JP2001060649A - メッキ電子ターミネーションの製造方法 - Google Patents

メッキ電子ターミネーションの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ハンダ付け性を向上したリード線／ターミネー
ションの製造方法を提供すること。 【解決手段】金属リード線のメツキ被膜を機械的に平坦
化することにより、リード線の仕上げ加工をおこなう。
この平坦化は、圧延、スタンピング、ピーニング、コイ
ニング、鍛造等の機械的手段によりおこなうことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハンダ付け性を向
上したリード線／ターミネーションの製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】リード
線／ターミネーションを有する集積回路（ＩＣ）装置を
回路板に接合する時点で、前記リード線／ターミネーシ
ョンと前記回路板とを電気的及び機械的に十分に接続さ
せるのに好適な手段を、提供する必要がある。リード線
とは、集積回路をマウントする回路板との電気的接続を
生じさせるのに使用する集積回路パッケージから突きだ
している金属配線である。ターミネーションとは、電気
素子間又は電子素子間の電気的接続を生じさせるのに使
用される表面である。目視により観察される物性である
濡れ及びフィレッティングが工業的に規定された要件を
満たしており且つ伝送される信号の意図する電気特性を
変更しないパスを提供するときには、接続は十分である
とみなされる。濡れは、液体が接触する個体表面上に広
がるか、個体表面を覆う能力である。フィレッティング
とは、２つの表面を接続するのに使用される接合材料の
容積、高さ、面積及び状況を説明する用語である。ま
た、接続は、機械的に永久的なものでなければならな
い。
【０００３】これらの永久接続は、通常ハンダ付けによ
りなされる。ハンダ付けにおいて、２つの金属表面間に
ハンダ接合が形成されると、これらが一体化される。ハ
ンダは、かなり低温（約２００℃）で溶融する金属又は
金属組成物であり、溶融状態でそれが適用する表面を濡
らす。ハンダは、亜鉛−銅合金又は錫−鉛合金等の合金
である。冷却すると、ハンダは、半導体リード線／ター
ミネーションの表面と回路板の表面との間に永久機械的
及び電気的接続を形成する。
【０００４】ハンダ濡れ量及びハンダ付け面間フィレッ
ティングを最大とするように機械的接続を向上させるこ
とが、常にハンダ付けの分野において望まれていた。他
では、特殊な浸漬（ｂａｔｈｉｎｇ）プロセス又は特殊
なメッキプロセス／固定法を用いることにより、錫／ハ
ンダメッキのハンダ付け接続を向上する試みがなされ
た。本発明は、ハンダ付け性を向上させるようなリード
線／ターミネーションの製造方法に関する。ハンダ付け
性は、材料又は表面が規定条件下で溶融ハンダにより濡
らされる能力である。
【０００５】パッケージＩＣの製造工程には、リード線
／ターミネーション仕上げ剤を金属リード線／ターミネ
ーションに適用して、その下に位置する素地金属リード
線／ターミネーションに固有のハンダ付け性を保持及び
高めることが含まれる。このリード線／ターミネーショ
ン仕上げ剤は、典型的には薄被膜として適用される。リ
ード線／ターミネーション仕上げ剤により、金属リード
線／ターミネーションが保持され、且つパッケージＩＣ
又は電気／電子部品を回路板に容易にハンダ付けでき
る。リード線／ターミネーション仕上げ剤を適用するに
は、２つの一般的な方法がある：（１）錫／鉛ハンダメ
ッキリード線仕上げ法又は（２）溶融熱ハンダ浸漬法。
これらの２つのプロセスは、ハンダ及びＩＣ製造の分野
において周知である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電気装
置のリード線又はターミネーションの製造方法であっ
て、金属リード線／ターミネーションに被膜を適用する
工程と、被覆リード線が実質的により平滑となり且つ実
質的に多孔度が減少するまで金属リード線／ターミネー
ションを平坦化する工程と、被膜厚さが約０．１％〜約
１０％減少するまで実質的に平坦化する工程と、を含ん
でなることを特徴とする製造方法が提供される。
【０００７】また、本発明によれば、集積回路の金属リ
ード線の製造方法であって、前記集積回路パッケージの
前記金属リード線に被膜を適用する工程と、被覆リード
線が実質的により平滑となり且つ実質的に多孔度が減少
するまで前記金属リード線を平坦化する工程であって、
前記金属リード線／ターミネーションに前記被膜を適用
する工程で被覆された被膜の厚さが平坦化前で約１０ミ
クロインチ〜約１０００ミクロインチであり、平坦化に
よる被膜厚さの減少が約０．１％〜約１０％である工程
と、前記被膜の多孔度が約８０％〜９０％減少するまで
平坦化する工程と、を含んでなることを特徴とする製造
方法が提供される。
【０００８】有利なことに、熱浸漬法では、高品質仕上
げができるが、被膜厚さ分布を制御するのが困難であ
る。得られる最大被膜厚さは、液体表面の張力の面から
制限される。メッキ法は、被膜厚さ分布に関してははる
かに容易に制御できる。得ることのできる最大被膜厚さ
は、制限されない。しかしながら、メッキのハンダ付け
性、すなわち、表面が溶融ハンダにより濡れる能力が、
典型的には溶融熱浸漬リード線／ターミネーション仕上
げよりもよくない。本発明によれば、リード線がより高
度のハンダ付け性を有するようなＩＣパッケージの製造
方法が提供される。このハンダ付け性の向上は、スチー
ムエージング及び濡れバランス測定値を用いて測定及び
試験した。リード線仕上げ方法は、リード線のメッキ被
膜を機械的に平坦化することを含む。これは、圧延、ス
タンピング、ピーニング（ハンマー鍛造か硬質ショット
による衝撃により１枚の金属を表面硬化すること）、コ
イニング（明瞭に形成された圧痕を加工物の両表面に型
押するように２つの型の間での圧潰により金属を成形す
ること）、鍛造（圧縮力を用いて塑性変形により金属を
附形すること）又は他の適当な平坦化法によりおこなう
ことができる。これらの方法のうち、圧延により優れた
結果が得られることを見出した。リード線の被膜を平坦
化することにより、表面の多孔度が減少し、総表面積が
最小限となり、リード線／ターミネーション表面を濡ら
すのに必要とする作業を減少できる。また、被膜を平坦
化することにより、非晶質リッジ及び溝の悪影響が最小
限に抑えられ、優れたハンダ付け性が得られる。非晶質
リッジ及び溝は、一般的に適用されるリード線／ターミ
ネーション仕上げ剤の粒子構造に関連付けて考えること
ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様を、添付
図面を参照しながら説明する。
【００１０】電子装置のリード線、最も顕著には集積回
路のリード線を平坦化することにより、リード線のハン
ダ付け性が増加する。平坦化は、圧延、スタンピング、
ピーニング、コイニング又は鍛造によりおこなうことが
できる。
【００１１】パッケージ集積回路は、実質的に平坦な表
面を有する金属リードフレームを用いて製造される。チ
ップ（ダイ）型における集積回路を、リードフレーム
（ダイアタッチメント用に上に銀又は銅を特殊なスポッ
トメッキしてもよい）に結合させ、ワイヤボンディング
を実施し、トランスファー成形するか、ファーネスシー
リングするか、溶接するかして、リード線がパッケージ
ボディから突き出たカプセル化（パッケージ）集積回路
を製造する。図１は、金属リードフレーム１１を含むリ
ボン１０の概略図である。金属リードフレームは、中央
ダイパッド１２及び複数のリード線１４を含む。ＩＣチ
ップ（図示せず）が、ダイパッド１２上にマウントされ
ている。
【００１２】集積回路チップは、隙間を設けて間隔をお
いて配置し、ＩＣダイパッド１２上にマウントされてい
る。ＩＣダイパッド１２は、結合されたチップと実質的
に一致する形状である（例えば、図示されているように
長方形）。フラット金属リード線１４により、リード線
からＩＣ上のボンドパッドに延びている薄いボンドワイ
ヤ（図示してない）を用いて、集積回路のボンドパッド
との電気的接触がなされる。図１に示すように、内端１
６で、金属リード線１４は、ＩＣダイパッド１２の外周
を包囲する。金属リード線１４は、全てＩＣダイパッド
１２から外側に放射状に延びている。金属リード線１４
の外端１８で、金属リード線１４は、リボン１０と平行
な角度で、次のＩＣパッケージフレームの金属リード線
１４の方向に突き出ている。
【００１３】隣接するリード線は、一緒に保持され、ダ
ムバー３０によりフレームに保持されている。ダイパッ
ド１２は、タイバー３２によりレール３４に接続されて
いる。ダイ（図示してない）をダイパッド１２に結合し
た後、リードフレームを、金型に配置する。溶融プラス
チックを、金型内にトランスファ成形してダイとリード
線を、レール３４とダムバー３０とによって形成される
周囲内に閉じ込める。成形装置が冷却したら、ダムバー
３０とタイバー３２を、通常のリードトリム操作でレー
ル３４から分離する。次に、リード線１４を、通常の成
形操作で所望の角度に曲げてもよい。これにより、個々
のＩＣパッケージ用フレームが得られる。好ましくは、
チップを結合する前であって、少なくとも回路板に挿入
する前に、金属リード線１４の被膜を、平坦化する。こ
れは、機械的手段、例えば、圧延、スタンピング、ピー
ニング、コイニング、鍛造又は適当な他の平坦化法によ
りおこなうことができる。曲げた金属リード線１４を、
回路板に挿入し、ハンダ付けする。
【００１４】平坦化の前と後の両方で、リード線上の被
膜は、厚さ約１０ミクロインチ〜約１０００ミクロイン
チであり、ハンダ付け性表面の接触面積が被膜の総表面
積の約１０〜１００％である。リード線の厚さを、平坦
化の前に、その最初のサイズの０．１％〜約１０％減少
させる。
【００１５】図２〜図４は、リード線の被覆表面の顕微
鏡写真である。下の最も左に、写真の通し番号が付され
ているが、これは無視してよい。２番目の数２ｋＶは、
電子顕微鏡に加えられた電圧を表す。図２Ａ、図３Ａ及
び図４Ａは、被覆リード線表面２０を示す（倍率３，０
００倍）。図２Ｂ、図３Ｂ、図４Ｂ及び図５Ｂは、被覆
リード線表面２０を示す（倍率５００倍）。図２Ａ及び
図２Ｂは、左側が平坦化され、右側を平坦化しなかった
リード線被膜を示す。図２Ａ及び図２Ｂにおける、左側
の平坦化領域と右側の未平坦化領域との間に、平滑度に
差があることは、容易に明らかとなる。図２Ａ及び図２
Ｂにおいて、左から右に移動すると、左側が比較的多孔
度が相対的に低い実質的に平滑な表面であり、右に移動
するにつれて、次第に平滑でなく且つ高い多孔度を有す
る表面となっていくことが分かる。
【００１６】図２Ａ及び図２Ｂは、図３Ａ及び図３Ｂと
比較すべきものであって、後者の２つは、未平坦化のも
のである。しかしながら、図２Ａの部分的に平坦化され
た表面が、図３Ａの未平坦化表面と比較して、いかに実
質的に平滑であるかが分かる。図２Ｂの部分的に平坦化
した部分と、図３Ｂに示す未平坦化表面との比較につい
ても同様のことが言える。図４Ａ及び図４Ｂは、ハンマ
ー鍛造の結果を示す。図４Ａ及び図４Ｂを図３Ａ及び図
３Ｂと比較すると、ハンマー鍛造により、表面が平滑と
なり、多孔度が減少する。ハンマー鍛造がなされなかっ
たより粗い部分２００をみると差がよくわかる。
【００１７】平坦化の前に設けられるこの実施態様にお
けるリード線の被膜は、８０／２０錫／鉛を含むか、８
０／２０錫／鉛から構成されている。これらのリード線
は、Ｈａｒｒｉｓ ＴＯ−２２０パッケージにパッケー
ジされる装置に使用される。
【００１８】図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、異なるリー
ドフレームとそれらの被膜を示す。図５Ａ、図５Ｂ及び
図５Ｃは、全て、底層が銅からなり、中間層がニッケル
メッキからなるリードフレームを示す。上層のメッキ層
（ハンダ付け表面接触領域を提供する）は、各々異な
り、図５Ａでは、上層メッキは錫／鉛ハンダメッキであ
り、図５Ｂでは、上層が金メッキであり、図５Ｃでは、
上層がパラジウムメッキである。ニッケル上に金の被膜
を用いる場合、好ましい実施態様では、金被膜の厚さ
は、２ミクロインチ以下である。これらの上記した組み
合わせのいずれを用いてもよい。
【００１９】上記した材料及び方法が好ましいが、他の
ハンダ付けリード線材料を用いてもよく、これらは、請
求の範囲に記載の本発明の範囲内である。
【００２０】上記したように、リード線の仕上げ加工方
法は、金属リード線のメッキ被膜を機械的に平坦化する
ことを含む。これは、圧延、スタンピング、ピーニン
グ、コイニング、鍛造等の機械的手段によりおこなうこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リードフレームを示す図である。
【図２】Ａ 左側を平坦化し、右側を平坦化しなかった
リード線の被覆表面の顕微鏡写真である（倍率３，００
０倍）。 Ｂ 左側を平坦化し、右側を平坦化しなかったリード線
の被覆表面の顕微鏡写真である（倍率５００倍）。
【図３】Ａ 平坦化しなかったリード線の被覆表面の顕
微鏡写真である（倍率３，０００倍）。 Ｂ 平坦化しなかったリード線の被覆表面の顕微鏡写真
である（倍率５００倍）。
【図４】Ａ ハンマー鍛造により部分的に平坦化したリ
ード線の被覆表面の顕微鏡写真である（倍率３，０００
倍）。 Ｂ ハンマー鍛造により部分的に平坦化したリード線の
被覆表面の顕微鏡写真である（倍率５００倍）。
【図５】Ａ 底層が銅からなり、中間層がニッケルメッ
キからなり、上層がハンダメッキからなるリードフレー
ムの概略図である。 Ｂ 底層が銅からなり、中間層がニッケルメッキからな
り、上層が金メッキからなるリードフレームの概略図で
ある。 Ｃ 底層が銅からなり、中間層がニッケルメッキからな
り、上層がパラジウムメッキからなるリードフレームの
概略図である。
【符号の説明】
１０ リボン １１ 金属リードフレーム １２ ダイパッド １４ リード線 １６ 内端 １８ 外端 ２０ 被覆リード線表面 ３０ ダムバー ３２ タイバー ３４ レール ２００ より粗い部分
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 23/52 Ｈ０１Ｒ 4/02 Ｚ Ｈ０１Ｒ 4/02 Ｃ２３Ｃ 2/08 // Ｃ２３Ｃ 2/08 2/26 2/26 Ｃ２５Ｄ 7/12 Ｃ２５Ｄ 7/12 Ｈ０１Ｌ 23/52 Ｅ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電気装置のリード線又はターミネーション
    の製造方法であって、金属リード線／ターミネーション
    に被膜を適用する工程と、 被覆リード線が実質的により平滑となり且つ実質的に多
    孔度が減少するまで金属リード線／ターミネーションを
    平坦化する工程と、 被膜厚さが約０．１％〜約１０％減少するまで実質的に
    平坦化する工程と、を含んでなることを特徴とする製造
    方法。
  2. 【請求項２】さらに被膜の多孔度が約８０％〜９０％減
    少するまで平坦化することを特徴とする、請求項１に記
    載の製造方法。
  3. 【請求項３】圧延か、スタンピングか、ピーニングか、
    コイニングか、鍛造か、ハンマー鍛造により前記金属リ
    ード線／ターミネーションを平坦化することを特徴とす
    る、請求項１又は２に記載の製造方法。
  4. 【請求項４】前記電気装置の前記金属リード線／ターミ
    ネーションに被膜を適用する工程が、前記リード線又は
    ターミネーションに錫／鉛組成物を被覆することを含
    み、好ましくは前記リード線又はターミネーションに８
    ０／２０錫／鉛組成物を被覆することを含む、請求項１
    に記載の製造方法。
  5. 【請求項５】前記電気装置の前記金属リード線／ターミ
    ネーションに被膜を適用する工程が、前記リード線又は
    ターミネーションを錫／鉛ハンダメッキリード線仕上げ
    プロセスに附するか、前記リード線又はターミネーショ
    ンを溶融熱ハンダ浸漬プロセスに附することを含むこと
    を特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
  6. 【請求項６】前記金属リード線／ターミネーションに被
    膜を適用する工程が、前記リード線又はターミネーショ
    ンに、銀、金、ニッケル又は錫から実質的になる群から
    選択された被膜を被覆することを含む、請求項１に記載
    の製造方法。
  7. 【請求項７】回路の前記金属リード線に被膜を適用する
    工程が、前記リード線に約２ミクロインチ以下の金の被
    膜を被覆することを含む、請求項５又は６に記載の製造
    方法。
  8. 【請求項８】集積回路の金属リード線の製造方法であっ
    て、前記集積回路パッケージの前記金属リード線に被膜
    を適用する工程と、 被覆リード線が実質的により平滑となり且つ実質的に多
    孔度が減少するまで前記金属リード線を平坦化する工程
    であって、前記金属リード線／ターミネーションに前記
    被膜を適用する工程で被覆された被膜の厚さが平坦化前
    で約１０ミクロインチ〜約１０００ミクロインチであ
    り、平坦化による被膜厚さの減少が約０．１％〜約１０
    ％である工程と、 前記被膜の多孔度が約８０％〜９０％減少するまで平坦
    化する工程と、を含んでなることを特徴とする製造方
    法。
  9. 【請求項９】圧延か、スタンピングか、ピーニングか、
    コイニングか、鍛造か、ハンマー鍛造により前記集積回
    路パッケージの前記金属リード線を平坦化することを特
    徴とする、請求項８又は９に記載の製造方法。
  10. 【請求項１０】集積回路パッケージの前記金属リード線
    に被膜を適用する工程が、前記リード線に錫／鉛組成物
    を被覆することを含み、好ましくは前記リード線に８０
    ／２０錫／鉛組成物を被覆することを含む、請求項８に
    記載の製造方法。
  11. 【請求項１１】集積回路の前記金属リード線に被膜を適
    用する工程が、前記リード線に、銀、金、ニッケル又は
    錫から実質的になる群から選択された被膜を被覆するこ
    とを含み、前記集積回路の前記金属リード線の被覆が、
    前記リード線を溶融熱ハンダ浸漬プロセスに附すること
    を含むことを特徴とする、請求項８に記載の製造方法。
  12. 【請求項１２】集積回路の前記金属リード線に被膜を適
    用する工程が、前記リード線に、銀、金、ニッケル又は
    錫から実質的になる群から選択された被膜を被覆するこ
    とを含むことを特徴とする、請求項８に記載の製造方
    法。
  13. 【請求項１３】前記集積回路の前記金属リード線に被膜
    を適用する工程が、前記リード線に約２ミクロインチ以
    下の金の被膜を被覆することを含む、請求項８に記載の
    製造方法。
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