JPS62133033A - 半導体装置用Cu合金リ−ド素材 - Google Patents

半導体装置用Cu合金リ−ド素材

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JPS62133033A
JPS62133033A JP27283785A JP27283785A JPS62133033A JP S62133033 A JPS62133033 A JP S62133033A JP 27283785 A JP27283785 A JP 27283785A JP 27283785 A JP27283785 A JP 27283785A JP S62133033 A JPS62133033 A JP S62133033A
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solder
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Masao Kobayashi
正男 小林
Takuro Iwamura
岩村 卓郎
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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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〕 この発明は、IC’PLSIなどの半導体装置の製造に
用いられるCu合金リード素材に関するもの゛ である
〔従来の技術〕
一般に、半導体装置のリード材となるCu合金リード素
材には、 (1)  良好なメッキ密着性、 (2)半導体素子の加熱接着あるいは加熱拡散圧着に際
して熱歪および熱軟化が生じない耐熱性、(3)  良
好な放熱性と導電性、 (4)半導体装置の輸送あるいは電気機器への組込みに
際して曲がシや繰り返し曲げによって破損が生じない強
度および伸び、 (5)  良好なはんだぬれ性および耐はんだ剥離性、
を具備することが必要とされるが、これらの特性を有す
るCu合金リード素材としては材料的に多数のものが提
案され、実用に供されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、近年の半導体装置における集債度の益々の向上
に伴って、C1]合金リード素材には、さらに一段の特
性向上が要求されるようになっており、この要求に十分
対応できる特性を具備したCu合金リード素材の開発が
強く望まれている。
〔問題点を解決するだめの手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、半導体
装置のCu合金リード素材に要求される上記の特性を向
上すべく研究を行なった結果、重量φで(以下、チは重
量%を示す)、 Cr: 0.05〜0.5%未満、 N1 二  0.2〜1.2%  、 Sn: 0.3〜1.5%、 Ti:0.1〜1%未満、 を含有し、 Mg:0.O0.〜0.1俤、 P:0.001〜01%、 Zn:0.01〜1%、 Mn : 0.01〜1%、 のうちの1種または2種以上を含有し、さらに必要に応
じて、 Si:0.0.〜0.係未満、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなシ、かつ前
記不可避不純物のうちの酸素含有量が30 ppm以下
の組成、並びに素地中に平均粒径:30μm以下の分散
粒子が均一に分布した組織を有するCu金合金構成され
た半導体装置用Cu合金リード素材は、従来の半導体装
置用Cu合金リード素材に比して一段とすぐれた特性を
もつという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成および分散粒子の平均粒径を上記の
通りに限定した理由を説明する。
(a)  Cr Cr成分には、強度、放熱性、導電性、および耐熱性を
向上させる作用があるが、その含有量が00.5%未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方、その含有
量が05%以上になると、初晶Crのストリンガ−が多
量に発生して、メッキ密着性が阻害されるようになシ、
この結果加熱などによシメッキ部にふくれが発生するな
どの問題が生ずるようになることから、その含有量を0
.0.5〜05%未満と定めた。
(b)  Ni N1成分には強度を向上させる作用があるが、その含有
量が0.21未満では、所望の強度向上効果が得られず
、一方、その含有量が1.2チを越えると、放熱性およ
び導電性が著しく低下するようになることから、その含
有量を0.2〜12%と定めた。
(c)  5n Sn成分には、伸び、すなわち曲げ加工性を向上させる
作用があるが、その含有量が0,3俤未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方、その含有量が1.5%
を越えると、放熱性および導電性が急激に低下するよう
になることから、その含有量を0.3〜1.5%と定め
た。
(d)  Ti Ti成分には、強度を向上させる作用があるが、その含
有量が0.1%未満では、所望の高強度を確保すること
ができず、一方、その含有量が1%以上になると、放熱
性および導電性が著しく低下するようになることから、
その含有量を0.1−1%未満と定めた。
(e)  Mg %P 、 Zn、およびMn一般に、
半導体装置をプリント基板に装置するに際しては、リー
ド材のピン部がはんだ付けされるが、このはんだ付は部
が半導体装置の使用時の発熱などで剥離しないことが必
要である。
したがって、これらの成分には、耐はんだ剥離性を向上
させる作用があるが、その含有量が、それぞれMg :
 0.O0.%未満、P:0O0.%未満、Zn:0.
01%未満、およびMn:0.01%未満では、前記作
用に所望の効果が得られず、一方、その含有量が、それ
ぞれMg:0.1%、P:0.1%、Zn:]%、およ
びMn:1%を越えると、放熱性および導電性の低下が
著しくなることから、その含有量を、それぞれMg: 
0.001〜0゜1%、P : 0001〜01%、Z
n:0.01〜1%、およびMn: 0.01〜1%と
定めた。
(f)   5i S1成分には、放熱性および導電性を一段と向上させる
作用があるので、これらの特性が要求される場合に必要
に応じて含有されるが、その含有量が0.01%未満で
は前記作用に所望の向上効果が得られず、一方、その含
有量が0.1%以上になると、メッキ密着性が阻害され
るようになることから、その含有量を0.01〜0.1
%未満と定めた。
(g)  酸素 通常、この種のCu合金では、不可避不純物として酸素
を100 ppm程度含有するが、これを30ppm以
下の含有にとどめてやると、耐はんだ剥離性が著しく向
上するようになることから、酸素な有量を30 ppm
以下と定めた。
なお、Cu合金の溶解および鋳造を、酸素濃度が01体
積チ以下の雰囲気で行なうことによって30ppm以下
の酸素含有量とすることができる。
(h)  分散粒子の平均粒径 素地中に微細に分布する分散粒子は、主に晶出Cr(”
Cr系金属間化合物、さらにその他の金属間化合物から
なるが、その平均粒径が30μmを越えると、メッキ密
着性が低下し、この結果加熱によりメッキ面にふくれが
発生するようになることから、その平均粒径を30μm
以下と定めた。
なお、C給金の鋳造に際して、凝固時の冷却速1度を1
0℃/ see以上とするか、あるいは熱間加工を80
0〜950℃の範囲で行ない、直ちにシャワースプレー
などにより急冷するかすることによって、分散粒子の平
均粒径を30μm以下とすることができる。
〔実施例〕
つぎに、この発明のCu合金リード素材を実施例により
具体的に説明する。
雰囲気の酸素濃度を0.02〜0.5体積チの範囲内の
所定の値とした状態で、それぞれ第1表に示される成分
組成をもったCu合金溶湯を調製し、鋳造して、35m
X120馴×200朋の寸法をもった鋳塊とし、この鋳
塊に面削を施した後、750〜920℃の範囲内の所定
の熱間圧延開始温度で熱間圧延を行ない、圧延終了後直
ちにシャワースプレーにより急冷して板厚:10mmの
熱延板とし、ついでこの冷間圧延を施して板厚=2Hの
冷延板とした後、温度:500℃に1時間保持の条件で
焼鈍を行ない、引続いて通常の条件で冷間圧延と焼鈍と
を繰シ返し行ない、圧延率:50%の最終圧延を施して
板厚:0.25朋の冷延板とし、これに最終的に温度:
350℃に数分間保持の条件で低温焼鈍を施すことによ
って、本発明Cu合金リード素材1〜14および比較C
u合金リード素材l〜15をそれぞれ製造した。
なお、比較Cu合金リード素材1〜15は、いずれも成
分組成および分散粒子の平均粒径のうちのいずれか(第
1表に※印を付したもの)が、この発明の範囲から外れ
たものである。
つぎに、この結果得られた本発明Cu合金リード素材1
〜14および比較Cu合金リード素材1〜15について
、分散粒子の平均粒径を測定すると共に、引張強さ、伸
び、マイクロビッカーヌ硬さく荷重=300I% 30
秒保持)を測定し、さらに放熱性および導電性を評価す
る目的で、直流四端子法にて導電率(%IAC3)を、
耐熱性を評価する目的で半軟化温度をそれぞれ測定し、
はんだ密着性試験、はんだぬれ性試験、および耐はんだ
剥離性試験も行なった。
なお、半軟化温度は、JIS−Z2201に基いて試験
片を採取し、この試験片をArガス雰囲気中で種々の温
度に加熱して1時間保持した後、引張試験を行ない、引
張強さが前記加熱を施していないものの値と完全に焼鈍
軟化したものの値との和の1/2を示す加熱温度をもっ
て表わした。
まだ、メッキ密着性試験は、試験片の表面に厚さ:4μ
m程度の電気Agメッキを施した状態で、これに温度:
430℃に5分間保持後放冷の熱処理を施し、ふくれの
有無を観察することにより行なった。
はんだぬれ性試験は、垂直浸漬法にて、試験片を、60
%5n−40%pbの組成を有する温度:230℃のけ
んた浴中に5秒間浸漬した後のはんだぬれ状態を目視観
察することにより行なった。
さらに、耐はんだ剥離性試験は、はんだ付は試験片を、
150℃の加熱炉(大気)に入れ、100時間毎に取り
出し、断面を光学顕微鏡にて観察して、はんだと母材と
の界面の剥離の有無を調べ、これを剥離が発生するまで
行ない、剥離が発生富での全時間を測定した。この場合
、500時間以上、望ましくは1000時間以上剥離し
ないこノが必要である。
これらの結果を第2表に示したが、第2表には比絞の目
的で、Cu−6チ5n−02チPの組成を有するりん青
銅で構成された板厚:0.25Mの従来Cu合金リード
素材の同一条件での測定結果も示した。
〔発明の効果〕
第2表に示される結果から、本発明Cu合金リード素材
1〜14は、いずれも従来Cu合金リード素材と同等の
高強度、高硬度、および高伸びを有し、かつすぐれたメ
ッキ密着性およびはんだぬれ性を有し、さらKこれより
一段とすぐれた耐熱性、放熱性、および導電性を有し、
特にすぐれた耐はんだ剥離性をもつことが明らかである
一方、比較Cu合金リード素材1〜15に見られるよう
に成分組成および分散粒子の平均粒径のうちのいずれか
でも、この発明の範囲から外れると、上記の特注のうち
の少なくともいずれかの特性が劣ったものになることが
わかる。
上述のように、この発明のCu合金素材は、一段とすぐ
れた耐熱性、放熱性、導電性、および耐はんだ剥離性を
もつほか、高強度、高硬度、および高伸びを有し、かつ
メッキ密着性およびはんだぬれ性にもすぐれているので
、通常の半導体装置は勿論のこと、集積度の高い半導体
装置のリード素材としてすぐれた性能を発揮するのであ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Cr:0.05〜0.5%未満、 Ni:0.2〜1.2%、 Sn:0.3〜1.5%、 Ti:0.1〜1%未満、 を含有し、 Mg:0.001〜0.1%、 P:0.001〜0.1%、 Zn:0.01〜1%、 Mn:0.01〜1%、 のうちの1種または2種以上を含有し、残りがCuと不
    可避不純物からなり、かつ前記不可避不純物のうちの酸
    素含有量が30ppm以下の組成(以上重量%)、並び
    に素地中に平均粒径:30μm以下の分散粒子が均一に
    分布した組織を有するCu合金で構成したことを特徴と
    する半導体装置用Cu合金リード素材。
  2. (2)Cr:0.05〜0.5%未満、 Ni:0.2〜1.2%、 Sn:0.3〜1.5%、 Ti:0.1〜1%未満、 を含有し、 Mg:0.001〜0.1%、 P:0.001〜0.1%、 Zn:0.01〜1%、 Mn:0.01〜1%、 のうちの1種または2種以上を含有し、さらに、Si:
    0.01〜0.1%未満、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなり、かつ前
    記不可避不純物のうちの酸素含有量が30ppm以下の
    組成(以上重量%)、並びに素地中に平均粒径:30μ
    m以下の分散粒子が均一に分布した組織を有するCu合
    金で構成したことを特徴とする半導体装置用Cu合金リ
    ード素材。
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