JPH0375325A - 半導体装置用Ｃｕ合金リード素材 - Google Patents
半導体装置用Ｃｕ合金リード素材Info
- Publication number
- JPH0375325A JPH0375325A JP19645590A JP19645590A JPH0375325A JP H0375325 A JPH0375325 A JP H0375325A JP 19645590 A JP19645590 A JP 19645590A JP 19645590 A JP19645590 A JP 19645590A JP H0375325 A JPH0375325 A JP H0375325A
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- Japan
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- lead
- alloy
- press punching
- semiconductor device
- lead frame
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- 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〕
この発明は、ＩＣやＬＳＩなどの半導体装置のリード材
にかかり、特にプレス打抜き加工性にすぐれ、プレス打
佐き金型工具の使用寿命の延命化を可能とする半導体装
置用Ｃｕ合金リード素材に関するものである。
にかかり、特にプレス打抜き加工性にすぐれ、プレス打
佐き金型工具の使用寿命の延命化を可能とする半導体装
置用Ｃｕ合金リード素材に関するものである。
従来、一般に、ＩＣやＬＳＩなどの半導体装置の製造法
の１つに、 （ａ） まず、リード素材として、厚さ：０．１〜０
．３車のＣｕ合金条材を用意し、 （ｂ） このリード素材から、製造しようとする半導
体装置の形状に適合したリードフレームをプレス打抜き
加工により形威し、 （Ｃ） このリードフレームの所定個所に高純度Ｓｉ
やＧａ−Ａｓなどの半導体素子を、Ａｇペースなどの導
電性樹脂を用いて加熱接着するか、あるいは予め上記リ
ード素材の片面にめっきしておいたＡｕ、Ａｇ、Ｎｌ
、あるいはこれらの複合めっき層を介して加熱拡散圧着
するかし、（ｄ） 上記の半導体素子とリードフレー
ムとに渡ってＡｕ線によるワイヤボンディング（結線）
を施し、 （ｅ） 上記の半導体素子、結線、および半導体索子
が取り付けられた部分のリードフレームなどを、これら
を保護する目的でプラスチック封止し、（「〉 上記
リードフレームにおける相互に連なる部分を切除してリ
ード材とし、 （ｇ） 最終的に上記リード材の脚部に、半導体装置
の基板への接続を行なう目的で、例えばＳｎ −ｐｂ金
合金はんだ材を被覆溶着する、 以上（ａ）〜（ｇ）の主要−Ｅ程からなる方法が知られ
ている。
の１つに、 （ａ） まず、リード素材として、厚さ：０．１〜０
．３車のＣｕ合金条材を用意し、 （ｂ） このリード素材から、製造しようとする半導
体装置の形状に適合したリードフレームをプレス打抜き
加工により形威し、 （Ｃ） このリードフレームの所定個所に高純度Ｓｉ
やＧａ−Ａｓなどの半導体素子を、Ａｇペースなどの導
電性樹脂を用いて加熱接着するか、あるいは予め上記リ
ード素材の片面にめっきしておいたＡｕ、Ａｇ、Ｎｌ
、あるいはこれらの複合めっき層を介して加熱拡散圧着
するかし、（ｄ） 上記の半導体素子とリードフレー
ムとに渡ってＡｕ線によるワイヤボンディング（結線）
を施し、 （ｅ） 上記の半導体素子、結線、および半導体索子
が取り付けられた部分のリードフレームなどを、これら
を保護する目的でプラスチック封止し、（「〉 上記
リードフレームにおける相互に連なる部分を切除してリ
ード材とし、 （ｇ） 最終的に上記リード材の脚部に、半導体装置
の基板への接続を行なう目的で、例えばＳｎ −ｐｂ金
合金はんだ材を被覆溶着する、 以上（ａ）〜（ｇ）の主要−Ｅ程からなる方法が知られ
ている。
したがって、半導体装置のリード材となる００合金リー
ド素材には、 （１）良好なプレス打抜き加工性、 （２〉 半導体素子の加熱接着あるいは加熱拡散圧着
に際して熱歪および熱軟化が生じない耐熱性、（３）良
好な放熱性と導電性、 〈４）半導体装置の暢送あるいは電気機器への組込みに
際して開がりや繰り返し曲げによって破損が生じない強
度、 が要求され、特性的には、 引張強さ： ５０ｋｇ ｆ ／−以上、伸 び：４％
以上、 導電弔（放熱性、すなわち熱伝導性は導電早で換算評価
される）＝１３％ｌＡＣ３以上、軟化点（耐熱性の評価
に用いられる）：３５０℃以上、 を具備することが必要とされ、これらの特性を有するＣ
ｕ合金リード素材としては材料的に多数のものが提案さ
れ、なかでも、重量％で（以下％は重量％を示す）、 Ｆｅ ：０．Ｌ 〜１．５％、 Ｓｎ ；０．５〜２．５％、 Ｐ ： ０．００４〜０．１％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有
するＣｕ合金が広く実用に供されている。
ド素材には、 （１）良好なプレス打抜き加工性、 （２〉 半導体素子の加熱接着あるいは加熱拡散圧着
に際して熱歪および熱軟化が生じない耐熱性、（３）良
好な放熱性と導電性、 〈４）半導体装置の暢送あるいは電気機器への組込みに
際して開がりや繰り返し曲げによって破損が生じない強
度、 が要求され、特性的には、 引張強さ： ５０ｋｇ ｆ ／−以上、伸 び：４％
以上、 導電弔（放熱性、すなわち熱伝導性は導電早で換算評価
される）＝１３％ｌＡＣ３以上、軟化点（耐熱性の評価
に用いられる）：３５０℃以上、 を具備することが必要とされ、これらの特性を有するＣ
ｕ合金リード素材としては材料的に多数のものが提案さ
れ、なかでも、重量％で（以下％は重量％を示す）、 Ｆｅ ：０．Ｌ 〜１．５％、 Ｓｎ ；０．５〜２．５％、 Ｐ ： ０．００４〜０．１％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有
するＣｕ合金が広く実用に供されている。
しかし、上記の半導体装置用Ｃｕ合金リード素材（以下
従来リード素材という）においては、上記の引張強さ、
伸び、導電早、および軟化点を満足して具備するものの
、近年の半導体装置の集積度の向上に伴なうリードフレ
ーム形状の複雑化、並びにプレス打抜き加圧の高速化に
伴ない、プレス打抜き金型工具の摩耗が原因で、比較的
短時間で打抜き加］ニされたリードフレームにパリがで
きるようになり、この結果短かい使用寿命でのプレス打
抜き金型−に具の交換を必要とするようになるのが現状
である。
従来リード素材という）においては、上記の引張強さ、
伸び、導電早、および軟化点を満足して具備するものの
、近年の半導体装置の集積度の向上に伴なうリードフレ
ーム形状の複雑化、並びにプレス打抜き加圧の高速化に
伴ない、プレス打抜き金型工具の摩耗が原因で、比較的
短時間で打抜き加］ニされたリードフレームにパリがで
きるようになり、この結果短かい使用寿命でのプレス打
抜き金型−に具の交換を必要とするようになるのが現状
である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の
従来リード素材に着目し、これのもつすぐれた特性を損
うことなく、プレス打抜き加工性を改善すべく研究を行
なった結果、 Ｆｃ：０．８％超〜１．５％、 Ｓｎ：０．５９６超〜０．８％未満、 Ｐ ： ０．００４〜Ｏ、Ｉ ９６未満、Ｍｇ ：
０．００２〜０゜２％、 を含Ｈし、残りがＣｕと不可避不純物からなる組りεを
６するＣｕ合金で構成されたリード素材は、上記の半導
体装置のリード材となるＣｕ合金リード素材に要求され
る特性を十分に具備し、さらにリードフレームへのプレ
ス打抜き加工に際しては、プレス打抜き加工が高速であ
っても、またリードフレームの形状が複雑であっても、
すぐれたプレス打抜き加圧性を示し、かつプレス打抜き
金型工具の摩耗が著しく小さく、使用寿命の延命化を可
能とするという知見を得たのである。
従来リード素材に着目し、これのもつすぐれた特性を損
うことなく、プレス打抜き加工性を改善すべく研究を行
なった結果、 Ｆｃ：０．８％超〜１．５％、 Ｓｎ：０．５９６超〜０．８％未満、 Ｐ ： ０．００４〜Ｏ、Ｉ ９６未満、Ｍｇ ：
０．００２〜０゜２％、 を含Ｈし、残りがＣｕと不可避不純物からなる組りεを
６するＣｕ合金で構成されたリード素材は、上記の半導
体装置のリード材となるＣｕ合金リード素材に要求され
る特性を十分に具備し、さらにリードフレームへのプレ
ス打抜き加工に際しては、プレス打抜き加工が高速であ
っても、またリードフレームの形状が複雑であっても、
すぐれたプレス打抜き加圧性を示し、かつプレス打抜き
金型工具の摩耗が著しく小さく、使用寿命の延命化を可
能とするという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成範囲を上記の通りに限定した理由を
説明する。
て、以下に成分組成範囲を上記の通りに限定した理由を
説明する。
（ａ） Ｆｅ
ＦＱ成分には、リード素材の強度および軟化点（耐熱性
）を向上させる作用があるが、その含有量が０．８％以
下では所望の強度を確保することができず、一方、その
含有量が１，５％を越えると、強度向上の効果が少なく
なり、導電性が低−Ｆするようになることから、その含
有量を０．８’、６ｔＥ〜１．５９６と定めた。
）を向上させる作用があるが、その含有量が０．８％以
下では所望の強度を確保することができず、一方、その
含有量が１，５％を越えると、強度向上の効果が少なく
なり、導電性が低−Ｆするようになることから、その含
有量を０．８’、６ｔＥ〜１．５９６と定めた。
（ｂ） ５ｎ
Ｓｎ成分には、リード素材の強度、伸び、および軟化点
（耐熱性）を向上させる作用があるが、その含６゛工か
０．５０゜以下では前記作用に所望の向上効果が得られ
ず、一方その含有量が０．８％以上になると、特に導電
性に低下傾向が現われるようになることから、その含有
量を０．５％超〜０．８％未満と定めた。
（耐熱性）を向上させる作用があるが、その含６゛工か
０．５０゜以下では前記作用に所望の向上効果が得られ
ず、一方その含有量が０．８％以上になると、特に導電
性に低下傾向が現われるようになることから、その含有
量を０．５％超〜０．８％未満と定めた。
（ｃ） Ｐ
Ｐ成分には、Ｆｅ、Ｍｇなどとりん化合物を形成するこ
とにより、強度および軟化点（耐熱性）を向上させ、さ
らに導電性を改善する作用があるが、その含有量が０．
００４％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方その含有量が０．１％以下になると導電性に悪影響を
及ぼすようになることから、その含有量を０．００４〜
０．１％未満と定めた。
とにより、強度および軟化点（耐熱性）を向上させ、さ
らに導電性を改善する作用があるが、その含有量が０．
００４％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方その含有量が０．１％以下になると導電性に悪影響を
及ぼすようになることから、その含有量を０．００４〜
０．１％未満と定めた。
（ｄ） Ｍｇ
Ｍｇ成分には、リードフレームへのプレス打抜き加工に
際して、打抜き加工性を向上させ、かつプレス打抜き加
工が高速であっても、またリードフレーム形状が複雑で
あっても、これに用いられるプレス打抜き金型工具の摩
耗を著しく低減し、使用寿命の延命化を可能とする作用
があるほか、基板へのはんだ付は後のリード材とはんだ
材との相方拡散を抑制し、もってはんだの熱剥離を防止
する作用があるが、その含有量が０．００２％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が０
．２％を越えると溶解鋳造性が著しく劣化するようにな
ることから、その含有量を０．００２〜０．２％と定め
た。
際して、打抜き加工性を向上させ、かつプレス打抜き加
工が高速であっても、またリードフレーム形状が複雑で
あっても、これに用いられるプレス打抜き金型工具の摩
耗を著しく低減し、使用寿命の延命化を可能とする作用
があるほか、基板へのはんだ付は後のリード材とはんだ
材との相方拡散を抑制し、もってはんだの熱剥離を防止
する作用があるが、その含有量が０．００２％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が０
．２％を越えると溶解鋳造性が著しく劣化するようにな
ることから、その含有量を０．００２〜０．２％と定め
た。
つぎに、この発明のＣｕ合金リード素材を実施例により
説明する。
説明する。
通常の低周波誘導溝型誘導炉を用い、それぞれ第１表に
示される成分組成をもったＣｕ合金溶湯を調製し、半連
続鋳造法にて厚さ：１５０ｍｍＸ幅＝４００關×長さ：
１５００ｍの寸法をもった鋳塊とした後、この鋳塊に
それぞれ通常の条件で熱間圧延を施して板厚：１２關の
熱延板とし、ついで片面二〇、５ｍｍづつの面削を行な
って板厚、Ｉｌｉ＋ｗとした状態で、冷間圧延、中間焼
鈍、および酸洗からなる工程を繰り返し施し、仕上圧延
率＝３０％にて最終冷間圧延を行なって、板厚： ０．
２５４ｍｍの条材とすることによって、本発明Ｃｕ合金
リード素材１〜９および比較ＣｕＡ金リード素材１〜７
をそれぞれ製造した。
示される成分組成をもったＣｕ合金溶湯を調製し、半連
続鋳造法にて厚さ：１５０ｍｍＸ幅＝４００關×長さ：
１５００ｍの寸法をもった鋳塊とした後、この鋳塊に
それぞれ通常の条件で熱間圧延を施して板厚：１２關の
熱延板とし、ついで片面二〇、５ｍｍづつの面削を行な
って板厚、Ｉｌｉ＋ｗとした状態で、冷間圧延、中間焼
鈍、および酸洗からなる工程を繰り返し施し、仕上圧延
率＝３０％にて最終冷間圧延を行なって、板厚： ０．
２５４ｍｍの条材とすることによって、本発明Ｃｕ合金
リード素材１〜９および比較ＣｕＡ金リード素材１〜７
をそれぞれ製造した。
なお、比較Ｃｕ合金リード素材１〜７は、いずれも構成
成分のうちのいずれかの成分（第１表に※印を付す）の
含有量がこの発明の範囲から外れた組成をもつものであ
る。
成分のうちのいずれかの成分（第１表に※印を付す）の
含有量がこの発明の範囲から外れた組成をもつものであ
る。
ついで、この結果得られた各種のＣｕ合金リード素材に
ついて、引張強さ、伸び、導電率、および軟化点をＭ１
定すると共に、プレス打抜き加工を行ない、打扱き加工
されたリードフレームに０．００５ｍｍのパリが発生す
るに至るまでの金型工具の打抜き数を測定した。
ついて、引張強さ、伸び、導電率、および軟化点をＭ１
定すると共に、プレス打抜き加工を行ない、打扱き加工
されたリードフレームに０．００５ｍｍのパリが発生す
るに至るまでの金型工具の打抜き数を測定した。
なお、軟化点は、試験片を種々の温度に１時間加熱保持
し、加熱後の試験片のビッカース硬さをｆｌＦＩ定し、
加熱後の試験片のビッカース硬さが加熱前の試験片のビ
ッカース硬さの８５％に低下する加熱温度をもって現わ
した。
し、加熱後の試験片のビッカース硬さをｆｌＦＩ定し、
加熱後の試験片のビッカース硬さが加熱前の試験片のビ
ッカース硬さの８５％に低下する加熱温度をもって現わ
した。
また、金型工具によるプレス打抜き加圧は、金ヤ王只の
材質：Ｃｏ：１６％を含有し、残りが炭化タングステン
と不可避不純物からなる組成を有する超硬合金、 リードフレームの形状：１４ビンＩＣ用、打抜き速度＝
６００回／分、 の高速条件で行なった。これらの結果を第１表に示した
。
材質：Ｃｏ：１６％を含有し、残りが炭化タングステン
と不可避不純物からなる組成を有する超硬合金、 リードフレームの形状：１４ビンＩＣ用、打抜き速度＝
６００回／分、 の高速条件で行なった。これらの結果を第１表に示した
。
第１表に示される結果から明らかなように、本発明Ｃｕ
合金リード素材１〜９は、いずれも高い強度と伸び、さ
らに高い導電性と耐熱性を白゛し、半導体装置のリード
材となるＣｕ合金リード素材に要求される上記の特性値
を十分満足して具ｆ１１シ、かつプレス打抜き金型工具
の使用寿命も約１２０万回以上の長寿命を示すのに対し
て、Ｍｇを含有しない従来Ｃｕ合金リード素材に相当す
る組成を有する比較Ｃｕ合金リード索材７は、強度、伸
び、導電性、および耐熱性にすぐれるものの、プレス打
抜き金型工具の摩耗が進行し、比較的少ない約１００万
回以下の打抜き数で使用寿命に至るものである。
合金リード素材１〜９は、いずれも高い強度と伸び、さ
らに高い導電性と耐熱性を白゛し、半導体装置のリード
材となるＣｕ合金リード素材に要求される上記の特性値
を十分満足して具ｆ１１シ、かつプレス打抜き金型工具
の使用寿命も約１２０万回以上の長寿命を示すのに対し
て、Ｍｇを含有しない従来Ｃｕ合金リード素材に相当す
る組成を有する比較Ｃｕ合金リード索材７は、強度、伸
び、導電性、および耐熱性にすぐれるものの、プレス打
抜き金型工具の摩耗が進行し、比較的少ない約１００万
回以下の打抜き数で使用寿命に至るものである。
また、比較（ｕ４金リード素材１〜６に見られるように
、構成成分のうちのいずれかの成分でも、その含ａＱが
この発明の範囲から外れると、上記の特性のうちの少な
くともいずれかの特性が劣ったものになることが明らか
である。
、構成成分のうちのいずれかの成分でも、その含ａＱが
この発明の範囲から外れると、上記の特性のうちの少な
くともいずれかの特性が劣ったものになることが明らか
である。
上述のように、この発明のＣｕ合金リード素材は、すぐ
れた強度、伸び、導電性、および耐熱性を有するほか、
すぐれたプレス打抜き加工性を有し、特にリードフレー
ムへのプレス打抜き加工に際しては、これが複雑形状を
有しても、また打抜き加工速度が高速であっても、これ
に用いられるプレス打抜き金型工具の摩耗を抑制する特
性を有するので、前記金型工具の使用寿命の延命化が可
能となるなど半導体装置用Ｃｕ合金リード素材としてき
わめてｈ′用な特性を有するのである。
れた強度、伸び、導電性、および耐熱性を有するほか、
すぐれたプレス打抜き加工性を有し、特にリードフレー
ムへのプレス打抜き加工に際しては、これが複雑形状を
有しても、また打抜き加工速度が高速であっても、これ
に用いられるプレス打抜き金型工具の摩耗を抑制する特
性を有するので、前記金型工具の使用寿命の延命化が可
能となるなど半導体装置用Ｃｕ合金リード素材としてき
わめてｈ′用な特性を有するのである。
Claims (1)
- （１）Ｆｅ：０．８％超〜１．５％、 Ｓｎ：０．５％超〜０．８％未満、 Ｐ：０．００４〜０．１％未満、 Ｍｇ：０．００２〜０．２％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
上重量％）を有するＣｕ合金で構成してなる半導体装置
用Ｃｕ合金リード素材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19645590A JPH0375325A (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | 半導体装置用Ｃｕ合金リード素材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19645590A JPH0375325A (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | 半導体装置用Ｃｕ合金リード素材 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP700886A Division JPS62164843A (ja) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | 半導体装置用Ｃｕ合金リ−ド素材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0375325A true JPH0375325A (ja) | 1991-03-29 |
| JPH0514780B2 JPH0514780B2 (ja) | 1993-02-25 |
Family
ID=16358097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19645590A Granted JPH0375325A (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | 半導体装置用Ｃｕ合金リード素材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0375325A (ja) |
-
1990
- 1990-07-25 JP JP19645590A patent/JPH0375325A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0514780B2 (ja) | 1993-02-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |