JP2004506317A - 電気コンポーネントおよび該電気コンポーネントを作製する方法 - Google Patents

Abstract

ここで提案されるのは、ケーシングに配置された電気回路を有する電気コンポーネントおよびこのようなコンポーネントを作製する方法である。ここでこの電気回路は、少なくとも部分的に保護層によって覆われている。本発明では、この保護層は、固さの異なる第１および第２領域を有しており、これによってこの保護層の機械的および熱的な耐性を最適化することができる。

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、請求項１ないしは請求項７の上位概念に記載された電気コンポーネントないしは方法を出発点とする。ドイツ国特許明細書第１９７２２３５５．９号からすでに公知であるのは、電子回路を保護するためにシリコンゲルを被覆層として使用することである。電子モジュールの所定の使用条件下では、このようなゲルがボンディングワイヤに及ぼす機械的な作用に起因して、このモジュールの寿命の経過に伴ってボンディングワイヤの損傷が発生し、このワイヤが完全に遮断されてしまうことさえもあり、またこれによってモジュールの機能が損なわれてしまうのである。この際にゲルの選択された硬度に応じて別個の故障メカニズムが発生し得る。軟らかすぎるゲルでは、モジュールの大きな振動負荷の際（これは例えばユニット取り付け時に発生する）に、保護すべきコンポーネントを完全に覆うという要求のために任意に選択して少なくすることのできないゲル体が、励振されて激しく共振することがあり、この共振がボンディングワイヤに伝達されてしまうのである。この結果生じる周期的なボンディングワイヤの運動は、最終的にボンディングワイヤの機械的な不良および遮断に結び付いてしまう。硬いゲルによれば、上記のような機械的共振が原因で発生する問題は通例十分に抑圧することができるが、シリコンゲルは一般的に高い熱膨張率を有する。これためにモジュールの温度が変化すると、ゲルは流動運動時にボンディングワイヤの周りを運動しなければならないことになる。それはこれボンディングワイヤが、熱によって発生したゲル運動を追従するのに必要となり得る程度に大きく変形できないからである。ゲルが硬すぎると、上記の流動運動により、同様に大きな機械的な力がボンディングワイヤにかかることがあり、十分に大きくかつ頻繁に温度が変化するとこれは最終的に折れてしまうのである。
【０００２】
発明の利点
本発明の電気コンポーネントおよび本発明による電気コンポーネントの作製方法は、これに対して機械的および熱的な耐性が最適化された保護層を提供できるという利点を有する。ここでは、種々異なる領域を互いに固定するためまたは保護層材料の共振を阻止するために、電気コンポーネントそれ自体の構成的な手段も、付加的な機械的部分も不要である。本発明の電気コンポーネントは、一方では振動負荷および温度についての極端な要求の下でも、故障に対して安全であり、他方では水分に対して良好に保護されており、さらにわずかな付加的な作製の手間およびコストだけで作製可能である。
【０００３】
従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した電気コンポーネントないしは請求項７に記載した電気コンポーネントの作製方法の有利な発展形態および改善が可能である。殊に有利であるのは、機械的に弱いおよび／または腐食に弱い素子の周りの第１領域を軟らかい材料から作製して、この素子を水分に対して保護し、その際に温度が変化してもこれが機械的に損傷しない（軟らかいゲルはボンディングワイヤの周りを十分に流動できるからである）ようにし、その一方でこれに補足的に配置される硬い第２の領域によって、悪影響をもたらす共振およびこれによって結果的に生じ得るボンディング損傷から保護層全体を保護することである。上記の第１領域を第２領域によって覆う場合、第１領域は付加的に水分の作用から保護される。
【０００４】
複数のゲル材料を使用する場合の利点は、これらがコスト的に有利にもただ１つのアニール過程（Ａｕｓｈｅｉｚｖｏｒｇａｎｇ）で一緒に硬化できることである。
【０００５】
上記の第１領域と第２領域との間の簡単な境界付けは、有利にはチキソトロピーゲルを使用することによって行われる。すなわちこれは、運動時（流し込み時）には比較的流動性を有し、静止すると直ちにゲル状態に移行するゲルである（チキソトロピー＝可逆性のゾル−ゲル−変化）。最初に入れられるこのチキソトロピー形のゲルは、例えばフレキシブルに調整可能で移動性のディスペンス装置を介して簡単に所望の領域に入れることができる。これによって構成上の付加的なコストをかけることなく種々異なる種類のゲルを所望のように配置することができ、また両方のゲル領域を単一の一緒のアニールステップにおいて硬化させることができ、その際にこれらの両方の領域が混ざってしまうことはない。
【０００６】
モジュールの構成上の周辺条件に適合して柔軟に行うことができるのは、まずチキソトロピーの軟らかいタイプのゲルをボンディングワイヤ領域に分配するか、またはチキソトロピーの硬いタイプのゲルをボンディングワイヤのない領域に分配して、その後、別のタイプのゲルを、モジュール内部空間のまだ開いている領域に流動させて注ぎ込むことである。
【０００７】
図面
本発明の実施例を図面に示し、以下に詳しく説明する。ここで図１は、従来技術から公知の装置を示しており、図２は本発明の第１実施例を、また図３は第２実施例を示している。
【０００８】
実施例の説明
図１には断面図で従来技術から公知の電気コンポーネントが示されている。ケーシングのベースプレート１はフレーム２によって包囲されており、このフレームは一方の側にプラグ部分３を有する。プラグ部分３は電子回路４のコンタクトに使用され、この電子回路は太いワイヤボンド６を介して、プラグ部分に接続されている（図面ではこのような電線接続部６が１つだけ示されている）。電子回路４にはケーシングに収容されていない半導体チップ７が配置されており、この半導体チップは細いワイヤボンド５を介して回路に電気的に接続されている。このケーシングはシリコンゲル８によって充填されており、これによってすべてのボンディングワイヤが周囲の空気から隔絶されている。
【０００９】
シリコンゲルによる充填は電子回路の保護に使用され、これによってケーシングに収容されていないチップおよびボンディングワイヤが水分の作用から守られる。その際に保護すべきコンポーネントをゲルで完全に覆って、十分な水分保護が保証されるようにしなければならない。このモジュールの別のコンポーネントとしてカバーキャップをケーシングフレームにわたって取り付けることができる。このカバーキャップにより、モジュール内部空間の素子は機械的な損傷から保護されるが、このカバーキャップは、シリコンゲルがなければ、モジュールの内部のコンポーネントに対して十分な水分の保護にならないのである。ゲルの固さは、基本的に中間の領域に調整することができ、これによって前述した軟らかすぎるないしは硬すぎるゲルにおいて予想される故障メカニズムが回避されるようにする。しかしながら電気コンポーネントの所定の適用条件（幾何学的な周辺条件、温度要求、振動負荷）下では、硬すぎるゲルおよび軟らかすぎるゲルにおける上記の２つの故障領域が重なってしまうことがあり得る。すなわち、２つの故障メカニズムが確実に阻止される中間のゲル硬度が見つけることができないのである。
【００１０】
図２にはシリコンゲルの充填を除いて図１に示したのと同じ電子コンポーネントが示されている。均一なシリコン層８の代わりにこのコンポーネントは、ケーシングフレームおよびベースプレート１によって閉じられた空間のつぎのような充填部を有する。すなわちこの充填部は、軟らかいシリコンゲルからなる第１領域１０を有し、また接合領域１２によってこの第１領域から区切られて、硬いシリコンゲルからなる第２領域１１を有するのである。第１領域は、電子回路のボンディングワイヤ接続部がある領域の周りに配置されている。第２領域によって、残りの空間が充填される。
【００１１】
ゲル−保護層の作製は、ボンディングワイヤ接続部を有する領域をチキソトロピーの軟らかいゲルで充填することによって行われ、引き続き残りの領域が流動性の硬いゲルによって注ぎ埋め尽くされる。ここで「軟らかい」および「硬い」なる表現は、硬化が行われた後の堅さを基準にしており、ここでこの硬化は、２つのタイプのゲルで充填した後に装置全体を加熱することに行うことができ、この際に２つの領域が同時に硬化する。
【００１２】
図３にも同様にシリコンゲルによる充填を除いて図１に示したのと同じ電気コンポーネントが示されている。均一なシリコン層８の代わりにこのコンポーネントは、図２と同様にケーシングフレームおよびベースプレート１によって閉じられた空間のつぎのような充填部を有する。すなわちこの充填部は、軟らかいシリコンゲルから第１領域１０を有し、また接合領域１３によってこの第１領域から区切られて、硬いシリコンゲルからなる第２領域１１を有するのである。第１領域は、電子回路のボンディングワイヤ接続部がある領域の周りに配置されている。第２領域はその間に配置されており、ここで第１領域は、第２領域の上にも延在して残りの空間を充填する。
【００１３】
この装置の作製は、最初にボンディングワイヤ接続部以外の領域にチキソトロピーの硬いゲルを充填することによって行われる。引き続き残りの領域を軟らかいゲルで注ぎ埋め尽くすのである。これに装置全体の加熱による硬化ステップが続き、このステップで２つのタイプのゲルが一緒に硬化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来公知の装置を示す図である。
【図２】
本発明の第１実施例を示す図である。
【図３】
本発明の第２実施例を示す図である。

Claims (13)

1. ケーシングに配置されている電気回路を有する電気コンポーネントであって、
   該電気回路は、少なくとも部分的に保護層によって覆われている形式の電気コンポーネントにおいて、
   前記保護層は、第１および第２領域を有しており、
   第１領域は、第２領域よりも軟らかいことを特徴とする電気コンポーネント。
2. 前記電気回路は、腐食および／または機械的に弱い素子、例えばボンディングワイヤを有しており、
   前記電気回路は、当該腐食に弱い素子の領域が、少なくとも１つの第１領域によって少なくとも部分的に包囲されている、
   請求項１に記載の電気コンポーネント。
3. 前記保護層は、ゲル材料から構成される、
   請求項１または２に記載の電気コンポーネント。
4. 前記ゲル材料はシリコンゲルである、
   請求項３に記載の電気コンポーネント。
5. 前記第１領域は、チキソトロピー材料からなる、
   請求項２に記載の電気コンポーネント。
6. 前記第２領域は、チキソトロピー材料からなる、
   請求項２に記載の電気コンポーネント。
7. ケーシングに電気回路が配置されている電気コンポーネントを作製する方法であって、
   前記電気回路は少なくとも部分的に保護層で覆われる形式の、電気コンポーネントを作製する方法において、
   前記保護層を第１および第２の領域から構成し、ここで第１領域は、第２領域よりも軟らかいことを特徴とする、
   電気コンポーネントを作製する方法。
8. 前記電気回路の腐食および／または機械的に弱い領域、例えばボンディングワイヤの領域に少なくとも１つの前記第１領域を被着する、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記保護層に対してゲル材料を使用する、
   請求項７または８に記載の方法。
10. 前記ゲル材料はシリコンゲルである、
    請求項９に記載の方法。
11. 前記の少なくとも１つの第１領域に対してチキソトロピー材料を使用する、
    請求項８に記載の方法。
12. 前記第２領域に対してチキソトロピー材料を使用する、
    請求項８に記載の方法。
13. 前記の第１および第２領域を一緒に硬化させる、
    請求項１１または１２に記載の方法。