DD143839A1

DD143839A1 - Strahlungsempfindliches halbleiterbauelement und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DD143839A1
Application number: DD79214047A
Authority: DD
Inventors: Friedhelm Banse; Joerg-Dietrich Hartmann; Alf Treske
Original assignee: Friedhelm Banse; Hartmann Joerg Dietrich; Alf Treske
Priority date: 1979-07-03
Filing date: 1979-07-03
Publication date: 1980-09-10
Also published as: DE3012523A1

Description

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Titel der Erfindung

Strahlungsempfindliches Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein in Kunststoff gekapseltes strahlungsempfindlich^ Halbleiterbauelement mit fixierter spektraler Empfindlichkeit und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Anwendungsgebiete sind beispielsweise Fotodioden für elektronisch gesteuerte Kameras, bei denen eine gute Anpassung an die Augenempfindlichkeit erzielt werden βoll und andere Potoempfanger z. B. für Meß-, Kontroll-, Sortiereinrichtungen oder Lichtschranken, bei denen eine festgelegte spektrale Empfindlichkeit erforderlich ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für viele Anwendungsgebiete v/erden Fotoempfänger eingesetzt, deren spektrale Empfindlichkeit mittels'zusätzlicher optischer Filter korrigiert wird.

Vor allem sind bisher Fotoempfänger bekannt geworden, bei denen das Halbleiterelement in einem Metall-Glas» Gehäuses, beispielsweise einem TO-5 Gehäuse, untergebracht iat« Die spektrale Empfindlichkeit wird in diesem Pail durch ein in der Metallkappe eingeklebtes, eingefärbtes Glas korrigiert _o

Die Fertigungskosten von Bauelementen in Metall-Glas-Gehäusen sind hoch_s auch hat eine solche Anordnung den Kachteils daß diese Bauelemente ein relativ großes Volumen beanspruchen und damit den Anforderungen bezüglich Miniaturisierung widersprechen _e

In der BRD-PS 2 108 479 wird ein Silizium-Element beschrieben j» das mit einem Blaufilter auf einem Trägerkörper befeatigt ist«. Das Blaufilter wird dabei durch eine Klebeverbindung aufgebracht* Auch dieses Montagsverfahren verursacht hohe Koeten, weil neben der aufwendigen Herstellung der Trägerkörper zusätzliche Klebeverbindungen notwendig sind_e

Als weitere Anordnung für ein strahlungsempfindliches Halbleiterbauelement mit korrigierter spektraler Empfindlichkeit ist die Einbettung des Halbleiterelementea in einem entsprechend eingefärbten Kunststoff bekannt geworden«. Ein solches Bauelement hat jedoch den Hachteilj, daß eine homogene Verteilung des Farbstoffes nicht immer gewährleistet ist und daß die Stabilität der Pilterwirkung bei einer Langseitbelastung nicht ausreichend ist*

Aus der BRD-OL.2 241 042 ist eine fotoelektrische Zelle bekannts die aus einer Isolierplatte, der darauf auf«= liegenden Membran aua fotosensitivem Material in einem

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Gehäuse mit Elektroden und Durchführungen besteht und mit einem transparenten Deckel versehen ist_e Diese Ausführung ermöglicht eine flache und mechanisch stabile MiniaturseUe, Die Herstellung einer solchen fotoelektrischen Zelle erfordert zahlreiche aufwendige Herstellungsschritte, und die Montage der Einzelteile iat wenig automatisierungsfreundlich·

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die aufgezeigten technischen, technologischen und ökonomischen Nachteile der bekannten Anordnungen von strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelementen zu beseitigen.

Es soll ein Bauelement geschaffen werden, das eine we-8entlich vereinfachte Anordnung besitzt und bei dessen Herstellung die ökonomischen und technologischen Vorteile der Plastverkappung ausgenutzt werden können· Mit der Erfindung wird eine Bauelementeanordnung geschaffen, die die Möglichkeit einer weitgehenden Automatisierung der Fertigung bietet·

Das erfindungsgemäße strahlungsempfindliche Halbleiterbauelement zeichnet sich durch eine weitgehende Einhaltung der spektralen Empfindlichkeitscharakteristik, hohe mechanische Stabilität und eine gute Temperaturschockbelastbarkeit aus β Durch die Plastverkappung wird eine erhöhte Fot©empfindlichkeit gegenüber der Glas-Metall-Verkappung erreicht, da infolge der vollständigen Einbettung des Halbleiterchips im Plastmaterial die Reflexionsverluste minimiert werden_e

Wesen der Erfindung

Die erfindungsgemäße -Anordnung des Halbleiterbauelementes mit fixierter spektraler Empfindlichkeit und das Verfahren zu seiner Herstellung sehen vor₉ daß ein auf einem metallischen Trägerstreifen angeordnetes Halbleiterelement zusammen mit einer räumlich fest zugeordneten Ronde oder Scheibe aus Filterglas, ohne die Verwendung zusätzlicher Kleber o« ä«, erforderlich zu machen, allseitig durch einen erhärteten transparenten Kunststoff verkapselt ist„ Die spektrale Empfindlichkeit des Halbleiterbauelementes ergibt sich aus der Überlagerung der spektralen Transmission des verwendeten Filterglases, der apektralen Transmission des zur Verkappung benutzten Kunststoffes und der spektralen Empfindlichkeit des Kalbleiterelementes© Die Dicke des Glases und dessen Abmessungen hängen vor allem von der Größe des Halb«» leiterelementes und der gewünschten spektralen Empfindlichkeit des Bauelementes ab_e

Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich besonders vorteilhaft in der ?/eise herstellen _f daß im Interesse einer rationellen Fertigung mehrere strahlungsempfindlich^ Halbleiterelemente auf einem Trägerstreifen montiert werden, daß in der Form_? in der die Einkapselung des Halbleiterelementes erfolgt, geeignet ausgeführte Auflagestifte enthalten sind^ die die räumliche Lage der Ronden oder Scheiben ans Filterglas festlegen und daß sowohl die auf dem Trägerstreifen montierten Halbleitereleraente und die Glasfilter gleichzeitig und allseitig mit einem transparenten Kunststoff, der in die Form gepreßt wir.d₅ umschlossen werden«

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Ausführungsbeispiel

Anhand eines in der Zeichnung 1 vereinfacht dargestellten bevorzugten Ausfühnmgsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Das in der Zeichnung 1 im Schnitt dar» gestellte strahlungsempfindliche Halbleiterelement 1 ist vorzugsweise eine Fotodiode, kann jedoch auch ein Foto-« transistorelement oder eine integrierte Schaltung, die eine fotoempfindliche Struktur einschließt /O„ ä, darstellen,

Zur Gewährleistung einer guten Langzeitstabilität sowie stabilen Verhaltens bei Klimabeanspruchungen hat die Auswahl und Herstellung der Passivierungsschichten und die Festlegung der Struktur des Halbleiterelementes 1 hinsichtlich der erforderlichen Einkapselung in Kunststoff besonders sorgfältig zu erfolgen»

Im Interesse einer ökonomischen Fertigung ist das Halb™ Ieiterele3nent 1 auf einen metallischen Trägerstreifen 2 auflegiert oder auch geklebt« Die Drahtkontaktierimg er« . folgt durch Thermokorapressionsschweißen von Golddrähten 3· Über dem fotoempfindlichen Halbleiterelement 1 ist eine Scheibe oder Ronde aus handelsüblichem Filterglas 4 angeordnet,, Tragerstreifen 2, Halbleiterelement 1 und Filterglas 4 sind allseitig in einen transparenten Kunststoff 5 eingekapselt. Besonders geeignete Kunststoffe sind hochwertige transparente Epoxidharze, die einen Brechungsindex von 1₅5 und eine Transparenz von mindestens 90 % haben«, Durch diese Anordnung wird die Her~ stellung eines Halbleiterbauelementes mit fixierter spektraler Empfindlichkeit wesentlich vereinfacht ₉ die .

Verwendung zusätzlicher Tregerkörper, Kappen mit ein~ geklebtem Filter, aufwendige Klebeverbindungen und zusätzlicher Montageschritte können entfallen«

Dadurch wird eine sehr wirtschaftlich© !Fertigung dee strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelementes möglich? außerdem ist eine solche Anordnung mechanisch sehr, stabil, räumlich klein und der Wirkungsgrad ist wegen der Vermeidung von Materialien mit unterschiedlichen optischen Brechungsindizes optimal«,

In Zeichnung 2 ist im Schnitt vereinfacht dargestellt, wie ein erfindungsgemäßes etralilungsempfindliches Halbleiterbauelement hergeatellt wird_e Auf einem Trägerstrei- fen 2 werden in bekannter Weiee mehrere fotoeiapfindliche Halbleiterelemente 1 montiert* Die Yerkapselung des fertig bestückten toägerstreifens 2 erfolgt in einer Form* die aus einem Oberteil 7 und einem Unterteil 8 bestellte Das Material dieser Form kann ein verchromter oder hochlegierter Stahl oder auch ein anderes in der Halbleiterindustrie bei der Verkappung übliches Formmaterial eein« Auf im Unterteil 8 angeordnete Auflagestifte 9 werden Scheiben oder Ronden aus Filterglas 4 aufgelegt« Die geeignet geformten Stifte 9 sichern, daß beim Verkapeelungsvorgang das Filterglas 4 fixiert bleibt und eine Einbettung dos Filterglases 4 erfolgt«, H"ach dein Auflegen dee Filterglases 4 wird der mit den Halbleiterelementen 1 fertig bestückte Trägerotreifen 2 in die Form gelegte Durch Paßstifte 10 o_e ä» wird dabei die Iage des Trägeretreifens 2 in der Form festgelegt« In die geschlossene Form wird durch eine nicht dargestellte Öffnung transparenter Kunststoff, der sich in einer flüssigen ₉ niedrigviskoaon Phase befindet _t eingebracht, so daß der Hohlraum 6 vollständig und gleichseitig ge~ füllt wird«. Besonders bewährt hat sich dabei das Spritzpressen von Epoxidharze In einem Arbeitsgang können dabei ohne weiteres 120 Bauelemente oder auch mehr gleichseitig verkapselt werden»-

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Bach der Härtung des Kunststoffes wird die Form geöffnet und der Trägerstreifen 2 mit den nun verkapselten Halbleiterbauelementen entnommen. Abschließend werden die einzelnen strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelemente aus dem Trägerstreifen 2 herausgestanzt.

Claims

Erfindungsanspruch

1« Strahlungsempfindliches Halbleiterbauelement mit einer mittels ortsfester Ronde oder Scheibe aus Filterglas fixierten spektralen Empfindlichkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsempfindliche Halbleiterchip und das Filterglas gemeinsam in einem transparenten Kunststoff verkapselt sind«

2« Strahlungserapfindliches Halbleiterbauelement mit fixierter spektraler Empfindlichkeit nach Punkt 1₉ dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Kunststoff ein transparentes Epoxidharz ist«

3β Verfahren zur Herstellung eines strahlungsempfendlichen Halbleiterbauelementes mit fixierter spektraler Empfindlichkeit nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Form Scheiben oder Ronden aus Filterglas angeordnet werden, daß dann in diese Form der Trägerstreifen mit den darauf montierten Halbleiterelementen eingelegt wirds daß der Hohlraum der Form mit einem transparenten Epoxidharz ausgefüllt wird, so daß die montierten HaIbleiterelemente und das Filterglas gleichzeitig und allseitig eingekapselt werden und daß nach dem Erhärten des Epoxidharzes der Trägerstreifen der Form entnommen und in einzelne strahlungsempfindliche Halbleiterbauelemente zertrennt wird«