JPH0453936B2 - - Google Patents
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- JPH0453936B2 JPH0453936B2 JP60129048A JP12904885A JPH0453936B2 JP H0453936 B2 JPH0453936 B2 JP H0453936B2 JP 60129048 A JP60129048 A JP 60129048A JP 12904885 A JP12904885 A JP 12904885A JP H0453936 B2 JPH0453936 B2 JP H0453936B2
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- 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
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49579—Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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Description
(産業上の利用分野)
本発明はLSI等のリードフレームとして使用さ
れるリードフレーム用素材およびその製造法に関
するものである。 (従来の技術) リードフレームは第1図に示されるような形状
のものであり、その中央部1にシリコンチツプを
接着し、チツプ上の電極とリードフレームのリー
ド部2とをAuやAlの微細線により結線してLSI
とされ、このLSIがプリント基板上に装着されて
使用されるものである。このようなリードフレー
ムは厚さが0.25mm程度の薄板状の素材から打抜い
て製造されるもので、このためリードフレーム用
素材には細い足3が折れ曲らないように強度が大
きいこと、LSIチツプにおいて発生した熱を速や
かに放散できるように熱伝導率及び導電率が大き
いこと、加工性が良いこと等の多くの特性が求め
られる。 従来のリードフレーム用素材として代表的なも
のは42%Ni、残部Feの組成を持つ42アロイであ
り、第2図のグラフからも明らかなように60Kg
f/mm2を越える引張強度を持つ反面、導電率は
4%IACSと極めて低く、256KビツトのLSIのよ
うな集積度の高いLSIチツプのリードフレームと
した場合には熱放散が十分ではなくLSIチツプの
熱破壊を引起こす。 そこで導電率を向上させる目的で第2図に示さ
れるような各種の銅合金が開発されている。この
うち合金Aは0.1%Cr、0.2%Sn、残部Cuの組成
を持つもので導電率は90%IACSと極めて高いが
引張強度は42アロイの半分程度に過ぎない。また
合金Bは2%Sn、0.2%Fe、0.03%P、残部Cuの
組成を持つもので引張強度は42アロイに近い50〜
60Kgf/mm2に達するが導電率は35%IACSとかな
り低いものである。更に合金Cは2.4%Fe、0.12
%Zn、0.03%P、残部Cuの組成を持ち、導電率
は65%IACSに及ぶがその引張強度は40〜47Kg
f/mm2に過ぎない。このように銅合金において
は導電率向上のために他の元素の含有量を減少さ
せると強度が低下し、強度を向上させるために他
の合金元素を添加すると導電率が低下するという
性質があり、経済的な価格であつてしかも両者を
同時に満足できるリードフレーム用素材は知られ
ていない。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記のような従来の問題点を解決し、
56Kgf/mm2以上の引張強度と65%IACS以上の導
電率とを有するうえ加工性、はんだ付け性に優
れ、しかも低価格で製造できるリードフレーム用
素材およびその製造法を目的として完成されたも
のである。 (問題点を解決するための手段) 上記の課題を解決するための第1の発明は、重
量比で0.21〜0.28%のBe、0.5〜1.3%のNi、残部
Cu及び不可避的不純物から構成され、引張強さ
56〜66Kgf/mm2、導電率65〜70%IACSの材料特
性を有することを特徴とするリードフレーム用素
材を要旨とするものである。 第2の発明は、重量比で0.1〜0.28%のBe、0.5
〜1.3%のNi、残部Cu及び不可避的不純物からな
るベリリウム銅合金の鋳塊を、750℃〜860℃の温
度範囲で溶体化処理し、しかる後に20%〜50%の
冷間加工を行つたうえ、350℃〜500℃で時効硬化
処理したことを特徴とするリードフレーム用素材
の製造法を要旨とするものである。 第3の発明は、重量比で0.21〜0.28%のBe、
0.5〜1.3%のNi、残部Cu及び不可避的不純物から
なるベリリウム銅合金の鋳塊を、750℃〜860℃の
温度範囲で溶体化処理し、しかる後に20%〜50%
の冷間加工を行つたうえ、350℃〜500℃で時効硬
化処理したことを特徴とするリードフレーム用素
材の製造法を要旨とするものである。 第4の発明は、重量比で0.1〜0.28%のBe、0.5
〜1.3%のNi、0.2%以下のSnと0.2%以下のZnの
いずれか一方又は双方(但しSnとZnがともにゼ
ロの場合を除く)、残部Cu及び不可避的不純物か
らなるベリリウム銅合金の鋳塊を、750℃〜860℃
の温度範囲で溶体化処理し、しかる後に20%〜50
%の冷間加工を行つたうえ、350℃〜500℃で時効
硬化処理したことを特徴とするリードフレーム用
素材の製造法を要旨とするものである。 本発明のリードフレーム用素材は、上記の合金
組成を溶解、金型へ鋳溶、熱間加工、冷間加工後
に750〜860℃5分間の溶体化処理、20〜50%の冷
間加工による薄板化、350〜500℃2時間の時効硬
化処理の工程を経て得られたもので、750〜860℃
の溶体化処理後の冷間加工による加工硬化とその
後の時効硬化処理による折出硬化との併用によ
り、引張強度56〜66Kgf/mm2、導電率65〜70%
IACSの材料特性を持たせたものである。 本発明において用いられる0.21〜0.28%Be、
0.5〜1.3%Niを含有する銅合金は、Cuの母相中に
NiBe(ニツケルベリライド)を均一に折出させる
折出硬化型の合金であり、導電率を高いレベルに
維持するためにはNiがすべてNiBeとして折出し
てなるべく母相内に残らないように成分調整する
ことが必要である。Beが0.21%未満、Niが0.5%
未満であると硬化性が乏しく引張強度が低下し、
逆にBeが0.28%を越えたりNiが1.3%を越えると
加工硬化性及び時効硬化性が増加して強度は向上
するが、合金成分が増加するために導電率が65%
IACSを割ることとなる。しかし第2、第4の発
明においては0.2%以下のSnと0.2%以下のZnの少
なくとも一方を含有するので、Beの含有率を0.1
%まで下げることができる。 なお本発明において材料特性を限定した理由は
次の通りである。即ち、引張強度が56Kgf/mm2
未満であるとリードフレームとしたときに細い足
が折れ易くなり、また導電率が65%IACS未満で
あると集積度の高いチツプのリードフレームとし
た場合に熱放散が不十分となる。またこれらの各
値の上限値は本発明の方法によつて到達できる限
界を示すものである。従つてこれらの材料特性の
限定により、本発明の素材は従来の素材から明確
に区別されている。 また第2と第4の発明は上記の合金組成に0.2
%以下のSnと0.2%以下のZnのいずれか一方又は
双方(SnとZnがともにゼロの場合を除く)を必
須的に含有させることによりはんだ付け性の向上
を図つたものであり、基本的な特性は上記の発明
と変るところはない。Sn及びZnは0.2%を越える
とはんだ付け性が却つて低下するとともに導電率
にも悪影響を及ぼす。 なお、本発明の製造方法においては、溶体化処
理温度を750〜860℃の範囲に制御することが必要
で、750℃未満では時効硬化による強度向上が不
十分であり、860℃を越えると結晶粒の粗大化が
生じて強度が低下するとともに加工性も劣化する
こととなる。 また冷間加工の程度を20%〜50%、時効硬化処
理温度を350℃〜500℃としたものは最も好ましい
加工硬化及び時効硬化を生じさせ強度向上を図る
ためであり、これらの下限値を下まわると目的と
する強度が得られず、これらの上限値を越えると
やはり結晶粒の粗大化が生じて強度の低下を招く
こととなる。 (実施例) 次表に示す組成の合金を高周波溶解炉で溶解
し、金型に鋳溶した後熱間加工、冷間加工を行つ
て板状となし、これを750〜860℃で5分間溶体化
処理したうえ20〜50%の冷間加工により板厚0.25
mmの薄板とした。これを350〜500℃で2時間時効
硬化処理してリードフレーム用素材とし、前記の
42アロイ及び合金C(2.4%Fe、0.12%Zn、0.03%
P、残部Cu)とともに諸特性を評価した。 ここで応力緩和率は試験片に30Kgf/mm2の最
大曲げ応力を作用させ、200℃で100時間保持後に
除荷して残留応力を求め、緩和された応力の比率
で評価した。曲げ成形性はクラツクを生じない最
小曲げ半径Rと板厚tとの比R/tで評価し、は
んだ付け性はメニスコグラフによるぬれ時間によ
り評価した。
れるリードフレーム用素材およびその製造法に関
するものである。 (従来の技術) リードフレームは第1図に示されるような形状
のものであり、その中央部1にシリコンチツプを
接着し、チツプ上の電極とリードフレームのリー
ド部2とをAuやAlの微細線により結線してLSI
とされ、このLSIがプリント基板上に装着されて
使用されるものである。このようなリードフレー
ムは厚さが0.25mm程度の薄板状の素材から打抜い
て製造されるもので、このためリードフレーム用
素材には細い足3が折れ曲らないように強度が大
きいこと、LSIチツプにおいて発生した熱を速や
かに放散できるように熱伝導率及び導電率が大き
いこと、加工性が良いこと等の多くの特性が求め
られる。 従来のリードフレーム用素材として代表的なも
のは42%Ni、残部Feの組成を持つ42アロイであ
り、第2図のグラフからも明らかなように60Kg
f/mm2を越える引張強度を持つ反面、導電率は
4%IACSと極めて低く、256KビツトのLSIのよ
うな集積度の高いLSIチツプのリードフレームと
した場合には熱放散が十分ではなくLSIチツプの
熱破壊を引起こす。 そこで導電率を向上させる目的で第2図に示さ
れるような各種の銅合金が開発されている。この
うち合金Aは0.1%Cr、0.2%Sn、残部Cuの組成
を持つもので導電率は90%IACSと極めて高いが
引張強度は42アロイの半分程度に過ぎない。また
合金Bは2%Sn、0.2%Fe、0.03%P、残部Cuの
組成を持つもので引張強度は42アロイに近い50〜
60Kgf/mm2に達するが導電率は35%IACSとかな
り低いものである。更に合金Cは2.4%Fe、0.12
%Zn、0.03%P、残部Cuの組成を持ち、導電率
は65%IACSに及ぶがその引張強度は40〜47Kg
f/mm2に過ぎない。このように銅合金において
は導電率向上のために他の元素の含有量を減少さ
せると強度が低下し、強度を向上させるために他
の合金元素を添加すると導電率が低下するという
性質があり、経済的な価格であつてしかも両者を
同時に満足できるリードフレーム用素材は知られ
ていない。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記のような従来の問題点を解決し、
56Kgf/mm2以上の引張強度と65%IACS以上の導
電率とを有するうえ加工性、はんだ付け性に優
れ、しかも低価格で製造できるリードフレーム用
素材およびその製造法を目的として完成されたも
のである。 (問題点を解決するための手段) 上記の課題を解決するための第1の発明は、重
量比で0.21〜0.28%のBe、0.5〜1.3%のNi、残部
Cu及び不可避的不純物から構成され、引張強さ
56〜66Kgf/mm2、導電率65〜70%IACSの材料特
性を有することを特徴とするリードフレーム用素
材を要旨とするものである。 第2の発明は、重量比で0.1〜0.28%のBe、0.5
〜1.3%のNi、残部Cu及び不可避的不純物からな
るベリリウム銅合金の鋳塊を、750℃〜860℃の温
度範囲で溶体化処理し、しかる後に20%〜50%の
冷間加工を行つたうえ、350℃〜500℃で時効硬化
処理したことを特徴とするリードフレーム用素材
の製造法を要旨とするものである。 第3の発明は、重量比で0.21〜0.28%のBe、
0.5〜1.3%のNi、残部Cu及び不可避的不純物から
なるベリリウム銅合金の鋳塊を、750℃〜860℃の
温度範囲で溶体化処理し、しかる後に20%〜50%
の冷間加工を行つたうえ、350℃〜500℃で時効硬
化処理したことを特徴とするリードフレーム用素
材の製造法を要旨とするものである。 第4の発明は、重量比で0.1〜0.28%のBe、0.5
〜1.3%のNi、0.2%以下のSnと0.2%以下のZnの
いずれか一方又は双方(但しSnとZnがともにゼ
ロの場合を除く)、残部Cu及び不可避的不純物か
らなるベリリウム銅合金の鋳塊を、750℃〜860℃
の温度範囲で溶体化処理し、しかる後に20%〜50
%の冷間加工を行つたうえ、350℃〜500℃で時効
硬化処理したことを特徴とするリードフレーム用
素材の製造法を要旨とするものである。 本発明のリードフレーム用素材は、上記の合金
組成を溶解、金型へ鋳溶、熱間加工、冷間加工後
に750〜860℃5分間の溶体化処理、20〜50%の冷
間加工による薄板化、350〜500℃2時間の時効硬
化処理の工程を経て得られたもので、750〜860℃
の溶体化処理後の冷間加工による加工硬化とその
後の時効硬化処理による折出硬化との併用によ
り、引張強度56〜66Kgf/mm2、導電率65〜70%
IACSの材料特性を持たせたものである。 本発明において用いられる0.21〜0.28%Be、
0.5〜1.3%Niを含有する銅合金は、Cuの母相中に
NiBe(ニツケルベリライド)を均一に折出させる
折出硬化型の合金であり、導電率を高いレベルに
維持するためにはNiがすべてNiBeとして折出し
てなるべく母相内に残らないように成分調整する
ことが必要である。Beが0.21%未満、Niが0.5%
未満であると硬化性が乏しく引張強度が低下し、
逆にBeが0.28%を越えたりNiが1.3%を越えると
加工硬化性及び時効硬化性が増加して強度は向上
するが、合金成分が増加するために導電率が65%
IACSを割ることとなる。しかし第2、第4の発
明においては0.2%以下のSnと0.2%以下のZnの少
なくとも一方を含有するので、Beの含有率を0.1
%まで下げることができる。 なお本発明において材料特性を限定した理由は
次の通りである。即ち、引張強度が56Kgf/mm2
未満であるとリードフレームとしたときに細い足
が折れ易くなり、また導電率が65%IACS未満で
あると集積度の高いチツプのリードフレームとし
た場合に熱放散が不十分となる。またこれらの各
値の上限値は本発明の方法によつて到達できる限
界を示すものである。従つてこれらの材料特性の
限定により、本発明の素材は従来の素材から明確
に区別されている。 また第2と第4の発明は上記の合金組成に0.2
%以下のSnと0.2%以下のZnのいずれか一方又は
双方(SnとZnがともにゼロの場合を除く)を必
須的に含有させることによりはんだ付け性の向上
を図つたものであり、基本的な特性は上記の発明
と変るところはない。Sn及びZnは0.2%を越える
とはんだ付け性が却つて低下するとともに導電率
にも悪影響を及ぼす。 なお、本発明の製造方法においては、溶体化処
理温度を750〜860℃の範囲に制御することが必要
で、750℃未満では時効硬化による強度向上が不
十分であり、860℃を越えると結晶粒の粗大化が
生じて強度が低下するとともに加工性も劣化する
こととなる。 また冷間加工の程度を20%〜50%、時効硬化処
理温度を350℃〜500℃としたものは最も好ましい
加工硬化及び時効硬化を生じさせ強度向上を図る
ためであり、これらの下限値を下まわると目的と
する強度が得られず、これらの上限値を越えると
やはり結晶粒の粗大化が生じて強度の低下を招く
こととなる。 (実施例) 次表に示す組成の合金を高周波溶解炉で溶解
し、金型に鋳溶した後熱間加工、冷間加工を行つ
て板状となし、これを750〜860℃で5分間溶体化
処理したうえ20〜50%の冷間加工により板厚0.25
mmの薄板とした。これを350〜500℃で2時間時効
硬化処理してリードフレーム用素材とし、前記の
42アロイ及び合金C(2.4%Fe、0.12%Zn、0.03%
P、残部Cu)とともに諸特性を評価した。 ここで応力緩和率は試験片に30Kgf/mm2の最
大曲げ応力を作用させ、200℃で100時間保持後に
除荷して残留応力を求め、緩和された応力の比率
で評価した。曲げ成形性はクラツクを生じない最
小曲げ半径Rと板厚tとの比R/tで評価し、は
んだ付け性はメニスコグラフによるぬれ時間によ
り評価した。
【表】
(発明の効果)
本発明は以上の説明からも明らかなように、42
アロイと同等の優れた引張強度を有するとともに
65%IACSを越える高い導電率を有するリードフ
レーム用素材を製造できるものであるから、プリ
ント基板上へ装着する際に足が曲つたり折れたり
することがなく、また256KビツトLSIのような高
集積度のLSIに使用したときにも優れた放熱効果
が得られるものである。更に本発明の製造法によ
るリードフレーム用素材は、従来のリードフレー
ム用素材に劣らない応力緩和率を有し、曲げ成形
性にも優れているので打抜き加工が容易であり、
はんだ付け性も極めて良好なものである。更にま
た、本発明によるリードフレーム用素材は高価な
Beをわずかしか含有しないので安価に製造でき
る利点をも有するものであるから、従来のリード
フレーム用素材およびその製造法の問題点を解消
したものとして、産業の発展に寄与するところは
極めて大である。
アロイと同等の優れた引張強度を有するとともに
65%IACSを越える高い導電率を有するリードフ
レーム用素材を製造できるものであるから、プリ
ント基板上へ装着する際に足が曲つたり折れたり
することがなく、また256KビツトLSIのような高
集積度のLSIに使用したときにも優れた放熱効果
が得られるものである。更に本発明の製造法によ
るリードフレーム用素材は、従来のリードフレー
ム用素材に劣らない応力緩和率を有し、曲げ成形
性にも優れているので打抜き加工が容易であり、
はんだ付け性も極めて良好なものである。更にま
た、本発明によるリードフレーム用素材は高価な
Beをわずかしか含有しないので安価に製造でき
る利点をも有するものであるから、従来のリード
フレーム用素材およびその製造法の問題点を解消
したものとして、産業の発展に寄与するところは
極めて大である。
第1図はリードフレームを示す平面図、第2図
は各種のリードフレーム材の強度と導電率との関
係を示すグラフである。
は各種のリードフレーム材の強度と導電率との関
係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 重量比で0.21〜0.28%のBe、0.5〜1.3%のNi、
残部Cu及び不可避的不純物から構成され、引張
強さ56〜66Kgf/mm2、導電率65〜70%IACSの材
料特性を有することを特徴とするリードフレーム
用素材。 2 重量比で0.1〜0.28%のBe、0.5〜1.3%のNi、
0.2%以下のSnと0.2%以下のZnのいずれか一方又
は双方(但しSnとZnがともにゼロの場合を除
く)、残部Cu及び不可避的不純物から構成され、
引張強さ56〜66Kgf/mm2、導電率65〜70%IACS
の材料特性を有することを特徴とするリードフレ
ーム用素材。 3 重量比で0.21〜0.28%のBe、0.5〜1.3%のNi、
残部Cu及び不可避的不純物からなるベリリウム
銅合金の鋳塊を、750℃〜860℃の温度範囲で溶体
化処理し、しかる後に20%〜50%の冷間加工を行
つたうえ、350℃〜500℃で時効硬化処理したこと
を特徴とするリードフレーム用素材の製造法。 4 重量比で0.1〜0.28%のBe、0.5〜1.3%のNi、
0.2%以下のSnと0.2%以下のZnのいずれか一方又
は双方(但しSnとZnがともにゼロの場合を除
く)、残部Cu及び不可避的不純物からなるベリリ
ウム銅合金の鋳塊を、750℃〜860℃の温度範囲で
溶体化処理し、しかる後に20%〜50%の冷間加工
を行つたうえ、350℃〜500℃で時効硬化処理した
ことを特徴とするリードフレーム用素材の製造
法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60129048A JPS61287156A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | リードフレーム用素材およびその製造法 |
US06/867,440 US4696704A (en) | 1985-06-13 | 1986-05-28 | Material for lead frames |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60129048A JPS61287156A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | リードフレーム用素材およびその製造法 |
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---|---|
JPS61287156A JPS61287156A (ja) | 1986-12-17 |
JPH0453936B2 true JPH0453936B2 (ja) | 1992-08-28 |
Family
ID=14999795
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP60129048A Granted JPS61287156A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | リードフレーム用素材およびその製造法 |
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- 1986-05-28 US US06/867,440 patent/US4696704A/en not_active Expired - Lifetime
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