JPS60231348A - リードフレームの製造方法 - Google Patents

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】 （イ）技術分野 この発明は基板との密着性に１ぐれ、かつ超音波ボンデ
ィング性が非常に良好なＡρ被被覆たリードフレームに
関するものである。

（［］）技術背頻 一般にリードフレーム用の基板材料表面の被覆の種類と
しては、白金属被覆とＮ被覆とに大別される。

そして前者については、ボンディングワイヤーとして専
らＡｕ線が用いられ、その高速ボンディング性の経済面
から低級ＩＣに使用されている。

また後者については、ボンディングワイλ７−としてＭ
線が用いられ、ボンディングの高信頼性のために高級Ｉ
Ｃに使用されている。

一方、最近のｌＣの動向からするど、高級ＩＣにおいて
は多機能化が益々進み、それに伴ってリード数が大幅に
増加している。

このことはボンディング工程での処理１１．１間が長く
なり、結果的にコストアップにつながることから、特に
Ｎ線を用いた超音波ボンディングでは高速ボンディング
が強く望まれている。

ここで、この超音波ボンディングに供されるリードフレ
ームに対するＮ被覆の形成方法は、大別すると圧接方法
と気相めっき方法があり、現在では経済面から圧接方法
がにり使ねれている。

しかしながら、本方法の場合Ｍがストライプ状とならざ
るを得ず、現在のＩＣ動向である多リード化や小形化か
ら派生ずるＡｊのスボッ：・化には追従できず、且つ基
板との密着性にも難点があるため、気相めっき法が指向
されつつある。

この気相めっき方法については、一般的に経済面および
基板との密着性からイオンブレーティング法が専ら用い
られている。

そして一般に従来から知られているイオンブレーティン
グ方法は、真空室内に不活性または活性ガスを封入し、
これらのガスを高圧直流、高周波、電子線等で励起する
ことにより、グロー放電を生ぜしめ、基板表面のクリー
ニングおよび蒸発粒子のイオン化により被膜を形成して
いた。

これらの方法により作成された被膜の特徴は、基板との
密着性に１ぐれている、封入ガスの影響ににり硬化し耐
摩耗性が向上する、付きまわりがにい、などが挙げられ
、これらを目的どして工具上への被覆、有機基板上への
被覆など広く用いられている。

一方、最近のエレク１−ロニクスなどの用途においては
、高純度な被膜、形成の必要性が高く、とりわ番ノ前述
したようなボンディング性を満足しつつ密着性のよい被
覆処理を低コストで行うことが望まれている。

（ハ）発明の開示 上記のような要望から本発明者らは、従来のイオンブレ
ーティング法によってＮ？＆覆を施したリードフレーム
について種々検討したところ、■基板とＭ被膜との密着
性は非常にすぐれている。

■超音波ボンディング性が極めて悪い。

の事実をつかんだ。

そこで本発明者らは、このボンディングす！１について
、さらに検討を加えた結束、この発明に至ったものであ
る。

即ち、／Ｖ被被覆高速ボンディング性については、■高
速ボンディング性に影響を及ぼすＡａ被被覆特性は、Ａ
Ｎ被膜の硬度であり、適正な硬度はビッカース硬度で４
０〜６０ｋｇ、Ｊである。

■またＡｇ被膜硬度はへｇ被膜の膜厚との依存性もあり
、上記の硬度を満足する適正膜厚は０．５〜５μｍであ
る。

の関係があり、従来のイオンブレーティングではＭ被膜
の硬度が時には１５０１４にも達し、ボンデインク性の
劣化を招いていることがわかった。

このことは超音波ボンディング機構からすると、良好な
接合性を１ｎるためには、ボンディング時にボンディン
グワイヤーが被ｉＡ＆に適度に埋り込む必要があり、Ｍ
被膜硬度４０−４以下ではワイヤーが埋り込みすぎて超
音波振動が適正にかからず、接合不良となる。

また、Ａｇ被膜硬度が６０ｋｇ４Ｊ以上ではワイヤーが
埋り込まないために、超音波振動がワイヤーを変形さ−
ｌるのみに消費され、高い接合性は得られない。

一方Ａｔ被膜の膜厚についても、前記と同様なことが言
えるが、その他／Ｖ被膜の膜厚が０．５μｍ以下の場合
、Ａｇ被膜硬度が適正であっても、ワイヤーの適正な埋
り込みに要する厚さが不足する。

またＡｔ　？ＩＩＩ　Ｉ膜厚が５μｍ以上ではイオンブ
レーティングに要するコストが高くなるなどの欠点があ
る。

上記のようなＭ被覆膜の硬度および膜厚についての事実
をふまえて、本発明者らはリードフレームとしての基板
へのＮ被覆処理に関して、ボンディング特性とイオンプ
レーティング条件を検問した結果、 （１）良好なボンディング特性を有するＡｇ被膜を基板
上に得るためには、真空容器内の真空度は５×１０Ｔ　
ｏｒｒ以上が必要であり、ｄつ基板とるつぼ間の距離を
平均自由工程の１／１０以下にすることが必要である。

（２）このことから真空容器内にガスを導入Ｕず、／Ｖ
蒸発粒子のみのイオンブレーティングが必要であり、そ
のためには、へ〇蒸気圧は少くとも１０ｎｎｎ　Ｌｌ　
’Ｊ以上が必要である。

ｆ３１　Ａａイオン化粉粒子Ａｇ中性粒子の被膜では、
ボンディング特性に影響はない。

（４）基板警部はボンディング特性にとってにい傾向に
ある。

（５）蒸着速度の影響は、低速になればボンディング特
性を劣化させる。

などの関係が判明し、また基板との密着ｖ１については
、 ■蒸発粒子のイオン化率が最低５％程度あれば十分な密
着性が得られる。

■真空室内での基板クリーニング効果は大きく、イオン
ボンバードより電子線照射の方が密着性は高い。特に銅
合金においてはその差は著しい。

どの知見を得た。

次にこの発明のリードフレームを得る一例について図面
を参照して説明する。

図面の真空装置はペルジャー１、被覆用基板２、蒸発源
３、高周波励起コイル４、電子線照射源５、イオン粒子
加速器６より構成されており、従来の高周波励起のイオ
ンブレーティング装置に類似する一ｂのであるが、その
構成要素であるガス封入を一切行わず、むしろ積極的に
排気を続けながら電子線照射により蒸発を高速で行ない
、蒸発室内の粒子密度を蒸発粒子そのものによって上げ
、そこに高周波励起を印加Ｊることにより、電子線照射
と相俟って蒸発粒子を励起して被覆を行うものである。

また、その時の前処３！ＩＩ方払としては、被覆用基板
２を点線で示す部分２′から実線部になるにうに回転さ
せた後に電子線照射源５としての電子銃で蒸着必要部の
みに照射してクリーニングを施すのである。

この発明における上記装置を用いたリードフレームの製
造方法は、蒸着室内にガスを導入することを禁するもの
であり、残留ガス等を考えれば真空度は高いほどよいが
、但し、この発明の目的の１つとしているところの工業
的方法を考えれば、真空度は５ｘ１ｏ７ｏｒｒ以上が好
ましい。

この意味から蒸発粒子のイオン化は、高周波励起が適し
ており、直流方法ではプラズマが発生せず、またイオン
ソース室を設ける方法については、蒸着速度の劣化を１
８いたり、装置上複雑化するばかりでなく、イオンソー
ス室からのアラ１〜ガス等の問題がある。

また電子線照射のみによるイオン化では、十分なイオン
化率が得られない。

この発明で得られるリードフレームにおいて被覆される
Ｎ被膜は不要なガスの固溶がなく、軟質であり、ワイヤ
ーボンディング性も極めて安定したものであり、基板−
被膜間の密着性が高く、且つこの付着方法は工業的に適
した方法である。

また、この発明の場合、従来のイオンブレーティングに
比べてイ」きまわりが悪く、これは現在の動向である部
分化］−ティングに非常に適しており、蒸着室内の４１
着も極めて少なく、アウトガス、設備保守にどって−ｂ
有利である。

以下実施例によりこの発明を説明する。

実施例 基板として第１表に示すような４２％ＮＬ　Ｆｅ合金あ
るいは侮合金を用い、第１表の条件にてＡｇ被膜を形成
した。

そして得られた被膜について密着性、ワイヤーボンディ
ング特性、硬度などについて評価したところ第２表の結
果が得られた。

第　１　表 第　２　表 上表から次のにうなことが考察される。

（ａ　）通常の蒸着では基板予熱を行なわないと、充分
な密着性が得られなかった。

（１＋＞Ｍ板を予熱すると、密着性は向」：するものの
、す板どの不要な拡散を生じたり、熱歪を生じて不安定
である。

＜Ｃ）直流のイオンブレーティングでは密♀を性は良好
なものの、」、１１人したアルゴンガスの固溶吸蔵が多
く、極めて固い被膜となり、ワイヤ−ボンディングには
不向きであった。

（（１）高周波のイオンブレーティングでは直流方式に
比べ、ガス固溶量を少なくできるが、不活性ガスの封入
を行なう限りでは充分な高速のワイヤーボンディングに
耐える安定性はｊｑられなかった。

（ｅ）この発明では充分な密着性を右りると同時に、極
めて安定した軟質被膜が得られ、ボンディング性も安定
したものであり、ＩＣ等の製造コ１−稈の高速ボンディ
ング用として量産に適するしのであった。

（ｆ）加熱源としてエレクトロンビームを用い、これを
走査することにより、蒸発粒子に衝突さけ、単に高周波
をかけること以上のプラズマ状態の安定化がはかれる。

以」−のようにこの発明になるリードフレームは基板と
へ〇被覆膜との密着性が極めて高く、■つ現在のｔＣ動
向の多リード化に対応しつつ高速ボンディング特性が非
常にＪ：いという利点を有するのである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明のリードフレームを１ｑるに使用する装
置の一例を示すｔｉｌｔ略図である。 １・・・ペルジャー　２・・・被覆用基板３・・・蒸発
源　４・・・高周波励起コイル５・・・電子線照射源　
６・・・イオン粒子加速器７・・・排気口 特許出願人　住友電気工業株式会社 同　新技術開発事業団 同　村　山　洋　− 代　理　人　弁理士　和　１）　昭 手続補正書（自発） 特許庁長官　殿 事件との関係　特許出願人 住　所　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称　（２１
３）住友電気工業株式会ネ１（ばか２名） ４、代理人 住　所　大阪市大淀区中津１丁目１８番１８号５、補正
の対象 明細書の「特許請求の範囲」の欄 および「発明の詳細な説明」の欄 補正の内容 １、特許請求の範囲を別紙の通り訂正します。 ２、明細書筒４頁２〜４行目 「この気相・・・・・・用いられている。」を１この気
相めっき方法については真空蒸着法が用いられているが
、経済面および基板との密着性からイオンブレーティン
グ法が検討されつつある。」と訂正します。 ３、同第５頁１４行目 「被膜の硬度」を「被膜の表面硬度」と訂正します。 ４、同第６頁５行目 「以下」を「未）＾）」と訂正しまず。 ５、同第６頁８行目、１６行目 １以上では」を「を超えると」と訂正します。 ６、同第６頁１３〜１４行目 「以下」を「未満」と訂正します。 ７、同第８頁５行目 「高い。」を「より高い。」と訂正します。 ８、同第１１頁の１第１表」を 次の通り訂正します。 「 第１表 ！ ■ − ９、同第１２頁の「第２表」を 次の通り訂正しまず。 「 第２表 」 　３　− 特許請求の範囲 （１１（＋）　真空容器内の真空度を５ｘ　１０’Ｔｏ
ｒｒ以上に保ちつつ、該容器内のるつぼと被覆用基板間
の距離が平均自由工程の１／１０以下になるように設定
する工程、 （ｎ）　被覆用基板表面を電子線照射によりクリーニン
グする工程、 （ト）るつぼ内の／Ｖ蒸発員を電子線照射により加熱し
てＮの蒸気圧が１０−３ｍｍＨ（］以上となるように蒸
発せしめる工程、 ＱＶ）　Ｍ蒸発源と被覆用基板との中間に配置された高
周波コイルに高周波電力を印加して／Ｖ蒸発源をイオン
化する工程、 （Ｖ）　イオン化したＡ＆蒸発粒子を直流電界により被
覆用基板に加速付着させる工程、 の上記（＋）〜（Ｖ）の工程を順次実施して前記被覆用
基板表面にＮ被覆を施してなるリードフレーム。 （２）被服用基板が鉄−ニッケル合金よりなる特許請求
の範囲第１項記載のリードフレーム。 （３）被覆用基板が銅合金よりなる特許請求の範囲第１
項記載のリードフレーム。 （４）被覆用基板表面に施すＮ被覆の厚さが０．５〜５
．０μｍでおる特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
ずれかに記載のリードフレーム。 （５）被覆用基板表面に施すＮ被覆表面硬度が４０〜６
０Ｋｙ４である特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
ずれかに記載のリードフレーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１）　（＋）　真空容器内の真空度を５Ｘ　ＩＯＴ　
   Ｏｒｒ以上に保ちつつ、該容器内のるつぼと被覆用基板
   間の距離が平均自山工程の１／１０以下になるように設
   定する工程、 （ｉｔ）　被覆用基板表面を電子線照射によりクリーニ
   ングする工程、 に）　るつぼ内のＮ蒸発源を電子線照射によりカロ熱し
   てＡＱの蒸気圧が１０　ｍｍＦ１ｇ以上と／ｉるように
   蒸発せしめる工程、 ００　Ｍ蒸発源と被覆用基板との中間に配置された高周
   波コイルに高周波電力を印加してへρ蒸発源をイオン化
   づる■稈、 （Ｖ）　イオン化したＭ蒸発粒子を直流電界により被覆
   用基板に加速付着さＵる工程、 の」ニ記（１）〜（Ｖ）の工程を順次実施して前記被覆
   用基板表面に／Ｖ被被覆施してなるリードフレーム。 （２）被覆用基板が鉄−ニッケル合金よりなる特許請求
   の範囲第１項記載のリードフレーム。 （３）被覆用基板が銅合金よりなる特許請求の範囲第１
   項記載のリードフレーム。 （４）被覆用基板表面に施すＭ＠覆の厚さが０．５〜５
   ．０μｍである特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれかに記載のリードフレーム。 （５）　被覆用基板表面に施すＡＩ被覆硬度が４０〜６
   ０１４である特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れかに記載のリードフレーム。