JPH02205642A - リードフレーム用高強度銅合金 - Google Patents
リードフレーム用高強度銅合金Info
- Publication number
- JPH02205642A JPH02205642A JP1022843A JP2284389A JPH02205642A JP H02205642 A JPH02205642 A JP H02205642A JP 1022843 A JP1022843 A JP 1022843A JP 2284389 A JP2284389 A JP 2284389A JP H02205642 A JPH02205642 A JP H02205642A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- copper alloy
- strength
- lead frame
- high strength
- soldering
- 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.)
- Granted
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
- C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、リードフレーム用として有用な高強度銅合金
に関し、とくに優れた耐半田付界面剥離性を有すると共
に加工硬化による強度向上特性を有する高強度銅合金に
関するものである。
に関し、とくに優れた耐半田付界面剥離性を有すると共
に加工硬化による強度向上特性を有する高強度銅合金に
関するものである。
〔従来の技術］
従来、半導体機器用リードフレーム材としては、熱膨張
係数が低く、半導体素子や封止材との接着性や封着性の
良好な４２合金（Ｆｅ−４２％Ｎｉ ）やコバール（Ｆ
ｅ −２９％Ｎｉ −１７％Ｃｏ ）などの高ニッケル
合金が主に用いられてきた。
係数が低く、半導体素子や封止材との接着性や封着性の
良好な４２合金（Ｆｅ−４２％Ｎｉ ）やコバール（Ｆ
ｅ −２９％Ｎｉ −１７％Ｃｏ ）などの高ニッケル
合金が主に用いられてきた。
しかし、最近半導体素子の集積度が益々増大し、電力消
費の高い素子が多くなり、導電性および熱伝導性の良好
なリードフレーム材への要求が一層高まってきている。
費の高い素子が多くなり、導電性および熱伝導性の良好
なリードフレーム材への要求が一層高まってきている。
上記高ニッケル合金は、引張強さにおいては、６５ｋｇ
ｒ／ｍｓ”と良好であるが、導電率は３％ｌＡＣ３程度
と極めて低く、通常導電率とほぼ並行した性質を示す熱
伝導性においてら十分なものとはいえない。
ｒ／ｍｓ”と良好であるが、導電率は３％ｌＡＣ３程度
と極めて低く、通常導電率とほぼ並行した性質を示す熱
伝導性においてら十分なものとはいえない。
そこで、上記高ニッケル合金に代えて、導電率および熱
伝導性共に優れている銅合金をリードフレーム材として
使用しようという傾向が顕著になってきたう 上述した半導体機器のリードフレーム材として一般に要
求される特性には、上記導電性や熱伝導性に優れている
ことのほかに、信頭性の上から実装時や機器への組込み
等に付加される外力に十分耐え得る強度を有することお
よび半田付は工程を有するために半田付は特性に優れて
いることが、不可欠な条件とされる。
伝導性共に優れている銅合金をリードフレーム材として
使用しようという傾向が顕著になってきたう 上述した半導体機器のリードフレーム材として一般に要
求される特性には、上記導電性や熱伝導性に優れている
ことのほかに、信頭性の上から実装時や機器への組込み
等に付加される外力に十分耐え得る強度を有することお
よび半田付は工程を有するために半田付は特性に優れて
いることが、不可欠な条件とされる。
通常の銅系材料をリードフレーム材に適用しようとして
も、強度の上で不十分であり、なんらかの強度向上策が
必要である。金属材料の強度を上げる一般的方法として
は、合金元素を添加する方法および冷間加工度を大きく
する方法の二つがあり、リードフレーム材においてもそ
のような施策がとられてきた。
も、強度の上で不十分であり、なんらかの強度向上策が
必要である。金属材料の強度を上げる一般的方法として
は、合金元素を添加する方法および冷間加工度を大きく
する方法の二つがあり、リードフレーム材においてもそ
のような施策がとられてきた。
［発明が解決しようとする課題Ｊ
銅合金の場合、ある種の合金元素を添加すると熱処理に
より強度を増大し得る析出硬化型合金とすることができ
る。しかし、この析出硬化に依存しても十分に大きな強
度が得られないことがあり、そのような場合には固溶硬
化型の合金元素を添加し、冷間加工による硬化をも併用
する必要がある。
より強度を増大し得る析出硬化型合金とすることができ
る。しかし、この析出硬化に依存しても十分に大きな強
度が得られないことがあり、そのような場合には固溶硬
化型の合金元素を添加し、冷間加工による硬化をも併用
する必要がある。
また、リードフレームにおいてはアウターリードを基板
に半田付けして使用することが多い。
に半田付けして使用することが多い。
強度を向上させるために合金元素を添加した銅合金を用
いたリードフレーム材においては、上記半田付けを行な
った後に、半田付けの界面において経時的に脆性剥離が
発生する現象がみられることがあり、信頼性の上から大
きな間組となっている。このような脆性層の形成は、素
材としてのＣｕと半田の中のｓｎ成分および添加元素が
拡散することによって生ずるものと考えられており、Ｘ
ｙ１マイクロアナライザによる所見によっても、銅合金
と半田との界面にＣｕ−３ｎ系におけるε相あるいはη
相といっな脆性の大きい金属間化合物が拡散形成される
ことが確認されている。さらに、添加元素のマイグレー
ション層が界面に拡散形成され（Ｆｅ 、Ｐ、Ｓｉにお
いてとくに顕著である）、これらが前記脆性剥離の原因
となることも明らかになっている。
いたリードフレーム材においては、上記半田付けを行な
った後に、半田付けの界面において経時的に脆性剥離が
発生する現象がみられることがあり、信頼性の上から大
きな間組となっている。このような脆性層の形成は、素
材としてのＣｕと半田の中のｓｎ成分および添加元素が
拡散することによって生ずるものと考えられており、Ｘ
ｙ１マイクロアナライザによる所見によっても、銅合金
と半田との界面にＣｕ−３ｎ系におけるε相あるいはη
相といっな脆性の大きい金属間化合物が拡散形成される
ことが確認されている。さらに、添加元素のマイグレー
ション層が界面に拡散形成され（Ｆｅ 、Ｐ、Ｓｉにお
いてとくに顕著である）、これらが前記脆性剥離の原因
となることも明らかになっている。
本発明の目的は、上記したような従来技術の問題点を解
消し、銅系合金の強度を大きな冷間加工を加えることに
より向上させ得ると共に半田付界面剥離性についても大
巾に改善し得る新規なリードフレーム用高強度銅合金を
提供しようとするものである。
消し、銅系合金の強度を大きな冷間加工を加えることに
より向上させ得ると共に半田付界面剥離性についても大
巾に改善し得る新規なリードフレーム用高強度銅合金を
提供しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、Ｎｉ１．０〜５．０％、Ｓｎ０．５〜２．５
％、Ｚｎ３．３〜７．０％、Ｓｉ ０． ２〜１．０
％、Ｐ０．００３〜０，３％、を含み、残部Ｃｕおよび
不可避なる不純物をもって構成した銅合金にある。
％、Ｚｎ３．３〜７．０％、Ｓｉ ０． ２〜１．０
％、Ｐ０．００３〜０，３％、を含み、残部Ｃｕおよび
不可避なる不純物をもって構成した銅合金にある。
「作用Ｉ
ＣｕにＮｉ 、Ｓｉを上記範囲において添加した合金は
、析出硬化型合金を梢成し、熱処理によって析出硬化し
強度を向上させることができる。
、析出硬化型合金を梢成し、熱処理によって析出硬化し
強度を向上させることができる。
しかし、十分に大きな強度を求める場合には、析出硬化
にのみ依存することは適当ではなく、固溶硬化型の元素
を添加し、加工硬化に基く強度の向上をも図る必要があ
る。
にのみ依存することは適当ではなく、固溶硬化型の元素
を添加し、加工硬化に基く強度の向上をも図る必要があ
る。
Ｓｎは、そのように加工硬化させ得る元素として添加し
固溶体化処理するものであるが、含有量が０．５％以下
ではその効果が不十分であり、２．５％を越えると導電
率の低下が大きくなり好ましくない。
固溶体化処理するものであるが、含有量が０．５％以下
ではその効果が不十分であり、２．５％を越えると導電
率の低下が大きくなり好ましくない。
また、Ｎｉ含有量については、１．０％以下では高強度
効果が低く、５．０％以上になると加工性が劣化し導電
率を低下させるため好ましくない。
効果が低く、５．０％以上になると加工性が劣化し導電
率を低下させるため好ましくない。
Ｓｉ含有量については、０．２％以下では同じく強度の
向上効果が小さく、１，０％以上になると後述する第１
表からもわかるように界面ｔｌ１Ｍ防止に要するｚｎの
添加量を増大させねばならず、結果的に導電率が低下す
ることとなり好ましくない。
向上効果が小さく、１，０％以上になると後述する第１
表からもわかるように界面ｔｌ１Ｍ防止に要するｚｎの
添加量を増大させねばならず、結果的に導電率が低下す
ることとなり好ましくない。
ｚｎは、その理由の詳細についてはなお不明であるが、
後に詳述するように、銅合金の半田付けにおける界面剥
離防止に非常に有効に作用する。
後に詳述するように、銅合金の半田付けにおける界面剥
離防止に非常に有効に作用する。
しかし、この含有量が３．３％以下では析出硬化せしめ
る上で有効なＳｉ添加との関係から半田界面剥離防止効
果が不十分となり好ましくなく、７．０％以上になると
導電率の低下が大きくなり同じく好ましくない。
る上で有効なＳｉ添加との関係から半田界面剥離防止効
果が不十分となり好ましくなく、７．０％以上になると
導電率の低下が大きくなり同じく好ましくない。
Ｐは脱酸剤として添加するものであり、上記界面剥離防
止に有効なｚｎが脱酸のなめに消費され本来の界面剥離
防止効果が低下する結果となるのを防止するためのもの
である。しかし、Ｐの含有量が０．００３％以下では脱
酸効果が小さ（Ｚｎの消費が大きくなり、０．３％以上
になると加工性が低下する１導電率の低下が大きくなり
好ましくないのである。
止に有効なｚｎが脱酸のなめに消費され本来の界面剥離
防止効果が低下する結果となるのを防止するためのもの
である。しかし、Ｐの含有量が０．００３％以下では脱
酸効果が小さ（Ｚｎの消費が大きくなり、０．３％以上
になると加工性が低下する１導電率の低下が大きくなり
好ましくないのである。
［実施例Ｊ
以下に、本発明について実施例を参照し説明する。
第１表は、各種元素を表示した量だけ添加した銅合金に
ｚｎを表中に示した種々な量をもって添加し、５ｎ−４
０％ｐｂ半田にドブ付はメツキした後、１５０℃で表に
それぞれ示した時間だけ加熱し、これを０．２５Ｒで９
０゛曲げしその後曲げ戻した場合の界面の剥離の有無を
顕微鏡で！＋１察した結果を示すものである。
ｚｎを表中に示した種々な量をもって添加し、５ｎ−４
０％ｐｂ半田にドブ付はメツキした後、１５０℃で表に
それぞれ示した時間だけ加熱し、これを０．２５Ｒで９
０゛曲げしその後曲げ戻した場合の界面の剥離の有無を
顕微鏡で！＋１察した結果を示すものである。
第
表
表において、Ｏは界面剥離の生じないもの、Ｘは界面剥
離を生じた場合をそれぞれ示す。
離を生じた場合をそれぞれ示す。
第１表よりわかるように、添加元素の違いによってその
効果に差異があるものの、Ｚｎを添加することにより半
田付界面剥離を適確に防止することが可能になる。この
ようにＺｎに界面剥離防止効果のある理由については、
前述したように未だ詳細については不明なところが多い
、しかし、ＳｌやＰの含有量が多くなると、その効果が
阻害される＃Ｊ！肉がはっきりと現れる。従って、その
有効性がわかっていいてもＳｌやＰを余り多く添加する
ことは好ましくないことかわかる。
効果に差異があるものの、Ｚｎを添加することにより半
田付界面剥離を適確に防止することが可能になる。この
ようにＺｎに界面剥離防止効果のある理由については、
前述したように未だ詳細については不明なところが多い
、しかし、ＳｌやＰの含有量が多くなると、その効果が
阻害される＃Ｊ！肉がはっきりと現れる。従って、その
有効性がわかっていいてもＳｌやＰを余り多く添加する
ことは好ましくないことかわかる。
５５０ｍｍ’ ｘ０． ２５Ｒｍ’ （７）板とした後
５００℃Ｘ１分の熱処理を施した。
５００℃Ｘ１分の熱処理を施した。
つぎに、上記板材より１５薗マＸ０．２５＋ｕ＋’Ｘ５
０ｍ’の供試片を切り出し、半田付界面剥離性について
評価した。
０ｍ’の供試片を切り出し、半田付界面剥離性について
評価した。
各供試片を２５０℃に保持したｓｎ −４０％ｐｂ半田
洛中においてドブ付はメツキし、これを大気中において
１５０’Ｃｘ１ＯＯＯ時間加熱した後、０．２５Ｒで９
０゛曲げしその後曲げ戻して界面における剥離の有無を
１００倍の顕微鏡で観察評価した。
洛中においてドブ付はメツキし、これを大気中において
１５０’Ｃｘ１ＯＯＯ時間加熱した後、０．２５Ｒで９
０゛曲げしその後曲げ戻して界面における剥離の有無を
１００倍の顕微鏡で観察評価した。
第２表に評価結果を示す。
実施例
第２表に示す組成よりなる銅合金を水冷＠型を／［いて
半連続鋳造し、８５０℃で熱間圧延を施して５５０關’
Ｘ１０ｍｍ’の板とした。これを焼鈍、冷間圧延を繰返
し、５５０間’Ｘ０．５ｆｆｉｌ＋’の板とし、さらに
８００℃×３０分熱処理して急冷しな、その後加工度６
６％で冷間圧延し、第 表 本発明に係る合金は、析出硬化に加工硬化が加わり、引
張強さにおいていずれも６９ｋｒｆ／＋ｍ”以上という
高い値を示しており、前記した高ニッケル合金にまさる
強度を保持し得ることがわかる。
半連続鋳造し、８５０℃で熱間圧延を施して５５０關’
Ｘ１０ｍｍ’の板とした。これを焼鈍、冷間圧延を繰返
し、５５０間’Ｘ０．５ｆｆｉｌ＋’の板とし、さらに
８００℃×３０分熱処理して急冷しな、その後加工度６
６％で冷間圧延し、第 表 本発明に係る合金は、析出硬化に加工硬化が加わり、引
張強さにおいていずれも６９ｋｒｆ／＋ｍ”以上という
高い値を示しており、前記した高ニッケル合金にまさる
強度を保持し得ることがわかる。
しかも、第２表かられがるように本発明合金は、所定量
以上のＺｎを含有させることにより半田付界面剥離の発
生を完全に防止することができる。
以上のＺｎを含有させることにより半田付界面剥離の発
生を完全に防止することができる。
これに対し、Ｚｎを含有しない比較例では、いずれの場
合も界面剥離が生じている。また、Ｓｌの含有量が高い
ものにあっては、ｚｎを２．５％あるいは３．０％添加
しているにも拘らず界面＃Ｉ離を生じており、Ｓｉ含有
量を高くし強度を大きくしようとする場合にはＺｎＫも
３．３％以上添加しないと効果のないことがわかる。
合も界面剥離が生じている。また、Ｓｌの含有量が高い
ものにあっては、ｚｎを２．５％あるいは３．０％添加
しているにも拘らず界面＃Ｉ離を生じており、Ｓｉ含有
量を高くし強度を大きくしようとする場合にはＺｎＫも
３．３％以上添加しないと効果のないことがわかる。
［発明の効果］
以上の通り、本発明に係る銅合金によれば、析出硬化に
加え加工硬化がみられる結果、高ニッケル合金にまさる
強度を保持することができ、また、適切にＺｎが添加さ
れることで半田付界面剥離を完全に防止することが可能
となるものであって、これによってリードフレームの銅
合金化に適切に対応できることとなる意義は大きい。
加え加工硬化がみられる結果、高ニッケル合金にまさる
強度を保持することができ、また、適切にＺｎが添加さ
れることで半田付界面剥離を完全に防止することが可能
となるものであって、これによってリードフレームの銅
合金化に適切に対応できることとなる意義は大きい。
代理人 弁理士 佐 藤 不二雄
Claims (1)
- （１）Ｎｉ１．０〜５．０％、Ｓｎ０．５〜２．５％、
Ｚｎ３．３〜７．０％、Ｓｉ ０．２〜１．０％、Ｐ０．００３〜０．３ ％、を含み、残部Ｃｕおよび不可避なる不 純物よりなるリードフレーム用高強度銅合 金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1022843A JP2870780B2 (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | リードフレーム用高強度銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1022843A JP2870780B2 (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | リードフレーム用高強度銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02205642A true JPH02205642A (ja) | 1990-08-15 |
| JP2870780B2 JP2870780B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=12093991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1022843A Expired - Fee Related JP2870780B2 (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | リードフレーム用高強度銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2870780B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007070651A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-22 | Hitachi Cable Ltd | 銅合金材およびその製造方法 |
| CN115896536A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-04-04 | 江西科美格新材料有限公司 | 一种锡锌铜合金及其制备方法和应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63293130A (ja) * | 1987-05-26 | 1988-11-30 | Mitsubishi Shindo Kk | 半導体装置用Ｃｕ合金製リ−ドフレ−ム材 |
-
1989
- 1989-02-01 JP JP1022843A patent/JP2870780B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63293130A (ja) * | 1987-05-26 | 1988-11-30 | Mitsubishi Shindo Kk | 半導体装置用Ｃｕ合金製リ−ドフレ−ム材 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007070651A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-22 | Hitachi Cable Ltd | 銅合金材およびその製造方法 |
| CN115896536A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-04-04 | 江西科美格新材料有限公司 | 一种锡锌铜合金及其制备方法和应用 |
| CN115896536B (zh) * | 2022-12-26 | 2025-04-08 | 江西科美格新材料有限公司 | 一种锡锌铜合金及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2870780B2 (ja) | 1999-03-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |