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JPH0665731B2 - 半導体その他の電子デバイス用気密封止容器製造用の新規なニツケルーインジウム合金 - Google Patents

半導体その他の電子デバイス用気密封止容器製造用の新規なニツケルーインジウム合金

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Publication number
JPH0665731B2
JPH0665731B2 JP60093542A JP9354285A JPH0665731B2 JP H0665731 B2 JPH0665731 B2 JP H0665731B2 JP 60093542 A JP60093542 A JP 60093542A JP 9354285 A JP9354285 A JP 9354285A JP H0665731 B2 JPH0665731 B2 JP H0665731B2
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JP
Japan
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indium
alloy
nickel
weight
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JP60093542A
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ジヨージ・ジヨセフ・サミユエルス
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Honeywell International Inc
Original Assignee
AlliedSignal Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by AlliedSignal Inc filed Critical AlliedSignal Inc
Publication of JPS60238433A publication Critical patent/JPS60238433A/ja
Publication of JPH0665731B2 publication Critical patent/JPH0665731B2/ja
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体その他の電子デバイス用の新規でかつ改
善された気密に封止された容器に関する。より詳しくは
本発明は半導体集積回路デバイスその他類似のものなど
気密封止電子デバイス用に意図し設計されたこのような
容器に関する。本発明はまた上記の気密封止容器の製造
に用いられる新規な封止カバーおよび前記容器およびカ
バーを製造するための新規な方法に関する。
多くの半導体集積回路デバイスは通常デュアルインライ
ン、フラットパツクそしてハイブリツドパツケージとい
われる気密に封止されたパツケージに格納される。現在
このような幾つかの形のパツケージが使用されている。
これらの中にはセラミツク基体、カバー、リードフレー
ムおよび基体とカバー間にフレームを封止するためのガ
ラスハンダ材からなるものがありCERDIP（商標）パツケ
ージとして商業的に知られている。今１つの他のパツケ
ージのタイプはガラス−セラミツク混合材の層間に挾ま
れたリードフレームからなるものである。その層の１つ
にはキャビティが設けられ半導体デバイスが金属の蓋と
予備成形したはんだでもつてそのキャビティ内に封止さ
れる。予備成形し、トランスフア成形したプラスチツク
パツケージも用いられる。評判のよいパツケージのタイ
プの１つは仕切られた導電性のリードフレームのパター
ンをその上に蒸着させた単一のセラミツク層からつくら
れたものであり、パツケージの側部に端子がろう接され
ていわゆる「横ろう接（side braze）」パツケージと
したものである。このタイプのパツケージはまた２つの
セラミツク材の層でもつくられ、その層間に挟まれ仕切
られた導電性のパターンを有し通常金属の蓋と金属製の
はんだ成形物で封止されている。
米国特許第4,105,861号には電子デバイス用の気密封止
された特別に効果的な容器が記載され、かつ特許請求さ
れている。この特許の容器は電子デバイス用の保持パツ
ド、パツドを囲みそれとともに一体構造をつくる導電性
リードフレームおよびフレームとその導電性リードの各
面上に伸びて融着された均質なエポキシ樹脂のシートか
らなるもので、そのシートの少なくとも１つは保持パツ
ドと近接したリードフレームのリード部分を囲むような
寸法をもち、そして配置された窓を有しているものであ
る。容器はさらにプラスチツクシートに融着される金
属、セラミツク、ガラスおよび硬質プラスチツクからな
るグループの材料でできた上部および下部のカバープレ
ートからなり、このようなプレートの１つはパツドの上
に保持しようとする電子デバイスを受け入れるための近
接したプラスチツクシートの１つにある窓に合わせた開
口部を有するものである。容器はさらに金めつきしたKO
VAR の蓋のようなカバープレートの１つに設けられた
開口部をたとえば金−錫共晶はんだの予備成形物で気密
に封止する手段からなるものである。
別の構成では、電子デバイス用保持パツドは上方に突出
している台の形をした下部プレートの１部をなし、そし
て各プラスチツクシートはこのような保持パッドとリー
ドフレームの近接のリードの１部分を囲むような寸法を
もつて配置された窓を有し、その台は近接したプラスチ
ツクシートの１つの窓を通して少なくとも部分的に突き
出ているものである。
上記したパツケージのすべては比較的に有効なものであ
るがそれらは幾分本来的な不利点を有している。最も普
遍的な不利点は、金が高価であるために容器が高価であ
ることと金価格が変動しやすいことである。たとえばKO
VAR 製のカバー蓋への金めつきの厚さは典型的には最
小厚さで50ミクロンと規定されている。これらの蓋は毎
年数百万もつくられており、蓋をめつきするために用い
られている金の額は数百万ドルである。
従つて本発明の目的は電子デバイスたとえば比較的価格
の低い半導体のような電子デバイスのための新らしい気
密封止パツケージを提供することである。
本発明のもう１つの目的は信頼性のある気密封止性をも
つような容器のための改善された気密封止手段を提供す
ることである。
本発明のなおもう１つの目的はたとえば半導体のような
電子デバイスのための気密封止容器を製造する方法およ
びカバーのための気密封止手段を製造する手段を提供す
ることである。
他の目的は添付図面と関連させてなされる下記の叙述か
ら明らかとなるであろう。
本発明によれば導電性カバー素子からなるタイプの電子
デバイス用の容器のための気密封止カバーにおける改善
が提供されるもので、この改善は合金の全重量について
少なくとも0.1重量％のインジウムを含むニツケル−イ
ンジウム合金でめつきされたカバー素子からなるもので
ある。本発明はまた開口部を有するキャビティを備えた
本体、１つまたはそれ以上の電子デバイスを保持するた
めの手段、前記保持手段で保持された１つまたはそれ以
上の電子デバイスおよび前記開口部と気密封止の接触状
態にある気密封止手段を有するタイプの電子デバイス用
の改善された気密封止容器に関し、その改善が前記開口
部に合わせて配置され、それに対して気密に封止された
合金の全重量について少なくとも0.1重量％インジウム
を含むニツケル−インジウム合金でもつてめつきされた
導電性カバー素子からなる気密封止手段からなるもので
ある。本発明の他の面は気密封止カバーおよび本発明の
気密封止容器の製造方法に関する。
第１図は、気密封止容器の製造のための、そしてそのた
めの封止カバーの製造のための好ましい装置についての
ブロック図である。
第２図は、容器用カバーに予備成形したはんだを付着さ
せるための好ましい装置についての斜視図である。
第３図は、本発明の改善を組み合わせた気密封止された
好ましい半導体デバイスについての分解斜視図である。
第４図は、本発明の改善を組み合わせた気密に封止され
た好ましい半導体デバイスについての分解斜視図であ
る。
図について説明するに、第１図においては略図の形で気
密封止容器の製造における３つの基本的な工程が示され
ている。単位10においては予備成形された封止用リング
が後に記述するようにカバーに付着される。単位11にお
いてはそのカバー／リング単位が本体に組み合わせられ
る。単位12は焼成炉でもよいが、こゝでその組み合わせ
材の温度は封止リングがカバーおよび本体に融着して気
密封止を完了するところまで上げられる。
第２図については、第１図の単位10で略図的に示された
ように本発明による気密封止カバーを製造する方法を実
施するのに好適な装置が示されている。本図において平
らなカバー13は重ね合わせた熱可融性の導電性リング14
とともに非導電性の支持部材16の狭いキヤビテイ15内に
配置されるが、キヤビテイはカバー13とリング14の寸法
よりもほんの僅かだけ大きい寸法を有しリング14とカバ
ー周縁との間の重ね合わせを確実なものとする。カバー
13は好ましくは0.010インチ（0.0254cm）程度の厚さを
有し、一方リング14は典型的にはたとえば金−錫共晶合
金および錫−インジウム合金、錫−鉛−インジウム合
金、インジウム−錫合金、鉛−インジウム合金その他の
類似のものなど貴金属を含まない合金であり、0.002イ
ンチ（0.00508cm）程度の厚さとカバー13と同じ外辺寸
法を有するものである。図において素子13と14のの厚さ
寸法は明瞭にさせるために大きく拡大されている。
カバー13は合金の全重量について少なくとも0.1重量％
のインジウムを含むニツケル−インジウム合金でめつき
された導電性材料からなる。カバーの厚さは好ましくは
2.5ないし3.5ミクロンである。一般に当業者に知られて
いる導電性材料が用いられ得る。有用な導電性材料の実
例は鉄、コバルト、ニツケルがその類似物のような卑金
属合金である。本発明において用いられる好ましい導電
性材料は商標“KOVAR"の名称で商用的に入手し得るコバ
ルト−ニツケル−鉄合金である。
本発明の好ましい実施態様においては、合金中のインジ
ウム量は合金全重量について0.1から50重量％インジウ
ムまで変化し、特に好ましい実施態様においては同じ基
準で５から20重量％インジウムまで変化する。本発明の
これらの特に好ましい実施態様のうちで合金の全重量に
ついてインジウムを10ないし15重量％含む本発明の合金
は本発明のカバー製造用として特別に好ましいものであ
り、またインジウム量が合金の重量について11ないし14
重量％インジウムの合金はこの用途のためには最も好ま
しいものである。
本発明においては、上記のとおり、半導体その他の電子
デバイス用の気密封止容器の封止用カバーにおいて必須
と考えられて来た金に代えて安価な、かつ安定的に供給
できるニッケル・インジウム合金を使用し、しかも高価
な金を使用する場合に比べ、決して劣らないすぐれた性
質を示すことを可能とするものである。本発明において
このような効果を生むためには、上記ニッケル−インジ
ウム合金の中、インジウムの量を少くとも0.1重量％と
しなければならない。このような割合とすることによ
り、後に試験結果を示すとおり、この合金の腐食及び熱
に対する抵抗性とハンダ付け性がすぐれ、この結果高価
な使用を必須とせず、金と全面的又は少くとも部分的に
置換可能となる。インジウムの量は好ましくは５〜20重
量％とするのがよく、とくに好ましくは10〜15重量％の
範囲とする。
カバー13は従来方法と技術を用いてつくることができ
る。１つの実施態様ではKOVARのような卑金属のストリ
ップがニツケル−インジウム合金でもつて25ないし100
ミクロンというような最終的に必要な最小表面めつき厚
さのたとえば40％ないし90％のような割合にまでめつき
される。そのあとストリツプは予め設定された寸法のカ
バー素子に分割されてニツケル−インジウム合金でめつ
きされ、通常29ないし100ミクロンそして好ましくは50
ミクロンという実質的に必要な厚さに等しい表面めつき
による仕上り最小厚さを有することになる。この方法は
米国特許第4,284,081号に記載されまた特許請求されて
いる。別方法として、予め設定された寸法のカバー素子
がKOVAR のような卑金属のストリツプから型打ちさ
れ、そのあと必要な厚さまでニツケル−インジウム合金
でめつきされてもよい。何れの場合でもカバーはニツケ
ル−インジウム合金でめつきされてその厚さを増し、そ
してそのあとに金や金合金のような貴金属が優勢な組成
の材料でめつきされ必要な厚さを有するようになされ得
るものである。
本発明の実施において用いられるニツケル−インジウム
合金は通常の電気析出技術を用いめつき浴からたとえば
KOVARのような導電性金属へ同合金を電気析出させるこ
とによつてつくることができる。有用な電気析出技術に
はバレルめつきとラツクめつきの何れも含まれる。この
ような従来技術は“Electroplating Engineering Han
dbook"by A.Kenneth Grahams,Ed Van Nostrand Re
inhold Co.,NY,NY（1970）に詳細に述べられており、
電気めつき分野ではよく知られており、こゝではこれ以
上詳細には述べない。
本発明の好ましい実施態様では、本合金は本発明者が同
時出願中の“Novel Nickel／Indium Alloy and Met
hod of Using Same in the Manufacture of Pr
innted Circuit Boards（新規なニツケル−インジウ
ム合金およびそれを印刷回路板の製造に用いる方法）”
の名称で1984年４月30日出願した米国特許出願番号第60
5,352号で特許請求している新規な浴から電気めつきさ
れる。該発明の新規な浴は次のものからなるものであ
る。
（ａ）少なくとも0.9M重量％のニツケルカチオンおよび
少なくとも0.001Mのインジウムカチオン、 （ｂ）2.6Mまでの塩化物イオン、 （ｃ）0.25Mから1.6Mまでの硼酸、ヒドロキシカルボン
酸およびこのようなカルボン酸の塩からなる群から選択
された緩衝剤、および （ｄ）水。
本発明の好ましい実施態様では浴中のニツケルカチオン
およびインジウムカチオンの濃度はそれぞれ0.9Mから2.
5Mまで、および0.001から1Mまでである。本発明の特に
好ましい実施態様では浴中のニツケルカチオンおよびイ
ンジウムカチオンの濃度はそれぞれ0.5Mから2.0Mまで、
および0.009Mから0.1Mまでである。これらの特に好まし
い実施態様のうちで最も好ましいのは浴中のニツケルカ
チオンおよびインジウムカチオンの濃度がそれれぞれ1M
から2Mまで、および0.015Mから0.06Mまででのものの実
施態様である。
本発明のめつき浴で用いられるニツケルおよびインジウ
ムカチオンはどのような供給源からでも得ることができ
る。本発明の好ましい実施態様では、ニツケルおよび／
またはインジウムのカチオンは、ニツケルおよび／イン
ジウムの塩化物およびスルフアミン酸、ヒドロキシカル
ボン酸およびアミノカルボン酸のメルカプタン官能基を
含まない水可溶性のニツケルおよび／またはインジウム
の塩から得ることができる。有用な水可溶性のニツケル
およびインジウムの塩の例は、クエン酸、アセト酢酸、
グリオキシル酸、ピルビン酸、グリコール酸、グリセリ
ン酸、リンゴ酸、酒石酸、ヒドロキシ酪酸、アルギニ
ン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸、グ
リシン、グルタミン、ロイシン、リシン、トレオニン、
イソロイシン、バリンおよび類似物のニツケルおよびイ
ンジウムの塩である。本発明の好ましい実施態様では、
スルフアミン酸のニツケルおよびインジウム塩がニツケ
ルおよびインジウムの供給源として用いられ、本発明の
特に好ましい実施態様では、スルフアミン酸のニツケル
およびインジウムの塩がニツケルおよびインジウム供給
源として用いられる。
浴における塩化物イオンの濃度は０から0.6Mまでであ
る。塩化物イオンはナトリウムおよびカリウムの塩化物
のような浴の作業件下では電析しないような金属塩か
ら、塩化アンモニウムのような非金属塩から、あるいは
ニツケルまたはインジウムの塩化物からも得られる。好
ましくは塩化物イオンはインジウムおよびニツケルの塩
化物から得られる。本発明の好ましい実施態様では浴中
の塩化物イオンの濃度は0.001Mから2.6Mまでの塩化物イ
オンで特に好ましい実施態様では浴中の塩化物イオンの
濃度は0.005Mから1.6Mまでの塩化物イオンである。これ
ら特に好ましい実施態様の中で最も好ましいものは浴中
塩化物イオンの濃度が0.05Mから0.25Mまでであるところ
の実施態様である。
本合金の電析に用いられる新規なめつき浴はホウ酸およ
び“ヒドロキシカルボン酸”からなる群から選択された
0.2Mから1.6Mまでの緩衝剤を含んでいる。こゝで用いら
れる“ヒドロキシカルボン酸”は１つまたはそれ以上の
カルボン酸官能基および１つまたはそれ以上のヒドロキ
シ官能基をもつカルボン酸とこれらの酸の塩である。有
用なヒドロキシカルボン酸の例はグリコール酸、酒石
酸、乳酸、クエン酸、マンデル酸、クエン酸アンモニウ
ム、クエン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、リンゴ
酸、グリセリン酸およびその類似物である。ヒドロキシ
カルボン酸は主として電析合金のパーセント組成につい
て良好な制御が行えるので好ましいものである。本発明
の実施において用いられる好ましいヒドロキシカルボン
酸はクエン酸、リンゴ酸およびクエン酸アンモニウムで
ある。
ホウ酸が特に選ばれた緩衝剤となつている本発明の好ま
しい実施態様において、浴中の緩衝剤の濃度は0.1Mから
0.7Mまでであり、ヒドロキシカルボン酸が特に選ばれた
緩衝剤になつている本発明の好ましい実施態様では浴中
の緩衝剤の濃度は0.2Mから1.3Mまでである。ホウ酸が特
に選ばれた緩衝剤となつている本発明の特に好ましい実
施態様においては浴中の緩衝剤の濃度は0.4Mから0.6Mま
で変つてもよく、ヒドロキシカルボン酸が特に選択され
た緩衝剤となつている本発明の特に好ましい実施態様で
は緩衝剤の濃度は0.2Mから1Mまでである。特に好ましい
実施態様の中で最も好ましいのは浴中のホウ酸濃度が0.
5Mから0.7Mまで、またはヒドロキシカルボン酸の濃度が
0.2Mから0.7Mまでの本発明の実施態様である。
本発明の浴は、普通にめつき浴に組み込まれて用いられ
る他の選択的な材料を含んでもよい。たとえば本発明の
めつき浴は表面のピツト発生を減らすためにアルキルス
ルホン酸の塩やその類似物のような１つまたはそれ以上
の化合物を含んでもよい。本発明の浴中に含めることの
できる他の選択的な材料はインジウムのためのdextrose
タイプの安定剤である。
本発明のめつき浴は通常約５に等しいかそれより少ない
pH、また好ましくは1.4から5.0までのpHを有する。この
好ましいpHは緩衝剤としてホウ酸が用いられているとき
はホウ酸の添加で保持することができるが、あるいは水
酸化アンモニウム、炭酸ニツケル、水酸化ナトリウムお
よびその類似物のような塩基剤の添加で調整してもよ
く、本発明の特に好ましい実施態様で用いられる特定の
pHは用いられる特定緩衝剤によつて変る。たとえばクエ
ン酸のようなヒドロキシカルボン酸が特に選ばれた緩衝
剤である場合はpHは一般に1.4から4.7まで、好ましくは
約1.8から約3.8まで変る。カルボン酸が緩衝剤として用
いられる場合の発明の特に好ましい実施態様においてpH
は2.0から2.8まで変つてもよく、カルボン酸が緩衝剤と
して用いられる場合の本発明の最も好ましい実施例にお
いては、pHは2.1から2.7まで変り得る。他方、実験から
はホウ酸が特に選ばれた緩衝剤であるとき、pHが1.5か
ら3.5までの範囲内に保持されるならば最も良好な結果
が得られることが示されている。ホウ酸が特に選ばれた
緩衝剤である場合における本発明の好ましい実施態様に
おいてpHは3.0から3.0まで変わり得、特に好ましい実施
態様では2.5から3.0まで変わり得る。ホウ酸が特に選ば
れた緩衝剤である場合の本発明の最も好ましい実施態様
ではpHは2.8から30まで変わり得る。
本発明の実施で用いられる特に有効なめつき浴は次のも
のからなる。
（ａ）0.9Mから2Mまでのニツケルイオン、 （ｂ）0.4Mから2.5Mまでの塩化物イオン、 （ｃ）0.2Mから1Mまでのホウ酸、ヒドロキシカルボン酸
およびかかるカルボン酸の塩からなる群から選ばれた緩
衝剤、 （ｄ）0.004Mから0.05Mまでのインジウムイオン、およ
び （ｅ）水。
電解析出操作の間、めつき浴は通常10から80℃までの温
度に保持される。本発明の好ましい実施態様においては
電解析出温度は20℃から65℃までであり、また本発明の
特に好ましい実施態様では電解析出温度は35℃から65℃
まである。本発明の特に好ましい実施態様の中では電解
析出温度が35℃から55℃までの実施態様が最も好まし
い。
好ましい電解析出操作において電流密度はバレルまたは
ラツクめつき技術の何れが用いられるかに大きく依存し
巾広く変わる。しかしながらラツクめつき技術が採用さ
れる場合の本発明の大部分の実施態様においては電流密
度は通常１ないし200ミリアンペア／cm2の範囲内に保持
される。ラツクめつき技術が用いられる場合の本発明の
好ましい実施態様では電流密度は５ないし100ミリアン
ペア／cm2で特に好ましい実施態様では１ないし60ミリ
アンペア／cm2である。ラツクめつき技術が用いられる
場合のこれらの特に好ましい実施態様の中では電流密度
が１から40ミリアンペア／cm2まで変わる実施態様が最
も好ましい。バレルめつき技術が用いられる場合利用さ
れる電流密度は好ましくは２ないし10ミリアンペア／cm
2で最も好ましいのは３ないし５ミリアンペア／cm2であ
る。
電解析出方法はニツケル−インジウム合金の必要量を電
解析出させるのに十分な時間の間行われる。関連業者に
は明らかなように電解析出時間は電解析出物の必要な厚
さ、電流密度、浴温度および類似のものを含み、しかし
それに限定されない多数の要因によつて巾広く変わり得
る。典型的にはめつき時間は数秒から数時間までにわた
つて変わる。
ニツケル−インジウム合金は特に電子デバイス用の気密
封止器用のカバー構造において金と部分的または全面的
に置き換えるのに特に有用なものである。これは主とし
て腐食と熱に対するその抵抗性とそのハンダ付け性によ
るものである。ニツケル−インジウム合金の有益な性格
を示すために一連のテストが行われたが、この合金は電
子デバイス用の気密封止容器のカバーの製造において金
と全面的なまたは部分的な置換体としてのその有用性を
示した。
商用的に入手できる標準化されたスルフアミン酸ニツケ
ル（Ni（SO3NH2）２）溶液（スルフアミン酸ニツケルが
2.55M）は浴組成の残分が容易に溶解されるように部分
的に脱イオン水または蒸溜水で希釈される。塩化ニツケ
ルはクエン酸二アンモニウムと一緒に加えられる。次い
でpHがスルフアミン酸、炭酸ニツケルと水酸化アンモニ
ウムの混合物または塩酸の添加によつて作業浴の必要pH
より僅かに大きくなるように調整される。次に含水塩と
してスルフアミン酸インジウム（In（SO3NH2）３）が添
加されそのあとに少量の湿潤剤（ラウリル硫酸ナトリウ
ム）の添加が続く。浴は蒸溜水または脱イオン水の添加
で１リツトルの量として使用できるようにされる。上記
した操作によつてめつき浴がつくられたが、その物理的
なパラメターを次の第１表に示す。
第１表 成分 量 （ａ）スルフアミン酸ニツケル 1.3M （ｂ）クエン酸アンモニウム 0.25M （ｃ）塩化ニツケル 0.075M （ｄ）スルフアミン酸インジウム 0.013M （ｅ）ラウリル硫酸ナトリウム 0.0004M 第１表のめつき浴を用い、印刷回路板のための気密封止
容器用のカバーの製造において金と全面的にまたは部分
的に置換されるニツケル−インジウム合金の有用性を評
価するために１連の試験が行われた。Semi−Alloys In
c.が商標Combo Lid でもつて製造し販売するチツプキ
ヤリアカバーが試験に用いられた。これらのチツプキヤ
リアカバーはKOVAR すなわち商用的に入手できる鉄−
ニツケル−コバルト合金からなるものである。
次の第２表のめつき浴およびめつき方法の条件ならびに
たとえば米国特許第3,472,753号および第3,498,902号に
記載されそして特許請求されそして商用的に可搬式めつ
きバレル“Sterling"として入手し得る装置と技術によ
る従来のバレルめつき技術を用いカバーがニツケル−イ
ンジウム合金でめつきされた。
各操作で得られた試料について断面が用意され各カバー
の中心部と端部でのニツケル−インジウムめつき厚さが
測定された。これらの結果を次の第４表に示す。
第４表 めつき厚さ（μ） 操作番号 中心部 端 部 １ 98 195 ２ 310 560 ３ 50 150 ４ 138 260 試料は次のように評価された。
腐食試験 各操作番号１ないし４で得られた試料および金めつきさ
れた（50ミクロインチ〔1.3ミクロン〕）試料はMIL−ST
D−202 Method101の方法による塩水噴霧試験に24時間
供された。ニツケル−インジウムをめつきした試料につ
いての試験では操作番号３を除いて腐食の徴候はほとん
どまたは全くなかつたことが示された。約30％の試料は
変色および剥離を示した剥離は恐らく予備めつき作業の
不適当によるものであろう。
金めつきした試料は金めつきしない操作番号１ないし４
の試料よりも塩水噴霧によりより多くの影響を受けてい
るように思われる。しかしながら腐食または錆の一般的
な度合いは標準の100ニツケル対50金のめつきを施した
蓋に対しての試験で得られたものよりも少なかつた。
加熱試験 操作番号１ないし４で得られた試料を加熱板上で450℃
で５分間加熱し、めつきのふくれまたは剥離の徴候につ
いて験べた。試料はふくれはなかつたがめつきの一般的
品質によるもので加熱によるものではない僅かな付加的
な剥離があつた。蓋の着色も若干あつた。
ハンダ付け試験 一連のハンダ付け試験は複合された蓋を得ること、ニツ
ケル−インジウムめつきした蓋上に荷重をかけること、
そしてそれを接合せしめるために窒素炉内を通すという
実施例３の操作を用いて行われた。完全に成功はしなか
つたけれども、結果は金−錫予備成形体がニツケル−イ
ンジウムめつき表面を濡らしたことで元気づけられるも
のであつた。主要な問題はプレートと蓋間の接合の失敗
によるものである。２つのニツケル−インジウムめつき
した蓋と金−錫ろうを用いて試験が行われたときにも同
様の結果が得られる。これらの問題もまた試料の不適当
な前処理によるもであると指摘された。
再び第２図について説明するに、そこで開示されている
組立装置はさらに複数の対になつた間隔をおいた電極
７、18および19、20からなり、後者は視野から陰になつ
ている。電極17ないし20はホルダー21ないし24内にスラ
イド可能なように保持されており、作動板29から下つて
それぞればね25ないし28を内蔵して下方にバイアスする
ようにされている。板29は通常タイプの作動シリンダー
30に連結されており、従つて正常位置で下方に挿された
状態にあり、内部の電極17ないし20も実質的に同じ圧力
で弾力的に封止リング14に接触している。次いで別々の
電流のパルスが各対の電極間を通る。特に供給源31から
の電流パルスは電極17と18間に加えられ、供給源31はス
イツチ33を経由し電力供給端子32から励起される。同様
に電流パルスはスイツチ36を通し、供給端子35からエネ
ルギー付与された電流パルス供給源34から電極19ないし
20間を通るものである。電流が上記のように対をなす電
極を通つて流れる場合１つの電源を用いてスポツト溶接
をすることも可能である。
第２図の装置の操作においてニツケル−インジウム合金
でめつきされたカバー13および封止リング14が図示され
たようにキヤビテイ内に配置された後、部材29が作動シ
リンダー30で挿され、電極17ないし20はそれぞれ点37な
いし40で封止リング14に弾力的に接触するようになる。
この方法で電流は１対の電極の１つからカバーと封止リ
ングを通つて流れ他の電極から出る。実際上、電流路は
封止リングとカバー間に分割されるが十分な電流は示さ
れたように電極が封止リングと接触する点を通りリング
とカバー間のスポツト溶接を行わせるものである。すべ
ての電極が単一の電源に接続されるならば電流は幾つか
の抵抗路程に応じて幾つかの電極間に分割され、ある電
極は他の電極よりも多くの電流を流し、電極のあるもの
は信頼できるスポツト溶接をしないことになるかもしれ
ない。
封止リング14が今説明したようにカバー13に付着された
後、空気が導管41および保持部材16を通してカバー13の
下側へ通じる通路42を通して供給されキヤビテイ15から
たとえば自動組立装置の受漏斗に流されてカバーを吹き
払うようにされる。
第３図は半導体デバイス45がその中に配置されるキヤビ
テイ44を有する容器43に、すでに記載したように組み立
てられたカバー封止リングのユニツト13ないし14を付着
させる方法が示されている。すでに示したように容器43
は大きい保持材46によつて保持されており、その保持材
46はセラミツク材料でつくられ得、セラミツク保持材46
内に封止されて半導体デバイス45へのリードに繋つてい
る端子ピンを保持している。端子ピン47ないし48は金ま
たは金基（ベース）の合金でめつきされ得るが全部ニツ
ケル−インジウム合金でめつきされてもよく、あるいは
ニツケル−インジウムでまずめつきされ、そのあと金ま
たは金基合金で必要な最小厚さにまでめつきされてもよ
い。通常、合金内のインジウムの重量％は合金の全重量
について0.1ないし95重量％のインジウムである。本発
明の好ましい実施態様において端子線47、48にめつきさ
れる合金内重量％インジウムは合金の全重量に対し５な
いし20重量％で、特に好ましい実施態様では、上記した
基準で10ないし15重量％インジウムである。電子デバイ
スの電気接触部分の製作の際に、金または金基（ベー
ス）合金を全面的にまたは部分的に代えてこのような合
金を製造しあるいは使用することは同時出願中の“Nove
l Nickel／Indium Alloy For Use in the Manuf
ac−ture of Electrical Contact Areas Elec−tr
ical Device（電子デバイスの電気接触領域の製造に用
いられる新規なニツケル−インジウム合金）”として19
84年４月30日に米国出願された米国特許出願番号第6054
35号に記載されそして特許請求されている。容器43はセ
ラミツク材料あるいは金属材料の何れでもよい。もしセ
ラミツクであれば導電性リングはキヤビテイ44を囲む容
器に融着される。
別方法として、本発明の改善は米国特許第4,109,861号
に記載され特許請求されているタイプの半導体および他
の電子デバイス用としての気密封止容器に組み合わせる
ことができる。
さらに第４図について説明すると、本発明を具体化する
電子デバイス用の気密封止容器が分解斜視図で示されて
いる。この容器は電子デバイス用の保持パツド50とパツ
ドを囲み、それと共に一体構造をなしている従来構造の
導電性リードフレーム51からなつている。熱硬化性のプ
ラスチツク材52と53の層はリードフレーム51の両面とそ
の導電性リード上に伸びて融着されている。層52と53は
好ましくはシート状、ペースト状または液状の均質なエ
ポキシ樹脂からつくられ、液状の場合はフレーム51に部
分的に熱硬化されて融着される。均質という用語は本文
または付属の特許請求の範囲では２つまたはそれ以上の
物質の混合粒子からなる材料とは異なり、溶液または結
晶としてその量全体を通して組成および構造が実質的に
均一であるという通常の意味で用いられる（CHEMICAL＆
ENGINEERING DIC−TIONARY,Chemical Publishing Co
mpany,Inc.,New York,New York）。シート状のプラス
チツク層52は保持パツド50とリードフレーム51のリード
55の１部を囲むような寸法で配置された窓54を有する。
容器はまたプラスチツクシート52および53にそれぞれ融
着された水分および空気に不滲透性材料でつくられた上
部および下部カバープレート56と57をそれぞれ有してい
る。カバープレートは好ましくはセラミツク、ガラスお
よび硬質プラスチツクからなる群からの材料でつくられ
る。プラスチツクシート52に近接したカバープレート56
はパツド10の上に保持しようとする電子デバイスを受け
るためのシート52の窓54で規定された窓58を有する。
第４図の容器はまた合金の全重量について少なくとも0.
1重量％のインジウムを、好ましくは0.1ないし50重量％
のインジウムを含むニツケル−インジウム合金でめつき
されたカバー素子もしくは前記ニツケル−インジウム合
金と金または金合金のような優勢的に貴金属からなる材
料との複合品でもつてカバープレート56内の開口部58を
気密封止するための手段を含むものである。これはたと
えば第３図のデバイスについての説明の中で記載されて
いるタイプのカバープレート−ハンダ予備成形物の組合
せ材59であつてもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は気密封止容器製造用およびそのための封止カバ
ー製造用の装置を説明するためのブロツク図、 第２図は容器用カバーに予備成形したハンダを付着させ
るための装置の斜視図、 第３図は本発明の改善を組み合わせた気密封止半導体デ
バイスの分解斜視図、そして 第４図は本発明の改善を組み合わせた他の気密封止半導
体デバイスの分解斜視図である。 10、11、12……（装置）単位 13……カバー 114……リング 15……キヤビテイ 17、18、19、20……電極 21、22、23、24……ホルダー 25、26、27、28……スプリング 29……作動板 30……作動シリンダー 31、34……電流パルス供給源 32、35……電源端子 37、38、39、40……点 41……導管 43……容器 44……キヤビテイ 45……半導体デバイス 46……保持部材 47、48……端子 49……リング 50……保持パツド 51……リードフレーム 52、53……プラスチツク板 56、57……カバープレート 54、58……窓（開口部） 55……リード 59……カバーユニツト

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】１つまたはそれ以上の電子デバイス用の容
    器を気密封止するための改善された気密封止用カバーで
    あって、インジウムの重量比率が合金の全重量基準で少
    なくとも0.1重量パーセントであるニッケル−インジウ
    ム合金でめっきされたカバーが使用されている点で改善
    されていることを特徴とする封止用カバー。
  2. 【請求項２】前記インジウム重量比率が合金の全重量基
    準で５ないし20重量パーセントである特許請求の範囲第
    １項に記載のカバー。
  3. 【請求項３】インジウム重量比率が合金の全重量基準で
    0.1ないし50重量パーセントであるニッケル−インジウ
    ム合金でめっきされた導電性カバー素子、およびそのカ
    バー素子の周縁に合わせて配置され、かつ間隔をおいた
    複数の点のところでそれに融点された熱可融性導電性材
    料の予備成形されたリングからなる特許請求の範囲第１
    項に記載のカバー。
  4. 【請求項４】開口部を有するキャビティを備えた本体、
    １つまたはそれ以上の電子デバイスを保持する手段、前
    記保持手段によって保持された１つまたはそれ以上の電
    子デバイスおよび前記開口部を気密封止する関係に配置
    された気密封止手段からなるタイプの電子デバイスのた
    めの改善された気密封止容器であって、その改善が前記
    開口部に合わせて配置され、そしてそれを気密封止する
    関係に配置された、少なくとも0.1重量パーセントのイ
    ンジウムを含むニッケル−インジウム合金でめっきされ
    た導電性カバー素子からなる気密封止手段の採用にある
    ことを特徴とする封止容器。
  5. 【請求項５】１つまたはそれ以上の電子デバイス用の保
    持パッド、 前記パッド上に配置された１つまたはそれ以上の電子デ
    バイス、 前記デバイスと電気的に接続された状態で前記パッドを
    囲む導電性リードフレーム、 前記フレームの各面上とその導電性リードに伸びて融着
    されている均質なプラスチック材料のシートであって、
    少なくともシートの１つが、前記保持パッドと前記リー
    ドフレームの隣接リードの一部を囲むような寸法をもち
    かつ囲むように配置された窓を有するシート、 前記プラスチックシートに融着された、水分および空気
    に不浸透性の材料でつくられた上部および下部カバープ
    レートであって、そのプレートの１つが前記パッド上に
    保持させようとする電子デバイスを受けるための前記プ
    ラスチックシートの近接した１つにおける窓に合わせた
    開口部を有するプレート、および 合金の全重量について少なくとも0.1重量パーセントの
    インジウムを含むニッケル−インジウム合金でめっきさ
    れた導電性のカバー素子からなるところの前記プレート
    の前記１つのものの中の前記開口部を気密封止するため
    の手段、 からなる特許請求の範囲第４項に記載の封止容器。
  6. 【請求項６】前記インジウムの重量割合が合金の全重量
    について５ないし20重量パーセントであることを特徴と
    する特許請求の範囲第５項に記載の封止容器。
  7. 【請求項７】半導体デバイスをその中に受け入れるため
    のキャビティを有する本体とそのためのコバルト−ニッ
    ケル−鉄合金の気密封止用カバーよりなる気密封止容器
    を製造するための改善された方法において、 封止カバー上に、そしてその周縁に合わせて前記カバー
    の厚さ小量割合の厚さを有する熱可融性材料でつくられ
    た予備成形リングを重ねること、 前記リングを少なくとも１対の間隔をおいた電極と接触
    させること、そして前記電極、前記リングおよび前記カ
    バーを通して電流のパルスを通すこと、それによって前
    記電極のそれぞれに近接した前記リングと前記カバー間
    で効果的な付着を行わせること、 前記キャビティ内に半導体デバイスを配置し、前記リン
    グを前記キャビティを囲む前記本体と接触させて前記本
    体上に前記カバーを組み合わせること、 その組み合わせ材料を前記リングが前記カバーと前記本
    体に融着するのに十分な温度に加熱することからなり、
    前記改善が合金の重量について少なくとも0.1重量パー
    セントのインジウムを含むニッケル−インジウム合金で
    めっきされた封止用カバーからなるものであることを特
    徴とする方法。
  8. 【請求項８】その中に半導体デバイスを受け入れるため
    のキャビティを有する本体およびそのための導電性カバ
    ーからなる気密封止容器を製造するための、 封止用カバー上にそしてその周縁に合わせて熱可融性の
    導電性材料でつくられた予備成形リングを重ねること、 前記リングを少なくとも１対の間隔をおいた電極と接触
    させること、 各対の前記電極、前記リングおよび前記カバーに一連の
    電流のパルスを通しそれにより前記各電極に近接した前
    記リングと前記カバー間で有効な付着を行わせること、 前記キャビティに半導体デバイスを配置し、前記リング
    を前記キャビティを囲む前記本体と接触させて前記本体
    上に前記カバーを組み合わせること、 この組み合わせ体を前記リングを前記カバーと前記本体
    と融着せしめるのに十分な温度加熱すること から成る方法において、 前記改善が、合金の全重量について少なくとも0.1重量
    パーセントのインジウムを含むニッケル−インジウム合
    金でめっきされた導電性カバーを使用することからなる
    方法。
  9. 【請求項９】容器用の金属製気密封止用カバーを製造す
    る方法であって、 基体金属のストリップを合金の重量について少なくとも
    0.1重量パーセントのインジウムを含むニッケル−イン
    ジウム合金からなる材料でもって究極的に必要とされる
    最小表面めっき厚さのある割合までめっきすること、 前記ストリップを予め設定した寸法をもつカバー素子に
    分割すること、および 前記カバー素子を前記材料でもってめっきし、表面めっ
    きの仕上り最小厚さを実質的に必要とされる最小厚さに
    等しくなるようにめっきすること、 からなる方法。
  10. 【請求項１０】容器用の金属製気密封止カバーを製造す
    る方法であって、 基体金属のストリップを合金の重量で少なくとも0.1重
    量パーセントのインジウムを含むニッケル−インジウム
    合金からなる材料で、究極的に必要とされる最小厚さの
    ある割合にまでめっきすること、 前記ストリップを予め設定した寸法のカバー素子に分割
    すること、および前記カバー素子を優勢的に貴金属から
    なる材料でめっきし、表面めっきの仕上り最小厚さが実
    質的に必要とされる最小厚さに等しくなるようにするこ
    と、 からなる方法。
JP60093542A 1984-04-30 1985-04-30 半導体その他の電子デバイス用気密封止容器製造用の新規なニツケルーインジウム合金 Expired - Lifetime JPH0665731B2 (ja)

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