JP2537301B2 - 電子部品の製造方法 - Google Patents
電子部品の製造方法Info
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- JP2537301B2 JP2537301B2 JP2227911A JP22791190A JP2537301B2 JP 2537301 B2 JP2537301 B2 JP 2537301B2 JP 2227911 A JP2227911 A JP 2227911A JP 22791190 A JP22791190 A JP 22791190A JP 2537301 B2 JP2537301 B2 JP 2537301B2
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- Japan
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- lead frame
- solder
- electronic component
- strength
- coating layer
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は小型電子部品すなわちIC,ダイオードトラン
ジスタ等の半導体装置に適する電子部品の製造方法に関
する。
ジスタ等の半導体装置に適する電子部品の製造方法に関
する。
（従来の技術） 近年においては半導体装置の高出力化、多機能化等が
要求されており、これを満足するために種々の検討がな
されている。そして更に上記を十分に解決させた上に生
産性を向上させて低価格化を計ることの出来る構成にす
ることが加えられ極めてきびしい要求となっている。
要求されており、これを満足するために種々の検討がな
されている。そして更に上記を十分に解決させた上に生
産性を向上させて低価格化を計ることの出来る構成にす
ることが加えられ極めてきびしい要求となっている。
上記諸特性を十分に維持して量産化が可能である半導
体装置の構造においては、樹脂モールドによるパッケー
ジ型が最も有力視されており、これ等の型の半導体装置
においてもその製造工程でマウンティング，ボンディン
グ及びめっき工程等による種々の工程を経て完成され
る。
体装置の構造においては、樹脂モールドによるパッケー
ジ型が最も有力視されており、これ等の型の半導体装置
においてもその製造工程でマウンティング，ボンディン
グ及びめっき工程等による種々の工程を経て完成され
る。
この苛酷な条件のもとで使用される半導体装置用電子
部品として、リードフレームがある。このリードフレー
ムはその使用条件として電気抵抗が小さいこと、表面酸
化が少ないこと、引張り強度が十分であること、曲げ加
工が多いので延性のあること、高温特性、例えば250℃
以上において上記機械的強度が十分であること、半田と
のぬれ性がよいこと、経時変化や半田耐候性があるこ
と、等種々の特性を維持しなければならない。
部品として、リードフレームがある。このリードフレー
ムはその使用条件として電気抵抗が小さいこと、表面酸
化が少ないこと、引張り強度が十分であること、曲げ加
工が多いので延性のあること、高温特性、例えば250℃
以上において上記機械的強度が十分であること、半田と
のぬれ性がよいこと、経時変化や半田耐候性があるこ
と、等種々の特性を維持しなければならない。
さて導電率が高い銅（Cu）は上記条件を得るに好適な
材料であるが高温特性や強度が不十分である。したがっ
てCuに他の元素を添加しているこの場合には次の点で問
題がある。すなわちCu中のZn,Fe等の添加元素がリード
フレームとして使用され半田付けされたとき、半田に拡
散するため耐候性の悪化を防止するために上記Cuを含む
合金製のリードフレームの表面にNi及びSnのめっきを２
層にほどこしていた。
材料であるが高温特性や強度が不十分である。したがっ
てCuに他の元素を添加しているこの場合には次の点で問
題がある。すなわちCu中のZn,Fe等の添加元素がリード
フレームとして使用され半田付けされたとき、半田に拡
散するため耐候性の悪化を防止するために上記Cuを含む
合金製のリードフレームの表面にNi及びSnのめっきを２
層にほどこしていた。
このようにめっき工程を２回も設けると製造工程が増
加するのでリードフレームとしての単価が高くなるので
好ましくなく、出来ることならNiめっき工程を省くこと
がリードフレームの低価格化につながるので好ましい。
加するのでリードフレームとしての単価が高くなるので
好ましくなく、出来ることならNiめっき工程を省くこと
がリードフレームの低価格化につながるので好ましい。
本発明者等はこれに挑戦して特公昭53−42390号に示
す発明を完成し得た。この発明はCuにCrとZrとSiとを少
量ずつ添加したものでかなりの特性を維持することが出
来た。しかしながら、上記発明では添加金属元素が小量
（0.01〜0.3重量％）しか添加出来ないので必ずしも十
分な強度が得られないこと及び添加元素が微小であるた
め規制が困難になり易い等の問題が発生し易いこと等を
種々検討した。例えばCuにCrのみで上記条件を十分に満
足出来る状態にするにはどうすればよいか、CuにCrとZr
とを添加した場合、あるいは他の元素の添加の検討であ
る。
す発明を完成し得た。この発明はCuにCrとZrとSiとを少
量ずつ添加したものでかなりの特性を維持することが出
来た。しかしながら、上記発明では添加金属元素が小量
（0.01〜0.3重量％）しか添加出来ないので必ずしも十
分な強度が得られないこと及び添加元素が微小であるた
め規制が困難になり易い等の問題が発生し易いこと等を
種々検討した。例えばCuにCrのみで上記条件を十分に満
足出来る状態にするにはどうすればよいか、CuにCrとZr
とを添加した場合、あるいは他の元素の添加の検討であ
る。
例えばCr,Zr,Ni,FeおよびSnをCuに単に添加した場合
に表面酸化状態、導電率低下、電気的特性の経時変化、
半田とのぬれ性及び半田耐候性、リードフレームの硬
度、外観の荒れ及び高温特性等について全べてを満足す
ることが出来ない。
に表面酸化状態、導電率低下、電気的特性の経時変化、
半田とのぬれ性及び半田耐候性、リードフレームの硬
度、外観の荒れ及び高温特性等について全べてを満足す
ることが出来ない。
この理由は強度を改善するためにCuに添加されたNi,F
e,Snその他の添加物が表面への不所望な析出又は濃縮に
よる経時変化に伴なう半田耐候性劣化の問題、あるいは
導電性の低下や半田の外観が悪くなること等で実用に供
されない。
e,Snその他の添加物が表面への不所望な析出又は濃縮に
よる経時変化に伴なう半田耐候性劣化の問題、あるいは
導電性の低下や半田の外観が悪くなること等で実用に供
されない。
（発明が解決しようとする課題） 本発明者等は従来実施されて来た技術である基体金属
とこの基体金属に被覆する被覆金属とを選択し、この技
術を利用することによって完成したものである。
とこの基体金属に被覆する被覆金属とを選択し、この技
術を利用することによって完成したものである。
上記のように基体金属に被覆を加えると基体金属を構
成する主成分であるCuに従来に比して相当量の元素を添
加することが可能であることが判明した。しかし被覆を
従来のように２層にすることは完全に避けなければなら
ない。
成する主成分であるCuに従来に比して相当量の元素を添
加することが可能であることが判明した。しかし被覆を
従来のように２層にすることは完全に避けなければなら
ない。
このことは本発明の基本思想である被覆層は最小限に
とどめこの被覆層を利用して基体金属への元素の添加を
最大にすることに一致する。
とどめこの被覆層を利用して基体金属への元素の添加を
最大にすることに一致する。
すなわち、元素としてクロムCr,ジルコニウムZrを選
定する。これは少ない量で本願の所期の目的を達成する
に好適する材料である。更に被覆物質としては錫SnをSn
−Pb系半田に好適するように用いる。
定する。これは少ない量で本願の所期の目的を達成する
に好適する材料である。更に被覆物質としては錫SnをSn
−Pb系半田に好適するように用いる。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用） 本発明は重量％で0.3≦Cr＋Zr≦2.0％（ただしCr 1.5
％以下、Zr 1.0％以下）及び残部が実質的にCuからなる
原料を溶解し、インゴットを作成した後、600〜900℃で
熱間加工を行い、さらに熱処理を施して析出硬化型銅合
金からなる基体金属を作成する工程と、前記基体合金表
面に直接Sn被覆層を形成する工程と、前記Sn被覆層を介
して半田接続する工程とを具備した電子部品の製造方法
である。
％以下、Zr 1.0％以下）及び残部が実質的にCuからなる
原料を溶解し、インゴットを作成した後、600〜900℃で
熱間加工を行い、さらに熱処理を施して析出硬化型銅合
金からなる基体金属を作成する工程と、前記基体合金表
面に直接Sn被覆層を形成する工程と、前記Sn被覆層を介
して半田接続する工程とを具備した電子部品の製造方法
である。
上記した基体金属としてはCuにCrまたはZrの少なくと
も一種を添加することが出来る。そしてその量は0.3≦C
r＋Zr≦2.0％とするがCrの量は1.5％を越えてはならな
い。またZrも1.0％を越えないことが重要である。更に
被覆物質としてSnをめっき等の手段で被覆することがで
きる。この被覆の厚さの好ましい範囲は２μｍより厚く
なければ被覆の役目を達成することはできない。
も一種を添加することが出来る。そしてその量は0.3≦C
r＋Zr≦2.0％とするがCrの量は1.5％を越えてはならな
い。またZrも1.0％を越えないことが重要である。更に
被覆物質としてSnをめっき等の手段で被覆することがで
きる。この被覆の厚さの好ましい範囲は２μｍより厚く
なければ被覆の役目を達成することはできない。
上記におけるCrは第１図に示すように重量比で約0.3
〜1.5の範囲に限定する。この理由はSnの被覆層との関
係から上限については、Crが偏析し易いので1.5％にと
どめた、Crが多い場合には多少導電性は低下するがこの
種の電子部品用にはほとんど問題とならず強度性の向上
による信頼性が極めて高いという特徴が優先する。また
下限については苛酷の条件での使用、すなわち400℃以
上の高温での加工手段折り曲げ頻度の高いものにおいて
Cr単独では添加量が約0.3％未満では強度に不安定要素
が多くなって30％以下の歩留りとなり信頼性が悪い。
〜1.5の範囲に限定する。この理由はSnの被覆層との関
係から上限については、Crが偏析し易いので1.5％にと
どめた、Crが多い場合には多少導電性は低下するがこの
種の電子部品用にはほとんど問題とならず強度性の向上
による信頼性が極めて高いという特徴が優先する。また
下限については苛酷の条件での使用、すなわち400℃以
上の高温での加工手段折り曲げ頻度の高いものにおいて
Cr単独では添加量が約0.3％未満では強度に不安定要素
が多くなって30％以下の歩留りとなり信頼性が悪い。
なお機械的強度、Sn被膜との金属間化合物の形成及び
導電性等の各要素を考慮に入れるとCrの添加量は0.5〜
1.0％の範囲が特に望ましい。
導電性等の各要素を考慮に入れるとCrの添加量は0.5〜
1.0％の範囲が特に望ましい。
また、Zrについても同図に示す通り、0.3〜1.0％の範
囲で添加することが重要であってこれについてもCrと同
等の理由である。
囲で添加することが重要であってこれについてもCrと同
等の理由である。
更にCrとZrとを混合してCuに添加する場合は0.3〜2.0
％とCrまたはZr単独よりもその添加量を多くすることが
出来る。従ってより硬度のリードフレームを形成するの
に都合がよい。
％とCrまたはZr単独よりもその添加量を多くすることが
出来る。従ってより硬度のリードフレームを形成するの
に都合がよい。
なお第１表で示すように添加物のZrが1.2％、Cr1.6％
あるいはCr−Zrの合計が2.4％（Cr1.2％,Zr1.2％）等、
上記範囲を越えると溶解製造上偏析が多くなり、所期の
目的が達成出来なくなることが判明している。
あるいはCr−Zrの合計が2.4％（Cr1.2％,Zr1.2％）等、
上記範囲を越えると溶解製造上偏析が多くなり、所期の
目的が達成出来なくなることが判明している。
また被覆層の厚さを２μｍ以上が好ましい理由は、厚
さが薄いと当然のことながらこの被覆層はポーラス状で
あるからその穴部分から酸素の侵入があって、それ等の
界面が酸化されて半田とのぬれ性等を害する。従って実
用に供しない。
さが薄いと当然のことながらこの被覆層はポーラス状で
あるからその穴部分から酸素の侵入があって、それ等の
界面が酸化されて半田とのぬれ性等を害する。従って実
用に供しない。
なお本発明者等は、添加物としてCr及び／またはZr以
外に半田の成分と同等のSn、あるいはFeについても検討
を行ったがいずれも失敗に終っている。これは第１表の
比較例１〜６に示す通りで硬度または接合強度が不安定
となって実用上、多くの問題を発生することになって好
ましくないことも確認されている。さて上記Cuを含む金
属基体にSnをめっきして作ったりリードフレームは使用
後においても半田との耐候性は低下しないことが確認さ
れた。
外に半田の成分と同等のSn、あるいはFeについても検討
を行ったがいずれも失敗に終っている。これは第１表の
比較例１〜６に示す通りで硬度または接合強度が不安定
となって実用上、多くの問題を発生することになって好
ましくないことも確認されている。さて上記Cuを含む金
属基体にSnをめっきして作ったりリードフレームは使用
後においても半田との耐候性は低下しないことが確認さ
れた。
また本発明における製造方法はCuにCrまたはZrの少な
くとも一方を添加し溶解し、インゴットを作成し、熱間
加工（600〜900℃）をほどこし、板厚0.5mm巾30mm程度
に形成した素材を所定の熱処理を加えてCrおよび／また
はZrの析出硬化型銅合金基体金属に形成した。次いでIC
用リードフレームに好適するようにプレス加工し、350
℃で約10秒加熱し、脱脂した後に酸によって洗浄し、Sn
めっきを約６μｍの厚さに被覆して第２図または第３図
に示すようにIC用リードフレーム（１）に成形した。
くとも一方を添加し溶解し、インゴットを作成し、熱間
加工（600〜900℃）をほどこし、板厚0.5mm巾30mm程度
に形成した素材を所定の熱処理を加えてCrおよび／また
はZrの析出硬化型銅合金基体金属に形成した。次いでIC
用リードフレームに好適するようにプレス加工し、350
℃で約10秒加熱し、脱脂した後に酸によって洗浄し、Sn
めっきを約６μｍの厚さに被覆して第２図または第３図
に示すようにIC用リードフレーム（１）に成形した。
つまり本発明方法においては、従来析出硬化型合金を
得る際に不可欠といわれている高温における容体化処
理、急冷等の煩雑な工程を必要とせずに析出硬化型銅合
金が得られるというものである。
得る際に不可欠といわれている高温における容体化処
理、急冷等の煩雑な工程を必要とせずに析出硬化型銅合
金が得られるというものである。
このIC用リードフレームの評価の一部である加熱試験
を次の通り行った。大気中で約100〜150℃に保持し、30
0時間放置した後にPb−Sn半田液（約260℃）浸漬（約５
秒）してから接合強度及び折曲げ強度で評価したところ
ほとんど剥離は見られなかった。また、上記とは逆にPb
−Sn半田液（約260℃）浸漬（約５秒）し、半田を接着
した後に大気中で100〜150℃で加熱した先の評価方法と
は全く逆の試験においてもほとんど変化はないことを確
認した。
を次の通り行った。大気中で約100〜150℃に保持し、30
0時間放置した後にPb−Sn半田液（約260℃）浸漬（約５
秒）してから接合強度及び折曲げ強度で評価したところ
ほとんど剥離は見られなかった。また、上記とは逆にPb
−Sn半田液（約260℃）浸漬（約５秒）し、半田を接着
した後に大気中で100〜150℃で加熱した先の評価方法と
は全く逆の試験においてもほとんど変化はないことを確
認した。
上記本発明に係るリードフレームは第４図に示すよう
に一本の長い板体を切断して組立てることも出来る。こ
れは約0.4mmの厚さで巾が約2mmと板状にしたものでスプ
ールに巻き込んで収納できる。またその直径が例えば0.
45mmにした線状とすることも出来る。
に一本の長い板体を切断して組立てることも出来る。こ
れは約0.4mmの厚さで巾が約2mmと板状にしたものでスプ
ールに巻き込んで収納できる。またその直径が例えば0.
45mmにした線状とすることも出来る。
（実施例） 次に実施例を説明する。99.9％の純銅に重量比で約1.
5％クロムを添加して溶解し、Cu−Cr合金製のインゴッ
トを作り、このインゴットを鍛造した後に必要に応じて
750℃にて１時間焼鈍し、次に600〜900℃での熱間圧延
を施し、さらに熱処理を施して巾約30mm、厚さ約0.25mm
長さ約500mmのIC用リードフレーム素材を形成した。な
お、この時の熱処理条件としては400−650℃で数分〜数
時間程度の処理を行うことが好ましい。この素材を所定
の形状にプレス等の手段によって打ち抜いた後に脱脂し
酸洗して洗浄しこれに厚さ約６μｍのSnめっきを被覆し
てリードフレームを完成した。
5％クロムを添加して溶解し、Cu−Cr合金製のインゴッ
トを作り、このインゴットを鍛造した後に必要に応じて
750℃にて１時間焼鈍し、次に600〜900℃での熱間圧延
を施し、さらに熱処理を施して巾約30mm、厚さ約0.25mm
長さ約500mmのIC用リードフレーム素材を形成した。な
お、この時の熱処理条件としては400−650℃で数分〜数
時間程度の処理を行うことが好ましい。この素材を所定
の形状にプレス等の手段によって打ち抜いた後に脱脂し
酸洗して洗浄しこれに厚さ約６μｍのSnめっきを被覆し
てリードフレームを完成した。
この評価を第１表の実施例１に示す。すなわち強度を
充分備えており、耐酸化、接合強度、耐候性において極
めて良い結果を得た。ただ表面にわずかであるが表面荒
れ現象が表われるが実用上ほとんど問題とならない。実
施例２は上記実施例１と同様の製造方法で形成したもの
であるがCrの量をわずかに少なくしたものである。これ
は実施例１で発生した表面荒れ現象もなくなり、外観も
すぐれているのでダイオード等のようにその一部を直接
電極として用いる場合に好適する。
充分備えており、耐酸化、接合強度、耐候性において極
めて良い結果を得た。ただ表面にわずかであるが表面荒
れ現象が表われるが実用上ほとんど問題とならない。実
施例２は上記実施例１と同様の製造方法で形成したもの
であるがCrの量をわずかに少なくしたものである。これ
は実施例１で発生した表面荒れ現象もなくなり、外観も
すぐれているのでダイオード等のようにその一部を直接
電極として用いる場合に好適する。
以下実施例３〜実施例９はいずれも上記実施例同様の
製造方法で形成したものでCrとZrとを混合した金属基体
としたものである。この実施例３〜９までは特に強度と
耐候性にすぐれているという特徴がある。実施例10及び
11は添加物にZrを用いたもので外表面にやや荒れ現象が
見られるものの所期の目的を達成することが実験的に立
証されている。
製造方法で形成したものでCrとZrとを混合した金属基体
としたものである。この実施例３〜９までは特に強度と
耐候性にすぐれているという特徴がある。実施例10及び
11は添加物にZrを用いたもので外表面にやや荒れ現象が
見られるものの所期の目的を達成することが実験的に立
証されている。
［発明の効果］ 上記のように本発明に係るリードフレームは、その形
状をどのようにしてもよく、IC用のリードフレームを始
めダイオード，トランジスタ及びサイリスタ等の電子部
品用のリード端子（一部の電極としても可）として極め
て有効である。
状をどのようにしてもよく、IC用のリードフレームを始
めダイオード，トランジスタ及びサイリスタ等の電子部
品用のリード端子（一部の電極としても可）として極め
て有効である。
すなわち金属基体はCuを主成分とし、これにCr,Zrの
少なくとも一部を限定して添加することと、更に最小限
に直接めっき（Sn）することを相乗させることによっ
て、所期の目的である電気抵抗が小さい、引張り強度、
曲げ加工、高温特性及びび半田耐候性等にすぐれ電子部
品用のリード材として信頼性の極めて高いものとなり、
実用性が高い。またSnのめっきも１回で完成するのでそ
れほど製造工程を複雑化することがなく価格も安価であ
る。
少なくとも一部を限定して添加することと、更に最小限
に直接めっき（Sn）することを相乗させることによっ
て、所期の目的である電気抵抗が小さい、引張り強度、
曲げ加工、高温特性及びび半田耐候性等にすぐれ電子部
品用のリード材として信頼性の極めて高いものとなり、
実用性が高い。またSnのめっきも１回で完成するのでそ
れほど製造工程を複雑化することがなく価格も安価であ
る。
第１図は本発明電子部品の組成範囲を説明するための説
明図、第２図は本発明の一実施例であるリードフレーム
を用いて形成したICの横断面図、第３図は第２図に用い
たリードフレームの正面図、第４図は本発明に係る他の
リードフレームを用いて形成した半導体装置の斜視図で
ある。
明図、第２図は本発明の一実施例であるリードフレーム
を用いて形成したICの横断面図、第３図は第２図に用い
たリードフレームの正面図、第４図は本発明に係る他の
リードフレームを用いて形成した半導体装置の斜視図で
ある。
フロントページの続き (72)発明者 桜井 寿春 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝トランジスタ工場内 (72)発明者 阿部 剛弓 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝トランジスタ工場内 (56)参考文献 特開 昭54−100257（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−115775（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−126467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−13450（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−20404（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭53−42390（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭51−43721（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許3717511（ＵＳ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】重量％で0.3≦Cr＋Zr≦2.0％（ただしCr
1.5％以下、Zr 1.0％以下）及び残部が実質的にCuから
なる原料を溶解し、インゴットを作成した後600℃〜900
℃で熱間加工を行い、さらに熱処理を施して析出硬化型
銅合金からなる基体金属を作成する工程と、前記基体合
金表面に直接Sn被覆層を形成する工程と、前記Sn被覆層
を介して半田接続する工程とを具備したことを特徴とす
る電子部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2227911A JP2537301B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 電子部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2227911A JP2537301B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 電子部品の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56207190A Division JPS58108761A (ja) | 1981-12-23 | 1981-12-23 | 電子部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03115547A JPH03115547A (ja) | 1991-05-16 |
| JP2537301B2 true JP2537301B2 (ja) | 1996-09-25 |
Family
ID=16868234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2227911A Expired - Lifetime JP2537301B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 電子部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2537301B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2786019B2 (ja) * | 1991-02-14 | 1998-08-13 | 冨岡 裕子 | 装飾用電灯 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3717511A (en) | 1967-08-16 | 1973-02-20 | Kabel Metallwerke Ghh | Process for making hardenable copper alloy products |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4066320A (en) * | 1976-09-30 | 1978-01-03 | Western Electric Company, Inc. | Electrical conductor terminating system |
| JPS54100257A (en) * | 1978-01-25 | 1979-08-07 | Toshiba Corp | Lead frame |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP2227911A patent/JP2537301B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3717511A (en) | 1967-08-16 | 1973-02-20 | Kabel Metallwerke Ghh | Process for making hardenable copper alloy products |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03115547A (ja) | 1991-05-16 |
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