專利名稱：低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二極管加工領(lǐng)域，尤其涉及一種硅瞬態(tài)電壓抑制二極管的結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
瞬態(tài)電壓抑制二極管(Transient Voltage Suppressor)簡(jiǎn)稱TVS,其又稱箝位型二極管，是目前國際上普遍使用的一種高效能電路保護(hù)器件。當(dāng)TVS 二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10的負(fù)12次方秒量級(jí)的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。瞬態(tài)電壓抑制二極管由于其具有體積小、響應(yīng)快、瞬間吸收功率大、無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用到家用電器、電子儀器、精密設(shè)備、自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床、長(zhǎng) 線傳輸?shù)雀鱾€(gè)領(lǐng)域。但是由于常規(guī)的瞬態(tài)電壓抑制二極管的結(jié)電容通常在幾百PF左右，在高頻線路中即使瞬態(tài)電壓抑制二極管不工作時(shí)，高頻信號(hào)往往也會(huì)失真。因此，迫切需要一種低結(jié)電容的瞬態(tài)電壓抑制二極管來解決高頻電子線路中因?yàn)榻Y(jié)電容大造成信號(hào)失真的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于，提出一種低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管，其不僅體積小、重量輕，且具有低結(jié)電容的顯著優(yōu)點(diǎn)，尤其適合在高頻線路做保護(hù)器件使用；本發(fā)明的另一目的在于，提供一種低電容硅瞬態(tài)電壓抑制二極管的制造方法，其制作的低電容硅瞬態(tài)電壓抑制二極管同時(shí)具有瞬態(tài)電壓抑制二極管和整流管的功能，且制作成本較低。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管，包括殼體及沿殼體兩端引出的引線，其還包括設(shè)于殼體內(nèi)的瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯、整流二極管管芯、數(shù)個(gè)鋁片層及兩個(gè)鑰電極，該瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯與整流二極管管芯之間串聯(lián)連接，數(shù)個(gè)鋁片層分別設(shè)于瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯及整流二極管管芯的兩個(gè)側(cè)面上，該瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯及整流二極管管芯還分別與一鑰電極相連接，該兩鑰電極分別與一引線相連接。本發(fā)明中的殼體可以為玻璃、塑料或樹脂材料制作的殼體。所述兩引線可以為無氧銅線，該兩無氧銅線分別沿兩鑰電極端部延伸出殼體之外。本發(fā)明的瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯的正極和整流二極管管芯的正極串聯(lián)連接，該瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯的負(fù)極及整流二極管管芯的負(fù)極分別與一鑰電極相連接。具體地，所述瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯可以為P型襯底N+PP+結(jié)構(gòu)，整流二極管管芯可以為N型襯底N+NP+結(jié)構(gòu)。
選擇性地，所述瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯可以采用型號(hào)為SY56系列或型號(hào)為EN56系列的管芯；整流二極管管芯可以采用彈面型二極管管芯，該整流二極管管芯的反向擊穿電壓需大于800V。所述招片層的厚度為Ilum 13um。進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管的制造方法，其包括如下步驟擴(kuò)散根據(jù)需要的瞬態(tài)電壓抑制二極管芯片擊穿電壓選取合適的P型單晶硅片和用于整流二極管芯片的N型單晶硅片，將該單晶硅片減薄至200 u m-220 u m后，分別進(jìn)行擴(kuò)散；表面金屬化將擴(kuò)散后單晶硅片的擴(kuò)硼面進(jìn)行噴砂，使其硼擴(kuò)散面的方塊電阻 RnS 4Q/ □，然后再對(duì)單晶硅片的雙面進(jìn)行蒸鋁；切割將雙面蒸鋁后的單晶硅片根據(jù)不同功率進(jìn)行切割；裝模、燒焊將切割好的瞬態(tài)電壓抑制二極管芯正極與整流二極管芯的正極相對(duì)，放入裝有鑰電極引線的模具中，然后通過真空燒焊爐進(jìn)行燒焊，制得低電容硅瞬態(tài)電壓抑制二極管半成品；腐蝕用硝酸、氫氟酸、冰乙酸及硫酸的混合酸對(duì)燒焊好的低電容硅瞬態(tài)電壓抑制二極管半成品進(jìn)行酸腐蝕2min，再用氫氧化鉀溶液加熱沸騰，清洗干凈后烘干；涂玻璃成型將腐蝕后的低電容硅瞬態(tài)電壓抑制二極管半成品涂覆上玻璃漿，然后進(jìn)入成型爐內(nèi)將玻璃燒成型，制得低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管成品。本發(fā)明在表面金屬化過程中，可以采用電子束蒸發(fā)臺(tái)對(duì)單晶硅片雙面進(jìn)行蒸鋁，蒸鋁后在單晶硅片雙面形成有厚度為11 U m 13 y m的鋁片層。具體地，在裝模、燒焊過程中，通過爐溫為680°C 土 15°C的真空燒焊爐進(jìn)行燒焊5min±lmin ;在腐蝕過程中，用4%的氫氧化鉀溶液加熱沸騰3min，然后再清洗干凈后烘干；在涂玻璃成型過程中，放入氮?dú)饬髁繛?升/分、溫度為650°C ±2°C的成型爐內(nèi)燒5min以制得低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管成品。本發(fā)明的低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管及其制造方法，其二極管同時(shí)具有瞬態(tài)電壓抑制二極管和整流二極管的功能，不僅具有低結(jié)電容的顯著優(yōu)點(diǎn)，還具有體積小、重量輕、制作成本低的優(yōu)點(diǎn)，特別適合在高頻線路做保護(hù)器件使用，有效的解決了高頻電子線路中因?yàn)榻Y(jié)電容大造成信號(hào)失真的問題。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯和整流二極管管芯的連接示意圖；圖3為本發(fā)明低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管的制造方法一種具體實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖I所示，本發(fā)明提供一種低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管，其包括殼體10及沿殼體10兩端引出的引線20，其還包括設(shè)于殼體10內(nèi)的瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯30、整流二極管管芯40、數(shù)個(gè)鋁片層50及兩個(gè)鑰電極60，該瞬態(tài)電壓抑制二極管管
芯30與整流二極管管芯40之間串聯(lián)連接，數(shù)個(gè)鋁片層50分別設(shè)于瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯30及整流二極管管芯40的兩個(gè)側(cè)面上，該瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯30及整流二極管管芯40還分別與一鑰電極60相連接，該兩鑰電極60分別與一引線20相連接。本發(fā)明的低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管，其不僅體積小、重量輕，且具有低結(jié)電容的顯著優(yōu)點(diǎn)，尤其適合在高頻線路做保護(hù)器件使用。在本發(fā)明中，所述殼體10可以采用玻璃、塑料或樹脂材料制作的殼體，瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯30、整流二極管管芯40、鋁片層50及鑰電極60均被封裝在同一個(gè)殼體10內(nèi)。作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述兩引線20可以為無氧銅線，該兩無氧銅線分別沿兩鑰電極60端部延伸出殼體10之外。選用無氧銅線制作的引線20，不僅無氫脆現(xiàn)象，加工性能和焊接性能、耐蝕性能和低溫性能均較好，且其導(dǎo)電率高，制作的產(chǎn)品電性能穩(wěn)定，產(chǎn)品良品率可達(dá)到98%，可以在一定程度上降低生產(chǎn)成本。當(dāng)然，作為本發(fā)明的選擇性實(shí)施例，也可以采用合金銅、銅包鋼或者銅包鋁材料制作的引線亦可。本發(fā)明中，所述瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯30的正極和整流二極管管芯40的正極串聯(lián)連接(圖2所示)，該瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯30的負(fù)極及整流二極管管芯40的負(fù)極分別與一鑰電極60相連接。具體地，本發(fā)明的瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯30為一 P型襯底N+PP+結(jié)構(gòu)，整流二極管管芯40為一 N型襯底N+NP+結(jié)構(gòu)。作為本發(fā)明的一種選擇性實(shí)施例，所述瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯30可以采用型號(hào)為SY56系列或型號(hào)為EN56系列的管芯，所述整流二極管管芯40可以采用彈面型二極管管芯，該整流二極管管芯40的反向擊穿電壓VBR需大于800V。在本發(fā)明中，我們可以將瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯30和整流二極管管芯40分別看作一個(gè)電容C1和C2。由于瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯30的正極和整流二極管管芯40的正極串聯(lián)連接，因此其兩者的總電容Ctl=C1 X C2/ (CfC2),從而實(shí)現(xiàn)了降低瞬態(tài)電壓抑制二極管的結(jié)電容的目的。采用本發(fā)明低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管結(jié)構(gòu)的300W系列瞬態(tài)電壓抑制二極管的結(jié)電容小于40pF，600W系列瞬態(tài)電壓抑制二極管的結(jié)電容小于50pF，1500W系列瞬態(tài)電壓抑制二極管的結(jié)電容小于120pF，明顯小于常規(guī)的瞬態(tài)電壓抑制二極管的結(jié)電容，因此可以有效解決高頻電子線路中因?yàn)榻Y(jié)電容大造成信號(hào)失真的問題，特別適合在高頻線路做保護(hù)器件使用。進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管的制造方法(圖3所示)，其包括如下步驟
步驟1，擴(kuò)散根據(jù)需要的瞬態(tài)電壓抑制二極管芯片擊穿電壓選取合適的P型單晶硅片和用于整流二極管芯片的N型單晶硅片，將該單晶硅片減薄至200 u m-220 y m后，分別進(jìn)行擴(kuò)散。本發(fā)明中，瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯采用P型襯底N+PP+結(jié)構(gòu)，整流二極管管芯采用N型襯底N+NP+結(jié)構(gòu)。根據(jù)理論模型和生產(chǎn)實(shí)踐可以選用的硅片電阻率如下表I所示表I
權(quán)利要求
1.一種低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管，包括殼體及沿殼體兩端引出的引線，其特征在于，還包括設(shè)于殼體內(nèi)的瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯、整流二極管管芯、數(shù)個(gè)鋁片層及兩個(gè)鑰電極，該瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯與整流二極管管芯之間串聯(lián)連接，數(shù)個(gè)鋁片層分別設(shè)于瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯及整流二極管管芯的兩個(gè)側(cè)面上，該瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯及整流二極管管芯還分別與一鑰電極相連接，該兩鑰電極分別與一引線相連接。
2.如權(quán)利要求I所述的低電容 玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管，其特征在于，所述殼體為玻璃、塑料或樹脂材料制作的殼體。
3.如權(quán)利要求I所述的低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管，其特征在于，所述兩引線為無氧銅線，該兩無氧銅線分別沿兩鑰電極端部延伸出殼體之外。
4.如權(quán)利要求I所述的低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管，其特征在于，所述瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯的正極和整流二極管管芯的正極串聯(lián)連接，該瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯的負(fù)極及整流二極管管芯的負(fù)極分別與一鑰電極相連接。
5.如權(quán)利要求4所述的低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管，其特征在于，所述瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯為P型襯底N+PP+結(jié)構(gòu)，整流二極管管芯為N型襯底N+NP+結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管，其特征在于，所述瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯采用型號(hào)為SY56系列或型號(hào)為EN56系列的管芯；整流二極管管芯采用彈面型二極管管芯，該整流二極管管芯的反向擊穿電壓大于800V。
7.如權(quán)利要求I所述的低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管，其特征在于，所述招片層的厚度為Ilum 13um。
8.—種如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的低電容玻璃實(shí)體封裝娃瞬態(tài)電壓抑制二極管的制造方法，其特征在于，包括如下步驟 擴(kuò)散根據(jù)需要的瞬態(tài)電壓抑制二極管芯片擊穿電壓選取合適的P型單晶硅片和用于整流二極管芯片的N型單晶硅片，將該單晶硅片減薄至200 u m-220 u m后，分別進(jìn)行擴(kuò)散; 表面金屬化將擴(kuò)散后單晶硅片的擴(kuò)硼面進(jìn)行噴砂，使其硼擴(kuò)散面的方塊電阻RnS 4Q/ □，然后再對(duì)單晶硅片的雙面進(jìn)行蒸鋁； 切割將雙面蒸鋁后的單晶硅片根據(jù)不同功率進(jìn)行切割； 裝模、燒焊將切割好的瞬態(tài)電壓抑制二極管芯正極與整流二極管芯的正極相對(duì)，放入裝有鑰電極引線的模具中，然后通過真空燒焊爐進(jìn)行燒焊，制得低電容硅瞬態(tài)電壓抑制二極管半成品； 腐蝕用硝酸、氫氟酸、冰乙酸及硫酸的混合酸對(duì)燒焊好的低電容硅瞬態(tài)電壓抑制二極管半成品進(jìn)行酸腐蝕2min，再用氫氧化鉀溶液加熱沸騰，清洗干凈后烘干； 涂玻璃成型將腐蝕后的低電容硅瞬態(tài)電壓抑制二極管半成品涂覆上玻璃漿，然后進(jìn)入成型爐內(nèi)將玻璃燒成型，制得低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管成品。
9.如權(quán)利要求8所述的低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管的制造方法，其特征在于，所述表面金屬化過程中，采用電子束蒸發(fā)臺(tái)對(duì)單晶硅片雙面進(jìn)行蒸鋁，蒸鋁后在單晶娃片雙面形成有厚度為Ilym 13iim的招片層。
10.如權(quán)利要求8所述的低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管的制造方法，其特征在于，所述裝模、燒焊過程中，通過爐溫為680°C ±15°C的真空燒焊爐進(jìn)行燒焊5min±lmin ;在腐蝕過程中，用4%的氫氧化鉀溶液加熱沸騰3min，然后再清洗干凈后烘干；在涂玻璃成型過程中，放入氮?dú)饬髁繛?升/分、溫度為650°C ±2°C的成型爐內(nèi)燒5min以 制得低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管成品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管及其制造方法，該低電容玻璃實(shí)體封裝硅瞬態(tài)電壓抑制二極管包括殼體及沿殼體兩端引出的引線，其還包括設(shè)于殼體內(nèi)的瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯、整流二極管管芯、數(shù)個(gè)鋁片層及兩個(gè)鉬電極，該瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯與整流二極管管芯之間串聯(lián)連接，數(shù)個(gè)鋁片層分別設(shè)于瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯及整流二極管管芯的兩個(gè)側(cè)面上，該瞬態(tài)電壓抑制二極管管芯及整流二極管管芯還分別與一鉬電極相連接，該兩鉬電極分別與一引線相連接。本發(fā)明制作的低電容硅瞬態(tài)電壓抑制二極管同時(shí)具有瞬態(tài)電壓抑制二極管和整流管的功能，不僅體積小、重量輕、制作成本較低，且具有低結(jié)電容的顯著優(yōu)點(diǎn)，尤其適合在高頻線路做保護(hù)器件使用。
文檔編號(hào)H01L21/329GK102709333SQ20121019884
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月16日
發(fā)明者劉宗永, 吳貴松, 許曉鵬 申請(qǐng)人:中國振華集團(tuán)永光電子有限公司