【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
この発明は、高強度と、すぐれたはんだの耐熱
剥離性を有する半導体装置用Cu合金製リードフ
レーム材に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、例えば、重量％で（以下％は重量％を示
す）、Cu−２％Sn−0.2％Ni−0.05％Ｐの代表組
成を有するCu合金が、ICやLSI、さらにVLSIな
どの半導体装置のリードフレーム材として用いら
れている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、近年の半導体装置の高性能化および高
集積化に伴い、これを構成するリードフレーム材
にも高強度が要求されるようになつているが、上
記の従来Cu合金製リードフレーム材は、リード
フレーム材に要求される繰り返し曲げ性や耐打抜
金型摩耗性、さらに熱および電気伝導性、めつき
性、およびはんだ付け性にすぐれるものの、強度
不足が原因で、これらの要求に十分対応すること
ができないばかりでなく、はんだの耐熱剥離性も
満足するものではないため、信頼性の点で問題が
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、高強度を有し、かつはんだの耐熱剥離性のす
ぐれた半導体装置用リードフレーム材を開発すべ
く研究を行なつた結果、
Ni：１〜４％、Sn：１〜1.2％未満、
Si：0.15〜0.8％、Zn：0.1〜１％、
Ca：0.002〜0.04％、
を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組
成を有するCu合金は、引張強さで60Kg／mm2以上
の高強度を有し、かつはんだの耐熱剥離性にもす
ぐれ、さらに、リードフレーム材に要求される繰
り返し曲げ性、耐打抜金型摩耗性、熱および電気
伝導性、めつき性、はんだ付け性にもすぐれた特
性をもつという知見を得たのである。
この開発は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、以下に成分組成を上記の通りに限定
した理由を説明する。
(a) Ni
Ni成分には強度および繰り返し曲げ性を向
上させる作用があるが、その含有量が１％未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含有量が４％を越えると熱間加工性が低下す
るようになることから、その含有量を１〜４％
と定めた。
(b) Sn
Sn成分にもNi成分と同様に強度と繰り返し
曲げ性を向上させる作用があるが、その含有量
が１％未満では前記特性に所望の向上効果が得
られず、一方その含有量が1.2％以上になると、
熱間加工性に低下傾向が現われるようになるこ
とから、その含有量を１〜1.2％未満と定めた。
(c) Si
Si成分には、主としてNi2Siの化合物を形成
して強度を向上させる作用があるが、その含有
量が0.15％未満では所望の高強度を確保するこ
とができず、一方その含有量が0.8％を越える
と、遊離Siを形成するようになつて、はんだの
耐熱剥離性が損なわれるようになることから、
その含有量を0.15〜0.8％と定めた。
(d) Zn
Zn成分には、はんだの耐熱剥離性を一段と
向上させる作用があるが、その含有量が0.1％
未満では、所望のすぐれたはんだの耐熱剥離性
を確保することができず、一方その含有量が１
％を越えると、はんだ付け性が劣化するように
なることから、その含有量を0.1〜１％と定め
た。
(e) Ca
Ca成分には、プレス打抜き（スタンピング
ともいう）にて、条材からリードフレーム材を
成形するに際して使用される打抜金型の摩耗を
抑制する作用（耐打抜金型摩耗性向上効果）が
あるが、その含有量が0.002％未満では所望の
耐打抜金型摩耗性向上効果が得られず、一方そ
の含有量が0.04％を越えると冷間圧延性が損な
われるようになることから、その含有量を
0.002〜0.04％と定めた。
〔実施例〕
つぎに、この発明のCu合金製リードフレーム
材を実施例により具体的に説明する。
通常の低周波溝型溶解炉を用い、木炭被覆下の
大気雰囲気中で、それぞれ第１表に示される成分
組成をもつた合金溶湯を調整し、半連続鋳造法に
て厚さ：160mm×幅：450mm×長さ：2400mmの寸法
をもつた鋳塊に鋳造し、この鋳塊に温度：850℃
で熱間圧延を施して厚さ：10mmの熱延板とし、熱
間圧延後直ちに水冷し、スケール除去の面削を行
ない、ついで前記熱延板に冷間圧延を施して厚
さ：0.5mmの冷延板として時点で、これに温度：
500℃に２時間保持の条件で焼鈍を施し、再び冷
間圧延にて、その厚さを0.25mmとし、最終的に連
続焼鈍炉を用いて温度：500℃に20秒間保持の条
件で焼鈍を施すことによつて、本発明Cu合金製
リードフレーム素材（以下本発明リード素材とい
う）１〜10および比較Cu合金製リードフレーム
素材（以下比較リード素材という）１〜６をそれ
ぞれ製造した。
なお、比較リード素材１〜６は、いずれも構成
成分のうちのいずれかの成分含有量（第１表に※
印を付したもの）がこの発明の範囲から外れたも
のである。
つぎに、この結果得られた本発明リード素材１
〜10および比較リード素材１〜６、さらに市販の
Cu合金製リードフレーム素材（以下従来リード
[Industrial Application Field] The present invention relates to a lead frame material made of a Cu alloy for semiconductor devices, which has high strength and excellent heat peeling resistance of solder. [Prior Art] Conventionally, for example, a Cu alloy having a typical composition of Cu-2%Sn-0.2%Ni-0.05%P in weight% (hereinafter % indicates weight%) has been used for ICs, LSIs, and even VLSIs. It is used as a lead frame material for semiconductor devices such as. [Problems to be solved by the invention] However, as semiconductor devices have become more sophisticated and highly integrated in recent years, the lead frame materials that make up these devices are also required to have high strength. Conventional Cu alloy lead frame materials have excellent repeat bendability and punching die wear resistance required for lead frame materials, as well as thermal and electrical conductivity, plating properties, and solderability, but they lack strength. Due to the shortage, it is not only not possible to fully meet these demands, but also the heat peeling properties of the solder are not satisfactory, resulting in problems in terms of reliability. [Means for Solving the Problems] Therefore, from the above-mentioned viewpoint, the present inventors set out to develop a lead frame material for semiconductor devices that has high strength and excellent heat peeling resistance of solder. As a result of research, it was found that Ni: 1 to 4%, Sn: 1 to less than 1.2%, Si: 0.15 to 0.8%, Zn: 0.1 to 1%, Ca: 0.002 to 0.04%, and the rest was Cu. Cu alloy, which has a composition consisting of They found that it also has excellent properties in terms of punching die wear resistance, thermal and electrical conductivity, plating properties, and soldering properties. This development was made based on the above knowledge, and the reason why the component composition was limited as described above will be explained below. (a) Ni Ni component has the effect of improving strength and repeated bendability, but if the content is less than 1%, the desired effect cannot be obtained, while if the content exceeds 4% Since hot workability will decrease, its content should be reduced to 1 to 4%.
It was determined that (b) Sn The Sn component also has the effect of improving strength and repeated bending properties like the Ni component, but if its content is less than 1%, the desired effect of improving the above properties cannot be obtained; When becomes 1.2% or more,
Since hot workability tends to decrease, its content is set at 1 to less than 1.2%. (c) Si The Si component mainly has the effect of forming Ni 2 Si compounds to improve strength, but if its content is less than 0.15%, the desired high strength cannot be achieved; If the content exceeds 0.8%, free Si will be formed and the heat peeling properties of the solder will be impaired.
Its content was set at 0.15-0.8%. (d) Zn Zn component has the effect of further improving the heat peeling properties of solder, but its content is 0.1%.
If the content is less than 1, the desired excellent heat peeling resistance of the solder cannot be secured;
%, the solderability deteriorates, so the content was set at 0.1 to 1%. (e) Ca Ca component has the effect of suppressing the wear of the punching die used when forming the lead frame material from the strip material in press punching (also called stamping). However, if the content is less than 0.002%, the desired effect of improving the wear resistance of the punching die cannot be obtained, while if the content exceeds 0.04%, the cold rollability will be impaired. Therefore, its content is
It was set at 0.002-0.04%. [Example] Next, the Cu alloy lead frame material of the present invention will be specifically explained with reference to Examples. Using an ordinary low-frequency groove-type melting furnace, molten alloys having the compositions shown in Table 1 were prepared in an atmospheric atmosphere under charcoal coating, and then semi-continuously cast to a thickness of 160 mm x width. : Cast into an ingot with dimensions of 450mm x length: 2400mm, and heat this ingot at a temperature of 850℃.
The hot-rolled plate was hot-rolled to a thickness of 10 mm, immediately cooled with water after hot rolling, and faced to remove scale, and then the hot-rolled plate was cold-rolled to a thickness of 0.5 mm. At this temperature as a cold rolled sheet:
Annealed at 500℃ for 2 hours, cold rolled again to a thickness of 0.25mm, and finally annealed at 500℃ for 20 seconds using a continuous annealing furnace. In this way, Cu alloy lead frame materials of the present invention (hereinafter referred to as present invention lead materials) 1 to 10 and comparative Cu alloy lead frame materials (hereinafter referred to as comparative lead materials) 1 to 6 were manufactured, respectively. In addition, comparative lead materials 1 to 6 all have the content of one of the constituent components (as shown in Table 1).
(marked) are outside the scope of this invention. Next, the lead material 1 of the present invention obtained as a result
~10 and comparative lead materials 1 to 6, as well as commercially available
Cu alloy lead frame material (hereinafter referred to as conventional lead frame material)
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
第１表に示される結果から、本発明リード素材
１〜10は、いずれも従来リード素材と同等、ある
いはこれ以上のすぐれた繰り返し曲げ性および耐
打抜金型摩耗性をもつ、かつ従来リード素材と比
較して一段とすぐれた強度およびはんだの耐熱剥
離性をもつことが明らかであり、さらに、第１表
には示されていないが、いずれも半導体装置のリ
ードフレーム材として最低必要な３％IACSより
一段と高い15％IACS以上の導電性を示し、熱お
よび電気伝導性のすぐれたものであつた。
これに対して、比較リード素材１〜６に見られ
るように、構成成分のうちのいずれかの成分含有
量でもこの発明の範囲から外れると、上記の特性
のうちの少なくともいずれかの性質が劣ることが
明らかである。
上述のように、この発明のCu合金製リードフ
レーム材は、高強度とすぐれたはんだの耐熱剥離
性を有し、さらにリードフレームに要求される繰
り返し曲げ性、耐打抜金型摩耗性、熱および電気
伝導性、めつき性、およびはんだ付け性などの特
性にもすぐれているので、半導体装置の高性能化
および高集積化に寄与するところ大なるものであ
り、かつすぐれた性能を長期に亘つて発揮する信
頼性の高いものである。
From the results shown in Table 1, lead materials 1 to 10 of the present invention all have excellent repeated bending properties and punching die wear resistance equivalent to or better than conventional lead materials, and conventional lead materials. It is clear that it has superior strength and heat peeling resistance of solder compared to 3% IACS, which is the minimum required for lead frame material of semiconductor devices, although it is not shown in Table 1. It exhibited an even higher conductivity of 15% IACS or higher, and had excellent thermal and electrical conductivity. On the other hand, as seen in Comparative Lead Materials 1 to 6, if the content of any of the constituent components falls outside the scope of the present invention, at least one of the above properties is inferior. That is clear. As mentioned above, the Cu alloy lead frame material of the present invention has high strength and excellent heat peeling resistance of solder, and also has the repeated bendability, punching die wear resistance, and heat resistance required for lead frames. It also has excellent properties such as electrical conductivity, plating properties, and solderability, so it greatly contributes to higher performance and higher integration of semiconductor devices, and provides excellent performance over a long period of time. It is a highly reliable product that can be used over a long period of time.