CN105914132A

CN105914132A - 一种贴片二极管的上胶工艺

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Publication number: CN105914132A
Application number: CN201610296540.8A
Authority: CN
Inventors: 王志敏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-05-06
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2036-05-06
Also published as: CN105914132B

Abstract

本发明涉及一种贴片二极管的上胶工艺，其依次包括划片、酸洗、焊接、碱洗、上胶、胶固化和塑封工序。本发明的优点在于：本发明贴片二极管的上胶工艺，针对贴片二极管的构造形式无法采用O/J类芯片制程中的滚胶工艺进行上胶，通过改变贴片二极管的结构，进而形成一个环绕芯片外侧的环形间隙，在环形间隙内灌入芯片护封用胶，这样，二极管芯片上胶工艺，采用灌胶形式集聚在凹坑或壳体内，同时，又不会增加二极管芯片与引线装配后的厚度，使得二极管芯片与引线之间的牢固性得到有效提高，同时，还减少了芯片护封用胶的用量，进而能够降低生产成本。

Description

一种贴片二极管的上胶工艺

技术领域

本发明属于微电子元器件的技术领域，特别涉及一种贴片二极管的上胶工艺。

背景技术

二极管又称晶体二极管，它是一种具有单向传导电流的电子元件，因其安全、高效率、环保、寿命长、响应快、体积小、结构牢固等优点，已逐步得到推广，目前广泛应用于各种电子产品的指示灯、光纤通信用光源、各种仪表的指示器以及照明。

二极管制造工艺中，要对二极管的芯片PN结进行保护，传统的芯片PN结护封技术有两种：

第一种为O/J类芯片护封，晶圆切割在晶圆扩散后切片成晶粒，晶粒的边缘是粗糙的，电性能不稳定，需要用混合酸洗掉边缘，然后包以硅胶并封装成型；

第二种为GPP护封，在现有产品普通硅整流扩散片的基础上对拟分割的管芯P/N结面四周烧制一层玻璃，玻璃与单晶硅有很好的结合特性，使P/N结获得最佳的保护，免受外界环境的侵扰，提高器件的稳定性。

上述两种护封技术一般应用在不同的封装结构中，如图1所示，O/J类芯片适合引出线封装，其包括芯片1，芯片1的两端通过焊料2焊接引线3，在芯片1和引线3端部外上胶4，且芯片1和引线3外封装环氧树脂5，引线3外设电镀层6；而GPP类芯片多采用贴片式封装结构（参见图2），其包括芯片7，芯片7上设有一层钝化玻璃层8，进而形成GPP芯片；在GPP芯片的两端通过焊料9焊接上引线框架10的贴片基岛和下引线框架11的贴片基岛，将GPP芯片和上、下引线框架的贴片基岛封装在塑封体12内；采用引出线封装的O/J类芯片和采用贴片式封装的GPP芯片整体制程分别如图3、4所示，

而其中，贴片式封装结构由于其小型化、薄型化特点，其芯片面积与封装面积之比接近于1，能够降低PCB板的面积，进而降低成本，因此，在二极管封装上逐渐取代引出线封装结构，得到越来越广泛的应用。

但贴片式封装仍然存在一定的缺陷：

（1）由于贴片式封装多采用GPP芯片，而GPP芯片制程较为繁复，需要三道光阻显影之光罩制程，而在成型切片时，常会有因切割而造成之微细裂缝，且边缘呈现90度之锐角状，加工时容易受到碰撞所损伤；

（2）此外，GPP玻璃只包覆切割面的一部份，并无法包覆整个切割面，由于护封玻璃厚度很薄，通常只能承受小于1600V之逆向电压；

（3）且GPP芯片的钝化玻璃中不可避免的含铅等重金属，对于环境影响无法估量。

如果二极管能够采用O/J类芯片来进行贴片式封装，则上述GPP芯片所存在的缺陷则能够顺利解决，但在实现过程中存在以下难点：贴片式封装中，由于其引脚的结构形式限制，其无法采用传统O/J类芯片制程中的滚胶工艺（参见图5）进行上胶，而硅胶材质熟化温度低于焊接温度的特性，又无法采用类似GPP芯片制程中的先上胶后焊接引脚的形式。

因此，结合现状，研发一种制程简单、成本低且能顺利上胶的贴片二极管的上胶工艺是非常有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制程简单、成本低且能顺利上胶的贴片二极管的上胶工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种贴片二极管的上胶工艺，依次包括划片、焊接、芯片上胶和固化工序；其创新点在于：在贴片二极管下引线的芯片连接端设置一可容纳芯片的凹坑，将芯片置于凹坑内，然后将芯片与上、下引线焊接固定，使凹坑的内侧壁与芯片侧壁之间形成一个环绕在芯片外围的环形间隙；在芯片上胶工序中，向环形间隙内灌入芯片护封用胶，使芯片护封用胶环绕在芯片外侧壁表面，再对护封胶进行固化,且灌胶中芯片护封胶使用常温固化胶或高温固化胶，并通过灌注针头将芯片护封用胶灌注至所述的芯片环形间隙中，灌注时，灌注针头通过N₂加压进行灌注，N₂压力控制在0.5-2.0kgf/cm²，灌注时间为5-10S；芯片的外围被灌注芯片护封用胶后，再通过超声波振动，使灌注均匀，无气孔产生。

进一步地，在所述划片工序后，焊接工序前，对芯片进行酸洗工序。

进一步地，在所述焊接工序后，芯片上胶工序前，对芯片进行碱洗工序。

进一步地，在护封固化后，进行模压塑封，在引线外形成一包裹芯片及引线的塑封结构。

一种贴片二极管的上胶工艺，依次包括划片、焊接、芯片上胶和固化工序；其创新点在于：在所述焊接工序中，将两引线分别与芯片的P、N端焊接固定；焊接后，将芯片及引线置于一上端开口的塑封壳体中，使塑封壳体的内侧壁与芯片侧壁之间形成一个在芯片外围的环形间隙；在所述芯片上胶工序中，向环形间隙内灌入芯片护封用胶，使芯片护封用胶环绕在芯片外侧壁表面，再对护封胶进行固化，且灌胶中芯片护封胶使用常温固化胶或高温固化胶，并通过灌注针头将芯片护封用胶灌注至所述的芯片环形间隙中，灌注时，灌注针头通过N₂加压进行灌注，N₂压力控制在0.5-2.0kgf/cm²，灌注时间为5-10S；芯片的外围被灌注芯片护封用胶后，再通过超声波振动，使灌注均匀，无气孔产生。

进一步地，在护封固化后，进行塑封，通过模压工序在塑封壳体外形成一包裹芯片及塑封壳体的塑封结构。

一种贴片二极管的上胶工艺，依次包括划片、焊接、芯片上胶和固化工序；其创新点在于：预制一塑封外壳，该塑封外壳底部中心具有一个高度低于塑封外壳的芯片内壳，且芯片内壳上端开口；在所述焊接工序中，将两引线分别与芯片的P、N端焊接固定；焊接后，将芯片及引线置于芯片内壳中，使芯片内壳的内侧壁与芯片侧壁之间形成一个在芯片外围侧的环形间隙；在所述芯片上胶工序中，向环形间隙内灌入芯片护封用胶，使芯片护封用胶环绕在芯片外侧壁表面，再对护封胶进行固化，且灌胶中芯片护封胶使用常温固化胶或高温固化胶，并通过灌注针头将芯片护封用胶灌注至所述的芯片环形间隙中，灌注时，灌注针头通过N₂加压进行灌注，N₂压力控制在0.5-2.0kgf/cm²，灌注时间为5-10S；芯片的外围被灌注芯片护封用胶后，再通过超声波振动，使灌注均匀，无气孔产生。

进一步地，在护封固化后，向塑封外壳中灌入环氧树脂填料，使填料与塑封外壳形成一个包裹芯片及引线的塑封结构。

本发明的优点在于：

（1）本发明贴片二极管的上胶工艺，针对贴片二极管的构造形式无法采用O/J类芯片制程中的滚胶工艺进行上胶，进而将贴片二极管设计成独特的构造形式，即贴片二极管的下引线的芯片连接端设置一可容纳芯片的凹坑，将芯片置于凹坑内，然后将芯片与上、下引线焊接固定，使凹坑的内侧壁与芯片侧壁之间形成一个环绕在芯片外侧的环形间隙；或将焊接后芯片及引线置于一上端开口的塑封壳体中，使壳体的内侧壁与芯片侧壁之间形成一个在芯片外侧的环形间隙；或预制一塑封外壳，该塑封外壳底部中心具有一个高度低于塑封外壳的芯片内壳，且芯片内壳上端开口，将焊接后的芯片及引线置于芯片内壳中，使芯片内壳的内侧壁与芯片侧壁之间形成一个在芯片外侧的环形间隙；然后在环形间隙内灌入芯片护封用胶，这样，二极管芯片上胶工艺，采用灌胶形式集聚在凹坑或壳体内，同时，又不会增加二极管芯片与引线装配后的厚度，使得二极管芯片与引线之间的牢固性得到有效提高，同时，还减少了芯片护封用胶的用量，进而能够降低生产成本；

（2）本发明的贴片二极管的上胶工艺，其中，划片后对芯片进行酸洗，可化学腐蚀去除掉芯片的切割损伤层；芯片酸腐蚀后，再进行两引线与芯片的焊接，从而避免了酸洗液对引线框架的影响，保证了二极管的性能；焊接后再增添碱洗工序，能够去除焊接中的二氧化硅氧化层，同时粗化芯片表面，加强芯片与芯片护封用胶的紧密性，且碱液不会与引线框架反应，但能避免金属与酸反应生成的金属离子以化学键的方式附着在芯片表面，省去大量清洗的过程，既节约了资源，也保证了贴片二极管的性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是传统O/J类芯片二极管的结构示意图。

图2是GPP芯片二极管的结构示意图。

图3是传统O/J类芯片二极管的整体制程的工艺流程图。

图4是贴片式封装的GPP芯片二极管的整体制程的工艺流程图。

图5是O/J类芯片制程中的滚胶工艺的示意图。

图6是本发明实施例1中贴片二极管的结构示意图。

图7是本发明实施例2中贴片二极管的结构示意图。

图8是本发明实施例3中贴片二极管的结构示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例的贴片二极管，如图6所示，其包括芯片15，芯片的两端分别通过焊料16焊接上引线13和下引线14，且下引线的芯片连接端设置一可容纳芯片的凹坑19，使得凹坑19的内侧壁与芯片15侧壁之间形成一个环绕在芯片15外围的环形间隙，在环形间隙内灌有芯片护封用胶17；通过塑封在引线外形成一包裹芯片15及引线的塑封体18。

本实施例上述结构的贴片二极管的上胶工艺步骤具体如下：

（1）合金：取焊片和扩散片，按焊片→扩散片→焊片的顺序，依次堆叠好，然后将堆叠好的焊片、扩散片置于高频合金炉内进行合金加热，使扩散片与焊片相互结合后形成良好的合金；

（2）划片：将步骤（1）中形成的合金放入自动划片机内，并且按照二极管芯片图形的尺寸要求对合金进行切割，形成单个芯片15；

（3）酸洗：将步骤（2）中的单个芯片15，放置在酸溶液内进行酸洗，去除划片过程中对芯片造成的损伤，且该酸洗过程分为三个阶段，第一阶段采用质量比为2:7:5的HNO3、HF、H₃PO₄的混合酸，酸洗150-300S，酸温控制在5-15℃；第二阶段采用质量浓度为10-20%的HNO₃溶液，酸洗20-60S，酸温控制在5-35℃；第三阶段采用质量浓度为2-8%的HF溶液，酸洗20-60S，酸温控制在5-35℃；

（4）焊接：将酸洗后的芯片15，置于下引线14的凹坑19内，然后将芯片15与上、下引线通过焊料16焊接固定，使凹坑19的内侧壁与芯片15侧壁之间形成一个环绕在芯片15外围的环形间隙；

（5）碱洗：将焊接固定的芯片15和引线取出，放置于碱溶液内进行碱洗，去除焊接中的二氧化硅氧化层，同时粗化芯片表面，加强芯片与芯片护封用胶的紧密性，该碱洗采用质量浓度为2-15%的KOH溶液，碱洗60-180S，碱液温度控制在60-100℃；

（6）灌胶：在环形间隙内灌入芯片护封用胶17，使芯片护封用胶17环绕在芯片15外侧壁表面，该灌胶中芯片护封用胶使用常温固化胶，并通过直径为0.5mm的灌注针头将芯片护封用胶灌注至所述的芯片环形间隙中，灌注时，灌注针头通过N₂加压进行灌注，N₂压力控制在0.5-2.0kgf/cm²，灌注时间为5-10S；芯片的外围被灌注芯片护封用胶后，再通过超声波振动，使灌注均匀，无气孔产生；

（7）胶固化：将灌胶后的芯片15和引线进行护封胶固化，固化温度为5-35℃，固化5-30min；

（8）塑封：胶固化后，对芯片15和引线进行塑封，在引线外形成一包裹芯片15及引线的塑封结构18。

实施例2

本实施例与实施例1相比，为了更好地在芯片外形成一个环绕在芯片外围的环形间隙，通过改变实施例1的结构，将焊接后的引线和芯片置于一上端开口的塑封壳体中，具体结构，如图7所示，其包括芯片15，芯片的两端分别通过焊料16焊接上引线13和下引线14，将焊接后的芯片15及引线置于一上端开口的塑封壳体20中，使塑封壳体20的内侧壁与芯片15侧壁之间形成一个在芯片15外围的环形间隙，且环形间隙内灌有芯片护封用胶17；且通过塑封在塑封壳体20外形成一包裹芯片15及塑封壳体20的塑封结构18。

本实施例上述结构的贴片二极管的上胶工艺步骤具体如下：

（4）焊接：将酸洗后的芯片15的P、N端分别与两引线焊接固定；

（6）灌胶：将碱洗后的芯片15及引线置于一上端开口的塑封壳体20中，使塑封壳体20的内侧壁与芯片15侧壁之间形成一个在芯片15外围的环形间隙；在环形间隙内灌入芯片护封用胶17，使芯片护封用胶17环绕在芯片15外侧壁表面，该灌胶中芯片护封用胶使用常温固化胶，并通过直径为0.5mm的灌注针头将芯片护封用胶灌注至所述的芯片环形间隙中，灌注时，灌注针头通过N₂加压进行灌注，N₂压力控制在0.5-2.0kgf/cm²，灌注时间为5-10S；芯片的外围被灌注芯片护封用胶后，再通过超声波振动，使灌注均匀，无气孔产生；

（7）胶固化：将灌胶后的芯片15、引线和塑封壳体20进行护封胶固化，固化温度为5-35℃，固化5-30min；

（8）塑封：胶固化后，通过塑封工序在塑封壳体20外形成一包裹芯片15及塑封壳体20的塑封结构18。

实施例3

本实施例与实施例1相比，为了更好地在芯片外形成一个环绕在芯片外围的环形间隙，通过改变实施例1的结构，预制一个带有芯片内壳的塑封外壳，将焊接后的引线和芯片置于芯片内壳中，具体结构，如图8所示，其包括芯片15，芯片的两端分别通过焊料16焊接上引线13和下引线14，将焊接后的芯片15及引线置于芯片内壳22中，使芯片内壳22的内侧壁与芯片15侧壁之间形成一个在芯片15外围的环形间隙，该芯片内壳22设置在一个高度高于芯片内壳的塑封外壳21底部中心；且环形间隙内灌有芯片护封用胶17；并通过塑封外壳21中灌入环氧树脂填料，使填料与塑封外壳21形成一包裹芯片15的塑封结构18。

本实施例上述结构的贴片二极管的上胶工艺步骤具体如下：

（6）预制塑封外壳：预制一塑封外壳21，该塑封外壳21底部中心具有一个高度低于塑封外壳21的芯片内壳22，且芯片内壳22上端开口；

（7）灌胶：将碱洗后的芯片15及引线置于步骤（6）中的芯片内壳22中，使芯片内22的内侧壁与芯片15侧壁之间形成一个在芯片15外围的环形间隙；在环形间隙内灌入芯片护封用胶17，使芯片护封用胶17环绕在芯片15外侧壁表面，该灌胶中芯片护封用胶使用常温固化胶，并通过直径为0.5mm的灌注针头将芯片护封用胶灌注至所述的芯片环形间隙中，灌注时，灌注针头通过N₂加压进行灌注，N₂压力控制在0.5-2.0kgf/cm²，灌注时间为5-10S；芯片的外围被灌注芯片护封用胶后，再通过超声波振动，使灌注均匀，无气孔产生；

（8）胶固化：将灌胶后的芯片15、引线和塑封外壳21进行护封胶固化，固化温度为5-35℃，固化5-30min；

（9）塑封：胶固化后，向塑封外壳21中灌入环氧树脂填料，使填料与塑封外壳21形成一包裹芯片15及引线的塑封结构18。

表1是本发明所用各芯片护封胶的对比表。

表2是传统O/J类芯片二极管上胶工艺与实施例1～3贴片二极管上胶工艺的对比表。

表1本发明所用各芯片护封胶的对比

项目	硅胶	环氧树脂胶	常温固化胶
				固化时间	6-10H	6-10H	5-30MIN
固化温度	200-230度	160-180度	5-35度
				成本	高	低	低

结论：通过试验测试，采用常温固化胶与硅胶、环氧树脂胶相比，固化时间及固化温度大大降低，且固化成本相对较低，因而为降低生产成本，实施例中所用常温固化胶。

表2传统O/J类芯片二极管上胶工艺与实施例1～3贴片二极管上胶工艺的对比

	O/J	实施例1	实施例2	实施例3
					上胶速率	快	快	快	快
胶利用率	85%	100%	100%	100%
					胶固化时间	6-10H	5-30MIN	5-30MIN	5-30MIN
成本	较高	低	低	低

结论：本发明贴片二极管上胶工艺与传统O/J二极管上胶工艺相比，上胶速度快，但固化时间短、成本低；且胶利用率可达100%；因而，使用本发明工艺生产的产品节约能源，成本较低。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种贴片二极管的上胶工艺，依次包括划片、焊接、芯片上胶和固化工序；其特征在于：在贴片二极管下引线的芯片连接端设置一可容纳芯片的凹坑，将芯片置于凹坑内，然后将芯片与上、下引线焊接固定，使凹坑的内侧壁与芯片侧壁之间形成一个环绕在芯片外围的环形间隙；在芯片上胶工序中，向环形间隙内灌入芯片护封用胶，使芯片护封用胶环绕在芯片外侧壁表面，再对护封胶进行固化,且灌胶中芯片护封胶使用常温固化胶或高温固化胶，并通过灌注针头将芯片护封用胶灌注至所述的芯片环形间隙中，灌注时，灌注针头通过N₂加压进行灌注，N₂压力控制在1.0-2.0kgf/cm2，灌注时间为5-10S；芯片的外围被灌注芯片护封用胶后，再通过超声波振动，使灌注均匀，无气孔产生。

2.根据权利要求1所述的贴片二极管的上胶工艺，其特征在于：在所述划片工序后，焊接工序前，对芯片进行酸洗工序。

3.根据权利要求1所述的贴片二极管的上胶工艺，其特征在于：在所述焊接工序后，芯片上胶工序前，对芯片进行碱洗工序。

4.根据权利要求1所述的贴片二极管的上胶工艺，其特征在于：在护封固化后，进行模压塑封，在引线外形成一包裹芯片及引线的塑封结构。

5.一种贴片二极管的上胶工艺，依次包括划片、焊接、芯片上胶和固化工序；其特征在于：在所述焊接工序中，将两引线分别与芯片的P、N端焊接固定；焊接后，将芯片及引线置于一上端开口的塑封壳体中，使塑封壳体的内侧壁与芯片侧壁之间形成一个在芯片外围的环形间隙；在所述芯片上胶工序中，向环形间隙内灌入芯片护封用胶，使芯片护封用胶环绕在芯片外侧壁表面，再对护封胶进行固化，且灌胶中芯片护封胶使用常温固化胶或高温固化胶，并通过灌注针头将芯片护封用胶灌注至所述的芯片环形间隙中，灌注时，灌注针头通过N₂加压进行灌注，N₂压力控制在1.0-2.0kgf/cm2，灌注时间为5-10S；芯片的外围被灌注芯片护封用胶后，再通过超声波振动，使灌注均匀，无气孔产生。

6.根据权利要求5所述的贴片二极管的上胶工艺，其特征在于：在所述划片工序后，焊接工序前，对芯片进行酸洗工序。

7.根据权利要求5所述的贴片二极管的上胶工艺，其特征在于：在所述焊接工序后，芯片上胶工序前，对芯片进行碱洗工序。

8.根据权利要求5所述的贴片二极管的上胶工艺，其特征在于：在护封固化后，进行塑封，通过模压工序在塑封壳体外形成一包裹芯片及塑封壳体的塑封结构。

9.一种贴片二极管的上胶工艺，依次包括划片、焊接、芯片上胶和固化工序；其特征在于：预制一塑封外壳，该塑封外壳底部中心具有一个高度低于塑封外壳的芯片内壳，且芯片内壳上端开口；在所述焊接工序中，将两引线分别与芯片的P、N端焊接固定；焊接后，将芯片及引线置于芯片内壳中，使芯片内壳的内侧壁与芯片侧壁之间形成一个在芯片外围侧的环形间隙；在所述芯片上胶工序中，向环形间隙内灌入芯片护封用胶，使芯片护封用胶环绕在芯片外侧壁表面，再对护封胶进行固化，且灌胶中芯片护封胶使用常温固化胶或高温固化胶，并通过灌注针头将芯片护封用胶灌注至所述的芯片环形间隙中，灌注时，灌注针头通过N₂加压进行灌注，N₂压力控制在1.0-2.0kgf/cm2，灌注时间为5-10S；芯片的外围被灌注芯片护封用胶后，再通过超声波振动，使灌注均匀，无气孔产生。

10.根据权利要求9所述的贴片二极管的上胶工艺，其特征在于：在所述划片工序后，焊接工序前，对芯片进行酸洗工序。

11.根据权利要求9所述的贴片二极管的上胶工艺，其特征在于：在所述焊接工序后，芯片上胶工序前，对芯片进行碱洗工序。

12.根据权利要求9所述的贴片二极管的上胶工艺，其特征在于：在护封固化后，向塑封外壳中灌入环氧树脂填料，使填料与塑封外壳形成一个包裹芯片及引线的塑封结构。