JPH02205645A - リードフレーム用高強度銅合金 - Google Patents
リードフレーム用高強度銅合金Info
- Publication number
- JPH02205645A JPH02205645A JP1022842A JP2284289A JPH02205645A JP H02205645 A JPH02205645 A JP H02205645A JP 1022842 A JP1022842 A JP 1022842A JP 2284289 A JP2284289 A JP 2284289A JP H02205645 A JPH02205645 A JP H02205645A
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- JP
- Japan
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- copper alloy
- lead frame
- alloy
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- high strength
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- Granted
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-
- 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
- C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
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。
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、リードフレーム用として有用な高強度銅合金
に関し、とくに優れた耐半田付界面剥離性を有すると共
にＰ Ｌ ＣＣ（Ｐｌａｓｔｉｃ ＬｅａｄｅｄＣｈｉ
ｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）やＱ Ｆ Ｐ （Ｑｕａｄ Ｆｌ
ａｔ Ｐａｃｋａａｅ ）など面付実装タイプのパッケ
ージ用リードフレームに適用する上で好適な高強度銅合
金に関するものである。
に関し、とくに優れた耐半田付界面剥離性を有すると共
にＰ Ｌ ＣＣ（Ｐｌａｓｔｉｃ ＬｅａｄｅｄＣｈｉ
ｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）やＱ Ｆ Ｐ （Ｑｕａｄ Ｆｌ
ａｔ Ｐａｃｋａａｅ ）など面付実装タイプのパッケ
ージ用リードフレームに適用する上で好適な高強度銅合
金に関するものである。
［従来の技術１
従来、半導体機器用リードフレーム材としては、熱膨張
係数が低く、半導体素子や封止材との接着性や封着性の
良好な４２合金（Ｆｅ−４２％Ｎｉ）やコバール（Ｆｅ
−２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ ）などの高ニッケル合金が
主に用いられてきた。
係数が低く、半導体素子や封止材との接着性や封着性の
良好な４２合金（Ｆｅ−４２％Ｎｉ）やコバール（Ｆｅ
−２９％Ｎｉ−１７％Ｃｏ ）などの高ニッケル合金が
主に用いられてきた。
しかし、最近半導体素子の集積度が益々増大し、電力消
費の高い素子が多くなり、導電性および熱伝導性の良好
なリードフレーム材への要求が一層高まってきている。
費の高い素子が多くなり、導電性および熱伝導性の良好
なリードフレーム材への要求が一層高まってきている。
上記高ニッケル合金は、引張強さにおいては、６５ｋｇ
ｆ／ａｗｅ”と良好であるが、導電率は３％ｌＡＣ３程
度と極めて低く、通常導電率とほぼ並行した性質を示す
熱伝導性においても十分なものとはいえない。
ｆ／ａｗｅ”と良好であるが、導電率は３％ｌＡＣ３程
度と極めて低く、通常導電率とほぼ並行した性質を示す
熱伝導性においても十分なものとはいえない。
そこで、上記高ニッケル合金に代えて、導電率および熱
伝導性共に優れている銅合金をリードフレーム材として
使用しようという傾向が顕著になってきた。
伝導性共に優れている銅合金をリードフレーム材として
使用しようという傾向が顕著になってきた。
上述した半導体機器のリードフレーム材として一般に要
求される特性には、上記導電性や熱伝導性に優れている
ことのほかに、信頼性の上から実装時や機器への組込み
等に付加される外力に十分耐え得る強度を有することお
よび半田付は工程を有するために半田付は特性に優れて
いることが、不可欠な条件とされる。
求される特性には、上記導電性や熱伝導性に優れている
ことのほかに、信頼性の上から実装時や機器への組込み
等に付加される外力に十分耐え得る強度を有することお
よび半田付は工程を有するために半田付は特性に優れて
いることが、不可欠な条件とされる。
通常の銅系材料をリードフレーム材に適用しようとして
も、強度の上で不十分であり、なんらかの強度向上策が
必要である。金属材料の強度を上げる一般的方法として
は、合金元素を添加する方法および冷間加工度を大きく
する方法の二つがあり、リードフレーム材においてもそ
のような施策がとられてきた。
も、強度の上で不十分であり、なんらかの強度向上策が
必要である。金属材料の強度を上げる一般的方法として
は、合金元素を添加する方法および冷間加工度を大きく
する方法の二つがあり、リードフレーム材においてもそ
のような施策がとられてきた。
［発明が解決しようとする課題］
銅合金の場合、添架元素を１〜２％以上含む高濃度銅合
金では冷間加工度を増大させて圧延し機械的強度を向上
させようとすると、圧延方向とこれに直交する方向にお
いて引張強度に差異が出るいわゆる異方性が生じ易い、
対象とするパッケージが最近注目されているＰＬＣＣや
ＱＦＰのような面付実装タイプのものである場合には、
４方向にリードを持つために、上記異方性の存在が問題
となることが多い９例えば最近のＱＦＰには３００ビン
に近いものまであり、リードパターンの形成にはフォト
エツチングを利用する必要があるが、素材に上記異方性
があると、エツチング条件に大巾な差異が生じ、圧延方
向に平行なリードと直交するり−ドではエツチング挙動
に差異が生ずると共に、リードの曲げ成形性にも差異が
生ずるのである。
金では冷間加工度を増大させて圧延し機械的強度を向上
させようとすると、圧延方向とこれに直交する方向にお
いて引張強度に差異が出るいわゆる異方性が生じ易い、
対象とするパッケージが最近注目されているＰＬＣＣや
ＱＦＰのような面付実装タイプのものである場合には、
４方向にリードを持つために、上記異方性の存在が問題
となることが多い９例えば最近のＱＦＰには３００ビン
に近いものまであり、リードパターンの形成にはフォト
エツチングを利用する必要があるが、素材に上記異方性
があると、エツチング条件に大巾な差異が生じ、圧延方
向に平行なリードと直交するり−ドではエツチング挙動
に差異が生ずると共に、リードの曲げ成形性にも差異が
生ずるのである。
従って、そのような場合には、かかる異方性が生ずるほ
どに冷間加工度を大きくとることは好ましくないことは
いうまでもない。
どに冷間加工度を大きくとることは好ましくないことは
いうまでもない。
また、リードフレームにおいてはアウターリードを基板
に半田付けして使用することが多い。
に半田付けして使用することが多い。
強度を向上させるために合金元素を添加した銅合金を用
いたリードフレーム材においては、上記半田付けを行な
った後に、半田付けの界面において経時的に脆性剥離が
発生する現象がみられることがあり、信頼性の上から大
きな問題となっている。このような脆性層の形成は、素
材としてのＣｕと半田の中のＳｎ成分および添加元素が
拡散することによって生ずるものと考えられており、Ｘ
線マイクロアナライザによる所見によっても、銅合金と
半田との界面にＣｕ−３ｎ系におけるε相あるいはη相
といった脆性の大きい金属間化合物が拡散形成されるこ
とが確認されている。さらに、添加元素のマイグレーシ
ョン層が界面に拡散形成され（Ｆｅ 、Ｐ、Ｓｉにおい
てとくに顕著である）、これらが前記脆性剥離の原因と
なることも明らかになっている。
いたリードフレーム材においては、上記半田付けを行な
った後に、半田付けの界面において経時的に脆性剥離が
発生する現象がみられることがあり、信頼性の上から大
きな問題となっている。このような脆性層の形成は、素
材としてのＣｕと半田の中のＳｎ成分および添加元素が
拡散することによって生ずるものと考えられており、Ｘ
線マイクロアナライザによる所見によっても、銅合金と
半田との界面にＣｕ−３ｎ系におけるε相あるいはη相
といった脆性の大きい金属間化合物が拡散形成されるこ
とが確認されている。さらに、添加元素のマイグレーシ
ョン層が界面に拡散形成され（Ｆｅ 、Ｐ、Ｓｉにおい
てとくに顕著である）、これらが前記脆性剥離の原因と
なることも明らかになっている。
本発明の目的は、上記したような従来技術の問題点を解
消し、銅系合金の強度を大きな冷間加工を加えることな
く向上させ得ると共に半田付界面剥離性についても大巾
に改善し得る新規なリードフレーム用高強度鋼合金を提
供しようとするものである。
消し、銅系合金の強度を大きな冷間加工を加えることな
く向上させ得ると共に半田付界面剥離性についても大巾
に改善し得る新規なリードフレーム用高強度鋼合金を提
供しようとするものである。
本発明は、Ｎｉ１．０〜５．０％、Ｚｎ３．３〜７，０
％、Ｓｉ０．２〜１．０％を含み、あるいはさらにこれ
にＰｏ、００３〜０．３％を含有させ、残部Ｃｕおよび
不可避なる不純物をもって構成した銅合金にある。
％、Ｓｉ０．２〜１．０％を含み、あるいはさらにこれ
にＰｏ、００３〜０．３％を含有させ、残部Ｃｕおよび
不可避なる不純物をもって構成した銅合金にある。
［作用］
ＣｕにＮｉ 、Ｓｉを上記範囲において添加した合金は
、析出硬化型合金を構成し、大きな冷間加工を加えるこ
となく熱処理によって析出硬化し十分な強度を保有させ
ることができる。従って、先に説明した圧延の異方性を
生ずるほどに冷間加工度を大きくとる必要がなくなり、
ＰＬＣＣやＱＦＰのような面付実装型パッケージのリー
ドフレーム材に適用しても問題の生ずるおそれはなくな
るのである。
、析出硬化型合金を構成し、大きな冷間加工を加えるこ
となく熱処理によって析出硬化し十分な強度を保有させ
ることができる。従って、先に説明した圧延の異方性を
生ずるほどに冷間加工度を大きくとる必要がなくなり、
ＰＬＣＣやＱＦＰのような面付実装型パッケージのリー
ドフレーム材に適用しても問題の生ずるおそれはなくな
るのである。
しかして、Ｎｉ含有量が１．０％以下では高強度効果が
低く、５．０％以上になると加工性が劣化しｉＩ＃電率
を低下させるため好ましくない。
低く、５．０％以上になると加工性が劣化しｉＩ＃電率
を低下させるため好ましくない。
Ｓ１含有量については、０．２％以下では同じく強度の
向上効果が小さく、１．０％以上になると後述する第１
表からもわかるように界面＃１離防止に要するＺｎの添
加量を増大させねばならず、結果的に導電率が低下する
こととなり好ましくない。
向上効果が小さく、１．０％以上になると後述する第１
表からもわかるように界面＃１離防止に要するＺｎの添
加量を増大させねばならず、結果的に導電率が低下する
こととなり好ましくない。
Ｚｎは、その理由の＃細についてはなお不明であるが、
後に詳述するように、銅合金の半田付けにおける界面剥
離防止に非常に有効に作用する。
後に詳述するように、銅合金の半田付けにおける界面剥
離防止に非常に有効に作用する。
しかし、この含有量が３．３％以下では析出硬化せしめ
る上で有効なＳｉ添加との関係から半田界面剥離防止効
果が不十分となり好ましくなく、７．０％以上になると
導電率の低下が大きくなり同じく好ましくない。
る上で有効なＳｉ添加との関係から半田界面剥離防止効
果が不十分となり好ましくなく、７．０％以上になると
導電率の低下が大きくなり同じく好ましくない。
Ｐは脱酸剤として添加するものであり、上記界面剥離防
止に有効なＺｎが脱酸のなめに消費され本来の界面剥離
防止効果が低下する結果となるのを防止するためのもの
である。しかし、Ｐの含有量が０．００３％以下では脱
酸効果が小さ（Ｚｎの消費が大きくなり、０．３％以上
になると加工性が低下する１導電率の低下が大きくなり
好ましくないのである。
止に有効なＺｎが脱酸のなめに消費され本来の界面剥離
防止効果が低下する結果となるのを防止するためのもの
である。しかし、Ｐの含有量が０．００３％以下では脱
酸効果が小さ（Ｚｎの消費が大きくなり、０．３％以上
になると加工性が低下する１導電率の低下が大きくなり
好ましくないのである。
［実線例１
以下に、本発明について実施例を参照し説明する。
第１表は、各種元素を表示した量だけ添加した銅合金に
Ｚｎを表中に示した種々な量をもって添加し、５ｎ−４
０％ｐｂ半田にドブ付はメ・ツキした後、１５０’Ｃで
表にそれぞれ示した時間だけ加熱し、これを０．２５Ｒ
で９０”曲げしその後曲げ戻した場合の界面の剥離の有
無を顕微鏡で観察した結果を示すものである。
Ｚｎを表中に示した種々な量をもって添加し、５ｎ−４
０％ｐｂ半田にドブ付はメ・ツキした後、１５０’Ｃで
表にそれぞれ示した時間だけ加熱し、これを０．２５Ｒ
で９０”曲げしその後曲げ戻した場合の界面の剥離の有
無を顕微鏡で観察した結果を示すものである。
第
表
表において、Ｏは界面剥離の生じないもの、×は界面剥
離を生じた場合をそれぞれ示す。
離を生じた場合をそれぞれ示す。
第１表よりわかるように、添加元素の違いによってその
効果に差異があるものの、Ｚｎを添加することにより半
田付界面剥離を適確に防止することが可能になる。この
ようにＺｎに界面＃Ｉ離防止効果のある理由については
、前述したように未だ詳細については不明なところが多
い、しかし、ＳｌやＰの含有量が多くなると、その効果
が阻害される傾向がはっきりと現れる。従って、その有
効性がわかっていいてもＳｌやＰを余り多く添加するこ
とは好ましくないことがわかる。
効果に差異があるものの、Ｚｎを添加することにより半
田付界面剥離を適確に防止することが可能になる。この
ようにＺｎに界面＃Ｉ離防止効果のある理由については
、前述したように未だ詳細については不明なところが多
い、しかし、ＳｌやＰの含有量が多くなると、その効果
が阻害される傾向がはっきりと現れる。従って、その有
効性がわかっていいてもＳｌやＰを余り多く添加するこ
とは好ましくないことがわかる。
実施例
第２表に示す組成よりなる銅合金を水冷鋳型を用いて半
連続鋳造し、８５０℃で熱間圧延を施して５５０ｗ’Ｘ
１０■ｔの板とした。これを焼鈍、冷間加工を繰返し、
５５０ｔｘｓ’ Ｘ ０ 、５ｍｇの板とし、さらに８
００℃Ｘ３０分熱処理して急冷した。その後加工度５０
％で冷間圧延し、５５０１１１１’ Ｘｏ、 ２５ｍ５
＋’ （７）板とした後５００℃Ｘ１分の熱処理を施し
た。
連続鋳造し、８５０℃で熱間圧延を施して５５０ｗ’Ｘ
１０■ｔの板とした。これを焼鈍、冷間加工を繰返し、
５５０ｔｘｓ’ Ｘ ０ 、５ｍｇの板とし、さらに８
００℃Ｘ３０分熱処理して急冷した。その後加工度５０
％で冷間圧延し、５５０１１１１’ Ｘｏ、 ２５ｍ５
＋’ （７）板とした後５００℃Ｘ１分の熱処理を施し
た。
最終板材についてＸ４１回折により異方性の形成の有無
について測定したが、圧延方向による異方性は認められ
なかった。
について測定したが、圧延方向による異方性は認められ
なかった。
つぎに、上記板材より１５關マＸ０．２５ｓｕｎ’×５
０１１１Ｉ′の供試片を切り出し、半田付界面剥離性に
ついて評価したう 各供試片を２５０℃に保持したＳｎ −４０％ｐｂ半田
洛中においてドブ付はメツキし、これを大気中において
１５０℃Ｘ １０００時間加熱した後、０．２５Ｒで９
０゛曲げしその後曲げ戻して界面における剥離の有無を
１００倍の顕微鏡でｔｌ！ｌ拝察した。
０１１１Ｉ′の供試片を切り出し、半田付界面剥離性に
ついて評価したう 各供試片を２５０℃に保持したＳｎ −４０％ｐｂ半田
洛中においてドブ付はメツキし、これを大気中において
１５０℃Ｘ １０００時間加熱した後、０．２５Ｒで９
０゛曲げしその後曲げ戻して界面における剥離の有無を
１００倍の顕微鏡でｔｌ！ｌ拝察した。
第２表に評価結果を示す。
第
表
本発明に係る合金は、引張強さにおいていずれも６５ｋ
ｇｆ／ｒｍ”以上という高い値を示しており、前記した
高ニッケル合金にまさる強度を保持し得ることがわかる
。
ｇｆ／ｒｍ”以上という高い値を示しており、前記した
高ニッケル合金にまさる強度を保持し得ることがわかる
。
しかも、第２表かられかるように本発明合金は、所定量
以上のｚｎを含有させることにより半田付界面剥離の発
生を完全に防止することができる。
以上のｚｎを含有させることにより半田付界面剥離の発
生を完全に防止することができる。
これに対し、Ｚｎを含有しないか含有量の少ない比較例
では、いずれの場合も界面ＨＩＭが生じている。まな、
Ｓｌの含有量が１．０％と高いものにあっては、ｚｎを
３．０％添加しているにも拘らず界面剥離を生じており
、Ｓｉ含有量を高くし強度を大きくしようとする場合に
はＺｎ量も３．３％以上添加しないと効果のないことが
わかるや ［発明の効果］ 以上の通り、本発明に係る銅合金によれば、十分な析出
硬化がみられる結果、５０％程度の余り大きくない加工
度であり乍ら高ニッケル合金にまさる強度を保持するこ
とができ、しかも異方性をも有しないものであり、また
、適切にｚｎが添加されることで半田付界面剥離を完全
に防止することが可能となるものであって、これによっ
てリードフレームの銅合金化に適切に対応できることと
なる意義は大きい。
では、いずれの場合も界面ＨＩＭが生じている。まな、
Ｓｌの含有量が１．０％と高いものにあっては、ｚｎを
３．０％添加しているにも拘らず界面剥離を生じており
、Ｓｉ含有量を高くし強度を大きくしようとする場合に
はＺｎ量も３．３％以上添加しないと効果のないことが
わかるや ［発明の効果］ 以上の通り、本発明に係る銅合金によれば、十分な析出
硬化がみられる結果、５０％程度の余り大きくない加工
度であり乍ら高ニッケル合金にまさる強度を保持するこ
とができ、しかも異方性をも有しないものであり、また
、適切にｚｎが添加されることで半田付界面剥離を完全
に防止することが可能となるものであって、これによっ
てリードフレームの銅合金化に適切に対応できることと
なる意義は大きい。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）Ｎｉ１．０〜５．０％、Ｚｎ３．３〜７．０％、
Ｓｉ０．２〜１．０％を含み、残部Ｃｕおよび不可避な
る不純物よりなるリードフレーム用高強度銅合金。 （２）Ｎｉ１．０〜５．０％、Ｚｎ３．３〜７．０％、
Ｓｉ０．２〜１．０％、Ｐ ０．００３〜０．３％、を含み、残部Ｃｕおよび不可避
なる不純物よりなるリードフレーム用高強度銅合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1022842A JP2870779B2 (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | リードフレーム用高強度銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1022842A JP2870779B2 (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | リードフレーム用高強度銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02205645A true JPH02205645A (ja) | 1990-08-15 |
| JP2870779B2 JP2870779B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=12093964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1022842A Expired - Fee Related JP2870779B2 (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | リードフレーム用高強度銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2870779B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS572851A (en) * | 1980-06-06 | 1982-01-08 | Nippon Mining Co Ltd | Copper alloy for lead material of semiconductor device |
| JPS63293130A (ja) * | 1987-05-26 | 1988-11-30 | Mitsubishi Shindo Kk | 半導体装置用Ｃｕ合金製リ−ドフレ−ム材 |
-
1989
- 1989-02-01 JP JP1022842A patent/JP2870779B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS572851A (en) * | 1980-06-06 | 1982-01-08 | Nippon Mining Co Ltd | Copper alloy for lead material of semiconductor device |
| JPS63293130A (ja) * | 1987-05-26 | 1988-11-30 | Mitsubishi Shindo Kk | 半導体装置用Ｃｕ合金製リ−ドフレ−ム材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2870779B2 (ja) | 1999-03-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |