JPH0564225B2

JPH0564225B2 -

Info

Publication number: JPH0564225B2
Application number: JP61049998A
Authority: JP
Inventors: Shuntaro Tatsuta
Original assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Priority date: 1986-03-07
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1993-09-14
Also published as: JPS62207833A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この発明は、ICやLSIなどの半導体装置のリー
ド材にかかり、特にプレス打抜き加工性と耐はん
だ付け部剥離性にすぐれ、この結果プレス打抜き
金型工具の使用寿命の著しい延命化を可能とする
と共に、実用に際して発生する作動熱によつても
基板へのはんだ付け部の剥離がない半導体装置用
Cu合金リード素材に関するものである。〔従来の技術〕一般にICやLSIなどの半導体装置の製造に際し
て、そのリード材となるCu合金リード素材には、 (a) 半導体素子の加熱接着あるいは加熱拡散圧着
時に熱歪および熱軟化が生じない耐熱性（軟化
点で評価）、 (b) 良好な放熱性と導電性（導電率で評価）、 (c) 半導体装置の輸送あるいは電気機器への組込
みに際して曲がりや繰り返し曲げによつて破損
が生じない強度（引張強さと伸びで評価）、が要求されるが、従来、これらの特性を有する
Cu合金リード素材として材料的に多数のものが
提案されており、なかでも、特公昭58−53700号
公報に記載されるCu合金リード素材、すなわち、 Sn：0.8〜2.5％、Ｐ：0.01〜４％、 Ni：0.05〜0.3％、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組
成（以下重量％、以下％は重量％を示す）を有す
るCu合金で構成されたリード素材が注目されて
いる。〔発明が解決しようとする問題点〕しかし、上記の従来半導体装置用Cu合金リー
ド素材においては、これに要求さるれ引張強さ、
伸び、導電性、および軟化点を満足して具備する
ものの、近年の半導体装置の集積度の向上に伴う
リードフレーム形状の複雑化、並びにプレス打抜
き加工の高速化に伴い、プレス打抜き金型工具の
摩耗が原因で、比較的短時間で打抜き加工された
リードフレームにバリができるようになり、この
結果短かい使用寿命でのプレス打抜き金型工具の
交換を必要とするようになるばかりでなく、半導
体装置のリード材における電気機器へのはんだ付
け部が、実用時に発生する作動熱によつてはんだ
材（通常Sn−Pb合金はんだ材が用いられる）と
拡散反応を起して脆弱な合金相を形成するように
なることから、剥離を生じ、重大な事故となる危
険性があるなどの問題点がある。〔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、プレス打抜き加工性および耐はんだ付け部剥
離性のすぐれたCu合金リード素材を開発すべく、
特に上記の従来Cu合金リード素材に着目し研究
を行つた結果、リード素材を、 Sn：0.8〜2.5％、Ｐ：0.01〜0.15％、 Ni：0.05〜0.5％、 Ca、またはCaとMg：0.002〜0.2％、を含有し、残りがCuと0.2％以下の不可避不純物
からなる組成を有するCu合金で構成すると、こ
れに要求される引張強さ、伸び、導電性、および
軟化点を具備した状態で、特にCa、またはCaと
Mg成分の作用によつて、すぐれたプレス打抜き
加工性をもつようになると共に、実用時に発生す
る作動熱に対してもきわめて安定で、はんだ材と
の拡散反応がほとんどなく、長期に亘つてすぐれ
たはんだ密着性を確保できるようになるという知
見を得たのである。この発明は、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) Sn Sn成分には、リード素材の強度、および軟化
点を向上させる作用があるが、その含有量が0.8
％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2.5％を越えると、特に導電性に
低下傾向が現われるようになることから、その含
有量を0.8〜2.5％と定めた。 (b) ＰＰ成分には、りん化物を形成して、強度および
軟化点を向上させると共に、導電性を改善する作
用があるが、その含有量が0.01％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
0.15％を越えると、かえつて導電性に悪影響を及
ぼすようになることから、その含有量を0.01〜
0.15％と定めた。 (c) Ni Ni成分には、Snと共に素地に固溶して、リー
ド素材の強度および軟化点を向上させる作用があ
るが、その含有量が0.05％未満では所望の効果が
得られず、一方その含有量が0.5％を越えると、
伸びが低下して、プレス打抜き加工性が低下する
ようになることから、その含有量を0.05〜0.5％
と定めた。 (d) Ca、またはCaとMg これらの成分には、リードフレームへのプレス
打抜き加工に際して、打抜き加工性を向上させ、
かつプレス打抜き加工が高速であつても、またリ
ードフレーム形状が複雑であつても、これに用い
られるプレス打抜き金型工具の摩耗を著しく低減
し、使用寿命の延命化を可能とする作用があるほ
か、電気機器へのリード材のはんだ付け部を、実
用時に発生する作動熱に対して安定化し、もつて
はんだ材との拡散反応を抑制して、剥離の原因と
なる脆弱な合金相の形成を防止する作用がある
が、その含有量が0.002％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0.2％を
越えると溶解鋳造性が劣化するようになることか
ら、その含有量を0.002〜0.2％と定めた。なお、この発明のCu合金リード素材において、
Cu合金の不可避不純物の含有量が0.2％を越える
と、上記の具備する特性に低下傾向が現われるよ
うになることから、その上限値を0.2％と定めた。〔実施例〕つぎに、この発明のCu合金リード素材を実施
例により具体的に説明する。通常の低周波誘導溝型誘導炉を用い、窒素雰囲
気中にて、溶湯を木炭および炭素粉でカバーしな
がら、それぞれ第１、２表に示される成分組成を
もつたCu合金溶湯を調製し、半連続鋳造法にて
厚さ：150mm×幅：400mm×長さ：1500mmの寸法も
つた鋳塊とした後、この鋳塊に圧延開始温度：
850℃にて熱間圧延を施して厚さ：11mmの熱延板
とし、ついで水冷後、この熱延板の上下面をそれ
ぞれ0.5mmづつ面削して厚さ：10mmとした状態で、
これに通常の条件で冷間圧延と焼鈍熱処理を交互
に繰り返し施し、仕上圧延率：25％にて最終冷間
圧延を行なつて厚さ：0.25mmの条材とすることに
よつて、本発明リード素材１〜13、および上記の
特公昭58−53700号公報に記載されるCu合金リー
ド素材に相当する組成を有し、かつ構成成分であ
るSn，Ｐ、およびNiの含有量を上記本発明リー
ド素材１〜７のそれぞれの含有量に対応させた従
来リード素材１〜７をそれぞれ製造した。ついで、この結果得られた本発明リード素材１
〜13および従来リード素材１〜７について、引張
強さ、伸び、導電率、および軟化点を測定すると
共に、プレス打抜き加工試験と耐はんだ付け部剥
離試験を行つた。なお、軟化点は、試験片を種々の温度に１時間
加熱保持し、加熱後の試験片のビツカース硬さが
加熱前の試験片のビツカース硬さの85％に低下す
る加熱温度をもつて現わした。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１ Sn：0.8〜2.5％、Ｐ：0.01〜0.15％、 Ni：0.05〜0.5％、 Ca、またはCaとMg：0.002〜0.2％、を含有
し、残りがCuと0.2％以下の付加避不純物からな
る組成（以下重量％）を有するCu合金で構成し
たことを特徴とするプレス打抜き加工性および耐
はんだ付け部剥離性の優れた半導体装置用Cu合
金リード素材。