(57)【要約】【課題】より低コストで加工でき、板厚変動の少ない複合材提供が可能となるリードフレーム用複合材の製造方法を提供する。【解決手段】銅または銅合金２、チタンまたはチタン合金３、銅または銅合金２の３層を順次積層し構成される複合材１を製造する際、貼り合せクラッド圧延の圧下率を６０％以上とすると共に、最終板厚への仕上圧延の圧下率を５％以下とし、大気中にて冷間で貼り合せクラッド圧延と仕上圧延とを行うものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅または銅合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅合金の３層を順次積層し構成される複合材を製造する際、貼り合せクラッド圧延の圧下率を６０％以上とすると共に、最終板厚への仕上圧延の圧下率を５％以下とし、大気中にて冷間で前記貼り合せクラッド圧延と前記仕上圧延とを行うことを特徴とするリードフレーム用複合材の製造方法。
【請求項２】
前記貼り合せクラッド圧延前のチタンまたはチタン合金の断面硬度を、１２０Ｈｖ以下とし、前記貼り合せクラッド圧延前の銅または銅合金の断面硬度を、１００Ｈｖ以上とする請求項１記載のリードフレーム用複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスに使用されるリードフレーム用複合材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化、多ピン化、小型化、また、電子機器の小型・軽量化に伴い、高密度の実装基板が要求されるようになっている。
【０００３】
半導体チップとリードフレームとの接続方法も、従来のワイヤーボンディングよりも組立工程、パッケージサイズ、コスト等を小とすることが可能なバンプ付き金属リードに関する研究・開発が行われている。この手法では、リードの先端に突起するバンプを形成し、このバンプを介して半導体チップと接合することにより、パッケージの薄型化が可能となる。
【０００４】
バンプ形成の方式の一つとして、化学エッチングで加工するクラッド板内部にエッチングストップ層を形成した３層クラッド板を、リードフレーム製造用の金属材料として使用することが試みられている。
【０００５】
エッチングストップ層として、アルミニウムや鉄系合金、チタン等を用いた３層クラッド板によるリードフレームの製造方法がある。複合材は、冷間圧延により作製する方法があるが、それ以外には、例えば特許文献１に開示される方法では、真空雰囲気下で低圧下率で冷間圧延する方法により製造されている。
【０００６】
さらに、リードフレームを製造する他の方法として金属薄膜を蒸着法によって被着する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第００／０１９５３３号
【特許文献２】特開２０１０−１０３３０５号公報
【特許文献３】特開２００１−２５１０９０号公報
【特許文献４】特開平１１−１２６９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、これらを冷間圧延で製造すると、通常、クラッド圧延後に材料を軟質化するための焼鈍工程を必要とするが、焼鈍熱処理により銅層とチタン層の接合界面に、硬くて脆い金属間化合物層が形成され、剥離などの不具合が生じるおそれがある。
【０００９】
また、真空圧延によってエッチングストップ層（チタンまたはチタン合金）を含む３層クラッド板を製造する場合（特許文献１の方法）、チタンの酸化を防ぐために、圧延時における雰囲気の酸素濃度を下げなければならない。特にチタンは酸化しやすい金属であるため、より真空度を高くした環境で圧延を行わなければならない。そのため、クラッド圧延加工にかかる設備およびランニングコスト、また真空引きに必要な時間など、工程コストが大幅に増大するという問題がある。
【００１０】
また、金属被膜を蒸着する方法による積層化も、蒸着速度を速くすると膜質が緻密でなくなり薄膜中に孔が発生し、蒸着速度を遅くすると製造にかかる時間が増えて作業性が悪化する。また、この手法においても設備コストおよび消耗品などのランニングコストが高額となってしまう問題がある。
【００１１】
本発明は上記課題を解決し、より低コストで加工でき、板厚変動の少ない複合材提供が可能となるリードフレーム用複合材の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、銅または銅合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅合金の３層を順次積層し構成される複合材を製造する際、貼り合せクラッド圧延の圧下率を６０％以上とすると共に、最終板厚への仕上圧延の圧下率を５％以下とし、大気中にて冷間で前記貼り合せクラッド圧延と前記仕上圧延とを行うリードフレーム用複合材の製造方法である。
【００１３】
前記貼り合せクラッド圧延前のチタンまたはチタン合金の断面硬度を、１２０Ｈｖ以下とし、前記貼り合せクラッド圧延前の銅または銅合金の断面硬度を、１００Ｈｖ以上としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、より低コストで加工でき、板厚変動の少ない複合材の提供が可能となるリードフレーム用複合材の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】リードフレーム用複合材の構成を示す横断面図である。
【図２】チタン層の板厚変動の評価方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明のリードフレーム用複合材の製造方法により製造される、リードフレーム用複合材の横断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係るリードフレーム用複合材１は、銅または銅合金２と、チタンまたはチタン合金３と、銅または銅合金２を順に積層した３層構造からなる。
【００１９】
素材として使用する銅または銅合金２は、無酸素銅（Ｃ１０２０）以外に、リードフレーム用銅合金（Ｃ１９４など）も使用可能である。また、チタンまたはチタン合金３は、加工性を考慮して純チタン系（１種、２種）が望ましい。
【００２０】
本発明のリードフレーム用複合材の製造方法では、まずコイル状に巻き取られている純銅条および純チタン条および純銅条の３つのコイルをそれぞれ送り出し装置にセットする。
【００２１】
コイルから送り出された材料（銅およびチタン）は、接合表面を洗浄するための洗浄槽を通過することで、接合面表面の油分や異物を除去され、さらにブラッシング槽を通過することで、接合面表面の酸化膜を削り取って活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させる。
【００２２】
その直後、３層の金属条は、クラッド圧延ミルにて冷間で貼り合せ圧延され、各金属層同士の接合が完了する。
【００２３】
接合完了後は必要に応じて、銅／チタン接合界面に金属化合物層を形成しない程度に熱処理を実施し、各金属層同士の相互拡散を促進して接合強度を高めることができる。
【００２４】
本発明のリードフレーム用複合材の製造方法では、クラッド圧延（貼り合せ圧延）の圧下率（圧延前後の板厚減少率）は６０％以上であることが望ましい。圧下率が６０％より小さくなると、各金属層間の接合が悪化し、剥離が生じる。また、リードフレーム用複合材の最終板厚を一定とするためにチタンまたはチタン合金条の投入板厚が薄くされると、前処理であるブラッシングにより破断しやすくなる。さらにチタンまたはチタン合金はエッチングストップ層であるため、必要以上に厚くする必要がなく、投入板厚の増加は材料コストの増大につながる。
【００２５】
また、クラッド貼り合せ圧延後に所定の板厚まで圧下（仕上圧延）する際、その圧下率は５％以下であることが望ましい。５％より大きくなると、クラッド貼り合せ圧延時に発生したリップル（板厚比の変動による金属層のくびれ）の度合いがより顕著となり、組立時にエッチング後の表面平坦度および粗さが悪化して、実用的でなくなる。
【００２６】
上述のリップルは、金属層間の機械的性質（硬さなど）の差を原因として発生する場合もある。
【００２７】
そこで本発明のリードフレーム用複合材の製造方法においては、クラッド圧延前の銅または銅合金の断面硬度は１００Ｈｖ以上とし、クラッド圧延前のチタンまたはチタン合金の断面硬度は１２０Ｈｖ以下とすることが望ましい。銅とチタンとの硬度差が大きくなると、両者の変形抵抗差が広がり、リップルが発生しやすい。
【００２８】
以上要するに、本発明のリードフレーム用複合材の製造方法によれば、貼り合わせ圧延時の圧下率を６０％以上とし、仕上げ圧延時の圧下率を５％以下とすることで、チタン層（エッチングストップ層）に発生するリップルなどの板厚変動を抑制できる。また本発明によれば、冷間圧延にて複合材を作製するため、より低コストでリードフレーム用複合材を製造できる。
【実施例】
【００２９】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００３０】
［実施例１］
板厚０．２３ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１４０Ｈｖ）、板厚０．０４６ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度１１０Ｈｖ）、板厚０．３７ｍｍの純銅板（断面硬度１３０Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１２９ｍｍであった。
【００３１】
得られた複合材について仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００３２】
［実施例２］
板厚０．４６ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１３５Ｈｖ）、板厚０．０９ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度１０５Ｈｖ）、板厚０．７３ｍｍの純銅板（断面硬度１２５Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１２８ｍｍであった。
【００３３】
得られた複合材について仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００３４】
［実施例３］
板厚０．３１ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１１０Ｈｖ）、板厚０．０６ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度９０Ｈｖ）、板厚０．５ｍｍの純銅板（断面硬度１２０Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１３ｍｍであった。
【００３５】
得られた複合材について仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００３６】
［実施例４］
板厚０．２ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１２０Ｈｖ）、板厚０．０４ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度９４Ｈｖ）、板厚０．３２ｍｍの純銅板（断面硬度１２０Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１３ｍｍであった。
【００３７】
得られた複合材について仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００３８】
［実施例５］
板厚０．２７ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１１２Ｈｖ）、板厚０．０５ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度１０８Ｈｖ）、板厚０．４２ｍｍの純銅板（断面硬度１１３Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１２６ｍｍであった。
【００３９】
得られた複合材について仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００４０】
［実施例６］
板厚０．２１ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１０６Ｈｖ）、板厚０．０４ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度９８Ｈｖ）、板厚０．３４ｍｍの純銅板（断面硬度１１８Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１２５ｍｍであった（つまり、仕上圧延を行う必要がなかった）。
【００４１】
［比較例１］
板厚０．１３ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１２０Ｈｖ）、板厚０．０３ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度１１０Ｈｖ）、板厚０．２ｍｍの純銅板（断面硬度１０５Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１８ｍｍであった。
【００４２】
得られた複合材について板厚０．１２５ｍｍ狙いで仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００４３】
［比較例２］
板厚０．１３ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１１８Ｈｖ）、板厚０．０３ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度１１２Ｈｖ）、板厚０．２１ｍｍの純銅板（断面硬度１１０Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１７ｍｍであった。
【００４４】
得られた複合材について仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００４５】
［比較例３］
板厚０．２６ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１１２Ｈｖ）、板厚０．０５ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度１０３Ｈｖ）、板厚０．４２ｍｍの純銅板（断面硬度１１８Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１４７ｍｍであった。
【００４６】
得られた複合材について仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００４７】
［比較例４］
板厚０．３４ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１１０Ｈｖ）、板厚０．０７ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度１１１Ｈｖ）、板厚０．５４ｍｍの純銅板（断面硬度１２６Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１４ｍｍであった。
【００４８】
得られた複合材について仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００４９】
［比較例５］
板厚０．３８ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度６２Ｈｖ）、板厚０．０７５ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度１１０Ｈｖ）、板厚０．６ｍｍの純銅板（断面硬度８０Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１２６ｍｍであった。
【００５０】
得られた複合材について仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００５１】
［比較例６］
板厚０．２６ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度７５Ｈｖ）、板厚０．０５ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度１１２Ｈｖ）、板厚０．４１ｍｍの純銅板（断面硬度１０５Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１３ｍｍであった。
【００５２】
得られた複合材について仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００５３】
［比較例７］
板厚０．１９ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１２１Ｈｖ）、板厚０．０４ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度１６２Ｈｖ）、板厚０．３１ｍｍの純銅板（断面硬度１１６Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１３ｍｍであった。
【００５４】
得られた複合材について仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００５５】
［比較例８］
板厚０．２ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１２５Ｈｖ）、板厚０．０４ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度１８８Ｈｖ）、板厚０．３３ｍｍの純銅板（断面硬度１２１Ｈｖ）を用いた合計３層について、それぞれの接合面に対して洗浄およびブラッシングを行い、清浄な活性面を露出させると共に接合面表面を硬質化させて３層を重ね合わせ、大気中で圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１２６ｍｍであった。
【００５６】
得られた複合材について仕上圧延を行い、板厚０．１２５ｍｍの複合材を得た。
【００５７】
［従来例］
板厚０．０４５ｍｍのコイル状純銅板（断面硬度１０２Ｈｖ）、板厚０．０１ｍｍのコイル状純チタン板（断面硬度９６Ｈｖ）、板厚０．０７２ｍｍの純銅板（断面硬度１０８Ｈｖ）を用いた合計３層について、チャンバー内１×１０-4Ｐａの真空度にて、それぞれの接合面に対して洗浄およびプラズマエッチングを行い、清浄な活性面を露出させて３層を重ね合わせ、圧延ロールで貼り合せ圧延（冷間圧延）を行った。貼り合せ後に得られた複合材の厚さは、０．１２５ｍｍであった。
【００５８】
以上の実施例、比較例、従来例により作製した複合材を２０ｍｍ×２０ｍｍで切り出し、圧延方向および板幅方向について、各２０ｍｍ長ずつ断面調査を行った。図２に示すように、純チタン層の板厚の最大値および最小値を測定し、最大値および最小値の差を板厚変動として、複合材の仕上がりを検討し、仕上がり品のチタン層板厚変動が±３μｍ以内のものを○（合格）とし、それよりも大きい変動となったものを×（不合格）とした。また、仕上がり品の加工コストについても評価した。
【００５９】
作製した複合材の、クラッド圧下率、仕上圧延圧下率、圧延前の各素材の断面硬度に対する、仕上がり品の総合評価を表１に示す。
【００６０】
【表１】
2012124220.tif 000003
【００６１】
表１に示すように、本発明の実施例１〜６は低コスト加工である大気中の冷間圧延により、板厚変動の少ない材料を得ることができた。
【００６２】
一方、比較例１〜８および従来例については、次の理由により総合評価が×となった。
【００６３】
比較例１および２は、クラッド圧延加工の圧下率が低いため、各金属層の十分な接合がなされずに、剥離した。比較例３および４については、仕上圧延の圧下率が高いため、板厚変動が大きくなった。比較例５および６については、銅層の断面硬度が軟らかい（１００Ｈｖより小さい）ため、板厚変動が顕著であった。比較例７および８については、チタン層の断面硬度が硬い（１２０Ｈｖより大きい）ため、板厚変動が顕著であった。また、従来例については、真空下の加工であるため、加工コストが高くなった。
【符号の説明】
【００６４】
１  複合材
２  銅または銅合金
３  チタンまたはチタン合金
【図１】
2012124220.tif 000004
【図２】
2012124220.tif 000005