【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]
本考案はトランジスター、発光ダイオード、
IC、LSI、VLSIなど半導体デバイスに使用する
リードフレーム用材料に関する。
従来から上述したようなリードフレーム用に供
する材料としては、Fe−Ni−Cc合金（F15と略
記）、Fe−Ni合金（F30と略記）、銅合金、みがき
鋼帯など、多岐に亘つて用いられて来た。
例えば半導体デバイスのピン数との関係で見る
と、40ピンクラスであるLSIのリードフレーム用
としてはF15（米ウエスチングハウス社商品名コ
バール）、20ピンクラスはIC、18ピンクラスの
MSIのリードフレーム用としてはF30が主に用い
られて来た。
前記F15は、ガラス、セラミツクなどとの封着
性にすぐれ、成形加工性，強度，メツキ性，耐蝕
性も亦良好であつて、ハメチツクシールが可能で
あることから頗る重用されて来たのであるが、そ
の成分元素Coが高騰して来たので、止むを得ず
F30に切替えられて来た。
ところがF30では、強度，導電性などにおいて
不充分たるをまぬがれない。また、半導体デバイ
スの高出力化，多機能化あるいは高生産性，歩
留、信頼性向上と、低価格化などの要求から上記
材料に代るべき材料の開発が望まれている。
本考案は厚さ0.15〜0.25mmの高張力調質冷間圧
延鋼帯の表面に、厚さ５〜20μの銅から成る被覆
が施こされていることを特徴とするリードフレー
ム用材料である。
本考案に従えば、高張力調質冷間圧延鋼帯を使
用することによつて、強度が向上され、加工後の
取扱いに対し精度保持が可能となり、また高精度
の打抜き加工に適した硬度組成が得られ、加工中
にストレツチヤーストレン、フルーデングなどの
発生を防ぐことができ、また加工後時効による変
形が生じるのを防ぐことができるようになる。こ
の鋼帯の厚さは0.15〜0.25mmであり、これによつ
てリードフレーム材としての強度を得ることがで
き、電気伝導度を良好とすることができ、しかも
ハンダ付け性に優れていることなどの利点を得る
ことができる。
耐蝕性金属として銅を用いることによつて、耐
熱性、展性、電気伝導性およびハンダ付け性に優
れており、価格は工業化に適する範囲にあるとい
う利点が達成される。この銅の被覆層は前記鋼帯
に厚さ５〜20μに選ばれ、これによつてリードフ
レームの足幅を0.2〜0.4mmとしたときにおける必
要な電流密度を得ることができるとともに、打抜
き加工の精度を良好な作業性で達成することがで
きる。しかもこの銅の被覆層の厚みを、上述の範
囲に定めることによつて、特にこの鋼帯層と被覆
層との二層の積層体である本考案に従うリードフ
レーム用材料の厚みが0.3mm以下であつて、その
銅から成る被覆層の厚さが５〜20μとしたときに
は、打抜き加工によつて生じた端面は、耐蝕性金
属である銅の流れ込み現象によつてその銅によつ
て被覆されて、鋼帯の地金が外部に露出すること
を防ぐことができるという優れた効果が達成され
る。
本考案材料における鋼帯層部分は、主としてリ
ードフレームの機械的強度を分担する部分であ
り、被覆層は電気伝導度，熱伝導度，メツキ性，
ハンダ付け性などデバイスとしての使用に適合す
る部分である。
鋼帯層１の材質を高張力調質冷間圧延鋼帯に指
定した理由は、
１ 普通鋼調質冷間圧延鋼帯は強度不足のため、
加工後の取扱いに対し精度保持が不可能であ
る。
２ 高精度の打抜加工に適した硬度、塑性が得ら
れない。
３ 加工中ストレツチヤーストレン、フルーデン
グなどが発生しやすい。
４ 加工後時効による変形が生ずることがある。
これらの欠点は、高級なリードフレーム材とし
て許容される範囲のものでなく、リードフレーム
製造の成否に関するものである。
これを防止するため、適した材料を選ぶことは
言うまでもないが、適当な調質圧下率も重要なポ
イントとなる。普通圧下率の範囲は0.3％〜3.0％
であるが、なかんずく1.5％〜2.0％が適する。
鋼帯の厚さを0.15〜0.25mmに指定した理由は、
この範囲が高級リードフレーム材として使用量が
多く、しかも本材料を使用するに最適な条件下に
ある。即ち、材料強度が必要である、電気伝導度
が良い、ハンダ付け性にすぐれているなどを満足
出来るからであるが、熱膨張係数はF15、F30が
すぐれている。
鋼帯層１を被覆する耐蝕性金属材料としては、
銅は、耐熱性、展性、電気伝導性やハンダ付け性
にすぐれており、価格も工業化に適する範囲であ
る。これが銅を被覆材料として選用した理由であ
る。
その被覆厚さを５〜20μに指定した理由は、リ
ードフレームの足幅を0.2〜0.4mmとすると、５μ
×200μ＝1000μ２となり、1.0mA、通電の下限
値に近い。
20μ×200μ＝4000μ２となり1.0mAの通電は
十分である。
この通電断面積に関する下限制限と上限は、打
抜加工の精度から被覆量が多くなると作業性が低
下する点から上下限界をきめている。
この厚さは後述するように鋼帯厚さとも相関連
し合つている。耐蝕性金属層を鋼帯層上に被覆す
る手段は、クラツドあるいはメツキの何れであつ
ても差支えない。何れにせよ、本考案リードフレ
ーム用材料は上記鋼帯層と被覆層との２層の積層
体である。断面板状のコイルであり、それが半導
体デバイスに加工せられる場合、半導体やダイオ
ードの取付や電気回路形成に必要なピンなど設け
る必要上、打抜、剪断、曲げなどの加工が施され
ている。その場合、本考案材料たるプープ状コイ
ルの厚みが0.3mm以下で前記耐蝕性金属被覆の厚
さが５〜20μであるならば、打抜加工によつて生
じた新たな端面は、耐蝕性金属の流れ込み現象に
より同金属により被覆されていて鋼帯の地金が外
部に露出することはない。
いま、本考案者は、第１表記載No.１〜No.４なる
リードフレーム用材料を高張力冷間圧延帯鋼を母
材として被覆を行ない製造した。第１表の通り
This invention uses transistors, light emitting diodes,
Regarding materials for lead frames used in semiconductor devices such as IC, LSI, and VLSI. Conventionally, a wide variety of materials have been used for lead frames as described above, including Fe-Ni-Cc alloy (abbreviated as F15), Fe-Ni alloy (abbreviated as F30), copper alloy, and polished steel strip. I came here. For example, in terms of the number of pins in semiconductor devices, F15 (product name Kovar) is used for LSI lead frames in the 40-pin class, IC for the 20-pin class, and IC for the 18-pin class.
F30 has been mainly used for MSI lead frames. The above F15 has been highly used because it has excellent sealing properties with glass, ceramics, etc., as well as good moldability, strength, plating properties, and corrosion resistance, and can be used for tooth sealing. However, as the price of its component element Co has soared, it is unavoidable.
It has been switched to F30. However, F30 cannot help but fall short in terms of strength, conductivity, etc. In addition, there is a demand for the development of materials that can replace the above-mentioned materials due to demands for higher output, multifunctionality, higher productivity, improved yield, reliability, and lower cost of semiconductor devices. The present invention is a material for lead frames, which is characterized by having a coating made of copper with a thickness of 5 to 20μ applied to the surface of a high-tensile tempered cold rolled steel strip with a thickness of 0.15 to 0.25mm. . According to the present invention, by using a high-tensile tempered cold-rolled steel strip, the strength is improved, accuracy can be maintained during handling after processing, and the hardness is suitable for high-precision punching. The composition can be obtained, the occurrence of stretcher strain, fluidization, etc. can be prevented during processing, and deformation due to aging after processing can be prevented. The thickness of this steel strip is 0.15 to 0.25 mm, which provides strength as a lead frame material, good electrical conductivity, and excellent solderability. You can get benefits such as: By using copper as the corrosion-resistant metal, the advantages of excellent heat resistance, malleability, electrical conductivity, and solderability are achieved, and the price is within a range suitable for industrialization. This copper coating layer is selected to have a thickness of 5 to 20 μm on the steel strip, which makes it possible to obtain the necessary current density when the foot width of the lead frame is 0.2 to 0.4 mm, and also allows the punching process. accuracy can be achieved with good workability. Moreover, by setting the thickness of this copper coating layer within the above-mentioned range, the thickness of the lead frame material according to the present invention, which is a two-layer laminate of the steel strip layer and the coating layer, can be 0.3 mm or less. When the thickness of the coating layer made of copper is 5 to 20 μm, the end face formed by the punching process is coated with the copper due to the flow phenomenon of copper, which is a corrosion-resistant metal. This achieves the excellent effect of preventing the base metal of the steel strip from being exposed to the outside. The steel strip layer part in the material of this invention is the part that mainly shares the mechanical strength of the lead frame, and the coating layer has electrical conductivity, thermal conductivity, plating property,
It is a part that is suitable for use as a device, such as solderability. The reasons why the material of steel strip layer 1 was specified as high-tensile tempered cold-rolled steel strip are as follows: 1. Normal steel tempered cold-rolled steel strip lacks strength;
It is impossible to maintain accuracy during handling after processing. 2 Hardness and plasticity suitable for high-precision punching cannot be obtained. 3. Stretch strain and flooding are likely to occur during processing. 4 Deformation may occur due to aging after processing. These drawbacks are not acceptable for high-grade lead frame materials and are related to the success or failure of lead frame manufacturing. In order to prevent this, it goes without saying that it is important to select a suitable material, but it is also important to have an appropriate thermal reduction rate. Normal rolling reduction range is 0.3% to 3.0%
However, 1.5% to 2.0% is particularly suitable. The reason why we specified the thickness of the steel strip as 0.15~0.25mm is as follows.
This range is widely used as a high-grade lead frame material, and is also under optimal conditions for using this material. That is, this is because they satisfy the requirements of material strength, good electrical conductivity, and excellent solderability, and F15 and F30 have excellent thermal expansion coefficients. The corrosion-resistant metal material that covers the steel strip layer 1 is as follows:
Copper has excellent heat resistance, malleability, electrical conductivity, and solderability, and its price is within a range suitable for industrialization. This is the reason why copper was chosen as the coating material. The reason why we specified the coating thickness to be 5 to 20 μm is that if the lead frame foot width is 0.2 to 0.4 mm, then 5 μ
×200μ= 1000μ2 , which is 1.0mA, close to the lower limit of current flow. 20μ×200μ= 4000μ2 , so 1.0mA of current is sufficient. The lower and upper limits regarding the current-carrying cross-sectional area are determined from the viewpoint that workability decreases as the amount of coating increases due to the precision of punching. This thickness is also related to the steel strip thickness, as will be described later. The means for coating the steel strip layer with the corrosion-resistant metal layer may be either cladding or plating. In any case, the lead frame material of the present invention is a two-layer laminate consisting of the steel strip layer and the coating layer. It is a coil with a plate-like cross section, and when it is processed into a semiconductor device, it is processed by punching, shearing, bending, etc. in order to install pins necessary for attaching semiconductors and diodes and forming electric circuits. . In that case, if the thickness of the poop-shaped coil that is the material of the present invention is 0.3 mm or less and the thickness of the corrosion-resistant metal coating is 5 to 20 μm, the new end surface created by the punching process will be made of corrosion-resistant metal. Due to the flow-in phenomenon, the base metal of the steel strip is not exposed to the outside because it is covered with the same metal. The present inventor has now manufactured lead frame materials No. 1 to No. 4 listed in Table 1 by coating high-tensile cold-rolled steel strips as a base material. As shown in Table 1
【表】
このものの有する諸特性値を従来のリードフレ
フレーム用材料F15，F30と対比すると第２表の
通りである。[Table] Table 2 compares the various characteristic values of this material with those of conventional lead flexible frame materials F15 and F30.
【表】
この表から判るように、本考案品のリードフレ
ームとして要求されている諸特性値は、従来の
F15ないしF30に比して熱膨張係数はやゝ劣る
が、他のものは勝るとも劣つてはいない。特に導
電率は良好である。
以上によれば本考案によれば、高張力調質冷間
圧延鋼帯を用いることによつて、強度を向上する
ことができ、加工後の取扱いに対し精度保持が可
能と成り、また高精度の打抜き加工に適した硬
度、組成が得られ、加工中ストレツチヤーストレ
ン、フルーデングなどの発生を防ぐことができ、
さらにまた加工後時効による変形を防ぐことがで
きる。この高張力調質冷間圧延鋼帯の厚さを0.15
〜0.25mmとすることによつてリードフレーム材と
しての必要な材料強度を得ることができ、電気伝
導度を良好とすることができ、ハンダ付け性を向
上することができる。さらにまた、鋼帯の表面に
耐蝕性金属としての銅を被覆することによつて、
耐熱性、展性、電気伝導性およびハンダ付け性を
向上することができるとともに、価格を工業化に
適する範囲に抑えることが可能になる。
この銅から成る被覆層の厚さは５〜20μとし、
これによつて、たとえばリードフレームの足幅を
0.2〜0.4mmとしたときにおける必要な電流密度を
得ることができるとともに、打抜き加工を良好な
作業性で高精度で行うことが可能になる。[Table] As can be seen from this table, the various characteristic values required for the lead frame of this product are different from those of conventional products.
The coefficient of thermal expansion is slightly inferior to F15 to F30, but it is not inferior to the others. In particular, the conductivity is good. According to the present invention, by using a high-tensile tempered cold-rolled steel strip, it is possible to improve the strength, maintain precision in handling after processing, and achieve high precision. The hardness and composition suitable for punching can be obtained, and the occurrence of stretch marks and fluidization during processing can be prevented.
Furthermore, deformation due to aging after processing can be prevented. The thickness of this high tensile tempered cold rolled steel strip is 0.15
By setting the thickness to 0.25 mm, it is possible to obtain the necessary material strength as a lead frame material, improve electrical conductivity, and improve solderability. Furthermore, by coating the surface of the steel strip with copper as a corrosion-resistant metal,
Heat resistance, malleability, electrical conductivity, and solderability can be improved, and the price can be kept within a range suitable for industrialization. The thickness of this coating layer made of copper is 5 to 20μ,
This allows you to adjust the foot width of the lead frame, for example.
Not only can the necessary current density be obtained when the diameter is 0.2 to 0.4 mm, but also the punching process can be performed with good workability and high precision.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
添付第１図は、本考案材料の断面図である。
１は鋼帯層、２は被覆層。
Attached FIG. 1 is a cross-sectional view of the material of the present invention.
1 is a steel strip layer, 2 is a coating layer.