JP3070862B2 - 優れた接着特性を有するリードフレーム - Google Patents

優れた接着特性を有するリードフレーム

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、全体的にいえば、パッケージに関する。さ
らに詳細にいえば、本発明は、クロムと亜鉛とを含有す
る被覆層を沈着することにより、リードフレームとポリ
マ接着剤との間の接合を増進したリードフレームを有す
るパッケージに関する。
シリコンを基本とする集積回路のような、家庭用マイ
クロ電子装置に用いられる１つの形式のパッケージは、
成形されたプラスチック・パッケージである。このパッ
ケージは、価格が安く、かつ、組み立てが容易であり、
かつ、水蒸気および他の汚染物質に対し装置を適切に保
護する特性を有する。組立工程の期間中、装置はダイ取
付パドルに装着され、そして、装置がリードフレームに
電気的に相互接続される。その後、ダイ取付パドル、電
子装置、および、リードフレームの内部部分が、トラン
スファ成形のような方法で、成形用樹脂の中に封止され
る。この樹脂は、防湿性が比較的高い硬い胴を形成し、
装置と電気接続体との両方を保護する。
封止の後、リードフレームの外部導線は、プリント回
路基板または他の外部装置にハンダ付けすることができ
る。ハンダ付けの期間中のパッケージの温度は、約260
℃にまで上昇することがある。パッケージの中に捕らえ
られた水分はすべて水蒸気に変わり、そして、膨張する
であろう。水分が蓄積する場所の１つは、ダイ取付パド
ルの下である。この蓄積した水分が膨張する時、成形さ
れたプラスチック・パッケージの基板が変形し、その結
果、「ポップコーン効果」として知られている現象が起
こる。
湿気はまた、導線と成形用樹脂との間の界面に沿っ
て、プラスチック・パッケージの中に浸入する。樹脂と
導線との間の接着は、本来の性質として、機械的なもの
であり、そして、導線と封止体との間に隙間が存在する
ことがあり得る。湿気がこの隙間を通って進み、そし
て、ダイ取付パドルに蓄積することがある。
リードフレームと成形用樹脂との間の接合を改良する
ために、種々の機構が提案されている。例えば、マスダ
ほかの米国特許第4,862,246号は成形用樹脂に対するパ
ドルの接着を増強するために、ダイ取付パドルの中に一
連の半球状の凹部を作成することを開示している。
クレ−ンほかの米国特許第4,888,449号に開示されて
いるように、リードフレームに取り付けられたダル・ニ
ッケル（dull nickel）の層が、樹脂との接合を増強す
ることが分かっている。クレ−ンほかのこの米国特許は
また、金属パッケージ部品を、ニッケル、スズ、コバル
ト、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、ジル
コニウム、ハフニウム、ニオビウム、タンタル、ゲルマ
ニウム、アルミニウム、および、これらの金属の合金か
らなる群から選択された金属または金属合金で被覆する
ことを開示している。
金属リードフレームとポリマ樹脂との間の接着を改良
するために金属被覆体を開示しているこの他の特許は、
スズキほかの米国特許第4,707,724号である。スズキほ
かのこの米国特許は、ダイ取付パドルをスズ／ニッケル
の合金または鉄／ニッケルの合金で被覆することを開示
している。
非金属の被覆体もまた開示されている。例えば、ベル
ほかの米国特許第4,428,987号は、接着を改良するため
に、銅表面の事前処理を開示している。この表面が電解
的に還元され、そしてその後、ベンゾトリアゾル溶液で
被覆される。
マヒューリカほかの米国特許第5,122,858号は、リー
ドフレームを薄いポリマ層で被覆すると、リードフレー
ムとモールド用樹脂との間の接着が改善されることを開
示している。
成形プラスチック・パッケージは、１個のモノリシッ
ク体である。他の電子パッケージは、別々の基板部品と
カバー部品で作成される。このようなパッケージの１つ
が、マヒューリカほかの米国特許第4,939,316号に開示
されている。このパッケージは、陽極酸化されたアルミ
ニウムの基板部品およびカバー部品と、それらの間に配
置されたリードフレームを有する。ポリマ接着剤は、リ
ードフレームを基板部品とカバー部品の両方に接合す
る。別々の基板部品およびカバー部品を備えた他のパッ
ケージは、銅部品、または、銅合金部品、または、プラ
スチック部品を有する。もし金属リードフレームとポリ
マ樹脂との間の接着が改善されるならば、これらのパッ
ケージのおのおのは改良されるであろう。
したがって、本発明の１つの目的は、ポリマ樹脂に対
し接着が増強された金属リードフレームを有するパッケ
ージを得ることである。本発明の１つの特徴は、リード
フレームを複数個の層で被覆することができるが、最も
外側の層は、亜鉛対クロムの比が4:1以上であるクロム
と亜鉛との混合体である。この層は、電解または浸漬の
ような、任意の適切な方法で沈着することができる。亜
鉛およびクロムは、同時に沈着することもできるし、ま
たは、逐次に沈着することもできる。
本発明の増強されたリードフレームの利点の中に、モ
ノリシックに成形されたパッケージと個別に接着封止さ
れたパッケージとの両方において、湿気の耐浸入性があ
る。最も外側の被覆層は、パッケージの組み立て期間
中、耐錆性を有する。ポリマと金属との接合の強度は、
ポリマと被覆されていない銅との接合の強度よりも強
く、または、ポリマと銅の酸化物で被覆された銅との接
合の強度よりも強く、または、ポリマとニッケルで被覆
された銅との接合の強度よりも強い。被覆体の亜鉛対ク
ロムの比は、約4:1以上であることが好ましい。この好
ましい被覆体は、希塩酸または希硫酸の中で容易に除去
され、そしてまた、導線に接合可能である。
本発明により、内部導線および外部導線に形作られ
た、かつ、少なくとも最も外側の金属層で被覆された導
電性の金属基板を有し、最も外側の金属層が、亜鉛対ク
ロムの比が4:1以上であるクロムと亜鉛との混合体であ
り、最も外側の金属層の一部が、ポリマ樹脂に接着され
ており、最も外側の金属層の厚さが、10オングストロー
ムから100オングストロームであることを特徴とする、
パッケージが得られる。
前記の目的、特徴、および、利点は、添付図面とそれ
に関する下記の詳細な説明とから、さらに明らかになる
であろう。
第１図は、本発明のリードフレームが組み込まれた成
形されたプラスチック・パッケージの横断面図である。
第２図は、本発明のリードフレームが組み込まれた別
々の基板部品とカバー部品とを有する電子パッケージの
横断面図である。
第３図は、接着を評価するための組立体の平面図であ
る。
第４図は、熱的ショックのサイクルの関数として表さ
れた、歪み応力のグラフである。
第５図は、圧力料理器の中の時間数の関数として表さ
れた、歪み応力のグラフである。
本発明に従い、ポリマ樹脂に対し改良された接着を得
るために、リードフレームは少なくとも１つの金属層で
被覆される。リードフレームは、導電性の任意の金属基
板で作成される。金属基板として好ましい材料は、銅を
基本とする合金である。銅合金は大きな導電率を有し、
それにより、封止された電子装置の中へ、および、封止
された電子装置から外へ、信号を転送することができ
る。銅合金はまた大きな熱伝導率を有し、それにより、
装置が動作中に発生する熱を取り去ることができる。
プラスチックのデュアル・イン・ライン・パッケージ
（PDIP）や、プラスチックの導線付チップ・キャリア
（PLCC）、小型アウトライン集積回路（SOIC）、個別の
装置パッケージのような、成熟した電子装置に対する適
切な銅合金は、中程度の強度と中程度の導電率を有する
ことが特徴である。これらの合金の降状強度は、通常、
345MPa（50ksi）ないし485MPa（70ksi）の範囲内にあ
り、そして、導電率はIACSの約30％よりも大きい。ここ
で、IACSはインターナショナル・アニールド・カッパ・
スタンダード（International Annealed Copper Standa
rd）の略であり、純銅の値は100％である。
成熟した装置に対し、リードフレームとして用いられ
る銅合金の例を挙げれば、下記の通りである。パーセン
ト値は、特に断らない限り、すべて重量パーセント値で
ある。頭に「Ｃ」の文字を付した５桁の数字の合金は、
カッパ・ディベロップメント・アソシエーションおよび
アメリカン・ソサイアティ・オブ・メタルにより推奨さ
れた、合金に対するUNS（ユニファイド・ナンバリング
・システム）記法である。
オリン・コーポレーション（スタンフォード、コネチ
カット）により製造されたC15100は、ジルコニウムが0.
05％〜0.15％で残りは銅という組成を有する。名目上の
組成は、銅99.9％、ジルコニウム0.1％である。
オリン・コーポレーション（スタンフォード、コネチ
カット）により製造されたC19400は、鉄2.1％〜2.6％、
リン0.015％〜0.15％、亜鉛0.05％〜0.20％、残りは銅
という組成を有する。名目上の組成は、銅97.5％、鉄2.
35％、リン0.3％、亜鉛0.12％である。
オリン・コーポレーション（スタンフォード、コネチ
カット）により製造されたC19500は、鉄1.0％〜2.0％、
リン0.01％〜0.35％、コバルト0.30％〜1.3％、スズ0.1
0％〜1.0％、残りは銅という組成を有する。名目上の組
成は、銅97％、鉄1.5％、リン0.1％、コバルト0.8％、
スズ0.6％である。
オリン・コーポレーション（スタンフォード、コネチ
カット）により製造されたC19700は、鉄0.30％〜1.2
％、リン0.10％〜0.40％、マグネシウム0.01％〜0.20
％、残りは銅という組成を有する。名目上の組成は、銅
99％、鉄0.6％、リン0.2％、マグネシウム0.05％であ
る。
ミツビシ・エレクトリック・コーポレーション（東
京、日本）により製造されたC50710は、スズ1.7％〜2.3
％、ニッケル0.1％〜0.4％、リン0.15％以下、残りは銅
という組成を有する。
コーベ・スチール・Ltd（東京、日本）により製造さ
れたC19210は、鉄0.05％〜0.15％、リン0.025％〜0.040
％、残りは銅という組成を有する。
ミツビシ・シンドー・カンパニ・Ltd（東京、日本）
により製造されたC19520は、鉄0.5％〜1.5％、スズ0.5
％〜1.5％、リン0.01％〜0.35％、残りは銅という組成
を有する。
ビーランド・ベルケ（ウルム・ドイツ）により製造さ
れたC18070は、クロム0.15％〜0.40％、チタン0.01％〜
0.40％、シリコン0.02％〜0.07％、残りは銅という組成
を有する。
ポーング・サン・メタル・コーポレーション（インチ
ェオン、韓国）により製造されたC19010は、ニッケル0.
8％〜1.8％、シリコン0.15％〜0.35％、リン0.01％〜0.
05％、残りは銅という組成を有する。
最近開発された電子パッケージは、薄い小型アウトラ
イン・パッケージ（TSOP）および薄いクヮッド・フラッ
ト・パック（TQFP）のような、薄いパッケージを有す
る。薄いパッケージの厚さは約２ミリメートル以下であ
り、その典型的な厚さは、1.0ミリメートルないし1.3ミ
リメートルである。最近開発された他のパッケージは、
テープパック・パッケージのような、クヮッド・フラッ
ト・パック（QFP）および成形されたキャリア・リング
・パッケージ（MCR）を有する。テープパック（TapePa
K）は、ナショナル・セミコンダクタ・コーポレーショ
ン（サンタ・クララ、カリフォルニア）の商標である。
最近開発されたパッケージのためのリードフレームに
対しては、厚さが約0.2mm（0.008インチ）未満であり、
そして典型的には、0.13mm〜0.15mm（0.005インチ〜0.0
06インチ）の程度であることが要請される。降伏強度
は、中程度で約485MPa（70ksi）より大きい（30％IACS
導電率より大きい）。
前記のC19400およびC19700の他に、これらのパッケー
ジに対するリードフレーム合金の例を挙げれば、次の通
りである。
オリン・コーポレーション（スタンフォード、コネチ
カット）により製造されたC70250は、ニッケル２％〜4.
8％、シリコン0.2％〜1.4％、マグネシウム0.05％〜0.4
5％、残りは銅という組成を有する。名目上の組成は、
銅96.2％、ニケッル3.0％、シリコン0.65％、マグネシ
ウム0.15％である。
フルカワ・エレクトリック・カンパニ・Ltd（東京、
日本）により製造されたEFTEC−64Tのおおよその組成
は、クロム0.30％〜0.40％、スズ0.20％〜0.30％、亜鉛
0.15％〜0.25％、残りは銅である。
コーベ・スチールにより製造されたKLF−125のおおよ
その組成は、ニッケル2.7％〜3.7％、シリコン0.2％〜
1.2％、亜鉛0.1％〜0.5％、残りは銅である。
ミツビシ・エレクトリックにより製造されたMF224の
組成は、ニッケル1.9％〜2.9％、シリコン0.20％〜0.60
％、リン0.10％〜0.20％、残りは銅である。
クロム−亜鉛層で被覆された、鉄またはニッケルを基
本とする合金のリードフレームはまた、本発明により改
良される。これらのリードフレームは、コバール（重量
パーセントでFe54％、Ni29％、Co17％の合金の商標）お
よび合金42（重量パーセントでNi42％、残りはFe）を有
する。
電子パッケージに用いられるポリマ樹脂は、熱膨張係
数が比較的大きいという傾向がある。パッケージ部品
は、通常、また熱膨張係数の大きな銅またはアルミニウ
ムを基本とする合金で製造される。熱膨張係数の不整合
により生ずる応力をできるだけ小さくするために、リー
ドフレームは銅または銅合金の基板でまた作成されるこ
とが好ましい。銅合金C7025は、導電率が比較的大きく
そして熱誘起軟化に対する耐性が比較的大きいので、好
ましいリードフレーム材料である。
厚さが約0.13mmないし約0.51mm（0.005インチ〜0.020
インチ）である金属基板が備えられる。さらに詳細にい
えば、デュアル・イン・ライン・パッケージのためのリ
ードフレームに対する厚さは、約0.25mmないし約0.38mm
（0.010インチ〜0.015インチ）である。このデュアル・
イン・ライン・パッケージでは、導線はパッケージ本体
の両側に取り付けられる。クワッド・パッケージのため
のリードフレームに対する好ましい厚さは、約0.13mmな
いし約0.25mm（0.005インチ〜0.010インチ）である。こ
のクワッド・パッケージでは、導線はパッケージ本体の
４つの側面に取り付けられる。この基板は、スタンピン
グまたはエッチングのような従来の適当な処理工程によ
り、リードフレームの中に作成することができる。
次に、リードフレームは少なくとも１つの金属層で被
覆される。最も外側の層は、下記で説明されるように、
亜鉛対クロムの比が4:1以上であるクロムと亜鉛との混
合体で作成されるが、中間層はニッケルで作成すること
ができる。それは、後の層が金属基板の中に拡散するこ
とを防止するためである。導線の接合強度を増大するた
めに、銀またはアルミニウムの層を用いることができ
る。
最も外側の層は、亜鉛対クロムの比が4:1以上である
クロムと亜鉛との混合体である。最も外側の層は薄く、
その厚さは、約10オングストロームないし約1000オング
ストロームの程度である。さらに詳細にいえば、その厚
さは約10オングストロームないし約100オングストロー
ムであり、そして最も好ましい厚さは、約40オングスト
ロームないし約80オングストロームである。最も外側の
被覆層により、耐酸化性が得られ、そして、導線の接合
強度を大幅に損なうことなく、または、後での組立工程
に有害な影響を与えることなく、ポリマ樹脂に対する接
着性の増大を得ることができる。最も外側の層は、浸漬
メッキ、電解メッキ、または、クラディングのような任
意の適切な技術により、作成することができる。
好ましい被覆体は、クロムおよび亜鉛の両方で作成さ
れる。この被覆体は、従来の任意の方法で沈着すること
ができる。この被覆体は、クロムと亜鉛の同時沈着層で
あることもできるし、または、順次に沈着された層であ
ることもできる。この被覆体を沈着する１つの好ましい
方法は、リンほかの米国特許第5,022,968号に開示され
ている。この特許は、防錆の目的のために、クロムと亜
鉛を含有する被覆体層を開示している。この被覆体層
は、水酸化物イオンと、１リットル当り約0.07グラムか
ら約7g/lの亜鉛イオンと、約0.1g/lから約100g/lの水溶
性６価クロム塩とを有する、塩基性水溶性電解液から、
電気分解で沈着される。この場合、亜鉛イオン、また
は、クロム（VI）イオン、または、両方の濃度は、1.0g
/l以下である。被覆層の亜鉛対クロムの比は4:1以上で
ある。分析された１つの試料の組成は、Crが５原子パー
セント、Zn21原子％、Ｏ原子56％、Ｃ原子16％、Cu原子
１％である。
亜鉛対クロムの比が4:1以上であるクロムと亜鉛との
混合体からなる金属層を最も外側に有するリードフレー
ムにより、増強された電子パッケージが得られる。第１
図は、本発明の増強されたリードフレーム12が組み込ま
れている成形されたプラスチック・パッケージの横断面
図である。この増強されたリードフレーム12は、複数個
の内部導線16および複数個の外部導線18に形作られた導
電性の金属基板14を有する。導電性の金属基板14は、約
0.13mmないし約0.51mm（0.005インチないし0.020イン
チ）の厚さを有する。その厚さの最も典型的な値は、約
0.25mmないし約0.38mm（0.010インチないし0.015イン
チ）である。
導電性の金属基板14を被覆する複数個の金属層を配置
することができる。最も外側の層20（図面では、この層
は正しい寸法では描かれていない）は、クロムと亜鉛と
の混合体からできている。最も好ましいのは、この最も
外側の層20が、亜鉛対クロムの比が4:1以上であるクロ
ムと亜鉛の混合体である、同時沈着された層であること
である。
電子装置22は、接合導線24またはテープ・オートメイ
テッド・ボンデング（TAB）ビーム導線のような適切な
手段により、増強されたリードフレーム12に電気的に相
互接続される。接合導線24は、加熱圧縮接合または加熱
超音波接合により、内部導線16に接続される。導線の接
合は、最も外側の層20に対して、または、内側の被覆層
に対して、または、基板に対して行うことができる。最
も外側の被覆層20は、この被覆層の沈着期間中に内側導
線をマスクすることにより、または、後で除去すること
によるかのいずれかによって、内側導線16から省略する
ことができる。亜鉛対クロムの比が約4:1以上であると
いう好ましい比が用いられる時、除去は容易に実行する
ことができる。最も外側の被覆層は、希塩酸または希硫
酸に浸すことにより、容易に除去することができる。
（下記の実施例１に示されているように）本発明によ
り被覆されたリードフレームに対する導線接合の接合強
度は、銀がメッキされた従来のリードフレームに対して
行われた接合の接合強度よりも大幅に小さくはないこと
が、本出願人により確かめられた。
成形されたプラスチック・パッケージの中の電子装置
は、典型的には、導電性の金属基板14と同じ材料で作成
され、そして、中央に配置されたダイ取付パッド26によ
り保持される。ダイ取付パッド26とモールド用樹脂28と
の間に湿気が蓄積するから、ダイ取付パッド26はまた、
亜鉛対クロムの比が4:1以上であるクロムと亜鉛との混
合体からなる最も外側の層20で被覆される。
電子装置22は、ダイ取付材料30により、ダイ取付パッ
ド26に取り付けられる。ダイ取付材料30は、ポリマ接着
材料またはハンダであることができる。もしダイ取付接
着材料として金属ハンダが用いられるならば、最も外側
の層20はポリマ・ダイ取付接着材料30の接合を増強する
一方で、電子装置22と接触しているその表面から、最も
外側の層20を省略することができる。最も外側の層は、
沈着期間中のマスキング、または、後での希塩酸または
希硫酸の中でのエッチングのいずれかにより、除去する
ことができる。
電子装置22がいったんダイ取付パッド26に接合され、
そして、増強されたリードフレーム12に接合導線24によ
り電気的に相互接続されるならば、この組立体は成形用
樹脂の中に封止される。ポリマ樹脂が、電子装置22およ
び内部導線16についてモールドされる。適切な任意のモ
ールド用樹脂、例えば、ニットー・デンコー・コーポレ
ーション（大阪，日本）により製造されたニットー180B
のようなモールド用樹脂を用いることができる。
第２の形式の電子装置が第２図に示されている。パッ
ケージ40は、別々の基板部品42とカバー部品44とを有す
る。前述したような増強されたリードフレーム12が、基
板42とカバー44との間に配置される。基板42およびカバ
ー44は、金属、ポリマ、または、セラミックのような任
意の適切な材料から作成され得る。基板42とカバー44の
両方は、典型的には、同じ金属で製造される。それは、
熱膨張係数の不整合から生ずる応力を避けるためであ
る。基板42およびカバー44に対する最も好ましい材料
は、銅および銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム
合金、ポリマである。電子装置22から熱を効率的に取り
除くために、基板部品42は銅合金またはアルミニウム合
金であることが好ましい。米国特許第4,939,316号に開
示されているように、基板42およびカバー44がアルミニ
ウム合金である時、陽極酸化層を最も外側の層20′とし
て作成することにより、ポリマ樹脂46に対する接合を改
善することができる。基板部品およびカバー部品が銅ま
たは銅合金である時、最も外側の層20′は、クロム被覆
体、または、亜鉛被覆体、または、本発明のクロムと亜
鉛との混合体の被覆体であることが好ましい。
増強されたリードフレーム12が、別個の基板部品42と
カバー部品44との間に配置され、そして、デキスタ・カ
ンパニ（ピッツバーグ、カリフォルニア）により製造さ
れているハイゾルXEA9684NMのようなポリマ接着剤46に
より、これらの両者に接着される。増強されたリードフ
レーム12の最も外側の層20により、ポリマ樹脂に対する
接着が改善され、そして、リードフレーム／ポリマの界
面に沿って湿気が侵入することが減る。ポリマ樹脂46に
接触する基板部品42とカバー部品44のこれらの表面の上
に、最も外側の層20′を沈着することにより、接着がさ
らに改善される。
電子装置のパッケージの組立ての後、通常、外部導線
のチップ18がハンダで被覆される。最も外側の層20が、
希塩酸または希硫酸で容易に溶解され、そして、ハンダ
層の電解沈着の活動段階の期間中、容易に除去される。
浸漬被覆および高温浸漬は、同様に、最も外側の層20の
存在により影響されない。
最も外側の層20により、リードフレームのポリマ樹脂
への接着が改善される機構は十分には理解されていない
が、接着が改善される理由の一部分は層の耐錆特性によ
るものであると、本出願人は考えている。電子パッケー
ジの組み立て期間中、リードフレームは高い温度にさら
される。電子装置をダイ取付パッドに接合する際、リー
ドフレームは約280℃の温度にさらされる。導線接合の
際には、内部導線は約175℃の温度にさらされる。ポリ
マ封止、または、基板部品とカバー部品のポリマ封止で
は、リードフレームおよびダイ取付パドルは約190℃の
温度にさらされる。スズ・メッキまたはハンダ付けで
は、外部導線は約260℃の温度にさらされる。高い温度
にさらされるたびに、銅の酸化物の生成が促進される。
銅の酸化物は、金属銅に十分によくは接着しない。リー
ドフレームとポリマ接着剤との間で起こる接合の故障
は、銅の酸化物と金属銅基板との間に原因があると考え
られる。上述したような被覆層を沈着することにより、
銅の酸化物の生成が抑止され、そして、ポリマ接着剤と
金属銅基板との間に直接の接触が可能である。
けれども、十分には分かっていない理由により、本発
明の最も外側の被覆体を有するリードフレームの接着で
は、ニッケルのような他の金属被覆体を有するリードフ
レームの接着よりも、優れた性能を示す。第３図に示さ
れた検査装置を用いて、この改善の程度が判定された。
第３図には金属カバー部品48が示されている。この金属
カバー部品48は、それに接合された樹脂リング50（点線
で示されている）を有する。検査ストリップ52は、厚さ
が0.15mm（0.006インチ）で幅が6.35mm（0.25インチ）
であり、複数個の導線をシュミレートしている。同じよ
うに取り付けられた樹脂リングを備えた整合した基板部
品が、検査ストリップ52の反対側に接合された。この検
査構造体の組み立ての前に、チップの取付けと導線の接
合とをシュミレートするために、検査ストリップ52が空
気中で高い温度の下に置かれる。その後、検査ストリッ
プ52は基板部品とカバー部品との間に接合され、樹脂接
着剤50で封止される。
このパッケージ体は、インストン（カントン、マサチ
ューセッツ）により製造された引張り検査機械のような
適切な検査装置に取り付けられる。検査ストリップ52
が、検査体から、矢印で示されたように、通常は平行な
方向に引張られる。検査ストリップ52を取り去るのに必
要なせん断応力により、接着剤の接合強度の指標が得ら
れる。実施例２ないし実施例４に示されているように、
本発明の被覆体により、他の金属被覆体、または、他の
酸化物被覆体、または、裸の金属基板に比べて、優れた
接合が得られる。一方、実施例１は、導線が接合可能で
ある被覆体を示している。
下記の実施例は例示のためのものであって、本発明の
範囲がこれらの実施例に限定されることを意味するもの
ではない。
実施例１ 厚さが約0.15mm（0.006インチ）の４個の銅合金C7025
検査クーポンが、導線の接合強度を評価するために、銀
が約200マイクロインチ−400マイクロインチにメッキさ
れた。その後、２個のクーポンは、クロム・亜鉛の材料
の最も外側の層で、電解により被覆された。Cr−Znで被
覆された１個のクーポンと、Cr−Znの最も外側の層のな
い１個のクーポンとが、接着剤のダイ取り付けをシュミ
レートするために、空気中で２時間、175℃にまで加熱
された。その後、直径が0.001インチの金の接合導線
が、熱圧着接合により、４個のクーポンすべてに接合さ
れた。次に、導線引張検査計を用いて、基板から導線を
引張るのに必要な力が測定された。
第１表に示されているように、Cr−Znの最も外側の層
は、導線の接合強度を大幅に小さくすることはない。
第１表 クーポン 引張り強度 C7025/Ag 9.5グラム C7025/Ag/Cr−Zn 9.3〜9.6グラム C7025/Ag/175℃に加熱 8.7グラム C7025/Ag/Cr−Zn/175℃に加熱 7.7〜8.2グラム 実施例２ 幅が9.5mm（0.375インチ）で厚さが0.25mm（0.010イ
ンチ）の８個の銅合金C7025クーポンが、２つの群に分
けられた。４個のクーポンはクロム・亜鉛からなる被覆
体で被覆され、一方、他の４個のクーポンは被覆されな
いままである。そして、組立体をシュミレートするため
に、２個の被覆されたクーポンおよび２個の被覆されな
いクーポンが加熱された。加熱は、ダイ取付けをシュミ
レートするために、空気中で175℃で２時間行われ、そ
の後、導線接合をシュミレートするために、空気中で25
0℃で３分間行われた。次に、これらのクーポンが、ニ
ットー150SGモールド用樹脂の中に封止され、そして、
クーポンを取り去るのに必要な引張り強度が測定され
た。第２表に示されているように、本発明の最も外側の
被覆体を有する場合、モールド用樹脂に対する接着の増
大が得られた。
第２表 クーポン 引張り強度 C7025 1013グラム C7025/Cr−Zn 1400グラム C7025/熱処理実施 791グラム C7025/Cr−Zn/熱処理実施 1212グラム 残りの４個のクーポンは、モールド用樹脂の中に封止
された後、温度121℃で相対湿度100％において96時間、
圧力料理器の中に置かれた。本発明の最も外側の被覆体
はまた、第３表に示されているように、優れた接着特性
を示すことが分かった。
第３表 クーポン 引張り強度 C7025 220グラム C7025/Cr−Zn 850グラム C7025/熱処理実施 269グラム C7025/Cr−Zn/熱処理実施 561グラム 実施例３ 第３図に示された検査パッケージは、ハイソルXEA948
5NM接着剤と、陽極酸化されたアルミニウム基板部品お
よびカバー部品と、C7025検査ストリップとを用いて製
造された。
第４図において参照番号54で示された第１クーポン
は、付加的な被覆層を全く有しないC7025クーポンであ
る。
参照番号56で示された第２クーポンは、銅の酸化物の
最も外側の層を有するクーポンである。
参照番号58で示されたクーポンは、ニッケル硫酸塩浴
から電解沈着されたニッケル表面の最も外側の層を有す
るクーポンである。
参照番号60で示されたクーポンは、亜鉛対クロム比が
約4:1以上である亜鉛とクロムの混合体で被覆された最
も外側の層を有するクーポンである。
初期のせん断応力は、被覆のないC7025クーポン54に
対して最大であり、亜鉛：クロムが同時沈着された層60
は少し小さなせん断応力を有する。最も外側のニッケル
層を有するクーポン58、または、酸化された銅を有する
クーポン60は、かなり低い初期せん断応力を有する。
次に、検査試料は150℃の不活性液体の中に５分間浸
され、熱的ショックが与えられ、そしてその後、−65℃
の第２不活性液体の中に入れられる。このサイクルが15
回と100回の両方が繰り返された。第４図に示されてい
るように、被覆のないC7025クーポン54のせん断強度
は、約15サイクルの後、減少を始める。亜鉛：クロム層
で被覆されたC7025クーポン60では、変化は事実上なか
った。
100サイクルで、Cr−Znで被覆された基板60は、他の
任意の試料よりも大幅に大きなせん断強度を有する。
実施例４ 検査クーポンは実施例３と同様にして用意された。こ
の検査クーポンが、121℃、15psigにおいて、相対湿度1
00％で、100時間および200時間の間、圧力料理器の中に
入れられた。
被覆のないクーポン54と、ニッケルで被覆されたクー
ポン58と、酸化物で被覆されたクーポン56とのすべて
は、100時間と200時間との両方で、せん断応力に大幅な
減少が見られた。亜鉛とクロムで被覆されたクーポン60
は、せん断応力に大幅な減少が見られなかった。
リードフレームとポリマ樹脂との間の接着を改善する
問題に関連して本発明が説明されたが、上述したような
最も外側の被覆体を沈着することにより、任意の金属基
板とポリマ樹脂との間の接着が改善されるのは確実であ
る。本発明の応用される範囲は、電子パッケージの組立
体に限定されるものではない。
上述した目的、特徴、および、利点を完全に満たす、
ポリマ樹脂に対し増強された接着を備えたリードフレー
ムを有するパッケージが本発明により得られることは、
明らかである。本発明は特定の実施例に関連して説明さ
れたが、前記説明から、本発明の範囲内において、多く
の変更実施例および修正実施例の可能であることは、当
業者にはすぐに分かるであろう。したがって、このよう
な変更実施例および修正実施例はすべて、本発明の範囲
内に包含されるものと理解しなければならない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 23/28 Ｈ０１Ｌ 23/28 Ａ (72)発明者 マフリカー，ディーパック アメリカ合衆国 06443 コネチカット 州マジソン，マートレシャムヒース レ ーン 20

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内部導線（16）および外部導線（18）に形
    作られた、かつ、少なくとも最も外側の金属層（20）で
    被覆された導電性の金属基板（14）を有し、 前記最も外側の金属層（20）が、亜鉛対クロムの比が4:
    1以上であるクロムと亜鉛との混合体であり、 前記最も外側の金属層（20）の一部が、ポリマ樹脂に接
    着されており、 前記最も外側の金属層（20）の厚さが、10オングストロ
    ームから100オングストロームであることを特徴とす
    る、パッケージ。
  2. 【請求項２】請求項１記載のパッケージにおいて、前記
    導電性の金属基板（14）が銅、鉄、ニッケル、および、
    それらの合金から成る群から選定されることを特徴とす
    る、パッケージ。
  3. 【請求項３】請求項２記載のパッケージにおいて、前記
    導電性の金属基板（14）が銅合金であることを特徴とす
    る、パッケージ。
  4. 【請求項４】請求項３記載のパッケージにおいて、亜鉛
    とクロムが同時に沈着されることを特徴とする、パッケ
    ージ。
  5. 【請求項５】請求項４記載のパッケージにおいて、 前記パッケージが、モールド・プラスチック・パッケー
    ジ（10）であり、 前記内部導線（16）がモールド・プラスチック・パッケ
    ージ（10）の中に封止されることを特徴とする、パッケ
    ージ。
  6. 【請求項６】請求項４記載のパッケージにおいて、 前記パッケージが、基板部品（42）とカバー部品（44）
    とを有する電子パッケージ（40）であり、 前記内部導線（16）が前記基板部品（42）と前記カバー
    部品（44）との間に配置され、かつ、前記内部導線（1
    6）が前記基板部品（42）および前記カバー部品（44）
    に接合されることを特徴とする、パッケージ。
  7. 【請求項７】請求項５または請求項６記載のパッケージ
    において、前記内部導線（16）が最も外側の金属層（2
    0）で被覆されていないことを特徴とする、パッケー
    ジ。
  8. 【請求項８】請求項６記載のパッケージにおいて、前記
    基板部品（42）および前記カバー部品（44）が銅、また
    は、アルミニウム、または、それらの合金であるように
    選定されることを特徴とする、パッケージ。
  9. 【請求項９】請求項８記載のパッケージにおいて、前記
    基板部品（42）および前記カバー部品（44）が、少なく
    とも接着接合手段（46）と接触したこれらの表面を被覆
    する接着増進層（20′）を有することを特徴とする、パ
    ッケージ。
  10. 【請求項１０】請求項９記載のパッケージにおいて、前
    記基板部品（42）および前記カバー部品（44）がアルミ
    ニウムまたはアルミニウム合金であり、かつ、前記接着
    増進層（20′）が陽極酸化層であることを特徴とする、
    パッケージ。
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