JP2883524B2 - 半導体リードフレーム用銅合金 - Google Patents
半導体リードフレーム用銅合金Info
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Description
導体リードフレーム用銅合金に関し、更に詳述すれば,
Agめっきの突起状析出が発生しにくい半導体リードフ
レーム用銅合金に関する。
熱放散性が優れていると共に、製造コストも低い銅系材
料が多く用いられている。銅合金製半導体用リードフレ
ームは、銅合金素材をスタンピング又はエッチングによ
りリードフレームに加工した後、めっきが施される。半
導体の組立て工程において、リードフレームは、素子を
リードフレームに接合するダイボンディング工程及び素
子とリードフレームをAu線で接続するワイヤボンディ
ング工程を経た後、樹脂封止され半導体となる。このリ
ードフレームへのめっきは、通常、素子が搭載されるパ
ッド部及びAu線で接続されるインナーリード先端部に
なされ、Agめっきが施される。Agめっきは耐酸化性
が優れているので、ダイボンディング及びワイヤボンデ
ィングにおける加熱を受けた後にも、素子及びAu線と
リードフレームとの間に良好な接合を保持する。
性を持つ反面、めっきの中では均一な析出状態を得るの
が比較的難しいという難点がある。特に、このAgめっ
きは素材表面の影響を受け、析出状態が不均一になる場
合がある。特に、Ag粒子が局所的に析出し、数〜数十
μm径で高さが数μmの突起が発生した場合は、素子及
びAu線とリードフレームとの接合の信頼性を低下させ
る要因となり得る。
する手段として、0.1〜0.3μm程度のCu下地め
っき層を、Agめっき層と銅合金からなるリードフレー
ム本体との間に設けることが有効な場合がある。
き層は、Cuめっき条件及びリードフレームの使用条件
によっては、耐酸化性、特に酸化皮膜の密着性等に問題
があったり、リードフレームを構成する銅合金素材によ
っては、このようなCu下地層を設けることが有効でな
かったりする場合がある。また、このCu下地めっき層
を設けることは製造コストを上昇させる要因になってお
り、Cu下地めっき層以外の手段により、低コストでA
gめっき層におけるAg粒子の突起状析出を防止する技
術の開発が要望されている。
のであって、銅合金素材自体の改善によりAgめっきの
突起状析出を防止することができ、Agめっきの突起状
析出が発生しにくい半導体リードフレーム用銅合金を提
供することを目的とする。
ドフレーム用銅合金は、Agめっきが施される半導体リ
ードフレーム用銅合金において、不純物元素のMg及び
Caの含有量をMg:10重量ppm以下、Ca:10
重量ppm以下に規制したことを特徴とする。
下のような組成を有するものを使用することができる。
先ず、この第1の銅合金は、Fe:1.0乃至3.0重
量%、P:0.015乃至0.15重量%及びZn:
0.05乃至0.20重量%を含有し、残部が銅及び不
可避的不純物である。そして、第2の銅合金は、Fe:
1.0乃至3.0重量%、P:0.015乃至0.15
重量%、Zn:0.05乃至0.20重量%及びAl:
0.0010乃至0.020重量%を含有し、残部が銅
及び不可避的不純物である。
合金の不純物の規制理由並びに成分添加理由及び組成限
定理由について説明する。
要な要件である不純物元素について説明する。本発明者
等はAgめっきの突起状析出の原因について詳細に調査
した結果、その原因は銅合金中に不純物として存在する
Mg及びCaによるものであることを見い出した。
0.1Zn合金にAgめっきを行ったときに生じた突起
を研磨により除去し、Ag突起下部に存在する銅合金中
の介在物をエネルギ分散型X線検出器付き走査電子顕微
鏡(EDX−SEM)で分析した結果を示す。この図1
から明らかなように、Ag突起の原因として、CaとP
からなる介在物が検出されている。
介在物によりAg突起が発生する原因としては以下のよ
うに考えられる。即ち、Mg及びCaは標準電極電位の
値が夫々Mg:−2.37V、Ca:−2.84VとA
gの値:0.80Vより低い(卑である)ため、Agめ
っきの際にこれらの元素がAgイオンと置換することに
より、介在物の部分に置換したAgの析出が生じ、これ
が原因となって電流集中により突起状の析出を形成す
る。
有量とAgめっきの突起状析出との関係を詳細に調査し
た結果、Agめっきの突起状析出が生じないためのこれ
らの元素の許容量として、Mg及びCaの上限値がいず
れも10重量ppmであることを見い出した。即ち、不
純物元素であるMg及びCaは、いずれも10重量pp
mを超えると、Agめっきの突起状析出の発生が顕著に
なるのである。従って、不純物元素Mg及びCaの含有
量はMg:10重量ppm以下、Ca:10重量ppm
以下とする。
各種スクラップ、特に電線屑等から混入する。従って、
これらの元素を低減する方法としては、原料を選別して
もよいし、原料段階での混入防止が困難である場合は溶
解時に酸素を含むガスを溶湯中にバブリングする等の方
法でこれらの不純物元素を酸化し、のろとして除去して
もよく、処理コスト等を勘案して適宜選択すればよい。
材の添加成分について説明する。
上させる元素である。Feの含有量が1.0重量%未満
の場合には、この強度向上効果が得られない。このた
め、Fe含有量は1.0重量%以上、好ましくは1.6
重量%以上とする。一方、Feを3.0重量%を超えて
含有すると、導電率が低下すると共に、Feの晶出物が
巨大化し、これによりAgめっき層の密着性が劣化する
と共に、金型の磨耗が発生しやすくなる。このため、F
eの含有量は3.0重量%以下、好ましくは2.4重量
%以下とする。従って、Fe含有量は1.0乃至3.0
重量%、好ましくは1.6乃至2.4重量%である。
として添加される。P含有量が0.015重量%未満の
場合にはその添加効果が少ない。また、Pを0.15重
量%を超えて添加すると、熱間加工性が低下すると共
に、導電率が低下する。このため、P含有量は0.01
5乃至0.15重量%とする。
向上させる。Znの含有量が0.05重量%未満では、
その添加効果が得られない。また、Znの含有量が0.
20重量%を超えると、はんだ濡れ性の低下及び導電率
の低下が生じる。このため、Znの含有量は0.05乃
至0.20重量%とする。
感受性及び熱間加工時の割れ感受性を改善し、割れにく
くする元素である。このため、必要に応じて添加する。
Al含有量が0.0010重量%未満の場合には、その
添加効果は不十分であり、0.0200重量%を超えて
Alを添加しても、その効果は飽和し、逆にめっきの密
着性及びはんだ濡れ性を阻害する。このため、Alの含
有量は0.0010乃至0.0200重量%とする。
は、上述のCu−Fe−P−Zn系銅合金に限らず、種
々の銅合金をベースとすることができる。不純物元素で
あるMg及びCaの含有量を10重量ppm以下と規制
する限り、本発明の目的を達成することができる。
と比較して説明する。下記表1に示す組成の銅合金を、
電気炉を使用して木炭の被覆下で大気中で溶解した。
ックモールドに鋳造し、厚さが50mm、幅が70m
m、長さが180mmの鋳塊を製作した。これらの鋳塊
を表裏面で夫々2.5mmだけ研削した後、900℃の
温度で厚さが15mmになるまで熱間圧延し、その後7
00℃の温度から水中に急冷した。この熱間圧延材の表
面のスケールをグラインダにより除去した後、厚さが
0.5mmになるまで冷間圧延した。この冷間圧延材を
600℃の温度で1時間加熱した後、冷却途中で475
℃に到達した時点で更に3時間、475℃の温度で加熱
した。次いで、酸洗いした後、冷間圧延により厚さが
0.25mmの板を得た。
25mm、長さが60mmの試験片を切り出し、下記条
件でCu下地めっき及びAgめっきを行った後、40倍
の実体顕微鏡で表面を観察し、Agめっきの突起状析出
の発生量を測定した。その結果を下記表2に示す。但
し、比較例7は比較例6と同一材料を使用し、これにC
u下地めっきを施さずにAgめっきのみを施したもので
ある。
製) 温度 :60℃ 電流密度 :50A/dm2
及びMg含有量が10重量ppm以下であるから、突起
状析出の量は0.08個/cm2以下と極めて少ない。
これに対し、比較例の試験片5、6はCa又はMgの含
有量が多いので、10重量ppmを超えているので、突
起状析出の量は実施例の場合より1桁又は2桁多い。ま
た、比較例7はCu下地めっき層がないため、突起状析
出の量が更に多い。
体リードフレーム用銅合金は、不純物元素のCa及びM
gの含有量を10重量ppm以下に規制したので、その
上に形成されるAgめっき層におけるAg粒子の突起状
析出を防止することができ、低コストで、高品質の半導
体用リードフレームを得ることができる。
DX−SEMで分析した結果を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 Agめっきが施される半導体リードフレ
ーム用銅合金において、不純物元素のMg及びCaの含
有量をMg:10重量ppm以下、Ca:10重量pp
m以下に規制したことを特徴とする半導体リードフレー
ム用銅合金。 - 【請求項2】 Agめっきが施される半導体リードフレ
ーム用銅合金において、Fe:1.0乃至3.0重量
%、P:0.015乃至0.15重量%及びZn:0.
05乃至0.20重量%を含有し、残部が銅及び不可避
的不純物であり、不純物元素のMg及びCaの含有量を
Mg:10重量ppm以下、Ca:10重量ppm以下
に規制したことを特徴とする半導体リードフレーム用銅
合金。 - 【請求項3】 Agめっきが施される半導体リードフレ
ーム用銅合金において、Fe:1.0乃至3.0重量
%、P:0.015乃至0.15重量%、Zn:0.0
5乃至0.20重量%及びAl:0.0010乃至0.
020重量%を含有し、残部が銅及び不可避的不純物で
あり、不純物元素のMg及びCaの含有量をMg:10
重量ppm以下、Ca:10重量ppm以下に規制した
ことを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24334093A JP2883524B2 (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 半導体リードフレーム用銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24334093A JP2883524B2 (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 半導体リードフレーム用銅合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0797646A JPH0797646A (ja) | 1995-04-11 |
JP2883524B2 true JP2883524B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=17102374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24334093A Expired - Lifetime JP2883524B2 (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | 半導体リードフレーム用銅合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2883524B2 (ja) |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP24334093A patent/JP2883524B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
二塚錬成、「銅系リードフレーム材の開発動向と二,三の問題」、金属、株式会社アグネ、平成元年7月、第59巻第7号、第77−85頁 |
黒柳卓、「最近の半導体パッケージ用銅合金材料の動向」、古河電工時報、昭和55年7月、第103−113頁 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0797646A (ja) | 1995-04-11 |
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