分别具有上表面和下表面的4个相同半导体二极管芯片以下表面 在下的方式分别安装在4个位于支板上的分离安装焊盘上。其中两个 安装焊盘是公共第一支板部分，因此第一支板上的两个二极管芯片的 下表面电互联在一起。另外两个安装焊盘位于互相分离并与第一支板 分离的相应第二支板上。在优选实施例中，所有安装焊盘位于一个平 面上，并因此所有二极管芯片也位于一个平面上。第二支板大于其上 的安装焊盘，并且每个支板露出一块接合面，该接合面与安装在其接 合焊盘上的二极管芯片的下表面实现电连接。在每个第二支板的每个 接合面与安装在第一支板上的相应二极管芯片的上表面之间设置相应 第一电互联器。因此，将安装在两个第二支板上的两个二极管芯片的 下表面连接到安装在第一支板上的两个二极管芯片的相应上表面。在 安装在相应第二支板上的两个二极管芯片的上表面之间设置第二电互 联器。因此，在桥式整流器配置中，将这4个二极管芯片正确互联在 一起。器件的4个端子是：与第一支板相连的第一端子，与相应第二 支板相连的第二端子和第三端子，以及与安装在第二支板之一上的二 极管芯片之一的上表面相连的第四端子。
根据本发明的第一方面，包括一个“第一”支板和两个“第二” 支板在内的3个支板在包括用作器件端子、扩展到与相应支板接触的 印刷导电通路在内的印刷电路板上具有3个导电区。用作器件第四端 子的第四印刷导电通路扩展到与第二支板之一相邻，其中电互联器将 第四端子电连接到安装在该支板上的二极管芯片的上表面。利用已知 的印刷电路板技术，提供桥式整流器配置所需的各种电互联器包括在 制造器件期间附加的已知引线接合器，或埋置的、预形成多层印刷电 路板导体。另一方面，电互联器还可以包括根据本发明第二方面开发 的印模金属“跨接片”。
根据本发明的此第二方面，沿着与4条扩展到安装焊盘之一的引 线一起作为单个引线架的所有组合部分的3条引线的长度方向设置包 括设置在其上的4个安装焊盘在内的3个支板。在将第四二极管芯片 接合到相应安装焊盘上并设置必要电互联器形成桥式整流器后，将第 四二极管芯片和4条引线的长度部分封装在外壳内。从外壳延伸出来 的各引线部分互相配合并与引线架配合以为整流器提供外部延伸端 子。利用已知的引线接合器形成电互联器，或者通过作为部分引线架 本身，优先预形成金属跨接片形成电互联器。

附图是示意图，未必按比例示出。
图1示出了已知桥式整流器件的原理电路图；
图2示出了在其中一个端子包括相依凹面的一对端子之间焊接的 已知半导体二极管芯片的侧视图；
图3示出了根据本发明的一个实施例说明根据图1所示的电路图 通过引线接合器将4个半导体二极管芯片互联的印刷电路板部分的透 视图；
图4示出除了外部延伸器件端子之外具有用于封装器件单元的外 壳的图3所示印刷电路板部分的平面图；
图5类似于图3仅示出与印刷电路板工件是部件分解关系的印模 金属“跨接片”电互联器；
图6和图7示出图5所示的、与印刷电路板工件接合的两个跨接 片的侧视图；
图8示出根据本发明第二实施例说明以与工件的部件分解关系示 出的利用金属跨接片互联的4个二极管芯片的引线架部分的透视图；
图9示出包括诸如图8所示的单组引线的多组引线在内的引线架 工件部分的平面图；
图10类似于图9示出用于封装位于引线架工件上的一个部位的 单桥式整流器部件的外壳；以及
图11和图12示出采用与工件引线架组合的跨接片的工件部件的 平面图。
优选实施例的详细说明
图1示出了包括4个相同半导体二极管芯片10、12、14和16的 已知桥式整流器件8的示意图。两个芯片10和12阴极对阴极连接在 一起，两个芯片14和16阳极对阳极连接在一起，并且每对芯片之间 的各互联线包括各自的电路节点A、B、C和D。在使用该器件时， 如图1所示，将负载L(例如：电阻器)连接在器件节点C与D之间， 并将交流电源连接在节点A与节点B之间。使用该器件可以使流过负 载L的电流始终为同一个方向，而与施加在节点A与节点B之间的 交流电压的瞬间极性无关。(图1所示的电路设置众所周知。在此引 用第5,484,097号美国专利内容供参考，请注意，该专利图1内所示 的电路配置不正确，正确配置示于该专利的图2。该专利的图2正确 示出了与该专利说明书一致的一对阴极对阴极二极管芯片组件和另一 对阳极对阳极二极管芯片组件。)
通常，在桥式整流器8内使用的4个半导体二极管芯片互相相同， 因为是利用标准制造方法制造的，并且在图2示出一个典型已知器件 中的每个二极管芯片，例如图1所示的二极管芯片12。该二极管芯片 含有p-n结20，它位于通过整个二极管芯片延伸的平面内并与芯片侧 面22相交。在芯片的两个对面设置金属电极24和26，并且通常为玻 璃的钝化材料层28覆盖部分芯片侧面22(以及p-n结侧截面)，并 以环孔形式延伸到二极管芯片“上”表面30。图2还示出了分别与两 个芯片电极24和26相连的端子34和36。端子包括从类似于上述专 利中的引线架的引线架(未示出)引出的引线，并且通常将该引线焊 接到芯片电极上。
在图2中，二极管芯片12的上表面部分是P型导体，因此电极 24是二极管芯片12的阳极，而电极26是二极管阴极。所示的二极管 芯片12是“阴极侧在下”安装的。
钝化层28不延伸到芯片下部电极26，芯片下部电极完全暴露在 芯片的下部。因此，下部端子36具有连续平面38。然而，在二极管 芯片上表面30上，上部端子34不接触覆盖芯片上表面30的钝化层28。 为此，为上部端子34设置具有足够小直径的相依圆凹面40以向环形 钝化层表面的中心开口内延伸，从而接触金属电极24，而不接触钝化 层28。
使用凹面端子34存在两个问题。一个问题是在并非如此的平坦 端子上设置凹面昂贵。另一个问题是使凹面40正确对准环形层28的 中心，并使凹面从开始将端子34组装在芯片上到将端子牢固地焊接 在电极24上保持此位置的问题。如下所述，本发明的特征在于，采 用改进型更可靠装置来安装二极管芯片上部端子。
如上所述，上述美国专利披露的现有技术组装过程的另一个问题 是需要对每个桥式整流器内的两个芯片相对于另外两个芯片进行倒 置。(另一个问题是需要将一个二极管芯片堆叠到另一个上以产生双 片二极管芯片组件。)在一种已知生产方法中，利用根据二极管芯片 的上下不对称性，唯一定向二极管芯片的振动盘成批倒置二极管芯 片。然而，图2所示的二极管芯片仅对于二极管芯片上表面30上存 在的钝化层28不对称，所以会发现如果仅将大量焊料附加到上部金 属电极，则获得更一致的定向结果，因此进一步提高了上下不对称性。 额外附加大量焊料的步骤增加了该生产方法的成本，并且还增加了复 杂程度，随之显著降低产出。
(为了完全说明问题，请注意，一种作法是在焊料中加入实心铜 球，这样在焊接过程中可以保持其形状。实心铜球提供的最小焊接接 头厚度比钝化层环28的厚度(高度)厚。相对于钝化层环28，厚焊 接接头提供上部端子支座，因此在端子内不需要凹面)。
根据本发明，不相对于一些芯片倒置另外一些芯片，所以不需要 额外附加大量焊料。此外，不将芯片一个堆叠在另一个上，因此在制 造过程中，简化了芯片的定位过程。
现在说明本发明的一个实施例。图3示出了已知类型的、例如包 括优先具有较高热导率的绝缘材料(例如：环氧树脂或氧化铍陶瓷) “板”或衬底在内的印刷电路板50。设置在衬底50的表面52上的是 具有多个分离导电区(在此称为支板)图形并与导电通路互联的金属 层(通常是铜)。一个支板54包括两个被称为安装焊盘56和58、通 过印刷通路60电连接在一起的圆形区域。(为了节省空间，方芯片 采用方形区域。然而，在将芯片布置到安装焊盘上时，圆形区域要求 的精度低。)此外，还在衬底表面52上设置两个其它支板62和64， 这两个支板分别包括一般圆形安装焊盘66和68，并且每个安装焊盘 分别包括各自的安装焊盘延伸部分70。
以相同上下方向(即：芯片“下部”(阴极)电极26(如图2所 示)保证对着安装焊盘)，将4个相同的半导体芯片10、12、14和16 (例如：图2所示的芯片12)固定安装到相应安装焊盘56、58、66 和68上。已知将半导体芯片安装并接合到印刷电路板的安装焊盘上。 通常，如上所述，将芯片焊接到适当位置。可以采用其它已知二极管 焊接方法。
导电通路72、74、和76是从各个支板54、62和64延伸的延伸 部分。简而言之，这些导电通路用作桥式整流器件的3个端子。器件 的第四端子包括印刷电路通路78，印刷电路通路78在靠近、但并未 连接到支板62的位置终止。但是，例如，利用引线82将通路78的 端部80连接到安装在支板62的芯片14的上表面38上。在半导体技 术领域内，众所周知通过焊接细引线来电互联导电表面。
还利用引线接合器84将芯片14和16的上表面38分别电连接到 支板62和64，并且引线接合器86和88用于将两个支板62和64的 两个安装焊盘延伸部分70电互联到安装在支板54上的各个芯片10 和12的上表面上。
假定4个二极管芯片10、12、14和16全部是阴极向下安装的， 则很容易发现图3所示的4个芯片对应于图1所示的电路图中的4个 芯片。因此，两幅图中的两个芯片10和12阴极对阴极相连(通过公 共支板54)，而两个芯片14和16阳极对阳极相连(通过引线接合器 84)。此外，芯片10的阳极连接到芯片14的阴极，二极管芯片12 的阳极连接到芯片16的阴极。与芯片10和12的阴极相连的导电通 路72(如图3所示)对应于图1所示的节点C。图3中与芯片14和16 的阳极相连(通过接合引线82和84)的导电通路78对应于图1所示 的节点D。图3中(通过接合引线86)与二极管芯片14的阴极和二 极管芯片10的阳极相连的导电通路74对应于图1所示的节点A。最 后，图3中与芯片16的阴极和芯片12的阳极相连的通路76对应于 图1所示的节点B。(在图1所示的电路中，对于任意极性的施加电 压，相对于端子D，端子C始终为正。如果这4个芯片全部是阳极端 向下安装，则相对于端子D，端子C始终为正。)
尽管图3仅示出一种安装在印刷电路板表面的桥式整流器件的各 单元，但是在本发明的优选应用中，图3所示的导电区(和接合引线) 图形与印刷电路板表面上的分离关系重现。每个图形、或器件“单元” 包括3个支板54、62和64，这3个支板安装在具有4条延伸到单元 边缘(通常用曲线90表示)并在单元边缘终止的导线72、74、76和 78的单元的中心。
如图3所示，安装4个芯片，并在每个单元内将这4个芯片互联 以制造单独桥式整流器件，利用已知的塑料模压技术，用塑料封装包 括4个芯片并与引线接合器互联的各单元的中心部位，从而对每个器 件设置外壳。因此，每个器件(如图4所示)均包括包装在用于包装 具有4个从外壳外部沿衬底表面延伸的导电端子通路的4个互联芯片 的塑料外壳92内的起始印刷电路板部分。最后，沿边缘线90将该电 路板切片，以制备单独桥式整流器件。
如上所述，上述专利披露的生产方法中存在的两个问题是，需要 相对于一对芯片倒置另一对芯片的问题和需要形成双片芯片组件的问 题。然而，在图3所示的生产方法中，以相同的上下方向、横向分离 放置全部4个芯片，因此可以避免上述现有技术中的这两个问题。
在图3所示的实施例中，采用已知类型的引线接合器。这种引线 接合器的优势在于，可以将极细的引线准确焊接到非常小的焊接区 内。因此，在图2所示上部电极24被钝化材料环形层28包围的情况 下，可以对金属电极24统一实现引线接合连接，这样，接合引线接 触钝化层28的风险就小。
然而，引线接合器的缺陷在于，它们较昂贵(根据材料、设备以 及加工时间)，并且因为引线较小，所以它们通常用于较低功率的器 件。
在图5所示的另一个实施例中，采用相同的印刷电路板，但是用 刚性、预形成“跨接片”代替引线接合器。图5以及图6和图7示出 两种类型的跨接片(“单跨”型和“双跨”型)，这种跨接片均由金 属制成，并且优先利用已知的金属印模形成方法进行制造。最方便的 是，可以将跨接片作为分离引线架部分进行成批制造，便于存储和使 用。
“双跨”型第一跨接片184(如图6所示)大致为具有3个相依 引脚184a、184b和184c的W形，其中中间引脚184b和一个端部引 脚184c具有同样长度，并且比另一个端部引脚184a短。全部3条引 脚终止于相应接合焊盘184d和184e(在端部引脚184a和184c的端 部)以及184f(在中间引脚184b的端部)。在图5中，在跨接片184 与印刷电路板工件接触时，用跨接片替代图3所示的引线接合器84， 并用于将两个芯片14和16的阳极互联(第一“跨接”)，并将芯片 14的阳极连接到导电通路78(第二“跨接”)。尽管在此未示出， 但是可以采用已知的自动“取放”传送机构(等同于机器人手臂)从 储物架(或从跨接片的引线架抓取并，不受将跨接片保持到引线架上 的精细链路影响，断开跨接片)抓取预定方向跨接片184，并传送跨 接片184，然后将它放置到工件上的适当位置。这样放置后，跨接片 的引脚184b和184c位于相应二极管芯片14和16的环形钝化层28 的中心，其中将相应跨接片接合焊盘184f和184e放置在芯片上部金 属电极24上，并且将跨接片接合焊盘184d放置在导电通路78的端 部80。
优选将跨接片184焊接到两个芯片电极24和导电通路78，为此， 在放置到跨接片上之前，在该金属电极和该通路上设置小焊料点。也 可以利用具有固定功能的导电黏合剂代替焊料。
图5和图7还示出“单跨”型跨接片。两个这种跨接片186和188 用于将两个支板62和64的安装焊盘延伸部分70分别连接到两个芯 片10和12的阳极电极24。与利用双跨跨接片184的两个引脚184a 和184b相同，跨接片186和188的两个引脚终止于印刷电路板50表 面上的待分别焊接接合到导电区70(暴露安装焊盘延伸部分)的相应 安装焊盘对(186d和186f、以及188d和188f)以及相应芯片10和12 的阳极电极24。可以抓取、传送两个单跨跨接片186和188，并将它 们放置、焊接到适当位置，这与双跨跨接片184相同。
如上所述，预形成金属跨接片比引线接合器具有某些优势。金属 带型跨接片通常具有较高的功率处理容量，并且通常比使用引线接合 器廉价，特别是在批量组装过程中。
跨接片还优于上述(如图2所示)说明的、包括向环形钝化层28 的中心延伸并接触金属电极24的凹面40的端子34。设置该凹面较昂 贵，并且更恶劣，经过典型的例如，冲压、产生凹面过程，所形成的 凹面长度较短。因此，即使凹面40准确位于环形钝化材料28的中心， 因为凹面的高度较小，所以凹面端子引线34和环形钝化层28之间的 间隔如此小，以致会被流在凹面上并沿端子引线34的下表面34a延 伸的焊料桥接。
通过使各种跨接片的引脚足够长，以致将跨接片的引脚互联部分 (例如：如图6所示，跨接片184的部分184g)很好地离开环形钝化 层28，可以利用各种跨接片184、186和188避免此焊料桥接问题。 设置具有长引脚的预形成金属跨接片比利用以致凹面形成方法设置相 应长凹面容易得多。
尽管在此未示出，但是已知“分层”型印刷电路板采用“埋置” 导电层对安装在印刷电路板上的各种部件设置电互联接器和端子。利 用这种分层型印刷电路板实现本发明，在这种情况下，可以利用埋置 互联接器代替图3所示的多种引线接合器和图5所示的跨接片。
图8和图9示出了本发明的另一个实施例(并且当前是优选实施 例)，图8和图9示出了某种程度上类似于在上述第5,484,097号专 利中披露的批量生产方法中使用的3个引线架之一的单引线架200。 正如该专利中所披露的那样，在半导体行业内，引线架是众所周知的， 具有多种形式，它们通常包括印模(或蚀刻)为互联引线丝的金属平 板。在图8和图9所示的实施例中，单引线架200包括由一对平行细 长主引线204确定的细长金属薄板，平行细长主引线204具有通过其 对引线架进行准确定位和改进的开口206。单侧主引线204之间延伸 的是横板208，从横板208延伸出许多悬臂引线。图8示出了用于制 造单个整流器的一组悬臂引线。如图9所示，图8所示的一组悬臂引 线仅是设置在引线架200上的许多相同引线组中之一组。在本发明的 一个实施例中，对于在每个引线架上成批制造的总共144个整流器， 以8行×18列阵列形式重复图8所示的引线组。总之，除了上述说明 的之外(从理论上说，仅使用1个引线架和4个方向相同的分离二极 管芯片)，在本发明的应用过程中可以采用第5,484,097号专利披露 的生产方法和设备。
图8和图9所示的引线架排列几乎与图3和图5所示的、采用图 5所示的相同跨接片的导电区图形完全一致。因为此原因，在图8和 图9中重复使用图3和图5使用的、识别与图8和图9中的单元类似 但又不同的单元的参考编号，仅在后面附加了字母“a”。因此，尽管 图5示出4个用作完成整流器端子的导电通路72、74、76和78，图 8和图9示出了4个同样用作完成整流器端子的悬臂引线72a、74a、76a 和78a。在图5中，将所有导电区设置在刚性衬底50的表面上。在图 8和图9中，许多悬臂引线72a、74a、76a和78a是自支撑式引线架 (例如：测量的8×14英尺的10密耳厚的铜)并且可以被固定到引 线架的将要废弃的部分上。
如上所述，许多悬臂引线从在引线架的平行单侧主引线204之间 延伸的横板208延伸(如图9所示)。从横板208延伸的每对引线(例 如：引线72a-78a和74a-76a)被另一个(如下所述，在器件封装 期间)用作挡板的连续横板208a互联。两条挡板208a还用于对引线 架提供更大的机械强度。
正如图5所示的排列，悬臂引线72a(如图8所示)与将两个加 大安装焊盘56a和58a连接在一起的“支板”54a组合在一起。在此 说明的实施例中，在图5所示的排列中使用的相同半导体二极管芯片 用于图8和图9所示的排列，并且所说明的各种安装焊盘、安装在其 上的芯片以及用于对图5中设置的各整流器部件实现电互联的跨接片 与图8和图9实施例大致相同。
存在某些制造差别，因为两个工件具有特性，但是相关制造技术 领域内的工作人员知道这些差别及其正确制造方法。例如，在安装过 程中，图5所示排列中的刚性衬底50提供机械支撑。利用图8和图9 所示的排列，将引线架放置到适当定位器上，该定位器提供准确方位、 定位引线架以及对进行芯片(和跨接片)安装过程的引线架部分提供 机械支撑。
图8示出了与跨接片接触部件具有部件分解关系的各种跨接片 184、186和188。在所有部分与焊接在适当位置的跨接片具有一起组 装关系时，在某种程度上出现如图3所示的各部件工件组(具有跨接 片互联接器而非引线接合器)。
尽管图8(和图5)所示的各种跨接片是优选互联接器，但是还 可以利用图3所示的引线接合器替换跨接片。
因此，正如上述美国专利所披露的那样，将各部件组(例如：说 明性引线架工件的144个组)封装在(图10所示)的模塑外壳内， 同时仍将部件组固定到引线架。如图9所示，虚线框H示出封装引线 架上每个部件组的哪个部分(每个组内的这种部件包括4个芯片和3 个图8所示的跨接片，或者如果使用，图3所示的引线接合器)。将 图10与图8和图9进行比较，可以看出，从外壳92a伸出的只有4 条引线72a、74a、76a和78a的平行部分，外壳92a具有仅邻其外表 面设置的挡板208a。
已知使用塑料挡板封装安装在引线架上的各种部件，挡板的功能 是限制受压、浇铸模塑材料从在其内放置待封装部件的模腔流出。未 封装的引线部分通过用于固定模型的模腔壁上的开口伸出，并且众所 周知，挡板208a限制模塑材料通过模腔壁开口流出，从而避免了流 出材料扩散到整流器伸出端子的外部。
封装之后，通过沿图10所示的虚线210切割引线架，从引线架 分离各器件。
如上所述，图8所示的部件引线架组大致为支撑在图3和图5所 示的印刷电路板50的绝缘板上的自支撑导电区。然而，请注意，对 于本技术领域内的熟练技术人员，印刷电路板技术引线技术差别很 大。上述说明的图3和图5所示的实施例与图8所示的实施例之间的 类似之处是在此说明的部分发明内容。的确，图3和图5所示的实施 例是以上开发的引线架实施例的“概括”。
如上所述，用于进行互联的各种跨接片(例如：图6和图7所示 的跨接片184和186)通常是在将芯片焊接到适当位置后附加在工件 上的单独、分离部分。例如，为了利用机器人手臂自动抓取安装到适 当位置，将跨接片放置到储物架上。
为了提高效率，在与图9所示的引线架200一起使用时，还可以 将跨接片设置为引线架的一部分。例如，在一个实施例中，在将所有 芯片焊接到图9所示的引线架200上的适当位置后，将具有多个对应 于工件上的器件位置的跨接片位置的单独、分离“跨接片”引线架(未 示出)设置在引线架200上。每个跨接片位置具有3条从其每条引线 分别被形成为图8所示相应跨接片184、186和188的跨接片引线架 的公共部分伸出的优选悬臂引线。利用这样排列的跨接片引线架，对 引线架200上、对应于待在每个器件位置互联的各部件的每个跨接片 位置分配各种跨接片，在跨接片引线架上面设置具有向下相依钩爪的 顶夹，用于使相应跨接片紧压相应部件接合面。为了使跨接片与各部 件焊接在一起(或者超声波焊接等)进行加热后，从刚性固定跨接片 切割或切下跨接片，从而在工件上的适当位置留下分离互联跨接片。
仍然在图11和图12所示的另一个实施例中，由于附加悬臂“跨 接片”引线184a、186a和188a最初位于利用典型印模方法或蚀刻方 法等形成的引线架200a的平面内，所以在每个器件位置具有所有需 要跨接片。
然后，在将所有芯片安装到相应接合焊盘56a、58a、62a和64a 上的适当位置后，如图12所示，折叠附加跨接片引线184a、186a以 及188a，以避免在器件部件之间出现互联。(尽管为了提供诸如图6 中的184f和184e所示的“凹面型”相依接合焊盘，为了适当接触二 极管芯片的上表面(如图2所示)，需要额外形成附加跨接片引线184a、 186a和188a，但是，例如，如果芯片以阳极端向下安装就不需要此形 成过程。)在折叠跨接片引线184a、186a和188a并将它们焊接到适 当位置后，就可以完成如上所述的器件。