DE1816427C3 - Verfahren zum Aufbringen einer Schutzschicht auf Halbleiterelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Schutzschicht auf Halbleiterelemente, bei dem eine Vielzahl nebeneinander angeordnete, lose Halbleiterelemente jeweils im Bereich des oder der an die Oberfläche tretenden pn-Übergänge mit einem die Sperreigenschaften verbessernden und stabilisierenden, alle pn-Übergänge umschließenden, aushärtbaren Schutzlack abgedeckt werden.

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Halbleitergleichrichterelementen hoher Sperrspannungsbelastbarkeit, kommt der Abdeckung der Halbleiteroberfläche am Austritt des oder der pn-Übergänge mit einem geeigneten Schutzlack zur Verbesserung und Stabilisierung der Sperreigenschaften besondere Bedeutung zu.

Das Aufbringen des Schutzlackes erfolgt gemäß dem bekannten Stand der Technik durch Tauchen von vorbereiteten Halbleiterscheiben oder von vorbereiteten Halbleiterelementen, die aus einer Halbleiterscheibe und beidseitig mit dieser fest verbundenen Kontaktscheiben bestehen, in den Schutzlack oder durch Aufspritzen oder manuelles Auftragen desselben. Um die Bearbeitung der Halbleiterbauelemente bei dieser weiterhin als Verlackung bezeichneten Oberflächenbehandlung zu erleichtern, erfolgt dieser Verfahrensschritt häufig im Anschluß an die; Befestigung der HaIbleilerelemente auf einem geeigneten Trägerkörper.

Wird ein aus Halbleiterelement und Trägerkörper bestehendes, halbfertiges Bauelement im Anschluß an die Verlackung auf Grund einer Qualitätsprüfung aussortiert, so ist bereits ein erheblicher Material- und

Verfahrensaufwand verloren. Bei ausreichenden Sperreigenschaften besteht jedoch aus wirtschaftlichen Gründen die Notwendigkeil, solche halbfertigen Bauelemente fertigzustellen, wodurch gegebenenfalls eine unerwünschte Belegung von Fertigungseinrichtungen und bei Lagerung der Halbleiterbauelemente ein hoher Raumbedarf erforderlich werden. Weiterhin stellt häufig die Verlackung von Halbleiterelementen in Einzelbehandlung im Rahmen der Herstellung von Halbleiterbauelementen einen unrationellen Verfahrensschritt dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die unrationelle Einzelbehandlung bei der sogenannten Verlakkung der Halbleiterelemente, d. h. bei der Oberflächen-

behandlung zur Stabilisierung des Sperrverhaltens durch Abdecken mit einem entsprechenden Lack, wirtschaftlicher zu gestalten, weiterhin die häufig erfolgende Befestigung von Halbleiterelementen auf einem Trägerkörper zwecks besserer Handhabung beim Ver-

lacken zu vermeiden und schließlich die Lagerung von Haloleitertabletten in rationeller Weise ohne Notwendigkeit der Fertigstellung der Halbleiterbauelemente nach dem Verlacken zu ermöglichen.
Aus der DT-AS 11 51 323 ist ein iialbleiterbauelement mit scheibenförmigem Halbleiterkörper mit wenigstens einer mesaförmigen Erhebung und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Danach sollen die bei der Kontaktierung der sehr kleinen Fläche eines Mesa infolge häufig auftretendem Kurzschluß zwischen Mesa und übrigei Halbleiterscheibe entstehenden Schwierigkeiten dadurch vermieden werden, daß die Zwischenräume zwischen den mesaförmigen Erhebungen der Halbleiterscheibe mit einem Isolierstoff ausgefüllt werden, und daß die zur Kontaktierung der Mesen erforderlichen Leiterbahnen auch auf den Isolierstoffabschnitten verlaufen.

In der OE-PS 2 63 083 ist ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterschaltungen aufgezeigt, bei dem Gebiete eines Halbleiterkörpers, die ohne Funktion sind und zwischen solchen mit einer Funktion als Bauelemente liegen, durch Ätzen entfernt werden und die so erzielten Zwischenräume mit einem Isolierstoff gefüllt werden, um die als Bauelemente vorgesehenen Abschnitte des Halbleiterkörpers über die Isolierstoffabschnitte hinw«g elektrisch und mechanisch miteinander zu verbinden. Zur Durchführung dieser Maßnahmen wird der Halbleiterkörper auf einen säurebeständigen Träger, z. B. aufgeklebt und von diesem nach dem Aushärten des Isolierstoffs wieder entfernt.

Aus der DT-PS 9 35 259 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Kondensatorumhüllung bekannt, bei dem ein Kondensator mit einem schützenden Isolierstoffmantel in der Weise versehen wird, daß der Kondensator in eine U-förmige Kunststoffhülle eingelegt und in dieser durch Eingießen einer aushärtbaren Masse in den Isolierstoffmantel eingehüllt wird.

Diese bekannten Verfahren führen jedoch nicht zur Lösung der Aufgabe, lose Halbleiterelemente, die z. B. aus einer Halbleiterscheibe und beidseitig an dieser befestigten Kontaktscheiben bestehen, in einer Vielzahl rationell an ihrer Oberfläche im Bereich des Austritts des pn-Übergangs mit einer das Sperrverhalten verbessernden und stabilisierenden Abdeckung zu versehen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine ebene Unterlage aus einem an den Halbleiterelementen nicht haftenden Kunststoff gebildet und über ihren Erweichungspunkt erwärmt wird, daß die Halbleiterelemente in gegenseitigem Abstand mit einer

ihrer Kontaktflächen auf die Unterlage aufgebracht werden und in die Unterlage einsinken, daß nach dem Abkühlen der Unterlage ein sich mit dieser nicht verbindender, aushärtbarer Schutzlack zwischen die Halbleiterelemente eingebracht wird, der nach dem Aushärten eine Folie bildet, und daß die Folie mit den eingebetteten Halbleiterelementen von der Unterlage abgezogen wird.

Bei der gemäß dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Anordnung können die Halbleiterelemente scheibenförmig rund oder vieleckig ausgebildet und rasterförmig in einer für ihre Weiterbehandlung bestimmten, gegenseitigen geometrischen und bedarfsweise elektrischen Zuordnung angeordnet sein.

In einem Diffusionsverfahren vorbehandelte Halblehrelemente können gleichzeitig in größerer Anzahl in der Weise geätzt, gespült und mit metallischen Kontaktüberzügen verschen werden, daß eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte Anordnung manuell oder mechanisch, mittels einer entsprechenden Vorrichtung gehaltert, die jeweiligen Fertigungseinrichtungen durchläuft Wird als Isolierlack ein gegen die jeweiligen Bearbeitungsmittel stabiler Oberflächen-Schutzlack verwendet, so können gegebenenfalls für Halbleiter-Bauelemente hoher Strombelastbarkeit vorgesehene, großflächige Halbleiterscheiben unmittelbar anschließend weiteren Verfahrensschritten zur Kontaktierung und Kapselung unterworfen werden.

Um eine bei der Lagerung von Haibleiterelementen entstehende Passivierung ihrer Kontaktflächen zu vermeiden, können diese beispielsweise mit einem metallischen Überzug aus einem niedrigschmelzenden Lot versehen werden. Mit Hilfe der erfindungsgemäß erzielten Anordnung einer Vielzahl von in einen Isolierlack eingebetteten Halbleiterelementen kann die gewünschte Metallisierung gleichzeitig an allen Kontaktflächen durch Tauchen oder nach einem der bekannten Lötverfahren zum Löten von Leiterplatten erfolgen.

Bei der Massenfertigung von Halbleiter-Bauelementen geringer Strombelastbarkeit kann die gleichzeitige Anbringung von Stromleitungsanschlüssen an einer größeren Anzahl von vorbereiteten Halbieiterelementen, bedarfsweise unter Zwischenlage von Kontaktscheiben, vorteilhaft in der Weise erfolgen, daß die erfindungsgemäß erzielte, nur eine oder zwei Reihen von Halbleitertabletten aufweisende Anordnung in eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung eingelegt wird, und daß anschließend gleichzeitig alle Halbleiterelemente jeweils zwischen zwei Leitungsansch'üsse eingeklemmt und danach in einem Tauchlötprozeß kontaktiert werden.

Weist die erfindungsgemäß erzielte Anordnung eine oder zwei Reihen von Halbleiterelementen in bestimmter gegenseitiger räumlicher und elektrischer Zuordnung zur Herstellung von Halbleiterbandelementen mit zwei oder mehr Halbleiterelementen auf, so kann eine ■Vielzahl von Halbleiterelementen gleichzeitig auf eine vorbestimmte Anzahl von entsprechend aufgereihten, aus Metall oder metallisierter Keramik bestehenden Gehäuseunterteilen aufgelegt, mit diesen kontaktiert und mit weiteren Leitungsanschlüssen fest verbunden und gegenseitig verschallet werden.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß gleichzeitig an einer Vielzahl von losen Halbleiterelementen auf deren Oberfläche im Bereich des Austritts des oder der pn-Übergänge überraschend einfach und besonders rationell ein Überzug aus einem Schutzlack aufgebracht werden kann.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Anordnung einer Vielzahl von in einem isolierlack eingebetteten Halbieitei-tabletten ist besonders vorteilhaft zur gleichzeitigen und rationellen Bearbeitung einer größeren Anzahl von Halbleitertabletten bei der Herstellung von Halbleiter-Anordnungen geeignet und ermöglicht außerdem eine günstige und überaus wirtschaftliche Lagerung von vorbereiteten Halbleitertabletten im Rahmen einer Fertigungsplanung.

An Hand der F i g. 1 und 2 wird das erfindungsgemäße Verfahren aufgezeigt und erläutert.

F i g. 1 zeigt im Schnitt die Anordnung von Halbleiterelementen und ihre spezielle Oberflächenabdekkung,

F i g. 2 die in F i g. 1 dargestellte Anordnung in Draufsicht

Für gleiche Teile sind in beiden Figuren gleiche Bezeichnungen gewählt.

Gemäß F i g. 1 sind Halbleiterelemente 2 in einem gegenseitigen Abstand auf einer Unterlage 1 aus Kunststoff angeordnet und an ihrer Mantelfläche von einem Schutzlack umgeben, der auf der Kunststoffunterlage 1 aufgebracht ist und eine zusammenhängende Schicht 3 bildet. Die Kunststoffunterlage 1 dient zur Fixierung der Halbleiterelemente 2 und zur gleichzeitigen Aufbringung des Schutzlackes 3 und ist vorzugsweise als Folie vorgegeben. Sie ist nur einmal verwendbar und daher sehr dünn bemessen. Ihre Dicke wird nach unten durch die Abmessungen der zu bearbeitenden Halbleitertabletten und nach oben durch wirtschaftliche Gesichtspunkte bestimmt und beträgt vorzugsweise 0,1 bis 3 mm. Die Kunststoffunteriage 1 besteht aus einem Material, das weder an den Halbleitertabletten 2 noch am Schutzlack 3 klebt, das im Falle einer Bearbeitung von aus Halbleiterscheioe und mit dieser durch ein Lot kontaktierten Kontaktronden bestehenden Halbleiterelementen einen Erweichungspunkt bei einer Temperatur unterhalb der Temperatur des Schmelzpunktes des verwendeten Lotes aufweist, und das weiterhin weder mit der Halbleiteroberfläche noch mit dem Lösungsmittel des Schutzlackes reagiert. Gemäß diesen Bedingungen haben sich Kunststoffe aus der Gruppe der Polyolefine, vorzugsweise Hochdruck- und Niederdruck Polyäthylen, als besonders vorteilhaft erwiesen. Um eine unerwünschte Benetzung der an die Kunststoffunterlage 1 angrenzenden Kontaktfläche der Halbleitertablette durch den Schutzlack zu verhindern, sind diese bis zu einer durch ihren Aufbau bestimmten Eindringtiefe in die Kunststoffunterlage eingesenkt.

Der Schutzlack kann in bekannter Weise aus einem elektrisch isolierenden, auf dem Halbleitermaterial gut haftenden Trägerstoff, beispielsweise einem Kautschuk, bestehen, dem bedarfsweise ein stabilisierende Eigenschaften aufweisender Zusatzstoff beigegeben ist. Das Lösungsmittel des Schutzlackes bewirkt durch geringe Oberflächenspannung eine gute Benetzung der Halbleiteroberfläche.

In F i g. 2 ist die Anordnung gemäß F 1 g. 1 in Draufsicht gezeigt.

Je nach Weiterverarbeitung der in einer Folie angeordneten und eingebetteten Halbleiterelemente kann deren elektrische Polung willkürlich sein oder aber, zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit zwei oder mehr Halbleiterelementen, einem fertigungstechnisch geeigneten Zyklus gegenseitiger geometrischer und elektrischer Zuordnung von Halbleiterelementen entsprechen.

Mit Hilfe bekannter Ansaugvorrichtungen werden

sämtliche Halbleiterelemente 2' auf die auf einer Trägerplatte plan aufliegende Kunststoffunterlage 1 aufgebracht. Um zu vermeiden, daß sich die durch die Ansaugvorrichtung vorgegebenen Abstände zwischen den Halbleiterelementen infolge Schrumpfung der Kunststoffunterlage bei deren Erwärmung verändern, wird die Unterlage vor dem Aufbringen der Halbleiterelemente auf eine geeignete Temperatur über den Erweichungspunkt des Kunststoffes, bei Verwendung von Polyäthylen vorzugsweise auf etwa 200° C, erwärmt. Das Einsinken der Halbleiterelemente in die Kunststoffunterlage wird einerseits durch die Forderung nach einwandfreier Verlackung der Halbleiteroberfläche im Bereich des oder der pn-Übergänge bestimmt und andererseits durch die Zeit und durch die Verfahrenstemperatur zum Fixieren der Halbleiterelemente in der Unterlage. Halbleiterelemente mit Kon.taktronden sinken bei einer Temperatur des Polyäthylens zwischen 170 und 200⁰C während einer Zeit zwischen 2 und 5 Minuten etwa 0,1 bis 0,2 mm in die plastische Unterlage ein.

Das Bestücken der Kunststoffunterlage 1 erfolgt sofort nach Erreichen der vorgegebenen Verfahrenstemperatur, da bei langer andauerndem Überschreiten der Erweichungstemperatur des Kunststoffes eine Zersetzung desselben und dadurch eine schädliche Beeinflussung der Eigenschaften des Halbleitermaterials eintreten kann.
Anschließend an die Aufbringung der Halbleiterele-

'° menle 2 wird die Kunststoffunterlage 1 abgekühlt, und danach wird der Schutzlack vorzugsweise durch gezieltes Einbringen in die Zwischenräume zwischen den Halbleiterelementen so auf die Kunststoffunterlage aufgebracht, daß der Lack sämtliche Halbleiterelemen-

"5 te an ihren Mantelflächen gleichmäßig umschließt und vollständig benetzt. Nach dem Aushärten des Schutzlackes wird die von diesem und der Vielzahl von unkontaktierten, ungekapselten Halbleiterelementen gebildete Anordnung von der Kunststoffunterlage 1 abgezogen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufbringen einer Schutzschicht auf Halbleiterelemente, bei dem eine Vielzahl nebeneinander angeordnete, lose Halbleiterelemente jeweils im Bereich des oder der an die Oberfläche tretenden pn-Obergänge mit einem die Sperreigenschaften verbessernden und stabilisierenden, alle pn-Übergänge umschließenden, aushärtbaren Schutzlack abgedeckt werden, dadurch gekennzeichnet., daß eine ebene Unterlage (1) aus einem an den Halbleiterelementen (2) nicht haftenden Kunststoff gebildet und über ihrer Erweichungspunkt erwärmt wird, daß die Halbleiterelemente (2) in gegenseitigem Abstand mit einer ihrer Kontaktflächen auf die Unterlage (1) aufgebracht werden und in die Unterlage einsinken, daß nach dem Abkühlen der Unterlage (1) ein sich mit dieser nicht verbindender aushärtbarer Schutzlack zwischen die Halbleiterelemente (2) eingebracht wird, der nach dem Aushärten eine Folie (3) bildet, und daß die Folie (3) mit den eingebetteten Halbleiter-, elementen von der Unterlage (1) abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Unterlage (1) aus einem Stoff aus der Gruppe der Polyolefine, speziell aus Hochdruck- oder Niederdruck-Polyäthylen verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzlack ein Kautschuk in Dispersion oder Lösung mit einer geringen Oberflächenspannung verwendet wird.