[发明专利]用于制造由无铅玻璃钝化的电子元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造玻璃涂覆电子元件的方法和所述方法用于钝化电子元件的用途。

背景技术

电子元件系存储、消耗或转移净电功率，尤其作为被动元件(诸如电阻、电容器)或也作为线圈。另一方面，主动电子元件为可向信号增加净电功率的元件。主动元件尤其为半导体(诸如二极管)。

二极管为电子领域中的半导体元件，其特征在于其强烈依赖于电流方向的不对称特征性电流-电压曲线。二极管主要用于交流电的整流。

常见二极管(尤其具有少许特性的二极管)由硅芯片(其在周边经预钝化且其由n-半导体与p-半导体之间的触点组成)、外层铜丝或外层铜头销的连接，及封装二极管和连接点的玻璃管所组成。芯片与连接之间的接触是由所述玻璃管所保持的压力来实现。

术语“电元件的钝化”意谓(其中)将机械稳定层涂施于最终元件或其外壳上。

在这种情况下，尤其对于进一步加工来说，钝化保护元件免于由杂质造成的机械破坏和其它有害影响。通常，通过滴落或气相沉积涂覆玻璃来实现电元件的钝化。因此，钝化构成电元件(诸如二极管和晶体管)的机械保护且另外有助于稳定电学性质。举例来说，涂施钝化层通常为制造半导体期间的最后涂布步骤。另外，对于光电元件来说，通常涂施于低反射层。

使用玻璃进行钝化通常用于增强(其中)多种Si-半导体元件和双极IC至功率整流器的质量和可靠性。

如上文已提及，在制造与使用期间熔融玻璃层对半导体表面提供免受机械和化学侵蚀的可靠保护。由于其障壁和部分吸收效应，其也可正面地影响元件的电气性能(阻断电压、阻断电流)。

硅的热膨胀约为3.3×10^-6/K，其极低。具有类似低热膨胀的玻璃具有高粘度且因而熔融温度非常高使其被认为不能用作钝化玻璃。因此，对于钝化来说，仅可使用具有特殊性质的特种玻璃。所述玻璃应尤其具有极好膨胀调节、良好电绝缘和介电击穿阻抗。

在大多数制造技术中，玻璃钝化之后为玻璃化学处理步骤，诸如接触窗的蚀刻和触点的电沉积，其可促进对玻璃的侵蚀。在选择玻璃种类时个别考虑的钝化玻璃的耐化学性存在极高差别。

在先前技术中，经选定的一组标准钝化玻璃可经获取以在实践中使用。

US 3,113,878描述密封电元件的外壳，在本文中强调使密封块失去透明性。事实上，在密封块中存在结晶相。不提供用此块来钝化电子元件。结晶相可影响元件的功能。

从EP 091 909 B1亦已知悉通过玻璃进行钝化，由此如所揭示的玻璃组合物尤其不含氧化铈(ceroxid)。此外，所述组合物含有具负面效果的碱金属氧化物，因为这些玻璃作为离子导体(尤其随着温度增加)。

此外，本文中所述的硼硅酸锌玻璃倾向于失去透明性(结晶)。

EP 025 187揭示一种具有低熔点且不含铅且水溶性较小的陶瓷玻璃粉组合物。陶瓷组合物的其它应用领域为装饰上漆领域及作为玻璃和金属的涂布块的用途。

从先前技术[M.Shimbo，K.Furukawa，J.Ceram.Soc.Jpn.Inter.Ed.96，1988，第201-205页]已知来自系统PbO-ZnO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃的化学和电学稳定玻璃，且其在尤其是电子领域中用于二极管的钝化。在这种情况下，作为组分的氧化铅在玻璃中产生尤其高的电绝缘，然而，其对环境是不利的。

在所有玻璃中硼硅酸锌玻璃最易于与所有强化学品(诸如酸和碱)反应。因此，其仅用于气相沉积接触，例外在于其用于烧结玻璃二极管技术中，其中在连接线的电镀锡期间，也发生玻璃的显著移除。零电流镍化为对钝化玻璃的特殊暴露。只有具有≤700℃的熔融温度的硼硅酸铅玻璃可实质上抵挡此程序。

已知钝化玻璃的缺点在于其大多数含有高百分比的氧化铅(PbO)。

如上所述，因为氧化铅为对环境有害的组分且因为正在进行旨在禁止此组分用于电和电子装置中的立法，所以存在对于不含PbO的玻璃的需求，其中其适用于电子元件(诸如半导体元件)的钝化，尤其适于与无铅二极管一起使用。

通过用一种或一种以上足够可用的其它成分来简单代替氧化铅，不能实现由PbO影响的所需技术玻璃性质的经济再现。自先前技术未知悉，遵守对钝化层的所有其它要求且尤其不倾向于失去透明性的用于钝化具有无铅钝化玻璃的电子元件的方法。

发明内容