JPH0480103B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0480103B2 JPH0480103B2 JP23908383A JP23908383A JPH0480103B2 JP H0480103 B2 JPH0480103 B2 JP H0480103B2 JP 23908383 A JP23908383 A JP 23908383A JP 23908383 A JP23908383 A JP 23908383A JP H0480103 B2 JPH0480103 B2 JP H0480103B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- heat resistance
- poor
- bending workability
- plating adhesion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Conductive Materials (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
本発明合金は半導体を要素とするIC、LSI等の
機器のリードフレーム用銅合金、特に耐熱性、曲
げ加工性およびメツキ密着性に優れた銅合金に関
するものである。 一般に半導体を要素とするIC、LSI等の機器は
何れも半導体ペレツトリード、ボンデイングワイ
ヤにより構成されたものをハーメチツクシール、
セラミツクシール技術により封止したものであ
り、種々の型式のものが使用されている。 而して従来これら機器のリードフレーム材とし
ては鉄−ニツケル系材料としてコバール（Fe−
29％Ni−17％Co合金）、42合金、コバールに金を
被覆したクラツド材、鉄−ニツケル合金にAlを
被覆したクラツド材、銅合金としてリン青銅、
C19400（Cu−Fe−Zn−Ｐ合金）、19500（Cu−Fe
−Co−Sn−Ｐ合金）、C14410（Cu−Sn−Ｐ合金）
等が用いられている。しかしながら上記鉄−ニツ
ケル系材料は耐熱性、強度は優れているがコスト
が高いとともに、導電性が悪く、加工性も悪いた
め近時コストが安くかつ加工性、メツキ密着性お
よび半田付性が良好な銅系合金が主流を占めつつ
ある。しかしながら上記の如き銅合金は耐熱性、
電気（熱）的特性、曲げ加工性等が劣るためリー
ドフレーム材として充分な特性を発揮することが
できないものであつた。特に最近のように高密
度、高集積度が強く要求されるところから高い導
電率、強度、曲げ加工性および耐熱性を有し、メ
ツキ加工され易い表面品質を有する材料が必要と
なつて来た。すなわち高信頼性、経済性、
サーマルパフオーマンスというものが現在のリー
ドフレーム材への要求される条件となつているの
である。 メツキ加工され易い表面品質とは半導体ペレツ
トとリードフレーム、ならびにボンデイングワイ
ヤとリードフレームの接続性を向上し、リードフ
レームの耐酸化性、耐腐食性、半田付性等を向上
維持するために行なう金、銀、ニツケル、スズ等
のメツキ被着性が優れていることで、このような
メツキ加工はリードフレームの如き材料において
は加工コスト中、大きな比重を占め品質信頼性に
大きく影響する。 コバール、42合金等の鉄−ニツケル系材料は導
電性、熱伝導性が劣るばかりか、メツキ加工が困
難で特別の工夫を必要とする。例えばこれ等基材
の表面にニツケル層とSn−Ni合金層とを順次被
着した後、該Sn−Ni合金層上に銀層を被着する
か、あるいは基材の表面に銀および銅を含むシア
ンアルカリ性メツキ液にてメツキを施し、その表
面にメツキを行つている。一般にリードフレーム
材用銅合金として次の６項目を満足する材料が強
く要望されている。 (1) 電気および熱の伝導性が良いこと (2) 耐熱性が良いこと (3) 曲げ加工性が良いこと (4) 強度が大きいこと (5) メツキ密着性が良いこと (6) 半田付性が良いこと 本発明はこれに鑑み種々研究の結果従来のリー
ドフレーム用銅合金よりも耐熱性、曲げ加工性に
優れ充分な強度とメツキ密着性を有する半導体機
器のリードフレーム用銅合金を開発したもので
Ni0.4〜4.0wt％（以下％と略記）Sn0.5〜5.0％、
Al0.4〜4.0％、Ｐ：0.3％以下を含み残部がCuか
らなる合金に係る。即ち本発明合金はCuを基材
としNi、Sn、Al、Ｐを添加するものであり
NixSny、NixAly、NixPy、SnxPy等の金属間
化合物を微小析出物として析出させることとＰの
添加によつて脱酸の効果を狙つたものであり、さ
らにCu基中にNi、SnおよびAlが固溶することに
より基材の強化を狙つたもので銅合金としてこの
従来の常識を越える強度、耐熱性を有し、良好な
メツキ密着性、半田付性を有するリードフレーム
用銅合金を得たものである。 而して本発明合金においてNi0.4〜4.0％、
Sn0.5〜5.0％Al0.4〜4.0％、P0.3％以下と限定し
た理由はNi0.4％、Sn0.5％Al0.4％、未満では必
要とする強度、耐熱性が得られず、Ni4.0％、
Sn5.0％Al4.0％、P0.3％を越えると強度、耐熱性
において優れた性能が得られるが曲げ加工性が劣
化するばかりでなく、メツキ密着性および半田付
性も劣化するからである。 以下本発明合金を実施例により説明する。 黒鉛るつぼを使用してCuを溶解し、その湯面
を木炭粉末にて覆い十分溶解した後、Ni、Sn、
Al、Ｐの順に添加しこれを鋳造し第１表に示す
組成の幅150mm、長さ200mm、厚さ25mmの鋳塊を得
た次にこの鋳塊の表面を一面あたり2.5mm面削し
た後、熱間圧延を行ない、巾150mm厚さ８mmの板
に冷間圧延と焼鈍を繰り返し加え最終圧延率40％
にて厚さ0.3mmの冷間圧延上がり材を得た。これ
らの板について曲げ加工性、導電率、引張り強
さ、耐熱性、メツキ密着性、半田付性を測定し
た。これらの結果を第１表に示す。なお比較のた
めに従来のリードフレーム用合金についても同様
な測定を行ない、その結果を第１表に併記した。 曲げ加工性は板材より幅５mm、長さ50mmの短冊
型試験片を切り出し、その中央部で180°密着曲げ
を行い、該曲げ部の表面状態を観察し、割れ、し
わの発生がなく平滑なものを曲げ加工性が良いと
いうことで○印、割れが明らかに発生しているも
のを曲げ加工性を不良ということで×印、その中
間で割れ、しわがわずかに発生しているものを△
印で表わした。 導電率および引張り強さの測定はJIS−H0505
およびJIS−Z2241に基づいて行つた。 メツキ密着性は上記板の鈍し材についてリード
フレームのメツキ工程と同様にアルカリ脱脂（１
分間）−20％硝酸エツチング（30秒）−450℃加熱
（５分間）−550℃加熱（５分間）を行い、550℃、
５分間加熱で全く膨れの見られないものを○印、
450℃、５分間加熱では膨れは見られないが550
℃、５分間加熱で膨れが発生するものを△印、
450℃、５分間加熱ですでに膨れが発生したもの
を×印で示した。 半田付性は垂直式浸漬法により230℃のSn−40
％Pb共晶半田浴に10秒間浸漬したものの表面を
観察し、その結果表面が滑らかなものを○印、表
面に少し凹凸が見えるものを△印、表面に凹凸が
生じ半田が濡れていない部分を生じているものを
×印で示した。 耐熱性は前記圧延材によりJIS−Z2201に規定
する引張り試験を切り出し、これをアルゴン雰囲
気中で400℃、５分間加熱焼鈍した後、引張り試
験を行い、その引張り強さを焼鈍前と比較し、強
度の低下率が30％以下のものを耐熱性良好として
○印、30％を越えるものを耐熱性不良として×印
で表わした。
機器のリードフレーム用銅合金、特に耐熱性、曲
げ加工性およびメツキ密着性に優れた銅合金に関
するものである。 一般に半導体を要素とするIC、LSI等の機器は
何れも半導体ペレツトリード、ボンデイングワイ
ヤにより構成されたものをハーメチツクシール、
セラミツクシール技術により封止したものであ
り、種々の型式のものが使用されている。 而して従来これら機器のリードフレーム材とし
ては鉄−ニツケル系材料としてコバール（Fe−
29％Ni−17％Co合金）、42合金、コバールに金を
被覆したクラツド材、鉄−ニツケル合金にAlを
被覆したクラツド材、銅合金としてリン青銅、
C19400（Cu−Fe−Zn−Ｐ合金）、19500（Cu−Fe
−Co−Sn−Ｐ合金）、C14410（Cu−Sn−Ｐ合金）
等が用いられている。しかしながら上記鉄−ニツ
ケル系材料は耐熱性、強度は優れているがコスト
が高いとともに、導電性が悪く、加工性も悪いた
め近時コストが安くかつ加工性、メツキ密着性お
よび半田付性が良好な銅系合金が主流を占めつつ
ある。しかしながら上記の如き銅合金は耐熱性、
電気（熱）的特性、曲げ加工性等が劣るためリー
ドフレーム材として充分な特性を発揮することが
できないものであつた。特に最近のように高密
度、高集積度が強く要求されるところから高い導
電率、強度、曲げ加工性および耐熱性を有し、メ
ツキ加工され易い表面品質を有する材料が必要と
なつて来た。すなわち高信頼性、経済性、
サーマルパフオーマンスというものが現在のリー
ドフレーム材への要求される条件となつているの
である。 メツキ加工され易い表面品質とは半導体ペレツ
トとリードフレーム、ならびにボンデイングワイ
ヤとリードフレームの接続性を向上し、リードフ
レームの耐酸化性、耐腐食性、半田付性等を向上
維持するために行なう金、銀、ニツケル、スズ等
のメツキ被着性が優れていることで、このような
メツキ加工はリードフレームの如き材料において
は加工コスト中、大きな比重を占め品質信頼性に
大きく影響する。 コバール、42合金等の鉄−ニツケル系材料は導
電性、熱伝導性が劣るばかりか、メツキ加工が困
難で特別の工夫を必要とする。例えばこれ等基材
の表面にニツケル層とSn−Ni合金層とを順次被
着した後、該Sn−Ni合金層上に銀層を被着する
か、あるいは基材の表面に銀および銅を含むシア
ンアルカリ性メツキ液にてメツキを施し、その表
面にメツキを行つている。一般にリードフレーム
材用銅合金として次の６項目を満足する材料が強
く要望されている。 (1) 電気および熱の伝導性が良いこと (2) 耐熱性が良いこと (3) 曲げ加工性が良いこと (4) 強度が大きいこと (5) メツキ密着性が良いこと (6) 半田付性が良いこと 本発明はこれに鑑み種々研究の結果従来のリー
ドフレーム用銅合金よりも耐熱性、曲げ加工性に
優れ充分な強度とメツキ密着性を有する半導体機
器のリードフレーム用銅合金を開発したもので
Ni0.4〜4.0wt％（以下％と略記）Sn0.5〜5.0％、
Al0.4〜4.0％、Ｐ：0.3％以下を含み残部がCuか
らなる合金に係る。即ち本発明合金はCuを基材
としNi、Sn、Al、Ｐを添加するものであり
NixSny、NixAly、NixPy、SnxPy等の金属間
化合物を微小析出物として析出させることとＰの
添加によつて脱酸の効果を狙つたものであり、さ
らにCu基中にNi、SnおよびAlが固溶することに
より基材の強化を狙つたもので銅合金としてこの
従来の常識を越える強度、耐熱性を有し、良好な
メツキ密着性、半田付性を有するリードフレーム
用銅合金を得たものである。 而して本発明合金においてNi0.4〜4.0％、
Sn0.5〜5.0％Al0.4〜4.0％、P0.3％以下と限定し
た理由はNi0.4％、Sn0.5％Al0.4％、未満では必
要とする強度、耐熱性が得られず、Ni4.0％、
Sn5.0％Al4.0％、P0.3％を越えると強度、耐熱性
において優れた性能が得られるが曲げ加工性が劣
化するばかりでなく、メツキ密着性および半田付
性も劣化するからである。 以下本発明合金を実施例により説明する。 黒鉛るつぼを使用してCuを溶解し、その湯面
を木炭粉末にて覆い十分溶解した後、Ni、Sn、
Al、Ｐの順に添加しこれを鋳造し第１表に示す
組成の幅150mm、長さ200mm、厚さ25mmの鋳塊を得
た次にこの鋳塊の表面を一面あたり2.5mm面削し
た後、熱間圧延を行ない、巾150mm厚さ８mmの板
に冷間圧延と焼鈍を繰り返し加え最終圧延率40％
にて厚さ0.3mmの冷間圧延上がり材を得た。これ
らの板について曲げ加工性、導電率、引張り強
さ、耐熱性、メツキ密着性、半田付性を測定し
た。これらの結果を第１表に示す。なお比較のた
めに従来のリードフレーム用合金についても同様
な測定を行ない、その結果を第１表に併記した。 曲げ加工性は板材より幅５mm、長さ50mmの短冊
型試験片を切り出し、その中央部で180°密着曲げ
を行い、該曲げ部の表面状態を観察し、割れ、し
わの発生がなく平滑なものを曲げ加工性が良いと
いうことで○印、割れが明らかに発生しているも
のを曲げ加工性を不良ということで×印、その中
間で割れ、しわがわずかに発生しているものを△
印で表わした。 導電率および引張り強さの測定はJIS−H0505
およびJIS−Z2241に基づいて行つた。 メツキ密着性は上記板の鈍し材についてリード
フレームのメツキ工程と同様にアルカリ脱脂（１
分間）−20％硝酸エツチング（30秒）−450℃加熱
（５分間）−550℃加熱（５分間）を行い、550℃、
５分間加熱で全く膨れの見られないものを○印、
450℃、５分間加熱では膨れは見られないが550
℃、５分間加熱で膨れが発生するものを△印、
450℃、５分間加熱ですでに膨れが発生したもの
を×印で示した。 半田付性は垂直式浸漬法により230℃のSn−40
％Pb共晶半田浴に10秒間浸漬したものの表面を
観察し、その結果表面が滑らかなものを○印、表
面に少し凹凸が見えるものを△印、表面に凹凸が
生じ半田が濡れていない部分を生じているものを
×印で示した。 耐熱性は前記圧延材によりJIS−Z2201に規定
する引張り試験を切り出し、これをアルゴン雰囲
気中で400℃、５分間加熱焼鈍した後、引張り試
験を行い、その引張り強さを焼鈍前と比較し、強
度の低下率が30％以下のものを耐熱性良好として
○印、30％を越えるものを耐熱性不良として×印
で表わした。
【表】
【表】
第１表から明らかな如く本発明合金No.１〜14は
導電率12〜61％IACS、引張り強さ56〜75Kgｆ／
mm2の特性を示し、良好な曲げ加工性と耐熱性を有
しており、Cu−Fe−Zn−Ｐ合金に匹敵する導電
率とはるかに優れた引張り強度、耐熱性を有して
いることがわかる。他にメツキ密着性、半田付性
もCu−Zn−Ｐ合金に比べ十分優れていることが
わかる。 これに対してNiの少ない比較合金No.21は引張
り強度および耐熱性が十分でなく曲げ加工性も若
干劣り、Niの多い比較合金No.25は導電率が低い
ばかりでなく、曲げ加工性も悪く、メツキ密着性
および半田付性も劣つている。Snの少ない比較
合金No.20は引張り強度および耐熱性が十分でな
く、曲げ加工性も若干劣り、Snの多い比較合金
No.26は導電率が低いばかりでなく、曲げ加工性も
悪く、メツキ密着性および半田付性も劣つてい
る。Alの少ない比較合金No.19は引張り強度およ
び耐熱性が十分でなく、曲げ加工性も若干劣り、
Alの多い比較合金No.27は導電率が低いばかりで
なく、曲げ加工性も悪く、メツキ密着性および半
田付性も劣つている。Ｐの多い比較合金No.15はメ
ツキ密着性および半田付性が劣つている。Niと
Snの少ない比較合金No.18は引張り強度および耐
熱性が十分でない。 NiとSnの多い比較合金No.22は導電率が低いば
かりでなく、曲げ加工性も悪く、メツキ密着性お
よび半田付性も劣つている。NiとAlの少ない比
較合金No.17は引張り強度および耐熱性が十分でな
い。NiとAlの多い比較合金No.23は導電率が低い
ばかりでなく、曲げ加工性も悪く、メツキ密着性
および半田付性も劣つている。SnとAlの少ない
比較合金No.16は引張り強度および耐熱性が十分で
ない。SnとAlの多い比較合金No.24は導電率が低
いばかりでなく、曲げ加工性も悪く、メツキ密着
性および半田付性も劣つている。 以上詳述したように本発明合金は優れた強度、
耐熱性と曲げ加工性をあわせ持ち、メツキ密着
性、半田付性も良好な銅合金であり、半導体機器
のリードフレーム材として顕著な効果を奏するも
のである。
導電率12〜61％IACS、引張り強さ56〜75Kgｆ／
mm2の特性を示し、良好な曲げ加工性と耐熱性を有
しており、Cu−Fe−Zn−Ｐ合金に匹敵する導電
率とはるかに優れた引張り強度、耐熱性を有して
いることがわかる。他にメツキ密着性、半田付性
もCu−Zn−Ｐ合金に比べ十分優れていることが
わかる。 これに対してNiの少ない比較合金No.21は引張
り強度および耐熱性が十分でなく曲げ加工性も若
干劣り、Niの多い比較合金No.25は導電率が低い
ばかりでなく、曲げ加工性も悪く、メツキ密着性
および半田付性も劣つている。Snの少ない比較
合金No.20は引張り強度および耐熱性が十分でな
く、曲げ加工性も若干劣り、Snの多い比較合金
No.26は導電率が低いばかりでなく、曲げ加工性も
悪く、メツキ密着性および半田付性も劣つてい
る。Alの少ない比較合金No.19は引張り強度およ
び耐熱性が十分でなく、曲げ加工性も若干劣り、
Alの多い比較合金No.27は導電率が低いばかりで
なく、曲げ加工性も悪く、メツキ密着性および半
田付性も劣つている。Ｐの多い比較合金No.15はメ
ツキ密着性および半田付性が劣つている。Niと
Snの少ない比較合金No.18は引張り強度および耐
熱性が十分でない。 NiとSnの多い比較合金No.22は導電率が低いば
かりでなく、曲げ加工性も悪く、メツキ密着性お
よび半田付性も劣つている。NiとAlの少ない比
較合金No.17は引張り強度および耐熱性が十分でな
い。NiとAlの多い比較合金No.23は導電率が低い
ばかりでなく、曲げ加工性も悪く、メツキ密着性
および半田付性も劣つている。SnとAlの少ない
比較合金No.16は引張り強度および耐熱性が十分で
ない。SnとAlの多い比較合金No.24は導電率が低
いばかりでなく、曲げ加工性も悪く、メツキ密着
性および半田付性も劣つている。 以上詳述したように本発明合金は優れた強度、
耐熱性と曲げ加工性をあわせ持ち、メツキ密着
性、半田付性も良好な銅合金であり、半導体機器
のリードフレーム材として顕著な効果を奏するも
のである。
Claims (1)
- １ Ni0.4〜4.0wt％、Sn：0.5〜5.0wt％、Al0.4
〜4.0wt％、Ｐ：0.3wt％以下を含み残部がCuか
らなることを特徴とするリードフレーム用銅合
金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23908383A JPS60131939A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23908383A JPS60131939A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60131939A JPS60131939A (ja) | 1985-07-13 |
| JPH0480103B2 true JPH0480103B2 (ja) | 1992-12-17 |
Family
ID=17039571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23908383A Granted JPS60131939A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60131939A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60245753A (ja) * | 1984-05-22 | 1985-12-05 | Nippon Mining Co Ltd | 高力高導電銅合金 |
| JPS61264144A (ja) * | 1985-05-20 | 1986-11-22 | Nippon Mining Co Ltd | 半田耐熱剥離性に優れた高力高導電銅合金 |
| JPS62156242A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-11 | Mitsubishi Electric Corp | 銅基合金 |
| JPS63312932A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-21 | Mitsubishi Electric Corp | ジグザグ・インライン・パッケ−ジ用銅基合金 |
-
1983
- 1983-12-19 JP JP23908383A patent/JPS60131939A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60131939A (ja) | 1985-07-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |