JPS62164843A - 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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JPS62164843A
JPS62164843A JP700886A JP700886A JPS62164843A JP S62164843 A JPS62164843 A JP S62164843A JP 700886 A JP700886 A JP 700886A JP 700886 A JP700886 A JP 700886A JP S62164843 A JPS62164843 A JP S62164843A
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Japan
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alloy
lead material
lead
semiconductor device
press punching
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JP700886A
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Rensei Futatsuka
二塚 錬成
Tadao Sakakibara
直男 榊原
Masuhiro Izumida
泉田 益弘
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Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Shindoh Co Ltd
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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、ICJpl、SIなどの半導体装置のリー
ド材にかかり、特にプレス打抜さυD工性に丁ぐれ、プ
レス打抜き金型工具の使用寿命の舒命(ヒを可能とする
半導体装置用Cu合金リード素材に関するものである。
〔従来の技術〕
従東、一般(二、IC4’LSIなどの半導体装置の製
造法の1つに。
(at  まず、リード素材として、厚さ:0.1〜0
.3層のCu合金条材を用意し。
ibl  このリード素材から、製のしようとする半導
体装置の形状(=適合したリードフレームをプレス打抜
きθロエにより形成し。
lcl  このリードフレームの所定個所に篩純”j 
8 iやGa−Agなどの半導体素子を、 Agペース
などの婢+1性樹脂を用いてIJp熱接漕するか、ある
いは予め上記リード素材の片面にめっきしておいたAj
l、Ag。
Ni、あるいはこれらの複合めっき層を弁して追熱拡散
圧着Tるかし、 (di  上記の半導体素子とリードフレームと(二渡
−)てAu緑によるワイヤポンディング(結線)を強し
lel  上記の半導体素子、結線、および半導体素子
が取り付けられた部分のリードフレームなどを。
これらを保護する目的でプラスチック封止し。
(fl  上記リードフレーム(−おける相互に連なる
部分を切除してリード材とし。
(gl  最終的に上記リード材の脚部に、半導体装置
の基板への接続を行なう目的で1例えば5n−Pb合金
のはんだ材を撥覆溶着する。
以上1al〜Iglの主要工程からなる方法が知られて
いる。
したがって、半導体’tc置のリード材となるCu合金
リード素材には。
111  良好なプレス打抜き(1)工性。
(2)半導体素子の+JD熱接看あるいは加熱拡散圧着
(=際して熱歪および熱軟fヒが生じない耐熱性。
131  艮好な放熱性と導電性。
(4)半導1.*装置の輸送あるいは電気機器への組込
みに際して曲がりや繰り返し曲げによって破損が生じな
い@ l?l: 。
が要求され、特性的(二は。
引張強さ:50Kef/−以上、 伸び=4%は上、 導電率(放熱性、丁なわち熱伝等性は導電率で換算評価
される)=13もlAC3以上。
軟1ヒ点(耐熱性の評価):用いられろ):350°C
以上。
を具備することが必要とされ、これらの特性を有するC
u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、なかでも1重盾鴨で(以下鳴はマF11t−鳴を示
す)、 pe:o、1〜1.5%。
Sn : 0.5〜2.5%。
P:0.004〜0.1%、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有
TるCu合金が広く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、上記の半導体装置用Cu合金リード素材(以下
往来リード素材という)においては、上記の引恨強さ、
伸び、41if率、および軟fヒ点を満足して具備する
ものの、近年の半導体装1げの集積度の向上(=伴なう
リードフレーム形状の複雑1ヒ、並びにプレス打抜き加
工の高速fヒに伴ない、プレス打抜き金型工具の摩耗が
原因で、比較的短時間で打抜きII[工されたリードフ
レームにパリができるようになり、この結果短かい使用
寿命でのプレス打抜き金型工具の交換を必要と下るよう
になるのが現状である。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明8等は、上述のような観点から。
上記の従来リード素材に着目し、これのもつ丁ぐれた特
性を損うことなく、プレス打抜きθロエ性を改善下べく
研究を行なった結果、 F’e:0.1〜t、5%。
Sn: 0.5〜2.5 %、 P:0.004〜0.1%、 WIgMよびCaのうちの1種まだは2種:0.002
〜0.2%、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有
するCu合金で構成されたリード素材は、上記の半導体
装置のリード材となるCu合金リード素材に要求される
特性を十分に具備し、さらにリードフレームへのプレス
打抜き加工に際しては、プレス打抜き1旧工が高速であ
っても、またリードフレームの形状が複雑であっても、
丁ぐれたプレス打抜きQlI性を示し、かつプレス打抜
き金型工具の摩耗が著しく小さく、使用寿命の延命fヒ
を可能とする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tものであっ
て、以下に成分組成範囲を上記の辿りに限定した理由を
説明下る。
(al  Fe Fe成分には、リード素材の強変および恢(ヒ点(耐熱
性)を向上させる作用があるが、その含有盪が0.1%
未満では所望の強変を確保することができず、一方、そ
の営有被が1.5%を越えると。
強叶向上の効果がシなくなり、Q電性が低下するよう(
:なることから、その含有鼠を0.1〜1.5%と定め
た。
(bl  5n Sn成分(二は、リード素材の強闇、伸び、および軟1
ヒ点(耐熱性)を向上させる作用があるが、その含有量
が0.5%未満では前記作用に所望の向上効果が得られ
ず、一方その當■祉が2.5%を越えると、特にmt性
に低下傾向が現われるようになることから、その含有量
を0.5〜2.5%と定めた。
et  P P成分には、Fe 、 Mgなどとりんfヒ今物を形成
することにより1強変および軟(ヒ点(耐熱性)を向上
させ、さらに4電性を改集する作用があるが、その含有
量が0.004%未満では@記作用に所望の効果が得ら
れず、一方その含有量が0.1%を越えろと導電性に悪
影響を及ぼTようになることから、その含有量を0.0
04〜O11%と定めた。
fdl  Mg詔よびCa 、これらの成分(=は、リードフレームへのプレス打抜
き+JD工に際して、打抜き+J[l工性を向上させ、
かつプレス打抜き加工が高速であっても、またリードフ
レーム形状が被雑であっても、これに用いられるプレス
打抜き金型工具の4耗を著しく低減し、使用寿命の帷命
(ヒを可能とする作用があるほか、基板へのはんだ付は
後のリード材とはんだ材との相互拡散を抑制し、ちって
はんだの熱剥離を防止する作用があるが、その含有量が
0.002%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0.2%を越えると溶解鋳造性が著
しく劣f#−するようになることから、その言有憧を0
.002〜0.2%と定めた。
〔実m例〕
つぎ(二、この発明のCu合金リード素材を実施例によ
り説明する。
通常の低周波鋳導溝型鋳等炉を用い、それぞれ第1表C
二示される成分組成をもつF Cu合金浴湯を調製し、
牛連続鋳造法にて厚さ:150m+X幅=400wX長
さ:1500鰭の寸法をもった鋳塊とした後、この鋳塊
にそれぞれ通常の条件で熱間圧延を推して板厚:12m
の熱延板とし、ついで片面:0.5wづつの面削を行な
って版厚:11mとした状態で、冷間崖延、中間焼鈍、
および酸洗からなる工程を繰り返し旌し、仕上圧延率:
30%にて最終冷間圧延を行なって、板厚:0.254
+mの条材とすることによって1本発明Cu合金リード
素材1〜14、比較Cu合金リード素材1〜7、および
従来Cu合金リード素材1〜7をそれぞれ特命した。
なお、比較Cu合金リード素材1〜7は、いずれち構成
成分のうちのいずれかの取分(第18表に※印を付丁)
の宮有貨がこの発明の範囲から外れt組成をもつもので
ある。
ついで、この結果得られた各種のCu合金リード素材に
ついて、引張強さ、伸び、導電率、および軟1ヒ点を測
定すると共に、プレス打抜きIJQ工を行ない、打抜き
υD工されたリードフレームに0.005簡のパリが発
生下るに至るまでの金型工具の打抜き数を測定した。
なお、軟【ヒ点は、試験片を種々の温度(=11100
r+熱保持し、00熱後の試験片のビッカース硬さを6
111定し、υ口語後の試験片のビッカース硬さがリロ
熱^1■の試験片のビッカース硬さの85%に低下下る
Un P m度を6って現わした。
また、金型工具によるプレス打抜きりL1工は、金型工
具の材質:Cn:16%を含有し、残1)が炭1ヒダン
グステンと不o+’i不純物からなる組成を有する超硬
合金、 リードフレームの形状=14ピンIC用。
打抜き速邸=600回/分。
の冒速条件で行なつtoこれらの結果を第1表に示した
〔発明の効果〕
第1表に示される結果から明らかなように、本発明Cu
合金リード素材1〜14は、いずれも高い強10′と伸
び、さらに昼い44性と耐熱性を有し、半導体装置のリ
ード材となろCu合金リード素材に要求される上記の特
性値を十分満足して具備し。
かつプレス打抜き金型工具の使用寿命ら約120万回U
上の長寿命を示すのに対して1Mgを含有しない従来C
u合金リード素材1〜7は、強邸、伸び、導電性、およ
び耐熱性に丁ぐれるものの、プレス打抜き金型工具の摩
耗が進行し、比較的少ない約100万回以下の打抜き数
で使用寿命に全るものである。
まt、比vcu合金リード素材1〜7ζ二μられるよう
に、構成成分のうちのいずれかの成分でも、その含有址
が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つぐものになることが明ら
かである。
上述のように、この発明のCu合金リード素材は。
丁ぐれた強度、伸び、尊重性、および耐熱性を有Tるほ
か、丁ぐれたプレス打抜き加工性を有し、持(−リード
フレームへのプレス打抜き加工に際しては、これがり離
形状を有しても、また打抜きIJO工速変速度速であっ
ても、これに用いられるプレス打抜き金型工具の摩耗を
抑制する特性を有するので、前記金型工具の便用寿命の
研命fヒが可能となるなど半導体装置用Cu合金リード
素材としてきわめて有用な特性を有するのである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Fe:0.1〜1.5%、 Sn:0.5〜2.5%、 P:0.004〜0.1%、 MgおよびCaのうちの1種または2種:0.002〜
    0.2%、 を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成(以
    上重量%)を有するCu合金で構成されたことを特徴と
    する半導体装置用Cu合金リード素材。
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