СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫВОДНЫХ РАМОК Российский патент 1995 года по МПК H01L23/48 

Изобретение относится к электронной промышленности, радиотехнике, приборостроению, в частности к производству полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известен способ обработки выводной рамки [1] включающий очистку поверхности рамки от загрязнений, электрохимическое осаждение слоя меди, пассивацию поверхности осажденного слоя в растворе слабой органической кислоты, промывку, сушку пассивированной поверхности и выдержку ее в атмосфере сухого азота в течение 144 ч.

Недостатком способа является необходимость выдержки рамки в защитной атмосфере для получения качественных сварных соединений выводов, что значительно удлиняет и усложняет процесс. Кроме того, в процессе разварки и пайки выводов могут образовываться интерметаллиды, что ухудшает качество сварных и паяных соединений и снижает надежность работы приборов.

Известен также способ изготовления выводных рамок полупроводниковых приборов и интегральных схем [2] заключающийся в том, что в поверхностный слой ленточной заготовки из медного сплава, содержащего не менее 0,05% одного или более элементов из ряда Fe, Si, P, Ni, проводят диффузию цинка при температуре 350-600^оС в течение 1 ч. Концентрация цинка в приповерхностном слое должна составлять 5-30% Затем в заготовке формируют выводные рамки.

Недостатком способа является то, что процесс диффузии цинка проводят при температуре 350-600^оС. Известно, что при таких температурах медь и медные сплавы обладают свойством "красноломкости", поэтому происходит потеря прочностных характеристик медной ленточной заготовки.

Кроме того, процесс диффузии цинка проводят в ленточной заготовке до формирования топологии выводных рамок. При формировании топологии рамки происходит механическое и химическое воздействие на ленточную заготовку, что ухудшает качество поверхностного слоя. Так при штамповке часто используют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), которые представляют собой водные эмульсии нефтяных масел. При отмывке выводной рамки от СОЖ происходит частичное обесцинкивание поверхностного слоя вследствие большой химической активности цинка.

Цель изобретения повышение технологичности процесса, обеспечение надежности паяных и сварных соединений без применения драгоценных металлов.

Цель достигается за счет того, что в способе обработки выводной рамки, включающем изготовление ленточной заготовки из медного сплава, образование защитного покрытия путем нанесения слоя цинка и термической диффузии его в поверхностный слой заготовки, формирование топологии выводных рамок, образование защитного покрытия осуществляется после формирования топологии выводных рамок, а термическую диффузию осуществляют при температуре 60-300^оС. Кроме того, термическая диффузия осуществляется в течение времени, необходимого для образования латунного слоя на поверхности рамки или в течение 15-30 мин, а нанесение слоя цинка на поверхность выводной рамки осуществляется электролитическим способом.

Проведение операции диффузии цинка после формирования топологии выводных рамок позволяет сохранить качество получаемого поверхностного слоя, так как исключает любое механическое или химическое воздействие на поверхность. Высокое качество поверхности обеспечивает качественную разварку выводов как ультразвуковой сваркой с использованием Al и Au проволоки, так и термокомпрессионной сваркой золотой проволокой, что повышает надежность работы паяных и сварных соединений.

Снижение температуры диффузии цинка до 300^оС вместо 600^оС позволяет сохранить прочность и пластичность выводных рамок выполненных из меди и медных сплавов, и вместе с тем снизить энергоемкость процесса.

Образующийся после термической диффузии латунный слой обеспечивает стойкость выводной рамки к температурному воздействию (250-300^оС), что имеет место при пайке и сварке, а нанесение слоя цинка электролитическим путем позволяет нанести его равномерно по всей поверхности и обеспечит получение равномерного по составу и структуре латунного слоя, что увеличивает надежность работы паяных и сварных соединений. Процесс диффузии цинка проводится в течение 15-30 мин, что сокращает длительность процесса.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что поверхность выводной рамки очищают от загрязнений, погружают в электролит цинкования, проводят электроосаждение, промывку и термодиффузию при температуре 60-300^оС до образования латунного слоя или в течение 15-30 мин. Составы электролитов цинкования традиционные (см. Гальванотехника. Справочник под ред. Гинберга А.М. и др. M. Металлургия, 1987).

Качество сварных и паяных соединений выводов интегральных схем проверяли в соответствии с требованиями ОСТ В11073013-74. Исследовались также коррозионная стойкость и стойкость к воздействию повышенной температуры (250-350^оС).

В результате экспериментальных исследований установлено, что снижение температуры ниже 60^оС не позволяет получить латунный поверхностный слой и приводит к снижению качества сварных соединений.

Оптимальным временем диффузии цинка являются 15-30 мин. Снижение времени выдержки не позволяет получить качественный латунный слой, а увеличение времени диффузии цинка больше 30 мин не влияет на качество поверхностного слоя и, как следствие, качество сварки.

Прочность сварных соединений, полученных при ультразвуковой сварке, почти в два раза превышает прочность, предусмотренную ОСТ В11073013-74. Обслуживание выводов с латунным покрытием как со спиртоканифольным флюсом, так и кислотным протекает беспрепятственно. Растекаемость припоя хорошая.

Поверхность выводной рамки, полученная по предлагаемой технологии, коррозионностойка, выдерживает нагрев при 200^оС в течение 24 ч и при 350^оС в течение 1 ч.

Данное изобретение может найти применение для покрытия контактов различных приборов, а также в кабельной промышленности, поскольку обладает высокой коррозионной стойкостью, выдерживает длительный нагрев при температуре 200-250^оС и хорошо паяется.

Сущность изобретения: на поверхности рамки формируется защитное покрытие путем термической диффузии цинка при температуре 60 350°С в течение 15 30 мин. Формирование защитного покрытия осуществляют после формирования топологии выводных рамок. Покрытие коррозионностойко и обеспечивает качественную сварку внутренних выводов с кристаллом как алюминиевой, так и золотой проволокой, хорошо облуживается со спиртоканифольным флюсом. 3 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫВОДНЫХ РАМОК, включающий изготовление ленточных заготовок из медного сплава, формирование защитного покрытия путем нанесения слоя цинка и термической диффузии цинка в поверхностный слой заготовок и формирование топологии выводных рамок, отличающийся тем, что формирование защитного покрытия осуществляют после формирования топологии выводных рамок, а термическую диффузию осуществляют при 60 350^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термическую диффузию осуществляют в течение времени, неоходимого для образования латунного слоя на поверхности заготовок. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термическую диффузию проводят в течение 15 30 мин. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что нанесение слоя цинка на поверхность заготовок осуществляют электролитическим способом.