专利名称：电子元件及其制备方法
本申请是申请号为96105652.5，申请日为94年4月26日，发明名称为“电子元件的接头”的中国发明专利申请的分案申请。
本发明涉及电子元件及其制备方法。
某些电子元件，尤其是集成电路和活动分立元件，由例如半导体材料制成的电子组件构成，它们由很细的线连接到接头上，整个组合被装在由合成材料制成的保护封装件内。暴露在封装件外侧上的接头包括被称为“内接头”的部分，该部分处于封装件之内，还包括被称为“外接头”的部分，该部分处于封装件的外侧。外接头用于将电子元件连接到印刷电路上，由此它被结合到后者之中。该接头或是由含约42％镍的铁-镍合金制成，或是由铜基合金制成。进行所用合金的选择特别取决于所要求的电性能和机械性能。
为制造接头，取一段合金带，或是用机械方法或是用化学方法由其切成接头框，该接头框由许多内部和外部接头组成，它们通过金属条连在一起，并且以当它们被结合到电子元件中时的方式彼此之间相对排列。再将接头框除油、除氧化皮、冲洗，再经电沉积镀镍，再镀贵金属或铜，然后在与半导体材料制成的组件组装和内接之前，该组件被焊接或粘结到位于内接头中心的金属片上。接着，将这样获得的组装件通过在压力下喷射聚合物模塑，并经剪切将外接头相互隔离。然后将外接头除氧化皮、镀锡并弯曲成形。该电子元件就被说成是“封装在塑料封装件内”。
这种封装方法也被用于无源元件，例如感应器、电阻源网络、延迟线路或电容器。
为连接电子组件，也可使用通常称为“带自动粘接”或TAB的方法，其中接头框由经电沉积或迭层而镀有铜合金的聚酰亚胺薄膜制造。
这两种方法具有因所用合金的机械性能不够而产生的缺点。特别是在用要采用轧制薄片的第一种方法时，要将接头厚度减小到0.1mm以下是困难的，这就限制了元件的小型化。
在使用于聚酰亚胺薄膜上沉积的第二种方法时，为使得容易模塑，内接头不能增加到所希望的那样大。
在这两种情况下，都还不知道存在有这样的方法，它既能满足生产的制约，特别是成形性，又能满足接头的机械强度的要求，结果例如是要生产厚度小于1mm的集成电路是困难的，而在某些应用当中，则希望能高产量地生产厚度小于0.5mm的集成电路。
此外，由封装在封装件内的，厚度小于0.5mm的组件构成的电子元件十分难于操作，这是因为外部接头具有很大的脆性。
本发明的目的是，通过提出一种制造厚度小于0.1mm的电子元件接头的方法，以弥补这个缺点，该接头具有足够的机械强度，使得能容易地操作电子元件，并将它安装在印刷电路上。
为此目的，本发明的主题是使用组织硬化导电合金制造电子元件的接头，该类型的电子元件主要包括电子组件，多个接头和外壳，在组织硬化处理之前，先剪切组织硬化合金。用来获得接头框的这种剪切，可以用机械剪切或化学剪切来进行。
组织硬化导电合金例如是一种马氏体类型的合金，其化学组成按重量计包括0％≤Co≤30％
9％≤Ni≤21％5％≤Mo≤12％0.1％≤Al+Ti≤9％0％≤Nb≤1％0％≤C≤0.15％0％≤Mn≤5％0％≤Cr≤13％选择组分取自W，V和Be中的至少一种元素，含量小于0.1％，以及选择组分铜，含量小于0.3％，其余为铁和熔炼带来的杂质。
优选的该组织硬化导电合金的化学组成如下8％≤Co≤10％17％≤Ni≤19％5％≤Mo≤6％0.3％≤Ti≤0.7％该组织硬化导电合金也可是奥氏体类型的合金，其化学组成按重量计包括35％≤Co≤55％15％≤Cr≤25％10％≤Ni≤35％0％≤Fe≤20％0％≤Mo≤10％0％≤W≤15％0％≤Mn≤2％0％≤C≤0.15％其余为熔炼带来的杂质。
优选的奥氏体类型的组织硬化导电合金的化学组分如下39％≤Co≤4115％≤Fe≤20％15％≤Ni≤17％6％≤Mo≤8％19％≤Cr≤21％本发明还涉及一种类型的电子元件，它主要包括半导体材料制造的组件，多个接头和外壳，它的接头由组织硬化导电合金，例如马氏体类型的合金制成，其化学组成按重量计包括0％≤Co≤30％9％≤Ni≤21％5％≤Mo≤12％0.1％≤Al+Ti≤9％0％≤Nb≤1％0％≤C≤0.15％0％≤Mn≤5％0％≤Cr≤13％选择组分取自W，V和Be中的至少一种元素，含量小于0.1％，以及选择组分铜，含量小于0.3％，其余为铁和熔炼带来的杂质。
优选的该马氏体类型组织硬化导电合金的化学组分如下8％≤Co≤10％17％≤Ni≤19％5％≤Mo≤6％
0.3％≤Ti≤0.7％本发明的元件可以包括由组织硬化的奥氏体合金制造的接头，其化学组成按重量计包括35％≤Co≤55％15％≤Cr≤25％10％≤Ni≤35％0％≤Fe≤20％0％≤Mo≤10％0％≤W≤15％0％≤Mn≤2％0％≤C≤0.15％其余为熔炼带来的杂质。
优选的组织硬化导电合金的化学组分如下39％≤Co≤41％15％≤Fe≤20％15％≤Ni≤17％6％≤Mo≤8％19％≤Cr≤21％本发明元件的接头可具有小于0.1mm的厚度。
本发明还涉及制造一类电子元件的方法，该类型的电子元件主要包括电子组件，多个接头和外壳，其中—制造由组织硬化导电合金构成的接头框，然后组织硬化，—成形内部或外部接头，—进行二次硬化热处理，—将电子组件固定到内接头上，—通过整体模塑产生外壳，并且，—剪切外接头。
本发明的制造电子元件的方法也可以是—制造由组织硬化导电合金构成的接头框，然后组织硬化，—将电子组件固定到内接头的接头框上，—通过整体模塑产生外壳，—剪切外接头。—成形外接头，并且，—在外接头上进行局部二次硬化热处理。
本发明的最后一个主题是通过带自动粘结制造电子元件的方法，该方法为制造接头框，使用包括至少一层组织硬化导电合金并选择性的包括一层聚合物的带。
现在通过将微处理器作为电子元件的实例，更确切地，但不以任何限制的方式叙述本发明，该微处理器由掺杂硅的芯片构成，在其上插入微处理器的电路。
在第一个实施方案中，微处理器的电路借助直径约30μm的金或铝线接到内接头上。整个组装件被封装在外壳中，该外壳由填满硅石颗粒的环氧树脂型聚合物制的封装件构成，或由其他绝缘材料构成。外接头暴露在封装件的外侧并被成形，使得能焊接到印刷电路上。
内接头和外接头由组织硬化后屈服强大于1400MPa的组织硬化马氏体导电合金制成，其化学组成按重量计包括0％≤Co≤30％
9％≤Ni≤21％5％≤Mo≤12％0.1％≤Al+Ti≤9％0％≤Nb≤1％0％≤C≤0.15％0％≤Mn≤5％0％≤Cr≤13％选择组分取自W，V和Be中的至少一种元素，含量小于0.1％，以及选择组分铜，含量小于0.3％，其余为铁和熔炼带来的杂质。
优选的该组织硬化导电合金的化学组成如下8％≤Co≤10％17％≤Ni≤19％5％≤Mo≤6％0.3％≤Ti≤0.7％使用这种优选的化学组成，使合金的膨胀系数在8×10-6/K和12×10-6/K之间，这就保证了硅，聚合物和接头间的膨胀系数有良好的相容性。
接头可选择地用电沉积镀镍，然后镀金，银或钯，而它们的外部可镀锡或包括堆焊。
为制造电子元件，取厚度小于0.1mm，较佳30μm-80μm的组织硬化导电合金制造的薄片，经750℃-1000℃热处理软化，使得其屈服强度小于1100MPa，并用其制造接头框。
本身已被公知的接头框，由包括多个开口的矩形板构成，每个开口用于容纳一个硅芯片，每个开口包括多个薄片，它们的端部一致地附着到板上，并且通常以放射方式彼此相对排列，并集中在同一区域，其中有一个小的矩形板，硅芯片被插在其上。每个薄片用于成形一个接头。薄片位于邻近集合区域的部分，用于成形内接头，而薄片的其他部分用于成形外接头。开口通过机械剪切或化学剪切产生。
通常，在剪切、进行阳极或阴极除油、化学除氧化皮和冲洗之后，在薄片中做开口。继而电沉积镍，然后电沉积金或银或铜或钯。最后，能够容纳5-12块硅芯片的矩形接头框被开口。
接头框一旦开口，再通过弯曲或压制成形接头，并进行硬化热处理，例如通过400℃-550℃加热1-5小时，较佳是在惰性气氛中。热处理也可由加热到约700℃保持几秒到几分钟构成。也可在开口操作过程中成形接头，在开口/成形操作后进行热处理。
接着，将硅芯片置于位于每个薄片集合区域中心的每个小矩形板上，在硅芯片上插着电路，并被焊接或粘结。再通过金或铝线将电路连接到薄片上。
一旦硅芯片连接到薄片上，再在压力下喷射聚合物经整体模塑对每个芯片产生外壳，并且整个组装件在170℃-250℃固化4-16小时。
在封装完成时，沿每个外壳以它们每个保持一定距离将接头框开口，使得在外壳外侧留下一定长度的薄片，并除去薄片间剩余的过量树脂。从而获得一个封装件，集成电路被封装在其中，并且外接头暴露在它外面。
然后用硝酸除氧化皮继而冲洗，并且经镀锡或堆焊完成外接头的生产。
因而获得了电子元件，它包括厚度小于0.1mm，并且屈服强度大于1400MPa的接头。
也可以不在将硅芯片插到接头框上之前成形接头，而是插入硅芯片、整体模塑封装件、沿封装件对接头开口，然后对外接头弯曲成形，再例如使用激光经进行局部热处理使它们硬化。
对于某些应用，希望组织硬化导电合金是非磁性的或是不锈型的，则可使用奥氏体型组织硬化导电合金，它们的化学组成按重量计包括35％≤Co≤55％15％≤Cr≤25％10％≤Ni≤35％0％≤Fe≤20％0％≤Mo≤10％0％≤W≤15％0％≤Mn≤2％0％≤C≤0.15％其余为熔炼带来的杂质。
优选的组织硬化奥氏体合金的化学组成如下39％≤Co≤41％15％≤Fe≤20％15％≤Ni≤17％6％≤Mo≤8％19％≤Cr≤21％使用这种合金时，该方法仅因合金的屈服强度而不同于先前的情况，该值在弯曲接头和硬化热处理之前小于1300MPa，而在硬化热处理之后大于1500MPa。
第二种实施方案对应一种制造电子元件的方法，其中接头框被置于使得适于批量生产的带上，这种方法以名称为TAB或带自动粘结而被公知。
在该第二实施方案中，例如通过迭层制造带，该带由一层聚合物如聚酰亚胺，和一层上文规定的组织硬化导电合金构成。接着例如通过化学侵蚀，在合金层中将接头框开口，它们被一个接一个地排列。如上文所述将接头成形，并通过热处理硬化。接头可在进行硬化热处理之前成形，或者首先进行硬化热处理，然后将接头成形。
在一种实质上公知的方法中，由例如带印刷电路的硅芯片构成的电子组件，被配置在每个接头框上，并将内接头焊接到电子组件上。这样产生的电路可被自动传送到电子电路如印刷电路中，使用专用机械剪切外接头，并通过焊接将它们连接到印刷电路中。
使用本发明合金有以下优点使得能生产比用现有技术的工艺能生产的长至少15％的内接头。
由于本发明的合金具有十分良好的机械性能，所以可以用仅由组织硬化导电合金构成的带使用TAB方法，也就是说没有聚合物层。
按照本发明的方法制造了电子元件，它由包含在树脂外壳中的硅芯片构成，并包括组织硬化导电合金制的接头。元件的总厚度小于1mm，而接头的厚度小于0.1mm，例如厚度为0.03mm-0.08mm。这些用于表面安装的电子元件具有比现有技术的电子元件脆性较小的接头。
通常，组织硬化导电合金可用于制造表面安装的分立活动元件和无源元件，特别是感应器，电阻网络或电容器。
权利要求
1.一种类型的电子元件，主要包括半导体材料制的组件，多个接头和外壳，其特征在于，接头由马氏体型组织硬化导电合金制成，其化学组成按重量计包括0％≤Co≤30％9％≤Ni≤21％5％≤Mo≤12％0.1％≤Al+Ti≤9％0％≤Nb≤1％0％≤C≤0.15％0％≤Mn≤5％0％≤Cr≤13％选择组分取自W，V和Be中的至少一种元素，含量小于0.1％，以及选择组分铜，含量小于0.3％，其余为铁和熔炼带来的杂质。
2.按照权利要求1的元件，其特征在于，该组织硬化导电合金的化学组成中8％≤Co≤10％17％≤Ni≤19％5％≤Mo≤6％0.3％≤Ti≤0.7％.
3.按照权利要求1或2的元件，其特征在于，接头的厚度小于0.1mm。
4.制备权利要求1-3中任一项所述的电子元件的方法，其特征在于该方法包括-制造由组织硬化导电合金构成的接头框，然后组织硬化，-用该接头框制造所述电子元件。
5.按照权利要求4的制备电子元件的方法，其中用所述接头框制造所述电子元件的步骤包括-成形内部或外部接头，-进行二次硬化热处理，-将电子组件固定到内接头上，-通过整体模塑产生外壳，而且，-剪切外接头。
6.按照权利要求4的制备电子元件的方法，其中所述由接头框制造电子元件的步骤包括-将电子组件固定到内接头的接头框上，-通过整体模塑产生外壳，-剪切外接头，-成形外接头，并且，-在外接头上进行局部二次硬化热处理。
7.根据权利要求4的制备电子元件的方法，包括-取一条带，它包括至少一层组织硬化前的马氏体型的组织硬化导电合金，并选择性地包括一层聚合物，-由该带剪切接头框，-将接头框成形再进行硬化热处理，或是进行硬化热处理再将接头框成形，-内接头经焊接连到电子组件上，并且-剪切外接头，然后将其焊接到印刷电路上。
全文摘要
使用马氏体组织硬化导电合金制造的电子元件,该类电子元件主要包括电子组件,多个接头和外壳,还涉及电子元件的制造方法。在接头框开口后进行组织硬化处理。
文档编号C22C38/08GK1269604SQ00102599
公开日2000年10月11日 申请日期2000年4月3日 优先权日1995年4月27日
发明者R·科扎, J－P·雷亚尔 申请人:安费公司