JPH0441632A - 電子機器用高力高導電銅合金及びその製造法 - 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、半導体集積回路＜ＸＣ＞のリードフレーム材
及び端子、コネクター　リレー　スイッチ等の導電性ば
ね材に適する電子機器用高力高導電銅合金とその製造法
に関するものである。

〔従来の技術及び問題点コ 従来、半導体機器のリード材としては、熱膨脹係数が低
く、素子及びセラミックスとの接着及び到着性の良好な
コバール（Ｆ　ｅ−２９Ｎ　ｉ　−１６Ｃｏ）　、４２
合金（Ｆ　ｅ　−４２Ｎ　ｉ　）などの高ニッケル合金
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■ｃが多くなってきた
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よい銅基合金が使われ
るようになってきた。

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、バラケ
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
張係数が近いこと。

（３）パッ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、又、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
加工性が良好なこと。

（５）リードは表面に貴金属のメツキを行うため、これ
ら貴金属とのメツキ密着性が良好であること。

（６）パッケージング後に封止材の外に露出している、
いわゆるアウターリード部に半田付けするものが多いの
で良好な半田付は性を示すこと。

（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）　Ｄ　Ｉ　Ｐ型からＱｕａｄ型への移行に伴い、
リード材に、特性上の異方性の小さいことが要求される
。

（９）姫路が低廉であること。

これら各種の要求特性に対し、従来から使用されている
合金は一長一短があり、満足すべきものは見いだされて
いない。

又、端子、コネクター　リレー　スイッチ等のばね材と
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、ばね特性が劣ってお
り、又、強度、ばね特性の優れた洋白は多量のＮｉを含
むため、又、りん青銅は多量のＳｎを含むため、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
り高価な合金であった。更には、電気機器用等に用いら
れる場合、導電率が低いという欠点を有していた。した
がって、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。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かかる点に鑑み種々研究の結果、上記緒特性
を満足する電子機器用高力高導電銅合金とその製造法を
開発したものである。

すなわち、本発明はＣｒ　０．２５νｔ％を超え１．０
ｗｔ％以下、Ｓ　ｎ　０．５νｔ％を超え１．０νｔ％
未満を含み、あるいは更にこれに副成分としてＢｅ。

Ｃｏ　ｓ　Ｆ　ｅ　−、Ｈｆ　ＳＩ　ｎ　ｓ　Ｚ　ｒか
らなる群より選択された１種又は２種以上を総量で０．
０１〜２．０νｔ％含み、残部Ｃｕ及び不可避不純物か
らなることを特徴とする電子機器用高力高導電銅合金で
ある。

本発明は又、上記合金の鋳塊を、熱間及び冷間圧延を行
い板材とした後、　９［１０〜１０００℃の温度で、１
〜１２０分加熱し、板材を１℃／ｓｅｃ以上の冷却速度
で４００℃以下まで冷却し、更に９６％未満の冷間圧延
を行い、その後時効処理を行うことを特徴とする電子機
器用高力導電銅合金の製造法である。

［発明の詳細な説明］ 次に本発明を構成する合金成分の限定理由を説明する。

Ｃｒは強度及び耐熱性を向上させるために添加するもの
で、その含有量を０．２５ｗｔ％を超え１．０ｗｔ％以
下とするのは、０．２５νｔ％未満では前述の効果が期
待できず、逆に１．．０ｗ１％を超えると著しい導電率
、メツキ密着性、はんだ付性の低下が起るためである。

Ｓｎは強度、ばね特性を向上させるために添加するもの
で、その含有量を０　、５ｗｔ％を超え１、０ｗｔ％未
満とするのは、０．５ｗｔ％以下では前述の効果が期待
できず、逆に１．０ｗｔ％以上では著しい導電率の低下
が起こるためである。

更に、Ｂｅ５Ｃｏ、Ｆｅ％Ｈｆ、Ｉｎ、Ｚｒからなる群
より選択された１種又は２種以上を総量で、０，０１〜
２，０νｔ％添加させるのは、導電性を大きく低下させ
ずに強度を向上させる効果が期待できるためで、その総
量が０．０１ｗｔ％未満では前述の効果が期待できず、
逆に２，０νｔ％を超えると著しい導電性及び加工性の
劣化が起るためである。

本発明合金は上記組成範囲の合金鋳塊を、熱間及び冷間
圧延を行い板材とした後、９００〜１０００℃の温度で
、１〜１２０分加熱し、板材を１℃／ｓｅｃ以上の冷却
速度で、４００℃以下まで冷却し、更に９６％未満の冷
間圧延を行い、その後、時効処理を行うことにより製造
される。

この製造工程において、熱間及び冷間圧延後、９００〜
１０００℃の温度で、１〜１２０分加熱し、その後、板
材を１℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で、４００℃以下まで
冷却するのは、添加しているＣｒを固溶状態に留め、Ｃ
ｒの冷却に伴う粗大析出物の発生を抑制するためである
。すなわち、この熱処理は一般に溶体化処理と呼ばれて
いるものである。加熱温度が９［１０℃未満でも、加熱
時間が１分未満でも、前述の効果が期待できず目標の特
性（強度、耐熱性）が得られない。又、加熱温度が１０
００℃を超えると、一部液相が現れる危険性があり、加
熱時間が１２０分を超えると、再結晶粒が粗大化し、強
度、耐熱性及び曲げ加工性が劣化するため好ましくない
。冷却速度が１℃／ｓｅｃ未満では、Ｃｒの粗大析出物
が発生し、強度及び耐熱性が低下してしまうため好まし
くない。好ましくは３℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却
するのが望ましい。又、時効前加工度を９６％未満とし
たのは、リード材の特性の異方性を小さくすることがで
きるためで、時効前加工度が９６％以上であると、（圧
延方向に対し）直角及び平行方向サンプルの強度差が大
きくなり、更に直角方向サンプルの曲げ加工性が平行サ
ンプルに比べ劣化してしまうので好ましくない。

［実施例］ 次に、本発明を実施例により具体的に説明する。

第１表に示す本発明合金及び比較合金に係る各種成分組
成のインゴッ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、不活性又は還元性雰囲気中で
溶製した。これらインゴットの面側を行った後、８５０
℃で熱間圧延を行い８■の厚さとし、面側後、７■の厚
さで溶体化処理を行った。その後、時効前加工度を制御
する目的で、１，２．０．６．０．２７ｍｍそれぞれの
厚さに冷間圧延した。冷間圧延時、時効処理を行い、更
に０．２５ｍｍの板厚まで冷間圧延を行った。そして、
最後に歪取り焼鈍を加えて電子機器用高力導電銅合金を
製造した。溶体化処理以降の製造条件を第２表に示す。

リード材及びばね材としての評価項目として、強度、伸
びを引張試験により、曲げ性を９０″繰り返し曲げ試験
により、−往復を一回として破断までの曲げ回数を測定
し、導電性（放熱性）を導電率（％ＩＡＣ８）によって
示した。半田付は性は、垂直式浸漬法で２３０±５℃の
半田浴（錫６０％、鉛４０％）に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。

メツキ密着性は試料に厚さ　３μ■のＡｇメツキを施し
、４５０℃にて５分間加熱し、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。耐熱性は５分
間焼鈍した場合、焼鈍前の硬さの８０％となる焼鈍温度
で示した。

ばね性の評価は、ばね限界値（Ｋｂ）を測定することに
より行った。これらの結果を第３表に示す。

第１表 第２表 第３表 本発明合金及び比較合金について、以下に説明を加える
。

本発明合金のＮｏ、１〜５は、本発明の基本成分系のも
ので、又、Ｎｏ、６〜１０は、基本成分系に副成分を添
加したものである。いずれも本発明の製造法を使用して
いるため、強度、導電性、耐熱性等の特性に優れ、かつ
、特性−ヒの異方性が小さい。

比較合金であるＮｏ、１１．１２はそれぞれＣ「及びＳ
ｎの添加量が十分でなく、Ｎｏ、１３．１４はそれぞれ
Ｃｒ及びＳｎの添加量を１．０νｔ％以上とし、更に、
いずれの合金とも本発明の製造法の条件からはずれた条
件で製造した。すなわち、Ｎｏ、１１は溶体化処理温度
を８５０℃で、Ｎｏ、１２．１３は溶体化処理の加熱時
間をそれぞれ０．５分と１８０分で、Ｎｏ、１４は時効
前の冷間圧延の加工度を９６％以上とした。したがって
、Ｎｏ、、１１．１２は本発明合金に比べ、強度、ばね
特性、耐熱性が劣っており、Ｎｏ、１３は導電性、曲げ
加工性、半田付は性、メツキ密着性が劣っており、又、
Ｎｏ、１４は導電性が劣っているのにつけ加えて、特性
上の異方性が大きくなっている。

［発明の効果］ 以上詳鍾したように、本発明合金は本発明製造法の適用
で強度、導電性、曲げ加工性等の特性に優れ、かつ、強
度、曲げ加工性等の異方性が小さくなる。したがって、
本発明合金は、半導体集積回路（ＩＣ）のＱｕａｄ型の
リード材及び端子、コネクター　リレー、スイッチ等の
ばね材に適している。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｒ０．２５ｗｔ％を超え１．０ｗｔ％以下、Ｓ
   ｎ０．５ｗｔ％を超え１．０ｗｔ％未満を含み、残部Ｃ
   ｕ及び不可避不純物からなることを特徴とする電子機器
   用高力高導電銅合金。
2. （２）Ｃｒ０．２５ｗｔ％を超え１．０ｗｔ％以下、Ｓ
   ｎ０．５ｗｔ％を超え１．０ｗｔ％未満、更に副成分と
   してＢｅ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｚｒからなる群よ
   り選択された１種又は２種以上を総量で０．０１〜２．
   ０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなるこ
   とを特徴とする電子機器用高力高導電銅合金。
3. （３）特許請求の範囲（１）あるいは（２）項に記載し
   た合金の鋳塊を、熱間及び冷間圧延を行い板材とした後
   、９００〜１０００℃の温度で、１〜１２０分加熱し、
   板材を１℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で４００℃以下まで
   冷却し、更に９６％未満の冷間圧延を行い、その後、時
   効処理を行うことを特徴とする電子機器用高力高導電銅
   合金の製造法。