JPS6245299B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はICやLSIなどの半導体装置のリード
材として使用するのに適したCu合金に関するも
のである。 従来、一般にICやLSIなどの半導体装置は、 (a) まず、リード素材として、板厚：0.1〜0.3mm
を有する条材を用意し、 (b) ついで、上記リード素材よりプレス打抜き加
工により製造せんとする半導体装置の形状に適
合したリードフレームを形成し、 (c) 上記リードフレームの所定個所に高純度Siあ
るいはGeなどの半導体素子を、Agペーストな
どの導電性樹脂を用いて加熱接着するか、ある
いは予め上記リード素材の片面にメツキしてお
いたAu、Ag、Ni、あるいはこれらの合金層を
介して350℃以上の温度に加熱して拡散圧着す
るかし、 (d) 上記半導体素子と上記リードフレームとに渡
つてAu線によるワイヤボンデング（結線）を
施し、 (e) 引続いて、上記半導体素子、結線、および半
導体素子が取付けられた部分のリードフレーム
を、これらを保護する目的で、プラスチツクで
パツク封止し、 (f) さらに、上記リードフレームにおける相互に
連なる部分を切除してリード材とし、 (g) 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可能とするために、はんだ
材を被覆溶着する、以上(a)〜(g)の主要工程によ
つて製造されている。 したがつて、半導体装置のリード材となるリー
ド素材には、良好なプレス打抜き性、半導体素子
の加熱接着に際して熱歪および熱軟化が生じない
耐熱性、良好な放熱性と導電性、さらに半導体装
置の輸送あるいは電気機器への組込みに際して曲
がりや繰返し曲げによつて破損が生じない強度が
要求され、特性的には、引張強さ：28Kg／mm²以
上、硬さ：ビツカース硬さで80以上、伸び：２％
以上、導電率（放熱性、すなわち熱伝導性は導電
率で換算評価される）：IACS％で２％以上、軟
化点（耐熱性を評価するものである）：350℃以
上が必要とされることから、Fe入り銅、りん青
銅、さらにAg入り銅などが使用されている。 しかしながら、これらの半導体装置のリード材
に用いられている従来Cu合金は、耐酸化性の劣
るものであるため、半導体素子の加熱接着時、お
よびプラスチツクパツク時に酸化皮膜を形成し、
したがつて最終工程のリード材脚部へのはんだ材
被覆溶着に際しては、この酸化皮膜を除去する工
程が不可欠である。このリード材表面の酸化皮膜
除去には、半導体装置自体を腐食させてしまうた
めに通常のフラツクスを使用することができず、
非腐食性フラツクスの使用を予儀なくされるが、
この非腐食性フラツクスは酸化皮膜の除去能力が
きわめて低く、酸化皮膜を完全に除去することが
できない。したがつて酸洗などの化学的処理を施
しているのが現状であるが、この化学的処理は、
リード材脚部のみの部分処理となるため、きわめ
て煩雑なものとなるばかりでなく、品質管理、歩
留、およびコストなどの面で問題があるものであ
る。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、半導体装置のリード材に要求される特性を具
備すると共に、半導体素子の加熱溶着時およびプ
ラスチツクパツク時に酸化皮膜の形成がない、耐
熱性のすぐれた材料を得べく研究を行なつた結
果、重量％で、Mn：７〜15％、Zn：10〜30％、
Ni：0.2〜10％、Al：0.1〜３％を含有し、さらに
必要に応じてFe、Co、およびSnのうちの１種ま
たは２種以上：0.2〜３％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合金は、
半導体装置のリード材に要求される特性をすべて
具備し、かつ耐酸化性にすぐれているので酸化皮
膜の形成が著しく少なく、したがつて最終工程の
リード材へのはんだ材の被覆溶着には化学的処理
を必要とすることなく、単に非腐食性フラツクス
を使用するだけではんだ材を完全に被覆溶着でき
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たも
のであつて、以下に成分組成範囲を上記の通りに
限定した理由を説明する。 (a) Mn Mn成分には、合金の強度を向上させると共
に、Zn成分との共存において酸化皮膜の形成
を著しく抑制する作用があるが、その含有量が
７％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方15％を越えて含有させると、合金製造
時の溶解が困難となるばかりでなく、冷間加工
性も低下するようになることから、その含有量
を７〜15％と定めた。 (b) Zn 上記のようにZn成分には、Mnとの共存にお
いて酸化皮膜の形成を抑制し、かつ強度を向上
させ、さらに溶解時の脱水素効果によつて鋳造
欠陥を低減させる作用があるが、その含有量が
10％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方30％を越えて含有させると、強度が著
しく向上する反面、延性の低下がはげしく、圧
延などの加工性が劣化するようになることか
ら、その含有量を10〜30％と定めた。 (c) Ni Ni成分には強度と耐熱性を向上させる作用
があるが、その含有量が0.2％未満では所望の
強度および耐熱性を確保することができず、一
方10％を越えて含有させると、圧延などの加工
性が劣化するようになることから、その含有量
を0.2〜10％と定めた。 (d) Al Al成分には、合金の強度および耐熱性を著
しく向上さ、かつ溶解時に強力な脱酸剤として
働いて健全な鋳塊を製造せしめる作用がある
が、その含有量が0.1％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方３％を越えて含有さ
せると、圧延などの加工性が劣化するようにな
ることから、その含有量を0.1〜３％と定め
た。 (e) Fe、Co、およびSn これらの成分には、合金の強度をさらに一段
と向上させる作用があるので、より高い強度が
要求される場合に必要に応じて含有されるが、
その含有量が0.2％未満では所望の強度向上効
果が得られず、一方３％を越えて含有させる
と、圧延などの加工性が劣化するようになるこ
とから、その含有量を0.2〜３％と定めた。 つぎに、この発明のCu合金を実施例により具
体的に説明する。 実施例 通常の高周波炉を用い、大気中、黒鉛るつぼに
てそれぞれ第１表に示される成分組成をもつた溶
湯を調製し、同じく通常の連続鋳造法にて縦40mm
×横200mm×長さ3000mmの寸法をもつたスラブと
し、ついで面削後、熱間圧延にて板厚：10mmの熱
延板とし、引続いてこの熱延板に冷間圧延と光輝
焼鈍を１サイクルとする冷間圧延を繰返し施し、
裁断（スリツテイング）を行なうことによつて、
幅10mm×厚さ0.25mmの寸法を有する1/2Ｈ材の本
発明Cu合金１〜16および従来Cu合金１〜３の板
材を製造した。なお、従来Cu合金１〜３は、い
ずれも現在半導体のリード材として用いられてい
るFe入り銅（従来Cu合金１）、りん青銅（従来
Cu合金２）、およびAg入り銅（従来Cu合金３）
に相当するものである。 ついで、この結果得られた本発明Cu合金１〜
16および従来Cu合金１〜３について、引張強
さ、

【表】 硬さ（ビツカース硬さ）、伸び、導電性、熱膨張
係数、および軟化温度を測定すると共に、プラス
チツクパツク処理温度である250℃に、大気中、
10分、20分、および30分保持の加熱処理を施し、
非腐食性フラツクスであるロジンを用いて、それ
ぞれの加熱時間保持後におけるはんだぬれ性を観
察した。このはんだぬれ性試験は、はんだが完全
に溶着した場合を○印、はんだの溶着が不完全な
場合を×印で評価した。これらの結果を第１表に
合せて示した。 第１表に示される結果から、本発明Cu合金１
〜16は、いずれも半導体装置のリード材に要求さ
れる特性をすべて具備し、かつ250℃に大気中、
30分間加熱保持した後でもすぐれたはんだぬれ性
を示すことが明らかである。これに対して、従来
Cu合金は半導体装置のリード材に要求される特
性を備えるものの、耐酸化性に劣つたものである
ため250℃に、大気中10分間加熱保持した状態で
著しい酸化皮膜の形成があり、はんだぬれ性の劣
るものであつた。 上述のように、この発明のCu合金は、半導体
装置のリード材に要求される強度、導電性、およ
び耐熱性を備え、さらにすぐれた耐酸化性を有
し、はんだぬれ性のすぐれたものであることか
ら、半導体装置の製造工程におけるリード材脚部
へのはんだ材被覆溶着を、煩雑な化学的処理を必
要とすることなく、単に非腐食性フラツクスを使
用するだけで完全に行なうことができるのであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Mn：７〜15％、Zn：10〜30％、Ni：0.2〜10
   ％、Al：0.1〜３％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％）を有すること
   を特徴とする耐酸化性のすぐれた半導体装置のリ
   ード材用Cu合金。 ２ Mn：７〜15％、Zn：10〜30％、Ni：0.2〜10
   ％、Al：0.1〜３％を含有し、さらにFe、Co、お
   よびSnのうちの１種または２種以上：0.2〜３％
   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％）を有することを特徴とする耐酸
   化性のすぐれた半導体装置のリード材用Cu合
   金。