JPS6231059B2

JPS6231059B2 -

Info

Publication number: JPS6231059B2
Application number: JP22101584A
Authority: JP
Inventors: Motohisa Myato; Yasuhiro Nakajima; Satoru Katayama; Takashi Matsui; Hidekazu Harada
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1984-10-20
Filing date: 1984-10-20
Publication date: 1987-07-06
Also published as: JPS6199647A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明はIC、LSI等の半導体用リードフレーム
材およびその製造法に関し、さらに詳しくは、強
度、ステイフネス強度、繰り返し曲げ性、耐熱性
および導電率に優れた半導体用リードフレーム材
として好適な銅合金よりなる半導体用リードフレ
ーム材およびその製造法に関する。［従来技術］従来半導体用リードフレーム材としては、素子
およびセラミツクスと線膨張係数が近似したFe
−42wt％Ni合金が使用されてきたが、近年、素
子の接着技術および封着材の改善に伴ない、熱放
散性に優れ、かつ、比較的安価な銅系材料に代替
されつつある。しかし、高い信頼性が要求されるIC、LSI等の
半導体用リードフレーム材として、Fe−42wt％
Ni合金が有する特性、即ち、優れた強度、繰り
返し曲げ性、耐熱性を満足できる銅系材料は未だ
開発されておらず、従つて、上記の特性を有する
銅系材料が望まれてきている。［発明が解決しようとする問題点］本発明は上記に説明した従来技術に鑑みなされ
たものであり、本発明者の鋭意研究の結果、Fe
−42wt％Ni合金が有する半導体用リードフレー
ム材としての優れた特性、即ち、高強度、良好な
繰り返し曲げ性および高い耐熱性を有し、さら
に、導電率、耐蝕性、耐応力腐蝕割れ性、はんだ
付け性、めつきされた錫およびはんだの耐熱剥離
性に優れ、かつ、必要な熱間加工性に優れている
という半導体用リードフレーム材およびその製造
法を開発したのである。［問題点を解決するための手段］本発明に係る半導体用リードフレーム材および
その製造法は、 (1) Ni1.0〜3.5wt％、Si0.2〜0.9wt％、Mn0.02〜
1.0wt％、Zn0.1〜5.0wt％、Sn0.1〜2.0wt％、
Mg0.001〜0.01wt％を含有し、さらに、 Cr、Ti、Zrのうちから選んだ１種または２
種以上0.001〜0.01wt％を含有し、残部実質的にCuからなることを特
徴とする半導体用リードフレーム材を第１の発
明とし、 (2) Ni1.0〜3.5wt％、Si0.2〜0.9wt％、Mn0.02〜
1.0wt％、Zn0.1〜5.0wt％、Sn0.1〜2.0wt％、
Mg0.001〜0.01wt％を含有し、さらに、 Cr、Ti、Zrのうちから選んだ１種または２
種以上0.001〜0.01wt％を含有し、残部実質的にCuからなる合金の鋳
塊を熱間圧延後、600℃以上の温度から５℃／
秒以上の速度で冷却し、冷間加工後400〜600℃
の温度で５分〜４時間の焼鈍を行なつた後、調
質仕上圧延を行なつてから、400〜600℃の温度
で５〜60秒の短時間の焼鈍を行なうことを特徴
とする半導体用リードフレーム材の製造法を第
２の発明とする２つの発明からなるものであ
る。本発明に係る半導体用リードフレーム材および
その製造法について、以下詳細に説明する。先ず、本発明に係る半導体用リードフレーム材
の含有成分および成分割合について説明する。 Niは強度を付与する元素であり、含有量が
1.0wt％未満ではSiが0.2〜0.9wt％含有されてい
ても強度および耐熱性は向上せず、また、3.5wt
％を越えて含有されると導電率が低下し、かつ、
不経済である。よつて、Ni含有量は1.0〜3.5wt％
とする。 SiはNiと共に強度を付与する元素であり、含有
量が0.2wt％未満ではNiが1.0〜3.5wt％含有され
ていても強度および耐熱性は向上せず、また、
0.9wt％を越えて含有されると導電性が低下する
と共に熱間加工性が悪化する。よつて、Si含有量
は0.2〜0.9wt％とする。 Mnは熱間加工性を向上させる元素であり、含
有量が0.02wt％未満ではこの効果は少なく、ま
た、1.0wt％を越えて含有されると造塊時の湯流
れ性が悪化して造塊歩留りが低下する。よつて、
Mn含有量は0.02〜1.0wt％とする。 Znはめつきされた錫およびはんだの耐熱剥離
性を著しく改善する元素であり、含有量が0.1wt
％未満ではこの効果が少なく、また、5.0wt％を
越えて含有されるとはんだ付け性が悪化する。よ
つて、Zn含有量は0.1〜5.0wt％とする。 Snは強度、ステイフネス強度および繰り返し
曲げ性の向上に寄与する元素であり、含有量が
0.1wt％未満ではこれらの効果が少なく、また、
2.0wt％を越えて含有されると導電性、耐熱性お
よび熱間加工性を低下させる。よつて、Sn含有
量は0.1〜2.0wt％とする。 Mgは不可避的に混入してくるＳを安定したMg
との化合物の形で母相中に固定させて熱間加工を
可能にするための必須の元素であり、含有量が
0.001wt％未満ではＳは安定したMgSの化合物の
形とならず、Ｓはそのまま或いはMnSの形で存
在し、そして、Ｓ或いはMnSは熱間圧延の加熱
時または熱間圧延中に粒界に移動して割れを生じ
させるようになり、また、0.01wt％を越える含有
量では鋳塊中にCu＋MgCu₂の共晶（融点722℃）
を生じ、722℃以上の温度に加熱すると割れを発
生し、溶湯が酸化し、湯流れ性が悪化し、鋳塊を
不健全とし、造塊歩留りが低下する。よつて、
Mg含有量は0.001〜0.01wt％とする。 Cr、Ti、Zrは何れの元素も熱間加工性を向上
させる元素であり、含有量が0.001wt％未満では
この効果は少なく、また、0.01wt％を越える含有
量では造塊時の湯流れ性が悪化し、造塊歩留りが
低下する。よつて、Cr、Ti、Zr含有量は0.001〜
0.01wt％とする。また、Cr、Ti、Zrの２種以上
を含有する場合も上記に説明した同じ理由から合
計含有量は0.001〜0.01wt％とする。次に、本発明に係る半導体用リードフレーム材
の製造法について説明する。上記の説明した含有成分、成分割合の鋳合金鋳
塊を熱間圧延後、600℃以上の温度から５℃／秒
以上の速度で冷却するのは、溶体化処理を目的と
するものであり、600℃未満の温度から冷却した
場合、冷却速度が５℃／秒以上であつても冷却開
始前に既に析出が起つており、充分な溶体化処理
効果が得られず、その後の冷間加工性を悪化さ
せ、また、600℃以上の温度から冷却した場合で
も、冷却速度が５℃／秒未満では冷却中に析出が
起り、充分な溶体化処理効果が得られず、その後
の冷間加工性を悪化させるからである。次に、冷間加工後400〜600℃の温度で５分〜４
時間の焼鈍を行なうのは、Ni、Si化合物を析出さ
せるためであり、400℃未満の温度では５分〜４
時間の焼鈍時間であつてもNi、Si化合物の析出は
不充分であり、また、600℃を越える温度では析
出が起らず、Ni、Siの大半は固溶したままであ
り、何れの場合も固溶しているNiおよびSiはめつ
きされた錫およびはんだの耐熱剥離性を著しく悪
化させるので、焼鈍温度は400〜600℃とする必要
があり、焼鈍時間は５分未満では析出が不充分で
あり、４時間を越えると不経済であるので５分〜
４時間とするのが良い。次に、調質仕上圧延を行なつてから400〜600℃
の温度で５〜60秒の短時間の焼鈍を行なうのは、
圧延により低下した伸びを回復させると共に残留
応力を低減し、かつ、均一化するためであり、
400℃未満の温度では５〜60秒の焼鈍を行なつて
もこのような効果は不充分であり、600℃を越え
る温度では析出していたNi、Si化合物が再固溶し
てしまい、要求される諸特性が劣化するので焼鈍
温度は400〜600℃としなければならず、また、焼
鈍時間は５秒未満では伸びの回復および残留応力
の低減および均一化の効果は不充分であり、か
つ、この種の熱処理は一般的に連続熱処理ライン
で行なわれることから、60秒を越えると生産性が
低下し不経済であるので、焼鈍時間は５〜60秒と
するのである。［実施例］本発明に係る半導体用リードフレーム材および
その製造方法の実施例を説明する。実施例第１表に示す含有成分および成分割合の銅合金
をクリプトル炉を使用し、木炭被覆下において大
気中で溶解し、鋳鉄製のブツクモールドを用いて
45mmＴ×80mmＷ×200mmＬの鋳塊を鋳造した後、
この鋳塊の表裏両面を2.5mmずつ面削後、850℃の
温度で10mmｔまで熱間圧延し、 600℃以上の温度から30℃／秒の速度で水冷
後、スケールを除去し、0.5mmＴまで冷間圧延し
た後、500℃の温度で120分間の焼鈍を行ない、そ
の後冷間圧延して0.25mmＴの板材を得、さらに、
硝石炉を使用して500℃の温度で20秒間の短時間
焼鈍を行なつた。これらの試料の試験結果を第２表に示す。試験方法は以下に説明する通りである。 (1) 引張試験は圧延方向に平行に切出したJIS13
号Ｂ試験片を用い、また、硬度はマイクロビツ
カース硬度計を用いた。 (2) 繰り返し曲げ性は0.5mm幅のリードをプレス
で打抜いたものを試片とし、227ｇの錘りを一
端に吊して一方向往復90度曲げを行ない、破断
迄の回数を往復を１回と数え、試料数５の平均
値として求めた。曲げ軸は圧延方向と直角であ
る。 (3) ステイフネス強度は圧延方向に平行に切出し
た0.25mmＴ×10mmＷ×60mmＬの試験片を用い、
曲げ半径40mmで曲げを与え、変位角が10゜にな
る時の曲げモーメントとして求めた。 (4) 耐熱性は硝石炉を用い450℃の温度で５分間
加熱した時の硬度として求めた。 (5) はんだの耐熱剥離性は弱活性フラツクスを用
い、230℃の温度のSn60−Pb40のはんだ浴では
んだ付けした試料を、150℃の温度で500時間保
持した後、90゜曲げを行ない、はんだの密着性
を調べた。

【表】

【表】第２表から明らかなように、本発明のNo.１〜No.
４は、半導体用リードフレーム材料として総合的
に優れた性能を有していることがわかる。さら
に、比較例のNo.５、No.６に比して以下説明する通
り改善されていることがわかる。即ち、本発明のNo.１はSnを含有しているため
に、比較例No.５より強度、ステイフネス強度およ
び繰り返し曲げ性が改善されており、また、
Mn、Mg、Crを含有しているので熱間加工性が
改善され、さらに、Znを含有しているのではん
だの耐熱剥離性が改善されている。本発明のNo.２、No.３およびNo.４はSnを含有し
ているため比較例No.６に比して、強度、ステイフ
ネス強度および繰り返し曲げ性が改善されてお
り、Mn、MgにさらにCr、Ti、Zrのうちの１種
を含有しているので熱間加工性も改善され、さら
に、Znを含有しているので耐熱剥離性も改善さ
れている。［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る半導体用リ
ードフレーム材およびその製造方法は上記の構成
を有しているものであるから、高い強度および高
いステイフネス強度を有し、繰り返し曲げ性に優
れ、高い耐熱性を有し、さらに、優れたはんだの
耐熱剥離性を有し、その上、熱間加工性にも優れ
ているという効果を有しているものである。

Claims

【特許請求の範囲】１ Ni1.0〜3.5wt％、Si0.2〜0.9wt％、Mn0.02〜
1.0wt％、Zn0.1〜5.0wt％、Sn0.1〜2.0wt％、
Mg0.001〜0.01wt％を含有し、さらに、 Cr、Ti、Zrのうちから選んだ１種または２種
以上0.001〜0.01wt％を含有し、残部実質的にCuからなることを特徴
とする半導体用リードフレーム材。２ Ni1.0〜3.5wt％、Si0.2〜0.9wt％、Mn0.02〜
1.0wt％、Zn0.1〜5.0wt％、Sn0.1〜2.0wt％、
Mg0.001〜0.01wt％を含有し、さらに、 Cr、Ti、Zrのうちから選んだ１種または２種
以上0.001〜0.01wt％を含有し、残部実質的にCuからなる合金の鋳塊
を熱間圧延後、600℃以上の温度から５℃／秒以
上の速度で冷却し、冷間加工後400〜600℃の温度
で５分〜４時間の焼鈍を行なつた後、調質仕上圧
延を行なつてから、400〜600℃の温度で５〜60秒
の短時間の焼鈍を行なうことを特徴とする半導体
用リードフレーム材の製造法。