JPS6311418B2

JPS6311418B2 -

Info

Publication number: JPS6311418B2
Application number: JP27283785A
Authority: JP
Inventors: Masao Kobayashi; Takuro Iwamura
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1985-12-04
Filing date: 1985-12-04
Publication date: 1988-03-14
Also published as: JPS62133033A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この発明は、ICやLSIなどの半導体装置の製造
に用いられるCu合金リード素材に関するもので
ある。〔従来の技術〕一般に、半導体装置のリード材となるCu合金
リード素材には、 (1) 良好なメツキ密着性、 (2) 半導体素子の加熱接着あるいは加熱拡散圧着
に際して熱歪および熱軟化が生じない耐熱性、 (3) 良好な放熱性と導電性、 (4) 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り返し曲げによつて破損
が生じない強度および伸び、 (5) 良好なはんだぬれ性および耐はんだ剥離性、を具備することが必要されるが、これらの特性を
有するCu合金リード素材としては材料的に多数
のものが提案され、実用に供されている。〔発明が解決しようとする問題点〕しかし、近年の半導体装置における集積度の
益々の向上に伴つて、Cu合金リード素材には、
さらに一段の特性向上が要求されるようになつて
おり、この要求に十分対応できる特性を具備した
Cu合金リード素材の開発が強く望まれている。〔問題点を解決するための手段〕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Cu合金リード素材に要求され
る上記の特性を向上すべく研究を行なつた結果、
重量％で（以下、％は重量％を示す）、 Cr：0.05〜0.5％未満、 Ni：0.2〜1.2％、 Sn：0.3〜1.5％、 Ti：0.1〜１％未満、を含有し、 Mg：0.001〜0.1％、Ｐ：0.001〜0.1％、 Zn：0.01〜１％、 Mn：0.01〜１％、のうちの１種または２種以上を含有し、さらに必
要に応じて、 Si：0.01〜0.1％未満、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなり、
かつ前記不可避不純物のうちの酸素含有量が
30ppm以下の組成、並びに素地中に平均粒径：
30μm以下の分散粒子が均一に分布した組織を有
するCu合金で構成された半導体装置用Cu合金リ
ード素材は、従来の半導体装置用Cu合金リード
素材に比して一段とすぐれた特性をもつという知
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、以下に成分組成および分散粒子の平
均粒径を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) Cr Cr成分には、強度、放熱性、導電性、および
耐熱性を向上させる作用があるが、その含有量が
0.05％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方、その含有量が0.5以上になると、初晶
Crのストリンガーが多量に発生して、メツキ密
着性が阻害されるようになり、この結果加熱など
によりメツキ部にふくれが発生するなどの問題が
生ずるようになることから、その含有量を0.05〜
0.5％未満と定めた。 (b) Ni Ni成分には強度を向上させる作用があるが、
その含有量が0.2％未満では、所望の強度向上効
果が得られず、一方、その含有量が1.2％を越え
ると、放熱性および導電性が著しく低下するよう
になることから、その含有量を0.2〜1.2％と定め
た。 (c) Sn Sn成分には、伸び、すなわち曲げ加工性を向
上させる作用があるが、その含有量が0.3％未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方、そ
の含有量が1.5％を越えると、放熱性および導電
性が急激に低下するようになることから、その含
有量を0.3〜1.5％と定めた。 (d) Ti Ti成分には、強度を向上させる作用があるが、
その含有量が0.1％未満では、所望の高強度を確
保することができず、一方、その含有量が１％以
上になると、放熱性および導電性が著しく低下す
るようになることから、その含有量を0.1〜１％
未満と定めた。 (e) Mg、Ｐ、Zn、およびMn 一般に、半導体装置をブリント基板に装置する
に際しては、リード材のピン部がはんだ付けされ
るが、このはんだ付け部が半導体装置の使用時の
発熱などで剥離しないことが必要である。したがつて、これらの成分には、耐はんだ剥離
性を向上させる作用があるが、その含有量が、そ
れぞれMg：0.001％未満、Ｐ：0.001％未満、
Zn：0.01％未満、およびMn：0.01％未満では、
前記作用に所望の効果が得られず、一方、その含
有量が、それぞれMg：0.1％、Ｐ：0.1％、Zn：
１％、およびMn：１％を越えると、放熱性およ
び導電性の低下が著しくなることから、その含有
量を、それぞれMg：0.001〜0.1％、Ｐ：0.001〜
0.1％、Zn：0.01〜１％、およびMn：0.01〜１％
と定めた。 (f) Si Si成分には、放熱性および導電性を一段と向上
させる作用があるので、これらの特性が要求され
る場合に必要に応じて含有されるが、その含有量
が0.01％未満では前記作用に所望の向上効果が得
られず、一方、その含有量が0.1％以上になると、
メツキ密着性が阻害されるようになることから、
その含有量を0.01〜0.1％未満と定めた。 (g) 酸素通常、この種のCu合金では、不可避不純物と
して酸素を100ppm程度含有するが、これを
30ppm以下の含有にとどめてやると、耐はんだ剥
離性が著しく向上するようになることから、酸素
含有量を30ppm以下と定めた。なお、Cu合金の溶解および鋳造を、酸素濃度
が0.1体積％以下の雰囲気で行なうことによつて
30ppm以下の酸素含有量とすることができる。 (h) 分散粒子の平均粒径素地中に微細に分布する分散粒子は、主に晶出
CrやCr系金属化合物、さらにその他の金属間化
合物からなるが、その平均粒径が30μmを越える
と、メツキ密着性が低下し、この結果加熱により
メツキ面にふくれが発生するようになることか
ら、その平均粒径を30μm以下と定めた。なお、Cu合金の鋳造に際して、凝固時の冷却
速度を10℃／sec以上とするか、あるいは熱間加
工を800〜950℃の範囲で行ない、直ちにシヤワー
スプレーなどにより急冷するかすることによつ
て、分散粒子の平均粒径を30μm以下とすること
ができる。〔実施例〕つぎに、この発明のCu合金リード素材を実施
例により具体的に説明する。雰囲気の酸素濃度を0.02〜0.5体積％の範囲内
の所定の値とした状態で、それぞれ第１表に示さ
れる成分組成をもつたCu合金溶湯を調製し、鋳
造して、35mm×120mm×200mmの寸法をもつた鋳塊
とし、その鋳塊に面削を施した後、750〜920℃の
範囲内の所定の熱間圧延開始温度で熱間圧延を行
ない、圧延終了後直ちにシヤワースプレーにより
急冷して板厚：10mmの熱延板とし、ついでこの冷
間圧延を施して板厚：２mmの冷延板とした後、温
度：500℃に１時間保持の条件で焼鈍を行ない、
引続いて通常の条件で冷間圧延と焼鈍とを繰り返
し行ない、圧延率：50％の最終圧延を施して板
厚：0.25mmの冷延板とし、これに最終的に温度：
350℃に数分間保持の条件で低温焼鈍を施すこと
によつて、本発明Cu合金リード素材１〜14およ
び比較Cu合金リード素材１〜15をそれぞれ製造
した。なお、比較Cu合金リード素材１〜15は、いず
れも成分組成および分散粒子の平均粒径のうちの
いずれか（第１表に※印を付したもの）が、この
発明の範囲から外れたものである。つぎに、この結果得られた本発明Cu合金リー
ド素材１〜14および比較Cu合金リード素材１〜
15について、分散粒子の平均粒径を測定すると共
に、引張強さ、伸び、マイクロビツカース硬さ
（荷重：300ｇ、30秒保持）を測定し、さらに放熱
性および導電性を評価する目的で、直流四端子法

【表】

〔発明の効果〕

第２表に示される結果から、本発明Cu合金リ
ード素材１〜14は、いずれも従来Cu合金リード
素材と同等の高強度、高硬度、および高伸びを有
し、かつすぐれたメツキ密着性およびはんだぬれ
性を有し、さらにこれより一段とすぐれた耐熱
性、放熱性、および導電性を有し、特にすぐれた
耐はんだ剥離性をもつことが明らかである。一方、比較Cu合金リード素材１〜15に見られ
るように成分組成および分散粒子の平均粒径のう
ちのいずれかでも、この発明の範囲から外れる
と、上記の特性のうち少なくともいずれかの特性
が劣つたものになることがわかる。上述のように、この発明のCu合金素材は、一
段とすぐれた耐熱性、放熱性、導電性、および耐
はんだ剥離性をもつほか、高強度、高硬度、およ
び高伸びを有し、かつメツキ密着性およびはんだ
ぬれ性にもすぐれているので、通常の半導体装置
は勿論のこと、集積度の高い半導体装置のリード
素材としてすぐれた性能を発揮するのである。

Claims

【特許請求の範囲】１ Cr：0.05〜0.5％未満、 Ni：0.2〜1.2％、 Sn：0.3〜1.5％、 Ti：0.1〜１％未満、を含有し、 Mg：0.001〜0.1％、Ｐ：0.001〜0.1％、 Zn：0.01〜１％、 Mn：0.01〜１％、のうちの１種または２種以上を含有し、残りが
Cuと不可避不純物からなり、かつ前記不可避不
純物のうちの酸素含有量が30ppm以下の組成（以
上重量％）、並びに素地中に平均粒径：30μm以下
の分散粒子が均一に分布した組織を有するCu合
金で構成したことを特徴とする半導体装置用Cu
合金リード素材。２ Cr：0.05〜0.5％未満、 Ni：0.2〜1.2％、 Sn：0.3〜1.5％、 Ti：0.1〜１％未満、を含有し、 Mg：0.001〜0.1％、Ｐ：0.001〜0.1％、 Zn：0.01〜１％、 Mn：0.01〜１％、のうちの１種または２種以上を含有し、さらに、 Si：0.01〜0.1％未満、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなり、
かつ前記不可避不純物のうちの酸素含有量が
30ppm以下の組成（以上重量％）、並びに素地中
に平均粒径：30μm以下の分散粒子が均一に分布
した組織を有するCu合金で構成したことを特徴
とする半導体装置用Cu合金リード素材。