JPH0331450A

JPH0331450A - リードフレーム用Ｆｅ―Ｎｉ―Ｃｏ合金

Info

Publication number: JPH0331450A
Application number: JP16458389A
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」本願発明は、ＩＣ用リードフレーム材料として好適なＦ
　ｅ−Ｎ　ｉ−Ｇ　ｏ合金に関し、ＦｅとＮｉとＧｏと
ＭｎとＳｉ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ＬＳ　Ｉ）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Ｌ
ＳＩ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Ｆｅ−Ｎｉ合金として、４２　
Ａ　１ｌｏｙ（４２％Ｎ　ｉ−Ｆ　ｅ）（特開昭５５−
１１９１５６号など）、コパール（２９％Ｎｉ−１７％
Ｇｏ−Ｆｅ）、および、低膨張コバール（２９％Ｎｉ−
１３％Ｃｏ−Ｆｅ）（特開昭５９−１９８７４１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、ＩＣ５ＬＳＩ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
−Ｃｏ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　　２６〜
３４％Ｃｏ　　８〜２０％Ｍｎ１．０％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」ｒｅ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、Ｆｅ−ＮｉＣｏ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２６〜３
４％、Ｃｏ（コバルト）を８〜２０％、Ｂｅ（ベリリウ
ム）を０．Ｏ１〜０，０５％、Ｓｉ（ケイ素）を０．５
％以下、Ｍｎ（ｖンガン）を１．０％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、
ＮｉとＣｏとＭｎとＳｉの含有量は、本発明者らが先に
特願昭６３−３１５６４７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　１−Ｃｏ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２６〜３４％以外に
、あるいは、Ｃｏの含有量を８〜２０％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％を越えてもこれ以上の密着性の向上効果を生じな
い上に、高価なりｅの添加により不必要にコストを上げ
るのでＢｅ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ｍ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、５ｏｏ−ｔ
ｔｏｏ℃で行う焼鈍処理を繰り返し施す。そして、最終
圧延加工時に加工率を好ましくは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、３００〜７０
０℃の温度域において、好ましくは５時間以内時間で熱
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、Ｆｅ−Ｎ１−Ｃｏ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分間加熱する時効処理
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Ｎ。

２〜Ｎｏ６は、低膨張合金として知られる従来合金の試
料Ｎｏｔ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Ｎｏ１〜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ＩＣ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
た皆果を以下の第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４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Ｎｏ４，５．６
では、Ｂｅ添加量の増加ととしにクラックの発生をより
良く抑制することができた。なおまた、Ｂｅの添加ｍを
ｏ、ｏｏｓ％に設定した比較品の試料Ｎｏ２にあっては
、従来品の試料Ｎｏｌ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Ｎｏ
３は吸湿処理４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００Ｏ１％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、従来よりし優れたリードフレ
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。！・・・リードフレーム、２・・・ＩＣチップ、ド部、
４・・・リード線、５・・・クラック。３・・・パラ

Claims

【特許請求の範囲】Ｎｉ２６〜３４％（重量％、以下同じ）Ｃｏ８〜２０％Ｍｎ１．０％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−Ｃｏ合金
。