【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置のリードピンなどとして使用する電子部品用リード線の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）のＰＧＡ（ｐｉｎ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）形式のパッケージに採用されるリードピンは、図３に示すように、２分割した金型（ダイ）１１で素材の線材１を掴み、先端にダイヤモンドチップ１２を取り付けたヘッダ１３で金型１１の前方に突き出ている線材の端部を平たく打ち潰して鍔２を形成する方法で製造される。
【０００３】
金型１１の素材には、工具鋼や超硬合金が用いられている。これ等は安価であるが、摩耗し易く、寿命が短い。そのために金型コストが高くつき、さらに、金型交換の回数増、交換によるライン停止により生産性も悪化する。
【０００４】
また、リードピンの素材となる銅系材料（Ｃｕ又はＣｕ合金）は、固体拡散が起こる。その拡散防止のために金型の表面にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の鉄族金属の被覆を設けているが、厚い被膜を形成するのが難しく、このことも金型寿命を縮める原因になっている。
【０００５】
そこで、この発明は、ＰＧＡ用リードピンをはじめとした各種電子部品用リード線の製造を、金型の寿命低下を抑えて行えるようにすることを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、Ｃｕ又はＣｕ合金から成る金属素材の表面に、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔの中から選ばれた１種以上の金属を被覆した後、当該金属素材を拡散防止用の金属被膜を設けていない金型を用いて剪断加工又は冷間鍛造加工する。
【０００７】
金属素材の表面に設ける金属被覆の厚みは、０．１μｍ〜２μｍ程度が好ましい。
【０００８】
【作用】
この発明では、従来、金型に設けていた拡散防止用の金属被膜をリード線の材料となすＣｕ又はＣｕ合金の金属素材に設ける。こうすれば、被膜が、成分の拡散による金型素材の組成変化を阻止する役割と、金型による加工時の潤滑剤的な役割を果して金型が保護され、金型の寿命が被膜の寿命に左右されることも無くなる。
【０００９】
なお、金属素材の表面に設ける被覆は、リード線の特性を悪化させる金属、金属素材や加工後にリード線に被覆する金属との密着性が悪い金属、或いは低融点金属で形成されるものは好ましくない。
【００１０】
例えば、図４に示すＰＧＡ用リードピン４は、ヘッダによる鍔２の加工後にバレル研磨や化学研磨を行う。このとき、表面が２〜３μｍ程度の厚さ削り取られる。従って、表面に被覆した金属は、理論上はこのときに無くなる。しかし、実際にはリードピン４の鍔下部（図４のイ部）には研磨材が当たらず、この部分に被覆が残ってしまう。
【００１１】
ＰＧＡ用リードピンには、この後の工程として１〜５μｍ厚程度の下地めっきが施され、さらに、その上に仕上げめっきが施される。このときの下地めっきには、例えばＮｉが用いられる。その下地めっきと同一材質の金属やリードピンの特性に影響を及ぼさない金属を金属素材に被覆すれば研磨後のリードピンにその被覆が部分的に残っても何ら問題は生じない。
【００１２】
また、Ｎｉ等の融点の高い金属であれば、最終径に絞り込む前の太径の金属素材にめっきを行った後、それを加熱軟化させて最終線径まで径を絞り込む方法を採ることができ、最終線径となした素材にめっきする場合よりも生産性を高めることが可能になる。
【００１３】
なお、この発明では僅か１回或いは数回の加工のために金属素材に被覆を設けるが、金型の寿命向上、交換回数減少、ラインの稼動率向上を考えれば、この方が、金型に被覆を設ける場合よりも有利である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明の方法の実施形態を示す。この図１は、ＰＧＡ用リードピンの製造を例に挙げている。
【００１５】
金属素材である線材１は、Ｃｕ又はＣｕ合金から成る。この線材１の表面には、膜厚０．１μｍ〜３μｍ程度のＮｉめっき３が施されている。この線材１は、拡散防止用金属被覆としてここでは融点の高いＮｉを使用しているので、最終線径となす前の太径の線材にＮｉめっきを施し、その後に、軟化、伸線工程を経て最終線径となすことができ、その方法を採る場合には、Ｎｉめっきによる伸線ダイスの保護効果も得られる。
【００１６】
表面にＮｉめっきを施したこの線材１をチャックを兼ねた金型１１で掴み、金型１１から突き出た線材の端部をヘッダ１３で平たく打ち潰して鍔２を形成する。また、その前後に線材１を所定長さに剪断し、その後、これを研磨加工、下地めっき、仕上げめっきの各工程に送ってリードピンを完成させる。
【００１７】
【実施例】
以下に、金属素材に金属被覆を設ける場合と設けない場合の比較試験結果を記す。
【００１８】
試験には、金属素材として２．４ｗｔ％Ｆｅ−０．１ｗｔ％Ｐ−０．１５ｗｔ％Ｚｎ−残ＣｕのＣｕ合金線を用いた。線径は、φ０．３ｍｍとし、表１に示す膜厚でＮｉめっきを施したものと、そのＮｉめっきの無いものを用意した。
【００１９】
金型は、図２に示す２個取り用のＷＣ基超硬合金製金型を用いた。
【００２０】
その金型と先端にダイヤモンドチップを取り付けたヘッダを用いて各線材についてそれぞれ２００万ショットの加工を行い、その時点で金型の線材把持面（ヘッダによる加工時に特に大きな負荷を受ける図２のロ部）の消耗厚み（摩耗による厚み減少量）を調べた。
【００２１】
その結果を表１に併記する。
【００２２】
【表１】
【００２３】
この試験結果に、Ｎｉの膜厚は０．１μｍ〜３μｍの範囲が適切であることがよく現れている。
【００２４】
一方、Ｎｉ膜厚は、膜厚が厚くなるとめっき代のコストが高くなるため、２μｍ以下におさえるのが好ましい。
【００２５】
なお、使用する金型の材質は超硬合金に限定されない。また、金型による加工法もヘッダによる冷間鍛造に限定されず、パンチによる打ち抜き（剪断）加工などにもこの発明は有効である。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の製造方法によれば、リード線用の金属素材にＮｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔの中から選ばれた１種以上の金属を被覆して剪断や冷間鍛造加工を行うので、金型の寿命が向上し、金型コストを低減できる。また、金型の交換回数の削減、ラインの稼動率向上が図れ、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の製造方法における冷間鍛造加工の一例を示す工程図
【図２】試験に用いた２個取り用金型の斜視図
【図３】従来の製造方法での冷間鍛造加工の工程図
【図４】冷間鍛造で鍔を形成し、バレル研磨したＰＧＡ用リードピンの側面図
【符号の説明】
１ リード線の素材となす線材
２ 鍔
３ Ｎｉめっき
４ ＰＧＡ用リードピン
１１ 金型
１２ ダイヤモンドチップ
１３ ヘッダ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a lead wire for an electronic component used as a lead pin of a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
For example, as shown in FIG. 3, a lead pin used in a PGA (pin grid array) package of a microprocessor (MPU) grasps a material wire 1 with a die (die) 11 divided into two parts, and at the tip thereof. Manufactured by a method in which the end of a wire rod protruding forward of the mold 11 is flattened with a header 13 to which a diamond tip 12 is attached to form the ridge 2.
[0003]
Tool steel or cemented carbide is used for the material of the mold 11. These are inexpensive, but are prone to wear and have a short life. For this reason, the mold cost is high, and the productivity is also deteriorated due to an increase in the number of times of mold replacement and stop of the line due to the replacement.
[0004]
In addition, solid diffusion occurs in the copper-based material (Cu or Cu alloy) that is the material of the lead pin. To prevent the diffusion, the surface of the mold is provided with a coating of an iron group metal such as Ni, Fe, Co or the like, but it is difficult to form a thick film, which also causes the mold life to be shortened. Yes.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to manufacture lead wires for various electronic components such as PGA lead pins while suppressing a decrease in the life of the mold.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, the surface of a metal material made of Cu or a Cu alloy is coated with one or more kinds of metals selected from Ni, Cr, Fe, Au, Ag, and Pt. Thereafter, the metal material is subjected to shearing or cold forging using a mold not provided with a metal film for preventing diffusion.
[0007]
The thickness of the metal coating provided on the surface of the metal material is preferably about 0.1 μm to 2 μm.
[0008]
[Action]
In the present invention, a metal film for preventing diffusion, which has been conventionally provided on a mold, is provided on a metal material of Cu or Cu alloy which serves as a lead wire material. In this way, the coating plays a role of preventing the composition change of the mold material due to the diffusion of components and a role of a lubricant during processing by the mold, thereby protecting the mold, and the life of the mold is the life of the coating. It is no longer affected by
[0009]
The coating provided on the surface of the metal material is preferably a metal that deteriorates the characteristics of the lead wire, a metal material, a metal that has poor adhesion to the metal that is coated on the lead wire after processing, or a low melting point metal. Absent.
[0010]
For example, the PGA lead pin 4 shown in FIG. 4 performs barrel polishing or chemical polishing after processing the ridge 2 by the header. At this time, the surface is scraped to a thickness of about 2 to 3 μm. Therefore, the metal coated on the surface is theoretically lost at this time. However, in actuality, the abrasive does not hit the lower part of the heel of the lead pin 4 (a portion in FIG. 4), and the coating remains in this part.
[0011]
The PGA lead pin is subjected to a base plating of about 1 to 5 μm in thickness as a subsequent process, and further subjected to finish plating. For example, Ni is used for the base plating at this time. If the metal material is coated with a metal that is the same material as that of the base plating or a metal that does not affect the characteristics of the lead pin, no problem occurs even if the coating remains partially on the polished lead pin.
[0012]
For metals with a high melting point, such as Ni, after plating on a large-diameter metal material before narrowing down to the final diameter, a method of narrowing the diameter to the final wire diameter by heating and softening it can be adopted. It becomes possible to increase productivity as compared with the case of plating on the material having the final wire diameter.
[0013]
In this invention, the metal material is provided with a coating only once or several times. However, in view of improving the life of the die, reducing the number of replacements, and improving the operation rate of the line, this is more suitable for coating the die. It is more advantageous than the case of providing.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an embodiment of the method of the present invention. FIG. 1 shows an example of manufacturing a lead pin for PGA.
[0015]
The wire 1 which is a metal material is made of Cu or a Cu alloy. On the surface of the wire 1, Ni plating 3 having a film thickness of about 0.1 μm to 3 μm is applied. Since this wire 1 uses Ni having a high melting point as a metal coating for diffusion prevention, Ni plating is applied to a large-diameter wire before the final wire diameter, and then softening and wire drawing steps are performed. After that, the final wire diameter can be obtained, and when the method is adopted, the effect of protecting the wire drawing die by Ni plating can be obtained.
[0016]
The wire 1 with the Ni plating on the surface is gripped by a mold 11 that also serves as a chuck, and the end of the wire protruding from the mold 11 is flattened by a header 13 to form a ridge 2. Further, before and after that, the wire 1 is sheared to a predetermined length, and thereafter, this is sent to each step of polishing, base plating, and finish plating to complete the lead pin.
[0017]
【Example】
Below, the comparison test result when not providing a metal coating with a metal raw material is described.
[0018]
In the test, a Cu alloy wire of 2.4 wt% Fe-0.1 wt% P-0.15 wt% Zn-residual Cu was used as a metal material. The wire diameter was set to φ0.3 mm, and those with Ni plating having a film thickness shown in Table 1 and those without the Ni plating were prepared.
[0019]
As the mold, a WC-based cemented carbide mold for taking two pieces shown in FIG. 2 was used.
[0020]
Each wire rod is processed for 2 million shots using the die and a header with a diamond tip attached to the tip. At that time, the wire rod gripping surface of the die (see FIG. Part) was investigated (thickness reduction due to wear).
[0021]
The results are also shown in Table 1.
[0022]
[Table 1]
[0023]
The test results often show that the Ni film thickness is suitably in the range of 0.1 μm to 3 μm.
[0024]
On the other hand, the Ni film thickness is preferably set to 2 μm or less because the cost of the plating cost increases as the film thickness increases.
[0025]
The material of the mold used is not limited to cemented carbide. The processing method using a die is not limited to cold forging using a header, and the present invention is also effective for punching (shearing) processing using a punch.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the metal material for the lead wire is coated with one or more kinds of metals selected from Ni, Cr, Fe, Au, Ag, and Pt, and shearing is performed. Since cold forging is performed, the life of the mold is improved and the mold cost can be reduced. In addition, the number of mold replacements can be reduced, the line operating rate can be improved, and productivity can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing an example of cold forging in the manufacturing method of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a two-cavity mold used in a test. FIG. 3 is a cold forging in a conventional manufacturing method. Process diagram [Fig. 4] Side view of PGA lead pins formed by cold forging and barrel polished [Description of symbols]
1 Wire made of lead wire 2 鍔 3 Ni plating 4 PGA lead pin 11 Mold 12 Diamond chip 13 Header
