JP3869199B2 - 半導体用銅系リード材の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッチング加工を行っても反りが生じ難い半導体用銅系リード材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体用リード材には、銅合金または42アロイ(Fe−Ni系合金)の板条材が使用されている。そして、これら板条材は、半導体チップを搭載するダイパット部とリード部からなるリードフレーム形状体にプレス打抜きされ、ダイパット部表面は、半導体チップおよびボンディングワイヤの接合性を高めるためディンプル状にハーフエッチングされる。
【0003】
ところで、前記銅系板条材は、銅合金鋳塊を熱間圧延し、次いで冷間圧延と焼鈍を繰り返し施し、最後に仕上調質圧延を施して製造されていたが、近年の電子機器の小型化および高集積度化に伴って、半導体用リード材には薄肉、高強度、高平坦度が要求されるようになり、このため前記仕上調質圧延後の板条材はマルチロールレベラーなどにより矯正加工されるようになった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マルチロールレベラーを用いて銅系板条材を十分矯正加工するには、入側インターメッシュ量を3.0mm以上、ユニット張力を50N/mm2 以上に設定する必要があり、このため銅系板条材には大きな内部残留応力(以下、残留応力と略記する)が発生し、この銅系板条材を用いると、例えば、リードフレーム形状体のダイパット部は、前述のディンプル状ハーフエッチングを施すと反りが生じて、半導体チップやボンディングワイヤの接合性が著しく低下するという問題がある。
本発明は、エッチング加工を行っても反りが生じ難い半導体用銅系リード材およびその製造方法の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧延後の銅系素材に、伸び率0.01%以上、0.30%未満を付与して矯正加工Aを施し、次いで加熱炉内で1N/mm2以上、50N/mm2未満の張力が付与された状態で加熱炉内に配置された矯正用ロールにより矯正加工Bを施し銅系板条材とするもので、前記銅系板条材の表面から板厚の0〜2/3の範囲で任意の厚さのエッチング加工したときの反りの曲率kが0.003以下であることを特徴とする半導体用銅系リード材の製造方法である。
なお、前記kは前記銅系板条材から切出した長さ(圧延方向と平行)100〜200mm、幅(圧延方向と直角)20mmのサンプルを、凸側を上にして配したときの高さy(mm)と端間最短距離x(mm)を下式に代入して求めた数値である。
k=1/ρ、ρ=(y/2)+(x2/8y)
ここで、サンプルは測定の便宜上、長さ100〜200mm、幅20mmとしたのであって、任意の値で問題ない。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明において、圧延後の銅系素材に、伸び率0.01%以上、0.30%未満を付与して矯正加工Aを施し、次いで加熱炉内で1N/mm2以上、50N/mm2未満の張力が付与された状態で加熱炉内に配置された矯正用ロールにより矯正加工Bを施し銅系板条材とするもので、前記銅系条材の表面から板厚0〜2/3の範囲で任意の厚さのエッチング加工したときの反りの曲率kを0.003以下に規定する理由は、曲率kが0.003を超えると、例えば、ダイパット部に半導体チップやボンディングワイヤを良好に接合できなくなるためである。
【0008】
本発明は、圧延上がりの銅系板条材を所定張力を付与して矯正加工Aを施し、次いで加熱炉内で所定張力を付与して矯正加工Bを施して、矯正加工Aで生じた残留応力を除去しつつ、銅系板条材をさらに矯正する方法がある。矯正加工Bは加熱炉内で行うため残留応力が生じ難い。
【0009】
前記矯正加工Aは、図2に示すような、マルチロールレベラー1により施される。マルチロールレベラー1は、径が10〜20mmのワークロール2を5〜25本配列したもので、銅系板条材3は張力が付与された状態でその上面と下面がワークロール2面に次々に接触して矯正加工される。前記張力はマルチロールレベラー1の前後に配したブライドルロール群4により制御される。
【0010】
この発明において、前記矯正加工Aでの伸び率を0.01%以上、0.30%未満に規定する理由は、伸び率が0.01%未満ではその効果が十分に得られず、伸び率が0.30%以上では残留応力が大きくなり、次の矯正加工Bで前記残留応力を除去するのが困難になるためである。
【0011】
矯正加工Bでは、銅系板条材3は張力が付与された状態で、横型加熱炉5内に配置された1個の矯正用ロール6(図3イ)により、或いは縦型加熱炉9内に配置された2個の矯正用ロール6(図3ロ)により矯正加工される。ここで矯正ロール6は3個配置しても(図3ハ)或いは3個以上配置しても良く、矯正用ロール6は個数が多いほどより良好に矯正される。
前記張力はアンコイラー7とコイラー8により制御される。図3(ロ)で10はガイドロールである。図3(イ)、(ロ)に示した矯正用ロール6の径は100mm以上が望ましい。
【0012】
前記矯正加工Bで銅系板条材に付与する張力を1N/mm2 以上、50N/mm2 未満に規定する理由は、1N/mm2 未満ではその効果が十分に得られず、50N/mm2 以上では材料にしわが発生し、また平坦度が低下するためである。前記張力を加熱炉内で付与する理由は、高温で張力を付与する方が残留応力が除去され易く、また残留応力が生じ難いためである。矯正加工Bにおける加熱炉温度は、銅系板条材の材種、形状、寸法などにより適宜選定される。
【0013】
本発明では、前記矯正加工Aと矯正加工Bを連続して行うとか、矯正加工Aと矯正加工Bの間にスリッタ工程を入れるなどにより生産性を向上させることができる。
【0014】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
(実施例1)
Snを0.25wt%、Crを0.30wt%含有し、残部が不可避不純物とCuからなる銅合金を常法にて溶解鋳造して鋳塊とし、この鋳塊を面削後、熱間圧延し、次いで冷間圧延と焼鈍を繰り返し施し、最終焼鈍後の冷間圧延(最終仕上調質圧延)を圧延率40%で施して厚さ0.2mmの銅素材とし、この銅素材に、図2に示した方法により矯正加工Aを、次いで図3(イ)に示した方法により矯正加工Bを連続して施して銅系板条材を製造した。
矯正加工Bでは径が150mmのロールを1本用いた。矯正加工A、Bでの張力は本発明規定値内で種々に変化させた。矯正加工Bで、加熱炉温度は500℃とし、銅系板条材の炉内通過時間は5秒とした。
【0015】
(実施例2)
矯正加工Bを図3(ロ)に示した方法により施した他は、実施例1と同じ方法により銅系板条材を製造した。
矯正加工Bでは径が150mmの矯正ロールを2本用いた。
【0016】
(比較例1)
矯正加工AまたはBで張力を本発明規定値を超えて付与した他は、実施例1と同じ方法により銅系板条材を製造した。
【0017】
(比較例2)
矯正加工Aまたは/およびBで張力を本発明規定値を超えて付与し、また矯正加工Bで矯正ロールを用いなかった他は、実施例1と同じ方法により銅系板条材を製造した。
【0018】
実施例1、2、比較例1、および比較例2で製造した各々の銅系板条材について(1)急峻度、(2)カール(真直性)、(3)エッチング加工(表面除去)前後の反りの曲率k、および(4)ディンプル状にエッチング加工後のダイパット部の反り量を調べた。
(1)急峻度は、図4に示すように、銅系板条材3のうねりの高さhをそのピッチpで除した百分率((h/p)×100%)で表した。急峻度が0.3%以下を合格、0.3%超えを不合格と判定した。
(2)カールは、図5に示すように、長さ(圧延方向に平行)1mの銅系板条材3を壁に吊り下げ、カールして壁から離れた銅系板条材3下端の壁からの距離aで表した。距離aが50mm以下を合格、50mm超えを不合格と判定した。
【0019】
(3)曲率kは、銅系板条材から長さ(圧延方向に平行)200mm、幅(圧延方向に直角)20mmのサンプルを切出して、切出したまま、および表面を前記銅系板条材を厚さの50%までエッチング加工(除去)して測定した。
曲率kは、図1に示すように、凸側を上にして配したときの高さy(mm)と端部間最短距離x(mm)を測定し、これをk=1/ρ、ρ=(y/2)+(x2 /8y)の式に代入して求めた。kが0.003以下のものは合格、0.003超えのものは不合格と判定した。
(4)ダイパット部の反り量は、図6に示すように、銅系板条材から長さ(圧延方向に平行)20mm、幅(圧延方向に直角)20mmのサンプルを切出し、これをディンプル状にエッチング加工したときの反りの高さhを測定して判定した。ディンプルの深さは0.1mm、ディンプル面積はサンプル面積の10%(40mm2 )とした。反り高さが10μm以下を合格、10μm超えを不合格と判定した。
結果を表1に示す。またエッチング加工(除去)厚さと曲率kの関係を図7に例示した。表1にはエッチングによる除去厚さが50μm(初期厚さの25%)および100μm(初期厚さの50%)のときの曲率kを記載した。
【0020】
【表1】
【0021】
表1より明らかなように、本発明例のNo.1〜9は、いずれも、曲率kが本発明規定値内にあり、従ってダイパット部の反り量が合格ラインの10μm以下になり、急峻度、カールなどのリード材に要求される特性も満足し、リード材として総合的に良好と判定された。
これに対し、比較例のNo.10〜18は、いずれも、矯正加工Aまたは/およびBの張力が本発明規定値外のため、曲率kが本発明で規定する0.003を超え、従ってダイパット反り量が10μmを超え不合格となった。さらにNo.12、13、15は急峻度およびカールに劣り、No.10、11、14はカールに劣った。矯正加工Bで50N/mm2 以上の張力が付与されたもの(No.12、13、15)は表面にしわが発生した(表示省略)。このようなことから、比較例品は全て総合的に不良と判定された。
なお、図7に示すように、曲率kは、本発明例(No.2、4、7、9)では板厚の0〜100μmを任意にエッチング除去しても曲率kが0.003を超えることはない。
これに対して、比較例(No.10、13、15、18)ではエッチング除去量が100μm以内で曲率kが0.003を超えている。
前記実施例では、リードフレームについて説明したが、本発明はリードフレームに限らず、任意の半導体用リードに適用してその効果が発現される。
【0022】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の半導体用銅系リード材は、表面から板厚の0〜2/3の範囲で任意の厚さのエッチング加工したときの反りの曲率kが0.003以下のため、例えばリードフレーム材にあっては、ダイパット部にディンプル状のハーフエッチングを施しても、ダイパット部に反りが生じず、半導体チップおよびボンディングワイヤが良好に接合される。前記曲率kが0.003以下の銅系板条材は、圧延後の銅系板条材に、伸び率0.01%以上、0.30%未満を付与する矯正加工Aを施し、次いで加熱炉内で1N/mm2 以上、50N/mm2 未満の張力を付与する矯正加工Bを施すことにより容易に製造できる。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の銅系板条材の曲率kの求め方の説明図である。
【図2】本発明の製造方法における矯正加工Aの説明図である。
【図3】(イ)〜(ハ)は本発明の製造方法における矯正加工Bの説明図である。
【図4】本発明における急峻度の測定方法の説明図である。
【図5】本発明におけるカールの測定方法の説明図である。
【図6】本発明におけるダイパット部の反り量の測定方法の説明図である。
【図7】エッチング除去厚さと曲率kの関係を示す図である。
【符号の説明】
1 マルチロールレベラー
2 ワークロール
3 銅系板条材
4 ブライドルロール群
5 横型加熱炉
6 矯正用ロール
7 アンコイラー
8 コイラー
9 縦型加熱炉
10 ガイドロール
Claims (1)
- 圧延後の銅系素材に、伸び率0.01%以上、0.30%未満を付与して矯正加工Aを施し、次いで加熱炉内で1N/mm2以上、50N/mm2未満の張力が付与された状態で加熱炉内に配置された矯正用ロールにより矯正加工Bを施し銅系板条材とするもので、前記銅系板条材の表面から板厚の0〜2/3の範囲で任意の厚さのエッチング加工したときの反りの曲率kが0.003以下であることを特徴とする半導体用銅系リード材の製造方法。
なお、前記kは前記銅系板条材から切出した長さ(圧延方向と平行)100〜200mm、幅(圧延方向と直角)20mmのサンプルを、凸側を上にして配したときの高さy(mm)と端間最短距離x(mm)を下式に代入して求めた数値である。
k=1/ρ、ρ=(y/2)+(x 2 /8y)
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