JPS6292350A - 電子部品用リ−ド材 - Google Patents

電子部品用リ−ド材

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JPS6292350A
JPS6292350A JP60231953A JP23195385A JPS6292350A JP S6292350 A JPS6292350 A JP S6292350A JP 60231953 A JP60231953 A JP 60231953A JP 23195385 A JP23195385 A JP 23195385A JP S6292350 A JPS6292350 A JP S6292350A
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iacs
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lead
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JP60231953A
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Shoji Shiga
志賀 章二
Yoshiyuki Tanigawa
谷川 徴徹
Masaaki Kurihara
正明 栗原
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric 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 本発明は半導体などの電子部品の実装に用いるリードフ
レーム、リード線、端子等のリード材に関するものであ
る。
従来の技術 一般にトランジスターやICなどの電子部品の実装にi
d IJ−ドフレーム、リード線、端子等のリード材が
用いられている。これ等リード材、例えばリードフレー
ムは第1図に平面図の一例を、第2図に断面図の他の一
例を示すように、Siチップ(4)全塔載するタブ部(
1)の周囲にインナーリード部(2)を設け、その外側
にアウターリード部(3)ヲ設けたもので、タブ部(1
)に接着剤又はろう材からなる接合剤(5)を介してS
iチップ(4)をグイボンドし、Siチップ(4)上に
形成した電極パッド(6)とインナーリード部(2)を
金属細線(7)によりワイヤボンドした後、レジン(8
)によりモールド封止しており、露出するアウターリー
ド部(3)には多くの場合半田付けのためのSn又は5
n−pb金合金被覆を行なっている。
このよう々リードフレームC以下フレームと略記〕は通
常金属板条材よりプレス加工やエツチングによって成型
されるもので、金属基材には熱膨張の小さいF e −
N i −Co合金(コバール)やFe−Ni合金が用
いられていたが、近年熱及び電気の良導体であるCu合
金、例えばCu−8ns Cu−Fe5Cu−Ni−3
nx Cu−Cr−Zr5Cu−8n−Cr等の合金(
以下Cu材と略記〕が用いられるようになろた。これに
セラミック封止にかわる量産向きのレジンモールド封止
において、上記Cu材はその大きな熱膨張率が使用上の
制約とはならず、上記コバールより安価で加工性に優れ
ているためである。また金属細線にはAu線が用いられ
ていたが、近年A4線が用いられるようになつf?:、
発明が解決しようとする問題点 Cu材からなるフレームに直接ワイヤーボンディングす
ると、Au線の場合にはA1700間のパープルブレー
ン現象を生じる恐れがあり、At線の場合ににAt/C
11間の固相反応や電食を起す恐れがある。そこでワイ
ヤーボンドするインナーリード部やタブ部l/il:は
酸化防止のためのA2スポットメッキを施している。ス
ポットメッキは高価なAtの使用量を節約するためであ
るが、安定したボンド強度を得るためには、メッキ厚さ
を3〜5μと厚くする必要がある。
これはボンディング時の加熱により大気中の02がA7
中に拡散し、メッキが薄いとその界面を劣化し、安定し
たボンド特性が得られないためである。
′=!た半導体は高集積化と共に小型、高密度化が強く
望まれ、例えば第1図に示すフレームのアウトリードの
ピッチid2.54mmであるが、これを1.27wn
、更には0.65ym++に縮少できるチップキャリヤ
ーやフラットパックなどの面実装型に移行しつつあり、
第3図に示す可ベンド型面実装置CVCよれば従来の数
分の1に小型化することができる。しかしながらこれ等
小型レジンモールドはリードとモールドの界面から水分
や不純物が浸入し易く、信頼性が劣る欠点がある。
捷たプリント基板等への実装が第3図に示すアウターリ
ード(3)の(9〕の部分をリフロー半田付けするため
、アウターリードと半田の接合強度が重要であるが、C
1lとSnの経時的不可避的反応過程でCu材中の特定
合金成分が有害に作用し、接合強度を劣化する。
問題点を解決するための手段 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、信頼性に優れた小
型、高密度パッケージを経済的に実現するためには、前
記欠陥を解消できるフレーム基材が必要であり、これに
は基材の熱伝導度(電気伝導度)及び表面特性が基本的
条件であることを知見り1、更に検討の結果電子部品用
υ率を5〜30%IACSとしたことを特徴とするもの
である。
即ち本発明リード材は基材に導電率が12%IACS以
下のCu合金を用い、その全面又は少なくとも一部表面
に導電率が8011AC8以上のCu又はCu合金を被
着して、全体としての導電率を5〜30チIAC8K調
整したものである。基材としてCu1CTi、 Ni%
 S i%At、Fes8 ns B e等の合金成分
を添加することにより。
導電率を低下させることができるが、強度、加工性、リ
ード材の特性及び製造し易さ、更にはコストの点からc
u−Nt系合金が最適であり、例えばCu−1,0〜3
0 w tチNi合金は導電率9〜4チlAC3,引張
強さ約45〜60Kg/−を有し、これにSn%At、
si等を添加すれば一層強度を向上できる。
このような基材としてFl Cu −9,5w t%N
t−2,3wt%Sn合金(導電率11%I ACS、
引張強さ60V4/−)、Cu−15wt%N i −
8w t % S n合金(導電率7%IACS、引張
強さ約100胸/−)−20W t%N i−6,5w
 t%Si合金、Cu −20w t%Ni−4,5w
t%At−4wt%Mn合金、cu−isまた基材の全
面又は少なくとも一部表面に被着する導電率80%IA
CS以上のCu又はCu合6一 金としては純Cuを始め、Cu−0,1,wt%Zr合
金、Cu−0,5wt%Cr合金、(:u−0,25w
t%Zr−Q、5wt%(:r合金、Cu−0,15w
t%5n−0,03w t tib P合金、Cu−0
,15wt%5n−0,2wt%Cr合金、Cu−0,
1wt%Mg合金、Cu−0,2wt %Ni−0,0
3wt%P合金等を用い、前記基材への被着はプレス工
程々どにより例えばフレームに成型した後被着り、でも
よいが、実用上に板状基材の片面又は両面にクラッド(
圧延圧着〕、メッキ、イオンブレーティング、蒸着等に
より被着する。
被着層の厚さは全体の導電率が5〜30%IACSとh
るように基材と被着材の断面積を設定する。
例えばCu−]55w4%Ni−8t%Sn合金(導電
率7%IAC8)板の両面にCu−0,1wt%5n−
O,2wt%Cr合金(導電率91%IAC8)を被着
した厚さ0.2 wMの板で導電率を15%IACSと
するためには、基材の厚さを0.18wn、被着材の厚
さを0.01wnとすればよい。
作用 本発明において基材に導電率が12%IACS以下のC
u合金を用い、その全面又は少なくとも一部表面に導電
率が80%IACS以上のcu又はCu合金を被着し、
全体の導電率を5〜30%IACSとすることにより、
例えばフレームとしてレジンモールドした半導体の信頼
性を向上するものである。即ちCu系フレームの過剰な
伝熱性は半導体の半田付けなどにより、リード部の急激
な温度上昇を起し、レジンとの間に大きな熱歪みを生じ
てクラック発生の原因となる。
一方レジンモールドの密着力に半導体の製造工程におい
て、フレーム表面に発生する酸化膜とレジンとの密着力
となり、導電率80%IACS以上のCu又はCu合金
の多くは高い値を示す。
しかしながら導電率が30%IACSを越えるCu又は
Cu合金では過剰な伝熱性により上記不都合を生じ、導
電率が5チ未満では伝熱性(放熱性)が不足するため、
パッケージの熱抵抗が高く、内部半導体素子の温度を上
昇し、信頼性の低下を招く。
本発明は基材に導電率12%IACS以下のCu合金を
用いることにより、上記伝熱性の制御と同時にフレーム
に一義的に必要な強度メンバーとし、表層を導電率80
%IACS以上のCu又はCu合金とすることにより、
前記レジンモールドの密着力を高めると共にボンディン
グ性を高め、半田付けの強度劣化を防止したものである
しかして導電率1.2%IACS以下のCu合金単体、
例えばSnとPe含有するリン青銅や、NiやFef多
量に含むCu合金では、固相反応に伴って経時的に半田
付は部の強度が激減する。
これUP、Ni%Fe等がSnとCuの拡散反応部に集
まって脆化fまねき、また難還元性の合金成分の酸化物
が残り、前記ベアーポンドの障害となる。更に99.9
99%級の高純(、u細線を用いるポンディングワイヤ
ーと硬さが大巾に異なるため、超音波ボンドが困難とな
る。
このように基材に低導電性高強度のCu合金を用い、表
層に高導電性軟質のCu又はCu合金を配することによ
りリード材、特にフレームに要求される多くの特性を経
済的に容易に達成したもので、特に基材にCu−Ni系
合金を用いJ るとよい。即ちCu−Ni系合金零弗度、低導電性にお
いてCu−Sn系合金等より優れ、かつ経済的であり、
更にプレス成型等においてリード端面に露出した場合、
リン青銅は酸化皮膜の密着性が最も劣り、レジンモール
ドとの密着力も低く、モールド後の熱歪みで外気水分の
浸入経路を作り易い。
実施例 Cu合金からなる基板の両面に高導電性、軟質のCu又
はCu合金を被着し、第1表に示す厚さ0.2箭のリー
ド板を作成した。尚表中Nα5゜6は基板の両面に電気
メツキ法により高導電性軟質の純CuTh被着し、その
他は圧延クラッド法により高導電性軟質のCu合金を被
着した。
これ等について導電率、引張強さ、伸びを測定した。そ
の結果を第1表に併記した。
次に上記リード板について下記の試験を行ない、その結
果を第2表に示した。
試験(1)  エポキシレジンとの接着力IC(7)実
装詐熱履歴をシュミレートするため、大気中450℃に
3分間加熱してからセミキュアーのガラスエポキシ板を
ホットプレス接着した後、接着物の剪断強度を求めた。
試験(II)  半田付は強度 直径2#φの硬銅線を長さ1.0瓢の部分に共晶半田を
付けて半田付けし、150℃に300時間保持してから
引張試験し、半田による接合強度を求めた。
試験(I[I)  Au線のベアボンド性試験(1)の
加熱処理を施した後、N2−10%H2気流中で300
℃に15分間処理してから、直径25μのAU線Vマニ
ュアル式ポールボンダーCKS社4124型超音波圧着
器〕によりボンディングを行ない、これについてプル強
度を測定した。
試験OV)  Cu線のボンディング性直径30μのC
u線をN2−10チH2気流中で300℃に保持し、試
験(m)と同様にしてボンディングした後、プル強度を
測定した。
次に第1表に示す本発明リード材Nαl〜6と比較リー
ド材N[L7,8,12,14,15を用い、第1図に
示すフレームと同様の22ピンのフレームを打抜き、こ
れに常法にょクタブ部とインナーリード部先端にA1を
スポット状に従来の厚さの約’AC1,5μ)にメッキ
し、タブ部[AJペース)k用いてSiチップをグイボ
ンドした後%S1チップ上の電極バットとインナーリー
ド部先端を直径25μのAu線により260℃でワイヤ
ーボンドした。尚これ等の作業は大気中で行なった。続
いてこれをエポキシレジンのトランスファーモールドで
封止し、アウターリードに半田メッキを施して第2図に
示す可ベンド型面実装置Cを作成した。これ等について
半田付けを模して250℃の共晶半田浴にアウターリー
ドを5秒間ディップすることを3回繰返−続いて温度8
0℃、湿度80%の加湿ポット中に1000時間保持し
てから故障率を測定した。
これ等の結果を第2表に併記した。
6〜 昏S ト(fflω■0ト88[F] ジ   −ヘ  (’l’)   寸  旧  0  
ト  ■  ■ム 2 ?+凶の寸0リドω001へω寸の1−1−−1−
1−、m 版 第1表及び第2表から明らかなように本発明リード材N
(Ll〜6は全体の導電率7〜23チlAC3で、十分
な強度(引張強さ50Kg/−以上、伸び5%以上〕を
有し、パッケージ材に要求される基本的特性(レジン接
着力1,1以上、半田付は強度0.8に9/−以上、A
u線ボンデイングカ8.7gr以上、AA線ボンデイン
グカ1.0.5gr以上〕を有し、可ベンド型面実装置
CとしてAgのスポットメッキ厚さが薄いにもかかわら
ず、故障ヤが1.6%以下と極めて小さいことが判る。
これに対し全体の導電率が30%IACSを越える比較
リード材Nα7、全体の導電率が5〜30%IACSの
範囲内にあっても、表層材の導電率が80%未満の比較
リード材N[L8及び基材の導電率が12%IACSを
越える比較リード材N112ではパッケージ材に要求さ
れる基本特性は良好なるも、可ベンド型面実装置Cとし
ての故障率が増大することが判る。また表層材を被着し
ない導電率5〜30%の基材からなる比較リード材ta
9,10.]l、1.3では何れもパッケージ材に要求
される基本特性が劣り、導電率80チ以上のCu合金か
らなる比較リード材N[114〜15ではパッケージ材
に要求される基本特性が良好なるも、可ベント型面実装
置Cとして故障率が大きいことが判る。
以上ICなどの半導体パッケージに使用するフレームに
ついて説明したが、これに限るものではなく半導体など
の電子部品に用いるリードフレーム、リード線、端子等
に適用17、上記の優れた効果を奏する。
発明の詳細 な説明した如く本発明によれば、半導体などの電子部品
のレジンモールド封止において、接着力と熱歪みの観点
から封止の信頼性を向上し、Ag等の使用量を軽減し得
るもので、ICフレーム、ダイオード、各種センサー、
抵抗、コンデンサー、スイッチ等に適用し、顕著な効果
を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はリードフレームの一例を示す平面図、第2図U
IJ−ドフレームの他の一例を示す断面図、第3図は可
ベンド型面実装置Cの一例を示す断面図である。 1 タブ部  2 インナーリード部 3 アウターリード部  4  Siチップ5 接合剤
  6 電極パッド 7 金属細線  8 レジン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導電率12%IACS以下のCu合金からなる基
    材の全面又は少なくとも一部表面に、導電率が80%I
    ACS以上のCu又はCu合金を被着し、全体の導電率
    を5〜30%IACSとしたことを特徴とする電子部品
    用リード材。
  2. (2)基材にNiを含有するCu合金を用いる特許請求
    の範囲第1項記載の電子部品用リード材。
  3. (3)導電率80%IACS以上のCu合金として、S
    n0.25wt%以下、Zr0.25wt%以下、Cr
    1.0wt%以下の範囲内で何れか1種又は2種以上を
    含むCu合金を用いる特許請求の範囲第1項又は第2項
    記載の電子部品用リード材。
JP60231953A 1985-10-17 1985-10-17 電子部品用リ−ド材 Pending JPS6292350A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5616953A (en) * 1994-09-01 1997-04-01 Micron Technology, Inc. Lead frame surface finish enhancement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5616953A (en) * 1994-09-01 1997-04-01 Micron Technology, Inc. Lead frame surface finish enhancement

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