JPH02501967A - 半導体パッケージの成形可能な高強度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】 半導体パッケージの成形可能な高 本発明は広範囲にわたシ応用されるが、特にリードフレームなどのパンケージを 構成する金属部品がガラスシール工程の時間ならびに温度を通じ軟化せざる密封 式半導体パッケージの製造方法に係る。本発明はパンケージ部品特にリードフレ ーム構造のための析出硬化性ガラスシール可能な合金の使用をその目的としてい る。これら合金は、パッケージにシールされる前には比較的成形し易くパンケー ジにシールされた後は硬いように選ばれる。

密封シールしたパンケージは最大の信頼性を要する応用面に用いられる。これら パンケージは通常セラミック又は金属部品をシーリングガラスで一体に結合した もので、水蒸気その地汚染物の拡散に対して実質上不浸透性を示す１つ又は多く の半導体装ｔ’を収納する包囲体を形成する。

典型的なガラスシールを施した半導体パッケージが１９８３年１０月２６日公告 の「改良型半導体パンケージ」なる名称の欧州特許出願筒８３１　ＤＯ４９２， ４号に記載されている。この出願の第１７頁には、金属基層と金属リードフレー ム及び金属カバーよシなる密封式パッケージが示されている。これら金属部品を 製作する材料は、その表面上に連続性の耐火性酸化物層を形成する能力を具える のが望ましい。この材料の例としては、工業合金０ＤＡ６３８００などの２チか ら１２チのアルミニウムと残部の銅とよシなる銅ベース合金があげられる。この 銅合金は大抵のリードフレーム合金の場合同様冷間加工によシそのＷｒ’？強度 を達成し、従って通常がラスシール温度（約４５０　’Ｃ）で軟化する。

密封シール半導体装置のためのもう１つの通常パッケージ構造は、１９８７年４ 月３日付与のニス・エッチ・パン）　（Ｓ、Ｈ，Ｂｕｔｔ　）による「改良型密 封式半導体ケーシング」なる名称の米国特許第４．６５６，４９９’号に記載の 如きウィンドフレーム型式パッケージである。これらパッケージは金属基層をリ ードフレームの第１面にガラス結合させることによシ製作される。次に、シール リングの第１面をリードフレームの第２面に結合する。基層及びシールリングに よシ形成せる包囲体内に半導体装置を取付け（型取付け）た後、型をワイヤ接着 などの在来の技術によシリードフレームに電気的に接続させる。次いで、カバー をシールリングの第２面に接着せしめケーシングを密封シールする。

ウィンドフレーム型式パッケージの主要利点は、シールリングに対するカバーの 接着がリードフレームの周シの金属シールに密封ガラスを形成するのに使用する 温度よシ著しく低い温度においてガラスやハンダその他普通の装置で達成できる 点にある。従って、半導体装置は密封ガラスシーリングに一般に伴う或いは破壊 的な高シーリング温度を受けない。然しなから、リードフレームは依然ガラスシ ーリング時間ならびに温度にさらされ、そのままで冷間圧延によシ得られた強度 を失うことが有る。米国特許第４，６５６，４９９号には、このタイプの密封シ ールせるパッケージｔ−ａ作する金属又は合金がその露出面上に耐火性酸化物層 即ち合金ａＤＡ６３８００に形成する能力を具えている点特に記載されている。

これらウィンドフレーム半導体タイプのパッケージを一体に結合させるのに用い るハンダガラス又はセラミックは本文記載の欧州特許出願筒８３　１００　４９ ２．４号記載のものと同じもので良い。

半導体パッケージのガラスシーリングにおける関心事は、ガラスシーリング時間 及び温度にさらされた際におかれる。若しこのリードフレームが余シにも軟らか になると、自動挿入装置による取扱いなどに耐えられない。もう１つの重要な問 題は、発火温度における所要のガラス流を達成する必要性にある。適正なガラス 流はピンホールのないシールを保証する上で必要である。

１９８６年４月２３日公告の欧州特許出願筒８５１１１　８２７．３号には本発 明に好適な時効硬化性合金について開示している。これら合金は高温度に露出す ることにより更に強力となることができる。

然し、欧州特許出願筒８５　１１１　８２７．３号において、０ＤＡ７２４００ などの如き合金のリードフレームが形成され、既に硬化した状態で定位置にシー ルされている。然し、成る応用面においてはリードフレーム箔に１ｔ（箔の厚み ）未満などといったきわめて小さな曲がＤ’に設けることが重要である。箔が既 に硬化状態にある時には此は更に困難となる。従って、欧州特許出願筒８５１１ １　８２７．３号の場合、硬化箔にこれもガラス接着可能な軟かい合金即ち０Ｄ Ａ６３８００をクラツド材として被覆することが提案されている。出来上がシの 多重クラッドのリードフレームは所望の形態によシ容易に曲げることができる。

本発明は軟化状態で曲げることができがラスシール工程にさらけ出すことにより 硬化される時効硬化性合金を具体化する。

１９８５年２月１６日公告の「クラッド金属リードフレーム基層」なる名称の欧 州特許出願筒８４１０８８８７．５号には、特に密封シールしたセラミックのシ ュアルインライン（ｄｕａｌ−ｉｎ−１ｉｎｅ）集積回路パンケージ（ＣＥＲＤ ＩＰ　）に好適なりラッドリードフレームが開示されている。金属クラッド合成 物はその熱膨張係数がセラミック基部及び蓋の係数に見合うように選ばれる。又 、コアに適用される被覆材は、銅アルミニウム金属間化合物の形成を阻止するよ うに選ばれる。一実施例の場合、追加の被覆材が組込まれリードフレームの熱分 散を増加させる。

コアがステンレス鋼で被覆材が銅又は銅合金の場合における被覆材には引用例が ある。昭和５６年７月の日本特許書簡５６−９０５４．６号及び昭和５６年８月 １１日付のラインパック（Ｌｉｎｅｂａｃｋ）によるエレクトロエックス記載の 「クラッドリードフレームはよシ多くの熱を発散する」なる標題の論文が１照さ れる。

本願と共通の被譲渡人に譲渡されたプリーディス（Ｂｒｅｅｄｉｓ）その他の米 国特許第４，４９８，１２１号及び第４，５００，０２８号に、０ＤＡ６３８０ ０なトノ如き異種の銅合金のクラッド被覆コアの銅・シリコニウム合金の合成物 について開示されている。これら特許において、コア材は所要のガラスシーリン グ時間及び温度において軟化する。

本発明の基礎となる問題は、リードフレームがガラスシーリング前比較釣果かく かつ成形可能で成形性を容易ならしめ構成部分が強靭なようにガラスシーリング の後には堅くなる密封シールした半導体パッケージのための成形可能にして高強 度のリードフレームを製造する方法の提供である。

本発明の利点とする所は、上述の従来構成の制限及び欠点の１つ又はそれ以上を 無くした密封シール半導体パッケージのための成形可能にして高強度のリードフ レーム全製造する方法の提供にある。

本発明の更に他の利点とする所は、リードフレームがガラスシーリングに必要な 時間及び温度にわたる熱的露出を通じてその強度を達成する密封シールした半導 体パッケージのための成形可能にして高強度のリードフレームを製造する方法の 提供にある。

本発明の更に別の利点とする所は、少なくともリードフレームがガラスシーリン グ前に軟化状態で曲げられ小さい曲率半径の小回がＤ’に形成する合金構成部分 から製造されるような密封シールされた半導体パッケージのための成形可能にし て高強度のリードフレームを製造する方法の提供にある。

従って、改良型の密封シール半導体パッケージ及びそのパッケージの製造方法の 第１実施例が得られる。

パッケージは金属、合金、セラミック、サーメット、セラミックガラス若しくは セラミック・ガラス・金属の材料よシなるベース及び蓋ならびに銅合金よシなる リードフレームよりａ造される。銅合金は析出硬化性を有し、ガラス対金属のシ ーリングに要する時間及び温度に露出させる前に比較約款かく成形可能でちる。

その上、銅合金はガラスシーリングの時間及び温度にさらけ出された後硬化しそ の所要強度を達成する。更に、シーリングガラスはベース部と蓋との間のリード フレームをシールする。第２実施例の場合、改良型密封シール半導体パッケージ にはシールリングと第１実施例のリードフレームとが設けられる。

次に、本発明及びその他の実施例について添付図面に基づいて明らかに述べる。

第１図は本明細書に記載の本発明原理に基づく密封シールを施せる半導体パッケ ージの断面図、第２図は本明細書に記載の本発明原理に基づく密封シールを施せ るウィンド型半導体パッケージの断面図である。

本発明は、軟化状態で曲げられ、ガラスシーリングに必要な時間及び温度に露出 させることにょシ所要強度に硬化される析出硬化性のがラスシール可能の合金リ ードフレームを有する半導体パッケージを包含する。

リードフレームそして所望の場合本発明の半導体パッケージの金属部品の残部を 製造するための好適とされる金属は熱的に安定せる析出硬化又は時効硬化性のが ラスシール性の合金である。析出硬化性合金は、２つの相よシなっている。時効 前に合金を第２相が溶液に含まれ単相構造を形成するような温度に加熱される。

次に溶液は急冷され単相構造に「凍結」する。動力学によシこの構造が２相に戻 ることができないのでこの構造は可能である。

今や合金は析出硬化又は時効化に対する条件が整っている。合金の時効化のため には、第２相が析出し構造が２つの相よシなるように一定時間成る温度に熱する 。この時効化工程によシ増加せる降伏強さが得られる。時効化に先立って行う冷 間圧延によシ更に高い降伏強度が得られる。帯鋼片が硬化するにつれ延性が低下 する。リードフレームの用途に対して、材料がその製造、取扱いならびに挿入時 にた易く曲がることがないように強靭でちることが肝要である。一方、材料は鋭 い曲がり全形成するのに十分な延性を有することも肝要である。湾曲延性の測定 値は最小湾曲半径（ＭＢＲ）にて示される。

析出硬化性又は時効硬化性の合金の例はサレー（Ｓａｌｅｈ）その他に付与せる 「析出硬化性銅合金とプロセス」なる名称の米国特許第４，４３４，０１６号に 開示された銅・ニッケル・アルミニウム合金である。参考のためこの合金は本文 で０ＤＡ７２４００として示されている。この合金の必須成分は、約１０％から 約１５％のニッケルと、約１％から約３チのアルミニウムと、最大約１−のマン ガンと約０．０５　％から約０．５−未満のマグネシウムと残部の銅とである。

シリコンは約０．０５チを超えてはならず、鉛は約０．０１５チ未満でなければ ならず、亜鉛は約０．５％未満でなければならず、燐は約ｏ、ｏ　ｏ　ｓ　ｓ未 満でなければならない。

好適には、合金は約１１．５％から約１２．５％のニッケルと、約１．８％から 約２．３％のアルミニウムと、約０．１％から約０．３＋％のマグネシウムと、 約０．２％から約０．５チのマンガンと、残部の銅を含有する。好適には、シリ コンは約０．００５１ｔ−超えてはならぬ。最も好適な実施例の場合、マグネシ ウムに更に約０．１５％から約０．２５％の範囲に制限される。本文に記載せる ０ＤＡ７２４００のパーセント組成のすべては重量当たシのパーセントである。

本発明の合金にはその特性を損なわないその他の成分が含有されても良い。然し なから、その他の成分は合金の残がほぼ銅となるように不純物レベル以下で含有 されるのが好ましい。

０ＤＡ７２４００は、第１図及び第２図に示すようにガラスシールを施せるパッ ケージにおけるリードフレームの形成のため選ばれた材料として欧州特許出願第 ８５１１１　８２７．３号に記載された時効硬化性合金である。然し、この応用 面では、リードフレームは既に硬化された条件の下でパッケージに接着された。

０ＤＡ７２４００は約４００°から約５５０℃の範囲の温度で約４時間から約２ ４時間にわたる時効化によシその強度を達成したと記載されている。先行せる冷 間加工の量（約１０チから約４０チの変形）に依存するも約７５８　ＭＰａから 約８７６　ＭＰａ　（約１１０　Ｋｓｉから約１２７　Ｋｓｉ　）の範囲の降伏 強度が得られた。又、合金はパッケージの残部の金属成分のＣＴＥ及びシー熱膨 張係数を有している。更に、合金はリードフレームがシーリングガラスに対し強 力な結合を形成できるようガラスシール性を具えている。

最小の曲がシ半径はリードフレーム形成における重要な要因でアシ、合金の組成 いかんに依存する。これらの合金に対し、最適な機械特性が通常冷間絞シ及び第 ２相の存在の組合せによシ達成される。降伏強度が増すにつれ達成可能の最小湾 曲半径がそれに応じて減少する。又、一定の合金及び硬さに対し、最小湾曲半径 は普通帯鋼板片の厚みに直接比例する。曽て、比較的高い硬度即ち本文記載の如 く約７５８ＭＰａから約８７６　ＭＰａの範囲の硬度を有する０ＤＡ７２４００ が使用された。この合金の単−結晶材の場合、１ｔ（材料の厚み）又はそれ以下 の所望の最小湾曲半径を達成するのが困難である。欧州特許出願第８５１１１８ ２７．３号の場合、この問題はｃＤＡ７２４００’を両側に柔らかい材料の被覆 層を有するリードフレームのコア材として選ぶことによシ解決された。コアの厚 みは約０．２５ｍｉ＋　（０，０１０インチ）未満が望ましく、被覆材及びコア の組合のための所要の最小回がり半径は約１ｔとなる。

本発明は、析出硬化性又は時効硬化性の合金組成の硬化特性を利用し一方合金の 使用工程に顕著な改善を加える斬新な方法で上記問題に取シ掛かるものである。

第１に、帯鋼板片状の合金が０ＤＡ７２４００の場合約８００℃以上の温度に熱 せられ単一相構造を形成する。次いで、帯鋼板片は単一相構造に「凍結」するよ う急冷を受ける。次に、この帯鋼板材は約０．１３ｍｍから約０．６８龍（約０ ．００５インチから約０．０１５インチ）好適には約０．２５ｍ（リードフレー ム材のための標準デージ）の所望ゲージに冷間圧延しても良い。この段階は帯鋼 板材が既に所望のゲージである場合にはこれを省いても良い。

次に、所望の場合、析出硬化性合金の帯鋼板材にニッケル障壁層上の鉄鍋模様を めっきし増強せるワイヤ結合のための表面形成する。この段階は帯鋼板材の強度 を著しく変えるものではない。又、蒸着などの従来の技術によシニッケル障壁層 上にアルミニウム縞模様を適用することも本発明の条件内に入る。

縞模様を付けた後箔は穴あけなどの普通の方法を用いてリードフレームに形成す るのが好ましい。

この段階で、リードフレームを形成する銅合金は、第２段階又は時効硬化処理段 階を受けていないので依然比較的柔らかい。合金箔の降伏強度は６２９　ＭＰａ （約９　Ｑ　Ｋｓｉ　）未満好適には約４８３　ＭＰａから約６２０ＭＰ＆　（ 約７０　Ｋｓｉから約９　［Ｉ　Ｋｓｉ　）が好ましい。この比較的低い降伏強 度によシリードフレームは容易にかつ経済的に成形できる。又、箔の帯鋼板打箔 の厚みがｔとして約０．６　ｔから約１ｔの最大的が９比率を有している。此は 好都合な状況である。というのは現在リードフレーム面にエレクトロニック産業 界で好適とされている４２合金にッケル４２鉄５８）の場合１ｔの曲がシが必要 であるからである。合金４２のリードフレームは通常約０．２５龍（０，０１０ インチ）のＭＢＲ全有する約０．２５ｍｍ（約０．０１０インチ））ｆ−ジ材の ものである。従って、１を又はそれ以下のＭＢＲ’ｉ具えることは半導体パッケ ージ製造業界の現行基準に合致するので重要な事である。

次の段階は本文記載の如く基層に塗布するシーリングガラス内にリードフレーム を沈める工程である。この段階は通常約４０００から約４７５℃の温度で約６０ 秒から約５分裂する。

この時点において、半導体装置は従来技術を用いリードフレームに電気的に接続 することができる。同じくシーリングガラスを被覆せる蓋がこの基層とリードフ レームとの組立体上に重ねられる。次に、全組立体をガラスシーリング温度に加 熱しパッケージを密封シールする。典型的には、ガラスシーリング温度は約５分 から約１５分間にわたシ約４００℃から約４７５°Ｃでおる。

リードフレームが曝らされる全時間及び温度により合金は時効硬化され既述のよ うに第２相が析出せしめられる。リードフレームは約６５５　ＭＰａ　（約９５ Ｋｓｉ）以上好適には約６５５　ＭＰａから約８９６　ＭＰａ　（約９５Ｋｓｉ から約１３０Ｋｓｉ）の降伏強度を達成する。この程度の強度が妥当でアシ、リ ードフレームは取扱中筒単には曲がらない。取扱中変形に耐える能力を要するよ うなリードフレームへの応用面には高降伏強度が特に肝要である。

不発明は０ＤＡ７２４０Ｄの適用に制限されるものではなく、ＣＤＡ１７０００ ，１７２００，１７３００゜１７４００．１７５００，１７６００ならびに１７ ７００など市販の合金に代表されるベルリウム含有鋼合金を含む析出硬化性合金 を含むものである。

もう１つの適切な析出硬化性合金は、マグネシウム０．０６、シリコニウム０． １５、クローム０．４、残少は銅の公称組成を有するアメックス社（Ａｍｅｘ　 Ｃｏｒｐｒａｔｉｏｎ）によるＭＺＣ■などのマグネシウムシリコニウムクロー ム・銅合金である。又、銅合金含有のニッケル燐も好適である。これらは通常ニ ッケル１．１と燐０．２５、残少は銅といった公称成分を有している。０ＤＡ７ ２５００などの銅・ニッケル・錫析出硬化性合金及び尖形合金が米国特許第３， ９３７，６３８号に開示されており、ＣＤＡ７２９０Ｄがその代表例で、好適な ものと考えられている。

リードフレーム以外の半導体パッケージ部品を形成するのに適せる材料には、シ ーリングガラスに接着可能の金属、合金、セラミック、サーメット、セラミック ガラス及びセラミック・ガラス・金属の合成物などがあげられる。例えば、銅、 鉄、アルミニウム、ニッケルなどの高熱伝導率の金属及びそれらの合金がパッケ ージ構成に用いられる。もう１つの可能な金属又は合金には、低酸化率を有しか つ若しくは少なくともシーリングガラスに接着せる表面上に薄い耐火酸化層を形 成できるような銅又は銅ベースの合金が含まれる。

耐火酸化層を形成できる代表的合金例には、最大約１２％のアルミニウムと残が 鋼の有効量が含有されている。特に、プライヤ（Ｐｒｙｏｒ）その他の米国特許 第３，６７６，２９２号に記載の如きＣＤＡ合金６３８００が好適なものとして 勧められている。Ａｌ２Ｏ３＋５１３Ｎ４＋ＡＩＮなどのような任意所望のセラ ミックを混入しても良い。更に、セラミック・ガラス・金属合成物も含有させて も良い。又、米国特許第４，７１５．８９２号に記載のものを含むサーメツト材 も利用できるものと見做されている。更に又、利用できる他の材料が米国特許第 ４，５６９，６９２号に開示されている。

既述の如く、パッケージ部品の金属、合金及びその他材料のそれぞれは任意ナン バのシーリングガラスでシール可能なものと考えられている。特定のシーリング ガラスが本発明にとｌｉｔ要ではないけれど、パッケージのその他部分の熱膨張 係数にきわめて匹敵せる係数を具えていることが望ましい。代表的なガラスの例 は欧州特許出願筒８５１１１　８２６．５号に記載の鉛硼酸塩タイプのガラスシ ーリングマトリックスである。

ガラスは単独若しくは低融解点ガラスマトリックスと弗化カルシウムや弗化バリ ウムなどのほぼ不溶性の高熱膨張率の添加剤との混合物として適用しても良い。

鉛ｍｆｆ塩タイプのガラスが望ましいけれど、本文記載の半導体パッケージの部 分に対して適切にシールを施す任意のガラス成分を使用するのが本発明の範囲内 である。

本発明によれば、ガラスマトリックスの熱膨張係数に比べ高い係数を有する微粒 子状の添加剤を上述の鉛硼酸塩ガラスに混入して最終のガラス合成物の熱膨張ｍ 　／　２５．４　ｍｔｉ　／　’Ｃ）の範囲内に調節する。

ガラスは又、低レベルの酸化銅（ＣｕＯ）を含有しても良い。１９８６年６月２ ６日公告の「シーリングガラス合成物」なる標題、の欧州特許出願筒８５１１１ ８２６．５号に記載のデータにより論証されているように、ガラスへの酸化銅の 添加は、改良せる耐熱ショックの性能を示す強力なガラス対金属の接着の実施に 対し最大約２重量パーセントの有効量である点が立証確立されている。好適には 、ガラスにだする酸化銅の添加は約０．１重量パーセントから約２重量パーセン トの範囲内である。

０ＤＡ７２４００合金は第１図に示すような半導体パッケージ又はケーシング１ ０の形成に良好に使用ができる。パッケージ１０には金属製のベース部材１２が 設けらｎる。金属製ハウジング又は蓋部材１４がベース部材１２上に取付けられ 、半導体型の如きエレクトロニック部品１８に一収納するための中空閉塞室１６ 全形反するような形状になっている。析出硬化性のガラスシール可能合金のリー ドフレーム２０がカバー１４とベース１２との間に上述の鉛硼酸塩タイプのガラ ス及び充填剤などのシーリングガラス２２によシシールを施される。リードフレ ーム２０にはベースとカバ一部材との間でケーシング１０の外部に突出するター ミナルリード２４及び２６が設けられ１いる。このターミナルリード２４及び２ ６はガラスシールを施されベース部材１２とカバ一部材１４との間に接着されハ ウジング内のエレクトロニック装置１Ｂ’４−密封シールする。シーリング段階 は、パッケージ１０の部品を約５分から約２０分好適には約１０分の全連続時間 にわたシ約４００℃から約４７５℃の温度にさらす工程を必要としている。半導 体パッケージ全体に０ＤＡ７２４００などの如きガラスシール可能の析出硬化性 合金を使用することによシ改良されたパッケージ強度が達成できる。この材料は ガラスシーリングの時間及び温度にさらけ出す前は比較的柔かく成形性を向上さ せガラスシーリングの時間及び温度にさらけ出した後は堅く取扱い特性が改善さ れるのでこの材料で形成したリードフレームは特に有利である。析出硬化性ガラ スシール可能の合金よシなるリードフレーム２０を製造し一方カバー１４及びベ ース１２の製造にその他のガラスシール可能の金属、合金、サーメット、セラミ ック・ガラス、セラミック・ガラス・金属及びセラミック材を使用することも本 発明の範囲内である。材料選択上の重要な考慮点として、パッケージ部品のそれ ぞれが比較的びったシ匹敵したＣＴＥｉ有することが７℃）のＣＴＥ’ｉ有する ものと考えられる。好適には、／　℃）になる。シーリングがラス２２が、ガラ ス２２と合金成分との間の比較的ぴったり匹敵したＣＴＥｉ達成するように定め られこれによシ密封せる機械的に安定な接着又はシールが得られることが肝要で ある。

鉛硼酸塩タイプのガラスは０ＤＡ７２４００合金の面上で優れた流動特性をもっ ている。このガラスはリードフレーム２０の面を横切り容易に流れ連続状のピン ホールのないシールを形成する。ベース部材１２及びカバ一部材１４ｔ”ＣＤＡ ７２４００などの如き熱的に安定せる合金よシ形成することにょシ、優れた流動 特性をパッケージの製作に有利に使用する。

カバー１４及び若しくはベース１２も、シーリングガラス２２に接触する層が本 文記載の如くガラスシール可能の合金でおシかっパッケージ１ｏの外面を形成す る層が高強度又は高熱伝導率などの特性を具えた任意所望の金属や合金から選ば れるような被覆クラツド材よシ形成しても良い。この様式の構造の例は、ニス・ エッチ・バット（Ｓ、Ｈ，Ｂｕｔｔ）の「改良型密封シール半導体ケージ／グ」 なる名称の米国特許第４，６５６，４９９号ならびにバットの米国特許第４，５ ４２，２５９号に記載されている。

再び第１図において、パッケージ又はケーシング１０を組立てる方法の例が優れ た半導体パッケージ１０製造のための異なれる材料の特性の相互作用のよシ良き 理解のために記載される。初めに、シーリングガラスのマトリックス材が計量、 混合溶解される。これを水中に注入若しくは水冷ロールに通すことＫよシ溶融さ せる。この乾燥された半溶融ガラスは４００メツシユのスクリーン上で約５％標 準１００メツシユスクリーン上では残分なしの状態にひかれる。通常弗化カルシ ウム又は弗化バリウムの充填材がひかれガラス１００に対し充填材約１２から約 ２０の割合でガラスに混合される。この充填材対ガラスの正確な比率はベース、 蓋部材及びリードフレームに見合った熱膨張係数を得るよう調整される。

次に、ガラス充填材混合物１００をデュポン社（Ｄｕｐｏｎｔ　Ｃｏｒｐｏｒａ ｔｉｏｎ）の製品のエルバサイト（Ｆ、１ｖａｃｉｔｅ■）などの接着剤１０な らひにテルピネオールなどの普通の媒体約２５から約４０に混合する。

この結果、約３０，０００ボイズの粘性をもつペーストが得られる。

ベース１．２及び蓋又はカバ一部材１４のための材料が切断され所定の形状に形 成される。次いで、普通の金属清浄法で清浄に−される。本文に述べたシーリン グガラスペースト２２が普通のスクリーンプリント工程によシベース１２及び蓋 １４に適用される。この工程は、ベース１２の中間の型１８が後で取付けられる 個所だけ塗シ残しベース１２及び蓋１４の外周に所定パター７でガラスを塗布す る。この塗布された蓋１４及びベース１２は加熱され媒体を除去し、次に更に熱 せられ接着剤を除き、最後に更に３８０　’Ｃ付近の温度に加熱しガラスと充填 材粒子をベース１２及び蓋１４に焼結する。

本文に記載の如く、リードフレーム２０のための材料が用意され所望パターンに 型打抜加工又はエツチング加工を施す。リードフレーム２０は本文記載の如く析 出硬化性合金から選ばれる。シーリング時間及び温度にさらけ出す前にはリード フレーム２０は約６２０ＭＰａ　（約９　（）　Ｋｓｉ　）未満の降伏強度を有 している。材料は普通の金属浄化工程によシ清浄にされる。

リードフレーム２０の脚２４及び２６はこの材料がまだ柔らかな状態にある時曲 げられる。次いでリードフレーム２０をガラス被覆ベースや基層１２のトップに おき、この組立体を約４００℃から約４７５℃の温度で約３０秒から約５分間加 熱する。この作業において、ガラス被覆材は連続状の光沢のある上塗シ層の状態 に流れ出す。リードフレーム２０はガラスがリードフレーム２０の開口を通じて 流れるもその上面を被覆しないようにガラス２２内に沈みこれと接着する。この 時点で、型１８が任意の従来のやシ方でベース１２に取付けられる。この型取付 けには普通組立体を約４００℃から約４５０℃の温度に加熱する工程が含まれる 。リード線２８が型１８とリードフレーム２０の内端との間に接着される。パッ ケージ１０が最後にガラス被覆蓋又はカバ一部材１４をリードフレーム２０上に 重ねその組立体を約４００℃から約４７５℃の温度で約５分から約１５分間熱し カバー１４上のガラス２２會溶解させパッケージ１０を密封シールする。ガラス ２２が、リードフレーム２０がベース１２に接着する結果リードフレーム２０の トップ面２９上方に突出するのでカバー１４上のガラス被覆とリードフレーム２ ０の孔を貫通して延びるガラスとの間にガラス対ガラスのシールが行われる。更 に、カバー１４上のガラス被覆がリードフレーム２０の表面に接着する。最後の ガラスシーリング段階の後ではリードフレームは約６６２　ＭＰａ　（約９６　 Ｋｓｉ　）以上の降伏強度を有している。

面２９はかな９の熱露出、即ちリードフレーム２０をベース１２上のガラス２２ 内へ沈めるのに要する時間及びカバー１４をベース１２とリードフレーム２０に ガラスシールできるようにリードフレーム２０を加熱するのに要する時間にわた シさらされるので、ガラス２２がリードフレーム２０の面と強力に結合し洩れの ない密封シールが保証されるようリードフレーム２０が低酸化率を具えるのが都 合良い。

本発明は選ばれた合金の析出硬化機構を利用しているので特に有利でちる。従っ て、リードフレームの脚２４及び２６はフレームがまだ柔らかい状態にある時ガ ラスシーリング工程の前に曲げられる。次に、本発明の実施に必要な温度ならび に時間を伴うガラスシーリングの後、リードフレームの析出硬化合金がその剛性 即ち約６６２　ＭＰａ　（約９６Ｋｓ１）ｆ達成する。リードフレーム２０とベ ース１２及び蓋１４はシーリングガラス２２のＣＴＥと比較的見合ったＣＴＥ′ （ｉ：有する材料から製造するのが好ましい。ベース及び蓋のための材料及び形 状の選択における重要な考慮点は、シーリングガラス内又はシーリングガラスと リードフレーム、ベース及び若しくは蓋の間の相互境界面における曲がり及び対 応する破損又は破壊に耐える強力にして頑強なパッケージを製作する必要性にあ る。此は既述の如き材料で達成することができる。

又、本発明は第２図に示すタイプの半導体パッケージ３０にも有利に応用できる 。このパッケージには金属ベース部材１２′と、金属シールリング３４と、金属 カバー３６及び金属リードフレーム２０′が設けられる。

ダッシュの付いた参照査号はダッシュの付いてない参照番号の示す部品と同じ部 品を示している。

この実施例の場合、シーリングガラス２２′が用意され、第１図のベース１２及 びカバー１４にガラス２２を塗布せるのと同じ方法でベース部材１２′及びシー ルリング３４に被覆される。

リードフレーム２０′が最初に柔らかな状態で形成される。次に、リードフレー ム２０′ヲガラス被覆ベース又は基層１２′のトップ面におく。シールリング３ ４がリードフレーム２０′上に重ねられ、組立体は約４００℃から約４７５℃の 温度で約５分から約１５分間にわたり熱せられる。この作業において、ガラス被 覆材は連続状の光沢のある上塗シ状態に流動し、リードフレーム２０′がシール リング１８′とベース１２′との間でシールされる。この段階で型１８′が任意 適宜なやり方でベース１２′に取付けられる。リード線４８によシ型１８′がリ ードフレーム２０′に電気的に接続される。最後に、ガラスや酸安定性のハンダ 、若しくは接着剤などの如き接着装ｆＩＬ４９によりシールリング３４が蓋３６ にシールされる。第１図の実施例の場合と同様に、ベース部材とシールリング部 材及びカバーは析出硬化性の熱的に安定せる合金その他任意のシール可能性の金 属、合金、サーメット、セラミックガラス、セラミック・ガラス・金属ならびに セラミック材よシ製作される。

本文記載の諸口的、装置及び利点を満たす半導体パッケージのための成形可能の 高強度のリードフレームを製造する方法が本発明により提供される点明白でおる 。以上本発明をその実施例について説明したが、多くの変形例、修正ならびに変 化が当業者には明白である点本文の記載に照らし自明である。従って、付属の請 求の範囲の主旨及び広い範囲内に該当するすべての代案、修正及び変形を本発明 が含むものである。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．半導体装置（１８）を収容するようになつたパッケージ（１０）を組立てる 方法にして、基層部材（１２）を形成し、 カバー部材（１４）を形成し、 約６２０ＭＰａ未満の降伏強度を有する析出硬化性のガラスシール可能の合金よ りなり、複数本の脚（２４，２６）が延びて設けられるリードフレーム（２０） を形成し、 該リードフレーム（２０）の熱膨張係数に比較的近い熱膨張係数を有するシーリ ングガラス（２２）を得、基層部材（１２）の表面とカバー部材（１４）の表面 に前記シーリングガラス（２２）を被覆し、降伏強度が約６２０ＭＰａ未満の間 に前記リードフレーム（２０）の脚（２４，２６）を曲げ、 前記リードフレーム（２０）をガラス被覆（２２）を有する前記基層部材（１２ ）の面上に配し、前記リードフレーム（２０）と前記基層部材（１２）の組立体 を加熱しリードフレームを基層部材に接着し、半導体装置（１８）をリードフレ ーム（２０）に電気的に相互接続せしめ、 前記カバー部材（１４）を前記リードフレーム（２０）と前記基層部材（１２） の前記組立体上に配し、前記基層部材（１２）とリードフレーム（２０）とカバ ー部材（１４）をガラスシーリング段階に引き続いて加熱しパッケージ（１０） をガラスシールする段階を有し、前記リードフレームは約６５５ＭＰａ以上の降 伏強度を有することを特徴とするパッケージの組立方法。 ２．前記合金が加熱段階にかけられる前には約４８２ＭＰａから約６２０ＭＰａ の降伏強度を有し、加熱段階後には約６５５ＭＰａから約８９６ＭＰａの降伏強 度を有することを特徴とする請求の範囲第１項による方法。 ３．前記リードフレーム（２０）が、リードフレームの厚みをｔとした場合約１ ｔ未満の最小湾曲半径を有することを特徴とする請求の範囲第２項による方法。 ４．前記析出硬化性合金を、ベリリュウム含有銅合金を含む析出硬化性銅合金と 、マグネシウム・シリコニウム・クローム含有銅合金と、ニッケルリン含有の銅 合金と、銅・ニッケル・錫析出硬化性尖形合金よりなる群より選ばれることを特 徴とする請求の範囲第３項による方法。 ５．前記析出硬化性銅合金を重量当たり約１０５から約１５％のニッケルと、重 量当たり約１％から約３％のアルミニウムと、残りは銅よりなるように選ぷこと を特徴とする請求の範囲第４項による方法。 ６．前記基層部材（１２）及び前記カバー部材（１４）の材料が金属と、合金と 、サーメットと、セラミックと、セラミック・ガラス及びセラミック・ガラス・ 金属の合成材よりなる群より選ばれることを特徴とする請求の範囲第４項による 方法。 ７．前記析出硬化性合金及び前記基層部材（１２）と前記カバー部材（１４）の 材料が約１４０×１０−７ｉｎ．／ｉｎ．／℃（２５．４ｍｍ／２５．４ｍｍ／ ℃）から約１８０×１０−７ｉｎ．／ｉｎ．／℃（２５，４ｍｍ／２５．４ｍｍ ／℃）の熱膨張係数を有することを特徴とする請求の範囲第６項による方法。 ８．前記シーリングガラス（２２）が、鉛硼酸塩と、鉛・亜鉛硼酸塩と、鉛ホウ ケイ塩酸と、鉛・亜鉛ホウケイ酸ガラスとよりなる群から選ばれ、得られるシー リングガラスの熱膨張係数を前記リードフレーム（２０）と、前記基層部材（１ ２）及び前記カバー部材（１４）の熱膨張係数にほぼ匹敵せしめるよう増加する ためのほぼ溶解していない微粒子添加物を特徴とする請求の範囲第７項による方 法。 ９．前記添加物がフツ化カルシウムとフツ化バリウムとよりなる群から選ばれる ことを特徴とする請求の範囲第８項による方法。 １０請求の範囲第１項の方法による製品（１０）。 １１．請求の範囲第４項の方法による製品（１０）。 １２．半導体装置（１８）を収納するようになつたパッケージ（３０）の組立方 法にして、 基層部材（１２′）を形成し、 カバー部材（３６）を形成し、 約６２０ＭＰａ未満の降伏強度を有する析出硬化性ガラスシール可能の合金より なり、複数本の脚を突出して設けたリードフレーム（２０′）を形成し、シール リング（３４）を形成し、 前記リードフレーム（２０′）の熱膨張係数に比較的近接せる熱膨張係数を有す るシーリングガラス（２２′）を形成し、 基層部材（１２′）の表面とシールリング（３４）の第１面に前記シーリングガ ラス（２２′）を被覆し、前記リードフレーム（２０′）の脚を降伏強度が約６ ２０ＭＰａ未満の間に曲げ、 前記リードフレーム（２０′）を、ガラス被覆（２２′）を有する前記基層部材 （１２′）とシールリング（３４）の表面との間に配置し、 前記リードフレーム（２０′）と前記基層部材（１２′）と前記シールリング（ ３４）の組立体をガラスシーリングの段階に引き続いて加熱しパッケージ（３０ ）をガラスシールし、前記リードフレームが約６５５ＭＰａ以上の降伏強度を有 し、 半導体装置（１８′）をリードフレーム（２０′）に電気的に相互接続せしめ、 前記カバー部材（３６）をシールリング（３４）の第２面上に配置し、カバー部 材を前記シールリングに接着せしめ前記パッケージ（３０）を密封シールする段 階を特徴とするパッケージの組立方法。 １３．前記析出硬化性合金は加熱段階にかける前には約４８２ＭＰａから約６２ ０ＭＰａの降伏強度を有し、加熱段階の後では約６５５ＭよＰａから約８９６Ｍ Ｐａの降伏強度を有することを特徴とする請求の範囲第１２項による方法。 １４．前記析出硬化性合金が、ベリリウム含有銅合金を含む析出硬化性銅合金と 、マグネシウム・シリコニウム・クローム含有銅合金と、ニッケル燐含有銅合金 と、銅・ニッケル・錫析出硬化性スピノドル合金と、分散強化銅合金及びオース テナイトステンレス鋼の群から選ばれることを特徴とする請求の範囲第１３項に よる方法。 １５．前記析出硬化性銅合金が、重量当たり約１０％から約１５％のニッケルと 、重量当たり約１％から約３％のアルミニウムと、残りは銅よりなるように選ば れることを特徴とする請求の範囲第１４項による方法。 １６．前記基層部材（１２′）と前記カバー部材（３６）及び前記シールリング （３４）が金属と合金とサーメットとセラミックとセラミック・ガラス及びセラ ミック・ガラス・金属合成物よりなる群から選ばれることを特徴とする請求の範 囲第１４項による方法。 １７．前記シーリングガラス（２２′）が鉛硼酸塩と、鉛・亜鉛硼酸塩と、鉛ホ ウケイ塩酸と、鉛・亜鉛ホウケイ酸ガラスとよりなる群から選ばれ、得られるシ ーリングガラスの熱膨張係数を前記リードフレームと前記基層と前記カバー及び 前記シールリングの熱膨張係数にほぼ匹敵するよう増加するほぼ溶解していない 微粒子添加物を特徴とする請求の範囲第１６項による方法。 １８．前記添加物がフッ化カルシウムとフッ化バリウムとよりたる群から選ばれ ることを特徴とする請求の範囲第１７項による方法。 １９．請求の範囲第１２項の方法による製品（３０）。 ２０．請求の範囲第１４項の方法による製品（３０）。