JPS6218614B2 - - Google Patents
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- JPS6218614B2 JPS6218614B2 JP372979A JP372979A JPS6218614B2 JP S6218614 B2 JPS6218614 B2 JP S6218614B2 JP 372979 A JP372979 A JP 372979A JP 372979 A JP372979 A JP 372979A JP S6218614 B2 JPS6218614 B2 JP S6218614B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements 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
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49579—Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
本発明は、トランジスター、ダイオード、
IC、LSI等の半導体素子に用いるリードフレーム
用銅合金に関するものである。 上記半導体素子は何れも半導体ペレツト、リー
ド又はリードフレーム、ボンデイングワイヤーに
より構成したものをハーメチツクシール、セラミ
ツクシール或はプラスチツクシール技術により封
止したもので、種々の形式のものが使用されてい
る。 従来これら各素子のリード又はリードフレーム
にはコバール、Fe―Ni合金、純銅、Cu―0.2wt％
Sn―0.01wt％Ｐ合金、リン青銅、Cu―0.24wt％
Fe―0.03wt％Ｐ合金等が用いられているが、何
れも一長一短を有し、必ずしも満足し得るもので
はない。特に最近のように高密度、高集積度が強
く要求されるところから高い導電率、強度、屈曲
性及び耐熱性を有し、メツキ加工され易い表面品
質を有する材料が必要となつてきた。 メツキ加工され易い表面品質とは、半導体ペレ
ツトとリードフレーム、並びにボンデイングワイ
ヤーとリードフレームの接続性を向上し、リード
フレームの耐酸化性、耐腐食性、半田付け性等を
向上維持するために行なう銀、金、ニツケル、ス
ズ等のメツキ被覆性が優れていることで、このよ
うなメツキ加工はリードフレームの加工コスト中
大きな比重を占め品質信頼性に大きく影響する。 コバール、Fe―Ni合金等の鉄系材料は、導電
性、熱伝導性が劣るばかりかメツキ加工が困難で
特別の工夫を必要とする。例えばこれ等基材の表
面にニツケル層とSn―Ni合金層とを順次被着し
た後、該Sn―Ni合金層上に銀層を被着するか、
或は基材の表面に銀及び銅を含むシアンアルカリ
性メツキ液にてメツキを施し、その表面に銀メツ
キを行なつている。 一方純銅はメツキ加工性が優れているも耐熱性
や強度が劣り、Cu―Sn―Ｐ合金、リン青銅等を
用いても大巾な改善は得られない。これに対し
Cu―Fe―Ｐ合金は上記鉄系と銅系の中間の性質
を示し、優れた耐熱性と強度を有しているが、合
金中に分散するリン化鉄（Fe2P、Fe3P）により
メツキ加工が困難であり、特にリン化鉄は王水に
も難溶性の半金属物質で、この上に強固に密着す
るメツキを得るためには、メツキ前処理に微妙な
条件のコントロールを必要とする。 本発明はこれに鑑み種々検討した結果、Cu―
Fe―Ｐ合金と同等の強度、耐熱性、導電性を有
し、メツキ加工性がCu―Sn―Ｐ合金と同等であ
る半導体素子のリードフレーム用銅合金を開発し
たもので、Fe0.5〜3.5wt％、Zn0.3〜2.0wt％、残
部Cuと通常の不純物からなることを特徴とす
る。 即ち本発明は合金中に発生する酸化物がメツキ
の密着性を阻害すること、脱酸済にリンを使用し
たものは、合金中の添加元素と結合してリン化物
例えばリン化鉄を析出し、これがメツキの密着性
を阻害することを知見し、溶解性で強力な脱酸素
能力を有する亜鉛を添加することによりメツキ加
工性に有害な酸化物の発生を完全に停止し、かつ
鉄を固溶限界以上添加して金属鉄粒を析出させる
ことにより導電率を著しく低下せしめることなく
強度、耐熱性を向上せしめたものである。 しかしてFe含有量を0.5〜3.5wt％と限定したの
は、0.5wt％未満では充分な強度が得られず、
3.5wt％を越えると導電率の低下が著しくなるた
めである。またZn含有量を0.3〜2.0wt％と限定し
たのは0.3wt％未満では脱酸素効果が不足して酸
化物が生成し、メツキ加工性を損うためであり、
2.0wt％を越えると導電率の低下が著しくなるた
めである。 また本発明に用いる銅地金中には通常の不純物
例えばAs0.0006％wt％以下、Sb0.0006wt％以
下、pb0.0025wt％以下、S0.003wt％以下、Ag＋
Au0.0025wt％以下で、これ等の合計が0.02wt％
未満であれば何等差支えない。 次に本発明合金は、製造条件、特に加工度によ
り、その導電率及び強度を調整することができ
る。例えば鈍し材で引張強さ35〜45Kg／mm2、伸び
20〜35％、導電率65〜75％IACSのものがまた圧
延加工材で引張強さ45〜60Kg／mm2、伸び３〜５
％、導電率60〜70％IACSのものが製造できる。 次に本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。第１表に示す組成の本発明合金、比較合金を
低周波溶解炉を用いて溶製し、得たビレツトを熱
間押出加工した後面削し、次に冷間圧延―中間鈍
し―冷間圧延を繰返し、最終冷間圧延で→55％圧
延加工した厚さ0.5mmの板とした加工材と、これ
を650℃、30分間熱処理した鈍し材について導電
率、引張強さ、伸びを測定すると共にメツキ加工
性を調べた。その結果を類似の加工状態にある従
来材の結果と比較して第１表に併記した。 メツキ加工性は上記鈍し材についてリードフレ
ームのメツキ工程と同様アルカリ脱脂（１分間）
―20％硝酸エツチング（30秒）―水洗―シアン化
銀ストライクメツキ（10A／ｄm2、10秒間）―シ
アン化銀メツキ（1A／ｄm2）により厚さ７μの
銀メツキを行ない、これを大気中で加熱して銀メ
ツキ層に発生する膨れを倍率50倍で観察し、その
結果550℃、５分間加熱で全く膨れの見られない
ものを〇、450℃、５分間加熱では膨れが見られ
ないが、550℃、５分間加熱で膨れが発生するも
のを△、450℃、５分間ですでに膨れが発生した
ものを×で示した。
IC、LSI等の半導体素子に用いるリードフレーム
用銅合金に関するものである。 上記半導体素子は何れも半導体ペレツト、リー
ド又はリードフレーム、ボンデイングワイヤーに
より構成したものをハーメチツクシール、セラミ
ツクシール或はプラスチツクシール技術により封
止したもので、種々の形式のものが使用されてい
る。 従来これら各素子のリード又はリードフレーム
にはコバール、Fe―Ni合金、純銅、Cu―0.2wt％
Sn―0.01wt％Ｐ合金、リン青銅、Cu―0.24wt％
Fe―0.03wt％Ｐ合金等が用いられているが、何
れも一長一短を有し、必ずしも満足し得るもので
はない。特に最近のように高密度、高集積度が強
く要求されるところから高い導電率、強度、屈曲
性及び耐熱性を有し、メツキ加工され易い表面品
質を有する材料が必要となつてきた。 メツキ加工され易い表面品質とは、半導体ペレ
ツトとリードフレーム、並びにボンデイングワイ
ヤーとリードフレームの接続性を向上し、リード
フレームの耐酸化性、耐腐食性、半田付け性等を
向上維持するために行なう銀、金、ニツケル、ス
ズ等のメツキ被覆性が優れていることで、このよ
うなメツキ加工はリードフレームの加工コスト中
大きな比重を占め品質信頼性に大きく影響する。 コバール、Fe―Ni合金等の鉄系材料は、導電
性、熱伝導性が劣るばかりかメツキ加工が困難で
特別の工夫を必要とする。例えばこれ等基材の表
面にニツケル層とSn―Ni合金層とを順次被着し
た後、該Sn―Ni合金層上に銀層を被着するか、
或は基材の表面に銀及び銅を含むシアンアルカリ
性メツキ液にてメツキを施し、その表面に銀メツ
キを行なつている。 一方純銅はメツキ加工性が優れているも耐熱性
や強度が劣り、Cu―Sn―Ｐ合金、リン青銅等を
用いても大巾な改善は得られない。これに対し
Cu―Fe―Ｐ合金は上記鉄系と銅系の中間の性質
を示し、優れた耐熱性と強度を有しているが、合
金中に分散するリン化鉄（Fe2P、Fe3P）により
メツキ加工が困難であり、特にリン化鉄は王水に
も難溶性の半金属物質で、この上に強固に密着す
るメツキを得るためには、メツキ前処理に微妙な
条件のコントロールを必要とする。 本発明はこれに鑑み種々検討した結果、Cu―
Fe―Ｐ合金と同等の強度、耐熱性、導電性を有
し、メツキ加工性がCu―Sn―Ｐ合金と同等であ
る半導体素子のリードフレーム用銅合金を開発し
たもので、Fe0.5〜3.5wt％、Zn0.3〜2.0wt％、残
部Cuと通常の不純物からなることを特徴とす
る。 即ち本発明は合金中に発生する酸化物がメツキ
の密着性を阻害すること、脱酸済にリンを使用し
たものは、合金中の添加元素と結合してリン化物
例えばリン化鉄を析出し、これがメツキの密着性
を阻害することを知見し、溶解性で強力な脱酸素
能力を有する亜鉛を添加することによりメツキ加
工性に有害な酸化物の発生を完全に停止し、かつ
鉄を固溶限界以上添加して金属鉄粒を析出させる
ことにより導電率を著しく低下せしめることなく
強度、耐熱性を向上せしめたものである。 しかしてFe含有量を0.5〜3.5wt％と限定したの
は、0.5wt％未満では充分な強度が得られず、
3.5wt％を越えると導電率の低下が著しくなるた
めである。またZn含有量を0.3〜2.0wt％と限定し
たのは0.3wt％未満では脱酸素効果が不足して酸
化物が生成し、メツキ加工性を損うためであり、
2.0wt％を越えると導電率の低下が著しくなるた
めである。 また本発明に用いる銅地金中には通常の不純物
例えばAs0.0006％wt％以下、Sb0.0006wt％以
下、pb0.0025wt％以下、S0.003wt％以下、Ag＋
Au0.0025wt％以下で、これ等の合計が0.02wt％
未満であれば何等差支えない。 次に本発明合金は、製造条件、特に加工度によ
り、その導電率及び強度を調整することができ
る。例えば鈍し材で引張強さ35〜45Kg／mm2、伸び
20〜35％、導電率65〜75％IACSのものがまた圧
延加工材で引張強さ45〜60Kg／mm2、伸び３〜５
％、導電率60〜70％IACSのものが製造できる。 次に本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。第１表に示す組成の本発明合金、比較合金を
低周波溶解炉を用いて溶製し、得たビレツトを熱
間押出加工した後面削し、次に冷間圧延―中間鈍
し―冷間圧延を繰返し、最終冷間圧延で→55％圧
延加工した厚さ0.5mmの板とした加工材と、これ
を650℃、30分間熱処理した鈍し材について導電
率、引張強さ、伸びを測定すると共にメツキ加工
性を調べた。その結果を類似の加工状態にある従
来材の結果と比較して第１表に併記した。 メツキ加工性は上記鈍し材についてリードフレ
ームのメツキ工程と同様アルカリ脱脂（１分間）
―20％硝酸エツチング（30秒）―水洗―シアン化
銀ストライクメツキ（10A／ｄm2、10秒間）―シ
アン化銀メツキ（1A／ｄm2）により厚さ７μの
銀メツキを行ない、これを大気中で加熱して銀メ
ツキ層に発生する膨れを倍率50倍で観察し、その
結果550℃、５分間加熱で全く膨れの見られない
ものを〇、450℃、５分間加熱では膨れが見られ
ないが、550℃、５分間加熱で膨れが発生するも
のを△、450℃、５分間ですでに膨れが発生した
ものを×で示した。
【表】
【表】
第１表から明らかなように本発明合金（No.１〜
９）は従来の無酸素銅の改良合金であるCu―Fe
―Ｐ合金（No.15）に比較し同等以上の導電性、強
度、伸び、耐熱性を有し、しかも従来の無酸素銅
（No.14）、改良合金であるCu―Sn―Ｐ合金（No.
16）に比較し、同等のメツキ加工性とはるかに優
れた強度、耐熱性を有しているのが判る。また比
較合金からFe含有量が0.5wt％未満のもの（No.
10）は充分な強度が得られず、3.5wt％を超える
もの（No.11）は導電性が著しく低下し、またZn
含有量が0.3wt％未満のもの（No.12）はメツキ加
工性が悪く、2.0wt％を超えるもの（No.13）は導
電性が著しく低下することが判る。 次にメツキ加工性について、第１表中本発明合
金No.３と従来合金No.15のアルカリ脱脂―20％硝酸
エツチング後の表面状況を調べた。その結果を第
１図及び第２図に示す。図は倍率5000倍の顕微鏡
写真で、第１図は本発明合金、第２図は従来合金
の表面状況であり、本発明合金No.３の表面には化
合物の粒状分散物が全く認められないのに対し、
従来合金No.15の表面にはリン化鉄の粒状（約0.5
μφ）分散物が露出し、その周囲が深く抉れてい
るのが判る。 このように本発明合金は優れた導電性、強度、
耐熱性を有し、かつメツキ加工性が良好で半導体
素子を用いた高密度、高集積回路に要求される特
性を満たしている等、半導体素子のリードフレー
ムとして顕著な効果を奏する。
９）は従来の無酸素銅の改良合金であるCu―Fe
―Ｐ合金（No.15）に比較し同等以上の導電性、強
度、伸び、耐熱性を有し、しかも従来の無酸素銅
（No.14）、改良合金であるCu―Sn―Ｐ合金（No.
16）に比較し、同等のメツキ加工性とはるかに優
れた強度、耐熱性を有しているのが判る。また比
較合金からFe含有量が0.5wt％未満のもの（No.
10）は充分な強度が得られず、3.5wt％を超える
もの（No.11）は導電性が著しく低下し、またZn
含有量が0.3wt％未満のもの（No.12）はメツキ加
工性が悪く、2.0wt％を超えるもの（No.13）は導
電性が著しく低下することが判る。 次にメツキ加工性について、第１表中本発明合
金No.３と従来合金No.15のアルカリ脱脂―20％硝酸
エツチング後の表面状況を調べた。その結果を第
１図及び第２図に示す。図は倍率5000倍の顕微鏡
写真で、第１図は本発明合金、第２図は従来合金
の表面状況であり、本発明合金No.３の表面には化
合物の粒状分散物が全く認められないのに対し、
従来合金No.15の表面にはリン化鉄の粒状（約0.5
μφ）分散物が露出し、その周囲が深く抉れてい
るのが判る。 このように本発明合金は優れた導電性、強度、
耐熱性を有し、かつメツキ加工性が良好で半導体
素子を用いた高密度、高集積回路に要求される特
性を満たしている等、半導体素子のリードフレー
ムとして顕著な効果を奏する。
図面は表面状況を示す倍率5000倍の顕微鏡写真
で第１図は本発明合金、第２図は従来合金である
Cu―Fe―Ｐ合金を示す。
で第１図は本発明合金、第２図は従来合金である
Cu―Fe―Ｐ合金を示す。
Claims (1)
- １ Fe0.5〜3.5wt％、Zn0.3〜2.0wt％、残部Cu
と通常の不純物からなる半導体素子のリードフレ
ーム用銅合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP372979A JPS5596664A (en) | 1979-01-16 | 1979-01-16 | Copper alloy for lead frame of semiconductor element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP372979A JPS5596664A (en) | 1979-01-16 | 1979-01-16 | Copper alloy for lead frame of semiconductor element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5596664A JPS5596664A (en) | 1980-07-23 |
| JPS6218614B2 true JPS6218614B2 (ja) | 1987-04-23 |
Family
ID=11565349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP372979A Granted JPS5596664A (en) | 1979-01-16 | 1979-01-16 | Copper alloy for lead frame of semiconductor element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5596664A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5748639U (ja) * | 1980-09-05 | 1982-03-18 | ||
| JPS59177949A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-08 | Toshiba Corp | 民生用素子 |
| JPS6232631A (ja) * | 1985-08-05 | 1987-02-12 | Hitachi Ltd | 集積回路パッケージ用リード片の製法 |
| JP2014019907A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Sh Copper Products Corp | 電気・電子部品用銅合金 |
-
1979
- 1979-01-16 JP JP372979A patent/JPS5596664A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5596664A (en) | 1980-07-23 |
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