提高場效應晶體管柱絕緣性的方法

專利名稱:提高場效應晶體管柱絕緣性的方法
本發明是一種處理場效應晶體管柱，提高其絕緣性的方法。
近幾年來，電子工業的迅速發展，要求提供高絕緣電阻值的半導體器件，其絕緣電阻≥1013歐姆·厘米，高的甚至要≥1014～1015歐姆·厘米，并在潮濕情況下保持不變。電真空封裝玻璃是電子工業重要的原材料之一，其中的DM-308玻璃具有與可伐件良好匹配的性能，沿用達三十年之久，但它的最大缺點是化學穩定性差，尤其在潮濕情況下，使半導體的絕緣電阻值下降1～2個數量級，嚴重影響產品質量。因此增加DM-308玻璃的化學穩定性，提高其電阻值成為急待解決的問題。以往一般采用改變玻璃的成分或微晶熔封，來達到改良玻璃性能，提高其電阻值的目的。但玻璃性能雖經改進，但其電阻值還是小于1013歐姆·厘米，達不到高電阻值的要求。而且穩定性還是差，特別是在潮濕情況下，尤為突出。
美國專利US4455330為提高玻璃纖維或玻璃纖維塑料的絕緣性，采用有機硅烷對它們進行浸泡處理，絕緣性一般可提高到1013～1015歐姆·厘米，最高可達到1017歐姆·厘米。他們使用的有機硅烷是單官能團的有機硅烷，而且在配制有機硅烷溶液時所用的溶劑為有毒的甲醇。
本發明的目的是為提高玻璃封裝場效應晶體管柱的絕緣性，尋求一種有機硅烷對其進行處理，處理后，使其絕緣電阻可達到1013歐姆·厘米，最高可達1015歐姆·厘米，而且在潮濕等情況影響下，絕緣電阻無明顯變化。
本發明的內容是用有機硅烷溶液處理玻璃封裝場效應晶體管柱及處理過程。
將場效應晶體管柱封裝的玻璃表面用有機溶劑清洗后，用有機硅烷溶液進行處理。處理過程是玻璃表面先用石油醚、乙醚、丙酮、氯仿等有機溶液清洗，再用紅外燈干燥后浸入到有機硅烷溶液中1～5分鐘，取出，再用紅外燈干燥，而后置于烘箱中固化，固化溫度為160～175℃，固化時間為5～30分鐘。然后置于脂肪提取器中進行反復抽取，抽取時間約24小時。抽取后取出再用紅外燈干燥，如此反復3～7次(見附圖)后，再將管柱置于干燥器中干燥。
有機硅烷以雙官能團帶苯基〔Ph2Si(OR)2〕為好，式中R表示烷基，一般是甲基或乙基。有機硅烷的配制方法是用95%的乙醇作溶劑，將我們自制的純度為95%以上的有機硅烷〔(C6H5)2Si(OC2H5)2〕溶于其中，用醋酸調節其PH值為5，溶液濃度為0.5～1摩爾。
玻璃由連續三維網絡結構構成，每個陽離子被數目相當于其配位數的氧原子所圍繞。由于玻璃中多數陽離子很小，且具有較大的場強，它們對臨近的陽離子施加一定的作用力，這些力在玻璃內部達到平衡，但在表面則不然，結果形成表面力，使玻璃表面活性較大。當玻璃置于大氣中，表面則吸附一層超微的水層
接近玻璃層的水分子依靠氫鍵與玻璃結合
玻璃表面這樣使得玻璃表面在潮濕條件下，電阻率下降。
本方法采用有機硅烷對玻璃封裝的場效應管柱表面進行處理時，由于有機硅烷水解可形成H
結構，它可與玻璃表面的
產生以下的縮水作用
這樣鍵合的結果，提高了玻璃封裝場效應晶體管柱的憎水性，抗濕性及絕緣性。
本方法工藝過程簡單，易于操作，無毒害作用。場效應晶體封裝的玻璃表面經本法處理后，其表面的變化肉眼觀察不出來。
經過本方法處理過的玻璃封裝場效應晶體管柱其絕緣性大大提高，而且水泡、鹽霧、潮濕、酸泡等情況，對管柱的絕緣性沒有影響或無明顯影響，由此說明管柱具有良好的憎水性、抗濕性及高絕緣性，這從以下的實驗可以看出。
取一批武漢無線電器材廠生產的DM-308玻璃封裝場效應晶體管柱，從其中隨機取出10支，測試其絕緣電阻，測試環境為溫度9.5℃，相對濕度77%，用靜電高阻計進行測試。然后將這10支管柱用石油醚或丙酮清洗，用配好的(C6H5)2Si(OC2H5)2溶液，按本方法的操作過程進行處理，處理后再對它們的絕緣電阻進行測試，測試環境如處理前。測試結果及其比較見表1(表1附第6頁)從表1可見處理后管柱玻璃表面的絕緣電阻與處理前相比，至少提高了3個數量級以上。
再取一批武漢無線電器材廠生產的DM-308玻璃封裝的場效應晶體管柱，用自制的純度在95%以上的(C6H5)2Si(OC2H5)2溶液按本方法的操作過程處理其玻璃表面后，獲得高絕緣場效應晶體管柱，從這批管柱中隨意取出40支，對其絕緣電阻值在不同試驗條件下進行了以下的測試，每項試驗選取10支。
1.潮濕前后絕緣電阻比較取10支管柱，先測試其絕緣電阻，測試環境為溫度16℃，相對濕度80%，用高阻計進行測量;而后將這10支管柱在溫度40～65℃，相對濕度45～75%的環境下恒定潮熱72小時，再測其絕緣電阻值，測試環境為溫度11℃，相對濕度87%。測試結果及其比較見表2(表2附第6頁)從表2可以看出，潮濕對絕緣電阻無明顯影響。
2.水泡前后的絕緣電阻比較取10支管柱先測試其絕緣電阻，測試環境為溫度11℃，相對濕度68%，而后將這10支管柱置于去離子水中浸泡24小時，再對其絕緣電阻進行測試，測試環境為溫度11.5℃，相對濕度75%。測試結果及其比較見表3(表3附第6頁)從表3可以看出，水泡對管柱的絕緣性沒有影響。
3.耐酸試驗前后絕緣電阻比較取10支管柱先測試其絕緣電阻，測試環境為溫度9.5℃，相對濕度77%，而后將它們置于10%的鹽酸中浸泡24小時，再測試其絕緣電阻，測試環境為溫度9.5℃，相對濕度69%。測試結果見表4(表4附第7頁)由表4可見，酸泡對管柱的絕緣性沒有影響。
4.耐鹽霧試驗前后絕緣電阻比較取10支管柱先測試其絕緣電阻，測試環境為溫度10℃，相對濕度76%，而后在下列條件下進行鹽霧試驗鹽水濃度5%NaClpH3.0～3.1鹽霧沉降量1.0ml/小時180cm2溫度35±2℃相對濕度95%以上噴霧形式連續24小時為一周期，本試驗為三周期。
鹽霧試驗后再測試其絕緣電阻，測試環境為溫度14℃，相對濕度68%。測試結果及其對比見表5(表5附第7頁)由表5可見，鹽霧對管柱的絕緣性沒有影響。
附圖本方法的工藝流程圖。
權利要求
1.一種提高場效應晶體管柱絕緣性的方法，其特征在于將場效應晶體管柱封裝的玻璃表面，用有機溶劑清洗后，用有機硅烷溶液進行處理。
2.根據權利要求
1所述的處理方法，其特征在于用有機硅烷溶液進行處理的過程是玻璃表面經有機溶液清洗，紅外干燥后浸入有機硅烷溶液中浸泡，取出，再紅外干燥，固化，然后置于脂肪提取器中進行反復抽取，而后再紅外干燥，反復以上過程3～7次后，再將管柱置于干燥器中干燥。
3.根據權利要求
1或2所述的處理方法，其特征在于有機硅烷以雙官能團帶苯基ph2Si(OR)2為好，其中R表示烷基。
4.根據權利要求
3所述的處理方法，其特征在于，有機硅烷溶液的配制方法是用95%的乙醇作溶劑，將純度為95%以上的有機硅烷溶于其中，用醋酸調節其PH值為5，溶液的濃度為0.5～1摩爾。
5.根據權利要求
1或2所述的處理方法，其特征在于固化溫度為160～175℃，固化時間為5～30分鐘。
6.根據權利要求
1或2所述的處理方法，其特征在于管柱在有機硅烷溶液中的浸泡時間為1～5分鐘，在脂肪提取器中的抽取時間約為24小時。
7.根據權利要求
1或2所述的處理方法，其特征在于清洗玻璃表面的有機溶劑為石油醚、乙醚、氯仿、丙酮。
專利摘要
本發明是一種處理場效應晶體管柱封裝的玻璃表面，提高其絕緣性的方法，該方法是采用有機硅烷對場效應晶體管柱進行處理，處理過程為清洗表面，有機硅烷浸泡，紅外干燥，固化，抽取，再紅外干燥，干燥器中干燥。本發明具有工藝過程簡單，易于操作，無毒害作用的優點。玻璃表面經處理后肉眼觀察不出其變化。經本法處理過的玻璃封裝場效應晶體管柱電阻率可達10
文檔編號H01L21/02GK87104018SQ87104018
公開日1988年7月27日 申請日期1987年6月1日
發明者胡縉昌, 龐金興, 丁振亞 申請人:武漢工業大學