JPH07100850B2 - Al蒸着膜の形成方法 - Google Patents

Al蒸着膜の形成方法

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JPH07100850B2
JPH07100850B2 JP59013776A JP1377684A JPH07100850B2 JP H07100850 B2 JPH07100850 B2 JP H07100850B2 JP 59013776 A JP59013776 A JP 59013776A JP 1377684 A JP1377684 A JP 1377684A JP H07100850 B2 JPH07100850 B2 JP H07100850B2
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の背景と目的] 本発明は例えばCu基板の表面にAlを被覆したリードフレ
ームの製造方法などに適用できるAl蒸着膜の形成方法に
関するものである。
表面にAlを被覆したリードフレームは、従来、リードフ
レームの母材となるCu基板上にAlを真空蒸着法で被覆し
て製造しているが、この場合AlとCu基板との間の密着性
が悪く、この密着性を確保するためにはCu基板の前処理
に複雑な処理を施したり、また、Cu基板を高温加熱(例
えば300℃以上)する等の処理を施している。このため
前処理費用が増加し、また、高温加熱によりCu基板が軟
化あるいは変質したり、更に蒸着後の冷却に時間を要す
る等の問題があった。また、リードフレームとして使用
する時にも、特に高温多湿雰囲気下では真空蒸着膜の場
合、耐食性が問題になることもある。このような観点か
らCu基板の性質を損うことなく、高能率にCu基板との密
着性および耐食性に優れたAl蒸着膜を形成する方法が望
まれている。
ところで、近年新しい蒸着法としてイオン化蒸着法が開
発され、このイオン化蒸着法によれば密着力に優れた蒸
着膜が得られるので、イオン化蒸着法は種々の用途に応
用が試みられている。そこで、Al被覆リードフレームの
製造方法に適用すべくイオン化蒸着法の応用を試みたと
ころ、密着力は確に向上するが、得られるAl蒸着膜の硬
さが大きく、ワイヤボンディングの際にAl蒸着膜の変形
が十分でないことから、接着強度が低下する傾向がある
ことが判明した。そこで、イオン化蒸着法の特徴を生か
し、Cu基板との密着性に優れ、かつ軟質でワイヤボンデ
ィング性に優れたAl蒸着膜の形成方法が強く望まれてい
る状況にある。
本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、前
処理温度を高めることなくCu基板との密着性および耐食
性に優れ、かつ軟質でワイヤボンディング性に優れたAl
蒸着膜の形成方法を提供することにある。
[発明の概要] すなわち、本発明の要旨とするところは、Cu基板を加熱
室を通して加熱により前処理し、次に第1のイオン化蒸
着室を通してCu基板上にイオン化蒸着法でAlの第1薄層
を形成し、次に真空蒸着室を通して前記Alの第1薄層の
上に真空蒸着法で所定厚さのAl層を形成し、さらに第2
のイオン化蒸着室を通して前記所定厚のAl層の上にイオ
ン化蒸着法でAlの第2薄層を形成する方法であって、前
記Alの第1薄層および第2薄層のそれぞれの厚さがAl蒸
着膜全体の厚さの5〜10%であることを特徴とするAl蒸
着膜の形成方法に有る。
本発明によれば、Alの第1薄層はCu基板との間の密着性
を確保するための下地めっきであり、Alの第2薄層は最
表面の耐食性を確保するための仕上めっきに相当するも
のである。
イオン化蒸着法によるAlの第1薄層および第2薄層のそ
れぞれの厚さは、Al蒸着膜全体の機械的性質(例えば硬
さ等)に大きな影響を及ぼさない程度の厚さにすること
が必要であり、それぞれAl蒸着膜全体の5〜10%程度の
厚さにすればそのような機械的性質に大きな影響を及ぼ
さない出すむといえる。
このようにすることにより、下地および最表面にそれぞ
れイオン化蒸着法でAlの薄層を設けてもAl蒸着膜全体と
しては硬くならず、真空蒸着法によるAl蒸着膜の機械的
性質がそのまま残されることから、ワイヤボンディング
性を低下させることにはならない。
イオン化蒸着法としては、直流法、高周波励起法、熱電
子活性法等各種の方法が知られているが、どの方法でも
有効である。
イオン化蒸着法では、真空蒸着法による場合よりも低い
温度で密着性に優れたAl蒸着膜が得られるが、一般に、
得られるAl蒸着膜の硬さは真空蒸着膜の場合より硬い傾
向にあり(例えば微小硬さでHv=40〜60に及ぶこともま
れではない)、Al被覆リードフレームなどではワイヤボ
ンディングの際にAl蒸着膜の変形が不十分なことから、
ワイヤボンディングに支障を来たすことがある。また、
イオン化蒸着膜は高温多湿下での耐食性が真空蒸着膜の
それより良好である。
他方、真空蒸着膜は、一般に硬さが小さく(例えば微小
硬さでHv=15〜20)、上記したワイヤボンディングの際
にAl蒸着膜が十分に変形することから、良好な接着強度
が得られる。
Al蒸着膜としては、純Alにほかに少量の添加元素(例え
ばSi,Mn,Mg,Cu等)を加えたAl合金も使用することがで
きる。
蒸着によって蒸着膜とCu基板との間の密着性を上げるた
めには、Cu基板を高温にて前処理する必要があり、この
ときCu基板にあってはその温度が200℃以上になると軟
化するおそれがあるが、本発明によれば、イオン化蒸着
法を用いることによりその前処理温度を低くすることが
できる。
以下、本発明の一実施例を添付図面に基いて詳述する。
[参考例] 0.25mm厚さのCu基板1上に、Arガス濃度1.5×10-4mmHg
の雰囲気下でかつ高周波出力約100W、基板電圧約−200
W、基板温度120℃で99.999%純度のAlを0.2μmの厚さ
だけイオン化蒸着してAlの薄層2を形成し、その後この
Al薄層2上に5.0×10-6mmHgの真空度の真空蒸着法でか
つ基板温度120℃で2μmの所定厚さまでAl層3を形成
することにより、第1図に示す構造のAl蒸着膜を形成し
その膜性能を調査した。一方、比較のために同一のCu基
板上に真空蒸着法のみによって2.2μm厚さのAl蒸着膜
を形成し同様の調査に供した。このうちワイヤボンディ
ング性については直径が30μφのAl−1%Si合金線を使
用した超音波ボンディング性によって調査したが、イオ
ン化蒸着法と真空蒸着法の2層膜による参考例では、真
空蒸着法のみのものと同様に良好なボンディング性を示
し、引張試験においても常に破断はワイヤ部で起り、ボ
ンディング部は健全であった。一方、温度95℃、湿度90
%の雰囲気下で前記2種類の製品を30時間放置後、その
表面を観察したところ、2層膜による参考例では、真空
蒸着法のみのものに比較して単位面積当りのふくれの発
生個数が1/20以下と非常に少なく、密着性が良好である
ことが確認された。
[実施例] 参考例の場合と同様に、Cu基板1上にイオン化蒸着法で
Alの第1薄層2Aを形成し、このAlの第1薄層2A上に真空
蒸着法でAl層3を形成した後、このAl層3上に上記イオ
ン化蒸着法と同様の条件で0.2μmの厚さのAlの第2薄
層2Bを形成することにより、第2図に示す構造のAl蒸着
膜を形成した。ここで、第1図で示す構造のAl蒸着膜
(2層膜)と第2図に示す構造のAl蒸着膜(3層膜)に
ついて、それぞれ温度95℃、湿度90%の雰囲気下に放置
してみたところ、2層膜の場合は約150時間経過後から
表面に孔食が発生するのに対し、3層膜の場合は600時
間経過後初めて孔食が発生した。
本実施例の3層膜は、第3図に示す装置によって形成さ
れる。Cu基板10はまず加熱室11に装入され、前処理とし
て高温加熱される。ただし、高温といってもCu基板が軟
化しないような低い温度に制限されることはもちろんで
ある。次に、高温加熱されたCu基板10は、第1のイオン
化蒸着室12中で高周波電源13、基板バイアス電源14およ
びAl蒸発源15を用いることによって表面にAlの第1薄層
2Aが形成される。次に、Alの第1薄層2Aが表面に形成さ
れたCu基板10は、真空蒸着室16中でAl蒸発源15を用いる
ことによって所定厚さのAl層3が形成される。次に、Al
の第1薄層2AおよびAl層3すなわち2層膜が形成された
Cu基板10は、第2のイオン化蒸着室17中でやはり高周波
電源13、基板バイアス電源14、およびAl蒸発源15を用い
ることによってAlの第1薄層2Bが表面に形成される。最
後に、Alの第1薄層2A,Al層3およびAlの第2薄層2Bす
なわち3層膜が形成されたCu基板10は、冷却室18中で冷
却された後に取出される。
[発明の効果] 上記した本発明によれば下記の効果がある。
(1)イオン化蒸着法によるAl蒸着膜を薄く下地に設け
ており、真空蒸着法のみによるAl蒸着膜の場合とくらべ
て、Cu基板との密着性に優れ、かつ軟質でワイヤボンデ
ィング性に優れたAl蒸着膜を容易に形成することができ
る。
(2)その上、最表面にイオン化蒸着法によるAl蒸着膜
を薄く設けており、耐食性に優れたAl蒸着膜を容易に形
成することができる。
(3)上記(1),(2)のイオン化蒸着法によるAl蒸
着膜のそれぞれの厚さがAl蒸着膜全体の5〜10%と薄い
ために、軟質でワイヤボンディング性に優れたAl蒸着膜
を容易に形成することができる。したがって、本発明を
Al被覆リードフレームの製造方法に適用すれば、ワイヤ
ボンディング部の信頼性が向上する。
(4)イオン化蒸着法では、基板温度を高温にすること
なく蒸着を行うことができるので、イオン化蒸着法でAl
蒸着膜を下地に設けることにより、基板に対する前処理
温度を高めることなく密着性に優れたAl蒸着膜を容易に
形成することができ、また、Cu基板を軟化変質させるこ
とがなくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は参考例に係るAl蒸着膜の断面図、第2図は本発
明の一実施例に係るAl蒸着膜の断面図、第3図はAl蒸着
膜形成装置の模式図である。 1:Cu基板、2:Alの薄層、2A:Alの第1薄層、2B:Alの第2
薄層、3:Al層、10:Cu基板、11:加熱室、12:第1のイオ
ン化蒸着室、13:高周波電源、14:基板バイアス電源、1
5:Al蒸発源、16:真空蒸着室、17:第2のイオン化蒸着
室、18:冷却室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 淳一 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社金属研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−28567(JP,A) 特開 昭59−28569(JP,A) 特開 昭51−97544(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Cu基板を加熱室を通して加熱により前処理
    し、次に第1のイオン化蒸着室を通して前記基板上にイ
    オン化蒸着法でAlの第1薄層を形成し、次に真空蒸着室
    を通して前記Alの第1薄層の上に真空蒸着法で所定厚さ
    のAl層を形成し、さらに第2のイオン化蒸着室を通して
    前記所定厚さのAl層の上にイオン化蒸着法でAlの第2薄
    層を形成する方法であって、前記Alの第1薄層および第
    2薄層のそれぞれの厚さがAl蒸着膜全体の厚さの5〜10
    %であることを特徴とするAl蒸着膜の形成方法。
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