两种二极管芯片OJ和GPP工艺的对比
一、玻璃钝化原理(GPP)
玻璃钝化——工艺流程
两种产品工艺的最大不同,就在P-N结的保护上。
保护胶工艺结构(O/J)的产品,采用涂胶保护结,然后在200度左右温度进行固化。保护P-N结获得电压。
玻璃钝化工艺结构(GPP)的产品,芯片的P-N结是在钝化玻璃的保护之下,玻璃是将玻璃粉采用800度左右的烧结熔化,冷却后形成玻璃层。这玻璃层和芯片熔为一体,无法用机械的方法分开。而OJ的保护胶,仅是覆盖在P-N结的表面。
OJ,即酸洗工艺:简单地说就是芯片焊接后用酸洗掉划片的碎屑,再用胶密封芯片来保护裸露的PN结界面。
二、玻璃钝化——特性比较
1)由于结构的不同,当有外界应力产生(比如进行弯角处理),器件进行冷热冲击,如果塑料封装体有漏气,等等情况下。OJ的产品,其保护胶和硅片结合的不牢 固,就会出现保护不好的情况,使器件出现一定比率的失效。GPP产品则不会出现类似的情况。
2)玻璃钝化工艺的二极管的可靠性高。首先,常温下,漏电比保护胶 工艺的就要小。尤其重要的是HTRB(高温反向偏置,是衡量产品可靠性的最重要标志参数)玻璃钝化工艺要好很多,保护胶工艺的产品仅能承受100度左右的HTRB。而GPP在温度达到150度时,仍然表现非常出色。
GPP,即玻璃钝化工艺:也就是晶圆在划片前开槽做玻钝处理:将玻璃粉采用800度左右温度熔化,冷却后形成玻璃层。这玻璃层和管芯熔为一体,无法用机械的方法分开,目的是保护PN结界面,实际PN界面是包在玻璃层和硅层中间的,因此焊接后不需特别处理,这种管芯可直接用框架焊接、塑封,所以都是扁平出线的,因此都用的是GPP芯片。
以前OJ的产品仅限于DO系列的轴向封装,所以很多客户都使用片式封装(SMD)产品。因为片式产品,当时只能使用GPP芯片进行封装。但是,现在也出现了片式封装OJ产品。所以在选用上一定要注意分清。
三、GPP芯片与OJ芯片的区别:
两种产品的最大不同,就在P-N结的保护上。
1)OJ结构的产品,采用涂胶保护结,然后在200度左右温度进行固化。
2)GPP结构的产品,芯片的P-N结是在钝化玻璃的保护之下,玻璃是将玻璃粉采用800度左右的烧结熔化,冷却后(或者采用化学渗透方法)形成玻璃层。这玻璃层和芯片熔为一体,无法用机械的方法分开。
由于结构的不同,当二极管在成型、受热冲击时,塑料封装会产生应力。采用OJ工艺的二极管,其保护胶和管芯结合部位可能出现缝隙,反向高压会导致PN界面劣化甚至击穿,GPP的就不存在这种失效模式。 从耐压、漏电等可靠性方面来看,GPP性能要比OJ的好很多,当然,不酸洗了,环保方面也有很大优势,批量使用如果成本压力不大(其实价差也就3分钱左右),建议大家选用GPP工艺的二极管。
OJ芯片: 因环氧树脂,白胶的膨胀系数大于芯片的膨胀系数,高温时其绝缘性能与导热能力下降,对芯片热量向外传导及产品性能影响大。
GPP芯片: 玻璃的膨胀系数与芯片的膨胀系数相同,高温时其绝缘性能与导热能力依然良好,对芯片热量向外传导及产品性能影响微小。
四、OJ和GPP的概念
O/J(圆片)是(Open junction开路结)晶圆扩散工艺,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(主要成分为氢氟酸)洗掉边缘,然后包以硅胶并封装成型,可信赖性较差。
GPP(方片)是(Glassivation passivation parts玻璃钝化工艺)的缩写,是玻璃钝化类器件的统称,该产品就是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,可信赖性极佳。
从桥堆内部结构进行辨别,O/J的散热性没有GPP的好,两者本质结构截然不同:O/J芯片需要经过酸洗后加铜片焊接配合硅胶封装,内部结构上显得比GPP的大;GPP芯片造的整流桥免去了酸洗、上硅胶等步骤,直接与整流桥的铜连接片焊接。内部结构显的比O/J芯片制造而成的小。才造成直观的、习惯性的误解。
五、GPP芯片和OJ芯片的综合评价
1、GPP芯片在wafer阶段即完成玻璃钝化,并可实施VR的probe testing,而OJ芯片只有在制得成品后测试VR。
2、VRM为1000V的GPP芯片,通常从P+面开槽和进行玻璃钝化,台面呈负斜角结构(表面电场强度高于体内),而OJ芯片的切割不存在斜角。
3、GPP芯片的玻璃钝化分布在pn结部分区域(不像GPRC芯片对整个断面实施玻璃钝化),而OJ芯片对整个断面施加硅橡胶保护。
4、GPP芯片由于机械切割的原因留下切割损伤层,而OJ芯片的切割损伤层可经化学腐蚀去除掉。
5、GPP芯片采用特殊高温熔融无机玻璃膜钝化,Tjm及HTIR稳定性高于用有机硅橡胶保护的OJ制品。
6、GPP芯片适合小型化、薄型化、LLP封装,而OJ芯片适合引出线封装。
六、在制作工艺上的区别
(1)OJ的芯片必须经过焊接、酸洗、钝化、上白胶、成型固化烘烤等步骤,其电性(反向电压)与封装酸洗工艺密切相关,常规封装形式为插件式。
(2)而GPP在芯片片制造工艺中已包含酸洗、钝化。其电性由芯片片直接决定。常见封状形式为贴片式。
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