專利名稱：一種厚膜片式二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二極管產(chǎn)品及其制造方法，更具體地講，本發(fā)明涉及一種厚膜片式二極管及其大規(guī)模的制造方法。
背景技術(shù)：
二極管是一種大量使用的電子元件。在現(xiàn)有技術(shù)中，片式二極管的基本結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，這種結(jié)構(gòu)一般包括基片1、背面電極2、背面標(biāo)記(條形)3、底層電極4、芯片5、底層電極保護(hù)層6、上層電極7、上層電極保護(hù)層8、極性標(biāo)記9以及端電極10；其中，背面電極2設(shè)置在基片1的下表面，背面標(biāo)記3設(shè)置背面電極2之間，而底層電極4則設(shè)在基片1的上表面上，芯片5設(shè)置在底層電極4上，底層電極保護(hù)層6覆蓋在底層電極4和芯片5上，上層電極7設(shè)置在底層電極保護(hù)層6上，上層電極保護(hù)層8設(shè)置在上層電極7上，在上層電極保護(hù)層8之上再設(shè)置有極性標(biāo)記，端電極10設(shè)置在基片1的兩端面上。
上述現(xiàn)有二極管的特點(diǎn)是背面電極2位于基片1的下表面，而底層電極4、芯片5、上層電極7等則位于基片1的上表面上。將這種二極管貼裝到電路板上時(shí)，背面電極2與電路板相接觸或接近，底層電極4、芯片5、上層電極7等則遠(yuǎn)離電路板。經(jīng)過錫焊之后，易產(chǎn)生如圖9、10所示的失效現(xiàn)象。其中，圖9所示的現(xiàn)象為產(chǎn)品在完成彎板強(qiáng)度試驗(yàn)后，焊錫將底層電極保護(hù)層6和上層電極7拉脫，造成端頭電極10與底層電極4分離，而產(chǎn)生開路，其原因是底層電極保護(hù)層6的強(qiáng)度不足，無法和基片1一樣承受相同的拉力。圖10現(xiàn)象也是產(chǎn)品在完成彎板強(qiáng)度試驗(yàn)后，焊錫將端頭電極10從基片1上拉脫，造成開路；其原因是端頭電極10和底層電極保護(hù)層6之間的結(jié)合力不強(qiáng)，在受到彎折力的作用下，首先在端頭電極10的上表面棱邊開裂，造成開路。
本發(fā)明的發(fā)明人注意到，如果二極管貼裝到電路板上時(shí)，底層電極4、芯片5、上層電極7等與電路板相接觸或接近，背面電極2則遠(yuǎn)離電路板，那么經(jīng)過錫焊之后，就不易產(chǎn)生如圖9、10所示的失效現(xiàn)象。
而對(duì)于二極管的生產(chǎn)工藝來說，中國專利00109203.0中公開了一種典型地制備具有陶瓷基片及晶粒結(jié)構(gòu)的二極管制造方法。實(shí)際上該專利方法的思路與制備片式電阻、片式電容方法的思路基本相同，早被業(yè)內(nèi)廣泛使用。該專利的方法包括如下步驟在陶瓷基板上制作切溝以形成數(shù)百個(gè)單元；在基板上的每個(gè)單元表面形成下層導(dǎo)體；以導(dǎo)電膏將晶粒的底面粘接于下層導(dǎo)體上；在下層導(dǎo)體上方被覆封蓋材料；將晶粒頂端凸點(diǎn)顯露出來；在晶粒頂端凸點(diǎn)連接導(dǎo)體，并連接每個(gè)單元的邊緣，以形成上層導(dǎo)體；在上層導(dǎo)體的上方被覆絕緣保護(hù)膠；在保護(hù)膠表面標(biāo)注極性或文字；利用基板本身的脆性及切溝，整體折裂成條狀體；在條狀體側(cè)面形成端子；利用基板本身的脆性及切溝，將條狀體折裂成單顆的元件。
在上述中國專利中，下層導(dǎo)體(即底層電極4)等則設(shè)置在基片1的上表面上，其所制備的二極管應(yīng)具有圖1-4所示的結(jié)構(gòu)，在貼裝錫焊過程仍易產(chǎn)生如圖9、圖10所示的失效現(xiàn)象。另一方面，為了增加下層導(dǎo)體(即底層電極4)的分割后截面積，使電極截面與端電極能夠充分接觸，該專利中將下層導(dǎo)體的漿料印刷在基片的切溝面，以利用基片切溝的深度以及漿料在切溝中的滲透性。但是，這樣的工藝使得下層導(dǎo)體(即底層電極4)、上層導(dǎo)體(即上層電極7)及其保護(hù)層均在切溝之上，在折裂成條狀體時(shí)難度較大，而且容易使產(chǎn)品產(chǎn)生損傷。再者，該專利所公開的倒三角形切溝也不有利于折裂。
因而有必要提供一種背面電極(或改稱表面電極)在基片的上表面上、而底層電極、芯片等則位于基片的下表面的二極管，以克服二極管貼裝過程中的失效問題；同時(shí)，也有必要提供一種便于折裂分割的生產(chǎn)二極管的方法，該方法可以大規(guī)模、高效率地生產(chǎn)表面電極位于基片上表面、而底層電極、芯片等則位于基片下表面的二極管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種二極管，該二極管的表面電極位于基片上表面、而底層電極等則位于基片下表面。
本發(fā)明的二極管包括表面電極、基片、上層電極、底層電極、上層電極保護(hù)層、底層電極保護(hù)層、芯片以及端電極。其中，表面電極相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)中的背面電極，但卻設(shè)置在基片的上表面，與基片的上表面緊密接觸，而且在表面電極之間設(shè)置極性標(biāo)記；底層電極也可稱為下層電極(與上層電極相對(duì)而言)，其設(shè)置基片的下表面上，與基片的下表面緊密接觸；芯片設(shè)置在底層電極上，底層電極的保護(hù)層覆蓋在底層電極和芯片上，但芯片的頂電極未被底層電極保護(hù)層所覆蓋；上層電極設(shè)置在底層電極保護(hù)層上，并與芯片的頂電極接觸；上層電極保護(hù)層設(shè)置在上層電極上，而且在上層電極保護(hù)層之上設(shè)置有二極管的背面標(biāo)記(或稱底面標(biāo)記)；端電極設(shè)置在基片的兩側(cè)端面上并與表面電極、底層電極和上層電極相接觸。
在二極管錫焊貼裝過程中，受焊錫拉伸影響較大的是基片的上表面。對(duì)于本發(fā)明的二極管來說，帶有表面電極的一面是基片的上表面，其受焊錫拉伸影響較大，而帶有保護(hù)層和芯片的一面是基片的下表面，其受焊錫拉伸影響較小，因而不易產(chǎn)生失效現(xiàn)象；因?yàn)楸砻骐姌O相對(duì)較薄，而且只覆蓋基片表面的一部分，這樣，帶有表面電極的基片表面具有較高的強(qiáng)度，而帶有保護(hù)層的基片表面，由于其上面附有較厚的電極層(底層電極和上層電極)和保護(hù)層，強(qiáng)度較差，易被拉損。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的底層電極上，加設(shè)一層加厚電極，以加強(qiáng)底層電極與端電極的接觸，進(jìn)一步改善二極管性能。加厚電極的形狀可以是條狀或其他的形狀，優(yōu)選采用條狀的加厚電極。
在本發(fā)明中，二極管的極性標(biāo)記采用與現(xiàn)有技術(shù)不同的方式。即極性標(biāo)記的方式不采用直接印刷標(biāo)記圖案的方式，而是采用如下方式在基片上印刷漿料的過程中，預(yù)留出不印刷漿料的部分，利用基片顏色和漿料顏色的色差對(duì)比來進(jìn)行極性標(biāo)記。漿料應(yīng)采用能夠與基片產(chǎn)生色差的顏色。為了產(chǎn)生強(qiáng)烈的色差，漿料的顏色優(yōu)選為黑色，基片的顏色優(yōu)選為白色。
本發(fā)明的二極管可以進(jìn)行電鍍，在端電極的表面形成鍍層，以起到耐焊和可焊的目的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種二極管的方法，該方法包括以下步驟(1)制備具有橫向切槽和縱向切槽的陶瓷基片；(2)在上述陶瓷基片帶切槽的表面上形成表面電極；(3)在上述陶瓷基片不帶切槽的表面上形成底層電極；(4)在所形成的表面電極之間形成極性標(biāo)記；(5)在所形成的底層電極上貼裝芯片；(6)在所形成的底層電極上形成底層電極保護(hù)層；(7)在形成的底層電極保護(hù)層上形成上層電極；(8)在所形成的上層電極上形成上層電極保護(hù)層；(9)將上述形成上層電極保護(hù)層的產(chǎn)品沿陶瓷基片上的切槽方向分割成條狀；(10)在上述條狀產(chǎn)品的側(cè)面上形成端電極；(11)上述形成端電極的產(chǎn)品沿陶瓷基片上另一切槽方向分割成單個(gè)單元。
在使用本發(fā)明的上述制備方法時(shí)，既可以嚴(yán)格按照上述步驟的前后順序進(jìn)行，也可以將某些步驟的前后順序進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，例如步驟(2)、(3)可以調(diào)換順序，但某些步驟的前后順序是不能調(diào)整的，例如步驟(5)-(8)的順序不能調(diào)換。
在步驟(1)中，制備帶有橫、縱向切槽的陶瓷基片的主要目的是便于基片單元的分割。切槽的形狀可以是各種各樣的，例如倒三角形、矩形、Y形等。由于Y形的切槽比起倒三角形和矩形的切槽更利于基片的分割，因此，本發(fā)明優(yōu)選采用這種形狀的切槽。
在步驟(2)中，形成表面電極的方式可以采用印刷的方法，優(yōu)選采用絲網(wǎng)印刷的方法，但不排除采用其它的方法。表面電極應(yīng)沿著切槽形成，使得電極漿料能夠滲入槽溝，從而增加表面電極與端電極的接觸面，以改善二極管的性能。形成表面電極時(shí)，可以按照縱向切槽方向或者橫向切槽方向，選擇哪種方向可根據(jù)具體情況決定。
在步驟(3)中形成底層電極之后，還可以在其上面形成加厚電極如條狀的加厚電極，以增加底層電極與端電極的接觸面。
在步驟(4)形成極性標(biāo)記之前，可以將所得到的半成品進(jìn)行燒成，優(yōu)選在高溫爐中燒成。
步驟(4)形成極性標(biāo)記的方式可以利用陶瓷基片和印刷在其上的漿料例如樹脂漿料的色差來形成。例如，通過選擇黑色的漿料，與白色的基片形成色差，從而形成極性標(biāo)記。
在步驟(5)中，在底層電極上貼裝芯片時(shí)，可以先在底層電極的中心位置印刷一個(gè)圓形的導(dǎo)電膠例如導(dǎo)電樹脂銀膠，并在該導(dǎo)電膠沒有干燥之前，將芯片平整地貼上。貼上芯片之后，可以在低溫爐中進(jìn)行固化。
在步驟(6)形成底層電極保護(hù)層時(shí)，應(yīng)將底層電極的全部和芯片的主體覆蓋住，但應(yīng)露出芯片的頂電極，使之與隨后形成的上層電極形成導(dǎo)通。
形成底層電極保護(hù)層之后，優(yōu)選在低溫爐中進(jìn)行固化。
在步驟(7)形成上層電極之前，如果芯片的頂電極顯露不夠，應(yīng)先進(jìn)行打磨，以便與上層電極形成良好的接觸。形成上層電極之后，優(yōu)選在低溫爐中進(jìn)行固化。
在步驟(8)的形成上層電極保護(hù)層之后，還可以進(jìn)一步包括在上層電極保護(hù)層之上形成背面標(biāo)記的步驟。
上述的方法中，還可以進(jìn)一步包括在端電極上進(jìn)行電鍍的步驟。
另外，形成底層電極、形成上層電極以及形成上層電極保護(hù)層的步驟優(yōu)選采用絲網(wǎng)印刷的方法。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的二極管在焊接安裝時(shí)，產(chǎn)品性能不受影響，彎板后焊點(diǎn)可靠，不會(huì)出現(xiàn)開裂、拉脫現(xiàn)象，而且產(chǎn)品表面平整，沒有表面突起現(xiàn)象，有利于貼片機(jī)吸片。本發(fā)明的制備方法中，底層電極、芯片等則位于基片不帶切槽的表面，因而基片單元分割容易；而且，通過在切槽處形成表面電極、在底層電極處帶有加厚電極的方法，可以保證其與端電極更好地接觸。
以下結(jié)合附圖，來進(jìn)一步說明本發(fā)明；但本發(fā)明并不限于如下的具體實(shí)施方式
。任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上的改進(jìn)或改變，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中二極管的側(cè)面視圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中二極管的的縱截面視圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)中二極管的上表面視圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)中二極管的底面視圖。
圖5是本發(fā)明二極管的側(cè)面視圖。
圖6是本發(fā)明二極管的縱截面視圖。
圖7是本發(fā)明二極管的上表面視圖。
圖8是本發(fā)明二極管的底面視圖。
圖9是現(xiàn)有技術(shù)的二極管出現(xiàn)的失效狀態(tài)的示意圖。
圖10是現(xiàn)有技術(shù)的二極管出現(xiàn)的另一種失效狀態(tài)的示意圖。
圖11是本發(fā)明使用的陶瓷基片。
圖12是本發(fā)明的表面電極印刷示意圖。
圖13顯示了本發(fā)明的底層電極印刷示意圖。
圖14是本發(fā)明的加厚電極印刷示意圖。
圖15是本發(fā)明的極性標(biāo)記印刷示意圖。
圖16是本發(fā)明的芯片貼裝示意圖。
圖17是本發(fā)明的底層電極保護(hù)層印刷示意圖。
圖18是本發(fā)明的上層電極印刷示意圖。
圖19是本發(fā)明的上層電極保護(hù)層印刷示意圖。
圖20是本發(fā)明的背面標(biāo)記印刷圖。
圖1-20中的各附圖標(biāo)記的含義為1——基片單元2——背面電極3——背面標(biāo)記4——底層電極5——芯片6——底層電極保護(hù)層7——上層電極8——上層電極保護(hù)層9——極性標(biāo)記10——端電極11——表面電極 12——縱向切槽13——橫向切槽具體實(shí)施方式
圖5-圖8是本發(fā)明的二極管的示意圖，其中，圖5是其側(cè)面視圖，圖6是其縱截面視圖，圖7是其上表面視圖，圖8是其底面視圖。從以上圖中可以看到，本發(fā)明的二極管包括表面電極11、基片1、上層電極7、底層電極4、上層電極保護(hù)層8、底層電極保護(hù)層6、芯片5以及端電極10，其中，表面電極11設(shè)置在基片1的上表面，表面電極11之間設(shè)置有極性標(biāo)記9；底層電極4設(shè)在基片1的下表面上，芯片5設(shè)置在底層電極4上，底層電極保護(hù)層6覆蓋在底層電極4和芯片5上，但芯片5的頂電極未被底層電極保護(hù)層6覆蓋；上層電極7設(shè)置在底層電極保護(hù)層6上，并與芯片5的頂電極接觸；上層電極保護(hù)層8設(shè)置在上層電極7上，該上層電極保護(hù)層8之上設(shè)置有二極管的背面標(biāo)記3；端電極10設(shè)置在基片1的兩端面上并與表面電極11、底層電極4和上層電極7相接觸。
本發(fā)明二極管的底層電極4上可以設(shè)置有加厚電極14，見圖14；端電極10可以電鍍有起耐焊和可焊作用的鍍層。
本發(fā)明二極管的制備過程如下取如圖11所示帶有橫向切槽13和縱向切槽12的陶瓷基片1，這些切槽有助于后面工序?qū)⑵浞指顬榫匦蔚男卧?；如圖12所示，在陶瓷基片劃槽面的每個(gè)單元上用絲網(wǎng)印刷的方式印刷導(dǎo)電漿料形成表面電極圖形11；如圖13所示，在陶瓷基片劃槽面的反面每個(gè)單元上印刷導(dǎo)體漿料形成底層電極4；如圖14所示，在底層電極4的基礎(chǔ)上印刷加厚電極14；將產(chǎn)品放到高溫爐中進(jìn)行燒結(jié)；如圖15所示，印刷極性標(biāo)記；在陶瓷基片的切槽面、表面電極11之間印刷黑色樹脂漿料，在圖形的中間余留有空心三角形極性標(biāo)記；如圖16所示，在底層電極4上貼裝芯片5。預(yù)先在底層電極4的中間位置印刷一層導(dǎo)電銀膠，然后將芯片5貼在銀膠上，使其牢固地粘結(jié)在底層電極4上；如圖17所示，在印刷底層電極保護(hù)層6時(shí)，將漿料涂布到底層電極4和芯片5上，使?jié){料芯片5頂面的圓形電極不被漿料覆蓋，并保證漿料不會(huì)沿縫隙滲出；此步驟可以使用漿料刮板進(jìn)行刮涂，但漿料刮板要求使用柔性材料，在刮動(dòng)過程中要和芯片5的頂面接觸，使芯片5頂面的圓形電極顯露出來；對(duì)印刷好底層電極保護(hù)層6的產(chǎn)品進(jìn)行研磨，使芯片5頂面的圓形電極充分顯露出來；然后對(duì)底層電極保護(hù)層6進(jìn)行低溫固化；如圖18所示，在已經(jīng)印刷好的底層電極保護(hù)層6上印刷上層電極7，使之和芯片5的頂面電極可靠地接觸，然后將其固化；如圖19所示，上層電極保護(hù)層8，使之完整的覆蓋上層電極7圖形；如圖20所示，在上層電極保護(hù)層8的表面印刷背面標(biāo)記3；利用陶瓷基片本身的縱向劃槽12，將基片折成條狀；在條狀產(chǎn)品的端面上浸封上導(dǎo)電銀漿料，形成如圖8所示的端電極10；利用陶瓷基片本身的橫向切槽13，將條狀產(chǎn)品折裂成單個(gè)小單元；將小單元的產(chǎn)品進(jìn)行電鍍，在端電極10的表面形成兩層鍍層；性能測(cè)試，包裝，制得本發(fā)明的二極管產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種二極管，該二極管包括表面電極(11)、基片(1)、上層電極(7)、底層電極(4)、上層電極保護(hù)層(8)、底層電極保護(hù)層(6)、芯片(5)以及端電極(10)，其特征在于，所述的表面電極(11)設(shè)置在基片(1)的上表面，該表面電極(11)之間設(shè)置有極性標(biāo)記(9)；所述的底層電極(4)設(shè)在所述基片(1)的下表面上，所述的芯片(5)設(shè)置在底層電極(4)上，所述的底層電極保護(hù)層(6)覆蓋在所述的底層電極(4)和所述的芯片(5)上，但所述芯片(5)的頂電極未被底層電極保護(hù)層(6)覆蓋；所述的上層電極(7)設(shè)置在底層電極保護(hù)層(6)上，并與所述芯片(5)的頂電極接觸；所述的上層電極保護(hù)層(8)設(shè)置在所述的上層電極(7)上，該上層電極保護(hù)層(8)之上設(shè)置有二極管的背面標(biāo)記(3)；所述的端電極(10)設(shè)置在基片(1)的兩端面上并與所述的表面電極(11)、底層電極(4)和上層電極(7)相接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的二極管，其特征在于，在所述的底層電極(4)上還設(shè)置有加厚電極(14)。
3.如權(quán)利要求1所述的二極管，其特征在于，所述的極性標(biāo)記(9)是通過印刷在所述基片(1)和表面電極(11)上的樹脂漿料與所述基片(1)本身的色差形成的。
4.如權(quán)利要求1所述的二極管，其特征在于，所述的端電極(10)設(shè)置有起耐焊和可焊作用的鍍層。
5.一種制備二極管的方法，該方法包括如下的步驟(1)制備具有橫向切槽和縱向切槽的陶瓷基片；(2)在上述陶瓷基片帶切槽的表面上形成表面電極；(3)在上述陶瓷基片不帶切槽的表面上形成底層電極；(4)在所形成的表面電極之間形成極性標(biāo)記；(5)在所形成的底層電極上貼裝芯片；(6)在所形成的底層電極上形成底層電極保護(hù)層；(7)在形成的底層電極保護(hù)層上形成上層電極；(8)在所形成的上層電極上形成上層電極保護(hù)層；(9)將上述形成上層電極保護(hù)層的產(chǎn)品沿陶瓷基片上的切槽方向分割成條狀；(10)在上述條狀產(chǎn)品的端部側(cè)面上形成端電極；(11)將上述形成端電極的產(chǎn)品沿陶瓷基片上另一切槽方向分割成單個(gè)單元。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的切槽為Y型切槽。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法還包括在所述底層電極上形成加厚電極的步驟。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法還包括在所述端電極上進(jìn)行電鍍的步驟。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的極性標(biāo)記是通過印刷在所述陶瓷基片和表面電極上的樹脂漿料與所述基片本身的色差形成的。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括在所形成的上層電極保護(hù)層上形成背面標(biāo)記的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二極管及其制備方法。在本發(fā)明的二極管中，表面電極、極性標(biāo)記位于基片的上表面，而底層電極、芯片、上層電極等位于基片的下表面，這樣的產(chǎn)品彎板后焊點(diǎn)可靠，不會(huì)出現(xiàn)開裂、拉脫現(xiàn)象，而且產(chǎn)品表面平整，沒有表面突起現(xiàn)象，有利于貼片機(jī)吸片。利用本發(fā)明的制備方法時(shí)，基片單元分割容易，生產(chǎn)效率更高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H01L21/329GK1722469SQ20041002789
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2004年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月5日
發(fā)明者楊曉平, 韋華通, 陳肇強(qiáng), 張遠(yuǎn)生, 李志堅(jiān) 申請(qǐng)人:廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司