JP2002110880A

JP2002110880A - リードフレーム用積層帯材の製造方法

Info

Publication number: JP2002110880A
Application number: JP2000303691A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Shoji; 辰也庄司; Kentaro Yano; 健太郎矢野
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2000-10-03
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】工業的に十分実用可能な技術の範囲で、即
ち、低圧延率で連続生産の可能であり且つ帯材と乾式成
膜層とが確実に接合されるリードフレーム用積層帯材の
製造方法を提供する。【解決手段】 Fe-Ni系合金若しくはCu、Ag、Au、Pt、A
l、それら金属を主とする合金、の何れかからなる第一
の帯材と第二の帯材の少なくとも一方の帯材の被接合面
に清浄化処理を施した後、真空槽内で、第一の帯材と第
二の帯材の被接合表面の少なくとも一方の面側に、乾式
成膜法により乾式成膜層を付着形成した後、前記帯材同
士を圧着接合するリードフレーム用積層帯材の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリードフレーム用積
層帯材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】IC等のリードフレームは近年の小型化、
高集積化に伴い、リードフレームのリードを細くするこ
とによって高密度化する傾向がある。このような用途に
用いられる高強度リードフレーム材としては、例えば特
公平5-102386号に示されるように、熱膨張係数の小さいF
e-Ni系合金からなる芯材の両面に、Cuなどの導電率の高
い被覆を圧延圧着によって設け、所望する強度を確保し
つつ導電率を高める提案や、また、その反対に芯材に導
電率の高い材料を用いその芯材の両面に熱膨張係数が小
さく且つ高強度のFe-Ni系合金を被覆する方法等の種々
の積層材の提案がなされていて、これらの提案は強度を
確保しつつ導電率を高めることができるものである。

【０００３】上述する方法で得られる積層リードフレー
ム材の利点としては、製造した高強度リードフレーム材
から打抜き加工等によって得られるリードフレームのリ
ードの幅を細くしても充分な強度が得られ、リードの高
密度化を図ることができるとともに、導電率の高い被覆
材の作用によりエネルギー損失や発熱が良好に低減され
る点で優れている。また、芯材の両面に被覆材が設けら
れているため、芯材と被覆材との熱膨張係数の相違によ
ってリードフレームが変形する恐れもない。なお、被覆
材としてCuまたはCu合金が用いられる場合にはメッキや
ハンダ付性が向上し、Fe-Ni系合金が用いられる場合に
はCuが被覆される場合に比べて曲げ剛性が高められると
いう利点もある。また、リードフレームをエッチングで
形成する場合、内部よりも表面側の方が腐食の進行が速
いため、一般に腐食端面は表裏の中間部分が鋭利に突き
出す形状となるが、芯材としてCuまたはCu合金を用いた
場合には、Fe-Ni系合金よりもCuの方が腐食し易いた
め、形成後の腐食端面の凹凸を小さくでき、ピン等の配
線間隔を小さくでき、これらが積層材でなるリードフレ
ーム材の主な利点である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
積層材は何れも圧延圧着によって接合しているため、十
分な接着強度を得るためには高い圧下率が必要となり、
例えば厚さ10μｍのCu箔などでは、しわや破断を生じや
すく、コイルでの製造は困難であり、生産性が悪い。こ
れに対し、本発明者等は特開2000-246462号として、乾
式の蒸着法(乾式成膜法)によって、中間層に金属蒸着層
(金属乾式成膜層)を形成し、その金属蒸着層(金属乾式
成膜層)を挟み込むように第一、第二の金属帯を真空槽
中で圧着する方法を提案した。この方法は、連続して金
属積層帯材を得られる方法として、特別に優れた方法で
ある。しかしながら、本発明者等が特開2000-246462号
に開示する方法で、積層リードフレーム材を製造しよう
とした所、接合する帯材の表面に酸化皮膜が形成される
などして表面の清浄化が保たれていない場合には、帯材
と乾式成膜層との接合力が弱く、剥離し易いという問題
が生じた。本発明は、工業的に十分実用可能な技術の範
囲で、即ち、低圧延率で連続生産の可能であり且つ帯材
と乾式成膜層とが確実に接合されるリードフレーム用積
層帯材の製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、非常に薄い
素材でも確実に接合でき、しかもより生産性の高いリー
ドフレーム材を提供することを技術的課題とし、鋭意検
討を行った結果、被接合面に清浄化処理を施した帯材を
用いて、乾式成膜法で形成した乾式成膜層を介して、帯
材と帯材とを積層することで生産性を大きく改善でき、
さらに加熱することで強固に接合することを見いだし、
本発明に到達した。

【０００６】すなわち本発明は、Fe-Ni系合金若しくはC
u、Ag、Au、Pt、Al、それら金属を主とする合金、の何
れかからなる第一の帯材と第二の帯材の少なくとも一方
の帯材の被接合面に清浄化処理を施した後、真空槽内
で、第一の帯材と第二の帯材の被接合表面の少なくとも
一方の面側に、乾式成膜法により乾式成膜層を付着形成
した後、前記帯材同士を圧着接合するリードフレーム用
積層帯材の製造方法である。好ましくは清浄化処理は、
乾式または湿式のエッチングによる、リードフレーム用
積層帯材の製造方法である。

【０００７】また更に好ましくは、前記リードフレーム
用積層帯材の製造方法で得られたリードフレーム用積層
帯材に加熱拡散処理を行う、リードフレーム用積層帯材
の製造方法である。好ましくは乾式成膜層はCu、Ag、A
u、Pt、Al、それら金属を主とする合金である、リード
フレーム用積層帯材の製造方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の重要な特徴は、第一の帯
材と第二の帯材の少なくとも一方の帯材の被接合面に清
浄化処理を施した帯材を用いて、真空槽中で乾式成膜し
た乾式成膜層を介して圧接すること、及び加熱拡散熱処
理を組み合わせることにある。真空中で蒸着した金属
は、活性であり圧接することにより接着させることがで
きる。圧接する方法としては、少なくとも加圧できれば
良い。たとえば、ロールによる圧下や、圧延等が適用で
きる。また、加熱拡散処理を組み合わせるのは、蒸着だ
けの圧接力では接合力が十分でない場合があり、より強
固な接合を得るためである。圧延等のみで接合力を高め
る場合には、圧下率を高める必要があるが、こうなる
と、しわや変形が生じやすいため、加熱拡散処理を組み
合わせることが望ましいのである。

【０００９】以下に本発明を詳しく説明する。本発明で
は、まず、第一の帯材と第二の帯材の少なくとも一方の
帯材の被接合面に清浄化処理を施した帯材を用いる必要
がある。これは、被接合面に酸化皮膜が形成されている
場合、帯材と後述する乾式成膜層との接合力が不足し、
剥離する場合があるからである。この清浄化処理の方法
としては、例えば、ドライアイスの粒子を被接合面に吹
き当てて、酸化皮膜を除去する方法や、スパッタリング
等のドライエッチングで酸化皮膜を除去する乾式のエッ
チング方法、或いは液状の活性化処理液に浸漬する等の
湿式のエッチング方法を採用することができるが、この
うち、本発明により好適な方法は、生産性が有利で、し
かも被接合面の形状変形の少ない乾式や湿式のエッチン
グ方法を採用すると良い。

【００１０】もっとも、湿式のエッチング方法を採用し
た場合、被接合面に腐食生成物等の残渣が残留する場合
があり、腐食の起点となることから、更にその残渣を除
去する必要があることは言うまでもない。なお、本発明
では第一、第二の帯材の被接合面の何れかに清浄化処理
を施せば乾式成膜層と、帯材との接合力を高めることが
できるが、より確実に乾式成膜層と、帯材との接合力を
高めるには、第一、第二の帯材の両方の被接合面に清浄
化処理を施すと良く、これら清浄化処理のうち、真空槽
内で処理できる例えばスパッタリング等のドライエッチ
ングであれば、真空槽内に清浄化処理装置を配すること
で、より生産性を高めることができる。

【００１１】次に本発明では上述の帯材に対して、真空
槽内で、乾式成膜法により乾式成膜層を第一、第二の金
属帯の一方若しくは両方に付着形成させる。この時、乾
式成膜層を構成するのは、CやSi等の非金属でも良い
が、延性と電気伝導特性を併せ持った金属或いは合金で
あれば更に好ましく、特にCu、Ag、Au、Pt、Al或いはそ
れら金属を主とする合金の使用が望ましい。そして本発
明でいう乾式成膜法は、物理蒸着や化学蒸着法など、気
相やプラズマを利用した乾式の成膜方法全般のことであ
る。この中には真空蒸着法は勿論、イオンプレーティン
グのように真空で加熱し蒸発させたものをイオン化、加
速して成膜する方法や、スパッタのように気体イオンを
ぶつけて所望の原子をたたき出し成膜する方法や、特殊
なるつぼを用い、ある特定の材料を分子線状に引き出し
て蒸発させる分子線蒸着法も含まれ(以上、物理蒸着
法)、化学蒸着法のようにある種の気体を加熱反応させ
る成膜法も含まれる。

【００１２】このうち本発明の第三の金属の付着形成に
は、近年の成膜技術の高速化が著しい、真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンプレーティング法などの物理蒸
着法が好適である。真空蒸着法は蒸着速度が速く、生産
性が良い。スパッタリング法は、第三の金属が高融点金
属の場合も対応可能であり、第三の金属の選択範囲が広
い。イオンプレーティング法は真空蒸着法と同様生産性
が良く、さらに基板となる帯板と乾式成膜層との接合が
強固になるが、帯板にバイアス電圧を付加する必要があ
り、装置構成が煩雑になる。これらのことから、工業的
な生産をおこなう場合には、真空槽内において真空蒸着
法を用いれば良く、このときの真空槽内は1×10^-1Pa以
下の低圧雰囲気とするのが良い。

【００１３】本発明に用いるFe-Ni系合金としては、Ni
を質量％で26〜50％程度含み、残部は実質的にFeでなる
ものが好適に用いることができ、これに質量％で2〜20
％程度のCoを含有させても良い。また、例えばこれを高
強度化する技術としては、析出硬化および加工硬化の少
なくとも一方を用いることが望ましく、析出硬化元素と
しては質量％で1〜5％程度のTiや質量％で1％程度以下
のScが効果的である。更に、固溶強化元素としてNb，Z
r，W，Mo，Taのうち少なくとも１種類を、合計で3質量
％以下程度含有させることも、高強度化を図る上で効果
的である。この高強度化を図ったFe-Ni系合金を用いる
場合には、過度に厚くすれば強度は高くなるが、導電率
は低下する場合があるため、必要とする強度および導電
率に応じて適宜設定すれば良い。

【００１４】また、例えばFe-Ni系合金を例えば強度付
与を目的として、中間層に相当する芯材として用いたい
場合は、一端、Fe-Ni系合金の帯材と例えばCu合金の帯
材とを乾式成膜層にCuを用いて積層して積層材とした
後、再度その積層材を第一の帯材、第二の帯材の何れか
若しくは両方に用いて、再度本発明の積層方法を用いて
積層することも可能である。

【００１５】次に、上述の乾式成膜法を用いて乾式成膜
層が付着形成された第一、第二の帯材に圧着を行う。こ
の際、圧延を用いて圧着を行なえば、連続した帯板に連
続的に圧着を行なえるので生産性がよい。圧延時の圧下
率としては、好ましくは１％以下の低い圧延率で圧着す
る。なお、圧着には圧延ロールではなく、巻き取りロー
ルのようなものを用いて張力をもって巻きつけ、圧着さ
せてもよい。

【００１６】そして、望ましくは上述のようにして得ら
れた積層金属板を加熱拡散処理する。この作業は上述の
真空槽内で行ってもよいし、別の加熱炉を用いてもよ
い。加熱拡散処理は、例えば乾式成膜の前処理(清浄化
処理)に乾式のエッチング法を用いた場合、乾式エッチ
ング量の不足や、乾式成膜後の圧延力の不足、真空度が
悪いために、乾式成膜面に不純物が付着していること、
などにより圧着後の接合力が十分でない場合に強固な接
合力を得るのに好適である。加熱は上述の真空槽内で搬
送中の帯材に対して連続的に行なうことが好ましいが、
昇温速度が十分でない場合は、真空槽から取出し、別の
熱処理炉を用いて加熱してもよい。真空槽内で搬送中の
帯材を加熱する方法としては、搬送経路上に加熱装置を
取り付けても良いが、圧接に用いる圧延ロールを昇温し
てもよい。

【００１７】

【実施例】以下に本発明を実施例および図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明の三層積層金属板製造装
置の一例を示す概略図である。図１に示すように真空槽
(1)内に配置された第一の帯材の巻き出しリール(2)と、
第二の帯材の巻き出しリール(3)から巻き出された第一
の帯材(4)、第二の帯材(5)が乾式成膜装置(6)と対峙す
る位置に設けられたガイドロール(7)上を通過する時、
第一、第二の帯材の被接合表面に乾式成膜層が付着形成
され、圧延ロール(8)によって圧着が完了し、三層構造
の積層帯材(9)が形成され、該積層帯材は加熱装置(12)
により加熱され、巻き取りリール(10)によって巻き取ら
れることになる。

【００１８】一例として、清浄化処理として活性化処理
液に浸漬し、有機溶剤にて洗浄した第一の帯材(4)とし
て厚み10μｍのFe-42％Ni帯を、活性化処理液に浸漬
し、有機溶剤にて洗浄した第二の帯材(5)として同じく
厚み10μｍのFe-42％Ni帯を夫々巻き出しリールから巻
き出し、夫々の接合表面を乾式成膜装置(6)に設けられ
た乾式成膜層を形成する金属として、Cuの乾式成膜源と
対峙させた。この時、真空槽(1)内は1×10⁻²Pa程度の
低圧雰囲気として、Cuを真空蒸着法によって第一、第二
の帯材の被接合表面に夫々付着形成させた。この付着面
同士が圧延ロール(8)により圧着され、材料厚さ25μｍ
のCu乾式成膜層を中間層に持つ三層構造のリードフレー
ム用積層金帯材(9)が形成され、該リードフレーム用積
層帯材を加熱装置(12)により573Kに加熱拡散処理を施
し、巻き取りリール(10)にて巻き取った。

【００１９】上述のようにして得られたFe-42％Ni/Cu/F
e-42％Niのリードフレーム用積層帯材(9)の断面形態を
光学顕微鏡で観察すると、極めて均一にCu乾式成膜層(1
1)が形成されていた。接合強さについては、圧着後の状
態では乾式成膜Cu面が手で引き剥がし可能な状態であっ
たが、573Ｋに加熱することで、母材破断するようにな
った。また、加熱処理拡散処理前のリードフレーム用積
層帯材の断面を電子顕微鏡で観察した所、乾式成膜層と
帯材との界面には、剥離の要因の一つであるクラックの
存在も確認でず、確実に接合されていることを確認し
た。

【００２０】導電率に関しては、リードフレーム材全体
の板厚に対する、芯材であるCuの板厚の比が高くなるほ
ど、導電率は高くなる。本実施例で製造したリードフレ
ーム材の場合、導電率は22.3（IACS）となり、従来のFe
-42％Ni製リードフレームの導電率2.9と比較すると8倍
程度の導電性が得られる。

【００２１】

【発明の効果】本発明により、導電性を高めた高強度リ
ードフレーム材に用いる三層構造の金属積層板を一工程
で製造できるようになり、生産性を飛躍的に改善するこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】三層積層金属板製造装置の一例を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１．真空槽、２．第一の金属の巻き出しリール、３．第
二の金属の巻き出しリール、４．第一の金属帯、５．第
二の金属帯、６．乾式成膜装置、７．ガイドロール、
８．圧延ロール、９．積層金属帯、１０．巻き取りリー
ル、１１．第三の金属層、１２．加熱装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２３Ｋ 20/24 Ｂ２３Ｋ 20/24 // Ｂ２３Ｋ 103:18 103:18 Ｆターム(参考） 4E067 AA02 AA05 AA07 AA08 AB01 AB03 AB04 AD07 BD01 BD03 DA01 DB01 DD01 EA05 EB00 EC01 5F067 AA11 EA02 EA04 EA05 EA06 EA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 Fe-Ni系合金若しくはCu、Ag、Au、Pt、A
l、それら金属を主とする合金、の何れかからなる第一
の帯材と第二の帯材の少なくとも一方の帯材の被接合面
に清浄化処理を施した後、真空槽内で、第一の帯材と第
二の帯材の被接合表面の少なくとも一方の面側に、乾式
成膜法により乾式成膜層を付着形成した後、前記帯材同
士を圧着接合することを特徴とするリードフレーム用積
層帯材の製造方法。
【請求項２】清浄化処理は、乾式または湿式のエッチ
ングによることを特徴とする請求項１に記載のリードフ
レーム用積層帯材の製造方法。
【請求項３】請求項１または２に記載のリードフレー
ム用積層帯材の製造方法で得られたリードフレーム用積
層帯材に加熱拡散処理を行うことを特徴とするリードフ
レーム用積層帯材の製造方法。
【請求項４】乾式成膜層はCu、Ag、Au、Pt、Al、それ
ら金属を主とする合金であることを特徴とする請求項１
乃至３の何れかに記載のリードフレーム用積層帯材の製
造方法。