JPS61177348A - セラミツクパツケ−ジic用リ−ド材 - Google Patents

セラミツクパツケ−ジic用リ−ド材

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JPS61177348A
JPS61177348A JP1843285A JP1843285A JPS61177348A JP S61177348 A JPS61177348 A JP S61177348A JP 1843285 A JP1843285 A JP 1843285A JP 1843285 A JP1843285 A JP 1843285A JP S61177348 A JPS61177348 A JP S61177348A
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ceramic
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Motohisa Miyato
宮藤 元久
Takeo Yuji
湯地 建夫
Riichi Tsuno
津野 理一
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
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    • H01L23/49579Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/06Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明はセラミックパッケージIC用リード材に関し、
さらに詳しくは、デュアル・イン・ライン型セラミック
パッケージのサイドブレーズ用のリードフレーム条およ
びピン・グリッド・アレイIC用のリード線であり、8
00〜900℃の加熱下にろう付は接合されて入出力端
子とし、さらに、ろう付は後のビッカース硬度が少なく
とも130であるセラミックパッケージIC用リード材
に関する。
[従来技術1 一般に、サイドブレーズ用ICの基盤はセラミックから
なり、基盤の両側面のメタライズ部と端子としてのリー
ドフレームとは銀ろう付けにより接合されている。
このリードフレームの材料としては、Fe−42Ni合
金(ASTM規格のF−30合金)が使用され 。
でおり、そして、このF−30合金はセラミックと近似
の熱膨張係数を有しているので、800〜900℃の温
度で銀ろう付は後、常温まで冷却する際にセラミック基
盤に歪応力が加わらず、セラミック基盤の破損が起らな
いという理由から使用されている。
また、このF−30合金は、800〜900℃の温度に
おけるろう付は後においてもビッカース硬度が130以
上であるという長所を有している。
しかしながら、このF−30合金は、導電率が3%lA
C3と小さく、従って、熱伝導率も小さいのでIC用リ
ード材としてはジュール熱が発生し易く、さらに、IC
素子の内部で発生する熱量の放散性も不充分である。
特に、最近のIC素子の高密度化に伴なって、IC素子
の内部で発生する熱量が増加するようになり、F−30
合金は熱量の放散性が悪いことか呟これに代る材料が望
まれている。
そして、この要望に沿う材料として銅合金が挙げられる
が、一般に銅合金は、800〜900℃の温度での銀ろ
う付けの際の加熱により軟化し、強度が失なわれるとい
う基本的な問題があり、さらに、強度および耐熱性の良
好な銅合金はF−30合金と同じく導電率が低いという
問題がある。
また、従来において、ビン・グリッド・アレイICはサ
イドブレーズICと同じようにメタライズされた電極部
とへラダー加工された線材の頂部とが銀ろう付けにより
接合され、この銀ろう付は温度が800〜900℃であ
り、サイドブレーズのリードフレームが条より製作され
るが、線材という寸法の相違の外はろう材およびろう付
は後の冷却による歪応力等は同じであるが、このビン・
グリッド・アレイICのリード材はF−30合金が使用
されているので、上記に説明したように、熱量の放散性
が悪く、これに代わる材料が望まれている。
[発明が解決しようとする問題点1 本発明は上記に説明したような従来のセラミックパッケ
ージIC用リード材、例えば、デュアル・イン・ライン
型セラミックパッケージのサイドブレーズIC用および
ビン・グリッド・7レイIC用のリード線として使用さ
れてきたF−30合金およびこの代替としての銅合金に
おける導電性、熱伝導性および強度等の問題点に鑑みな
されたものであり、即ち、熱膨張係数が大きく、銀ろう
付は後の冷却過程においてセラミック基盤の破損がなく
、800〜900℃の温度における銀ろう付は後におい
ても強度、繰り返し曲げ性、導電率、熱伝導率、はんだ
付は性、はんだの加熱下における耐剥離性等に優れ、結
晶粒の大きさが50μ−以下であるセラミックバクケー
ジ■用Cリード材を提供するものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明に係るセラミックパッケージIC用リード材の特
徴とするところは、 N i 1.O〜5,0wt%、Co 0.2〜1.0
wt%、Si 0.2〜1.5wt%、Zn 0.05
〜5,0wt%、Cr 0.001〜0,5wt% を含有し、残部Cuおよび不可避不純物からなるもので
ある。
本発明に係るセラミックパッケージIC用リード材につ
いて以下詳細に説明する。
先ず、本発明に係るセラミックパッケージIC用リード
材の含有成分および成分割合について説明する。
Ni、Co、Siは強度を向上させる元素であり、特に
、Niは単独或いは一部をcoと置換した状態において
Siとの金属開化合物を形成することにより強度向上に
寄与する。
Ni含有量が1.Oat%未満、Si含有量が0.2w
t%未満ではCo含有量が1.0wt%を越えて含有さ
れても充分な強度を得ることができず、また、Ni。
Si含有量を増加させていくと800〜900℃の温度
でのろう付は後においても充分な強度と導電率が得られ
るが、Ni含有量が5.Out%を越えるとこの効果が
飽和してしまい、Si含有量が1.5wt%を越えると
熱間加工性が劣化するようになる。よって、Ni含有量
は1.0〜5.0wt%、Si含有量は0.2〜1.5
wt%とする。
CoはNiと同様に強度向上に寄与する元素であり、特
に、800〜900℃の温度でのろう付は時の結晶粒の
成長を抑制して効果を発揮し、800〜900℃の温度
でのろう付は後、結晶粒の大きさが50μ−を越えて大
きくなると繰り返し曲げ回数の低下、リード材のめっき
後の表面の肌荒れ、疲労強度の低下が生じ易くなり、含
有量が0.2wt%未満ではこのような効果は少なく、
また、1.0wt%を越えて含有されても効果はあるが
高価となり、高価となる割には効果の向上は少ない、よ
って、Co含有量は0.2〜l、0wt%とする。
Znはリード材の表面に施した錫めっき或いは錫合金め
っき層の熱的な耐剥離性を改善するための必須の元素で
あり、含有量が0.05u+t%未満ではこの効果は少
なく、また、5.0wt%を越えて含有されるとはんだ
付は性が劣化する。よって、Zn含有量は0.05〜5
.0wt%とする。
Crは鋳塊の粒界が強化され、熱間加工性を向上させる
元素であり、含有量が0.001wt%未満ではこの効
果は少なく、また、0.5wt%を越えて含有されると
溶湯が酸化し、債遣性が劣化する。よりて、Cr含有量
は0.001−0.5u+t%とする。
なお、上記の含有成分以外に、Ag、 AI、In、F
e、Mn、Snを1種或いは2種以上を0.2wt%ま
で、また、B、Be、Mg、Ti、Zr、Pを1種或い
は2種以上を0.1wt%までの含有は、銀ろう付は性
、引張強さ、導電性、はんだ付は性、はんだの加熱下に
おける耐剥離性お上ゾリード材の繰り返し曲げ回数等の
問題を生じることな←維持することができるので、上記
含有量は許容される。
しかして、本発明に係るセラミックパッケージIC用リ
ード材は、上記に説明した銅合金を圧延或いは押し出し
等の熱間加工、圧延或いは抽伸等の冷間加工および焼鈍
工程により製作されるが、この工程は特に限定的なもの
ではなく、また、ろう付は後の冷却速度もセラミ・ツク
が割れなり1種度であればよい。
また、本発明に係るセラミ・ツクパッケージIC用リー
ド材は、銀ろう付、け後さらに400〜550°Cの温
度で5〜30分間熱処理を行なうことにより、硬度およ
び導電率を向上させることができる。
このように、本発明に係るセラミックパッケージIC用
リード材が硬ろう付は後においても硬度が高く、かつ、
導電率が大きいのは、ろう付は後の冷却過程中に400
〜550℃の温度域を通過する際に、(NiI XCO
x)2Siが析出して母相を強化し、純度が向上するか
らである。
[実 施 例1 次に、本発明に係るセラミックパ・ンケーシIC用リー
ド材の実施例を説明する。
実施例 第1表に示す含有成分および成分割合の銅合金をクリブ
トル炉で大気中で木炭被覆下におし1て溶解し、傾注式
の鋳鉄製のブックモールドに勢込み、厚さ60mm、幅
60mm、長さ180mm<7)ilttiを作製した
このIIIの表面および裏面を各5IIII+1面前腰
850°Cの温度で熱間圧延を行ない、厚さ10ma+
の板材とし、この板材の表面および裏面の酸化スケール
を面前により除去した後、冷間圧延により0.25mm
tの板材を作製した。
なお、比較材として市販のF−30合金を使用しこれら
の板材をセラミックにメタライズして形成した電極に、
JIS規格のBAg−8等の銀ろうで接合する条件を想
定して、850℃の温度で5分間加熱後、約り4℃/分
の速度で室温まで冷却し、500℃の温度で15分間時
効処理を行ない、導電率、引張強さ、伸び、ビッカース
硬さ、スティ7ネス強度、リードの繰り返し曲げ性、結
晶粒の大きさの測定およびはんだの加熱下における耐剥
離性等の特性を測定した。
第2表に測定結果を示す。
「試験条件」 (1)導電率はダブルブリッジを使用し、JISH05
05に基いて測定した。算出方法は平均断面積法によっ
た。
(2)引張試験および伸びは圧延方向に平行に切出した
JIS13号B試験片を用い、また、硬度はマイクロビ
ッカース硬度計、荷重300gで測定した。
(3)スティ7ネス強度は圧延方向に平行に切出した0
、25mm LXlomm wX60mm lの試験片
を用い、曲げ半径40mmで曲げを与え、変位角度が2
0度になる時の曲げモーメントとして求めた。
(4)1J−ドの曲げ繰り返し性はインターナルリード
幅1.5關、エクスターナルリード幅0.5m+aの実
際のICリードフレームをプレスで打抜ト、エクスター
ナルリード部に227gの錘りを吊して、往復90度の
1方向曲げを行ない破断に至るまでの回数を往復を1回
と数え、試験片数5の平均値として求めた。曲げは圧延
方向と直角である。
(5)はんだの加熱剥離性は弱活性フラックスを用い、
230℃の温度の5n60−Pb40のはんだ洛中では
んだ付けした試験片を、150℃の温度で500時間保
持した後90度曲げを行ない、はんだの密着性を調べた
この第2表から明らかなように、本発明に係るセラミッ
クパッケージIC用リード材No、1.2はセラミック
パッケージIC用リード材として総合的に優れた性能を
有していることがわかる。
そして、比較材No、3.4.5.6に比較して以下説
明するように特性が改善されている。
即ち、本発明No、1およびNo、2はCoを0.2w
t%以上含有することにより、比較材N003およびN
o、5のCo含有量が0.2wt%未満のものに比して
850°CX5分の銀ろう付けの条件下で結晶粒の大き
さが50μm以下と微細であって、比較材No、6と略
同等である。
また、本発明No、1およびNo、2、比較材No。
4はCo含有量が0.2IIIt%以上であるので、銀
ろう付は後のビッカース硬さが110以上であり、さら
に、500℃の温度で15分の時効処理を行なうことに
よって150以上となり、比較材No。
6よりスティ7ネス強度、即ち、腰が強くなっているこ
とがわかる。ただし、比較材No、4はZnを含有して
いないので、はんだが加熱後に剥離するという致命的な
欠陥を有している。
本発明No、1、No、2は導電率が30%lAC3以
上であって、比較材No、6の10倍以上と優れている
本発明No、1、N002は、Znを0,05wt%以
上含有しているので、はんだの加熱後の耐剥離性が改善
されていることが明らかである。
さらに、本発明N011、No、2は500℃の温度で
15分間の時効処理を行なうことにより、比較材No、
6に比して導電率、引張強さ、硬さ、スティ7ネス強度
等のリード材として必須の特性が優れていることがわか
る。
[発明の効果1 以上説明したように、本発明に係るセラミックパッケー
ジIC用リード材は上記の構成を有しているものである
から、セラミックスの熱膨張係数とは近似していないに
も拘わらず、800〜900℃の温度下の銀ろう付If
技の冷却過程でセラミックスの割れの発生は皆無とする
ことが可能であり、セラミックスとリード材との熱膨張
係数を近似させる必要はなく、ろう付は後においても強
度が高く、導電率が大きいという優れた効果を有するも
のである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  Ni1.0〜5.0wt%、Co0.2〜1.0wt
    %、Si0.2〜1.5wt%、Zn0.05〜5.0
    wt%、Cr0.001〜0.5wt% を含有し、残部Cuおよび不可避不純物からなることを
    特徴とするセラミックパッケージIC用リード材。
JP1843285A 1985-02-01 1985-02-01 セラミツクパツケ−ジic用リ−ド材 Granted JPS61177348A (ja)

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JP1843285A JPS61177348A (ja) 1985-02-01 1985-02-01 セラミツクパツケ−ジic用リ−ド材
EP86100029A EP0189745B1 (en) 1985-02-01 1986-01-03 Lead material for ceramic package ic
DE8686100029T DE3660351D1 (en) 1985-02-01 1986-01-03 Lead material for ceramic package ic
US06/816,897 US4687633A (en) 1985-02-01 1986-01-07 Lead material for ceramic package IC

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JPS6250535B2 JPS6250535B2 (ja) 1987-10-26

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