JPH0331449A

JPH0331449A - リードフレーム用Ｆｅ―Ｎｉ合金

Info

Publication number: JPH0331449A
Application number: JP16458289A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kato; 淳加藤; Tsuyuki Watanabe; 渡辺　津之
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1989-06-27
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1991-02-12

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】「産業上の利用分野」本顆発明は、ｔＣ用リードフレーム材料として好適なＦ
　ｅ−Ｎ　ｉ合金に関し、ＦｅとＮｉとＣＯとＭｎとＳ
ｉとＣｕを特定量含有する合金にＢｅを特定量添加する
ことによって低熱膨張率と優れた樹脂密着性を有するよ
うにしたものである。

「従来の技術」近年、集積度の高い大規模集積回路（ＬＳＩ）や超大規
模集積回路（超ＬＳＩ）などの開発が盛んとなってきて
いるが、このようなＬＳＩや超ＬＳＩにおいては、シリ
コン素子が大型化し、発熱量も多くなってきている。従
ってシリコン素子とリードフレームとの間の熱膨張率の
差異が大きい場合は、通電発熱によるリードフレームの
膨張と収縮によりシリコン素子が熱ストレスを受けて割
れたり、亀裂を生じたりするおそれがある。そこでＬＳ
Ｉや超ＬＳＩ用などのリードフレーム材料にあっては、
特にその熱膨張率をシリコン素子の熱膨張率に近付ける
必要がある。

このため従来から、リードフレーム用の材料においては
、シリコン素子などに作用する熱応力を緩和することを
目的とした低熱膨張率のＦ　ｅ−Ｎ　ｉ合金として、４
２　Ａ　１ｌｏｙ（４２％Ｎ　ｉ−Ｆ　ｅ）（特開昭５
５−１１９１５６号など）、コバール（２９％Ｎ＋−１
７％Ｃｏ−Ｆｅ）、および、低膨張コバール（２９％Ｎ
ｉ−１３％Ｇ　ｏ−Ｆ　ｅ）（特開昭５９−１９８７４
１号）などが知られている。

「発明が解決しようとする課題」ところが、最近、Ｉ０．ＬＳＩなどの大型化とともに、
実装の小型化に伴い、面実装タイプのリードフレームや
チップサイズの大きなリードフレームなどにおいて、ア
ッセンブリー工程中の熱履歴等によって、封止樹脂とリ
ードフレームとの間に亀裂が発生し、この亀裂がＩＣや
ＬＳＩの作動不良の原因となるといった問題が発生して
きている。

本願発明は前記課題を解決するためになされたもので、
シリコン素子に近い低熱膨張率を示すとともに、封止樹
脂との密着性も良好なリードフレーム用Ｆ　ｅ−Ｎ　ｉ
合金を提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段」本願発明は前記課題を解決するために、Ｎｉ　　３０〜
５５％Ｇｏ　　２．０％以下Ｍｎ１％以下Ｓｉ　　０．５％以下Ｂｅ　　　０．０１〜０．０５　％Ｃｕ　　５．０％以下残部　Ｆｅ　　及び不可避不純物の組成を有するものである。

「作用」ＦｅとＮｉとＧｏとＭｎとＳｉとＣｕを所定量含有する
低膨張率の合金に、Ｂｅを少量添加することで素材表面
にＢｅ０層が生成され、このＢｅ０層が封止樹脂との密
着性を向上させる。また、Ｆ　ｅ−Ｎ　ｉ系の合金に添
加するＢｅの添加量が少量で済むので、合金の主成分は
低膨張率の合金であり、このため、リードフレーム用の
材料として好適な熱膨張率が確保される。

以下に本願発明を更に詳細に説明する。

本願発明の合金においては、Ｎｉにッケル）を３０〜５
５％、Ｇｏ（コバルト）を２．０％以下、Ｂｅ（ベリリ
ウム）を０．０１−０．０５％、Ｓｉ（ケイ素）を０．
５％以下、Ｍｎ（マンガン）を１％以下、Ｃｕ（銅）を
５．０％以下含有している。これらの組成において、Ｎ
ｉとＣＯとＭｎとＳｉの含有量は、本発明者らが先に特
願昭６３−３１５６４６号明細書において特許出願して
いる高強度低膨張Ｆ　ｅ−Ｎ　ｉ合金およびその製法に
おいて記載されている合金の組成に準じるものである。

なお、本願発明の合金においては、不可避不純物として
、Ｃ（炭素）０．１％以下、Ｓ（イオウ）０．１％以下
、Ａｌ（アルミニウム）０．１％以下、Ｍｇ（マグネシ
ウム）０．１％以下、Ｃａ（カルシウム）０．１％以下
を含んでいても差し支えない。

前記組成において、Ｎｉの含′有量を３０〜５５％以外
にすると、リードフレーム材料が適用されるシリコン素
子等の熱膨張率に適応した熱膨張率が得られなくなるた
めに好ましくなく、ＣＯの含有量が２．０％を越える場
合、熱膨張率が大きくなりすぎて好ましくない。また、
Ｂｅの含有量を０．０１％未満とすると、ＢｅＯの酸化
膜が形成されず、封止樹脂との密着性が不十分になるの
で好ましくない。なお、Ｂｅ含有量が０．０５％を越え
高価なりｅの添加により不必要にコストを上げるのでＢ
ｅ添加量は０．０５％以下が好ましい。更に、Ｓｉは脱
酸剤として用いるが、含有量が０．５％を越えると合金
を脆化させるので不都合であり、また、Ｍｎは鍛造性を
向上させるとともに脱酸剤として用いるが、含有量が１
，０％を越えると曲げ性を悪化させるので好ましくない
。また、Ｃｕ含有量が５．０％を越えると熱膨張が大き
くなりすぎるので不適当である。

以下に前記組成の合金を製造する方法の一例について説
明する。

前記合金を製造するには、まず、前記の組成になるよう
に原材料を配合した後に、不純物の混入を避ける目的で
Ａｒガスなどの雰囲気中で真空溶解を行って前記組成の
インゴットを得る。

次いでこのインゴットを１２００〜１４００℃で鍛造加
工し、目的の形状、例えば目的の板厚になるまで、好ま
しくは加工率７０％以下で行う圧延加工と、８００〜１
１００℃で行う焼鈍処理をを好ましくは５０％以下程度
に設定し、最終圧延後に歪取焼鈍を目的として、３００
〜７００℃の温度域において、好ましくは５時間以内の
熱処理を行い、所望の厚さの板材を得る。

以上のように製造された合金は、Ｆ　ｅ−Ｎ　ｉ−Ｃ。

系の低熱膨張率合金を主体として更にＢｅを少量添加し
ているので、シリコン素子の熱膨張率に近い熱膨張率を
有し、リードフレーム用材料として好適である。また、
添加されたＢｅの効果により素材表面にＢｅ０層が生じ
、このＢｅ０層が樹脂材との密着性を向上させるので、
リードフレームを構成して樹脂封止した場合、封止樹脂
とリードフレームの密着性が向上し、ＩＣやＬＳＩの作
動不良を防止できる効果がある。

「実施例」以下に示す第１表の組成になるように各々原材料を配合
し、各配合物をＡｒガスを含む８０Ｔｏｒｒの真空雰囲
気において溶解してインゴットを作成し、次いでこのイ
ンゴットに１２００〜１４００℃で熱間鍛造加工を施し
、次いで、加工率７０％以下で行う圧延加工と８００〜
１１００℃に加熱後に徐冷する焼鈍処理とを繰り返し行
い、最終圧延加工を加工率５０％以下で行って圧延加工
を終了し、次いで、６００℃に１分間加熱する歪取処理
を行って試料Ｎｏ１〜６のリードフレーム状の試験片を
得た。

各試験片の平均熱膨張係数（３０〜３００℃、μ／μ。

・℃）を測定し、その結果を第２表に示す。

第１表第２表第２表に示すように本願発明の合金試料Ｎｏ２〜Ｎｏ６
は、低膨張合金として知られる従来合金の試料Ｎｏｌと
比較して同等の低熱膨張率を有している。

また、前記のように得られた合金試料Ｎｏｌ〜Ｎｏ６に
ついて、樹脂密着性評価試験を行った。

樹脂密着性評価試験は、本発明品および比較品を１００
本のピンが放射状に配列された構成のＱＦ　Ｐ　（Ｑ　
ｕａｄ　Ｆ　ｌａｔ　Ｐ　ａｃｋａｇｅ）のリードフレ
ームとして用い、素子の取り付けと配線を行って加工後
、低応力樹脂でパッケージし、封止した。次に、パッケ
ージに吸湿処理（８５℃で湿度８０％の環境に０〜３２
時間放置する処理）を施し、続いてはんだ浸漬処理（２
４０℃のはんだ浴に１０秒間、３回ドブ付けする処理）
を行い、この後に超音波探傷装置による内部クラック観
察を行った。

第１図は、試験に用いたリードフレームの断面の概略構
造を示すもので、ｌはリードフレーム、２はｔＣチップ
、３はＩＣチップ２を設置したリードフレームのパッド
部、４はリード線、５はリードフレームｌを囲む樹脂部
分に生じたクラックを示している。前記内部クラックと
は、樹脂とリードフレームｌとの密着性不良により水分
が浸透し、ＩＣチップ２を載せるリードフレームのパッ
ド部３の角からその周囲の封止樹脂にクラック５が入る
ことであり、このクラック５が封止樹脂に入ると封止樹
脂とともに封止したリード線４が断線してしまうことが
ある。

前記超音波探傷装置によって内部クラックの観察を行っ
た結果を以下の第３表に示す。第３表において、Ｏ印は
内部クラックが発生していないことを示し、Ｘ印は内部
クラックが発生したことを示している。

第３表第３表において明らかなように、本願発明品の試料Ｎｏ
３〜Ｎｏ６は、いずれも８時間以下の吸湿処理の場合、
クラックの発生が見られないことが判明した。また、Ｂ
ｅの添加量を増加した本願発明品の試料Ｎｏ５．６では
、吸湿処理１６時間までクラックの発生を抑えることが
できた。なおまた、Ｂｅの添加量を０．００８％に設定
した比較品の試料Ｎｏ２にあっては、従来品の試料Ｎｏ
ｌと同様に４時間の吸湿処理でクラック発生が見られ、
Ｂｅの添加量が少ないことを示している。また、Ｂｅの
添加量を０．０１％とした試料Ｎｏ３は吸湿処理８時間
でもクラックの発生が見られていない。このためＢｅの
添加量は０．０１％以上必要であることが明らかとなっ
た。

「発明の効果」以上説明したように本願発明によれば、ＦｅとＮｉとｃ
ｏとＭｎとＳｉとＣｕを所定量含有する低膨張率の合金
に、Ｂｅを少量添加したので、シリコン素子などに近い
熱膨張率を維持した上に、従来合金よりも樹脂密着性の
良好な合金を提供することができる。

従って本願発明によれば、従来よりも優れたリードフレ
ーム用材料を提供することができる。また、本願発明の
合金は高価なりｅの添加量が少量で済むので、低コスト
で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＩＣチップとリードフレームの取付状態を示す
構成図である。ｌ・・・リードフレーム、２・・・ＩＣチップ、３・・
・パッド部、４・・・リード線、５・・・クラック。

Claims

【特許請求の範囲】Ｎｉ３０〜５５％（重量％、以下同じ）Ｃｏ２．０％以下Ｍｎ１％以下Ｓｉ０．５％以下Ｂｅ０．０１〜０．０５％Ｃｕ５．０％以下残部　Ｆｅ及び不可避不純物の組成を有するリードフレーム用Ｆｅ−Ｎｉ合金。