DE2545471A1 - Epoxyharzmasse zum einschliessen von halbleiter-bauelementen - Google Patents
Epoxyharzmasse zum einschliessen von halbleiter-bauelementenInfo
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Description
1 BERLIN 33 8MÜNCHEN80
Auguste-Viktoria-Straße 65 n nnoOUI/C Ji DADTMCD PienzenaiferstraBe 2
Pat.-Anw. Dr. Ing. Ruschke Ur. KUOOtIM: & ΓΑΚ I INtK Pat-Anw. Dipl.-lng.
Ät£Uw PATENTANWÄLTE """*""·*£«»■;
Telefon:030/ \%^ BERLIN - MÖNCHEN Telefon: 0897SSTaBS
Telegramm-Adresse: Telegramm-Adresse:
M 3656
Matsushita Electric Industrial Go., Ltd., 1006 Eadoma, Osaka,
Japan
Epoxyharzmasse zum Einschließen von Halbleiter-Bauelementen
Zusammenfassung der Beschreibung
Es handelt sich um eine Epoxyharzmasse zum Einschließen von
Halbleiter-Bauelementen, die ein homogenes Gemisch von Epoxyharz vom Cresolnovolaktyp, Phthalsäureanhydrid-Härtungsmittel
in einer in Bezug auf das mittlere Epoxidäquivalentgewicht überschüssigen
äquivalenten Menge, Imidazolderivat-Härtungsbeschleuniger und als Rest Mineralfüllstoff enthält.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kunststoff zum Einschliessen bzw. Verkapseln von Halbleiter-Bauelementen und im speziel-
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leren auf eine Epoxyharzmasse zur Sicherstellung konstanter
Eigenschaften eines Halbleiters, insbesondere der Verstärkung und der p-n-Übergangsimpedanz eines Germanium.tr ansi st or s.
Zum Einschließen von Halbleiter-Bauelementen, wie z.B. einer Lichtemitterdiode und eines Siliciumtransistors, sind verschiedene
Epoxyharztypen bisher entwickelt worden. Z.B. sind Epoxyharze,
die aromatische Amine als Härtungsmittel enthalten, verwendet worden. Diese Epoxyharze können jedoch nicht für Germaniumtransistoren
verwendet werden, weil ein Germaniumtransistor im allgemeinen gegenüber der Umgebung, wie z.B. der Feuchtigkeit
und Alkali, sehr empfindlich ist und außerdem sehr schwer passiviert werden kann. Daher besteht ein Erfordernis,
Kunststoffe zu entwickeln, die zum Einschließen eines Germaniumtransistors
verwendet werden können.
Es ist dementsprechend ein Ziel der Erfindung, eine neue Epoxyharzmasse
vorzuschlagen, die zum Einschließen eines Germaniumtransistors verwendet werden kann.
Nach einem anderen Ziel der Erfindung soll ein Verfahren zum
Einschließen eines Germaniumtransistors ohne Beeinträchtigung der ursprünglichen elektrischen Eigenschaften des Transistors
vorgeschlagen werden.
Diese Ziele werden gemäß der Erfindung durch ein Epoxyharz erreicht, das Epoxyharz vom Novolaktyp und Phthalsäure anhydride,
die aus der aus Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäurean-
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hydrid und. Kombinationen davon "bestehenden Gruppe gewählt sind,
enthält.
Diese und andere Ziele und Merkmale der Erfindung sind der
nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen zu entnehmen, in denen die Figur 1 ein Diagramm ist,
das die Beziehung zwischen Iq-dq imcL cLer Dauer, während welcher
der Transistor in feuchter Umgebung gehalten wird, zeigt, worin
"*"CBO der Kollektor/Basis-Strom des Transistors bei einer Sperrspannung
von 10 Volt ist,
die Figur 2 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Zahl der Transistoren und mehr als 1 Megaohm Basis/Kollektor-
-Widerstand und der Dauer, während welcher der Transistor in feuchter Umgebung gehalten wird, zeigt, und
die Figur 3 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der
Änderung von hgrg und der Dauer, während welcher der Transistor
in feuchter Umgebung gehalten wird, zeigt, worin h·™ die Stromverstärkung
des Transistors ist.
Gemäß der Erfindung enthält das Epoxyharz zum Einschließen des Transistors, das durch einen hohen Wirkungsgrad und eine leichte
Bearbeitbarkeit ausgezeichnet ist, ein homogenes Gemisch von 33 bis 50 Gew.-% Epoxyharz vom liovolaktyp mit einem Epoxyäquivalentgewicht
von 200 bis 235 i*ncl einem Schmelzpunkt von 35 bis
99°C, 18 bis 32 Gew.-% Phthalsäureanhydrid, 0,03 bis 0,3 Gew.-%
mit Wasser unmischbare Imidazole und als Rest Mineralfüllstoffe.
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Die Epoxyharzmasse der Erfindung kann für irgendwelche Arten
von Halbleiter-Bauelementen benutzt werden, und der Effekt der
Erfindung ist besonders groß bei einem Germaniumhalbleiter und
einer Halbleiterverbindung, die schwer zu passivieren und gegenüber Feuchtigkeit sehr empfindlich ist. Eine Ausführungsform
der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Germaniumtransistors
(2SA-101 der Matsushita Electronics Gorporation in Japan) erläutert.
Der Transistor 2SA-101 besteht im wesentlichen aus Germanium vom η-Typ und Indium als Hauptbestandteile und aus Antimon und
Barium als Zusatzbestandteile und wird nach einer Legierungstechnik hergestellt.
Zur Ermittlung der Eigenschaften des den Transistor einschliessenden
Kunststoffs werden der Sperrstrom (Iq-dq) zwischen lollektor
und Basis, der Widerstand zwischen Kollektor und Basis (-TqBq) und die Abweichung der Verstärkung Ow.) ermittelt.
Praktisch wird die .Änderung dieser Eigenschaften beim Feuchtigkeitstest
beobachtet. Der Sperrstrom (Iqbo^ ^s* ^er Strom
unter einer Spannung von 10 Volt in Sperrichtung zwischen Kollektor und Basis. Der Kollektor/Basis-Widerstand wird über die
Sperrspannung bei einem Strom von 50/uA ermittelt. Die Verstärkung
(h-grg) wird bei den Bedingungen des Basis Stroms von
10/uA (-IB = 10/uA) und einer Spannung von -6 Volt (-V0J, = 6 V)
zwischen Emitter und Kollektor definiert. Im folgenden wird nun eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei alle Werte
für 1(TgQ>
h-p-g, -V0-gQ die Mittelwerte von 10 Transistoren sind.
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Von diesen drei Kennwerten ist die k-nn?"Abweichung im !Feuchtigkeitstest
am empfindlichsten.
Der Transistor 2SA-101 wurde reichlich mit laufendem destilliertem
Wasser gewaschen und in Dioxan eingetaucht, um das Wasser durch Dioxan zu ersetzen. Dann wurde der Transistor in das
Siliconharz ES-1OO1N (Shinetsu Silicone Go., Japan) eingetaucht
und bei 90 G für M- Stunden im Ofen erwärmt. Der so behandelte
Transistor wurde in ein Metallgehäuse mit Epoxyharz mit der folgenden Zusammensetzung gebracht:
Epoxyharz vom Cresolnovolaktyp EGN-I280 (Giba Co., Schweiz)
(mittleres Epoxidäquivalentgewicht von 230) 100 Gew.-%
Phthalsäureanhydrid (Äquivalentgewicht, das zum Härten von
Epoxy erforderlich war) 31,5Gewr%
2-Phenylimidazol 0,6 Gew.-%
Quarzpulver 100 Gew.-%
Nachdem das Epoxyharz vom Oresolnovolaktyp und das kondensierte
Siliciumdioxid in eine Walzenmühle eingetragen und bei 1200C
geschmolzen worden waren, wurde das Phthalsäureanhydrid zugegeben und gut vermischt. Dann wurde das Gemisch außerdem mit
dem 2-Phenylimidazol vermischt. Die erhaltene Epoxyharzmasse
war nach dem Abkühlen eine hellgelbliche feste Substanz. Diese
wurde bis zu einer Teilchengröße von 0,495 bis 0,175 mm (32 bis 80 mesh) pulverisiert und das Pulver wurde zu einem Kügelchen
geformt, das zum Einschließen des Transistors geeignet war.
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Das Verfahren zum Einschließen des Transistors wurde vorgenommen,
indem eine Metallkapsel bereitgestellt, die Metallkapsel bis auf eine Temperatur von 80 bis 1200C erwärmt, das
Kügelchen in diese Kapsel gelegt, das Kügelchen geschmolzen, der Transistor in die Kapsel eingelassen und das Epoxyharz
Stunden gehärtet wurde. Eine vorteilhafte Temperatur zum Härten des Epoxyharzes war nach experimenteller Bestimmung eine Temperatur
von 80 bis 1200O.
Die elektrischen Eigenschaften des so eingeschlossenen Transistors
waren bei Raumtemperatur konstant. D.h., IqBq war unter
2,8 /uA, -Vq-dq war über 130 V und h™-™ war über 4-5, und alle diese
elektrischen Eigenschaften änderten sich auch beim Feuchtigkeitstest
kaum, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Die Abweichung von hj,E unter Feuchtigkeit ist in der Figur 3 angegeben.
Die folgende Masse wurde zum Einschließen des Transistors benutzt :
Epoxyharz vom Gresolnovolaktyp EON-1280 (mit einem mittleren
Epoxidäquivalentgewicht von 235) 100 Gew.-% Phthalsäureanhydrid (zweimal so viel wie das Iquivalentgewicht)
63 Gew.-%
2-Phenylimidazol 0,6 Gew.-%
Quarzpulver 100 Gew.-%
Fach dem Eintragen des Epoxyharzes vom Oresolnovolaktyp und des
kondensierten Siliciumdioxids in eine Walzenmühle und Schmelzen
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bei 120 G wurde das Phthal säure anhydrid zugegeben und gut vermischt.
Dann wurde dem Gemisch außerdem 2-Phenylimidazol zugemischt. Die erhaltene Epoxyharzmasse war eine hellgelbliche
feste Substanz nach dem Abkühlen. Sie wurde zu einer Teilchengröße
von 0,495 his 0,175 mm (32 bis 80 mesh) pulverisiert,
und das Pulver wurde zu einem Kügelchen geformt, das zum Einschließen
des Transistors geeignet war. Das Verfahren zum Einschließen
entsprach dem des Beispiels 1.
Die elektrischen Eigenschaften des so eingeschlossenen Transistors
waren bei Raumtemperatur konstant. D.h., ^nBO war υη"'ϊο:ρ
3,8/uA, ~VqBq war 135 "Volt und h^ war 48, und alle diese elektrischen
Eigenschaften änderten sich auch beim Feuchtigkeitstest kaum, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Die Abweichung
von h-grg beim Feuchtigkeitstest ist in der Figur 3 angegeben.
Die folgende Masse wurde zum Einschließen des Transistors benutzt:
Epoxyharz vom Gresolnovolaktyp ECIT-1280 (mit einem mittleren Epoxidäquivalentgewicht von 230) 100 Gew.-%
Phthalsäureanhydrid (dreimal so viel wie das mittlere Epoxidaquivalentgewicht)
94-, 5 Grew.-%
2-Phenylimidazol 0,6 Gew.-%
Quarzpulver 100 Gew.-% Die Masse wurde wie in den Beispielen 1 und 2 zubereitet, und
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Der ^euchtigkeiiistesib wurde bei einer relativen Teudhte -van
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war i^rg^ wie beim ITergieicn der üguren Λ, 2 und 3 ^a. erseneai
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ist. Der Figur 3 ist zu entnehmen, daß eine Phthal säure anhydridmenge
über dem Äquivalentgewicht zu einer geringen Änderung von hpE führt, wenn jedoch mehr als das dreifache Äquivalentgewicht
von Phthalsäureanhydrid angewendet wird, ist es schwierig, eine einheitliche Epoxyharzmasse und eine gute Verarbeitbarkeit
zu erzielen. Daher ist die vorteilhafte überschüssige Phthal säuremenge 1,5- his 3-mal so viel wie das mittlere
Epoxidäquivalentgewicht von dem Epoxyharz.
Außerdem ist das vorteilhafte Epoxidäquivalentgewicht von dem Epoxyharz vom Cresolnovolaktyp 200 "bis 235· Bei einem Wert unter
200 ist das Epoxyharz in einem flüssigen Zustand oder ist es schwierig, das Harz zu einem Eügelchen zu formen, und bei einem
Wert über 235 ist es schwierig, das Epoxyharz zu schmelzen.
Die bevorzugte Menge von den Derivaten von JDnidazolen und/oder
Kombinationen davon, die als Härtungsbeschleuniger benutzt werden, ist 0,03 bis 0,3 Gew.-% der Epoxyharzmasse. Bei Anwendung
von weniger als 0,03 Gew.-% ist kein Besohleunigungseffekt
bei der Härtung gegeben, und der Beschleunigungseffekt ändert sich bei einer Menge von mehr als 0,3 Gew.-% nicht mehr, so daß
eine Menge von mehr als 0,3 Gew.-% zu einer unerwünschten Verunreinigung
führen würde.
Die vorzugsweise Menge von dem Mineralfüllstoff beträgt 40 bis 100 Gew.-% von der Epoxyharzmasse. Eine Mineralfüllstoff masse
unter 40 Gew.-% führt zu einer geringen Verbesserung der Eigenschaften,
wie einer Feuchtigkeitsfestigkeit, und eine Menge von
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mehr als 100 Gew. -% ergibt Schwierigkeiten beim Schmelzen des
Mineralfüllstoffs.
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Claims (1)
- Patentansprüchef 1-jEpo3yharzmasse zum Einschließen von Halbleiter—BaaeläBmeiH&eii. dadurch, gekennzeichnet;, dafi sie ein homogenes Gemlscäi vom Epoxyliara vom Cresolnovolaktyp, mittel in einer überschüssigen äquivalenten Menge in Bezug auf das mittlere Epoxidäquivalentgewicht, Jmidazoldecirai- -Härtungsbesehleuniger und als Eest HlneralfnllstojEf12. Epoaqyliarzmasse zum Einschließen von Halbleiter— ten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet!, daß das harz vom Gresolnovolaktyp ein mittleres wicht von. 200 his 235 hat.3« Epos^iiarzmasse zum Einschließen von Halbleiter— nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sige Menge von. dem Phthalsäureanhydrid 1,5- bis 3-«el so ist wie das mittlere Epo^ä-däquivalentgewicht des4-. Epoa^yharzmasse zum Einschließen von τι^ηΉ Anspruch 1, dadurch gelrftTm5s«yi ηΐιτι^-fc ^ daß die Härtungsbeschleunigers 0,03 bis 0,3 Gew.-% der masse beträgt.- Epoxyliarzmasse zum Einschließen von naeh Anspruch 1, dadurch gekeimseichnet, daß die Henge mneralfüllstoffs 40 bis 100 Gew.-% der ^oxybaramasse tregt.- 12 - M 36366. Germaniumtransistor, überzogen mit Siliconharz und eingeschlossen in einen zylindrischen Metallgehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgehäuse von einer Epoxymasse eingeschlossen ist, die ein homogenes Gemisch von Epoxyharz vom Cresolnovolaktyp, Phthalsäureanhydrid-Härtungsmittel in einer überschüssigen äquivalenten Menge in Bezug auf das mittlere Epoxidäquivalentgewicht, Imidazolderivat-Härtungsbeschleuniger und als Eest Mineralfüllstoff enthält.7· Germaniumtransistor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Epoxyharzmas
gehärtet worden ist.daß die Epoxyharzmasse bei einer Temperatur von 80 bis 1200GDr.Ve/Za£09817/0882Leerseite
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |