JPS62287046A

JPS62287046A - 半導体機器リ−ド用鉄合金

Info

Publication number: JPS62287046A
Application number: JP13002986A
Authority: JP
Inventors: Moritsune Kamio; 守則神尾; Masahiro Tsuji; 正博辻
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1986-06-06
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1987-12-12

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はトランジスタや集積回路（■ｃ）などの半導体
機器のリード材に適する鉄合金に関するものである。

〔従来技術及び問題点〕

従来、半導体機器のリード材としては、熱膨張係数が低
く、素子及びセラミックスとの接着及び封着性の良好な
コバール（Ｆｅ−２９Ｎｉ−１６Ｃｏ）　、４２合金な
どの高ニッケル合金が好んで使われてきた。

しかし、コバールはＮｉを２９％含イゴする−１−に、
さらに高価なＣＯを１６％も含有する為、価格的に問題
があり、ごく一部の用途にのみ限定されている。４２合
金もＮｉを４２％と多量に含有する為、高価な材料とな
っている。また、近年、プラスチック樹脂封止が多く用
いられているが、高ニッケル合金の熱膨張係数が低すぎ
る為、樹脂との熱膨張差が大きく、密着信頼性が低下す
るという問題がある。一方、低価格で、かつ熱伝導性が
良好である銅合金が、放熱性の強く要求される用途を中
心に使用されるようになってきた。

しかし、銅合金の場合は、熱膨張係数が高い為、素子と
の接着にはペーストを用いるなり、Ｍｏ等のクッション
材を用いるといった工夫が必要である。また、高ニッケ
ル合金にくらべ強度も低いといった欠点を有している。

一般に半導体機器のリード材としては以下のような特性
が要求されている。

（１）リードは半導体素子と接着され、電気信号伝達部
であるとともにパッケージング工程中及び回路使用中に
発生する熱を外部に放出する機能を併せ持つことを要求
される為、熱膨張係数が素子同様に低く、電気伝導性（
熱伝導性）が良好であること。

（２）リードとモールドとの密着性が半導体素子保護の
観点から重要である為、リード材とモールド材の熱膨張
係数が近く、リードの表面に生成される酸化膜の密着性
が良好であること。

（３）パッケージング時に種々の加熱工程が加わる為、
耐熱性が良好であること。

（４）リードはリード材をエツチングまたは打抜き加工
して作製される為、これらの加工性が良好であること。

（５）リードは曲げ加工されるものが多く、また半導体
部品をささえる構造体である為、強度があり、１１０ず
加工性が良好であること。

（６）リード表面に貴金属めっきを行うため、これら貴
金属とのめっき密着性が良好であること。

（７）パッケージング後に封止材の外に露出している、
アウターリード部にはんだ付けするものが多いため、良
好なはんだ付は性を示すとともに、使用時の経時変化に
対して耐剥離性を有すること。

（８）機器の信頼性及び寿命の観点から耐食性が良好な
こと。

（９）価格が低置であること。

このように各種の要求特性があるとともに、熱膨張係数
などでは、あい矛盾する要求特性となっている為、従来
より使用されている高ニッケル合金及び銅合金は先にも
述べた通り、いずれも一長一短があり、これらの特性の
すべてを満足し得るものではない。そこで熱膨張係数が
４２合金と銅合金の中間に位置するＦｅ−Ｃｒ系ステン
レスが注目され、各種のステンレスが検討されている。

しかし、既存のＪＩＳ規格等で規定されているステンレ
ス鋼では、各種の要求特性を満足させることができない
為、半導体機器リード用に適したステンレス鋼の改善が
強く望まれていた。

〔構　成〕

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、ステンレス系
合金に着目し、従来の高ニッケル合金のもつ高価格、樹
脂との熱膨張係数差といった欠点を改良し、かつ銅合金
のもつ低強度、高熱膨張係数といった欠点を改良すると
ともに、他のリード材としての要求特性をも満たす、半
導体機器リード用の鉄合金を提供するものである。

すなわち、重量％でＣｒ１８超〜３０％、Ｃ０．０２％
以下、Ｐ　　０．０４％以下、Ｓ　　０．０３％以下、
Ｓｉ１．０％以下、Ｍｎ１．０％以下、００．０１５％
以下、Ｎ０．０２５％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純
物からなることを特徴とする半導体機器リード用鉄合金
及び重量％でＣｒ１８超〜３０％、Ｇ　０．０２％以下
、ｐ　　０．０４％以下、Ｓ　　０．０３％以下、Ｓｉ
１．０％以下、Ｍｎ１．０％以下、００．０１５％以下
、Ｎ　　０゜０２５％以下、副成分トｔ、テＡ　ｌ　０
．０５−１．０％、Ｔｉ０．０１〜１．０％、Ｚ　ｒ　
０　、０５〜１．　、０％、Ｎｂ　０．０５〜１．０％
、Ｃｕ０．０１〜２．０％、Ｍ　ｇ　０　、０１〜０　
、５％、Ｃａ０．０１〜０．５％、Ｖｏ、０１〜０．５
％、Ｂ　　０．００５〜０．２％のうち１種または２種
以上、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴
とする半導体機器リード用鉄合金に関する。

〔本発明の詳細な説明〕次に本発明合金の組成の限定理由について説明する。

Ｃｒは１８％を超えて含有させると熱膨張係数を低く押
えることができ、また強度、耐食性を著しく向上させる
ことができる。逆に３０％を超えて添加すると製造性が
悪くなり、また、エツチングなどの加工性やはんだ付は
性が低下してくるので、特に強度、耐食性などが強く要
求されることがない限り、３０％を上限とする必要があ
る。

Ｃは０．０２％を超えると加工性が悪くなり、またモー
ルド材との密着性も劣化するため上限を０．０２％と定
めた。

Ｐは０．０４％を超えると加工性が悪くなり、またモー
ルド材との密着性も劣化するため上限を０．０４％と定
めた。

Ｓは０．０３％を超えると加工性が悪くなり、またモー
ルド材との密着性も劣化するため上限を０．０３％と定
めた。

８１はモールド材との密着性を向上させるとともに脱酸
剤として有効であるが、１．０％を超えると加工性が悪
化するとともに熱膨張係数も大きくなるため好ましくな
い。

Ｍ　ｎ　ハモールド材との密着性を向上させるとともに
脱酸剤、脱硫剤として有効であるが、１．０％を超える
と加工性が悪くなるため好ましくない。

０は０．０１５％を超えるとモールド材との密着性、あ
るいはめっき密着性が劣化するため−１−限を０．０１
５％と定めた。

Ｎは０．０２５％を超えると加工性、曲げ性が悪くなり
、またモールド材との密着性も劣化するため」二限を０
．０２５％と定めた。

次に副成分であるが、Ａ１はモールド材との密着性を向
上させるとともに脱酸剤としても有効であるが、０．０
５％未満では効果がなく、１．０％を超えると加工性が
悪くなり、熱膨張係数も大きくなるため好ましくない。

Ｔｉはモールド材との密着性を向−１ニさせるが、０．
０１％未満では効果がなく、１．０％を超えると加工性
が悪くなり、熱膨張係数も大きくなるため好ましくない
。

Ｚｒは脱酸剤として有効であるとともに強度の向上に有
効であるが、０．０５％未満では効果がなく、１．０％
を超えると加工性が悪くなり、熱膨張係数も大きくなる
ため好ましくない。

Ｎｂは炭化物安定化元素として、特に高Ｃｒ材の製造性
改善に有効であるとともに、強度の向上、耐食性の向上
に有効であるが、０．０５％未満では効果がなく、１．
０％を超えると熱膨張係数が大きくなるため好ましくな
い。

Ｃｕはモールド材との密着性を向上させるが、０．０１
％未満では効果がなく、２．０％を超えると逆に密着性
を劣化させ、また熱膨張係数も大きくなるため好ましく
ない。

Ｍｇは脱酸剤として有効であるとともに強度の向上に有
効であるが、０．０１％未満では効果がなく、０．５％
を超えると熱膨張係数が大きくなるため好ましくない。

Ｃａは脱酸剤、脱硫剤として有効であり、ひいては曲げ
加工性等の改善に有効であるが、ｏ、０１％未満では効
果がなく、０．５％を超えると熱膨張係数が大きくなる
ため好ましくない。

■は炭化物安定化元素として、特に高Ｃｒ材の製造性改
善に有効であるとともに、強度の向上に有効であるが、
０．０１％未満では効果がなく、０．５％を超えると熱
膨張係数が大きくなるため好ましくない。

Ｂは強度の向上が極めて有効であるが、０．００５％未
満では効果がなく、０．２％を超えると脆性がでてくる
ため、曲げ加工性が劣化するので好ましくない。

なお、結晶粒度は特に限定されるものではない。

〔効　果〕

かくして本発明によれば、半導体素子とも封止樹脂とも
熱膨張の問題がなく、かつ高強度であり、さらにリード
材用合金に求められるめっき密着性、曲げ性等について
著しく改善された半導体機器リードに好適な鉄合金が得
られる。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

〔実施例〕

第１表に本発明合金と比較例を示す。

各合金は真空高周波誘導溶解炉により溶解鋳造した後、
熱間圧延と冷間圧延を行い、板厚１．５ｍの板とした。

この冷延材を焼鈍し、板厚０１７３４ｍに冷間圧延した
後、再び光輝焼鈍を行い、最終板厚が０．３ｍになる伝
うに冷間圧延で仕上げた。

これらの試料について熱膨張係数、強度、伸び、曲げ性
、めっき密着性を評価した。熱膨張係数は熱膨張計を用
い、２５〜２５０℃までの平均熱膨張係数を求めた。

強度、伸びについては、ＪＩＳ　　１３　　Ｂ　号試験
片により通常の引張試験を行った。

折り曲げ性は、板厚である０、３ｍｍの…口ずＲで９０
°曲げを行い、曲げ部の目視評価をした。

めっき密着性は、試料に厚さ３μのＡｇめっきを施し、
この試料を４００℃、２分、大気中で加熱し、表面に発
生するフクレの有無を目視観察することにより評価した
。

これらの結果を第１表に示す。これらの結果かられかる
ように本発明の例は熱膨張特性、引張強さ、伸び、曲げ
性、めっき密着性の全ての諸特性に優れており、４２合
金に代替しうる熱膨張特性を有し、樹脂との熱膨張差と
いう観点からは４２合金よりも優れた特性を示す。また
、銅合金にくらべ高強度、低熱膨張であるため、４２合
金、銅合金では満たすことのできなかった諸特性に優れ
ているとともに、従来のステンレスでは問題のあった曲
げ性、めっき密着性といった項目についても改善がはか
られているため、半心体機器リード用材料として最適で
あり、工業的にその意義は大きいといえる。

以下余白

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％でＣｒ１８超〜３０％、Ｃ０．０２％以下
、Ｐ０．０４％以下、Ｓ０．０３％以下、Ｓｉ１．０％
以下、Ｍｎ１．０％以下、Ｏ０．０１５％以下、Ｎ０．
０２５％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする半導体機器リード用鉄合金。（２）重量
％でＣｒ１８超〜３０％、Ｃ０．０２％以下、Ｐ０．０
４％以下、Ｓ０．０３％以下、Ｓｉ１．０％以下、Ｍｎ
１．０％以下、Ｏ０．０１５％以下、Ｎ０．０２５％以
下、副成分としてＡｌ０．０５〜１．０％、Ｔｉ０．０
１〜１．０％、Ｚｒ０．０５〜１．０％、Ｎｂ０．０５
〜１．０％、Ｃｕ０．０１〜２．０％、Ｍｇ０．０１〜
０．５％、Ｃａ０．０１〜０．５％、Ｖ０．０１〜０．
５％、Ｂ０．００５〜０．２％のうち１種または２種以
上、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴と
する半導体機器リード用鉄合金。