KR820002403B1 - Passivated and ecapsulated semiconductors and method of making same - Google Patents

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KR820002403B1
KR820002403B1 KR7601969A KR760001969A KR820002403B1 KR 820002403 B1 KR820002403 B1 KR 820002403B1 KR 7601969 A KR7601969 A KR 7601969A KR 760001969 A KR760001969 A KR 760001969A KR 820002403 B1 KR820002403 B1 KR 820002403B1
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glass
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capsule
plastic
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KR7601969A
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비. 골드벨그 몬로에
비. 부르히스 윌리암
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레인 나르마
제너럴 인스투루먼트 코포레이션
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Abstract

The invention is concerned with semiconductor which is shielded by plastic capsule and fabrication. This provides an excellent thermal cycling resistance device. The device contains a electric conductive metal contact member and electrode terminal. Semiconductor is connected the end of the contact member by a connecting member, (30) is a stability film. The composition of this film is Zinc and boron. In general the coefficient of expansion of the plastic capsule (40) is disregarded. The size of (40) is selected by the existing facilities.

Description

표면안정화 피복되고 캡슐화된 반도체의 제법Preparation of surface stabilized coated and encapsulated semiconductors

제1도는 표면 안정화 피막과 캡슐이 피복되기 전의 반도체 소자의 측면도.1 is a side view of a semiconductor device before the surface stabilization coating and the capsule are coated.

제2도는 유리 표면 안정화 피막을 피복시킨 후의 제1도의 반도체 소자의 단면을 보인 측면도.FIG. 2 is a side view showing a cross section of the semiconductor device of FIG. 1 after coating a glass surface stabilizing coating. FIG.

제3도는 플라스틱 캡슐로서 표면 안정화 피막에 피복시킨 제2도의 반도체의 소자의 단면을 보인 측면도.FIG. 3 is a side view showing a cross section of the device of the semiconductor of FIG. 2 coated on a surface stabilizing film as a plastic capsule. FIG.

본 발명은 표면 안정화 피막과 캡슐로 피복된 반도체와 그 제조방법에 관한 것이다. 특히 유리 표면 안정화 피막과, 플라스틱 캡슐로 피복된 반도체와 그 제조에 관한 것이다. 반도체 소자는 그 표면을 안정화 시켜주고 보호해주는 피복을 입히면 보다 실용적이며 오래 사용할 수 있다는 것은 이미 알려진 사실이다.The present invention relates to a semiconductor coated with a surface stabilizing film and a capsule and a method of manufacturing the same. In particular, it relates to a glass surface stabilizing coating, a semiconductor coated with a plastic capsule, and its manufacture. It is a known fact that semiconductor devices are more practical and can be used for a long time if they are coated to stabilize and protect their surfaces.

그런 피복용으로 많은 물질이 사용되어 왔는데, 미국특허 제3,752,701호의 비 알칼리 아연-붕규산 유리(alkali tree zinc borosilicate glass)를 포함하는 데 알칼리 유리중에서 사용되어 왔다.Many materials have been used for such coatings, which have been used in alkaline glass to include the alkali tree zinc borosilicate glass of US Pat. No. 3,752,701.

그러한 유리표면 안정화 피막과 캡슐피복은 반도체 접합과 기계조작, 그리고 밀봉에 안정을 가져온다.Such glass surface stabilizing coatings and capsule coatings provide stability to semiconductor bonding, machining and sealing.

그러나 다음과 같은 단점이 있다.However, there are the following disadvantages.

(1) 기술상의 문제와 물질의 본성에 의한 외부 크기에 있어서의 재현성의 결핍.(1) Lack of reproducibility in external size due to technical problems and the nature of the material.

(2) 타원형이어서 다루기 힘든다.(2) It is elliptical and difficult to handle.

(3) 빛이 잘 통하며,(3) the light passes well,

(4) 표기하기가 어렵다.(4) Difficult to write.

종래의 기술은 안정화 피복과 캡슐 피복물질인 유리에 여러종류의 플라스틱이나 수지를 첨가시키는 것이다.The prior art is to add various plastics or resins to glass, which is a stabilizing coating and a capsule coating material.

그러한 소자에는 니스 종류의 물질이 반도체 접합부 주위에서 안정화를 이룩한다. 그러한 접합부 안정화 물질은 에폭시(epoxy)나 실리콘 액과와 함께 녹여 피복되어진다. 그러나 종래 기술의 플라스틱 피복은 다음과 같은 단점 이 있다.In such devices varnish materials stabilize around semiconductor junctions. Such junction stabilizing material is melted and coated with epoxy or silicone liquid. However, the plastic coating of the prior art has the following disadvantages.

(1) 와니스(혹은 니스(varnish)나 실레스트(silast)와 같은 접합부 안정화 물질은 수분으로부터 반도체를 완전히 보호할 수 있다.(1) Varnish (or junction stabilizing materials such as varnish or silast) can completely protect the semiconductor from moisture.

(2) 접합부를 안정화시키고, 피복시키는 플라스틱 물질은 고온에서의 동작특성을 저하시킨다.(2) The plastic material which stabilizes and coats a junction part degrades the operation characteristic at high temperature.

(3) 피복 물질인 플라스틱은 유리에 비해서 투자성(透磁性) (Permeability)이 낮다. 그래서, 플라스틱 안정화 피막과 캡슐로 피복된 소자는 15p s, i, 하에서의 압력 실험에 실패한다.(3) Plastic, which is a coating material, has a lower permeability than glass. Thus, the device coated with the plastic stabilizing film and the capsule fails the pressure test under 15 p s, i.

(4) 플라스틱 피복은 방화성이 없다.(4) Plastic sheath is not fireproof.

이와 같은 단점에도 불구하고, 플라스틱으로 표면안정화 피막과 캡슐로 피복시킨 반도체가 유리로 표면 안정화 피막과 캡슐로 피복시킨 반도체 보다 앞서 제조되었으며, 제조자 단체와 사용자 단체는 실험하고, 표기하고, 테이프 릴 포장하며, 프린트 기관에 소자들을 삽입시키는데 자동적인 기계조작을 가능케 하도록 크기의 규격을 설정하여, 대량으로 생산 소비하여 왔다.Despite these shortcomings, semiconductors coated with plastics with surface-stabilized coatings and capsules have been manufactured ahead of semiconductors coated with glass-stabilized coatings and capsules with glass, and manufacturers and user organizations have tested, marked and taped reel packed. It has been produced and consumed in large quantities by setting the size standard to enable automatic machine operation for inserting elements into a print engine.

플라스틱으로 표면 안정화 피막과 캡슐로 피복시킨 소자의 모든 단점이 유리로 표면 안정화 피막과 캡슐로 피복시킨 소자에서는 극복되지만, 유리부분의 크기와 모양이 소자에 따라 다양하다. 이러한 다양성은 자동적인 기계 조작시 많은 문제가 생긴다.All of the disadvantages of devices coated with plastics with surface stabilized coatings and capsules are overcome in devices coated with glass with surface stabilized coatings and capsules, but the size and shape of the glass sections vary from device to device. This variety has many problems in automatic machine operation.

예를들면 단가를 낮추는 자동적인 기계 조작법이 사용될 수 없기 때문에 우수한 특성을 이룩하기 위해서는 부득이 수동 조립되어야 하는 문제가 있다. 그래서, 플라스틱으로 표면 안정화 피막과 캡슐로 피복시킨 반도체의 여러가지 단점에도 불구하고, 자동화할 수 있는 잇점때문에 여전히 널리 사용되고 있다.For example, since automatic machine operation that lowers the unit price cannot be used, there is a problem that manual assembly is inevitable to achieve excellent characteristics. Thus, despite the various disadvantages of semiconductors coated with plastics and surface stabilized coatings and capsules, they are still widely used for their automation advantages.

플라스틱과 유리가 복합되어 표면 안정화피막과 캡슐로 피막시킨 반도체 소자가 종래의 기술로 이용되어 왔지만, 그러한 소자도 만족할만큼 개선되지는 않았다. 그러한 반도체 소자는(u. s. p 3,237,272 u. s. p. 3,149,396에 발표됨) 다음과 같은 단점이 있다.A semiconductor device in which plastic and glass are composited and coated with a surface stabilizing film and a capsule has been used in the prior art, but such a device has not been improved satisfactorily. Such semiconductor devices (published in u.s.p 3,237,272 u.s.p. 3,149,396) have the following disadvantages.

(1) 축형 전극 반도체에는 사용될 수 없다.(1) It cannot be used for the axial electrode semiconductor.

(2) 전술한 유리피복의 잇점을 제공하지 못하는 융점이 낮은 유리를 사용한다.(2) Use a glass with a low melting point that does not provide the advantages of the glass coating described above.

(3) 낮은 전압 수준에서만 표면 안정화를 가져오는 규산염 유리의 미시적 표면 안정화 피막을 사용한다(3) Use microscopic surface stabilization coatings of silicate glass that result in surface stabilization only at low voltage levels.

따라서, 본 발명은 유리 표면 안정화 피막과 플라스틱 캡슐의 잇점이 복합된 유리표면 안정화 피막과 플라라틱 캡슐을 피복시킨 반도체 소자를 제공하는 것이 목적이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a glass surface stabilized film and a plastic capsule are coated with the advantages of the glass surface stabilized film and the plastic capsule.

플라스틱으로 표면 안정화 피막과 캡슐로 피복시킨 소자의 제작을 위한 자동기구에 적합한 겉 모양을 갖는 조립품을 제공하는 것이 또 다른 목적이다.It is a further object to provide an assembly having an appearance suitable for an automatic mechanism for the fabrication of a device coated with a plastic surface stabilizer film and a capsule.

방수성이 강하며, 밀봉 실험에 실패하지 않는 소자를 제공하는 것이 목적이다. 다른 목적은, 상온과 고온에서 동작특성 이 우수하며 , 우수한 열순환저항(thermal cycling resistance)을 나타내는 소자를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an element that is strong in waterproofness and does not fail a sealing test. Another object is to provide a device having excellent operating characteristics at room temperature and high temperature and exhibiting excellent thermal cycling resistance.

그리고, 그러한 표면 안정화피막과 캡슐로 피복된 반도체 소자를 제조하기 위한 간단하고 경제적인 공정을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.In addition, it is an object of the present invention to provide a simple and economical process for producing a semiconductor device coated with such a surface stabilizing film and a capsule.

전술한 본 발명의 목적들은 표면 안정화 피막과 캡슐로 피복된 반도체 소자와 그와 같은 제조 방식에서 실현된다. 소자는 반도체 몸체와 다수의 전기적 전도성 금속 접촉부(contact member), 다수의 전기적 전도성인 전극 단자부를 포함한다. 각 접촉부의 말단부에 반도체를 연결시키는 제1 연결부(connecting-member)와 각 전극 단자의 말단부에 각 접촉부의 다른 끝을 연결하는 제2 연결부를 포함한다.The above objects of the present invention are realized in a semiconductor device coated with a surface stabilizing film and a capsule and such a manufacturing method. The device includes a semiconductor body, a plurality of electrically conductive metal contact members, and a plurality of electrically conductive electrode terminal portions. A first connecting portion (connecting member) for connecting the semiconductor to the distal end of each contact portion and a second connection portion for connecting the other end of each contact portion to the distal end of each electrode terminal.

비전도성 비 알칼리 유리의 용융 입자의 균일한 표면안정화 피막영역은 반도체몸체의 노출부분과 제1연결부와, 접촉부를 피복시킨다. 연결부와 반도체 몸체의 열팽창 계수와 같은 열팽창 계수를 갖는 유리를 사용한다. 비 전도성 플라스틱의 캡슐영역은 안정화 피막영역과 노출표면, 접촉부, 제2 연결부와 전극단자부의 연결된 머리부분을 피복시킨다. 더우기, 반도체 소자는 플라스틱 캡슐 영역밖으로 뻗힌 전극 단자부의 연결되지 않은 끝이 있는 축방향 전극단자를 갖는다.The uniform surface stabilization coating area of the molten particles of the nonconductive non-alkali glass covers the exposed portion, the first connection portion, and the contact portion of the semiconductor body. Glass having a coefficient of thermal expansion, such as that of the connecting portion and the semiconductor body, is used. The capsule region of the non-conductive plastic coats the stabilizing coating region, the exposed surface, the contact portion, and the connected head portion of the second connection portion and the electrode terminal portion. Moreover, the semiconductor device has an axial electrode terminal with an unconnected end of the electrode terminal portion extending out of the plastic capsule region.

바람직한 구체형에 있어서 안정화 피막영역은 구성상 균일하며, 반도체 평면에서 반경 두께가 최소 0.13mm(0.13-0. 25mm가 바람직하다). 인 구슬 모양을 갖는다. 그리고 캡슐부분은 전술한 자동화 기계에 적합한 원통 모양이다. 접촉부는 내화성(耐火性)금속이며, 유리는 비 알칼리 아연 붕소-규산 유리이고, 플라스틱은 에폭시(epoxy)나 실리콘 플라스틱이다.In a preferred embodiment, the stabilizing coating region is uniform in construction and has a radius thickness of at least 0.13 mm (preferably 0.13-0.25 mm) in the semiconductor plane. Have a bead shape. And the capsule part is cylindrical shape suitable for the above-mentioned automation machine. The contact is a refractory metal, the glass is a non-alkali zinc boron silicate glass, and the plastic is an epoxy or silicone plastic.

반도체 소자에 안정화 피막을 피복하기 위해서 반도체와 접촉부의 열팽창 계수와 같은 열 팽창 계수는 갖는 비전도성 비 알칼리 유리의 슬러리(slurry)를 피복시킨다. 유리 입자들은 녹아서 균일한 안정화 피막을 이루는 온도까지 가열된다. 안정화 피막이 피복된 반도체 소자에 캡슐을 피막시키기 위해서 비전도성 플라스틱을 안정화된 영역과 노출표면, 접촉부와 거기에 연결된 전극단자부의 머리부분에서 녹여 피복시킨다. 공정상에서 슬러리는 이온화된 물이나 비 이온 유기 화합물의 슬러리 용액을 갖는다. 사용후 슬러리는 슬러리 용액을 제거하기 위해 가열된다. 그러면 남아있는 유리는 녹아서 동질성 안정화 피막이 형성 되도록 4-20분 동안 68.0-750℃로 가열된다.In order to coat the stabilized film on the semiconductor element, a slurry of non-conductive non-alkali glass having a thermal expansion coefficient such as a thermal expansion coefficient of the semiconductor and the contact portion is coated. The glass particles are heated to a temperature where they melt to form a uniform stabilizing coating. In order to coat the capsule on the semiconductor device coated with the stabilization film, the non-conductive plastic is melted and coated on the stabilized area, the exposed surface, the contact portion and the head of the electrode terminal connected thereto. In the process, the slurry has a slurry solution of ionized water or non-ionic organic compound. After use, the slurry is heated to remove the slurry solution. The remaining glass is then heated to 68.0-750 ° C. for 4-20 minutes to melt to form a homogeneous stabilizing coating.

본 발명의 안정화 피막과 캡슐이 피복된 반도체는 유리 안정화 피막의 신뢰도와 자동화할 수 있는 플라스틱 캡슐의 외형을 복합한 것이다.The semiconductor coated with the stabilizing film and the capsule of the present invention combines the reliability of the glass stabilizing film with the appearance of an automated plastic capsule.

도면으로 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in detail with reference to the drawings.

제1도는 미국특허 제463,678호에 발표된 반도체 소자를 나타내며, 번호(10)으로 표시되어 있다. 소자(10)은 축형 전극 반도체의 한 형태이다. 그러나, 본 발명의 원리는 반도체 소자의 다른 형태에도 적용될수 있다. 소자(10)은 실질적으로 실리콘으로 이루어져 있지만 몇 군데는 인(phosphorous), 붕소(boron)와 같은 미소량의 불순물이 함유된 반도체(12)가 포함되어 있다. 본 발명의 원리의 이해를 돕기 위해서, 반도체(12)는 단지 2개의 축형 전극과 접속되어 부착된 것을 표시하고 있으나, 그 외에도 트랜지스터, N형 P형 이들 결합형 또는 접합 트랜지스터, 전장효과 트랜지스터들에도 이용될 수 있다.1 shows a semiconductor device disclosed in US Pat. No. 463,678, indicated by numeral 10. In FIG. The element 10 is a type of axial electrode semiconductor. However, the principles of the present invention can be applied to other forms of semiconductor devices. The device 10 is substantially made of silicon, but in some places it contains a semiconductor 12 containing a small amount of impurities such as phosphorous and boron. In order to facilitate understanding of the principles of the present invention, the semiconductor 12 is shown to be connected to only two axial electrodes attached thereto, but in addition to transistors, N-type P-type coupled or junction transistors, and field effect transistors. Can be used.

본 발명의 원리는 대체로 다음과 같은 것으로서 본 발명의 반도체는 한층으로 되는 엷은 웨이프(wafer)와 같은 다이오드(도시되어 있음) 또는 직렬로 몇개의 칩(chip)으로서 결부시킨 긴 스렉모양으로 되거나 또는 픽요에 따라 적당한 물질(예를들어 알루미늄)을 함께 붙여 사용되는데 각각의 소자는 여기서 뻗어있는 다수의 전극단자를 가지고 있다.The principle of the present invention is generally as follows, wherein the semiconductor of the present invention is formed into a thin wafer-like diode (shown) or a long thread connected as a few chips in series, or Depending on the pico, suitable materials (eg aluminum) are used together, with each device having a number of electrode terminals extending there.

실리콘 칩(12)의 각 말단부에는 전도성 접한 물질인 엷은 층(14), (14')이 중착되어 있다.At each end of the silicon chip 12, thin layers 14 and 14 ', which are conductive contact materials, are deposited.

그러나 본 발명에서는 알루미늄 이외에도 다른 재질로서 대체할 수도 있으며, 예를들어 은땜이나 알루미늄, 실리콘의 합금등을 사용할 수 있다. 부분(14), (14') 는 종래의 공진된 반도체 기술에 의해서 실리콘칩(12)에 중착시킬 수 있으며, 이와 같은 사실은 이미 알려져 있는 바이다.However, the present invention may be substituted with other materials besides aluminum, and for example, silver solder, aluminum, silicon alloys, or the like may be used. The portions 14, 14 'can be deposited on the silicon chip 12 by conventional resonant semiconductor technology, which is already known.

각 부분(14), (14')로 부터 외부로 넓게 퍼져나가는 접촉부(16), (16')는 전기적으로 도체인 금속인데, 이와 같은 금속으로는 몰리브덴, 텅그스텐, 탄타늄 또는 이들의 합금과 같은 성질을 가지는 금속이 좋다.The contacts 16, 16 ', which spread outwardly from each of the parts 14, 14', are electrically conductive metals, such as molybdenum, tungsten, titanium or alloys thereof. Metals with the same properties are preferred.

상술한 금속들의 합금을 사용할 수 있고, 혹은 위의 금속에 따른 금속을 혼합한 합금을 사용할 수 있다.Alloys of the above-described metals may be used, or alloys mixed with metals according to the above metals may be used.

이와 같은 합금은 물론, 반도체 몸체(12)의 열에 의한 팽창과 같은 팽창율을 갖는 합금들중에서 선택되어야 하며, 접촉부(16)외의 다른 부분들도 위에서 말한 바와 같이 반도체 몸체(12)와 같은 열팽창계수를 가지고 있어야 한다.Such an alloy should, of course, be selected from alloys having a coefficient of expansion such as thermal expansion of the semiconductor body 12, and other parts other than the contact 16 also have a coefficient of thermal expansion such as that of the semiconductor body 12. Must have

각 접촉부(16), (16')로부터 밖으로 넓게 퍼져 있는 납땜 합금은 외형이 평판으로 되는(18), (18')의 형상을 가진다. 이와 같은 합금은 약 80-89%의 구리와 약 5-15%의 은과 약 4-6%의 인으로 구성되어 있으며, 이는 일반 상품으르 판매되는 80/15/5의 은 땜납을 사용하거나 또는 인그하아드미네널 화학회사의 인그레 하아드 인드스트리이스디비죤에서 판매되는 고온의 경질 땜납 합금(brazing alloy), (상표 실포스(SILFOS)이 사용된다. 이와 같은 경질땜납 합금은 빙점이 대체로 640℃이며, 융점이 약 705℃이며, 땜질하는 동안에 산화나 환원현상을 필요로 하지 않는다.The braze alloy spreading out from each of the contact portions 16 and 16 'has a shape of 18 and 18' whose outer shape is flat. Such alloys consist of about 80-89% copper, about 5-15% silver and about 4-6% phosphorus, using 80/15/5 silver solder sold as a general merchandise or The high temperature brazing alloys (SILFOS) sold by Ingrehard Ind. Street Division of Inghad Mind Chemical Corporation are used. Such hard solder alloys generally have freezing point. It is 640 ° C, has a melting point of about 705 ° C, and does not require oxidation or reduction during soldering.

번호(20), (20')로서 표시되는 못의 두부같은 축형 전극단자는 경질땜납 합금(18), (18')에 의하여 접촉부(16), (16')에 그 말단부가 접합되는 두부(22), (22')를 가지고 있으며, 말단부인(24), (24')는 다른 회로 소자와 연결되도록 되어 있다. 전극단자(20), (20')은 구리 또는 이들의 합금으로 이루어져 있으며, 이와 같은 금속들의 합금은 단독 또는 다른 금속 합금으로 되며, 예비성형체(18), (18')의 경질납땜합금과 함께 접합되나 위에서 지적한 구리, 은 또는 이들의 합금으로 구성되는 것이 바람직하며, 코어나 스리이브등은 반도체몸체(12)의 열을 낮추기 위한 장치로서 전극단자와 함께 가끔 사용되는데 이는 전극 단자에 사용하는 재질의 생산가의 절감이나 또는 전극단자를 위한 전기적 절연성을 위해서 붙여진다. 반도체 몸체(12)틀 접합단자(16), (16')에 접속시키기 위해 사용되는 부분(14), (14')와 접합단자(16), (16')를 전극단자 두부(22), (22')에 연결시키는 부분(18), (18')는 본 발명의 특징이 아니며, 다른 숙련자들에 의해 제안된 다른 접속방식이 대신 사용될 수 있다. 그리고, (14), (14')에줌의 알루미늄 접속은 실리콘과 알루미늄의 경질접속이며, 약 575℃에서 용융되어 실리콘 몸체(12)와 몸접합부(16), (16')의 내화성 금속을 접합시켜 준다.The axial electrode terminals, such as the heads of nails, denoted by numerals 20 and 20 ', have heads whose ends are joined to the contacts 16 and 16' by hard solder alloys 18 and 18 '. 22) and (22 '), and the ends 24 and 24' are connected to other circuit elements. The electrode terminals 20, 20 'are made of copper or alloys thereof, and the alloy of these metals is alone or with other metal alloys, together with the hard solder alloys of the preforms 18, 18'. Bonded but preferably composed of copper, silver, or alloys thereof, as described above, cores and sleeves are sometimes used together with electrode terminals to reduce the heat of the semiconductor body 12, which is used for electrode terminals. It is added for the purpose of reducing the production cost or electrical insulation for the electrode terminal. The portion 14, 14 'and the junction terminals 16, 16' used to connect the semiconductor body 12 to the junction terminals 16 and 16 'are connected to the electrode terminal head 22, Portions 18, 18 'connecting to 22' are not features of the present invention, and other connections proposed by other skilled persons may be used instead. The aluminum connection of (14) and (14 ') is a hard connection between silicon and aluminum, and is melted at about 575 ° C. to bond the silicon body 12 to the refractory metals of the body parts 16 and 16'. Let it be.

또 이와 같이 구리/은/인의 접속 성형체(18), (18')는 높은 온도의 결합에서 특히 바람직한 효과를 가지게 된다. 이와 같이 조립체들은 연질 땜납 접합보다 높은 온도에서 경납땜 되기 때문에 버트 접합에 의해 생기는 다공성이 감소되기 때문에 더욱 강도가 크며, 이와 같은 높은 온도와 습도 상태에서(예를 들면 85℃와 85%의 상대 습도에서와 같이) 높은 전기적 열 저항성이 없이 견딜 수 있다. 그리고 경납땜에 의해 강도가 더욱 커져기 때문에 이어지는 공정에도 불구하고 아무런 곁함없이 조립체(10)를 형성시킬수 있다.In this way, the connection molded bodies 18 and 18 'of copper / silver / phosphorus have a particularly preferable effect in high temperature bonding. As such, the assemblies are brazed at higher temperatures than soft solder joints and are therefore stronger because they reduce the porosity produced by butt joints, and at such high temperatures and humidity conditions (eg 85 ° C and 85% relative humidity). As can withstand high electrical and thermal resistance. And because the strength is further increased by brazing, it is possible to form the assembly 10 without any side despite the following process.

제2도에서는 부식시켜 오염을 제거한 노출된 반도체 몸체(12)의 제오염을 방지하기 위해 표면안성화 피막을 피복시켰다. 안정화 피막(30)은 반도체 몸체(12)의 노출된 표면과 알루미늄 전극부분(14), (14') 그리고 최소한 접촉부(16), (16')전체에 피복되어 있다. 안정화 피막(30)은 경땜질 합금(18), (18')과는 연결 되어 있지 않은것이 바람직하다.In FIG. 2, a surface stabilizer coating is coated to prevent decontamination of the exposed semiconductor body 12 which has been corroded to remove contamination. The stabilization film 30 is coated on the exposed surface of the semiconductor body 12 and the aluminum electrode portions 14, 14 ′ and at least the entire contact portions 16, 16 ′. It is preferable that the stabilization film 30 is not connected to the hard brazing alloys 18 and 18 '.

이와 같은 안정화 피막(30)은 원래 균질이며, 반도체 몸체(12)와, 접촉부(16), (16')와 같은 열팽창 계수를 갖는 비전도성 고 융점 유리의 용융물이다.This stabilizing film 30 is inherently homogeneous and is a melt of nonconductive high melting glass having a thermal expansion coefficient such as the semiconductor body 12 and the contact portions 16 and 16 '.

안정화 피막층(30)은 반도체 몸체(12)의 평면에서 0.13mm이상의 반경두께를 갖는 구슬모양을 이루는데, 바람직하게는 0.13-0.25mm이며, 이는 높은 전압수 준에서도 견디게 된다.The stabilization coating layer 30 forms a bead having a radius thickness of 0.13 mm or more in the plane of the semiconductor body 12, preferably 0.13-0.25 mm, which withstands high voltage levels.

안정화 피막(30)으로 사용하는 이와 같은 유리는 비-알칼리성의 아연-붕소 규산염 유리로서 되는데 이는 미국특허 제9,752,701호 에서도 언급이 되어 있으며, 무게의 비로서 55-85%의 산화아연, 22-27%의 3산화붕소, 0-13%의 2산화규소, 2-4%의 1산화 납 및 2-4%의 알미나로 되며, 또 필요에 따라 0.5 2.0%의 3산화 안티몬을 함유한다. 또 다른 종류의 유리로서는 1-알칼리성 납-붕소규산염 유리로서 45-51%의 1산화 납, 36-44%의 2산화 규소, 8-13%의 3산화 붕소, 2-5%의 알루미나로 구성된 상품명 "인오텍크 740"등이 사용된다.Such glass, which is used as the stabilizing coating 30, is a non-alkaline zinc-boron silicate glass, which is also mentioned in US Pat. No. 9,752,701, which is 55-85% zinc oxide, 22-27 by weight ratio. % Boron trioxide, 0-13% silicon dioxide, 2-4% lead monoxide, and 2-4% alumina, and 0.5 2.0% antimony trioxide if necessary. Another type of glass is 1-alkaline lead-borosilicate glass, consisting of 45-51% lead monoxide, 36-44% silicon dioxide, 8-13% boron trioxide, and 2-5% alumina. The trade names "Inotek 740" and the like are used.

그러나 이와 같은 비-전도성이며, 비-오염성인 유리들은 접촉부(16), (16')와 같은 열팽창율을 가지며, 이로서 반도체 물체(12)에 피복시킬 수가 있다. 대표적인 실리콘의 반도체는 열에 의한 팽창치는 대략 23-2.5 ×10-6㎝/㎝-℃이며, 또한 대표적인 몰리브덴 접촉부는 대략 4.5-5.0×10-6㎝/㎝-℃의 열팽창 계수를 가지며, 또 아연-붕소 규산염 유리의 안정화 피막은 온도 약 0° -300℃내에서 열팽창 계수가 4.2-4.4×10-6cm/cm - ℃이다.However, such non-conductive, non-contaminating glasses have thermal expansion rates such as contacts 16 and 16 ', which can be coated on the semiconductor object 12. Typical silicon semiconductors have thermal expansions of approximately 23-2.5 × 10 -6 cm / cm- ° C, and representative molybdenum contacts have a coefficient of thermal expansion of approximately 4.5-5.0 × 10 -6 cm / cm- ° C and zinc The stabilized coating of boron silicate glass has a coefficient of thermal expansion of 4.2-4.4 x 10 -6 cm / cm-° C within a temperature of about 0 ° -300 ° C.

이와 같은 열에 의한 팽창치의 법위는(이는 밀폐된 곳에서 관찰할 시험)유리의 안정화 피막(30)이 파괴되는 최소치이거나, 접촉부(16), (16')가 파괴되거나 또는 반도체 몸체(12)로 부터 접합부(16), (16')가 떨어져 나오는 최소치인 것이다. 일반적으로 이같은 크기의 열팽창 계수는 만족스러운 것이다.This method of thermal expansion is the minimum value at which the stabilizing coating 30 of the glass is broken, or the contacts 16, 16 'are broken or the semiconductor body 12 is destroyed. From the joints 16, 16 'is the minimum that comes off. In general, thermal expansion coefficients of this magnitude are satisfactory.

이 접속영역(14), (14')의 열 팽창 계수는 두께가 대단히 얇기 때문에 일반적으로 무시할 수 있다. 캡슐(40)의 재질은 에폭시 또는 실리콘형의 플라스틱 물질이다. 이들은 또한 용도에 따라 불투명하게 하거나 마크를 표시하기 쉽게할 수 있을뿐만 아니라 열 지향성을 크게하거나 작게할 수도 있다. 플라스틱 캡슐층(40)의 팽창계수는 플라스틱이 경화 정도가 크지않기 때문에 일반적으로 무시한다.The thermal expansion coefficients of the connection areas 14 and 14 'are generally negligible because their thickness is very thin. The material of the capsule 40 is a plastic material of epoxy or silicon type. They can also make the opacity or mark easier to display, as well as increase or decrease the thermal directivity, depending on the application. The expansion coefficient of the plastic capsule layer 40 is generally ignored because the degree of hardening of the plastic is not large.

플라스틱 캡슐(40)은 플라스틱으로 표면 안정화 피막과 캡슐을 피복시키기 위해 사용하는 자동기계를 이용하여 원통형 모양으로 성형하여 유리 표면 안정화 피막의 신뢰성과 플라스틱 캡슐의 경제성을 동시에 얻을 수 있다.The plastic capsule 40 may be molded into a cylindrical shape by using a plastic stabilizer and an automatic machine used to coat the capsule to obtain the reliability of the glass surface stabilizer coating and the economics of the plastic capsule.

제1도에서의 반도체 몸체(10)는 그 표면이 안정화 피막으로 피복된 후 다시 캡슐로 피복되어 있는 유리를 잘 정제한 슬러리를 반도체 몸체(12)의 노출 표면과 알루미늄층(14) 그리고, 접합부(16), (16')의 일부에 피복시켜 이루어진다.In the semiconductor body 10 of FIG. 1, the surface of the semiconductor body 12 is coated with a stabilized film, and then the slurry is finely purified from the glass coated with capsules. It is made by covering a part of (16) and (16 ').

이것은 조립체를 회전시키면서 슬러리를 반도체 몸체위에 부으면 회전력과 슬러리의 표면장력에 의해서 구슬모양을 이루게 하는 방법으로 쉽게 수행할 수 있다.This can be easily done by pouring the slurry onto the semiconductor body while rotating the assembly to form a bead by the rotational force and the surface tension of the slurry.

슬러리의 첨가물로서는 비전도성인 물이나 비 이온성의 유기 용매가 사용되는데 (예를들면 100-400℃에서 5-30분간 뜨거운 공기중에서 건조됨). 이와 같은 첨가물과 응용된 유리만으로 반도체 몸체(10)의 표면에 회망하는 상태로서 피복층을 형성시킬 수가 있는 것이다.Non-conductive water or nonionic organic solvents are used as additives for the slurry (for example, drying in hot air at 100-400 ° C. for 5-30 minutes). It is possible to form a coating layer in a state of revolving on the surface of the semiconductor body 10 only with such additives and glass applied.

이 유리의 미세입자는 유리 입자들이 충분하게 용융되어 구슬모양의 안정화 피막을 이루는 온도까지 가열된다. 온도와 가열 시간등을 유리의 형태에 따라 변화시켜야 하지만 일반적으로 4-20분간, 680-750℃로 가열하면 용융된 유리가 균질의 안정화 피막을 형성하기에 충분하다. 안정화 피막(30)이 형성된 후, 이를 서서히 냉각하고 다시 비전도성 플라스틱의 캡슐물질은 안정화 피막(30)의 표면에 용융 피복시키는데 이때 용융유입(流入)법이라든가 사출법등의 적당한 방법을 사용차여 접촉부(16), (16')나 전극단자 구성물의 두부(22), (22')도 함께 피복시킨다. 플라스틱으로 형성시킨 캡슐(40)의 크기나 모양은 기존의 장치에 의해 쉽게 선택할 수 있으며, 하나의 조립체에서 다른 조립체를 쉽게 재생산 가능하다.The fine particles of the glass are heated to a temperature at which the glass particles are sufficiently melted to form a bead-shaped stabilizing film. The temperature and heating time should be varied depending on the shape of the glass, but generally 4-20 minutes, heating to 680-750 ° C is sufficient for the molten glass to form a homogeneous stabilizing film. After the stabilization film 30 is formed, it is gradually cooled and the capsule material of the non-conductive plastic is melt-coated on the surface of the stabilization film 30. At this time, a suitable method such as a melt inflow method or an injection method is used. 16), (16 ') or the heads 22, 22' of the electrode terminal components are also coated. The size or shape of the capsule 40 formed of plastic can be easily selected by the existing apparatus, and the other assembly can be easily reproduced in one assembly.

본 발명에 따른 표면 안정과 피막과 캡슐이 피복된 소자는 유리 안정화 피막된 반도체 소자보다 모든 점에서 훌륭하다. 즉,Surface stabilization and coating and capsule coated devices according to the invention are superior in all respects to glass stabilized coated semiconductor devices. In other words,

(1) 그 상응수명이 대단히 길다(역 바이어스와 AC동작등 양쪽다).(1) The corresponding lifetime is very long (both reverse bias and AC operation).

(2) 온도 상승시에나 DC부록킹(높은 전압)조건하에서도 수명이 길다.(2) Long service life even at elevated temperatures or under DC blocking (high voltage) conditions.

(3) 밀폐시에도 결함이 없다(습기 순환 및 가압시험에서 확인).(3) No defects even when sealed (checked by moisture circulation and pressure test).

(4) 납땜이나 열순환의 조건하에서도 결정적인 결함이 없다.(4) There are no critical defects even under the conditions of soldering and thermal cycling.

(5) 높은 물리적인 강도(리이드 플의 통과시나 리이드선 자체의 강도에 의한 굴곡시험에도 지장이 업다). 더구나 반도체에 안정화 피막과 캡슐을 피복시킨 것은 그 외형이 일반적으로 만들어진 플라스틱 전극조합물과 그 외형이 비슷하기 때문에, 자동생산법에 의해서 만들어질 뿐만 아니라 상표를 붙일수도 있고, 테이프로서 포장할 수도 있으며, 그 형상을 형성시킬 때 일반표준 플라스틱 축형 전극반도체 소자와 제조 기구품에 의해서도 할 수가 있는 것이다. 이와 같은 개선된 결과는 반도체 조합물의 접합부의 고온 경땜질(약 600℃)에 의한 것이며, 실리콘 칩 위의 유리 안정화 피막에 의한 고온 유리시일(glass seal)에 의한 것이며, 플라스틱 캡슐의 원통 모양에 의한 것이다.(5) High physical strength (does not interfere with bending test due to the strength of the lead wire or the lead wire itself). Moreover, the coating of the stabilizing film and the capsule on the semiconductor is similar in appearance to the plastic electrode combination generally made, so it is not only made by the automatic production method but also can be branded or packaged as a tape. In addition, when forming the shape, it can also be made by a general standard plastic axial electrode semiconductor element and a manufacturing tool. This improved result is due to the high temperature hard brazing (about 600 ° C.) of the junction of the semiconductor composite, due to the high temperature glass seal by the glass stabilizing film on the silicon chip, and the cylindrical shape of the plastic capsule. will be.

그리고 여기서 설명한 본 발명의 실시예는 여러가지로 변형하여 실시할 수도 있는 바, 이와 같은 용융기술은 종래에도 있었던 것이다.In addition, the embodiment of the present invention described herein may be modified in various ways, and such a melting technique has conventionally existed.

그러므로 본 발명의 정신과 범위는 전술한 명세서에 의해서가 아니라 청구범위에 의해서만 제한되는 것이다.Therefore, the spirit and scope of the present invention should be limited only by the claims and not by the foregoing specification.

Claims (1)

반도체 몸체, 복수의 전도성 전극 단자부, 복수의 도체 금속 접합부와 반도체를 접합부의 말단부에 확고히 연결시키는 제1 연결부, 전극의 말단부에 접합부의 다른 말단부를 확고히 연결시키는 제2 연결부로 구성된 반도체 조립체에 있어서 접합부 및 반도체와 동일한 열팽창 계수를 갖는 비전도성 균질유리로 구슬모양의 표면안정화 피막을 입히며 플라스틱으로 된 원통형 캡슐은 안정화 피막, 제2 연결부 그리고 전극단자의 두부에 피복시키는 것을 특징으로 하는 표면 안정화 피복되고 캡슐화된 반도체의 제법.A junction portion comprising a semiconductor body, a plurality of conductive electrode terminal portions, a plurality of conductive metal junction portions, a first connection portion for firmly connecting the semiconductor to the distal end of the junction, and a second connection portion firmly connecting the other distal end of the junction to the distal end of the electrode. And a non-conductive homogeneous glass having the same thermal expansion coefficient as that of a semiconductor, coated with a bead-shaped surface stabilizing coating, wherein the cylindrical capsule made of plastic is coated on the head of the stabilizing coating, the second connection part and the electrode terminal. Manufacturing method of semiconductor.
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