JP2564633B2 - 樹脂との接合性が良好なリードフレーム材の製造方法 - Google Patents
樹脂との接合性が良好なリードフレーム材の製造方法Info
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- JP2564633B2 JP2564633B2 JP63300144A JP30014488A JP2564633B2 JP 2564633 B2 JP2564633 B2 JP 2564633B2 JP 63300144 A JP63300144 A JP 63300144A JP 30014488 A JP30014488 A JP 30014488A JP 2564633 B2 JP2564633 B2 JP 2564633B2
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は樹脂との接合性が良好なリードフレーム材の
製造方法に関し、さらに詳しくは、封止樹脂との接合性
が良好で、半導体装置に優れた耐湿性を付与することが
可能な銅系のリードフレーム材の製造方法に関する。
製造方法に関し、さらに詳しくは、封止樹脂との接合性
が良好で、半導体装置に優れた耐湿性を付与することが
可能な銅系のリードフレーム材の製造方法に関する。
［従来の技術］ 半導体装置のパッケージは低圧トランスファー方式に
より成形される樹脂封止タイプが現在主流となってい
る。
より成形される樹脂封止タイプが現在主流となってい
る。
一方、リードフレームについては熱放散性やコストの
面から従来の42アロイに替り銅系材料が盛んに使用され
てきている。リードフレームは、半導体装置の組立て工
程において、ダイボンディング、ポストキュア、ワイヤ
ボンディングおよび樹脂封止等の際に加熱を受け、リー
ドフレームの表面には酸化皮膜が形成される。リードフ
レームは酸化皮膜を付けたまま樹脂中に封入されるた
め、この酸化皮膜の性質が、例えば母材から剥離し易い
性質であったり、あるいは樹脂との接合性に劣る性質の
ものであった場合には、リードフレームと樹脂との間に
形成されたすき間から水分が侵入し、素子のAl配線を腐
食するいわゆる耐湿性不良を引起すことになる。
面から従来の42アロイに替り銅系材料が盛んに使用され
てきている。リードフレームは、半導体装置の組立て工
程において、ダイボンディング、ポストキュア、ワイヤ
ボンディングおよび樹脂封止等の際に加熱を受け、リー
ドフレームの表面には酸化皮膜が形成される。リードフ
レームは酸化皮膜を付けたまま樹脂中に封入されるた
め、この酸化皮膜の性質が、例えば母材から剥離し易い
性質であったり、あるいは樹脂との接合性に劣る性質の
ものであった場合には、リードフレームと樹脂との間に
形成されたすき間から水分が侵入し、素子のAl配線を腐
食するいわゆる耐湿性不良を引起すことになる。
銅系リードフレームはFe−Ni系の42アロイに比べ一般
に酸化し易く、耐湿性の面では42アロイよりも劣ってい
る。素子の集積度が上り素子からの発熱量が増えるにつ
れ、熱放散性に優れる銅系リードフレーム材料の要求が
高まっているが、パッケージは小型化、薄肉化するのに
対し、素子は大型化していることから、外部と素子とを
隔てる樹脂の厚さは薄くなり、耐湿性に関しては益々不
利になっている。したがって銅系材料にとって耐湿性の
問題は最も重要な特性の一つになってきている。例えば
メモリー用ICの場合、256Kビットにおいてはパッケージ
全体の投影面積に対する素子の投影面積の割合は約30％
であったのに、現在主流の1Mビットでは約40％、今後主
流となる4Mビットでは約60％を占めるようになり、耐湿
性の問題の解決なしには高集化は出来ない状況にある。
一方、強度の面においてもパッケージの小型化、薄肉化
に伴ない、リードフレームも薄板化することから、42ア
ロイと同様のビッカース硬さが180以上の高強度が求め
られている。
に酸化し易く、耐湿性の面では42アロイよりも劣ってい
る。素子の集積度が上り素子からの発熱量が増えるにつ
れ、熱放散性に優れる銅系リードフレーム材料の要求が
高まっているが、パッケージは小型化、薄肉化するのに
対し、素子は大型化していることから、外部と素子とを
隔てる樹脂の厚さは薄くなり、耐湿性に関しては益々不
利になっている。したがって銅系材料にとって耐湿性の
問題は最も重要な特性の一つになってきている。例えば
メモリー用ICの場合、256Kビットにおいてはパッケージ
全体の投影面積に対する素子の投影面積の割合は約30％
であったのに、現在主流の1Mビットでは約40％、今後主
流となる4Mビットでは約60％を占めるようになり、耐湿
性の問題の解決なしには高集化は出来ない状況にある。
一方、強度の面においてもパッケージの小型化、薄肉化
に伴ない、リードフレームも薄板化することから、42ア
ロイと同様のビッカース硬さが180以上の高強度が求め
られている。
したがって樹脂との接合性に優れ、耐湿性が良好であ
り、かつ42アロイと同等の高強度を有する銅系リードフ
レーム材料の開発が望まれている。
り、かつ42アロイと同等の高強度を有する銅系リードフ
レーム材料の開発が望まれている。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記に説明した樹脂封止タイプの半導体装置
に銅系リードフレームを適用する際の耐湿性不良の問題
に鑑みなされたものであり、銅系リードフレームとして
優れた導電性と、42アロイに代替し得る優れた強度、耐
熱性等の機械的性質を有し、かつ樹脂との接合性が良好
で耐湿性に優れるリードフレーム材を安価に提供し得る
リードフレーム材の製造方法を提供することを目的とす
る。
に銅系リードフレームを適用する際の耐湿性不良の問題
に鑑みなされたものであり、銅系リードフレームとして
優れた導電性と、42アロイに代替し得る優れた強度、耐
熱性等の機械的性質を有し、かつ樹脂との接合性が良好
で耐湿性に優れるリードフレーム材を安価に提供し得る
リードフレーム材の製造方法を提供することを目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、硬さがビッカース硬さで180以上の
銅合金の表面に１μｍ以上10μｍ以下の厚さのCuめっき
を施した後、１％以上５％以下の冷間圧延を行ない、さ
らに200℃〜400℃の温度で少なくとも５秒間の焼鈍を行
なうことを特徴とするリードフレーム材料の製造方法に
存在する。
銅合金の表面に１μｍ以上10μｍ以下の厚さのCuめっき
を施した後、１％以上５％以下の冷間圧延を行ない、さ
らに200℃〜400℃の温度で少なくとも５秒間の焼鈍を行
なうことを特徴とするリードフレーム材料の製造方法に
存在する。
［作用］ 以下に本発明の作用を構成とともに詳細に説明する。
既に説明したように、樹脂封止タイプの半導体装置に
おける耐湿性不良は、樹脂とリードフレームの接合性が
不充分な場合に、樹脂とリードフレームの間にできたす
き間から水分が侵入することにより引き起されるが、こ
のようなすき間は例えば半導体装置が半田付け等で加熱
を受けた際に、樹脂とリードフレームの熱膨張の差異に
より生じ得るものである。従って耐湿性を向上させるた
めには、樹脂とリードフレームが強固に接合しているこ
とが望ましい。
おける耐湿性不良は、樹脂とリードフレームの接合性が
不充分な場合に、樹脂とリードフレームの間にできたす
き間から水分が侵入することにより引き起されるが、こ
のようなすき間は例えば半導体装置が半田付け等で加熱
を受けた際に、樹脂とリードフレームの熱膨張の差異に
より生じ得るものである。従って耐湿性を向上させるた
めには、樹脂とリードフレームが強固に接合しているこ
とが望ましい。
そこで我々は銅系リードフレーム材料と樹脂との接合
強度に及ぼす添加元素や酸化条件等の種々の要因の影響
について詳細な研究を行なった。
強度に及ぼす添加元素や酸化条件等の種々の要因の影響
について詳細な研究を行なった。
その結果、機械的性質等、銅系リードフレーム材料の
各種特性を改善するために添加されているSnを始めとす
る合金元素はいずれも、樹脂とリードフレームの接合強
度を低下させる方向に作用しており、これらの添加元素
を含まない純銅が接合強度において最も優れていること
が確認された。
各種特性を改善するために添加されているSnを始めとす
る合金元素はいずれも、樹脂とリードフレームの接合強
度を低下させる方向に作用しており、これらの添加元素
を含まない純銅が接合強度において最も優れていること
が確認された。
しかしこれらの添加元素は上述の通り、リードフレー
ム材料として必要な特性を付与するために必須のもので
あり、純銅ではたとえ耐湿性が優れていてもその他の特
性、例えば強度や耐熱性において不充分であり、これら
が要求される機種においてはリードフレーム材料として
使用できるものではない。
ム材料として必要な特性を付与するために必須のもので
あり、純銅ではたとえ耐湿性が優れていてもその他の特
性、例えば強度や耐熱性において不充分であり、これら
が要求される機種においてはリードフレーム材料として
使用できるものではない。
そこで本発明者は、42アロイ相当の高強度な銅合金を
母材とし表面に純銅層を有するリードフレーム材料につ
いて研究した結果、樹脂との接合性に優れる表面を有
し、かつ42アロイに代替し得る優れた強度、耐熱性等の
機械的性質を有するリードフレーム材料を開発すること
ができたのである。
母材とし表面に純銅層を有するリードフレーム材料につ
いて研究した結果、樹脂との接合性に優れる表面を有
し、かつ42アロイに代替し得る優れた強度、耐熱性等の
機械的性質を有するリードフレーム材料を開発すること
ができたのである。
まず、母材であるが42アロイに代替し得る強度を有す
るためにはビッカース硬さで180以上は必要である。そ
のような銅合金としては、例えば、Cu−3.2％Ni−0.7％
Si−0.3％Zn、Cu−3.2％Ni−0.7％Si−1.25％Sn−0.3％
ZnあるいはCu−1.6％Ni−0.35％Si−0.3％Znを代表とす
るCu−Ni2Si系合金、Cu−１％Sn−0.1％Fe−0.03％P,Cu
−２％Sn−0.1％Fe−0.03％ＰおよびCu−２％Sn−0.2％
Ni−0.05％Ｐを代表とするCu−Sn−Ｐ系合金を挙げるこ
とができる。
るためにはビッカース硬さで180以上は必要である。そ
のような銅合金としては、例えば、Cu−3.2％Ni−0.7％
Si−0.3％Zn、Cu−3.2％Ni−0.7％Si−1.25％Sn−0.3％
ZnあるいはCu−1.6％Ni−0.35％Si−0.3％Znを代表とす
るCu−Ni2Si系合金、Cu−１％Sn−0.1％Fe−0.03％P,Cu
−２％Sn−0.1％Fe−0.03％ＰおよびCu−２％Sn−0.2％
Ni−0.05％Ｐを代表とするCu−Sn−Ｐ系合金を挙げるこ
とができる。
次に、Cu層を得る方法であるが、42アロイに代替し得
る材料としては安価であることが重要であり、この点で
Cuめっきを施す方法が他の方法、例えば蒸着法あるはク
ラッド法に比べ優れている。Cuめっきの厚さは１μｍ未
満では母材の銅合金の添加元素が組立工程での加熱等に
より表面に拡散し、樹脂との接合性に悪影響を及ぼすの
を防止するという効果が不充分であり、10μｍを越えて
Cuめっきが施されても、Cuめっきのスピードダウンによ
るコストアップの割には効果はあまり向上しない。よっ
てCuめっき厚さは１μｍ以上10μｍ以下とする。
る材料としては安価であることが重要であり、この点で
Cuめっきを施す方法が他の方法、例えば蒸着法あるはク
ラッド法に比べ優れている。Cuめっきの厚さは１μｍ未
満では母材の銅合金の添加元素が組立工程での加熱等に
より表面に拡散し、樹脂との接合性に悪影響を及ぼすの
を防止するという効果が不充分であり、10μｍを越えて
Cuめっきが施されても、Cuめっきのスピードダウンによ
るコストアップの割には効果はあまり向上しない。よっ
てCuめっき厚さは１μｍ以上10μｍ以下とする。
Cuめっきを施した後１％以上５％以下の冷間圧延を行
なうのは、Cuめっき層が有するボイドやポロシティおよ
びH2ガス等の内部欠陥を圧着するためである。これらの
欠陥を有したままのCu層は加熱を受けると剥離し易い酸
化皮膜を形成するため、本発明が目的とする樹脂との接
合性に優れる表面を与えない。冷間圧延の減面率が１％
未満では上記の効果は不充分であり、５％を越えて圧延
されてもその効果の向上はほとんどない上、通常この種
の圧延はスキンパスロールで行なわれることから、その
圧下能力から見ても５％を越えることは望ましくない。
なうのは、Cuめっき層が有するボイドやポロシティおよ
びH2ガス等の内部欠陥を圧着するためである。これらの
欠陥を有したままのCu層は加熱を受けると剥離し易い酸
化皮膜を形成するため、本発明が目的とする樹脂との接
合性に優れる表面を与えない。冷間圧延の減面率が１％
未満では上記の効果は不充分であり、５％を越えて圧延
されてもその効果の向上はほとんどない上、通常この種
の圧延はスキンパスロールで行なわれることから、その
圧下能力から見ても５％を越えることは望ましくない。
次に、200℃〜400℃の温度で少なくとも５秒間の焼鈍
を行なうのは、上記に説明したCuめっき層が有する内部
欠陥の除去を完全にするためであり、焼鈍が行なわれな
い冷間圧延のままでは本発明が目的とする樹脂との接合
性に優れる表面は得られない。焼鈍温度が200℃未満で
は上記の効果は不充分であり、400℃を越えても効果の
向上は少なく、不経済であるし、また母材の軟化を招く
恐れもある。よって焼鈍温度は200℃〜400℃とする。焼
鈍時間は５秒未満では温度が200℃〜400℃であっても上
記効果が不充分であるので少なくとも５秒間とする。
を行なうのは、上記に説明したCuめっき層が有する内部
欠陥の除去を完全にするためであり、焼鈍が行なわれな
い冷間圧延のままでは本発明が目的とする樹脂との接合
性に優れる表面は得られない。焼鈍温度が200℃未満で
は上記の効果は不充分であり、400℃を越えても効果の
向上は少なく、不経済であるし、また母材の軟化を招く
恐れもある。よって焼鈍温度は200℃〜400℃とする。焼
鈍時間は５秒未満では温度が200℃〜400℃であっても上
記効果が不充分であるので少なくとも５秒間とする。
［実施例］ 次に本発明に係るリードフレーム材料について実施例
により説明する。
により説明する。
第１表に示す組成の合金に対し熱間圧延、冷間圧延お
よび焼鈍を行ない0.25mm厚さの板を得た。
よび焼鈍を行ない0.25mm厚さの板を得た。
この板に、第２表に示す厚さでCuめっきを施した後、
第２表に示す減面率でスキンパス圧延を行ない、さらに
第２表に示す条件で焼鈍を行なった後試験を行ない、第
２表の結果を得た。
第２表に示す減面率でスキンパス圧延を行ない、さらに
第２表に示す条件で焼鈍を行なった後試験を行ない、第
２表の結果を得た。
（１）Cuめっき条件及び試験条件を以下に示す。
Cuめっき条件 浴組成：硫酸銅200g/l 硫酸50g/l C1-40ppm 浴温度:25℃ 電流密度:5A/dm2 硬さ マイクロビッカース硬さ計を用い、荷重0.5kgで測定し
た。
た。
耐熱温度 ソルトバスを用い、各温度で５分間の加熱を行なった後
硬さを測定し、加熱後の硬さが加熱前の硬さの80％にな
る温度をもって耐熱温度とした。
硬さを測定し、加熱後の硬さが加熱前の硬さの80％にな
る温度をもって耐熱温度とした。
樹脂との接合強度 4mm巾×25mm長さのフレーム試験片を切出した後、露点
−９℃のドライエア中で300℃×30秒の加熱を行ない酸
化させた後、樹脂成型を行ない第１図（ａ）に示す成型
試験片を得た （２）成型条件を以下に示す。
−９℃のドライエア中で300℃×30秒の加熱を行ない酸
化させた後、樹脂成型を行ない第１図（ａ）に示す成型
試験片を得た （２）成型条件を以下に示す。
樹脂：トランスファモールド用エポキシ樹脂（市販品） 金型温度:175℃ キュア時間:90秒 成型圧力:100kgf/cm2 ポストキュア:175℃×６時間 （３）接合強度の測定 インストロンタイプの引張試験機を用い、引抜速度1m
m/分で、第１図（ｂ）に示すようにリードフレームを樹
脂から引抜き、接合強度を測定した。ｎ数は４とし、平
均を求めた。
m/分で、第１図（ｂ）に示すようにリードフレームを樹
脂から引抜き、接合強度を測定した。ｎ数は４とし、平
均を求めた。
第２表に示す通り、本発明に係るリードフレーム材料
No1〜No5は、いずれも42アロイに相当する高い硬さおよ
び耐熱温度を有するとともに高い樹脂との接合強度を有
していることが分る。
No1〜No5は、いずれも42アロイに相当する高い硬さおよ
び耐熱温度を有するとともに高い樹脂との接合強度を有
していることが分る。
これに対し比較例No6〜８は、硬さ、耐熱温度は優れ
ているものの表面のCu層が無いが、または薄いため樹脂
との接合強度が劣っている。また比較例No9は、Cuめっ
き層は有するもののポロシティやガス等の内部欠陥を含
有するため樹脂との接合強度が劣っている。
ているものの表面のCu層が無いが、または薄いため樹脂
との接合強度が劣っている。また比較例No9は、Cuめっ
き層は有するもののポロシティやガス等の内部欠陥を含
有するため樹脂との接合強度が劣っている。
また、比較離No10およびNo11はCuめっき層を有し、さ
らに内部欠陥を減少させるために冷間圧延を行なってい
るが、その後焼鈍が無いが、または温度が低いために樹
脂との接合強度の向上は不充分である。
らに内部欠陥を減少させるために冷間圧延を行なってい
るが、その後焼鈍が無いが、または温度が低いために樹
脂との接合強度の向上は不充分である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係るリードフレーム材
料の製造方法は上記の構成を有しているものであるか
ら、銅系リードフレーム材としての優れた強度や耐熱性
を発揮し、かつ、封止樹脂との接合性に優れ、耐湿性の
良好なリードフレーム材を提供し得るという効果を有し
ている。
料の製造方法は上記の構成を有しているものであるか
ら、銅系リードフレーム材としての優れた強度や耐熱性
を発揮し、かつ、封止樹脂との接合性に優れ、耐湿性の
良好なリードフレーム材を提供し得るという効果を有し
ている。
第１図は（ａ）は成型試験片を示す斜視図である。第１
図（ｂ）は引き抜き方法を示す成型試験片の断面図であ
る。 ずめ
図（ｂ）は引き抜き方法を示す成型試験片の断面図であ
る。 ずめ
Claims (1)
- 【請求項１】硬さがビッカース硬さで180以上の銅合金
の表面に１μｍ以上10μｍ以下の厚さのCuめっきを施し
た後、１％以上５％以下の冷間圧延を行ない、さらに20
0℃〜400℃の温度で少なくとも５秒間の焼鈍を行なうこ
とを特徴とするリードフレーム材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63300144A JP2564633B2 (ja) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | 樹脂との接合性が良好なリードフレーム材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63300144A JP2564633B2 (ja) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | 樹脂との接合性が良好なリードフレーム材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02145755A JPH02145755A (ja) | 1990-06-05 |
| JP2564633B2 true JP2564633B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=17881272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63300144A Expired - Fee Related JP2564633B2 (ja) | 1988-11-28 | 1988-11-28 | 樹脂との接合性が良好なリードフレーム材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2564633B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2769651B2 (ja) * | 1991-09-30 | 1998-06-25 | ウチヤ・サーモスタット株式会社 | メカニカルラッチ装置およびメカニカル・ラッチ装置を内蔵するリレー |
| JP4423054B2 (ja) * | 2004-01-30 | 2010-03-03 | 日鉱金属株式会社 | プレス打抜き性に優れた電子部品用素材 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07116573B2 (ja) * | 1985-03-05 | 1995-12-13 | 古河電気工業株式会社 | リードフレーム用Ｃｕ系条材の製造方法 |
| JPS6353958A (ja) * | 1986-08-23 | 1988-03-08 | Kobe Steel Ltd | リ−ドフレ−ム材料 |
| JPS63107054A (ja) * | 1986-10-23 | 1988-05-12 | Mitsubishi Electric Corp | リ−ドフレ−ム材料 |
-
1988
- 1988-11-28 JP JP63300144A patent/JP2564633B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02145755A (ja) | 1990-06-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |