JPS6199647A - 半導体用リ−ドフレ−ム材およびその製造法 - Google Patents

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】 ＩＨ業上の利用分野１ 本発明はＩＣ％ＬＳＩ’５の゛ｉ導体用リすドフレーム
材およびその９１ｊπ法に関し、さらに詳しくは、強度
、ステ（７ネス強度、繰り返し市げ性、耐熱性および導
電率に優７′Ｌｒ二半導村用リードフレーム材として好
適な銅合金よりなる半導体用リードフレーム材およびそ
の製造法ｌこ関する。

［従米枝術ｊ 従来半導体用リードフレーム祠としては、素子およびセ
ラミックスと線膨張係数が近飯したＦｅ−４２ｗｔ％Ｎ
ｉ合金が使用さＩしてきたが、近年、素子の接χ１技術
およＶ　Ｉｔ　Ｉｒ　４１の改善に伴ない、熱放散性に
優れ、かつ、比較的／２１１１Ｉな銅系材料に代拝され
つつある。

しかし、高い信頼性が要求されるＩＣ，ＬＳＩ等の半導
体用リードフレーム材として、Ｆｅ−４ｈ＋Ｌ％Ｎｉ合
金が有する特性、即ち、優れた強度、繰り返し曲げ性、
耐熱性を満足できる銅系材料は未だ開発されておらず、
従って、上記の特性を有する銅系材料が望まれてきてい
る。

［発明が解決しようとする問題、慨］ 本発明は上記に説明した従来技術に鑑みなされたもので
あり、本発明者の鋭意研究の結果、Ｆｅ４２ｗＬ％Ｎ１
合金が有する半導体用リードフレーム材としての優れた
特性、即ち、高強度、良好な繰り返し曲げ性および高い
耐熱性を有し、さらに、導電率、耐蝕性、耐応力腐蝕割
れ性、はんＩ！付は性、めっ！された錫およびはんだの
耐熱剥離性に優れ、がっ、必要な熱間加工性に優れてい
るという半導体用リードフレーム材およびその製造法を
開発したのである。

ｒ問題点を解決するための手段１ １　　　　　　　　　　　　　　　　　　　本発明に係
る半導体用リードフレーム材およびその製造法は、 （１）Ｎ　ｉ　　１，０〜３，５ｗｔ％、　Ｓ　ｉ　　
０．２〜０，９ｗｔ％、Ｍｎ　０．０２〜１．０ｗＭｇ
、Ｚｎ　０．１〜５，０ｗＭｇ、Ｓｎ　０．１〜２，０
ｗＬ％、Ｍｇ　０．００１〜０，０１ｗＭｇを含有し、
さらに、 Ｃｒ、Ｔｉ１Ｚｒのうちから選んだ１種または２種以上
０．００１〜０．０１ｗＬ％ を含有し、残３１Ｓ実質的にＣｕからなることを特徴と
する半導体用リードフレーム材をＰ！Ｓ１の発明とし、 （２）Ｎ　ｉ　１．０〜３，５ｗｔ％、Ｓ　ｉ　０．２
〜０，９ｗＬ％、Ｍｎ　０．０２〜１，０ｗＭｇ、Ｚｎ
　０．１〜５，０ｗＭｇ、Ｓｎ　０．１〜２，０ｗＭｇ
、ｂｉｌｌ　０．００１〜０．０１ｗＬ％を含有し、さ
らに、 Ｃｒ、　Ｔｉ％Ｚｒのうちから選んだＩＪＩまたは２種
以上０．００１〜０．０１ｗＬ％ を含有し、残部実質的にＣｕからなる合金の鋳塊を熱間
圧延後、６００　’Ｃ以上の温度から５℃／秒以上の速
度で冷却し、冷間加工後４００〜６００℃の温度で５分
〜４時間の焼鈍を行なった後、調質仕上圧延を行なって
から、４００〜６００℃の温度で５〜６０秒の短時間の
焼鈍を行なうことを特徴とする半導体用リードフレーム
材の′５１造法を第２の発明とする２つの発明からなる
ものであ杭木発明に係る半導体用リードフレーム材およ
びその製造法について、以下詳細に説明する。

先ず、本発明に係る半導体用リードフレーム材の含有成
分および成分割合について説明する。

Ｎ１は強度を付与する元素であり、含有量が１、０ｗｔ
％未満ではＳｌが０．２〜０，９ｗｔ％含有されていて
も強度および耐熱性は向上せず、また、３．５ｗ（％を
越えて含有されると導電率が低下し、かつ、不経済であ
る。よって、Ｎｉ含有量は１．０〜３．５ｗｔ％とする
。

ＳｉはＮｉと兵に強度を付与する元素であり、含有量が
０．２ｗＬ％未満ではＮｉが１．０〜３．５ｗｔ％含有
されていても強度および耐熱性は向上せず、また、０．
９ｗＬ％を越えて含有されると導電性が低下すると共に
熱間加工性が悪化する。よって、Ｓｉ含有１は０．２〜
０．９ｗＬ％とする。

Ｍｎは熱間加工性を向上させる元素であり、含有ｔ−℃
が０，０２ｗＬ％未満でほこの？ｌＩ果は少なく、また
、１．０ｗＭｇを越えて含イ丁されると造塊時のｌ易流
れ性が悪化して造塊歩留りが低ドする。１って、Ｍｎ含
有量は０．０２〜１，０ｗＭｇと−ｒる。

ＺＩＩはめっきされた錫およびはんだの耐熱剥離性を著
しく改善する元素であり、含有量が０．１ｗｔ％未満で
は、二の効果が少なく、また、５．０ｗＭｇを越えて含
有されるとばんだイ・１け性が悪化する。

よって、Ｚｎ含有量は０．１〜５，０ｗＭｇとする。

Ｓ＋＋は強度、スティ７ネス強度および繰り返し曲げ性
の向」二に寄与する元素であり、含ａｔが０、１ｗｔ％
未満ではこれらの効！礼が少なく、また、２．０ｗＭｇ
を越えて含（ｉされると導電性、耐熱性および熱間加」
ユ性を低下させる。よって、Ｓｎ含有量は０．１〜２．
０ｗＭｇとする。

ｈｉｇは不可避的に混入してくるＳを安定したＭｇとの
化合物の形で母相中に固疋させて熱ｉｎ加工を可１１８
にするための必須の元本で５ｂす、含有量が０．００１
ｗＬ％木病ではＳは安定したＭ［ｌＳの化合物の形とな
らず、Ｓはそのま１或いはＭ　ｎ　Ｓの形で存在し、そ
して、Ｓ或いはＭｎＳは熱間圧延の加熱時または熱１Ｉ
ＩＩ圧延中に粒界に移動して割れを生じさせるよっにな
ｉ）、また、０．０１ｗｔ％を越える含有量ではｇｔＩ
ｌｌＬ中にＣｕ十ＭｇＣｕ、の共晶（融点７２２’Ｃ）
を生じ、７２２’Ｃ以上の温度に加熱すると割れを発生
し、ｉ８渇が酸化し、渇流れ性が悪化し、ｖＪｙＬを不
蛙全とし、造ｉ歩留りが低下する。よって、Ｍｇ含有量
は０．００１〜０．０１ｗＬ％とする。

Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒは何れの元素も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、０．０１ｗｔ％を越える含有量で
は造塊時の渇流れ性が悪化し、造塊歩留りが低下する。

よって、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ含有量は０．００１〜０．０
１ｗｔ％とする。また、Ｃｒ、　Ｔｉ、Ｚｒの２種以上
を含有する場合ら上記に説明した同し理由から合計含有
量は０．００１〜０．０１ｗｔ％とする。

入に、本発明に係る半導１本川リードフレーム材の装造
法１こ一〕い℃説明する。

Ｌ記に説明した含有成分、成分割合の銅合金鋳塊を熱間
圧延後、ＧＯＩ）’Ｃ１月の温度から５℃／秒以りの速
度て゛冷却するのは、溶体化処理を目的とするらのであ
り、ｌｉ　（ｌ　ｔｌ　’Ｃ！：ｂ’ｉの温度から冷却
した場合、冷却速度が５℃７′秒以十であっても冷却開
始ｆｉｉｊｌ：ＬＪに析出が起つでオ；す、光分な溶体
化処理効果が得られず、その後の冷間加工性を悪化させ
、また、Ｉｉ　ｆｌ　ｆｌ　’（：以にの１１一度から
冷却した場合て゛ら、冷〕」速度が５℃／秒木１シ４で
は冷却中に析出か起り、光分な溶体化処理効果が得らｔ
ｔず、その後の冷間加Ｉ−性を悪化させるからである。

次１こ、冷間加］二後４０　ｆｌ　＝　Ｉｉ　Ｏｔｌ　
’Ｃの温度で５分〜、を時間の焼鈍を行なうのは、Ｎｉ
、Ｓｉ化合物を析出させるためであり、目１　ｆ）　’
Ｃ未満の温度では５分〜４１１．ｌＦ間の焼鈍時間であ
ってらＮ１、別化合物の析出はｆ光分であり、また、Ｇ
　ＯＯ’Ｃを越んるｚｊよ度では引出が起１１ず、Ｎ１
、Ｓｌの大半は固溶したままであり、何れの１！゛、イ
、ら固溶して−するＮ１およびＳＩはめっきされた錫お
よびはんだの耐熱剥離性を著しく悪化させるので、焼鈍
温度は４００〜６００’Ｃとする必要があり、焼鈍時開
け５分未満では析出が不充分であり、４時間を越えると
不経済であるので５分〜４時間とするのが良次に、調質
仕上圧延を行なってから４００〜６００℃の温度で５〜
６０秒の短時間の焼鈍を行なうのは、圧延により低下し
た伸びを回復させると共に残留応力を低減し、かつ、均
一化するためであり、４００　’Ｃ未満の温度では５〜
６０秒の焼鈍を行なってもこのような効果は不光分であ
り、６００℃を越える温度では析出していたＮｉ、　Ｓ
ｉ化合物が再固忍してしまい、要求される諸特性が劣化
するので焼鈍温度は４００〜６００　’Ｃとしなければ
ならず、また、焼鈍時間は５秒未６４では伸びの回復お
よび残留応力の低減および均一・化の効果は不充分であ
り、かつ、この種の熱処理は一般的に連続熱処理ライン
で行なわれることか呟６０秒を越えると生産性が低下し
不経済であるので、焼５屯１１１ｒ開：土’、＋　−１
；　１１秒とｉ　／Ｊ　ｖ）ｆ　Ｊ＋　ル（１１：＋、
：　　！、色　ｆａｌｌ　＋ 本発明に係る半導体用リードフレーム材およびその製造
方法の実ｊム例を説明ｒる。

大血例 第１表に示を含有成分および成分割合の銅合金をクリブ
トル炉を使用し、本）′に肢覆下において火気中で溶Ｍ
Ｌ、Ｓｌｌ鉄製のブ・クモールドを用いて４　ＳｍｍＴ
Ｘ　ｉｉ　ｉｌｉ＋ｍＷＸ　２１１１＋Ｉｌ＋ｌＬの鋳
塊を鋳造した１＆、このＶ＃ルの表裏両面ろ・Σ″、５
．５蹟噛面削後、３５１）　’Ｃの温度でＩｔ）ｈ＋ｍ
Ｌまで熱間圧延し、Ｇ　１１　ｔ！　’（：、以１．の
温度から３１１　（：、／ｆしの連Ｉ隻で水冷後、入ケ
ールを除去し、（）、５１〜Ｆまで冷間圧延した後、５
０＋１　’Ｃの１一度で！’０分間の焼鈍を行ない、そ
の後冷間ｊ［延してｌ’、２５ｍｍＴの板材を得、さら
に、（４１石ＩＪｊを使用１．て５００℃の温度で２０
秒間のｔＵ時間焼鈍を行な−）な。

これらの試料の試験結！１Ｂ第２表に示す。

試験方法は以ドに説明ｒる通りである。

（１）引張′Ｊ、験はＩＩ：延フＪ向にｆ−ｉに切出し
たＪＩＳ１３号Ｂ試験片を用い、また、硬度はマイクロ
ビッカース硬度計な用いた。

（２）繰り返し曲げ性は０．５−一幅のリードをプレス
で打抜いたものを試片とし、２２７ｇの錘りを−ｉに吊
して一方向往復９０度曲げを行ない、破断迄の回数を往
復を１回と数え、試料数５の平均値として求めた０曲げ
軸は圧延方向と直角である。

（３）スティ７ネス強度は圧延方向に平行に切出したθ
、２５ｍ＠ＴＸ１０〜−Ｗ×６０論−Ｌの＝武九灸片を
用い、曲げ半径４０龍で曲げを与え、変位角が１０°に
なる時の曲げモーメントとして求めた。

（４）耐熱性は硝石炉を用い４５０℃の温度で５分間加
熱した後の硬度として求めた。

（５）はんだの耐熱剥離性は弱活性７ラフクスを用い、
２３０℃の温度の５ｎ６０〜Ｐｂ４０のはんだ浴ではん
だ付けした試料を、１５０℃の温度で５００時間保持し
た後、９０°曲げを行ない、はんだの密着性を調べた。

第２表から明らかなように、本発明のＮｏ、１〜Ｎｏ、
４は、半導体用リードフレーム材料とひて総合的に優れ
た性能を有していることがわかる。さらに、比較例のＮ
ｏ、５、Ｎ０１６に比して以下説明する通り改善されて
いる二とがわかる。

即ち、本発明のＮｏ、１はＳｎを含有しているために、
比較例Ｎｏ、５上り強度、入ティア冬入強度および繰り
返し曲げ性が改善されており、また、Ｍｎ、　Ｍｇ％Ｃ
ｒを含有しているので熱間加工性が改善され、さらに、
Ｚｎを含有しているのではんだの耐熱剥離性が改善さ八
でいる。

本発明のＮｏ、２、Ｎｏ、３およびＮｏ、４はＳｎを含
有しているため比較例Ｎｏ、６に比して、強度、スティ
７ネス強度および繰り返し曲げ性が改善されており、Ｍ
ｎ、ＭｇにさらにＣｒ、Ｔｉ、Ｚｒのうちの１種を含有
しているので熱間加工性も改善され、さらに、Ｚｎを含
有しているので耐熱剥離性ら改善されている。

［発明の効果ｊ 以上説明したように、本発明に係る半導本川リードフレ
ーム材およびその製造方法は上記の構成を有しているも
のであるがＣ）、高い強度および高いスティ７ネス強度
を有し、繰り返し曲げ性に優れ、高い耐熱性を有し、さ
りに、優れたはんだの耐熱剥離性を有し、その」二、８
Ｉ７Ｉｌ加工性にも優れているという効果を有している
ものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｉ１．０〜３．５ｗｔ％、Ｓｉ０．２〜０．９
   ｗｔ％、Ｍｎ０．０２〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ０．１〜５
   ．０ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜２．０ｗｔ％、Ｍｇ０．００
   １〜０．０１ｗｔ％を含有し、さらに、 Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選んだ１種または２種以上
   ０．００１〜０．０１ｗｔ％ を含有し、残部実質的にＣｕからなることを特徴とする
   半導体用リードフレーム材。
2. （２）Ｎｉ１．０〜３．５ｗｔ％、Ｓｉ０．２〜０．９
   ｗｔ％、Ｍｎ０．０２〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ０．１〜５
   ．０ｗｔ％、Ｓｎ０．１〜２．０ｗＬ％、Ｍｇ０．００
   １〜０．０１ｗｔ％を含有し、さらに、 Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選んだ１種または２種以上
   ０．００１〜０．０１ｗｔ％ を含有し、残部実質的にＣｕからなる合金の鋳塊を熱間
   圧延後、６００℃以上の温度から５℃／秒以上の速度で
   冷却し、冷間加工後４００〜６００℃の温度で５分〜４
   時間の焼鈍を行なった後、調質仕上圧延を行なってから
   、４００〜６００℃の温度で５〜６０秒の短時間の焼鈍
   を行なうことを特徴とする半導体用リードフレーム材の
   製造法。