一种贴片式二极管的研制及特点

　　本文介绍了一种贴片二极管的结构及其制造方法,这种二极管应用了很多厚膜片式电阻器的工艺方法，包括引出电极、保护层等图形的成型。产品使用了一种夹层式、紧凑的结构。这种制造方法效率高，而且产品质量稳定，是一种革命性的封装结构。

　　概述

　　目前行业内，二极管产品主要以管状封装形式为主，但这种外形有许多缺点：

　　● 在取件、贴装、焊接等过程中，容易出现抛料、破裂等现象，生产效率低下，不易于大批量应用。

　　● 存在热膨胀系数不匹配现象，容易造成热失配而造成损伤，可靠性下降。

　　● 产品的抗弯折强度不够。

　　● 玻璃封装的产品的抗温度冲击的能力不足，容易造成产品的破裂。

　　贴片式二极管在制造技术上应用了适用于大批量生产的厚膜印刷等工艺，是片式电阻器生产工艺、设备等的延伸，在技术上具有先进性，产品的整体外观类似于片式电阻（如图2所示），但内部结构又不完全等同于片式电阻器。作为一种性价比卓越的新型元器件，随着电子产品对元件轻、小、薄的需求，它必将给其应用领域带来深远的影响。不久的将来，这种封装形式的二极管产品将成为市场的主流，迅速取代现有的插件二极管、玻封二极管和塑封二极管。

　　产品结构及外形设计

　　结构图

　　产品外形及尺寸

图1 结构图

图2 产品外形及尺寸

　　生产流程设计

　　陶瓷基片 → 背面电极及正面电极印刷 → 黏贴芯片 → 被覆底层保护 → 露出芯片顶端凸点 →形成上层电极 → 被覆绝缘保护胶 → 标注极性标记或文字字母 → 折裂成条状 → 形成端电极 → 折断成粒状 → 在端子表面形成焊锡层金属 → 电性能检测包装

　　产品工艺设计

　　上面介绍了产品的结构及流程设计，下面对产品生产的过程工艺进行简单说明。

　　这种产品在生产的过程中应用到了很多厚膜片式电阻器产品的材料、设备和工艺技术，如包括Al₂O₃陶瓷基片（0603、0805、1206等）、导体Ag浆料、标志浆料等。而这种产品关键是产品的芯片，其特性取决于产品设计的需要，目前能做的产品包括：4148开关管、稳压管、肖特基管、整流管等。厚膜操作技术是一种广泛应用的技术，在很多批量生产的产品上已大量使用，具有一定的成熟性。

　　当然，我们介绍的是一种半导体，它同样需要满足半导体产品生产制造需要的工艺条件、环境条件及操作条件。

　　下面，按照流程的设计,按步骤进行说明。

　　1 首先准备一些已有横向和纵向切槽的Al₂O₃陶瓷基片，如图3所示；在每一个单元的切槽面，将电子Ag浆料通过丝网印刷的方式印刷形成表面电极（见图4）；在基片单元的反面印刷背面电极；

图3 陶瓷基片

图4 芯片贴装图

　　将以上已形成图形的成品放入高温炉（600℃～850℃）中烧成。

　　2 完成以上步骤后，需要在表面电极的中心位置印刷一个圆形的导电树脂银胶（不干燥）；并在银胶位置贴上一颗芯片，要求平整而且位置准确，将产品放入炉（100℃～200℃）中固化，经过这样的流程后，芯片就稳固的黏结在陶瓷片上了（如图4所示）。

　　3下一步，在已经贴好芯片的产品上涂覆一层黑色的环氧树脂，将芯片充分的保护住，同时将芯片的凸头露出来。然后，将产品放入炉（100℃～200℃）中固化。如图1中的6膜层。

　　4 如同表面电极的印刷方式一样，在以上产品的基础上，通过丝网印刷方式在产品的表面印刷一层导体（如图5及图1中的7膜层），这层导体将芯片的凸头电极引出到产品的另一端。

图5 上层导体印刷图

图6 外层封装图                 

　　5 产品的两个电极均引出后，在产品的表面再印刷一层环氧保护及极性标志并固化（参数同前，如图6所示）。这样，产品的主体部分就成型了。

　　6 ，使用与片式电阻器一样的方式进行折条、封端、固化、折粒、电镀。这样一颗厚膜贴片式二极管产品就成型了。，再按照不同的产品（如1N4148、稳压管、肖特基管、整流管等）的指标要求，进行产品的测试包装（可以使用贴片电阻类似的纸带、卷盘包装）。

　　主要技术参数(以1N4148为例)

　　综合特点

　　● 采用0603、0805、1206等标准化封装，体积小、重量轻，组装密度高。

　　● 具有良好的耐热、耐湿性（96h/PCT；40℃ 90%～95%RH/1000h），适应再流焊与波峰焊。

　　● 无引线，电性能稳定，可靠性高，有利于高频化、高速化。

　　● 能与自动装贴设备匹配。

　　● 机械强度高，具有良好的抗弯曲、抗冲击能力，其中弯板强度达到弯曲3mm的水平，在自由跌落试验中跌落1000次不失效。

　　● 大部分生产工艺与片式电阻相同，主要为厚膜方法，工艺成熟、制作方法简单、生产效率高、制作周期短。

　　外形特点

　　● 体积更小，重量更轻，其中以0603封装的优势更为明显。采用这样的封装能够大大减少占位面积，进一步提高电路板的组装密度，更充分体现SMT的体积优势，符合电子元器件微型化、薄型化的发展方向。

　　● 0603、0805、1206封装均为矩形结构，相比LL-34封装的圆柱形结构而言，更适用于贴片机，更易于实现自动化贴装，贴装的故障率更低、可靠性更高。

　　● 具有一定的兼容性，其中1206封装的二极管长度和宽度与LL-34玻封二极管的长度与直径较接近，因而1206封装的二极管可直接替代LL-34玻封二极管，而不需要对焊盘尺寸作任何修改。

　　● 外形比塑封管更小，制造过程更简便，性能不劣。

　　结语

　　本文介绍的是一种全新的二极管封装形式，具有突破性的设计，可能成为以后半导体二极管行业的主流封装形式。

　　在文中重点介绍了产品的结构和制作流程，从以上方面以及外形方面说明了该产品与现行产品的特性区别，一个突出的方面是可靠性得到提高，在减小贴装面积，调高贴装效率等方面有突出的优势。现在已经开发出来4148、4448、稳压管、肖特基管、整流管等，并已实现批量生产。