JPH04155950A - 半導体装置用リードフレーム材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体装置用のリード
フレーム材に関するものである。

〔従来の技術〕

ＩＣ１ＬＳＩなどの半導体装置用のリードフレーム材に
は、熱伝導性および導電性に優れ、また強度特に引張強
度が大きく、繰返し曲げ性が良好で、熱膨張係数が比較
的小さく、かつめっき性、はんだ付性が良好なことが求
められており、従来は主としてＦｅ−４２％Ｎｉ合金（
以下、４２合金という）が用いられていた。

ところが半導体装置の高集積化に伴う半導体チップの大
型化により、熱の発生に対処するため、さらに熱伝導性
が高く、熱膨張率が半導体チップに近い材質が求められ
ている。またリードフレームにＡｕ線やＣｕ線等のワイ
ヤを直接ボンディングするダイレクトボンディングの場
合、銅合金のリードフレームは添加成分であるＮｉ、　
Ｃｒ、　Ｓｎ等の酸化物が表面に露出して接合信頼性が
悪いため、ダイレクトボンディングに適したリードフレ
ームが求められている。

従来このような要望に適合するリードフレーム材として
、アンバー（Ｆｅ−３６％Ｎｉ合金）の両側に銅を配置
した銅／アンバー／銅の３層からなるクラッド材（以下
、アンバークラッド材という）が提案されている（日立
電線Ｎｕ　３　（１９８３−１２）第５７〜６０頁）。

アンバーはＦｅ−Ｎｉ系の中でも最も熱膨張係数が低い
ため、アンバーの両側に銅をクラッドしたアンバークラ
ッド材は、熱膨張係数が小さく、かつ熱伝導率が高いと
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらアンバークラッド材の熱膨張係数が小さい
のは、常温付近の温度範囲に限られ、高温になると熱膨
張係数は急激に大きくなる。このためダイボンディング
に際して、はんだ溶融温度（約３００℃）に加熱すると
、リードフレームとの熱膨張係数の差により、半導体チ
ップに割れが発生する場合がある。またアンバークラッ
ド材は熱伝導率および強度とも必ずしも満足できるもの
ではなく、特殊な合金であるため入手も容易でなく。

コスト高になるなどの問題点がある。

この発明は上記のような従来の問題点を解決するために
なされたもので、常温ないし高温の平均熱膨張係数が小
さくて半導体チップの割れが少なく、また熱伝導率が大
きくて放熱性に優れ、強度が大きく、かつダイレクトボ
ンディングが可能で、低コストの半導体装置用リードフ
レーム材を得ることである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の半導体装置用リードフレーム材は、Ｆｅ−４
２％Ｎｉ合金の両側に綱を、Ｊｌｉｌ　：　Ｆｅ−４２
％Ｎｉ合金：銅の構成比が１：（３〜７）：１となるよ
うに配置したクラッド材（以下、４２合金クラッド材と
いう）からなるものである。

４２合金はＦｅ５８重量％、Ｎｉ４２重量％のＦｅ−Ｎ
ｉ合金で、電気、電子機器材料として広く用いられてい
る合金であり、入手が容易で低コストである。両側に配
置する綱は純銅、特に無酸素銅が好ましい。

本発明で用いる４２合金クラッド材は、４２合金を挟む
ように、その両面に銅をクラッドさせた銅／４２合金／
銅の３層からなるクラッド材である。４２合金と銅は圧
接と金属拡散により固着し、全体が一体化した材料とな
っている。

銅：４２合金：銅の構成比（クラッド材全体に対する体
積比）は１：（３〜７）：１であり、特に１：（４〜６
）：１とするのが好ましい、４２合金の構成比率が前記
範囲より低くなると熱膨張係数が大きくなって好ましく
なく、また４２合金の構成比率が前記範囲より高くなる
と熱伝導率が低くなって好ましくない。

４２合金クラッド材は、４２合金および銅をそれぞれ脱
脂、研磨し、４２合金の両側に銅を重ねて、冷間圧延法
により、圧下率５０〜６０％となるように圧延圧接して
一体化し、複合材を４００〜５００℃で約３０分間加熱
して拡散加熱を行って、４２合金および銅を相互に拡散
させ、圧延および熱処理を繰返した後、続いて２０〜４
０％の仕上げ圧延加工を施すことにより、所望の強度を
有するクラッド材が製造される。４２合金および銅は圧
下率が異なるので、圧接の段階で前記構成となるように
、原料の４２合金および鋼材の厚さを選択する。製造さ
れる４２合金クラッド材の厚さは０．２〜０．１５＋＊
ｍとするのが好ましい。

こうして得られるクラッド材は４２合金および両面の銅
が一体化して、熱伝導性および導電性に優れ、強度が大
きく、繰返し曲げ性が良好で、熱膨張係数が小さく、め
っき性、はんだ付性が良好で。

ダイレクトボンディング性も良好である。特にアンバー
クラッド材よりも、常温ないし高温、特に３０〜３００
℃における平均熱膨張係数が小さく、熱伝導率および強
度が大きい。

このようなりラッド材はそのままあるいは任意の処理を
施してリードフレーム材として用いられ、打抜加工、エ
ツチング等により所定の形状に加工してリードフレーム
が形成される、 〔実施例〕 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の実施例による半導体装置用リードフ
レーム材を示す斜視図である。図において、（１）は４
２合金クラッド材で、４２合金（２）を挟むように、そ
の両面に銅（３）、（４）をクラッドさせた銅／４２合
金／銅の３層からなり、銅：４２合金：銅の構成比が１
：（３〜７）：１、好ましくは１：（４〜６）：１とさ
れているクラッド材である。

１枚の４２合金板と２枚の純銅板を脱脂、研磨後、４２
合金板の両面に２枚の純銅板を重ね、冷間圧延法により
、圧下率５５％となるように圧延圧接して一体化し、複
合材を４５０℃で約３０分間加熱して拡散加熱を行い、
その後圧延および熱処理を繰返して、最終２０％の仕上
げ圧延加工した厚さ０．２＋ｕｓの４２合金クラッド材
を得た。

４２合金クラッド材の銅／４２合金／綱の構成比が１：
（３〜７）＝１となるように、４２合金板および純銅板
の厚さを変えて４２合金クラッド材を得、その物性を測
定し、同じ構成比のアンバークラッド材と比較した構成
比と３０〜３００℃平均熱膨張係数の関係を第２図に示
し、構成比と熱伝導率の関係を第３図に示す。

第２図および第３図の結果より、４２合金クラッド材は
アンバークラッド材よりも常温ないし高温における平均
熱膨張係数が小さく、かつ熱伝導率が大きいことがわか
る。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、４２合金クラッド材を用
いたので、常温ないし高温における平均熱膨張係数が小
さくて半導体チップの割れが少なく、また熱伝導率が大
きくて放熱性に優れ、強度が大きく、かつダイレクトボ
ンディング性に優れ、低コストのリードフレーム材が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の半導体装置用リードフレーム材を示す
斜視図、第２図は構成比と熱膨張係数の関係を示すグラ
フ、第３図は構成比と熱伝導率の関係を示すグラフであ
る。 （１）・・・４２合金クラッド材、（２）・・・４２合
金、（３）。 （４）・・・銅。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅ−４２％Ｎｉ合金の両側に銅を、銅：Ｆｅ−
   ４２％Ｎｉ合金：銅の構成比が１：（３〜７）：１とな
   るように配置したクラッド材からなることを特徴とする
   半導体装置用リードフレーム材。