JPH07503103A - パッケージ - Google Patents

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JPH07503103A
JPH07503103A JP5512688A JP51268893A JPH07503103A JP H07503103 A JPH07503103 A JP H07503103A JP 5512688 A JP5512688 A JP 5512688A JP 51268893 A JP51268893 A JP 51268893A JP H07503103 A JPH07503103 A JP H07503103A
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JP
Japan
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lead frame
copper
zinc
chromium
layer
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JP5512688A
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パーササラシ，アービンド
マフリカー，ディーパック
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オリン コーポレイション
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 優れた接着特性を有するリードフレーム本発明は、全体的にいえば、電子パッケ ージ用のリードフレームに関する。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 の間の接合を増進することに関する。
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存する。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 部部分か、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、防湿性か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。
打止の後、リードフレームの外部導線は、プリント回路基板または池の外部装置 にハンダ付けすることかできる。ハンダ付けの期間中のパッケージの温度は、約 ２６０°Ｃにまで上昇することかある。パッケージの中に捕らえられた水分はす へて水蒸気に変わり、そして、膨張するであろう。水分か蓄積する場所の１つは 、ダイ取付パドルの下である。この蓄積した水分か膨張する時、成形されたプラ スチック・パッケージの基板か変形し、その結果、「ポツプコーン効果」として 知られている現象か起こる。
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か存在することかあり得る。湿気 か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かある。
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、種々の機構か提案 されている。例えば、マスクほかの米国特許第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。
クレー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　ｎ１ｃｋｅｌ　）の層 が、樹脂との接合を増強することが分かっている。クレー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。スズキは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、ベルはかの米国特許第４，４２ ８．９８７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。
この表面か電解的に還元され、そしてその後、ベンゾトリアゾル溶液で被覆され る。
マヒューリカはかの米国特許第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一部品で作成される。このようなパッケージの １つか、マヒューリカはかの米国特許第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一部品 と、それらの間に配置されたリードフレームを存する。ポリマ接着剤は、リード フレームを基板部品とカバ一部品の両方に接合する。別々の基板部品およびカバ 一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、最も外側の層はクロム、または、亜鉛、また は、それらの混合体のいずれかであることができることである。その中で最も好 ましい材料の層は、混合体の層である。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かできる。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以上であることか好ましい。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、複数個の導線に形作られた、かつ、少なくとも１つの金属層で被 覆された導電性金属基板を有する、リードフレームか得られる。最も外側の金属 層は、クロム、亜鉛、または、それらの混合体を含有する。
電子パンケージのだめの１つの製造工程かまた得られる。その工程段階は、複数 個の内部導線および複数個の外部導線を有するリードフレームを作成する段階と 、少なくとも１つの金属層でこのリードフレームを被覆する段階とを有する。
最も外側の金属層は、クロム、亜鉛、または、それらの混合体を含有する。次に 、内部導線か電子装置に電気的に相互に接続される。その後、パッケージの種類 に応して、ポリマ樹脂かこの電子装置のまわりで成形される、またはその代わり に、リードフレームか、基板部品とカバ一部品との間に配置され、そして、リー ドフレームかこれらの両者に接合される。
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一部品 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、鋼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、装置か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（ＳＯ ＩＣ）、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 の降伏強度は、通常、３４５ＭＰａ　（５０ｋｓｉ）ないし４８５ＭＰａ（７０ ｋｓｉ）の範囲内にあり、そして、導電率はｌＡＣ３の約３０％よりも大きい。
ここで、ｌＡＣ３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　５ｔａｎｄａ ｒｄ）の略であり、純銅の値は１００９６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。
ポリマ・コーポレーション（スタンフォード、コネチカ・ノド）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。
ポリマ・コーポレーション（スタッフォー１・、コネチカット）により製造され たＣ１９４００は、鉄２．　１％〜２．６９６、リン０．０１５％〜０．１５％ 、亜鉛０．０５９６〜０．２０９６、残りは銅という組成を有する。名目上の組 成は、銅９７．５％、鉄２．３５９６、リン０．３９６、亜鉛０．１２％である 。
ポリマ・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１，０９６〜２．０％、リン０．０１％〜０．３５％、コノ くルト０．３０９６〜１．　３％、スズ０．ｌＯ％〜１．　０％、残りは銅とい う組成を有する。名目上の組成は、銅９７９６、鉄１．５％、リン０．１％、コ ノくルト０．８９６、スズ０．６％である。
ポリマ・コーポレーシヨン（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％〜１２％、リン０１０％〜０．４０％、マグネシ ウム０．０１９６〜０．２０％、残りは銅という組成を有する。名目上の組成は 、銅９９９６、鉄０，６９６、リン０，２９６、マグネシウム０．０５９６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１．７９６〜２，３９６、ニッケル０．１％〜０．４％、 リン０．１５９６以下、残りは銅という組成を存する。
コーヘ・スチール・Ｌｔｄ　（東京、日本）により製造されたＣ１９２１０は、 鉄０．０５％〜０．１５９６、リン０．０２５％〜０．０４０％、残りは銅とい う組成をイ■する。
ミツビン・ノンドー・カンパニ・Ｌｔｄ　（東京、日本）により製造されたＣ１ ９５２０は、鉄０．５９６〜１．５％、スズ０．５９６ｉ〜１．　５％、リン０ ．Ｏ１％〜０．３５９６、残りは銅という組成を存する。
ビーラント・ベルヶ（ウルム・ドイツ）により製造されたＣｌ８０７０は、クロ ム０．１５％〜０．４０％、チタン０．０１９６〜０．４０９６、シリコン０． ０２９６〜０．０７９６、残りは銅という組成を存する。
ボーング・サン・メタル・コーポレーション（インチニオン、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％ 〜０．３５９６、リン０．Ｏ１％〜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・ツク・ソケージ（Ｔ ＳＯＰ）および薄いクワッド・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、クワ・ノ ド・フラット・パック（ＱＦＰ）および成形されたキャリア・リング・ツク・ソ ケージ（ＭＣＲ）を存する。テープパック（ＴａｐｅＰａＫ　）は、ナショナル ・セミコンダクタ・コーポレーション（リング・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０．２ ｍｍ（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〜０．００６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　（７０ｋｓ　ｉ）より大きい（３０ ％ｌＡＣ３導電率より大きい）。
前記のＣｌ９４００およびＣ１９７００の他に、これらのツク・ソケージに対す るリードフレーム合金の例を挙げれば、次の通りである。
ポリマ・コーポレーション（スタンフォード、コネチカ・ソト）により製造され たＣ７０２５０は、ニッケル２９６〜４８％、シリコン０．２％〜１．４％、マ グネシウム０．０５％〜０．４５％、残りは銅という組成を存する。名目上の組 成は、銅９６．２％、ニッケル３．０９６、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、二・ノ ケル２，７９６〜３．７％、シリコン０．２％〜１．　２％、亜鉛０．　１％〜 ０．５９６、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％〜２，９９６、ノリコン０．２０％〜０．６０９６、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（重量パーセントてＮｉ４２％、残りはＦｅ）を有する。
電子パンケージに用いられるポリマ樹脂は、熱膨張係数か比較的大きいという傾 向かある。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て製造される。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 されることか好ましい。鋼合金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か比較的大きいので、好ましいリードフレーム材料である。
厚さか約０．１３ｍｍないし約０．５１ｍｍ（０，００５インチ〜０．０２０イ ンチ）である金属基板か備えられる。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り一トフレームに対する厚さは、約０．２５ｍｍない し約０．３８ｍｍ（０，０１０１０インチル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ツ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、クロム、亜鉛、または、それらの混合体で作成され るか、中間層はニッケルて作成することがてきる。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かできる。
最も外側の層は、クロム、亜鉛、または、それらの混合体で作成される。最も好 ましい材料は、クロムと亜鉛の混合体である。最も外側の層は薄く、その厚さは 、約４０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４０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かできる。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てきる。
この被覆体を沈着する１つの好ましい方法は、リンはかの米国特許第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／Ｉ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、１．０ｇ７１以下である。被覆層の亜鉛対クロムの比 は４１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、 Ｚｎ２＋原子％、０原子５６％、Ｃ原子１６％、Ｃｕ原子１％である。
クロム、亜鉛、または、そ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か得られる。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 、亜鉛、または、そ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かできる。
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。亜鉛対クロムの比か約４＝１以上であるという好ま しい比か用いられる時、除去は容易に実行することかできる。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かできる。
（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、銀か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と同し材料で作成され、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 か蓄積するから、ダイ取付バット２６はまた、クロム、亜鉛、または、それらの 混合体からなる最も外側の層２０て被覆される。
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かできる。
もしダイ取付接着材料として金属ハンダか用いられるならば、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を省略することかできる。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 ツ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か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Ｉ２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 −・デンコー・コーポレーション（大阪１口本）により製造されたニット−１８ ０Ｂのようなモールド用樹脂を用いることかできる。
第２の形式の電子装置か第２図に示されている。パッケージ４０は、別々の基板 部品４２とカバ一部品４４とを存する。前述したような増強されたリードフレー ム１２か、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４ ４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、同し金属で製造される。
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か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 品およびカバ一部品か銅または銅合金である時、最も外側の層２０′は、本発明 のクロム被覆体、または、本発明の亜鉛被覆体、または、本発明のクロム・亜鉛 の混合体の被覆体であることか好ましい。
増強されたリードフレームＩ２が、別個の基板部品４２とカバ一部品４４との間 に配置され、そして、デキスタ・カンパニ（ビッッパーグ、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か改善され、そして、リードフレーム／ポ リマの界面に沿って湿気か侵入することか減る。ポリマ樹脂４６に接触する基板 部品４２とカバ一部品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、接着か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°Ｃの温度にさらされる。導線接合の際には 、内部導線は約１７５°Ｃの温度にさらされる。ポリマ封止、または、基板部品 とカバ一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１９ ０°Ｃの温度にさらされる。スズ・メッキまたはハンダ付けては、外部導線は約 ２６０°Ｃ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、金属鋼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、銅の酸化物と金属鋼基板との 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 の酸化物の生成か抑止され、そして、ポリマ接着剤と金属鋼基板との間に直接の 接触か可能である。
けれとも、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ては、ニッケルのような他の金属被覆体を存するリー 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、この改善の程度か判定された。第３図には金属カバ一部品４８か示されてい る。この金属カバ一部品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、厚さか０．１５ｍｍ（０，００６ インチ）で幅か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 板部品とカバ一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か、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 の指標か得られる。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、導線か接合可能である 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 ポンか、導線の接合強度を評価するために、銀か約２００マイクロインチ−４０ ０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°Ｃにまで加熱 された。その後、直径か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か測定された。
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 Ｃ７０２５／Ａｇ　９．５グラム Ｃ７０２５／Ａｇ／Ｃｒ−Ｚｎ　９．３〜９．６グラムＣ７０２５／Ａｇ／１７ ５°Ｃに加熱　８．７グラムＣ７０２５／Ａｇ／Ｃｒ　−Ｚｎ／　Ｉ　７５°Ｃ に加熱　７．７〜８．２グラム実施例２ 幅か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か加熱された。加熱は、ダイ取 付けをシュミレートするために、空気中て１７５°Ｃて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２５０°Ｃで３分間行われた。次 に、これらのクーポンか、ニット−１５０３ＧモールＦ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か測定された。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存する場合、モールド用樹脂に対 する接着の増大か得られた。
Ｃ７０２５１０１３グラム Ｃ７０２５／Ｃｒ−Ｚｎ　Ｉ　４００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”Ｃ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。
０７°２５　２２０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、ハイツルＸＥＡ９４８５ＮＭ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一部品と、Ｃ７０２５検査ストリ ツ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て示されたクーポンは、亜鉛対クロム比か約４・１以上である亜鉛 とクロムの混合体て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、 亜鉛ニクロムカ洞時沈着された層６０は少し小さなせん断応力を存する。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存する。
次に、検査試料は１５０°Ｃ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°Ｃ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回の両方か繰り返された。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。亜鉛ニ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。
＋００サイクルで、Ｃｒ−Ｚｎで被覆された基板６０は、池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 ″Ｃ，！５ｐｓｉｇにおいて、相対湿度ｉｏｏ％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 断心力に大幅な減少か見られた。亜鉛、クロムでで被覆されたクーポン６０は、 せん断心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か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。
ＦＩＣ−４ ＦＩＣ；−２ ＦＩＣ−３ ＩＣ−４

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １．複数の導線（１６、１８）に形作られた、かつ、少なくとも１つの金属層（ ２０）で被覆された導電性の金属基板（１４）を有し、最も外側の金属層（２０ ）が、クロム、または、亜鉛、または、クロムと亜鉛の混合体を含有することを 特徴とする、リードフレーム。 ２．請求項１記載のリードフレーム（１２）において、前記導電性金属基板（１ ４）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、リードフレーム。 ３．請求項２記載のリードフレーム（１２）において、前記導電性金属基板（１ ４）が銅合金であることを特徴とする、リードフレーム。 ４．請求項３記載のリードフレーム（１２）において、前記最も外側の層（２０ ）がクロムと亜鉛の混合体であることと、かつ、亜鉛対クロムの比が約４：１以 上であることを特徴とする、リードフレーム。 ５．請求項４記載のリードフレーム（１２）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、リードフレーム。 ６．請求項５記載のリードフレーム（１２）において、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、リードフレーム。 ７．請求項５記載のリードフレーム（１２）において、前記内部導線（１６）が 基板部品（４２）とカバー部品（４４）との間に配置され、かつ、前記内部導線 （１６）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、リードフレーム。 ８．請求項６または請求項７記載のリードフレーム（１２）において、前記導線 （１６）の内側部分が最も外側の金属層（２０）から自由であることを特徴とす る、リードフレーム。 ９．請求項７記載のリードフレーム（１２）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、リードフレーム。 １０．請求項９記載のリードフレーム（１２）において、前記基板部品（４２） および前記カバー部品（４４）が、少なくとも前記接着接合手段（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、 リードフレーム。 １１．請求項１０記載のリードフレーム（１２）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、リー ドフレーム。 １２．請求項６または請求項７または請求項１１に記載のリードフレーム（１２ ）において、前記導電性金属基板（１４）が、重量パーセントで鉄を２．１％〜 ２．６％、リンを０．０１５％〜０．１５％、亜鉛を０．０５％〜０．２０％含 みかつ残りが銅であるという銅を基本とする合金であることを特徴とする、リー ドフレーム。 １３．請求項６または請求項７または請求項１１に記載のリードフレーム（１２ ）において、前記導電性金属基板（１４）が、重量パーセントで鉄を１．０％〜 ２．０％、リンを０．０１％〜０．３５％、コバルトを０．３０％〜１．３％、 スズを０．１０％〜１．０％含みかつ残りが銅であるという銅を基本とする合金 であることを特徴とする、リードフレーム。 １４．請求項６または請求項７または請求項１１に記載のリードフレーム（１２ ）において、前記導電性金属基板（１４）が、重量パーセントで鉄を０．３０％ 〜１．２％、リンを０．１０％〜０．４０％、マグネシウムを０．０１％〜０． ２０％含みかつ残りが銅であるという銅を基本とする合金であることを特徴とす る、リードフレーム。 １５．請求項６または請求項７または請求項１１に記載のリードフレーム（１２ ）において、前記導電性金属基板（１４）が、重量パーセントでニッケルを２％ 〜４．８％、シリコンを０．２％〜１．４％、マグネシウムを０．０５％〜０． ４５％含みかつ残りが銅であるという銅を基本とする合金であることを特徴とす る、リードフレーム。
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