JPH0375346A - 高強度・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法 - Google Patents
高強度・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法Info
- Publication number
- JPH0375346A JPH0375346A JP21003389A JP21003389A JPH0375346A JP H0375346 A JPH0375346 A JP H0375346A JP 21003389 A JP21003389 A JP 21003389A JP 21003389 A JP21003389 A JP 21003389A JP H0375346 A JPH0375346 A JP H0375346A
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- lead frame
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- bonding
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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、強度と熱放散性(熱放散性は導電性とほぼ等
価、従って以下導電性と略す)のバランスに優れたリー
ドフレーム用金属板、または金、銀メッキを省略して金
、銅線のワイヤーボンドを行う技術(以下ベアボンドと
略す)を可能にする低コストIC,LSI用リードフレ
ーム用金属板、その他トランジスタ、コンデンサなど高
強度・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法に関
する。
価、従って以下導電性と略す)のバランスに優れたリー
ドフレーム用金属板、または金、銀メッキを省略して金
、銅線のワイヤーボンドを行う技術(以下ベアボンドと
略す)を可能にする低コストIC,LSI用リードフレ
ーム用金属板、その他トランジスタ、コンデンサなど高
強度・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法に関
する。
IC,LSIなどの高強度・高導電型のリードフレーム
用金属としてはCu−0,15重量%Cr−0,35重
量%Zr系;Cu−0,60重量%Fe−0,20重量
%P−0,05重量%Mg系;Cu−0,12重量%5
n−O,SO重量%Cr系;Cu−0,12重量%5n
−0,80重量%Cr系;Cu−0,55重量%Cr−
0,25重量%Zr系;Cu−0,02重量%5n−0
,80重量%Cr系;Cu−^1□03内部酸化合金な
どが、高強度と高導電型として、なかでもCu−Cr−
Zr系ではベアボンド用としても開発されているが、合
金元素添加ならびに製造工程増などによるコスト上昇や
、溶解・精練が難しい合金元素を添加することの制約な
どの問題があり、さらに強度向上のために二次加工率を
大きくとるため異方性が大きく今日の表面実装型のQF
P (リードが四方に存在するフレーム)パッケージな
どでは使えない問題があり、価格と特性を含めて満足す
る銅き金は開発されていない。
用金属としてはCu−0,15重量%Cr−0,35重
量%Zr系;Cu−0,60重量%Fe−0,20重量
%P−0,05重量%Mg系;Cu−0,12重量%5
n−O,SO重量%Cr系;Cu−0,12重量%5n
−0,80重量%Cr系;Cu−0,55重量%Cr−
0,25重量%Zr系;Cu−0,02重量%5n−0
,80重量%Cr系;Cu−^1□03内部酸化合金な
どが、高強度と高導電型として、なかでもCu−Cr−
Zr系ではベアボンド用としても開発されているが、合
金元素添加ならびに製造工程増などによるコスト上昇や
、溶解・精練が難しい合金元素を添加することの制約な
どの問題があり、さらに強度向上のために二次加工率を
大きくとるため異方性が大きく今日の表面実装型のQF
P (リードが四方に存在するフレーム)パッケージな
どでは使えない問題があり、価格と特性を含めて満足す
る銅き金は開発されていない。
本発明はこれらの先行技術の問題点を急冷凝固鋳造法と
微量添加元素の組合せにより、優れた強度と高導電性の
バランスならびにベアボンド性に優れた信頼性と低コス
ト化を実現したCuき金リードフレーム用金属板の製造
方法を提供するものである。
微量添加元素の組合せにより、優れた強度と高導電性の
バランスならびにベアボンド性に優れた信頼性と低コス
ト化を実現したCuき金リードフレーム用金属板の製造
方法を提供するものである。
すなわち、本発明の特徴とするところは重量%でOを0
.005〜0.05%、Zrを0.1〜0.3%含有し
、さらにTiまたはCrの少なくとも一方を含有して、
Zr、Ti、Crの合計が0.5〜1.0%の範囲に規
制した残部がCuおよび不可避的不純物である溶融金属
を該溶融金属が完全凝固するまで100℃/秒以上の表
面冷却速度により鋳造し、次いで冷間圧延、熱処理の工
程をそれぞれ1回以上行うことによりまた、前記最終冷
間圧延または熱処理後にさらにCuメッキを施すことに
より高強度・高導電型リードフレーム用の金属板を製造
する方法にある。
.005〜0.05%、Zrを0.1〜0.3%含有し
、さらにTiまたはCrの少なくとも一方を含有して、
Zr、Ti、Crの合計が0.5〜1.0%の範囲に規
制した残部がCuおよび不可避的不純物である溶融金属
を該溶融金属が完全凝固するまで100℃/秒以上の表
面冷却速度により鋳造し、次いで冷間圧延、熱処理の工
程をそれぞれ1回以上行うことによりまた、前記最終冷
間圧延または熱処理後にさらにCuメッキを施すことに
より高強度・高導電型リードフレーム用の金属板を製造
する方法にある。
以下、本発明の構成要件の限定理由を説明する。
合金の化学組成の限定理由は以下の通りである。
本発明においては、先ず急冷凝固冷却時に最も酸化物を
形成し易いZrの微小酸化物を母相に整合歪(母相に酸
化物、析出物などが存在する場合、連続した結晶格子が
少しずれた状態のときその界面で発生する界面歪)を持
たせた状態で存在させて母相を強化し、さらにその後の
時効に相当する処理で酸素と結合して残った固溶Zr、
Ti、Crを微細に析出させて整合歪を持たせ、強化に
用いた酸化物、析出物の全体積を最小限にして強度を得
ることで高強度と高導電性を同時に可能にしている。
形成し易いZrの微小酸化物を母相に整合歪(母相に酸
化物、析出物などが存在する場合、連続した結晶格子が
少しずれた状態のときその界面で発生する界面歪)を持
たせた状態で存在させて母相を強化し、さらにその後の
時効に相当する処理で酸素と結合して残った固溶Zr、
Ti、Crを微細に析出させて整合歪を持たせ、強化に
用いた酸化物、析出物の全体積を最小限にして強度を得
ることで高強度と高導電性を同時に可能にしている。
ここにおいて全0量を0.005〜0.05重量%に限
定するのは、0.005重量%未満はZr酸化物の一次
強化への効果が不十分なため下限を0.005重量%と
し、0.05重量%超ではZr酸化物が粗大化して加工
性、ベアボンド性を劣化させるため上限を0゜05重量
%とじた。
定するのは、0.005重量%未満はZr酸化物の一次
強化への効果が不十分なため下限を0.005重量%と
し、0.05重量%超ではZr酸化物が粗大化して加工
性、ベアボンド性を劣化させるため上限を0゜05重量
%とじた。
つぎに、Zr、Ti、Crのき針台有量を0.5〜1.
0重量%の範囲とするのは次の理由による。
0重量%の範囲とするのは次の理由による。
第1図はZr、Ti、Crの合計含有量と該金属板の強
度(kg/mm2)及び全伸び(%〉の関係を示すが、
図示の如く、強度と全伸びは全く逆の特性を示し、両特
性の最適範囲は上記成分合計量の0.5〜1.0重量%
の範囲内にある。
度(kg/mm2)及び全伸び(%〉の関係を示すが、
図示の如く、強度と全伸びは全く逆の特性を示し、両特
性の最適範囲は上記成分合計量の0.5〜1.0重量%
の範囲内にある。
又、第2図は上記成分合計量と当該金属板の導電率(%
IACS)及びベアボンド評点の関係を示し、両特性の
最適範囲は上記成分合計量の0.5〜1.0重量%の範
囲内にある。
IACS)及びベアボンド評点の関係を示し、両特性の
最適範囲は上記成分合計量の0.5〜1.0重量%の範
囲内にある。
すなわち、上記成分合計量の0.5重量%未満では当該
金属板に形成される酸化物と析出物の総体積が不十分で
必要な強度が得られず、また、1.0重量%を超えた量
では加工性、ベアボンド性および導電性を大きく劣化さ
せるからである。また上記Zrは本発明の主要構成元素
であり、その含有量が0.1重量%以下ではZr酸化物
による強化とCuとZrの化合物強化併用に対して不十
分であり、また0、3重量%超ではZrの価格からくる
コスト上昇になるので、Z「の含有成分を0.1〜0.
3重量%の範囲に限定した。
金属板に形成される酸化物と析出物の総体積が不十分で
必要な強度が得られず、また、1.0重量%を超えた量
では加工性、ベアボンド性および導電性を大きく劣化さ
せるからである。また上記Zrは本発明の主要構成元素
であり、その含有量が0.1重量%以下ではZr酸化物
による強化とCuとZrの化合物強化併用に対して不十
分であり、また0、3重量%超ではZrの価格からくる
コスト上昇になるので、Z「の含有成分を0.1〜0.
3重量%の範囲に限定した。
それ以外は原料および溶製時に不可避的に混入される不
純物とする。
純物とする。
該溶融金属が完全凝固するまでの表面冷却速度を100
℃/秒以上とするのは、Z「酸化物が100℃/秒未満
の冷却速度では目的とする強度を得るための微細なサイ
ズと整合歪が得られないことや、酸化物の均一な分布が
得られにくくなるからである。
℃/秒以上とするのは、Z「酸化物が100℃/秒未満
の冷却速度では目的とする強度を得るための微細なサイ
ズと整合歪が得られないことや、酸化物の均一な分布が
得られにくくなるからである。
本発明では双ロール法などの急冷凝固的手法によって鋳
造するものであり、か)る方法により上記効果以外に組
織の細粒化ならびZr、Ti、Crの過飽和固溶度向上
による時効後の強度への効果が得られ、また工程省略、
歩留り向上などのコストメリットも大きい。
造するものであり、か)る方法により上記効果以外に組
織の細粒化ならびZr、Ti、Crの過飽和固溶度向上
による時効後の強度への効果が得られ、また工程省略、
歩留り向上などのコストメリットも大きい。
また、鋳造後は冷間圧延、熱処理を行う、冷間圧延はリ
ードフレームに必要な板厚を得るのが主目的であるが、
−次の冷間圧延の圧延率は化学組成、鋳造厚みと二次冷
間圧延圧下率の組合わせにより、目的とする板厚、強度
・加工性が得られるように選択される。その効果的な圧
延率の範囲は30〜,95%である。
ードフレームに必要な板厚を得るのが主目的であるが、
−次の冷間圧延の圧延率は化学組成、鋳造厚みと二次冷
間圧延圧下率の組合わせにより、目的とする板厚、強度
・加工性が得られるように選択される。その効果的な圧
延率の範囲は30〜,95%である。
焼鈍を目的とした熱処理は加工性を向上させることを目
的とするが、必要によって焼鈍検定後室温近傍までの冷
却を制御することで時効を目的とした熱処理も兼ねるこ
とが可能である。またこの時の熱処理温度は回復型また
は再結晶型焼鈍により区別されるが両方含む温度範囲と
して300〜700℃が適正である。さらに熱・電気伝
導性を一段と向上させるために時効処理を行う場合もあ
り、その条件は化学組成と前工程条件により適性な処理
温度を選定すべきである。すなわち、上記温度が低温過
ぎると析出物の周りに大きな歪を生じて導電性を劣下さ
せ、また加熱時間が長くなるため設備・製造能率に対す
る制約になる。また高温過ぎると析出量が少なくなって
良好な導電性が得られず、析出物が粗大化して強度確保
上不利になる。
的とするが、必要によって焼鈍検定後室温近傍までの冷
却を制御することで時効を目的とした熱処理も兼ねるこ
とが可能である。またこの時の熱処理温度は回復型また
は再結晶型焼鈍により区別されるが両方含む温度範囲と
して300〜700℃が適正である。さらに熱・電気伝
導性を一段と向上させるために時効処理を行う場合もあ
り、その条件は化学組成と前工程条件により適性な処理
温度を選定すべきである。すなわち、上記温度が低温過
ぎると析出物の周りに大きな歪を生じて導電性を劣下さ
せ、また加熱時間が長くなるため設備・製造能率に対す
る制約になる。また高温過ぎると析出量が少なくなって
良好な導電性が得られず、析出物が粗大化して強度確保
上不利になる。
従って時効処理は350〜650℃の温度範囲が適正条
件となる。また、必要に応じて二次冷間圧延を行うこと
は板の形状、表面粗度、および強度確保などに有効であ
り、パッケージの要求特性に合わせて付加する。
件となる。また、必要に応じて二次冷間圧延を行うこと
は板の形状、表面粗度、および強度確保などに有効であ
り、パッケージの要求特性に合わせて付加する。
またベアボンドを行う場合、最終冷延または熱処理後に
Cuメッキを施すことにより、Cuメッキ表面をメッキ
直後のままで維持して、純Cu表面を付与することでワ
イヤーボンディングの信頼性を一層高めるものである。
Cuメッキを施すことにより、Cuメッキ表面をメッキ
直後のままで維持して、純Cu表面を付与することでワ
イヤーボンディングの信頼性を一層高めるものである。
実施例1゜
第1表に本発明の成分範囲の合金A〜E、比較の成分範
囲の比較材F−Jの化学組成を示す。
囲の比較材F−Jの化学組成を示す。
第1表(重量%)
(1*Epli$発明の成分範囲外を示す第2表には得
られた合金の材質特性示す。ここで試料番号1〜10は
双ロール鋳造機を用いて、2.8X 102℃/秒の表
面冷却速度で板厚2.On+輪に、試料番号11は本発
明外の10℃/秒の冷却速度で板厚10.5mmに薄ス
ラブ連続鋳造機により鋳造したものである。
られた合金の材質特性示す。ここで試料番号1〜10は
双ロール鋳造機を用いて、2.8X 102℃/秒の表
面冷却速度で板厚2.On+輪に、試料番号11は本発
明外の10℃/秒の冷却速度で板厚10.5mmに薄ス
ラブ連続鋳造機により鋳造したものである。
酸洗後−次冷間圧延として板厚1.0問まで圧延し、5
00℃で1時間の中間焼鈍を行い、さらに板厚0.25
+^晴まで圧延した。次に、加工性付与のため最終焼鈍
を550℃で3時間行い、該温度より100℃まで、5
0℃/時間の冷却速度で冷却したのち、二次冷間圧延を
30%施した。
00℃で1時間の中間焼鈍を行い、さらに板厚0.25
+^晴まで圧延した。次に、加工性付与のため最終焼鈍
を550℃で3時間行い、該温度より100℃まで、5
0℃/時間の冷却速度で冷却したのち、二次冷間圧延を
30%施した。
特性評価として、引張強さ・全伸びはJIS 13号B
試験片により、導電率は4端子法で評価された。
試験片により、導電率は4端子法で評価された。
また価格指標は代表的高強度・高導電型材料の価格に対
して60%以下を本発明の目的を達成したこととして○
印として、それ以上を×印として示した。
して60%以下を本発明の目的を達成したこととして○
印として、それ以上を×印として示した。
ここで試料番号6はO含有量、試料番号8はZr、Ti
、Crの総合有量が成分限定以下の場合で有り、強度が
低い、また試料番号7は0含有量、試料番号9はZr、
Ti、Crの総合有量が成分限定範囲以上の場合であり
全卵びおよび導電率が低い、試料番号10はZrが成分
限定範囲以上で価格が高い。また試料番号11は前述の
如く、表面冷却速度が本発明の範囲外の場合で強度が低
く、本発明の特性が優れていることは明らがである。
、Crの総合有量が成分限定以下の場合で有り、強度が
低い、また試料番号7は0含有量、試料番号9はZr、
Ti、Crの総合有量が成分限定範囲以上の場合であり
全卵びおよび導電率が低い、試料番号10はZrが成分
限定範囲以上で価格が高い。また試料番号11は前述の
如く、表面冷却速度が本発明の範囲外の場合で強度が低
く、本発明の特性が優れていることは明らがである。
第2表
実施例2゜
第3表には、実施例1で加工・熱処理した第1表のA、
C,E、Gおよび■の試料を用いてベアボンド性を評価
した。その条件は上記コイルを25.64mmの幅にス
リットしてDIP−16Pin用に、パンチングして試
料によってはCuメッキを3μm、Agメッキ5μmを
施してS1チツプをダイボンディングした後に25μm
の金線を用いて雰囲気超音波熱圧着法によりワイヤーボ
ンドを行った。ボンディング条件は雰囲気10μm2
N2リードフレーム温度195℃、ファーストボンデ
ィング圧50B、セカンドボンディング圧90gで実施
した。
C,E、Gおよび■の試料を用いてベアボンド性を評価
した。その条件は上記コイルを25.64mmの幅にス
リットしてDIP−16Pin用に、パンチングして試
料によってはCuメッキを3μm、Agメッキ5μmを
施してS1チツプをダイボンディングした後に25μm
の金線を用いて雰囲気超音波熱圧着法によりワイヤーボ
ンドを行った。ボンディング条件は雰囲気10μm2
N2リードフレーム温度195℃、ファーストボンデ
ィング圧50B、セカンドボンディング圧90gで実施
した。
接合性の評価はプルテスターにてボンディング強度を測
定し、さらにボンディングしたリードフレームをエポキ
シ樹脂でモールドして、130℃でプレッシャークツカ
ーに200時間、12V印加で保定して断線および短絡
の確立を測定した。この結果より本発明の材料でメッキ
を施さない場合でも、リードフレームの接合性はAgメ
ッキを施した場合に比較しても何ら遜色がなかった。
定し、さらにボンディングしたリードフレームをエポキ
シ樹脂でモールドして、130℃でプレッシャークツカ
ーに200時間、12V印加で保定して断線および短絡
の確立を測定した。この結果より本発明の材料でメッキ
を施さない場合でも、リードフレームの接合性はAgメ
ッキを施した場合に比較しても何ら遜色がなかった。
第3表
実施例3゜
第4表には、実施例2と同様に実施例1で加工・熱処理
した第1表のA、C,E、Gおよび■の試料を用いてベ
アボンド性を評価した。その条件は上記コイルを25.
64mn+幅にスリットしてDIP−16P i n用
に、パンチングして試料によってはCu、メッキを3μ
+a 、Agメッキ5μ悄を施してSiチップをダイボ
ンディングした後に25μm(F)銅線を用いて雰囲気
超音波熱圧着法によりワイヤーボンドを行った。ボンデ
ィング条件は雰囲気10%H2N2 リードフレーム温
度195℃、ファーストボンディング圧50g、セカン
ドボンディング圧90gで実施した。接合性の評価条件
も実施gA2同様に行った。その結果は銅線においても
本発明の範囲の成分系は通常Agメッキ処理材、無酸素
鋼などと同じようなベアボンド性を有することは明らか
である。
した第1表のA、C,E、Gおよび■の試料を用いてベ
アボンド性を評価した。その条件は上記コイルを25.
64mn+幅にスリットしてDIP−16P i n用
に、パンチングして試料によってはCu、メッキを3μ
+a 、Agメッキ5μ悄を施してSiチップをダイボ
ンディングした後に25μm(F)銅線を用いて雰囲気
超音波熱圧着法によりワイヤーボンドを行った。ボンデ
ィング条件は雰囲気10%H2N2 リードフレーム温
度195℃、ファーストボンディング圧50g、セカン
ドボンディング圧90gで実施した。接合性の評価条件
も実施gA2同様に行った。その結果は銅線においても
本発明の範囲の成分系は通常Agメッキ処理材、無酸素
鋼などと同じようなベアボンド性を有することは明らか
である。
第4表
〔発明の効果〕
本発明は、従来よりIC,LSI、トランジスタおよび
コンデンサーに用いられてきたリードフレーム用金属板
の強化法に代わり、酸化物・析出物の母相中での全体積
を最小限にして強度向上を図っているため、従来材を上
回る強度と導電性バランスを得ることができ、また母相
が純Cuに近いためベアボンド時に優れた接合信頼性を
有しており、かくて本発明は高強度・高導電型リードフ
レーム用金属板を安価に提供することができる。
コンデンサーに用いられてきたリードフレーム用金属板
の強化法に代わり、酸化物・析出物の母相中での全体積
を最小限にして強度向上を図っているため、従来材を上
回る強度と導電性バランスを得ることができ、また母相
が純Cuに近いためベアボンド時に優れた接合信頼性を
有しており、かくて本発明は高強度・高導電型リードフ
レーム用金属板を安価に提供することができる。
第1図はZr、Ti、Crの合計含有量と強度、加工性
(全伸び)の関係を示す図であり、第2図はZr、Ti
、Crの合計含有量とベアボンド性、導電性の関係を示
す図である。
(全伸び)の関係を示す図であり、第2図はZr、Ti
、Crの合計含有量とベアボンド性、導電性の関係を示
す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、重量%でOを0.005〜0.05%、Zrを0.
1〜0.3%含有し、さらにTiまたはCrの少なくと
も一方を含有して、Zr、Ti、Crの合計が0.5〜
1.0%の範囲に規制した残部がCuおよび不可避的不
純物である溶融金属を該溶融金属が完全凝固するまで1
00℃/秒以上の表面冷却速度により鋳造し、次いで冷
間圧延、熱処理の工程をそれぞれ1回以上行うことを特
徴とする高強度・高導電型リードフレーム用金属板の製
造方法。 2、最終冷間圧延または熱処理後にCuメッキを施すこ
とを特徴とする請求項1記載の高強度・高導電型リード
フレーム用金属板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21003389A JPH0699791B2 (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 高強度・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21003389A JPH0699791B2 (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 高強度・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0375346A true JPH0375346A (ja) | 1991-03-29 |
| JPH0699791B2 JPH0699791B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=16582697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21003389A Expired - Lifetime JPH0699791B2 (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 高強度・高導電型リードフレーム用金属板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0699791B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010202907A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Tohoku Univ | 金属ガラスまたは金属アモルファスを用いた結晶金属・合金生成物の製造方法および結晶金属・合金生成物 |
| JP2012162776A (ja) * | 2011-02-08 | 2012-08-30 | Dowa Metaltech Kk | 銅合金板材およびその製造方法 |
| KR20170000236U (ko) * | 2015-07-08 | 2017-01-18 | (주)상도가구 | 앵글선반프레임 |
-
1989
- 1989-08-16 JP JP21003389A patent/JPH0699791B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010202907A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Tohoku Univ | 金属ガラスまたは金属アモルファスを用いた結晶金属・合金生成物の製造方法および結晶金属・合金生成物 |
| JP2012162776A (ja) * | 2011-02-08 | 2012-08-30 | Dowa Metaltech Kk | 銅合金板材およびその製造方法 |
| KR20170000236U (ko) * | 2015-07-08 | 2017-01-18 | (주)상도가구 | 앵글선반프레임 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0699791B2 (ja) | 1994-12-07 |
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