JP3318309B2 - リードフレームおよびリードフレーム用銅合金 - Google Patents
リードフレームおよびリードフレーム用銅合金Info
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- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
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- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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Description
【０００１】
【従来の技術】本発明は、いわゆる樹脂封止型半導体パ
ッケージの銅合金リードフレーム、および新規な表面層
構造を有する銅合金に関するものである。
ッケージの銅合金リードフレーム、および新規な表面層
構造を有する銅合金に関するものである。
【０００２】
【発明の属する技術分野】半導体デバイスのプラスチッ
クパッケージは熱硬化性樹脂によって半導体チップを封
止するパッケージが、経済性と量産性に優れることか
ら、主流となっている。プラスチックパッケージの構造
としては、以前はリード装入実装デバイスであるＤＩＰ
（デュアルインラインパッケージ）が主流であった。現
在は、実装密度の向上の要求から、表面実装デバイスで
あるＳＯＰ（スモールアウトラインパッケージ）、ＱＦ
Ｐ（クワッドフラットパッケージ）等が次第に主流とな
り、特に入出力信号の増加に対応可能なＱＦＰが多用さ
れている。さらに、最近の電子部品の小型化の要求に伴
って厚さ１ｍｍのＴＳＯＰ（シンスモールアウトライン
パッケージ）やＴＱＦＰ（シンクワッドフラットパッケ
ージ）、厚さ０．５ｍｍのＵＳＯＰ（ウルトラスモール
アウトラインパッケージ）といった薄型のパッケージも
登場している。
クパッケージは熱硬化性樹脂によって半導体チップを封
止するパッケージが、経済性と量産性に優れることか
ら、主流となっている。プラスチックパッケージの構造
としては、以前はリード装入実装デバイスであるＤＩＰ
（デュアルインラインパッケージ）が主流であった。現
在は、実装密度の向上の要求から、表面実装デバイスで
あるＳＯＰ（スモールアウトラインパッケージ）、ＱＦ
Ｐ（クワッドフラットパッケージ）等が次第に主流とな
り、特に入出力信号の増加に対応可能なＱＦＰが多用さ
れている。さらに、最近の電子部品の小型化の要求に伴
って厚さ１ｍｍのＴＳＯＰ（シンスモールアウトライン
パッケージ）やＴＱＦＰ（シンクワッドフラットパッケ
ージ）、厚さ０．５ｍｍのＵＳＯＰ（ウルトラスモール
アウトラインパッケージ）といった薄型のパッケージも
登場している。
【０００３】これらのパッケージの組み立てにおいて、
リードフレームに半導体チップをＡｇペーストなどを用
いて加熱接着するか、あるいはＡｕ，Ａｇなどのめっき
層を介してはんだ付けもしくはＡｇろう付けし、その後
樹脂封止を行い、樹脂封止を行ったあとに、アウターリ
ードに電気めっきによる外装を行うのが一般的である。
外装めっきの目的は、リードの耐食性を向上させるた
め、および後の実装工程において基板実装を容易にする
ためである。外装電気めっきを行うための前処理として
は、化学研磨が行われる。この目的は、前工程で封止樹
脂をキュアした際にアウターリードが加熱されて生じた
酸化層を除去するためであり、化学研磨により除去する
厚さは数μm程度である。外装めっき用材料としては、
半田濡れ性の良好な半田が用いられる。半田は６３質量
％Ｓｎ−３７質量％Ｐｂ付近の共晶組成において融点が
１８３℃と最も低くなり濡れ性も良好となるが、続くト
リミング工程でアウターリードがしごかれた際に半田く
ずが発生しないように硬度を上げる必要があり、Sn濃度
を８０〜９０ｗｔ％とするのが一般的である。
リードフレームに半導体チップをＡｇペーストなどを用
いて加熱接着するか、あるいはＡｕ，Ａｇなどのめっき
層を介してはんだ付けもしくはＡｇろう付けし、その後
樹脂封止を行い、樹脂封止を行ったあとに、アウターリ
ードに電気めっきによる外装を行うのが一般的である。
外装めっきの目的は、リードの耐食性を向上させるた
め、および後の実装工程において基板実装を容易にする
ためである。外装電気めっきを行うための前処理として
は、化学研磨が行われる。この目的は、前工程で封止樹
脂をキュアした際にアウターリードが加熱されて生じた
酸化層を除去するためであり、化学研磨により除去する
厚さは数μm程度である。外装めっき用材料としては、
半田濡れ性の良好な半田が用いられる。半田は６３質量
％Ｓｎ−３７質量％Ｐｂ付近の共晶組成において融点が
１８３℃と最も低くなり濡れ性も良好となるが、続くト
リミング工程でアウターリードがしごかれた際に半田く
ずが発生しないように硬度を上げる必要があり、Sn濃度
を８０〜９０ｗｔ％とするのが一般的である。
【０００４】これらのパッケージの信頼性に関する最大
の課題は、表面実装時に発生するパッケージ・クラック
や剥離の問題である。パッケージの剥離のメカニズム
は、半導体パッケージを組み立てた後、樹脂とダイパッ
ド（リードフレームの半導体チップを載せる部分）との
密着性が低い場合、後の熱処理時の熱応力によって生じ
るものである。パッケージクラックの発生メカニズムは
以下のとおりである。半導体パッケージを組み立てた
後、モールド樹脂が大気より吸湿するため、後の表面実
装での加熱において水分が気化し、パッケージ内部にク
ラックがあると、剥離面に水蒸気が印加されて内圧とし
て作用する。この内圧によりパッケージに膨れを生じた
り、樹脂が内圧に耐えられずクラックを生じたりする。
表面実装後のパッケージにクラックが発生すると水分や
不純物が侵入しチップを腐食させるため半導体としての
機能を害する。また、パッケージが膨れることで外観不
良となり商品価値が失われる。このようなパッケージク
ラックや剥離の問題は、近年パッケージの薄型の進展に
伴って顕著となっている。
の課題は、表面実装時に発生するパッケージ・クラック
や剥離の問題である。パッケージの剥離のメカニズム
は、半導体パッケージを組み立てた後、樹脂とダイパッ
ド（リードフレームの半導体チップを載せる部分）との
密着性が低い場合、後の熱処理時の熱応力によって生じ
るものである。パッケージクラックの発生メカニズムは
以下のとおりである。半導体パッケージを組み立てた
後、モールド樹脂が大気より吸湿するため、後の表面実
装での加熱において水分が気化し、パッケージ内部にク
ラックがあると、剥離面に水蒸気が印加されて内圧とし
て作用する。この内圧によりパッケージに膨れを生じた
り、樹脂が内圧に耐えられずクラックを生じたりする。
表面実装後のパッケージにクラックが発生すると水分や
不純物が侵入しチップを腐食させるため半導体としての
機能を害する。また、パッケージが膨れることで外観不
良となり商品価値が失われる。このようなパッケージク
ラックや剥離の問題は、近年パッケージの薄型の進展に
伴って顕著となっている。
【０００５】ここで、パッケージクラックや剥離の問題
は樹脂とダイパットとの密着性不良に起因するが、樹脂
とダイパットとの密着性に最も大きな影響を及ぼしてい
るのが、リードフレーム母材がパッケージ種組立工程中
のダイボンディングやワイヤボンディングといった加熱
工程を経ているため、Ａｇなどのめっき前に母材の表面
に数十〜数百ｎｍの厚さに形成された酸化膜である。し
たがってダイパット表面で酸化膜を介して銅合金と樹脂
が接しているため、この酸化膜がリードフレーム母材へ
の樹脂と密着性に重大な影響を及ぼす。
は樹脂とダイパットとの密着性不良に起因するが、樹脂
とダイパットとの密着性に最も大きな影響を及ぼしてい
るのが、リードフレーム母材がパッケージ種組立工程中
のダイボンディングやワイヤボンディングといった加熱
工程を経ているため、Ａｇなどのめっき前に母材の表面
に数十〜数百ｎｍの厚さに形成された酸化膜である。し
たがってダイパット表面で酸化膜を介して銅合金と樹脂
が接しているため、この酸化膜がリードフレーム母材へ
の樹脂と密着性に重大な影響を及ぼす。
【０００６】ところでリードフレーム用素材としては、
４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金を代表とするＦｅ−Ｎｉ系合金
と、銅合金が使われている。４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金はセ
ラミクスと熱膨張係数が近似するためセラミクスパッケ
ージ用素材として従来より用いられ、プラスチックパッ
ケージにおいても高信頼性リードフレーム素材として用
いられてきた。しかし、Ｆｅ−Ｎｉ系合金はＣｕ合金に
比べて導電率が低いという欠点があり、近年のパッケー
ジへの要求である高熱放散化や信号伝達の高速化への対
応には不利である。この点、高い導電性をもつ銅合金は
熱放散や高速信号伝達において有利であり、より高性能
なパッケージの設計が可能である。
４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金を代表とするＦｅ−Ｎｉ系合金
と、銅合金が使われている。４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金はセ
ラミクスと熱膨張係数が近似するためセラミクスパッケ
ージ用素材として従来より用いられ、プラスチックパッ
ケージにおいても高信頼性リードフレーム素材として用
いられてきた。しかし、Ｆｅ−Ｎｉ系合金はＣｕ合金に
比べて導電率が低いという欠点があり、近年のパッケー
ジへの要求である高熱放散化や信号伝達の高速化への対
応には不利である。この点、高い導電性をもつ銅合金は
熱放散や高速信号伝達において有利であり、より高性能
なパッケージの設計が可能である。
【０００７】銅合金圧延の結晶方位に関しては、（１１
０）［１１２］が主たる圧延方位であることが古くから
知られており、（Progress in Metal Physics, 1. By B
ruceChalmers,１９４９、 第297頁）。近年のより精密
な測定では（１２３）（）＋（１４６）〔２１
〕という表現も見られる（Ｈ.Ｈｕand Ｓ. Goodman:
Trans. AIME， ２２７ （１９６３），６２７）。これ
らの測定ではＸ線が表面から数十μｍまで侵入して得ら
れたもので、バルクのほぼ平均的性質をとらえている
が、表面１μｍ程度の極表層の結晶方位の研究、またこ
の方位と酸化膜密着性との関係の研究および表層の結晶
方位についてはこれまで知見はなかった。
０）［１１２］が主たる圧延方位であることが古くから
知られており、（Progress in Metal Physics, 1. By B
ruceChalmers,１９４９、 第297頁）。近年のより精密
な測定では（１２３）（）＋（１４６）〔２１
〕という表現も見られる（Ｈ.Ｈｕand Ｓ. Goodman:
Trans. AIME， ２２７ （１９６３），６２７）。これ
らの測定ではＸ線が表面から数十μｍまで侵入して得ら
れたもので、バルクのほぼ平均的性質をとらえている
が、表面１μｍ程度の極表層の結晶方位の研究、またこ
の方位と酸化膜密着性との関係の研究および表層の結晶
方位についてはこれまで知見はなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銅合金
は前述の酸化膜密着性においてＦｅ−Ｎｉ合金に比べて
劣るため樹脂とダイパッドの間に剥離を生じやすく、パ
ッケージクラックや剥離といった問題が発生しやすかっ
た。したがって信頼性の高いパッケージを製造するため
の酸化膜密着性の高い銅合金の開発が必要とされてい
た。
は前述の酸化膜密着性においてＦｅ−Ｎｉ合金に比べて
劣るため樹脂とダイパッドの間に剥離を生じやすく、パ
ッケージクラックや剥離といった問題が発生しやすかっ
た。したがって信頼性の高いパッケージを製造するため
の酸化膜密着性の高い銅合金の開発が必要とされてい
た。
【０００９】また、上述以外に、リードフレーム材には
次のような性能が要求される。まず、パッケージの薄型
化の要求からは、リードフレーム材を薄くする必要があ
り、その結果、板厚は、最近では０．１５ｍｍ、０．１
２５ｍｍといった薄い材料が主流となっている。このよ
うなリードフレームの薄型化、狭小化はフレーム全体や
リードの剛性を低下させ、アセンブリ工程内でのインナ
ーリードの変形やデバイス実装時のアウターリードの変
形を引き起こす。このようなトラブルを防止するために
は、使用されるリードフレーム材料に対し、より高い強
度が要求される。さらに、リードフレームのパターン形
成時に必要な優れたエッチング性およびプレス加工性を
有し、さらに実装後の半田接合部の信頼性が高いことな
ど多岐多様な特性が要求される。
次のような性能が要求される。まず、パッケージの薄型
化の要求からは、リードフレーム材を薄くする必要があ
り、その結果、板厚は、最近では０．１５ｍｍ、０．１
２５ｍｍといった薄い材料が主流となっている。このよ
うなリードフレームの薄型化、狭小化はフレーム全体や
リードの剛性を低下させ、アセンブリ工程内でのインナ
ーリードの変形やデバイス実装時のアウターリードの変
形を引き起こす。このようなトラブルを防止するために
は、使用されるリードフレーム材料に対し、より高い強
度が要求される。さらに、リードフレームのパターン形
成時に必要な優れたエッチング性およびプレス加工性を
有し、さらに実装後の半田接合部の信頼性が高いことな
ど多岐多様な特性が要求される。
【００１０】本発明は、パッケージクラックや剥離の問
題に対処するために酸化膜密着性を向上させ、しかもパ
ッケージの熱放散性や動作速度を高めた銅合金リードフ
レーム、および新規な極表層構造を有する銅合金を提供
することを目的としている。
題に対処するために酸化膜密着性を向上させ、しかもパ
ッケージの熱放散性や動作速度を高めた銅合金リードフ
レーム、および新規な極表層構造を有する銅合金を提供
することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、特に研磨
などによる酸化膜除去処理が施されない銅合金の酸化膜
密着性と母材の極表面の結晶配向との関係について鋭意
研究を行ったところ、驚くべきことには、銅合金極表層
の結晶配向を制御することで酸化膜密着性を向上させる
ことが可能であることを見出した。以下にその具体的方
法について述べる。
などによる酸化膜除去処理が施されない銅合金の酸化膜
密着性と母材の極表面の結晶配向との関係について鋭意
研究を行ったところ、驚くべきことには、銅合金極表層
の結晶配向を制御することで酸化膜密着性を向上させる
ことが可能であることを見出した。以下にその具体的方
法について述べる。
【００１２】本発明の銅合金リードフレームは、ＸＲＤ
の薄膜法にて評価される極表面の結晶配向において、
｛１１１｝ピーク強度に対する｛１００｝ピーク強度比
を０．０４以下としたことによって酸化膜密着性を向上
させたことを特徴とする。このリードフレームは樹脂封
止されるあらゆるリードフレームであってよいが、特
に、樹脂封止前に半導体チップとの接着面に貴金属やニ
ッケルなどのめっきが施されるリードフレームが好まし
い。
の薄膜法にて評価される極表面の結晶配向において、
｛１１１｝ピーク強度に対する｛１００｝ピーク強度比
を０．０４以下としたことによって酸化膜密着性を向上
させたことを特徴とする。このリードフレームは樹脂封
止されるあらゆるリードフレームであってよいが、特
に、樹脂封止前に半導体チップとの接着面に貴金属やニ
ッケルなどのめっきが施されるリードフレームが好まし
い。
【００１３】また銅合金は、リードフレーム用のあらゆ
る銅合金であってよく、特に、本発明が特徴とする結晶
配向は、粒子分散型や析出硬化型などの各種成分系の銅
合金にて実現される。しかしながら、特に好ましい銅合
金は、質量割合にて、Ｃｒ：０．０４〜０．４％、Ｚ
ｒ：０．０３％〜０．２５％、およびＺｎ：０．０６〜
２．０％を含有し、残部をＣｕおよび不可避的不純物か
らなる（以下、残部については同じ）銅合金、Ｃｒ：
０．０４〜０．４％、Ｚｒ：０．０３％〜０．２５％、
およびＺｎ：０．０６〜２．０％を含有し、さらに、Ｎ
ｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｐ，ＭｇおよびＳｉからなる群
より選択される１種または２種以上を総量で０．０１〜
１．０％を含有する銅合金、Ｃｒ：０．０４〜０．４
％、Ｚｒ：０．０３％〜０．２５％、Ｚｎ：０．０６〜
２．０％、Ｆｅ：０．１〜１．８％および、Ｔｉ：０．
１〜０．８％を含有する銅合金、および、Ｃｒ：０．０
４〜０．４％、Ｚｒ：０．０３％〜０．２５％、Ｚｎ：
０．０６〜２．０％、Ｆｅ：０．１〜１．８％、Ｔｉ：
０．１〜０．８％を含有し、さらに、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｉ
ｎ，Ｍｎ，Ｐ，ＭｇおよびＳｉからなる群より選択され
る１種または２種以上を総量で０．０１〜１．０％を含
有する銅合金が好ましい。
る銅合金であってよく、特に、本発明が特徴とする結晶
配向は、粒子分散型や析出硬化型などの各種成分系の銅
合金にて実現される。しかしながら、特に好ましい銅合
金は、質量割合にて、Ｃｒ：０．０４〜０．４％、Ｚ
ｒ：０．０３％〜０．２５％、およびＺｎ：０．０６〜
２．０％を含有し、残部をＣｕおよび不可避的不純物か
らなる（以下、残部については同じ）銅合金、Ｃｒ：
０．０４〜０．４％、Ｚｒ：０．０３％〜０．２５％、
およびＺｎ：０．０６〜２．０％を含有し、さらに、Ｎ
ｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｐ，ＭｇおよびＳｉからなる群
より選択される１種または２種以上を総量で０．０１〜
１．０％を含有する銅合金、Ｃｒ：０．０４〜０．４
％、Ｚｒ：０．０３％〜０．２５％、Ｚｎ：０．０６〜
２．０％、Ｆｅ：０．１〜１．８％および、Ｔｉ：０．
１〜０．８％を含有する銅合金、および、Ｃｒ：０．０
４〜０．４％、Ｚｒ：０．０３％〜０．２５％、Ｚｎ：
０．０６〜２．０％、Ｆｅ：０．１〜１．８％、Ｔｉ：
０．１〜０．８％を含有し、さらに、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｉ
ｎ，Ｍｎ，Ｐ，ＭｇおよびＳｉからなる群より選択され
る１種または２種以上を総量で０．０１〜１．０％を含
有する銅合金が好ましい。
【００１４】なお、ＸＲＤ(X-ray diffraction)による
リードフレームの極表層の結晶配向とは、例えば、理学
電気（株）製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２０００においてＣ
ｏ管球を用い、２θ走査面が試料に垂直で圧延方向（Ｒ
Ｄ）を含み、かつＸ線の入射角（α）を、試料面に対し
て５°の角度となるように入射させ（図１）、２θ走査
で検出される｛１１１｝面の積分強度と｛２００｝面か
らの回折線のピークの積分強度をそれぞれ求め、これら
の比を算出して評価するものである。通常のＸ線回折測
定法においては、図２に示すように試料面に対してＸ線
の入射角と反射角が等しくなる関係を保つ。このため、
実際の装置では、Ｘ線発生源である管球が固定され、試
料面が入射線に対しθの角度にあるとき、計数管が入射
線に対し２θとなるように試料面と計数管が回転する。
このとき、通常法においては、測定対象面は、常に試料
面に平行な面となる。薄膜法の場合、入射角は固定であ
るため、θと区別するため、αとの表示が用いられ、２
θについては、入射線に対する計数管の位置という意味
において、通常法と同じであるので同じ表示をしてい
る。ただし、この場合通常法と異なるのは、図３に示す
ように測定対象面は試料面ではなく、２θとともに変化
することになる。極表層では、圧延ロールからの摩擦を
強く受けるため、内部とは異なる結晶配向を持つ、この
ため、極表層の結晶配向を評価するためには上述の薄膜
法によるＸ線回折が必要である。
リードフレームの極表層の結晶配向とは、例えば、理学
電気（株）製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２０００においてＣ
ｏ管球を用い、２θ走査面が試料に垂直で圧延方向（Ｒ
Ｄ）を含み、かつＸ線の入射角（α）を、試料面に対し
て５°の角度となるように入射させ（図１）、２θ走査
で検出される｛１１１｝面の積分強度と｛２００｝面か
らの回折線のピークの積分強度をそれぞれ求め、これら
の比を算出して評価するものである。通常のＸ線回折測
定法においては、図２に示すように試料面に対してＸ線
の入射角と反射角が等しくなる関係を保つ。このため、
実際の装置では、Ｘ線発生源である管球が固定され、試
料面が入射線に対しθの角度にあるとき、計数管が入射
線に対し２θとなるように試料面と計数管が回転する。
このとき、通常法においては、測定対象面は、常に試料
面に平行な面となる。薄膜法の場合、入射角は固定であ
るため、θと区別するため、αとの表示が用いられ、２
θについては、入射線に対する計数管の位置という意味
において、通常法と同じであるので同じ表示をしてい
る。ただし、この場合通常法と異なるのは、図３に示す
ように測定対象面は試料面ではなく、２θとともに変化
することになる。極表層では、圧延ロールからの摩擦を
強く受けるため、内部とは異なる結晶配向を持つ、この
ため、極表層の結晶配向を評価するためには上述の薄膜
法によるＸ線回折が必要である。
【００１５】また、上述の結晶配向を得るためには、一
般に２０〜８０％加工工程で行う最終冷間圧延の圧延条
件をコントロールすればよいことがわかった。すなわ
ち、ロールと材料との間に導入される圧延油の油膜厚さ
が厚くなった場合に｛１００｝ピーク強度が低くなるこ
とが判明した。このための圧延条件としては、冷間圧延
の最終パスのロール径を１００ｍｍ以上、圧延速度を２
００ｍ／ｍｉｎ以上、圧延油の粘度を５ｃＳｔ以上、す
なわち０．０５ｃｍ2／ｓ以上とすれば｛１１１｝ピー
ク強度に対する｛１００｝ピーク強度の比が０．０４以
下となることがわかった。以上、主として半導体パッケ
ージのリードフレームとしての用途につき説明したが、
母材研磨などの処理を省略して直接表面保護膜を施して
使用する他の用途にも本発明合金を使用することができ
る。以下、本発明の好ましい銅合金組成を説明する。こ
こで百分率は質量％である。
般に２０〜８０％加工工程で行う最終冷間圧延の圧延条
件をコントロールすればよいことがわかった。すなわ
ち、ロールと材料との間に導入される圧延油の油膜厚さ
が厚くなった場合に｛１００｝ピーク強度が低くなるこ
とが判明した。このための圧延条件としては、冷間圧延
の最終パスのロール径を１００ｍｍ以上、圧延速度を２
００ｍ／ｍｉｎ以上、圧延油の粘度を５ｃＳｔ以上、す
なわち０．０５ｃｍ2／ｓ以上とすれば｛１１１｝ピー
ク強度に対する｛１００｝ピーク強度の比が０．０４以
下となることがわかった。以上、主として半導体パッケ
ージのリードフレームとしての用途につき説明したが、
母材研磨などの処理を省略して直接表面保護膜を施して
使用する他の用途にも本発明合金を使用することができ
る。以下、本発明の好ましい銅合金組成を説明する。こ
こで百分率は質量％である。
【００１６】Ｃｒは、合金を溶体化処理後、時効処理を
行うことにより母材中に析出して強度を向上させる作用
をするが、その含有量が０．０４％未満ではこの作用に
よる所望の効果が得られず、一方、０．４％を超えて含
有させると製品化後に粗大なＣｒが母材中に残留する。
その結果、エッチング性が劣化する。以上の理由により
Ｃｒ含有量は０．０４〜０．４％が好ましい。
行うことにより母材中に析出して強度を向上させる作用
をするが、その含有量が０．０４％未満ではこの作用に
よる所望の効果が得られず、一方、０．４％を超えて含
有させると製品化後に粗大なＣｒが母材中に残留する。
その結果、エッチング性が劣化する。以上の理由により
Ｃｒ含有量は０．０４〜０．４％が好ましい。
【００１７】Ｚｒには、時効処理によりＣｕと化合物を
形成して母材中に析出しこれを強化する作用があるが、
その含有量が０．０３％未満では前記作用による所望の
効果が得られない。一方、０．２５％を超えてＺｒを含
有させると、溶体化処理後に粗大な未固溶Ｚｒが母材料
中に残留するようになってエッチング性の低下を招くこ
ととなる。したがって、Ｚｒ含有量は０．０３〜０．２
５％が好ましい。
形成して母材中に析出しこれを強化する作用があるが、
その含有量が０．０３％未満では前記作用による所望の
効果が得られない。一方、０．２５％を超えてＺｒを含
有させると、溶体化処理後に粗大な未固溶Ｚｒが母材料
中に残留するようになってエッチング性の低下を招くこ
ととなる。したがって、Ｚｒ含有量は０．０３〜０．２
５％が好ましい。
【００１８】Ｚｎは半田の耐熱剥離性および酸化膜の密
着性を向上させる作用をしているために添加される成分
であるが、その含有量が０．０６％未満では、前記作用
による所望の効果が得られない、一方、２．０％を超え
てＺｎを添加させると導電率が低下することになる。し
たがって、Ｚｎ含有量は、０．０６〜２．０％が好まし
い。
着性を向上させる作用をしているために添加される成分
であるが、その含有量が０．０６％未満では、前記作用
による所望の効果が得られない、一方、２．０％を超え
てＺｎを添加させると導電率が低下することになる。し
たがって、Ｚｎ含有量は、０．０６〜２．０％が好まし
い。
【００１９】ＴｉおよびＦｅは、合金を時効処理した時
の母材中にＴｉとＦｅとの金属間化合物を形成し、その
結果として合金強度をさらに向上させる作用を発揮する
ため必要に応じて添加させるが、これらの含有量がそれ
ぞれ０．０１％未満では上記作用による所望の強度が得
られない。一方、Ｔｉ含有量が０．８％を超えたりＦｅ
含有量が１．８０％を超える場合には、ＴｉとＦｅを主
成分とする粗大な介在物が残存し、エッチング性を著し
く阻害する。したがって、Ｔｉ含有量は０．０１〜０．
８％、Ｆｅ含有量を０．０１〜０．１８％が好ましい。
の母材中にＴｉとＦｅとの金属間化合物を形成し、その
結果として合金強度をさらに向上させる作用を発揮する
ため必要に応じて添加させるが、これらの含有量がそれ
ぞれ０．０１％未満では上記作用による所望の強度が得
られない。一方、Ｔｉ含有量が０．８％を超えたりＦｅ
含有量が１．８０％を超える場合には、ＴｉとＦｅを主
成分とする粗大な介在物が残存し、エッチング性を著し
く阻害する。したがって、Ｔｉ含有量は０．０１〜０．
８％、Ｆｅ含有量を０．０１〜０．１８％が好ましい。
【００２０】Ｎｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｐ，Ｍｇおよび
Ｓｉは以下のように作用する。これらの成分は、いずれ
も合金の導電性を大きく低下させずに主として固溶強化
により強度を向上させる作用を有しており、したがって
必要により１種または２種以上の添加がなされるが、そ
の含有量が総量で０．０１％未満であると前記作用によ
る所望の効果が得られず、一方、総量で１．０％を超え
る場合には合金の導電率が著しく低下する。このため、
単独添加または２種以上の複合添加がなされるＮｉ，Ｓ
ｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｐ，ＭｇおよびＳｉの含有量は総量で
０．０１〜１．０％が好ましい。
Ｓｉは以下のように作用する。これらの成分は、いずれ
も合金の導電性を大きく低下させずに主として固溶強化
により強度を向上させる作用を有しており、したがって
必要により１種または２種以上の添加がなされるが、そ
の含有量が総量で０．０１％未満であると前記作用によ
る所望の効果が得られず、一方、総量で１．０％を超え
る場合には合金の導電率が著しく低下する。このため、
単独添加または２種以上の複合添加がなされるＮｉ，Ｓ
ｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｐ，ＭｇおよびＳｉの含有量は総量で
０．０１〜１．０％が好ましい。
【００２１】
【実施例】次に、本発明の効果を、好ましい組成範囲を
示す実施例により具体的に説明する。まず、電気銅（Ｃ
ｕ）あるいは無酸素銅（Ｃｕ）を主原料とし、銅クロム
母合金、銅ジルコニウム母合金、亜鉛、チタン、軟鋼、
ニッケル、スズ、インジウム、マンガン、マグネシウ
ム、シリコン、銅リン母合金を副原料とし、高周波溶解
炉にて表１，３に示す各種成分組成の銅合金を真空中ま
たはＡｒ雰囲気中で溶製し、厚さ３０ｍｍのインゴット
に鋳造した。次に、これらの各インゴットに熱間加工お
よび溶体化処理、１回目の冷間圧延、時効処理、表１，
３に示す条件の最終冷間圧延（加工度５０％）、歪取焼
鈍の順に処理を施し、厚さ０．１５ｍｍの板とした。
示す実施例により具体的に説明する。まず、電気銅（Ｃ
ｕ）あるいは無酸素銅（Ｃｕ）を主原料とし、銅クロム
母合金、銅ジルコニウム母合金、亜鉛、チタン、軟鋼、
ニッケル、スズ、インジウム、マンガン、マグネシウ
ム、シリコン、銅リン母合金を副原料とし、高周波溶解
炉にて表１，３に示す各種成分組成の銅合金を真空中ま
たはＡｒ雰囲気中で溶製し、厚さ３０ｍｍのインゴット
に鋳造した。次に、これらの各インゴットに熱間加工お
よび溶体化処理、１回目の冷間圧延、時効処理、表１，
３に示す条件の最終冷間圧延（加工度５０％）、歪取焼
鈍の順に処理を施し、厚さ０．１５ｍｍの板とした。
【００２２】以下に評価方法を述べる。まず、作製した
各板材の結晶配向をＸ線回折装置を用いて上述の方法で
評価した。次に、酸化膜密着性をテープピーリング試験
により評価した。各板材から２０×５０ｍｍの試験片を
切出し、大気中所定温度で５分間加熱した後、酸化膜の
生成した試験片表面に市販のテープ（商品名：スリーエ
ム＃８５１）を張り付け、引き剥がした。この時、加熱
温度を２０℃刻みで変化させた時、酸化膜の剥離の生じ
る最も低い温度を求め、酸化膜剥離温度とした。また、
強度は引張試験で引張強さを測定することで、導電性は
導電率を求めることにより行った。
各板材の結晶配向をＸ線回折装置を用いて上述の方法で
評価した。次に、酸化膜密着性をテープピーリング試験
により評価した。各板材から２０×５０ｍｍの試験片を
切出し、大気中所定温度で５分間加熱した後、酸化膜の
生成した試験片表面に市販のテープ（商品名：スリーエ
ム＃８５１）を張り付け、引き剥がした。この時、加熱
温度を２０℃刻みで変化させた時、酸化膜の剥離の生じ
る最も低い温度を求め、酸化膜剥離温度とした。また、
強度は引張試験で引張強さを測定することで、導電性は
導電率を求めることにより行った。
【００２３】表３，４に評価結果を示す。本実施例につ
いては、良好な酸化膜密着性が得られた。一方、各比較
例は圧延条件が適当でないために極表層の｛１００｝配
向が適正範囲を外れ、酸化膜密着性が劣る例である。
いては、良好な酸化膜密着性が得られた。一方、各比較
例は圧延条件が適当でないために極表層の｛１００｝配
向が適正範囲を外れ、酸化膜密着性が劣る例である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の銅合金に
よって、４２合金に比べて半導体パッケージの熱放散性
や高速動作を飛躍的に高め、さらに酸化膜の密着性を高
めることでパッケージの信頼性の低下も抑えることがで
きる。
よって、４２合金に比べて半導体パッケージの熱放散性
や高速動作を飛躍的に高め、さらに酸化膜の密着性を高
めることでパッケージの信頼性の低下も抑えることがで
きる。
【図１】 極表層の評価方法の説明図である。
【図２】 通常法によるＸ線回折法の説明図である。
【図３】 薄膜法によるＸ線回折法の説明図である。
【図４】 実施例１〜４及び比較例１〜４の合金組成、
最終圧延条件および極表層の結晶配向を示す図表（表
1）である。
最終圧延条件および極表層の結晶配向を示す図表（表
1）である。
【図５】 表1の引張強さ、導電性および酸化膜密着性
を示す図表（表２）である。
を示す図表（表２）である。
【図６】 実施例５〜１７及び比較例５〜７の合金組
成、最終圧延条件および極表層の結晶配向を示す図表
（表３）である。
成、最終圧延条件および極表層の結晶配向を示す図表
（表３）である。
【図７】 表３の引張強さ、導電性および酸化膜密着性
を示す図表（表４）である。
を示す図表（表４）である。
Claims (10)
- 【請求項１】 銅合金リードフレーム母材極表層の上に
形成された酸化膜を介して樹脂と接触し、樹脂封止され
る銅合金リードフレームにおいて、前記極表層をＸＲＤ
薄膜法にて評価して求めた、該極表層を構成する銅合金
結晶の｛１１１｝ピーク強度に対する｛１００｝ピーク
強度比を０．０４以下とすることにより、前記酸化膜の
母材に対する密着性を向上したことを特徴とする銅合金
リードフレーム。 - 【請求項２】 樹脂封止部分と金属めっきされたアウタ
ーリード部とを含んでなる銅合金リードフレームにおい
て、樹脂封止部の母材極表層が前記０．０４以下のピー
ク強度比を有する請求項１記載の銅合金リードフレー
ム。 - 【請求項３】 前記銅合金が、質量割合にて、Ｃｒ：
０．０４〜０．４％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、お
よびＺｎ：０．０６〜２．０％を含有し、残部Ｃｕおよ
び不可避的不純物からなる請求項１または２記載の銅合
金リードフレーム。 - 【請求項４】 前記銅合金が、質量割合にて、Ｃｒ：
０．０４〜０．４％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、お
よびＺｎ：０．０６〜２．０％を含有し、さらに、Ｎ
ｉ，Ｓｉ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｐ，ＭｇおよびＳｉからなる群
より選択される１種または２種以上を総量で０．０１〜
１．０％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物から
なる請求項１または２記載の銅合金リードフレーム。 - 【請求項５】 前記銅合金が、質量割合にて、Ｃｒ：
０．０４〜０．４％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、Ｚ
ｎ：０．０６〜２．０％、Ｆｅ：０．１〜１．８％およ
び、Ｔｉ：０．１〜０．８％を含有し、残部がＣｕおよ
び不可避的不純物からなる請求項１または２に記載銅合
金リードフレーム。 - 【請求項６】 前記銅合金が、質量割合にて、Ｃｒ：
０．０４〜０．４％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、Ｚ
ｎ：０．０６〜２．０％、Ｆｅ：０．１〜１．８％、Ｔ
ｉ：０．１〜０．８％を含有し、さらに、Ｎｉ，Ｓｎ，
Ｉｎ，Ｍｎ，Ｐ，ＭｇおよびＳｉからなる群より選択さ
れる１種または２種以上を総量で０．０１〜１．０％を
含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる請求
項１または２記載の銅合金リードフレーム。 - 【請求項７】 質量割合にて、Ｃｒ：０．０４〜０．４
％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、およびＺｎ：０．０
６〜２．０％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純
物からなり、ＸＲＤ薄膜法にて評価して求めた、圧延面
極表層を構成する銅合金結晶の｛１１１｝ピーク強度に
対する｛１００｝ピーク強度比が０．０４以下であり、
前記極表層上に形成される酸化膜の母材に対する密着性
が優れていることを特徴とするリードフレーム用銅合
金。 - 【請求項８】 質量割合にて、Ｃｒ：０．０４〜０．４
％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、およびＺｎ：０．０
６〜２．０％を含有し、さらに、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍ
ｎ，Ｐ，ＭｇおよびＳｉからなる群より選択される１種
または２種以上を総量で０．０１〜１．０％を含有し、
残部がＣｕおよび不可避的不純物からなり、ＸＲＤ薄膜
法にて評価して求めた圧延面極表層を構成する銅合金結
晶の｛１１１｝ピーク強度に対する｛１００｝ピーク強
度比が０．０４以下であり、前記極表層上に形成される
酸化膜の母材に対する密着性が優れていることを特徴と
するリードフレーム用銅合金。 - 【請求項９】 質量割合にて、Ｃｒ：０．０４〜０．４
％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、Ｚｎ：０．０６〜
２．０％、Ｆｅ：０．１〜１．８％および、Ｔｉ：０．
１〜０．８％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純
物からなり、ＸＲＤ薄膜法にて評価して求めた圧延面極
表層を構成する銅合金結晶の｛１１１｝ピーク強度に対
する｛１００｝ピーク強度比が０．０４以下であり、前
記極表層上に形成される酸化膜の母材に対する密着性が
優れていることを特徴とするリードフレーム用銅合金。 - 【請求項１０】 質量割合にて、Ｃｒ：０．０４〜０．
４％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、Ｚｎ：０．０６〜
２．０％、Ｆｅ：０．１〜１．８％、Ｔｉ：０．１〜
０．８％を含有し、さらに、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｍｎ，
Ｐ，ＭｇおよびＳｉからなる群より選択される１種また
は２種以上を総量で０．０１〜１．０％を含有し、残部
がＣｕおよび不可避的不純物からなり、ＸＲＤ薄膜法に
て評価して求めた圧延面極表層を構成する銅合金結晶の
｛１１１｝ピーク強度に対する｛１００｝ピーク強度比
が０．０４以下であり、前記極表層上に形成される酸化
膜の母材に対する密着性が優れていることを特徴とする
リードフレーム用銅合金。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000053968A JP3318309B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | リードフレームおよびリードフレーム用銅合金 |
| KR10-2001-0008417A KR100380214B1 (ko) | 2000-02-29 | 2001-02-20 | 리드프레임 및 리드프레임용 구리합금 |
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| HK02102708.7A HK1041106B (zh) | 2000-02-29 | 2002-04-10 | 引線框和用於引線框的銅合金 |
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|---|---|---|---|
| JP2000053968A JP3318309B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | リードフレームおよびリードフレーム用銅合金 |
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|---|---|
| JP2001244400A JP2001244400A (ja) | 2001-09-07 |
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| KR (1) | KR100380214B1 (ja) |
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- 2000-02-29 JP JP2000053968A patent/JP3318309B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2002
- 2002-04-10 HK HK02102708.7A patent/HK1041106B/zh not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
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| CN1199262C (zh) | 2005-04-27 |
| HK1041106B (zh) | 2005-12-09 |
| KR20010085422A (ko) | 2001-09-07 |
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| HK1041106A1 (en) | 2002-06-28 |
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