[其他]具有改進玻璃密封性的防相互擴散的鐵—鎳合金

無效

• 申請號: 86107676
• 申請日: 1986-11-28
• 公開（公告）號: CN86107676A
• 公開（公告）日: 1987-07-15
• 發明（設計）人: 趙章遙;約翰·F·布里迪斯
• 申請（專利權）人: 奧林公司
• 主分類號: C22C38/08
• 分類號: C22C38/08;H01L23/48
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 陳季壯,羅英銘

本發明是關于在電子和電器應用中具有特殊用途的鐵-鎳合金。該鐵-鎳合金含有氮和至少一種選自由鉬和鋁組成的元素。

鐵-鎳合金，特別是鐵-鎳-鉬合金，是十分有名的磁性合金。這些合金是以這樣的所需要的特性，諸如高的初始導磁性、高的電阻率、良好的導磁率一致性（相容性）以及良好的磁穩定性為特征的。

美國專利1，757，178（Elmer），2，407，234（Guthrie等人），2，891，883（Howe），3，024，142（Parkin），4，082，580（Pfeifer等人）以及4，536，229（Jin等人）說明了這些鐵-鎳和鐵-鎳-鉬磁性合金。

還發明鐵合金，包括鐵-鎳合金，可用于電子應用。例如，陶瓷封裝（CERDIPs）中的導線框架和起罐頭用的銷，已用鐵-鎳合金制成。但是，使用這些合金不是沒有嚴重問題，在半導體器件中，鐵-鎳合金的導線框架典型地是通過許多鋁和/或鋁合金導線連接到一集成線路片上的。鐵合金的導線框架與鋁引線之間的接合位是典型的位置，在此由于暴露在熱之中，例如封裝半導體器件涉及的熱處理，鐵和鋁之間相互擴散的強烈傾向性的結果，形成了脆性金屬間化合物。

這種金屬間化合物問題，一般是通過在一個或多個鐵合金導線框架的表面形成一薄鋁條加以處理的。鋁條可以是涂覆到表面的薄涂層或一種鑲嵌物。在某些情況下，該鋁條包含一涂層在整個導線框架上。然后導線被焊接到鋁條上，以便形成一種鋁/鋁電偶。美國專利3，559，285（Kauffman）說明了具有一種鑲嵌鋁條的鐵合金導線框架材料。

使用鐵合金作為導線框架材料帶來的另一個問題與玻璃密封有關。許多半導體集成線路片用陶瓷封裝，稱作CERDIP。為了提供密封封裝結構，導線框架用玻璃密封材料諸如具有氧化鋁底座的那些材料焊接到一層或多層陶瓷材料上。Fe-42Ni一類鐵合金不能很好地與密封玻璃材料焊接。另一方面，在導線框架材料上或中的一鋁條被用來克服這種焊接問題，因為鋁一般與玻璃密封焊接很好。

半導體器件和/或密封裝置的制造者已表明需要這樣的合金，它們可用作導線框架的材料而不必涂覆或給導線框架鑲嵌。通過避免導線框架的涂覆和/或鑲嵌，降低了制造成本。所需要的合金的特征在于：改進耐金屬間化合物的形成并提高與玻璃密封材料的焊結能力。

因此，本發明的一個目的是提供具有改進耐金屬間化合物形成的一種鐵-鎳合金。

本發明的又一個目的是提供具有改進玻璃粘結性能的一種上述合金。

本發明的另一個目的是提供具有改進線連接特性的上述合金。

本發明的又一個目的是提供適于用作半導體器件的導線框架的上述鐵-鎳合金。

從下面的說明和附圖中將對這些和其它目的以及優點變得更加明瞭，其中參考數字說明對應元件。

本發明通過將氮和至少一種選自由鉬和鋁組成的元素加至鐵-鎳合金，以達到前述目的。已經發現，將氮和鉬（有或沒有鋁）加至鐵-鎳合金，以改進合金對金屬間化合物的形成的阻力，尤其是在典型的半導體制造和/或封裝技術涉及的熱處理過程中更是如此。此外，業已發明含有這些添加物的合金具有改進了與玻璃密封材料的焊接附著性，而且使用標準工業超聲波焊接技術易于焊接到鋁或鋁合金導線上。

按照本發明的合金含有大約30%-60%的鎳，大約0.001%-0.15%的氮，至少一種選自由大約1%-10%的鉬和大約0.001%-2%的鋁組成的元素，剩下部分主要是鐵，該合金的特征是具有單相和單面的立方金屬結構。該合金最好還具有鐵與鎳之比在大約1.1∶1-1.6∶1的范圍內，推薦的合金含有大約39%-55%的鎳，大約0.005%-0.05%的氮，至少一種選自由大約1%-4%的鉬和大約0.3%-1%的鋁組成的元素，剩下的主要是鐵。

附圖是一個半導體密封裝置的橫截面圖。

本發明是關于具有改進的防金屬間化合物的形成性和/或與玻璃密封材料的附著力得到提高的鐵-鎳合金。這些合金在電器和電子的應用中央具有特殊用途。例如，它們可用作在半導體密封裝置中的導線框架或類似元件。另外，它們可用于起罐頭的銷，玻璃對金屬的電源饋線，或其它類似應用。