JPH0629436A - リードフレーム用部材 - Google Patents
リードフレーム用部材Info
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- JPH0629436A JPH0629436A JP18496892A JP18496892A JPH0629436A JP H0629436 A JPH0629436 A JP H0629436A JP 18496892 A JP18496892 A JP 18496892A JP 18496892 A JP18496892 A JP 18496892A JP H0629436 A JPH0629436 A JP H0629436A
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- JP
- Japan
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- lead frame
- tensile strength
- kgf
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的高強度と高い電気、熱伝導性をバラン
スよく兼備する複合リードフレーム用部材の提供。 【構成】 板厚方向の両側層の強化元素を含有するFe-N
i系合金と、該両側層の間の中間層のCuまたはCu系合金
が複合されてなり、該複合体全体での引張強さＴが50kg
f/mm2以上、かつ該引張強さＴ(kgf/mm2)と電気伝導度Ｃ
(%IACS)の関係が4Ｃ＋13Ｔ≧910であるリードフレーム
用部材。
スよく兼備する複合リードフレーム用部材の提供。 【構成】 板厚方向の両側層の強化元素を含有するFe-N
i系合金と、該両側層の間の中間層のCuまたはCu系合金
が複合されてなり、該複合体全体での引張強さＴが50kg
f/mm2以上、かつ該引張強さＴ(kgf/mm2)と電気伝導度Ｃ
(%IACS)の関係が4Ｃ＋13Ｔ≧910であるリードフレーム
用部材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ICパッケージ等の電子
部品に使用されるリードフレーム用部材に関するもので
ある。
部品に使用されるリードフレーム用部材に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、ICのリードフレーム用材料として
は42Ni-Fe合金、50Ni-Fe合金、29Ni-17Co-Fe合金などの
Fe系合金あるいはCuや種々の元素を添加したCu合金等の
Cu系合金が用いられている。リードフレーム材には一般
に、(1)Siチップとの熱膨張整合性、(2)機械的強度、
(3)電気伝導性、(4)熱伝導性等が要求されるが、最近の
ICの、高速化、高集積化、大容量化に伴い動作中の発熱
およびリードフレームの電気的な応答遅延が素子の動作
特性を劣化または低下させることが問題となっている。
は42Ni-Fe合金、50Ni-Fe合金、29Ni-17Co-Fe合金などの
Fe系合金あるいはCuや種々の元素を添加したCu合金等の
Cu系合金が用いられている。リードフレーム材には一般
に、(1)Siチップとの熱膨張整合性、(2)機械的強度、
(3)電気伝導性、(4)熱伝導性等が要求されるが、最近の
ICの、高速化、高集積化、大容量化に伴い動作中の発熱
およびリードフレームの電気的な応答遅延が素子の動作
特性を劣化または低下させることが問題となっている。
【０００３】しかしながら、従来の上記Fe系合金は機械
的強度特性に優れるものの、電気伝導性、熱伝導性が悪
く、一方Cu系合金はFe系合金より、電気、熱の伝導性に
優れるものの強度的に問題がある等、各々一長一短があ
り、電気、熱伝導性と、機械的強度をバランス良く満足
するリードフレーム用部材の開発が要求されている。こ
のようなリードフレーム材料への要求に対して、Cu系合
金では各種の材料が開発されているが、これらは種々の
強化元素が添加されているために、電気、熱伝導性が犠
牲になっており、現在のところ市場ニーズを十分に満足
させるまでには至っていない。また、Fe-Ni系合金の改
良についてもいくつかの試みがあるが、Fe-Ni合金は電
気、熱伝導性が低いものである。このような単体金属で
の特性向上の試みに対して、材料の複合化による試みが
あり、特開平3ー179768号ではFe-Ni合金とCuまたはCu系
合金を複合化することで、機械的特性と電気、熱伝導性
を兼ね備えたリードフレーム部材を提案している。
的強度特性に優れるものの、電気伝導性、熱伝導性が悪
く、一方Cu系合金はFe系合金より、電気、熱の伝導性に
優れるものの強度的に問題がある等、各々一長一短があ
り、電気、熱伝導性と、機械的強度をバランス良く満足
するリードフレーム用部材の開発が要求されている。こ
のようなリードフレーム材料への要求に対して、Cu系合
金では各種の材料が開発されているが、これらは種々の
強化元素が添加されているために、電気、熱伝導性が犠
牲になっており、現在のところ市場ニーズを十分に満足
させるまでには至っていない。また、Fe-Ni系合金の改
良についてもいくつかの試みがあるが、Fe-Ni合金は電
気、熱伝導性が低いものである。このような単体金属で
の特性向上の試みに対して、材料の複合化による試みが
あり、特開平3ー179768号ではFe-Ni合金とCuまたはCu系
合金を複合化することで、機械的特性と電気、熱伝導性
を兼ね備えたリードフレーム部材を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、近
年のICの高集積化、大容量化に伴う素子の動作中の応答
性や発熱問題に対し、従来の材料の電気、熱伝導性を向
上させ、高速化および熱放散機能を持たせる方向での種
々材料の開発が行われてきた。しかしながら、現在使用
されているFe-Ni系合金では、主に素材の高強度化また
は熱膨張係数の改良に関するものが多く、電気、熱伝導
性を効果的に改善したものは未だない。一方Cu系合金で
は各種材料が開発されているが、市場ニーズを満足させ
るに十分な特性改善には至っていない。Fe-Ni系合金とC
uまたはCu系合金の複合化による試みとして、前述の特
開平3ー179768号があるが、高電気伝導性を得るために
は、中間層のCuまたはCu合金の板厚比を大きくする必要
があり、このため、複合体全体としての機械的強度をあ
る程度犠牲にせざるをえない問題がある。本発明は、複
合体全体として、十分な機械的強度と高い電気、熱伝導
性をバランスよく満足する複合リードフレーム用部材を
提供することである。
年のICの高集積化、大容量化に伴う素子の動作中の応答
性や発熱問題に対し、従来の材料の電気、熱伝導性を向
上させ、高速化および熱放散機能を持たせる方向での種
々材料の開発が行われてきた。しかしながら、現在使用
されているFe-Ni系合金では、主に素材の高強度化また
は熱膨張係数の改良に関するものが多く、電気、熱伝導
性を効果的に改善したものは未だない。一方Cu系合金で
は各種材料が開発されているが、市場ニーズを満足させ
るに十分な特性改善には至っていない。Fe-Ni系合金とC
uまたはCu系合金の複合化による試みとして、前述の特
開平3ー179768号があるが、高電気伝導性を得るために
は、中間層のCuまたはCu合金の板厚比を大きくする必要
があり、このため、複合体全体としての機械的強度をあ
る程度犠牲にせざるをえない問題がある。本発明は、複
合体全体として、十分な機械的強度と高い電気、熱伝導
性をバランスよく満足する複合リードフレーム用部材を
提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上の課題に対し、本発
明者は、従来からリードフレーム材料として使用されて
いる高電気伝導・高熱伝導のCuまたはCu系合金と、通常
のFe-Ni系合金よりもさらに高強度特性を有する強化元
素含有のFe-Ni系合金を複合化することにより、従来得
られなかった両特性を高度に、かつ、バランスよく具備
することができるリードフレーム用部材を提案するもの
である。すなわち、これらの複合化によるリードフレー
ム用部材は、機械的強度と電気、熱伝導性とを、構成材
料にそれぞれ機能分担させるものであるが、本発明のリ
ードフレーム用部材は、機械的強度分担材料としてのFe
-Ni系合金を、強化元素を添加して、この機能分担の効
果を高めんとするものである。本発明にあたっては、種
々構成比率を変えた高強度Fe-Ni系合金とCuまたはCu系
合金の組み合わせからなる複合材料の電気伝導度(%IAC
S)と引張強さについて鋭意実験を行った。なお、熱伝導
性は電気伝導度とリニアな相関があることから、本発明
では主に電気伝導度(%IACS)の評価に絞って行った。
明者は、従来からリードフレーム材料として使用されて
いる高電気伝導・高熱伝導のCuまたはCu系合金と、通常
のFe-Ni系合金よりもさらに高強度特性を有する強化元
素含有のFe-Ni系合金を複合化することにより、従来得
られなかった両特性を高度に、かつ、バランスよく具備
することができるリードフレーム用部材を提案するもの
である。すなわち、これらの複合化によるリードフレー
ム用部材は、機械的強度と電気、熱伝導性とを、構成材
料にそれぞれ機能分担させるものであるが、本発明のリ
ードフレーム用部材は、機械的強度分担材料としてのFe
-Ni系合金を、強化元素を添加して、この機能分担の効
果を高めんとするものである。本発明にあたっては、種
々構成比率を変えた高強度Fe-Ni系合金とCuまたはCu系
合金の組み合わせからなる複合材料の電気伝導度(%IAC
S)と引張強さについて鋭意実験を行った。なお、熱伝導
性は電気伝導度とリニアな相関があることから、本発明
では主に電気伝導度(%IACS)の評価に絞って行った。
【０００６】すなわち、本発明は板厚方向の両側層の強
化元素を含有するFe-Ni系合金と、該両側層の間の中間
層のCuまたはCu系合金が複合されてなり、該複合体全体
での引張強さＴが50kgf/mm2以上、かつ該引張強さＴ(kg
f/mm2)と電気伝導度Ｃ(%IACS)の関係が4Ｃ＋13Ｔ≧910
であることを特徴とするリードフレーム用部材であり、
このうち、望ましくは板厚方向の両側層として、組成が
重量％で、Ni 35〜55％、Nb,Ti,Zr,Be,Mo,V,Wの1種また
は2種以上合計で0.1〜3.0％、残部Feからなるものと
し、複合体全体での引張強さが70kgf/mm2以上であるリ
ードフレーム用部材、また、望ましくは、中間層である
CuまたはCu基合金の複合体全体に対する板厚比を30〜90
％とするものである。
化元素を含有するFe-Ni系合金と、該両側層の間の中間
層のCuまたはCu系合金が複合されてなり、該複合体全体
での引張強さＴが50kgf/mm2以上、かつ該引張強さＴ(kg
f/mm2)と電気伝導度Ｃ(%IACS)の関係が4Ｃ＋13Ｔ≧910
であることを特徴とするリードフレーム用部材であり、
このうち、望ましくは板厚方向の両側層として、組成が
重量％で、Ni 35〜55％、Nb,Ti,Zr,Be,Mo,V,Wの1種また
は2種以上合計で0.1〜3.0％、残部Feからなるものと
し、複合体全体での引張強さが70kgf/mm2以上であるリ
ードフレーム用部材、また、望ましくは、中間層である
CuまたはCu基合金の複合体全体に対する板厚比を30〜90
％とするものである。
【０００７】
【作用】本発明の重要な点は、両側材として、強化元素
を添加して、通常のFe-Ni系合金よりも高強度特性化す
ることにより、複合材全体としての機能分担を高度化し
た点である。本発明のリードフレーム用部材は、複合体
全体としての引張強さＴが50kgf/mm2以上、かつ該引張
強さＴ(kgf/mm2)と電気伝導度Ｃ(%IACS)との関係が4Ｃ
＋13Ｔ≧910であるものとした。引張強さＴが50kgf/mm2
未満では、複合用素材単体の42%Ni-Feやコバールを代表
とする従来のNi-Fe系合金の引張強さ 約65kgf/mm2に比
し、電気伝導度が改善されたとはいえ、強度的遜色が大
きく実用性に乏しい。また、本発明の4Ｃ＋13Ｔ≧910の
領域は、上記従来のコバールやNi-Fe系合金等複合用素
材とCuまたはCu合金との組合せで達成できる領域を越え
た高強度、高電気、熱伝導性領域であり、この領域未満
では、本発明部材採用の魅力を失う。
を添加して、通常のFe-Ni系合金よりも高強度特性化す
ることにより、複合材全体としての機能分担を高度化し
た点である。本発明のリードフレーム用部材は、複合体
全体としての引張強さＴが50kgf/mm2以上、かつ該引張
強さＴ(kgf/mm2)と電気伝導度Ｃ(%IACS)との関係が4Ｃ
＋13Ｔ≧910であるものとした。引張強さＴが50kgf/mm2
未満では、複合用素材単体の42%Ni-Feやコバールを代表
とする従来のNi-Fe系合金の引張強さ 約65kgf/mm2に比
し、電気伝導度が改善されたとはいえ、強度的遜色が大
きく実用性に乏しい。また、本発明の4Ｃ＋13Ｔ≧910の
領域は、上記従来のコバールやNi-Fe系合金等複合用素
材とCuまたはCu合金との組合せで達成できる領域を越え
た高強度、高電気、熱伝導性領域であり、この領域未満
では、本発明部材採用の魅力を失う。
【０００８】以下、好ましい数値範囲について述べる。
両側材の組成として、Ni量が重量%で35％未満、または5
5％を越えると熱膨張が大きくなりシリコンチップとの
整合性が悪くなるため、Ni量は35〜50％に限定すべきで
ある。強化元素としてはNb,Ti,Zr,Mo,V,W,Beの１種また
は２種以上を添加するが、これらの合計が0.1重量％未
満では強化に効果がなく、3.0％を越えると表面酸化が
起こり易くなり、ハンダ性、メッキ性を損なうことから
0.1〜3.0％とするのがよい。このような高強度合金で中
間層のCuまたはCu合金を挟み複合化した場合、中間層の
Cu合金の板厚比が30％未満では強度が十分得られるもの
電気伝導度(%IACS)の向上幅が小さくなり、また板厚比9
0％を越えると逆に良好な熱伝導特性が得られる反面、
強度 50kgf/mm2を達成できなくなるため、中間層のCu合
金の板厚比は30％〜90％の範囲とするのがよい。
両側材の組成として、Ni量が重量%で35％未満、または5
5％を越えると熱膨張が大きくなりシリコンチップとの
整合性が悪くなるため、Ni量は35〜50％に限定すべきで
ある。強化元素としてはNb,Ti,Zr,Mo,V,W,Beの１種また
は２種以上を添加するが、これらの合計が0.1重量％未
満では強化に効果がなく、3.0％を越えると表面酸化が
起こり易くなり、ハンダ性、メッキ性を損なうことから
0.1〜3.0％とするのがよい。このような高強度合金で中
間層のCuまたはCu合金を挟み複合化した場合、中間層の
Cu合金の板厚比が30％未満では強度が十分得られるもの
電気伝導度(%IACS)の向上幅が小さくなり、また板厚比9
0％を越えると逆に良好な熱伝導特性が得られる反面、
強度 50kgf/mm2を達成できなくなるため、中間層のCu合
金の板厚比は30％〜90％の範囲とするのがよい。
【０００９】なお、板厚比は以下に定義されるものとす
る。 TR1=(T1／(T1+T21+T22))×100(%)、TR2=(T21+T22／(T1+
T21+T22))×100(%)、ただし、TR1:中間層の板厚比、TR
2:両側層の板厚比、T1:中間層の板厚、T21,T22:両側層
の板厚。また、実際に上記構成のリードフレーム部材を
用いてICを搭載し、パッケージング後、各種確性試験を
行った結果、引張強さＴが50kgf/mm2以上、かつこのＴ
と電気伝導度Ｃ(%IACS)との関係が4Ｃ＋13Ｔ≧910の特
性で、従来のリードフレームより良好な総合特性が得ら
れ、十分使用環境に耐えうることを確認した。本発明の
リードフレーム用部材は、周知の冷間クラッド圧延法に
より製造することができる。
る。 TR1=(T1／(T1+T21+T22))×100(%)、TR2=(T21+T22／(T1+
T21+T22))×100(%)、ただし、TR1:中間層の板厚比、TR
2:両側層の板厚比、T1:中間層の板厚、T21,T22:両側層
の板厚。また、実際に上記構成のリードフレーム部材を
用いてICを搭載し、パッケージング後、各種確性試験を
行った結果、引張強さＴが50kgf/mm2以上、かつこのＴ
と電気伝導度Ｃ(%IACS)との関係が4Ｃ＋13Ｔ≧910の特
性で、従来のリードフレームより良好な総合特性が得ら
れ、十分使用環境に耐えうることを確認した。本発明の
リードフレーム用部材は、周知の冷間クラッド圧延法に
より製造することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。実
施例で用いた両側層のFe-Ni系合金は、表１に示すごと
くFe-Niに各種強化元素を単独または複合で添加した１
１種および比較材用の無添加のFe-42Ni材であり、ま
た、中間層合金は、無酸素銅とCu-3Snの２種とした。こ
れらの材料を各々表１に示す中間層板厚比となるように
組合せ、冷間圧延により圧着し、総厚さ0.375mmの複合
素材を得、これをさらに1000℃の固溶化処理を施し、60
%冷間圧延で板厚0.15mmとし、最終600℃で焼鈍し供試複
合材料とした。表１には、用いた１２種の両側厚材料
と、２種の中間層材料それぞれの電気伝導率Ｃと引張強
さＴ、ならびに上記により複合化した複合材の複合材全
体としての電気伝導率Ｃ、引張強さＴおよびこのＣ，Ｔ
から計算した4Ｃ＋13Ｔの値を示した。
施例で用いた両側層のFe-Ni系合金は、表１に示すごと
くFe-Niに各種強化元素を単独または複合で添加した１
１種および比較材用の無添加のFe-42Ni材であり、ま
た、中間層合金は、無酸素銅とCu-3Snの２種とした。こ
れらの材料を各々表１に示す中間層板厚比となるように
組合せ、冷間圧延により圧着し、総厚さ0.375mmの複合
素材を得、これをさらに1000℃の固溶化処理を施し、60
%冷間圧延で板厚0.15mmとし、最終600℃で焼鈍し供試複
合材料とした。表１には、用いた１２種の両側厚材料
と、２種の中間層材料それぞれの電気伝導率Ｃと引張強
さＴ、ならびに上記により複合化した複合材の複合材全
体としての電気伝導率Ｃ、引張強さＴおよびこのＣ，Ｔ
から計算した4Ｃ＋13Ｔの値を示した。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１より本発明の部材は、いずれの材料の
組合せも、引張強さＴが50kgf/mm2以上、かつ4Ｃ＋13Ｔ
が910以上であり、高強度、高電気、熱伝導性が達成さ
れていることがわかる。これに対し、両側層として42Ni
-Fe材を用いた比較材では、中間層として無酸素銅とCu-
3%Snいずれを用いたものも、引張強さが50kgf/mm2未
満、かつ4Ｃ＋13Ｔも910未満であることがわかる。
組合せも、引張強さＴが50kgf/mm2以上、かつ4Ｃ＋13Ｔ
が910以上であり、高強度、高電気、熱伝導性が達成さ
れていることがわかる。これに対し、両側層として42Ni
-Fe材を用いた比較材では、中間層として無酸素銅とCu-
3%Snいずれを用いたものも、引張強さが50kgf/mm2未
満、かつ4Ｃ＋13Ｔも910未満であることがわかる。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明のように本発明の複合リード
フレーム用部材は、複合体全体として、十分な機械的強
度と、高い電気、熱伝導性をバランスよく兼備してお
り、ＩＣの高集積化、高容量化に伴う素子の応答性や発
熱問題に対し有効に機能するものである。
フレーム用部材は、複合体全体として、十分な機械的強
度と、高い電気、熱伝導性をバランスよく兼備してお
り、ＩＣの高集積化、高容量化に伴う素子の応答性や発
熱問題に対し有効に機能するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土岐 荘太郎 東京都台東区台東一丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 塚本 健人 東京都台東区台東一丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 板厚方向の両側層の強化元素を含有する
Fe-Ni系合金と、該両側層の間の中間層のCuまたはCu系
合金が複合されてなり、該複合体全体での引張強さＴが
50kgf/mm2以上、かつ該引張強さＴ(kgf/mm2)と電気伝導
度Ｃ(%IACS)の関係が4Ｃ＋13Ｔ≧910であることを特徴
とするリードフレーム用部材。 - 【請求項２】 両側層のFe-Ni系合金は、組成が重量％
で、Ni 35〜55％、Nb,Ti,Zr,Be,Mo,V,Wの1種または2種
以上合計で0.1〜3.0％、残部は不純物を除き実質的にFe
でなり、複合体全体での引張強さが70kgf/mm2以上であ
る請求項１のリードフレーム用部材。 - 【請求項３】 中間層のCuまたはCu系合金の複合体全体
に対する板厚比が30〜90％であることを特徴とする請求
項１または２のリードフレーム用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18496892A JPH0629436A (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | リードフレーム用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18496892A JPH0629436A (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | リードフレーム用部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629436A true JPH0629436A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=16162507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18496892A Pending JPH0629436A (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | リードフレーム用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629436A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110039056A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-07-23 | 西南交通大学 | 一种铁基复合材料的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03188659A (ja) * | 1989-12-19 | 1991-08-16 | Toppan Printing Co Ltd | 半導体集積回路用リードフレーム |
| JPH03227621A (ja) * | 1989-12-12 | 1991-10-08 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 熱伝導複合材料 |
| JPH05102386A (ja) * | 1991-03-29 | 1993-04-23 | Daido Steel Co Ltd | 高強度リードフレーム材およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-07-13 JP JP18496892A patent/JPH0629436A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03227621A (ja) * | 1989-12-12 | 1991-10-08 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 熱伝導複合材料 |
| JPH03188659A (ja) * | 1989-12-19 | 1991-08-16 | Toppan Printing Co Ltd | 半導体集積回路用リードフレーム |
| JPH05102386A (ja) * | 1991-03-29 | 1993-04-23 | Daido Steel Co Ltd | 高強度リードフレーム材およびその製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110039056A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-07-23 | 西南交通大学 | 一种铁基复合材料的制备方法 |
| US10850328B1 (en) | 2019-05-27 | 2020-12-01 | Southwest Jiaotong University | Method of making iron matrix composite |
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