專(zhuān)利名稱(chēng)：封裝組件和半導(dǎo)體封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種封裝組件，更具體地說(shuō)，涉及供在封裝中用的部件和其它元件。封裝組件在形成具有下述結(jié)構(gòu)的封裝、和用膠粘劑層作為接合手段的封裝中是有用的，上述結(jié)構(gòu)通過(guò)將半導(dǎo)體元件或其它元件安裝在封裝組件上并用絕緣樹(shù)脂密封元件安裝部分得到。封裝組件包括例如在電子器件生產(chǎn)中用的引線架和熱輻射或散熱板。本發(fā)明還涉及一種配備有本發(fā)明的封裝組件的半導(dǎo)體封裝和其它封裝。
背景技術(shù)：
正如眾所周知的，現(xiàn)已提出了各種各樣的半導(dǎo)體封裝，上述半導(dǎo)體封裝將半導(dǎo)體元件，如IC芯片或LSI芯片安裝在基板，如引線架上，并且其中之一包括樹(shù)脂密封的半導(dǎo)體封裝，其中安裝半導(dǎo)體元件，并且安裝半導(dǎo)體元件的部分用絕緣樹(shù)脂密封。半導(dǎo)體封裝當(dāng)生產(chǎn)時(shí)通常被存儲(chǔ)，并且當(dāng)需要時(shí)提供給終端用戶(hù)。終端用戶(hù)通過(guò)軟熔焊料將半導(dǎo)體封裝安裝在基板，如線路板上，以便完成最終的電子器件。
這里，產(chǎn)生了一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題是在半導(dǎo)體封裝引線架或其它封裝組件(比如熱輻射板)和密封樹(shù)脂之間的粘附力變差。例如，引線架通常是用銅或其合金制造，并且它的表面鍍有鎳(Ni)以便改良它的耐腐蝕性和耐熱性。鍍Ni層通常具有一個(gè)致密而光滑的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，然而，因?yàn)殄僋i層在界面處具有低的抗剪強(qiáng)度，所以在鍍Ni層和密封樹(shù)脂之間不能保持良好的粘附力。
鍍Ni層和密封樹(shù)脂之間的粘附力往往會(huì)隨時(shí)間推移而變差。例如，當(dāng)半導(dǎo)體封裝在它安裝到安裝基板上之前存儲(chǔ)時(shí)，密封樹(shù)脂可能吸收空氣中的水分。結(jié)果，密封樹(shù)脂可能膨脹，產(chǎn)生一些缺陷，如裂紋并使半導(dǎo)體元件剝離。具體地說(shuō)，被密封樹(shù)脂所吸收的水分由于在安裝半導(dǎo)體封裝時(shí)在焊料軟熔步驟中的熱量(在這個(gè)步驟中使用高達(dá)約180-260℃的溫度)而迅速汽化和膨脹，在密封樹(shù)脂自身內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)大的應(yīng)力。結(jié)果，在引線架或半導(dǎo)體元件與密封樹(shù)脂之間的界面中產(chǎn)生裂紋，并且密封樹(shù)脂脫離引線架。這些缺陷使半導(dǎo)體封裝的可靠性變差。因此希望提供一種引線架或任何其它封裝組件，其特點(diǎn)是極好的粘附力而沒(méi)有任何粘附力變差。
上述粘附力變差不是僅限于密封樹(shù)脂。在許多情況下，都是用膠粘劑層來(lái)接合半導(dǎo)體元件和封裝組件，或是在各封裝組件之間接合。因此，插入的膠粘劑層可能產(chǎn)生與使用密封樹(shù)脂時(shí)相同的問(wèn)題。
已經(jīng)作了大量的研究試圖解決上述問(wèn)題。例如，本專(zhuān)利申請(qǐng)的申請(qǐng)人發(fā)明了一種金屬插件如引線架，上述金屬插件至少部分地埋入樹(shù)脂中，和其中埋入樹(shù)脂中的插件表面部分具有粗糙表面，上述粗糙表面由若干通過(guò)電鍍形成的半球形粒子產(chǎn)生(見(jiàn)日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)6-29439)。插入部件理想地是銅引線架，而電鍍理想的是包括具有粗糙表面的鍍銅及在其上形成的鍍Ni或鍍Ni合金。
另外，如圖1所示，提出了一種在引線架上形成黑色氧化物膜，以便依靠固定效應(yīng)(anchoring effect)增強(qiáng)對(duì)密封樹(shù)脂的粘附力的方法(見(jiàn)，日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)9-148509)。所示出的引線架101是一種銅或銅合金的壓模制品，并包括芯片安裝部分102，內(nèi)部引線部分103，外部引線部分104，及引線接合部分105。在芯片安裝部分102和引線接合部分105二者的上表面上鍍銀層102a和105a。另外，將電路芯片106安裝在芯片安裝部分102。電路芯片106和引線接合部分105通過(guò)線107連接在一起。另外，引線架101作為整體用密封樹(shù)脂108密封。為了依靠固定效應(yīng)增強(qiáng)引線架101和密封樹(shù)脂108之間的粘附力，在沒(méi)有鍍銀層102a和105a的有限部分上形成一種黑色氧化物膜(氧化銅(CuO)層)109。黑色氧化物膜109通過(guò)在有機(jī)堿金屬溶液中使引線架101陽(yáng)極氧化形成。
然而，因?yàn)楝F(xiàn)代化的半導(dǎo)體封裝是以更高功能為特征的小尺寸生產(chǎn)，所以希望進(jìn)一步提高封裝組件如引線架或熱輻射板與密封樹(shù)脂或膠粘劑層之間的粘附力，而同時(shí)防止粘附力變差。
除了上述樹(shù)脂密封式半導(dǎo)體封裝之外，沒(méi)有完全用密封樹(shù)脂覆蓋的半導(dǎo)體封裝產(chǎn)生新的問(wèn)題。這種半導(dǎo)體封裝的其中之一是一種叫做QFN(四邊形平的無(wú)引線式)封裝的半導(dǎo)體封裝。在這種半導(dǎo)體封裝中，引線架的各引線和沖模墊都從密封樹(shù)脂的表面中露出。也就是說(shuō)，如圖2中部分按放大比例示意示出的，引線架包括銅制導(dǎo)體基板111和在其兩個(gè)表面上鍍的鍍Ni層112a和112b，并且只有安裝半導(dǎo)體元件(未示出)的這側(cè)用密封樹(shù)脂119覆蓋。因此，位于半導(dǎo)體封裝外側(cè)的鍍Ni層112a露出外部。盡管未示出，但配備有外部露出的熱輻射板的半導(dǎo)體封裝也包括在這種類(lèi)型的半導(dǎo)體封裝中。
在這些半導(dǎo)體封裝中，封裝組件露出外部的部分產(chǎn)生新問(wèn)題。也就是說(shuō)，當(dāng)半導(dǎo)體進(jìn)行處理時(shí)，各露出的部分往往產(chǎn)生斑痕或疵點(diǎn)，使產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量變差，使恢復(fù)困難，并且，還損害激光標(biāo)志操作。按照本發(fā)明人的經(jīng)驗(yàn)，大多數(shù)斑痕是由磨損，擦刮和固定引起，而疵點(diǎn)是由化學(xué)藥品或由指印(皮膚油脂)引起，并且它們之中沒(méi)有一個(gè)可以忽略。作為參考，封裝組件上斑痕的存在下面參照?qǐng)D3和4說(shuō)明。這里，為了證實(shí)在電鍍之后切割步驟中斑痕的存在，將卷筒狀的銅引線架鍍粗糙表面Ni層，切割成薄片尺寸用于裝運(yùn)，并加一固定帶將各引線固定用于抑制各引線分散開(kāi)。最后得到的引線架的鍍鎳層表面狀態(tài)通過(guò)顯微鏡(放大50倍)觀察，以便證實(shí)一線條，上述線條被認(rèn)為是由于磨損而產(chǎn)生的斑痕，如圖3(A)中所示。由于磨損而產(chǎn)生的斑痕通過(guò)用電子顯微鏡(放大2000倍)按放大的比例進(jìn)一步觀察，以便證實(shí)晶體在被金屬模具擦傷的部分上已破碎，如圖3(B)中所示。同一引線架用顯微鏡(放大50倍)進(jìn)一步觀察它的另一部分鍍Ni層的表面狀態(tài)，以便證實(shí)一種可能是由于固定而引起的斑痕，如圖4(A)中所示。用電子顯微鏡(放大2000倍)按放大的比例進(jìn)一步觀察斑痕的圖形，以便證實(shí)晶體在金屬模具固定部分處已破碎，如圖4(B)中所示。另外，在這種半導(dǎo)體封裝中，鍍Ni層112b具有一光滑的表面，所述光滑表面沒(méi)有解決密封樹(shù)脂119與鍍Ni層112b之間粘附力不足的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的是提供一種封裝組件如一種引線架或一種熱輻射板，上述封裝組件以極好的粘附力而不使粘附力變差為特征。
另外，本發(fā)明的目的是提供一種封裝組件，上述封裝組件以極好的粘附力，不使粘附力變差，及不產(chǎn)生缺陷如斑痕或疵點(diǎn)為特征。
而且，本發(fā)明的目的是提供一種配備有封裝組件的半導(dǎo)體封裝，上述半導(dǎo)體封裝以極好的粘附力，同時(shí)不使粘附力變差為特征。
而且，本發(fā)明的目的是提供一種配備有封裝組件的半導(dǎo)體封裝，上述半導(dǎo)體封裝以極好的粘附力，不使粘附力變差，及不產(chǎn)生缺陷如斑痕或疵點(diǎn)為特征。
本發(fā)明的上述目的和其它目的從下面詳細(xì)說(shuō)明將很容易理解。
在其一方面，本發(fā)明在于一種封裝組件，上述封裝組件用于構(gòu)成安裝半導(dǎo)體元件的封裝或任何其它封裝，封裝組件在其表面的其中至少一部分上，具有覆蓋表面，所述覆蓋表面用絕緣樹(shù)脂密封或覆蓋，或者在覆蓋表面上加膠粘劑層。封裝組件包括導(dǎo)體基板和部分或全部覆蓋其表面的導(dǎo)電層，而導(dǎo)電層包括粗糙表面鍍層，上述粗糙表面鍍層在覆蓋表面上具有變粗糙的表面外形。
在其另一方面，本發(fā)明在于一種半導(dǎo)體封裝，所述半導(dǎo)體封裝包括至少一個(gè)與本發(fā)明的封裝組件組合的半導(dǎo)體元件。


圖1是示出一種常規(guī)氣密式密封的半導(dǎo)體封裝剖視圖；圖2是示出一種常規(guī)氣密式密封的半導(dǎo)體封裝其中一部分的剖視圖；圖3是一組顯微照片(A)和(B)，示出在引線架切割成薄片尺寸后變粗糙的鍍Ni層表面狀態(tài)；圖4是一組顯微照片(A)和(B)，它們示出在引線架切割成薄片尺寸后變粗糙的鍍Ni層表面狀態(tài)；圖5是示出按照本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖；圖6是按放大的比例示出在圖5的半導(dǎo)體封裝中使用的本發(fā)明引線架構(gòu)造的剖視圖；圖7是示出在本發(fā)明的引線架上形成粗糙表面鍍層的剖視圖；圖8是示出在本發(fā)明的引線架上形成表面鍍層的剖視圖；圖9是示出按照本發(fā)明所述半導(dǎo)體封裝優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖；圖10是按放大的比例示出在圖9的半導(dǎo)體封裝中使用的本發(fā)明引線架構(gòu)造的剖視圖；圖11是按放大的比例示出可在圖9的半導(dǎo)體封裝中使用的本發(fā)明另一種引線架構(gòu)造的剖視圖；圖12是示出按照本發(fā)明所述半導(dǎo)體封裝另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖；圖13是示出按照本發(fā)明所述半導(dǎo)體封裝再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖；圖14是示意示出按照本發(fā)明所述形成粗糙表面鍍層作為導(dǎo)電膜的方法透視圖；圖15是示意示出按照本發(fā)明所述只在一個(gè)表面上形成粗糙表面鍍層和光滑表面鍍層作為導(dǎo)電膜的方法剖視圖；圖16示出一組包括粗糙表面鍍Ni層(薄膜厚度為0.5μm)表面狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(A)(SEM，放大10000倍)，其橫截面狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(B)(SEM，放大5000倍)，及利用原子力顯微鏡(AFM，10μm2)的表面分析圖(C)；圖17示出一組包括粗糙表面鍍Ni層(薄膜厚度為1.0μm)表面狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(A)(SEM，放大10000倍)，其橫截面中狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(B)(SEM，放大5000倍)，及利用原子力顯微鏡(AFM，10μm2)的表面分析圖(C)；圖18示出一組包括粗糙表面鍍Ni層(薄膜厚度為3.0μm)表面狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(A)(SEM，放大10000倍)，其橫截面中狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(B)(SEM，放大5000倍)，及利用原子力顯微鏡(AFM，10μm2)的表面分析圖(C)；圖19示出一組包括粗糙表面鍍Ni層(薄膜厚度為5.0μm)表面狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(A)(SEM，放大10000倍)，其橫截面中狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(B)(SEM，放大5000倍)，及利用原子力顯微鏡(AFM，10μm2)的表面分析圖(C)；圖20示出一組包括光滑表面鍍Ni層(薄膜厚度為0.5μm)表面狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(A)(SEM，放大10000倍)，其橫截面中狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(B)(SEM，放大5000倍)，及利用原子力顯微鏡(AFM，10μm2)的表面分析圖(C)；圖21示出一組包括光滑表面鍍Ni層(薄膜厚度為1.0μm)表面狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(A)(SEM，放大10000倍)，其橫截面中狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(B)(SEM，放大5000倍)，及利用原子力顯微鏡(AFM，10μm2)的表面分析圖(C)；圖22示出一組包括光滑表面鍍Ni層(薄膜厚度為3.0μm)表面狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(A)(SEM，放大10000倍)，其橫截面中狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(B)(SEM，放大5000倍)，及利用原子力顯微鏡(AFM，10μm2)的表面分析圖(C)；圖23示出一組包括光滑表面鍍Ni層(薄膜厚度為5.0μm)表面狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(A)(SEM，放大10000倍)，其橫截面中狀態(tài)的掃描電子顯微鏡照片(B)(SEM，放大5000倍)，及利用原子力顯微鏡(AFM，10μm2)的表面分析圖(C)；圖24是一組顯微照片(A)和(B)，它們示出在引線架切割成薄片尺寸之后光滑表面鍍Ni層的表面狀態(tài)；圖25是一組顯微照片(A)和(B)，它們示出在引線架切割成薄片尺寸之后光滑表面鍍Ni層的表面狀態(tài)；圖26A是示出在測(cè)量杯剪切強(qiáng)度中所用的杯的立體圖；圖26B是示意示出測(cè)量杯剪切強(qiáng)度的方法的剖視圖；圖27是繪出在不同鍍Ni層處杯剪切強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果的曲線圖；
圖28是繪出在不同鍍Ni層處杯剪切強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果的曲線圖；圖29A是示意示出用于測(cè)量杯剪切強(qiáng)度的樣品具有三層結(jié)構(gòu)的光滑表面鍍Ni層構(gòu)造的剖視圖；圖29B是示意示出用于測(cè)量杯剪切強(qiáng)度的樣品具有三層結(jié)構(gòu)的粗糙表面鍍Ni層構(gòu)造的剖視圖；圖30是繪出具有三層結(jié)構(gòu)的光滑表面鍍Ni層初始杯剪切強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果的曲線圖；圖31是繪出在具有三層結(jié)構(gòu)的光滑表面鍍Ni層老化之后杯剪切強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果的曲線圖；圖32是繪出具有三層結(jié)構(gòu)的粗糙表面鍍Ni層的初始杯剪切強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果的曲線圖；及圖33是繪出在具有三層結(jié)構(gòu)的粗糙表面鍍Ni層老化之后杯剪切強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及封裝組件，所述封裝組件用于構(gòu)成將半導(dǎo)體元件安裝于其上的封裝，亦即半導(dǎo)體封裝或任何其它封裝。對(duì)半導(dǎo)體封裝中所包括的半導(dǎo)體元件的種類(lèi)、數(shù)量和安裝位置沒(méi)有特殊的限制。例如，半導(dǎo)體元件包括半導(dǎo)體芯片如IC芯片或LSI芯片。半導(dǎo)體元件可以單獨(dú)安裝，或者可供選擇地，當(dāng)需要時(shí)，可以安裝成任何組合的兩個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件。另外，可以安裝任何有源元件或無(wú)源元件代替半導(dǎo)體元件或與半導(dǎo)體元件的組合。
本發(fā)明的封裝組件也可以有利地應(yīng)用于除半導(dǎo)體封裝之外的封裝。在本發(fā)明實(shí)際操作中適合的其它封裝包括玻璃引端，亦即玻璃與金屬的密封。
在半導(dǎo)體封裝和其它封裝中，重要的是封裝組件被絕緣樹(shù)脂密封或者至少具有覆蓋的表面，膠粘劑層加于上述覆蓋表面上。這是由于本發(fā)明的封裝組件其特征在于，正如下面將要詳細(xì)說(shuō)明的，由于存在粗糙表面鍍層，所以與絕緣樹(shù)脂或者與膠粘劑層相比，粘附力得到提高。
就封裝組件當(dāng)使用時(shí)顯示本發(fā)明的作用和效果而論，對(duì)封裝組件沒(méi)有特殊的限制。合適的封裝組件包括廣泛用于生產(chǎn)半導(dǎo)體封裝和其它封裝的那些封裝組件，典型的是，引線架、熱輻射板或散熱板等。封裝組件可以單獨(dú)使用，或者以?xún)蓚€(gè)或多個(gè)組件組合使用。例如，半導(dǎo)體芯片安裝在引線架上，和將熱輻射板另外固定到半導(dǎo)體芯片上，同時(shí)將上述熱輻射板接合到芯片上。
按照本發(fā)明所述的封裝組件，包括導(dǎo)體基板和覆蓋其表面的導(dǎo)電層。導(dǎo)電層可以覆蓋導(dǎo)體基板的整個(gè)表面，或者只部分地覆蓋所需的表面其中一部分。
在本發(fā)明的封裝組件中，導(dǎo)體基板可以根據(jù)封裝組件的構(gòu)造或所要求的特性，用各種材料形成。用于形成導(dǎo)體基板的合適材料可以包括例如銅或者銅的合金或化合物，及銅之外金屬(非銅金屬)的合金或化合物，但是導(dǎo)體基板材料無(wú)論如何不能僅限于這些。非銅金屬的例子包括鋁，鐵鎳合金等。例如，當(dāng)封裝組件是引線架時(shí)，銅或銅合金可以有利地用作導(dǎo)體基板，因?yàn)樗鼈兙哂袠O好的導(dǎo)電作用，并且可以很容易加工。當(dāng)封裝組件是熱輻射板時(shí)，希望導(dǎo)體基板顯示極好的導(dǎo)熱作用和熱輻射作用。因此，銅，鋁或其合金可以有利地用作導(dǎo)體基板。
導(dǎo)電層可以用與導(dǎo)體基板相同的材料形成，或者可以用任何其它材料形成。導(dǎo)電層通常形成為單層。然而，當(dāng)需要時(shí)，它可以形成為具有兩層或多層的多層結(jié)構(gòu)。理想的是，導(dǎo)電層是通過(guò)用電鍍方法形成為鍍層。然而，當(dāng)需要時(shí)，它可以通過(guò)除電鍍法之外的薄膜形成技術(shù)如真空蒸發(fā)或?yàn)R射法形成。
在本發(fā)明的封裝組件情況下，覆蓋導(dǎo)體基板的導(dǎo)電層必須至少部分地具有粗糙表面鍍層，上述粗糙表面鍍層具有變粗糙的表面外形。粗糙表面鍍層通常具有無(wú)光澤的表面。對(duì)在那里形成粗糙表面鍍層的封裝組件的這部分沒(méi)有特殊的限制。然而，當(dāng)半導(dǎo)體封裝或任何其它封裝用絕緣樹(shù)脂密封時(shí)，上述部分通常是加密封樹(shù)脂于該處的部分，或者是通過(guò)加膠粘劑或通過(guò)粘著膠粘帶用于接合封裝組件或用于元件接合來(lái)加膠粘劑層于該處的部分。在本發(fā)明中，這些部分特別稱(chēng)之為“覆蓋表面”。另外，在本發(fā)明的封裝組件情況下，不需要加密封樹(shù)脂或膠粘劑層的部分稱(chēng)之為“未覆蓋的表面”。也就是說(shuō)，半導(dǎo)體封裝或任何其它封裝的封裝組件露出外側(cè)的部分稱(chēng)之為“未覆蓋的表面”，以便與封裝組件的覆蓋表面區(qū)別開(kāi)。
當(dāng)需要時(shí)，導(dǎo)電層的粗糙表面鍍層可以用除電鍍法之外的方法形成，但從方便和成本的觀點(diǎn)來(lái)看，有利的是通過(guò)電鍍法形成。尤其是，電解電鍍法可以有利地使用。盡管不限于下面所列的那些金屬，但優(yōu)選的待鍍的金屬包括鎳，銅，鈀，金，銀，錫，鉻或它們的合金。
用于形成粗糙表面鍍層的鍍液可以根據(jù)待鍍的鍍層種類(lèi)任意修改。例如，當(dāng)粗糙表面鍍層待用鎳形成時(shí)，有利的是可以用氯化鎳鍍液。例如，在本發(fā)明的實(shí)際操作中合適的氯化鎳鍍液可以具有下列組成氯化鎳 75g/L硫氰酸鈉 15g/L氯化銨 30g/LpH 4.5-5.5上述氯化鎳鍍液可以在例如下列條件下使用。
鍍液溫度 常溫(約25℃)處理時(shí)間 約15秒-約30分陰極電流密度 約1-3A/cm2粗糙表面鍍層可以形成為不同的厚度。粗糙表面鍍層的厚度根據(jù)鍍層的構(gòu)造(單層或多層)及鍍層所要求的性能改變，但通常是在約0.2-50μm范圍內(nèi)，優(yōu)選的是，在約0.3-10μm范圍內(nèi)。在本發(fā)明的實(shí)際操作中，對(duì)粗糙表面鍍層的厚度沒(méi)有特殊的限制。
在本發(fā)明的封裝組件中，形成為導(dǎo)電層的粗糙表面鍍層可以如上所述在封裝組件的不同部分上形成。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，希望封裝組件的基本上整個(gè)表面都被覆蓋表面占據(jù)，上述覆蓋表面包括具有變粗糙的表面外形的粗糙表面鍍層。這種封裝組件優(yōu)選是和通常是用于生產(chǎn)半導(dǎo)體封裝的引線架。例如，在這種半導(dǎo)體封裝中，一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件可以安裝在引線架的預(yù)定位置上，并且引線架基本上是整個(gè)用絕緣樹(shù)脂密封。應(yīng)該注意，在這種半導(dǎo)體封裝中，部分露出外側(cè)的外部露出的熱輻射板也可以與引線架一起用。
在本發(fā)明的另一方面，封裝組件在其表面上可以具有覆蓋表面和未覆蓋的表面二者。未覆蓋的表面是封裝組件的表面露出沒(méi)有絕緣樹(shù)脂和/或膠粘劑層的外側(cè)的特定表面。在這種情況下，在封裝組件的表面上如何利用覆蓋表面和未覆蓋的表面可以根據(jù)使用封裝組件的種類(lèi)和目的任意改變。當(dāng)使用多個(gè)封裝組件時(shí)，選擇可以進(jìn)一步多樣化。
例如，當(dāng)半導(dǎo)體封裝待通過(guò)用樹(shù)脂密封引線架作為封裝組件生產(chǎn)時(shí)，其中一部分引線架露出外側(cè)，而引線架的這個(gè)露出表面變成本發(fā)明特別稱(chēng)作的“未覆蓋的表面”。引線架在安裝元件的這側(cè)上的表面處于用絕緣樹(shù)脂密封的狀態(tài)，并變成本發(fā)明也特別稱(chēng)作的“覆蓋表面”。
當(dāng)封裝組件是熱輻射板時(shí)，熱輻射板的表面至少部分地露出外側(cè)，并且這個(gè)露出的部分變成未覆蓋的部分。
另外，當(dāng)半導(dǎo)體元件安裝在線路板上和象蓋一樣的熱輻射板通過(guò)膠粘劑層接合到線路板上時(shí)，熱輻射板的接合表面變成覆蓋表面，而露出外側(cè)的熱輻射板的表面變成未覆蓋的表面。
在具有如上所述覆蓋表面和未覆蓋的表面二者的本發(fā)明封裝組件中，未覆蓋的表面可以具有粗糙表面鍍層，上述粗糙表面鍍層當(dāng)需要時(shí)與覆蓋表面相同或類(lèi)似，但優(yōu)選的是，象導(dǎo)電層一樣，具有光滑表面鍍層，上述光滑表面鍍層具有光滑的表面外形。光滑表面鍍層通常是有光澤或?yàn)鯘傻囊嗉窗牍鉂傻?。在未覆蓋的表面中的光滑表面鍍層可以通過(guò)電鍍金屬形成，上述金屬與覆蓋表面中粗糙表面鍍層的金屬相同或者不同。盡管不限于下面所述的那些金屬，但優(yōu)選的待鍍的金屬是例如鎳，銅，鈀，金，銀，錫，鉻或它們的合金。
光滑表面鍍層當(dāng)需要時(shí)可以通過(guò)除電鍍方法之外的方法形成，但從方便和成本的觀點(diǎn)來(lái)看，有利的是通過(guò)電鍍方法形成。尤其是，電解電鍍方法可以有利地使用。這里所用的鍍液可以根據(jù)鍍層的種類(lèi)任意修改。例如，當(dāng)光滑表面鍍層用鎳形成時(shí)，有利的是可以用氨基磺酸鎳鍍液，Watts鎳鍍液，溴化鎳鍍液或wood的鎳鍍液。例如，適用于本發(fā)明實(shí)際操作的氨基磺酸鎳鍍液可以具有下列組成氨基磺酸鎳 320g/L硼酸30g/L溴化鎳 10g/LpH 3.0-4.0上述鎳鍍液可以在例如下列條件下使用鍍液溫度約30-50℃處理時(shí)間約15秒-約30分陰極電流密度約3-30A/cm2未覆蓋表面中的光滑表面鍍層，可以象形成覆蓋表面中粗糙表面鍍層那樣，形成為任何所希望的厚度。光滑表面鍍層的厚度根據(jù)鍍層的構(gòu)造(單層或多層)和對(duì)鍍層所要求的性能改變，但通常是在約0.2-50μm范圍內(nèi)，而優(yōu)選的是在約0.3-10μm范圍內(nèi)。在本發(fā)明的實(shí)際操作中，對(duì)光滑表面鍍層的厚度沒(méi)有特殊的限制。
具體地說(shuō)，在本發(fā)明的封裝組件中，導(dǎo)體基板未覆蓋的表面中粗糙表面鍍層可以具有各種變粗糙的狀態(tài)作為表面外形。按照本發(fā)明人用電子顯微鏡所觀察的結(jié)果，特別優(yōu)選的變粗糙狀態(tài)是鍍金屬的針狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，正如下面參照所附電子顯微照片所述，由于在導(dǎo)體基板覆蓋表面中鍍的粗糙表面層的表面上鍍的金屬，而有許多具有尖銳末端的針狀凸起部分，并且上述針狀凸起部分起固定到密封樹(shù)脂上和膠粘劑層上的作用。針狀凸起部分可以具有任何形狀，而通常形狀是三角錐形，星形或羽毛形。一般，希望針狀凸起部分分布在覆蓋表面的整個(gè)表面上。然而，如果得到所希望的效果，則針狀凸起部分可以只是占據(jù)覆蓋表面的很大一部分(比如約80％或更多)。另外，凸起部分不需全都是針形形狀。根據(jù)一些情況，如果得到所希望的效果，其中某些凸起部分可能具有圓的末端，而不用變尖銳。這是因?yàn)?，所鍍金屬的針狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)由于它的形狀，除了增加接合面積之外還具有固定效果。
粗糙表面鍍層可以具有單層結(jié)構(gòu)，或者可以具有多層結(jié)構(gòu)，上述單層結(jié)構(gòu)只具有上述鍍層，而上述多層結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)或多個(gè)鍍層。具有多層結(jié)構(gòu)的粗糙表面鍍層的例子，盡管不限于但包括(1)在導(dǎo)體基板上按這個(gè)次序形成的底層的鍍層(比如，光滑表面鍍層)和粗糙表面鍍層的組合；(2)在導(dǎo)體基板上按這個(gè)次序形成的粗糙表面鍍層和表面鍍層的組合；及(3)在導(dǎo)體基板上按這個(gè)次序形成的底層鍍層(比如，光滑表面鍍層)，粗糙表面鍍層和表面鍍層的組合。
在多層結(jié)構(gòu)(1)中，粗糙表面層可以稱(chēng)之為“表面鍍層”。應(yīng)該注意，底層鍍層可以有也可以沒(méi)有，但當(dāng)它有時(shí)，從減少工序步驟數(shù)和成本的觀點(diǎn)來(lái)看，它可以利用未覆蓋的層中所形成的光滑表面鍍層。
當(dāng)表面鍍層待與另外一層或多層組合使用時(shí)，希望利用表面鍍層，以便再現(xiàn)粗糙表面鍍層所特有的變粗糙的表面外形。換句話說(shuō)，表面鍍層不應(yīng)形成為這種厚度，以使它完全覆蓋導(dǎo)電層的表面(粗糙表面)，因而形成平的或光滑的表面。
希望表面鍍層通常由電鍍金屬形成，上述金屬選自金，銀，銅，鈀，鎳，錫，鉻或它們的合金。然而，如果得到類(lèi)似的功能和效果，則表面鍍層可以用除了電鍍之外的任何方法形成。推薦通過(guò)氧化底層鍍層來(lái)形成粗糙表面鍍層。例如，表面鍍層可以通過(guò)氧化底層粗糙表面鍍層以氧化的鍍層(氧化物膜)形式形成。理想情況是，氧化物膜通過(guò)熱氧化、或化學(xué)和/或電化學(xué)氧化粗糙表面鍍層的表面形成?；蛘撸谏鲜龆鄬咏Y(jié)構(gòu)(1)的粗糙表面鍍層(表面鍍層)的情況下，表面可以借助于通過(guò)變黑或黑氧化物處理等氧化底層鍍層來(lái)變粗糙。變黑處理是用于在銅或銅合金表面上化學(xué)形成氧化物膜的轉(zhuǎn)化處理。
本發(fā)明還涉及配備有本發(fā)明封裝組件的半導(dǎo)體封裝或任何其它封裝。本發(fā)明尤其涉及半導(dǎo)體封裝，所述半導(dǎo)體封裝具有至少一個(gè)與本發(fā)明封裝組件組合的半導(dǎo)體元件。如上所述，半導(dǎo)體元件包括半導(dǎo)體芯片如IC芯片或LSI芯片，及任何其它元件。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝中，封裝組件優(yōu)選的是引線架。在半導(dǎo)體封裝中，希望將半導(dǎo)體元件安裝在引線架的預(yù)定位置上，和元件安裝部分進(jìn)一步用絕緣樹(shù)脂密封。還希望半導(dǎo)體封裝是樹(shù)脂密封型半導(dǎo)體封裝，其中引線架基本上是整個(gè)地用絕緣樹(shù)脂密封。樹(shù)脂密封型封裝還可以具有外部露出的熱輻射板，上述熱輻射板的表面部分地露出外側(cè)。
象其中的封裝組件是引線架的半導(dǎo)體封裝那樣，可以有利地應(yīng)用其中部分引線架露出外側(cè)的封裝。這種封裝的典型例子是QFN(四邊形平的無(wú)引線式)封裝。
另外，半導(dǎo)體封裝包括其封裝組件是熱輻射板或散熱板的半導(dǎo)體封裝。正如上述情況那樣，另外重要的是，熱輻射板的表面部分地從絕緣樹(shù)脂露出外側(cè)。
還有另一種其封裝組件是熱輻射板的半導(dǎo)體封裝。這種半導(dǎo)體封裝是其中半導(dǎo)體元件安裝在線路板上，及熱輻射板通過(guò)膠粘劑層接合到線路板上的半導(dǎo)體封裝。
如上所述，本發(fā)明的封裝組件和半導(dǎo)體封裝可以有利地在各種實(shí)施例中實(shí)施?，F(xiàn)在將參照附圖具體地說(shuō)明本發(fā)明。然而，本發(fā)明不僅限于下列圖5是利用引線架(導(dǎo)體基板)作為本發(fā)明封裝組件的半導(dǎo)體封裝剖視圖。在所示的半導(dǎo)體封裝10中，引線架1可以基本上用銅或銅合金制成，或者可基本上用非銅金屬制成，而其最外層可以用銅或銅合金制成。在后情況下，非銅合金可以是例如鐵鎳(FeNi)合金，并且在這種情況下，最外層可以用銅或銅合金通過(guò)電鍍法或通過(guò)任何其它形成薄膜的方法形成。引線架通常是通過(guò)購(gòu)買(mǎi)薄板形式的導(dǎo)體基板并通過(guò)擠壓加工或蝕刻將它機(jī)器加工成引線架形狀進(jìn)行生產(chǎn)。引線架1具有導(dǎo)電層(在此采用鍍鎳層)2，上述導(dǎo)電層2在引線架1的表面上形成。如圖所示，導(dǎo)電層2如此形成，以便基本上覆蓋引線架1的外周邊。引線架1具有用于引線接合的鍍銀層3。在所示半導(dǎo)體封裝10情況下，盡管未示出，但可以安排散熱器與引線架1組合，以便得到較高的熱輻射性能，并且在這種情況下，增加用絕緣樹(shù)脂9密封散熱器時(shí)的粘附力，本發(fā)明的粗糙表面鍍層可以有利地加到散熱器的表面上。
半導(dǎo)體元件5安裝在引線架1的預(yù)定位置上。盡管未示出，但引線架1和半導(dǎo)體元件5通常用接合介質(zhì)如膠粘劑薄片，模片接合材料等接合在一起。半導(dǎo)體元件5是例如IC芯片或LSI芯片。在所示的實(shí)施例中，只安裝一個(gè)半導(dǎo)體元件5。然而，如果需要，可以安裝兩個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體元件。另外，任何有源元件或無(wú)源元件都可以安裝在半導(dǎo)體元件的適當(dāng)位置或者與半導(dǎo)體元件組合。也就是說(shuō)，在這個(gè)實(shí)施例中，對(duì)半導(dǎo)體元件等的種類(lèi)沒(méi)有特殊的限制。
在半導(dǎo)體元件5中，它的外部連接端(未示出)通過(guò)接合引線8連接到引線架1的鍍銀層3上。接合引線8是例如金(Au)或鋁(Al)的細(xì)引線。另外，當(dāng)需要時(shí)，電氣連接可以用倒裝片(FC)接合法代替所示的引線接合法實(shí)施。
在圖5所示的半導(dǎo)體封裝10中，基本上是引線架1的整個(gè)部分，亦即半導(dǎo)體封裝的功能單元，連安裝半導(dǎo)體元件5的部分在內(nèi)，都用絕緣樹(shù)脂9密封，并且引線架1的兩端都露出，亦即只露出外部引線部分。也就是說(shuō)，在所示的半導(dǎo)體封裝10情況下，整個(gè)引線架1基本上構(gòu)成本發(fā)明中所提及的“(樹(shù)脂)覆蓋表面”。密封樹(shù)脂9起作用，以便保護(hù)半導(dǎo)體封裝10免受外部水分或沖擊的影響，并且就它不損害本發(fā)明的功能和效果而論包括任何絕緣樹(shù)脂。盡管不是對(duì)其唯一限制，但密封樹(shù)脂的合適例子包括環(huán)氧樹(shù)脂，聚酰亞胺樹(shù)脂，酚樹(shù)脂和氯乙烯樹(shù)脂。
正如從圖6可以理解的，引線架1的導(dǎo)電層(鍍鎳層)2在密封樹(shù)脂9這側(cè)上具有粗糙的表面外形，上述圖6是沿著圖5的線II-II所作的局部放大圖。也就是說(shuō)，如圖7中按放大的比例所示出的，引線架1和上面導(dǎo)電層(粗糙表面鍍層；鍍鎳層)2b，粗糙表面鍍層2b具有帶有隨機(jī)方式尖銳末端的針狀凸起部分12。希望針狀凸起部分12在粗糙表面鍍層2b的表面上不中斷地分布。另外，為了基于增加的接合面積和增強(qiáng)的固定效果而可靠地增加界面剪切強(qiáng)度，希望針狀凸起部分12不是極為隨機(jī)地分布。希望截面成三角形形狀形成的針狀凸起部分12通常具有幾乎固定不變的高度，上述高度是在約0.2-3μm范圍內(nèi)，不過(guò)它可以根據(jù)粗糙表面鍍層2b的構(gòu)造或電鍍條件改變。另外希望代表針狀凸起部分12的高度的表面粗糙度Ra不小于約50nm。在所示實(shí)施例中，導(dǎo)電層(粗糙表面鍍層)2直接在引線架1的表面上形成。然而，當(dāng)需要時(shí)，任何底層如鍍層都可以插在引線架1和導(dǎo)電層2之間。
希望作為引線架1覆蓋表面中導(dǎo)電層形成的粗糙表面鍍層2還具有在其上形成的附加層。優(yōu)選的附加層可以是圖8中所示的表面層，優(yōu)選的是，表面鍍層6b。盡管只示出一個(gè)表面層，但如果形成的話，表面鍍層通常是在引線架1的前表面和后表面二者(及側(cè)表面)上形成，正如從圖6可以理解的。表面鍍層的厚度可以根據(jù)希望的效果在很大范圍內(nèi)改變，但通常是在約0.005-1μm范圍內(nèi)，而優(yōu)選的是，在約0.01-0.05μm范圍內(nèi)。
必需的是表面鍍層精確地再現(xiàn)底層粗糙表面鍍層2b針狀凸起部分12的外形，并且理想的是用適合于再現(xiàn)凸起部分的電鍍方法形成，和形成為其必需的電鍍厚度。表面鍍層可有利地用金，銀，銅，鈀，鎳，錫，鉻或它們的合金通過(guò)例如電鍍方法形成。電鍍方法可以按照常規(guī)方法進(jìn)行。
或者，粗糙表面鍍層可以被熱氧化，化學(xué)和/或電化學(xué)氧化，以便形成所希望的表面鍍層。對(duì)用于形成表面鍍層的氧化方法沒(méi)有特殊的限制，并且氧化方法包括用變黑處理液的變黑或黑色氧化物處理方法。變黑處理液包含強(qiáng)堿化合物和氧化劑作為它的主成分，并可以具有例如下列組成次氯酸鈉(NaClO2) 5-100g/L氫氧化鈉(NaOH) 5-60g/L磷酸三鈉(Na3PO4)0-200g/L變黑處理液可以在例如下列處理?xiàng)l件下使用鍍液溫度約50-100℃處理時(shí)間約5秒鐘-5分鐘電流密度約0-10A/dm2按照本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝，包括除了上面參照?qǐng)D5所述的半導(dǎo)體封裝10之外的半導(dǎo)體封裝。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝可以具有在本發(fā)明范圍的各種實(shí)施例，并且現(xiàn)在將參照?qǐng)D9，12和13說(shuō)明一些典型例子。
圖9是示出按照本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖。所示的半導(dǎo)體封裝10叫做QFN(四邊形平的無(wú)引線式)封裝，并具有引線架1的外部引線1a和從密封樹(shù)脂9表面露出的沖模墊1b的后表面。也就是說(shuō)，引線架1有露出外側(cè)的未覆蓋的表面及與密封樹(shù)脂9接觸的覆蓋表面二者。安裝在沖模墊1b上的半導(dǎo)體元件5具有外部連接端(未示出)，上述外部連接端通過(guò)接合線(Au線)8連接到外部引線的鍍銀層(未示出)上。
在所示的QFN封裝10情況下，引線架1具有在圖10中示意示出的構(gòu)造。引線架1是銅制導(dǎo)體基板，并具有上述的粗糙表面鍍層(此處是鍍鎳層)2b，上述表面鍍層2b在密封樹(shù)脂9一側(cè)的表面上具有預(yù)定的厚度。另外，在QFN封裝10外側(cè)上的位置處，光滑表面的鍍層(其中形成鍍鎳層)7a在引線架1的表面上形成為具有預(yù)定的厚度。
在圖9中所示的QFN封裝10中，可以用圖11示意示出的另一種引線架代替圖10中所示的引線架1。特征在于，所示的引線架1具有光滑表面鍍層7b，上述光滑表面鍍層7b也與密封樹(shù)脂9一側(cè)上的光滑表面鍍層7a相同。也就是說(shuō)，在QFN封裝10情況下，光滑表面鍍層7a和7b在引線架1的兩個(gè)表面上形成，而粗糙表面鍍層(鍍鎳層)2b可以選擇性地只在其一個(gè)表面上形成。
圖12是示出按照本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖。在所示的半導(dǎo)體封裝10中，熱輻射鋁板(也叫做散熱片)4通過(guò)膠粘帶13接合到引線架1上，和半導(dǎo)體元件5安裝在熱輻射板4上。熱輻射板4可以用銅或任何除鋁之外其它的高導(dǎo)熱金屬材料制造。安裝在熱輻射板4上的半導(dǎo)體元件5具有外部連接端(未示出)，上述外部連接端通過(guò)接合線(Au線)8連接到引線架1的鍍銀層(未示出)上。
在所示的半導(dǎo)體封裝10中，基本上引線架1的整個(gè)表面和熱輻射板4的一個(gè)表面用密封樹(shù)脂9密封。因此，只有熱輻射板4的后表面從密封樹(shù)脂9的表面中露出。也就是說(shuō)，在這種半導(dǎo)體封裝10中，本發(fā)明不僅可以應(yīng)用到引線架1上，而且也可以應(yīng)用到熱輻射板4上。這是由于引線架1具有與密封樹(shù)脂9接觸的覆蓋表面，和熱輻射板4具有露出外側(cè)的未覆蓋的表面及與密封樹(shù)脂9接觸的覆蓋表面。在按照本發(fā)明所述的引線架1和熱輻射板4二者的覆蓋表面中鍍粗糙表面層，和在按照本發(fā)明所述的熱輻射板4未覆蓋的表面中鍍光滑的表面層。
圖13是示出按照本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的剖視圖。在這個(gè)示出的半導(dǎo)體封裝10中，半導(dǎo)體元件5經(jīng)由金(Au)凸耳17通過(guò)倒裝片(FC)接合到電路板15上，并用密封樹(shù)脂9密封。另外，將焊球18作為外部連接端安裝在電路板15上。另外，為了輻射半導(dǎo)體元件5的熱量，將銅或銅合金制的熱輻射板(也叫做釋熱元件)14接合到電路板15和半導(dǎo)體元件5二者的后表面上。如圖所示，熱輻射板14具有用于安放半導(dǎo)體元件5的凹進(jìn)部分。熱輻射板14和電路板15通過(guò)膠粘劑層(聚酰亞胺帶)16接合在一起，并且本發(fā)明可應(yīng)用于這個(gè)接合部分。也就是說(shuō)，熱輻射板14和電路板15二者的接合表面是按照本發(fā)明所述在其上鍍粗糙表面層的覆蓋表面。另外，熱輻射板14的外表面是在該處鍍光滑表面層的未覆蓋的表面。
在本發(fā)明的實(shí)際操作中，封裝組件的導(dǎo)電層可以有利地通過(guò)如上所述的電鍍法形成，更具體地說(shuō)，通過(guò)電解電鍍法形成。當(dāng)粗糙表面鍍層和光滑表面鍍層待用電解電鍍法形成時(shí)，常規(guī)的電鍍方法和電鍍裝置可以隨意使用。
例如，包括鎳的粗糙表面鍍層和光滑表面鍍層的每一個(gè)可以有利地通過(guò)用圖14或15示意示出的電鍍處理裝置形成。
參見(jiàn)圖14，電鍍處理裝置50包括處理容器51和處理溶液(鎳鍍液)52。處理溶液52可以具有對(duì)于待鍍層的最佳組成。浸入處理容器51的導(dǎo)體基板(封裝組件的前體)1如引線架可以通過(guò)輔助導(dǎo)輥(未示出)朝箭頭的方向輸送。處理溶液52當(dāng)它例如是氯化鎳鍍液時(shí)保持在常溫下，和導(dǎo)體基板1的停留時(shí)間為約15秒至約30分鐘。處理容器51包括兩塊鉑電極板(+)54和55，它們連接到用于電解電鍍的整流器56上。也可用鎳片代替鉑電極板。導(dǎo)體基板1也利用來(lái)自整流器56的電力。
圖14的電鍍處理裝置50在分開(kāi)形成粗糙表面鍍層和光滑表面鍍層中是有用的。當(dāng)希望形成一片具有粗糙表面鍍層和光滑表面鍍層二者的導(dǎo)體基板，或形成一片具有粗糙表面鍍層或光滑表面鍍層的其中之一的導(dǎo)體基板，如參見(jiàn)例如圖10和11所示時(shí)，圖14的電鍍處理裝置50可以在其修改之后使用。通常，可以有利地采用用機(jī)械掩蔽或抗蝕膜屏蔽非電鍍表面的方法，或者采用電解屏蔽法。電鍍可以在非電鍍表面被屏蔽的狀態(tài)下，通過(guò)進(jìn)行電解電鍍選擇性地只沉淀在導(dǎo)體基板露出的表面上。
圖15示出圖14的電鍍處理裝置50用于實(shí)施電解屏蔽法的修改情況。在這種裝置中，為一個(gè)處理容器51提供兩個(gè)整流器56a和56b，以便在處理容器51中形成兩個(gè)電路。連接到整流器56a上的一個(gè)電路包括鉑電極板(其可以是鎳片)55，而連接到整流器56b上的另一個(gè)電路包括假電極板57，所述假電極板57代替圖14中的鉑電極板54。假電極板57如此安排，以防鎳沉淀在導(dǎo)體基板1的屏蔽表面上。如圖所示，通過(guò)導(dǎo)體基板1后表面的鎳離子(Ni+)可以選擇性地沉淀在假電極板57的表面上。這種方法使得很容易只在導(dǎo)體基板1的一個(gè)表面上形成粗糙表面鍍層。
實(shí)例接著，將通過(guò)本發(fā)明的實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。在下面實(shí)例中，本發(fā)明涉及在不同條件下鍍有鎳的銅引線架。然而，應(yīng)該注意，本發(fā)明不僅限于這些特定的實(shí)例。
例1形成粗糙表面鍍鎳層用含有微量鐵(Fe)的銅合金(商標(biāo)名稱(chēng)CDA194)作為原料，并且在其一側(cè)的表面用鎳電解電鍍，以便形成具有不同厚度的粗糙表面鍍鎳層，由此制備下列4種樣品。
樣品A層厚度0.5μm樣品B層厚度1.0μm樣品C層厚度3.0μm樣品D層厚度5.0μm在這個(gè)實(shí)例中所用的電解電鍍液組成和電鍍條件如下氯化鎳鍍液氯化鎳75g/L硫氰酸鈉 15g/L氯化銨30g/LpH 約4.5-5.5鍍液溫度常溫(約25℃)陰極電流密度約1-3A/cm2具有無(wú)光澤表面的樣品A-D各是(A)用掃描電子顯微鏡(SEM，放大10000倍)觀察它們的表面狀態(tài)，(B)用掃描電子顯微鏡(SEM，放大5000倍)觀察它們的橫截面，以及(C)用原子力顯微鏡(AFM)分析它們的表面狀態(tài)，以及計(jì)算它們的平均表面粗糙度(Ra)。AFM是在10μm2的測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行的。測(cè)量結(jié)果在圖16-19中示出，并綜合在下面表1中。
圖16-樣品A(Ni層厚度0.5μm)圖17-樣品B(Ni層厚度1.0μm)圖18-樣品C(Ni層厚度3.0μm)圖19-樣品D(Ni層厚度5.0μm)正如從這些測(cè)量結(jié)果可以理解的，粗糙表面鍍鎳層厚度的增加，伴隨著顯著的針狀凸起部分的形成和表面粗糙度增加，并且還伴隨著表面積增加。
例2形成光滑表面鍍鎳層
利用含有微量鐵(Fe)的銅合金(商標(biāo)名稱(chēng)CDA194)作為原料，并且在其一側(cè)上的表面用鎳進(jìn)行電解電鍍，以便形成具有不同厚度的光滑表面鍍Ni層，由此制備下列4種樣品。
樣品I層厚度為0.5μm樣品II層厚度為1.0μm樣品III層厚度為3.0μm樣品IV層厚度為5.0μm在這個(gè)實(shí)例中所用的電解電鍍液組成和電鍍條件如下氨基磺酸鎳鍍液氨基碘酸鎳 320g/L硼酸 30g/L溴化鎳 10g/LpH 約3.0-4.0鍍液溫度 約30-50℃陰極電流密度 約3-30A/cm2具有烏澤表面的樣品I-IV各是(A)用掃描電子顯微鏡(SEM，放大10000倍)觀察它們的表面狀態(tài)，(B)用掃描電子顯微鏡(SEM，放大5000倍)觀察它們的橫截面，及(C)用原子力顯微鏡(AFM)分析它們的表面狀態(tài)，以及計(jì)算它們的平均表面粗糙度(Ra)。AFM是在10μm2的測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行的。測(cè)量結(jié)果在圖20-23中示出，并綜合在下面表1中。
圖20-樣品I(Ni層厚度0.5μm)圖21-樣品II(Ni層厚度1.0μm)圖22-樣品III(Ni層厚度3.0μm)圖23-樣品IV(Ni層厚度5.0μm)正如從這些測(cè)量結(jié)果可以理解的，盡管粗糙表面鍍Ni層的厚度增加，但在表面粗糙度方面未識(shí)別出顯著變化，并且表面積也不增加。
表1

正如從上面表1中的測(cè)量結(jié)果可以理解的，當(dāng)粗糙表面層電鍍時(shí)或者當(dāng)在按照本發(fā)明所述的封裝組件兩個(gè)表面上組合電鍍粗糙表面層和光滑表面層二者時(shí)，有可能改良封裝組件和密封樹(shù)脂或膠粘劑之間的粘附力，以便防止在封裝組件的表面上產(chǎn)生斑痕或疵點(diǎn)，并改良封裝組件的外觀。
防止封裝表面上的斑痕將在圖24和25中看到。
卷筒狀的銅引線架按照上述方法鍍上光滑表面Ni層，切割成薄片尺寸用于裝運(yùn)，粘上固定帶，以便固定各引線用于抑制各引線分散開(kāi)。通過(guò)顯微鏡(放大50倍)觀察形成的引線架鍍Ni層的表面狀態(tài)。然而，如圖24(A)中所示，未識(shí)別出在圖3(A)中所觀察到的由磨損而引起的斑痕。即使用電子顯微鏡(放大2000倍)按放大的比例觀察，也未顯示鍍Ni層結(jié)晶狀態(tài)的變化，如圖24(B)中所示。用顯微鏡(放大50倍)觀察同一引線架在不同位置處鍍Ni層的它們的表面狀態(tài)。然而，如圖25(A)中所示，沒(méi)有識(shí)別出在圖4(A)中觀察到的由固定所產(chǎn)生的斑痕。即使用電子顯微鏡(放大2000倍)按放大的比例觀察，也沒(méi)有顯示出鍍Ni層結(jié)晶狀態(tài)的變化，如圖25(B)所示。
例3測(cè)量杯剪切強(qiáng)度在這個(gè)實(shí)例中，按照SEMI標(biāo)準(zhǔn)G69-0996下規(guī)定的過(guò)程測(cè)量例1中制備的樣品A-D和例2中制備的樣品I-IV它們的杯剪切強(qiáng)度，以便評(píng)價(jià)樹(shù)脂對(duì)粗糙表面鍍Ni層和對(duì)光滑表面鍍Ni層的粘附力。
首先，利用下面兩種類(lèi)型密封樹(shù)脂，模制成圓截錐體形狀的杯21，上述杯21具有一高度h為3mm，底部直徑d1為3.568mm，上部直徑d2為3mm和表面積為10.2mm2，如圖26A所示密封樹(shù)脂A-OCN型(由“N”公司生產(chǎn))密封樹(shù)脂B-BNL型(由“H”公司生產(chǎn))將杯21如圖26(B)所示安放在樣品(引線架)1上，并在175℃下加熱(后固化)6小時(shí)。
在杯21于樣品1上加熱固化和成形之后，將量規(guī)(未示出)推到杯21上并朝圖26(B)所示的箭頭方向移動(dòng)，以便測(cè)量剪切強(qiáng)度。剪切測(cè)試是在量規(guī)高度為50μm處，200μm/sec速度下和在室溫(約25℃)的剪切溫度下進(jìn)行。圖27是繪出對(duì)利用密封樹(shù)脂A的每個(gè)樣品測(cè)得的杯剪切強(qiáng)度的曲線圖，而圖28是繪出對(duì)利用密封樹(shù)脂B的每個(gè)樣品測(cè)得的杯剪切強(qiáng)度的曲線圖。
例4在這個(gè)實(shí)例中，根據(jù)杯剪切強(qiáng)度來(lái)評(píng)價(jià)樹(shù)脂對(duì)各具有三層結(jié)構(gòu)的粗糙表面鍍Ni層和光滑表面鍍Ni層的粘附力。
制備樣品I-1至I-7按照上面例2中所述的方法，在銅合金(商標(biāo)名稱(chēng)DCA194)一側(cè)的表面上電解電鍍具有不同厚度(0.3，0.5，0.7，1.0，1.2，1.5和2.0μm)的光滑表面鎳層。然后，如圖29(A)所示，在光滑表面鍍Ni層上依次鍍厚度為0.05μm的鈀(Pd)層和厚度為0.005μm的金(Au)層。鍍Au層的表面保持象鍍Ni層的表面那樣光滑。
制備樣品A-1至A-7按照上面例1中所述的方法，在銅合金(商標(biāo)名稱(chēng)DCA194)一側(cè)的表面上電解電鍍具有不同厚度(0.3，0.5，0.7，1.0，1.2，1.5和2.0μm)的粗糙表面鎳層。然后，如圖29(B)所示，在粗糙表面鍍Ni層上依次鍍厚度為0.05μm的鈀(Pd)層和厚度為0.005μm的金(Au)層。鍍Au層的表面再現(xiàn)底層鍍Ni層的粗糙表面。
測(cè)量杯剪切強(qiáng)度用與例3中相同的方法使如上所述制備的樣品I-1至I-7和樣品A-1至A-7經(jīng)受杯剪切強(qiáng)度的測(cè)量。在這個(gè)實(shí)例中，圓截錐體形狀的杯利用BNL型密封樹(shù)脂B模制而成。
首先，按照SEMI標(biāo)準(zhǔn)G69-0996下規(guī)定的過(guò)程對(duì)初始樣品I-1至I-7(緊接著后固化之后)測(cè)量它們的杯剪切強(qiáng)度，以便評(píng)價(jià)樹(shù)脂對(duì)光滑表面鍍Ni層的粘附力。圖30是繪出對(duì)每個(gè)樣品測(cè)得的杯剪切強(qiáng)度的曲線圖。
接著，將樣品I-1至I-7在于300℃下加熱10秒鐘的熱板上于空氣中老化，按照SEMI標(biāo)準(zhǔn)G69-0996下規(guī)定的過(guò)程測(cè)量它們的杯剪切強(qiáng)度，以便評(píng)價(jià)樹(shù)脂對(duì)光滑表面鍍Ni層的粘附力。老化處理是模擬半導(dǎo)體封裝實(shí)際生產(chǎn)中包括的焊劑軟熔步驟中的高溫處理來(lái)進(jìn)行的。圖31是繪出對(duì)每個(gè)樣品測(cè)得的杯剪切強(qiáng)度的曲線圖。
然后，按照SEMI標(biāo)準(zhǔn)G69-0996下規(guī)定的過(guò)程，對(duì)初始樣品A-1至A-7(緊接著在后固化之后)測(cè)量它們的杯剪切強(qiáng)度，以便評(píng)價(jià)樹(shù)脂對(duì)粗糙表面鍍Ni層的粘附力。圖32是繪出對(duì)每個(gè)樣品測(cè)得的杯剪切強(qiáng)度的曲線圖。
此后，將樣品A-1至A-7在于300℃下加熱10秒鐘的熱板上于空氣中進(jìn)行老化，按照SEMI標(biāo)準(zhǔn)G69-0996下規(guī)定的過(guò)程，測(cè)量它們的杯剪切強(qiáng)度，以便評(píng)價(jià)樹(shù)脂對(duì)粗糙表面鍍Ni層的粘附力。圖33是繪出對(duì)每個(gè)樣品測(cè)得的杯剪切強(qiáng)度的曲線圖。
正如從示出光滑表面鍍層測(cè)得結(jié)果的圖30和31的曲線圖和從示出粗糙表面鍍層測(cè)得結(jié)果的圖32和33的曲線圖可以理解的，在粗糙表面鍍層情況下樹(shù)脂對(duì)鍍層的粘附力，比樹(shù)脂對(duì)光滑表面鍍層的粘附力大很多，并且粘附力不會(huì)由于老化而大為減少。
如上詳述，按照本發(fā)明，提供了封裝組件如引線架或熱輻射板，上述封裝組件當(dāng)用于生產(chǎn)半導(dǎo)體封裝等時(shí)，顯示出密封樹(shù)脂或膠粘劑對(duì)封裝組件的極好粘附力，而同時(shí)不會(huì)讓粘附力變差。
另外，本發(fā)明的封裝組件顯示出極好的粘附力，不會(huì)讓粘附力變差，當(dāng)生產(chǎn)或處理半導(dǎo)體封裝等時(shí)不會(huì)產(chǎn)生缺陷如斑痕或疵點(diǎn)，并且大大有助于改進(jìn)生產(chǎn)率，和外觀及質(zhì)量。
而且，利用本發(fā)明的封裝組件使得有可能很容易以良好生產(chǎn)率生產(chǎn)各種類(lèi)型的產(chǎn)品，其中包括半導(dǎo)體封裝及具有極好外觀的封裝。
此外，尤其是，按照本發(fā)明，因?yàn)閷?dǎo)電層可以與粗糙表面鍍層和光滑表面鍍層組合應(yīng)用到封裝組件上，所以有可能滿(mǎn)足對(duì)半導(dǎo)體封裝的多樣化要求，如改良粘附力及防止在處理期間產(chǎn)生斑痕和疵點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于構(gòu)成安裝半導(dǎo)體元件的封裝或任何其它封裝的封裝組件，在其至少一部分表面上具有覆蓋表面，上述覆蓋表面用絕緣樹(shù)脂密封，或者將膠粘劑層加在上述覆蓋表面上，上述封裝組件包括導(dǎo)體基板和部分或全部覆蓋其表面的導(dǎo)電層，而上述導(dǎo)電層包括粗糙表面鍍層，上述粗糙表面鍍層在上述覆蓋表面上具有變粗糙的表面外形。
2.按照權(quán)利要求1所述的封裝組件，其中上述封裝組件的基本上整個(gè)表面被上述覆蓋表面占據(jù)，并包括具有變粗糙表面外形的粗糙表面鍍層。
3.按照權(quán)利要求1所述的封裝組件，其中上述封裝組件的表面包括除了上述覆蓋表面之外的未覆蓋的表面，所述未覆蓋的表面露出沒(méi)有上述絕緣樹(shù)脂和/或上述膠粘劑層的外側(cè)，并且在上述未覆蓋的表面中，上述導(dǎo)電膜包括具有光滑表面外形的光滑表面鍍層。
4.按照權(quán)利要求3所述的封裝組件，其中在上述覆蓋表面中的上述粗糙表面鍍層和上述未覆蓋的表面中的上述光滑表面鍍層，用相同或不同的電鍍金屬形成。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的封裝組件，其中上述覆蓋表面中的上述粗糙表面鍍層和上述未覆蓋的表面中的上述光滑表面鍍層，具有相同或不同的層厚度。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的封裝組件，其中上述電鍍金屬是鎳，銅，鈀，金，銀，錫，鉻，或它們的合金。
7.按照權(quán)利要求1-6其中之一所述的封裝組件，其中上述導(dǎo)電層的變粗糙的表面外形具有電鍍金屬的針狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
8.按照權(quán)利要求7所述的封裝組件，其中上述電鍍金屬是鎳，銅，鈀，或它們的合金。
9.按照權(quán)利要求1-8其中之一所述的封裝組件，其中上述覆蓋表面中的上述導(dǎo)電層，具有兩層或多層的多層結(jié)構(gòu)。
10.按照權(quán)利要求9所述的封裝組件，其中上述導(dǎo)電層的多層結(jié)構(gòu)選自以下之一(1)光滑表面鍍層和粗糙表面鍍層，在導(dǎo)體基板上按這個(gè)次序形成；(2)粗糙表面鍍層和表面鍍層，在導(dǎo)體基板上按這個(gè)次序形成；及(3)光滑表面鍍層，粗糙表面鍍層和表面鍍層，在導(dǎo)體基板上按這個(gè)次序形成。
11.按照權(quán)利要求10所述的封裝組件，其中上述表面鍍層是再現(xiàn)底層粗糙表面鍍層的變粗糙的表面外形的層。
12.按照權(quán)利要求11所述的封裝組件，其中上述表面鍍層包括金屬，上述金屬選自金，銀，銅，鈀，鎳，錫，鉻及它們的合金。
13.按照權(quán)利要求10所述的封裝組件，其中上述表面鍍層是具有通過(guò)氧化底層鍍層而變粗糙的表面的層。
14.按照權(quán)利要求1-13其中之一所述的封裝組件，其中上述導(dǎo)體基板包括銅或非銅金屬的合金或化合物。
15.按照權(quán)利要求14所述的封裝組件，其中上述非銅金屬是鋁或鐵鎳合金。
16.按照權(quán)利要求1-15其中之一所述的封裝組件，該封裝組件是引線架，熱輻射板或它們的組合。
17.一種半導(dǎo)體封裝，包括至少一個(gè)半導(dǎo)體元件，上述半導(dǎo)體元件與按照權(quán)利要求1-16其中之一所述的封裝組件組合。
18.按照權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體封裝，其中上述封裝組件是引線架，上述半導(dǎo)體元件安裝在上述引線架預(yù)定位置處，并用絕緣樹(shù)脂密封。
19.按照權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體封裝，其中上述引線架的基本上整個(gè)表面都用絕緣樹(shù)脂密封。
20.按照權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體封裝，還包括外部露出的熱輻射板，上述熱輻射板的表面部分地露出外側(cè)。
21.按照權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體封裝，其中上述引線架部分地露出外側(cè)。
22.按照權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體封裝，其中上述封裝組件是熱輻射板，上述熱輻射板的表面部分地露出外側(cè)。
23.按照權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體封裝，其中上述半導(dǎo)體元件安裝在線路板上，而上述熱輻射板通過(guò)膠粘劑層接合到上述線路板上。
全文摘要
用于構(gòu)成安裝半導(dǎo)體元件的封裝的封裝組件，以及采用上述封裝組件的半導(dǎo)體封裝。封裝組件在其表面的至少一部分上具有覆蓋表面，上述覆蓋表面用絕緣樹(shù)脂密封，或?qū)⒛z粘劑層加于上述覆蓋表面上，及封裝組件包括導(dǎo)體基板和部分或全部覆蓋其表面的導(dǎo)電層，而上述導(dǎo)電層包括粗糙表面鍍層，上述粗糙表面鍍層在覆蓋表面上具有變粗糙的表面外形。封裝組件包括例如引線架和熱輻射板或散熱板。
文檔編號(hào)H01L23/495GK1574300SQ200410042368
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者關(guān)和光, 吉江崇, 佐藤晴信, 宮原義仁 申請(qǐng)人:新光電氣工業(yè)株式會(huì)社