一种N衬底单向骤回TVS器件制造技术

技术编号:20829381 阅读:26 留言:0更新日期:2019-04-10 09:49
本实用新型专利技术公开了一种浅槽结构N衬底单向骤回TVS器件,包括N衬底TVS芯片和基岛,所述N衬底TVS芯片背面粘合在所述基岛上,其特征在于:所述N衬底TVS芯片背面P区与背面氧化层之间挖有浅槽,槽内填充有不含铅的绝缘材料填充物。本实用新型专利技术增加了背面浅槽,通过背面挖浅槽后氧化和填充工艺,将背面容易发生短路的位置保护起来,更换上芯工艺为刷胶工艺,避免了侧面溢胶问题,降低了短路风险;本实用新型专利技术浅槽工艺更利于背面填平,能够降低刷胶难度和对设备的损耗,提高上芯效率;本实用新型专利技术通过开发新型胶水,避免浪涌冲击时爆管和毛刺问题,提高了产品稳定性;本实用新型专利技术浅槽填充可选填充物可满足客户对RoHS和PB free要求。

【技术实现步骤摘要】
一种N衬底单向骤回TVS器件
本技术属于半导体芯片器件结构和封装工艺
,具体涉及一种浅槽结构N衬底单向骤回TVS器件。
技术介绍
目前手机及其附属产品作为当下最受关注的行业,整个集成电路行业的中心都在朝着手机及其附属产品行业偏移:最先进的芯片工艺、最高端的制造工艺和最高效的组装技术等都在向手机行业靠拢。随着芯片工艺技术、高速快充技术、超薄超轻要求不断提高,可靠性面临着重大的挑战,EOS和ESD、surge的失效越来越多,返修率也在急剧增加,这样就使得整个电路系统中过压保护就变得至关重要。在手机等消费电子充电电路中,要求浪涌残压超低的单向器件才能满足保护需求,为了满足正负向浪涌残压超低的要求,同时兼容市场主流的N衬底芯片的要求,N衬底的单向骤回TVS器件就成了最有效的方案。在保护充电IC芯片时,配合OVP器件能够达到正向浪涌残压和负向浪涌残压超低的效果,对后端各类IC芯片能够起到优秀的保护作用。目前绝大部分电源和充电端口的保护都趋向于选择单向N衬底的保护器件,随着手机、平板及周边配件等消费类电子设备出货量日益剧增,电池容量原来越大,导致充电电流、充电电压越来越高,各种版本的快充都在不断提高充电功率和充电效率,为了保证充电的安全性和可靠性,对保护器件提出了更高的要求,同时针对封装要求体积小、厚度薄和更易焊接。现有DFN2020封装技术采用点胶工艺上芯,图1为常规N衬底TVS芯片点胶上芯后封装示意图,常规N衬底TVS芯片通过导电胶S220即51与基岛61粘合在一起,为了保证溢胶和上芯偏移,芯片边缘距离基岛要大于100um以上,常规点胶工艺溢胶52控制在芯片厚度的50%以下,图1中溢胶52溢出高度大约在芯片厚度40%的位置,由于常规N衬底TVS芯片的PN结是由N外延层21与P扩散区32组成,位于器件顶部,因此不会出现短路情况;Ag絮42位置位于底部,也不会出现短路。点胶工艺封装常规N衬底TVS芯片是可以满足性能要求。图2为挖槽结构N衬底单向骤回TVS芯片点胶上芯后封装示意图,挖槽结构N衬底单向骤回TVS芯片目前填充物均为磷硅玻璃24,磷硅玻璃24可以充分填平深槽,同时可以获得非常好的表面平整度,是绝缘特性非常好的一种材料,缺点是磷硅玻璃24是含铅的一种材料,在工业和通信方面是豁免的,但是在消费电子方面对人有一定危害性的;而其他不含铅的填充物在填充深槽时是不可能填平的,所以常规挖槽结构填充物都是磷硅玻璃24。从图2可以得到,溢胶52溢出高度大约在芯片厚度40%的位置,由于侧面挖槽和填充物质24的存在,将由衬底22和背面N扩散区31形成的PN结保护起来,避免被导电胶短路。但是由于挖槽深度的原因,挖槽太深会导致芯片变形,浅槽则会导致胶水溢出到衬底22,会导致大约50%左右的短路不良现象发生;同时填充物质24含有有害物质铅,应用于消费电子时,会对人体产生损害,因此常规的点胶工艺封装挖槽结构N衬底单向骤回TVS芯片也是存在诸多问题。图3为平面N衬底单向骤回TVS器件的DFN2020封装结构示意图,平面N衬底单向骤回芯片区别与挖槽结构N衬底单向骤回TVS芯片的地方在于,平面结构不需要挖槽和填充,因此不会引入含铅物质,可以满足RoHS和PBFree的要求。平面结构是通过一层薄氧23来实现隔离的,如图3中点胶上芯时,溢胶52溢出高度大约在芯片厚度40%的位置,由于平面N衬底单向骤回TVS芯片的PN结是由衬底22与底部N扩散区31组成,位于芯片的底部,此时胶水51通过溢胶52与衬底22形成了短路通道,因此在实际封装测试中,常规的点胶工艺封装平面N衬底单向骤回TVS芯片时封装短路不良比例超过95%以上,难以满足封装要求。名称解释:残压:浪涌冲击时特定电流下的钳位电压。爆管:浪涌冲击时,器件塑封体发生炸裂,芯片与封装框架发生分离。毛刺:浪涌冲击时,电压波形产生一个异常脉冲尖峰。点胶:将导电胶点在封装框架上,使芯片与框架结合在一起。刷胶:将胶水刷到芯片背面,使芯片与框架结合在一起,对应点胶。溢胶:点胶上芯时,芯片下压导致胶水溢出,爬到芯片侧面。单向骤回:一端为VF特性,一端为负阻特性的器件。EOS:为ElectricalOverStress,主要指持续时间微秒到几秒的低压浪涌。Ag絮:划片时金属Ag产生的小碎片。RoHS:RestrictionofHazardousSubstances,关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令,为强制法令。PbFree:无铅要求,为强制法令。
技术实现思路
为了改善传统封装和传统芯片结构存在的问题,本技术公开了一种浅槽结构N衬底单向骤回TVS器件,此器件是把现有的平面和挖槽结构N衬底单向骤回TVS器件通过改变背面结构,同时配合特殊胶水实现DFN2020封装尺寸的极限芯片尺寸封装。本技术的技术方案是:一种浅槽结构N衬底单向骤回TVS器件,包括N衬底TVS芯片和基岛,所述N衬底TVS芯片背面粘合在所述基岛上,其特征在于:所述N衬底TVS芯片背面P区与背面氧化层之间挖有浅槽,槽内填充有不含铅的绝缘材料填充物。所述浅槽的槽深为5~15um。所述填充物的包括聚酰亚胺PI、多晶硅POLY、SiO2和氮化硅。所述N衬底TVS芯片通过刷胶工艺粘合在所述基岛上。本技术增加了背面浅槽,通过背面挖浅槽后氧化和填充工艺,将背面容易发生短路的位置保护起来,降低了风险;本技术更换上芯工艺为刷胶工艺,通过使用刷胶工艺,可以避免侧面溢胶问题,降低短路风险;本技术浅槽工艺更利于背面填平,能够降低刷胶难度和对设备的损耗,提高上芯效率;本技术通过开发新型胶水,避免浪涌冲击时爆管和毛刺问题,提高产品稳定性;本技术浅槽填充可选填充物会更多,可以将常规含铅的磷硅玻璃更换为不含铅的有机物PI或者多晶硅Ploy、SiO2、氮化硅等材料,满足客户对RoHS和PBfree要求。附图说明图1为常规N衬底TVS器件封装示意图;图2为挖槽结构N衬底单向骤回TVS器件封装示意图;图3为平面结构N衬底单向骤回TVS器件封装示意图;图4为本技术的一种浅槽结构N衬底单向骤回TVS器件封装示意图;图中,21为P型外延,22为N型衬底,23为氧化层,24为填充物PI,31位为N扩散区,32为P扩散区,41为金属层,42为位Ag絮,51为导电胶,52为侧面溢胶,61位封装框架。具体实施方式下面结合附图给出本技术较佳实施例,以详细说明本技术的技术方案。如图4所示,本技术对传统方案进行了两处创新优化,首先对芯片背面结构进行了改变,增加了一个浅槽24,结深5-15um左右,防止背面Ag划片时产生Ag絮与背面P区32短路;其次常规挖槽工艺填充物物为含铅的磷硅玻璃,此结构中填充物24采用无铅无卤的PI、Ploy、SiO2或者氮化硅等填充物,确保成品满足RoHS和PBFree的要求。浅槽填充物的选择主要根据槽的深度来定,传统深槽填充只能选回流效果好的磷硅玻璃,本专利结构槽深为5~15um,填充物选择范围更广,可以选择有机物、常用钝化物和掩蔽物等填充物,具体填充物对比如下表:通过对芯片和封装进行了如上改善之后,具有以下优点:1.保持了背面浅槽的填平,刷胶工艺可以正常进行,且不会对设备有损伤;2.封装芯片与载体尺本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种N衬底单向骤回TVS器件,包括N衬底TVS芯片和基岛,所述N衬底TVS芯片背面粘合在所述基岛上,其特征在于:所述N衬底TVS芯片背面P区与背面氧化层之间挖有浅槽,槽内填充有不含铅的绝缘材料填充物。

【技术特征摘要】
1.一种N衬底单向骤回TVS器件,包括N衬底TVS芯片和基岛,所述N衬底TVS芯片背面粘合在所述基岛上,其特征在于:所述N衬底TVS芯片背面P区与背面氧化层之间挖有浅槽,槽内填充有不含铅的绝缘材料填充物。2.根据权利要求1所述的N衬底单向骤回TVS器件,其特征在于:...

【专利技术属性】
技术研发人员:王允蒋骞苑赵德益苏海伟叶毓明赵志方冯星星吴青青张利明周显华
申请(专利权)人:上海长园维安微电子有限公司中兴通讯股份有限公司
类型:新型
国别省市:上海,31

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1