CS215853B1 - Způsob zvýšení spolehlivosti zapouzdření polovodičové součástky zalisované nebo zalité v plastu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zapouzdření polovodičů do platických hmot a řeší problém zvýšení těsnosti pouzder z platu. Podstatou vynámezu je použití alkylhyfrugenpolysiloxanu obecného vzorce R^-Sí-O-/RH-Sí-Ot(?;—-— —/ Rg-Si-O^- Si R^j kde R je methyl nebo ethyl a m = 10+2000 resp. n = 0*2000, jako impregnačního laku k vakuové impregnaci pouzder polovodičkových prvků za tlaku 0,66 až 13,33 kPa po dobu minimálně 30 sekund. Lak se potom vytvrdí např. 3 hodiny při 160 °C. Cílem této operace je především utěsnění spár a mezer mezi plastem a elektrodami nebo chladicími plochami součástek. Ke snížení vytvrzovací teploty a doby vytvrzování lze použít katalyzátoru ze skupiny látek zahrnujících organokovové soli nebo organokovové sloučeniny některých kovů např. naftenát kobaltový, naftenát železnatý, oktoát zinečnatý, oktoát cínatý a pod.

Description

Vynález se týká způsobu zvýšení spolehlivosti zapouzdření polovodičové součástky v platu, zejména ve vlhkém prostředí.

Hlavním důvodem stále rostoucího použití plastů v oblasti zapouzdřování polovodičových součástek jsou především důvody ekonomické. Plasty, které dosáhly dominujícího postavení v oblasti spotřebního průmyslu již v dřívější době, začínají pronikat nyní i do průmyslových a vojenských aplikací elektrotechniky a elektroniky. Tento průnik plastů souvisí se stále rostoucí spolehlivostí pouzder z plastů, která dosud byla jejich hlavní^nevýhodou a limitujícím faktorem použiti ve výkonových aplokacích nebo ve vojenské technice.

Větší spolehlivosti se dosáhlo jednak zlepšením čistoty používaných hmot, tedy snížením obsahu volných iontů ve hmotě, které v součinnosti s vlkostí jsou původci elektrochemické koroze a mají zejména alkalické ionty i nepříznivý vliv na polovodičový přechod diod, tyristorů, tranzistorů a pod. Dále byla zvýšena teplota skelného přechodu T pouO zdřicich hmot, tedy teplota, při které se skokem mění lineární roztažnost. Prudký nárůst lineární roztažnosti při teplotě T mé za·následek ztrátu součástky a vznik amykových

O namáháni ve spojích, pájce a pod., což může vést ke krátkodobému nebo i trvalému poškození součástky. Například zavedením epoxidových novolaků se teplota T zvýšila z dosavado nich 115 a 125 °C pro dlaňové epoxidové pryskyřice na 145 a 165 °C. Vedle zlepšení čistoty samotných pouzder se zlepšila i čistota a kvalita pasivačních povlaků děrové a elektronové vodivosti. V posledních několika letech se natavuji na polovodičový přechod, určený k zapouzdření do platu, speciální borosilikátová skla. Zavedením epoxidových novolaků se zlepšila i adheze pouzdřících hmot a tím i spolehlivost součástek v platu. Také nové silikonové a epoxysilikonové hmoty doznaly zřejmého pokroku v této oblasti.

Je známou skutečností, že vlhkost proniká do pouzdra samotným plastem, který nikdy není nepropustný vůči vlkosti, jednak podél samotných vývodů. Není-li adheze hmoty vysoká, nebo je-li snížena důsledkem teplotního cyklování během zkoušek nebo provozu, je řídícím dějem pronikání vlkosti prostup plynné páry podél kovových vývodů. Jedním z procesů jak zlepšit spolehlivost součástky platu je dodatečná impregnace pouzdry nízkoviskozním lakem, který utěsní spáru podél vývodů součástky. K tomuto účelu se používají nízkoviskozní, zpravidla silikonové impregnační laky, speciálně formulované pro tento účel, obvykle jde o methylsiloxanové nebo methylfenylsiloxanové laky, jejichž nevýhodou bývá vysoká vytvrzovací teplota, zpravidla 200 °C nebo i vyšší, která je v některých případech nevhodná s ohledem na použité pájky nebo i materiál pouzdra, nebo se používají modifikované siloxany, například modifikátory mohou být. alkydy, akryláty, fenoplasty, epoxidy a pod., jejichž vytvrzování probíhá za nižších a tedy přijatelnějších teplot*

Výše uvedené nedostatky, t.j. vysoké vytvrzovaci teploty impregnačních laků, jsou odstraněny způsobem zvyšování spolehlivosti zapouzdřené polovodičové součástky podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že polovodičová součástka v odlévacím nebo lisovaném pouzdru z plastu se ponoří do alkylhydrogenpolysiloxanu

215 853

R

R - Si I

R

Si

Si

kde R=CH, nebo CH_c 3 2 5 m = 10 * 2000 n = O, ♦ 2000 při tlaku 0,66 až 13,33 kPa po dobu minimálně 30 s a po této lázně opláchne nebo otře alifatickým nebo aromatickým rozpouštědlem» Poté se vysuší* zbytky rozpouštědla a vytvrdí nanesený alkylhydrogenpolysiloxan.

Alkylhydrogenpolysiloxan je vytvrditelný například již při teplotě 160 °C, s použitím katalyzátorů ,/naftenáty a oktoáty zinku, olova, cínu, železa apod. lze snížit vytvrzování až na 120 °C nebo s přídavkem organických sloučenin titanu postačí teplota 20 ®C.

Příklad

Polovodičový modul s bezpotenciální základnou zapouzdřený do epoxidové pryskyřice se ponoří do methyhydrogenpolysiloxanu za tlaku 5 kPa po dobu 30 sekund. Po odstranění vakua a vyjmutí součástky z lázně se součástka ponoří na 5 sekund do perchlorethylenu. Po odpaření rozpouštědla na vzduchu se povlak vytvrdí 3 hodiny při 160 °C. Vzniklý povlak je pružný a zachovává na rozdíl od nemodifikovaných methylsiloxanů a methylfenylsiloxanů svou funkci i při teplotních šocích.

Polovodičový modul impregnovaný výše uvedeným způsobem je vložen po zapouzdření do kyselé galvanické cínovací lázně obsahující 20 % hmotnostních koncentrované kyseliny sírové' HgSO^ na dobu 10 minut při teplotě 25 °C. Takto impregnované moduly jsou bez výjimky stabilně stejné, ale neimpregnované součástky jsou stoprocentně nestabilní. Podobně jsou stoprocentně stabilní součástky impregnované za stejných podmínek metbylhydrogenpolysiloxa nem s přídavkem 10 hmotnostních dílů naftenátu olovnatého, když impregnační lak se po nane sení nejprve vytvrdí 30 minut při teplotě 120 °C.

Claims (2)

1. P fi E D M Ě T VYNÁLEZU

   1. Způsob zvýšení spolehlivosti zapouzdření polovodičové součástky zalisované nebo zalité v plastu, vyznačený tím, že do alkylhydrogenpolysiloxanu obecného vzorce se ponoří polovodičová součástka kde R = CH^ - nebo ^C2^H5 ~ m = 10 + 2000 , n· = 0 ♦ 2000 při tlaku 0,66 až 13,33 kPa po dobu minimálně 30 sekund a po vyjmutí se očistí alifatickým nebo aromatickým rozpoštědlem, vysuší se zbytky rozpouštědla, načež se vytvrdí nanesený

   215 853 alkylhydrogenpolysiloxan.
2. 2. Způsob zvýšení spolehlivosti zapouzdření polovodičové součástky podle bodu 1, vyznačený t í m, že do alkylhydrogenpolysiloxanu se přidá katalyzátor ze skupiny látek zahrnujících organokovové soli nebo organokovové sloučeniny některých kovů jako cínu, olova, titanu, chrómu, -zinku, kobaltu, vápníku a hořčíku.

   Vytiskly Moravské tiskařské závody, provoz 12, Leninova 21, Olomouc