DE2621184C3

DE2621184C3 - Verfahren zur Herstellung einer Deckelanordnung für ein Halbletterbauelementgehäuse

Info

Publication number: DE2621184C3
Application number: DE2621184A
Authority: DE
Inventors: Norman Larchmont Hascoe; Samuel W. Roslyn Levine
Original assignee: Semi-Alloys Inc Mount Vernon Ny (vsta)
Current assignee: Semi-Alloys Inc Mount Vernon Ny (vsta)
Priority date: 1975-06-03
Filing date: 1976-05-11
Publication date: 1979-08-02
Also published as: US4109818A; FR2313773B3; DE2621184B2; CA1033471A; FR2313773A1; JPS594859B2; DE2621184A1; JPS51148360A; GB1488331A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Deckelanordnung für ein Halbleiterbauelementgehäuse, bei dem auf den Deckel ein dem Umriß des Deckels angepaßtes ringförmiges Element aus einem im wesentlichen noch nicht vernetzten wärmeaushärtbaren Kunststoff aufgebracht wird.

Es ist bekannt, Öffnungen von Behältern durch Einsetzen einer Anordnung aus einem vorgeformten Element aus Kunststoff und einem Deckel zu verschließen, wobei das vorgeformte Element durch Wärmeanwendung zuvor an dem Deckel befestigt wird.

Bekannt ist weiterhin aus der US-PS 3 823468 ein Verfahren zur Herstellung einer Deckelanordnung für ein Halbleiterbauelementengehäuse,beidem ein meiaiifediei Deckel und ein metallisches, vorgeformtes

Element aus Weichlot auf einem metallischen oder keramischen Gehäuse aufgesetzt und mit letzterem durch Erwärmen der Anordnung bis zum Schmelzpunkt des Weichlots unter Bildung eines dauerhaften, hermetisch abgedichteten Verschlusses des Gehäuses verbunden werden.

Bekannt ist ferner aus der Zeitschrift »Electronics« Band 45 (22. Mai 1972), Heft 11, S. 102 bis 106) zur Abdichtung eines Kunststoffgehäuses für Halbleiterbauelemente einen Deckel und ein dem Umriß des letzteren angepaßtes ringförmiges, vorgeformtes Element aus Phenolharz und ein Bodenteil mit einem entsprechend vorgeformten Element zu verwenden. Hierbei wird das vorgeformte Element aus Phenolharz zunächst mit der Gehäuseöffnung ausgerichtet und der Deckel beim Verschließvorgang unter Aufbringung von Wärme und Druck befestigt. Das vorgeformte Element ermöglicht auch das Verschließen von Gehäuse aus Metali, Keramik, Quarz oder Kunststoff bzw. bei veschiedener Kombination solcher Materialien, das Problem der Schaffung einer dauerhaften hermetischen Abdichtung läßt sich jedoch nicht zufriedenstellend lösen.

Ein vorläufiges Befestigen des vorgeformten EIementes aus Kunststoff am Deckel mittels Wärme bewirkt in nachteiliger Weise eine Beeinträchtigung der Fähigkeit bestimmter Arten von vorgeformten Elementen aus Kunststoff durch die aufgebrachte Wärme einen dichten Abschluß mit der den Hohlraum des Halbleiterbauelementengehäuses umgebenden Fläche zu erreichen. Die vorgeformten Elemente bestehen notwendigerweise aus einem im wesentlichen noch nicht vernetzten, wärmeaushärtbaren Kunststoff, in dem beim erstmaligen Einfluß von Wärme eine chemische Reaktion stattfindet, bei der das Material wenigstens teilweise irreversibel härtet. Steht der wärmeaushärtbare Kunststoff bei der Erwärmung nicht mit der Oberfläche in Berührung, auf die er aufgebracht werden soll, härtet seine offenliegende Oberfläche und verliert ihre Haftfähigkeit. Wird ein vorgeformtes Element aus wärmeaushärtbarem Kunststoff wie z. B. aus Epoxydharz, auf dem Deckel durch den Einfluß von Wärme festgelegt, so wird eine Haftung zwischen dem Deckel und der Oberfläche des vorgeformten Elementes erreicht, die mit dem Deckel in Berührung steht. Die restliche Oberfläche des vorgeformten Elementes härtet jedoch ebenfalls mindestens teilweise aus und verliert dabei ihre Haftfähigkeit teilweise oder vollständig. Wird die Anordnung aus dem Deckel und dem vorgeformten Element auf einem mit einem Hohlraum für das Halbleiterelement versehenen Gehäuseteil ausgerichtet und zwecks Abdichtung erwärmt, so wird eine qualitativ minderwertige Abdichtung zwischen dem Gehäuseteil und dem aus dem wärmeausi lärtbarem Kunststoff bestehenden vorgeformten Element erhalten. Oft wird die Haftgüte eines solchen vorläufigen befestigten vorgeformten Elementes so schlecht, daß die Deckelanordnung vom Gehäuseteil bereits bei geringerer mechanischer Beanspruchung abfällt.

Bei Verwendung eine vorgeformten Elementes aus Kunststoff zusammen mit einem Deckel aus einem elektrisch leitfähigen Material liegt ferner die vom vorgeformten Element umgebene Fläche des Deckels die nach dem Verschließen dem Gehäuseinneren zugewandt ist, offen. Wenn einer der Verbindungsdrähte, die an das Halbleiterbauelement angeschlossen sind, in Rerührung mit der offenliegenden

Metalloberfläche des Deckels gerät, tritt ein elektrischer Kurzschluß auf, der das Halbleiterbauelement funktionsunfähig und damit unbrauchbar macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zufjrunde, ein Verfahren gemäß der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das eine dauerhaft stabile Abdichtung zwischen der Deckelanordnung und dem das Halbleiterelement aufnehmenden Gehäuseteil ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Lösung aus einem im wesentlichen noch nicht vernetzten wärmeaushärtbaren Kunststoff in einem flüchtigen Lösungsmittel auf den Deckel zu Bildung einer dünnen Kunststoffschicht aufgebracht wird, daß das vorgefcrmte Element auf die noch klebrige Kunststoffschicht bei Umgebungstemperatur aufgedrückt wird, und daß der Trocknungsvorgang abgeschlossen wird, wonach das vorgeformte Element an dem Deckel fest haftet.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfin^ungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in kostensparsnder Weise eine dauerhafte stabile, hermetische Abdichtung der Deckelanordnung auf dem Halbleiterbauelementengehäuse.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nunmehr im einzelnen an Hand der Beschreibung der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Deckelanordnung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung, die ein Verfahren zum Zusammenbau und Abdichten eines Halbleiterbauelementgehäuses unter Einsatz der Deckelanordnung zeigt.

Die Fig. 1 zeigt schematisiert ein Verfahren zur Herstellung einer Deckelanordnung für ein Halbleiterbauelementgehäuse mit einem Deckel 10, auf dessen untere Fläche eine Lösung eines wärmehärtbaren Kunststoffs in einem flüchtigen Lösungsmittel zu einer dünnen Kunststoffschicht 11 auf dem Deckel 10 aufgebracht ist. Die Kunststoffschicht 11 wird vorzugsweise von einer Lösung aus Epoxydharz in einem Lösungsmittel in Form einer Mischung aus Methanol, Äthylendichlorid und Dioxan gebildet, wobei die verwendete Lösung vorzugsweise 10 Gew.% Kunststoff enthält. Das Lösungsmittel setzt sich wie folgt zusammen:

Methanol 30... 70%

Äthylendichlorid 20 ... 50%

Dioxan 5... 20%

Vorzugsweise setzt sich das Lösungsmittel im wesentlichen aus 50% Methanoi, 35% Äthylendichlorid und 15% Dioxan zusammen.

Weiterhin ist ein ringförmiges vorgeformtes Element 12 aus einem im wesentlichen noch nicht vernetzten wärmeaushärtbaren Kunststoff vorgesehen, der vorzugsweise die gleiche Zusammensetzung wie der Kunststoff der Kunststoffschicht 11 aufweist und derart bemessen ist, daß er im wesentlichen den Umriß des Deckels 10 angepaßt ist. Das ringförmige vorgeformte Element kann aus einem Streifen oder Bogen CUS einem im wesentlichen noch nicht vernetzten Epoxydharz ausgestanzt sein. Das vorgeformte Element 12 wird bei Raumtemperatur und bei noch klebriger Beschichtung auf die Kunststoffschicht 11 auf dem Deckel 10 aufgepreßt. Der Trocknungsvorgang der Kunststoffschicht 11 wird dann abgeschlossen, so daß das vorgeformte Element 12 fest an dem Deckel 12 haftet.

Die Fig. 2 zeigt oben eine nach vorgehendem beschriebenem Verfahren hergestellte Deckelanordnung 10, 11, 12, wobei der Deckel 10 aus einem

feuchtigkeits- und luftundurchlässigen Material und vorzugsweise aus Metall, Glas, Quarz oder Keramik besteht. Die Deckelanordnung 10, 11,12 ist auf ein Gehäuseteil 13 mit einem Hohlraum 14 aufgesetzt, in dem sich ein Halbleiterbauelement 15 befindet. Das Gehäuse 13 ist von einem vergrößerten Tragelement 16 gehalten, in dem dicht eingeschlossen Anschlußstifte 17,18 vorgesehen sind, die in Zuleitungen zum Halbleiterelement 15 enden. Das Gehäuseteil 13 mit der darauf befindlichen Deckelanordnung 10,11,12

ίο wird dann durch einen geeigneten Ofen geschickt, um die Kunststoffschicht 11 auf dem Deckel 10 und dem vorgeformten Element 12 zu erwärmen und die chemische Reaktion durchzuführen, bei der sich das vorgeformte Element 12 mit dem Deckel 10 und dem Gehäuseteil 13 verbindet.

Durch Verwendung der Kunststoffschicht 11 aus einem im wesentlichen noch nicht vernetzten wärmeaushärtbaren Kunststoff auf dem Deckel 11 und des ringförmigen, vorgeformten Elements 12 aus einem

im wesentlichen noch nicht vernetzten wärmeaushärtbaren Kunststoff, werden ihre Verbindungs- und Hafteigenschaften bei der Vorerwärmung zwecks Anbringung des Elementes 12 am Deckel 10 nicht beeinträchtigt, was eine zuverlässige und dauerhafte her-

-.' metische Abdichtung zwischen der Deckelanordnung 10,11,12 und dem Gehäuseteil 13 für das Halbleiterbauelement gewährleistet. Ferner verhindert die Kunststoffschicht 11 aus einem im wesentlichen noch nicht vernetzten wärmeaushärtbaren Kunststoff im Falle eines metallenen Deckels auf der Innenfläche des letzteren einen möglichen Kurzschluß zwischen den dem Halbleiterelement 15 zugeordneten Zuleitungsdrähten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Deckelanordnung für ein Halbleiterbauelementgehäuse, bei dem auf den Deckel ein dem Umriß des Deckels angepaßtes ringförmiges vorgeformtes Element aus einem im wesentlichen noch nicht vernetzten wärmeaushärtbaren Kunststoff aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung aus einem im wesentlichen noch nicht vernetzten wärmeaushärtbaren Kunststoff in einem flüchtigen Lösungsmittel auf den Deckel (10) zur Bildung einer dünnen Kunststoffschicht (11) aufgebracht wird, daß das vorgeformte Element (12) auf die noch klebrige Kunststoffschicht (U) bei Umgebungstemperatur aufgedrückt wird, und daB der Trocknungsvorgang abgeschlossen wird, wonach das vorgeformte Element (12) an dem Dekkel(10)festliafltt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung verwendet wird, die 10 Gew.% Kunststoff enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung verwendet wird, die als Kunststoff Epoxydharz und als Lösungsmittel eine Mischung aus Methanol, Äthylendichlorid und Dioxan enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lösungsmittel verwendet wird, das sich aus 30 bis 70% Methanol, 20 bis 50% Äthylendichlorid und 5 bis 20% Dioxan zusammensetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lösungsmittel verwendet wird, das sich im wesentichen aus 50% Methanol, 35% Äthylendichlorid und 15% Dioxan zusammensetzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß für das vorgeformte Element (12) und für die Kunststoffschicht (11) der gleiche Kunststoff verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckel (10) verwendet wird, der aus Metall, Glas oder Keramik besteht.

ίο