JPH09306233A - リード線、リードピンおよびその用途 - Google Patents

リード線、リードピンおよびその用途

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JPH09306233A
JPH09306233A JP11900096A JP11900096A JPH09306233A JP H09306233 A JPH09306233 A JP H09306233A JP 11900096 A JP11900096 A JP 11900096A JP 11900096 A JP11900096 A JP 11900096A JP H09306233 A JPH09306233 A JP H09306233A
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JP
Japan
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weight
particles
lead
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JP11900096A
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English (en)
Inventor
Junji Taniguchi
口 淳 二 谷
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低熱膨張特性と強度の双方にすぐれたFe−
Ni系合金製リード線およびFe−Ni−Co系合金製
リード線を提供すること。 【解決手段】 本発明によるFe−Ni系合金製リード
線は、Ni:22〜55重量%、C:0.001〜0.
1重量%、4A族元素および5A族元素から選ばれた少
なくとも1種の元素を0.01〜2重量%含み、残部が
Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とするも
のであり、さらに、本発明によるFe−Ni−Co系合
金製リード線は、Ni:28〜30重量%、Co:16
〜18.5重量%、C:0.001〜0.1重量%、4
A族元素および5A族元素から選ばれた少なくとも1種
の元素を0.01〜2重量%含み、残部がFeおよび不
可避的不純物からなることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はリード線、リードピ
ンおよびその用途に関し、特に、低熱膨張特性と強度の
双方にすぐれたFe−Ni系合金またはFe−Ni−C
o系合金製リード線およびこれを用いたハーメチックシ
ール、ピングリッドアレイ(PGA)、ボールグリッド
アレイ(BGA)ならびにリードピンおよびこれを用い
たハーメチックシールおよびPGAに関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】多ピ
ン半導体パッケージとしてのピングリッドアレイ(PG
A)に用いられるリードピンあるいは水晶振動子等のハ
ーメチックシールパッケージに用いられるリードピン等
には、従来よりFe−42重量%NiやFe−29重量
%Ni−17重量%Co等のリードピンが使用されてい
る。
【0003】これらリードピンは、例えば、ピングリッ
ドアレイ(PGA)に用いられる場合はロー付けされ、
また水晶振動子等のハーメチックシールパッケージに用
いられる場合はガラス封着される。ロー付けあるいはガ
ラス封着される際、これらリードピンは800℃以上の
高温にさらされる。このため、リードピンは著しく軟化
しリード曲がりなどの変形を生じやすくなるという問題
がある。
【0004】本発明は、上述した従来技術の問題を解決
することに向けられたものであり、特に800℃以上の
高温にさらされることによる軟化に起因する変形が小さ
く、しかも強度特性にもすぐれたFe−Ni系およびF
e−Ni−Co系合金製リードピンおよびこれを用いた
ハーメチックシールおよびこれを用いたピングリッドア
レイ(PGA)を提供することを目的とするものであ
る。
【0005】さらに本発明は、800℃以上の高温にさ
らされることによる軟化に起因する変形が小さく、しか
も強度特性にもすぐれたFe−Ni系およびFe−Ni
−Co系合金製リード線およびこれを用いたハーメチッ
クシールおよびこれを用いたボールこれを用いたハーメ
チックシール、ピングリッドアレイ(PGA)、ボール
グリッドアレイ(BGA)を提供することを目的とする
ものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明によるFe−Ni系合金製リード線は、
Ni:22〜55重量%、C:0.001〜0.1重量
%、4A族元素および5A族元素から選ばれた少なくと
も1種の元素を0.01〜2重量%含み、残部がFeお
よび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【0007】さらに、本発明によるFe−Ni−Co系
合金製リード線は、Ni:28〜30重量%、Co:1
6〜18.5重量%、C:0.001〜0.1重量%、
4A族元素および5A族元素から選ばれた少なくとも1
種の元素を0.01〜2重量%含み、残部がFeおよび
不可避的不純物からなることを特徴とする。
【0008】上記本発明の好ましい態様においては、上
記の4A族元素および5A族元素から選ばれた少なくと
も1種の元素を含む粒子がマトリックス中に分散粒子と
して存在し、該粒子の平均粒径が20μm以下であり、
かつ、該粒子が1000〜100000個/mm2 の密
度で存在している。
【0009】さらに、好ましい態様においては、前記分
散粒子の少なくとも一部が、上記の4A族元素および5
A族元素から選ばれた少なくとも1種の元素の炭化物か
らなる。
【0010】さらに、本発明は、上記のFe−Ni系お
よびFe−Ni−Co系合金製リード線およびおよびこ
れを用いたハーメチックシールとリードピンおよびこれ
らを用いたピングリッドアレイ(PGA)、ボールグリ
ッドアレイ(BGA)ならびにハーメチックシールを提
供するものである。
【0011】ここで、まず上記合金系における各合金成
分の含有量範囲の限定理由について説明する。
【0012】Fe−Ni系合金において、Niが22重
量%未満または55重量%を超えると所定の熱膨張係数
を得ることが困難となるので好ましくない。
【0013】Cは、4A族元素および5A族元素から選
ばれた少なくとも1種の元素と炭化物を形成し、機械的
強度および耐熱性を向上させる上で必要な成分である。
Cの量が0.001重量%未満では十分な効果を得るこ
とができず、一方、0.1重量%を超えて添加すると加
工性が悪くなるので好ましくない。
【0014】4A族元素および5A族元素は、単体、炭
化物、窒化物あるいは金属間化合物として合金組織内に
分散して存在し、これによって合金の機械的強度および
耐熱性を向上させる。4A族および5A族元素の量が
0.01重量%未満では母相に固溶してしまい上述した
効果を十分に発現させることが困難であり、一方、2重
量%を超えて添加するとリード材をロー付けやガラス封
着する際の熱に起因する変色が生じ、また腐食や外観の
低下の問題が生じて、全体としてリード材の品質が低下
する現象が発生するので好ましくない。
【0015】これらの4A族元素および5A族元素の中
でも、Nb、Ta、Zr、HfおよびTiが望ましい。
この内、特に効果ならびにコストの低減化の観点から、
Nbが最も好ましい。
【0016】また、Fe−Ni−Co系合金において
は、Niの添加量が28重量%未満または30重量%を
超えると、所定の熱膨張係数を得ることが困難となるの
で好ましくない。
【0017】Coの添加量が16重量%未満または1
8.5重量%を超えると所定の熱膨張係数を得ることが
困難となるので好ましくない。
【0018】Cは4A族元素および5A族元素から選ば
れた少なくとも1種の元素と炭化物を形成し、機械的強
度および耐熱性を向上させる。0.001重量%未満で
は十分な効果を得ることができず、0.1重量%を超え
ると加工性が悪くなる。4A族元素および5A族元素
は、単体、炭化物、窒化物あるいは金属間化合物として
合金組織内に分散し、機械的強度および耐熱性を向上さ
せる。0.01重量%未満では母相に固溶してしまい効
果を十分に得ることができない。また2重量%を超える
とロー付けやガラス封着の際に変色が発生する。これら
の4A族元素および5A族元素の中でもNb、Ta、Z
r、Hf、Tiが望ましい。
【0019】上述したように、本願発明による合金にお
いては、4A族元素および5A族元素は、単体、炭化
物、窒化物あるいは金属間化合物として合金組織内に分
散して存在しているが、通常、主として炭化物粒子の形
態で存在している。このような分散粒子は、分散強化作
用ならびに結晶粒粗大化抑制作用により合金の機械的強
度および耐熱性を向上させるものと考えられる。
【0020】この場合の分散粒子の大きさ(平均粒径)
20μmを超えると上記の効果の発現が不十分になるの
で20μm以下であることが好ましい。平均粒径のさら
に好ましい範囲は、10μm以下である。
【0021】また、分散粒子の密度は、1000〜10
0000個/mm2 の範囲が好ましく、さらに好ましく
は、5000〜100000個/mm2 である。分散粒
子の密度が1000個/mm2 未満では上記の効果を得
ることが困難となり、一方、分散粒子の密度が1000
00個/mm2 を超えると加工性が逆に低下する傾向が
見られるので好ましくない。
【0022】次に、上記のFe−Ni系およびFe−N
i−Co系合金製リード線をピングリッドアレイ(PG
A)ならびにハーメチックシールに適用した実施態様に
ついて説明する。
【0023】図1は本発明の実施態様に係るピングリッ
ドアレイ(PGA)1の1例を示す断面図であり、この
例においては、PGA1は、セラミック層2a、2b、
2c、2d、2eを一体化してなるセラミック多層基板
であり、各セラミック層上には所定の配線パターンを有
する内部配線7、8、9、10、16が設けられてい
る。セラミック層2a上にははんだ層5と外部配線6が
形成され、さらにリード線19とともに半導体チップ3
が搭載されている。半導体チップはさらに封止部材20
によって封止されている。外部配線6は内部配線、スル
ーホール(導体層)13、14、ランド18を介してリ
ードピン4に接続されている。
【0024】次に、図2は本発明の実施態様に係るハー
メチックシール(水晶振動子)の1例を示す断面図であ
り、この例において、ハーメチックシールは、スプリン
グ21を備えた水晶22がベース23とキャップ24に
よって構成させるケーシング内に配置されており、上記
合金材料からなるリード部25が水晶に接続されてい
る。リード部25はベース23の貫通部においてガラス
シールされている。
【0025】
【実施例】表1に示す化学成分の合金を溶解、鋳造し熱
間鍛造によりビレットを作製した。これらのビレットを
熱間圧延によって丸棒にし、冷間加工、焼鈍により直径
0.4mmのワイヤーを作製した。
【0026】このようにして得たワイヤー中の分散粒子
の大きさおよび数を400倍の光学顕微鏡を用いて測定
した。また、上記ワイヤーについて下記の特性を測定し
た。それらの結果を併せて表2および表3に示す。
【0027】1.熱膨張係数 2.1000℃−30分の熱処理前後の硬度変化 3.1000℃−30分の熱処理前後のスティフネス変
化 4.曲げ強度(室温) 5.メッキ性 6.Agロー付け性 また、比較のため表1に示す従来のFe−42重量%N
i合金やFe−29重量%Ni−17重量%Co合金を
用いて同様のワイヤーを作製し、実施例と同様の測定を
行った。その結果も表2に示す。
【0028】表2の結果からも明らかなように、本発明
によるFe−Ni系合金製リードピンおよびFe−Ni
−Co系合金製リードピンは低熱膨張でありながら曲げ
強度に優れ、1000℃の熱処理による硬度、スティフ
ネスの低下も小さい。また、ロー付けの際にも変色がな
い。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】
【発明の効果】上記の実施例、比較例の結果から明らか
なように、本発明によるFe−Ni系合金製リード線お
よびFe−Ni−Co系合金製リード線は低熱膨張であ
りながら曲げ強度にもすぐれ、1000℃の熱処理によ
る硬度、スティフネスの低下も小さい。また、ロー付け
の際にも変色が生じないというすぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるピングリッドアレイ(PGA)を
例示的に説明する断面図。
【図2】本発明によるハーメチックシールを例示的に説
明する断面図。
【符号の説明】 1 PGA 2 セラミック多層基板 2a、2b、2c、2d、2e セラミック層 3 半導体チップ 4 リードピン 5 はんだ層 6 外部配線 7、8、9、10、16 内部配線 12 ガラス封止層 13、14 スルーホール(導体層) 18 ランド 19 リード線 20 封止部材 21 スプリング 22 水晶 23 ベース 24 キャップ 25 リード部

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Ni:22〜55重量%、C:0.001
    〜0.1重量%、4A族元素および5A族元素から選ば
    れた少なくとも1種の元素を0.01〜2重量%含み、
    残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴と
    する、Fe−Ni系合金製リード線。
  2. 【請求項2】4A族元素および5A族元素から選ばれた
    少なくとも1種の元素を含む粒子がマトリックス中に分
    散粒子として存在し、該粒子の平均粒径が20μm以下
    であり、かつ、該粒子が1000〜100000個/m
    2 の密度で存在している、請求項1に記載のリード
    線。
  3. 【請求項3】前記分散粒子の少なくとも一部が、前記4
    A族元素および5A族元素から選ばれた少なくとも1種
    の元素の炭化物からなる、請求項2に記載のリード線。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれか1項に記載のリー
    ド線を用いてなることを特徴とする、ハーメチックシー
    ル。
  5. 【請求項5】請求項1〜3のいずれか1項に記載のリー
    ド線を用いてなることを特徴とする、ピングリッドアレ
    イ。
  6. 【請求項6】請求項1〜3のいずれか1項に記載のリー
    ド線を用いてなることを特徴とする、ボールグリッドア
    レイ。
  7. 【請求項7】Ni:22〜55重量%、C:0.001
    〜0.1重量%、4A族元素および5A族元素から選ば
    れた少なくとも1種の元素を0.01〜2重量%含み、
    残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴と
    する、Fe−Ni系合金製リードピン。
  8. 【請求項8】4A族元素および5A族元素から選ばれた
    少なくとも1種の元素を含む粒子がマトリックス中に分
    散粒子として存在し、該粒子の平均粒径が20μm以下
    であり、かつ、該粒子が1000〜100000個/m
    2 の密度で存在している、請求項7に記載のリードピ
    ン。
  9. 【請求項9】前記分散粒子の少なくとも一部が、前記4
    A族元素および5A族元素から選ばれた少なくとも1種
    の元素の炭化物からなる、請求項7に記載のリードピ
    ン。
  10. 【請求項10】請求項7ないし9のいずれか1項に記載
    のリードピンを用いてなることを特徴とする、ピングリ
    ッドアレイ。
  11. 【請求項11】請求項7ないし9のいずれか1項に記載
    のリードピンを用いてなることを特徴とする、ハーメチ
    ックシール。
  12. 【請求項12】Ni:28〜30重量%、Co:16〜
    18.5重量%、C:0.001〜0.1重量%、4A
    族元素および5A族元素から選ばれた少なくとも1種の
    元素を0.01〜2重量%含み、残部がFeおよび不可
    避的不純物からなることを特徴とする、Fe−Ni−C
    o系合金製リード線。
  13. 【請求項13】4A族元素および5A族元素から選ばれ
    た少なくとも1種の元素を含む粒子がマトリックス中に
    分散粒子として存在し、該粒子の平均粒径が20μm以
    下であり、かつ、該粒子が1000〜100000個/
    mm2 の密度で存在している、請求項12に記載のリー
    ド線。
  14. 【請求項14】前記分散粒子の少なくとも一部が、前記
    4A族元素および5A族元素から選ばれた少なくとも1
    種の元素の炭化物からなる、請求項13に記載のリード
    線。
  15. 【請求項15】請求項12ないし14のいずれか1項に
    記載のリード線を用いてなることを特徴とする、ハーメ
    チックシール。
  16. 【請求項16】請求項12ないし14のいずれか1項に
    記載のリードピンを用いてなることを特徴とする、ピン
    グリッドアレイ。
  17. 【請求項17】請求項12ないし14のいずれか1項に
    記載のリードピンを用いてなることを特徴とする、ハー
    メチックシール。
  18. 【請求項18】Ni:28〜30重量%、Co:16〜
    18.5重量%、C:0.001〜0.1重量%、4A
    族元素および5A族元素から選ばれた少なくとも1種の
    元素を0.01〜2重量%含み、残部がFeおよび不可
    避的不純物からなることを特徴とする、Fe−Ni−C
    o系合金製リードピン。
  19. 【請求項19】4A族元素および5A族元素から選ばれ
    た少なくとも1種の元素を含む粒子がマトリックス中に
    分散粒子として存在し、該粒子の平均粒径が20μm以
    下であり、かつ、該粒子が1000〜100000個/
    mm2 の密度で存在している、請求項18に記載のリー
    ドピン。
  20. 【請求項20】前記分散粒子の少なくとも一部が、前記
    4A族元素および5A族元素から選ばれた少なくとも1
    種の元素の炭化物からなる、請求項19に記載のリード
    ピン。
  21. 【請求項21】請求項18ないし20のいずれか1項に
    記載のリードピンを用いてなることを特徴とする、ピン
    グリッドアレイ。
  22. 【請求項22】請求項18ないし20のいずれか1項に
    記載のリードピンを用いてなることを特徴とする、ハー
    メチックシール。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101396670B1 (ko) * 2010-01-27 2014-05-16 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 반도체 레이저 모듈

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