JPH0524216B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0524216B2 JPH0524216B2 JP62150009A JP15000987A JPH0524216B2 JP H0524216 B2 JPH0524216 B2 JP H0524216B2 JP 62150009 A JP62150009 A JP 62150009A JP 15000987 A JP15000987 A JP 15000987A JP H0524216 B2 JPH0524216 B2 JP H0524216B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead frame
- lead
- conductivity
- semiconductor
- properties
- 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 - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
Landscapes
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明はめつきを施さずにリードワイヤを直接
ボンデイングする半導体用リードフレーム材に関
し、特に、導電性の低下を最小に抑えることがで
き、かつ、ボンデイング性の向上を図ることがで
きるようにした半導体用リードフレーム材に関す
る。 〔従来の技術〕 半導体用装置は高出力、多機能化が要求されて
おり、しかもこれらは生産性がよく低価格である
ことが必要とされている。このような要求を満足
させるために種々の開発が進められている。半導
体装置の製造工程として、マウント工程、半導体
素子とリードワイヤ、リード素子となるリードフ
レームとリードワイヤのボンデイング工程等があ
り、中でもボンデイング工程においてリード素子
となるリードフレームの特性は重要な要因とな
る。このリードフレームは次のような条件を満足
すれば製造工程、価格及び特性上極めて有利であ
る。すなわち、導電率が大きいこと、引張強度が
強いこと、延性が十分で曲げ加工性がよいこと、
耐熱性が十分であること、リードワイヤとのボン
デイング性がよいこと、半田との耐候性がよいこ
と、耐酸化性がよいこと等がある。このような
種々の特性を全て満足するものはなかなか得がた
いが、銅は導電率が高く、加工性がよい等、上記
特性には有利な材料であるが、耐熱性、機械的強
度等において不十分である。従つて、Cuに他の
元素、例えば、Fe、Sn、Ni等を添加して耐熱性
や機械的強度等を向上させている。これらの銅合
金は若干の酸化性雰囲気にさらされると表面で添
加元素が選択酸化するため、リードワイヤとリー
ド素子とのボンデイング性が劣化するため、事前
にボンデイング部にAuやAgのめつきを施してボ
ンデイング性の劣化を防止する必要がある。 しかし、めつき工程を設けること、およびAu、
Ag等の高価な貴金属を用いることはコストの上
昇をまねくと言う不都合があつた。 これに対してめつきを施さずにリードワイヤを
直接ボンデイングさせる半導体用リードフレーム
材が開発されている。例えば、特開昭54−141544
号公報に示されるものである。これはCuにCrま
たはZrの少なくとも１種を所定量添加するもの
であり、その量は0.3％≦Cr＋Zr≦２％（ただし
Crの量は1.5重量％以下、またZrは1.0重量％以
下）、またはCrを0.3〜1.5％、Zrを0.3〜1.0％とす
ることによつて、機械的強度を向上させ、導電性
を保ち、かつ、めつきの不用な半導体用リードフ
レーム材を実現している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、従来のめつきを、施さずに直接ボンデ
イングする半導体用リードフレーム材によれば、
Zrが0.2％を超すとリードフレーム表面の選択酸
化の阻止が十分でなくなるため、リードワイヤの
直接ボンデイング性を阻害する場合があり、ま
た、導電率の低下抑制にも限度があることが判明
した。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記に鑑みてなされたものであり、リ
ードフレーム表面の選択酸化を十分に阻止して直
接ボンデイング性の向上を図り、かつ、導電率の
低下を最小に抑えることができるようにするた
め、酸素含有量10ppm以下のCuを主成分とし、
重量比で0.01％〜0.2％のZrを含む半導体用リー
ドフレーム材を提供する。 Zrは少量の添加でCuの耐熱性を向上させる効
果があり、添加量を抑えることによりCuの導電
率の低下を少なくすることができる添加元素であ
ることからリードフレーム材の特性改善に有効で
ある。Zrはこのような特性に加えて、銅中に添
加するとCu3Zrとして微細に析出分布するため、
強度の改善効果もあり、添加量が少量の場合、他
のSnやNi等に比較して表面の選択酸化の程度も
非常に少なく、リードワイヤの直接ボンデイング
性の阻害も少ない。従つて、Zrの添加によつて
素材特性が改善される。Zrの添加量を重量比で
0.01％〜0.2％とするのは、例えば、0.01％以下で
は耐熱性や強度の向上に効果が少なく、また、
0.2％以上では導電率の低下、および、表面の選
択酸化の増大によるリードワイヤの直接ボンデイ
ング性の阻害が生じる恐れがあるためである。以
上のことから、望ましい材料特性を有し、かつ、
安定したボンデイング性を得るためにはZr量を
0.01％〜0.2％に制御すべきであることが判つた。
また、酸素濃度を10ppm以下とするのは、例え
ば、10ppm以上になると添加したZrがCu中の酸
素と反応し、ZrO2として消費されたり、Cu中の
介在物として混入する等、不安定要素が多くなる
ためである。 以下、本発明の半導体用リードフレーム材を詳
細に説明する。 〔実施例〕 本発明の実施例は以下の通りである。酸素濃度
10ppm以下の無酸素銅にCu−30％Zr母合金を添
加して８ページの表に示すように各種濃度のイン
ゴツトを連続鋳造により作成し、熱間圧延により
厚さ８mm迄圧延した後、中間焼鈍を加えながら、
厚さ0.25mm迄冷間圧延した。そしてこの冷間圧延
加工工程中で800℃以上の温度で溶体化処理を施
し、これを400〜600℃出Zrの析出熱処理を施し
た。得られた試料を巾30mmにスリツトした後、所
定のパターンにプレス成形し、リードフレームを
完成した。これらのリードフレームにAu線を熱
圧着・超音波接合の併用型のワイヤボンダーを用
いてN2＋H2雰囲気中でボンデイングし、その後
接続強度を試験した。一方リードフレーム材の特
性として引張強度、耐軟化性についても試験を行
つた。８ページの表はそれらの試験結果を示す。
なお試料No.２〜５は本発明のリードフレーム材を
示し、No.６、７は従来のZr添加量のリードフレ
ーム材、No.１は純銅、８〜11は比較のためにFe
あるいはSnを添加したリードフレーム材である。
このように0.2％以下のZr添加合金ではリードワ
イヤの接続強度は純銅と同程度の特性を示し、耐
熱性、引張強度も向上するが、それより添加量が
多くなると導電性の低下および接続強度の低下を
示した。換言すれば、本発明の半導体用リードフ
レーム材は従来のそれと比較して明らかに導電性
および接続強度において向上を示した。
ボンデイングする半導体用リードフレーム材に関
し、特に、導電性の低下を最小に抑えることがで
き、かつ、ボンデイング性の向上を図ることがで
きるようにした半導体用リードフレーム材に関す
る。 〔従来の技術〕 半導体用装置は高出力、多機能化が要求されて
おり、しかもこれらは生産性がよく低価格である
ことが必要とされている。このような要求を満足
させるために種々の開発が進められている。半導
体装置の製造工程として、マウント工程、半導体
素子とリードワイヤ、リード素子となるリードフ
レームとリードワイヤのボンデイング工程等があ
り、中でもボンデイング工程においてリード素子
となるリードフレームの特性は重要な要因とな
る。このリードフレームは次のような条件を満足
すれば製造工程、価格及び特性上極めて有利であ
る。すなわち、導電率が大きいこと、引張強度が
強いこと、延性が十分で曲げ加工性がよいこと、
耐熱性が十分であること、リードワイヤとのボン
デイング性がよいこと、半田との耐候性がよいこ
と、耐酸化性がよいこと等がある。このような
種々の特性を全て満足するものはなかなか得がた
いが、銅は導電率が高く、加工性がよい等、上記
特性には有利な材料であるが、耐熱性、機械的強
度等において不十分である。従つて、Cuに他の
元素、例えば、Fe、Sn、Ni等を添加して耐熱性
や機械的強度等を向上させている。これらの銅合
金は若干の酸化性雰囲気にさらされると表面で添
加元素が選択酸化するため、リードワイヤとリー
ド素子とのボンデイング性が劣化するため、事前
にボンデイング部にAuやAgのめつきを施してボ
ンデイング性の劣化を防止する必要がある。 しかし、めつき工程を設けること、およびAu、
Ag等の高価な貴金属を用いることはコストの上
昇をまねくと言う不都合があつた。 これに対してめつきを施さずにリードワイヤを
直接ボンデイングさせる半導体用リードフレーム
材が開発されている。例えば、特開昭54−141544
号公報に示されるものである。これはCuにCrま
たはZrの少なくとも１種を所定量添加するもの
であり、その量は0.3％≦Cr＋Zr≦２％（ただし
Crの量は1.5重量％以下、またZrは1.0重量％以
下）、またはCrを0.3〜1.5％、Zrを0.3〜1.0％とす
ることによつて、機械的強度を向上させ、導電性
を保ち、かつ、めつきの不用な半導体用リードフ
レーム材を実現している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、従来のめつきを、施さずに直接ボンデ
イングする半導体用リードフレーム材によれば、
Zrが0.2％を超すとリードフレーム表面の選択酸
化の阻止が十分でなくなるため、リードワイヤの
直接ボンデイング性を阻害する場合があり、ま
た、導電率の低下抑制にも限度があることが判明
した。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記に鑑みてなされたものであり、リ
ードフレーム表面の選択酸化を十分に阻止して直
接ボンデイング性の向上を図り、かつ、導電率の
低下を最小に抑えることができるようにするた
め、酸素含有量10ppm以下のCuを主成分とし、
重量比で0.01％〜0.2％のZrを含む半導体用リー
ドフレーム材を提供する。 Zrは少量の添加でCuの耐熱性を向上させる効
果があり、添加量を抑えることによりCuの導電
率の低下を少なくすることができる添加元素であ
ることからリードフレーム材の特性改善に有効で
ある。Zrはこのような特性に加えて、銅中に添
加するとCu3Zrとして微細に析出分布するため、
強度の改善効果もあり、添加量が少量の場合、他
のSnやNi等に比較して表面の選択酸化の程度も
非常に少なく、リードワイヤの直接ボンデイング
性の阻害も少ない。従つて、Zrの添加によつて
素材特性が改善される。Zrの添加量を重量比で
0.01％〜0.2％とするのは、例えば、0.01％以下で
は耐熱性や強度の向上に効果が少なく、また、
0.2％以上では導電率の低下、および、表面の選
択酸化の増大によるリードワイヤの直接ボンデイ
ング性の阻害が生じる恐れがあるためである。以
上のことから、望ましい材料特性を有し、かつ、
安定したボンデイング性を得るためにはZr量を
0.01％〜0.2％に制御すべきであることが判つた。
また、酸素濃度を10ppm以下とするのは、例え
ば、10ppm以上になると添加したZrがCu中の酸
素と反応し、ZrO2として消費されたり、Cu中の
介在物として混入する等、不安定要素が多くなる
ためである。 以下、本発明の半導体用リードフレーム材を詳
細に説明する。 〔実施例〕 本発明の実施例は以下の通りである。酸素濃度
10ppm以下の無酸素銅にCu−30％Zr母合金を添
加して８ページの表に示すように各種濃度のイン
ゴツトを連続鋳造により作成し、熱間圧延により
厚さ８mm迄圧延した後、中間焼鈍を加えながら、
厚さ0.25mm迄冷間圧延した。そしてこの冷間圧延
加工工程中で800℃以上の温度で溶体化処理を施
し、これを400〜600℃出Zrの析出熱処理を施し
た。得られた試料を巾30mmにスリツトした後、所
定のパターンにプレス成形し、リードフレームを
完成した。これらのリードフレームにAu線を熱
圧着・超音波接合の併用型のワイヤボンダーを用
いてN2＋H2雰囲気中でボンデイングし、その後
接続強度を試験した。一方リードフレーム材の特
性として引張強度、耐軟化性についても試験を行
つた。８ページの表はそれらの試験結果を示す。
なお試料No.２〜５は本発明のリードフレーム材を
示し、No.６、７は従来のZr添加量のリードフレ
ーム材、No.１は純銅、８〜11は比較のためにFe
あるいはSnを添加したリードフレーム材である。
このように0.2％以下のZr添加合金ではリードワ
イヤの接続強度は純銅と同程度の特性を示し、耐
熱性、引張強度も向上するが、それより添加量が
多くなると導電性の低下および接続強度の低下を
示した。換言すれば、本発明の半導体用リードフ
レーム材は従来のそれと比較して明らかに導電性
および接続強度において向上を示した。
以上説明した通り、本発明の半導体用リードフ
レーム材によれば、酸素含有量10ppm以下のCu
に重量比で0.01％〜0.2％のZrを添加し、しかも
溶体化処理、析出熱処理が施されているため、表
面の選択酸化を十分に抑制することよにつて直接
ボンデイング性の向上が図れ、かつ導電率の低下
を最小に抑えることができる。以上の効果に基づ
いて、引張強度、耐軟化性の優れた、かつ、導電
率が高く接続強度の優れた高品質のリードフレー
ムを供給でき、トランジスターからバイポーラ
IC、更にはMOSIC用のリードフレームとして適
用が可能である。
レーム材によれば、酸素含有量10ppm以下のCu
に重量比で0.01％〜0.2％のZrを添加し、しかも
溶体化処理、析出熱処理が施されているため、表
面の選択酸化を十分に抑制することよにつて直接
ボンデイング性の向上が図れ、かつ導電率の低下
を最小に抑えることができる。以上の効果に基づ
いて、引張強度、耐軟化性の優れた、かつ、導電
率が高く接続強度の優れた高品質のリードフレー
ムを供給でき、トランジスターからバイポーラ
IC、更にはMOSIC用のリードフレームとして適
用が可能である。
Claims (1)
- １ 表面にめつきを施さずにCu、Au、Al等のリ
ードワイヤを直接ボンデイングする半導体用リー
ドフレーム材において、Cuを主成分とし、重量
比で0.01〜0.2％のZrを含み、酸素が10ppm以下
で残部が不可避的な不純物から成り、かつ溶体化
処理、析出熱処理が施されていることを特徴とす
る半導体用リードフレーム材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62150009A JPS63312934A (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | 半導体用リ−ドフレ−ム材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62150009A JPS63312934A (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | 半導体用リ−ドフレ−ム材 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4278367A Division JPH05255777A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 半導体用リードフレーム材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63312934A JPS63312934A (ja) | 1988-12-21 |
| JPH0524216B2 true JPH0524216B2 (ja) | 1993-04-07 |
Family
ID=15487481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62150009A Granted JPS63312934A (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | 半導体用リ−ドフレ−ム材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63312934A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10350303B1 (en) | 2011-06-08 | 2019-07-16 | Translate Bio, Inc. | Lipid nanoparticle compositions and methods for mRNA delivery |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2714561B2 (ja) * | 1988-12-24 | 1998-02-16 | 日鉱金属株式会社 | ダイレクトボンディング性の良好な銅合金 |
| JP2780322B2 (ja) * | 1989-04-04 | 1998-07-30 | 日立電線株式会社 | メタルガスケット |
| JPH04165055A (ja) * | 1990-10-29 | 1992-06-10 | Hitachi Cable Ltd | 半導体装置用リードフレーム材 |
| JPH083664A (ja) * | 1994-06-20 | 1996-01-09 | Mitsubishi Materials Corp | 真空装置用部材および真空装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54104597A (en) * | 1978-02-03 | 1979-08-16 | Nippon Mining Co | Copper alloy for lead frame |
| JPS54114078A (en) * | 1978-02-24 | 1979-09-05 | Hitachi Cable Ltd | Lead material for semiconductor apparatus |
| JPS58141544A (ja) * | 1982-02-17 | 1983-08-22 | Toshiba Corp | 電子部品 |
| JPS59193233A (ja) * | 1983-04-15 | 1984-11-01 | Toshiba Corp | 銅合金 |
-
1987
- 1987-06-16 JP JP62150009A patent/JPS63312934A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10350303B1 (en) | 2011-06-08 | 2019-07-16 | Translate Bio, Inc. | Lipid nanoparticle compositions and methods for mRNA delivery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63312934A (ja) | 1988-12-21 |
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