JPH034612B2 - - Google Patents

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JPH034612B2
JPH034612B2 JP22015186A JP22015186A JPH034612B2 JP H034612 B2 JPH034612 B2 JP H034612B2 JP 22015186 A JP22015186 A JP 22015186A JP 22015186 A JP22015186 A JP 22015186A JP H034612 B2 JPH034612 B2 JP H034612B2
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less
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alloy
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JP22015186A
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Masato Asai
Michiaki Terashita
Yoshimasa Ooyama
Shigeo Shinozaki
Shoji Shiga
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は電子機器用銅合金とその製造法に関
し、特に強度が高く、導電率及び耐食性が優れ、
かつ加工性やメツキ性が良好で、半田との界面強
度の経時劣化が起らない銅合金を提供するもので
ある。 〔従来の技術〕 電子機器、例えば半導体のリードフレームには
下記の特性が要求されている。 (1) 強度が高く、耐食性が良いこと。 (2) 放熱性、即ち熱伝導性が高いこと。 (3) 電気伝導性が高いこと。 (4) フレーム成形時の曲げ加工性が良いこと。 (5) メツキ密着性及び樹脂とのモールド性が良い
こと。 (6) 半田との接合部に経時劣化が無いこと。 従来半導体のリードフレームには主として42合
金(Fe−42wt%Ni合金)(以下wt%を%と略記)
が用いられてきた。この合金は引張強さ63Kg/
mm2、耐熱性670℃(30分の加熱により、初期強度
の70%になる温度)の優れた特性を示すが、導電
率は3%IACS程度と劣るものである。 近年半導体素子は集積度の増大及び小型化と同
時に高信頼性が求められるようになり、半導体素
子の形態も従来のDIP型ICからチツプキヤリアー
型PGA型へと変化しつつある。このため半導体
のリードフレームも薄肉・小型化され、同時に42
合金を上回る特性が要求されるようになつた。即
ち薄肉化による構成部品の強度低下を防ぐための
強度向上、集積度の増大による放熱性向上のため
に熱伝導性と同一特性である導電率の向上、優れ
た耐熱性、更に半導体のフレーム上の固定や半導
体からリードフレームの足の部分の配線へのボン
デイング前処理としてリードフレーム表面へのメ
ツキ性及び封止樹脂とのモールド性の向上、更に
は信頼性の問題としてフレーム基板と接合におけ
るハンダ接合強度の経時劣化が無いことが望まれ
ている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記42合金は導電率が3%IACSと低く、放熱
性が劣る欠点があり、これに代えて銅合金を用い
れば導電率を50〜80%IACSと飛躍的に向上させ
ることができるも、42合金と同等の他の特性を満
足することは難しい。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、42合金と
同等以上の強度と、はるかに優れた導電率を示す
電子機器用銅合金とその製造法を開発したもので
ある。 即ち本発明合金は、Ni0.1〜4.8%、Si0.05〜0.8
%の範囲内でNiとSiの比(Ni/Si)が2〜6と
なるようにNiとSiを含み、Zn0・05〜0.6%、
Ca0.0005〜0.3%、更にMg、B、Cr、Mn、Co、
希土類元素、Al、Sn、Tiの何れか1種又は2種
以上を単独で0.02〜0.5%、合計で0.02〜1.0%を
含み、残部Cuと不可避的不純物からなることを
特徴とるすものである。 また本発明製造法は、Ni0.1〜4.8%、Si0.05〜
0.8%の範囲内でNiとSiの比(Ni/Si)が2〜6
となるようにNiとSiを含み、Zn0.05〜0.6%、
Ca0.0005〜0.3%、更にMg、B、Cr、Mn、Co、
希土類元素、Al、Sn、Tiの何れか1種又は2種
以上を単独で0.02〜0.5%、合計で0.02〜1.0%を
含み、残部Cuと不可避的不純物からなる合金鋳
塊を熱間加工し、その後80%以上の冷間加工を施
してから350〜850℃で5秒〜12時間の再結晶を伴
なわない熱処理と、加工率30%以下の冷間加工を
1回以上繰返し、最終仕上げ加工を30%以下とす
ることを特徴とするものである。 〔作用〕 本発明合金は、上記組成から成り、Ni0.1〜4.8
%、Si0.05〜0.8%の範囲内で、NiとSiの比
(Ni/Si)が2〜6となるようにNiとSiを含有せ
しめたものは、それぞれ下限未満では本発明製造
法を持つてしても十分な強度が得られず、上限を
越えると半田付け性を悪化させると共に加工性、
特に熱間加工性を悪くし、製造性を害する。また
NiとSiの比(Ni/Si)が上記範囲内において十
分な強度と導電率を示し、かつメツキ性、鋳造
性、加工性も良好であり、これを外れると上記特
性が大きく低下する。 Znは半田付けやメツキの接合部の経時劣化を
抑制し、信頼性を向上させ、更に脱酸作用により
鋳造性を高め、コストの低減に寄与するも、上記
範囲の下限未満ではその効果が見られず、上限を
越えると導電率を低下すると共に加工性を阻害す
る。Caは脱酸脱硫の作用を持ち、鋳塊の健全性
の向上や熱間加工性を良好にし、更に熱間加工時
のNi、Siの析出現象を抑制し、優れた特性を付
与するも、上記範囲の下限未満ではその効果がな
く、上限を越えると鋳造性や加工性を損ね、導電
率を大きく低下する。更にMg、B、Cr、Mn、
Co、希土類元素、Al、Sn、Tiの何れか1種又は
2種以上は、強度を向上し、延性の改善に寄与
し、成型加工性、特に曲げ加工時の成型性(表面
性状や寸法精度)を良くし、更には脱酸、脱硫の
効果を示すも、上記範囲(単独で0.02〜0.5%、
合計で0.02〜1.0%)の下限未満でも、上限を越
えても効果がなく、導電率を低下させたり、熱間
加工性を悪化させる。尚Ba、V、Zr、Y、Fe、
Au、Ga、In、Ge、Sb、Bi、Ag、Tl、ランタノ
イド系、アクチノイド系においても、わずかでは
あるが同様の効果が見られる。 また不可避的不純物のうちO2含有量を40ppm
以下と制限したのは、O2は本発明合金の成分で
あるNiやSiの均一な析出に有害で、含有量が
40ppmを越えると粗大析出粒を作りやすく、その
ため強度の向上を阻害するばかりか、メツキ性や
半田付け性を劣化させ、更には成型加工性を劣化
させて電子機器に要求される精密な加工部品にお
いて実用上有害となるためである。更に析出粒の
大きさを10μm以下としたのは、析出粒の大きさ
は、強度、メツキ性、半田付け性等を大きく左右
し、粒径が10μmを越えると上記特性の劣化が著
しいためである。 尚不可避的不純物のうちPはNiとNixP化合物
を形成して、マトリツクス中のSiを過剰にし、導
電率や半田付け性を大きく劣化させるため、P含
有量を0.05%以下、望ましくは0.03%以下にする
とよい。 本発明合金は上記組織からなり、上記製造法に
より電子機器用として最適の特性を付与すること
ができる。即ち熱間加工後80%以上の冷間加工を
施してから350〜850℃で5秒〜12時間の再結晶を
伴なわない熱処理と、加工率30%以下の冷間加工
を1回以上繰返し、かつ最終仕上げ加工率を30%
以下とするものである。しかして熱処理条件がこ
の範囲から外れる再結晶状態又は部分再結晶状態
からでは、過析出による析出粒の粗大化により十
分な強度が得られず、組織の不均一性から特性の
不安定をまねく。更にこの熱処理と組合せる冷間
加工の加工率を30%以下としたのは、加工率が30
%を越えると熱処理による析出効果と、加工によ
る転位の導入により加工硬化の効果が増幅され、
高い強度を得ることは可能であるが、反面延性を
低下し、製造性や曲げ成型性を大きく劣化させ、
電子機器に要求される精密な加工部品において、
実用上有害となるためである。また最終の仕上げ
加工率を30%以下としたのは、これを越える加工
率では強度と延性の兼ね合による製造性や曲げ成
型性を劣化させる。 尚本発明において、熱間加工は800〜880℃から
開始し、終了後はNi、Si等の析出分を固溶状態
にしておく観定から迅速に冷却することが望まし
いが、冷却速度として徐冷以外であれば特性に何
等影響を及ぼさない。また最終仕上げ加工後、
200〜550℃の調質焼鈍やテンシヨンレベラー、テ
ンシヨンアニーリング等を組合せることにより、
より高い特性とすることができる。 〔実施例〕 第1表に示す組成の銅合金を冷却鋳型を用いて
半連続鋳造し、850℃で熱間圧延した後、面削し
て厚さ10mmの板とした。これを96%の加工率で厚
さ0.4mmまで冷間圧延してから、450℃で1時間加
熱処理し、更に25%の加工率で厚さ0.3mmまで冷
間圧延した後、400℃で1時間熱処理し、しかる
後加工率16.7%の最終仕上げ冷間圧延を行なつ
て、厚さ0.25mmの板にし、更に250℃で30分間の
調質焼鈍を施した。 これ等の板について強度、伸び、曲げ成型形、
半田付け性、耐食性及びメツキ性を調べた。その
結果を従来の42合金と比較して第2表に示す。 強度はJIS Z 2241に基づいて測定し、導電率
はJIS H 0505に基づいて測定した。曲げ成型性
はJIS Z 2248のVブロツク法により試験を行な
い、試験片の表面に割れを生じさせる最少曲げ半
径Rを試験片の厚さtで割つた値R/tで示し
た。半田付け性は幅25mm、長さ25mmのサンププル
を切出し、直径9mm部に60/40共晶半田により直
径2mmの無酸素銅線を接合し、150℃で500時間の
加速試験を行なつた後、引張試験により接合強度
を求めた。耐食性はJIS C 8306(応力腐食割れ)
に準じ、3vol%のNH3蒸気中で定荷重(引張強
さの50%)法により、割れ発生までの時間を求め
た。メツキ性はホウフツ化物浴にて厚さ7.5μmの
Sn−5%Pb合金メツキを施し、105℃で2000時間
保持してから180°に折り曲げ、その折り曲げ部の
メツキ層の剥離を検鏡により調べた。 尚第2表中比較例No.18、19は第1表中の本発明
例No.7同一合金であるが、比較例No.18は本発明例
No.7の製造工程において熱処理を完全に軟化する
温度(900℃)で2時間行なつたものであり、比
較例No.19は本発明例No.7の製造工程において、熱
処理以前の冷間加工率を93%とし、最終仕上げ加
工率を50%としたものである。
【表】
【表】
〔発明の効果〕
このように本発明によれば、強度、導電性、曲
げ成型性、半田付け性、メツキ性及び耐食性に優
れており、電子機器用リードフレーム、コネクタ
ー、スイツチ等に使用し、その薄肉化、小型化を
可能にする等工業上顕著な効果を奏するものであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Ni0.1〜4.8wt%、Si0.05〜0.8wt%の範囲内
    でNiとSiの比(Ni/Si)が2〜6となるように
    NiとSiを含み、Zn0.05〜0.6wt%、Ca0.0005〜
    0.3wt%、更にMg、B、Cr、Mn、Co、希土類元
    素、Al、Sn、Tiの何れか1種又は2種以上を単
    独で0.02〜0.5wt%、合計で0.02〜1.0wt%を含み、
    残部Cuと不可避的不純物からなる電子機器用銅
    合金。 2 不可避的不純物中O2含有量を40ppm以下に
    制限し、析出物の粒径を10μm以下とする特許請
    求の範囲第1項記載の電子機器用銅合金。 3 Ni0.1〜4.8wt%、Si0.05〜0.8wt%の範囲内
    でNiとSiの比(Ni/Si)が2〜6となるように
    NiとSiを含み、Zn0.05〜0.6wt%、Ca0.0005〜
    0.3wt%、更にMg、B、Cr、Mn、Co、希土類元
    素、Al、Sn、Tiの何れか1種又は2種以上を単
    独で0.02〜0.5wt%、合計で0.02〜1.0wt%を含み、
    残部Cuと不可避的不純物からなる合金鋳塊を熱
    間加工し、その後80%以上の冷間加工を施してか
    ら350〜850℃で5秒〜12時間の再結晶を伴なわな
    い熱処理と、加工率30%以下の冷間加工を1回以
    上繰返し、最終仕上げ加工率を30%以下とするこ
    とを特徴とする電子機器用銅合金の製造法。
JP22015186A 1986-09-18 1986-09-18 電子機器用銅合金とその製造法 Granted JPS6376839A (ja)

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JP2514234B2 (ja) * 1988-08-05 1996-07-10 株式会社神戸製鋼所 強度と導電性に優れる端子・コネクタ―用銅合金
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