DE4414729A1

DE4414729A1 - Werkstoff für einen Leitungsrahmen und Leitungsrahmen für Halbleiterbauelemente

Info

Publication number: DE4414729A1
Application number: DE19944414729
Authority: DE
Inventors: Shunji Takahashi; Seizo Masukawa; Rensei Futatsuka; Tetsuya Sugimoto; Takeshi Suzuki; Chuzo Azuma; Yuichi Kanda; Takao Fukatami
Original assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2014-04-28
Also published as: DE4414729C2; JPH0714962A; US5510197A

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstoff für einen Leitungsrahmen für Halbleiter-Bauelemente, der eine Schutzschicht zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Kontaktierung an dem Leitungsrahmen aufweist.

Ein Leitungsrahmen ist eine dünne Metallplatte, die man durch Ausstanzen aus einem Metallband aus Kupfer oder einer Kupferlegierung erhält und die Anschlußstellen aufweist, an denen die Halbleiter-Chips zu befestigen sind sowie innere mit dem Halbleiter-Bauelement zu verbindende Anschlüsse und äußere mit einer Platine zu verbindende Anschlüsse. Bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen wie Transistoren und IC- Bausteinen werden die Halbleiter-Chips mit der Lötstelle der Anschlußstruktur verbunden, wobei jede Anschlußstelle (Elektrode) der Chips mit dem zugehörigen inneren Anschluß des Leitungsrahmens über einen Draht kontaktiert wird und die fertigen Chips gekapselt werden. Bei der herkömmlichen Drahtkontaktierung gelangen meist dünne Gold- oder Aluminium-Drähte zur Anwendung.

Die Oberflächen solcher Anschlußstrukturen neigen bei Anwesenheit von Luft zur Oxydation, so daß die Verbundfestigkeit zwischen den Anschlußdrähten und den inneren Leitern mit zunehmender Dicke der Oxydschicht abnimmt. Dies kann zu einer Beeinträchtigung der mechanischen und elektrischen Verbindung und damit zu fehlerhaften Halbleiter-Bauelementen führen.

Dieses Risiko läßt sich vermeiden, wenn die Drahtkontaktierung in reduzierender Atmosphäre erfolgt.

Dieses Verfahren verlangt nicht nur den Einsatz eines teuren Reduktionsgases, sondern ist verfahrenstechnisch aufwendig, wenn die für den Zweck gewünschte reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten werden soll.

Eine weitere Möglichkeit, einer Verringerung der mechanischen Festigkeit der Lötstelle als Folge der Oxydation entgegenzuwirken, besteht darin, auf die Anschlußstruktur eine Goldschicht galvanisch aufzubringen. Die Dicke dieser Schicht muß jedoch etliche µm betragen, da galvanisch aufgebrachte Schichten aus Gold geringerer Dicke die Oxydation der Oberfläche der Anschlußstruktur nicht wirksam verhindern können. Infolge der relativ großen Goldmenge für den Auftrag werden die Anschlußstrukturen in der Herstellung sehr teuer.

Bei den herkömmlichen Anschlußstrukturen ist es zudem erforderlich, auf die äußeren Anschlüsse eine Lötschicht entweder im Wege der Galvanisierung oder durch Tauchlöten aufzubringen, um das Verlöten der äußeren Anschlüsse mit einer gedruckten Schaltung zu erleichtern. Dieses Verfahren bedingt aber eine Vorbehandlung, um die Oxydschicht an den äußeren Anschlüssen zu entfernen, was wiederum wegen der aufwendigen und teuren Fertigung ein großer Nachteil der herkömmlichen Leitungsrahmen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile durch eine neue Ausbildung eines als Anschlußstruktur dienenden Leitungsrahmens zu vermeiden, die eine hohe Zuverlässigkeit der Drahtkontaktierung bei geringen Herstellungskosten sicherstellt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Basisstreifen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und mit mindestens einer Schutzschicht auf mindestens einem Teil des Basisstreifens, die aus mindestens einem Metall der Gruppe Gold, Hartgold, Silber, Silberlegierung, Palladium und Palladiumlegierung besteht und eine Dicke von 10 bis 500 Angström aufweist.

Mit dem erfindungsgemäßen Leitungsrahmen läßt sich die Festigkeit der Lötverbindung zwischen Drahtverbindungen und den inneren Anschlüssen und des Leitungsrahmens verbessern. Die Herstellungskosten liegen wesentlich unter denen für die Herstellung herkömmlicher Leitungsrahmen mit einer Goldschicht, da für die Schutzschicht nur eine geringe Menge des Edelmetalls benötigt wird. Die Schutzschicht bewirkt zudem eine bessere Benetzbarkeit des Leitungsrahmens für Weichlot, was das Verlöten der äußeren Anschlüsse mit der gedruckten Schaltung einer Platine erleichtert und das vorherige Aufbringen einer Lötschicht auf die äußeren Anschlüsse des Leitungsrahmens entbehrlich macht. Dies führt neben einer Vereinfachung des Herstellungsverfahrens auch zu einer Senkung der Herstellkosten.

Darüber hinaus wird durch den erfindungsgemäßen kostengünstig herstellbaren als Anschlußstruktur dienenden Leitungsrahmen die Lötqualität der drahtkontaktierten Bauelemente verbessert.

Hierzu weist die erfindungsgemäße Anschlußstruktur innere Anschlüsse für die Drahtkontaktierung und äußere Anschlüsse für das Verbinden mit einer gedruckten Schaltung einer Platine sowie eine erste Schutzschicht auf, die aus einer Verbindung aus einem Metall aus der Gruppe Gold, Goldlegierung, Silber, Silberlegierung, Palladium und Palladiumlegierung besteht und eine Dicke von 10 bis 500 Angström aufweist.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird die Festigkeit der Lötstellen zwischen den Drähten und den inneren Anschlüssen der Anschlußstruktur erhöht und die Herstellkosten sind gegenüber den Herstellkosten der bisherigen Anschlußstruktur mit einer Goldschicht wesentlich geringer.

Liegt die Dicke der Schutzschicht unter 10 Angström tritt keine Verbesserung bei der Festigkeit der Kontaktierung und der Benetzbarkeit für ein Weichlot ein. Bei einer Dicke von mehr als 500 Angström erhöhen sich allein die Herstellkosten für die Anschlußstruktur. Mit Blick auf die Herstellkosten und die erwähnten Auswirkungen sollte die Dicke der Schutzschicht vorzugsweise im Bereich zwischen 50 bis 300 Angström liegen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine wei tere Zwischenschicht aus Nickel oder einer Nickellegie rung mit einer Dicke von 50 bis 20 000 Angström zwischen der Oberseite des Basisplättchens und der Schutzschicht vorgesehen.

Diese Zwischenschicht verhindert die thermische Diffusion von Kupfer und anderen Metallen vom Basisstreifen in die Schutzschicht während einer Wärmebehandlung im Herstellungsprozeß von Halbleiter- Bauelementen. Eine Wärmebehandlung der Anschlußstruktur kann deshalb auch bei relativ hohen Temperaturen und längerer Verweildauer durchgeführt werden als dies ohne die Zwischenschicht möglich wäre. Wenn nämlich Kupferatome (oder andere Atome eines Metalls) in die Schutzschicht diffundieren, gelangen diese an die Oberfläche der Schutzschicht und beeinträchtigen somit die Qualität der Kontaktierung und die Benetzbarkeit der Anschlußstruktur für ein Weichlot. Um diese Wirkung zu erzielen, darf die Dicke der Zwischenschicht nicht weniger als 50 Angström betragen, braucht aber auch nicht dicker als 20 000 Angström zu sein.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkstoffes für einen Leitungsrahmen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines aus dem Werkstoff nach Fig. 1 gefertigten Leitungsrahmens,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leitungsrahmens,

Fig. 4 eine Grafik mit Angabe des Anteils vom jeweils abgeschiedenen Material, des Auftragverfahrens, der Erwärmungszeiten und der Abreißfestigkeit der Drahtkontaktierungen bei Basisplättchen aus TAMAC4,

Fig. 5 eine Grafik mit Angabe des Anteils vom jeweils abgeschiedenen Material, des Auftragverfahrens, der Erwärmungszeiten und der Dicke der Oxydschichten bei Basisplättchen aus TAMAC4,

Fig. 6 eine Grafik mit Angabe des Anteils vom jeweils abgeschiedenen Material, des Auftragverfahrens, der Erwärmungszeiten und der Abreißfestigkeit der Drahtkontaktierung bei Basisplättchen aus OMCL1,

Fig. 7 eine Grafik mit Angabe des Anteils vom jeweils abgeschiedenen Material, des Auftragverfahrens, der Erwärmungszeiten und der Dicke der Oxydschichten bei Basisplättchen aus OMCL1,

Fig. 8 eine Grafik mit Angabe des Anteils vom jeweils abgeschiedenen Material, des Auftragverfahrens, der Erwärmungszeiten und der Abreißfestigkeit der Drahtkontaktierung bei Basisplättchen aus TAMAC15,

Fig. 9 eine Grafik mit Angabe des Anteils vom jeweils abgeschiedenen Material, des Auftragverfahrens, der Erwärmungszeiten und der Dicke der Oxydschichten bei Basisplättchen aus TAMAC15,

Fig. 10 eine Grafik mit Angabe der Erwärmungszeiten und der Abreißfestigkeit der Drahtkontaktierungen bei Basisplättchen aus TAMAC15 in Abhängigkeit von der Dicke der Schutzschichten,

Fig. 11 eine Grafik mit Angabe der Erwärmungszeiten und Dicke der Oxydschichten bei Basisplättchen aus TAMAC15 in Abhängigkeit von der Dicke der Schutzschichten.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführung des erfindungsgemäßen Werkstoffes 3 für eine Anschlußstruktur in Form eines Leitungsrahmens (lead frame) besteht aus einem Basisstreifen 2 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einer einseitig oder beidseitig aufgebrachten Schutzschicht 2. Der Basisstreifen 1 hat die Form eines langen Bandes mit konstanter Breite von einigen Zentimetern und einer konstanten Dicke von beispielsweise 0,1-1,0 mm. Die Erfindung ist auf die genannten Abmessungen nicht beschränkt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Schutzschicht 2 gleichbleibender Breite im mittleren Bereich des Basisstreifens 1 in Längsrichtung verlaufend aufgebracht.

Fig. 2 zeigt dagegen einen Leitungsrahmen 15, der aus dem Werkstoff 3 nach Fig. 1 ausgestanzt wurde. Der Leitungsrahmen 15 weist einen aus dem Basisstreifen 1 ausgestanzten Leitungsrahmen-Körper 10 mit einer Anschlußstelle 11 für nicht dargestellte Chips auf sowie innere Anschlüsse 12 mit Drahtkontaktierung zu den Chips, äußere Anschlüsse 13, die mit der Schaltungsoberfläche einer Platine direkt verbunden werden, und Querstege 14, über die die äußeren Anschlüsse mit einem Paar Trägerteilen 16 verbunden sind. Die Schutzschicht 2 ist im Beispiel nach Fig. 2 nur auf den inneren Anschlüssen aufgebracht, doch sind erfindungsgemäß auch andere Ausbildungen als in Fig. 1 und 2 gezeigt, möglich. Beispielsweise kann die Schutzschicht 2 auch die gesamte Fläche des Basisstreifens 1 oder des Körpers 10 der Anschlußstruktur gemäß Fig. 3 abdecken. Die Schutzschicht 2 kann aber auch nur bei den inneren Anschlüssen 12 vorhanden sein. Die Erfindung ist bei Anschlußstrukturen für Chips hoher Packungsdichte (LSI=Large Scale Integration) und IC-Bausteinen anwendbar ebenso wie bei anderen Arten von Halbleiter- Bauelementen wie Transistoren und hybridbestückten Schaltungen.

Die Schutzschicht 2 besteht aus mindestens einem Metall aus der Gruppe Gold, Goldlegierung (Hartgold), Silber, Silberlegierung, Palladium und Palladiumlegierung und ist zwischen 10 bis 500 Angström dick. Die Schutzschicht 2 braucht nicht nur aus einer einzigen Schicht bestehen, sondern kann auch mehr als zwei Schichten aus unterschiedlichem Material aufweisen.

Als für die Schutzschicht 2 geeignete Materialien sind zu nennen:

i) Hartgoldlegierung mit 0 bis 60 Gewichtsprozent von mindestens einem der Elemente Cu, Ag und Zn,
ii) Silberlegierung mit 0 bis 30 Gewichtsprozent von mindestens einem der Elemente Pd, Cu, In und Zn,
iii) Palladiumlegierung mit 0 bis 70 Gewichtsprozent von mindestens einem der Elemente Au, Ni, Ag und Si.

Bei einer geringeren Dicke der Schutzschicht 2 als 10 Angström ist keine ausreichende Verbesserung der Verbundfestigkeit und Benetzbarkeit für das Weichlot erzielbar. Übersteigt die Dicke der Schutzschicht dagegen 500 Angström, bringt dies lediglich höhere Herstellkosten für die Anschlußstruktur. Werden Herstellkosten und die erzielbaren Verbesserungen gegeneinander abgewogen, so ergibt sich eine bevorzugte Dicke der Schutzschicht zwischen 50 bis 300 Angström. Eine Schutzschicht geringer Dicke kann eine Oxydation an der Oberfläche des Basisstreifens 1 oder des Körpers 10 der Anschlußstruktur bekanntlich nicht vollständig unterbinden. Dennoch hat man herausgefunden, daß sehr dünne Schutzschichten 2 die Festigkeit der Drahtkontaktierung und deren Benetzbarkeit für das Weichlot entgegen den bisherigen Annahmen in Fachkreisen verbessern können.

Die Schutzschicht 2 wird vorzugsweise durch Aufdampfen, wie Aufdampfen im Vakuum, Ionenzerstäubung und Kathodenstrahlzerstäubung (Sputtering) aufgebracht. Eine aufgedampfte Schutzschicht 2 ist dünner als ein im Bad aufgebrachter Überzug beispielsweise durch Galvanisieren oder stromloses Aufbringen, und kann daher die Zuverlässigkeit der Drahtkontaktierung der Anschlußstruktur 15 wirksamer beeinflussen.

Neben dem Ausstanzen des Leitungsrahmens 15 aus dem Werkstoff 3 mit der zuvor aufgebrachten Schutzschicht 2 kann dieser auch in folgenden Schritten hergestellt werden:

- Ausstanzen oder Ausätzen der Basisstreifen 1 zur Bildung des Leitungsrahmen-Körpers 10 und
- Aufdampfen, besonders durch Aufdampfen im Vakuum, der Schutzschicht 2 auf mindestens einen Teil des Körpers 10, der die inneren und äußeren Anschlüsse 12 und 13 aufweist.

In diesem Fall wird die Schutzschicht 2 nicht nur auf die ebenen Flächen, sondern auch auf die Randflächen der äußeren Anschlüsse 13 aufgebracht, wodurch auch die Benetzbarkeit der Randflächen erhöht wird. Damit ist aber auch eine Verbesserung der Qualität der Lötstellen der äußeren Anschlüsse 13 verbunden. Einen besonders wirksamen Auftrag der Schutzschicht 2 auf die Randflächen der äußeren Anschlüsse erreicht man durch Verminderung des Vakuums während des Aufdampfvorganges. Hierdurch diffundiert das Metall im Dampfstrahl und begünstigt die Ablagerung des Metalls an den Randflächen der äußeren Anschlüsse 13. Wird außerdem der Anschlußstrukturkörper 10 gegen den Dampfstrahl während des Aufdampfvorganges geschwenkt, so läßt sich ein noch günstigerer Auftrag der Schutzschicht 2 an den Randflächen der äußeren Anschlüsse erreichen.

Als Material für die Basisplättchen 1 lassen sich alle bisher auch hierfür verwendeten Kupferlegierungen einsetzen. Zu diesen Kupferlegierungen gehören beispielsweise:

- Fe (0,1 Gew.%) - P (0,03 Gew.%) - Cu (Rest): TAMAC4 (Markenname);
- Sn (2,0 Gew.%) - Ni (1,5 Gew.%) - Si (0,2 Gew.%) - Zn (0,3 Gew.%) - Cu (Rest): TAMAC15 (Markenname);
- Cr (0,3 Gew.%) - Zr (0,1 Gew.%) - Si (0,02 Gew.%) - Cu (Rest): OMCL1 (Markenname);
- Fe (2,35 Gew.%) - P (0,03 Gew.%) - Zn (0,12 Gew.%) - Cu (Rest) CDA Legierung Nr. C19400;
- Ni (3,2 Gew.%) - Si (0,8 Gew.%) - Zn (0,5 Gew.%) - Cu (Rest);
- Ni (3,5 Gew.%) - Si (0,7 Gew.%) - Zn (0,3 Gew.%) - Sn (0,2 Gew.%) - Cu (Rest).

Neben den obenstehenden Stoffen wurde herausgefunden, daß sich auch die nachstehenden Stoffe für die Erfindung eignen:

a) Kupferlegierungen vom Typ KORSON mit 1,5 bis 4,5 Gew.% Ni, 0,2 bis 1,0 Gew.% Si, 0 bis 4 Gew.% Zn und/oder Sn, der Rest Cu;
b) Chrom-Kupferlegierung mit 0,15 bis 0,45 Gew.% Cr, 0 bis 0,5 Gew.% von mindestens einem der Elemente Zr, Sn, Zn, Si und Mg, der Rest Cu;
c) Phosphor-Bronzelegierung mit 1,5 bis 10 Gew.% Sn, 0,004 bis 0,25 Gew.% P, 0 bis 1,0 Gew.% Zn und/oder Ni, der Rest Cu;
d) Beryllium-Kupferlegierung JISH3130 (JIS = Japanische Industrienorm);
e) Titan-Kupfer mit 2 bis 5 Gew.% Ti;
f) Nickel-Silber (Cu-Ni-Zn-Legierung) nach JISH3110 und JISH3130 (JIS).

Insbesondere in den Fällen, in denen das Basisplättchen 1 oder der Körper 10 der Anschlußstruktur aus einer hochfesten Kupferlegierung mit Ni (vorzugsweise 1,5 bis 4,5 Gew.%, besser 1,8 bis 4,0 Gew.%) und/oder Si (vorzugsweise 0,2 bis 1,0 Gew.%, besser 0,4 bis 0,8 Gew.%) besteht, zeigt sich die günstige Wirkung der Erfindung.

Bei dem Leitungsrahmenteil sowie dem Leitungsrahmen nach der Erfindung wird durch die Schutzschicht 2 die Verbundfestigkeit der Drahtkontaktierung mit den inneren Anschlüssen 12 der Anschlußstruktur 15 verbessert und damit auch die Fertigungsqualität von Halbleiter-Bauelementen. Trotz dieser Verbesserung kann der Verbrauch an Edelmetall, weil die Schutzschicht 2 sehr dünn ist, verringert werden, was zu einer erheblichen Senkung der Fertigungskosten im Vergleich zu denen der herkömmlichen, eine dicke Goldschicht aufweisenden Anschlußstrukturen führt.

Da durch die Schutzschicht auch die Benetzbarkeit der Anschlußstruktur für das Weichlot verbessert wird, können die äußeren Anschlüsse leichter mit einer Platine verlötet werden, ohne daß auf diese Anschlüsse zuvor eine Lötschicht aufzubringen wäre, was wiederum die Herstellkosten senkt und den Fertigungsablauf der Anschlußstruktur vereinfacht.

In einer abgewandelten Form kann zwischen der Oberfläche des Basisstreifens (oder dem Anschluß strukturkörper 10) und der Schutzschicht 2 eine Zwischenschicht aus Nickel oder einer Nickellegierung aufgebracht werden. Eine geeignete Dicke dieser Zwischenschicht beträgt 50 bis 20 000 Angström.

Diese Zwischenschicht vermag zu verhindern, daß Kupfer oder anderes Metall vom Körper 10 der Anschlußstruktur in die Schutzschicht 2 im Zuge einer Wärmebehandlung während der Fertigung der Halbleiter-Bauelemente diffundiert. Deswegen kann die Anschlußstruktur einer Wärmebehandlung bei höherer Temperatur und längeren Erwärmungszeiten unterzogen werden als dies ohne die Zwischenschicht möglich wäre. Bei Diffusion der Kupferatome (oder anderer Metallatome) in die Schutzschicht 2 birgt dies allerdings die Gefahr, daß die Kupferatome an die Oberfläche der dünnen Schutzschicht 2 gelangen und dort, exponiert, die Festigkeit der Drahtkontaktierung und die Benetzbarkeit für das Weichlot mindern.

Beträgt die Dicke der Zwischenschicht weniger als 50 Angström, kann der zuvor genannte Effekt nicht erzielt werden, übersteigt die Dicke 20 000 Angström, entstehen nur höhere Herstellkosten, ohne daß eine Verbesserung erreichbar ist.

BEISPIELE Test 1

Werkstoffstreifen gemäß OMCL1, TAMAC4 und TAMAC15 mit Auftrag einer Schutzschicht auf deren Oberfläche durch Aufdampfen entweder im Vakuum (in den Tabellen mit "V" bezeichnet), durch Ionenzerstäubung ("IP") und Kathodenzerstäubung (Sputtering) ("SP") gemäß den Tabellen 1 bis 3. Die Dicke der Schutzschichten wurde auf 100 Angström festgelegt. Das Aufdampfen erfolgte jeweils unter nachstehenden Bedingungen:
Aufdampfen im Vakuum: Elektronenstrahl-Vakuum- Aufdampfen
Verdampfungsdruck: 1 bis 5 × 10^-3 Pa.
Ionenzerstäubung: HF-Ionenzerstäubung
Strombedarf: 200 W
Spannung am Werkstoffstreifen: - 150 V
Gasdruck (Argon): 5 bis 10 x 10^-2 Pa
Sputtering: Gleichstrom Magnetron Sputtering
Argondruck: 3 bis 7 × 10^-1 Pa.

Im Anschluß hieran wurde das Formteil für die Anschlußstruktur unter Luft bei 150°C 10, 30 oder 60 Minuten lang zwecks Bildung von Oxydschichten erwärmt. Nach Messung der Dicke der Oxydschicht bei den erwärmten und nicht erwärmten Werkstoffstreifen wurde die Drahtkontaktierung unter den nachstehenden Bedingungen bei allen Formteilen durchgeführt und die Abreißfestigkeit der Lötstellen gemessen.
Drahtkontaktierung: Mikroschweißen
Zu kontaktierender Draht: Kupferdraht von 25 µm Durchmesser
Perldurchmesser: 75 µm Durchmesser.

Die Meßergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 3 und den Fig. 4 bis 9 dargestellt. Wie aus den Tabellen und Zeichnungen klar hervorgeht, konnte bei den Beispielen 1 bis 5 mit Schutzschichten aus Au, Ag oder Pd die Abreißfestigkeit erheblich verbessert werden, obwohl sich an der Oberfläche der jeweiligen Werkstoffstreifen für die Anschlußstruktur eine Oxydschicht gebildet hatte. Bei Verwendung von Gold für die Schutzschicht waren die Ergebnisse im Vergleich zu den Schutzschichten aus Ag oder Pd besonders gut. Dagegen konnte die Abreißfestigkeit bei Verwendung von Ni oder Ti für die Schutzschicht nicht verbessert werden, obgleich die Dicke der Oxydschichten gleich oder kleiner war als bei Au, Pd und Ag.

Test 2

Werkstoffstreifen nach TAMAC15 mit Auftrag von Schutzschichten aus Ag mit einer Dicke von 5, 10, 25, 50, 75, 100 und 200 Angström durch Aufdampfen im Vakuum unter den Bedingungen des Tests 1. Danach wurden die Werkstoffstreifen für die Anschlußstruktur in Luft bei 150°C 10, 30 oder 60 Minuten lang zwecks Bildung von Oxydschichten erwärmt, deren Dicke und Verbundfestigkeit sodann wie bei Test 1 vermessen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 und den Fig. 10 und 11 dargestellt.

Wie Tabelle 4 und die Fig. 10 und 11 zeigen, beträgt die Dicke der Schutzschicht mehr als 10 Angström und führte zu einer erheblich höheren Abreißfestigkeit, obwohl die Oberfläche des Formteils eine Oxydschicht aufwies.

Test 3

Werkstoffstreifen nach TAMAC15 mit Auftrag einer Schutzschicht aus Pd mit einer Dicke von 5, 10, 25, 50, 75, 100 oder 200 Angström durch Aufdampfen im Vakuum zu den zuvor beschriebenen Bedingungen zwecks Herstellung der Formteile für die Anschlußstruktur. Diese Werkstoffstreifen wurden unter Wasserdampf bei 100°C 60 Minuten lang zwecks Bildung von Oxydschichten (Dampfalterung) erhitzt und die Benetzbarkeit der Werkstoffstreifen für das Weichlot wurde unter folgenden Bedingungen gemessen:
Zusammensetzung des Lots: Sn (90 Gew.%) - Pb (10 Gew.%)
Temperatur des weichen Lots: 225 bis 235°C
Lötverfahren: Tauchlöten
Eintauchzeit: 5 Sekunden
Flußmittel: Rosin 25 Gew.% + Methanol 75 Gew.%.

Die Benetzbarkeit wurde durch Vergleich des Flächenverhältnisses von mit dem flüssigen Lot benetzter Fläche zu der in das Lötbad getauchten Fläche geschätzt. Die Meßergebnisse finden sich in Tabelle 5. Diese Tabelle zeigt auch, daß mit einer Schutzschicht von mehr als 10 Angström Dicke die Benetzbarkeit erheblich verbessert werden kann.

Test 4

Werkstoffstreifen nach TAMAC15 von 0,15 mm Dicke, die in zwei Gruppen A und B aufgeteilt wurden. Die Gruppe A erhielt Schutzschichten aus Pd mit einer Dicke von 5, 10, 25, 50, 75, 100 und 200 Angström durch Aufdampfen im Vakuum und einem Verdampfungsdruck von 2 × 10² Pa. Die Anschlußstrukturen wurden aus den Werkstoffstreifen ausgestanzt.

Demgegenüber wurden bei Gruppe B die Körper der Anschlußstruktur in gleicher Form wie bei Gruppe A aus den Werkstoffstreifen zwar auch ausgestanzt, danach aber mit Schutzschichten aus Pd mit jeweils der Dicke 5, 10, 25, 50, 75, 100 und 200 Angström durch Aufdampfen im Vakuum unter denselben Bedingungen wie bei Gruppe A versehen. Die Anschlußstrukturen beider Gruppen A und B wurden in Luft bei 300°C 5 Minuten lang erwärmt zwecks Bildung von Oxydschichten; danach wurde die Benetzbarkeit der Randflächen der Anschlußstruktur für das Weichlot nach der gleichen Methode wie in Test 4 gemessen. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle 6. Das Verhältnis der benetzten Flächen an den Anschlußstrukturen aus Gruppe A waren fast 0. Demgegenüber zeigten die Anschlußstrukturen der Gruppe B mit Schutzschichten von über 10 Angström Dicke eine gute Benetzbarkeit für das Weichlot an den Randflächen.

Tabelle 5

(Leitungsrahmenkörper: TAMAC15)

Tabelle 6

(Leitungsrahmenkörper: TAMAC15)

Claims

1. Werkstoff für die Herstellung von Leitungsrahmen, gekennzeichnet durch einen Basisstreifen (1) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und mit mindestens einer auf mindestens einen Teil des Basisstreifens aufgebrachten Schutzschicht (2), die aus mindestens einem Metall der Gruppe Gold, Hartgold, Silber, Silberlegierung, Palladium und Palladiumlegierung besteht und eine Dicke von 10 bis 500 Angström aufweist.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zwischenschicht zwischen der Oberfläche des Basisstreifens (1) und der Schutzschicht (2), wobei die Zwischenschicht aus Nickel oder aus einer Nickellegierung besteht und eine Dicke von 50 bis 20 000 Angström aufweist.

3. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (2) aufgedampft ist.

4. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisstreifen (1) aus hochfester Kupferlegierung besteht, die mindestens 1,5 bis 4,5 Gew.% Nickel und 0,2 bis 1,0 Gew.% Si enthält.

5. Leitungsrahmen für Halbleiter-Bauelemente, gekennzeichnet durch einen Leitungsrahmenkörper (10) mit drahtkontaktierbaren inneren Anschlüssen (12) und mit direkt auf die Schaltungsoberfläche einer Platine kontaktierbaren äußeren Anschlüssen (13) und durch eine erste Schutzschicht (12) auf der Oberfläche der inneren Anschlüsse (12) des Leitungsrahmens, wobei diese erste Schutzschicht aus einem der Metalle aus der Gruppe Gold, Hartgold, Silber, Silberlegierung, Palladium, Palladiumlegierung besteht.

6. Leitungsrahmen nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine zweite Schutzschicht auf der Oberfläche der äußeren Anschlüsse (13) des Leitungsrahmenkörpers (10), wobei diese Schutzschicht aus mindestens einem Metall aus der Gruppe Gold, Hartgold, Silber, Silberlegierung, Palladium und Palladiumlegierung besteht und eine Dicke von 10 bis 500 Angström aufweist.

7. Leitungsrahmen nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Zwischenschicht zwischen der Oberfläche des Leitungsrahmenkörpers (10) und der ersten Schutzschicht (2), wobei die Zwischenschicht aus Nickel oder einer Nickellegierung besteht und eine Dicke von 50 bis 20 000 Angström aufweist.

8. Leitungsrahmen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht aufgedampft ist.

9. Leitungsrahmen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsrahmenkörper (10) aus einer hochfesten Kupferlegierung, die mindestens aus 1,5 bis 4,5 Gew.% Ni und mindestens 0,2 bis 1,0 Gew.% Si besteht.