JPH0424417B2

JPH0424417B2 -

Info

Publication number: JPH0424417B2
Application number: JP59248637A
Authority: JP
Inventors: Hirohito Myashita; Masahiro Tsuji; Susumu Kawauchi
Original assignee: Nippon Mining Co
Priority date: 1984-11-27
Filing date: 1984-11-27
Publication date: 1992-04-27
Also published as: JPS61127840A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、トランジスタや集積回路（IC）な
どの半導体機器のリード材、コネクター、端子、
リレー、スイツチ等の導電性ばね材に適する銅合
金に関するものである。従来、半導体機器リード材としては、熱膨張係
数が低く、素子及びセラミツクとの接着および封
着性の良好ないわゆるコバール（Fe−29Ni−
16Co）、42合金などの高ニツケル合金が好んで使
われてきた。しかし、近年、半導体回路の集積度
の向上に伴い消費電力の高いICが多くなつてき
たことと、封止材料として樹脂が多く使用され、
かつ素子とリードフレームの接着も改良が加えら
れたことにより、使用されるリード材も放熱性の
良い銅基合金が使われるようになつてきた。一般に半導体機器のリード材としては以下のよ
うな特性が要求されている。 (1) リードが電気信号伝達部であるとともに、パ
ツケージング工程中及び回路使用中に発生する
熱を外部に放出する機能を併せ持つことを要求
されるため、優れた熱及び電気伝導性を示すも
の。 (2) リードとモールドとの密着性が半導体素子保
護の観点から重要であるため、リード材とモー
ルド材の熱膨張係数が近く、リードの表面に生
成される酸化膜の密着性が良好であること。 (3) パツケージング時に種々の加熱工程が加わる
ため、耐熱性が良好であること。 (4) リードはリード材を打ち抜き加工し、また曲
げ加工して作製されるものがほとんどであるた
め、これらの加工性が良好であること。 (5) リードは表面に貴金属めつきを行なうため、
これらの貴金属とのめつき密着性が良好である
こと。 (6) パツケージング後に封止材の外に露出してい
る、アウターリード部に半田付けするものが多
いので、良好な半田付け性を示すともに、使用
時の経時変化に対して耐剥離性を有すること。 (7) 機器の信頼性及び寿命の観点から耐食性が良
好なこと。 (8) 価格が低廉であること。これら各種の要求特性に対し、従来より使用さ
れている無酸素銅、錫入り銅、りん青銅、コパー
ル、42合金は、いずれも一長一短があり、これら
の特性のすべてを必ずしも満足しえるものではな
い。また、従来、電気機器用ばね、計測器用ばね、
スイツチ、コネクター等に用いられるばね用材料
としては、安価な黄銅、優れたばね特性及び耐食
性を有する洋白、あるいは優れたばね特性を有す
るりん青銅が使用されていた。しかし、黄銅は強
度、ばね特性が劣つており、また、強度、ばね特
性の優れた洋白、りん青銅も、電気機器用等に用
いられる場合、半田の耐剥離性に劣り、また、電
気伝導度が低いという欠点を有していた。さらに
は、原料の面及び製造上熱間加工性が悪い等の、
加工上の制約も加わり、高価な合金であつた。従つて、半田の耐剥離性及び導電性が良好であ
り、ばね特性に優れた安価な合金の出現が待たれ
ていた。本発明はかかる点に鑑みなされたもので、従来
の銅合金のもつ欠点を改良し、半導体機器のリー
ド材及び導電性ばね材として好適な諸特性を有す
る銅合金を提供するものである。本発明は、４重量％をこえて10重量％以下の
Sn、0.001重量％を超えて0.4重量％以下のＰ、
0.05重量％以上５重量％以下のZn及びNi，Co，
Crのうち１種又は２種以上を、0.01乃至１重量％
を含み、残部がCu及び不可避不純物から成る合
金であつて、半導体機器のリード材用銅合金とし
て優れた電気及び熱伝導性、耐熱性、加工性、め
つき密着性、半田付け性、耐食性等を有し、又、
導電性ばね材として優れた高力、ばね特性、導電
性を併せ持つことを特徴とするものである。次に、本発明合金を構成する合金成分の限定理
由を説明する。Snの含有量を４重量％を超えて
10重量％以下とする理由は、Sn含有量を４重量
％を超えて含有させることにより充分な強度を保
有せしめるためであり、過剰の量すなわちSn含
有量が10重量％をこえると導電率が低下するため
である。Ｐ含有量を0.001重量％を超えて0.4重量
％以下とする理由は、Ｐ含有量が0.001重量％以
下では、Ｐ含有による強度と耐熱性向上は顕著で
はなく、Ｐ含有量が0.4重量％を超えるとSn含有
量のいかんにかかわらず導電率の低下が著しいた
めである。Znは酸化膜の密着性の向上及び半田
の耐剥離性の向上に顕著な効果を有する成分であ
るが、Zn含有量が0.05重量％未満では、Zn含有
による前述の効果が得られず、Zn含有量が５重
量％を超えると導電率の低下が著しくなるためで
ある。さらに、Ni，Co，Crのうち１種又は２種
以上を0.01乃至１重量％とする理由は、これらの
添加により強度、耐熱性が向上するとともに酸化
膜密着性が向上するが、0.01重量％未満ではその
効果があまり期待できず、また１重量％を超える
と導電率が著しく低下するためである。このような本発明合金は、優れた強度、ばね特
性、電気伝導性と耐熱性を具備し、打抜、曲げ加
工を実施するに適度に良好な強度、伸び等の機械
的性質を示し、半田付け性、めつき密着性、耐食
性も良好な銅合金である。又、リードフレームの
銅合金化を行なう際のポイントとなる信頼性を低
下させないという前提に対して重要な技術項目で
ある、半田の耐剥離性、酸化膜の密着性が良好な
銅合金である。また、熱膨張係数はプラスチツク
に近く、プラスチツクパツケージ用に適してい
る。先行技術の合金において、このような総合的
特性を兼備するものはない。以下に本発明材料を実施例をもつて説明する。実施例第１表に示される本発明合金に係る各種成分組
成のインゴツトを、電気銅あるいは無酸素銅を原
料として、高周波溶解炉で大気、不活性または還
元性雰囲気中で溶解鋳造した。次に、これを800
℃で熱間圧延して厚さ４mmの板とした後、面削を
行なつて、冷間圧延で1.0mmとした500℃にて１時
間焼鈍したのち、冷間圧延で厚さ0.8mmの板とし
た。このようにして調整された試料のリード材と
しての評価として、強度、伸びを引張試験により
耐熱性を、加熱時間５分における軟化温度によ
り、電気伝導性（放熱性）を導電率（％IACS）
によつて示した。電気伝導性と熱伝導性は相互に
比例関係にあり、導電率で評価し得るからであ
る。半田付け性は、垂直式浸漬法で230±５℃の
半田浴（Sn60％、Pb40％）５秒間浸漬し、半田
のぬれの状態を目視観察することにより評価し
た。半田の耐剥離性は、上記の方法で半田付けし
た試料を大気中で150℃、500hr加熱後0.8Rの90゜
曲げを行ない剥離の有無を評価した。めつき密着
性は、試料に厚さ3μのAgめつきを施こし、表面
に発生するフクレの有無を目視観察することによ
り評価した。酸化膜密着性は試料を350℃にて２
分加熱した後、材料表面に２mm間隔の格子をナイ
フで刻み、粘着テープを貼り、材料からはがし
て、テープに付着する酸化膜の有無により、密着
性を評価した。これらの結果を比較合金とともに
第１表に示した。また、ばね材としての評価を行なうために同一
合金の1.0mm材を500℃にて１時間焼鈍した後、冷
間圧延で厚さ0.5mmの板とし、これを150℃〜500
℃の各種温度で歪取り焼鈍を行ない、強度、伸び
を引張試験により評価し、ばね性をKb値により
評価し、比較合金とともに第２表に示した。第１表及び第２表に示すごとく本発明の合金
は、優れた強度、ばね特性、導電性、耐熱性、半
田付け性、半田の耐剥離性、めつき密着性、酸化
膜密着性を示すことが明白であり、半導体機器の
リード材及び導電性ばね材として好適な材料であ
るといえる。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１４重量％を超えて10重量％以下のSn、0.001
重量％を超えて0.4重量％以下のＰ、0.05重量％
以上５重量％以下のZn、及びNi，Co，Crのうち
１種又は２種以上を0.01乃至１重量％を含み、残
部がCu及び不可避不純物から成ることを特徴と
する高力高導電銅合金。