的晶片酸蚀边界（剖面图）是上下一致的中的虚线位置，但酸蚀后的晶片酸蚀边界都变成如图3所示。