CS208908B1

CS208908B1 - Method of encasing of radiant semiconductor devices

Info

Publication number: CS208908B1
Application number: CS647079A
Authority: CS
Inventors: Anna Galikova; Vladimir Janousek; Aftanas Galik
Original assignee: Anna Galikova; Vladimir Janousek; Aftanas Galik
Priority date: 1979-09-25
Filing date: 1979-09-25
Publication date: 1981-10-30
Also published as: DD156498A3

Description

Vynález se týká způsobu pouzdření zářivých polovodičových součástek jako jsou galiumarsenidové a galiumarsenidfosfidové diody ' a displeje vyzařující červené, zelené, žluté nebo i jiné světlo ve specifickém vlnovém pásmu, popřípadě vazebné optické členy, spojky, konektory a podobně, které vedou a šíří světlo generované optoelektronickou součástkou.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for enclosing radiant semiconductor devices such as gallium arsenide and gallium arsenide phosphor diodes and displays emitting red, green, yellow or other light in a specific wavelength band, optionally couplers, couplers, connectors and the like. component.

Všechny tyto zářivé polovodičové součástky je nutno tak . jako všechny elektronické součástky a obvody chránit proti mechanickým, termickým, chemickým a jiným vlivům prostředí, protože funkční systém součástky — polovodič a kontaktové propojení — jsou velmi malé, křehké, popřípadě · velmi tgnké předměty, které nesnesou zvýšené tlaky zejména pak při vyšších teplotách. K jejich ochraně byly vyvinuty rozmanité způsoby, jejichž podstatou je ve všech případech pouzdro oddělující funkční část od vlivů prostředí. Na rozdíl od obvyklých a známých způsobů ochrany polovodičových součástek musí v případě zářivých polovodičových součástek pouzdro součástku nejen chránit, ale musí propouštět záření generované součástkou a to maximálně právě v té vlnové oblasti, v níž je součástkou generováno. K vlastnostem pouzder elektronických součástek jako je mechanická pevnost, nepropustnost, nenavlhavost, chemická a termická stálost, odolnost proti plísním a podobně, přistupují v případě pouzder pro zářivé polovodičové součástky ještě vlastnosti optické, zejména propustnost světla a index lomu světla. Přitom se stávají kriterii nejen uvedené vlastnosti pouzdřících látek, ale i tvar a rozměry pouzdra, které nabývá charakteru optické čočky, a také způsob pouzdření. Ten je ovlivněn fyzikálními vlastnostmi zalévací látky, především viskozitou a povrchovým napětím.All these radiant semiconductor components are required so. Like all electronic components and circuits, protect against mechanical, thermal, chemical and other environmental influences because the functional component system - semiconductor and contact connection - are very small, fragile or very thin objects that cannot withstand elevated pressures especially at higher temperatures. Various methods have been developed for their protection, the essence of which in all cases is a housing separating the functional part from environmental influences. Unlike conventional and known methods of protecting semiconductor devices, in the case of radiating semiconductor devices, the housing must not only protect the device, but must transmit the radiation generated by the device at most in the wave region in which it is generated. The properties of the housing of electronic components such as mechanical strength, impermeability, moisture resistance, chemical and thermal stability, resistance to molds and the like are further enhanced by the optical properties, in particular light transmittance and refractive index, in the case of sheaths for bright semiconductor components. In this connection, not only the properties of the encapsulating material but also the shape and dimensions of the capsule, which takes the form of an optical lens, and the manner of the capsule become criterion. This is influenced by the physical properties of the encapsulant, especially viscosity and surface tension.

Je známa celá řada způsobu pouzdření polovodičových součástek. Díly pouzdra se obvykle spojují odporovým svařováním, pájením, lemováním nebo lepením, přičemž odporové svařování a lemování je použitelné pouze k uzavírání kovových pouzder. Lepení nebo pájení keramických a skleněných pouzder má celou řadu nedostatků, nevýhodou je zejména velká pracnost a značná zmetkovitost. Například pájením spojované díly musí být předem opatřeny na styčných plochách pájkou a zahřívány v . odporové peci, přičemž díly musí být k sobě přitlačovány přesně definovanou silou. Její zajištění je náročným technologickým problémem, neboť dosud známé způsoby vykazují značnou nespolehlivost, jako například při jejím zajišťování pružinami tyto následkem vyhřívaní v peci rychle stárnou a podobně.A variety of methods of enclosing semiconductor devices are known. Housing parts are typically joined by resistance welding, brazing, flashing or gluing, where resistance welding and flashing is only applicable to closing metal housings. Gluing or soldering of ceramic and glass casings has a number of drawbacks, the disadvantage of which is particularly high laboriousness and considerable scrap. For example, the soldered parts must be pre-soldered on the contact surfaces and heated in the solder. of a resistance furnace, the parts having to be pressed together by a precisely defined force. Its securing is a demanding technological problem, since the known methods exhibit considerable unreliability, such as when fastened by springs, they age rapidly in the furnace as a result of heating and the like.

Jsou známy i různé způsoby zastřikování nebo pouzdření zářivých polovodičových součástek pře208908Various methods for spraying or enclosing radiant semiconductor devices prior to the invention are known

П 8 9 Ο β tlačováním. Jejich společnou nevýhodou je energeticky nákladné homogenizování různých pouzdřících látek, například ve třecích strojích, vzniká dosti značný odpad ve formě zbytků tablet nebo zbytků vtokových kanálů. Další nevýhodou je vysoká teplota taveniny, která může poškodit krystal, popřípadě i kontakty. Jsou známy i různé způsoby zakapávání nebo zalévání. Jednou z hlavních příčin zmetkovitosti a nespolehlivosti takto zapouzdřených zářivých polovodičových součástek je nestálost vlastností zakapávací látky při jejím stárnutí nebo při ztížených podmínkách, například při osvitu slunečním zářením nebo při zvýšené teplotě.П 8 9 Ο β pressing. Their common disadvantage is the energy-intensive homogenization of the various encapsulants, for example in friction machines, generates quite considerable waste in the form of tablet residues or inlet channel residues. Another disadvantage is the high temperature of the melt, which can damage the crystal and possibly the contacts. Various methods of dripping or watering are also known. One of the main causes of rejectability and unreliability of such encapsulated radiant semiconductor components is the instability of the dripping agent properties when it ages or under severe conditions, such as sunlight or elevated temperature.

Uvedené nevýhody se odstraní způsobem pouzdření zářivých polovodičových součástek podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že funkční část polovodičové součástky se zakápne bez použití formy, popřípadě se zalije do formy nebo nesnímatelné skořepiny, tekutou zalévací látkou odvozenou od diánbisglycidyleterové pryskyřice, například čirým čistým diánbisglycidyleterem, do něhož se přimísí podle požadavku na vybarvení zalévací látky 0,005 až 0,02 hmotových procent organokovové komplexní sloučeniny a těsně před použitím tvrdidlo nebo katalyzátor, přičemž jak prosté zakapávání, tak zalévání do formy nebo nesnímatelné skořepiny se provádí za laboratorní teploty a atmosférického tlaku. Jako organokovová komplexní sloučenina se může do čirého diánbisglycidyleteru přimísit niklový nebo paladiový komplex 1, (2-pyridylazo) 2-naftolu rozpouštěný v těkavém organickém rozpouštědle, například v chloroformu, nebo niklový komplex dimetylglyoximu rozpuštěný v chloroformu.These disadvantages are overcome by the method of encapsulating the radiant semiconductor components according to the invention, which consists in that the functional part of the semiconductor component is dripped without the use of mold or is cast into a mold or non-removable shell with liquid encapsulant derived from dianebisglycidylether resin, e.g. to which an amount of 0.005 to 0.02 weight percent of the organometallic complex compound is admixed as required for coloring the potting compound and immediately prior to use a hardener or catalyst, wherein both simple dropping and potting or non-removable shell is performed at room temperature and atmospheric pressure. As an organometallic complex compound, nickel or palladium complex of 1, (2-pyridylazo) 2-naphthol dissolved in a volatile organic solvent such as chloroform, or a nickel complex of dimethylglyoxime dissolved in chloroform can be added to the clear dianebisglycidyl ether.

Způsob pouzdření zářivých polovodičových prvků podle vynálezu má celou řadu výhod. Zakapávání zalévací látkou se provádí bez jakéhokoliv tvářecího zařízení. Velikost i tvar kapky jsou dány právě jen vhodnou viskozitou a povrchovým napětím zakapávací látky. Přitom se využije veškerý pouzdřící materiál, nevzniká žádný odpad. Zalévací látka se připravuje snadno pouhým míšením kapalných směsí a je zcela homogenní. Zachovává své vlastnosti mechanické, elektrické a hlavně optické jako jsou propustnost záření, index lomu světla, maximální propustnost v stanoveném vlnovém rozmezí a stálost zabarvení, a to až do 423 К dlouhodobě i při intenzivním slunečním svitu, jakož i při osvitu infračerveným nebo ultrafialovým zdrojem.The method of enclosing the radiant semiconductor elements of the invention has a number of advantages. Dripping with potting agent is carried out without any forming equipment. The size and shape of the drop are determined only by the appropriate viscosity and surface tension of the dropping substance. All the packing material is used, no waste is generated. The potting agent is easy to prepare by simply mixing the liquid mixtures and is completely homogeneous. It retains its mechanical, electrical and especially optical properties, such as radiation transmittance, refractive index, maximum transmittance within a specified wavelength and color fastness, up to 423 K in the long term even under intense sunlight as well as exposure to an infrared or ultraviolet source.

Uvedený způsob bude dále blíže popsán a vysvětlen na konkrétních příkladech.The method will be described and explained in more detail below with reference to specific examples.

Pouzdření zářivých polovodičových součástek se uskutečňuje buď čirým, vodojasným diánbisglycidyleterem, jehož vizkozita je maximálně 90 až 100 Pa ♦ s¹, epoxidový hmotový ekvivalent 187, epoxidové číslo na 100 gramů 0,550 nebo se do tohoto diánbisglycidyleteru přimísí 0,005 až 0,02 hmotových procent organokovové komplexní sloučeniny. Tato organokovová komplexní sloučenina se připraví podle požadavku na její vybarvení tak, že pro pouzdření zářivých polovodičových součástek generujících červené záření ve vlnové oblasti 640 nm se rozpustí v těkavém organickém rozpouštědle, například v chloroformu, niklový komplex 1, (2-pyridylazo) 2-naftolu, pro pouzdření zářivých polovodičových součástek generujících zelené záření ve vlnové oblasti 565 nm se rozpustí v těkavém organickém rozpouštědle, například v chloroformu, paladiový komplex 1, (2-pyridylazo) 2-naftolu a pro pouzdření zářivých polovodičových součástek generující žluté záření ve vlnové oblasti 585 nm se rozpustí v chloroformu niklový komplex dimetylglyoximu. Použité množství chloroformu není podstatné, jeho spodní hranice je dána rozpustností organokovové sloučeniny. Všechen chloroform se odpaří při dehydrataci zalévací látky, která se provádí po smíchám diánbisglycidyleteru s organokovovou komplexní sloučeninou. Dehydratace se s výhodou provádí po dobu 2 hodin při zahřátí zalévací látky na 373 К a při sníženém tlaku 1,33 kPa, kdy se veškerá sorbovaná vlhkost a veškerý chloroform zcela odstraní.The sheathing of radiant semiconductor components is effected either by a clear, water-soluble dianebisglycidyl ether having a viscosity of not more than 90 to 100 Pa ♦ s ¹ , an epoxy equivalent of 187, an epoxy number of 100 grams of 0.550 or compounds. This organometallic complex compound is prepared as required to dye it by dissolving in a volatile organic solvent such as chloroform, a nickel complex of 1, (2-pyridylazo) 2-naphtoluol to encapsulate bright red radiation generating semiconductors in the 640 nm wavelength range. , for the sheathing of green light-emitting semiconductor devices in the 565 nm wavelength range, it dissolves in a volatile organic solvent such as chloroform, palladium complex 1, (2-pyridylazo) 2-naphthol, and for sheathing the yellow light emitting semiconductor devices in wavelength 585 nm, dissolved in chloroform, the nickel complex of dimethylglyoxime. The amount of chloroform used is not substantial, its lower limit being determined by the solubility of the organometallic compound. All chloroform is evaporated by dehydrating the encapsulant, which is carried out after mixing the dianebisglycidyl ether with the organometallic complex compound. The dehydration is preferably carried out for 2 hours when the potting agent is heated to 373 K and at a reduced pressure of 1.33 kPa when all the sorbed moisture and all chloroform are completely removed.

Před vlastním pouzdřením se do takto připravené zalévací látky vnese ekvivalentní množství vysušené reaktivní složky, například dietylentriaminu, dipropylentriaminu, cykloalifatického polyaminu nebo některého anhydridu dvojsytné karbonové kyseliny nebo i jiné sloučeniny, která je schopna s diánbisglycidyleterem reagovat a převést jej z tekutého stavu do stavu tuhého.Prior to encapsulation, an equivalent amount of dried reactive component, such as diethylenetriamine, dipropylenetriamine, cycloaliphatic polyamine, or any dibasic carbonic anhydride or other compound capable of reacting with the dianebisglycidyl ether, is added to the embedding agent and solidified.

Takto připravená reaktivní směs se nanáší ve tvaru kapky pomůcí upravené vstřičky na vysušené svítivé diody nebo jiné svítivé součástky za laboratorní teploty a atmosférického tlaku, nebo se jí za stejných podmínek vyplňují veškeré volné prostory, tedy i světlo vodné kanály krabiček displejů nebo popřípadě tvářecích forem nebo pouzder, jak je vysvětleno v dále uvedených příkladech.The reactive mixture thus prepared is applied in the form of a drop by means of a modified syringe to dried light emitting diodes or other light components at room temperature and atmospheric pressure, or under the same conditions all free spaces, including light water channels of display boxes or molds bushings as explained in the examples below.

Příklad 1.Example 1.

Výroba zalévací látky:Production of potting compound:

kg epoxidové pryskyřice, diánbisglycidyléter bez příměsí, se podle požadavku na vybarvení zalévací látky smíchá s 200 ml jednoho z dále uvedených barvicích roztoků:kg of epoxy resin, dianebisglycidyl ether without admixtures, is mixed with 200 ml of one of the following dye solutions as required for the coloring of the encapsulant:

a) 0,2 % chloroformový roztok 1, (2-pyridylazo) 2-naftolátu niklu — pro červené vybarvenía) 0,2% chloroform solution of 1, (2-pyridylazo) 2-naphtholate nickel - for red coloration

b) 0,2 % chloroformový roztok 1, (2-pyridylazo) 2-naftolátu paladia — pro zelené vybarveníb) 0,2% chloroform solution of 1, (2-pyridylazo) 2-naphtholate palladium - for green coloring

c) 0,05 % chloroformový roztok dimetylglyoximátu niklu — pro žluté vybarvení.c) 0.05% chloroform solution of nickel dimethyl glyoximate - for yellow coloration.

Po smíchaní se ze směsi odstraní chloroform spolu s absorbovanou vodou vakuovým zahříváním při teplotě 100 °C a tlaku 1,19 až 1,33 kPapodobu 1 hodiny. Získaná barvicí pasta se vmísí do 6 kg čiré, bezbarvé, předem vakuově vysušené epoxidové pryskyřice. Získaná zalévací směs se buď ihned použije nebo se uskladní v uzavřených skleněných nebo polyetylenových lahvích. Doba skladování se nedoporučuje delší než 1 rok.After mixing, the chloroform is removed from the mixture together with the absorbed water by vacuum heating at 100 ° C and a pressure of 1.19 to 1.33 k for a period of 1 hour. The coloring paste obtained is mixed into 6 kg of a clear, colorless, previously vacuum-dried epoxy resin. The potting composition obtained is either used immediately or stored in closed glass or polyethylene bottles. Shelf life is not recommended for more than 1 year.

Příklad 2.Example 2.

Zakapávání galiumarsenidových diod zářících červeně na vlnové délce 640 nm.Dripping of red gallium arsenic diodes at 640 nm wavelength.

Kovové držáky s namontovanými optoelektronickými prvky — krystaly — se odmastí trichloretylenem, umístí se do nosné desky a vysouší se v elektrické sušárně s nuceným oběhem vzduchu při teplotě 100 °C a atmosférickém tlaku po dobu 15 minut. Připraví se zakapávací látka tak, že se smísí 100 hmotových dílů červené · zalévací směsi vyrobené podle příkladu 1 a) se 14 hmotovými díly aminického tvrdidla dietylentriaminu. Po důkladném promíchání trvajícím 5 minut se takto připravená zakapávací látka vstřikuje na držáky s namontovanými optoelektronickými prvky, načež se neprodleně deska se zastřiknutými diodami převrátíMetal holders fitted with optoelectronic elements - crystals - are degreased with trichlorethylene, placed in a support plate and dried in an electric forced air oven at 100 ° C and atmospheric pressure for 15 minutes. The dripping agent is prepared by mixing 100 parts by weight of the red potting composition prepared according to Example 1 a) with 14 parts by weight of the amine diethylenetriamine hardener. After thorough mixing for 5 minutes, the dripping agent thus prepared is injected onto the holders with the optoelectronic elements mounted and the board with the diodes sprayed over immediately.

208 908 tak, aby diody visely nastříknutou čočkou dolů. V této poloze se vytvrzují při teplotě 70 °C po dobu 10 minut.208 908 so that the diodes hang with the lens sprayed down. In this position they cure at 70 ° C for 10 minutes.

Příklad 3.Example 3.

Zakapávání galiumarsenidových diod s delší čočkou.Dripping of gallium arsenic diodes with longer lens.

Kovové držáky s namontovanými optoelektronickými prvky — krystaly — se odmastí trichlorety• lenem a zasunou do forem připravených z polyvinylchloridové folie vakuovým tažením. Do formy se vstnkne zalévací látka připravená ' podle příkladu la) a smíchaná s tvrdidlem podle příkladu 2. Zalité diody se vytvrzují při teplotě 60 °C po dobu 15 minut.Metal holders with mounted optoelectronic elements - crystals - are degreased with trichlorethylene • and inserted into molds prepared from polyvinyl chloride foil by vacuum drawing. The potting compound prepared according to Example 1a) was injected into the mold and mixed with the hardener according to Example 2. The embedded diodes were cured at 60 ° C for 15 minutes.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A method for enclosing radiant semiconductor devices such as gallium arsenide and gallium arsenide phosphor diodes and displays emitting red, green, yellow or other light in a specific wavelength band, or couplers, couplers, connectors and the like that conduct and propagate light generated by an optoelectronic device; characterized in that the functional part of the semiconductor component is dripped without the use of mold or is poured into the mold or into a non-removable shell with a liquid encapsulant derived from a dianebisglycidylether resin, for example clear dianebisglycidylether to which is admixed up to 0 02% by weight of organometallic complex compound and just prior to use a hardener or catalyst, wherein both simple dropping and potting or non-removable shells are performed at room temperature and tmospheric pressure.

2. A method according to claim 1, wherein the organometallic complex compound is admixed with a 1, (2-pyridylazo) 2-naphthol nickel complex dissolved in the clear dianebisglycidyl ether. in a volatile organic solvent such as chloroform.

3. A method according to claim 1, wherein the organometallic complex compound is admixed to the clear dianebisglycidyl ether with a palladium complex of 1, (2-pyridylazo) 2-naphthol dissolved in a volatile organic solvent such as chloroform.

4. A method according to claim 1, characterized in that as an organometallic complex compound, a nickel complex of dimethylglyoxime dissolved in chloroform is admixed to the clear dianebisglycidyl ether.