JP2012087411A - 電子部品材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】引張強度を90〜700MPaかつビッカース硬度Hvを30〜230にしたAl合金の基材10の表面に、Ni、Ni合金、Cu、Cu合金、Ag、Ag合金、Sn、Sn合金、Pd、Pd合金、Au、又はAu合金のいずれか1種又は2種以上で構成される第1のめっき層13を形成した。Al合金の基材10は、例えば、Si:13.0質量%以下、Fe:1.5質量%以下、Cu:6.8質量%以下、Mn:1.5質量%以下、Mg:5.6質量%以下、Cr:0.5質量%以下、Zn:8.4質量%以下、及びTi:0.2質量%以下を含有し、その他不可避的不純物を含む。
【選択図】図1
Description
第1の発明に係る電子部品材において、前記第2のめっき層の平均厚みは、0を超え5.0μm以下であるのがよい。
第1の発明に係る電子部品材において、リードフレームであることが好ましい。
第2の発明に係る電子部品材において、前記第2のめっき層の平均厚みは、0を超え5.0μm以下であるのがよい。
第2の発明に係る電子部品材において、自動車用の接点部品又はブスバー用部品であることが好ましい。
そして、このAl合金の基材の表面に第1のめっき層を形成することで、例えば、この電子部品材をリードフレームに使用する場合において、はんだの濡れ性(はんだ付け性)を良好にできる。
従って、銅合金の代わりにAl合金を使用でき、軽量化が図れると共に、原材料費の低減も図れる。
従って、銅合金(純銅も含む)の代わりにAl合金を使用でき、軽量化が図れると共に、原材料費の低減も図れる。
ここで、第2のめっき層の平均厚みを0を超え5.0μm以下(置換めっきのみの場合は、望ましくは1.0μm以下)にする場合、経済性等を考慮して過剰に厚くし過ぎることなく、Al合金の基材への第1のめっき層の結合力を十分に確保できる。
更に、電子部品材がリードフレームである場合、特に、ディスクリート半導体用リードフレームである場合、使用するために十分な強度と導電性を備えると共に、半導体アセンブリ工程における熱がかかっても、強度劣化を抑制、更には防止できるため、本発明の効果がより顕著になる。
また、電子部品材が自動車用の接点部品又はブスバー用部品である場合、従来、純銅や銅合金が使用されてきた部分に使用できるため、本発明の効果がより顕著になる。
図1に示すように、本発明の一実施の形態に係る電子部品材は、通電材として従来使用していたCu合金(銅合金)の代わりにAl合金(アルミニウム合金)を基材(母材)10として使用することで、軽量化が図れると共に、原材料費の低減も図れるリードフレーム11である。以下、詳しく説明する。
ここで、引張強度を200〜300MPa、ビッカース硬度Hvを65〜100としたのは、Al合金をリードフレームとして使用するために必要な強度と硬度を備えるためである。具体的には、引張強度が200MPa未満、又はビッカース硬度Hvが65未満の場合、基材が軟らか過ぎて、リードフレームの基材として使用できない。また、引張強度が300MPa超、又はビッカース硬度Hvが100超となる場合、リードフレームの基材として使用可能な導電率(例えば、25%IACS以上程度)を備えることができず(導電率が低くなり、電気が流れにくくなる)、曲げ加工性も維持できない。
このAl合金は、Alの耐食性を劣化させずに強度を向上させたものであり、JIS規格に示される5000番系(Al−Mg系)、6000番系(Al−Mg−Si系)、及び7000番系(Al−Zn−Mg系)のAl合金に相当する。
そして、このAl合金は更に焼きなまし処理(例えば、330〜360℃程度)がなされているため、はんだ付け時に熱がかかっても、強度劣化を抑制、更には防止できる。
従って、半導体の組立て時に変形しない強度を備えると共に、半導体製品として必要な強度を備えることができる。
具体的には、Si:0.20質量%以下、Fe:0.35質量%以下、Cu:0.15質量%以下、Mn:0.20〜0.50質量%、Mg:4.0〜5.0質量%、Zn:0.25質量%以下、Cr:0.10質量%以下、及びTi:0.10質量%以下を含有するものであり、更に345℃程度で焼きなまし処理がなされ、引張強度を250〜290MPaかつビッカース硬度Hvを67〜90程度にしたものである。
また、A 5056は、Si:0.30質量%以下、Fe:0.40質量%以下、Cu:0.10質量%以下、Mn:0.05〜0.20質量%、Mg:4.5〜5.6質量%、Zn:0.10質量%以下、及びCr:0.05〜0.20質量%を含有するものである。
A 5082は、Si:0.20質量%以下、Fe:0.35質量%以下、Cu:0.15質量%以下、Mn:0.15質量%以下、Mg:4.0〜5.0質量%、Zn:0.25質量%以下、Cr:0.15質量%以下、及びTi:0.10質量%以下を含有するものである。
A 5086は、Si:0.40質量%以下、Fe:0.50質量%以下、Cu:0.10質量%以下、Mn:0.2〜0.7質量%、Mg:3.5〜4.5質量%、Zn:0.25質量%以下、Cr:0.05〜0.25質量%、及びTi:0.15質量%以下を含有するものである。
A 7178は、Si:0.40質量%以下、Fe:0.50質量%以下、Cu:1.6〜2.4質量%、Mn:0.30質量%以下、Mg:2.4〜3.1質量%、Zn:6.3〜7.3質量%、Cr:0.18〜0.28質量%、及びTi:0.20質量%以下を含有するものである。
ここで、上記したJIS規格のA 6101は、Si:0.30〜0.70質量%、Fe:0.50質量%以下、Cu:0.10質量%以下、Mn:0.03質量%以下、Mg:0.35〜0.80質量%、Zn:0.10質量%以下、Cr:0.03質量%以下、及びB(ホウ素):0.06質量%以下を含有するものである。
A 6005Aは、Si:0.50〜0.90質量%、Fe:0.35質量%以下、Cu:0.30質量%以下、Mn:0.50質量%以下、Mg:0.40〜0.70質量%、Zn:0.20質量%以下、Cr:0.30質量%以下、Ti:0.10質量%以下、及びMn+Cr:0.12〜0.50質量%を含有するものである。
A 6151は、Si:0.60〜1.2質量%、Fe:1.0質量%以下、Cu:0.35質量%以下、Mn:0.20質量%以下、Mg:0.45〜0.80質量%、Zn:0.25質量%以下、Cr:0.15〜0.35質量%、及びTi:0.15質量%以下を含有するものである。
A 6061は、Si:0.40〜0.80質量%、Fe:0.70質量%以下、Cu:0.15〜0.4質量%、Mn:0.15質量%以下、Mg:0.80〜1.2質量%、Zn:0.25質量%以下、Cr:0.04〜0.35質量%、及びTi:0.15質量%以下を含有するものである。
A 6063は、Si:0.20〜0.60質量%、Fe:0.35質量%以下、Cu:0.10質量%以下、Mn:0.10質量%以下、Mg:0.45〜0.90質量%、Zn:0.10質量%以下、Cr:0.10質量%以下、及びTi:0.10質量%以下を含有するものである。
A 6082は、Si:0.70〜1.3質量%、Fe:0.50質量%以下、Cu:0.10質量%以下、Mn:0.40〜1.0質量%、Mg:0.60〜1.2質量%、Zn:0.20質量%以下、Cr:0.25質量%以下、及びTi:0.10質量%以下を含有するものである。
また、Al合金には、例えば、RoHSやELV等に規定された規制物質が含まれていないため、環境にやさしく、しかもリサイクルが可能である。なお、リサイクルにかかるエネルギーも、銅合金をリサイクルする場合と比較して小さくできる。
また、Al合金の伸び(20〜30%程度)は、Cu合金の伸び(4%以上)よりも大きい。
そして、曲げ加工性(成型加工性)について、Al合金はCu合金と比較して加工硬化し易い材料であるため、Cu合金より劣る(破断までの繰返し曲げ回数は、Cu合金が3回であるのに対し、Al合金が2回)が、上記したAl合金は、必要な強度特性を維持しつつも曲げ加工が可能である。
従って、リードフレームに、Cu合金の代わりにAl合金を使用できる。
この下地密着層12は、Zn又はZn合金めっき層で構成され、Al合金で構成される基材10の表面に、機能めっき層13を形成するために使用するものである。このため、下地密着層12の平均厚みは、基材10の表面に機能めっき層13を形成できれば、特に限定されるものではないが、経済性等を考慮して過剰に厚くならない厚み、例えば、0を超え5.0μm以下(好ましくは1.0μm以下)とするのがよい。なお、下限値については、十分な結合力を確保できる厚み、現実的には0.005μm(好ましくは、0.01μm)以上であればよい。
ここで、機能めっき層13は、下地密着層を介することなく(下地密着層:0μm)、Al合金の基材10の表面に直接形成されていてもよい。
この機能めっき層13は、リードフレームへの良好なはんだの濡れ性を確保するために使用するものである。このため、機能めっき層13の平均厚みは、良好なはんだの濡れ性を確保できれば、特に限定されるものではないが、経済性等を考慮して過剰に厚くすることなく、しかも良好なはんだの濡れ性を確保できる厚み、即ち0.5〜10μm(好ましくは、下限を0.7μm、上限を6.0μm、更に好ましくは、上限を5.0μm)とするのがよい(機能めっき層13の平均厚みが0.5μm未満の場合、良好なはんだの濡れ性を確保できなくなる)。
まず、Al合金板からなる基材10を準備する。このAl合金板は、焼きなまし処理され、引張強度を200〜300MPaかつビッカース硬度Hvを65〜100にしたものであり、Si:0.4質量%以下、Fe:0.5質量%以下、Cu:2.4質量%以下、Mn:0.05〜1.0質量%、Mg:2.4〜5.6質量%、Cr:0.35質量%以下、Zn:7.3質量%以下、Ti:0.2質量%以下、及びその他不可避的不純物を含有するものである。
そして、基材10に脱脂処理を施して水洗した後に、アルカリエッチングして水洗し、このアルカリエッチングの際に生成(表層に残留)した基材10中の不溶成分(スマット:MgやSi等)を、硝酸等で溶解除去(酸食)する。
これにより、基材表面が清浄化されると共に、基材表面に微小な凹凸が形成されるので、これを水洗した後、ジンケート処理を行う。
このジンケート処理は、経済性等を考慮すれば、1回のみ行うのがよいが、製品品質の向上には、上記したジンケート処理後、更に硝酸等によりZn又はZn合金皮膜を除去した後、再度Zn又はZn合金皮膜を施す複数回(好ましくは2回)のジンケート処理を行うことが好ましい。
この下地密着層12の形成は、電解めっきと無電解めっきのいずれでもよい。
この機能めっき層13の形成は、電解めっきと無電解めっきのいずれでもよい。
これにより、リードフレーム11を製造できる。
以上のことから、本発明の電子部品材であるリードフレーム11を使用することで、軽量化が図れると共に、原材料費の低減も図れる。
ここで、引張強度を90〜700MPa(好ましくは、下限を150MPa、上限を500MPa、更には400MPa)、ビッカース硬度Hvを30〜230(好ましくは、下限を40、上限を170、更には130)としたのは、Al合金を電子部品材、特に自動車用の接点部品やブスバー用部品として使用するために必要な強度と硬度を備えるためである。
一方、引張強度が700MPa超、又はビッカース硬度Hvが230超となる場合、自動車用の接点部品やブスバー用部品の基材として使用可能な導電率(例えば、25%IACS以上程度)を備えることができず(導電率が低くなり、電気が流れにくくなる)、曲げ加工性も維持できない。
このAl合金は、JIS規格に示される2000番系(Al−Cu系)、3000番系(Al−Mn系)、4000番系(Al−Si系)、5000番系(Al−Mg系)、6000番系(Al−Mg−Si系)、及び7000番系(Al−Zn−Mg系)のAl合金に相当する。
また、JIS規格の3000番系は、Si:0.6質量%以下、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3質量%以下、Mn:0.3〜1.5質量%、Mg:1.3質量%以下、Zn:0.4質量%以下、Cr:0.2質量%以下、及びTi:0.1質量%以下を含有するものである。
また、JIS規格の5000番系は、Si:0.4質量%以下、Fe:0.7質量%以下、Cu:0.2質量%以下、Mn:1.0質量%以下、Mg:0.2〜5.6質量%、Zn:0.25質量%以下、Cr:0.5質量%以下、及びTi:0.2質量%以下を含有するものである。
そして、JIS規格の7000番系は、Si:0.4質量%以下、Fe:0.5質量%以下、Cu:2.6質量%以下、Mn:0.7質量%以下、Mg:3.1質量%以下、Zn:0.8〜8.4質量%、Cr:0.35質量%以下、及びTi:0.2質量%以下を含有するものである。
なお、以上に示したAl合金については、焼きなまし処理したAl合金と、焼きなまし処理していないAl合金の、いずれも使用できる。
この基材には、その一部(例えば、基材の全体積を100として、その1〜90体積%)をCu又はCu合金で構成した基材を使用することもできる。なお、この形態には、例えば、Al合金板とCu(又はCu合金)板をクラッド化したもの等があり、具体的には、凹状に形状加工したAl合金内に、Cu板を嵌め込んだもの等がある。
このように、基材の一部をCu又はCu合金にすることで、従来使用していたCu合金や純銅の基材と比較して、基材のはんだ付け性と放熱性の低減を抑制できる。
そして、この基材の表面に、前記した方法と同様の方法により、下地密着層と機能めっき層を順次形成する。なお、上記したように、基材の一部をCu又はCu合金で構成した場合、その表面に、下地密着層と機能めっき層が形成されてもよく、また形成されなくてもよい。
これにより、自動車用の接点部品やブスバー用部品を製造できる。
従って、本発明の電子部品材である自動車用の接点部品やブスバー用部品を使用することで、軽量化が図れると共に、原材料費の低減も図れる。
また、前記実施の形態においては、電子部品材の一例であるリードフレーム、自動車用の接点部品、ブスバー用部品について説明したが、これに限定されるものではなく、他の電子部品材として、例えば、端子(オス側端子やメス側端子)等の通電材に使用することもできる。
Claims (6)
- 引張強度を90〜700MPaかつビッカース硬度Hvを30〜230にしたAl合金の基材の表面に、Ni、Ni合金、Cu、Cu合金、Ag、Ag合金、Sn、Sn合金、Pd、Pd合金、Au、又はAu合金のいずれか1種又は2種以上で構成される第1のめっき層を形成したことを特徴とする電子部品材。
- 請求項1記載の電子部品材において、前記Al合金の基材は、Si:13.0質量%以下、Fe:1.5質量%以下、Cu:6.8質量%以下、Mn:1.5質量%以下、Mg:5.6質量%以下、Cr:0.5質量%以下、Zn:8.4質量%以下、及びTi:0.2質量%以下を含有し、その他不可避的不純物を含むことを特徴とする電子部品材。
- 請求項1又は2記載の電子部品材において、前記第1のめっき層は、Zn又はZn合金の第2のめっき層を介して、前記基材の表面に形成されたことを特徴とする電子部品材。
- 請求項3記載の電子部品材において、前記第2のめっき層の平均厚みは、0を超え5.0μm以下であることを特徴とする電子部品材。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子部品材において、前記第1のめっき層の平均厚みは、0.5〜10μmであることを特徴とする電子部品材。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子部品材において、自動車用の接点部品又はブスバー用部品であることを特徴とする電子部品材。
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