JPH0514780B2

JPH0514780B2 -

Info

Publication number: JPH0514780B2
Application number: JP19645590A
Authority: JP
Inventors: Rensei Futatsuka; Tadao Sakakibara; Masuhiro Izumida
Original assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Priority date: 1990-07-25
Filing date: 1990-07-25
Publication date: 1993-02-25
Also published as: JPH0375325A

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、プレス打抜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。〔従来の技術〕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：0.1〜0.3mm
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成し、 (c) このリードフレームの所定個所に高純度Siや
Ca−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つきしておいて
Au、Ag、Ni、あるいはこれらの複合めつき層
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つ
てAu線によるワイヤボンデイング（結線）を
施し、 (e) 上記の半導体素子、結線、および半導体素子
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ツク封止
し、 (f) 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
のの基板への接続を行なう目的で、例えばSn
−Pb合金のはんだ材を被覆溶着する、以上(a)〜(g)の主要工程からなる方法が知られて
いる。したがつて、半導体装置のリード材となるCu
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) 半導体装置の輸送あるいは電気機器への組込
みに際して曲がりや繰り返し曲げによつて破損
が生じない強度、が要求され、特性的には、引張強さ：50Kgf/mm²以上、伸び：４％以上、導電率（放熱性、すなわち熱伝導性は導電率で
換算評価される）：13％IACS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Cu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：0.1〜1.5％、 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。〔発明が解決しようとする課題〕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、導電率、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工の高速化に伴ない、プレ
ス打抜き金型工具の摩耗が原因で、比較的短時間
で打抜き加工されたリードフレームにバリができ
るようになり、この結果短かい使用寿命でのプレ
ス打抜き金型工具の交換を必要とするようになる
のが現状である。〔課題を解決するための手段〕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つた結果、 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
成を有する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つても、またリ
ードフレームの形状が複雑であつても、すぐれた
プレス打抜き加工性を示し、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る。この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、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 Fe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、導電性が低下する
ようになることから、その含有量を0.8％超〜1.5
％と定めた。 (b) Sn Sb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、
その含有量が0.5％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) ＰＰ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。 (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つても、またリード
フレーム形状が複雑であつても、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、
基板へのはんだ付け後のリード材とはんだ材との
相互拡散を抑制し、もつ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。〔実施例〕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。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つたCu合金溶湯
を調製し、半連続鋳造法にて厚さ：150mm×幅：
400mm×長さ：1500mmの寸法をもつた鋳塊とした
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：12mmの熱延板とし、ついで片面：
0.5mmづつの面削を行なつて板厚：11mm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、仕上圧延率：30％にて最終冷間
圧延を行なつて、板厚：0.254mmの条材とす

〔発明の効果〕

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有し、
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備
し、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合金リード素材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Cu合金リード素材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、その含有量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
劣つ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つても、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
してきわめて有用な特性を有するものである。

Claims

【特許請求の範囲】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。