JP3273193B2 - 半田耐熱剥離性に優れた高強度高導電性銅基合金 - Google Patents
半田耐熱剥離性に優れた高強度高導電性銅基合金Info
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Description
表される電気・電子部品用材料などとして好適で、特に
半田耐熱剥離性に優れた高強度高導電性銅基合金に関す
るものである。
ない、リードフレーム等の電気・電子部品材料もその使
用量が増大すると共に、特性面ではより高信頼性が要求
され、またコスト面でもより低廉化が要求されている。
ここで、リードフレームとは「ICのリードの製造工程
の途中及び製造後に支える単一的な枠構造」のことであ
り、要求される特性としては、次の通りである。
ドフレームの主な働きの一つとして、Siチップの劣化
を防ぐためにチップに生じた熱を放散させることが挙げ
られるが、その効率を上げるために熱伝導性が良く、し
かもリード部分での発熱を小さくするために電気伝導性
の良いことが要求される。ここで、一般に熱伝導性と電
気伝導性の間には比例関係が認められているので、評価
としては導電率の大きさを測定することで代表できる。
特にアウターリードはICのチップを含んだモールディ
ング部を製造工程の途中並びに製造後に支えるので、こ
のために充分な強度が要求される。この評価基準として
は、引張強度・耐力が大きいこと及びスティフネス(腰
の強さ)が充分であること等が挙げられる。
フレームは製造工程中あるいは製造後にある程度の加熱
を受けることが予想される。従って、このような熱的負
荷による強度劣化を起こさないよう充分な耐熱性が必要
である。しかし、実際には耐熱温度が高すぎると素材製
造時に焼鈍温度が高くなる等、コスト的に不利になるこ
とが予想される。従って、実用的には350℃で数分間
程度の加熱で軟化しなければ充分である。
ドフレームでは、リード部に曲げの施されるものがほと
んどであるので、曲げ加工性が良好であることが要求さ
れる。その評価としては、V・W曲げ、繰り返し曲げ試
験等が挙げられる。
ること:リードフレームでは、インナーリードにAg・
Auめっきが、またアウターリードには半田めっきが施
される場合が多い。従って、良好なめっき性・半田付け
性、更にその耐候性が必要である。
が要求されているが、従来は上記のような諸特性を同時
に兼備しかつ安価な材料は得られなかった。更に、近年
半導体に対する信頼性の要求がより厳しくなり、また小
型化に対応した面付実装タイプ(SMT)が多くなって
来たため、半田耐熱剥離性が従来に比して非常に重要な
特性項目になって来た。
リント基板上に装着されるが、使用環境下において外的
温度及び通電中の発熱により半田付け部の温度が最高1
20〜150℃まで上昇する。このような環境下に長時
間さらされると、半田とリードフレームとの間で剥離現
象が生じ、半導体が作動しなくなるため、高信頼性が要
求される場合、特にQFP(Quad Flat L−
Leaded Package)やPLCC(Plas
tic Leaded Chip Carrier)等
の面付実装タイプは、プリント基板に挿入するタイプで
はなく、面接触によるタイプであるため、半田耐熱剥離
性が極めて重要な要因となって来たのである。
高弾性,高熱(電気)伝導性を有し、しかも曲げ加工
性,半田耐熱剥離性及び耐熱性に優れた銅基合金を提供
することを目的とする。
ム等に代表される電気・電子部品用材料に要求される上
記のような諸特性を兼備した銅基合金、詳しくは強度,
弾性及び熱(電気)伝導性に優れ、耐熱性,曲げ加工性
及び半田耐熱剥離性等に優れた銅基合金を提供するもの
である。
wt%,Zn:0.05〜0.5wt%,P:0.03
〜0.15wt%、残部Cu及び不可避不純物からな
り、かつCoとPとの重量百分率の比率がCo/P=3
〜4であり、かつCo‐P系金属間化合物層がマトリッ
クス中に微細に分散しており、更に酸素含有率が30p
pm以下であることを特徴とする半田耐熱剥離性に優れ
た高強度高導電性銅基合金である。
量の添加によってCo−P系の金属間化合物をCuマト
リックス中に均一微細に析出させることにより、リード
フレーム等の電気・電子部品用材料に好適な上記諸特性
を発現せしめ、更に適量のZnの添加によりCuマトリ
ックス中に均一に固溶させることによって高温熱処理時
の母材表面の酸化を極力低減させ、これにより半田耐熱
剥離性を改善せしめた析出型銅基合金を提供することに
基本的な特徴がある。
囲を上記の通りに限定した理由について説明する。
固溶して強度と弾性を向上させ、更にPと化合物を形成
して分散析出することにより、熱(電気)伝導性を向上
させ、しかも更に強度・弾性を向上させる。また、耐熱
性の向上にも寄与する元素である。しかし、Co含有量
が0.1wt%未満では上記のような効果が充分に得ら
れず、一方0.5wt%を越えるとPとの共存下でも熱
(電気)伝導性の低下が著しく、また製造時の焼鈍温度
が高くなる等、経済的にも不利となる。従って、Co含
有量は0.1〜0.5wt%とする。また更に好ましく
は、Co含有量は0.2〜0.4wt%の範囲が良い。
きく低下させず、またCoとPと共存させてCuマトリ
ックス中に均一に固溶させることにより、高温熱処理時
の母材表面の酸化を極力低減させ、これにより半田耐熱
剥離性を改善できる元素である。しかし、Zn含有量が
0.01wt%未満では上記のような効果が充分に得ら
れず、一方3.0wt%を越えると熱(電気)伝導性及
び半田耐熱剥離性が著しく低下してしまう。従って、Z
n含有量は0.01〜3.0wt%の範囲とする。また
更に好ましくは、Zn含有量は0.05〜0.5wt%
が良い。
と共に、Coと化合物を形成して分散析出することによ
り、熱(電気)伝導性を向上させ、更に強度・弾性を向
上させる。しかし、P含有量が0.03wt%未満では
上記のような効果が充分に得られず、一方0.15wt
%を越えるとCoとの共存下でも熱(電気)伝導性の低
下が著しく、また熱間加工性にも悪影響を及ぼす。従っ
て、P含有量は0.03〜0.15wt%の範囲とす
る。また更に好ましくは、P含有量は0.06〜0.1
2wt%の範囲が良い。
oとPはCo−P系金属間化合物として析出するとき
に、本発明の目的が有利に達成される。このCo−P系
金属間化合物による強化を充分に発揮するには、Co/
P比が3より小さい場合にはPが、4より大きい場合に
はCoが、それぞれCuマトリックス中に固溶する量が
過度に多くなり、電気伝導性を低下させ、また効率よく
強度と弾性を向上させることができなくなる。従って、
CoとPの重量百分率の比率はCo/P=3〜4の範囲
とする。
とPが酸化物を形成し、めっき信頼性を始めとして、本
発明に係る銅基合金の諸特性を劣化させる虞れがあるの
で、好ましくは酸素含有量は30ppm以下とする。次
に、本発明の銅基合金を実施例により説明する。
係る銅基合金No.1〜No.6と比較合金No.7〜
No.13を各々高周波真空溶解炉を用いて熔錬し、4
0mm×40mm×150mmの鋳塊に鋳造した。ただ
し、溶解鋳造時の雰囲気はArガスシールとした。
×40mm×20mmの試片を切り出し、850℃の熱
間圧延によって厚さ10mmまで圧延し、熱間圧延後に
水急冷及び酸洗を行なった。
2.5mmまで冷間圧延し、850℃の温度で60分間
の熱処理を行ない、熱処理後に水急冷及び酸洗を行なっ
た。この時の冷却速度(750〜450℃)は1℃/s
ecを充分越えるものであった。
30℃の温度で180分間の焼鈍を行ない、焼鈍後に水
急冷及び酸洗を行なった。次に、この熱処理材を1.2
5mmまで冷間圧延し、390℃の温度で180分間の
焼鈍を行ない、焼鈍後水急冷及び酸洗を行なった。更
に、この熱処理材を0.25mmまで冷間圧延し、29
0℃の温度で180分間の焼鈍を行ない、焼鈍後水急冷
及び酸洗を行なった。
各所定の試験片を作製し、硬度,引張強度,導電率及び
曲げ加工性を測定した。硬度,引張強度及び導電率の測
定は、それぞれJIS−Z−2244,JIS−Z−2
241及びJIS−H−0505に従って行なった。曲
げ加工性は、90°W曲げ試験(CES−M−0002
−6,R=0.2,圧延方向とその垂直方向)を行な
い、中央部の山表面が良好なものは○印、シワが発生し
たものは△印、割れが発生したものは×印として夫々評
価した。また、耐熱性試験は試料の硬度が初期硬度の8
0%になるときの温度(30分間保持)とした。
3μmのAgのめっきを施し、500℃にて10分間保
持後、目視により表面に膨れの発生しているものは×
印、発生していないものは○印として判定した。
離性については、試験片に溶融半田めっき(Sn−40
%Pb,ディップ,260℃×2sec,弱活性ロジン
フラックスを使用)を行ない、150℃の恒温槽に10
00時間まで保持し、100時間毎に取り出して90°
W曲げ試験を施し、曲げ部を観察して半田の剥離の有無
を調べた。これらの結果を表1に示す。
o.1〜6の銅基合金は、硬度,引張強度及び導電率の
バランスに優れ、しかも曲げ加工性,半田耐熱剥離性も
良好であることが分る。
品用材料として好適な非常に優れた特性を有する銅基合
金である。
合金No.7とNo.8は導電率は高いものの硬度及び
引張り強度が充分でなく、Pを含まない比較合金No.
13とCo及びZnの含有量が上記の所定範囲より高い
比較合金No.9とNo.10は硬度及び引張強度は比
較的高いものの導電率が低く、またZnの含有量が前記
した所定範囲より低い比較合金No.11とNo.12
は両合金とも半田耐熱剥離性の点で本発明合金に比べて
劣っており、いずれもリードフレーム等の電気・電子部
品用材料としては充分な特性を有しているとはいえな
い。
発明に係る銅基合金は高強度,高弾性,高熱(電気)伝
導性を有し、しかも加工性,半田耐熱剥離性及び耐熱性
にも優れており、各種用途に適用できることは勿論であ
るが、特にリードフレーム等の電気・電子部品用材料と
して好適な高強度高導電性銅基合金を提供することがで
きるのである。
Claims (1)
- 【請求項1】 Co:0.1〜0.5wt%,Zn:
0.05〜0.5wt%,P:0.03〜0.15wt
%、残部Cu及び不可避不純物からなり、かつCoとP
との重量百分率の比率がCo/P=3〜4であり、かつ
Co‐P系金属間化合物層がマトリックス中に微細に分
散しており、更に酸素含有率が30ppm以下であるこ
とを特徴とする半田耐熱剥離性に優れた高強度高導電性
銅基合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18146692A JP3273193B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 半田耐熱剥離性に優れた高強度高導電性銅基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18146692A JP3273193B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 半田耐熱剥離性に優れた高強度高導電性銅基合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05331574A JPH05331574A (ja) | 1993-12-14 |
JP3273193B2 true JP3273193B2 (ja) | 2002-04-08 |
Family
ID=16101249
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18146692A Expired - Lifetime JP3273193B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 半田耐熱剥離性に優れた高強度高導電性銅基合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3273193B2 (ja) |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP18146692A patent/JP3273193B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05331574A (ja) | 1993-12-14 |
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