DE102006062428B4

DE102006062428B4 - Verfahren zur Herstellung eines mit einem bleifreien Glas passiviertenelektronischen Bauelements sowie elektronisches Bauelement mit aufgebrachtem bleifreien Glas und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102006062428B4
Application number: DE102006062428A
Authority: DE
Inventors: Dr. Besinger Jörn; Dr. Brix Peter; Dr. Fritz Oliver
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: JP5086790B2; US20080161178A1; JP2008162881A; US8163392B2; TWI482229B; DE102006062428A1; TW200839901A; CN101250026A

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines mit Glas beschichteten elektronischen Bauelements, das folgende Schritte umfasst:
i. Verarbeitung eines bleifreien Glases mit Flüssigkeit zu einer Suspension, wobei das Glas die folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) aufweist: SiO₂ 3–12 B₂O₃ 15 -< 25 Al₂O₃ 0–6 Cs₂O 0–5 MgO 0–5 BaO 0–5 Bi₂O₃ 0–5 CeO₂ 0,01–1 MoO₃ 0–1 Sb₂O₃ 0,5–2 ZnO 50–65

ii. Aufbringen der Suspension auf ein elektronisches Bauelement;
iii. Sintern des Bauelements.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von glasbeschichteten elektronischen Bauelementen und die Anwendung des Verfahrens zur Passivierung von elektronischen Bauelementen.
Elektronische Bauelemente speichern, verbrauchen oder geben elektrische Nutzleistung weiter, unter anderem als passive Bauelemente, wie Widerstände, Kondensatoren oder auch Spulen. Aktive elektronische Bauelemente sind hingegen Bauelemente, die einem Signal elektrische Nutzleistung hinzufügen können. Bei aktiven Bauelementen handelt es sich insbesondere um Halbleiter, wie Dioden.
Dioden sind Halbleiterbauelemente der Elektronik, die durch ihre asymmetrische, stark stromrichtungsabhängige Strom-Spannungs-Kennlinie charakterisiert sind. Dioden werden überwiegend zur Gleichrichtung von Wechselströmen eingesetzt.
Übliche Dioden, insbesondere mit kleiner Leistung, bestehen aus einem an der Peripherie vorpassivierten Silizium-Chip, der einen Kontakt zwischen einem n- und einem p-Halbleiter aufweist, Anschlüssen aus Kupfermanteldrähten bzw. Kupfermantel-Kopfstiften und einem Glasrohr, das die Diode inklusiv der Anschlussstellen verkapselt. Die Kontaktierung zwischen Chip und Anschlüssen erfolgt über Druck, der durch das Glasrohr aufrechterhalten wird.
Unter Passivierung von elektronischen Bauelementen wird unter anderem das Aufbringen einer mechanisch stabilen Schicht auf die fertigen Bauelemente verstanden.
Die Passivierung schützt dabei das Bauelement gegen mechanische Beschädigung und sonstige schädliche Einflüsse durch Verunreinigung, gerade für die weitere Verarbeitung. Die Passivierung der elektronischen Bauelemente erfolgt meist durch Auftropfen oder Aufdampfen eines Glases. Die Passivierung stellt damit einen mechanischen Schutz von elektronischen Bauelementen, wie Dioden und Transistoren, dar und sorgt ferner für eine Stabilisierung der elektrischen Eigenschaften. Beispielsweise ist das Auftragen der Passivierungsschicht häufig der letzte Beschichtungsschritt bei der Halbleiterherstellung. Bei optoelektronischen Bauelementen wird oft zusätzlich noch eine reflexionsarme Schicht aufgetragen.
Eine Passivierung mit Glas wird im Allgemeinen zur Steigerung von Güte und Zuverlässigkeit unter anderem für viele Arten von Si-Halbleiterbauelementen, von bipolaren IC's bis zu Leistungsgleichrichtern, angewendet.
Aufgeschmolzene Glasschichten bieten sowohl bei der Fertigung als auch während des Einsatzes den schon oben erwähnten sicheren Schutz der Halbleiteroberflächen vor mechanischen und chemischen Einwirkungen. Aufgrund ihrer Sperr- und teilweise Getterwirkung können sie auch die elektrische Funktion der Bauelemente (Sperrspannung, Sperrströme) positiv beeinflussen.
Die thermische Ausdehnung von Silizium ist mit ca. 3,3 × 10^–6/K sehr klein. Gläser mit ähnlich kleiner thermischer Ausdehnung weisen hohe Zähigkeiten und damit verbunden so hohe Aufschmelztemperaturen auf, dass sie für den Einsatz als Passivierungsgläser nicht in Betracht kommen.
Zum Passivieren können folglich nur ganz spezielle Gläser mit besonderen Eigenschaften eingesetzt werden. Die Gläser müssen unter anderem eine besonders gute Dehnungsanpassung, eine gute elektrische Isolation und eine dielektrische Durchbruchsfestigkeit aufweisen.
Bei den meisten Herstellungstechnologien folgen der Passivierung glaschemische Verfahrensschritte, wie Ätzen von Kontaktfenstern und elektrolytische Abscheidung von Kontakten, die mit dazu führen können, dass das Passivierungsglas angegriffen wird. Die chemische Resistenz der Passivierungsgläser ist sehr unterschiedlich und wird fallweise bei der Auswahl des Glastyps berücksichtigt.
Gemäß dem Stand der Technik gibt es ein breites Angebot an Standard-Passivierungsgläsern, die auch praktisch eingesetzt werden.
Die US 3 113 878 A beschreibt den Verschluss von Gehäusen elektronischer Bauteile, wobei hier besonderer Wert auf das Entglasen der Verschlussmasse gelegt wird. Es liegt in der Verschlussmasse jedenfalls eine kristalline Phase vor. Die Passivierung eines elektronischen Bauteils mit einer derartigen Masse ist nicht vorgesehen. Die kristalline Phase kann die Funktion des Bauteils beeinträchtigen.
Passivierungen mittels Glas sind auch bekannt aus EP 091 909 B1 , wobei die offenbarte Glaszusammensetzung insbesondere kein Ceroxid enthält. Ferner enthält die Zusammensetzung Alkalimetalloxide, welche sich nachteilig auswirken, da diese in Gläsern als Ionenleiter wirken, insbesondere bei steigenden Temperaturen.
Zudem neigen die hier beschriebenen Zink-Boratgläser zur Entglasung (Kristallisation).
EP 025 187 A2 offenbart eine Zusammensetzung für niedrig schmelzende, bleifreie und wenig wasserlösliche keramische Glasfritten. Das weitere Anwendungsgebiet der keramischen Zusammensetzung liegt im Bereich der Dekorationsglasuren und in der Verwendung als Überzugsmasse für Glas und Metall.
DE 10 2005 031 658 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von glasbeschichteten elektrischen Bauelementen. Das verwendete bleifreie Glas enthält unter anderem SiO₂, B₂O₃, ZnO und CeO₂, zeichnet sich jedoch durch einen hohen Gehalt an Bi₂O₃ über 25 Gew.-% aus. Antimonoxid ist nur fakultativ enthalten.
In DE 10 2004 041 357 A1 ist wiederum ein Verfahren zur Herstellung von Glaspartikeln beschrieben, die für multiple Verwendungen geeignet sind und beispielsweise für die Verkapselung elektronischer Bauelemente dienen können. Das Glas enthält SiO₂, B₂O₃, ZnO, Bi₂O₃ und CeO₂, jedoch insbesondere kein Antimonoxid.
DE 21 29 638 A ist auf ein Glas gerichtet, das auf elektronische Bauelemente aufgeschmolzen werden kann. Die Gläser bestehen unter anderem aus PbO, ZnO, B₂O₃, SiO₂ oder Al₂O₃. Ein Oxidpulver lediglich eines Übergangselementes hoher Wertigkeit wird in Pulverform dem zuvor bereits hergestellten Glas zugesetzt, wobei sich das Oxid nur geringfügig in dem Glas löst. Folglich ist entweder CeO₂ oder Sb₂O₃ im Glas enthalten, jedoch nicht als homogene Glasbestandteile. Das Pulvergemisch wird anschließend auf das Bauelement aufgeschmolzen.
Chemisch und elektrisch stabile Gläser aus dem System PbO-ZnO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃ sind aus dem Stand der Technik bekannt [M. Shimbo, K. Furukawa, J. Ceram. Soc. Jpn. Inter. Ed. 96, 1988, S. 201–205] und werden in der Elektronik unter anderem auch zur Passivierung von Dioden eingesetzt. Das Bleioxid ruft dabei als Bestandteil eine besonders hohe elektrische Isolation in den Gläsern hervor, ist jedoch nicht umweltverträglich.
Am empfindlichsten gegen den Angriff starker Chemikalien, wie Säuren und Laugen, sind Zink-Borosilikatgläser. Sie werden daher – abgesehen von der Sinterglasdiodentechnologie, wo allerdings beim galvanischen Verzinnen der Anschlussdrähte auch ein deutlicher Glasabtrag erfolgt – nur für aufgedampfte Kontakte verwendet. Eine spezielle Belastung für die Passivierungsgläser stellt die stromlose Vernickelung dar. Diese wird im Wesentlichen nur von den Blei-Borosilikatgläsern mit Aufschmelztemperaturen ≥ 700°C überstanden.
Nachteilig an bekannten Passivierungsgläsern ist, dass diese einen zum Großteil hohen Anteil an Bleioxid (PbO) beinhalten.
Da Bleioxid, wie zuvor schon gesagt, ein umweltbelastender Bestandteil ist und gesetzgeberische Bestrebungen das Verbot des Einsatzes dieser Komponente in elektrischen und elektronischen Geräten zum Ziel haben, besteht ein Bedarf an PbO-freien Gläsern, die unter anderem geeignet sind für die Passivierung von elektronischen Bauelementen, wie Halbleiterbauelementen, insbesondere zur Verwendung an bleifreien Dioden.
Durch den einfachen Austausch des Bleioxids gegen einen oder mehrere andere ausreichend verfügbare Bestandteile, gelingt eine wirtschaftliche Reproduktion der durch PbO beeinflussten und gewünschten glastechnischen Eigenschaften, die für ein Passivierungsglas notwendig sind, nicht. Verfahren zur Passivierung von elektronischen Bauelementen mit bleifreien Passivierungsgläsern, die alle weiteren Anforderungen an eine passivierende Schicht erfüllen, insbesondere nicht zur Entglasung neigen, sind aus dem Stand der Technik nicht bekannt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Passivierung von elektronischen Bauelementen bereitzustellen, wobei das Passivierungsglas bleifrei ist, nicht zur Entglasung neigt und die weiteren Nachteile gemäß dem Stand der Technik vermieden werden können, welches Verfahren ferner erlaubt, die Passivierungsschicht mittels einfacher Verfahrensschritte auf das elektronische Bauelement aufzubringen und aufwändige Nachbearbeitungsschritte vermeidet.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines glasbeschichteten passivierten elektronischen Bauelements, das folgende Schritte umfasst:

– Verarbeitung eines bleifreien Glases mit Flüssigkeit zu einer Suspension, wobei das Glas die folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) aufweist;

SiO₂	3–12
B₂O₃	15 -< 25
Al₂O₃	0–6
Cs₂O	0–5
MgO	0–5
BaO	0–5
Bi₂O₃	0–5
CeO₂	0,01–1
MoO₃	0–1
Sb₂O₃	0,5–2
ZnO	50–65

– Aufbringen der Suspension auf ein elektronisches Bauelement;
– Sintern des Bauelements.

Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren bei dem das verarbeitete bleifreie Glas folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) aufweist:

SiO₂ 4–10,5

B₂O₃ 23–24

Al₂O₃ 0–4

Cs₂O 0–4

MgO 0–4

BaO 0–4

Bi₂O₃ 0–3

CeO₂ 0,6

MoO₃ 0,5

Sb₂O₃ 0,5

ZnO 57–62
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Gehalt an B₂O₃ im Bereich von 15 bis < 25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 20 bis < 25 Gew.-%, noch weiter bevorzugt von 21,0 bis < 25 und am meisten bevorzugt 23 bis 24 Gew.-%. Weiter geeignete Mengen an B₂O₃ sind 15 bis < 24,2 Gew.-%, bevorzugt 20 bis < 24,2 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 21,0 bis < 24,2 Gew.-%.
Eine bevorzugter Bereich für den Gehalt an SiO₂ ist im Bereich von 3 bis 11 Gew.-%.
Das enthaltene Antimonoxid erfüllt den Zweck der Haftvermittlung zwischen metallischen Oberflächen des elektronischen Bauelements und dem Glas. Bevorzugter Bereich für den Gehalt an Sb₂O₃ ist 0,5 bis 2 Gew.-%.
Bezüglich der Komponente ZnO beträgt der bevorzugte Anteil in der Glaszusammensetzung 55 bis 62,5 Gew.-%.
Durch Zugabe geringer Mengen an CeO₂ kann die Entglasungsstabilität erhöht werden. Bevorzugte Bereiche für diese Komponente sind 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,05 Gew.-% bis 0,8 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,2 Gew.-% bis 0,7 Gew.-% und am meisten bevorzugt 0,6 Gew.-%.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen sind die erfindungsgemäß verwendeten Passivierungsgläser alkaliarm, und weiter bevorzugt alkalifrei, da Alkalimetallionen, besonders bei erhöhter Temperatur, aus dem Glas beispielsweise in den Chip diffundieren und damit die Funktionalität, beispielsweise einer Diode, beeinträchtigen können. Insbesondere sind die Glaser bis auf übliche Verunreinigungen frei von den Alkalimetalloxiden Li₂O, Na₂O und K₂O.
Ferner beschreibt die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Passivierung von elektronischen Bauelementen.
Des Weiteren offenbart die Erfindung elektronische Bauelemente mit einem aufgebrachten bleifreien Glas und die Verwendung des Bauelements in elektronischen Bauteilen.
Überaschenderweise weist das im Verfahren aufzubringende bleifreie Glas die zur Passivierung von elektronischen Bauelementen gewünschten glastechnischen Eigenschaften auf, ohne dass Bleioxid bei der Herstellung verwendet wird.
Die WEEE-Direktive gibt vor, dass die Verzinnung der Gläser bleifrei erfolgen muss, was höhere Temperaturen bei der Verzinnung nach sich zieht. Diese Anforderung wird überraschenderweise vom erfindungsgemäßen Glas erfüllt.
Das bleifreie Glas wird nicht durch nachfolgende Reinigungs- und Bearbeitungsschritte in Mitleidenschaft gezogen und das elektronische Bauelement ist vor mechanischer Beschädigung und sonstigen schädlichen Einflüssen, wie Verunreinigungen, geschützt. Ferner trägt das bleifreie Glas erheblich zur Stabilisierung der elektrischen Eigenschaften der Bauelemente bei. Es weist unter anderem eine ausreichende Säurebeständigkeit auf und führt zu einer Verbesserung der Dehnungsanpassung. Das erfindungsgemäße Glas ist ferner weitgehend alkalifrei und liefert trotzdem eine gute elektrische Isolation und dielektrische Durchbruchfestigkeit.
Zur Herstellung der im erfindungsgemäßen Verfahren aufzubringenden Gläser können diese als eisenfreies und abriebarm gemahlenes Glaspulver bereitgestellt werden. Bevorzugt werden die Gläser in mittleren Körnungsstufen zwischen 2,5–150 μm bereitgestellt. Die Auswahl der Körnungsstufen richtet sich nach dem Zweck der Anwendung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das bleifreie Glas zunächst zu einem feinen Pulver vermahlen werden. Die Körnung liegt üblicherweise im Bereich D50 = 0,7–15 μm, D99 ≤ 5–90 μm. Bevorzugte Körnungsbereiche sind D50 = 7–12 μm und D99 < = 35–65 μm. Danach kann das Pulver mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser zu einer Suspension, vorzugsweise einer Paste verarbeitet werden. Die Suspension und/oder die Flüssigkeit zur Suspendierung kann weitere Zusatzstoffe, beispielsweise Ammoniumperchlorat und/oder Salpetersäure enthalten. Ferner können Alkohole, insbesondere mehrwertige und längerkettige, oder aber organische Bindersysteme wie Dispersionen von Acrylatpolymerisaten in Alkoholen in der Suspension und/oder schon zuvor der Flüssigkeit enthalten sein.
Die Suspension kann auf vorgefertigte elektronische Bauelemente aufgetragen werden. Das Auftragen der Suspension auf die Bauelemente oder Bauelementkörper erfolgt bevorzugt durch Auftropfen der Suspension des Glaspulvers auf den Bauelementkörper, vorzugsweise unter Einschluss der Kontakte, wie Molybdän-(Mo) oder Wolfram-(W)-Kontakte. Durch anschließendes Sintern kann sich ein hermetisch dichter Glaskörper um das elektronische Bauelement ausbilden. Die Sintertemperatur beträgt dabei bevorzugt maximal 800°C, besonders bevorzugt maximal 690°C.
Ferner kann beispielsweise bei einer Wafer-Passivierung (Glasauftrag auf die Si-Scheibe vor Vereinzelung der Bauelemente) das Glaspulver auch durch Aufschleudern („Spin Coating”), Aufstreichen („Doctor Blading”), Sedimentation, Zentrifugieren, Elektrophorese, Dispensen oder durch Siebdruck aufgebracht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Suspension aus vermahltem Glas und Flüssigkeit und etwaigen Zusatzstoffen als Tropfen auf den Bauelementkörper aufgebracht werden. Dabei rotiert der Bauelementkörper vorzugsweise bei Auftragung der Suspension. Der Bauelementkörper kann jedes zu Passivierende oder zu Beschichtende elektronische Bauelement sein, insbesondere ein Halbleiter, wie eine Diode.
Die Glassuspension sollte vorzugsweise die Verschmelzpartner, beispielsweise metallische Zuleitungen und Elektroden und/oder Chips auf Si-Basis gut benetzen, damit beim Einbrennen keine Hohlräume entstehen und es zu keinen Abplatzungen kommen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann sich eine galvanische Verzinnung oder auch Tauchverzinnung der elektrischen Zuleitungen anschließen, wobei das nunmehr verglaste elektronische Bauelement teilweise mit flüssigem Zinn oder mit korrosiven Mitteln in Berührung kommen kann.
Die thermische Ausdehnung des gesinterten Glaskörpers beträgt im Rahmen einer guten thermischen Anpassung an die elektrischen Zuleitungen, beispielsweise aus Kovar (Eisen-Nickel-Cobalt-Legierung) bzw. Dumet-Drähten (Cu-Manteldrähten), die Elektroden aus Molybdän und den Chip auf Siliziumbasis etwa 4,2 bis 5,0 × 10^–6 K. Insbesondere kann das Glas Dehnungen im Bereich von 4,6 bis 4,8 × 10^–6 K aufweisen. Für die Anwendungen als Waferpassivierung ist es vorteilhaft ein Passivierungsglas mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten < 4,2 und > 3 zu verwenden, um eine bessere Anpassung an Silizium zu erzielen. Zu diesem Zweck können die bleifreien Passivierungsgläser des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem inerten, keramischen Füllstoff mit niedriger oder negativer thermischer Ausdehnung gemischt werden.
Die Begriffe „bleifrei”, „alkalifrei” oder ganz allgemein ”frei von einer Komponente x” sind im Sinne der vorliegenden Erfindung so zu verstehen, dass diese Substanzen oder deren Oxide nicht als Komponente dem Passivierungsglas zugegeben werden und höchstens in Spuren oder als kleine Restmengen vorliegen.
Beispiele
Aus herkömmlichen, von unvermeidlichen Verunreinigungen abgesehen im Wesentlichen alkalifreien Rohstoffen wurden bei 1300°C Gläser in induktiv beheizten Pt/Rh-Tiegeln erschmolzen. Die Schmelze wurde eine Stunde bei dieser Temperatur geläutert, zur Homogenisierung 30 Minuten bei 1300 bis 1050°C gerührt und bei 1000°C zu Gussblöcken gegossen. Zur Herstellung der Glaspulver wurde die Schmelze durch wassergekühlte Metallwalzen gegeben und das Glasband (Ribbon) anschließend aufgemahlen.
Die Tabellen 1 und 2 zeigen insgesamt 8 Beispiele von im erfindungsgemäßen Verfahren aufbringbaren bleifreien Gläsern mit ihren Zusammensetzungen (in Gewichtsprozenten auf Oxidbasis) und ihren wichtigsten Eigenschaften:

• Der thermische Ausdehnungskoeffizient CTE_20/300in ppm/K
• Die Glasübergangstemperatur T_g in °C
• Die Dichte in kg/m³
• Die Temperatur des Beginns der Sinterung des Glaspulvers im Gradientenofen in °C
• Die Temperatur des mikroskopischen Erweichens des Glaspulvers im Gradientenofen in °C
• Die Temperatur für Abschluss der Sinterung des Glaspulvers im Gradientenofen in °C
• Die Temperatur für das Glattfließen des Glaspulvers im Gradientenofen in °C
• Die Temperatur des Beginns der Kristallisation des Glaspulvers im Gradientenofen in °C

Der Temperaturabstand zwischen Kristallisation und Glattfließen des Glaspulvers ist dabei eine wichtige Kenngröße zur Beurteilung der Passivierungsgläser und sollte möglichst groß sein. Einerseits sollen die Gläser bei möglichst niedrigen Temperaturen ”glatt fließen”, um die glasige Schutzschicht schonend im Hinblick auf das Material zu erzeugen, andererseits darf bei dem Sinterprozess keine Kristallisation auftreten, welche die Eigenschaften der Passivierung negativ beeinflussen würde.

Dieser Verarbeitungsbereich ist für die erfindungsgemäßen Gläser, trotz des Verzichts auf Bleioxid als eine Komponente, gut im Vergleich zu dem entsprechenden Bereich einer bleihaltigen Zusammensetzung, wie ein Vergleich mit einem Glas gemäß dem Stand der Technik („Vergleich A” in Tabelle 3) zeigt. Beispiele Tabelle 1: Beispiele 1 bis 4

	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4
SiO₂	10,3	8,9	10,05	9,55
B₂O₃	24	24,8	24,9	24,25
Al₂O₃	0	0	0	0,5
MgO	2,8	1,3	1,65	3,8
BaO	0	0	0	0,1
Bi₂O₃
ZnO	61,8	63,9	62,3	60,7
CeO₂	0,6	0,6	0,6	0,6
Sb₂O₃	0,5	0,5	0,5	0,5
Summe	100	100	100	100

CTE	4,55	4,56	4,52	4,73
T_g	554	542	540	553
Dichte	3,609	3,663	3,600	3,613
Beginn Sintern	596	590	594	592
mikrosk. Erweichen	601	598	603	599
Sinterung abgeschlossen	623	614	619	627
Glattfließen	683	687	694	695
Kristallisation	700	710	705	709

Tabelle 2: Beispiele 5 bis 8

	Beispiel 5	Beispiel 6	Beispiel 7	Beispiel 8
SiO₂	10,3	9,9	10,7	10
B₂O₃	24,3	21,4	23,1	23,9
Al₂O₃	0,5	1	1,5	0
MgO	2	2,8	3,4	0
BaO	1	0,3	0	0
Bi₂O₃				2,9
ZnO	60,8	63,5	60,2	62,1
CeO₂	0,6	0,6	0,6	0,6
Sb₂O₃	0,5	0,5	0,5	0,5
Summe	100	100	100	100

CTE	4,72	4,69	4,69	4,50
T_g	550	548	562	557
Dichte	3,602	3,709	3,626	3,830
Beginn Sintern	592	586	596	574
mikrosk. Erweichen	599	592	603	585
Sinterung abgeschlossen	619	626	637	602
Glattfließen	697	679	678	689
Kristallisation	716	696	698	702

Tabelle 3: Vergleichsbeispiel A

	A
SiO₂	36,8
B₂O₃	13,1
Al₂O₃	2,9
MgO
BaO
Bi₂O₃
ZnO
PbO	47,2
CeO₂
Sb₂O₃
Summe	100

CTE	4,73
T_g	553
Dichte	3,613
Beginn Sintern	592
mikrosk. Erweichen	599
Sinterung abgeschlossen	627
Glattfließen	695
Kristallisation	709

Claims

Verfahren zur Herstellung eines mit Glas beschichteten elektronischen Bauelements, das folgende Schritte umfasst: i. Verarbeitung eines bleifreien Glases mit Flüssigkeit zu einer Suspension, wobei das Glas die folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) aufweist: SiO₂ 3–12 B₂O₃ 15 -< 25 Al₂O₃ 0–6 Cs₂O 0–5 MgO 0–5 BaO 0–5 Bi₂O₃ 0–5 CeO₂ 0,01–1 MoO₃ 0–1 Sb₂O₃ 0,5–2 ZnO 50–65

ii. Aufbringen der Suspension auf ein elektronisches Bauelement; iii. Sintern des Bauelements.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Glas die folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) umfasst: SiO₂ 4–10,5 B₂O₃ 15–24 Al₂O₃ 0–4 Cs₂O 0–4 MgO 0–4 BaO 0–4 Bi₂O₃ 0–3 CeO₂ 0,6 MoO₃ 0,5 Sb₂O₃ 0,5 ZnO 57–62
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gehalt an B₂O₃ im Bereich von 20 Gew.-% bis kleiner 24,2, vorzugsweise von 20 Gew.-% bis 23,9 Gew.-% liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gehalt an SiO₂ im Bereich von 3 bis 11 Gew.-% liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gehalt an ZnO im Bereich von 55 bis 62,5 Gew.-% liegt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung des Passivierungsglases frei ist von Li₂O, Na₂O und K₂O, vorzugsweise frei ist von jeglichen Alkalimetalloxiden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Glas in Form eines gemahlenen Glaspulvers zu einer Suspension verarbeitet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Glaspulver eisenfrei und abriebarm ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Glaspulver einen mittlere Körnungsstufe zwischen 2,5 bis 150 μm aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Glas zunächst zu einem feinen Pulver der der Körung D50 = 0,7–150 μm, D99 ≤ 5–90 μm vermahlen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeit Wasser ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Suspension mindestens einen weiteren Zusatzstoff enthält.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Zusatzstoff Ammoniumperchlorat und/oder Salpetersäure ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorliergehenden Ansprüche, wobei die Suspension Alkohole, insbesondere mehrwertige und längerkettige und/oder organische Bindersysteme, insbesondere Dispersionen von Acrylatpolymerisaten in Alkoholen, enthält.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Suspension auf das elektronische Bauelement aufgetropft wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektronische Bauelement ein Halbleiterbauelement ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterbauelement eine Diode ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sintertemperatur maximal 680°C beträgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Glassuspension die Verschmelzpartner auf dem Bauelement vollständig überdeckt, damit beim Einbrennen keine Hohlräume entstehen und/oder es zu keinen Abplatzungen kommen kann.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem Verfahren eine galvanische Verzinnung oder Tauchverzinnung der elektrischen Zuleitungen folgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Glas zur Dehnungsanpassung mit einem oder mehreren inerten, keramischen Füllstoffen gemischt werden kann.
Anwendung des Verfahrens, wie in einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche beschrieben, zur Passivierung von elektronischen Bauelementen.
Anwendung nach Anspruch 22, wobei Dioden passiviert werden.
Elektronisches Bauelement mit einer aufgebrachten bleifreien Passivierungsglasschicht, wobei die Passivierungsglasschicht die folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) umfasst SiO₂ 3–12 B₂O₃ 15 -< 25 Al₂O₃ 0–6 Cs₂O 0–5 MgO 0–5 BaO 0–5 Bi₂O₃ 0–5 CeO₂ 0,01–1 MoO₃ 0–1 Sb₂O₃ 0,5–2 ZnO 50–65
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 24, wobei die Passivierungsschicht die folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) umfasst: SiO₂ 4–10,5 B₂O₃ 15–24 Al₂O₃ 0–4 Cs₂O 0–4 MgO 0–4 BaO 0–4 Bi₂O₃ 0–3 CeO₂ 0,6 MoO₃ 0,5 Sb₂O₃ 0,5 ZnO 57–62
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 24 oder 25, wobei das elektronische Bauelement ein Halbleiterbauelement ist.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 26, wobei das Halbleiterbauelement eine Diode ist.
Verwendung des Bauelements nach einem der Ansprüche 24 bis 27 in elektronischen Bauteilen.