JPS62224652A - リ−ドフレ−ム用アルミニウム合金 - 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】 「発明の目的」 本発明はリードフレーム用アルミニウム合金に係り、熱
履歴後の強度、硬さ並びに曲げ加工性が良好で、低コス
トなリードフレーム用アルミニウム合金を堤供しようと
するものである。

産業上の利用分野 半導体を要素とするＩＣ，ＬＥＤなどの機器におけるリ
ードフレーム用アルミニウム合金。

従来の技術 半導体を要素とするＩＣ，ＬＳＩ、ＬＥＤ等の機器は何
れも半導体ペレット、リード、ボンディングワイヤによ
って構成されたものをセラミックスや樹脂によって封止
したもので、種々の形式のものが用いられている。然し
てこの種機器に使用されるリード用フレームは薄板をプ
レス打ち抜きして所定の形状に成形した後、半導体の取
りつけ、ワイヤのボンディング、樹脂の熱硬化、さらに
組み付けを容易にするため溶融ハンダ材が被覆されるこ
ととなり、多様な熱雇歴を受ける。ところで従来これら
の機器におけるリードフレーム材としては、鉄系材料と
してコバール（Ｆｅ−２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ）、Ｆｅ
−４２％Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金にＡｊ２をクラッド
した材料が用いられ、又銅系材料として１９４合金、（
Ｃｕ　　Ｆｅ−Ｚｎ−Ｐ系）、１９５合金（Ｃｕ−Ｆｅ
−Ｃｏ−５ｎ　−Ｐ系）等が使用されてきた。即ち、前
記鉄系材料は耐熱性、強度等が優れており、ＭＯ３型ｒ
ｃ、ＬＳＩ等に広く採用され、銅系材料は良好な熱伝導
性や曲げ性を有し、しかも鉄系材料に比較して安価であ
ることから近年パワートランジスタ、ダイオード、サイ
リスク等の個別半導体のリードフレーム材として広く使
用されている。近時、高集積化がますます進む中で、電
気抵抗の小さい、高熱伝導性、高強度の銅合金も開発さ
れ、鉄系材料に代わって次第に使用されつつある。なお
、一部に銅合金より更に低価格な材料として、アルミニ
ウム合金の使用が検討されているが、実用に至っていな
い。

発明が解決しようとする問題点 しかし前記した鉄系材料のものは相当に高価格であり、
しかも熱伝導性や耐食性に劣る不利である。この点銅系
材料は鉄系材料よりは安価で、熱伝導性、耐食性、曲げ
性に優れたものであるが、耐熱性、強度等は鉄系材料よ
り劣り、しかもやはりそれなりに高価格とならざるを得
ない。

アルミニウム合金によるものは価格的には最も有利であ
るが、曲げ性等の機械的性質が劣るという問題点を有し
ている。

「発明の構成」 問題点を解決するための手段 Ｍｇ　：　３．０〜６．０　ｗｔ％、　Ｚｎ　：　０．
５〜２．０　ｗｔ％。

Ｃｕ　：　０．１〜０．５　ｗｔ％ を含有し、しかも Ｍｎ　：　０．２０〜１．０　ｗｔ％、　Ｃｒ　：　０
．０５〜０．３０ｗｔ％。

Ｚｒ　：　０．０５〜０．２５ｗｔ％、　　Ｖ　：０．
０５〜０．２０ｗｔ％。

Ｔｉ　：　０．０１〜０．１５ｗｔ％ の何れか１種または２種以上を合計量で１．２　ｗｔ％
以下含有し、残部がＡｔ’と不純物より成ることを特徴
とするリードフレーム用アルミニウム合金。

作用 Ｍｇ　：　３．０％以上、Ｚｎ　：　０．５％以上、Ｃ
ｕ：０．１％以上を含有させることにより強度の向上が
得られ、且つ半田づけ性も向上される。

Ｍｇ　：　６．０％以下、Ｚｎ　：　２．０％以下、Ｃ
ｕ　：　０．５％以下とすることにより曲げ性を良好に
維持し、し　　　・かもこのものにＭｎ　：　０．２０
％以上、Ｃｒ　：　０．０５％以上、Ｚｒ　：　０．０
５％以上、Ｖ　：　０．０５％以上、Ｔｉ　：　０．０
１％以上の何れか１種または２種以上含有させることに
よって結晶粒を微細化して曲げ加工性を良好にする。

Ｍｎ　：　１．０％以下、Ｃｒ　：　０．３０％以下、
Ｚｒ　：　０．２５％以下、Ｖ　：　０．２０％以下、
Ｔｉ　：　０．１５％以下とし、且つそれらの複合添加
時における合計量を１．２％以下とすることによって粗
大な化合物の生成などによる曲げ加工性劣化を回避する
。

アルミニウムをベースとし前記のような関係で夫々の元
素を含有させることにより、リードフレーム材を従来の
ものより適切に低コストでしかも好ましい特性をもった
ものとして提供する。

なおＭｇが６．０％以下たることにより応力腐食割れに
敏感となる傾向をなからしめ、Ｚｎを０．５％以上とす
ることにより半田づけ性が改善される。Ｃｕが０．５％
以下たることで耐食性劣化をなからしめる。

実施例 上記した本発明について更に説明すると、本発明におい
ては前記のようにＭｇ、　Ｚｎ、　Ｃｕの適量をアルミ
ニウムに含有させることによりリードフレーム材として
必要な強度を高価格化を来すことなしに得しめるもので
、このような適量のＭｇ、　Ｚｎ。

ＣｕはＡｌ中に固溶して固溶体強化および加工硬化によ
り大きな強度を与える。

即ちｗｔ％（以下車に％という）で、ｈｇが３．０％未
満ではこのような効果が充分に得られず、一方６．０％
を超えると曲げ性を劣化し、しかも応力腐食割れに敏感
となるので、３．０〜６．０％とする。

Ｚｎは、０．５％以上の含有によって強度の向上だけで
なく、半田づけ性の向上が得られる。しかし２．０％を
超えると曲げ性の劣化が認められるのでこれを上限とす
る。

Ｃｕは、０．１％以上の添加で強度の向上が得られるが
、０．５％を超えると曲げ性が劣化するので０．１〜０
．５％とする。

本発明においては前記のような成分組成のものに対して
、Ｍｎ　：　０．２０〜１．０％、　Ｃｒ　：　０．０
５〜０．３０％。

Ｚｒ　：　０．０５〜０．２５％、　　Ｖ　：　０．０
５〜０．２０％、　Ｔｉ　：　０．０１〜０．１５％の
何れか１種または２種以上を含有させることにより結晶
粒を微細化し曲げ加工性を良好にする。

即ちこれらのものが下限値以下では効果が少なく、又上
限値以上となると金属間化合物、例えばＭｎ　Ａｌ２６
．　　ＡｌｆＭｎＳｉ、　　ＣｒＡｌ７．　　ＺｒＡｌ
１＝、　　Ｖ　Ａ１１ｏ。

ＴｉＡ　Ｉｌ　３などの粗大な化合物が生成して曲げ加
工性を低下させる。特にＭｎ、　Ｃｒ、　Ｚｒ、νの場
合は上記した効果の他に耐熱性を付与することができ、
このような場合にはそれら元素についての上記化合物を
マトリックス中に微細に分散して生成させると該耐熱性
をより効果的に付与することができる。なおこれら元素
を複合して添加する場合の合計量としては１．２％以下
とすることが好ましく、１．２％を超えると曲げ性を劣
化する傾向が認められる。

またこれらの元素をできるだけＡＩ！中に固溶させた状
態とすれば導電率および熱伝導率を低下させることがで
き、ＬＥＤ用として利用する場合に有効である。

更に本発明によるものは、Ｂは０．００１〜０．１％の
範囲では鋳造割れ防止および結晶粒微細化に有効であり
、添加させ得る。又不純物として、Ｆｅ５０．３％、　
ＳｉＳ２．２％の範囲であれば本発明の特性を劣化させ
ることがない。

本発明合金によるリードフレーム材の製造は、通常のア
ルミニウム合金と同様に溶解され、前記した結晶粒微細
化のためのＴｉ又はＢが溶解炉又は鋳造機への溶湯移送
樋中へ連続的に添加され、次いで溶湯の酸化物などの非
金属介在物を除去すべく濾過され、最後にＤＣ鋳造など
の半連続鋳造法や、ハンター鋳造法などの連続鋳造圧延
によって鋳塊とされる。次いで鋳塊の均質化処理、熱間
圧延、または冷間圧延によって所定の厚さの板とし、最
後に熱処理が施される。なお中間焼鈍のような熱処理は
圧延の中間段階でも施されることがある。

本発明によるものの具体的な製造例について説明すると
以下の如くである。

次の第１表に示す成分を有する本発明例１〜９および比
較例Ａ−Ｊの八１−Ｍｇ−Ｚｎ系合金を溶解し、半連続
鋳造にて厚さ７０關の鋳塊となした。

前記のような各鋳塊は、５３０℃で４時間加熱した後、
熱間圧延により６龍厚さまで圧延した。

さらに０．５ｍｍ厚さまで冷間圧延し、最後に５００’
Ｃ１０分間の焼鈍を行なった。これらの板について、ハ
ンダ付けに相当する２７５℃で３０秒間加熱してから強
度、硬さ、繰り返し曲げ性および導電率を測定した結果
は次の第２表の如くである。

なお上記第２表における繰り返し曲げ性の評価基準は、
繰り返し曲げ操作を３回以上行なっても割れの生じない
ものを「良」とし、割れの生じたものは「不良」とした
。総合評価については強度、硬さ、繰り返し曲げ性の全
般について判断し評価した。

又Ｌ　Ｅ　Ｄ用リードフレームとして使用する場合、２
７５°Ｃで３０秒の加熱後の導電率が３５％Ｉ　ＡＣ３
以下、好ましくは３０％Ｉ　ＡＣ３以下であることが求
められ、可視光線の全波長域に亘って良好な反射率が要
求される。従来の銅合金材料や鉄系材料で銅メッキの施
されているものの場合可視光線の短波長側で反射率が劣
り、そのため銀メッキが施されているが、上記のような
本発明のものは何等の処理を必要としないで良好な反射
特性を有し、即ち０．３８〜０．７７μｍの波長範囲に
おいて普通仕上げ板で６５〜７５％、光輝仕上げ板で７
５〜８０％を得ることができる。

更に上記した製造例のものについてハンダ付は評価のた
めに、５ｎ−Ｐｂ系の共晶ハンダを用い、超音波ハンダ
付けおよびフラフクスを用いたディ・ノブ式のハンダ付
けを行ないその評価をなした結果は次の第３表の如くで
ある。

第３表 「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは、この種リード
フレームとして要求される耐熱性、特に強度、硬さと共
に曲げ性を適切に具備し、好ましいバランスをもった材
質が得られ、又ハンダづけ性などにおいても良好であっ
て、好ましいリードフレームを低コストに提供し得るも
のであるから工業的にその効果の大きい発明である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　Ｍｇ：３．０〜６．０ｗｔ％、Ｚｎ：０．５〜２．０
   ｗｔ％、Ｃｕ：０．１〜０．５ｗｔ％ を含有し、しかも Ｍｎ：０．２０〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．
   ３０ｗｔ％、Ｚｒ：０．０５〜０．２５ｗｔ％、Ｖ：０
   ．０５〜０．２０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５ｗ
   ｔ％ の何れか１種または２種以上を合計量で１．２ｗｔ％以
   下含有し、残部がＡｌと不純物より成ることを特徴とす
   るリードフレーム用アルミニウム合金。