JPH0210580B2

JPH0210580B2 -

Info

Publication number: JPH0210580B2
Application number: JP54009181A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Furuyama
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1979-01-31
Filing date: 1979-01-31
Publication date: 1990-03-08
Also published as: JPS55102260A; US4318740A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は集積回路素子（IC）やトランジス
タ等に使用されるリードフレームの製法に関する
ものである。従来のリードフレームとしてはFe−Ni合金も
しくはFe−Ni−Co合金が知られており、例えば
商品名「コバール」として知られるFe54％、
Ni29％、Co17％程度の組成のFe−Ni−Co合金
や、Ni42％前後を含有するいわゆる42合金で代
表されるFe−Ni合金等がリードフレームに広く
使用されている。しかしながらこれらの合金は高
価なNi、Coを多量に含むため素材コストが高い
欠点がある。またこれらの合金は、リードフレー
ムを製造する際に施す銀メツキに対するメツキ性
が良好ではなく、このため銀メツキの前処理とし
てストライクメツキ（短時間高電流密度メツキ）
によりNiメツキを施さなければならず、したが
つてこれらの合金を使用してリードフレームを製
造する場合にはメツキ工程が複雑となり、製造コ
ストが高くなる問題がある。またリードフレームとして一部では銅または銅
合金が使用されているが、これらの銅系材料は前
述のFe−Ni（−Co）合金と比較して機械的強度
が低く、このため完成品のIC等をプリント基板
に取付ける際に問題が生じる。すなわち、完成品
のIC等をプリント基板に取付ける際には、通常
は自動機械によりIC等のリードを基板の挿入孔
に強制的に挿入するから、リード（すなわちリー
ドフレームを切離したもの）の強度が低い場合に
はリードが屈曲したりしてこれを円滑に挿入でき
なくなる等の問題が生じる。一方、前述のFe−Ni（−Co）合金や銅系材料
よりも格段に安価でしかも機械的強度が高い材料
としては低炭素鋼があり、この低炭素鋼をリード
フレームとして使用することも考えられるが、従
来の通常の低炭素鋼は耐食性が低い重大な欠陥が
あり、このためリードフレームとしては使用され
ていなかつた。すなわちリードフレームを製造す
る場合には、多数のIC等に共通する連続材とし
て素材を例えば櫛歯状にプレスして表面に銀メツ
キを施し、各ICのチツプに接続した後パツケー
ジを施して各ICを作成し、その後、最終的にリ
ードフレームを切断するから、リードフレームの
切断面（IC等のリード先端面となる）にはメツ
キが施されていない素地が露出し、したがつて耐
食性が低い素材を使用した場合には切断面から錆
が発生する問題があり、また素材をメツキするま
での間放置した場合には素材表面に発生する錆に
よりメツキの密着性が悪くなる問題があり、これ
らの理由により低炭素鋼はリードフレームに使用
されていなかつたのが実情である。この発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、リードフレーム材料として従来のFe−Ni（−
Co）合金等を用いた場合の如きストライクメツ
キを不要とし、これによつて製造コストを従来よ
りも格段に安価となし、しかも材料コストも従来
のFe−Ni（−Co）合金や銅系合金を用いたリー
ドフレームよりも大幅に低減し、かつFe−Ni（−
Co）合金と比較して遜色ない程度の機械的強度
を有するリードフレームを製造する方法を提供す
ることを目的とするものである。すなわちこの発明のリードフレームの製法は、
従来耐食性が低いため使用されていなかつた低炭
素鋼の耐食性を大幅に改善した材料を素材として
用い、ストライクメツキなしでAgもしくはAuメ
ツキを施してリードフレームを製造するものであ
り、具体的には、Ｃ（炭素）0.06〜0.19％、Ｐ（リ
ン）0.05〜0.60％、Cu（銅）0.15〜0.70％、Mn（マ
ンガン）0.1〜0.8％、を含有し、さらにCr（クロ
ム）0.30〜1.50％、Ni（ニツケル）0.20〜1.0％、
Si（ケイ素）0.15〜0.75％、Ti（チタン）0.08〜
0.15％からなる群から選択された１種以上を総量
で0.08〜3.40％含有し、残部がFeおよび不可避的
不純物よりなる組成を有する材料を素材とし、そ
の板材を所定形状にプレス加工した後、ストライ
クメツキを施すことなく直接的にAgもしくはAu
メツキを施すものである。以下この発明のリードフレームの製法をより詳
細に説明する。まずこの発明のリードフレーム素材の成分組成
について説明すると、Ｃは0.06％以上、0.19％以
下であることが必要である。Ｃが0.06％未満では
鋼の精練に高コストを要するようになつて経済性
が低下し、一方Ｃが0.19％を越えると加工性が低
下してリードフレームを製造する際に支障を来た
すとともに、粘り強さが低下してリード接続作業
に支障を来たすおそれがある。ＰおよびCuは両
者を併せて添加することにより相乗的に耐食性が
向上するものであるが、それぞれ0.05％、0.15％
未満では耐食性改善効果が得られず、またそれぞ
れ0.60％、0.70％を越えてＰ、Cuを加えてもそれ
以上耐食性は向上しない。またMnは、通常の低
炭素鋼において脱酸目的や強度、熱間加工性の向
上のために含有されており、この発明の場合も特
に積極的な添加元素ではないが、通常の低炭素鋼
と同様に0.1〜0.8％含有される。Mnが0.1％未満
では上記の効果が得られず、0.8％を越えれば硬
化が著しくなつて熱間加工性が悪化する。Cr、
Ni、SiおよびTiも耐食性の向上に寄与するもの
であり、これらはいずれか一種を単独で加えて
も、また二種以上を併せて加えても耐食性改善効
果が得られる。Cr、Ni、Si、Tiの一種を単独に
加える場合、および二種以上を加える場合のいず
れにおいても、Cr0.30％もしくはNi0.20％もしく
はSi0.15％もしくはTi0.08％未満では耐食性改善
効果は得られない。またリードフレームに要求さ
れる程度の耐食性はCr1.5％、Ni1.0％、Si0.75
％、Ti0.15％以下で充分に得られ、それ以上これ
らを増量しても素材コストが上昇するだけであ
る。以上のような理由から本発明のリードフレー
ムにおける合金元素の添加量が定められている。
なお、Cr、Ni、SiもしくはTiの添加により、粘
り強さを向上させて加工性を向上させる効果も得
られる。この発明のリードフレームを製造する際には、
通常は前記組成の素材の板材を櫛歯状にプレス加
工した後、表面にAgメツキまたはAuメツキ等の
メツキを施す。このようにして得られたリードフ
レームの一例の断面を第１図に示す。第１図にお
いて１は前記組成の素材、２はメツキ層を示す。
なお前記組成の素材は従来のFe−Ni（−Co）合
金と異なり、AgメツキまたはAuメツキにおける
メツキ性すなわちメツキ層の密着性が良好であ
り、したがつて特にストライクメツキによるNi
メツキを前処理として施す必要はない。以下にこの発明の実施例を記す。実施例１市販の低炭素鋼に所定量のＰ、Cu、Ni、Cr、
Si、Tiを加えて第１表の実施例１〜15に示す組
成の材料を溶製した。なお第１表において、本発
明実施例１〜15および比較例Ｂ、Ｃについては、
Mn量、Ｓ量は特に記載しなかつたが、通常の低
炭素鋼に含まれる程度の量は含有しており、特に
Mnは0.1〜0.8％の範囲内にある。これらの材料
を圧延して最終的に0.254mmの厚みのリードフレ
ーム用素材を得た。また比較例として従来のFe−Ni合金（42合
金；第１表の比較例Ａ）と、通常の低炭素鋼（第
１表の比較例Ｂ、Ｃ）を用意し、各実施例および
各比較例について次のような試験（第２表参照）
を行つた。

【表】

【表】まず各素材についてストライクメツキにより
0.5μm厚のNiメツキを施した後3μm厚のAgメツ
キを施し、そのままの状態の表面、および500℃
に２分間加熱した後の表面についてそれぞれ観察
したところ、第２表の「メツキ性試験(A)」に示す
ように、いずれも特に異常はなく、ふくれも発生
しないことが判明した。すなわち予めNiのスト
ライクメツキを施しておけば、いずれの素材でも
メツキ層の密着性は良好であることが判明した。
また、前記各素材についてNiのストライクメツ
キを施さずに直接3μm厚のAgメツキを施し、500
℃に２分間加熱した後の表面状況を観察したとこ
ろ、第２表の「メツキ性試験(B)」に示すように、
従来のFe−Ni合金（比較例Ａ）では微小なふく
れが多数発生しているのに対し、本発明の材料
（実施例１〜15）および通常の低炭素鋼（比較例
Ｂ、Ｃ）では特に異常がなく、ふくれも発生して
いないことが確認された。比較例Ａで生じたふく
れは、径が数10μmから数100μmまでのものであ
り、素材の表裏両面に400mm²当り20〜25個発生し
ていた。このようなふくれはメツキの密着性が不
良なため気泡により生じるものであり、ふくれ部
においてはメツキ層そのものが機械的に弱く、こ
のためクラツクが発生したりメツキ層が剥離した
りするから、リードフレームとして使用する際に
IC等の内部ボンド側の金線を熱圧着等によりふ
くれ発生部へボンデイングすることは好ましくな
く、したがつて従来の42合金ではAgメツキの前
処理としてNiストライクメツキを必要とするこ
とが明らかである。このことは後述するワイヤー
ボンデイング試験からも明らかとなる。なおここで、Niストライクメツキは、メツキ
浴として塩化ニツケル250ｇ/、塩酸90ml/の
ストライク浴を用い、温度25℃、電流密度10A/d
m²で行なつた。またAgメツキは、シアン化銀43
ｇ／、シアン化カリウム90ｇ/、炭酸カリウム
10ｇ/のメツキ浴を用い、25℃において電流密
度0.7A/dm²で行なつた。さらに前述のようにNiストライクメツキを施
さずに直接Agメツキを施した各素材の表面に、
温度360℃、時間１秒以下の条件で熱圧着により
25μm径のAu線をボンデイングし、このAu線に
引張荷重を与えてボンド部の破断強度を測定した
ところ、第２表の「ワイヤーボンデイング性試
験」の項に示す結果が得られた。なお比較例Ａに
ついてはふくれ発生部と、ふくれが存在しない部
分とのそれぞれにボンデイングして、両部分の引
張破断強度を測定した。この結果から、比較例Ａ
のふくれ発生部以外はIC等において通常要求さ
れているボンデイング強度（３ｇ以上）を全て満
足していることが明らかである。さらにまた、前記各素材（メツキを施さないも
の）を10日間室内に放置してその表面状況を観察
したところ、第２表の耐候性試験(A)に示すよう
に、本発明実施例および比較例Ａにおいては特に
異常が認められなかつたのに対し、低炭素鋼（比
較例Ｂ、Ｃ）においては小さな斑点状の錆が発生
し、メツキを施してもメツキ層が良好に密着しな
い状態となつた。なおここで放置期間の10日間と
は通常のリードフレーム製造工程においてメツキ
前に放置される標準日数であり、したがつて10日
間で錆が発生することはリードフレームとして実
際上使用できないことを意味する。さらに前記各素材（メツキを施さないもの）に
ついて長期間屋外に曝露してその腐食性を測定し
たところ、第２図に示す結果が得られた。なおこ
こで腐食量は、曝露によりメツキ層のピンホール
部から内部の母材が酸化腐食してメツキ層が浮上
がつた部分について、メツキ層および腐食部分を
除去して、残つた母材の厚みを測定し、当初の母
材の厚みと残存厚みとの差を計算して腐食量
（mm）とした。この結果からも本発明のリードフ
レームの耐候性が良好なことが明らかである。実施例２第１表に示す実施例１〜15の成分組成の材料を
前記同様に圧延して得た0.254mm厚のリードフレ
ーム素材を用いて、次のようにAuメツキ層を有
するリードフレームを作成し、そのメツキ性を調
べた。すなわち、まず各素材についてストライクメツ
キにより0.5μm厚のNiメツキを施した後1.5μm厚
のAuメツキを施し、そのままの状態の表面、お
よび500℃に２分間加熱した後の表面についてそ
れぞれ観察したところ、第３表の「メツキ性試験
(A)」に示すように、いずれも特に異常はなく、ふ
くれも発生しないことが判明した。また、前記各
素材についてNiのストライクメツキを施さずに
直接1.5μm厚のAuメツキを施し、500℃に２分間
加熱した後の表面状況を観察したところ、第３表
の「メツキ性試験(B)」に示すように、いずれも特
に異常がなく、ふくれも発生していないことが確
認された。なおここで、Niストライクメツキの条件は前
述の場合と同じとし、またAuメツキは、シアン
化金カリウム８ｇ/、シアン化カリウム30ｇ/
、リン酸水素カリウム30ｇ/、炭酸カリウム
15ｇ/の浴組成のメツキ浴を用い、浴温60℃に
て電流密度0.4A/dm²で行なつた。さらに前述のようにNiストライクメツキを施
さずに直接Auメツキを施した各素材について、
実施例１の場合と同様にワイヤーボンデイング性
試験および耐候性試験(A)を行なつたところ、第３
表中に示す結果が得られた。これらの結果から、
Niストライクメツキを施さずにAuメツキを施し
た場合も、ワイヤーボンデイング性、耐候性が優
れることが判る。

【表】以上の各試験結果から明らかなように、この発
明のリードフレームの製法によれば、Agメツキ
もしくはAuメツキの前処理としてのNiストライ
クメツキを省略してもAgメツキもしくはAuメツ
キの密着性が低下しないからボンデイング性も良
好であり、したがつて前処理としてのNiストラ
イクメツキを省略してリードフレーム製造工程を
簡略化し、これによりリードフレーム製造コスト
を安価にすることができる。またこの発明の製法
に使用される材料は高価なNi、Cr成分の添加量
が従来のFe−Ni（−Co）合金におけるNiやCo添
加量と比較して格段に少なく、かつ比較的高価な
Cu成分も少ないから、従来のリードフレームと
して用いられているFe−Ni（−Co）合金や銅系
材料と比較して素材コストが格段に安価である。
そしてまた、耐候性（耐食性）は通常の低炭素鋼
と比較して格段に良好であるから、メツキ処理前
の素材放置により錆が発生してメツキ性が低下し
たり、切断面の素材露出面（完成品のIC等のリ
ード端面）から錆が発生することも少なく、した
がつて従来のFe−Ni（−Co）合金と同様にリー
ドフレームに充分に使用可能である。さらに機械
的強度は低炭素鋼と同等以上であるから、完成品
（IC等）のプリント基板への取付け時にリードを
基板の挿入孔に円滑に挿入できなくなることはな
い。以上のように、この発明のリードフレームの製
法は、素材コストや製造コストが従来と比較して
格段に安価であると共に完成品取付作業に支障を
来たすこともない等、種々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製法により得られたリード
フレームの一例を示す断面図、第２図はこの発明
の各実施例および各比較例の耐候性試験結果を示
すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ 0.06〜0.19％（重量％、以下同じ）、Ｐ 0.05〜0.60％、 Cu 0.15〜0.70％、 Mn 0.1〜0.8％、を含有し、さらに Cr 0.30〜1.50％、 Ni 0.20〜1.0％、 Si 0.15〜0.75％、 Ti 0.08〜0.15％からなる群から選択された１種以上を総量で0.08
〜3.40％含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よりなる組成
を有する材料を素材とし、その板材を所定形状に
プレス加工した後、AgもしくはAuメツキを施す
ことを特徴とするリードフレームの製法。