JPS6251503B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の属する技術分野〕 本発明は民生用製品に用いられて好適な電子部
品に関する。 〔従来技術とその問題点〕 民生用製品例えば半導体装置は高出力、多機能
化が要求されており、しかもこれ等は生産性がよ
く低価格であることが条件とされている。 このような条件を十分満足させるために種々の
開発が進められている。この中では樹脂モールド
等が上記を満す有力なものであるが、これらにお
いても次のような難点があつてこれの開発が要求
されている。 すなわち製造工程では避けて通れないマウント
工程、半導体素子とリード線とのボンデング工程
等があり、これに用いられるリード素子であるリ
ードフレームは重要な部品である。このリードフ
レームは次のような苛酷な条件を満足すれば製造
工程、価格及び特性等に極めて有利である。すな
わち電気抵抗が小さいこと、表面酸化が少ないこ
と、引張り強度が強いこと、延性が十分で曲げ加
工に対し強いこと、高温特性例えば250℃以上に
おける機械的強度が十分であること、半田とのぬ
れ性、耐候性があること等である。 このように種々の条件を全べて満足するものは
なかなか得がたいが電気抵抗の小さい銅（Cu）
基合金がその内でも上記条件に近い特性を得るこ
とが出来る。このCuは導電率が高いこと、加工
性が容易であること等上記条件には有利な金属で
あるが耐熱強度、耐酸化性、機械的強度等におい
て不十分である。したがつてCuに他の元素、例
えばZn、Fe等を添加して強度等を向上させてい
る。しかし半田を用いるのでこの半田との拡散が
あつて耐候性が低下する等の問題が発生するので
表面にNiとSnを二層にメツキする等の対策をほ
どこしている。このようにメツキ工程を２回も設
けることは製造工程をいたずらに増加するばかり
で得策とはねらず単価を高とうすることになつて
好ましくない。出来ることならメツキ工程を省く
ことが重要である。 しかしながら、上記メツキ工程を全く省き、か
つ、上記の条件を全べて満足させることは出来な
いとして半田との関係を考慮しSnメツキをほど
こしていた。 また例えば特公昭53−42390号に示すようにCu
にCr−Zr−Siを少量添加したものでこれはCuへ
の添加が十分に得られないこと等があつて強度が
十分に得られにくいということが発見された。 上記を解決するために、本発明者は種々の検討
を行つた結果一つの解決策を見い出した。例えば
CuとCr−Zrとの混合比を増大すること、すなわ
ちCrとZrの量を１段階あげることが可能である
ことを発見した。この場合においてはCuとCr及
びZrとの合金からなる基体金属は半田とのぬれ性
を考慮してSnを表面にメツキすることを前提に
したものである。 ところでこの表面へのメツキについての考え
は、これまでには必須の要件であると信じており
Snのメツキについてはさほど検討されないまま
に現在に至つている。 〔発明の目的〕 本発明は、基体金属を表面にメツキ等の被覆な
しに電子部品に用いるようにしたものである。 〔発明の概要〕 本発明は基体金属から被覆膜を一切除去すると
いう基本思想に基づくものであつて、CuにCr、
Zr少なくとも１種を所定量添加することによつて
上記所期の目的を達成したものである。 すなわち、Cuを主成分とし、これにCr及び／
またはZrを次の範囲において添加する。その量は
0.3≦Cr＋Zr≦２（ただしCrの量は1.5重量パーセ
ント以下に押える。またZrは1.0％（重量比）を
越えてはならない。）またCrを0.3〜1.5％、Zrを
0.3〜1.0％とする。上記理由は第１図にて明らか
のように上限である1.5％以上になると導電率が
低下すると共にCrが偏折し易くなる場合があり
機械的強度を劣化する危険がある。したがつて機
械的強度の信頼性を高めるには1.5％以下にする
必要がある。また0.3％末満ではリードフレーム
の苛酷条件（400℃程度の加工）の下で十分な信
頼性を持たせるには不安定要素が多くなつて実用
性に欠ける。なお、理想的範囲としては機械的強
度と電導率とを考慮して0.5〜1.0％が特に好まし
いことも判明している。また、ZrはCrに対して
少量で機械的強度を上げることが出来るので0.3
〜1.0％に押えることが出来る。この理由はCrと
同じである。 更にCrとZrとの混合物を主成分であるCuに添
加する場合には0.3〜2.0％（重量比）まで多くす
ることが出来る。この場合には機械的強度を十分
にあげることが出来電導率も低下が比較的少くな
いことも判明している。したがつて高温度での使
用に好適である。 また第１図で明らかのように添加物のZrが1.0
％を越える1.1％(イ)、Crが1.5％を越える1.6％(ロ)
あるいはCr＋Zrの合計が2.0％を越える2.3％等に
おいて実験したところ、いずれにおいてもその製
造過程において偏折が多発し所期の目的を達成す
ることが出来なかつた。 更に本発明者が先に出願した被覆膜（Sn）を
用いたものがあるが、この被覆膜を形成する必要
がないことが明らかとなつた。すなわち、第２図
に示すようにリードフレーム２１に直接Au線２
２をボンデングし、これをAu線が破断するまで
強制的に矢印方向に強伸させる強制試験を行つ
た。この良否の判定は、上記Cu合金であるCu−
Cr−Zr合金より成るリードフレーム２１に直接
Au線をボンデングして一部分でもその界面部が
はく離２３した場合は否とし、全くはく離がなく
Au線が途中で破断２４した場合には良として判
定を行つた。 この場合に被覆膜が全くなくとも添加元素を上
記範囲内に限定すれば可能であることを見いだす
ことが出来た。 〔発明の効果〕 本発明は上記のように構成すること、すなわ
ち、Cuを主成分とし、これにCr、Zrの少なくと
も一方を所定量に限定して添加すると被覆膜の不
用な直接ボンデングが出来、第１表に示すボンデ
ング強度が十分で耐候性のすぐれ、かつ強度的に
もねばりのあるリードフレームを得ることが可能
である。このことは被覆膜が従来必須であつたの
に比して本発明は全く必要でないから製造工程を
大巾に短縮出来るという従来に見られない効果を
もたらすことが出来る。したがつてその単価を極
めて低減することが出来るので量産性と相まつて
飛躍的に拡大することが出来極めて実用的であ
る。 また特性においても使用に十分適合する電導率
を保持しながら機械的強度を有し、かつ耐候性、
半田とのぬれ性も良効である。表１は本発明電子
部品をリードフレームに形成し、これと電極との
間にAuワイヤで接続してその接続強度を試験し
たもので従来のものと比較したものである。

〔発明の実施例〕

実施例 １ 99.9％の純銅（Cu）に重量比で1.5％のクロム
（Cr）を添加して溶解し、Cu−Cr合金製のイン
ゴツトを作り、このインゴツトを鍛造した後に
750℃にて約１時間焼鈍し、次に熱間圧延して約
0.25mmの厚さで巾約10mmのリードフレーム素体を
形成し、これを所定のパターンにプレス成形し洗
浄等を行つてリードフレームを完成した。そして
このリードフレームにペレツトをそしてボンデン
グ等を行つて半導体装置を形成して上記の評価方
法で評価したところ表１の本発明品１で示す特性
を得た。この製品は電導率も良く表面にメツキを
施したものと特性上ほとんど差を生じない。 実施例 ２ 実施例１と同様に純Cuを用い添加成分にCr0.3
％Zr0.1を添加してリードフレームを形成した。
そして、これを用いて半導体を形成して評価し
た。結果は、本発明品２に示す通りであると共に
電導率にすぐれているので高電流を用いるパワ半
導体に好適する。 実施例 ３〜６ この実施例は、添加成分であるZrの量を0.2％
〜0.5％まで増量したもので上記実施例とほとん
ど差異を認められなかつた。 実施例 ７及び８ この実施例は、CrとZrの添加量を同等にした
ものでありこの場合も実用に供することが出来
る。 実施例 ９ この実施例は、添加金属をZrのみにしたもので
重量比で1.0％添加し、これが添加量の限度を示
す。これは外観に多少の問題が発生し易いが実用
上の問題はない。 上記実施例はいずれも電気抵抗小、表面酸化
小、引張り強度実用範囲、延性十分、250℃以上
の高温特性良、半田ぬれ性良、耐候性良及び経時
変化小である。 なお本発明電子部品は民生用材料部品として有
効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電子部品の添加成分を説明する
説明図、第２図は本発明電子部品を半導体のリー
ドフレームに用いて接合試験を具体的に説明する
ための説明側面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電子部品において、この電子部品の組成が主
   成分としてCuを用い、添加成分がCr、Zrの少な
   くとも１種から成り、重量比でCrが1.5％以下、
   Zrが1.0％以下であつてCrとZrの合計が0.3％〜
   2.0％の合金で形成されたリードフレームと半導
   体素子とがメツキ層を介することなく直接電気的
   に接続されていることを特徴とする電子部品。