JPS62207833A - 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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JPS62207833A
JPS62207833A JP4999886A JP4999886A JPS62207833A JP S62207833 A JPS62207833 A JP S62207833A JP 4999886 A JP4999886 A JP 4999886A JP 4999886 A JP4999886 A JP 4999886A JP S62207833 A JPS62207833 A JP S62207833A
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lead
alloy
solder
peeling
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JP4999886A
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Shuntaro Tatsuta
龍田 俊太郎
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Mitsubishi Shindoh Co Ltd
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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、IC−?LSIなどの半導体装置のリード
材にかかり、特にプレス打抜き加工性と耐はんだ付け部
剥離性にすぐれ、この結果プレス打抜き金製工具の使用
寿命の著しい延命化を可能とすると共に、実用に際して
発生する作動熱によっても基板へのはんだ付け部の剥離
がない半導体装置用Cu合金リード素材に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
一般にIC4’LSIなどの半導体装置の製造に際して
、そのリード材となるCu合金リード素材には、 (IL)  半導体素子の加熱接着あるいは加熱拡散圧
着時に熱歪および熱軟化が生じない耐熱性(軟化点で評
価)、 (b)  良好な放熱性と導電性(導電率で評価)、(
C)  半導体装置の輸送あるいは電気機器への組・込
みに際して曲がりや繰り返し曲げによって破損が生じな
い強度(引張強さと伸びで評価)、が要求されるが、従
来、これらの特性を有するCu合金リード素材として材
料的に多数のものが提案されておフ、なかでも、特公昭
58−53700号公報に記載されるCu合金リード素
材、すなわち、Sn  : 0.8〜2.5 To 。
P  :0.01〜0.4係。
Ni:0.05〜0.3%。
を倉有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成(以
上i量係、以下チは重量%を示す)を有するCu合金で
構成されたリード素材が注目されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記の従来半導体装置用Cu合金リード素材に
2いては、これに要求される引張強さ、伸び、導電性、
および軟化点を満足して具備するものの、近年の半導体
装置の集積度の向上に伴うリードフレーム形状の複雑化
、並びにプレス打抜き加工の高速化に伴い、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加工
されたリードフレームにパリができるようになシ、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
必要とするようになるにかりでなく、半導体装置のリー
ド材における電気機器へのはんだ付け部が、実用時に発
生する作動熱によってはんだ材(通常5n−Pb合金は
んだ材が用いられる)と拡散反応を起して脆弱な合金相
を形成するようになることから、剥離を生じ、重大な事
故となる危険性があるなどの問題点がある。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、プレス
打抜き加工性および耐はんだ付け部剥離性のすぐれたC
u合金リード素材を開発すべく、特に上記の従来Cu合
金リード素材に着目し研究を行った結果、リード素材を
、 Sn  : 0.8〜2.5 % 。
p:o、oi〜0.15係。
Ni:0.05〜0.5優。
慶およびCaのうちの1種または2種: 0.002〜
0.2係。
を含有し、残りがCuと0.21以下の不可避不純物か
らなる組成を有するCu合金で構成すると、これに要求
される引張強さ、伸び、導電性、および軟化点を具備し
た状態で、特に騰およびCaff&の作用によって、す
ぐれたプレス打抜き加工性をもつようになると共に、実
用時に発生する作動熱に対してもきわめて安定で、はん
だ材との拡散反応がほとんどなく、長期に亘ってすぐれ
たはんだ密着性を確保できるようになるという知見を得
たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてな5れたものであっ
て、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。
(a)  5n Sn成分には、リード素材の強度、伸び、および軟化点
を向上させる作用があるが、その含有量が0.81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2.5%を越えると、特に導電性に低下傾向が現われ
るようになることから、その含有量を帆8〜2.5%と
定めた。
(b)  P P成分には、りん化物を形成して、強度および軟化点を
向上させると共に、導電性を改善する作用があるが、そ
の含有量がo、o l 1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0.15 %を越える
と、かえって導電性に悪影響を及ぼすようになることか
ら、その含有量を0.01〜0.15%と定め九。
(c)  ’Ni Ni成分には、3nと共に素地に固溶して、リード素材
の強度および軟化点を向上させる作用があるが、その含
有量が0.051未満では所望の効果が得られず、一方
その含有量が0.5 %を越えると、伸びが低下して、
プレス打抜き加工性が低下するようKなることから、そ
の含有量を0.05〜0.5囁と足めた。
(d)  MPおよびCa これらの成分には、リードフレームへのプレス打抜き加
工に際して、打抜き加工性を向上させ、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複
雑であっても、これに用いられるプレス打抜き金製工具
の摩耗を著しく低減し、使用寿命の延命化を可能とする
作用があるほか、電気機器へのリード材のはんだ付け部
を、実用時に発生する作動熱に対して安定化し、もって
はんだ材との拡散反応を抑制して、剥離の原因となる脆
弱な合金相の形成を防止する作用があるが、その含有量
が0.0021未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その官有量が0.2%を越えると溶解鋳造性が
劣化するようになることから、その含有量を0.002
〜0.2%と定めた。
なお、この発明のCu合金リード素材において、(’u
金合金不可避不純物の含有量が0.21t−越えると、
上記の具備する特性に低下傾向が現われるようになるこ
とから、その上限値を0.2 %と定めた。
〔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。
通常の低周波誘導島型肪導炉を用い、窒X′v#囲気中
にて、溶湯を木炭および炭素粉でカバーしながら、それ
ぞれglkに示される成分組成をもったCu合金溶湯を
調製し、半連続鋳造法にて厚さ:15011iX幅:4
QQ111&)X長さ:1500龜の寸法もった鉄塊と
した後、この鋺塊に圧延開始温度:850℃にて熱間圧
延を施して厚さ:111m11の熱延板とし、ついで水
冷後、この熱延板の上下面をそれぞれ0.5 mづつ面
側して厚さ:10Bとした状態で、これに通常の条件で
冷間圧延と焼1電熱処理を交互に繰り返し施し、仕上圧
延率:25係にて最終冷間圧延を行なって厚ざ: 0.
25 Mの条材とすることによって、本発明リード素材
1〜6、および上記の特公昭58−53700号公報に
記載されるCu合金リード素材に相当する従来リード素
材1〜3をそれぞれ製造した。
ついで、この結果得られた本発明リード素材1〜6およ
び従来リード素材1〜3について、引張強さ、伸び、導
電率、および軟化点を測定すると共に、プレス打抜き加
工試験と耐はんだ付け部剥離試験を行った。
なお、軟化点は、試験片t−a[々の温度に1時間加熱
保持し、加熱後の試験片のビッカース硬さが加熱前の試
験片のビッカース硬さの85優に低下する加熱温度をも
って現わした、 また、プレス打抜き加工試験は、金型工具として、Co
 : l 6%を含有し、残りがWCと不可避不純物か
らなる組成を有するWC基超硬合金製のものを使用し、
14ピンIC用リードフレーム形状に、600回/分の
打抜き速度で高速打抜きを行い、打抜き加工されたリー
ドフレームに0.0051110ノくりが発生するに至
るまでの打抜き回数を測定した。
さらに耐はんだ付け部剥離試験は、試験片に、Pb:4
0%を含有し、残カがSnと不可避不純物〃・らなる組
成を有するはんだ材を浸漬法によりめっきし、これを、
半導体装置をリード材を介して電気機器にはんだ付けし
て、実用に供した場合の使用条件に相当する条件を促進
した条件、すなわち大気中、温[:150℃に1ooO
時間保持の条件で加熱し、加熱後、これに180曲げを
施し、再び元に曲げ戻した場合の前記曲げ部におけるめ
っきはんだ材の剥離の有無を観察することにより行った
。これらの結果を第1表に示した。
〔発明の効果〕
第1hに示逼れる結果から、本発明リード素材1〜6は
、いずれも高い強度と伸び、ざらに高い導電性と軟化点
を有し、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満足して具備し、またプレス
打抜き金型工具の使用寿命も約200万回以上の長寿命
を示し、すぐれたプレス打抜き加工性を有し、さらに苛
酷な条件下での加熱にさらされてもはんだ材に剥離がな
く、このことは実用時に発生する作動熱にさらされても
はんだ材との間で拡散反応が起らず、安定なはんだ密着
性を長期に区って保持することを示すものであるのに対
して、従来リード素材1〜3は、強度、伸び、導電性、
および軟化点については、本発明リード素材と同等のす
ぐれた特性を示すものの、プレス打抜き加工性が悪く、
プレス打抜き金型工具の摩耗が進行して、比較的少ない
約150万回以下の打抜き数で使用寿命に至フ、さらに
はんだ材との反応が著しく、はんだ付け部の剥離は避け
ることができない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。
すぐれた強度、伸び、導電性、軟化点、プレス打抜き加
工性、および耐はんだ付け部剥離性を有するので、半導
体装置のリード材として実用に供した場合に、はんだ付
け部に剥離の発生がなく、すぐれた性能を著しく長期に
亘って発揮するばかクテナく、リードフレームへのプレ
ス打抜き加工に際しては、これが複雑形状を有しても、
また打抜き加工速度が高速であっても、これに用いられ
るプレス打抜き金型工具の摩耗が抑制され、使用寿命の
延命化を可能とす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】 Sn:0.8〜2.5%、 P:0.01〜0.15%、 Ni:0.05〜0.5%、 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0.2%以下の不可避不純物か
    らなる組成(以上重量%)を有するCu合金で構成した
    ことを特徴とするプレス打抜き加工性および耐はんだ付
    け部剥離性のすぐれた半導体装置用Cu合金リード素材
JP4999886A 1986-03-07 1986-03-07 半導体装置用Cu合金リ−ド素材 Granted JPS62207833A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60245754A (ja) * 1984-05-22 1985-12-05 Nippon Mining Co Ltd 高力高導電銅合金
JPS6260838A (ja) * 1985-09-10 1987-03-17 Nippon Mining Co Ltd リ−ドフレ−ム用銅合金
JPS6267144A (ja) * 1985-09-18 1987-03-26 Nippon Mining Co Ltd リ−ドフレ−ム用銅合金

Patent Citations (3)

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JPS6267144A (ja) * 1985-09-18 1987-03-26 Nippon Mining Co Ltd リ−ドフレ−ム用銅合金

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JPH0564225B2 (ja) 1993-09-14

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