WO2016102210A1 - Aluminiumlegierung für leadframes - Google Patents

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WO2016102210A1
WO2016102210A1 PCT/EP2015/079401 EP2015079401W WO2016102210A1 WO 2016102210 A1 WO2016102210 A1 WO 2016102210A1 EP 2015079401 W EP2015079401 W EP 2015079401W WO 2016102210 A1 WO2016102210 A1 WO 2016102210A1
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WO
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electrical
aluminum alloy
stamped
components
strip
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PCT/EP2015/079401
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English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Denkmann
Original Assignee
Hydro Aluminium Rolled Products Gmbh
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Publication date
Application filed by Hydro Aluminium Rolled Products Gmbh filed Critical Hydro Aluminium Rolled Products Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/023—Alloys based on aluminium

Definitions

  • the invention relates to the use of an AA6XXX aluminum alloy for electrical connections of electrical components of an electrical
  • stamped grid made of metal or lead frames (lead frame)
  • metal stamping grids are used in motor vehicles to connect components of an electrical circuit to one another as closely as possible, without the need for additional cable connections.
  • stamped grids are usually made of a copper alloy and not only serve to conduct the electrical current between the components, but also take over the removal of heat from the electrical components.
  • the thickness of the stamped grid is for example 0.2 mm to 2 mm.
  • Corresponding stamped grid are also often used for power electronics to provide the lowest possible electrical resistance at higher currents.
  • Corresponding lead frames are at thicknesses in the range of a maximum of 0.3 mm, preferably a maximum of 0.2 mm with the respective
  • Semiconductor components are, for example, integrated circuits so-called ICs, which can be electrically connected to other electrical components via external contacts belonging to the leadframe.
  • the leadframe is a
  • Punching grid and leadframes are usually made of copper or a copper alloy.
  • a copper alloy for example, the copper alloy CuNi2.5SiZn can be considered, which in relation to the
  • AA3003 aluminum alloy for the lead frames.
  • the present invention is based on the object for electrical connections of electrical components of an electrical
  • the above-described object is achieved in that the aluminum alloy has a composition of the type EN AW 6060, EN AW 6063 or EN AW 6016.
  • Aluminum alloy types can be used and thus the
  • Copper alloy similar mechanical, thermal and electrical properties can provide.
  • the values for the yield strength of the abovementioned aluminum alloys are in the state T6, ie after one
  • EN AW 6016 aluminum alloy achieves even higher values in terms of tensile strength and yield strength than EN AW 6063 aluminum alloy. In particular, it has a higher T6 hardness than EN AW 6063 alloy.
  • the aluminum alloy is preferably used as a stamped part, as a stamped leadframe or as a stamped grid for the electrical connection of the electrical components or semiconductor components. Due to the hardenability of the
  • Aluminum alloys of the type EN AW 6060, EN AW 6063 or EN AW 6016 can first of all be produced in a soft, easily deformable state, for example in the condition T4, so that the stamping and forming can take place without difficulty and with little wear on the punching tools can.
  • the strength and yield values can be adapted to the downstream process steps for the provision of electrical circuits or the production of semiconductor components.
  • the process steps which include a heat treatment can be used. , ,
  • an aluminum strip, an aluminum foil or a sheet of the aluminum alloys in state T4 is used to produce the stamped parts.
  • the state T4 is achieved by solution-annealing the aluminum alloy strip, sheet or sheet produced after cold rolling and then quenching it so that as many alloy constituents as possible remain in solid solution in the aluminum matrix and provide a highly deformable material. During punching, not only low wear but also the high degree of deformation can be used.
  • the above object is achieved by a stamped part for an electrical connection of electrical
  • the stamped part consists at least partially of an aluminum alloy of the type EN AW 6060, EN AW 6063 or EN AW 6016.
  • stamped parts are produced from an aluminum alloy foil with a thickness of 20 ⁇ m to 200 ⁇ m or from an aluminum alloy band with a thickness of 200 ⁇ m to 2 mm, lead frames and stamped grids can be provided, which are tailor-made for use in semiconductor components but also in electrical circuits exhibit. For electrical circuits with higher , -
  • the stamped parts are preferably made of an aluminum alloy strip with a thickness of 200 ⁇ to 2mm.
  • leadframes for semiconductor devices are also preferred.
  • Intermediate thicknesses for example, from 80 ⁇ to 300 ⁇ or 250 ⁇ used, which have a preferred range for the thickness of the bands or films from which the lead frames are made.
  • the aluminum alloy of the stamped part is, after the production of the electrical circuit or of the semiconductor component, at least partially in a thermoset state and / or in state T6.
  • the hot aging properties of the preferred aluminum alloys of the type EN AW 6063 or EN AW 6016 result in the fact that they are necessary for the use of the semiconductor components or the electrical circuits
  • the stamped parts are at least partially surface-treated, in particular coated.
  • surface treatments for example, anodization, plating or galvanizing in question.
  • Anodization for example, significantly increases the resistance to oxidation of the aluminum.
  • Other coatings, a copper coating or gold coatings allow the use of specific manufacturing techniques, such as ultrasonic wire bonding.
  • the stamped part is a leadframe of a semiconductor component or stamped grid of an electrical circuit. Leadframes are commonly used in
  • the above object is achieved by a method for the production of stampings for electrical
  • the stamped parts can benefit from the very good forming behavior of the aluminum alloy material, so that high-precision stamping processes and forming processes can be used
  • a specific state of the strip, the foil or the sheet can be set, or the punched parts produced therefrom, so that the production of electrical circuits or semiconductor components with - - High speed can be done.
  • others can
  • Hardened states are used, for example, a state T5, starting from the state T4 specific tensile strength values or yield limit values, which are adapted to the processing, are used to finally reach the maximum strength in the state T6 after a further heat treatment.
  • the tape, the film or the sheet is produced by a method comprising the following method steps:
  • the strip can be produced by continuous casting of a casting strip and the casting strip by hot or cold rolling to a final thickness of 20 ⁇ to 200 ⁇ to the film or to a final thickness of 0.2 mm to 2 mm to the tape cold rolled. Both process steps, the discontinuous casting of a rolling ingot with its corresponding process steps and the continuous casting of a
  • the stamped parts preferably become at least one in certain regions
  • a coating with ultrasound bondable surface allows the use of ultrasonic wire or Wirebondern for electrical contacting of the
  • Semiconductor chips with the leadframe may include, for example, coating with a solder or anticorrosion layer. At the same time, a surface treatment by coating with an insulating material or a treatment for further corrosion protection.
  • the method is configured in that the stamped parts before, during or after their processing into an electrical circuit or a semiconductor device heat treatment steps for curing the
  • the aluminum alloys of type EN AW 6063 and EN AW 6016 are characterized by the fact that different temperatures
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a typical configuration of a
  • Fig. 2 shows another embodiment of a stamped part in the form of a
  • Fig. 3 is a schematic representation of the method steps for the production of electrical circuits or semiconductor devices.
  • FIG. 1 shows a plan view of a leadframe 1, which can be used for the production of semiconductor components, in particular integrated circuits.
  • connection contacts 3 are arranged after production outside the housing or package of the semiconductor device and are used for electrically contacting the semiconductor device with the contacts of an electrical circuit.
  • the connection points should have a certain mechanical strength in order to be processed automatically via automatic placement machines.
  • the so-called "die-pad” 2 (chip-pad) is used for mounting the semiconductor chip.
  • the leadframe 1 is made of an aluminum alloy of type EN AW 6060, EN AW 6063 or EN AW 6016.
  • the thickness of the leadframe is preferably 0.08 , , mm to 0.25 or a maximum of 0.3 mm.
  • the area of the chip pad and in particular the contact points 4 of the leadframe to be contacted via a wire bonding method can be selectively coated. For example, a specific gold coating may be provided for the wire bonding, which enables the ultrasonic wire bonding method.
  • the chip pad 2 with a thermally highly conductive coating, via which the chip can also be glued to the chip pad.
  • a stamping process is carried out via a progressive compound tool at high speed, which leads to the geometry of the leadframe as shown in FIG. It has been found that especially aluminum alloys of the type EN AW 6060, EN AW 6063 and EN AW 6016 in the condition T4 are particularly well suited to undergo corresponding punching processes. They are characterized by good formability and high formability and punchability.
  • Fig. 2 shows a detail of an embodiment of a stamped grid 5, which can also be made of an aluminum alloy of the type EN AW 6060, EN AW 6063 or EN AW 6016.
  • the punched grid 5 has significantly larger
  • Leadframe 1 Structures as the leadframe 1 and serves for contacting electrical components of an electrical circuit, such as an ABS or ESP control of a motor vehicle.
  • Punching grid 5 are also used for electrical
  • thermal and / or electrical connections of electrical components which are positioned on the lead frames 5 and contacted with them.
  • the contacting is usually carried out by a Lotmaschinen or by the
  • both lead frames 1 and 5 lead frame for the removal of heat from the components of the electrical circuit and thus also to - -
  • connections of electrical components of an electrical circuit or of semiconductor components in the form of lead frames or lead frames are produced according to the invention from an aluminum alloy of the type EN AW 6060, type EN AW 6063 or EN AW 6016.
  • the aluminum alloy EN AW 6060 has the following alloy constituents in% by weight:
  • the aluminum alloy EN AW 6063 has the following alloy constituents in% by weight:
  • the aluminum alloy EN AW 6016 has the following
  • All three aluminum alloys EN AW 6060, EN AW 6063 and EN AW 6016 are characterized by moderate to low Mg contents, low upper limits for the copper and manganese contents as well as moderate iron contents.
  • the aluminum alloy type EN AW 6016 has in comparison to
  • Aluminum alloy of type EN AW 6063 has an excess of silicon and can therefore provide higher strengths than the aluminum alloy of type EN AW 6036, for example in state T6.
  • the EN AW 6063 aluminum alloy in the T6 temper ie after aging, has a yield strength which is at least in the region of the yield strength of the preferred CuNi2.5SiZn copper alloy of 250 MPa.
  • the electrical conductivity is 52% above the copper alloy indicated in Table 1, where% -IACS as a unit is the conductivity as a percentage of the conductivity of pure, annealed copper
  • Aluminum alloy type EN AW 6063 intermediate values such as T5 can also be provided, so that corresponding specific values for the tensile strength, yield strength and also Vickers hardness can be provided by the tempering state.
  • the tempering states of the aluminum alloys of the type EN AW 6063 and EN AW 6016 can in this respect be adapted specifically to requirements of the production process of electrical circuits or semiconductor components in order to provide optimum process conditions. , ,
  • the aluminum alloys of the present invention are brought into the condition T4 provided by solution annealing and quenching of a cold-rolled aluminum alloy ribbon.
  • state T4 have the
  • Aluminum alloys of the type EN AW 6060, EN AW 6063 and EN AW 6016 have a particularly high formability and enable a precise punching process of the stamped parts.
  • Copper alloy CuNi2.5SiZn can be achieved in the R360 temper.
  • Aluminum alloy EN AW 6016 is therefore particularly well suited in the T6 condition as a replacement for the previously used copper alloy.
  • the comparative alloys of type EN AW 5182 or EN AW 3004 are obtained by heat treatment in the production of electrical circuits or
  • EN AW 3004 alloy has significantly lower mechanical strength values and hardness values than the reference copper alloy CuNi2.5SiZn. Although the alloy EN AW 5182 reaches the strength values. Their significantly lower electrical conductivity, however, shows that it is not suitable as a substitute for the copper alloy usually used.
  • 3 shows a schematic representation of the various method steps for producing electrical connections of components of an electrical circuit or of semiconductor components.
  • an aluminum strip or an aluminum foil is first produced from one of the two aluminum alloys according to the invention, type EN AW 6060, EN AW 6063 or EN AW 6016. The production takes place in method step A either by discontinuous casting of a rolling bar, homogenizing of the rolling bar, _ -
  • Hot rolling of the rolling ingot to a hot strip and cold rolling of the hot strip with or without intermediate annealing at final thickness wherein the tape has a final thickness of 0.2 mm to 2 mm or the film has a final thickness of 20 ⁇ to 200 ⁇ .
  • final thicknesses of 0.10 mm to 0.30 mm are used.
  • a continuous casting to provide a casting belt with subsequent hot rolling and cold rolling with or without intermediate annealing can be used to an aluminum strip with a final thickness of 0.2 mm to 2 mm or an aluminum alloy foil with a
  • the state T4 is set in the aluminum alloy strip or in the aluminum alloy foil.
  • the punching of the leadframe, of the stamped grid or of the stamped parts takes place from the film or the strip.
  • the final method step D is dependent on whether a stamped grid or a leadframe is produced.
  • the heat treatments of the leadframe can take place during the "molding" and the "post-mold curing” step. so that this is in the state T6 at the end of the process step D and can provide the corresponding mechanical properties.
  • Leadframe be subjected to a parallel process step E, for example, a hot or cold aging, to provide the necessary mechanical properties directly in the manufacturing process D.
  • a parallel process step E for example, a hot or cold aging
  • step D surface treatment steps can also be carried out in order to prepare specific regions of the stamped grid or of the leadframe for the respective technical use, for example "chip bonding", “wire bonding” or soldering process.
  • the lead frames and lead frames are used for the provision of power electronics, since the conductivity values of the
  • Aluminum alloys is above the previously used copper alloys.
  • Other uses are, for example, the provision of stamped grids for the electronics in a motor vehicle or in machine controls or the like to avoid cable connections.
  • the stamped grid for example, the printed conductors of a circuit board (not shown here) provide. Partially the punched grids are also directly with

Landscapes

  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer AA6XXX Aluminiumlegierung für elektrische Verbindungen von elektrischen Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder von Halbleiterbauelementen, ein Stanzteil für eine elektrische Verbindungen von elektrischen Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder Halbleiterbauelementen, ein Verfahren zur Herstellung der Stanzteile sowie ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung oder eines Halbleiterbauelements unter Verwendung der Stanzteile. Die Aufgabe, für elektrische Verbindungen von elektrischen Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder von Halbleiterbauelementen die Verwendung einer Aluminiumlegierung vorzuschlagen, mit welcher die bisher aus dem Stand der Technik bekannten Probleme gelöst werden können, wird durch die Verwendung einer Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 oder EN AW 6016 gelöst.

Description

Aluminiumlegierung für Leadframes
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer AA6XXX Aluminiumlegierung für elektrische Verbindungen von elektrischen Bauelementen einer elektrischen
Schaltung oder von Halbleiterbauelementen, ein Stanzteil für eine elektrische
Verbindungen von elektrischen Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder Halbleiterbauelementen, ein Verfahren zur Herstellung der Stanzteile sowie ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung oder eines
Halbleiterbauelements unter Verwendung der Stanzteile. Zur Bereitstellung von elektrischen Verbindungen von elektrischen Bauelementen in elektrischen Schaltungen oder Halbleiterbauelementen werden sogenannte auch Stanzgitter aus Metall oder Leadframes (Leiterrahmen) verwendet. Beispielsweise werden in Kraftfahrzeugen metallische Stanzgitter verwendet, um auf möglichst engem Raum Bauelemente einer elektrischen Schaltung miteinander zu verbinden, ohne dass zusätzliche Kabelverbindungen notwendig sind. Diese Stanzgitter werden üblicherweise aus einer Kupferlegierung hergestellt und dienen nicht nur zur Leitung des elektrischen Stroms zwischen den Bauelementen, sondern übernehmen auch den Abtransport von Wärme aus den elektrischen Bauelementen. Die Dicke der Stanzgitter beträgt beispielsweise 0,2 mm bis 2mm. Entsprechende Stanzgitter werden häufig auch für Leistungselektronik verwendet, um einen möglichst geringen elektrischen Widerstand bei größeren Stromstärken bereitzustellen.
Halbleiterbauelemente weisen in ihren Gehäusen ebenfalls elektrische Verbindungen von elektrischen Bauelementen auf, welche durch sogenannte Leadframes
bereitgestellt werden. Entsprechende Leadframes werden bei Dicken im Bereich von maximal 0,3 mm, vorzugsweise maximal 0,2 mm mit den jeweiligen
Halbleiterbauelementen verbunden und in einem Gehäuse verkapselt. Hierzu muss zunächst ein Halbleiterchip mit dem Leadframe thermisch und/oder elektrisch - - leitfähig verbunden werden. Dieser Prozess wird als„Die-Bonding" bezeichnet. Das elektrische Verbinden der Leadframes mit den Halbleiterchips erfolgt über
Bonddrähte mit Durchmessern im Bereich von 15 μη bis 100 μηι über das„Wire- Bonding", bei welchem die Bonddrähte oft unter Verwendung eines
Ultraschallschweißens auf den Halbleiterchip selbst und auf das Leadframe geschweißt werden, so dass eine elektrische Verbindung zwischen ihnen entsteht. Anschließend wird beispielsweise durch ein Transfer-Mold-Verfahren das Gehäuse des Halbleiterbauelementes gegossen und thermisch ausgehärtet. Typische
Halbleiterbauelemente sind beispielsweise integrierte Schaltungen sogenannte ICs, welche über äußere zum Leadframe gehörende Kontakte mit weiteren elektrischen Bauelementen elektrisch verbunden werden können.
Beim„Die-Bonding",„Wire-Bonding" und„Molding" sowie beim Aushärten des Gehäuses, dem sogenannten„Post-Mold-Curing" wird das Leadframe einer
Erwärmung auf Temperaturen von mehr als 150°C bis maximal 380°C ausgesetzt.
Stanzgitter und Leadframes werden bisher üblicherweise aus Kupfer oder eine Kupferlegierung hergestellt. Als eine bekannte Kupferlegierung kann beispielsweise die Kupferlegierung CuNi2,5SiZn angesehen werden, welche in Bezug auf die
Zugfestigkeit, Streckgrenze, elektrische Leitfähigkeit, thermische Leitfähigkeit, thermische Ausdehnung und sowie die Härte der Legierung die für Massenfertigung von Halbleiterbauelementen geforderten Eigenschaften erfüllt.
Nachteilig bei den verwendeten Kupferlegierungen ist aber, dass der Rohstoffpreis für das Edelmetall Kupfer sehr hoch ist. Außerdem unterliegen die Stanzwerkzeuge aufgrund der recht hohen Festigkeit der Kupferlegierung erhöhtem Verschleiß, was ebenfalls zu höheren Kosten in der Produktion führt. Daher wurde bereits in der Vergangenheit Aluminium als Ersatzwerkstoff für diese Anwendungen in Betracht gezogen. Aus dem US-Patent US 5,066,368 ist die Verwendung eines Leadframes bestehend aus einer Aluminiumlegierung vom Typ AA3XXX und AA6XXX bekannt. Bevorzugt werden gemäß dem US-Patent die Aluminiumlegierungen vom Typ AA3003 verwendet.
Aus der internationalen Patentanmeldung WO 92/04729 ist bekannt, durch eine Beschichtung des Leadframes eine verbesserte Haftung des gegossenen Gehäuses eines Halbleiterbauelementes am Leadframe zu erreichen, wobei auch die
internationale Patentanmeldung eine Aluminiumlegierung vom Typ AA3003 für die Leadframes bevorzugt. Die bevorzugten Aluminiumlegierungstypen AA3003 aber auch die Versuche mit Aluminiumlegierungen vom Typ AA5000 scheiterten insbesondere an zu stark abweichenden mechanischen Eigenschaften nach der Herstellung von beispielsweise Halbleiterbauelementen. So kommt es zu Entfestigungsvorgängen in AA3000er und AA5000er Werkstoffen aufgrund der Wärmebehandlung beim Die-Bonding, Wire- Bonding oder Molding und Post-Mold-Curing. Darüber hinaus war bisher auch die elektrische Leitfähigkeit bei hoch magnesiumhaltigen 5000er Aluminiumlegierungen nicht ausreichend hoch.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, für elektrische Verbindungen von elektrischen Bauelementen einer elektrischen
Schaltung oder von Halbleiterbauelementen eine Aluminiumlegierung vorzuschlagen, mit welcher die bisher aus dem Stand der Technik bekannten Probleme gelöst werden können. Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Aluminiumlegierung eine Zusammensetzung vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 oder EN AW 6016 aufweist.
Bei Simulationsglühungen, welche die Prozessschritte zur Herstellung von
elektrischen Verbindungen von elektrischen Halbleiterbauelementen, einer elektrischen Schaltung oder von Halbleiterbauelementen nachahmen, wurde . . festgestellt, dass diese zu einer Warmaushärtung der oben genannten
Aluminiumlegierungstypen verwendet werden können und damit der
Kupferlegierung ähnliche mechanische, thermische und elektrische Eigenschaften bereitstellen können. Insbesondere die Werte für die Streckgrenze der oben genannten Aluminiumlegierungen liegen im Zustand T6, also nach einer
Warmauslagerung, sehr nahe an den Streckgrenzwerten der bisher bevorzugt verwendeten Kupferlegierungen, sodass die Verwendung der oben genannten spezifischen Aluminiumlegierungstypen für die Bereitstellung von thermischen und/oder elektrischen Verbindungen von elektrischen Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder von Halbleiterbauelementen ermöglicht wird. Alle drei Aluminiumlegierungstypen weisen besonders gute elektrische Leitfähigkeiten im warmausgelagerten Zustand T6 auf. Es zeigte sich zudem, dass die
Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6016 noch höhere Werte in Bezug auf die Zugfestigkeit und die Streckgrenze erreicht als die Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6063. Sie weist insbesondere auch eine größere Härte im Zustand T6 auf als die Legierung vom Typ EN AW 6063.
Vorzugweise wird die Aluminiumlegierung als Stanzteil, als gestanztes Leadframe oder als Stanzgitter für die elektrische Verbindung der elektrischen Bauelemente oder Halbleiterbauelemente verwendet. Aufgrund der Aushärtbarkeit der
Aluminiumlegierungen vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 oder EN AW 6016 besteht die Möglichkeit, die Stanzteile zunächst in einem weichen, gut umformbaren Zustand, beispielsweise im Zustand T4, herzustellen, sodass das Stanzen und Umformen problemlos und mit geringem Verschleiß an den Stanzwerkzeugen erfolgen kann. Durch Wärmebehandlungen kann bei den genannten Legierungen die Festigkeits- und die Streckgrenzwerte an die nachgelagerten Prozessschritte zur Bereitstellung von elektrischen Schaltungen oder die Herstellung von Halbleiterbauelementen angepasst werden. Hierzu können auch die Prozessschritte, welche eine Wärmebehandlung beinhalten, genutzt werden. . .
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird ein Aluminiumband, eine Aluminiumfolie oder ein Blech aus den Aluminiumlegierungen im Zustand T4 zur Herstellung der Stanzteile verwendet. Der Zustand T4 wird dadurch erreicht, dass das hergestellte Aluminiumlegierungsband, -folie oder -blech nach dem Kaltwalzen lösungsgeglüht und anschließend abgeschreckt wird, sodass möglichst viele Legierungsbestandteile in fester Lösung in der Aluminiummatrix verbleiben und einen hoch umformbaren Werkstoff zur Verfügung stellen. Bei dem Stanzen kann neben einem geringen Verschleiß auch der hohe Umformgrad genutzt werden. Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein Stanzteil für eine elektrische Verbindung von elektrischen
Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder Halbleiterbauelementen dadurch gelöst, dass das Stanzteil zumindest teilweise aus einer Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 oder EN AW 6016 besteht.
Wie bereits oben ausgeführt, weisen die genannten Aluminiumlegierungen
insbesondere im Zustand T6 nach einer Warmauslagerung die für die Bereitstellung einer elektrischen Verbindung von elektrischen Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder von Halbleiterbauelementen notwendigen mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften auf. Eine Entfestigung der Aluminiumlegierung findet bei der Wärmebelastung bis zur Fertigstellung der elektrischen Schaltung bzw. des Halbleiterbauelements nicht statt. Darüber hinaus lassen sich entsprechende
Stanzteile kostengünstiger als Stanzteile bestehend aus einer Kupferlegierung herstellen, da die zu stanzenden Aluminiumbänder im Zustand T4 leicht umgeformt werden können und der Verschleiß an den Stanzwerkzeugen gering bleibt.
Werden die Stanzteile aus einer Aluminiumlegierungsfolie mit einer Dicke von 20 μηι bis 200 μηι oder aus einem Aluminiumlegierungsband mit einer Dicke von 200 μηι bis 2 mm hergestellt, können Leadframes und Stanzgitter bereitgestellt werden, welche für den Einsatz in Halbleiterbauelementen aber auch in elektrischen Schaltungen maßgeschneiderte Abmessungen aufweisen. Für elektrische Schaltungen mit höheren . -
Leistungen und damit höheren Strömen werden die Stanzteile bevorzugt aus einem Aluminiumlegierungsband mit einer Dicke von 200 μπι bis 2mm hergestellt.
Bevorzugt werden bei Leadframes für Halbleiterbauelemente allerdings auch
Zwischendicken, beispielsweise von 80 μπι bis 300 μπι bzw. 250 μπι verwendet, welche einen bevorzugten Bereich für die Dicke der Bänder bzw. Folien, aus welchen die Leadframes hergestellt sind, aufweisen.
Gemäß einer Ausgestaltung des Stanzteils ist die Aluminiumlegierung des Stanzteils nach der Herstellung der elektrischen Schaltung oder des Halbleiterbauelements zumindest bereichsweise in einem warm ausgehärteten Zustand und/oder im Zustand T6. Die Warmauslagerungseigenschaften der bevorzugten Aluminiumlegierungen vom Typ EN AW 6063 oder EN AW 6016 führen dazu, dass die für den Einsatz der Halbleiterbauelemente bzw. der elektrischen Schaltungen notwendigen
mechanischen, elektrischen und auch thermischen Eigenschaften den Einsatz als Leadframes bzw. elektrische Verbindungen für elektrische Bauelemente ermöglichen.
Bevorzugt werden die Stanzteile zumindest bereichsweise oberflächenbehandelt, insbesondere beschichtet. Als Oberflächenbehandlungen kommen beispielsweise Eloxierungen, Plattierungen oder Galvanisierungen in Frage. Eine Eloxierung erhöht beispielsweise die Beständigkeit gegen Oxidation des Aluminiums deutlich. Andere Beschichtungen, eine Kupferbeschichtung oder auch Goldbeschichtungen ermöglichen die Verwendung von spezifischen Fertigungstechniken, beispielsweise das Ultraschall- Wire-Bonding. Vorzugweise ist das Stanzteil ein Leadframe eines Halbleiterbauelementes oder Stanzgitter einer elektrischen Schaltung. Leadframes werden üblicherweise in
Folgeverbundwerkzeugen mit hoher Geschwindigkeit aus einem bandförmigen Grundwerkstoff, beispielsweise aus einem Aluminiumband hergestellt. Stanzgitter können dagegen auch als Einzelteile ehrgestellt werden Leadframes unterscheiden sich von den Stanzgittern einerseits durch die geringeren Dicken; andererseits wird bei Leadframes der Trägerrahmen üblicherweise durch einen abschließenden - -
Stanzschritt nach der Herstellung des Halbleiterbauelementes abgetrennt, wohingegen das Stanzgitter üblicherweise in einer Leiterplatte vollständig Teil der elektrischen Schaltung wird. Beide Ausprägungen des Stanzteils ermöglichen daher eine besonders hohe Automatisierung des Herstellprozesses bei gleichzeitiger Reduktion der Rohstoffpreise des Grundwerkstoffs.
Gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Stanzteilen für elektrische
Verbindungen von Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder von
Halbleiterbauelementen mit den folgenden Schritten gelöst:
- Bereitstellen eines Bandes, einer Folie oder einer Blechs bestehend aus einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, - Lösungsglühen und Abschrecken des Bandes, der Folie oder des Blechs derart, dass das Band, die Folie oder das Blech im Zustand T4 vorliegt,
- Stanzen des Bandes, der Folie oder des Blechs zur Bereitstellung von
elektrischen n Verbindungen von Bauelementen einer elektrischen Schaltung.
Wie bereits zuvor ausgeführt, können im Zustand T4 die Stanzteile von dem sehr guten Umformverhalten des Aluminiumlegierungswerkstoffs profitieren, sodass hochpräzise Stanzprozesse und Umformprozesse genutzt werden können, um
Leadframes und Stanzgitter bereitzustellen.
Vorzugsweise wird nach dem Stanzen des Bandes, der Folie oder des Blechs im Zustand T4 eine Kaltauslagerung und/oder eine Warmauslagerung vor der
Weiterverarbeitung durchgeführt. Durch diese Kaltauslagerung und/oder
Warmauslagerung kann beispielsweise ein ganz spezifischer Zustand des Bandes, der Folie oder des Blechs eingestellt werden, bzw. der daraus hergestellten Stanzteile, sodass die Fertigung von elektrischen Schaltungen oder Halbleiterbauelementen mit - - hoher Geschwindigkeit erfolgen kann. Beispielsweise können andere
Aushärtungszustände genutzt werden, beispielsweise ein Zustand T5, um ausgehend von dem Zustand T4 spezifische Zugfestigkeitswerte bzw. Streckgrenzwerte, welche auf die Verarbeitung abgestimmt sind, genutzt werden, um abschließend erst die maximale Festigkeit im Zustand T6 nach einer weiteren Wärmebehandlung zu erreichen.
Gemäß einer nächsten Ausgestaltung des Verfahrens wird das Band, die Folie oder das Blech mit einem Verfahren, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist, hergestellt:
- diskontinuierliches Gießen eines Barrens, vorzugsweise im DC-Verfahren
(direct chill),
- homogenisierendes Walbarrens
- Warmwalzen des Walzbarrens und
- Kaltwalzen des Warmbandes mit oder ohne Zwischenglühung an Enddicke, wobei das Band auf eine Enddicke von 0,2 mm bis 2 mm und die Folie auf eine Enddicke von 20 μιη bis 200 μιτι gewalzt wird. Alternativ zum diskontinuierlichen Gießen kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung das Band durch kontinuierliches Gießen eines Gießbandes hergestellt werden und das Gießband durch Warm- oder Kaltwalzen auf eine Enddicke von 20 μηι bis 200 μιη zur Folie oder auf eine Enddicke 0,2 mm bis 2 mm zum Band kaltgewalzt werden. Beide Verfahrensschritte, das diskontinuierliche Gießen eines Walzbarrens mit seinen entsprechenden Verfahrensschritten sowie das kontinuierliche Gießen eines
Gießbandes und den weiteren Verfahrensschritten zur Herstellung einer Folie oder eines Bandes ermöglichen es, aus dem erfindungsgemäßen
Aluminiumlegierungswerkstoff Stanzteile mit hoher Wirtschaftlichkeit herzustellen, welche den Anforderungen für die Bereitstellung von elektrischen Verbindungen oder - - thermischen Verbindungen von Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder von Halbleiterbauelementen genügen.
Schließlich wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch eine vierte Lehre der Erfindung durch eine Herstellung einer elektrischen Schaltung oder eines
Halbleiterbauelementes unter Verwendung von erfindungsgemäßen Stanzteilen gelöst. Die Stanzteile, insbesondere Stanzgitter oder Leadframes weisen aufgrund der verwendeten Aluminiumlegierung die notwendigen mechanischen, elektrischen und auch thermischen Eigenschaften auf. Darüber hinaus können die Kosten zur
Herstellung entsprechender elektrischer Schaltungen oder Halbleiterbauelemente aufgrund der geringeren Rohstoffkosten für die Leadframes oder Stanzgitter weiter gesenkt werden.
Vorzugsweise werden die Stanzteile während der Herstellung einer elektrischen Schaltung oder eines Halbleiterbauelementes bereichsweise mindestens einer
Oberflächenbehandlung, beispielsweise einem Plattieren, Anodisieren, Galvanisieren oder Beschichten unterzogen. Durch diese Oberflächenbehandlung können spezifische Bereiche der Stanzteile an die jeweilige Aufgabe angepasst werden. Beispielsweise ermöglicht eine Beschichtung mit ultraschallbondfähiger Oberfläche die Verwendung von Ultraschalldraht bzw. Wirebondern zur elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterchips mit dem Leadframe. Andere Bedürfnisse können beispielsweise die Beschichtung mit einem Weichlot oder einer Korrosionsschutzschicht darstellen. Gleichzeitig kann auch eine Oberflächenbehandlung durch Beschichtung mit einem Isolationsmaterial erfolgen oder eine Behandlung zum weiteren Korrosionsschutz.
Weiter bevorzugt wird das Verfahren dadurch ausgestaltet, dass die Stanzteile vor, während oder nach deren Verarbeitung zu einer elektrischen Schaltung oder einem Halbleiterbauelement Wärmebehandlungsschritten zur Aushärtung der
Aluminiumlegierung unterzogen werden. Die Aluminiumlegierungen vom Typ EN AW 6063 und EN AW 6016 zeichnen sich dadurch aus, dass verschiedene Temper-
Zustände, unterschiedliche Festigkeiten und Härten bereitstellen können. Insofern - - kann der Aushärtegrad der Aluminiumlegierung spezifisch auf die Eigenschaften des Herstellverfahrens abgestellt werden.
Im Weiteren soll anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung die Erfindung näher erläutert werden.
In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer typischen Konfiguration eines
Leadframes,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stanzteils in Form eines
Stanzgitters, einer elektrischen Schaltung und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung von elektrischen Schaltungen oder Halbleiterbauelementen.
Zunächst zeigt Fig. 1 in einer Draufsicht ein Leadframe 1, welches zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere integrierten Schaltungen genutzt werden kann. Der typische Aufbau des Leadframes 1 für sogenannte IC's (integrierte
Schaltungen) weist verschiedene Bereiche auf, welche unterschiedliche Eigenschaften besitzen müssen. So sind die Anschlusskontakte 3 nach der Herstellung außerhalb des Gehäuses oder Packages des Halbleiterbauelementes angeordnet und dienen zum elektrischen Kontaktieren des Halbleiterbauelementes mit den Kontakten einer elektrischen Schaltung. Die Anschlussstellen sollten eine gewisse mechanische Festigkeit aufweisen, um auch automatisch über Bestückungsautomaten verarbeitet zu werden.
Das sogenannte„Die-Pad" 2 (Chip-Pad) dient zur Befestigung des Halbleiterchips. Das Leadframe 1 ist aus einer Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 oder EN AW 6016 hergestellt. Die Dicke des Leadframes beträgt vorzugsweise 0,08 . . mm bis 0,25 oder maximal 0,3 mm. Der Bereich des Chip-Pads und insbesondere der über ein Draht-Bond-Verfahren zu kontaktierenden Kontaktstellen 4 des Leadframes können selektiv beschichtet werden. Beispielsweise kann für das Draht-Bonden eine spezifische Goldbeschichtung vorgesehen sein, welche das Ultraschall-Draht- Bondverfahren ermöglicht.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Chip-Pad 2 mit einer thermisch hochleitfähigen Beschichtung zu versehen, über welche der Chip auch mit dem Chip- Pad verklebt werden kann. Bei der Herstellung des Leadframes 1 wird über ein Folgeverbundwerkzeug mit hoher Geschwindigkeit ein Stanzprozess durchgeführt, welcher zur Geometrie des Leadframes wie sie Fig. 1 zeigt, führt. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere Aluminiumlegierungen vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 und EN AW 6016 im Zustand T4 besonders gut geeignet sind, entsprechende Stanzprozesse zu durchlaufen. Sie zeichnen sich besonders durch gute Umformbarkeit und eine hohe Formbarkeit und Stanzbarkeit aus.
Fig. 2 zeigt ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel eines Stanzgitters 5, welches ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 oder EN AW 6016 hergestellt werden kann. Das Stanzgitter 5 weist deutlich größere
Strukturen als das Leadframe 1 auf und dient zur Kontaktierung von elektrischen Bauelementen einer elektrischen Schaltung, beispielsweise einer ABS- oder ESP- Steuerung eines Kraftfahrzeugs. Stanzgitter 5 werden auch zur elektrischen
Verbindung von Beleuchtungselementen im Kraftfahrzeug eingesetzt. Darüber hinaus gibt es auch weitere Anwendungen von Stanzgittern zur Bereitstellung von
thermischen und/oder elektrischen Verbindungen von elektrischen Bauelementen, welche auf den Stanzgittern 5 positioniert und mit diesen kontaktiert werden.
Die Kontaktierung erfolgt üblicherweise über ein Lotverfahren oder durch die
Verwendung von leitfähigen und aushärtbaren Klebstoffen. Neben den elektrischen Verbindungen dienen sowohl Leadframes 1 als auch Stanzgitter 5 zum Abtransport von Wärme aus den Bauelementen der elektrischen Schaltung und damit auch zur - -
Bereitstellung von thermischen Verbindungen der Bauelemente einer elektrischen Schaltung oder im Halbleiterbauelement.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten thermischen und/oder elektrischen
Verbindungen von elektrischen Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder von Halbleiterbauelementen in Form von Leadframes oder Stanzgittern werden erfindungsgemäß aus einer Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6060, Typ EN AW 6063 oder EN AW 6016 hergestellt. Die Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6060 weist folgende Legierungsbestandteile in Gew.-% auf:
0,30 % < Si < 0,6 %
0,10 % < Fe < 0,30 %,
Cu max. 0,10 %,
Mn max. 0,10 %,
0,35 % < Mg < 0,6 %,
Cr max. 0,05 %,
Zn max. 0,15 %,
Ti max. 0,10 %,
Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen einzeln max. 0,05 Gew.-% in Summe max. 0,15 Gew.-%.
Die Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6063 weist folgende Legierungsbestandteile in Gew.-% auf:
0,20 <% Si <0,6 %
Fe max. 0,35 %,
Cu max. 0,10 %,
Mn max. 0,10 %,
0,45 % < Mg < 0,9 %, - -
Cr max. 0,10 %,
Zn max. 0,10 %,
Ti max. 0,10 %,
Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen einzeln max. 0,05 Gew.-% in Summe max. 0,15 Gew.-%.
Die Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6016 weist die folgende
Legierungszusammensetzung in Gew.-% auf: 1,0 % < Si < 1,5 %,
Fe max. 0,50 %,
Cu max. 0,20 %,
Mn max. 0,20 %,
0,25 % < Mg < 0,6 %,
Cr max. 0,10 %,
Zn max. 0,20 %,
Ti max. 0,15 %,
Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen einzeln max. 0,05 Gew.-% in Summe max. 0,15 Gew.-%.
Alle drei Aluminiumlegierungen EN AW 6060, EN AW 6063 und EN AW 6016 zeichnen sich durch moderate bis geringe Mg-Gehalte, geringe Obergrenzen für die Kupfer- und Mangangehalte sowie moderate Eisengehalte auf. Die Eigenschaften hinsichtlich der thermischen und elektrischen Leitfähigkeit der Aluminiumlegierungen auch im warmausgelagerten Zustand sowie die in Bezug auf die Verwendung als elektrische Verbindung von Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder von
Halbleiterbauelementen notwendigen mechanischen Eigenschaften werden auf die Kombination der Auswahl dieser Legierungskomponenten zurückgeführt. Von dem Aluminiumlegierungstyp EN AW 6060 wurden zwar bisher keine Messungen hinsichtlich der elektrischen/thermischen Leitfähigkeit im warmausgelagerten - -
Zustand durchgeführt, es wird aber davon ausgegangen, dass aufgrund der
Legierungszusammensetzung ähnlich gute Werte erzielt werden, wie die nachfolgend dargestellten Werte für die Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6063 und EN AW 6016.
Alle genannten Messungen wurden gemäß der jeweiligen EN-Norm durchgeführt.
Die Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6016 weist im Vergleich zur
Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6063 einen Überschuss an Silizium auf und kann insofern höhere Festigkeiten als die Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6036 beispielsweise im Zustand T6 zur Verfügung stellen.
Wie die Tabelle 1 zeigt, weist die Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6063 im Temperzustand T6, also nach einem Warmauslagern, eine Streckgrenze auf, welche zumindest im Bereich der Streckgrenze der bevorzugten Kupferlegierung CuNi2.5SiZn von 250 MPa liegt. Darüber hinaus liegt die elektrische Leitfähigkeit bei 52 % oberhalb der in Tabelle 1 angegebenen Kupferlegierung, wobei %-IACS als Einheit die Leitfähigkeit als Prozentwert der Leitfähigkeit von reinem, geglühten Kupfer
(entsprechend 100 % IACS) ausgedrückt wird und einer Leitfähigkeit von 58 MS/m entspricht
Über den Temperzustand der Legierung, wie hier am Beispiel der
Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6063, können auch Zwischenwerte, wie beispielsweise T5 bereitgestellt werden, so dass entsprechende spezifische Werte für die Zugfestigkeit, Streckgrenze und auch Vickershärte durch den Temperzustand bereitgestellt werden können. Die Temperzustände der Aluminiumlegierungen vom Typ EN AW 6063 und EN AW 6016 können insofern spezifisch an Anforderungen des Fertigungsprozess von elektrischen Schaltungen oder Halbleiterbauelementen angepasst werden, um optimale Prozessbedingungen zur Verfügung zu stellen. . .
Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen in den Zustand T4 gebracht, welcher durch Lösungsglühen und Abschrecken eines kaltgewalzten Aluminiumlegierungsbandes bereitgestellt wird. Im Zustand T4 besitzen die
Aluminiumlegierungen vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 und EN AW 6016 eine besonders hohe Umformbarkeit und ermöglichen einen präzisen Stanzvorgang der Stanzteile.
In Tabelle 1 ist darüber hinaus zu erkennen, dass die Zugfestigkeitswerte, die Streckgrenzwerte und auch die elektrische Leitfähigkeit der Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6016 nahezu identisch sind mit den Werten, welche für die
Kupferlegierung CuNi2.5SiZn im Temperzustand R360 erreicht werden. Die
Aluminiumlegierung EN AW 6016 ist daher im Zustand T6 besonders gut als Ersatz für die bisher verwendete Kupferlegierung geeignet. Die Vergleichslegierungen vom Typ EN AW 5182 oder EN AW 3004 werden durch Wärmebehandlungen bei der Herstellung elektrischer Schaltungen oder
Halbleiterbauelemente einer Entfestigung unterworfen, so dass hier die
weichgeglühten Zustände O angegeben sind. Wie zu erkennen ist, weist eine
Legierung vom Typ EN AW 3004 deutlich geringere mechanische Festigkeitswerte und Härtewerte auf, als die Referenzkupferlegierung CuNi2.5SiZn. Die Legierung EN AW 5182 reicht zwar an die Festigkeitswerte heran. Ihre deutlich geringere elektrische Leitfähigkeit zeigt jedoch, dass sie als Ersatz für die üblicherweise eingesetzte Kupferlegierung nicht geeignet ist. Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung die verschiedenen Verfahrensschritte zur Herstellung elektrischer r Verbindungen von Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder von Halbleiterbauelementen. Im Herstellschritt A wird zunächst ein Aluminiumband oder eine Aluminiumfolie aus einer der beiden erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 oder EN AW 6016 hergestellt. Die Herstellung erfolgt im Verfahrensschritt A entweder durch diskontinuierliches Gießen eines Walzbarrens, Homogenisieren des Walzbarrens, _ -
Warmwalzen des Walzbarrens zu einem Warmband und Kaltwalzen des Warmbandes mit oder ohne Zwischenglühung an Enddicke, wobei das Band eine Enddicke von 0,2 mm bis 2 mm oder die Folie eine Enddicke von 20 μπι bis 200 μπι aufweist. Bevorzugt werden Enddicken von 0,10 mm bis 0,30 mm verwendet.
Alternativ zur Bereitstellung des Bandes durch Gießen eines Walzbarrens,
vorzugweise im Direkt-Chill-Verfahren, kann auch ein kontinuierliches Gießen zur Bereitstellung eines Gießbandes mit anschließendem Warmwalzen und Kaltwalzen mit oder ohne Zwischenglühung genutzt werden, um ein Aluminiumband mit einer Enddicke von 0,2 mm bis 2 mm oder eine Aluminiumlegierungsfolie mit einer
Enddicke von 20 μιτι bis 200 μηι bereitzustellen.
Im Verfahrensschritt B gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 wird die
Wärmebehandlung des hergestellten Bandes oder der Folie durch Glühen des Bandes oder der Folie mit einem anschließenden Abschrecken durchgeführt. Hierdurch wird der Zustand T4 im Aluminiumlegierungsband bzw. im der Aluminiumlegierungsfolie eingestellt. Anschließend erfolgt im Verfahrensschritt C das Stanzen des Leadframes, des Stanzgitters bzw. der Stanzteile aus der Folie oder dem Band. Der abschließende Verfahrensschritt D ist abhängig davon, ob ein Stanzgitter oder ein Leadframe hergestellt wird. In Verfahrensschritt D können beispielsweise bei der Herstellung eines Leadframes durch das Chip-Bonden, das Draht-Bonden und das Herstellen des Gehäuses des Halbleiterbauelementes während des„Molding"- und des „Post-Mold-Curing-"Schritts die Wärmebehandlungen des Leadframes erfolgen, sodass dieses am Ende des Verfahrensschrittes D im Zustand T6 vorliegt und die entsprechenden mechanischen Eigenschaften bereitstellen kann.
Gleiches gilt auch sofern ein hergestellte Stanzgitter bei der Herstellung von elektrischen und /oder thermischen Verbindungen von Bauelementen einer elektrischen Schaltung, beispielsweise Lötverfahren oder einem Umspritzen mit Kunststoff unterzogen werden, wobei ein Wärmeeintrag in die Stanzgitter 5 erfolgt. Alternativ oder kumulativ dazu kann aber auch das Stanzgitter als auch das
Leadframe mit einem parallelen Verfahrensschritt E beispielsweise einer Warm oder auch Kaltauslagerung unterzogen werden, um unmittelbar im Herstellprozess D die notwendigen mechanischen Eigenschaften bereitzustellen.
Im Verfahrensschritt D können darüber hinaus auch Oberflächenbehandlungsschritte erfolgen, um bestimmte Bereiche des Stanzgitters oder des Leadframes für die jeweilige technische Verwendung, beispielsweise„Chip-Bonding",„Draht-Bonding" oder Lötprozess vorzubereiten.
Besonders bevorzugt werden die Stanzgitter und Leadframes für die Bereitstellung von Leistungselektronik verwendet, da die Leitfähigkeitswerte der
Aluminiumlegierungen oberhalb der bisher verwendeten Kupferlegierungen liegt. Weitere Verwendungen sind beispielsweise die Bereitstellung von Stanzgittern für die Elektronik in einem Kraftfahrzeug oder in Maschinensteuerungen oder dergleichen zur Vermeidung von Kabelanbindungen.
Das Stanzgitter kann beispielsweise die Leiterbahnen einer Leiterplatte (hier nicht dargestellt) bereitstellen. Teilweise werden die Stanzgitter auch unmittelbar mit
Bauelementen bestückt und verlötet, so dass durch das Lötverfahren eine Aushärtung in den Zustand T6 der Legierung erfolgen kann.
Anders als andere AA6xxx Legierungen stellen die erfindungsgemäßen
Legierungsvarianten EN AW 6060, EN AW 6063 oder EN AW 6016 besonders hohe Festigkeiten im Zustand T6 bei guter Korrosionsbeständigkeit und verbesserter elektrischer Leitfähigkeit im Verhältnis zur üblicherweise verwendeten
Kupferlegierung zur Verfügung. Tabelle 1
Figure imgf000020_0001

Claims

Patentansp rüche
1. Verwendung einer AA6xxx Aluminiumlegierung für elektrische Verbindungen von elektrischen Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder von
Halbleiterbauelementen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aluminiumlegierung eine Zusammensetzung vom Typ EN AW 6016 aufweist.
2. Verwendung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aluminiumlegierung als Stanzteil oder als Stanzgitter (5) für die elektrische Verbindung der elektrischen Bauelemente oder Halbleiterbauelemente verwendet wird.
3. Verwendung einer AAöxxx Aluminiumlegierung für gestanzte Leadframes von Halbleiterbauelementen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aluminiumlegierung eine Zusammensetzung vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 oder EN AW 6016 aufweist.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche Ibis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Aluminiumband, eine Aluminiumfolie oder ein Blech aus der
Aluminiumlegierungen im Zustand T4 zur Herstellung der Stanzteile verwendet wird.
5. Stanzteil für eine elektrische Verbindung von elektrischen Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder Halbleiterbauelementen,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stanzteil zumindest teilweise aus einer Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 oder vom Typ EN AW 6016 besteht.
6. Stanzteil nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stanzteil aus einer Aluminiumlegierungsfolie mit einer Dicke von 20 μηι bis
200 μηι oder einem Aluminiumlegierungsband mit einer Dicke von 200 μιτι bis 2 mm hergestellt ist und optional den Zustand T4 aufweist.
Stanzteil nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aluminiumlegierung des Stanzteils nach der Herstellung der elektrischen Schaltung oder des Halbleiterbauelementes zumindest bereichsweise einen warmausgehärteten Zustand aufweist und/oder bereichsweise im Zustand T6 ist.
Stanzteil nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stanzteil ein Stanzgitter (5) einer elektrischen Schaltung ist.
9. Leadframe eines Halbleiterbauelementes,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Leadframe zumindest teilweise aus einer Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 oder vom Typ EN AW 6016 besteht.
Verfahren zur Herstellung von Stanzteilen für elektrische Verbindungen von Bauelementen einer elektrischen Schaltung oder von Halbleiterbauelementen mit den folgenden Schritten,
- Bereitstellen eines Bandes, einer Folie oder eines Blechs bestehend aus einer Aluminiumlegierung vom Typ EN AW 6060, EN AW 6063 oder EN AW 6016,
- Lösungsglühen des Bandes, der Folie oder des Blechs und Abschrecken, derart dass das Band, die Folie oder das Blech im Zustand T4 vorliegt,
- Stanzen des Bandes, der Folie oder des Blechs im Zustand T4 zur Bereitstellung von elektrischen n Verbindungen von Bauelementen einer elektrischen
Schaltung.
Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach dem Stanzen des Bandes, der Folie oder des Blechs im Zustand T4 eine Kaltauslagerung und/oder eine Warmauslagerung vor der Weiterverarbeitung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Band, die Folie oder das Blech mit einem Verfahren aufweisend die folgenden Verfahrensschritte hergestellt wird:
- diskontinuierliches Gießen eines Walzbarrens,
- Homogenisieren des Walzbarrens,
- Warmwalzen des Walzbarrens zu einem Warmband und
- Kaltwalzen des Warmbandes mit oder ohne Zwischenglühung an Enddicke, wobei das Band auf eine Enddicke von 0,2 mm bis 2 mm und die Folie auf eine Enddicke 20 μπι bis 200 μπι gewalzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das alternativ zum diskontinuierlichen Gießen durch kontinuierliches Gießen ein Gießband hergestellt wird und das Gießband durch Warm- oder Kaltwalzen auf eine Enddicke von 20 μιη bis 200 μπι zur Folie oder auf eine Enddicke von 0,2 mm bis 2 mm zum Band kaltgewalzt wird.
14. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltung oder eines
Halbleiterbauelementes unter Verwendung von Stanzteilen nach einem der Ansprüche 5 bis 9.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stanzteile bereichsweise mindestens einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stanzteile vor/während oder nach deren Verarbeitung zu einer elektrischen Schaltung oder einem Halbleiterbauelement Wärmebehandlungsschritten zur Aushärtung der Aluminiumlegierung unterzogen werden.
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