JPH03115547A - 電子部品の製造方法 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は小型電子部品すなわちＩＣ，ダイオドトランジ
スタ等の半導体装置に適する電子部品の製造方法に関す
る。

（従来の技術） 近年においては半導体装置の高出力化、多機能化等が要
求されており、これを満足するために種々の検討がなさ
れている。そして更に上記を十分に解決させた上に生産
性を向上させて低価格化を計ることの出来る構成にする
ことが加えられ極めてきびしい要求となっている。

上記諸特性を十分に維持して量産化が可能である半導体
装置の構造においては、樹脂モールドによるパッケージ
型が最も有力視されており、これ等の型の半導体装置に
おいてもその製造工程でマウンティング、ボンディング
及びめっき工程等による種々の工程を経て完成される。

この苛酷な条件のもとで使用される半導体装置用電子部
品として、リードフレームがある。このリードフレーム
はその使用条件として電気抵抗が小さいこと、表面酸化
が少ないこと、引張り強度が十分であること、曲げ加工
が多いので延性のあること、高温特性、例えば２５０℃
以上において上記機械的強度が十分であること、半田と
のぬれ性がよいこと、経時変化や半田耐候性があること
、等積々の特性を維持しなければならない。

さて導電率が高い銅（Ｃｕ）は上記条件を得るに好適な
材料であるが高温特性や強度が不十分である。

したがってＣｕに他の元素を添加しているこの場合には
次の点で問題がある。すなわちＣｕ中のＺｎ、　ｒｅ等
の添加元素がリードフレームとして使用され半田付けさ
れたとき、半田に拡散するため耐候性の悪化を防止する
ために上記Ｃｕを含む合金製のリードフレームの表面に
Ｎ１及びＳｎのめっきを２層にほどこしていた。

このようにめっき工程を２回も設けると製造工程が増加
するのでリードフレームとしての単価が高くなるので好
ましくなく、出来ることならＮ１めっき工程を省くこと
がリードフレームの低価格化につながるので好ましい。

本発明者等はこれに挑戦して特公昭５３−４２３９０号
に示す発明を完成し得た。この発明はＣｕにＣ「とＺｒ
とＳｌとを少量ずつ添加したものでかなりの特性を維持
することが出来た。しかしながら、上記発明では添加金
属元素が小４ｍ（０，０ｌ−０４重量％）しか添加出来
ないので必ずしも十分な強度が得られないこと及び添加
元素が微小であるため規制が困難になり易い等の問題が
発生し易いこと等を種々検討した。例えばＣｕにＣｒの
みで上記条件を十分に満足出来る状態にするにはどうす
ればよいが、ＣｕにＣｒとＺ「とを添加した場合、ある
いは他の元素の添加の検討である。

例えばＣｒ、Ｚｒ、Ｎｉ、ＰｅおよびＳｎをＣｕに単に
添加した場合に表面酸化状態、導電率低下、電気的特性
の経時変化１．半田とのぬれ性及び半田耐候性、リード
フレームの硬度、外観の荒れ及び高温特性等について全
べてを満足することが出来ない。

この理由は強度を改善するためにＣｕに添加されたＮ１
．Ｐｅ、Ｓｎその他の添加物が表面への不所望な析出又
は濃縮による経時変化に伴なう半田耐候性劣化の問題、
あるいは導電性の低下や半田の外観が悪くなること等で
実用に供されない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者等は従来実施されて来た技術である基体金属と
この基体金属に被覆する被覆金属とを選択し、この技術
を利用することによって完成したものである。

上記のように基体金属に被覆を加えると基体金属を構成
する主成分であるＣｕに従来に比して相当量の元素を添
加することが可能であることが判明した。しかし被覆を
従来のように２層にすることは完全に避けなければなら
ない。

このことは本発明の基本思想である被覆層は最小限にと
どめこの被覆層を利用して基体金属への元素の添加を最
大にすることに一致する。

すなわち、元素としてクロムＣｒ、ジルコニウムＺｒを
選定する。これは少ない量で本願の所期の目的を達成す
るに好適する材料である。更に被覆物質としては錫Ｓｎ
を５ｎ−Ｐｂ系半田に好適するように用いる。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段及び作用）本発明は重量％
で０．３≦Ｃｒ＋　Ｚｒ≦２．０％（ただしＣｒ　１．
５％以下、Ｚｒ　１．０％以下）及び残部が実質的にＣ
ｕからなる原料を溶解し、インゴットを作成した後、６
００〜９００　”Ｃで熱間加工を行い、さらに熱処理を
施して析出硬化型鋼合金からなる基体金属を作成する工
程と、前記基体合金表面にＳｎ被覆層を形成する工程と
、前記５ｎｖＬ覆層を介して半田接続する工程とを具備
した電子部品の製造方法である。

上記した基体金属としてはＣｕにＣｒまたはＺ「の少な
くとも一種を添加することが出来る。そしてその量は０
．３≦Ｃｒ＋Ｚｒ≦２．０％とするがＣｒの量は１．５
％を越木てはならない。またＺｒも１．０％を越えない
ことが重要である。更に被覆物質としてＳ。

をめっき等の手段で被覆することができる。この被覆の
厚さの好ましい範囲は２μｍより厚くなければ被覆の役
目を達成することはできない。

上記におけるＣｒは第１図に示すように重量比で約０．
３〜１．５の範囲に限定する。この理由はＳｎの被覆層
との関係がら上限については、Ｃ「が偏析し易いので１
．５％にとどめた。Ｃｒが多い場合には多少導電性は低
下するがこの種の電子部品用にははとんど問題とならず
強度性の向上による信頼性が極めて高いという特徴が優
先する。また下限については苛酷の条件での使用、すな
わち４００℃以上の高温での加工手段折り曲げ開度の高
いものにおいてＣｒ単独では添加量が約０．３％未満で
は強度に不安定要素が多くなって３０％以下の歩留りと
なり信頼性が悪い。

なお機械的強度、Ｓｎｎ模膜の金属間化合物の形成及び
導電性等の各要素を考慮に入れるとＣｒの添加量は０．
５〜１．０％の範囲が特に望ましい。

また、Ｚｒについても同図に示す通り、０．３〜１．０
％の範囲で添加することが重要であってこれについても
Ｃｒと同等の理由である。

更にＣｒとＺｒとを混合してＣｕに添加する場合は０．
３〜２．０％とＣ「または２「単独よりもその添加量を
多くすることが出来る。従ってより硬度のリードフレー
ムを形成するのに都合がよい。

なお第１表で示すように添加物のＺｒが１．２％、Ｃｒ
１．６％あるいはＣｒ−Ｚｒの合計が２．４％（Ｃｒ１
．２％。

Ｚｒ１．２％）等、上記範囲を越えると溶解製造上偏析
が多くなり、所期の目的が達成出来なくなることが判明
している。

また被覆層の厚さを２μｍ以上が好ましい理由は、厚さ
が薄いと当然のことながらこの被覆層はポーラス状であ
るからその大部分から酸素の侵入があって、それ等の界
面が酸化されて半田とのぬれ性等を害する。従って実用
に供しない。

なお本発明者等は、添加物としてＣｒ及び／またはＺｒ
以外に半田の成分と同等のＳｎ１あるいはＰｅについて
も検討を行ったがいずれも失敗に終っている。こ・れは
第１表の比較例１〜６に示す通りで硬度または接合強度
が不安定となって実用上、多くの問題を発生することに
なって好ましくないことも確認されている。さて上記Ｃ
ｕを含む金属基体にＳｎをめっきして作ったりリードフ
レームは使用後においても半田との耐候性は低下しない
ことが確認された。

また本発明における製造方法はＣｕにＣｒまたはＺｒの
少なくとも一方を添加し溶解し、インゴットを作成し、
熱間加工（６００〜９００℃）をほどこし、板厚０．５
關巾３９＋ｍ程度に形成した素材を所定の熱処理を加え
てＣｒおよび／またはＺｒの析出硬化型鋼合金基体金属
に形成した。次いでＩＣ用リードフレームに好適するよ
うにプレス加工し、３５０℃で約１０秒加熱し、脱脂し
た後に酸によって洗浄し、Ｓｎめっきを約６μｍの厚さ
に被覆して第２図または第３図に示すようにＩＣ用リー
ドフレーム（１）に成形した。

つまり本発明方法においては、従来析出硬化型合金を得
る際に不可欠といわれている高温における溶体化処理、
急冷等の煩雑な工程を必要とせずに析出硬化型銅合金が
得られるというものである。

このＩＣ用リードフレームの評価の一部である加熱試験
を次の通り行った。大気中で約１００〜１５０℃に保持
し、３００時間放置した後にＰｂ−８ｎ半田液（約２６
０℃）浸漬（約５秒）してから接合強度及び折曲げ強度
で評価したところほとんど剥離は見られなかった。また
、上記とは逆にＰｂ−３ｎ半田液（約２６０℃）浸漬（
約５秒）し、半田を接着した後に大気中で１００〜１５
０℃で加熱した先の評価方法とは全く逆の試験において
もほとんど変化はないことを確認した。

上記本発明に係るリードフレームは第４図に示すように
一本の長い板体を切断して組立てることも出来る。これ
は約０．４＋ａｍの厚さで巾が約２　ｍｍと板状にした
ものでスプールに巻き込んで収納できる。またその直径
が例えば０．４５ｍ脂にした線状とすることも出来る。

以下余白 （実施例） 次に実施例を説明する。９９．９％の純銅に重量比で約
１．５％クロムを添加して溶解し、Ｃｕ−Ｃｒ合金製の
インゴットを作り、このインゴットを鍛造した後に必要
に応じて７５０℃にて約１時間焼鈍し、次に６００〜９
００℃での熱間圧延を施し、さらに熱処理を施して巾約
３０１１１％厚さ約０．２５＋ａｍ長さ約５００ｍｍの
ＩＣ用リードフレーム素材を形成した。なお、この時の
熱処理条件としては４００＝８５０℃で数分〜数時間程
度の処理を行うことが好ましい。この素材を所定の形状
にプレス等の手段によって打ち抜いた後に脱脂し酸洗し
て洗浄しこれに厚さ約６μｍのＳｎめっきを被覆してリ
ードフレームを完成した。

この評価を第１表の実施例１に示す。すなわち強度を充
分備えており、耐酸化、接合強度、耐候性において極め
て良い結果を得た。ただ表面にわずかであるが表面荒れ
現象が表われるが実用上はとんど問題とならない。実施
例２は上記実施例１と同様の製造方法で形成したもので
あるがＣ「の量をわずかに少なくしたものである。これ
は実施例１で発生した表面荒れ現象もなくなり、外観も
すぐれているのでダイオード等のようにその一部を直接
電極として用いる場合に好適する。

以下実施例３〜実施例９はいずれも上記実施例同様の製
造方法で形成したものでＣ「とＺｒとを混合した金属基
体としたものである。この実施例３〜９までは特に強度
と耐候性にすぐれているという特徴がある。実施例１０
及び１１は添加物に２「を用いたもので外表面にやや荒
れ現象が見られるものの所期の目的を達成することが実
験的に立証されている。

［発明の効果］ 上記のように本発明に係るリードフレームは、その形状
をどのようにしてもよく、ＩＣ用のリードフレームを始
めダイオード、トランジスタ及びサイリスク等の電子部
品用のリード端子（一部の電極としても可）として極め
て有効である。

すなわち金属基体はＣｕを主成分とし、これにＣｒ。

２「の少なくとも一部を限定して添加することと、更に
最小限にめっき（Ｓｎ）することを相乗させることによ
って、所期の目的である電気抵抗が小さい、引張り強度
、曲げ加工、高温特性及び半田耐候性等にすぐれ電子部
品用のリード材として信頼性の極めて高いものとなり、
実用性が高い。またＳｎのめっきも１回で完成するので
それほど製造工程を複雑化することがなく価格も安価で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電子部品の組成範囲を説明するための説
明図、第２図は本発明の一実施例であるリードフレーム
を用いて形成したＩｃの横断面図、第３図は第２図に用
いたリードフレームの正面図、第４図は本発明に係る他
のリードフレームを用いて形成した半導体装置の斜視図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％で０．３≦Ｃｒ＋Ｚｒ≦２．０％（ただしＣｒ１
   ．５％以下、Ｚｒ１．０％以下）及び残部が実質的にＣ
   ｕからなる原料を溶解し、インゴットを作成した後、６
   ００〜９００℃で熱間加工を行い、さらに熱処理を施し
   て析出硬化型銅合金からなる基体金属を作成する工程と
   、前記基体合金表面にＳｎ被覆層を形成する工程と、前
   記Ｓｎ被覆層を介して半田接続する工程とを具備したこ
   とを特徴とする電子部品の製造方法。