DE2834681A1

DE2834681A1 - Verfahren zur abdeckung von halbleiter-schaltungsanordnungen und nach dem verfahren hergestellte verpackung fuer diese

Info

Publication number: DE2834681A1
Application number: DE19782834681
Authority: DE
Inventors: Rainer Zimmermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-08-08
Filing date: 1978-08-08
Publication date: 1980-02-21

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Abdeckung von Halbieiter-Schaltungsanordnungen sowie einer nach diesem Verfahren hergestellten Verpackung für auf einem Chip aufgebaute Halbleiter-Schaltungs anordnungen jeweils nach der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des ersten Sachanspruchs.
Bei der Herstellung von Dioden und gegebenenfalls sonstigen Halbleiter-Schaltungselementen, nämlich Transistoren und sogenannten IC' s, die auf Chips aufgebaut sind, ist es üblich, den PN-Ubergang (Dioden) abzudecken, d. h. die Diode zu verpacken, und zwar mittels eines Lacks, der auf den PI; bergang aufgebracht wird und üblicherweise ein Di cyanist.
diannid/ Ein solcher Lack ist giftig, so daß besondere Vorkehrungen während des Herstellungsprozesses getroffen werden müssen, damit Schäden ausgeschlossen werden. Außerdem ist die Aufbringung des Lacks kompliziert und kostspielig. Es ergibt sich daher der Bedarf nach einer preisgünstigen, aber zuve lässigen Diodenverpackung, die bei der Herstellung von Dioden und gegebenenfalls andersartigen Verpackungen von elektrischen Bauelementen, wie Transistoren und In' 5, die auf Chips aufgebaut sind, angewendet werden kann, einfach herzustellen ist und die giftige Lacksubstanz ersetzen kann.
Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs sowie die mit Hilfe des Verfahrens hergestellte Verpackung für auf einem Chip aufgebaute Halbleiter-Schaltungsanordnungen mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Sachanspruchs haben demgegenüber den Vorteil, daß sich die PN-tßbergangsabdeckung bei der Diodenherstellung (und gegebenenfalls bei etwaigen andersartigen Verpackungen von sonstigen elektrischen Bauelementen wie Transistoren und IC' s) erheblich vereinfacht und kostengünstiger stellt. Außerdem ist die erfindungsgemäße Diodenverpackung zuverlässig und vermeidet den Einsatz der bisher gebräuchlichen, giftigen Lack stoffe.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens sowie der Verpackung nach dem ersten Sachanspruch möglich. Besonders vorteilhaft ist, wenn als pulverförmige Beschichtungssubstanz ein System verwendet wird, welches aus einem Härter auf Epoxydbasis und einem Füllstoff auf Pigmentbasis besteht, wobei gegebenenfalls noch ein geringer Anteil eines Verlaufsmittels sowie ein Farbpigment zur Einfärbung beigegeben werden können.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel deckt das neue Beschichtungssystem gleichzeitig auch die Anschlüsse des Chip ab, denn die Diode ist als sogenannte Topfdiode ausgebildet und befindet sich in einem einen hochgezogenen Rand aufweisenden Kupferteller. Es ist daher auch keine weitere Abdeckung mit einem der üblichen Kunststoffharze, die im Spritzgußverfahren aufgebracht werden, erforderlich, Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer sogenannten Topfdiode im Schnitt und die Fig. 2 und 3 weitere Ausführungsformen von Dioden unterschiedlichen Aufbaus, bei denen die primäre, auf eine pulverförmige Substanz zurückgehende Beschichtung noch zusätzlich umgeben ist von einem geeigneten Kunstharz.
Beschreibung der Erfindung sbei spiele Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, die bisher zur PN-ttbergangs -Abdeckung verwendeten giftigen Stoffe auf Lackbasis durch eine pulverförmige Beschichtungssubstanz zu ersetzen, die aus einem Härter, einem Füllstoff und einem geringen Anteil eines Verlaufsmittels sowie gegebenenfalls einem Farbpigment besteht. Diese pulverförmige Sub stanz wird so angeordnet, daß sie den PN-Übergang bzw.
allgemein den Chip überdeckt, und zwar bevorzugt auch noch die mit dem Chip verbundenen Anschlüsse, die nach außen geführt sind,und anschließend so aufgeschmolzen wird, daß sich ene einwandfreie und den PN-Übergang abdeckende Beschichtung ergibt. Es versteht sich, daß sich ein solches Herstellungsverfahren auch für sonstige elektrische Halbleiter -Bauelemente eignet, die in Verpackungen angeordnet sind, die beispielsweise den im folgenden noch im einzelnen beschriebenen Diodenverpackungen ähneln. Hierbei kann es sich um die Abdeckung von auf Chips aufgebauten Transistoren und ganzen elektronischen Schaltungen (IC' s) handeln.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 befindet sich der mit 1 bezeichnete Chip, der die Diode bildet, innerhalb eines über einen hochgezogenen Rand 2 verfügenden Kupfertellers 3 und ist mit dessen Boden 4 elektrisch leitend verbunden, üblicherweise aufgelötet. Die andere Seite des Chips 1 wird vom Diodenkopfdraht 5 kontaktiert, und zwar über einen Kontaktteller 6, der ebenfalls mit dem Chip elektrisch leitend verbunden, beispielsweise aufgelötet ist. Hierzu eignen sich bekamite Verfahren; so kann der Chip auf beiden Seiten mit Blei oder einem sonstigen geeigneten Lot beschichtet sein, desgleichen der Boden 4 des Kupfertellers 3 und die Unterseite des Kontakttelers 6; bei Erwarnung erfolgt dann die Verlötung. Anschließend wird in die nach oben offene Schale des Kupfertellers 3 die pulverförmige Beschichtungssubstanz eingefüllt, die mit 7 bezeichnet ist.
Als besonders geeignet für die Verwendung als PN-Übergangsabdeckung hat sich hier eine unter der Bezeichnung "Resicoatpulver" bekannte Substanz erwiesen, dis von der Firma Resicoat unter der Bezeichnung "Resicoat R13591 hergestellt und vertrieben wird. Dieses Resicoatpulver besteht aus einem Härter auf Epoxydbasis, einem Füllstoff auf Pigmentbasis (Titandioxid, Typ Kronos R), einem Farbpigment, lediglich zur Einfärbung (blau) sowie einem geringen Anteil eines Verlaufsmittels. Es versteht sich, daß auf das Farbpigment je nach Wunsch auch verzichtet werden kann, denn von wesentlicher Bedeutung ist bei vorliegender Erfindung, daß anstelle des üblichen als Lack ein Dicyandiannid verwendenden Tauchbades mit einem ungiftigen Pulver als Beschichtungssubstanz gearbeitet wird, welches nach dem Einschmelzen ene absolut dichte, glasharte, zuverlässige und sichere Abdeckung für den PN-Übergang bildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, bei dem es sich um eine in einem Kupferteller mit hochgezogenem Rand eingebaute Topfdiode handelt, ist im übrigen kein weiterer Herstellungsschritt mehr erforderlich, nachdem die pulverförmige Beschichtungssubstanz (Resicoatpulver) eingeschmolzen ist, denn diese füllt den gesamten Kupferteller völlig aus, hält gleichzeitig den Kopfdraht 5 mit Kontaktteller 6 fest und findet noch eine zusätzliche Verankerung durch eine Ringnut 2a des Kupfertellerrands 2, in welche ein Teil des aufgeschmolzenen und dann ausgehärteten Materials des Beschichtungspulvers eingeflossen ist.
Zwei weitere Ausführungsbeispiele sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt; bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 handelt es sich ebenfalls um eine Diode, deren Chip 1' auf einem Kupferteller 3' aufgesetzt ist, gegebenenfalls unter Zwischenlage einer Platte 8. Von oben wird der Chip 1' wiederum von einem Kopfdraht 5' kontaktiert, und zwar über einen Kopfdraht-Kontaktteller 6', dessen Form der Chipform angepaßt sein kann. Das Ganze ist dann umgeben von einer eingeschmolzenen primären Beschichtung 7', wiederum bestehend aus der pulverfö rmigen Ausgang sbe schichtung s-Substanz, nämlich dem Re sicoatpulv er.
Das eingeschmolzene Resicoatpulver umgibt den Chip mit den beidseitigen Kontaktierungen kegelförmig und sitzt auf einer ringförmigen Aufstülpung 9 des Kupfertellers 3' auf.
In einem weiteren Verfahrensschritt ist es dann noch möglich, im üblichen Spritzgußverfahren diese so hergestellte primäre PN-Übergangsabdeckung mit einer zweiten Kunstharzabdeckung 10 zu versehen, die dem Ganzen einen zusätzlichen festen Halt verleiht. Das in Fig. 2 gezeigte Diodensystem kann sich beispielsweise für Dioden mit höherer Stromaufnahme (etwa 25 Ampere) eignen, während in Fig. 3 ein vereinfachtes Diodensystem beispielsweise für eine l-A-Diode dargestellt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 wird der Diodenchip 1" von beiden Seiten von Kopfdrähten 11 und 12 mit zugeordneten Kontakttellern lla und 12a kontaktiert und zwischen sich eingeschlossen, wobei die Verbindung wiederum durch Löten erfolgen kann. Das Ganze ist dann von einer ersten inneren Abdeckung aus dem aufgeschmolzenen Resicoatpulver 13 umgeben, welches dann wiederum von einer weiteren Kunstharzbeschichtung 14 umgeben ist, die im Spritzgußverfahren aufgebracht worden ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Üi. Verfahren zur Abdeckung von Halbleiter-Schaltungsanordnungen, -insbesondere zur Verpackung des PN-Übergangs bei Dioden, zur Abdeckung von Transistoren oder sonstigen, auf einem Chip angeordneten integrierten Schaltungen (IC), dadurch gekennzeichnet, daß der mit seinen Anschlüssen verbundene Chip von einer pulverförmigen Beschichtungssubstanz, hauptsächlich bestehend aus einem Härter und einem Füllstoff, umgeben und anschließend das Pulver zur Abdeckung des Chip eingeschmolzen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverabdeckung so getroffen ist, daß nach dem Einschmelzen des Pulvers das ausgehärtete Beschichtungsmaterial auch die Anschlußdrähte bzw. sonstige Halte- und Aufnahmeanordnungen (Kupferteller) der Halbleiter-Schaltungsanordnung umgibt bzw. ausfüllt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Kupfertellers mit hochgezogener Umrandung zur Aufnahme des (Dioden)-Chips lediglich eine Auffüllung des Systems mit der pulverförmigen Beschichtungssubstanz und deren Einschmelzung vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre, aus einer pulverförmigen Beschichtungssubstanz gewonnene Abdeckung mit einer zweiten Umhüllung auf Kunstharzbasis überzogen wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die pulverförmige Beschichtungssubstanz ein Härter auf Epoxydbasis, ein Füllstoff auf Pigmentbasis und ein geringerer Anteil an Verlaufsmittel verwendet werden, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Farbpigment.
6. Nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 hergestellte Verpackung für eine auf einem Chip aufgebaute Halbleiter-Schaltungsanordnung, insbesondere zur Abdeckung des PN-Übergangs bei Dioden, zur Abdeckung von Transistoren oder sonstigen, auf einem Chip angeordneten, integrierten Schaltungen (IC), dadurch gekennzeichnet, daß der Chip (1, 1', 1") von einer ersten aufgeschmolzenen, aus einem Pulverauftrag gewonnenen Beschichtungssubstanz umgeben ist und daß diese erste Beschichtungssubstanz aus einem Härter, einem Füllstoff und einem Verlauf smittel besteht.
7. Verpackung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste aufgeschmolzene Beschichtungssubstanz von einer zweiten, im Spritzgußverfahren aufgebrachten Umhüllung auf Kunstharzbasis überdeckt ist.
8. Verpackung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Chip (1) zur Bildung einer Topfdiode in einem Kupferteller (3) mit hochgezogener Umrandung (2) angeordnet ist und zusammen mit ihn oben kontaktierenden Anschlußteilen (Kopfdraht 5 mit Kontaktteller 6) völlig von der ausgehärteten, im Kupfertellertopf befindlichen aufgeschmolzenen Beschichtung umgeben ist.