引发瞬态抑制二极管短路失效的主要内在质量因素

19-02-21

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引发瞬态抑制二极管短路失效的主要内在质量因素

1、 芯片粘结界面空洞
引发瞬态抑制二极管短路的最典型的原因是管芯与内引线组件、底座铜片烧结不良,在烧结界面出现大面积空洞。空洞可能是由于焊料不均匀或粘结界面各层材料玷污、氧化使焊料沾润不良,造成烧焊时焊料与芯片或金属电极没有良好的熔合焊接引起的。空洞面积较大时电流在烧结点附近汇聚,管芯散热困难,造成热电应力集中,产生局部热电,严重时引起热奔,使器件烧毁。空洞面积较小时可加速焊料热疲劳,使焊料层会产生疲劳龟裂引起器件热阻增大,最终导致器件过热烧毁。
2、 台面缺陷
瞬态抑制二极管台面缺陷造成的失效常常是批次性的。TVS制造工艺过程中造成芯片台面损伤的原因主要有芯片在酸蚀成型时用于氢氟酸、硝酸混合液配方过浓或过高而反应剧烈烧焊过后进行碱腐蚀清洗时腐蚀液浓度过大温度过高而造成碱腐蚀清洗过重。
3、 表面强积累层或强反型层
即便TVS器件芯片台面完好,瞬态抑制二极管短路失效也容易发生在表面。这是由于晶体结构的周期性在表面上中断,加上半导体表面往往存在许多磨片、抛光、喷砂、切片等引起的晶格缺陷,吸附腐蚀时残留的化学品、气体或其它污染物会使半导体表面带电。表面电荷被保护胶钝化并吸附或排斥半导体体内的自由载流子在pn结边缘形成表面积累层耗尽层或反型层等表面空间电荷层。在外加电压的作用下强积累层或强反型层使pn结边缘电场强度大于体内pn结边缘部分在比额定击穿电压低的电压下便达到临界电场而发生载流子倍增效应,造成pn结边缘电流集中,功率密度过大,温度过高而烧毁。
4、 芯片裂纹
芯片裂纹是引起瞬态抑制二极管短路失效的一个重要内在质量因素。它可能是由磨片、抛光、喷砂、切片等残留应力以及烧结后残留变形等因素引起,也可能是由于温度变化时保护胶和电极系统对芯片热不匹配应力而引起。
5、 杂质扩散不均匀
瞬态抑制二极管的芯片通常是在一定电阻率的P型或N型硅片上先进行磷扩散后进行硼扩散形成的。如果扩散工艺过程中出现硅片电阻率轴向或径向不均匀杂质浓度不均匀,使硅片各处击穿电压不同,从而使器件击穿时芯电流分布不均匀,多次浪涌冲击后局部烧毁。

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