DE1903098A1 - Einkapselungsmassen fuer Halbleiter - Google Patents
Einkapselungsmassen fuer HalbleiterInfo
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Description
Patentanwälte.
Dr. Div^cr F. M ο rf
Dr. Hans-A. Brauns - ¥e^ruar iq70
8 München ^, ^ruenauerstr. 28 ξ* ,Λ6 S^ 1 97°
Λ-ρρ puu
THE DEXTER CORPORATION One Elm Street, Eindsor Locks, Connecticut, V. St. A.
Einkapselungsmassen für Halbleiter
Die vorliegende Erfindung betrifft Einkapselungsmassen (Einbettmassen
für Transistoren und andere Halbleitergerätegruppen, die im wesentlichen aus einem Epoxyharzsystem bestehen,
das gute elektrische Isoliereigenschaften aufweist und aus der Gruppe amingehärtete, phenolgehärtete und anhydridgehärtete
Epoxyharzsysteme, die 0 bis 70 Gew.% anorganische
Füllstoffe enthalten, ausgewählt ist, wobei mit den Harz- und/oder Füllstoffbestandteilen etwa 0,1 bis 5 %>
vorzugsweise etwa 0,3 bis 3 %, eines Niedrigalkyl-di-oder-triniedrigalkoxysilans
gleichmässig vermischt sind, das in der Alkylgruppe einen Substituenten trägt, der mit Epoxyharzsystemen
reaktionsfähig ist und aus der Gruppe Amin- und Epoxysubstituenten
ausgewählt ist. Das Silan wird zweckmässigerweise derart eingeführt, dass es mit dem Harz vermischt oder
vorher als Überzug auf den Füllstoffbestandteil aufgebracht wird, und die geringe Silanmenge verbessert so die Isoliereigenschaften
und Haltbarkeit des Einkapselungsmittels, so dass die Notwendigkeit einer Vorbehandlung oder Passivierung
der Halbleitergerätegruppe vermieden wird.
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Die elektrischen Verbindungen von Halbleitergerätegruppen,
wie Transistoren, sind äusserst empfindlich, und, um diese Verbindungen zu schützen, werden diese Gerätegruppen häufig
in hitzehärtbaren Kunststoffen eingekapselt. Die meisten
Einkapselungskunststoffe vergiften, wie sich zeigte, den Halbleiter oder beschädigen die Gerätegruppe; oder, um den
Handelsausdruck zu verwenden; Der Kunststoff ist mit dem Gerät unverträglich. Manchmal zeigt sich die Unverträglichkeit
unmittelbar daran, dass das Gerät gar nicht oder nur mangelhaft funktioniert, öfters wird sie erst erkennbar,
nachdem das Gerät einer starken Belastung ausgesetzt worden ist. Beschädigung oder Ausfall eines Gerätes kann leicht
daran erkennbar werden, dass das Gerät elektrisch offen wird, d. h. , dass eine oder mehrere der empfindlichen Verbindungen
infolge Korrosion versagen. Andererseits kann es sein, dass das Gerät weiter funktioniert, aber dass sich dabei eine ausgeprägte
Änderung seiner elektrischen Merkmale ergibt.
Um der Unverträglichkeit entgegen zu wirken, war es allgemeine
Praxis, das Gerät vor dem Einkapseln mit Harz zu passivieren. Hierzu wird im allgemeinen das kleine Halbleiterstückchen
mit einem winzigen Tropfen eines äusserst reinen, flüssigen Silikonkautschuks überzogen, und dann wird dieser
Kautschuk bei hoher Temperatur mehrere Stunden lang gehärtet. Dies ist seiner inneren Natur nach ein langsamer und
kostspieliger Vorgang. Andererseits ist der Schritt des Einpressend, der Geräte in einen Schutzkörper aus einem
Einkapselungsmittel rasch und wirksam. Es bestand daher seit langem ein Bedarf nach einer Einkapselungsmasse, die
mit der Halbleitergerätegruppe ausreichend verträglich ist, um das Weglassen des getrennten Passivierungsschrittes zu
erlauben.
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Es wurde nun gefunden, dass Epoxyharzsysteme mit guten elektrischen
Isoliereigenschaften mit Halblextergeräten verträglich
gemacht werden können, indem der Harzmasse eine geringe Menge eines epoxyreaktiven Silane einverleibt wird. Unter epoxyreaktiven
Silanen werden solche Silane verstanden, die solche Gruppen, wie Epoxygruppen oder Amingruppen aufweisen,
die normalerweise in Epoxidpolymerisations-Eeaktionen eintreten.
Die Silane, die sich für eine Verwendung in den neuen Massen eignen, können allgemein als Niedrigalkyl-di-oder-tri-niedrigalkoxy-silane
beschrieben werden, die einen Substituenten in der Alkylgruppe aufweisen, der mit Epoxyharzsystemen
reaktionsfähig ist und aus der Gruppe Amin- und Epoxy-Substituenten
ausgewählt ist. Genauer gesagt, kann ein geeignetes Silan als ein substituiertes Niedrigalkyl-poly-niedrigalkoxy-silan
beschrieben werden, das mit Epoxyharzsystemen reaktionsfähig ist und der Formel
,0E1
R2
entspricht, in der E1 C1 bis C,-Alkyl, E2 C1 bis C^-Alkyl
oder -OE1 und R^ eine C2 bis C^-Alkylgruppe mit einem
epoxyreaktiven Substituenten, der aus der Klasse eine aktive Epoxygruppe enthaltende Substituenten und eine aktive
Amingruppe enthaltende Substituenten ausgewählt ist, bedeuten.
Typische, dieser Beschreibung entsprechende Silane, die im Handel erhältlich sind, sind beispielsweise:
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a) beta-(3,4—Epoxycyclohexyl)-äthyl-trimethoxy-silan
b) gamma-Glycidoxypropyl-trimethoxy-silan
c) gamma-Aminopropyl-triäthoxy-silan
d) N-(beta-Aminoäthyl)-gamnia-aminopropyl-trimetlioxy-silan
e) N-(beta-Aminoäthyl)-gamma-amino-isobutyl, methyldimethoxy-silan
f) N-beta-carbomethoxy-äthyl, N'-gamma-trimethoxy-silylpropyl,
äthylen-diamin
(ein Addukt aus der Verbindung d) und Methylacrylat)
Die verwendete Silanmenge soll etwa 0,05 "bis 5*0 Gew.%,
vorzugsweise etwa 0,3 "bis 3 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Einkapselungsmasse, betragen.
Die Einkapselungsmasse kann entweder ein flüssiges Epoxyharzsystem
oder ein festes oder gepulvertes System sein, und, obwohl solche Systeme ungefüllt sein können, enthalten
sie im allgemeinen feinverteilte Kieselsäure, Quarz oder andere anorganische Füllstoffe in Mengenanteilen von
bis zu 70 % und zweckmässigerweise im Bereich von 45 bis
70 % des Gesamtgewichtes der Masse. Das Silan kann nach verschiedenen Methoden gleichmässig in der Masse verteilt
werden, beispielsweise indem es in dem Harz gelöst oder vorher als Überzug auf einen in der Masse verwendeten Füllstoff
aufgebracht wird.
Wenn der Füllstoffbestandteil vorher umhüllt wird, kann das
Silan aus wässriger Suspension oder direkt durch Trommeln des Füllstoffs und des Silans in dem gewünschten Verhältnis
während etwa 6 bis 8 Stunden auf den Füllstoff aufgebracht werden. Das Silan ist sehr Substantiv, und jede der
beiden Arbeitsweisen führt zu einem echten, gleichmässigen Überzug auf dem Füllstoff. Die bei solchen Überzugsarbeits-
_ zj. _
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weisen anzuwendende Silanmenge kann zur Bereitstellung der
gewünschten Silanmenge in der Gesamtmasse beträchtlich variieren, beispielsweise im Bereich von etwa 0,25 bis 5 Gew.%,
bezogen auf das Gewicht des Füllstoffs.
Die vorteilhafte Wirkung der geringen Silanmenge in Epoxyharzsystemen für das Einkapseln von Halbleitern kann
durch Vergleich der verschiedenen elektrischen Merkmale der Halbleiter nachgewiesen werden. Eine der Arten von
Halbleitergerätegruppen, die am vielseitigsten verwendet werden, sind Transistoren, und zur Bewertung und zum Vergleich
der Transistorenleistung wurden Standard-Prüfmethoden entwickelt.
Eine vielseitige Apparatur zur Messung und Bewertung der Charakteristik von Transistoren ist der Tetronix-Typ 575-Transistor-Linienschreiber.
Zu Werten, die mit diesem Gerät leicht bestimmt werden können, gehören:
AIc
ß oder Λ Ib — hierbei bedeutet Δ Ic die Änderung des Kollektorstromes,
die durch die Änderung des Fusspunktstromes ^dIb verursacht wird.
Vce Sat. — Sättigungsspannung zwischen Kollektor und
Emissionselektrode.
BVebo — Durchbruchsspannung zwischen Emissionselektrode und Steuerelektrode.
BVcbo — Durchbruchsspannung zwischen Kollektor und
Steuerelektrode.
Iceo — Stromfluss vom Kollektor zur Emissionselektrode.
Icbo — Sperrstrom zwischen Kollektor und Steuerelektrode.
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Zu den aufschlussreichsten der oben aufgeführten Merkmale
sind der Wert und die Änderung von ß zu rechnen; und die in den nachfolgenden Beispielen angegebenen Daten beruhen .
hauptsächlich auf den ß-Verten. Ausserdem wurden in den Beispielen
ß-Werte bestimmt, nachdem Prüftransistoren nach Methoden, die zur Simulierung beschleunigten Alterns im Gebrauch
bestimmt sind, belastet worden waren. Bei einer Prüfung, die in den nachfolgenden Beispielen angewandt werden
wird, wird die Änderung der Betriebsmerkmale bestimmt, nachdem das Gerät durch eine angelegte Spannung, die etwa
der Hälfte der Betriebsspannung gleich ist, aber in entgegengesetzter Richtung zum normalen Betrieb des Gerätes
bei einer erhöhten Temperatur belastet worden ist. Diese Prüfmethode, die als die Hochtemperatur-Sperrvorspannungs-Prüfmethode
bezeichnet werden wird, wird, sofern in den nachfolgenden Beispielen nicht anders angezeigt, unter Prüfbedingungen
durchgeführt, die etwa 40 Volt Sperrvorspannung bei 185° C und während 17 bis 24 Stunden umfassen.
Eine andere Prüfmethode, auf welche in den nachfolgenden Beispielen Bezug genommen werden wird, ist die siedendes-Wasser-Prüfmethode.
Die Wirkungsweise eines Gerätes sollte durch lOOstündige Behandlung in siedendem Wasser oder das
ungefähre Äquivalent von 30 bis 35 Stunden in einem Druckkocher
unter einem Druck von 1,055 atü (15 p.s.i.g.)
nicht bedeutend geändert werden. Das gewöhnliche Versagen bei der siedendes-Wasser-Prüfmethode besteht bei dem Gerät
darin, dass es offensichtliche in Folge von Korrosion und Bruch einer der empfindlichen Verbindungen elektrisch offen wird.
Von Nutzen ist bei der siedendes-Wasser-Prüfmethode auch die Bestimmung von Änderungen des ß-Wertes als Mass der
Änderungen kurz vor dem vollständigen Versagen des Gerätes.
In welcher Weise das Si lan in den neuen Massen die Leistung
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von Transistoren und dergleichen erhöht, lässt sich nicht
vollständig erklären; es scheint aber, dass das Silan eine Kombination von Funktionen ausübt. Erläuternd sei bemerkt,
dass Transistoren, die mit bestimmten amingehärteten Epoxysystemen
eingekapselt sind, ziemlich gute Leistung in der Hochtemperatur-Sperrvorspannungs-Prüfmethode, aber schlechte
Ergebnisse in der siedendes-Vasser-Prüfmethode zeigen. In diesen Systemen sorgt die Anwesenheit von Silan für eine
ausgeprägte Verbesserung der Beständigkeit gegen siedendes Wasser. Transistoren, die mit bestimmten phenolgehärteten
Epoxyharzen eingekapselt sind, zeigen ziemlich gute Beständigkeit gegen siedendes Wasser und schlechte Leistung bei
der Hochtemperatur-Sperrvorsparuiungs-Prüfmethode; die letztere
Leistung wird jedoch durch die Anwesenheit von Silan in der Einkapselungsmasse stark verbessert. Anhydridgehärtete
Epoxyharzsysteme zeigen als Einkapselungsmittel für Halbleiter im allgemeinen schlechte Leistung sowohl bei der
siedendes-Wasser- als auch der Hochtemperatur-Sperrvorspannungs-Prüfmethode;
wenn jedoch Silan in der Masse vorhanden ist, haben anhydridgehärtete Systeme in beiden Prüfmethoden
viel bessere Ergebnisse gezeigt.
Obwohl der Grundansatz der Einkapselungsmassen mit guten elektrischen Eigenschaften zum bekannten Stand der Technik
gehört und kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, sollte festgehalten werden, dass die durch den Einschluss geringer
Mengen an epoxyreaktivem Silan erzielte Verbesserung sowohl
bei flüssigen Epoxyharzsystemen als auch festen EpoxyharzlOrmmassen
eintritt, wobei die letzteren durch Anwendung von Hitze zur Erleichterung des Formpressens oder Giessens verflüssigt
und durch fortgesetzte Anwendung von Hitze zum Härten gebracht und ausgehärtet werden. In den Epoxyharz-Grundsystemen
ist die Verwendung von Bisphenol A-Harzen mit
Epoxyäquivalent-Gewichten (EEW) im Bereich von 170 bis 2000,
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von Epoxynovolakharzen mit Epoxyäquivalent-Gewichten im
Bereich von etwa 155 bis 240 und von Mischungen daraus
praktisch. Ob ein System flüssig oder fest ist, hängt zum Teil von der Art des Harzes und zum Teil von der Art und
Menge des Härtungsmittels ab. Ausserdem kann ein flüssiges
Zwei-Komponentensystem so viscos sein, dass das Erhitzen der einen oder beider Komponenten zur Erleichterung des Mischens
wünschenswert ist. Bei jedem beliebigen flüssigen oder festen System ist es für das Einkapseln wichtig, dass
man, falls erforderlich unter Erhitzen, für eine freifliessende Masse sorgt, welche die Hohlräume der Form leicht
füllt und einzukapselnde kleine Teile umhüllt.
Wie früher erwähnt, ist die Erfindung auf phenol-, amin- und anhydridgehärtete Systeme anwendbar. Zu typischen phenolischen
Härtungsmitteln gehören phenolische Novolakharze mit einem Schmelzpunkt von etwa 48,9 bis 54,4° C. Zu Aminhärtungsmitteln
gehören Di- und Polyamine allgemein; typische Beispiele für zufriedenstellende Amine sind Methylendianilin,
meta-Phenylendiamin und Isophorondiamin. Zu
Anhydridhärtungsmitteln gehören solche vom Mono- und Dianhydrid-Typ, wie Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid,
Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Benzophenon-dianhydrid, Pyromellitsäure-dianhydrid,
Cyclopentan-dianhydrid, Bernsteinsäureanhydrid und Trimellitsäureanhydrid. Die Menge des Härtungsmittels
liegt zweckmässigerweise im Bereich von etwa 0,8 bis 1,1 Äquivalente je Epoxyäquivalent Harz, obgleich es
bei den phenolischen Härtungsmitteln bisweilen wünschenswert ist, Mengen zu verwenden, die 2 Äquivalenten je Epoxyäquivalent
Harz nahekommen.
Bei der Verwendung der Einkapselungsmassen ist eine für die Masse wichtige Eigenschaft diejenige, dass sie bei der Form-
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press- und Giesstemperatur rasch geliert. Es ist daher im Falle der meisten Härtungsmittel wünschenswert, geringe Mengen
eines Aktivators oder Katalysators zu verwenden. Wirksame Katalysatoren sind beispielsweise tertiäre Amine, wie
2-Methyl-imidazol, ein BF^-Amin-Komplex, wie der BF5,-Anilin-Komplex,
Triphenyl-sulfoniumchlorid, Tri-dimethylaminomethyl-phenol
und Triphenylphosphin.
Füllstoffbestandteile, wie feinverteilte Kieselsäure, Quarz,
Calciumsilikat, Bariumsulfat, hydratisierte Tonerde und
dergleichen, machen vorzugsweise etwa 50 bis 60 % der vollständigen
Masse aus. Solche Füllstoffe werden zusammen mit farbgebenden Mitteln, Formentrennmitteln und anderen in
Spuren verwendeten Modifizierungsmitteln mit dem Harzbestandteil in geeigneter Weise vermischt oder zwischen dem
Harz- und Härterbestandteil aufgeteilt. In festen Harzsystemen ist es jedoch manchmal praktisch, die verschiedenen
Bestandteile trocken zu vermischen, die Mischung zu pelletisieren und wieder zu einem Pulver zu zermahlen, das
Teilchen aus einer gleichmässig gemischten Masse aufweist.
Die folgenden Beispiele zeigen die Ergebnisse von Vergleichsversuchen,
die mit und ohne Silanzusatz an einer Anzahl von unterschiedlichen Epoxyharzsystemen ausgeführt
wurden. Es versteht sich, dass diese Beispiele nur zur Erläuterung und nicht zur Begrenzung der Erfindung gebracht
werden.
Es wurde eine Zwei-Komponenten-Einkapselungsmasse hergestellt,
die
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Anteil A 30 % Epoxynovolakharz (Epoxyäqui-
valentgewicht 175; Viscosität
1500 cps bei 125° C) 70 % feinzerteilter Quarz
Anteil B 99 »7 % phenolisches Hbvolakharz
(Fp. 51,7° C; spezifisches Gewicht 1,27)
0,3 % Äthylmethylimidazol
enthielt.
Eine zweite Masse wurde hergestellt, wobei 70 % Quarz in
Anteil A gegen 70 % eines gepulverten Quarzes, der mit 5 %
seines Gewichtes an γ-Aminopropyl-triäthoxy-silan umhüllt
worden war, ausgetauscht wurden. (Das Umhüllen erfolgte durch etwa 8stündiges Trommeln des Quarzes und des Silans
und nachfolgendes 1stündiges Trocknen bei 150° C).
Das Mischungsverhältnis für diese Massen beträgt 100/18, Anteil A/Anteil B. Die Anteile A und B werden getrennt auf
100° C erhitzt, im oben angegebenen Verhältnis gemischt,
entlüftet und bei 125° C in Transistoren enthaltende Formen gegossen. Die Gelzeit beträgt bei 125° C etwa 90 Minuten,
und vollständige Härtung wird durch etwa 12stündiges Erhitzen auf 180° 0 bewirkt.
Fünf mit jeder dieser Massen eingekapselte Transistoren wur den der oben beschriebenen Hochtemperatur-Sperrvorspannungs
Prüfung unterzogen. Folgede ß-Werte wurden erhalten:
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23 | 2 | Ohne | Silan eingekapselt | Probe | |
5 | 51 | 1 | |||
Zeit | 5 | 1 | 4-7 | ||
Zu Beginn | 22 | 4-3 | 5 | ||
1 Stunde | 5 | 5 | |||
Mit Silan eingekapselt Probe
Zu Beginn
1 Stunde
3 Stunden
5 Stunden
Stunden
1 Stunde
3 Stunden
5 Stunden
Stunden
165 160 160 160 160
82 112 100 50 100
44 104 96 62 94
56 102 9^- 68 94-
66 106 100 82 108
Diese vergleichenden Ergebnisse zeigen eine ausgeprägte Verbesserung der Verträglichkeit, wenn das Silan vorhanden
ist. In mit anderen Prüfkörpern durchgeführten Versuchen wurde gefunden, dass die Beständigkeit gegen siedendes
Wasser bei den Kontrollmassen leidlich gut war, aber bei den Silan enthaltenden Massen etwas besser war.
In anderen Versuchen, die mit ähnlichen Harzmassen unter Verwendung feingemahlener Kieselsäure als Füllstoff durchgeführt
wurden, wurden bei Verwendung von Silan in einem Mengenanteil von 2,5 % des Gewichts des Füllstoffs ausgezeichnete
Ergebnisse erhalten. Ähnlich gute Ergebnisse wurden ausserdem erzielt, wenn stattdessen andere Silane,
wie die zuvor beschriebenen Silane "b", "d", "e" und "f"
als Füllstoff überzug verwendet wurden.
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Transistoren, die mit den oben erwähnten, Silan enthaltenden
Massen eingebettet worden waren, hielten lückenlos 50 bis 60stündiges Kochen unter Druck aus, welche Behandlung mit
einer Einwirkung von siedendem Wasser während mehr als 200 Stunden vergleichbar ist.
Es wurden zwei ähnliche Pormpresspulver hergestellt, welche die folgende Zusammensetzung in Gewichtsteilen aufwiesen:
Epoxynovolakharz (Epoxyäquivalentgewicht 230;
Erweichungspunkt 75° C) Epoxynovo1akharz
(Epoxyäquivalentgewicht 215; Erweichungspunkt 90° C)
a-Aminopropyl-triäthoxysilan
Kolloidale Kieselsäure Gepulvertes Bariumsulfat
Gepulverte, hydratisierte Tonerde
Russ
Methylendianilin BF^-Anilin-Komplex
Glycerol-monostearat Calciumstearat Formungszyklus bei 14-8,9° C
Beim Vermischen der Masse A werden die Harze und die kolloidale Kieselsäure zunächst miteinander vermählen. Dann
werden die anderen Bestandteile zugegeben, und die Masse wird zu einem gleichmässigen Pulver vermischt, das pelle-
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A | B |
• Ohne Silan | Mit Silan |
19,70 | 15,45 |
10,00 | 13,50 |
0,45 | |
0,20 | 0,60 |
50,25 | 50,75 |
10,σ | 10,0 |
0,85 | 0,5 |
6,50 | 6,50 |
1,0 | 1,25 |
1,0 | |
0,5 | 1,00 |
45 Sek. | 90 Sek. |
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tisiert und wieder bis zu einer Teilchengrösse vermählen
wird, bei der die Teilchen ein 6-Mesh-Sieb passieren und
von einem 84~Mesh-Sieb zurückgehalten werden.
Beim Vermischen der Masse B wurden die beiden Harze bei etwa 150 C miteinander verschmolzen und die Schmelze
durch Vakuum entlüftet. Das Silan (eine Flüssigkeit) wurde zu der Schmelze gegeben, die Masse wurde einige wenige
Minuten lang gemischt und dann abgekühlt, um sie erstarren zu lassen. Der Kuchen wurde zerdrückt, mit kolloidaler
Kieselsäure gemahlen, und das erhaltene Pulver wurde mit anderen Bestandteilen vermischt und, wie für die Masse A
beschrieben, verarbeitet.
Eine Anzahl von praktisch gleichen Transistoren, die von einem grossen Hersteller von elektronischen Geräten geliefert
werden, wurden mit den Massen A und B eingekapselt und, wie oben beschrieben, der Hochtemperatur-Sperrvorspannungsprüfung
und Prüfung in siedendem Wasser unterzogen.
Alle geprüften Geräte waren in der Hochtemperatur-Sperrvorspannungsprüfung
verträglich. Im typischen Fall hatten sie nach 17 Stunden bei 185° C unter einer Sperrvorspannung
von 40 Volt 0 bis 25 % ihres ß-Vertes verloren. Die Pulver A und B waren somit bei dieser Prüfung etwa äquivalent.
Alle mit dem Pulver A eingekapselten und der Prüfung mit
siedendem Wasser unterzogenen Geräte versagten in dieser Prüfung in weniger als 100 Stunden. Im typischen Falle versagten sie, indem sie elektrisch, offen wurden, nach 50 bis
75 Stunden in siedendem Wasser.
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Alle mit dem Pulver B eingekapselten und der Prüfung mit siedendem Wasser ausgesetzten Geräte überstanden 100 Stunden
ohne irgendeine Änderung. Andere Proben wurden in einem Druckkocher unter einem Druck von 1,055 atü geprüft und
überstanden 400stündiges Kochen unter Druck ohne Versagen und mit sehr geringer Änderung des ß-Vertes. 1 Stunde im ·
Druckkocher ist, was die Schärfe der Bedingungen angeht, mit etwa 3 Stunden Kochen vergleichbar. Somit hielten diese
Proben das Äquivalent von 1200 Stunden Kochen aus; es ist augenfällig, dass das Silan im Pulver B die Einkapselungsmasse
in hohem Masse verbessert hat.
Es wird eine flüssige, amingehärtete Zwei-Komponenten-Epoxyharz-Einkapselungsmasse
folgender Zusammensetzung hergestellt:
Anteil A
18,96 % flüssiges Bisphenol A-Harz
(Epoxyäquivalentgewicht 189; Viscosität 12 000 cps bei 25° C) 19»38 % Epoxynovolakharz
(Epoxyäquivalentgewicht 230; Erweichungspunkt 75° c)
1,18 % Euss
0,48 % kolloidale Kieselsäure 60,00 % gepulverte Kieselsäure
Anteil B
96,5 % Methylen-dianilin
3,50 % BF5-Anilin-Komplex
Mischungsverhältnis 100/7,5, Anteil A/Anteil B
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Beim Mischen des Anteils.A werden die beiden Harze "bei
100° C so lange, bis sie einheitlich sind, gemischt, und
dann werden die anderen Bestandteile zugemischt. Der Anteil B wird ebenfalls auf 10<
bis er einheitlich ist.
bis er einheitlich ist.
B wird ebenfalls auf 100° C erhitzt und so lange gemischt,
Es wird eine zweite Masse hergestellt, die der ersten mit der Abänderung gleicht, dass im Anteil A die gepulverte
Kieselsäure durch eine mit Silan behandelte, gepulverte Kieselsäure ersetzt wird, die man erhält, indem man 1 Gew.-teil
ß-(354--EpQxy-cyclohexyl)-äthyltrimethoxy-silan zu 20
Teilen gepulverter Kieselsäure gibt und etwa 10 Stunden lang trommelt und dann 1 Stunde lang bei 150° G trocknet.
Eine Anzahl von Transistoren wurde mit jeder dieser Massen eingekapselt. Die Anteile A und B wurden auf etwa 8QQ C
erhitzt, gut gemischt und rasch im Vakuum entlüftet (die
Gelzeit beträgt bei 80° C etwa 5 Minuten). Die Masse wird
dann in auf 125° C vorerhitzte Formen gegossen, und die Transistoren werden auf Einspannvorrichtungen in das Rar?;
eingeführt. Die Temperatur wird 15 bis 30 Minuten lang bei
125° C gehalten, und vollständige Härtung wird durch Erhitzen auf 180° C übernacht bewirkt.
Bei Durchführung der Hochtemperatur-Sperrvorspannungs-Prüfmethode
und siedendes-Vasser-Erüf methode werden die folgenden Vergleichswerte für ß erhalten:
Q09824/1117
R 55 500
•j»
Ho cht emp er at ur- Sp errvo r sp annung
Zeit
Ohne Si lan
1 2 £ 4
Mit Silan
anfangs 80 56 57 27 32 130 64 125 125 130 130 135
1 Stunde 80 54 36 27 32 125 60 115 110 120 115 125
3 Stunden 80 54 37 28 34- 115 60 115 105 115 105 110
5 Stunden 78 54 38 28 34 110 60 110 105 115 110 115
Stunden 80 54 38 27 32 110 60 105 100 104 100 100
Siedendes Wasser
Zeit
anfangs
anfangs
30 Stunden
76 Stunden
100 Stunden
Ohne Silan
132 54 37 80 27 33 68 54 36 29 27 34
Mit Silan
30 121 124
32 136 130
32 136 130
II6. 84 120 132
88 115 120
of- 28 of- of- of- 54 fen fen fen fen
30 126 124 86 120 125 — offen — — — offen 32 130 122 86 120 125
Wiederum bewährt sich hier die Masse ohne Silan in der Hochtemperatur-Sperrvorspannungsprüfung
zufriedenstellend, ist aber schlecht in der Prüfung mit siedendem Wasser, und die
Beständigkeit gegen siedendes Wasser wird durch, das Silan sehr verbessert.
In anderen Versuchen wurde der umhüllte Füllstoff des vorhergehenden
Beispiels durch ein äquivalentes Gewicht von gepulvertem Quarz ersetzt, der dadurch mit Silan umhüllt
worden war, dass 200 Gew.teile Quarz in einer Mischung von
10 Teilen γ-Aminopropyl-triäthoxy-silan mit 2000 Teilen destillierten
Wassers etwa 1 Stunde lang heftig bewegt, filtriert und 1 Stunde lang bei 150° C getrocknet worden waren.
00 9 8 24/~1 1 17
E 55 500
Die Ergebnisse entsprechen bei der Verwendung dieses Typs
von umhülltem Füllstoff denjenigen, die mit einem Füllstoff
erhalten werden, der durch Trommeln umhüllt worden ist.
Es wird ein flüssiges, mit phenolischem Novolak gehärtetes
Zwei-Komponenten-Epoxysystem hergestellt, das
Anteil A 30 % Epoxynovolakharz (Epoxyäquivalent-
-gewicht 172 bis 179? Viscosität 1700 bei 51,7° C)
70 % feingemahlene Kieselsäure (das Harz
wird auf 125° C erhitzt und die Kieselsäure gut eingemischt)
Anteil B 99,70 % phenolisches Novolakharz (Fp.
51,7° C)
0,30 % 2-Methylimidazol (das Harz wird
auf 70° C erhitzt und das Amin gut eingemischt)
enthält.
Bei Verwendung dieser Masse sollte das Mischungsverhältnis 100/18, Anteil A/Anteil B, betragen. Anteil B wird bei etwa
80° C zu Anteil A bei 100 bis 125° C gegeben und gut eingemischt, rasch entlüftet und in auf 125° C vorerhitzte Formen
gegossen. Transistorgeräte werden auf Einspannvorrichtungen in das Harz eingeführt, das innerhalb etwa 15 Minuten
bei 125° C geliert. Die eingekapselten Transistoren werden 1/2 Stunde lang bei 125° C und Übernacht bei 180° C
gehärtet. Jeweils fünf der eingekapselten Transistoren wurden der Hochtemperatur-Sperrvorspannungsprüfung und
der Prüfung mit siedendem Wasser unterzogen; die Ergebnisse
- .17 9 02 4/
R 55 500
sind unten für die Masse IVa tabellarisch angegeben.
Es wurde eine geringfügige modifizierte Masse hergestellt, in
der die Kieselsäure in Anteil A durch eine Kieselsäure ersetzt ist, die mit 5 % ihres Gewichtes an γ-Aminopropyltriäthoxy-silan
umhüllt ist. Mit dieser Masse eingekapselte !Transistoren wurden in der beschriebenen Weise geprüft; die
Ergebnisse sind unten für die Masse IVb tabellarisch angegeben.
Es wurde eine andere modifizierte Masse hergestellt, in der die Kieselsäure mit 5 % ß-(3»4-Epoxy-cyclohexyl)-äthyl-trimethoxy-silan
umhüllt war. Mit dieser Masse eingekapselte Transistoren wurden in der beschriebenen Weise geprüft; die
Ergebnisse sind unten für die Masse IVc tabellarisch angegeben.
ß-Werte; Prüfung mit siedendem Wasser
Masse IVa
Zu Beginn | 140 | 140 | 150 | 140 | 142 |
30 Stunden | 115 | 130 | 140 | 125 | 135 |
76 Stunden | 130 | 150 | 140 | 130 | 150 |
100 Stunden | offen | 190 | 140 | offen | 220 |
Masse IVb |
Zu Beginn
30 Stunden
76 Stunden
100 Stunden
30 Stunden
76 Stunden
100 Stunden
150
150
150 132
160
150
160
160
150
160
160
132
125
115
110
125
115
110
154-150 150 150
160 158 156 156
- 18 -
009824/1117
R 55 500
Masse IVc Zu Beginn 30 Stunden 76 Stunden 100 Stunden
50 | 42 | 52 | 48 | 50 |
52 | 44 | 54 | 50 | 50 |
50 | 46 | 50 | 48 | 48 |
51 | 45 | 49 | 47 | 48 |
Obgleich die Beständigkeit gegenüber siedendem Wasser "bei
der Masse IVa leidlich gut ist, ist sie bei den mit Silan
behandelten Massen IVb und c beträchtlich besser.
ß-Werte; Sperrvorspannungsprufung
Masse IVa
Zu Beginn | 115 | 106 | 92 | 87 | 110 |
1 Stunde | <5 | <5 | 42 | -C5 | <5 |
3 Stunden | *5 | ||||
Masse IVb | |||||
Zu Beginn | 115 | 115 | 112 | 111 | 115 |
1 Stunde | 88 | 72 | 68 | 112 | 68 |
3 Stunden | 58 | 66 | 60 | 100 | 64 |
5 Stunden | 56 | 64 | 60 | 60 | 60 |
22 Stunden | 54 | 64 | <5 | 64 | 27 |
Masse IVc |
Zu Beginn 1 Stunde
3 Stunden 5 Stunden 22 Stunden
3 Stunden 5 Stunden 22 Stunden
100 95 100 98
66 90 52 66
46 offen 42 64
36 34 60
27 36 42
Die Masse IVa zeigt sehr schlechte Verträglichkeit. Die Verträglichkeit
wird am meisten durch die Zugabe von Aminosilan (Masse IVb) verbeseert. Während die Masse IVc, welche
Epoxysilan enthält, nicht so gut wie die Masse IVb ist, ist
- 19 0 09 824/1117
sie doch, beträchtlich, "besser als die Masse IVa, welche kein
Silan enthält.
Beispiel 5
Ein mit phenolischem Novolak gehärtetes Epoxyformpresspulver
wird wie folgt hergestellt: 62 Teile Epoxynovolakharz (Epoxyäquivalentgewicht 178, Viscosität 55 000 cps bei
51,7° C) werden auf 112,8° C erhitzt, und 55,5 Teile phenolischer
Hovolak (Fp. 51*7° C) und 2,5 Teile Glycerol-monostearat
werden bis zur Homogenität in das heisse Harz eingerührt. Die Mischung wird dann abgekühlt, zerbrochen und
zu einem Pulver gemahlen.
Dann wird ein vollständiger Ansatz hergestellt, indem in Gewichtsteilen vereinigt werden:
28,50 Teile oben angegebene Harzmischung
0,25 Teile Glycerol-monostearat
0,50 Teile Russ
2,00 Teile zerhackte Glasfasern
20,00 Teile Aluminiumsilikatpulver
46,85 Teile gepulverte Kieselsäure
1,75 Teile Tetrachlorphthalsäuresalz von
2-Methylimidazol
0,15 Teile Calciumsilikat
Nach dem trockenen Vermischen wird das Gemisch pelletisiert und wieder bis auf minus 6-Mesh gemahlen. Dieses Pulver
lässt sich innerhalb von 2 1/2 Minuten bei 165° C gut formpressen
und wird durch Erhitzen Übernacht auf 180° C vollständig gehärtet.
- 20 -
00982W 1117
R 5b 500 SU
Eine zweite Masse wurde in gleicher Weise mit der Abänderung
hergestellt, dass die verwendete Kieselsäure zunächst mit 2,5 % ihres Gewichtes an ß-(3,/l~Epoxycyclohexyl)-äthyltrimethoxy-silan
umhüllt wurde. Dieses Pulver Vb wurde, wie bei dem ersten Pulver Va beschrieben, formgepresst und gehärtet.
Eine Anzahl von Transistoren wurden mit jeder dieser Massen
eingekapselt und der Behandlung im Druckkocher und der Hochtemperatur-Sperrvorspannungs-Prüfmethode
unterzogen. Alle Prüflinge überstanden bei beiden Massen 50 Stunden in dem
Druckkocher unter einem Druck von 1,055 atü ohne nennenswerte Änderung ihrer Betriebsmerkmale.
Die Hochtemperatur-Sperrvorspannungsprüfungen zeigten die folgenden Vergleichswerte für ß:
Masse Va | 54- | 82 | 80 | 27 | 78 |
Zu Beginn | 52 | <5 | <5 | 26 | <5 |
17 Stunden | |||||
Masse Vb | 84- | 86 | 84- | 86 | 86 |
Zu Beginn | 86 | 72 | 80 | 80 | 82 |
5 Stunden | 78 | 80 | 80 | 80 | 82 |
22 Stunden. | |||||
Das Silan bewirkte eine starke Verbesserung der Verträglichkeit.
Die Ergebnisse werden durch die nachfolgende Zusammenstellung der Änderungen des Kriechstromes nach Hochtemperatur-Sperrvorspannungs-Beanspruchung
in Ampere weiter veranschaulicht. In der Aufstellung ist der Faktor
—10
(mal 10" ) weggelassen worden.
(mal 10" ) weggelassen worden.
- 21 -009824/1117
Masse Va
Zu Beginn 16 12 18 26 8,3 17 Stunden 32 820 34 32 320
(Der Kriechstrom nahm in jedem lalle zu, in zwei Fällen stark zu)
Masse Vb | 10 | 10 | 20 | 20 | 20 |
Zu Beginn | 8 | 8 | 6 | 6 | 5 |
1 Stunde | 1 | 1 | 8 | 8 | 0,2 |
5 Stunden | 6 | 6 | 8 | 8 | 6 |
22 Stunden | |||||
(Offensichtlich nimmt der Kriechstrom nicht zu; die
Geräte scheinen sogar besser zu werden)
Es wurde ein anhydridgehärtetes Zwei-Komponenten-System folgender Zusammensetzung hergestellt:
Anteil A 30 % Epoxynovolakharz (Epoxyäqui-
valentgewicht 175» Viscosität 1700 cps. bei 51,7° C)
70 % gepulverte Kieselsäure
Anteil B 84,17 % Hexahydrophthalsäure-
anhydrid
13»33 % Methyl-nadinsäure-anhydrid
2,50 % Triphenylsulfoniumchlorid
2,50 % Triphenylsulfoniumchlorid
Die Anteile A und B werden im Verhältnis 100/23,6 bei etwa 100° C gemischt, entlüftet und in auf 125° C erhitzte
Formen gegossen. Die Gelzeit beträgt bei 125° C etwa 6 Minuten. Die Härtung erfolgt innerhalb 30 Minuten bei
125° C plus Stehenlassen Übernacht (16 - 18 Stunden) bei 180° C.
- 22 009824/1117
E 55 500
Eine getrennte Zwei-Komponenten-Masse VIb wird hergestellt, die der Masse VIa mit der- Abänderung gleicht, dass die Kieselsäure
im Anteil A mit 3 % ihres Gewichtes an ß-(3,4-Epoxy
cyclohexyl)-äthyltrimethoxy-silan umhüllt ist.
Transistoren, die mit den Massen VIa und VIb eingekapselt
worden waren, wurden in der Hochtemperatur-Sperrvorspannungs
prüfung und der Druckkocherprüfung mit folgenden Vergleichswerden für ß geprüft:
Sperrvorspannung
Masse VIa Zu Beginn 1 Stunde
3 Stunden 5 Stunden 22 Stunden
3 Stunden 5 Stunden 22 Stunden
154 158 126 83 132
27 73 108 55 90
offen offen offen offen 72
172
Sp errvorspannung
Masse VIb Zu Beginn 1 Stunde
3 Stunden 5 Stunden 22 Stunden
3 Stunden 5 Stunden 22 Stunden
66 | 66 | 68 | 70 | 70 |
64 | 60 | 60 | 68 | 64 |
62 | 60 | 54 | 68 | 62 |
60 | 62 | 54 | 64 | 62 |
60 | 62 | 54 | 64 | 62 |
Druckkocher - 1,055
Masse VIa Zu Beginn 16 Stunden 32 Stunden
72 68 70 72 82
70 68 70 72 76
offen offen offen offen offen
- 23 -
009824/1117
Masse VIb | 68 | 70 | 70 | 68 | 70 |
Zu Beginn | 68 | 70 | 70 | 68 | 70 |
15 Stunden | 68 | 72 | 72 | 70 | 72 |
30 Stunden | 68 | 72, | 72 | 70 | 72 |
41 Stunden | 68 | 68 | 70 | 68 | 68 |
56 Stunden | |||||
Die Anwesenheit von Silan in dem Einkapselungsmittel hat
sowohl die Beständigkeit gegen heisses Wasser als auch die Verträglichkeit wesentlich verbessert, und die Prüfergebnisse,
die mit der Masse VIb erhalten wurden_,sind fast
ideal.
ideal.
Ein lOrmpresspulver VIIa wird hergestellt, indem die folgenden
Bestandteile trocken gemischt werden:
21,0 Teile Bisphenol A-Epoxyharz (Epoxyäquivalent-
gewicht 600, Erweichungspunkt 85° C) 5,0 Teile Epoxynovolakharz (Epoxyäquivalent-
gewicht 200; Erweichungspunkt 79,4° G)
0,4 Teile Euss
1,5 Teile Calciumstearat
0,1 Teile 2-Methylimidazol
0,75 Teile Glycerol-monostearat
49?35 Teile gepulverte Kieselsäure
10,0 Teile zerhackte Glasfasern (0,635 cm; 1/4") 11,9 Teile Tetrachlorphthalsäure-anhydrid, gepulvert
1,5 Teile Calciumstearat
0,1 Teile 2-Methylimidazol
0,75 Teile Glycerol-monostearat
49?35 Teile gepulverte Kieselsäure
10,0 Teile zerhackte Glasfasern (0,635 cm; 1/4") 11,9 Teile Tetrachlorphthalsäure-anhydrid, gepulvert
Es wird ein zweites Pulver VIIb hergestellt, das dem Pulver VIIa mit der Abänderung gleicht, dass die gepulverte
Kieselsäure mit 2,5 % ihres Gewichts an ß-(3,4-Epoxycyclo-
- 24 -009824/1117
R 55 500
hexyl)-äthyltrimethoxy-silan umhüllt ist.
Mit diesen Massen werden Transistoren im Presspritzverfahren eingekapselt. Bei einem Presspritzdruck von 49»22 kg/cm*
und einer Temperatur von 148,9° C "beträgt die Spritzdauer
2 Minuten; vollständige Erhärtung wird durch. Erhitzen auf 180° C übernacht bewirkt. Die Prüfung dieser Transistoren
führte zu folgenden Ergebnissen:
ß; Druckkocher; "1,055 atü
Masse Vila Zu Beginn
16 Stunden 33 Stunden
Masse VIIb Zu Beginn
17 Stunden 32 Stunden 47 Stunden
115 124 118 120
115 122 118 120
offen offen offen offen offen
111 | 112 | 110 | 112 | 115 |
110 | 115 | 110 | 120 | 115 |
105 | 110 | 105 | 110 | 110 |
107 | 107 | 105 | 109 | 108 |
ß; Hochtemperatur-Sperrvorspannung
Masse VIIa | 122 | 134 | 128 | 120 | 116 |
Zu Beginn | 110 | 128 | 116 | 116 | 116 |
3 Stunden | 89 | 124 | 26 | 44 | 85 |
5 Stunden | 48 | 72 | <5 | 13 | 30 |
18 Stunden | |||||
008124/1117
U | 1903098 | 84 | 84 | |
E 55500 | 70 | 70 | ||
ß; Hochtemperatur-Sperrvorsparuiung | 58 | 84 | ||
Masse .VIIb | 54- | 58 | ||
Zu Beginn | 23 | 20 | ||
1 Stunde | ||||
3 Stunden | ||||
5 Stunden | ||||
22 Stunden | ||||
86 | ||||
76 | ||||
72 | ||||
68 | ||||
29 | ||||
Wiederum zeigt die Anwesenheit des Si!ans hier nach. Durchführung beider Prüfmethoden beträchtlich verbesserte Ergebnisse.
Ein flüssiges, amingehärtetes Zwei-Komponenten-EpOxyharz-System
ohne Füllstoff wird hergestellt, das
Anteil A 49,5-°/° Bisphenol Α-Harz (Epoxy- -
äquivalentgewicht 180)
50,5 % Epoxykresolnovolakharz
(Epoxyäquivalentgewicht 230;
Dürrans-Erweichungspunkt 76° C;
bei 100° G gemischt) Anteil B 96,5 % Methylendianilin
3,5 % BF^-Anilin-Komplex
(bei etwa 110° G gemischt)
enthält. .
24,3 Teile "B" werden bei 100 bis 110° G mit 100 Teilen "A"
bei 80° C gemischt, rasch entlüftet (die Gelzeit beträgt
4 bis 5 Minuten bei 80° C), und die Mischung wird zum Einkapseln von Transistoren in auf 125° G erhitzten Formen.
- 26 00982A/1117
R 55 500
durch Giessen verwendet. Das Härten erfolgt durch Erhitzen während 15 Minuten auf 125° C und Übernacht auf 180° C.
Diese Transistoren ergaben die folgenden Prüfergebnisse:
Leistung: ß
Siedendes Wasser
Zu Beginn
1 Stunde
1 Stunde
3 Stunden
5 Stunden
22 Stunden
5 Stunden
22 Stunden
4-9 22 35 4-5
4-8 22 35 4-5
4-8 23 35 4A
50 23 32 4-2
4-9 22 28 32
-Zu Beginn 54- 25 31 37
30 Stunden of- 24- of- 37 fen fen
76 Stunden
offen
offen
Es wurde ein ähnliches System hergestellt, in dem. der Anteil
A gegen den
Anteil A'
4-8,96 % Bisphenol Α-Harz (Epoxyäquiva-1entgewicht
180) ■ ■
50,04- % Epoxykresplnovolakharz (Epoxyäqiiivalentgewicht
230, Erweichungspunkt 76° C) 1,0% ß-(3,4~Epoxycyclohexyl)-äthyl-
trimethoxy-silan (die Harze werden "bei 100° C gemischt, und
dann wird unter fortgesetztem Mischen Silan zugesetzt)
ausgetauscht war.
Die Anteile A1 und B (oben) werden in der oben beschriebö-'
nen Weise und den oben beschriebenen Mengenanteilen gemischt,
und Transistoren werden mit dieser Masse eingekapselt.
- 27 -
009824/1117
R 55 500
Diese Transistoren ergaben folgende Prüfergebnisse
Leistung: ß
Siedendes Wasser
Zu Beginn 3 Stunden 20 Stunden
125 125 125 125 Zu Beginn 64 60 64- 64
105 125 105 110 30 Stunden 62 60 60 62
110 125 105 110 70 Stunden 70 60 64 64
100 Stunden 68 60 64 64
Bezeichnend ist, dass die Verbesserung der Beständigkeit ge
gen siedendes Wasser infolge des zugesetzten Silans in diesem ungefüllten System ebenso ausgeprägt ist, wie in den ge
füllten Systemen der früheren Beispiele. Obwohl es im allge meinen wirtschaftlich nicht zweckmässig sein würde, ungefüllte Epoxyharζsysteme für die technische Einkapselung von
Transistoren zu verwenden, könnten die ungefüllten Systeme doch in anderen Halbleitergerätegruppen sehr vorteilhaft
sein.
sein.
Die vorstehenden Beispiele zeigen den deutlichen Vorteil
sehr geringer Mengen an epoxyreaktiven Silanen in Epoxyharzsystemen, die für das Einkapseln von Halbleitern bestimmt
sind. Andere Silane, wie Vinyltrimethoxy-silan und Methyltrimethoxy-silan, die sämtlich als mit Epoxygruppen nicht
reaktionsfähig charakterisiert sind, wurden in ähnlichen
EpoxyharZ-systemen geprüft; sie zeigten Jedoch keines der
vorteilhaften Ergebnisse, die mit epoxyreaktiven Silanen
erhalten werden.
sehr geringer Mengen an epoxyreaktiven Silanen in Epoxyharzsystemen, die für das Einkapseln von Halbleitern bestimmt
sind. Andere Silane, wie Vinyltrimethoxy-silan und Methyltrimethoxy-silan, die sämtlich als mit Epoxygruppen nicht
reaktionsfähig charakterisiert sind, wurden in ähnlichen
EpoxyharZ-systemen geprüft; sie zeigten Jedoch keines der
vorteilhaften Ergebnisse, die mit epoxyreaktiven Silanen
erhalten werden.
Es folgt daraus, dass bei der Betrachtung der möglichen Eignung anderer Silane als der in den vorstehenden Beispielen
aufgenommenen Silane die Anwesenheit oder Abwesenheit von
aufgenommenen Silane die Anwesenheit oder Abwesenheit von
- 28 -
009824/1117
R 55 500 &3
epoxyreaktiven Gruppen eine wichtige Leitschnür für eine
erfolgreiche Auswahl ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass "bei der gewöhnlich angewandten,
kostspieligen und zeitraubenden Arbeitsweise, gemäss
der die.Halbleiter vor dem Einkapseln passiviert werden,
ein beträchtlicher Leistungsunterschied der eingekapselten Geräte auftritt, und dass es in der Praxis üblich ist, die
Transistoren oder dergleichen nach solchen Leistungsunterschieden/
zu sortieren. Transistoren, die mit den Silan enthaltenden
Epoxyharzen, wie in den vorstehenden Beispielen
gezeigt, eingekapselt worden sind, schneiden hinsichtlich der Leistung im Vergleich mit den besseren Sorten herkömmlicher
(passivierter) Transistoren günstig ab. Die vorliegende Erfindung ebnet somit den Weg zu einer wesentlich
wirtschaftlicheren Herstellung von Transistoren und anderen eingekapselten Halbleitergeräten durch Vermeidung des bei
den herkömmlichen Verfahren notwendigen, getrennten Passivierungsschrittes.
Bei der Betrachtung der vorstehenden· Beispiele ist es wichtig, dass man berücksichtigt, dass Unterschiede in den ß-Ausgangswerten
von einem Gerät zum anderen nicht mit Änderungen der ß-Verte, die auftreten, wenn ein bestimmtes Gerät
einer Belastung ausgesetzt wird, verwechselt werden sollten. Halbleiterstückchen variieren stark und unvermeidlich in
ihrer Anfangs aufnahme oder ß-Wert. Solche Unterschiede bieten
tatsächlich eine Basis, um einzelne Transistoren besonderen Endverwendungszwecken zuzuweisen.
Gleichviel, ob die Anfangsaufnähme oder der ß-Vert eines
Halbleiterstückchens hoch oder niedrig ist, liefert das Ausmass,
in dem ein solcher Anfangswert durch Belastungen oder
- 29 - , . ■ 009824/1117
E 55 500
Änderungen der Umgebung modifiziert wird, sehr nützliche
Informationen, was die relative Lebensdauer von Halbleiter-, geräten angeht. Ein schlechtes Einkapselüngssystem zerstört
ein Gerät mit hohem ß-Anfangswert genau so sicher wie ein Gerät mit niedrigem ß-Anfangswert. Andererseits wird ein
Gerät mit einem niedrigen ß-Ausgangswert zusammen mit einem
guten Einkapselungssystem ebenso stabil sein wie ein Gerät
mit einem hohen ß-Ausgangswert.
Verschiedene Änderungen und Abwandlungen der hier offenbarten
Silan enthaltenden Epoxyharzmassen liegen für den Fachmann
auf der Hand, und soweit solche Änderungen und Abwandlungen
von den anliegenden Ansprüchen umfasst werden, versteht es sich, dass sie einen Teil der vorliegenden .Erfindung
bilden.
14/1 I Ί /
Claims (16)
1. Einkapselungsmasse für Halbleiter, "bestehend im wesentlichen
aus einem Epoxyharzsystem mit guten elektrischen
• Eigenschaften, das aus der Gruppe amingehärtete, phenolgehärtete
und anhydridgehärtete Epoxyharzsysteme, die 0 "bis 70 Gew.% anorganischer Füllstoffe enthalten, ausgewählt
ist, und aus etwa 0,05 bis 5 °/° eines gleichmässig
mit der Masse vermischten Medrigalkyl-poly-niedrigalkoxy-silans,
das in der Alkylgruppe einen Substituenten aufweist, der mit Epoxyharzsystemen zu reagieren
vermag und aus der Gruppe Amin- und Epoxysubstituenten
ausgewählt ist.
2. ' Einkapselungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Epoxyharzsystem etwa 0,3 bis 3 % <ies
genanntBn Niedrigalkyl-poly-niedrigalkoxy-silans enthält.
3· Einkapselungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxyharzsystem ein flüssiges Zwei-Komponenten-System
ist, in dem vorher gemischte Harzbestandteile bis kurz vor der Verwendung von den Härtungsbestandteilen
getrennt gehalten werden.
4. Einkapselungsmasse nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet,
dass das genannte Silan in den genannten vorgemischten
Harzbestandteilen enthalten ist.
5· Einkapselungsmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens die genannten vorgemischten Harz-Bestandteile
anorganische Füllstoffe enthalten.
- 31 -■
009824/1117
6. Einkapselungsmassen nach Anspruch. 3>
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die genannten vorgemischten Harzbestandteile
anorganische Füllstoffe enthalten und das
genannte Niedrigallcyl-poly-niedrigalkoxy-silaa zuvor
auf den genannten Füllstoffen als Überzug aufgebracht worden ist.
7· Einkapselungsmasse nach Anspruch 1 ,■ dadurch gekennzeichnet,
dass das Epoxyharzsystem ein festes, gepulvertes
Systemist, das dazu geeignet ist, durch Anwendung von Hitze für seine Pressverformung verflüssigt zu werden.
8. Einkapselungsmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Silan vorher mit einem verflüssigten Harz-"bostandteil
des genannten Epoxyharz sys tem gemischt worden 1st. · .
9» Einkapselungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Silan vorher als üherzugauf einen gepulverten
Eüllstoffbestandteil des genannten Epoxyharzsystems
aufgebracht worden ist.
f ■ ■ _ - -.
10. Einkapselungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Silan ß-($,4-Epoxycyclohexyl)-äthyl-trimethoxy-silan
ist.
11. Einkapselungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Silan γ-Glycidoxypropyl-trimethoxy-silan
ist.
12. Einkapselungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Silan γ.-Aminopropyl-triäthoxysilan
ist.
>2 -
009824/1117
13· Einkapselungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das genannte Silan N-(ß-Aminoäthyl)-y-aminopropyl-trimethoxy-silan
ist.
14·. Einkapselungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-.
net, dass das genannte Silan N-(ß-Aminoäthyl)^y-aminoisobutyl,
Methyl-dimethoxy-silan ist.
15. Einkapselungsmasse nach Anspruch 1 in Form eines gefüllten
Epoxyharzsystems, das 45 bis 70 Gew.% anorganischer
Füllstoffe enthält. . .
Füllstoffe enthält. . .
16. Einkapselungsmasse. nach Anspruch 1 in Form eines gefüllten Epoxyharzsystemes, das 50 bis 67 Gew.% anorganischer
Füllstoffe enthält.
00982 4/1 Π 7
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US70072668A | 1968-01-26 | 1968-01-26 | |
US70072668 | 1968-01-26 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1903098A1 true DE1903098A1 (de) | 1970-06-11 |
DE1903098B2 DE1903098B2 (de) | 1971-04-22 |
DE1903098C3 DE1903098C3 (de) | 1977-09-15 |
Family
ID=
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2545471A1 (de) * | 1974-10-18 | 1976-04-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Epoxyharzmasse zum einschliessen von halbleiter-bauelementen |
DE2748523A1 (de) * | 1977-10-28 | 1979-05-03 | Siemens Ag | Epoxid-niederdruckpressmasse |
FR2582005A1 (fr) * | 1985-05-14 | 1986-11-21 | Nippon Oil Co Ltd | Composition de revetement photo-durcissable comprenant un oligomere epoxy multifonctionnel, une charge non organique traitee en surface et un photo-initiateur, notamment pour la protection d'articles en matiere plastique |
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FR2582005A1 (fr) * | 1985-05-14 | 1986-11-21 | Nippon Oil Co Ltd | Composition de revetement photo-durcissable comprenant un oligomere epoxy multifonctionnel, une charge non organique traitee en surface et un photo-initiateur, notamment pour la protection d'articles en matiere plastique |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL6901148A (de) | 1969-07-29 |
GB1235413A (en) | 1971-06-16 |
DE1903098B2 (de) | 1971-04-22 |
FR2000839A1 (de) | 1969-09-12 |
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