JPH05255777A - 半導体用リードフレーム材 - Google Patents
半導体用リードフレーム材Info
- Publication number
- JPH05255777A JPH05255777A JP27836792A JP27836792A JPH05255777A JP H05255777 A JPH05255777 A JP H05255777A JP 27836792 A JP27836792 A JP 27836792A JP 27836792 A JP27836792 A JP 27836792A JP H05255777 A JPH05255777 A JP H05255777A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead frame
- frame material
- semiconductor
- lead
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】導電率の低下を最小限に抑え、直接ボンディン
グ性の向上を図る。 【構成】Ｃｕを主成分とし、重量比で０．０１〜０．２
％のＺｒを含み、かつ酸素が１０ｐｐｍ以下で残部が不
可避的な不純物から成るリードフレーム材。
グ性の向上を図る。 【構成】Ｃｕを主成分とし、重量比で０．０１〜０．２
％のＺｒを含み、かつ酸素が１０ｐｐｍ以下で残部が不
可避的な不純物から成るリードフレーム材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はめっきを施さずにリード
ワイヤを直接ボンディングする半導体用リードフレーム
材に関し、特に、導電性の低下を最小に抑えることがで
き、かつ、ボンディング性の向上を図ることができるよ
うにした半導体用リードフレーム材に関する。
ワイヤを直接ボンディングする半導体用リードフレーム
材に関し、特に、導電性の低下を最小に抑えることがで
き、かつ、ボンディング性の向上を図ることができるよ
うにした半導体用リードフレーム材に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体用装置は高出力、多機能化が要求
されており、しかもこれらは生産性がよく低価格である
ことが必要とされている。このような要求を満足させる
ために種々の開発が進められている。半導体装置の製造
工程として、マウント工程、半導体素子とリードワイ
ヤ、リード素子となるリードフレームとリードワイヤの
ボンディング工程等があり、中でもボンディング工程に
おいてリード素子となるリードフレームの特性は重要な
要因となる。このリードフレームは次のような条件を満
足すれば製造工程、価格及び特性上極めて有利である。
すなわち、導電率が大きいこと、引張強度が強いこと、
延性が十分で曲げ加工性がよいこと、耐熱性が十分であ
ること、リードワイヤとのボンディング性がよいこと、
半田との耐候性がよいこと、耐酸化性がよいこと等があ
る。このような種々の特性を全て満足するものはなかな
か得がたいが、銅は導電率が高く、加工性がよい等、上
記特性には有利な材料であるが、耐熱性、機械的強度等
において不十分である。従って、Ｃｕに他の元素、例え
ば、Ｆｅ，Ｓｎ，Ｎｉ等を添加して耐熱性や機械的強度
等を向上させている。これらの銅合金は若干の酸化性雰
囲気にさらされると表面で添加元素が選択酸化するた
め、リードワイヤとリード素子とのボンディング性が劣
化するため、事前にボンディング部にＡｕやＡｇのめっ
きを施してボンディング性の劣化を防止する必要があ
る。
されており、しかもこれらは生産性がよく低価格である
ことが必要とされている。このような要求を満足させる
ために種々の開発が進められている。半導体装置の製造
工程として、マウント工程、半導体素子とリードワイ
ヤ、リード素子となるリードフレームとリードワイヤの
ボンディング工程等があり、中でもボンディング工程に
おいてリード素子となるリードフレームの特性は重要な
要因となる。このリードフレームは次のような条件を満
足すれば製造工程、価格及び特性上極めて有利である。
すなわち、導電率が大きいこと、引張強度が強いこと、
延性が十分で曲げ加工性がよいこと、耐熱性が十分であ
ること、リードワイヤとのボンディング性がよいこと、
半田との耐候性がよいこと、耐酸化性がよいこと等があ
る。このような種々の特性を全て満足するものはなかな
か得がたいが、銅は導電率が高く、加工性がよい等、上
記特性には有利な材料であるが、耐熱性、機械的強度等
において不十分である。従って、Ｃｕに他の元素、例え
ば、Ｆｅ，Ｓｎ，Ｎｉ等を添加して耐熱性や機械的強度
等を向上させている。これらの銅合金は若干の酸化性雰
囲気にさらされると表面で添加元素が選択酸化するた
め、リードワイヤとリード素子とのボンディング性が劣
化するため、事前にボンディング部にＡｕやＡｇのめっ
きを施してボンディング性の劣化を防止する必要があ
る。
【０００３】しかし、めっき工程を設けること、および
Ａｕ，Ａｇ等の高価な貴金属を用いることはコストの上
昇をまねくと言う不都合があった。
Ａｕ，Ａｇ等の高価な貴金属を用いることはコストの上
昇をまねくと言う不都合があった。
【０００４】これに対してめっきを施さずにリードワイ
ヤを直接ボンディングさせる半導体用リードフレーム材
が開発されている。例えば、特開昭 54-141544号公報に
示されるものである。これはＣｕにＣｒまたはＺｒの少
なくとも１種を所定量添加するものであり、その量は
０．３％≦Ｃｒ＋Ｚｒ≦２％（ただしＣｒの量は１．５
重量％以下、またはＺｒは１．０重量％以下）、または
Ｃｒを０．３〜１．５％、Ｚｒを０．３〜１．０％とす
ることによって、機械的強度を向上させ、導電性を保
ち、かつ、めっきの不用な半導体用リードフレーム材を
実現している。
ヤを直接ボンディングさせる半導体用リードフレーム材
が開発されている。例えば、特開昭 54-141544号公報に
示されるものである。これはＣｕにＣｒまたはＺｒの少
なくとも１種を所定量添加するものであり、その量は
０．３％≦Ｃｒ＋Ｚｒ≦２％（ただしＣｒの量は１．５
重量％以下、またはＺｒは１．０重量％以下）、または
Ｃｒを０．３〜１．５％、Ｚｒを０．３〜１．０％とす
ることによって、機械的強度を向上させ、導電性を保
ち、かつ、めっきの不用な半導体用リードフレーム材を
実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】しかし、従来のめっ
きを施さずに直接ボンディングする半導体用リードフレ
ーム材によれば、Ｚｒが０．２％を超すとリードフレー
ム表面の選択酸化の阻止が十分でなくなるため、リード
ワイヤの直接ボンディング性を阻害する場合があり、ま
た、導電率の低下抑制にも限度があることが判明した。
きを施さずに直接ボンディングする半導体用リードフレ
ーム材によれば、Ｚｒが０．２％を超すとリードフレー
ム表面の選択酸化の阻止が十分でなくなるため、リード
ワイヤの直接ボンディング性を阻害する場合があり、ま
た、導電率の低下抑制にも限度があることが判明した。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明は上記に鑑みて
なされたものであり、リードフレーム表面の選択酸化を
十分に阻止して直接ボンディング性の向上を図り、か
つ、導電率の低下を最小に抑えることができるようにす
るため、酸素含有量１０ｐｐｍ以下のＣｕを主成分と
し、重量比で０．０１％〜０．２％のＺｒを含む半導体
用リードフレーム材を提供する。
なされたものであり、リードフレーム表面の選択酸化を
十分に阻止して直接ボンディング性の向上を図り、か
つ、導電率の低下を最小に抑えることができるようにす
るため、酸素含有量１０ｐｐｍ以下のＣｕを主成分と
し、重量比で０．０１％〜０．２％のＺｒを含む半導体
用リードフレーム材を提供する。
【０００７】Ｚｒは少量の添加でＣｕの耐熱性を向上さ
せる効果があり、添加量を抑えることによりＣｕの導電
率の低下を少なくすることができる添加元素であること
からリードフレーム材の特性改善に有効である。Ｚｒは
このような特性に加えて、銅中に添加するとＣｕ3 Ｚｒ
として微細に析出分布するため、強度の改善効果もあ
り、添加量が少量の場合、他のＳｎやＮｉ等に比較して
表面の選択酸化の程度も非常に少なく、リードワイヤの
直接ボンディング性の阻害も少ない。従って、Ｚｒの添
加によって素材特性が改善される。Ｚｒの添加量を重量
比で０．０１％〜０．２％とするのは、例えば、０．０
１％以下では耐熱性や強度の向上に効果が少なく、ま
た、０．２％以上では導電率の低下、および、表面の選
択酸化の増大によるリードワイヤの直接ボンディング性
の阻害が生じる恐れがあるためである。以上のことか
ら、望ましい材料特性を有し、かつ、安定したボンディ
ング性を得るためにはＺｒ量を０．０１％〜０．２％に
制御すべきであることが判った。また、酸素濃度を１０
ｐｐｍ以下とするのは、例えば、１０ｐｐｍ以上になる
と添加したＺｒがＣｕ中の酸素と反応し、ＺｒＯ2 とし
て消費されたり、Ｃｕ中の介在物として混入する等、不
安定要素が多くなるためである。
せる効果があり、添加量を抑えることによりＣｕの導電
率の低下を少なくすることができる添加元素であること
からリードフレーム材の特性改善に有効である。Ｚｒは
このような特性に加えて、銅中に添加するとＣｕ3 Ｚｒ
として微細に析出分布するため、強度の改善効果もあ
り、添加量が少量の場合、他のＳｎやＮｉ等に比較して
表面の選択酸化の程度も非常に少なく、リードワイヤの
直接ボンディング性の阻害も少ない。従って、Ｚｒの添
加によって素材特性が改善される。Ｚｒの添加量を重量
比で０．０１％〜０．２％とするのは、例えば、０．０
１％以下では耐熱性や強度の向上に効果が少なく、ま
た、０．２％以上では導電率の低下、および、表面の選
択酸化の増大によるリードワイヤの直接ボンディング性
の阻害が生じる恐れがあるためである。以上のことか
ら、望ましい材料特性を有し、かつ、安定したボンディ
ング性を得るためにはＺｒ量を０．０１％〜０．２％に
制御すべきであることが判った。また、酸素濃度を１０
ｐｐｍ以下とするのは、例えば、１０ｐｐｍ以上になる
と添加したＺｒがＣｕ中の酸素と反応し、ＺｒＯ2 とし
て消費されたり、Ｃｕ中の介在物として混入する等、不
安定要素が多くなるためである。
【０００８】以下、本発明の半導体用リードフレーム材
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例は以下の通りである。
【００１０】酸素濃度１０ｐｐｍ以下の無酸素銅にＣｕ
−３０％Ｚｒ母合金を添加して表１に示すように各種濃
度のインゴットを連続鋳造により作成し、熱間圧延によ
り厚さ８ｍｍ迄圧延した後、中間焼鈍を加えながら、厚
さ０．２５ｍｍ迄冷間圧延し、これを幅３０ｍｍにスリ
ットした後、所定のパターンにプレス成形し、リードフ
レームを完成した。これらのリードフレームにＡｕ線を
熱圧着・超音波接合の併用型のワイヤボンダーを用いて
Ｎ2 ＋Ｈ2 雰囲気中でボンディングし、その後接続強度
を試験した。一方リードフレーム材の特性として引張強
度、耐軟化性についても試験を行った。表１はそれらの
試験結果を示す。なお試料Ｎｏ．２〜５は本発明のリー
ドフレーム材を示し、Ｎｏ．６，７は従来のＺｒ添加量
のリードフレーム材、Ｎｏ．１は純銅、８〜１１は比較
のためにＦｅあるいはＳｎを添加したリードフレーム材
である。このように０．２％以下のＺｒ添加合金ではリ
ードワイヤの接続強度は純銅と同程度の特性を示し、耐
熱性、引張強度も向上するが、それより添加量が多くな
ると導電性の低下および接続強度の低下を示した。換言
すれば、本発明の半導体用リードフレーム材は従来のそ
れと比較して明らかに導電性および接続強度において向
上を示した。
−３０％Ｚｒ母合金を添加して表１に示すように各種濃
度のインゴットを連続鋳造により作成し、熱間圧延によ
り厚さ８ｍｍ迄圧延した後、中間焼鈍を加えながら、厚
さ０．２５ｍｍ迄冷間圧延し、これを幅３０ｍｍにスリ
ットした後、所定のパターンにプレス成形し、リードフ
レームを完成した。これらのリードフレームにＡｕ線を
熱圧着・超音波接合の併用型のワイヤボンダーを用いて
Ｎ2 ＋Ｈ2 雰囲気中でボンディングし、その後接続強度
を試験した。一方リードフレーム材の特性として引張強
度、耐軟化性についても試験を行った。表１はそれらの
試験結果を示す。なお試料Ｎｏ．２〜５は本発明のリー
ドフレーム材を示し、Ｎｏ．６，７は従来のＺｒ添加量
のリードフレーム材、Ｎｏ．１は純銅、８〜１１は比較
のためにＦｅあるいはＳｎを添加したリードフレーム材
である。このように０．２％以下のＺｒ添加合金ではリ
ードワイヤの接続強度は純銅と同程度の特性を示し、耐
熱性、引張強度も向上するが、それより添加量が多くな
ると導電性の低下および接続強度の低下を示した。換言
すれば、本発明の半導体用リードフレーム材は従来のそ
れと比較して明らかに導電性および接続強度において向
上を示した。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の半導体用リ
ードフレーム材によれば、酸素含有量１０ｐｐｍ以下の
Ｃｕに重量比で０．０１％〜０．２％のＺｒを添加する
ようにしたため、表面の選択酸化を十分に抑制すること
によって直接ボンディング性の向上が図れ、かつ導電率
の低下を最小に抑えることができる。以上の効果に基づ
いて、引張強度、耐軟化性の優れた、かつ、導電率が高
く接続強度の優れた高品質のリードフレームを供給で
き、トランジスターからバイボーラＩＣ、更にはＭＯＳ
ＩＣ用のリードフレームとして適用が可能である。
ードフレーム材によれば、酸素含有量１０ｐｐｍ以下の
Ｃｕに重量比で０．０１％〜０．２％のＺｒを添加する
ようにしたため、表面の選択酸化を十分に抑制すること
によって直接ボンディング性の向上が図れ、かつ導電率
の低下を最小に抑えることができる。以上の効果に基づ
いて、引張強度、耐軟化性の優れた、かつ、導電率が高
く接続強度の優れた高品質のリードフレームを供給で
き、トランジスターからバイボーラＩＣ、更にはＭＯＳ
ＩＣ用のリードフレームとして適用が可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 博史 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社土浦工場内 (72)発明者 松井 透 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社土浦工場内 (72)発明者 大谷 憲夫 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社土浦工場内
Claims (1)
- 【請求項１】表面にめっきを施さずにＣｕ，Ａｕ，Ａｌ
等のリードワイヤを直接ボンディングする半導体用リー
ドフレーム材において、Ｃｕを主成分とし、重量比で
０．０１％〜０．２％のＺｒ含み、かつ、酸素が１０ｐ
ｐｍ以下で残部が不可避的な不純物から成ることを特徴
とする半導体用リードフレーム材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27836792A JPH05255777A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 半導体用リードフレーム材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27836792A JPH05255777A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 半導体用リードフレーム材 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15000987A Division JPS63312934A (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | 半導体用リ−ドフレ−ム材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05255777A true JPH05255777A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=17596359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27836792A Pending JPH05255777A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 半導体用リードフレーム材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05255777A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58141544A (ja) * | 1982-02-17 | 1983-08-22 | Toshiba Corp | 電子部品 |
| JPS59193233A (ja) * | 1983-04-15 | 1984-11-01 | Toshiba Corp | 銅合金 |
-
1992
- 1992-10-16 JP JP27836792A patent/JPH05255777A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58141544A (ja) * | 1982-02-17 | 1983-08-22 | Toshiba Corp | 電子部品 |
| JPS59193233A (ja) * | 1983-04-15 | 1984-11-01 | Toshiba Corp | 銅合金 |
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