JPH0699791B2 - 高強度・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法 - Google Patents
高強度・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法Info
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- JPH0699791B2 JPH0699791B2 JP21003389A JP21003389A JPH0699791B2 JP H0699791 B2 JPH0699791 B2 JP H0699791B2 JP 21003389 A JP21003389 A JP 21003389A JP 21003389 A JP21003389 A JP 21003389A JP H0699791 B2 JPH0699791 B2 JP H0699791B2
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- lead frame
- metal plate
- type lead
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、強度と熱放散性（熱放散性は導電性とほぼ等
価。従って以下導電性と略す）のバランスに優れたリー
ドフレーム用金属板、または金、銀メッキを省略して
金、銅線のワイヤーボンドを行う技術（以下ベアボンド
と略す）を可能にする低コストIC,LSI用リードフレーム
用金属板、その他トランジスタ、コンデンサなど高強度
・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法に関す
る。
価。従って以下導電性と略す）のバランスに優れたリー
ドフレーム用金属板、または金、銀メッキを省略して
金、銅線のワイヤーボンドを行う技術（以下ベアボンド
と略す）を可能にする低コストIC,LSI用リードフレーム
用金属板、その他トランジスタ、コンデンサなど高強度
・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法に関す
る。
IC,LSIなどの高強度・高導電型のリードフレーム用金属
としてはCu−0.15重量％Cr−0.35重量％Zr系;Cu−0.60
重量％Fe−0.20重量％Ｐ−0.05重量％Mg系;Cu−0.12重
量％Sn−0.80重量％Cr系;Cu0.12重量％Sn−0.80重量％C
r系;Cu−0.55重量％Cr−0.25重量％Zr系;Cu−0.02重量
％Sn−0.80重量％Cr系;Cu−Al2O3内部酸化合金などが、
高強度と高導電型として、なかでもCu−Cr−Zr系ではベ
アボンド用としても開発されているが、合金元素添加な
らびに製造工程増などによるコスト上昇や、溶解・精練
が難しい合金元素を添加することの制約などの問題があ
り、さらに強度向上のために二次加工率を大きくとるた
め異方性が大きく今日の表面実装型のQFP（リードが四
方に存在するフレーム）パッケージなどでは使えない問
題があり、価格と特性を含めて満足する銅合金は開発さ
れていない。
としてはCu−0.15重量％Cr−0.35重量％Zr系;Cu−0.60
重量％Fe−0.20重量％Ｐ−0.05重量％Mg系;Cu−0.12重
量％Sn−0.80重量％Cr系;Cu0.12重量％Sn−0.80重量％C
r系;Cu−0.55重量％Cr−0.25重量％Zr系;Cu−0.02重量
％Sn−0.80重量％Cr系;Cu−Al2O3内部酸化合金などが、
高強度と高導電型として、なかでもCu−Cr−Zr系ではベ
アボンド用としても開発されているが、合金元素添加な
らびに製造工程増などによるコスト上昇や、溶解・精練
が難しい合金元素を添加することの制約などの問題があ
り、さらに強度向上のために二次加工率を大きくとるた
め異方性が大きく今日の表面実装型のQFP（リードが四
方に存在するフレーム）パッケージなどでは使えない問
題があり、価格と特性を含めて満足する銅合金は開発さ
れていない。
本発明はこれらの先行技術の問題点を急冷凝固鋳造法と
微量添加元素の組合せにより、優れた強度と高導電性の
バランスならびにベアボンド性に優れた信頼性と低コス
ト化を実現したCu合金リードフレーム用金属板の製造方
法を提供するものである。
微量添加元素の組合せにより、優れた強度と高導電性の
バランスならびにベアボンド性に優れた信頼性と低コス
ト化を実現したCu合金リードフレーム用金属板の製造方
法を提供するものである。
すなわち、本発明の特徴とするところは重量％でＯを0.
005〜0.05％、Zrを0.1〜0.3％含有し、さらにTiまたはC
rの少なくとも一方を含有して、Zr,Ti,Crの合計が0.5〜
1.0％の範囲に規制した残部がCuおよび不可避的不純物
である溶融金属を該溶融金属が完全凝固するまで100℃
／秒以上の表面冷却速度により鋳造し、次いで冷間圧
延、熱処理の工程をそれぞれ１回以上行うことによりま
た、前記最終冷間圧延または熱処理後にさらにCuメッキ
を施すことにより高強度・高導電型リードフレーム用の
金属板の製造する方法にある。
005〜0.05％、Zrを0.1〜0.3％含有し、さらにTiまたはC
rの少なくとも一方を含有して、Zr,Ti,Crの合計が0.5〜
1.0％の範囲に規制した残部がCuおよび不可避的不純物
である溶融金属を該溶融金属が完全凝固するまで100℃
／秒以上の表面冷却速度により鋳造し、次いで冷間圧
延、熱処理の工程をそれぞれ１回以上行うことによりま
た、前記最終冷間圧延または熱処理後にさらにCuメッキ
を施すことにより高強度・高導電型リードフレーム用の
金属板の製造する方法にある。
以下、本発明の構成要件の限定理由を説明する。
合金の化学組成の限定理由は以下の通りである。
本発明においては、先ず急冷凝固冷却時に最も酸化物を
形成し易いZrの微小酸化物を母相に整合歪（母相に酸化
物、析出物などが存在する場合、連続した結晶格子が少
しずれた状態のときその界面で発生する界面歪）を持た
せた状態で存在させて母相を強化し、さらにその後の時
効に相当する処理で酸素と結合して残った固溶Zr,Ti,Cr
を微細に析出させて整合歪を持たせ、強化に用いた酸化
物、析出物の全体積を最小限にして強度を得ることで高
強度と高導電性を同時に可能にしている。
形成し易いZrの微小酸化物を母相に整合歪（母相に酸化
物、析出物などが存在する場合、連続した結晶格子が少
しずれた状態のときその界面で発生する界面歪）を持た
せた状態で存在させて母相を強化し、さらにその後の時
効に相当する処理で酸素と結合して残った固溶Zr,Ti,Cr
を微細に析出させて整合歪を持たせ、強化に用いた酸化
物、析出物の全体積を最小限にして強度を得ることで高
強度と高導電性を同時に可能にしている。
ここにおいて全Ｏ量を0.005〜0.05重量％に限定するの
は、0.005重量％未満はZr酸化物の一次強化への効果が
不十分なため下限を0.005重量％とし、0.05重量％超で
はZr酸化物が粗大化して加工性、ベアボンド性を劣化さ
せるため上限を0.05重量％とした。
は、0.005重量％未満はZr酸化物の一次強化への効果が
不十分なため下限を0.005重量％とし、0.05重量％超で
はZr酸化物が粗大化して加工性、ベアボンド性を劣化さ
せるため上限を0.05重量％とした。
つぎに、Zr,Ti,Crの合計含有量を0.5〜1.0重量％の範囲
とするのは次の理由による。第１図はZr,Ti,Crの合計含
有量と該金属板の強度（kg/mm2）及び全伸び（％）の関
係を示すが、図示の如く、強度と全伸びは全く逆の特性
を示し、両特性の最適範囲は上記成分合計量の0.5〜1.0
重量％の範囲内にある。
とするのは次の理由による。第１図はZr,Ti,Crの合計含
有量と該金属板の強度（kg/mm2）及び全伸び（％）の関
係を示すが、図示の如く、強度と全伸びは全く逆の特性
を示し、両特性の最適範囲は上記成分合計量の0.5〜1.0
重量％の範囲内にある。
又、第２図は上記成分合計量と当該金属板の導電率（％
IACS）及びベアボンド評点の関係を示し、両特性の最適
範囲は上記成分合計量の0.5〜1.0重量％の範囲内にあ
る。
IACS）及びベアボンド評点の関係を示し、両特性の最適
範囲は上記成分合計量の0.5〜1.0重量％の範囲内にあ
る。
すなわち、上記成分合計量の0.5重量％未満では当該金
属板に形成される酸化物と析出物の総体積が不十分で必
要な強度が得られず、また、1.0重量％を超えた量では
加工性、ベアボンド性および導電性を大きく劣化させる
からである。また上記Zrは本発明の主要構成元素であ
り、その含有量が0.1重量％以下ではZr酸化物による強
化とCuとZrの化合物強化併用に対して不十分であり、ま
た0.3重量％超ではZrの価格からくるコスト上昇になる
ので、Zrの含有成分を0.1〜0.3重量％の範囲に限定し
た。
属板に形成される酸化物と析出物の総体積が不十分で必
要な強度が得られず、また、1.0重量％を超えた量では
加工性、ベアボンド性および導電性を大きく劣化させる
からである。また上記Zrは本発明の主要構成元素であ
り、その含有量が0.1重量％以下ではZr酸化物による強
化とCuとZrの化合物強化併用に対して不十分であり、ま
た0.3重量％超ではZrの価格からくるコスト上昇になる
ので、Zrの含有成分を0.1〜0.3重量％の範囲に限定し
た。
それ以外は原料および溶製時に不可避的に混入される不
純物とする。
純物とする。
該溶融金属が完全凝固するまでの表面冷却速度を100℃
／秒以上とするのは、Zr酸化物が100℃／秒未満の冷却
速度では目的とする強度を得るための微細なサイズと整
合歪が得られないことや、酸化物の均一な分布が得られ
にくくなるからである。
／秒以上とするのは、Zr酸化物が100℃／秒未満の冷却
速度では目的とする強度を得るための微細なサイズと整
合歪が得られないことや、酸化物の均一な分布が得られ
にくくなるからである。
本発明では双ロール法などの急冷凝固的手法によって鋳
造するものであり、かゝる方法により上記効果以外に組
織の細粒化ならびZr,Ti,Crの過飽和固溶度向上による時
効後の強度への効果が得られ、また工程省略、歩留り向
上などのコストメリットも大きい。
造するものであり、かゝる方法により上記効果以外に組
織の細粒化ならびZr,Ti,Crの過飽和固溶度向上による時
効後の強度への効果が得られ、また工程省略、歩留り向
上などのコストメリットも大きい。
また、鋳造後は冷間圧延、熱処理を行う。冷間圧延はリ
ードフレームに必要な板厚を得るのが主目的であるが、
一次の冷間圧延の圧延率は化学組成、鋳造厚みと二次冷
間圧延圧下率の組合わせにより、目的とする板厚、強度
・加工性が得られるように選択される。その効果的な圧
延率の範囲は30〜95％である。
ードフレームに必要な板厚を得るのが主目的であるが、
一次の冷間圧延の圧延率は化学組成、鋳造厚みと二次冷
間圧延圧下率の組合わせにより、目的とする板厚、強度
・加工性が得られるように選択される。その効果的な圧
延率の範囲は30〜95％である。
焼鈍を目的とした熱処理は加工性を向上させることを目
的とするが、必要によって焼鈍保定後室温近傍までの冷
却を制御することで時効を目的とした熱処理も兼ねるこ
とが可能である。またこの時の熱処理温度は回復型また
は再結晶型焼鈍により区別されるが両方含む温度範囲と
して300〜700℃が適正である。さらに熱・電気伝導性を
一段と向上させるために時効処理を行う場合もあり、そ
の条件は化学組成と前工程条件により適性な処理温度を
選定すべきである。すなわち、上記温度が低温過ぎると
析出物の周りに大きな歪を生じて導電性を劣下させ、ま
た加熱時間が長くなるため設備・製造能率に対する制約
になる。また高温過ぎると析出量が少なくなって良好な
導電性が得られず、析出物が粗大化して強度確保上不利
になる。従って時効処理は350〜650℃の温度範囲が適正
条件となる。また、必要に応じて二次冷間圧延を行うこ
とは板の形状、表面粗度、および強度確保などに有効で
あり、パッケージの要求特性に合わせて付加する。
的とするが、必要によって焼鈍保定後室温近傍までの冷
却を制御することで時効を目的とした熱処理も兼ねるこ
とが可能である。またこの時の熱処理温度は回復型また
は再結晶型焼鈍により区別されるが両方含む温度範囲と
して300〜700℃が適正である。さらに熱・電気伝導性を
一段と向上させるために時効処理を行う場合もあり、そ
の条件は化学組成と前工程条件により適性な処理温度を
選定すべきである。すなわち、上記温度が低温過ぎると
析出物の周りに大きな歪を生じて導電性を劣下させ、ま
た加熱時間が長くなるため設備・製造能率に対する制約
になる。また高温過ぎると析出量が少なくなって良好な
導電性が得られず、析出物が粗大化して強度確保上不利
になる。従って時効処理は350〜650℃の温度範囲が適正
条件となる。また、必要に応じて二次冷間圧延を行うこ
とは板の形状、表面粗度、および強度確保などに有効で
あり、パッケージの要求特性に合わせて付加する。
またベアボンドを行う場合、最終冷延または熱処理後に
Cuメッキを施すことにより、Cuメッキ表面をメッキ直後
のままで維持して、純Cu表面を付与することでワイヤー
ボンディングの信頼性を一層高めるものである。
Cuメッキを施すことにより、Cuメッキ表面をメッキ直後
のままで維持して、純Cu表面を付与することでワイヤー
ボンディングの信頼性を一層高めるものである。
実施例1. 第１表に本発明の成分範囲の合金Ａ〜Ｅ、比較の成分範
囲の比較材Ｆ〜Ｊの化学組成を示す。
囲の比較材Ｆ〜Ｊの化学組成を示す。
第２表には得られた合金の材質特性示す。ここで試料番
号１〜10は双ロール鋳造機を用いて、2.8×102℃／秒の
表面冷却速度で板厚2.0mmに、試料番号11は本発明外の1
0℃／秒の冷却速度で板厚10.5mmに薄スラブ連続鋳造機
により鋳造したものである。
号１〜10は双ロール鋳造機を用いて、2.8×102℃／秒の
表面冷却速度で板厚2.0mmに、試料番号11は本発明外の1
0℃／秒の冷却速度で板厚10.5mmに薄スラブ連続鋳造機
により鋳造したものである。
酸洗後一次冷間圧延として板厚1.0mmまで圧延し、500℃
で１時間の中間焼鈍を行い、さらに板厚0.25mmまで圧延
した。次に、加工性付与のため最終焼鈍を550℃で３時
間行い、該温度より100℃まで、50℃／時間の冷却速度
で冷却したのち、二次冷間圧延を30％施した。
で１時間の中間焼鈍を行い、さらに板厚0.25mmまで圧延
した。次に、加工性付与のため最終焼鈍を550℃で３時
間行い、該温度より100℃まで、50℃／時間の冷却速度
で冷却したのち、二次冷間圧延を30％施した。
特性評価として、引張強さ・全伸びはJIS 13号Ｂ試験片
により、導電率は４端子法で評価された。また価格指標
は代表的高強度・高導電型材料の価格に対して60％以下
を本発明の目的を達成したこととして○印として、それ
以上を×印として示した。
により、導電率は４端子法で評価された。また価格指標
は代表的高強度・高導電型材料の価格に対して60％以下
を本発明の目的を達成したこととして○印として、それ
以上を×印として示した。
ここで試料番号６はＯ含有量、試料番号８はZr,Ti,Crの
総含有量が成分限定以下の場合で有り、強度が低い。ま
た試料番号７はＯ含有量、試料番号９はZr,Ti,Crの総含
有量が成分限定範囲以上の場合であり全伸びおよび導電
率が低い。試料番号10はZrが成分限定範囲以上で価格が
高い。また試料番号11は前述の如く、表面冷却速度が本
発明の範囲外の場合で強度が低く、本発明の特性が優れ
ていることは明らかである。
総含有量が成分限定以下の場合で有り、強度が低い。ま
た試料番号７はＯ含有量、試料番号９はZr,Ti,Crの総含
有量が成分限定範囲以上の場合であり全伸びおよび導電
率が低い。試料番号10はZrが成分限定範囲以上で価格が
高い。また試料番号11は前述の如く、表面冷却速度が本
発明の範囲外の場合で強度が低く、本発明の特性が優れ
ていることは明らかである。
実施例2. 第３表には、実施例１で加工・熱処理した第１表のA,C,
E,GおよびＩの試料を用いてベアボンド性を評価した。
その条件は上記コイルを25.64mmの幅にスリットしてDIP
−16Pin用に、パンチングして試料によってはCuメッキ
を３μｍ、Agメッキ５μｍを施してSiチップをダイボン
ディングした後に25μｍの金線を用いて雰囲気超音波熱
圧着法によりワイヤーボンドを行った。ボンディング条
件は雰囲気10％H2−N2リードフレーム温度195℃、ファ
ーストボンディング圧50g、セカンドボンディング圧90g
で実施した。
E,GおよびＩの試料を用いてベアボンド性を評価した。
その条件は上記コイルを25.64mmの幅にスリットしてDIP
−16Pin用に、パンチングして試料によってはCuメッキ
を３μｍ、Agメッキ５μｍを施してSiチップをダイボン
ディングした後に25μｍの金線を用いて雰囲気超音波熱
圧着法によりワイヤーボンドを行った。ボンディング条
件は雰囲気10％H2−N2リードフレーム温度195℃、ファ
ーストボンディング圧50g、セカンドボンディング圧90g
で実施した。
接合性の評価はプルテスターにてボンディング強度を測
定し、さらにボンデェングしたリードフレームをエポキ
シ樹脂でモールドして、130℃でプレッシャークッカー
に200時間、12V印加で保定して断線および短絡の確立を
測定した。この結果より本発明の材料でメッキを施さな
い場合でも、リードフレームの接合性はAgメッキを施し
た場合に比較しても何ら遜色がなかった。
定し、さらにボンデェングしたリードフレームをエポキ
シ樹脂でモールドして、130℃でプレッシャークッカー
に200時間、12V印加で保定して断線および短絡の確立を
測定した。この結果より本発明の材料でメッキを施さな
い場合でも、リードフレームの接合性はAgメッキを施し
た場合に比較しても何ら遜色がなかった。
実施例3. 第４表には、実施例２と同様に実施例１で加工・熱処理
した第１表のA,C,E,GおよびＩの試料を用いてベアボン
ド性を評価した。その条件は上記コイルを25.64mm幅に
スリットしてDIP−16Pin用に、パンチングして試料によ
ってはCuメッキを３μｍ、Agメッキ５μｍを施してSiチ
ップをダイボンディングした後に25μｍの銅線を用いて
雰囲気超音波熱圧着法によりワイヤーボンドを行った。
ボンディング条件は雰囲気10％H2−N2リードフレーム温
度195℃、ファーストボンディング圧50g、セカンドボン
ディング圧90gで実施した。接合性の評価条件も実施例
２同様に行った。その結果は銅線においても本発明の範
囲の成分系は通常Agメッキ処理材、無酸素銅などと同じ
ようなベアボンド性を有することは明らかである。
した第１表のA,C,E,GおよびＩの試料を用いてベアボン
ド性を評価した。その条件は上記コイルを25.64mm幅に
スリットしてDIP−16Pin用に、パンチングして試料によ
ってはCuメッキを３μｍ、Agメッキ５μｍを施してSiチ
ップをダイボンディングした後に25μｍの銅線を用いて
雰囲気超音波熱圧着法によりワイヤーボンドを行った。
ボンディング条件は雰囲気10％H2−N2リードフレーム温
度195℃、ファーストボンディング圧50g、セカンドボン
ディング圧90gで実施した。接合性の評価条件も実施例
２同様に行った。その結果は銅線においても本発明の範
囲の成分系は通常Agメッキ処理材、無酸素銅などと同じ
ようなベアボンド性を有することは明らかである。
〔発明の効果〕 本発明は、従来よりIC、LSI、トランジスタおよびコン
デンサーに用いられてきたリードフレーム用金属板の強
化法に代わり、酸化物・析出物の母相中での全体積を最
小限にして強度向上を図っているため、従来材を上回る
強度と導電性バランスを得ることができ、また母相が純
Cuに近いためベアボンド時に優れた接合信頼性を有して
おり、かくて本発明は高強度・高導電型リードフレーム
用金属板を安価に提供することができる。
デンサーに用いられてきたリードフレーム用金属板の強
化法に代わり、酸化物・析出物の母相中での全体積を最
小限にして強度向上を図っているため、従来材を上回る
強度と導電性バランスを得ることができ、また母相が純
Cuに近いためベアボンド時に優れた接合信頼性を有して
おり、かくて本発明は高強度・高導電型リードフレーム
用金属板を安価に提供することができる。
第１図はZr,Ti,Crの合計含有量と強度、加工性（全伸
び）の関係を示す図であり、 第２図はZr,Ti,Crの合計含有量とベアボンド性、導電性
の関係を示す図である。
び）の関係を示す図であり、 第２図はZr,Ti,Crの合計含有量とベアボンド性、導電性
の関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】重量％でＯを0.005〜0.05％、Zrを0.1〜0.
3％含有し、さらにTiまたはCrの少なくとも一方を含有
して、Zr,Ti,Crの合計が0.5〜1.0％の範囲に規制した残
部がCuおよび不可避的不純物である溶融金属を該溶融金
属が完全凝固するまで100℃／秒以上の表面冷却速度に
より鋳造し、次いで冷間圧延、熱処理の工程をそれぞれ
１回以上行うことを特徴とする高強度・高導電型リード
フレーム用金属板の製造方法。 - 【請求項２】最終冷間圧延または熱処理後にCuメッキを
施すことを特徴とする請求項１記載の高強度・高導電型
リードフレーム用金属板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21003389A JPH0699791B2 (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 高強度・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21003389A JPH0699791B2 (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 高強度・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0375346A JPH0375346A (ja) | 1991-03-29 |
| JPH0699791B2 true JPH0699791B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=16582697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21003389A Expired - Lifetime JPH0699791B2 (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 高強度・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0699791B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010202907A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Tohoku Univ | 金属ガラスまたは金属アモルファスを用いた結晶金属・合金生成物の製造方法および結晶金属・合金生成物 |
| JP5675404B2 (ja) * | 2011-02-08 | 2015-02-25 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 銅合金板材およびその製造方法 |
| KR200482530Y1 (ko) * | 2015-07-08 | 2017-02-06 | (주)상도가구 | 앵글선반프레임 |
-
1989
- 1989-08-16 JP JP21003389A patent/JPH0699791B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0375346A (ja) | 1991-03-29 |
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