DE2545471B2

DE2545471B2 - Epoxydharzmasse zum Umhüllen von Germaniumtransistoren

Info

Publication number: DE2545471B2
Application number: DE2545471A
Authority: DE
Inventors: Yozo Kagoshima Jizodo; Sigeru Higahi-Osak Osaka Kondo; Nobuyuki Katano Osaka Ojima; Tooru Ikeda Osaka Tamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-10-18
Filing date: 1975-10-08
Publication date: 1981-04-16
Also published as: FR2333831A1; FR2333831B1; DE2545471C3; DE2545471A1; US4013612A; GB1528203A

Description

Die Erfindung betrifft eine Epoxydharzmasse zum Umhüllen von Germaniumtransistoren, bestehend aus einem homogenen Gemisch aus einem Epoxydharz vom Cresolnovolaktyp mit einem mittleren Äquivalenigewicht von 200 bis 235, einem Phthalsäureanhydrid als Härtungsmittel, einem Imidazolderivat als Härtungsbeschleuniger und einem Mineralfüllstoff in einer Menge von 40 bis 100 Gew.-% bezogen auf das Epoxydharz.

Eine derartige Epoxydharzmasse ist aus der DE-OS 19 03 098 bekannt.

Zum Umhüllen von Halbleiterbauelementen, wie z. B. einer lichtemittierenden Diode oder eines Transistors aus Silizium, sind bisher verschiedene Epoxydharztypen entwickelt worden. Zum Beispiel sind dafür aromatische Amine als Härtungsmittel enthaltende Epoxydharze verwendet worden. Diese Epoxydharze können jedoch nicht für Germaniumtransistoren verwendet werden, weil letztere im allgemeinen gegenüber den in der Umgebung herrschenden Bedingungen, wie z. B. Feuchtigkeit und Alkalien, sehr empfindlich sind und außerdem schwer passiviert werden können.

Bei der aus der DE-OS 19 03 098 bekannten Epoxydharzmasse liegt das Phthalsäureanhydrid in einer Menge vor, die dem 0,8- bis 1,1 fachen des zum Härten des Epoxydharzes erforderlichen Äquivalentgewichts entspricht. Nach der bisherigen Technik war es unerwünscht, zu große Mengen Phthalsäureanhydrid zu verwenden, weil man bisher annahm, daß zu große Mengen von diesem Härtungsmittel sich in der Epoxydharzmasse absondern und zu einem ungleichmäßigen Material führen könnten. Nach allgemeiner Meinung beeinträchtigt nämlich die Existenz eines niedermolekularen Materials, d. n. des abgesonderten Phthalsäureanhydrids, in einer Epoxydharzmasse die Eigenschaften der letzteren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Epoxydharzmasse zur Verfügung zu stellen, welche zum Umhüllen von Germaniuntransistoren geeignet ist und die Konstanz von dessen Stromverstärkung und Basis-Kollektor-Widerstand verbessert.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das Phthalsäureanhydrid in einem Überschuß vom 1,5- bis zum 3fachen des zum Härten des Epoxydharzes erforderlichen Äquivalentgewichts vorliegt und die Menge des Imidazolderivats 0,03 bis 0,3 Gew.-% bezogen auf das Epoxydharz bet ragt.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß eine funktionsmäßig verbesserte Epoxydharzmasse zum Umhüllen von Germaniumtransistoren zur Verfugung steht, durch welche die Konstanz des Basis-Kollektor-Widerstands und der Stromverstärkung (Are) verbessert wird. Dies ist auf den ungewöhnlich großen Gehalt an Phthalsäureanhydrid zurückzuführen, was nach der bisherigen Technik überraschend ist

In den Zeichnungen zeigt die F i g. 1 ein Diagramm mit der Beziehung zwischen dem Sperrstrom Icbo und

ίο der Dauer, während welcher der Transistor in feuchter Umgebung gehalten wird, wobei Icbo der Kollektor/Basis-Strom des Transistors bei einer Sperrspannung von 10 Volt ist
Die Fig.2 zeigt ein Diagramm mit der Beziehung zwischen der Zahl der Transistoren mit mehr als 1 Megaohm Basis/Kollektor-Widerstand und der Dauer, während welcher der Transistor in feuchter Umgebung gehalten wird.

Die Fig.3 zeigt ein Diagramm mit der Beziehung

zwischen der Änderung der Stromverstärkung (Are) und der Dauer, während welcher der Transistor in feuchter Umgebung gehalten wird.

Die Epoxydharzmasse nach der Erfindung wird für Germaniumtransistoren verwendet die schwer zu passivieren und gegenüber Feuchtigkeit sehr empfindlich ist. Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Germaniumtraniistors erläutert, der im wesentlichen aus Germanium vom n-Typ und Indium als Hauptbestandteile und aus Antimon und Barium als Zusatzbestandteile besteht und nach einer Legierungstechnik hergestellt ist. Dieser Transistor wird in den nachfolgenden Beispielen 1 bis 3 benutzt.

Zur Ermittlung der Eigenschaften der den Transistor umhüllenden Epoxydharzmasse werden der Sperrstrom (Icbo) zwischen Kollektor und Basis, der Widerstand zwischen Kollektor und Basis (— V_CB0) und die Abweichung der Stromverstärkung (Are) ermittelt. Praktisch wird die Änderung dieser Eigenschaften beim Feuchtigkeitstest beobachtet. Der Sperrstrom (Icbo) ist der Strom unter einer Spannung von 10 Volt in Sperrichtung zwischen Kollektor und Basis. Der Kollektor/Basis-Widerstand wird über die Sperrspannung bei ei< em Strom von 50 μΑ ermittelt. Die Verstärkung (Are) wird bei den Bedingungen des Basisstroms von 10μΑ (-/β=10μΑ) und einer Spannung von -6 Volt (- Vc£=6 V) zwischen Emitter und Kollektor definiert. Im folgenden wird nun eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei alle Werte für /_Cea Are, - Vcbo die Mittelwerte von 10 Transistoren sind. Von diesen drei Kennwerten ist die Are-Abweichung im Feuchtigkeitstest am empfindlichsten.

Der Feuchtigkeitstest wird bei einer relativen Feuchte von 95% bei 7O⁰C durchgeführt, und die empfindlichste Eigenschaft ist Are, wie beim Vergleich der Fig. 1, 2 und 3 zu ersehen ist. Der Fig.3 ist zu entnehmen, daß eine Phthalsäureanhydridmenge über dem zum Härten des Epoxydharzes erforderlichen Äquivalentgewicht nur zu einer geringen Änderung von Are führt, wenn jedoch mehr als das dreifache Äquivalentgewicht von Phthalsäureanhydrid angewendet wird, ist es schwierig, eine einheitliche Epoxydharzmasse und eine gute Verarbeitbarkeit zu erzielen.
Das mittlere Äquivalentgewicht des Epoxydharzes vom Cresolnovolaktyp beträgt, wie oben angegeben ist, 200 bis 235. Bei einem Wert für das mittlere Äquivalentgewicht unter 200 ist das Epoxydharz in einem flüssigen Zustand oder ist es schwierig, das Harz

zu einem Kögelchen zu formen, und bei einem Weri über 235 ist es schwierig, das Epoxydharz zu schmelzen.

Die in der Epoxydharzmasse verwendete Menge des Imidazolderivats beträgt, wie oben angegeben ist, 0,03 bis 03 Gew.-% bezogen auf das Epoxydharz. Bei Anwendung von weniger als 0,03 Gew.-% ist kein Beschleunigungseffekt bei der Härtung gegeben, und der Beschleunigungseffekt ändert sich bei einer Menge von mehr als 03 Gew.-% nicht mehr, so daß sine Menge von mehr als 03 Gew.-% zu einer unerwünschten Verunreinigung führen würde.

Eine Mineralfüllstoffmenge in der Epoxydharzmasse unter 40 Gew.-% führt nur zu einer geringen Verbesserung der Eigenschaften, wie z. B. der Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit, und eine Menge von mehr als 100 Gew.-% ergibt Schwierigkeiten beim Schmelzen des Epoxydharzes, in dem der Mineralfüllstoff dispergiert ist Ein solches Schmelzen ist im allgemeinen erforderlich, weil ein Transistor üblicherweise zur Erzielung der Umhüllung in die iüpoxydharzschmelze getaucht wird.

Beispiel 1

Der Transistor wurde reichlich mit laufendem destilliertem Wasser gewaschen und in Dioxan eingetaucht, um das Wasser durch Dioxan zu ersetzen. Dann wurde der Transistor in ein Siliconharz eingetaucht und bei 90⁰C für 4 Stunden im Ofen erwärmt. Der so behandelte Transistor wurde in ein Metallgehäuse mit Epoxydharz mit der folgenden Zusammensetzung gebracht:

Epoxydharz vom Cresolnovoiaktyp
(mittleres Äquivalentgewicht
von 230) 100 Gew.-%

Phthalsäureanhydrid
(zum Härten des Epoxydharzes
erforderliches Äquivalentgewicht) 31,5Gew.-°/o

2-Phenylimidazol 0,6 Gew.-%

Quarzpulver 100Gew.-%

Das Epoxydharz vom Cresolnovoiaktyp und das Quarzpulver wurden in eine Walzenmühle eingetragen, und das Epoxydharz wurde bei 120⁰C geschmolzen. Dann wurde das Phthalsäureanhydrid zugegeben und gut vermischt. Danach wurde das Gemisch außerdem mit dem 2-Phenylimidazol vermischt. Die erhaltene Epoxydharzmasse war nach dem Abkühlen eine hellgelbliche feste Substanz. Diese wurde bis zu einer Teilchengröße von 0,495 bis 0,175 mm pulverisiert, und das Pulver wurde zu einem geeigneten Kügelchen geformt.

Zum Umhüllen des Transistors wurde 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 Epoxydharz 16 Stunden gehärtet. Eine vorteilhafte Temperatur zum Härten des Epoxydharzes war nach experimenteller Bestimmung eine Temperatur von 80 bis 120° C.

Die elektrischen Eigenschaften des so umhüllten Transistors waren bei Raumtemperatur konstant Das heißt, Icbo war unter 2,8 μΑ, - V_Cbo war über 130 V und Are war über 45, und alle diese elektrischen Eigenschaften änderten sich auch beim Feuchtigkeitstest kaum, wie in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist. Die Abweichung von Iife unter Feuchtigkeit ist in der F i g. 3 angegeben.

Beispiel 2

Die folgende Epoxydharzmasse wurde zum Umhüllen ίο des Transistors benutzt:

Epoxydharz vom Cresolnovoiaktyp

(mit einem mittleren

Äquivalentgewicht von 235) 100 Gew.-%

Phthalsäureanhydrid

(in einem Überschuß

vom 2fachen des zum Härten des

Epoxydharzes erforderlichen

Äquivalentgewichts) 63 Gew.-%

2-Phenylimidazol 0,6 Gew.-%

Quarzpulver 100 Gew.-%

Nach dem Eintragen des Epoxydharzes vom Cresolnovolaktyps und des Quarzpulvers in eine Walzenmühle und Schmelzen des Epoxydharzes bei 120⁰C wurde das Phthalsäureanhydrid zugegeben und gut eingemischt. Dann wurde dem Gemisch außerdem 2-Phenylimidazo! zugemischt Die erhaltene Epoxydharzmasse war nach dem Abkühlen eine hellgelbliche feste Substanz. Sie wurde zu einer Teilchangröße von 0,495 bis 0,175 mm pulverisiert, und das Pulver wurde zu einem Kügelchen geformt, das zum Umhüllen des Transistors geeignet war. Die zum Umhüllen angewandte Technik entsprach der des Beispiels 1.

Die elektrischen Eigenschaften des so umhüllten Transistors waren bei Raumtemperatur konstant. Das heißt, Icbo war unter 3,8 μΑ, - Vcbo war 135 Volt und hpE war 48, und alle diese elektrischen Eigenschaften änderten sich auch beim Feuchtigkeitstest kaum, wie in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist. Die Abweichung von /iff beim Feuchtigkeitstest ist in der F i g. 3 angegeben.

Beispiel 3

Die folgende Epoxydharzmasse wurde zum Umhüllen des Transistors benutzt:

Epoxydharz vom Cresolnovoiaktyp

(mit einem mittleren

Äquivalentgewicht von 230) 100 Gew.-°/o

Phthalsäureanhydrid

(in einem Überschuß

vom 3fachen des zum Härten des

Epoxydharzes erforderlichen

Äquivalentgewichts) 94,5 Gew.-%

2-Phenylimidazol 0,6Gew.-%

Quarzpulver 100Gew.-%

Die Masse wurde wie in den Beispielen 1 und 2 zubereitet, und der Transistor wurde nach der gleichen Technik wie in den Beispielen 1 und 2 umhüllt.

Die elektrischen Eigenschaften des so umhüllten Transistors sind in den F i g. 1,2 und 3 angegeben, worin Icbo unter 3,5 μΑ, - V_Cbo 140 V und h_FE 50 war.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Epoxydharzmasse zum Umhüllen von Germaniumtransistoren, bestehend aus einem homogenen Gemisch aus einem Epoxydharz vom Cresolnovolalctyp mit einem mittleren Äquivalentgewicht von 200 bis 235, einem Phthalsäureanhydrid als Härtungsmittel, einem Imidazolderivat als Härtungsbeschleuniger und einem Mineralfüllstoff in einer Menge von 40 bis 100 Gew.-°/o bezogen auf das Epoxydharz, dadurch gekennzeichnet, daß das Phthalsäureanhydrid in einem Oberschuß vom 1,5- bis zum 3fachen des zum Härten des Epoxydharzes erforderlichen Äquivalentgewichts vorliegt und die Menge des Imidazolderivats 0,03 bis 0,3 Gew.-% bezogen auf das Epoxydharz beträgt.