DE102010043811B4 - Gelpassiviertes elektrisches Bauteil - Google Patents

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Abstract

Elektrisches Bauteil, aufweisend- ein Substrat (1),- mindestens ein auf das Substrat (1) aufgebrachtes elektrisches Bauelement (2),- eine das Bauelement (2) bedeckende erste Passivierungsschicht (3),- eine in oder auf der ersten Passivierungsschicht (3) ausgebildete zweite Passivierungsschicht (4), dadurch gekennzeichnet, dass- die zweite Passivierungsschicht (4) mindestens eine Komponente aufweist, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, metallischem Silber- und/oder Kupfer, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer aufweisenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und Kombinationen davon, und weiterhin mindestens ein Salz aufweist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten, Oxiden und Hydroxiden jeweils der Erdalkalimetalle oder des Aluminiums, und Kombinationen davon.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil, ein Gehäuse für ein derartiges elektrisches Bauteil und Verfahren zu deren Herstellung.
  • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, elektrische Bauelemente, wie Drucksensorelemente, durch eine polymerbasierte beziehungsweise gelbasierte Passivierungsschicht vor Korrosion zu schützen. Bauteile mit derartig geschützten elektrischen Bauelementen werden zum Beispiel in den Druckschriften DE 10 2004 033 475 A1 , DE 199 50 538 B4 und DE 10 2007 035 608 A1 beschrieben.
  • Diesbezüglich ist aus der US 5 097 317 A und der US 2008/0093728 A1 sowie aus der DE 3442132 C2 jeweils ein gattungsgemäßes elektrisches Bauteil zu entnehmen, welches ein Substrat, ein auf dem Substrat aufgebrachtes elektrisches Bauelement sowie eine das Bauelement bedeckende Passivierungsschicht umfasst.
  • Weiterhin ist aus der US 2010/0164083 A1 ein Gehäuse für ein elektrisches Bauelement zu entnehmen, wobei zumindest ein Teil der Innenseite des Gehäuses eine Beschichtung aufweist. Darüber hinaus ist der WO 97/11905 A1 ein verkapseltes elektronisches Bauelement zu entnehmen, wobei zum Schutz vor Wasserstoff und Feuchtigkeit ein Gettermaterial eingesetzt wird.
  • Diesbezüglich ist auch der US 2004/0266068 A1 ein Halbleiter-Package mit einer ersten Verkapselungsschicht und einer zweiten Verkapselungsschicht mit einem geeigneten Verkapselungsmaterial zu entnehmen. Weiterhin ist der US 5276414 A eine verbesserte feuchtigkeitsdichte, korrosionsbeständiger Struktur eines Halbleitermoduls zu entnehmen, welches eine erste und eine zweite Verkapselungsschicht aufweist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein elektrisches Bauteil, welches ein Substrat, mindestens ein auf das Substrat aufgebrachtes elektrisches Bauelement, eine das Bauelement bedeckende erste Passivierungsschicht und gegebenenfalls eine in oder auf der ersten Passivierungsschicht ausgebildete zweite Passivierungsschicht umfasst.
  • Erfindungsgemäß kann dabei die zweite Passivierungsschicht mindestens eine Komponente umfassen, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, metallischem Silber und/oder Kupfer, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer umfassenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und Kombinationen davon, und/oder die erste Passivierungsschicht mindestens eine organischen Verbindung mit mindestens einer Mehrfachbindung umfassen.
  • Das erfindungsgemäße elektrische Bauteil sowie das nachstehend erläuterte erfindungsgemäße Gehäuse für ein elektrisches Bauteil und deren ebenfalls nachstehend erläuterten Herstellungsverfahren beruhen auf der Feststellung, dass Halogene, Halogenide, Halogenwasserstoffsäuren und organische Halogenverbindungen, insbesondere elementares lod, lodid, lodwasserstoffsäure und organische lodverbindungen, beim Erhitzen von Polymeren, beispielsweise bei denen Diiodmethan als Polymerisationsregler eingesetzt wurde, entstehen können, welche von herkömmlichen Säurebindem meist nicht gebunden werden können. Darüber hinaus beruhen die erfindungsgemäßen Gegenstände auf der gemeinsamen Idee Reaktionspartner zur Verfügung zu stellen, welcher mit Halogenen, Halogeniden, Halogenwasserstoffsäuren beziehungsweise organischen Halogenverbindungen, insbesondere elementarem lod, lodid, lodwasserstoffsäure oder organischen lodverbindungen, reagiert und diese bindet, so dass das Halogen, insbesondere lod, vom elektrischen Bauelement ferngehalten wird und das elektrische Bauelement vor Korrosion geschützt wird. Auf diese Weise können elektrische Bauelemente vorteilhafterweise wirkungsvoller vor Umwelteinflüssen geschützt und deren Lebensdauerverlängerung werden.
  • Silber- und Kupfer-Salze können zum Beispiel mit Halogeniden beziehungsweise Halogenwasserstoffsäuren, insbesondere lodid beziehungsweise iodwasserstoffsäure, schwerlösliche Salze bilden. Dies kann beispielsweise gemäß folgenden Reaktionsgleichungen erfolgen:
    • X- + Ag+ → AgX oder X- + Cu+/2+ → CuX/CuX2, wobei X für ein Halo-
    gen steht, insbesondere:
    • I- + Ag+ → Agl oder I- + Cu+ → CuI
  • Metallisches Silber und Kupfer sowie Metallmischungen, insbesondere Metalllegierungen, davon können mit elementaren Halogenen, insbesondere elementarem lod, schwerlösliche Salze bilden. Dies kann beispielsweise gemäß folgenden Reaktionsgleichungen erfolgen:
    • 2Ag + I2 → 2Agl oder 2Cu + I2 → 2CuI
  • Partikel mit einer Silber und/oder Kupfer umfassenden Beschichtung können, je nach dem ob die Beschichtung salzartiges oder metallisches Silber und/oder Kupfer umfasst, ebenfalls mit Halogeniden beziehungsweise elementaren Halogenen, insbesondere lodid beziehungsweise elementarem lod, schwerlösliche Salze bilden.
  • Organischen Verbindungen mit Mehrfachbindungen können elementare Halogene, Halogenide und organischen Halogenverbindungen, insbesondere elementares Jod, lodid und organischen lodverbindungen, durch eine Additionsreaktion binden.
  • Dadurch, dass die zweite Passivierungsschicht durch die erste Passivierungsschicht von dem elektrischen Bauelement getrennt ist, kann vorteilhafterweise eine Bimetallkorrosion des Bauteils mit den Komponenten der zweiten Passivierungsschicht vermieden werden. Durch die organischen Verbindungen der ersten Passivierungsschicht kann der Korrosionsschutz weiter erhöht werden.
  • Im Spezialfall, dass sowohl die erste als auch die zweite Passivierungsschicht von den genannten Komponenten nur organische Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung umfassen, können die erste und zweite Passivierungsschicht als eine gemeinsame Passivierungsschicht ausgebildet sein.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass das Bauteil mehrere mit der ersten Passivierungsschicht bedeckte, elektrische Bauelemente umfasst, wobei diese gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Zum Beispiel kann das Bauteil ein Drucksensorelement und eine integrierte Schaltung umfassen. Insofern mehrer Bauelemente aufeinander gestapelt sind, wobei das oberste Bauelement mit der ersten Passivierungsschicht bedeckt ist und das unterste auf dem Substrat aufgebracht ist, werden alle unteren Bauelemente als mit der ersten Passivierungsschicht bedeckt und alle oberen Bauelemente als auf dem Substrat aufgebracht verstanden.
  • Das elektrische Bauelement kann einen Bereich beziehungsweise eine Fläche umfassen, welche/r zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements, beispielsweise mit einem weiteren elektrischen Bauelement oder einer Leiterplatte, vorgesehen ist. Solch ein Bereich kann auch als aktive Fläche, Anschlusspad oder (Anschluss)kontakt bezeichnet werden.
  • Das elektrische Bauelement kann beispielsweise ein Halbleiterbauelement sein. Insbesondere kann das elektrische Bauelement ein elektronisches und/oder elektromechanisches Bauelement sein. Beispielsweise kann das elektrische Bauelement ein mikro- oder nanostrukturiertes Bauelement sein. Unter einem mikro- oder nanostrukturierten Bauelement kann dabei insbesondere ein Bauelement mit internen Strukturabmessungen im Bereich von ≥ 1 nm bis ≤ 200 µm verstanden werden. Unter den internen Strukturabmessungen sind hierbei die Abmessungen von Strukturen innerhalb des Bauelements wie zum Beispiel Streben, Stege oder Leiterbahnen gemeint. Zum Beispiel kann das elektrische Bauelement unter anderem ein Sensorelement, ein sogenanntes MEMS oder NEMS, eine integrierte Schaltung, ein passives Bauelement, ein keramischer Kondensator, ein Widerstand oder ein Aktor sein oder umfassen. Insbesondere kann das elektrische Bauelement ein Drucksensorelement sein.
  • Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst die zweite Passivierungsschicht mindestens ein Salz, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silberoxid, Silbercarbonat, Silberhydroxid, Silberbenzoat, Silberacetylacetonat, Kupferoxid, Kupfercarbonat, Kupferhydroxid, Kupferbenzoat, Kupferacetylacetonat, insbesondere Silberoxid, Silbercarbonat, Kupferoxid, Kupfercarbonat, und Kombinationen davon. Diese Salze haben sich zum Ausbilden von schwerlöslichen Silber- oder Kupferiodid-Salzen als besonders vorteilhaft erwiesen. Besonders geeignet sind Silber- und/oder Kupfer-Oxide, insbesondere Silberoxid. Silberoxid kann beispielsweise bei Raumtemperatur mit lodmethan unter Ausbildung von schwerlöslichem Silberiodid und Methanol gemäß folgender Reaktionsgleichung reagieren:
    • Ag2O + H2O + 2CH2l → 2CH3OH + 2AgI
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die zweite Passivierungsschicht mindestens ein Metallpulver, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silbermetallpulver, Kupfermetallpulver, Pulvern von Silberkupfermischungen, insbesondere Silberkupferlegierungen, und Kombinationen davon. Diese Metallpulver haben sich ebenfalls zum Ausbilden von schwerlöslichen Silber- oder Kupferiodid-Salzen als besonders vorteilhaft erwiesen.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die zweite Passivierungsschicht Partikel, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus oxidierten (Silber- und/oder Kupferoxid beschichteten) Silber- und/oder Kupfermetallpartikeln, Partikeln, insbesondere Salzpartikeln, mit einer Silber- und/oder Kupfer umfassenden Beschichtung und Kombinationen davon. Zum Beispiel können hierfür Calciumcarbonatpartikel (Kalk-/Kreide-Partikel) mit einer Silber- und/oder Kupfer umfassenden Beschichtung verwendet werden. Die Partikel, insbesondere Salzpartikel, können dabei beispielsweise mit metallischem Silber- und/oder Kupfer oder mit einem Silber- und/oder Kupfer-Salz beschichtet sein. Auf diese Weise kann das Ausbilden von schwerlöslichen Silber- oder Kupferiodid-Salzen mit zusätzlichen korrosionshemmenden Eigenschaften, beispielsweise säurebindenden und/oder diffusionshemmenden Eigenschaften, durch die Partikel, insbesondere Salzpartikel, vorteilhafterweise kombiniert werden.
  • Erfindungsgemäß umfasst die zweite Passivierungsschicht weiterhin mindestens ein Salz, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten, Oxiden und Hydroxiden von Erdalkalimetallen und Aluminium und Kombinationen. Insbesondere kann die zweite Passivierungsschicht weiterhin mindestens ein Salz umfassen, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Calciumcarbonat (Kalk/Kreide), Calciumhydrogencarbonat, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Magnesiumcarbonat, Magnesiumhydrogencarbonat, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Hydromagnesit, Hydrotalcit, Huntit, Aluminiumcarbonat, Aluminiumhydrogencarbonat, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Glimmer und Kombinationen davon. Diese Salze können die korrosionshemmenden Eigenschaften der zweiten Passivierungsschicht, beispielsweise durch säurebindende und/oder diffusionshemmende Eigenschaften, weiter erhöhen. Aus diesen Salzen können auch die Salzpartikel mit einer Silber und/oder Kupfer umfassenden Beschichtung ausgebildet sein.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weisen die Salze, Pulver und/oder Partikel der zweiten Passivierungsschicht eine mittleren Korngröße in einem Bereich von ≥ 0,1 µm bis ≤ 20 µm, insbesondere gemessen mit einem Grindometer, auf. Mit Komponenten dieses Korngrößebereiches kann eine gute korrosionshemmende Wirkung erzielt werden.
  • Beispielsweise kann die zweiten Passivierungsschicht ≥ 1 Gew.-% bis ≤ 50 Gew.-%, an Salzen, Pulvern und Partikel, bezogen auf das Gesamtgewicht der zweiten Passivierungsschicht, umfassen. Mit einer derartigen Komponentenmenge kann ebenfalls eine gute korrosionshemmende Wirkung erzielt werden.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist die erste und/oder zweite Passivierungsschicht eine polymerbasierte, insbesondere gelbasierte, Passivierungsschicht. Beispielsweise kann die erste und/oder zweite Passivierungsschicht auf der Basis eines Silikongels, zum Beispiel eines Fluorsilikongels, und/oder eines Perfluorpolyethergels ausgebildet sein.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die erste und/oder zweite Passivierungsschicht mindestens eine organische Verbindung mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel- und/oder -Dreifachbindung, insbesondere mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung. Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen haben sich zum Binden von Halogenen, insbesondere lod, als vorteilhaft erwiesen.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die erste und/oder zweite Passivierungsschicht mindestens eine organische Verbindung mit mindestens einer Vinylgruppe. Beispielsweise kann die erste und/oder zweite Passivierungsschicht ein Acrylat umfassen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die erste und/oder zweite Passivierungsschicht mindestens eine organische Verbindung mit mindestens einer Amingruppe umfassen. Organischen Verbindungen mit Amingruppen können elementare Halogene, Halogenide, Halogenwasserstoffsäuren und organischen Halogenverbindungen, insbesondere elementares Jod, lodid, lodwasserstoffsäure und organischen lodverbindungen, durch eine Reaktion mit der Amingruppe binden.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die erste und/oder zweite Passivierungsschicht mindestens ein sterisch gehindertes Amin, insbesondere mindestens einen auf gehinderten Aminen basierten Lichtstabilisator (HALS, englisch: hindered amine light stabiliser). Beispielsweise kann dem polymeren beziehungsweise gelförmigen Basismaterial der ersten und/oder zweiten Passivierungsschicht ein, auf gehinderten Aminen basierter Lichtstabilisator zugegeben werden. Sterisch gehinderte Amine haben sich zum Binden von Halogenen, insbesondere lod, ebenfalls als vorteilhaft erwiesen.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Polymer, insbesondere Gel, der ersten und/oder zweiten Passivierungsschicht Mehrfachbindungen, beispielsweise Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel- und/oder -Dreifachbindungen, insbesondere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen, zum Beispiel Vinylgruppen, und/oder Amingruppen. Dies kann vorteilhafterweise dadurch gewährleistet werden, dass eine Mehrfachbindungen, insbesondere Vinylgruppen, und/oder Amingruppen umfassende Polymer- beziehungsweise Gelkomponente bei der Herstellung des Polymers beziehungsweise Gels überdosiert wird. Unter einer Überdosierung kann eine überstöchiometrische Zugabe, insbesondere bezogen auf die zu erreichende Konsistenz, verstanden werden.
  • Weiterhin kann das elektrische Bauteil ein Gehäuse aufweisen. Dabei kann das Bauelement in dem Gehäuse angeordnet sein. Das Gehäuse kann dabei zumindest teilweise mit dem Passivierungsmittel der ersten und zweiten Passivierungsmittelschicht befüllt sein.
  • Unter einem Gehäuse kann im Sinn der vorliegenden Erfindung ein einteiliges oder mehrteiliges, zumindest teilweise offenes oder geschlossenes Gehäuse verstanden werden. Beispielsweise kann ein offenes Gehäuse durch das Substrat und eine auf dem Substrat angeordnete Rahmenstruktur, beispielsweise einen Gelring, beziehungsweise in Form einer Wanne ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise weist zumindest ein Teil der Innenseite des Gehäuses eine Beschichtung auf.
  • In einer Ausgestaltung umfasst die Beschichtung mindestens einer Komponente, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer umfassenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und/oder Amingruppe und Kombinationen davon. Beispielsweise kann die Beschichtung mindestens ein Salz, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silberoxid, Silbercarbonat, Silberhydroxid, Silberbenzoat, Silberacetylacetonat, Kupferoxid, Kupfercarbonat, Kupferhydroxid, Kupferbenzoat, Kupferacetylacetonat, insbesondere Silberoxid, Silbercarbonat, Kupferoxid, Kupfercarbonat, und Kombinationen davon, umfassen. Insbesondere kann die Beschichtung Silber- und/oder Kupfer-Oxide, insbesondere Silberoxid, umfassen.
  • In einer anderen Ausgestaltung umfasst die Beschichtung eine metallische, Silber und/oder Kupfer umfassende Basisschicht und eine oxidische, Silber und/oder Kupfer umfassende Deckschicht. Durch die oxidische Deckschicht kann vorteilhafterweise die Reaktivität der Beschichtung verbessert werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist das Gehäuse aus einem Amingruppen und/oder Mehrfachbindungen umfassenden Polymer ausgebildet. Beispielsweise kann das Gehäuse aus einem Polyamid oder einem Amingruppen umfassenden Harz, insbesondere Epoxydharz, ausgebildet sein.
  • Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Bauteils, wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem nachstehenden erfindungsgemäßen Gehäuse, den nachstehenden, erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Gehäuse für ein elektrisches Bauteil, insbesondere ein erfindungsgemäßes Bauteil.
  • Vorzugsweise weist zumindest ein Teil der Innenseite des Gehäuses eine Beschichtung auf.
  • In einer Ausgestaltung umfasst die Beschichtung mindestens einer Komponente, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer umfassenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und/oder Amingruppe und Kombinationen davon. Beispielsweise kann die Beschichtung mindestens ein Salz umfassen, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silberoxid, Silbercarbonat, Silberhydroxid, Silberbenzoat, Silberacetylacetonat, Kupferoxid, Kupfercarbonat, Kupferhydroxid, Kupferbenzoat, Kupferacetylacetonat, insbesondere Silberoxid, Silbercarbonat, Kupferoxid, Kupfercarbonat, und Kombinationen davon. Insbesondere kann die Beschichtung Silber- und/oder Kupfer-Oxide, insbesondere Silberoxid, umfassen.
  • In einer anderen Ausgestaltung umfasst die Beschichtung eine metallische, Silber und/oder Kupfer umfassende Basisschicht und eine oxidische, Silber und/oder Kupfer umfassende Deckschicht.
  • Alternativ oder zusätzlich zur Beschichtung kann das Gehäuse aus einem Amingruppen und/oder Mehrfachbindungen umfassenden Polymer ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Gehäuse aus einem Polyamid oder einem Amingruppen umfassenden Harz, insbesondere Epoxydharz, ausgebildet sein.
  • Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Gehäuses, wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem vorstehenden erfindungsgemäßen Bauteil, den nachstehenden, erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils, insbesondere eines erfindungsgemäßen Bauteils, umfassend die Verfahrensschritte:
    1. a) Herstellen mindestens eines Polymers, insbesondere Gels,
    2. b) Aufbringen des Polymers, insbesondere Gels, auf ein elektrisches Bauelement oder auf beziehungsweise in eine, ein elektrisches Bauelement bedeckende Passivierungsschicht.
  • In einer Ausgestaltung wird in Verfahrensschritt a) mindestens eine Komponente zugegeben, welche ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, metallischem Silber und/oder Kupfer, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer umfassenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und Kombinationen davon.
  • In einer anderen Ausgestaltung wird nach Verfahrensschritt b) mindestens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, metallischem Silber und/oder Kupfer, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer umfassenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und Kombinationen davon, auf das Polymer, insbesondere Gel, aufgetragen, beispielsweise aufgestreut. Beispielsweise können nach Verfahrensschritt b) die Komponenten vor dem vollständigen Aushärten des Polymers, insbesondere Gels, aufgetragen, beispielsweise aufgestreut, werden und nach dem Aushärten des Polymers ein möglicher Rest an losen Komponenten entfernt, beispielsweise abgeblasen oder abgesaugt, werden.
  • Insbesondere kann in Verfahrensschritt a) und/oder b) mindestens ein Salz eingesetzt werden, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silberoxid, Silbercarbonat, Silberhydroxid, Silberbenzoat, Silberacetylacetonat, Kupferoxid, Kupfercarbonat, Kupferhydroxid, Kupferbenzoat, Kupferacetylacetonat, insbesondere Silberoxid, Silbercarbonat, Kupferoxid, Kupfercarbonat, und Kombinationen davon, umfassen. Insbesondere kann in Verfahrensschritt a) und/oder b) Silber- und/oder Kupfer-Oxide, insbesondere Silberoxid, eingesetzt werden.
  • Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Bauteilherstellungsverfahrens, wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem vorstehenden erfindungsgemäßen Bauteil und Gehäuse, dem nachstehenden, erfindungsgemäßen Gehäuseherstellungsverfahren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses, insbesondere eines erfindungsgemäßen Gehäuses, welches die Verfahrensschritte:
    1. A) Herstellen mindestens eines Polymers,
    2. B) Ausbilden eines Gehäuses aus dem Polymer,
    umfasst.
  • In einer Ausgestaltung wird in Verfahrensschritt A) eine Amingruppen und/oder Mehrfachbindungen umfassende Komponente derart zugegeben wird, dass das hergestellte Polymer Amingruppen und/oder Mehrfachbindungen umfasst. Dass das in Verfahrensschritt A) hergestellte Polymer Amingruppen und/oder Mehrfachbindungen umfasst kann zum Beispiel dadurch erzielt werden, dass bei der Herstellung des Polymers, beispielsweise Harzes, zum Beispiel Epoxydharzes, eine Überdosis einer Amingruppen und/oder Mehrfachbindungen umfassenden Komponente, beispielsweise eines Härters, zum Beispiel eines Polyamin-Härters, zugegeben wird.
  • In einer anderen Ausgestaltung wird nach Verfahrensschritt B) auf zumindest einen Teil der Innenseite des Gehäuses eine Beschichtung aufgebracht. Die Beschichtung kann beispielsweise nasschemisch, mittels Aufdampfen, Sputtern, reaktiv Sputtern und/oder Plasmabehandlung aufgebracht werden.
  • Die Beschichtung kann dabei insbesondere mindestens einer Komponente umfassen, welche ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer umfassenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und/oder Amingruppe und Kombinationen davon. Beispielsweise kann die Beschichtung mindestens ein Salz umfassen, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silberoxid, Silbercarbonat, Silberhydroxid, Silberbenzoat, Silberacetylacetonat, Kupferoxid, Kupfercarbonat, Kupferhydroxid, Kupferbenzoat, Kupferacetylacetonat, insbesondere Silberoxid, Silbercarbonat, Kupferoxid, Kupfercarbonat, und Kombinationen davon. Insbesondere kann die Beschichtung Silber- und/oder Kupfer-Oxide, insbesondere Silberoxid, umfassen.
  • Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Beschichtung eine metallische, Silber und/oder Kupfer umfassende Basisschicht und eine oxidische, Silber und/oder Kupfer umfassende Deckschicht umfassen.
  • Eine Beschichtung mit einer metallischen Basisschicht und einer oxidischen Deckschicht kann insbesondere dadurch hergestellt werden, dass zuerst die Innenseite mit einem Metall, beispielsweise Silber bedampft wird und die Oberfläche der resultierenden Metallschicht anschließend im Plasma oxidiert wird. Alternativ dazu kann eine Beschichtung mit einer metallischen Basisschicht und einer oxidischen Deckschicht durch reaktives Sputtern hergestellt werden, wobei erst das Metall, beispielsweise Silber, und anschließend das Metalloxid, beispielsweise Silberoxid, aufgebracht wird.
  • Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Gehäuseherstellungsverfahrens, wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem vorstehenden erfindungsgemäßen Bauteil, Gehäuse und Bauteilherstellungsverfahren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.
  • Zeichnungen und Beispiele
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
    • 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauteils;
    • 2 einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauteils;
    • 3 einen schematischen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauteils; und
    • 4 einen schematischen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauteils.
  • Die 1 veranschaulicht einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauteils und zeigt, dass das Bauteil ein Substrat 1, ein auf das Substrat 1 aufgebrachtes elektrisches Bauelement 2, eine das Bauelement 2 bedeckende erste Passivierungsschicht 3 und eine auf der ersten Passivierungsschicht 3 ausgebildete zweite Passivierungsschicht 4 umfasst. Dabei handelt es sich bei der ersten 3 und zweiten 4 Passivierungsschicht um polymerbasierte, insbesondere gelbasierte, Passivierungsschichten.
  • Um elementares lod, lodid und organische lodverbindungen von dem Bauelement 2 zu binden und fern zu halten, umfasst die zweite Passivierungsschicht 4 mindestens eine Komponente, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, metallischem Silber und/oder Kupfer, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer umfassenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und Kombinationen davon.
  • Die erste Passivierungsschicht 3 kann dabei zusätzlich mindestens eine Komponente umfassen, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und/oder Amingruppe und Kombinationen davon.
  • 1 veranschaulicht zudem, dass das Bauelement eine Kontaktfläche 11 aufweist und mittels einer Klebe-, Laminier- oder Lötschicht auf dem Substrat 1 aufgebracht ist, wobei die Kontaktfläche 11 mit dem Substrat 1 über eine Drahtbondverbindung 13 elektrisch verbunden ist.
  • Die 1 zeigt weiterhin, dass das elektrische Bauteil ein Gehäuse 5 aufweist, in dem das elektrische Bauelement 2 angeordnet ist. Die 1 illustriert weiterhin, dass es sich bei dem Gehäuse um ein mehrteiliges, zumindest teilweise offenes Gehäuse handelt, welches durch das Substrat 1 und einen auf dem Substrat 1 angeordneten Gelring 14 ausgebildet wird. Die 1 veranschaulicht ferner, dass das Gehäuse 5 zumindest teilweise mit dem Passivierungsmittel der ersten 3 und zweiten 4 Passivierungsmittelschicht befüllt ist. Das Gehäuse 5 kann dabei aus einem Amingruppen und/oder Mehrfachbindungen umfassenden Polymer, beispielsweise einem Polyamid, ausgebildet sein.
  • Die in 2 gezeigte, zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die zweite Passivierungsschicht 4 in der ersten Passivierungsschicht 3 ausgebildet ist. Die 2 illustriert, dass dabei die zweite Passivierungsschicht 4 durch die erste Passivierungsschicht 4 beabstandet beziehungsweise getrennt wird. Auf diese Weise kontaktiert die zweite Passivierungsschicht 4 das elektrische Bauelement 2 nicht. Dies hat den Vorteil, dass eine metallische Wechselwirkungen zwischen Metallen beziehungsweise Metallionen der zweiten Passivierungsschicht und den Materialien des elektrischen Bauelements, beispielweise Aluminium, Kupfer oder Gold, welche gegebenenfalls eine Korrosion des elektrischen Bauelements 2 zur Folge haben könnten, vermieden werden können.
  • Die in 3 gezeigte, dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Innenseite des Gehäuses 5, insbesondere die Innenseite des Gelrings 14, eine Beschichtung 6 aufweist, welche mindestens eine Komponente umfasst, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer umfassenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und/oder Amingruppe und Kombinationen davon.
  • Die in 4 gezeigte, vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Innenseite des Gehäuses 5, insbesondere die Innenseite des Gelrings 14, eine Beschichtung 6 aufweist, welche eine metallische, Silber und/oder Kupfer umfassende Basisschicht 6a und eine darauf angeordnete, oxidische, Silber und/oder Kupfer umfassende Deckschicht 6b umfasst.

Claims (14)

  1. Elektrisches Bauteil, aufweisend - ein Substrat (1), - mindestens ein auf das Substrat (1) aufgebrachtes elektrisches Bauelement (2), - eine das Bauelement (2) bedeckende erste Passivierungsschicht (3), - eine in oder auf der ersten Passivierungsschicht (3) ausgebildete zweite Passivierungsschicht (4), dadurch gekennzeichnet, dass - die zweite Passivierungsschicht (4) mindestens eine Komponente aufweist, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, metallischem Silber- und/oder Kupfer, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer aufweisenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und Kombinationen davon, und weiterhin mindestens ein Salz aufweist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten, Oxiden und Hydroxiden jeweils der Erdalkalimetalle oder des Aluminiums, und Kombinationen davon.
  2. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Passivierungsschicht (4) mindestens ein Salz aufweist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silberoxid, Silbercarbonat, Silberhydroxid, Silberbenzoat, Silberacetylacetonat, Kupferoxid, Kupfercarbonat, Kupferhydroxid, Kupferbenzoat, Kupferacetylacetonat und Kombinationen davon.
  3. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Passivierungsschicht (4) mindestens ein Metallpulver aufweist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silbermetallpulver, Kupfermetallpulver, Pulvern von Silberkupfermischungen und Kombinationen davon.
  4. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Passivierungsschicht (4) Partikel aufweist, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus oxidierten Silber- und/oder Kupfermetallpartikeln, Partikeln, insbesondere Salzpartikeln, mit einer Silber- und/oder Kupfer aufweisenden Beschichtung und Kombinationen davon.
  5. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Salze, Pulver und/oder Partikel der zweiten Passivierungsschicht (4) eine mittleren Korngröße in einem Bereich von ≥ 0,1 µm bis ≤ 20 µm, insbesondere gemessen mit einem Grindometer, aufweisen.
  6. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (3) und/oder zweite (4) Passivierungsschicht mindestens eine organische Verbindung mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel- und/oder -Dreifachbindung aufweist.
  7. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (3) und/oder zweite (4) Passivierungsschicht mindestens eine organische Verbindung mit mindestens einer Vinylgruppe aufweist.
  8. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (3) und/oder zweite (4) Passivierungsschicht mindestens ein sterisch gehindertes Amin aufweist.
  9. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (3) und/oder zweite (4) Passivierungsschicht eine polymerbasierte, insbesondere gelbasierte, Passivierungsschicht ist.
  10. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer, insbesondere Gel, der ersten (3) und/oder zweiten (4) Passivierungsschicht Mehrfachbindungen und/oder Amingruppen aufweist.
  11. Gehäuse für ein elektrisches Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Innenseite des Gehäuses (5) eine Beschichtung (6) aufweist, - wobei die Beschichtung (6) mindestens einer Komponente aufweist, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, Partikeln mit einer Silber- und/oder Kupfer aufweisenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und/oder Amingruppe und Kombinationen davon, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (6) weiterhin mindestens ein Salz umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten, Oxiden und Hydroxiden jeweils der Erdalkalimetalle oder des
  12. Gehäuse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) aus einem Amingruppen und/oder Mehrfachbindungen aufweisenden Polymer ausgebildet ist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils, aufweisend die Verfahrensschritte: a) Herstellen mindestens eines Polymers, b) Aufbringen des Polymers, insbesondere Gels, auf ein elektrisches Bauelement (2) oder auf und/oder in eine, ein elektrisches Bauelement (2) bedeckende Passivierungsschicht (3), wobei - in Verfahrensschritt a) mindestens eine Komponente zugegeben wird, welche ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, metallischem Silber und/oder Kupfer, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer aufweisenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und Kombinationen davon, und die weiterhin mindestens ein Salz umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten, Oxiden und Hydroxiden jeweils der Erdalkalimetalle oder des Aluminiums, und Kombinationen davon, und/oder - nach Verfahrensschritt b) mindestens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, metallischem Silber und/oder Kupfer, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer aufweisenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und Kombinationen davon, und die weiterhin mindestens ein Salz umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten, Oxiden und Hydroxiden jeweils der Erdalkalimetalle oder des Aluminiums und Kombinationen davon auf das Polymer aufgetragen wird.
  14. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses, aufweisend die Verfahrensschritte: A) Herstellen mindestens eines Polymers, B) Ausbilden eines Gehäuses (5) aus dem Polymer, wobei - in Verfahrensschritt A) eine Amingruppen und/oder Mehrfachbindungen aufweisende Komponente derart zugegeben wird, dass das hergestellte Polymer Amingruppen und/oder Mehrfachbindungen aufweist, und/oder. - nach Verfahrensschritt B) auf zumindest einen Teil der Innenseite des Gehäuses (5) eine Beschichtung (6) aufgebracht wird, - wobei die Beschichtung (6) mindestens einer Komponente aufweist, welche ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Silber- und/oder Kupfer-Salzen, Partikeln mit einer Silber und/oder Kupfer aufweisenden Beschichtung, organischen Verbindungen mit mindestens einer Mehrfachbindung und/oder Amingruppe und Kombinationen davon, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (6) weiterhin mindestens ein Salz umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten, Oxiden und Hydroxiden jeweils der Erdalkalimetalle oder des Aluminiums, und Kombinationen davon.
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