DE3012523A1

DE3012523A1 - Strahlungsempfindliches halbleiterbauelement und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3012523A1
Application number: DE19803012523
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Banse; Joerg-Dietrich Hartmann; Alf Treske
Original assignee: Pentacon Dresden VEB
Current assignee: Pentacon GmbH Foto und Feinwerktechnik
Priority date: 1979-07-03
Filing date: 1980-03-31
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DD143839A1

Description

Strahlungsempfindliches Halbleiterbauelement und Ver-
fahren zu seiner Eerstellung Die Erfindung betrifft ein strahlungsempfindliches Haibleiterbauelement mit fixierter spektraler Empfindlichkeit und ein Verfahren zu seiner Herstellung, Für viele Anwendungsgebiete werden Foto empfänger eingesetzt, deren ~#ektrale Empfindlichkeit mittels zusätzlicher optischer Filter korrigiert wird. Vor allem sind bisher Fotoempfänger bekannt geworden, bei denen das Halbleiterelement in einem Metall-Glas-Gehäuse, beispielsweise einem TO-5 Gehäuse, untergebracht ist.
Die spektrale Empfindlichkeit wird in diesem Fall durch ein in der Metallkappe eingeklebtes, eingefärbtes Glas korrigiert0 Die Fertigungskosten von Bauelementen in Metall-Glas-Gehäusen sind hoch, auch hat eine solche Anordnung den Nachteil>daß diese Bauelemente ein relativ großes Volumen beanspruchen und damit den Anforderungen bezüglich Miniaturisierung widersprechen.
In der BRD-PS 2 108 479 wird ein Silizium-Element beschrieben, das mit einem Blaufilter auf einem Trägerkörper befestigt ist. Das Blaufilter wird dabei durch eine Klebeverbindung aufgebracht, Auch dieses Montageverfahren verursacht hohe Kosten, weil neben der aufwendigen Herstellung der Trägerkörper zusätzliche Klebeverbindungen notwendig sind.
Aus der BRD-OS 2 241 042 ist eine fotoelektrische Zelle bekannt, die aus einer Isolierplatte, der darauf aufliegenden Membran aus fotosensitivem Material in einem Gehäuse mit Elektroden und Durchführungen besteht und mit einem transparenten Deckel versehen ist. Diese Ausführung ermöglicht eine flache und mechanisch stabile KiniaturzelleO Die Herstellung einer solchen fotoelektrischen Zelle erfordert jedoch zahlreiche aufwendige Herstellungsschritte, und die Montage der Einzelteile ist wenig automati sierungsfreundlich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein strahlungsempfindliches Bauelement mit einer durch ein Filterglas fixierten spektralen Empfindlichkeit zu schaffen, das eine wesentlich vereinfachte Anordnung besitzt und bei dessen Herstellung die ökonomischen und technologischen Vorteile der Plastverkappung ausgenutzt werden können, so daß sich die Möglichkeit einer weitgehenden Automatisierung der Fertigung bietet.
Die Erfindung sieht vor, daß ein auf einem metallischen Trägerstreifen angeordnetes Halbleiterelement zusammen mit einer räumlich fest zugeordneten Ronde oder Scheibe aus Filterglas, ohne die Verwendung zusätzlicher Kleber u. ä. erforderlich zu machen, allseitig durch einen erhärteten transparenten Kunststoff verkapselt ist. Die spektrale Empfindlichkeit des Halbleiterbauelementes ergibt sich aus der Überlagerung der spektralen Transmission des verwendeten Filterglases, der spektralen Transmission des zur Verkappung benutzten Kunststoffes und der spektralen Empfindlichkeit des Halbleiterelementes. Die Dicke des Glases und dessen Abmessungen hängen vor allem von der Größe des Halbleiterelementes und der gewünschten spektralen Empfindlichkeit des Bauelementes ab, Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich besonders vorteilhaft in der Weise herstellen, daß im Interesse einer rationellen Fertigung mehrere strahlungsempfindliche Halbleiterelemente auf einem Trägerstreifen montiert werden, daß in der Form, in der die Einkapselung des Halbleiterelementes erfolgt, geeignet ausgeführte Auflage stifte enthalten sind, die die räumliche Lage der Ronden oder Scheiben aus Filterglas festlegen und daß sowohl die auf dem Trägerstreifen montierten Halbleiterelemente und die Glasfilter gleichzeitig und allseitig mit einem transparenten Kunststoff, der in die Form gepreßt wird, ussdhlossen werden.
Das erfindungsgemäße strahlungsempfindliche Halbleiterbauelement zeichnet sich durch eine weitgehende Einhaltung der spektralen Empfindlichkeitscharakteristik, hohe mechanische Stabilität und eine gute Temperaturschockbelastbarkeit aus, Durch die Plastverkappung wird eine erhöhte Fotoempfindlichkeit gegenüber der Glas-Metall-Verkappung erreicht,da infolge der vollständigen Einbettung des Halbleiterchips im Plastmaterial die Reflexionsverluste minimiert werden.
Anhand eines vereinfacht dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Das in der Fig, 1 im Schnitt dargestellte strahlungsempfindliche Halbleiterelement 1 ist vorzugsweise eine Fotodiode, kann jedoch auch ein Fototransistorelement oder eine integrierte Schaltung, die eine fotoempfindliche Struktur einschließt o. ä. darstellen. Zur Gewährleistung einer guten Langzeitstabilität sowie stabilen Verhaltens bei Klimabeanspruchungen hat die Auswahl und Herstellung der Passivierungeschichten und die Festlegung der Struktur des Halbleiterelementes 1 hinsichtlich der erforderlichen Einkapselung in EunststQff besonders sorgfältig zu erfolgen. Im Interesse einer ökonomischen Fertigung ist das Halbleiterelement 1 auf einen metallischen Trägerstreifen 2 auflegiert. Die Drahtkontaktierung erfolgt durch Thermokompressionsschweißen von Golddrähten 3.
Über dem fotoempfindlichen Halbleiterelement 1 ist eine Scheibe oder Ronde aus handelsüblichem Filterglas 4 angeordnet. Trägerstreifen 2, Halbleiterelement 1 und Filterglas 4 sind allseitig in einen transparenten Kunststoff 5 eingekapselt. Besonders geeignete Kunststoffe sind hochwertige transparente Epoxidharze, die einen Brechungsindex von 1,5 und eine Transparenz von mindestens 90 ffi haben. Durch diese Anordnung wird die Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit fixierter spektraler Empfindlichkeit wesentlich vereinfacht, die Verwendung zusätzlicher Trägerkörper, Kappen mit eingeklebten Filter, aufwendige Klebeverbindungen und zusätzlicher Montageschritte können entfallen.
In Figo 2 ist im Schnitt vereinfacht dargestellt, wie ein erf indungsgemäße 5 strahlungsempfindliche s Halbleiterbauelement hergestellt wird. Auf einem Trägerstreifen 2 werden in bekannter Weise mehrere fotoempfindliche Halbleiterelemente 1 montiert. Die Verkapselung des fertig bestückten Trägerstreifens 2 erfolgt in einer Form, die aus einem Oberteil 7 und einem Unterteil 8 besteht. Das Material dieser Form kann ein verchromter oder hochlegierter Stahl oder auch ein anderes in der Halbleiterindustrie bei der Verkappung übliches Formmaterial sein. AuS im Unterteil 8 angeordnete Auflage stifte 9 werden Scheiben oder Ronden aus Filterglas 4 aufgelegt. Die geeignet geformten Stifte 9 sichern, daß beim Verkapselungsvorgang das Pilterglas 4 fixiert bleibt und eine Einbettung des Filterglases 4 erfolgt. Nach dem Auflegen des Filterglases 4 wird der mit den Halbleiterelementen 1 fertig bestückte Trägerstreifen 2 in die Form gelegt. Durch Paßstifte 10 o. ä.
wird dabei die Lage des Trägerstreifens 2 in der Form festgelegt, In die geschlossene Form wird durch eine nicht dargestellte Öffnung transparenter Kunststoff, der sich in einer flüssigen, niedrigviskosen Phase befindet, eingebracht, so daß der Hohlraum 6 vollständig und gleichzeitig gefüllt wird. Besonders bewährt hat sich dabei das Spritzpressen von Epoxidharz. In einem Arbeitsgang können dabei ohne weiteres 120 Bauelemente oder auch mehr gleichzeitig verkapselt werden. Nach der Härtung des Kunststoffes wird die Form geöffnet und der Trägerstreifen 2 mit den nun verkapselten Halbleiterbauelementen entnommen. Abschließend werden die einzelnen strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelemente aus dem Trägerstreifen 2 herausgestanzt.

Claims

Anspruche 1. Strahlungsempfindliches Halbleiterbauelement mit einer mittels ortsfester Ronde oder Scheibe aus Filterglas fixierten spektralen Empfindlichkeit, gekennzeichnet dadurch, daß das strahlungsempfindliche Halbleiterchip Ci)und das FilterglasC43gemeinsam in einem transparenten Kunststofff5)verkapselt sind.
2o Strahlungsempfindliches Halbleiterbauelement mit fixiert er spektraler Empfindlichkeit nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der transparente Kunststoff ein transparentes Epoxidharz ist.
3. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelementes mit fixierter spektraler Empfindlichkeit nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß in einer Form Scheiben oder Ronden aus Filterglas angeordnet werden, daß dann in diese Form der Trägerstreifen 2 mit den darauf montierten Halbleiterelementen eingelegt wird, daß der Hohlraum der Form mit einem transparenten Epoxidharz ausgefüllt wird, so daß die montierten Halbleiterelemente und das Filterglas gleichzeitig und allseitig eingekapselt werden und daß nach dem Erhärten des Epoxidharzes der Trägerstreifen der Form entnommen und in einzelne strahlungsempfindliche Halbleiterbauelemente zertrennt wird.