JPH02282441A - 電子機器用銅合金 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集積回路のリードフレーム材やコネクタ等の
電子機器用鋼合金に関するものである。

〔従来の技術〕。

電子機器に使用される材料は、部品の小型化や高信頼の
要求に伴い、高強度、高電導性に加え、耐食性や耐熱性
が良好で、さらにははんだめっきの高温環境下でのより
優れた長時間信頼性が必要とされつつある。

集積回路のリードフレーム材の例では、従来鉄系の４２
アロイ（Ｆｅ−４２％Ｎｉ）と銅系に大別されるが、近
年は高集積度化による発熱から熱を逃がすために、銅系
材への変更が進みつつある。しかしながら、一方では小
型化の進行に伴って、材料自体も薄板化が進み、従来の
銅合金の強度水準では不十分で、ＱＦＰ　（クラオード
・フラット・パッケージ）タイプのＩＣパッケージにお
いては４２７０イが依然として使用されている。これら
の動向の中で、広範囲のニーズに応えられる水準の目安
として、４２７０イと同等の強度、即ち引張強さで７０
ｋｇｆ／ｍ＋ａ２相当と、電気伝導率としては３０％ｌ
ＡＣ３以上を併せもつ材料が望まれている。

また一方で、コネクタ等の一部には、小型化による素材
の薄厚化に対して、よりはね特性の高いものが望まれて
おり、りん青銅と同等以上の電気伝導率を有し、強度水
準がさらに高いものも望まれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電子機器用鋼合金としては、ＣＤＡ　（Ｃｏρｐ
ｅｒＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ａｓ５ｏｃｉａｔｉｏｎ
）　Ｃｌ９４００合金やＣｕ−０，１％Ｓｎ、　Ｃｕ−
０，１％Ｆｅなどの高電導型（引張強さは約５０ｋｇｆ
／ｍｓ２程度以下であるが、電気伝導率は６０％ｌＡＣ
３以上）や、　りん青銅のような高強度型（強度４２７
０イ水準であるが、電気伝導率は２０％ｌＡＣ３以下）
が主に使われてきており、さらに高強度材としては高価
なベリラム銅合金等がある。しかしながら、リードフレ
ームやコネクタ等の電子機器の分野で要求される電気伝
導率１強度水準および価格の点でそれぞれ一長一短があ
り、十分満足できる状況ではない。

そこで、上記の改善を目的として、Ｃｕ−Ｎ１−Ｐ−３
ｉを主成分とする高強度、高導電材が提案され、実用レ
ベルの諸特性が得られている。しかし、はんだめっきの
高温信頼性に関しては、より長時間の高信頼性を望んだ
場合、未だ若干の改善の必要性が認められている。

本発明は、上記要望に応えるためになされたもので、Ｃ
ｕ−Ｎ１−Ｐ−５ｉ合金のはんだめっきの高温信頼性を
長時間にわたってより優れた水準に維持できる電子機器
用銅合金を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は次の電子機器用銅合金である。

（１）重量％にて、ニッケル１．０〜８．０％、燐０．
１〜０．８％、シリコン０．０６〜１％、亜鉛０．５〜
８．０％を含有し、残部が銅および不可避の不純物から
なる電子機器用銅合金、・・・合金（１）（２）重量％
にて、ニッケル１．０〜８．０％、燐０．１〜０．８％
、シリコン０．０６〜１％、亜鉛０．５〜８．０％を含
有し、残部が銅および不可避の不純物からなり、酸素含
有量が２０ｐｐｍ以下である電子機器用銅合金。・・・
合金（ＩＩ） 〔作　用〕 本発明の合金ＣＩ）および（Ｉｆ）ははんだめっきの高
温長時間信頼性が高く、さらに合金（ＩＩ）は銀めっき
密着性も高いので、それぞれの用途に応じて使いわける
ことができる。

次に本発明の銅合金を構成する合金成分の添加理由と、
その組成範囲の限定理由を説明する。

合金（１）および（Ｉｆ）において、ニッケル、燐およ
びシリコンは、これらの元素が金属間化合物を効率よく
生成し、強度の向上と導電率の低下の少ない範囲とし、
ニッケルの下限１．０％は、これ未満では金属間化合物
が少なく、強度の向上が少ないためであり、８６０％を
超えると強度水準の向上が配合量に比して効果が少なく
なり、また電気伝導率の低下とはんだめっきの耐熱性が
劣下する傾向にあるためである。ニッケル、燐およびシ
リコンの量の範囲の関係は重量比的にＮｉ：Ｐが約５：
１、Ｎｉ　：　Ｓｉは約４＝１にあるときに、強度、電
気伝導率の水準が最も優れており、これは金属間化合物
としてＮ１５Ｐ、やＮｉ、　ＳＬにほぼ相当している。

従って燐およびシリコンの量は、この重量比より範囲を
定めた。

添加元素の亜鉛については、亜鉛ははんだ付けあるいは
はんだめっき後の高温環境におけるはんだ層の剥離等の
長時間信頼性を確保する効果が認められ、その有効な最
小必要量の０．５％を下限とし、上限についてはアンモ
ニアガス中の応力腐食による強度の低下率の水準の点か
ら８．０％に限定した。

合金（ｎ）において、酸素含有量については、素材への
銀めっき密着性の評価より、銀めっき後加熱テスト（４
５０℃Ｘ５ｍ１ｎ）でめっき膨れの発生の認められない
範囲として最大２０ｐｐｍと定めた。

〔実施例〕 以下、この発明の一実施例について説明する。

試料の作成は、高周波電気炉にて溶解後、厚さ２０購■
の鋳型に鋳込み、表面を面側後、冷間圧延と熱処理をく
り返し、最終５０％の冷間加工をして厚さ０．２５ｍｍ
の板状に仕上げた。最終仕上圧延前の熱処理は８００℃
で３０分間加熱後水中に焼入れし、更にその後４５０℃
で２時間の焼戻し処理を施した。

表１に示す成分の本発明材と比較材について。

引張強さ、電気伝導率、応力腐食強度、はんだ耐熱性、
銀めっき膨れの発生有無、曲げ限界半径を測定した結果
を表１に示す１表１において、ＡＩは本発明材の合金Ｃ
Ｉ）、ＡＩＩは同合金（ＩＩ）、Ｂは比較材である。

試験温度：４０℃ 雰囲気：市販のアンモニア試薬１級を等量の水で希釈し
、デシケータの 底に入れ、試薬上の雰囲気に試 料を曝露した。

測定した。

べた。

注４）曲げ限界半径 ＣＢＳ−Ｂ型のＷ曲げ試験による。

表１の結果より明らかなように１本発明材は基本合金の
優れた特長を大きく損うことなく、はんだめっきの高温
長時間信頼性の著しい改善を果していることが解る。

はんだめっきの高温長時間信頼性に関して、Ｚｎを所定
量添加した本発明試料の合金（１）のＮα２゜１２．１
８、合金［１）の＆５．６．１Ｏ１１１，１３，１４，
１６、１９および比較試料のＮα４は、比較試料のＮα
１．３．７．８．９．１７に較べて著しい改善効果が認
められている。さらに比較試料の＆１，４は強度水準が
低く、比較試料のＮα２１では電気伝導率の著しい低下
の認められる点より、実用上不適当と判断する。また、
　Ｚｎ添加によって懸念の持たれる耐食性、の低下につ
いては１本発明試料における応力腐食による低下率は極
くわずかな水準であり、実用可能と判断する。しかし、
比較試料のＮα１５．２０の低下率は著しい増大が認め
られていることから、実用上不適と判断し１本発明の対
象から除外した。

一方、銀めっき膨れの発生状況から、０２の含有量が合
金（Ｉｔ）の規定内であればめっき膨れ発生の危険のな
いことが、また規定以上の０２を含有するとめっき膨れ
の発生に発展することが明らかとなっている。

なお１本発明材の用途の範ちゅうにあって、特に高信頼
性を確保すべき電子機器用に本発明材を実用しようとし
た場合、強度、導電性の点で高い方が、また耐食性１曲
げ加工性等の点でより優れている成分範囲が望ましく、
これらの点を考慮した場合、Ｎｉ２〜４％前後、Ｐ　Ｏ
，１〜０．５％前後、Ｓｉ　０．０６〜０．５％前後、
Ｚｎ　Ｏ，５〜３％前後よりなる組成比の範囲のものが
最も優れた特性バランスを示しており、特性水準および
信頼性の面で特に有用と考えることができる。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、Ｃｕ−Ｎ１−Ｐ−５Ｌ合
金に亜鉛を添加することにより、はんだめっきの高温長
時間信頼性を高めることができ、さらに酸素含有量を少
なくすることにより、銀めっき密着性を高くすることが
できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％にて、ニッケル１．０〜８．０％、燐０．
   １〜０．８％、シリコン０．０６〜１％、亜鉛０．５〜
   ８．０％を含有し、残部が銅および不可避の不純物から
   なることを特徴とする電子機器用銅合金。
2. （２）重量％にて、ニッケル１．０〜８．０％、燐０．
   １〜０．８％、シリコン０．０６〜１％、亜鉛０．５〜
   ８．０％を含有し、残部が銅および不可避の不純物から
   なり、酸素含有量が２０ｐｐｍ以下であることを特徴と
   する電子機器用銅合金。