DE2636580A1 - Oberflaechengeschuetzter, verkapselter halbleiter und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Oberflaechengeschuetzter, verkapselter halbleiter und verfahren zu seiner herstellung

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DE2636580A1
DE2636580A1 DE19762636580 DE2636580A DE2636580A1 DE 2636580 A1 DE2636580 A1 DE 2636580A1 DE 19762636580 DE19762636580 DE 19762636580 DE 2636580 A DE2636580 A DE 2636580A DE 2636580 A1 DE2636580 A1 DE 2636580A1
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Arris Technology Inc
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Description

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH D-eoa* unterpfaffenhofen i3.Aucrust 1976
PATENTANWALT ^5™="
RS
TELEFON (MÜNCHEN) 84 36 38
PHONE
TELEGRAMMADRESSE: pATKNmJCH MÜNCHEN CABLE ADDRESS : DIPL.-PHYS. F. ENDLICH. D - UNTERPFAFFENHOFEN. POSTFACH
TELEX: S2 173O
Anwaltsakte: G-3994
General Instrument Corporation, Clifton, N.Y., USA
Oberflächengeschützter, verkapselter Halbleiter und Verfahren zu seiner Herstellung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen oberflächengeschützten (passivierten) und verkapselten Halbleiter und auf Verfahren zur Herstellung desselben. Im speziellen bezieht sich die Erfindung auf einen mit einem Glasüberzug geschützten und in Plastik gekapselten mit Anschlußleitungen versehenen Halbleiter und auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Halbleiters.
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Es ist seit langem bekannt, daß Halbleitereinrichtungen betriebssicherer sind und eine längere Lebensdauer haben,wenn ihre aktive Oberfläche mit einer Passivierungsschicht und einem Schutzüberzug versehen sind. Verschiedene Substanzen wurden schon zur Verwendung für einen solchen überzug vorgeschlagen, unter denen auch verschiedene Arten von alkalifreiem Glas sind einschließlich einem verbesserten alkalifreien Zink-Borsilikat-Glas, wie es in der US-PS 3 752 701 der Anmelderin beschrieben ist. Obgleich solch eine Glasüberzugs-Einkapselungsschicht eine Passivierung der Halbleiterverbindung, eine mechanische Festigkeit und einen hermestischen Abschluß ergibt, hat ein derartiger Oberzug doch einen oder mehrere der folgenden Nachteile: (1) geringe Herstellgenauigkeit in der äußeren Form aufgrund der Eigenschaft des Materials und der verfügbaren Techniken für deren Anwendungen, (2) ovale Form und deshalb schwierig in den Schaltkreisplatten der Anwender und Anwendereinrichtungen zu verwenden, (3) Lichtdurchlässigkeit und (4) schlechte Kennzeichnungsmöglichkeit .
Außer Glas wurde auch schon die Verwendung verschiedener Kunststoffe oder Harze als Passivierungs-Einkapselmaterial vorgeschlagen. In solch einer Vorrichtung wird
ein lack- oder ein silastikähnliches (siliziumhaltiges) Material angewendet, um eine Passivierung rund um die Halbleiteranschlüsse zu erreichen. Dieses Material wird dann mit einem Epoxydharz oder einer siliziumähnlichen Flüssigkeit oder PulverSchmelzmaterial überschmolzen oder eingekapselt. Jedoch weisen diese Kunststoffpassivierungseinkapselschichten nach dem Stand der Technik regelmäßig einen oder mehreren der nachfolgenden Nachteile auf:
(1) das Lack- oder Silastikverbindungs-Passivierungsmaterial schützt den Halbleiter nicht vollständig gegen Feuchtigkeit,
(2) sowohl die Anschlußpassivierung als auch das Einkapsel-
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plastikmaterial werden bei Behandlung mit hohen Temperaturen zerstört,(3) der Verkapselungskunststoff bildet gegenüber Glas einen relativ schlechten Schutz gegen Durchdringung, so daß Kunststoffpassivierte/eingekapselte Einrichtungen beim Druck-
2 kocher-Typentest bei 15 p.s.i. (1,05 Kp/cm ) Fehler zeigen, und (4) der Einkapselungskunststoff ist gelegentlich nicht feuerabweisend, obgleich dieser Nachteil leicht beseitigt werden kann.
Die Plastik-passivierten/verkapselten Halbleiter gingen den glaspassivierten/verkapselten Halbleiter voraus. Trotz ihrer oben zitierten Nachteile, werden sie auch heute in so großen Mengen hergestellt und verwendet, daß viele Hersteller und Benutzer Abmessungsnormen dafür geschaffen haben, um die Möglichkeit zur automatischen Kontrolle, Kennzeichnung, Verpackung, Leitungsbiegung und Ausrichtung sowie für das automatische Einsetzen dieser Schaltkreise in gedruckte Schaltungsplatten zu schaffen. Während alle der oben aufgezeigten Zuverlässigkeitsprobleme, die charakteristisch für die kunststoff passxvierten/verkapselten Einrichtungen sind, durch die Glas-passivierten/verkapselten Einrichtungen beseitigt werden, variieren doch die Abmessungen und die Form der Glasperlen beträchtlich von Körper zu Körper. Diese Abweichungen speziell in Verbindung mit der Feinheit der Perle in den modernen Halbleiterbauteilen vergrößert das mit der automatischen Verarbeitung verbundene Problem wesentlich, wobei oft eine kosten~ sparende automatische Technik gar nicht angewendet werden kann und im Interesse einer höheren Zuverlässigkeit die Kosten für eine Fertigung durch Hand aufgewendet werden müssen. Trotz der Zuverlässigkeitsprobleme, die bei den älteren kunststoffpassivierten/verkapselten Halbleiter vorhanden sind, bleiben diese ganz allgemein mit Rücksicht auf ihre günstige Form, welche so einfach automatisch verarbeitet werden kann, in der praktischen Anwendung.
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Obwohl auch schon Halbleitereinheiten beschrieben wurden, die in einer Kombination aus Plastik und Glas passiviert und eingekapselt wurden, waren solche Einheiten nicht voll zufriedenstellend. Derartige Halbleitereinheiten sind unter anderem in der US-PS 3 149 396 und US-PS 3 237 272 beschrieben. Sie besitzen alle einen oder mehrere der folgenden Nachteile: (1) sie besitzen keine sich axial erstreckende Anschlüsse und können mit solchen nicht versehen werden, (2) sie benötigen ein spezielles Glas mit niederem Schmelzpunkt, welches nicht die vorgenannten Vorteile der Glaspassivierung/ Einkapselung aufweist, und (3) sie verwenden eine mikroskopische Aktxvxerungsschicht von natürlichen Bleisilikatglas, welches eine Passivierung nur bei niedrigen Spannungspegeln garantiert.
Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer passivierten/gekapselten Halbleiteranordnung, welche die Vorteile einer Glaspassivierung und einer Kunststoffverkapselung kombiniert.
Hierbei ist es ein Merkmal der Erfindung, eine Halbleiteranordnung mit einer solchen äußeren Form zu schaffen, welche zur Verarbeitung mit automatischen Einrichtungen geeignet sind.
Ein weiteres Merkmal besteht in der Schaffung einer Halbleiteranordnung, welche absolut widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüsse ist, und die hermetisch mit vernachlässigbaren Fehlern abgeschlossen ist.
Schließlich sollte die Anordnung nach der Erfindung mit hoher Sicherheit bei Raumtemperatur und auch bei erhöhten Temperaturen arbeiten und geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Halbleiter gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst, wobei die weiteren Merkmale durch die in den Unteransprüchen gegebenen Lösungen realisiert sind.
Im einzelnen besteht eine Halbleitereinheit nach der Erfindung aus einem Halbleiterkörper mit einer Mehrzahl von elektrisch leitenden metallische Kontaktgliedern und eine Mehrzahl von elektrischen Anschlußkontakten. Diese Anschlußkontakte enthalten Verbindungsglieder, welche mit einem Ende mit dem Halbleiterkörper verbunden sind und am anderen Ende die Anschlußkontakte tragen.
Eine homogene Passivierungsschicht aus geschmolzenen Partikeln von einem elektrisch nichtleitendem, vorzugsweise alkalifreien Glas umgibt die freien Flächen des Halbleiterkörpers, die unmittelbar an ihn anschließende erste Verbindungsschicht und mindestens einen Teil der Länge der Kontaktglieder. Das Glas besitzt einen Ausdehnungskoeffizienten, welcher denen des Kontaktgliedes und des Halbleiterkörpers entspricht. Eine Umkapselung von elektrisch nichtleitendem Plastikmaterial (Kunststoff) umgibt die Außenseite der Passivierungsschicht, die Kontaktglieder, eine weitere Verbindungsschicht sowie den Kopf oder die Befestigungsenden der Anschlußleiter. Vorzugsweise besitzt die Halbleitereinheit axial sich erstreckende Anschlüsse, welche sich aus der Plastikverkapselung nach außen erstrecken.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Passivierungsschicht homogen in ihrer Beschaffenheit und hat eine tropfenförmige Tropfenform mit einem Durchmesser in der Ebene des Halbleiterkörpers von mindestens 0,13 mm und vorzugsweise 0,13 bis 0,25 mm. Die umkapselung andererseits hat eine im
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wesentlichen zylindrische Form, welche sich besonders gut für eine automatische Verarbeitung eignet.
Die Kontaktglieder sind vorzugsweise aus einem schwer schmelzenden Metall; das Glas ist vorzugsweise ein alkalifreies Zinkborsilikatglas und der Kunststoff (Plastik) ist vorzugsweise ein Epoxydharz oder ein Silikonkunststoff.
Um die Halbleitereinheiten zu passivieren, wird vorzugsweise über irgendwelche freien Flächen des Halbleiterkörpers und mindestens über einen Teil der Länge der Kontaktglieder eine Schicht von feinen Partikelchen eines elektrisch nichtleitenden, vorzugsweise alkalifreien Glases aufgebracht, welches einen Ausdehnungskoeffizienten hat, der denjenigen der Kontaktglieder und des Halbleiterkörpers entspricht. Die Glaspartikel werden dann auf die Schmelztemperatur erhitzt, um eine homogene Passivierungsschicht zu bilden. Um die passivierte Halbleitereinheit einzukapseln, wird ein nichtleitender Kunststoff um die freien Oberflächen der Passivierungsschicht, die Kontaktglieder und die daran befestigten Anschlußteile geschmolzen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens besitzt die Schicht einen Träger von ionenfreien Wasser oder einer ionenfreien organischen Masse. Nach dem Aufbringen wird die Schicht vorerhitzt, um die Bindemittelschicht zu entfernen. Dann wird das verbleibende Glas auf eine Temperatur von etwa 680 bis 7000C etwa 24 Minuten erhitzt, um die Partikel zu schmelzen und die endgültige Passivierungsschicht zu bilden.
Die passivierten und verkapselten Halbleiter gemäß der Erfindung verbinden die Zuverlässigkeit von glaspassivierten Halbleitern, welche die automatische Weiterverarbeitung ermöglichen. Dabei sind die oben genannten Nachteile beseitigt.
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Die Erfindung wird noch besser verständlich und Einzelheiten und Weiterbildungen werden ersichtlich durch die
nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Dabei ist in
Fig. 1 eine Seitendarstellung einer Halbleitereinheit vor ihrer Passivierung und Verkapselung wiedergegeben*
Fig. 2 zeigt ebenfalls in einer Seitenansicht teilweise geschnitten die Halbleitereinheit nach Fig. 1 nach Aufbringen einer Passivierungsschicht aus Glas und
Fig. 3 zeigt eine entsprechende Seitenansicht nach Fig. 2 ebenfalls teilweise in Schnittdarstellung nach Aufbringen einer Verkapselung aus Kunststoff/Plastik.
In Fig. 1 ist eine Halbleitereinheit 10 eines Typs dargestellt, wie er in der US-Patentanmeldung 463,678 vom
24. April 1974 beschrieben ist. Bei dieser Einheit handelt es sich um eine Halbleitereinheit mit sich axial erstreckenden Anschlüssen. Die Grundzüge der Erfindung können aber auch bei anderen Typen von Halbleitereinheiten angewendet werden.
Die Einheit 10 enthält einen Halbleiterkörper 12, welcher im wesentlichen aus einem Siliziumkörper besteht, obgleich eine oder mehrere Teile davon kleine Mengen von verschiedenen herkömmlichen Dotierungen, wie Phosphor, Bor oder dergl. aufweisen können, was für den auf dem Halbleitergebiet tätigen Fachmann allgemein bekannt ist. Für die Zwecke der Darstellung und Beschreibung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist der Halbleiterkörper 12 als ein einzelner Gleichrichterkörper dargestellt, an welchem lediglich zwei sich axial
erstreckende Anschlüsse angebracht werden, obwohl die Erfindung ebenso auch bei Gruppen von Halbleitern, z.B. Tran-
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sistoren, entweder des N-Typs, P-Typs oder !Combinationstypen und an Bipolaren Transistoren, Feldeffekttransistoren oder anderen Typen von Halbleitern realisierbar ist. Ebenso können die Grundzüge der Erfindung auch angewendet werden ohne Rücksicht darauf, ob die Halbleiteranordnung nur ein einzelnes dünnes Halbleiter-Diodenplättchen (wie dargestellt) enthält oder einen relativ großen Stapel von verschiedenen Chips, welche in Serie geschaltet und mit üblichem Material (wie besipielsweise Aluminium) miteinander verlötet sind, wobei jedes von den einzelnen Einheiten eine Mehrzahl von sich wegerstreckenden Anschlüssen aufweisen kann.
An jeder Seite des diffundierten Siliziumchips 12 ist eine dünne Schicht 14,14' von einem leitenden Verbindungsmaterial angeordnet, welches gut auf Silizium haftet. Obwohl Aluminium für diese Zwecke bevorzugt wird, können auch andere Materialien verwendet werden, z.B. Silberlot oder Aluminium-Silizium-Verbindungen. Die Schichten 14,14' können auf das Siliziumchip 12 durch übliche, allgemein bekannte Techniken aufgebracht werden, vorzugsweise durch ein Aufdampf-Niederschlagsverfahren.
Auf jeder Schicht 14,14' erstreckt sich weiter nach außen je ein Kontaktglied 16,16', das allgemein mit "Anpasskörper" ("SLUG") bezeichnet wird. Die Kontaktglieder 16,16' sind aus einem elektrischen leitenden Material, vorzugsweise einem gut wärmeleitenden schwerschmelzenden Material wie Molybdän, Wolfram, Tantal oder Verbindungen davon hergestellt. Sofern die Verbindung aus zwei oder mehreren der vorstehend genannten hochschmelzenden Metalle oder aus einem oder mehreren von hochschmelzenden Metallen mit anderen Materialien bestehen, muß natürlich die Verbindung entsprechend ihrer bekannten Ausdehnungskoeffizienten ausgewählt werden, um zu garantieren, daß der Ausdehnungskoeffizient des HaIb-
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leiterkörpers 12 und der Kontaktglieder 16 und irgendeines Material, welches für die Passivierung des Halblexterkorpers 12 verwendet wird, einander entsprechen.
In Verlängerung von jedem Kontaktglied 16,16" ist eine flache, dünne (Hart*-) Lötverbindungszwischenabschnitt 18,18' vorgesehen. Die Lötverbindung kann bestehen aus 80 bis 89 Gew.% Kupfer, etwa 5 bis 15 Gew.% Silber und etwa 4 bis 6 Gew.% Phosphor. Vorzugsweise kann eine solche Verbindung im Handel als 80/15/5 Silberlot oder Hochtemperatur-Hartlotverbindung von der Engelhard Industries Division der Engelhard Minerals and Chemicals Corporation (Murray Hill, New Jersey) unter dem Warenzeichen "SILVALOY 15" und von HANDY & HARMON, INC. unter dem Warenzeichen 11SILFOS" erworben werden. Die Lötverbindung ist vorzugsweise gekennzeichnet durch einen Erstarrungspunkt bei 6400C und einen Schmelzpunkt von 7050C und benötigt weder eine Oxydier- noch eine Reduzierungsatmosphäre während des Schmelzprozesses.
Die Form eines Nagels aufweisende Zuleitungsstücke 20,20' sind mit ihrem Kopf 22,22* mit den Kontaktgliedern 16,16' über die Lötverbindung 18,18' verbunden. Sie besitzen ein Anschlußteil 24,24' das zur Verbindung mit anderen Schaltkreisen geeignet ist. Die Zuleitungsstücke 20,20' sind aus einem gut wärme- und stromleitenden Material, wie Kupfer, Silber oder deren Verbindungen gefertigt. Die Verbindungen von solchen Metallen oder auch mit anderen Materialien werden unter dem Gesichtspunkt einer guten Lötverbindung zu der Lötschicht 18,18' ausgesucht. Obgleich bevorzugt wird, die leitenden Anschlüsse im wesentlichen aus Kupfer, Silber oder Verbindungen dieser Metalle herzustellen, kann gelegentlich ein Kern oder eine Hülse in Verbindung mit den Zuleitungen aus anderem Material vorgesehen werden, um dessen
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Funktion als Kühlfläche für den Halbleiterkörper 12 zu erhöhen, die Kosten für das Material in Verbindung mit den Anschlüssen zu erniedrigen und/oder eine elektrische Isolierung für die Zuleitung zu erhalten.
Die Zwischenschichten 14,14", welche zur Verbindung des Halbleiterkörpers 12 mit den Kontaktgliedern 16,16' dienen und die Lötverbindungen 18,18', welche zur Verbindung der Kontaktglieder 16,16' mit den Köpfen 22,22" der Zuleitungen dienen, sind in ihrer Zusammensetzung kein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung und andere bekannte Verbxndungsschichten können an dieser Stelle verwendet werden. Trotzdem wird eine Aluminiumzwischenschicht 14,14' bevorzugt, da Aluminium und Silizium eine gute "Hart-Kontakt" Euthektik bilden mit einem Schmelzpunkt von etwa 5750C, welche außerordentlich gut den Siliziumkörper 12 und das schwer schmelzende Metall der Kontaktglieder 16,16' verbindet. Ebenso wird die Kupfer/Silber/ Phosphor-Verbindung bevorzugt, da diese eine sehr gute Hochtemperaturverbindung garantiert. Die dadurch erhaltene Untereinheit besitzt eine einheitliche Struktur über die Lötverbindungen, welche hohen Temperaturen besser widerstehen als weichgelötete Verbindungen, welche härter sind und weniger Poren aufweisen als stumpfgeschweißte Verbindungen und die höheren Temperaturen und höhere Feuchtigkeitsbedingungen (bis 850C und 85° relativer Luftfeuchtigkeit) genügen, ohne Ausfall oder Bildung von hohen elektrischen oder Wärmewiderständen. Die Dichte und Härte der hartgelöteten Verbindungen erlauben damit auch die Einheit 10 leichter zu verarbeiten, ohne Beschädigungen befürchten zu müssen.
Die Fig. 2 zeigt, wie die freie Oberfläche des Halbleiterkörpers 12 nach dem Ätzen (z.B. mit einer Lösung von Salpetersäure und Fluorwasserstoff) zur Beseitigung von Unreinigkeiten
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passiviert (überzogen) wird, um erneute Verunreinigungen zu verhindern. Die Passivierungsschicht 30 erstreckt sich über die freien Oberflächen des Halbleiterkörpers 12, die Aluminiumzwischenschichten 14,14' und zumindest über einen Teil der Länge der Kontaktglieder 16,16'. Vorzugsweise wird die Passivierungsschicht nicht mehr die Lötlegierung 18,18' berühren und das leichteste Verfahren, ein derartiges Berühren zu verhindern, besteht darin, die Passivierungsschicht 30 kurz vor dem äußeren Ende der Kontaktglieder 16,16' zu begrenzen.
Die Passivierungsschicht 30 ist im Aufbau homogen und besteht aus geschmolzenen Partikeln eines nichtleitenden hochschmelzenden Glases mit einem Temperaturkoeffizienten, welcher demjenigen der Konzaktglieder 16,16' und dem Halbleiterkörper 12 entspricht. Die Passivierungsschicht 30 hat eine Tropfenform mit einem Durchmesser im Bereich des Halbleiterkörpers 12 von mindestens 0,13 mm vorzugsweise von 0,13 bis 0,25 mm, um eine gute Passivierung auch bei hohen Spannungspegeln zu garantieren. Ein bevorzugtes Glas zur Verwendung für die Passivierungsschicht 30 ist ein alkalifreies Zink-Bor-Silikat-Glas, wie es in dem US-Patent 3 752 701 von Morrissey beschrieben ist, und welches auf Gewichtsbasis 55 - 85% ZnO, 22 - 27% B2O3, 6-13% SiO2, 2-4% PbO und 2-4% Al3O3 und wahlweise 0,5 - 2% Sb3O3 enthält. Ein anderes bevorzugtes Glas ist ein alkalifreies Blei-Borsilikat-Glas mit 45 - 51% PbO, 36 - 44% SiO2, 8-13% B3O3, 2-5% Al3O3, wie es von Innotech Corporation(Norwalk, Connecticut) unter der "INNOTECH 740" Serie der Warenname erhältlich ist. Jedoch können andere nichtleitende reine Gläser mit einem entsprechenden Wärmekoeffizienten verwendet werden. Ein üblicher Siliziumhalbleiter hat einen Wärmekoeffizienten von angenähert 2,3 - 2,5 χ 10*"6 cm/cm-°C. Übliche Molybdänkontaktglieder haben einen Wärmekoeffizienten von etwa 4,5 - 5,5 χ 10~ cm/cm-°C; und die Zink-Bor-Silikat-Glaspassivierungsschicht von etwa 4,2 - 4,4 χ 10~ cm/cm-t innerhalb eines Temperaturbereiches von 0° bis 3000C.
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Die Übereinstimmung in der Wärmeausdehnung (d.h. die Genauigkeit des Sitzes) muß Vorhandensein, um ein Brechen der Glaspassivierungsschicht 30 oder ein Abheben der Schicht von den Kontaktgliedern 16,16' oder vom Halbleiterkörper 12 über den gesamten Temperaturbereich, bei welchem die Einheit betrieben wird, weitgehend zu vermeiden. Allgemein genügen Temperatürkoeffizienten der gleichen Größenordnung .
Es sei darauf hingewiesen, daß im allgemeinen der Temperaturkoeffizient der Verbindungsschicht 14,14' kann mit Rücksicht auf die extreme Dünne dieser Schicht vernachläßigt werden.
Das Plastik (Kunststoff-) Material der Einkapselschicht 40 ist vorzugsweise ein Epoxydharz oder ein Kunststoff auf Siliziumbasis. Er sollte undurchsichtig sein, leicht kennzeichenbar und gegebenenfalls nicht brennbar je nach der gewünschten Anwendung. Es sei darauf hingewiesen, daß im allgemeinen der Temperaturkoeffizient der Kunststoffschicht 40 wegen der geringen Härte des Plastikmaterials vernachlässigt werden kann. Die KunststoffUmhüllungsschicht 40 hat vorzugsweise eine im wesentlichen zylindrische Form, welche zur Weiterverarbeitung durch Automaten geeignet ist, wie sie für die Bearbeitung von mit Plastik passivierten und verkapselten Halbleiterkörpern existieren, geeignet ist, so daß sowohl die Vorteile der Zuverlässigkeit der Glaspassivierung, die durch die Schicht 30 garantiert wird, als auch die wirtschaftlichen Vorteile der Plastikverkapselung, die sich durch die Schicht 40 ergeben, erhalten werden.
Bei einer gegebenen Halbleitereinheit 10 wie in Fig. 1 dargestellt, wird die passivierte und verkapselte Halbleitereinheit durch Anwendung eines Überzuges aus feinen Glaspartikeln gebildet, um die freien Oberflächen des Halbleiterkörpers 12,
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die Aluminiumschicht 14 und mindestens einen Teil der Länge der Kontaktglieder 16,16" zu bedecken. Dies kann in üblicher Weise durch gesteuertes Tropfen des Überzuges auf den Halbleiterkörper einer sich axial drehenden Einheit 10 durchgeführt werden. Die Drehung und die Oberflächenspannung des Überzuges erzeugen hierbei eine Tropfenform. Das Trägermaterial für den Überzug ist im allgemeinen entionisiertes Wasser oder ein ionenfreies organisches Lösungsmittel, das dann ausgedampft wird durch Anwendung von Hitze (z.B. in einem heißen Luftverdampfer bei einer Temperatur von etwa 100 bis 4000C für etwa 35 Minuten). Dabei verbleiben die Glaspartikel allein auf dem gewünschten Bereich der Halbleitereinheit 10. Die Glaspartikel werden dann auf eine Temperatur erhitzt, welche ausreichend zum Schmelzen der Glaspartikel und zum Formen einer homogenen Passivierungsschicht von tropfenförmiger Außenform ist. Im allgemeinen genügt ein Erhitzen auf eine Temperatur auf etwa 680 bis 7500C für etwa 24 Minuten, um ein Zusammenschmelzen der Glaspartikel zu einer homogenen Passivierungsschicht 30 zu erreichen, wenn auch die Temperatur und Heizdauer natürlich variieren kann je nach der Art des verwendeten Glases. Nachdem die Passivierungsschicht 30 die Möglichkeit zum Abkühlen hatte, wird ein nichtleitendes Kunststoffeinkapselmaterial um die Oberfläche der Passivierungsschicht 30, der Kontaktglieder 16,16' und der Verbindungsköpfe 22,22' in üblicher Technik geformt z.B. gegossen, gespritzt oder dergl. Die Ausdehnungen und die Form der Kunststoffverkapselungsschicht 40 wird so gewählt, daß eine leicht zuhandhabende Einheit einheitlicher Form erhalten wird.
Die passivierte und verkapselte Halbleitereinheit nach der Erfindung weist die Zuverlässxgkextseigenschaften von glaspassivierten Halbleitern auf, nämlich (1) große Lebensdauer im Betrieb (sowohl im Wechselstrom als auch im Gleichstrom-
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betrieb), (2) lange Lebensdauer auch unter erhöhter Temperatur und hohen Sperrbelastungen; (3) Vermeidung von Undichtigkeiten; (4) Ausfall wegen schlechter Kontaktbedingungen und (5) physikalische Festigkeit. Darüberhinaus hat die passivierte und verkapselte Halbleitereinheit gleichzeitig eine Form, die der der üblicher kunststoffummanzelter axial Anschlußeinheiten und kann automatisch getestet, gekennzeichnet, automatisch verpackt, geformt und in übliche Einrichtungen eingesetzt werden. Diese Vorteile sind mit bedingt durch die hohe Temperatur (über 6000C) des hartgelöteten Aufbaus der Verbindungen in der Halbleitereinheit, des hermetischen Hochtemperatureinschlusses, die durch Verwendung einer ausreichenden dichten Glaspassivierungsschicht über dem Siliziumchip hervorgerufen wird, und die einheitliche reproduzierbare äußere Form der aufgeschmolzenen Kunststoffumhüllung, welche standartisierten KunststoffVerpackungserfordernissen genügt.
Obwohl nur eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, so sind doch verschiedene Abwandlungen im Rahmen der Erfindung möglich, wie sie in den folgenden Ansprüchen gekennzeichnet ist.
-Patentansprüche-
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Claims (12)

  1. Patentansprüche
    .) Gekapselter und passivierter Halbleiter bestehend aus einer Halbleitereinheit mit einem Halbleiterkörper, Anschlüssen, welche jeweils über ein metallische Kontaktglieder (16, 16") unter Einfügung von yerbindungszwischenschichten (14, 14"; 18,18') mit dem Halbleiterkörper verbunden, wobei eine homogene Passivierungsschicht von geschmolzenen Partikeln eines nichtleitenden Glases mit einer Temperaturkoeffizienten entsprechenden Koeffizienten der Kontaktglieder und des Halbleiterkörpers vorgesehen ist, welche die freien Oberflächen des Halbleiterkörpers, die inneren Verbindungsschichten und mindestens einen Teil der Länge der Kontaktglieder umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht (40) von nichtleitendem Kunststoff auf die freie Oberfläche der Passivierungsschicht (30) , der Kontaktglieder (16,16·), die äußere Verbindungsschicht (18,18') und die befestigten Enden (22,22") der Zuleitungen (20,2O1) geformt ist.
  2. 2. Halbleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich Anschlüsse vom Halbleiterkörper axial nach außen erstrecken.
  3. 3. Halbleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die freien Enden der Anschlüsse nach außen durch die Plastikumhüllung erstrecken.
  4. 4. Halbleiter nach einer der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daü die Kontaktglieder (16,16') aus einem schwer schmelzenden Metall bestehen.
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  5. 5. Halbleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von alkalifreiem Zinkborsilikatglas als Passivierungsschicht (30).
  6. 6. Halbleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Psssxvierungsschicht (30) tropfenförmig ausgebildet ist.
  7. 7. Halbleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Passivierungsschicht des Halbleiterkörpers (12) einen Durchmesser im Bereich von mindestens 0,13 mm, vorzugsweise von 0,13 bis 0,25 mm aufweist.
  8. 8. Halbleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus der Gruppe der Epoxydharze oder Siliziumkunststoffe gewählt ist.
  9. 9. Halbleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Plastikschicht (40) eine im wesentlichen zylindrische äußere Form aufweist.
  10. 10. Verfahren zum Überziehen (Passivieren) und Verkapseln einer Halbleitereinheit bestehend aus einem Halbleiterkörper, Zuleitungen und metallischen Verbindungsgliedern zwischen dem Halbleiterkörper und den Anschlußenden der Zuleitungen zur Herstellung eines Halbleiters nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: A Aufbringen eines Überzuges von fein gemahlenen Partikeln eines nichtleitenden Glases mit einem Temperaturkoeffizienzen entsprechend derjenigen der Kontaktglieder und des Halbleiterkörpers auf die freien Oberflächen des Halbleiterkörpers (12) und mindestens eines Teiles der Länge der Kontaktglieder (16),
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    B Erhitzen der Glasteile auf Schmelztemperatur zur Bildung einer homogenen Passivierungsschicht (30) und
    C Aufschmelzen eines nichtleitenden Kunststoffverkapselungsmaterials (40) auf die freie Oberfläche der Passivierungsschicht (30) der Kontaktglieder (16) und einen Teil der Zuleitungen (22).
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus feinen Glaspartikeln vor dem Verschmelzen vorerhitzt wird, um einen Überzugträger zu entfernen.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß als überzugträger entionisiertes Wasser oder ionenfreies organisches Trägermaterial verwendet wird.
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