JPS6330375B2 - - Google Patents
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- JPS6330375B2 JPS6330375B2 JP60193407A JP19340785A JPS6330375B2 JP S6330375 B2 JPS6330375 B2 JP S6330375B2 JP 60193407 A JP60193407 A JP 60193407A JP 19340785 A JP19340785 A JP 19340785A JP S6330375 B2 JPS6330375 B2 JP S6330375B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49579—Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12528—Semiconductor component
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明はおもに半導体装置のリードフレーム用
として使用される銅基合金に関するものである。 〔従来の技術〕 一般に半導体を要素とする集積回路のリードフ
レーム材には次のような特性が要求される。 (1) 電気および熱の電導性が良いこと 回路部に電気信号を伝達し、また回路部の発
熱をすみやかに外部へ放出させるため、優れた
電気電導性と熱電導性が要求される。 (2) 機械的強度が大きいこと 半導体機器は最終的にはそのリード先端部を
各種回路基板のソケツトに差し込むか、あるい
は半田付けして使用されるためリード自体の強
度が大きいことが必要であり、またリード部の
繰返し折り曲げに対する疲労強度の強いことが
必要である。 (3) 耐熱性が良いこと(軟化温度が高いこと) 半導体機器の組立工程中、ダイボンデイン
グ、ワイヤボンデイング、レジンモールド等の
各工程においてリードフレーム材は300〜450℃
の高温にさらされるため、この程度の加熱で機
械的強度が低下しないことが必要である。 (4) 熱膨張係数が半導体チツプあるいはモールド
レジンに近いこと 加熱を伴う組立工程中の熱膨張差による歪み
に起因する半導体チツプの特性変動あるいはモ
ールドレジンとの密着性劣化を防ぐため、リー
ドフレーム材には半導体チツプあるいはモール
ドレジンと近似した熱膨張係数が必要とされ
る。 (5) めつき性が良いこと ダイボンデイングされる部分のリードフレー
ム表面には目的に応じて金や銀のめつきが施さ
れるため、めつきの被着性が良く、めつき欠陥
の少ない材料であることが必要である。 (6) 半田付け性が良いこと 最終ユーザーでの半田実装を容易にするた
め、ICの外部リードにはあらかじめSnや半田
の被覆が施される。従つてリードフレーム材に
は半田濡れ性の良いことまた、半田耐候性の良
いこと(長時間使用中の半田密着性の劣化が少
ないこと)などが必要とされる。 (7) モールドレジンとの密着性が良いこと 一般に集積回路は、最終的にはレジンモール
ドされるタイプが多く、この場合レジンとの密
着性の良いことが必要とされる。 しかしながら従来よりリードフレーム材料とし
て用いられているFe−42%Ni、Fe−29%Ni−17
%CoなどのFe−Ni系合金、あるいは鉄入銅、リ
ン青銅などのCu基合金はいずれも一長一短があ
り、いずれかの必要特性を犠牲にして用途に応じ
た使い分けがなされていた。 これらリードフレーム材の中でもCu基合金は
Fe−Ni系合金に比べて熱電導性、電気電導性が
極めてすぐれ、また安価であるため近年その使用
量は急激に増加しはじめ業界ではCu基合金の欠
点である機械的強度や耐熱性を改良した各種の合
金が提案されてきた。 しかしながら、これらの合金はいずれも機械的
強度重視あるいは電気電導度重視のどちらかに片
寄つたものが多く、半田付け性に対する配慮が十
分でなかつた。たとえば、機械的強度向上の目的
で添加した合金元素が何等かの形で半田濡れ性や
半田耐候性を害するという例が多くあつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明はかかる点に鑑み高強度と高電気伝導性
とを兼ね備え、さらに半田耐候性を改善しリード
フレーム用材料として好適な諸特性を有する新規
な銅合金を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは前述のような問題点を解決するべ
くCu−Ni−Ti系合金を対象に実験を行なつた結
果、本合金にZnを含有せしめることにより高強
度、高電気伝導性および良好なる半田耐候性とを
兼ね備えた合金が得られることを見出した、これ
については先に特願昭59−279857で出願済みであ
る。そしてさらに今回、種々の合金元素について
検討を行なつた結果、MnあるいはMgもこれと
同様の効果を有することがわかり、またリードフ
レーム材として最適の含有量も明らかにすること
ができ本発明に到つたものである。 具体的には、重量%にてNi0.8〜4.0%および
Ti0.2〜4.0を(Ni%/Ti%)=1〜4の範囲内で
含有したCu基合金にさらにMn0.1〜1.0%、
Mg0.05〜0.6%のうちの1種または2種を合計で
0.05〜1.0%を含有せしめたことを特徴とする合
金である。 NiおよびTiはCuマトリツクス中にNi3Tiある
いはNiTiとして微細に析出し、合金の電気伝導
性をあまり低下させずに機械的強度および耐熱性
を向上させるものでありその組成比率を適正範囲
内にコントロールすることが重要なポイントとな
る。つまり重量%でのNi/Ti比率が1未満の場
合には過剰のTiが、また逆にNi/Ti比率が4を
越える場合にはNiが、それぞれCuマトリツクス
中に固溶し合金の電気伝導性を低下させる。した
がつて、Ni/Ti比率は1〜4とした。 次にNiおよびTiの絶対量に関しては、Ni0.8%
未満あるいはTi0.2%未満では十分に機械的強度
が得られず、またNiあるいはTiがそれぞれ4.0%
を越えると合金の加工性が劣化するとともにめつ
き性、半田濡れ性等にも悪影響を及ぼすようにな
るため重量%にてNi0.8〜4.0%およびTi0.2〜4.0
%に限定した。 Mn、Mgは半田耐候性を改善する合金元素で
あるが今のところその機構については不明な点が
多い。おそらく合金中に微量固溶している元素の
半田付け界面への拡散移動を抑制し半田/母材界
面にTiやNiとSnとのもろい金属間化合物が形成
されるのを防いでいるものと推定されるが、その
含有量がMnの場合は0.1%未満、Mgの場合は
0.05%未満では十分な効果が得られず、逆にMn
を1.0%を越えて含有せしめても、またMgの場合
0.6%を越えて含有せしめてもそれ以上の効果は
得られないうえ、合金の電気伝導度が低下し過ぎ
るためそれぞれMn0.1〜1.0%、Mg0.05〜0.6%に
限定した。 またMnおよびMgを複合的に含有せしめる場
合、その総和が1.0%を越えると合金の電気伝導
度の低下が無視できなくなるためその総和量を
0.05〜1.0%に限定した。 〔実施例〕 以下本発明を実施例により説明する。 第1表に示す合金を高周波誘導溶解炉にて溶
解、鋳造し、鍛造および熱間圧延により厚さ5mm
まで圧延し、ついで研削により表面の酸化スケー
ルを除去したのち冷間圧延、軟化焼鈍(温度950
℃)を繰り返し最終冷間圧延率50%にて板厚0.25
mmにしあげ、450℃で時効処理を行なつた。これ
らの試料について電気伝導度、引張強さ、半田濡
れ性および半田耐候性の試験を行なつた結果を2
表に示す。半田濡れ性については、厚さ0.25mm、
幅20mm、長さ30mmの試料を用いMIL−STD−
202F METHOD 208Dに基いて半田付けを行い、
半田の濡れ状態を目視で観察した。また半田耐候
性については、前記の方法で半田付けした試料を
大気中150℃で500時間保持したのち半径2mmの曲
率に曲げ、再度曲げを戻した場合の母材からの半
田剥離状況により判定した。第1表、第2表にお
いて、従来合金のうち試料番号13はNi入り銅合
金、番号14はリン青銅系の高強度銅合金、番号15
は42Ni合金である。
として使用される銅基合金に関するものである。 〔従来の技術〕 一般に半導体を要素とする集積回路のリードフ
レーム材には次のような特性が要求される。 (1) 電気および熱の電導性が良いこと 回路部に電気信号を伝達し、また回路部の発
熱をすみやかに外部へ放出させるため、優れた
電気電導性と熱電導性が要求される。 (2) 機械的強度が大きいこと 半導体機器は最終的にはそのリード先端部を
各種回路基板のソケツトに差し込むか、あるい
は半田付けして使用されるためリード自体の強
度が大きいことが必要であり、またリード部の
繰返し折り曲げに対する疲労強度の強いことが
必要である。 (3) 耐熱性が良いこと(軟化温度が高いこと) 半導体機器の組立工程中、ダイボンデイン
グ、ワイヤボンデイング、レジンモールド等の
各工程においてリードフレーム材は300〜450℃
の高温にさらされるため、この程度の加熱で機
械的強度が低下しないことが必要である。 (4) 熱膨張係数が半導体チツプあるいはモールド
レジンに近いこと 加熱を伴う組立工程中の熱膨張差による歪み
に起因する半導体チツプの特性変動あるいはモ
ールドレジンとの密着性劣化を防ぐため、リー
ドフレーム材には半導体チツプあるいはモール
ドレジンと近似した熱膨張係数が必要とされ
る。 (5) めつき性が良いこと ダイボンデイングされる部分のリードフレー
ム表面には目的に応じて金や銀のめつきが施さ
れるため、めつきの被着性が良く、めつき欠陥
の少ない材料であることが必要である。 (6) 半田付け性が良いこと 最終ユーザーでの半田実装を容易にするた
め、ICの外部リードにはあらかじめSnや半田
の被覆が施される。従つてリードフレーム材に
は半田濡れ性の良いことまた、半田耐候性の良
いこと(長時間使用中の半田密着性の劣化が少
ないこと)などが必要とされる。 (7) モールドレジンとの密着性が良いこと 一般に集積回路は、最終的にはレジンモール
ドされるタイプが多く、この場合レジンとの密
着性の良いことが必要とされる。 しかしながら従来よりリードフレーム材料とし
て用いられているFe−42%Ni、Fe−29%Ni−17
%CoなどのFe−Ni系合金、あるいは鉄入銅、リ
ン青銅などのCu基合金はいずれも一長一短があ
り、いずれかの必要特性を犠牲にして用途に応じ
た使い分けがなされていた。 これらリードフレーム材の中でもCu基合金は
Fe−Ni系合金に比べて熱電導性、電気電導性が
極めてすぐれ、また安価であるため近年その使用
量は急激に増加しはじめ業界ではCu基合金の欠
点である機械的強度や耐熱性を改良した各種の合
金が提案されてきた。 しかしながら、これらの合金はいずれも機械的
強度重視あるいは電気電導度重視のどちらかに片
寄つたものが多く、半田付け性に対する配慮が十
分でなかつた。たとえば、機械的強度向上の目的
で添加した合金元素が何等かの形で半田濡れ性や
半田耐候性を害するという例が多くあつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明はかかる点に鑑み高強度と高電気伝導性
とを兼ね備え、さらに半田耐候性を改善しリード
フレーム用材料として好適な諸特性を有する新規
な銅合金を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは前述のような問題点を解決するべ
くCu−Ni−Ti系合金を対象に実験を行なつた結
果、本合金にZnを含有せしめることにより高強
度、高電気伝導性および良好なる半田耐候性とを
兼ね備えた合金が得られることを見出した、これ
については先に特願昭59−279857で出願済みであ
る。そしてさらに今回、種々の合金元素について
検討を行なつた結果、MnあるいはMgもこれと
同様の効果を有することがわかり、またリードフ
レーム材として最適の含有量も明らかにすること
ができ本発明に到つたものである。 具体的には、重量%にてNi0.8〜4.0%および
Ti0.2〜4.0を(Ni%/Ti%)=1〜4の範囲内で
含有したCu基合金にさらにMn0.1〜1.0%、
Mg0.05〜0.6%のうちの1種または2種を合計で
0.05〜1.0%を含有せしめたことを特徴とする合
金である。 NiおよびTiはCuマトリツクス中にNi3Tiある
いはNiTiとして微細に析出し、合金の電気伝導
性をあまり低下させずに機械的強度および耐熱性
を向上させるものでありその組成比率を適正範囲
内にコントロールすることが重要なポイントとな
る。つまり重量%でのNi/Ti比率が1未満の場
合には過剰のTiが、また逆にNi/Ti比率が4を
越える場合にはNiが、それぞれCuマトリツクス
中に固溶し合金の電気伝導性を低下させる。した
がつて、Ni/Ti比率は1〜4とした。 次にNiおよびTiの絶対量に関しては、Ni0.8%
未満あるいはTi0.2%未満では十分に機械的強度
が得られず、またNiあるいはTiがそれぞれ4.0%
を越えると合金の加工性が劣化するとともにめつ
き性、半田濡れ性等にも悪影響を及ぼすようにな
るため重量%にてNi0.8〜4.0%およびTi0.2〜4.0
%に限定した。 Mn、Mgは半田耐候性を改善する合金元素で
あるが今のところその機構については不明な点が
多い。おそらく合金中に微量固溶している元素の
半田付け界面への拡散移動を抑制し半田/母材界
面にTiやNiとSnとのもろい金属間化合物が形成
されるのを防いでいるものと推定されるが、その
含有量がMnの場合は0.1%未満、Mgの場合は
0.05%未満では十分な効果が得られず、逆にMn
を1.0%を越えて含有せしめても、またMgの場合
0.6%を越えて含有せしめてもそれ以上の効果は
得られないうえ、合金の電気伝導度が低下し過ぎ
るためそれぞれMn0.1〜1.0%、Mg0.05〜0.6%に
限定した。 またMnおよびMgを複合的に含有せしめる場
合、その総和が1.0%を越えると合金の電気伝導
度の低下が無視できなくなるためその総和量を
0.05〜1.0%に限定した。 〔実施例〕 以下本発明を実施例により説明する。 第1表に示す合金を高周波誘導溶解炉にて溶
解、鋳造し、鍛造および熱間圧延により厚さ5mm
まで圧延し、ついで研削により表面の酸化スケー
ルを除去したのち冷間圧延、軟化焼鈍(温度950
℃)を繰り返し最終冷間圧延率50%にて板厚0.25
mmにしあげ、450℃で時効処理を行なつた。これ
らの試料について電気伝導度、引張強さ、半田濡
れ性および半田耐候性の試験を行なつた結果を2
表に示す。半田濡れ性については、厚さ0.25mm、
幅20mm、長さ30mmの試料を用いMIL−STD−
202F METHOD 208Dに基いて半田付けを行い、
半田の濡れ状態を目視で観察した。また半田耐候
性については、前記の方法で半田付けした試料を
大気中150℃で500時間保持したのち半径2mmの曲
率に曲げ、再度曲げを戻した場合の母材からの半
田剥離状況により判定した。第1表、第2表にお
いて、従来合金のうち試料番号13はNi入り銅合
金、番号14はリン青銅系の高強度銅合金、番号15
は42Ni合金である。
【表】
【表】
【表】
以上説明したように本発明に係る合金は半導体
装置用のリードフレーム材として十分な強度と電
気伝導性を具備し、さらに半田耐候性も良好であ
るため、極めて信頼性の高いリードフレーム材と
なりえるものである。
装置用のリードフレーム材として十分な強度と電
気伝導性を具備し、さらに半田耐候性も良好であ
るため、極めて信頼性の高いリードフレーム材と
なりえるものである。
Claims (1)
- 1 重量%にてNi0.8〜4.0%およびTi0.2〜4.0%
を(Ni%/Ti%)=1〜4の範囲内で含有し、さ
らにMn0.1〜1.0%、Mg0.05〜0.6%のうちの1種
または2種を合計で0.05〜1.0%を含有し残部実
質的にCuよりなることを特徴とするリードフレ
ーム用銅合金。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60193407A JPS6254048A (ja) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
US06/899,397 US4732733A (en) | 1985-09-02 | 1986-08-22 | Copper-base alloys for leadframes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60193407A JPS6254048A (ja) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6254048A JPS6254048A (ja) | 1987-03-09 |
JPS6330375B2 true JPS6330375B2 (ja) | 1988-06-17 |
Family
ID=16307442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60193407A Granted JPS6254048A (ja) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4732733A (ja) |
JP (1) | JPS6254048A (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2511289B2 (ja) * | 1988-03-30 | 1996-06-26 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
JPH0330341A (ja) * | 1989-06-28 | 1991-02-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法及びその装置 |
JP2904372B2 (ja) * | 1991-10-08 | 1999-06-14 | 恒昭 三川 | 時効硬化性特殊銅合金 |
US5463247A (en) * | 1992-06-11 | 1995-10-31 | Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. | Lead frame material formed of copper alloy for resin sealed type semiconductor devices |
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