JPH05243470A

JPH05243470A - リードフレーム及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05243470A
Application number: JP5615492A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Omori; 廣文大森; Hideyo Kagami; 英世加賀見; Shinichi Nakamura; 新一中村; Yoshimasa Kudo; 好正工藤; Shinya Shimizu; 真也清水; Yoko Ishimaru; 曜子石丸; Kimiko Ishii; 紀美子石井; Masahiko Yoshiki; 昌彦吉木; Mitsuhiro Tomita; 充裕富田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1993-09-21

Abstract

(57)【要約】【目的】良好な特性を有し、信頼性の高いリードフレ
ーム及びその製造方法を提供する。【構成】本発明のリードフレームは重量％でＦｅ５〜
９５％残部がＣｕ若しくは、Ｆｅ５〜９５％と、０．１
〜２０％のＣｒ、０．１〜１０％のＮｉ、０．０１〜
０．３％のＡｌ、０．００１〜３％のＴｉ、０．００１
〜１％のＶ、０．０１〜１％のＮｂ、０．００１〜１％
のＺｒ、０．０１〜１％のＭｇ、０．０１〜１％のＳ
ｉ、０．０１〜１％のＭｎ、０．０１〜１％のＰ、０．
０１〜１％のＺｎ、０．０００５〜１％のＢのうち少な
くとも一種と残部がＣｕから成る基体部と、これを例え
ば弗酸、若しくは塩酸と過酸化水素水との混合液で表面
処理して得られ基体部を覆うようにして形成された表面
部を有し基体部のＣｕ濃度ｎ₁と表面部のＣｕ濃度ｎ₂
の比がｎ₂／ｎ₁＞１であり、かつ表面部の最表面に１
０〜５００ＡのＣｕ₂Ｏ膜が形成されていることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置等に用いら
れるリードフレームに係り、特に表面部を改良したリー
ドフレームに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置において、高出力化、
多機能化等の特性要求のみならず、生産性の向上と低価
格化が要求されている。この様な要求を満足するものと
して、樹脂モールドによるパッケージ型のものが注目さ
れている。

【０００３】この様な半導体装置に用いられる電子部品
の一つに、リードフレームが挙げられる。このリードフ
レームは、先の要求を満たすために、電気的特性に優れ
ていること、化学的安定性が良好なこと、機械的強度が
十分であることが必要である。そのため、これらの特性
の比較的良好なＣｕ−Ｆｅ合金を用いることが提案され
ている。

【０００４】しかしながら、Ｃｕ−Ｆｅ合金は耐酸化性
が十分でなく、そのため、組み立て工程におけるマウン
ティング性、ボンディング性、めっき性、はんだ付け性
等の信頼性が十分でないという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のリー
ドフレームは、組み立て工程における信頼性が十分でな
いという問題があった。

【０００６】本発明は、上記事情を考慮したもので、そ
の目的とするところは良好な特性を有し、信頼性の高い
リードフレーム及びその製造方法を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、第１の発明は、重量％でＦｅ５〜９５％、
残部がＣｕ及び不可避の不純物から成る基体部と、前記
基体部を覆うようにして形成された表面部を有し、前記
基体部のＣｕ濃度ｎ₁と前記表面部のＣｕ濃度ｎ₂の比
がｎ₂／ｎ₁＞１であり、前記表面部の最表面に１０〜
５００ＡのＣｕ₂Ｏ膜が形成されていることを特徴とす
るリードフレームを提供するものである。

【０００８】第１の発明における基体部を構成するＦｅ
は、リードフレームの良好な強度を得るために用いられ
るが、基体部中の含有量が５％未満であると、硬さ、耐
繰返曲げ、高温強度等の機械的強度が不足し、一方、９
５％を越えると、耐酸化性が劣化する。好ましくは２０
〜８０％が良い。

【０００９】また、基体部の残部を形成するＣｕは、導
電性に優れ、耐酸化性が良好なものであるので、残部を
形成するのに適している。さらに、不可避不純物を含ん
でいても良い。

【００１０】表面部は、基体部を覆うようにして形成さ
れており、その組成は、基体部のＣｕ濃度ｎ₁と表面部
のＣｕ濃度ｎ₂の比がｎ₂／ｎ₁＞１であれば良い。こ
こで、基体部のＣｕ濃度ｎ₁、表面部のＣｕ濃度ｎ
₂は、例えばＡＥＳ（オージェ電子分光法）で各々バル
ク部の濃度、最表面のＣｕ₂Ｏ層の直下の濃度を測るこ
とで求めることができる。即ち、相対的にＦｅの重量比
を基体部より小さくすることにより、表面の耐酸化性を
向上させることができる。表面部の厚さとしては、リー
ドフレームの強度を損なわない範囲であれば良く、０．
０５〜５μｍ以内が適当である。また、基体部から表面
部の最表面にかけて、傾斜的にＦｅが減少していても良
い。

【００１１】さらに、表面部の最表面にはＣｕ₂Ｏが形
成されている。これは、リードフレームの表面酸化の進
行を抑えるために設けられるものであり、その厚さが１
０Ａ未満では酸化の進行を抑えることができず、一方５
００Ａを越えるとはんだ付の際、容易に酸化膜を破るこ
とができずはんだ付性が劣化する。より好ましくは１０
〜２００Ａが良い。

【００１２】また、第２の発明は、重量％でＦｅ５〜９
５％と、０．１〜２０％のＣｒ、０．１〜１０％のＮ
ｉ，０．０１〜０．３％のＡｌ、０．００１〜３％のＴ
ｉ、０．００１〜１％のＶ、０．０１〜１％のＮｂ、
０．００１〜１％のＺｒ、０．０１〜１％のＭｇ、０．
０１〜１％のＳｉ、０．０１〜１％のＭｎ、０．０１〜
１％のＰ、０．０１〜１％のＺｎ、０．０００５〜１％
のＢのうち少なくとも一種と、残部がＣｕ及び不可避の
不純物から成る基体部と、前記基体部を覆うよにして形
成された表面部を有し、前記基体部のＣｕ濃度ｎ₁と前
記表面部のＣｕ濃度ｎ₂の比がｎ₂／ｎ₁＞１であり、
前記表面部の最表面に１０〜５００ＡのＣｕ₂Ｏ膜が形
成されていることを特徴とするリードフレームを提供す
るものである。第２の発明が第１の発明と異なっている
点は、基体部にＣｒ等の添加元素を含有している点であ
る。

【００１３】第２の発明の基体部を構成する元素のうち
Ｆｅ、Ｃｕは第１の発明と同様の理由により用いられ
る。

【００１４】Ｃｒは表面にＣｕ等と複合酸化物を形成し
耐蝕性を確保するために用いられるが、０．１％未満で
は十分な耐蝕性が得られず、一方２０％を越えると熱間
加工性を劣化させる恐れがある。好ましくは１〜１５
％、さらに好ましくは３〜１５％が良い。またＦｅ相中
に固溶するＣｒ量はＦｅに対して０．１〜２０ｗｔ％が
良い。

【００１５】Ｎｉは表面にＣｕ、Ｃｒ等と複合酸化物を
形成し、耐蝕性を向上させるが０．１％未満では効果に
乏しく、一方２０％を越えると熱間加工性を劣化させる
恐れがある。好ましくは１〜１０％が良い。

【００１６】Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｇは、結
晶を微細化させる効果があり、基体部の強度向上に寄与
するため添加される。しかし、過量の添加は強度向上の
効果か得られるばかりでなく、熱間加工性の悪化、導電
率の低下を招くので、それぞれＡｌ：０．０１〜０．３
％、Ｔｉ：０．００１〜３％、Ｖ：０．００１〜１％の
Ｖ、Ｎｂ：０．０１〜１％、Ｚｒ：０．００１〜１％、
Ｍｇ：０．０１〜１％、の範囲とした。より好ましく
は、Ａｌ：０．０３〜０．１％、Ｔｉ：０．００３〜２
％、Ｖ：０．００３〜０．０７％のＶ、Ｎｂ：０．０１
〜０．０７％、Ｚｒ：０．００３〜０．０７％、Ｍｇ：
０．０１〜０．０７％が良い。

【００１７】Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐは、原料溶解時の脱酸材と
して作用するほか、強度の向上、熱間加工性向上等に寄
与するため添加される。しかし、過量の添加は導電率の
低下、熱間加工性の悪化を招くので、それぞれＳｉ：
０．０１〜１％、Ｍｎ：０．０１〜１％、Ｐ：０．０１
〜１％とした。好ましくはＳｉ：０．０３〜０．７％、
Ｍｎ：０．０３〜０．７％、Ｐ：０．０３〜０．７％が
良い。

【００１８】Ｚｎは、Ｃｕ中に固溶してはんだ付性等を
向上させる。しかし過量の添加は導電率を低下させるの
で０．０１〜１％とした。好ましくは０．０３〜０．７
が良い。

【００１９】Ｂは、表面酸化膜の保護性を向上させるた
めに０．０００５〜１％、好ましくは０．００１〜０．
７％含有することができる。

【００２０】その他、微量のＳｎ、Ｍｏ、Ａｇは、効果
的な場合が多いので添加しても良い。さらに不可避不純
物を含んでいても良い。

【００２１】第２の発明における表面部も第１の発明と
同様である。

【００２２】本発明のリードフレームは、例えば以下の
ようにして製造される。即ち、上述した基体部の組成範
囲のインゴットを作り、これを鍛造、圧延した金属板を
ホトエッチングないしプレス加工して、リードフレーム
の形状に成型する。次にこの成型体の表面を弗酸、若し
くは塩酸と過酸化水素水の混合液を用いてエッチングす
る等によりＦｅを選択的に除く処理を施すとともに、Ｃ
ｕ₂Ｏ膜を形成する。このとき、エッチング液の濃度は
特に限定されずエッチング時間、温度等に依存するもの
である。例えば、室温中弗酸０．１〜１Ｎ又は塩酸０．
０１〜１Ｎ＋過酸化水素水０．０１〜１０％のエッチン
グ液を用い、エッチング時間１０ｍｉｎ以内でエッチン
グすることができる。または、成型体の表面に直接、又
は前述の表面処理を施した後にメッキ、スパッタ等、公
知の成膜技術を用いてＣｕもしくはＣｕの濃度が基体部
より高い膜を形成し、さらに最表面にＣｕ₂Ｏ膜を形成
することにより表面部を形成する。

【００２３】この様にして、形成されたリードフレーム
は、トランジスタ、ＩＣ等のペレット組み立てに用いら
れる。

【００２４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。

【００２５】実施例１まず、表１のＮｏ．１〜４に示すような組成になるよう
に、９９．９％の純銅に９９．９％の純鉄を添加し、高
周波溶解し、Ｆｅ−Ｃｕ合金製基体のインゴットを作成
した。これを鍛造した後、９００℃にて１時間加熱、熱
間圧延を施し、２mm厚の金属板を作成した。そして、酸
化物を除き、冷間圧延により１mm厚の金属板とした後、
８５０℃で熱処理した。さらに、冷間圧延を施し、３０
mm幅、０．２５mm厚の板とし、この板を、所定のリード
フレーム形状にプレス加工することにより、リードフレ
ームの形状に成型した。

【００２６】次に、この成型体の表面を０．５Ｎの弗酸
により処理し、Ｆｅ成分を除去することにより、図１に
示すリードフレームを形成した。尚、この様なリードフ
レームと半導体チップ等を接続することにより、図２に
示されたようにＩＣが形成される。

【００２７】この様にして得られたリードフレームにつ
いて、硬さ、耐繰返し曲げ、直接ボンディング性、はん
だ付け性、はんだ耐候性、めっき性を評価した。その結
果を表１に併せて示す。尚、Ｎｏ．５〜８は、同様に作
成された比較例であり、Ｎｏ．５，６は、Ｆｅの組成が
限定した範囲から外れるもの、Ｎｏ．７，８は、成型後
硝酸で表面処理を行ったものである。

【００２８】

【表１】以上の結果より、本発明により、機械的強度を維持した
まま、組み立て工程における信頼性を向上することがで
きたことがわかる。

【００２９】実施例２まず、表２のＮｏ．９〜１５に示すような組成に調整す
る他は、実施例１と同様にしてリードフレームを形成し
た。

【００３０】得られたリードフレームについて、実施例
１と同様の評価を行った。その結果を表２に併せて示
す。尚、Ｎｏ．１６〜２１は同様に作成された比較例で
あり、Ｎｏ．１６，１７はＦｅの組成が本発明の範囲か
ら外れるもの、Ｎｏ．１８〜２１は、成型後硝酸で表面
処理を行ったものである。

【００３１】

【表２】以上の結果より、本発明により、機械的強度を維持した
まま、組み立て工程における信頼性を向上することがで
きたことがわかる。

【００３２】実施例３まず、表３のＮｏ．２２〜２８に示すような組成に調整
する他は、実施例１と同様にしてリードフレームを形成
した。

【００３３】得られたリードフレームについて、実施例
１と同様の評価を行った。その結果を表４に示す。尚、
Ｎｏ．２９〜３４は同様に作成された比較例であり、Ｎ
ｏ．２９，３０はＦｅの組成が本発明の範囲から外れる
もの、Ｎｏ．３１〜３４は、成型後硝酸で表面処理を行
ったものである。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【表４】以上の結果より、本発明により、機械的強度を維持した
まま、組み立て工程における信頼性を向上することがで
きたことがわかる。

【００３６】また、硝酸で処理したものでＴｉ若しくは
Ｚｒを含むものについては、表面にＴｉ，Ｚｒが濃縮
し、はんだ付性を阻害する酸化物を形成していた。

【００３７】尚、同様にして作成されたリードフレーム
について、表面処理前後の表面状態をＳＥＭ観察した結
果を図３，図４に示す。この図より、表面のＦｅが線状
に取り除かれていることがわかる。さらに、オージェ電
子分光法により深さ方向分析を行った結果、図５に示す
ように表面処理を施したものについては、内部から表面
にかけてＦｅの組成比（原子比）が減少していることが
わかる。一方、図６に示すように表面処理前のものにつ
いては、内部から表面にかけてＦｅの組成比（原子比）
が変化していないことがわかる。

【００３８】また、図７に最表面におけるＣｕのオージ
ェスペクトルを示す。（ａ）に示す硝酸処理のものよ
り、（ｂ）に示す本発明の弗酸処理のものは、良好なＣ
ｕ₂Ｏが最表面に形成されていることがわかる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、表
面特性が向上し、良好な特性で、信頼性の高いリードフ
レームを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るリードフレームを示す図。

【図２】リードフレームを用いて作成されるＩＣを示
す図。

【図３】実施例における表面処理を施す前のＳＥＭ写
真。

【図４】実施例における表面処理を施した後のＳＥＭ
写真。

【図５】実施例における表面処理を施したものの深さ
方向分析結果を示す図。

【図６】実施例における表面処理を施さなかったもの
の深さ方向分析結果を示す図。

【図７】実施例における最表面のＣｕのオージェスペ
クトルを示す図。

【符号の説明】

１……リードフレーム、２……ＩＣペレット、３…
…ボンディングワイヤ、４……樹脂

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るリードフレームを示す図。

【図３】実施例における表面処理を施す前の金属組織
を示す写真。

【図４】実施例における表面処理を施した後の金属組
織を示す写真。

【符号の説明】１……リードフレーム、２……ＩＣペレット、３…
…ボンディングワイヤ、４……樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者工藤好正神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者清水真也神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者石丸曜子神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者石井紀美子神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者吉木昌彦神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者富田充裕神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％でＦｅ５〜９５％、残部がＣｕ及び
不可避の不純物から成る基体部と、前記基体部を覆うよ
うにして形成された表面部を有し、前記基体部のＣｕ濃
度ｎ₁と前記表面部のＣｕ濃度ｎ₂の比がｎ₂／ｎ₁＞
１であり、前記表面部の最表面に１０〜５００ＡのＣｕ
₂Ｏ膜が形成されていることを特徴とするリードフレー
ム。
【請求項２】重量％でＦｅ５〜９５％と、０．１〜２０
％のＣｒ、０．１〜１０％のＮｉ、０．０１〜０．３％
のＡｌ、０．００１〜３％のＴｉ、０．００１〜１％の
Ｖ、０．０１〜１％のＮｂ、０．００１〜１％のＺｒ、
０．０１〜１％のＭｇ、０．０１〜１％のＳｉ、０．０
１〜１％のＭｎ、０．０１〜１％のＰ、０．０１〜１％
のＺｎ、０．０００５〜１％のＢのうち少なくとも一種
と、残部がＣｕ及び不可避の不純物から成る基体部と、
前記基体部を覆うようにして形成された表面部を有し、
前記基体部のＣｕ濃度ｎ₁と前記表面部のＣｕ濃度ｎ₂
の比がｎ₂／ｎ₁＞１であり、前記表面部の最表面に１
０〜５００ＡのＣｕ₂Ｏ膜が形成されていることを特徴
とするリードフレーム。
【請求項３】リードフレーム形状の成形体の表面を、弗
酸、若しくは塩酸と過酸化水素水との混合液により処理
することを特徴とする請求項１乃至２記載のリードフレ
ームの製造方法。