DE3239872A1

DE3239872A1 - Vergussmasse fuer elektronische bauelemente

Info

Publication number: DE3239872A1
Application number: DE19823239872
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.rer.nat. 8000 München Heidegger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-10-27
Filing date: 1982-10-27
Publication date: 1984-05-03

Description

Versußmassse für elektronische Bauelemente
Elektronische Bauelemente, z. B. Leistungs-Halbleiterbauelemente, werden in zunehmendem Maße in Gehäuse eingebaut, die durch eine Vergußmasse gegen die Außenatmosphäre abgedichtet werden. Dabei taucht das Problem auf, daß es auf Grund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Vergußmasse einerseits und den Strom und Wärme führenden Teilen andererseits zu Rissen in der Vergußmasse kommt. Diese Risse können bereits nach einem einzigen Temperaturzyklus von z. B. -40 0C bis +125 0C auftreten.
Es wurde bereits vorgeschlagen, die Rißanfälligkeit von Vergußmassen durch Zugabe von Füllstoffen zu vermindern.
Es wurde auch vorgeschlagen, die Rißanfälligkeit insbesondere von Epoxidharzformulierungen durch einen flexiblen Molekülaufbau zu vermindern, gegebenenfalls unter Zugabe von anorganischen Füllstoffen (man vergleiche Kunststoff-Rundschau (14), 1967, Heft 10, Seite 480 bis 486, Heft 11, Seite 535 bis 538). Eines dieser flexiblen Epoxidharze hat eine Molekülstruktur mit epoxidierten Cyclohexanringen mit je einer Methylgruppe. Jeweils zwei der Cyclohexanringe sind durch eine einzige Estergruppe miteinander verbunden. Aus diesen Harzen hergestellte Vergußmassen weisen eine hohe Flexibilität auf und sind bis zu bestimmten Temperaturen nicht rißanfällig.
Bei einigen Halbleiterbauelementen wird gefordert, daß diese Temperaturwechsel von 600 bis +150 0C aushalten müssen, ohne daß es zu Ausfällen infolge von Rißbildung kommt. Diese Forderung konnte mit den beschriebenen Vergußmassen auch unter Verwendung von bekannten Füllstoffen nicht erfüllt werden.
Die Erfindung bezieht sich demnach auf eine Vergußmasse für elektronische Bauelemente, insbesondere für Halbleiterbauelemente mit einem Harz, dessen Dlolekülstruktur epoxidierte Cyclohexanringe mit je einer Methylgruppe aufweist, wobei je zwei der Cyclohexanringe durch eine einzige Estergruppe verbunden sind, und mit einem Füllstoff.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vergußmasse der genannten Art so weiterzubilden, daß die Rißbildung auch in dem erweiterten Temperaturbereich von 600 bis +150 0C vermieden wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Füllstoff aus Quarzmehl und einem der Stoffe Aluminiumoxid, Aluminiumoxyhydroxid oder Aluminiumhydroxid jeweils in feinkörniger Form besteht.
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen in der Beschreibung näher erläutert.
Ein für die erfindungsgemäße Vergußmasse geeignetes Harz hat z. B. die folgende Molekülstruktur: Dieses Harz besteht aus epoxidierten Cyclohexanringen, an die jeweils eine Methylgruppe angelagert ist. Die Cyclohexanringe sind untereinander durch eine einzige Estergruppe des allgemeinen Molekülaufbaus - O-CO - verbunden.
Ein solches Harz hat einen flexiblen Molekülaufbau und zeigt ein sogenanntes viskoelastisches Verhalten. Das heißt, daß zwischen Vergußmasse und Metall aufgebaute Spannungen durch Fließen der Vergußmasse wieder abgebaut werden. Solche Harze sind beispielsweise unter der-Firmenbezeichnung Araldit CY 177 oder CY 178 von der Firma CIBA in den Handel gebracht worden. Diesem Harz werden als Füllstoffe Quarzmehl und einer der Stoffe Aluminiumhydroxid Al (OH)3, Aluminiumoxyhydroxid Al O (OH) oder Aluminiumoxid Al203 als Füllstoffe beigefügt. Die Füllstoffe sollten zweckmäßigerweise eine Korngröße von kleiner 50 pm aufweisen. Vorzugsweise hat das Quarzmehl eine Korngröße von kleiner 40 ,um und die genannten Aluminiumverbindungen eine Korngröße von kleiner 30 pm. Das Quarzmehl kann zu 50 bis 100 Gewichtsteilen und einer der genannten Aluminiumverbindungen in 75 bis 150-Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile des genannten Epoxidharzes zugegeben werden. Als Härter kommen beispielsweise h Hexahydrophtálsäureanhydrid oder Dodecenylbernsteinsäure anhydrid in Frage, die von der gleichen Firma unter der Bezeichnung HT 907 bzw. HY 964 geliefert werden. Der Härter wird zu 35 bis 60 Gewichtsteilen zugefügt.
Eine Vergußmasse der beschriebenen Zusammensetzung zeigte auch bei 25 Wechseln zwischen -60 und +150 0C keine Rißbildung. Dies kann möglicherweise damit erklärt werden, daß die Quarzmehlteilchen und die Teilchen der Aluminiumverbindungen bei Berührung eine entgegengesetzte elektrostatische Aufladung erhalten. Diese geladenen Teilchen könnten durch gegenseitige Anziehung zu knäuelartigen Agglomerationen (Pseudokeramik) im Epoxidharz führen, die der Masse das gewünschte viskoelastische Verhalten im angebenen Temperaturbereich geben.
Als Epoxidharze können auch andere cykloaliphatische Epoxidharze verwendet werden. Voraussetzung ist, daß die Cyklohexanringe jeweils nur durch eine einzige Estergruppe miteinander verbunden sind.
3 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche Vergußmasse für elektronische Bauelemente, insbesondere für Halbleiterbauelemente, mit einem Harz, dessen Molekülstruktur epoxidierte Cyclohexanringe mit je einer Methylgruppe aufweist, wobei je zwei der Cyclohexanringe durch eine einzige Estergruppe verbunden sind, und mit einem Füllstoff, da d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Füllstoff aus Quarzmehl und einem der Stoffe Aluminiumoxid, Aluminiumoxyhydroxid oder Aluminiumhydroxid jeweils in feinkörniger Form besteht.
2. Vergußmasse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Korngröße unter 50 Mm liegt.
3. Vergußmasse nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Füllstoff aus 50 bis 100 Gewichtsteilen Quarzmehl und 75 bis 150 Gewichtsteilen einer der genannten Aluminiumverbindungen, bezogen auf 100 Gewichtsteile Harz, besteht.