DD233241A1 - Verfahren zur schutzumhuellung von bauelementen - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Schutzumhuellung von Bauelementen mit Tauchen, Vergiessen oder selektiver Abdeckung sollen die Schutzumhuellung verbessert werden sowie die Lebensdauer und Zuverlaessigkeit der Bauelemente erhoeht werden. Aus diesem Grunde war eine dauerhaft exalatfreie, sehr spannungsarme Umhuellung mit sehr hohem elektrischen Isolationsvermoegen, mit sehr hoher hydrolytischer Stabilitaet, mit extrem hoher Haftung durch eine oder mehrere Schutzmassen zu schaffen, deren Elastizitaet, Waermeleitfaehigkeit, Transparenz und Farbe jeweils anwendungsspezifisch modifizierbar in weiten Temperatur- und Formgrenzen veraenderbar ist. Erfindungsgemaess werden die Bauelemente in ein Reaktionsgemisch, bestehend aus einer der Epoxidharz-Haerter-Kombinationen gemaess DD-WP 123 670 und DD-WP 227 055 eingebettet.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schutzumhüllung von Bauelementen, insbesondere von mikroelektronischen Bauelementen und Baugruppen, bei dem Bauelemente durch Tauchen, Vergießen bzw. selektives Abdecken mit einer Epoxidharzumhüllung versehen werden.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung und Verarbeitung von elektronischen Bauelementen, Schaltkreisen und Schaltungen, die eines Schutzes vor schädlichen Fremdeinflüssen, wie mechanischer, klimatischer und anderer Belastungen bedürfen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Elektronische Bauelemente werden, wie seit langem bekannt, zwecks Schutzes vor mechanischen und klimatischen Einflüssen, aber auch vor Waschmitteln und weiteren Fremdeinflüssen bei der Verarbeitung in Metallgehäuse, Keramikgehäuse, Glasgehäuse, aber auch Plastgehäuse verschlossen. Die Metall-, Keramik- und Glasgehäuse sind bekannterweise materialintensiv und bzw. oder technologisch kompliziert zu bearbeiten und zu verschließen und somit teuer. Plastgehäuse als vollkommene Einbettung der elektronischen Bauelemente, Schaltkreise oder Schaltungen im Plastverguß oder Plasttauchverfahren sind bekannterweise die billigsten Umhüllungsvarianten. Diese Plastumhüllungsvarianten unterscheiden sich in

— ihrer Sperrwirkung vor ungewollten Fremdeinflüssen

— der Kompliziertheit ihrer Technologie

— dem Preis für den Umhüllungsplast.

Bekannt sind technische Lösungen entsprechend WP 138490. Bei diesem Verfahren werden Silikonkautschuke als Umhüllungsmaterial verwendet. Bekannterweise gewährleisten diese Silikonkautschuke bereits maximal nach einigen Tagen in feuchtem Klima keinen Feuchteschutz mehr, so daß z. B. Halbleiterchips mit Bonddrahtkontaktierungen dem zerstörerischen Einfluß der Feuchte ausgesetzt sind, sowie Kriechströme entstehen können.

Einen sehr guten klimatischen Schutz bieten Epoxidharze, in welche die Bauelemente eingebettet werden. Problematisch ist hier die sich ergebende Oberflächenverspannung insbesondere bei größeren Flächen, die zur Beschädigung der Bauelemente und auch zur Rißbildung der Umhüllung führen kann.

Als klimaschützende Schichten können aber auch Materialien entsprechend der Prospekte von Dow Corning Corporation, Midland, Michigan/USA, (Informationsblattfür Silicon-Verkappungsmaterialien z.B. 3-6550 RTV Dispersion von 1979) verwendet werden. Diese Materialien erfordern aber noch mechanisch schützende Umhüllungen, da sie selbst weich sind und bei Handhabung der Bauelemente, Schaltkreise oder Schaltungen mit Drahtbohdverbindungen diese nur ungenügend schützen, so daß ein 2-Schichtsystem erforderlich ist. Außerdem sind Silikonkautschuke und -harze bekannterweise von der chemischen Reaktion (Harze und Katalysatoren) nicht dauerhaft exhalatfrei, so daß hierbei Ausfallmechanismen im Alterungsprozeß der Bauelemente, Schaltkreise und Schaltungen nicht auszuschließen sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine universell anwendbare und kostengünstig herstellbare Schutzumhüllung für Bauelemente mit verbessertem Schutz vor klimatischen Einflüssen sowie mit erhöhter Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Bauelemente.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein technologisch einfaches und technisch-ökonomisch aufwandgeringes Verfahren zur Schutzumhüllung zu schaffen, das eine dauerhaft exhalatfreie, sehr spannungsarme Umhüllung mit sehr hohem elektrischen Isolationsvermögen, mit sehr hoher hydrolytischer Stabilität, mit extrem hoher Haftung auf Glas; Aluminium, Silizium u. a. Materialien durch eine oder mehrere Schutzmassen ermöglicht, deren Elastizität, Wärmeleitfähigkeit, Transparenz und Farbe jeweils anwendungsspezifisch modifizierbar in weiten Temperatur- und Formgrenzen veränderbar sind. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Schutzumhüllung von Bauelementen, insbesondere von mikroelektronischen Bauelementen und Baugruppen, bei dem die Bauelemente durch Tauchen, Vergießen bzw. selektives Abdecken mit einer Epoxidharzumhüllung umgeben werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bauelemente in ein Reaktionsgemisch, bestehend aus einer der Bismaleinimid-Epoxidharzkombinationen gemäß DD-WP 123670 und aus einem der silanmodifizierten Härter gemäß DD-WP 227055 eingebettet wird.

Aus den genannten Patentschriften ist ein Epoxidharz-Härter-System für die Kleb-, Gieß- und Laminiertechnik bekannt. Überraschend wurde gefunden, daß im Gegensatz zu allen der Fachwelt bekannten Epoxidharz-Härter-Kombinationen hier eine Kombination vorliegt, die auch beim Verguß größerer geometrischer Ausdehnungen kein störendes und beschädigendes Verspannen der Aufbaukomponenten selbst bei Materialien, wie Glas, Silizium, Aluminium, Keramik usw., hervorruft. Damit wird es ermöglicht, die an sich der Fachwelt bekannten Schutz- und Anwendungseigenschaften von Epoxidharzen auch auf den Einsatz zur sicheren und dauerhaften Schutzumhüllung klein- und großflächiger Bauelemente anzuwenden, ohne deren Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit früher oder später zu beeinträchtigen. Diese überraschenden und von der Anwendung der erfindungsgemäßen Ausgangsstoffe in der propagierten Kleb-, Gieß- und Laminiertechnik nicht naheliegenden Epoxidharzeigenschaften für den Schutz elektrischer und elektronischer Bauelemente und Funktionseinheiten sind gut kombinierfähig mit den für die Kleb-, Gieß- und Laminiertechnik aufgezeigten Eigenschaften, wie insbesondere Exhalatfreiheit-, großer thermischer Anwendungsbereich, hohes elektrisches Isolationsvermögen und hohe hydrolytische Stabilität. Diese Summe hochwertiger Schutzeigenschaften für die Bauelemente wird mit einem technologisch einfachen und vorteilhaften Verfahren (Tauchen, Vergießen, selektives Abdecken) erreicht.

urch die Kombination der Eigenschaften, geringe Eigenspannung, insbesondere auch für größere Flächen, sehr guter 3uerhafter Klimaschutz und extrem hohes elektrisches Isolationsvermögen werden ferner mit dem erfindungsgemäßen erfahren neue Anwendungsmöglichkeiten für den Schutz elektrischer und elektronischer Funktionseinheiten erschlossen, da jf diese Art und Weise insbesondere größere Schaltungsanordnungen ohne Beeinträchtigung der Lebensdauer und jverlässigkeit erstmals dauerhaft klimastabil geschützt werden können.

lisführungsbeispiele

as erfindungsgemäße Verfahren soll anhand von vier Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

usführungsbeispiel 1

η Dünnschichthybridschaltkreis mit unverkappten, drahtgebondeten Halbleiterchips, gelöteten Chipkondensatoren und ^geglichenen Präzisionswiderständen auf Glasträger mit einreihiger Kammarmaturenbestückung wird nach dem für die /bridschaltkreise üblichen Reinigungsverfahren in das HärterHarz wie 8:9 gemischte Laborprodukt getaucht und unter einer rehbewegung, welche eine homogene Verteilung des Laborproduktes auf dem Hybridschaltkreis sichert, in den Aushärtestufen Stunde bei 90⁰C und danach 3 Stunden bei 130⁰C getempert.

usführungsbeispiel 2

η Hybridschaltkreis, wie unter Ausführungsbeispiel 1 beschrieben, nur mit zweireihiger Kammarmaturenbestückung wird in ne Form gegeben, so daß der Schaltkreis eingegossen werden kann, die Anschlußpins aber nicht von dem Laborprodukt snetzt werden können. Ein Evakuieren des Laborproduktes zum Entfernen untergerührter Luftblasen entfällt teilweise, da im ushärteprozeß eine dünnflüssige Phase durchlaufen wird und dabei die Gasblasen entweichen. Der Aushärteprozeß erfolgt in 3r Form in den Stufen wie unter Ausführungsbeispiel 1 beschrieben.

usführungsbeispiel 3

er Hybridschaltkreis entsprechend Ausführungsbeispiel 1 oder 2 wird mit einer Dosierhilfe an den zu schützenden Stellen lalbleiterchips einschließlich der Bonddrähte und Bondstellen) selektiv mit Laborprodukt bedeckt. Der Aushärteprozeß Ttsprechend Ausführungsbeispiel 1 kann in ruhender Lage durchgeführt werden.

usführungsbeispiel 4

ie entsprechend den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 vorbereiteten Hybridschaltkreise können mit weiteren Schichten, wie iliconkautschuk, Siliconharz oder Polyurethan versehen werden. Dann ist nach den Vorschriften der entsprechenden Hersteller !verfahren.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch:

   Verfahren zur Schutzumhüllung von Bauelementen, insbesondere von mikroelektronischen Bauelementen und Baugruppen, bei dem die Bauelemente durch Tauchen, Vergießen bzw. selektives Abdecken mit einer Epoxidharzumhüllung umgeben werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Bauelemente in ein Reaktionsgemisch, bestehend aus einer der Bismaleinimid-Epoxidharzkombinationen gemäß DD-WP 123670 und aus einem der silanmodifizierten Härter gemäß DD-WP 227055 eingebettet wird.