JPS6330979B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6330979B2 JPS6330979B2 JP59279861A JP27986184A JPS6330979B2 JP S6330979 B2 JPS6330979 B2 JP S6330979B2 JP 59279861 A JP59279861 A JP 59279861A JP 27986184 A JP27986184 A JP 27986184A JP S6330979 B2 JPS6330979 B2 JP S6330979B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- resin
- adhesion
- solder
- lead frame
- 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
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
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
- H10W70/40—Leadframes
- H10W70/456—Materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
イ 産業上の利用分野
本発明は半導体機器のリードフレーム材料に関
するものである。 ロ 従来の技術 一般に半導体を要素とする集積回路のリードフ
レーム材には次のような特性が要求される。 (1) 電気および熱の伝導性が良いこと 回路部に電気信号を伝達し、また回路部の発
熱をすみやかに外部へ放出させるため、優れた
電気伝導性と熱伝導性が要求される。 (2) 機械的強度が大きいこと 半導体機器は最終的にはそのリード先端部を
各種回路基板のソケツトに差し込むか、あるい
はハンダ付けして使用されるためリード自体の
強度が大きいことが必要であり、またリード部
の繰返し折曲げに対する疲労強度の強いことが
必要である。 (3) 耐熱性が良いこと（軟化温度が高いこと） 半導体機器の組立工程中、ダイボンデイン
グ、ワイヤーボンデイング、レジンモールド等
の各工程において、リードフレーム材は300℃
〜450℃の高温にさらされるため、この程度の
加熱で機械的強度が低下しないことが必要であ
る。 (4) 熱膨張係数が半導体チツプあるいはモールド
レジンに近いこと 加熱を伴う組立工程中の熱膨張差による歪に
起因する半導体チツプの特性変動あるいはモー
ルドレジンとの密着性劣化を防ぐため、リード
フレーム材には半導体チツプあるいはモールド
レジンと近似した熱膨張係数が必要とされる。 (5) めつき性が良いこと ダイボンデイングされる部分のリードフレー
ム表面には目的に応じて金や銀のめつきが施さ
れるため、めつきの被着性が良く、めつき欠陥
の少ない材料であることが必要である。 (6) はんだ付け性が良いこと 最終ユーザーでのはんだ実装を容易にするた
め、ICの外部リードにはあらかじめSnやはん
だの被覆が施される。したがつてリードフレー
ム材にははんだ漏れ性の良いこと また、はんだ耐侯性の良いこと（長時間使用
中のはんだ密着性の劣化が少ないこと）などが
必要とされる。 (7) モールドレジンとの密着性が良いこと 一般に集積回路は最終的にはレジンモールド
されるタイプが多く、この場合レジンとの密着
性の良いことが必要とされる。 しかしながら従来よりリードフレーム材料とし
て用いられているFe−42％Ni合金あるいはFe−
29Ni−17CoなどのFe−Ni系合金あるいは鉄入
銅、リン青銅などのCu基合金はいずれも一長一
短があり、いずれかの必要特性を犠性にして用途
に応じた使い分けがなされていた。 これらリードフレーム材の中でもCu基合金は
Fe.Ni系にくらべて熱伝導性、電気伝導性が極め
てすぐれ、また安価であるため近年その使用量は
急激に増加しはじめ、Cu基合金の欠点である機
械的強度や耐熱性を改良した各種の合金が開発さ
れてきた。しかしながらこれらの銅合金はいずれ
もモールドレジンとの密着性が悪いためリードフ
レーム−レジン界面に微小な隙間が生じ易く、し
ばしば外部環境からの水分浸入によるICの寿命
低下を引き起こす大きな原因となつていた。 ハ 発明が解決しようとする問題点 本発明はかかる点に鑑み、リードフレーム用銅
合金のレジン密着性を改善し、良好な熱伝導性、
機械的強度、はんだ付け性およびレジンとの密着
性とを兼ねそなえ、リードフレーム用材料として
好適な諸特性を有する新規な銅合金を提供するも
のである。 ハ 問題点を解決するための手段 発明者はかかる問題点を解決すべくCu−Ni−
Ti−Zn系銅合金を対象に実験を行つ結果本合金
にAl、MnあるいはMgを含有せしめることによ
りレジンとの密着性が向上することを見出し、本
発明に到つたものであり、具体的には重量％にて
Ni0.8〜4.0％、Ti0.2〜4.0％、Zn0.1〜2.0％、残
部Cuより成り（Ni％／Ti％）＝１〜４である合
金にAl、Mn、Mgのうちより選ばれたいずれか
１種または２種以上の元素を合計で0.005〜0.5％
含有せしめたことを特徴とするリードフレーム用
銅合金である。 ホ 作 用 本発明においてAl、MnおよびMgはレジンモ
ールド工程で合金表面に基地合金やレジンとのな
じみの良い微細な酸化物粒子を形成しリードフレ
ームとレジンとの密着性向上に寄与しているもの
と推定されるが、その含有量が合計で0.005％未
満では密着性向上の効果が得られず逆に0.5％を
越えると合金のはんだ濡れ性の劣化が著しくなる
ため0.005〜0.5％に限定した。 NiおよびTiはCuマトリツクス中にNi3Tiある
いはNiTiとして微細に析出し、合金の電気伝導
性をあまり低下させずに機械的強度および耐熱性
を向上させるものでありその組成比率を適正範囲
内にコントロールすることが重要なポイントとな
る。つまり重量％でのNi／Ti比率が１未満の場
合には過剰のTiが、また逆にNi／Ti比率が４を
越える場合には過剰のNi、それぞれCuマトリツ
クス中に固溶し合金の電気伝導性を低下させる。
従つてNi／Ti比率は１〜４とした。次にNiおよ
びTiの絶対量に関しては、Ni0.8％未満あるいは
Ti0.2％未満では充分な機械的強度が得られず、
またNiあるいはTiがそれぞれ4.0％を越えると合
金の加工性が劣化するとともにめつき性、はんだ
濡れ性等にも悪影響をおよぼすようになるため
Ni0.8〜4.0％Ti0.2〜4.0％に限定した。 Znは、はんだ耐侯性も改善する合金元素であ
るが今のところその機構については不明な点が多
い。おそらく合金中に微量固溶しているNi、Ti
等の原子のはんだ付け界面への拡散移動を抑制
し、はんだ／母材界面にNi、Ti等とSnとの金属
間化合物が形成されるのを防いでいるものと推定
されるが、その添加量が0.1％未満では充分な効
果が得られず逆に2.0％を越えて含有せしめると
合金の電気伝導性が低下するとともに、耐食性が
劣化するのでZn0.1〜2.0％とした。 ヘ 実施例 以下本発明を実施例により説明する。 第１表に示す組成の合金を高周波誘導溶解炉に
て溶解、鋳造し、鍛造および熱間圧延により厚さ
５mmまで圧延し、ついで研削により表面の酸化ス
ケールを除去したのち冷間圧延、軟化焼鈍を繰り
返し最終冷間圧延率50％にて板厚0.25mmに仕上
げ、450℃で、時効処理を行つた。 これらの試料について電導度、引張強さ、はん
だ濡れ性およびはんだ耐侯性の試験を行つた結果
を第２表に示す。なおレジン密着性の評価は25mm
×25mmの試料を用い、350℃×２分間の加熱後、
第１図に示す方法で試料１の上に直径10mmの穴の
開いた金型２を重ね、その穴にレジン粉末３を充
填したのちホツトプレート４上で約170℃で２分
間加熱し、レジンを硬化させたのち試料１とモー
ルド金型２とを水平方向に引張にその時のせん断
剥離強度により評価した。 はんだ濡れ性については、厚さ0.25mm、幅20
mm、長さ30mmの試料を用いMIL−STD−
202FME−YHOD 208Dに基づいてはんだ付けを
行い、はんだの濡れ状態を目視で観察した。また
はんだ耐侯性についは、前記の方法ではんだ付け
した試料を大気中150℃で500時間保持したのち半
径２mmの曲率に曲げ、再度曲げ戻した場合の母材
からのはんだ剥離状況により判定した。 従来合金のうちNo.18はNi入り銅合金、No.19は
リン青銅系の高強度銅合金、No.20は42Ni合金で
ある。
するものである。 ロ 従来の技術 一般に半導体を要素とする集積回路のリードフ
レーム材には次のような特性が要求される。 (1) 電気および熱の伝導性が良いこと 回路部に電気信号を伝達し、また回路部の発
熱をすみやかに外部へ放出させるため、優れた
電気伝導性と熱伝導性が要求される。 (2) 機械的強度が大きいこと 半導体機器は最終的にはそのリード先端部を
各種回路基板のソケツトに差し込むか、あるい
はハンダ付けして使用されるためリード自体の
強度が大きいことが必要であり、またリード部
の繰返し折曲げに対する疲労強度の強いことが
必要である。 (3) 耐熱性が良いこと（軟化温度が高いこと） 半導体機器の組立工程中、ダイボンデイン
グ、ワイヤーボンデイング、レジンモールド等
の各工程において、リードフレーム材は300℃
〜450℃の高温にさらされるため、この程度の
加熱で機械的強度が低下しないことが必要であ
る。 (4) 熱膨張係数が半導体チツプあるいはモールド
レジンに近いこと 加熱を伴う組立工程中の熱膨張差による歪に
起因する半導体チツプの特性変動あるいはモー
ルドレジンとの密着性劣化を防ぐため、リード
フレーム材には半導体チツプあるいはモールド
レジンと近似した熱膨張係数が必要とされる。 (5) めつき性が良いこと ダイボンデイングされる部分のリードフレー
ム表面には目的に応じて金や銀のめつきが施さ
れるため、めつきの被着性が良く、めつき欠陥
の少ない材料であることが必要である。 (6) はんだ付け性が良いこと 最終ユーザーでのはんだ実装を容易にするた
め、ICの外部リードにはあらかじめSnやはん
だの被覆が施される。したがつてリードフレー
ム材にははんだ漏れ性の良いこと また、はんだ耐侯性の良いこと（長時間使用
中のはんだ密着性の劣化が少ないこと）などが
必要とされる。 (7) モールドレジンとの密着性が良いこと 一般に集積回路は最終的にはレジンモールド
されるタイプが多く、この場合レジンとの密着
性の良いことが必要とされる。 しかしながら従来よりリードフレーム材料とし
て用いられているFe−42％Ni合金あるいはFe−
29Ni−17CoなどのFe−Ni系合金あるいは鉄入
銅、リン青銅などのCu基合金はいずれも一長一
短があり、いずれかの必要特性を犠性にして用途
に応じた使い分けがなされていた。 これらリードフレーム材の中でもCu基合金は
Fe.Ni系にくらべて熱伝導性、電気伝導性が極め
てすぐれ、また安価であるため近年その使用量は
急激に増加しはじめ、Cu基合金の欠点である機
械的強度や耐熱性を改良した各種の合金が開発さ
れてきた。しかしながらこれらの銅合金はいずれ
もモールドレジンとの密着性が悪いためリードフ
レーム−レジン界面に微小な隙間が生じ易く、し
ばしば外部環境からの水分浸入によるICの寿命
低下を引き起こす大きな原因となつていた。 ハ 発明が解決しようとする問題点 本発明はかかる点に鑑み、リードフレーム用銅
合金のレジン密着性を改善し、良好な熱伝導性、
機械的強度、はんだ付け性およびレジンとの密着
性とを兼ねそなえ、リードフレーム用材料として
好適な諸特性を有する新規な銅合金を提供するも
のである。 ハ 問題点を解決するための手段 発明者はかかる問題点を解決すべくCu−Ni−
Ti−Zn系銅合金を対象に実験を行つ結果本合金
にAl、MnあるいはMgを含有せしめることによ
りレジンとの密着性が向上することを見出し、本
発明に到つたものであり、具体的には重量％にて
Ni0.8〜4.0％、Ti0.2〜4.0％、Zn0.1〜2.0％、残
部Cuより成り（Ni％／Ti％）＝１〜４である合
金にAl、Mn、Mgのうちより選ばれたいずれか
１種または２種以上の元素を合計で0.005〜0.5％
含有せしめたことを特徴とするリードフレーム用
銅合金である。 ホ 作 用 本発明においてAl、MnおよびMgはレジンモ
ールド工程で合金表面に基地合金やレジンとのな
じみの良い微細な酸化物粒子を形成しリードフレ
ームとレジンとの密着性向上に寄与しているもの
と推定されるが、その含有量が合計で0.005％未
満では密着性向上の効果が得られず逆に0.5％を
越えると合金のはんだ濡れ性の劣化が著しくなる
ため0.005〜0.5％に限定した。 NiおよびTiはCuマトリツクス中にNi3Tiある
いはNiTiとして微細に析出し、合金の電気伝導
性をあまり低下させずに機械的強度および耐熱性
を向上させるものでありその組成比率を適正範囲
内にコントロールすることが重要なポイントとな
る。つまり重量％でのNi／Ti比率が１未満の場
合には過剰のTiが、また逆にNi／Ti比率が４を
越える場合には過剰のNi、それぞれCuマトリツ
クス中に固溶し合金の電気伝導性を低下させる。
従つてNi／Ti比率は１〜４とした。次にNiおよ
びTiの絶対量に関しては、Ni0.8％未満あるいは
Ti0.2％未満では充分な機械的強度が得られず、
またNiあるいはTiがそれぞれ4.0％を越えると合
金の加工性が劣化するとともにめつき性、はんだ
濡れ性等にも悪影響をおよぼすようになるため
Ni0.8〜4.0％Ti0.2〜4.0％に限定した。 Znは、はんだ耐侯性も改善する合金元素であ
るが今のところその機構については不明な点が多
い。おそらく合金中に微量固溶しているNi、Ti
等の原子のはんだ付け界面への拡散移動を抑制
し、はんだ／母材界面にNi、Ti等とSnとの金属
間化合物が形成されるのを防いでいるものと推定
されるが、その添加量が0.1％未満では充分な効
果が得られず逆に2.0％を越えて含有せしめると
合金の電気伝導性が低下するとともに、耐食性が
劣化するのでZn0.1〜2.0％とした。 ヘ 実施例 以下本発明を実施例により説明する。 第１表に示す組成の合金を高周波誘導溶解炉に
て溶解、鋳造し、鍛造および熱間圧延により厚さ
５mmまで圧延し、ついで研削により表面の酸化ス
ケールを除去したのち冷間圧延、軟化焼鈍を繰り
返し最終冷間圧延率50％にて板厚0.25mmに仕上
げ、450℃で、時効処理を行つた。 これらの試料について電導度、引張強さ、はん
だ濡れ性およびはんだ耐侯性の試験を行つた結果
を第２表に示す。なおレジン密着性の評価は25mm
×25mmの試料を用い、350℃×２分間の加熱後、
第１図に示す方法で試料１の上に直径10mmの穴の
開いた金型２を重ね、その穴にレジン粉末３を充
填したのちホツトプレート４上で約170℃で２分
間加熱し、レジンを硬化させたのち試料１とモー
ルド金型２とを水平方向に引張にその時のせん断
剥離強度により評価した。 はんだ濡れ性については、厚さ0.25mm、幅20
mm、長さ30mmの試料を用いMIL−STD−
202FME−YHOD 208Dに基づいてはんだ付けを
行い、はんだの濡れ状態を目視で観察した。また
はんだ耐侯性についは、前記の方法ではんだ付け
した試料を大気中150℃で500時間保持したのち半
径２mmの曲率に曲げ、再度曲げ戻した場合の母材
からのはんだ剥離状況により判定した。 従来合金のうちNo.18はNi入り銅合金、No.19は
リン青銅系の高強度銅合金、No.20は42Ni合金で
ある。
【表】
【表】
【表】
第１表および第２表の結果から明らかなよう
に、Ni0.8〜4.0％、Ti0.2〜4.0％、Zn0.1〜2.0％
を含有し、Ti量に対するNi量の比率Ni／Tiが１
〜４の範囲内に管理され、さらにAl、Mn、Mg
のうちより選ばれたいずれか１種又は２種以上の
元素を合計で0.005〜0.5％含有したCu基合金は高
強度、高電気伝導性および良好なるはんだ付け性
を具備し、さらにレジンとの密着性が非常にすぐ
れていることがわかる。Ni／Ti比が１〜４の範
囲をはずれると電気伝導度は著しく低下し、Cu
合金の長所が失われ、比較例のうちZnを含有し
ないものおよび従来合金のうち42Ni合金以外の
Cu合金は半田耐侯性が劣り、またAl、Si、Mn、
Mgのうちいずれをも含有しないものはレジン密
着性が劣る。 また従来合金の42Ni合金に比べ電動度が10数
倍以上あり、レジン密着性に優れる。さらにNi
入り銅合金、高強度銅合金に比べ強度はほぼ同等
であるが電導度が高く、レジン密着性、半田耐侯
性において優れている。 ト 発明の効果 以上説明したように本発明に係る合金は半導体
装置用のリードフレーム材として充分な強度と電
気伝導性とはんだ付け性とを具備し、さらにレジ
ンとの密着性も優れているため、極めて信頼性の
高いリードフレーム材となり得るものである。
に、Ni0.8〜4.0％、Ti0.2〜4.0％、Zn0.1〜2.0％
を含有し、Ti量に対するNi量の比率Ni／Tiが１
〜４の範囲内に管理され、さらにAl、Mn、Mg
のうちより選ばれたいずれか１種又は２種以上の
元素を合計で0.005〜0.5％含有したCu基合金は高
強度、高電気伝導性および良好なるはんだ付け性
を具備し、さらにレジンとの密着性が非常にすぐ
れていることがわかる。Ni／Ti比が１〜４の範
囲をはずれると電気伝導度は著しく低下し、Cu
合金の長所が失われ、比較例のうちZnを含有し
ないものおよび従来合金のうち42Ni合金以外の
Cu合金は半田耐侯性が劣り、またAl、Si、Mn、
Mgのうちいずれをも含有しないものはレジン密
着性が劣る。 また従来合金の42Ni合金に比べ電動度が10数
倍以上あり、レジン密着性に優れる。さらにNi
入り銅合金、高強度銅合金に比べ強度はほぼ同等
であるが電導度が高く、レジン密着性、半田耐侯
性において優れている。 ト 発明の効果 以上説明したように本発明に係る合金は半導体
装置用のリードフレーム材として充分な強度と電
気伝導性とはんだ付け性とを具備し、さらにレジ
ンとの密着性も優れているため、極めて信頼性の
高いリードフレーム材となり得るものである。
第１図はレジン密着性の測定方法を示す断面図
である。 １：試料、２：金型、３：レジン、４：ホツト
プレート。
である。 １：試料、２：金型、３：レジン、４：ホツト
プレート。
Claims (1)
- １ 重量％にてNi0.8〜4.0％およびTi0.2〜4.0％
を（Ni％／Ti％）＝１〜４の範囲内で含有し、さ
らにZn0.1〜2.0％およびAl、Mn、Mgのうちより
選ばれたいずれか１種または２種以上の元素を合
計で0.005〜0.5％含有し、残部実質的にCuよりな
ることを特徴とするリードフレーム用銅合金。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59279861A JPS61157651A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
| US06/707,206 US4612167A (en) | 1984-03-02 | 1985-03-01 | Copper-base alloys for leadframes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59279861A JPS61157651A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61157651A JPS61157651A (ja) | 1986-07-17 |
| JPS6330979B2 true JPS6330979B2 (ja) | 1988-06-21 |
Family
ID=17616963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59279861A Granted JPS61157651A (ja) | 1984-03-02 | 1984-12-28 | リ−ドフレ−ム用銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61157651A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005118896A1 (ja) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | 電気電子機器用銅合金 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5834536B2 (ja) * | 1980-06-06 | 1983-07-27 | 日本鉱業株式会社 | 半導体機器のリ−ド材用の銅合金 |
| JPS6058783B2 (ja) * | 1982-01-20 | 1985-12-21 | 日本鉱業株式会社 | 半導体機器のリ−ド材用銅合金の製造方法 |
| JPS59145749A (ja) * | 1983-12-13 | 1984-08-21 | Nippon Mining Co Ltd | 半導体機器のリ−ド材用銅合金 |
| JPS59145746A (ja) * | 1983-12-13 | 1984-08-21 | Nippon Mining Co Ltd | 半導体機器のリ−ド材用銅合金 |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP59279861A patent/JPS61157651A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61157651A (ja) | 1986-07-17 |
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