JPH03146690A - 耐酸化金属部材 - 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、半導体パッケージＩＣのリードビン等に適し
ている耐酸化金属部材に関するものである。

［従来の技術］ 従来、Ｎ１−Ｇｏ−Ｆｅ合金（商標コバール）Ｎｉ−Ｆ
、合金（商標４２アロイ）、Ｎｉ−Ｃｕ合金等は、低膨
張のＮｉを含有しているため、合金の膨張係数が低下し
、セラミックスに近い値を有している。

そのため、これらＮｉ含有合金は、半導体パッケージの
リードビンやシールリングなどに、数多く用いられてい
る。

しかしながら、これらＮｉ含有合金は、製造工程時に高
温加熱処理、たとえばセラミックスと、リードビンの加
熱接合工程時に、安価な酸化性雰囲気、たとえば大気雰
囲気中で加熱した場合、Ｎｉ含有金属表面に、Ｎｉが拡
散し、酸化され、化学洗浄によっても除却不可能なＮｉ
複合酸化物よりなるスケールが発生し、表面の導通が失
なわれるという欠点を有している。

そのため、これらＮｉ含有合金は、製造工程中に高温加
熱を行なう場合、生産性の悪い、Ｎ１−Ｈａ、　Ｎｚ　
　ＣＯ，Ｎａ＋　Ａｒ、　Ｈ２雰囲気中で行なわれてお
り、生産性低下の原因となっている。

また、耐酸化金属部材として知られる合金としては、ク
ロム（Ｃｒ）を含有したものが知られている。これらＣ
ｒ含有合金は、高温・酸化性雰囲気中で、Ｃｒが、該合
金表面に拡散し、酸化され、酸化クロムの緻密な膜を形
成することにより、かかる合金本体の酸化劣化速度を遅
（するという機能を有している。

しかしながら、これら、Ｃｒ含有合金の酸化防止メカニ
ズムは、表面に絶縁性を有する酸化クロム被膜が生成す
ることが必須であるため、該合金表面の導通が失われて
しまうという欠点を有している。

さらには、酸化性を有する金属表面に、酸化物粉末、た
とえば、ガラス、セラミックス等をコーティングし、高
温時に金属が酸素と接触するのを防止することにより、
かかる金属に耐酸化性を付与するという方法も知られて
いる。

しかしながら、この方法では、該金属表面に絶縁物であ
る酸化物を形成することが必須であるため、金属表面の
導通が失なわれてしまうという欠点を有している。

これら、従来の耐酸化金属部材は上記の如く表面に絶縁
性を有する物質が存在するため、電気的導通な必要とす
る部材や、製造工程時に、高温・酸化性雰囲気を通過し
、かつ、使用時に電気的導通を必要とする金属部材、た
とえば、空気中で、熱処理を行なうことが望ましい回路
基板・半導体パッケージ等のリードピン、シールリング
等に用いることが出来ない又は不適であるという欠点を
有する。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、従来技術が有していた前述の欠点を解
消しようとするものであり、従来知られていなかった、
耐酸化金属部材を新規に提供することを目的とするもの
である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は前述の問題を解決すべくなされたものであり、
ニッケルを含有した酸化性を有する金属の表面に 銀　　　　　　　３０〜９９．５重量％金　　　　　　
　　　０．５〜７０重量％パラジウム　　０〜６０重量
％ 白金　　　　　０〜３５重量％ からなる組成物を形成したことを特徴とする耐酸化金属
部材を提供するものである。

以下１本発明の詳細な説明する。

本発明にかかるニッケル（Ｎｉ）を含有した金属（Ｎｉ
含有金属）とは、−船釣に、熱膨張係数の小さ（酸化性
を有するＮｉ−コバルト（ＣＯ）鉄（Ｆｅ）合金（商標
コバール）やＮｉ−Ｆｅ合金（商標４２アロイ）　、　
Ｎｉ−銅（Ｃｕ）合金等をさすが、Ｎｉを含有し、８０
０℃以上の融点を有する金属ならばこれに限定されない
。これら合金は、熱膨張係数が、セラミックスに近いた
めセラミックス製の半導体パッケージのリードビンやシ
ールリング等の金属部材として用いられている。本発明
は、該Ｎｉ含有金属の表面に以下に示す組成物をコーテ
ィングすることからなる。

このＮｉ含有金属に耐酸化性を付与する組成物として次
の組成物が適当である。％は、特に記載しない限り重量
％を意味する。

銀（Ａｇ）　　　　３０〜９９．５％ 金（Ａｕ）　　　　０．５〜７０％ パラジウム（Ｐｄ）　０〜６０％ 白金（Ｐｔ）　　　　　Ｏ〜３５％ 該組成物のＡｇは耐酸化特性に強く関係する。

Ａｇは、耐酸化性を付与する必須の成分であり、９９．
５％と非常に含有率が高（ても耐酸化性を付与出来る。

Ａｇが３０％未満の場合４００℃以上の温度領域におい
てｌｉ含有金属（以下母材ということもある。）から母
材中のＮｉが本発明にかかる合金表面にＮｉが拡散し、
Ｎｉの酸化層が生成するため適当でない。

望ましい範囲は、３０〜９５％であり、さらに望ましく
は、４０〜９０％である。特に望ましくは、５０〜８０
％である。

Ａｕ、　Ｐｄ、　Ｐｔは、Ａｇの母材との接合に安定性
を付与する成分であり、Ａｇ膜の母材との接着力を強化
すると共に、Ａｇの高温時における蒸発を防止する役割
をはたす。

Ａｕは、必須成分であり７０％を越えると母材中のＮｉ
が表面に拡散しやすくなり、耐酸化性が低下するので適
当でない。Ａｕが０．５％より少ないとＮｉ含有金属と
の接着が悪くなる。

望ましい範囲は、５〜７０％である、さらに望ましくは
、１０〜６０％であり、特に望ましい範囲は、２０〜５
０％である。

Ｐｄは、必須成分ではないが、ＡｇのＮｉ含有金属との
接着性を向上させる効果を有すると共にＡｇの高温時の
蒸発を防止する効果がある。６０％を越えると、母材中
のＮｉが表面に拡散しやすくなり、耐酸化性が低下する
ので適当でない。

望ましい範囲は、０．５〜４０％である。さらに望まし
くは、１〜２０％である。特に望ましくは、２〜１０％
である。

ｐｔは、必須成分ではないが、ＡｇのＮｉ含有金属との
接着性を向上させる効果を有すると共にＡｇの高温時の
蒸発を防止する効果がある。３５％を越えるとＰｔＡｇ
１なとの金属間化合物を生成し、母材との接着力が低下
するので適当でない。

望ましい範囲は、０．５〜２０％である。さらに望まし
くは、１〜ｌＯ％である。特に望ましい範囲は、２〜６
％である。

さらには、本発明にかかる組成物は、母材表面上に本発
明にかかる組成物の範囲にはいり、異なる組成の組成物
を順次形成していくように、複数層、積層して形成する
ことも出来る。

さらに、これら、本発明にかか、る組成物の母材表面へ
の形成方法は、特には限定されないが、メツキや、デツ
プなどの一般的なコーティング方法によって形成するこ
とが出来る。

さらには、これら本発明にかかる組成物の形成厚みは、
特に限定されないが、通常、０．５〜５μ程度形成すれ
ば母材の耐熱温度である約１０００℃まで酸化性雰囲気
下において、耐酸化特性を保持することが出来る。

本発明の耐酸化金属部材の表面に、外観上の美観や、作
業性を考慮して、Ａｕ等のメツキを行なっても、本発明
にかかる作用、効果がそこなわれるものではない。

［作用］ 本発明の耐酸化金属部材の作用機構は必ずしも明確では
ないが、本発明の銀と金等が、母材中のＮｉの表面への
拡散を防止し、母材表面で、Ｎｉ複合酸化物を形成する
のを防ぐ働きを示すため、高温・酸化性雰囲気下におい
ても、本発明の耐酸化金属部材の表面の導通を保持し、
かつ酸化腐食による劣化をも防ぐものと考えられる。

［実施例］ （１）厚さ０．１ｍｍ　、　５０ｍｍＸ　１０ｍｍのコ
バール合金（２９Ｎｉ　−１６ｃｏ　−Ｆｅ）の表面に
、電解メツキにより、本発明にかかる組成物のコーティ
ングを１．５μｍの厚みで行なった。

メツキ液は、Ａｇ、　Ａｕ、　Ｐｔ、　Ｐｄの各シアン
化物を、溶液状で混合して用いた。なお、コバール合金
は陰極として、チタン（Ｔｉ）／Ｐｔ合金を陽極として
、０．３Ａ／ｄｍ”の電流密度で５分間メツキを行ない
、１．５μｍの膜を該コバール合金表面に形成した。

さらに、この耐熱・耐酸化金属部材の耐酸化特性を評価
するため、空気中９００℃で１００時間（ｈｒ）　、　
１０００ｈｒ、　１０，０００ｈｒ加熱し、表面の導通
性、コーテイング膜の接着性、表面の酸化物スケール発
生有無について調査を行ない結果を［表−１］にまとめ
た。

さらには、比較例を［表−２］にまとめた。

［表−１］、［表−２］に示す結果より明らかな如く、
本発明の耐酸化金属部材は、高温酸化性雰囲気に長時間
、さらされても、表面に酸化物スケールを発生せず、導
通性を保持することが出来ると共に耐熱・耐酸化膜が、
強く母材に接着し、高い信頼性を示すことは明らかであ
る。

また本発明の実施例にかかる一部の耐酸化金属部材に、
１０．０００ｈｒ後、３回曲げ試験において、剥離、ク
ラックが、観察されたが、表面には、酸化物の発生もな
く導通も良好にとれるため、実用上なんら問題がないと
思われる。

［特性評価法］ １）、酸化物スケールの発生の有無 １０倍の光学顕微鏡による目視検査、 ２）、導通特性 Ｙ、Ｈ，Ｐ製デジタルマルチメーターにより、導通の有
無を評価した。

３）、接着性 ９０°方向曲げ試験３回実施後、１０倍の光学顕微鏡に
より、クラック、剥離の有無について評価した。（Ｍｉ
ｌ、ＳＴＤ、８８３ＣＭｅｔｈｏｄ２００４） ［表−１］ ［表−１］の続き ［表−１］の続き ［表−１］の続き ［表−１］の続き ［表−２］比較例 ［表−２］のつづき ［表−２］のつづき ［発明の効果］ 本発明の耐酸化金属部材は、高温・酸化性雰囲気下にお
いて、高い耐酸化性を有し、かつ表面の導通性を保持出
来るため、空気中で、熱処理しても何ら母材そのものに
影響なく、セラミックス基板等の回路基板や、半導体パ
ッケージ等のリードピンや、シールリング等の金属部材
、さらには高温・酸化性雰囲気下で、導通を必要とする
構造用、機械用部材として応用することが出来、その工
業的価値は多大である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ニッケルを含有した酸化性を有する金属の表面に 銀３０〜９９．５重量％ 金０．５〜７０重量％ パラジウム０〜６０重量％ 白金０〜３５重量％ からなる組成物を形成したことを特徴とする耐酸化金属
   部材。