JP2687717B2 - 金属部品のクリーニング方法 - Google Patents
金属部品のクリーニング方法Info
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- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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Description
に関しかつ、より特定的には、電子デバイスおよび他の
部品のリードをクリーニングするためのプロセスに関す
る。
子的素子を支持しかつそれに対して外部リードを提供す
るためにリードフレームを用いることが一般的に行なわ
れている。リードフレームは銅および銅合金を含むそれ
には限定されない多くの種類の金属によって作られる。
14リードのデュアルインラインパッケージを形成するの
に適した典型的な従来技術のリードフレームが単純化さ
れた平面図で第1図に示されている。
った後かつプラスチックデフラッシュ(deflash)の前
における第1図のリードフレームを示す。封入モールド
の間プラスチックがリードおよびリードフレームのダム
バー(dam bars)の間を満たす、すなわちリード間プラ
スチックが生ずることは通常のことである。時として、
モールディングがやや完全でない場合リードの平坦部分
上にもまた薄いプラスチックのフラッシュ、すなわち、
リード上の(over−lead)プラスチックフラッシュが存
在する。プラスチックパッケージ本体、リード間プラス
チックおよびオーバリードプラスチックフラッシュは第
2図においてはより強く点刻した領域32、36により示さ
れている。さらに、樹脂充填剤の封入材料を構成する樹
脂のいくらかが封入部からリード上に突き出され、その
結果いわゆる「樹脂ブリード(resin bleed)」と称さ
れるものになる。樹脂ブリードはしばしば無色でありか
つ検出するのが非常に難しい。
ード上プラスチックフラッシュが除去された後のリード
フレームを示す。リード間プラスチックは典型的にはダ
ムバーおよび側部レールを除去するためのリードフレー
ムのトリミングの間に除去される。オーバリードプラス
チックフラッシュおよび樹脂ブリードは典型的にはリー
ドを、例えば、粉にしたアプリコットの種のような穏や
かな研磨剤によってブラストを行なうことにより除去さ
れる。
プラチナ、パラジウム、イリジウムまたはそれらの高率
合金によりスポットメッキすることがしばしば望まし
い。銀が特に有用であるが、それはそれに対する冶金術
的な接合が容易に形成できかつその中庸のコストのため
である。スポットメッキはダイからのワイヤボンドまた
はタブボンドが付着されるリードの端部および時として
ダイフラグを覆い、かつ通常封入後にプラスチック本体
の境界内の領域に閉込められることが意図されるもので
ある。第1図に示されるように軽く点刻された領域28は
所望のスポットメッキ領域を表しかつ点線の外形線はプ
ラスチック封じの意図された位置を表している。
のかつ無用のメッキ材料が所望のメッキ領域から種々の
リードの縁および側部に沿って横方向に外方にはみ出す
ことを防ぐことが非常に困難でありかつしばしば不可能
であるということである。第4図は、第3図のリードフ
レームを通りリード間の空間に沿って、ずっと拡大し
た、部分的な切断図を示す。第4図において軽く点刻し
た領域42は、例えば銀のような、余分のメッキ材料がメ
ッキ処理の間にリードの側部に沿って外方にはみ出しか
つ封入、トリムおよびプラスチックデフラッシュの後に
露出している部分を示す。余分の銀メッキ材料は技術上
「シルバーフラッシュ(silver flash)」または「シル
バーブリード(silver bleed)」として知られている。
例えば、この余分の銀はしばしば0.1〜8マイクロメー
タの厚さの範囲にあり、典型的には1〜3マイクロメー
タの厚さである。この余分の銀または他のメッキ材料は
技術上、典型的には0.1〜2マイクロメータの厚さであ
る。「侵入(immersion)」金属として、および、典型
的には5〜6マイクロメータの厚さである、「ブリード
(bleed)」金属として知られているもの、あるいはそ
れらの組合わせから生じ得る。この発明は、とりわけ、
そのような余分のメッキ金属をその発生源に係わりなく
除去することに関するものでありかつ「金属フラッシ
ュ」または「メッキフラッシュ」という言葉は「侵
入」、「ブリード」および他の形式の余剰メッキ金属を
含むことを意図している。
れる場合には、そのような状態はそれ自体無害である
が、リード間スペースにおけるリードのエッジまたは側
部における余分のスポットメッキ材料は仕上られた装置
の信頼性および性能を劣化させる金属ひげの形成を生じ
る得る。これはきわめて不都合である。
的には部品を余分の非金属を溶かすシアン化物(cyanid
e)試薬に浸すことにより除去していた。しかしなが
ら、シアン化物の使用は技術上よく知られた多くの理由
から望ましくない。従って、シアン化物を使用しない金
属メッキフラッシュを除去しかつ特に金属デフラッシュ
処理のための改良されたプロセスの絶えざる必要性が存
在する。
なければならない製造プロセスに関連する他の条件によ
り複雑化する。例えば、プラスチックのデフラッシュ処
理は微小な量のブラスト用研磨剤を第3図および第4図
に示されるように、リードフレームに着床させる。これ
は、例えば、OFHC銅およびOlin Type 194銅のような比
較的軟らかい金属について特に厄介なものである。ま
た、プラスチックデフラッシュは不完全になることがあ
りかつ封入部からのプラスチックモールド樹脂の領域が
リード上に残ることがある。もしこれらの領域が非常に
薄ければそれらは裸眼でみつけることは非常に困難であ
る。
料が製造中にリードフレーム上に形成され得る。これら
の外部材料は一般に技術上「ステイン(stains)」と称
されるが、その理由はこれらがしばしば着色された外見
を有するからである。ここで用いられているように用語
「ステイン」または「ステインズ」は製造中にリードフ
レーム上に形成されるすべてのそのような酸化物、絶縁
物、薄片(scales)または他の外部材料を含むことを意
図している。そのようなステインは、例えば、ボンディ
ングおよび封入中におけるようにリードフレームが摂氏
数百度に加熱される場合に最もしばしば遭遇する。銅を
含むリードフレームは特にそのような問題にさらされ易
い。
留プラスチックフラッシュは除去されねばならず、さも
なければそれらは後続の半田メッキ、コーティングまた
はリフローを妨害する。従って、これらの操作の各々を
達成するための改良されたプロセスに対する絶えざる必
要性が存在し、かつ特に3つのすべてを行ない得る、す
なわち、余分のスポットメッキ金属、着床したブラスト
用材料、残留プラスチックフラッシュおよびステインを
除去できる改良されたプロセスの必要性が存在する。
ラッシュを除去することを含む電子装置を製造するため
の改良された方法を提供することにある。
料を除去することを含む改良された方法を提供すること
にある。
去することを含む改良された方法を提供することにあ
る。
を除去することを含む改良された方法を提供することに
ある。
る改良された方法を提供することにある。
ード、第2の金属の露出されたメッキ領域を有する電子
装置を提供する段階、および乳酸(lactic acid)およ
び水酸化物(hydroxide)を含むクリーニング溶液中で
リードを電解処理する段階を具備し、前記水酸化物は便
宜的には周期率表の1Aまたは2A欄からの金属の水酸化物
であり、かつ便宜的には水酸化カリウムまたは水酸化ナ
トリウムあるいはそれらの組合わせとされる、クリーニ
ングプロセスにより達成される。前記リードは溶液中で
少なくとも陽極(anodically)バイアス(リードが正)
状態とされることが望ましい。電解処理の後、リードは
クリーニング溶液を除去するため洗い落される。陽極ク
リーニングのみが用いられる場合には、溶液のpHは望ま
しくは無機酸の添加により1.4〜2の範囲に調整され
る。
るいは含まない水酸化物−水溶液中で陰極的に(リード
が負に)バイアスされ、すすぎ洗いされかつ次に水、乳
酸および水酸化物を備えたクリーニング溶液中で陽極的
に(リードが正に)バイアスされる。さらに、陰極的
(cathodic)および陽極的処理時間はほぼそれぞれ1対
1から1対2の割合であることが望ましいが、これは本
質的なものではない。陰極的処理は便宜的には乳酸なし
の水酸化物−水溶液(例えば、30−60gのKOH/リット
ル)において行なわれる場合には、陽極処理のために使
用される乳酸−水酸化物溶液もまた陰極処理に使用でき
る。
から0.3リットルの88%乳酸および約0.05から0.3キログ
ラムのKOHに加えて十分な水を1リットルのクリーニン
グ溶液を作るために有する。無機酸(例えば、硫黄)を
加えることができかつ乳酸と水酸化物の比率はpHを約1.
4〜7の範囲に調整するために変えられる。pH範囲の下
端(例えば、1.4〜2)は陽極クリーニングのみが使用
される場合に望ましくかつpHレンジの上端(例えば、4
〜7)は陰極−陽極クリーニングが使用される場合に用
いられる。
ームをクリーニングするのに有用な典型的な混合物は、
100リットルの溶液を作成しかつ4〜6のpHを与えるた
めに約30リッルの乳酸および約17kgのKOHと十分な水を
含む。本溶液は乳酸およびKOHまたは他のアルカリから
作られるものに関して説明されているが、当業者は乳酸
カリウム(または他の乳酸アルカリ)もまた使用できる
ことを理解するであろう。例えば、10〜30%容積比の60
%濃度乳酸カリウムの水溶液もまた適切である。この混
合物は通常約5〜6のpHを有している。
ーニングについては約60〜80℃の範囲において有用であ
り約70℃が好ましく、かつ陰極または陽極乳酸−水クリ
ーニングに対しては約40〜60℃であり約50〜55℃が好ま
しい。処理中に溶液をかき混ぜるのが望ましいがこれは
本質的なものではない。その理由は一般的に非常に短い
液浸時間、例えば、通常約100〜200秒より少なくかつ上
に述べた好ましい濃度および温度に対しては典型的には
約10〜25秒、のみが必要とされるからである。2から15
VのDC電圧が有用であり、約5から11Vが便宜的でありか
つ約9〜10Vが好ましい。
フレームのストリップのように、ストリップ形状である
かもしれず、あるいは個別化されている、すなわち、個
々の装置または金属片であるかもしれない。このような
部品は陰極処理のために電源の負極に接続されかつ/ま
たは陽極処理のために電源の正極に接続された金属ラッ
クにクランプされ、または金属ベルトの上に置かれ、あ
るいはバスケットまたは樽に入れられる。これらの部品
は上記した溶液内に浸されかつ電解的にクリーニングさ
れる。陰極および陽極処理の両方が使用される場合に
は、中間のすすぎ洗いが望ましい。電解クリーニングの
後部品はすすぎ洗いされかつ次に、任意選択的に、酸に
浸されかつメッキされ、あるいは乾燥される。
除去し、金属フラッシュを除去し、着床したブラスト用
材料を除去しかつ残留プラスチックフラッシュまたは樹
脂ブリードを除去する。例えば、銀フラッシュが、典型
的には、銅、銅合金または銅被覆リードに対するアタッ
クの速度の2〜3倍で除去される。おだやかなリードの
エッチングは着床したブラスト用材料および残留樹脂を
外すのに役立つ。
外観を呈しかつしみ(例えば、強い酸化物または他の接
触を阻止する材料)、残留メッキ金属、残留樹脂、およ
び残留ブラスト用媒体がない。非常に薄い表面酸化物
が、これは裸眼では見えないが、陽極処理の後に存在す
るかもしれないがこれは短時間(例えば、2〜30秒)の
酸へのディップによって容易に除去される。デバイスの
素子のまわりのプラスチック封じは実質的に上述の電解
クリーニングプロセスによって影響されない。
リにおける実際的な用途に十分適するものであるが、そ
の理由はその効率、比較的低いコスト、および従来技術
で用いられたシアン化合物および/またはフッ化ホウ素
酸化物のような有毒なかつ/または腐食性の材料がない
ためである。
ードフレームの部分10の単純化された上面図である。リ
ードフレーム部分10は、アライメント用穴14を備えた側
部レール12、リード16、タムバー18,そしてクロスバー2
2によって支持されたダイフラグ20を具備する。内部リ
ード部24は点線26で示された意図されたプラスチック封
じの境界内にあるダイフラグ20に隣接して存在する。ダ
イフラグ20および内部リード部24は領域28(第1図にお
いて軽い点刻により示されている)においてスポットめ
っきされダイボンディングおよびワイヤボンディングあ
るいは等価物に便宜が図られている。
びKovartmはよく知られたリードフレーム材料の例であ
る。貴金属、アルミニウムおよびニッケルはボンディン
グに供するためにリードフレーム状に通常メッキされた
または被覆されるよく知られた材料である。本発明は貴
金属によってスポットめっきまたは被覆されているリー
ドフレームまたはリードに関して使用するのに特によく
適しているが、他の材料の組合せおよび他の構成におい
てもまた有用である。
e)」、「メッキされた(plated)」または「メッキ(p
lating)」は化学被着、電気化学的被着、真空被着、蒸
着、スパッタリングおよびスプレイイングを含むこれに
限定されないところの一方の金属を他方のものに被覆す
る全ての方法に言及することを意図している。
リムおよびプラスチックのデフラッシュ前における、第
1図のリードフレーム部分10の上面図である。プラスチ
ック封じ部30は第1図において点線26により先に示され
た位置に与えられる。プラスチック封じ方法は技術上よ
く知られている。
18を塞ぎかつ点刻された領域32によって示される余分の
プラスチックがリード間スペース34に形成され、ここで
「リード間プラスチック」と言及されるものを生成す
る。さらにモールドの閉鎖がやや不完全な場合、余分の
プラスチックはまた点刻された領域36で示されるように
リード16およびダムバー18の上部(および下部)面上に
も形成され、ここで「オーバリードプラスチック」また
は「プラスチックフラッシュ」と言及されるものを生成
する。
ム」操作の間に切り取られる。トリム操作は都合よく内
部リードプラスチック32を除去するが、オーバリードプ
ラスチックのフラッシュ36を除去しないかもしれない。
従って、従来技術において部品をトリムの前または後に
オーバリードプラスチックフラッシュを除去するための
試みを行なうために通常更に操作に付される。これは典
型的には、例えば粉にしたアプリコットの種のような、
穏やかな研磨剤によって部品をブラストすることにより
達成される。他の穏やかな研磨材料も用いることができ
る。しかしながら、幾らかのプラスチック封じ樹脂は依
然として残るかも知れない。もしそれが十分に薄けれ
ば、裸眼で見ることは非常に困難であろう。
ではデバイスは側部レール12およびダムバー18が削除さ
れている。リード間プラスチック32およびオーバリード
プラスチックフラッシュ36は実質的に除去されている。
ブラスト用材料の小さな粒子38が、第3図におけるリー
ド16上に示さた小さな点及び第4図に示されたリードの
拡大された部分的切断側面図において大きな点38により
示されるように、リード16に付着するかもしれない。ス
テイン領域39もまたリード16上に示されている。
分的に切取られて拡大表示されている。着床したブラス
ト粒子38およびステイン領域39が見られる。残留プラス
チックフラッシュは第4図においては示されていない。
び何らかの残留プラスチックフラッシュはリード16の不
完全な半田被覆を生じかつリード16の回路基板などへの
取付けを妨害するから、部品は目視検査されなければな
らない。そのような欠陥が見付け得られた時、デバイス
ははねられかつ再加工されるか、または捨てられなけれ
ばならない。その様な欠陥による検査、再加工および製
品の廃棄は製造コストを増加させる。
リード16の側部44に沿って意図されたスポットメッキ領
域28(第1図、第3図および第4図参照)の外部に横方
向に移動したリード16上の余分のスポットめっき材料
(メタルフラッシュまたはブリード)の存在を示してい
る。メッキブリード領域42は封入部30の外部に露出して
いるから、それはリード16の半田被覆の間または半田リ
フローの間または仕上げられたデバイスの長い高温操作
の間に金属ヒゲの成長を生じさせ得る。金属ヒゲの成長
は避けられなければならない知られた欠陥メカニズムだ
ある。第4図に示された状態はそれらの意図された用途
において高い信頼性を持って機能する高品質の部品を得
るために取扱わなければならない電子部品の製造の間に
遭遇する問題を組み合わせ示している。
ン、残留プラスチック樹脂(プラスチックフラッシ
ュ)、着床したデフラッシュ媒体、およびスポットめっ
きブリードまたはフラッシュを除去するための個々のプ
ロセスは従来技術において知られている。先に述べたよ
うに、多くのリードフレーム材料から余分の貴金属を除
去するためにシアン化物を含む材料が適しているが、シ
アン化合物は重大な安全性および廃棄処理の問題があ
る。さらに、そのような洗浄剤は、余分のスポットめっ
き金属を除去するのに有効であるが、ステインを除去し
また着床したブラスト用媒体を除去するために常に実用
的であるとは限らない。これらの材料を除去するため
に、しばしばフッ化ホウソ酸その他のような高度に腐食
性を有する材料を用いて、別個のクリーニング段階を頻
繁に適用しなければならず、および/または該クリーニ
ング段階の持続時間を実質的に延長しなければならな
い。
説明される本発明のプロセスにより克服されかつクリー
ニング処理はずっと単純化されかつ迅速なものとされ
る。
るのに適したプロセスのフローダイヤグラムである.こ
のプロセスはプラスチック封じされる電子デバイスにつ
いて説明されるが、当業者は本発明のプロセスは、プラ
スチック封入部を有するまたは有しないかつ第5図の
「部品準備」部分50において示されている全ての段階を
受けたまたは受けない、広い範囲の電子的デバイスおよ
び他の金属部品をクリーニングするのに有用であること
を理解するであろう。従って、電子デバイスに関する以
下の説明は説明の便宜のためのものであり限定的なもの
でないことを意図している。
段階(ステップ)は、本質的なものではないが、電子部
品特にリードフレームなどの上にマウントされかつプラ
スチックで封入するようにされた電子部品、に関連する
種々の従来技術のステップ52〜60を示す。ステップ50の
幾つかまたは全ては通常点線外郭線70内に示された本発
明のクリーニング段階の前に電子デバイスに対して行な
われる。
テップ52においてリードフレームが、例えば銀により、
部分的にメッキされる。それは次に経路53を介してクリ
ーニング段階70に直接進むかあるいは「アセンブル」ス
テップ54に進みそこで電子的ダイがリードフレーム上に
マウントされかつ種々のワイヤボンドなどがそこに付加
される。その上にダイを有するリードフレームは経路55
を介して直接クリーニング段階70に進むか、あるいは
「封入」ステップ56に進みそこでプラスチックまたは他
の封入剤がダイおよびワイヤの回りに与えられる。封入
されたダイおよびリードフレームは経路57を介してステ
ップ70に直接進むかあるいは「トリム」操作58に進みそ
こでダムバーおよび側部レールが、もしあれば、切り取
られる。トリムされたデバイスおよびリードは次に経路
59を介して直接クリーニング段階70に進むかあるいはプ
ラスチック「デフラッシュ」操作60に進みそこから経路
61を介してクリーニング操作70に進む。
術上よく知られている。当業者がここにおける説明に基
づき理解するように、勿論本発明はステップ52〜60の1
つ以上の結果として生ずる種々の問題を改善するのに特
に有用であるが、準備段階50は説明の便宜のために示さ
れているに過ぎず、かつ段階50の何れかまたは全てが本
発明にとって必要であることを意図しているのではな
い。
の電解クリーニングプワセス段階を説明することを意図
する、点線外郭線70内の幾つかの実施例において説明さ
れている。段階50から得られる部品は71を介して陽極ク
リーニング段階72に進みかつ次に73を介してすすぎ洗い
段階74に進む。陽極クリーニング段階の詳細は後に説明
する。段階71〜74は部品がかなりの量のメタルメッキフ
ラッシュを有するのが着床したブラスト用材料および樹
脂フラッシュがほとんどなくかつひどいステインを有し
ない場合に特に有用である。
ラッシュ、および/またはステインとともに金属メッキ
フラッシュを有する場合には、段階81〜88に示される陰
極‐陽極クリーニング処理が好ましい。部品が81を介し
て陰極クリーニング段階82に進み、次に83を介して第1
のすすぎ洗い段階84に至り、次に85を介して陽極クリー
ニング段階86に至り、かつ次に87を介して第2のすすぎ
洗い段階88に進む。陰極段階82は着床したブラスト用媒
体、ステインおよび残留プラスチックフラッシュそして
樹脂ブリードを外しまたは部分的に除去するのに特に有
効である。陽極クリーニング段階86は特にリード金属の
最少のエッチングをもって金属メッキフラッシュを除去
し、かつ前記陰極段階で外された着床したブラスト用媒
体、樹脂フラッシュおよびステインの除去を完了する場
合に有効である。これらの段階の組み合わせは非常に効
果的なクリーニングを提供する。
はリードは着床したブラスト用媒体、残留プラスチック
フラッシュおよび樹脂ブリード、金属メッキフラッシ
ュ、スケールまたはステインの痕跡もなく輝き磨かれた
外観を有している。リード上に存在する何等かの酸化物
は非常に薄く裸眼では実質的に見ることができない。
場合は、それらは89を通り乾燥段階90に進み、その後そ
れらは使用時まで格納される。リードを、例えば半田ま
たは他の保護金属によりメッキしまたはコーティングす
ることが望まれる場合は、それらは91を通り酸ディップ
段階92および93を通りメッキ段階94に進む。酸ディップ
92は任意選択的であるが望ましくかつ、例えば銅リード
においては含まれ陽極クリーニング段階72または86の間
にまたは後続の格納の間に形成されるかも知れない何等
かの薄い酸化物を除去する。リードまたは電子デバイス
または他の部品をメッキしまたは半田コートするための
手段および方法は技術上よく知られている。
床したブラスト用媒体、メッキブリードまたはフラッシ
ュおよび残留プラスチック樹脂フラッシュを除去するた
めの特に有効なクリーニング材料であることが分ってい
る。周期率表の欄1Aおよび2Aからの金属の水酸化物が適
切であり、KOH、KaOHおよびそれらの混合物が貴金属ス
ポットメッキされたリードを有する部品に対して特に好
都合である。乳酸+KOH+水の溶液が好ましい。ここで
言及した周期率表はハンドブックオブケミストリーアン
ドフジックス、第61版、CRCプレス、アメリカ合衆国、
フロリダ州、ボカ・レイトン、のフロントカバーの内側
に含まれているものである。上記プロセスはやや高くし
た温度で行なわれるのが望ましい。
在しなければそして過剰なスケールまたはステインがな
ければ、陽極クリーニングのみ、すなわち、ステップ71
〜74で充分であろう。陽極段階72のためのクリーニング
溶液は便宜的には約100リットルのクリーニング溶液を
作るために約10〜30リットルの88%乳酸(たとえば、フ
ードグレード、比重1.2)および約5〜30KgのKOHまたは
NaOHまたはそれらの混合物(たとえば、電子的グレー
ド)に加え充分な量の水を含む割合の成分を有し、この
割合は約4〜7の範囲の、好ましくは5〜6のpHを示す
よう調整される。あるいは、容積比で10〜30%のカリウ
ム溶液(例えば、比重=1.34)または乳酸ナトリウムあ
るいはそれらの混合水溶液を用いることができる。これ
は約5〜6のpHを有する。フードグレード(food grad
e)および電子グレード(electronic grade)が好まし
いが、クリーニングされる部品の不純物に対する敏感性
に応じて、他のグレードもまた用いることができる。
な典型的な溶液は約100リットルの溶液を作るために約3
0リッルの乳酸および約17kgのKOHに充分な水を有するか
あるいは乳酸カリウムの水溶液における等価物である。
チングなしに金属メッキフラッシュを除去するのに特に
効果的である。例えば、それはそれが下にある銅製のリ
ードをエッチングする割合の2〜3倍で銅上の銀フラッ
シュを除去する。該クリーニング溶液はまた軽いステイ
ン、残留ブラスト用媒体、プラスチックフラッシュおよ
び樹脂ブリードを除去するのに有効である。
ッシュまたは樹脂ブリードを除去するための増強した活
動が必要な場合には、これは充分な硫酸を加えて1.4〜
2のpH、好ましくは1.4〜1.5のpHを与えることにより達
成できるが、このことは必須のものではない。試薬グレ
ード(reagent grade)および98%の硫酸が好ましい
が、その中の不純物がクリーニングされるべき部品に悪
影響を与えずかつ加えられる量が最初の酸濃度に対して
調整されれば他のグレードおよび濃度も使用できる。
る有用な陽極クリーニング時間は約10〜100秒であり、2
0〜30秒が都合よくかつ約22秒が典型的な値である。こ
の様式で処理された銅のリードフレームは汚れがなく、
輝いておりかつ光沢がありステイン、残留プラスチック
フラッシュまたは樹脂ブリード、ブラスト用媒体または
金属フラッシュの痕跡もない。その上に残っておりある
いは形成されている何等の表面酸化物も裸眼では実質的
に見ることができない。
汚れ(stainging)またはスケールがある場合には、陰
極−陽極クリーニングが望ましく、すなわち、段階81〜
88が望ましい。陽極クリーニング段階72のために上に述
べた陽極クリーニング溶液は陽極クリーニング段階86に
とって有用でありかつ陰極クリーニング段階82のために
も有用である。しかしながら、陰極段階82のためにはよ
り低価格の溶液が有用であり、かつ好ましい。例えば、
ステップ82のための好ましい陰極クリーニング溶液は陰
極溶液の100リットルごとに約3〜6kgのKOHまたはNaOH
あるいはそれらの混合物(例えば、電子グレード)の水
溶液であり、典型的には100リットルの溶液に対し約4.5
kgを含む。その中の不純物がクリーニングされる部品に
悪影響を与えなければより低価格のグレードを用いるこ
とができる。
量の伝統的な電解クリーニングタンクに置かれかつ60〜
80℃に保存され陰極(水酸化物−水)タンクに対しては
約70℃が好ましくかつ陽極(乳酸−水)タンクに対して
は約40〜60℃が有用でありかつ約50℃が好ましい。プラ
スチック(例えば、ポリプロピレン)タンクが好ましく
かつクリーニングされるべき部品の大きさおよび形状そ
して所望のスループットに応じてより大きなまたは小さ
な容量を使用することができる。温度が低くなればなる
程反応速度は低くなり、かつ温度が高くなればなる程溶
液分解速度が大きくなる。従って、過剰に高いまたは低
い温度は効率的ではない。勿論典型的に使用される液浸
時間は比較的短いためこれは必須のものではないがタン
ク中で溶液を循環させることが望ましい。
宜的にはステンレススチールのラックにクランプされ、
あるいはステンレススチールのベルト、トレーまたは桶
(barrel)にいれられ、かつ次にステップ71〜74に従い
陽極クリーニング溶液に浸されるか、あるいはステップ
81〜88による陰極および陽極クリーニング溶液に浸され
る。部品に対する電気的接触はこの金属ラック,ベル
ト,トレーまたは桶を通して行なわれる。溶液中にステ
ンレススチール(陽極および陰極バス)または銅(陽極
バス)の反対(counter)電極が設けられるが、ステン
レススチールが好ましい。部品ホルダーおよび反対電極
は少なくとも約2〜15ボルトにおいて約75アンペア、典
型的には9〜10ボルトにおいて5〜50アンペアを提供で
きる1個以上の電源に接続される。ラック,電源および
反対電極は伝統的なものである。
は集積回路のための電子的ラダー型リードフレームに対
する典型的なクリーニング時間を以下に説明する。当業
者は、最適の結果を得るための時間はクリーニングされ
るべき部品の形状および大きさ、使用される濃度、バス
の温度および印加される電圧および電流密度と共に変化
することを理解するであろう。しかしながら、ここに記
載した事項に基づき、当業者はこれらのパラメータを過
当な実験を行なうことなくそれらの特定の必要に適合す
るよう調整できるであろう。
0秒の範囲にあり、5〜100が都合が良くかつ20〜25秒が
典型的である。
0秒の範囲にあり、2〜50秒が都合が良くかつ10〜15秒
が典型的である。
0秒の範囲にあり、5〜100が都合が良くかつ20〜25秒が
典型的である。相対的な陰極および陽極処理時間は望ま
しくは約1:1から1:2(陰極時間:陽極時間)の比率とさ
れる。
少ない程有効な除去のために必要な処理時間も少なくな
り、かつ逆もまた同様である。しかしながら、過剰に長
い処理時間は単にリードを不必要にエッチングしおよび
/または酸化する結果となりかつ、電子的デバイスにと
っては、封入の完全性を劣化させる結果となるに過ぎな
い。
に対して同じクリーニング溶液が使用される場合には、
陰極−陽極処理は単一のバス内で行うことができるが、
別個のタンクを使用しそれらの間ですすぎ洗いを設ける
ことが更に望ましい。こうすることにより、各クリーニ
ングタンクにおける条件がクリーニングサイクルのその
部分に対して最適化され得る。
すぎ洗いステップ74,88を設けることが望ましい。ステ
ップ82および86におけるメッキ溶液の相互汚染を避ける
ように陰極クリーニングステップ82および陽極クリーニ
ングステップ86の間にすすぎ洗いステップ84を設けるこ
とが望ましいが、必須ではない。
除去するのに充分な水によるすすぎ洗いで充分である。
リードフレーム上に存在する場合には、陽極クリーニン
グタンク内の反対電極の回りに陰極から落下する金属を
拾い集めるため取り外し可能な多孔性のバッグ等をクリ
ーニングアップの容易化のために設けることが望まし
い。
の間に形成される何らかの残留酸化物を除去することを
意図したものである。銅を含むリードにとっては、10〜
40%のメチルスルフォン酸の水溶液が有用であり、20〜
30%が好ましい。酸ディップ槽の温度は約35〜70℃が有
用であり、約45〜60℃が都合が良くかつ約50〜55℃が好
ましい。約2〜30秒の液浸時間が有用であり、約5〜10
秒が都合が良くかつ約7秒が好ましい。技術上良く知ら
れた他の酸ディップもまたそれらが処理される部品に悪
影響を与えない限り用いることができる。
術上良く知られた手段を用いた半田メッキまたは半田コ
ーティングを備えている。
の実際の例である。
ードフレームであって、合金42(42%ニッケル、残りF
e)で構成されベースは完全に約4.4マイクロメータのOF
HC銅メッキによって覆われており、かつ銀のスポットメ
ッキおよびかなりの銀フラッシュおよびブリード、スケ
ール、ブラスト用媒体、プラスチックフラッシュおよび
樹脂ブリードを有するものがステンレススチールのベル
トにクランプされ、かつ最初に100リットルのDI水につ
き約4.5KgのKOHを含む第1のクリーニング溶液に、約70
℃でプラスチックタンクにおいて浸され、かつ9ボルト
および50〜60アンペアの陰極クリーニングサイクルに約
10秒間付された。該部品は第1のクリーニング溶液から
引き上げられ、すすぎ洗いされかつ次に約容積比30%の
乳酸カリウムおよび容積比5%の乳酸および残りのDI水
を含み、かつ4〜5のpHを有する第2のクリーニング溶
液に浸され、かつ9ボルトおよび30〜70アンペアの陽極
クリーニングに約12秒間付された。該部品は次に第2の
クリーニング溶液から引き上げられかつすすぎ洗いされ
た。各すすぎ洗い段階は前の溶液の実質的に全てを除去
するために約5秒間DI水のスプレーによって行なわれ
た。
がありかついずれのスケール、プラスチックフラッシ
ュ、樹脂ブリード、ブラスト用化合物および残留金属フ
ラッシュまたはブリードがない事が分った。
(Olin)194銅のラダーリードフレームであって銀スポ
ットメッキされかつかなり銀メッキブリードおよび幾ら
かのスケール、プラスチックフラッシュおよび樹脂ブリ
ードを有するものがステンレススチールのベルトにクラ
ンプされかつ、10%の乳酸カリウム、約2%の硫酸(98
%)および残りのDI水を含むクリーニング溶液に約52+
/−2℃でかつ陽極電位のもとに約22秒間浸された。溶
液のpHは約1.48〜1.50であった。部品は次に除去され、
上に述べた様にすすぎ洗いされかつ検査された。該リー
ドフは汚れがなく、輝いており、光沢がありかつ何等の
メッミブリード、スケール、プラスチックフラッシュま
たは樹脂ブリードの痕跡もなかった。
べたようにしてクリーニングされた部品がメチルスルフ
ォン酸溶液(70%酸の容積比20〜30%の水溶液)に54+
/−3℃で約7秒間酸ディップされ、つぎに(上に延べ
たように)すすぎ洗いされかつリードが約13+/−1.3
マイクロメータのSn:Pb(80:20)半田によって標準の技
術を用いて半田メッキされた。仕上げられた半田メッキ
された部品は空気中で175+/−5℃において5時間お
よびスチーム(95℃)中で32時間エージングされ、かつ
次に半田性能(solderability)につき試験されかつ標
準の技術を用いてディウェッティング、ノンウェッティ
ング、ピンホールおよびブリッジにつき調べられた。す
べての部品は全ての半田阻止表面層の実質的に完全な除
去およびさもなければ半田カバレッジおよび/またはシ
ョートの排除を引き起すメッキフラッシュ(およびブリ
ード)の除去を示し合格した。
る方法が電子的デバイス、特に半導体デバイス、におけ
るリードまたは電極をクリーニングする特に効果的な方
法を提供し、その方法においては統合されたクリーニン
グ処理がステインを除去し、プラスチックデフラッシュ
のために使用される着床したブラスト用媒体を除去し、
かつ余分のメッキ金属を除去し、残留プラスチックフラ
ッシュおよび樹脂ブリードを除去することを理解するで
あろう。このクリーニング処理は汚れがなく、輝かしく
磨かれかつ表面欠陥、目視できる酸化物、またはさもな
ければ製造歩留り、コスト、デバイス性能および信頼性
に悪影響を与える汚れがない完成されたリードを提供す
る。さらに、全てのこれらの異なる種類の望ましくない
汚れの除去が、同様の仕事に使用される従来技術のクリ
ーニング材料に比較して特に低価格である原材料(例え
ば、乳酸および/またはKOHまたはNaOH、および水、ま
たは乳酸ナトリウムまたはカリウムおよび水)を用いて
行なわれる。さらに、幾つかの従来技術のクリーニング
材料に関連する健康上および安全上の危険が大巾に低減
される。
ール、プラスチックおよびブラスト残留物を電子的デバ
イスのリードからクリーニングするのみならず、それは
余分の貴金属メッキを下層のリードよりもより速く選択
的にエッチングするということである。これは特にリー
ドがソリッドではなくベースメタル(例えば、アロイ4
2)からなり他の金属(例えば、銅)の比較的薄い表面
層で覆われておりそしてさらに他の金属(例えば、銀)
によってスポットメッキされている場合に特に重要であ
る。例えば、銅の表面層が余分の銀および残留プラスチ
ック、樹脂およびブラスト用媒体を除去するために使用
されるリードクリーニング処理の間に剥ぎ取られないこ
とが重要である。上に述べた本発明はこの組み合わせら
れた効果を達成する。
は銅メッキされたリードから銀を除去するために説明さ
れたが、当業者はここに述べた説明に基づき本発明のプ
ロセスは電子技術およびその他における注目材料の他の
組み合わせと共に用いられ、限定的ではなく一例とし
て、本明細書に於いて最初に述べたこれらのリードフレ
ーム材料に限定されるものではなくこれらを含む、技術
上良く知られた広い範囲の金属および金属合金により構
成されるリードから他の貴金属およびその合金を除去す
ることに使用できることを理解するであろう。さらに、
本プロセスは特定の溶液濃度、容積および温度、撹拌、
極性、電極および他の状況に関して説明されたが、当業
者は本明細書の記載に基づき不当な実験を行なうことな
くこれらの条件の他の組み合わせを用いてそれらの特定
の結果を達成する方法を理解するであろう。
リーニングに続く単一の陽極クリーニングに関して説明
されたが、同様の効果は複数の陰極−陽極サイクルを用
いることによって得ることもできる。複数の陰極−陽極
サイクルは直流電位の順次的な極性反転によりあるいは
交流電位の使用により提供することができる。該複数サ
イクルは陽極サイクルで終ることが望ましい。
イクルが使用できるが、陰極および陽極サイクルは別個
のタンクで行なうことが好ましく、あるいは少なくとも
別の溶液で行なうことが好ましく、それにより各々が別
個に最適化できかつリードに対する望ましくない溶解し
た金属のメッキまたは汚染を最少化できる。このような
状況下では、単一の陰極および単一の陽極サイクルはよ
り単純化される。
Hから作られることに関して説明したが、当業者はカリ
ウムまたはナトリウム乳酸塩(あるいは他の欄の1Aまた
は2Aの乳酸塩)もまた、溶液が乳酸塩および水酸化物の
等価な量を有しておりかつ無機酸が所望のpH、例えば、
1.4〜7を有するよう調整される限り、用いることがで
きること、および、もちろん乳酸または乳酸塩が好まし
くかつスポットメッキされた電子的リードフレームに於
て遭遇する特定の組み合わせの問題に対しより良好な性
能を提供すると信じられるが、該乳酸または乳酸塩の代
りに他のカルボキシル酸または化合物を用いることがで
きることを理解するであろう。金属水酸化物と混合され
るべき適切な別のカルボキシル酸の例は酢酸、酒石酸ま
たはクエン酸あるいは、カリウムまたはナトリウムアセ
テート、酒石酸塩またはクエン酸塩のような塩である。
水が使用されたが、溶液中のアクティブ成分の解離を許
容する他のイオン化した溶剤もまた単独でまたは水と組
み合わせて使用できる。アルコールまたは水−グリコー
ル混合物が適切な別の溶剤の例である。当業者は他の材
料を本発明の精神から離れることなく上に述べた溶液に
加えることができることを理解するであろう。
ニングすることに関して説明されたが、当業者は上記説
明に基づき本発明が電子デバイスのリードの他に広範囲
の金属部品のクリーニングに有用であることを理解する
であろう。
業者が可能なこれらおよび他の変形は本発明の範囲に含
まれるものである。
フレームの一部を示す概略的上面図、 第2図は、第1図のリードフレーム部分を、プラスチッ
ク封入後であるがトリムおよびプラスチックデフラッシ
ュ前の状態で示す上面図、 第3図は、リードトリムおよびプラスチックデフラッシ
ュの後に、第2図のリードフレーム部分から切り取った
デバイスを示す上面図、 第4図は、第3図のデバイスの一本のリードを大巾に拡
大し部分的に切断して示す側面図、そして 第5図は、本発明の種々の実施例を示すフローチャート
である。 50;部品準備段階、52;スポットメッキ段階、54;アセン
ブル段階、56;封入段階、58;トリム段階、60;デフラッ
シュ段階、72;陽極処理段階、74;すすぎ洗い段階、82;
陰極処理段階、84;すすぎ洗い段階、86;陽極処理段階、
90;乾燥段階、92;酸ディップ段階、94;メッキ段階、10;
リードフレーム、12;側部レール、14;アライメントホー
ル、16;リード、18;ダムバー、20;ダイフラグ,22;クロ
スバー、24;内部リード部、30;プラスチック封入部、3
2;余剰プラスチック、34;リード間スペース、36;プラス
チックフラッシュ、38;小粒子、39;ステイン領域、42;
メッキブリード領域。
Claims (4)
- 【請求項1】電子的デバイスのリードのクリーニング方
法であって、該方法は、 その上に第2の金属のメッキされた領域を有する第1の
金属のリードを提供する段階、 該リードを乳酸および金属水酸化物を有する溶液中に浸
す段階、そして 前記リードが前記溶液中で少なくとも陽極的にバイアス
され、前記溶液に接触する基準電極およびリードの間に
電圧を印加する段階、 を具備することを特徴とするクリーニング方法。 - 【請求項2】その上に第2の金属の露出した領域を有す
る第1の金属の金属部品を処理して前記露出した第2の
金属を除去するための方法であって、 前記第1の金属は銅から構成され前記第2の金属は銀ま
たは他の貴金属から構成され、該方法は、 前記金属部品を乳酸および金属水酸化物およびイオン化
溶剤を含む溶液中に浸す段階、そして 前記金属部品が前記溶液中で少なくとも陽極的にバイア
スされ、前記溶液に接触している基準電極および前記金
属部品の間に電圧を印加する段階、 を具備することを特徴とする金属部品の処理方法。 - 【請求項3】その上に露出した銀を有する銅リードをク
リーニングするための方法であって、該方法は、 前記リードをその中に乳酸および金属水酸化物が溶解し
ているイオン化溶剤、または金属乳酸塩が溶解している
イオン化溶剤を含むクリーニング溶液中の浸す段階、そ
して 前記銅の除去速度より早い速度で前記銀を除去するた
め、前記リードに陽極電位を印加する段階、 を具備することを特徴とするクリーニング方法。 - 【請求項4】金属表面から非金属材料を除去する方法で
あって、該方法は、 その上の除去すべき非金属材料を有する金属表面を準備
する段階;および 前記金属表面を乳酸および金属水酸化物を含む溶液中に
浸す段階、そして 前記金属の除去速度より早い速度で前記非金属材料を除
去するため、前記溶液に接触している基準電極および前
記金属表面の間に電圧を印加する段階、 を具備することを特徴とする除去方法。
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