JPH0137852B2 - - Google Patents
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- JPH0137852B2 JPH0137852B2 JP59182210A JP18221084A JPH0137852B2 JP H0137852 B2 JPH0137852 B2 JP H0137852B2 JP 59182210 A JP59182210 A JP 59182210A JP 18221084 A JP18221084 A JP 18221084A JP H0137852 B2 JPH0137852 B2 JP H0137852B2
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明はインナーリード部にアルミニウムを被
着したリードフレームの製造方法に関する。 〔従来の技術〕 半導体集積回路（IC）素子のパツケージング
方式の一つにセラミツクパツケージがある。この
方式は、IC素子収納用の窪みを有するセラミツ
ク基板にFe−Ni合金製リードフレームを低融点
ガラスで固定し、該基板の窪みの底部にIC素子
をろう材又はガガラスで固着し、IC素子上の電
極とリードフレームのインナーリード部をボンデ
イングワイヤーで接続した後、該基板上にセラミ
ツク蓋板を載せ、低融点ガラスで封止するもので
ある。この方式のパツケージは放熱性に優れてい
るため、比較的出力の大きいICや高速動作によ
り放熱が問題となるICによく用いられるが、信
頼性維持のため次のような配慮が為されている。 即ちIC素子上の電極材料はアルミニウム（Al）
が一般的であるが、このAl電極に金線をボンデ
イングした場合、熱が加わると該ボンデイング個
所にパープルプレーグと呼ばれるAu−Al金属間
化合物が生成し、この物質は脆いためボンデイン
グワイヤーが外れることがあるので、この方式の
パツケージにはボンデイングワイヤーとしてAl
線を用いるようにしている。又、インナーリード
部はボンデイングしやすいように金、銀等のメツ
キ被膜を設けるのが一般的であるが、該被膜に
Al線を接続すると上記と同様の現象が起るので、
インナーリード部の被着金属としてAlを用いる
ようにしている。 ところがこのAlを湿式で電気メツキする技術
は未だ確立されておらず、このため従来のAl被
着リードフレームは、条材の中央部にAlテープ
をストライプ状に張り付けたクラツド材をプレス
打抜きして製造されていた。 しかしながらこのクラツド材によれば、アウタ
ーリードはAlが被着されていない部分に形成し
なければならず、Alストライプの両側二方向の
みに限定される。然るに近年ICの集積度向上に
塙なつてIC素子上の電極数が増し、アウターリ
ードが四方向に延びるリードフレーム（クオド型
リードフレームと称する）が必要とされるように
なつてきた。このような形状のリードフレームの
場合はインナーリード部のみにスポツト状にAl
が被着されていなければならないが、上記クラツ
ド材からはそのようなリードフレームを得ること
ができず、スポツト状のAl被膜を有するクラツ
ド材を製造することも又困難である。このような
事情から真空蒸着法、イオンプレーテイング法、
スパツタリング法などの物理蒸着の適用が考えら
れ、実用化されてもいるが、未だ満足すべきもの
が得られていない。 例えば、真空蒸着法はAl被膜の密着性に難点
があり、又この方法によるAl被膜は再結晶化し
易く、前記パツケージング工程で受ける加熱によ
つてリードフレームの素地金属が拡散してAl被
膜の反射率が低下する欠点がある。近年のワイヤ
ーボンダーは反射率の違いによりAl被膜面を検
出して自動的にボンデイングするようになつてお
り、反射率の低下は自動ボンデイングにとつて不
都合である。一方イオンプレーテイング法は通常
10-2〜10-3Torrのアルゴンガスを用い、グロー
放電中で蒸発原子をイオン化し、−１〜−5KVの
電位をかけた基体に衝突させて蒸着させるので、
密着性の良好な被膜が得られる利点はあるが、該
被膜の硬度が高いという欠点がある。硬度が高く
なる原因はアルゴンガスがAl被膜へ混入するた
めと思われる。スパツタリング法もアルゴンガス
のグロー放電を用いる点はイオンプレーテイング
法と同様であり、Al被膜の硬度は高い。このAl
被膜の硬度はAl線のボンデイング性に影響し、
ボンデイング条件が一定ならば硬度が低い程ボン
デイング不良率が減少する。又、一定の不良率が
許容されるならば硬度が低いボンデイング速度を
速くすることができる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、密
着性が良好で加熱による反射率の低下がなく、し
かも硬度の低いAl被膜を有するリードフレーム
の製造方法を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 この目的を達成するための本発明者等は放電ガ
スを用いないアーク放電形イオンプレーテイング
によればアルゴンガスの混入が無くなるためAl
被膜の硬度を低下できると考え、種々の実験の結
果、真空度を10-5Torr以上とし、基体となるリ
ードフレームの温度を100〜240℃に保ちながらア
ルミニウムを被着すれば密着性、反射率、硬度共
に満足し得るAl被膜が得られることを見出して
本発明に到達した。 アーク放電形イオンプレーテイング法は放電用
のガスを用いないので、蒸発原子のイオン化のた
め蒸発源に対して50〜100VDCにバイアスされた
イオン化電極を用いる。即ち、このイオン化電極
により蒸発源からの熱電子、二次電子を加速し、
蒸発原子との衝突によつてイオン化し、アーク放
電を誘起せしめるのである。 〔作用〕 本発明において真空度と基体の温度が重要であ
り、真空度は10-5Torr以上の高真空に保つ必要
がある。真空度が10-5Torrを下回ると残留ガス
の酸素、Al蒸発源に吸着している微量の水分の
分解により生成する酸素等でAlが酸化され、し
かも異常成長が起るために表面が粗いAl被膜と
なるからである。又、このような被膜は電導度も
低くなる。従つてイオンプレーテイング中、真空
度は10-5Torr以上に保つ必要がある。この真空
度は高い程好ましいが、油拡散ポンプで到達でき
る10-7Torrまでが実用的な範囲である。
10-7Torr以上にするためにはイオンポンプ、ク
ライオポンプ等が必要であるが、これらの装置は
高価であり、経済的に難点がある。 又、基体となるリードフレームの温度は100〜
240℃に保つ必要がある。100℃未満ではAl被膜
の密着性が不充分となり、基体温度が高くなるに
従つて密着性は良好となる。ところがこの基体温
度をあまり高くすると、Al被膜が再結晶化し易
くなり、リードフレームの素地金属が前記パツケ
ージング工程で受ける加熱によつてAl被膜中に
拡散し、Al被膜の反射率を低下させる。この拡
散はAl被着時の基体温度が240℃を超えると顕著
となるので、リードフレームの温度は100〜240℃
の範囲に保つ必要がある。好ましい範囲は150〜
200℃である。 〔実施例〕 実験装置として、縦型円筒状の真空容器を有す
るアーク放電形イオンプレーテイング装置を用い
た。真空容器内には、中央下部に銅製ルツボ、ル
ツボ上方に棒状のイオン化電極が配置され、更に
ルツボ上方約15cmの位置にルツボに対向して基体
が配置できるようになつている。又、基体の背面
には基体温度を調節するヒーターが配置され、一
方ルツボの下部には蒸発源加熱用の225゜偏向電子
銃が配置されている。上記ルツボに純度99.999％
のAlを装入し、基体として42アロイ（Ni42重量
％、残部Fe）製のリード数108本のクオド型リー
ドフレームを用い、該リードフレームを15mm角の
開口を有するステンレス製マスク板と押え板とで
挟み、真空容器内を５×10-6Torrに排気した後、
基体温度を40℃、100℃、150℃、200℃、250℃、
300℃と変化させてAl蒸気実験を行なつた。Al蒸
着速度は毎分約1μｍとし、各々２分間蒸着した。
尚蒸着中真空容器内圧力は９〜10×10-6Torrに
維持した。 得られたAl被膜について、密着性試験、熱処
理試験を行ない、又硬度を測定した。結果を第１
表に示す。各試験、測定方法は次の通りであつ
た。 (i) 密着性……スコツチ（米国3M社の登録商標）
テープをAl被膜に接着させた後該テープを引
き剥し、Al被膜がリードフレームから剥離す
るか否かで密着性を判定する。全く剥離が認め
られない場合は〇印、一部剥離が認められる場
合は△印、全面に亘つて剥離したものは×印と
した。 (ii) 熱処理……窒素雰因気中、450℃で10分間加
熱後、Al被膜表面に下地金属が拡散している
か否かをＸ線回折によつて調べる。Fe及びNi
の拡散が認められない場合は〇印、認められる
場合は×印とした。 (iii) 硬度……超微小硬度を用い、0.5ｇの荷重を
30秒間加えて測定した。
着したリードフレームの製造方法に関する。 〔従来の技術〕 半導体集積回路（IC）素子のパツケージング
方式の一つにセラミツクパツケージがある。この
方式は、IC素子収納用の窪みを有するセラミツ
ク基板にFe−Ni合金製リードフレームを低融点
ガラスで固定し、該基板の窪みの底部にIC素子
をろう材又はガガラスで固着し、IC素子上の電
極とリードフレームのインナーリード部をボンデ
イングワイヤーで接続した後、該基板上にセラミ
ツク蓋板を載せ、低融点ガラスで封止するもので
ある。この方式のパツケージは放熱性に優れてい
るため、比較的出力の大きいICや高速動作によ
り放熱が問題となるICによく用いられるが、信
頼性維持のため次のような配慮が為されている。 即ちIC素子上の電極材料はアルミニウム（Al）
が一般的であるが、このAl電極に金線をボンデ
イングした場合、熱が加わると該ボンデイング個
所にパープルプレーグと呼ばれるAu−Al金属間
化合物が生成し、この物質は脆いためボンデイン
グワイヤーが外れることがあるので、この方式の
パツケージにはボンデイングワイヤーとしてAl
線を用いるようにしている。又、インナーリード
部はボンデイングしやすいように金、銀等のメツ
キ被膜を設けるのが一般的であるが、該被膜に
Al線を接続すると上記と同様の現象が起るので、
インナーリード部の被着金属としてAlを用いる
ようにしている。 ところがこのAlを湿式で電気メツキする技術
は未だ確立されておらず、このため従来のAl被
着リードフレームは、条材の中央部にAlテープ
をストライプ状に張り付けたクラツド材をプレス
打抜きして製造されていた。 しかしながらこのクラツド材によれば、アウタ
ーリードはAlが被着されていない部分に形成し
なければならず、Alストライプの両側二方向の
みに限定される。然るに近年ICの集積度向上に
塙なつてIC素子上の電極数が増し、アウターリ
ードが四方向に延びるリードフレーム（クオド型
リードフレームと称する）が必要とされるように
なつてきた。このような形状のリードフレームの
場合はインナーリード部のみにスポツト状にAl
が被着されていなければならないが、上記クラツ
ド材からはそのようなリードフレームを得ること
ができず、スポツト状のAl被膜を有するクラツ
ド材を製造することも又困難である。このような
事情から真空蒸着法、イオンプレーテイング法、
スパツタリング法などの物理蒸着の適用が考えら
れ、実用化されてもいるが、未だ満足すべきもの
が得られていない。 例えば、真空蒸着法はAl被膜の密着性に難点
があり、又この方法によるAl被膜は再結晶化し
易く、前記パツケージング工程で受ける加熱によ
つてリードフレームの素地金属が拡散してAl被
膜の反射率が低下する欠点がある。近年のワイヤ
ーボンダーは反射率の違いによりAl被膜面を検
出して自動的にボンデイングするようになつてお
り、反射率の低下は自動ボンデイングにとつて不
都合である。一方イオンプレーテイング法は通常
10-2〜10-3Torrのアルゴンガスを用い、グロー
放電中で蒸発原子をイオン化し、−１〜−5KVの
電位をかけた基体に衝突させて蒸着させるので、
密着性の良好な被膜が得られる利点はあるが、該
被膜の硬度が高いという欠点がある。硬度が高く
なる原因はアルゴンガスがAl被膜へ混入するた
めと思われる。スパツタリング法もアルゴンガス
のグロー放電を用いる点はイオンプレーテイング
法と同様であり、Al被膜の硬度は高い。このAl
被膜の硬度はAl線のボンデイング性に影響し、
ボンデイング条件が一定ならば硬度が低い程ボン
デイング不良率が減少する。又、一定の不良率が
許容されるならば硬度が低いボンデイング速度を
速くすることができる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、密
着性が良好で加熱による反射率の低下がなく、し
かも硬度の低いAl被膜を有するリードフレーム
の製造方法を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 この目的を達成するための本発明者等は放電ガ
スを用いないアーク放電形イオンプレーテイング
によればアルゴンガスの混入が無くなるためAl
被膜の硬度を低下できると考え、種々の実験の結
果、真空度を10-5Torr以上とし、基体となるリ
ードフレームの温度を100〜240℃に保ちながらア
ルミニウムを被着すれば密着性、反射率、硬度共
に満足し得るAl被膜が得られることを見出して
本発明に到達した。 アーク放電形イオンプレーテイング法は放電用
のガスを用いないので、蒸発原子のイオン化のた
め蒸発源に対して50〜100VDCにバイアスされた
イオン化電極を用いる。即ち、このイオン化電極
により蒸発源からの熱電子、二次電子を加速し、
蒸発原子との衝突によつてイオン化し、アーク放
電を誘起せしめるのである。 〔作用〕 本発明において真空度と基体の温度が重要であ
り、真空度は10-5Torr以上の高真空に保つ必要
がある。真空度が10-5Torrを下回ると残留ガス
の酸素、Al蒸発源に吸着している微量の水分の
分解により生成する酸素等でAlが酸化され、し
かも異常成長が起るために表面が粗いAl被膜と
なるからである。又、このような被膜は電導度も
低くなる。従つてイオンプレーテイング中、真空
度は10-5Torr以上に保つ必要がある。この真空
度は高い程好ましいが、油拡散ポンプで到達でき
る10-7Torrまでが実用的な範囲である。
10-7Torr以上にするためにはイオンポンプ、ク
ライオポンプ等が必要であるが、これらの装置は
高価であり、経済的に難点がある。 又、基体となるリードフレームの温度は100〜
240℃に保つ必要がある。100℃未満ではAl被膜
の密着性が不充分となり、基体温度が高くなるに
従つて密着性は良好となる。ところがこの基体温
度をあまり高くすると、Al被膜が再結晶化し易
くなり、リードフレームの素地金属が前記パツケ
ージング工程で受ける加熱によつてAl被膜中に
拡散し、Al被膜の反射率を低下させる。この拡
散はAl被着時の基体温度が240℃を超えると顕著
となるので、リードフレームの温度は100〜240℃
の範囲に保つ必要がある。好ましい範囲は150〜
200℃である。 〔実施例〕 実験装置として、縦型円筒状の真空容器を有す
るアーク放電形イオンプレーテイング装置を用い
た。真空容器内には、中央下部に銅製ルツボ、ル
ツボ上方に棒状のイオン化電極が配置され、更に
ルツボ上方約15cmの位置にルツボに対向して基体
が配置できるようになつている。又、基体の背面
には基体温度を調節するヒーターが配置され、一
方ルツボの下部には蒸発源加熱用の225゜偏向電子
銃が配置されている。上記ルツボに純度99.999％
のAlを装入し、基体として42アロイ（Ni42重量
％、残部Fe）製のリード数108本のクオド型リー
ドフレームを用い、該リードフレームを15mm角の
開口を有するステンレス製マスク板と押え板とで
挟み、真空容器内を５×10-6Torrに排気した後、
基体温度を40℃、100℃、150℃、200℃、250℃、
300℃と変化させてAl蒸気実験を行なつた。Al蒸
着速度は毎分約1μｍとし、各々２分間蒸着した。
尚蒸着中真空容器内圧力は９〜10×10-6Torrに
維持した。 得られたAl被膜について、密着性試験、熱処
理試験を行ない、又硬度を測定した。結果を第１
表に示す。各試験、測定方法は次の通りであつ
た。 (i) 密着性……スコツチ（米国3M社の登録商標）
テープをAl被膜に接着させた後該テープを引
き剥し、Al被膜がリードフレームから剥離す
るか否かで密着性を判定する。全く剥離が認め
られない場合は〇印、一部剥離が認められる場
合は△印、全面に亘つて剥離したものは×印と
した。 (ii) 熱処理……窒素雰因気中、450℃で10分間加
熱後、Al被膜表面に下地金属が拡散している
か否かをＸ線回折によつて調べる。Fe及びNi
の拡散が認められない場合は〇印、認められる
場合は×印とした。 (iii) 硬度……超微小硬度を用い、0.5ｇの荷重を
30秒間加えて測定した。
【表】
本発明法によつて得られるAl被膜の硬度は超
微小硬度計で測定して17Kg／mm2程度で、通常のイ
オンプレーテイング法、スパツタリング法による
Al被膜硬度の約1/3である。Al被膜の硬度がこの
ように低下するためAl線のボンデイング性が極
めて良好となり、ボンデイング不良の減少、ボン
デイング速度の向上に寄与することができるよう
になつた。 又、本発明法の他の利点はアルゴンガスを用い
ないため、Alイオンの散乱が非常に少なくなる
ことで、スポツト状のAl被膜のエリア精度が格
段に向上する。又、真空装置内の基体以外の部分
へのAl付着量も減少し、材料効率が改善される。 本発明により密着性が良く、ワイヤーボンデイ
ングに好適のAl被膜を有するリードフレームを
製造できるようになり、更にリードフレームのリ
ード本数増大に充分対応できる技術を確立でき
た。
微小硬度計で測定して17Kg／mm2程度で、通常のイ
オンプレーテイング法、スパツタリング法による
Al被膜硬度の約1/3である。Al被膜の硬度がこの
ように低下するためAl線のボンデイング性が極
めて良好となり、ボンデイング不良の減少、ボン
デイング速度の向上に寄与することができるよう
になつた。 又、本発明法の他の利点はアルゴンガスを用い
ないため、Alイオンの散乱が非常に少なくなる
ことで、スポツト状のAl被膜のエリア精度が格
段に向上する。又、真空装置内の基体以外の部分
へのAl付着量も減少し、材料効率が改善される。 本発明により密着性が良く、ワイヤーボンデイ
ングに好適のAl被膜を有するリードフレームを
製造できるようになり、更にリードフレームのリ
ード本数増大に充分対応できる技術を確立でき
た。
Claims (1)
- １ アルミニウムを入れたルツボと、ルツボ上方
に配置したイオン化電極と、イオン化電極の更に
上方にインナーリード部が露出するような開口を
有するマスク板で覆いルツボのアルミニウムに対
向せしめて配置したFe−Ni合金製リードフレー
ムとを真空容器に収納し、該真空容器内を
10-5Torr以上の高真空に保ち、該リードフレー
ムの温度を100〜240℃に保持して、ルツボ内のア
ルミニウムを電子銃で加熱蒸発せしめ、ルツボ内
のアルミニウムに対して50〜100VDCにイオン化
電極をバイアスして、放電用のガスを用いること
なく、アルミニウムをアーク放電形イオンプレー
テイング法に上記インナーリード部に被着せしめ
ることを特徴とするアルミニウム被着リードフレ
ームの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59182210A JPS6159861A (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | アルミニウム被着リ−ドフレ−ムの製造方法 |
| US06/769,470 US4604291A (en) | 1984-08-31 | 1985-08-26 | Method for manufacture of aluminum-coated lead frame |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59182210A JPS6159861A (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | アルミニウム被着リ−ドフレ−ムの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6159861A JPS6159861A (ja) | 1986-03-27 |
| JPH0137852B2 true JPH0137852B2 (ja) | 1989-08-09 |
Family
ID=16114275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59182210A Granted JPS6159861A (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | アルミニウム被着リ−ドフレ−ムの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4604291A (ja) |
| JP (1) | JPS6159861A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63110765A (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-16 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Ｉｃ用リ−ドフレ−ム |
| MY128597A (en) * | 2000-07-10 | 2007-02-28 | Neomax Co Ltd | Method of inhibiting production of projections in metal deposited-film |
| TWI370700B (en) * | 2003-03-31 | 2012-08-11 | Dainippon Printing Co Ltd | Protective coat and method for manufacturing thereof |
-
1984
- 1984-08-31 JP JP59182210A patent/JPS6159861A/ja active Granted
-
1985
- 1985-08-26 US US06/769,470 patent/US4604291A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6159861A (ja) | 1986-03-27 |
| US4604291A (en) | 1986-08-05 |
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