JP3344687B2 - リードフレーム用銅合金 - Google Patents
リードフレーム用銅合金Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は耐食性及びめっき処
理性に優れる半導体の高導電性リードフレーム用銅合金
に関するものである。
理性に優れる半導体の高導電性リードフレーム用銅合金
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＣＤＡ１９４（Ｃｕ−２．３ｍａｓｓ％
Ｆｅ−０．０３ｍａｓｓ％Ｐ−０．１３ｍａｓｓ％Ｚ
ｎ）は強度と導電性に優れ、且つ、耐熱性が良好なため
半導体リードフレーム用の銅合金材料として広く用いら
れている。
Ｆｅ−０．０３ｍａｓｓ％Ｐ−０．１３ｍａｓｓ％Ｚ
ｎ）は強度と導電性に優れ、且つ、耐熱性が良好なため
半導体リードフレーム用の銅合金材料として広く用いら
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＤＡ１９
４合金はＣｕへの固溶限を越えるＦｅを含有するため、
連続あるいは半連続鋳造にて作製した鋳塊中には、溶
解、鋳造の過程で生じた多くのＦｅに富む晶出物や析出
物（以下、Ｆｅ粒子という）が存在する。これらのＦｅ
粒子は熱間加工や熱処理の加工工程を経過しても消失す
ることが少ないため、最終製品にも残存しやすい。そし
て、これらのＦｅ粒子は、母相のＣｕに比べて電気化
学的に電位が低いため水溶液と接触するとイオン化して
溶出しやすい、Ｈｖ：４００〜１０００と銅の母相
（Ｈｖ：１００）と比べて非常に硬いなどの特徴を有す
る。
４合金はＣｕへの固溶限を越えるＦｅを含有するため、
連続あるいは半連続鋳造にて作製した鋳塊中には、溶
解、鋳造の過程で生じた多くのＦｅに富む晶出物や析出
物（以下、Ｆｅ粒子という）が存在する。これらのＦｅ
粒子は熱間加工や熱処理の加工工程を経過しても消失す
ることが少ないため、最終製品にも残存しやすい。そし
て、これらのＦｅ粒子は、母相のＣｕに比べて電気化
学的に電位が低いため水溶液と接触するとイオン化して
溶出しやすい、Ｈｖ：４００〜１０００と銅の母相
（Ｈｖ：１００）と比べて非常に硬いなどの特徴を有す
る。
【０００４】ＣＤＡ１９４合金ではこれらのＦｅ粒子は
粗大化しやすく、特に１０μｍ以上にもなるＦｅ粒子が
母相中に多く存在すると、これらは強化に寄与しないば
かりか次のような問題を引き起こす。 製造時の酸洗あるいはＣｕ又はＡｇめっきの前処理時
の酸洗においては、このＦｅ粒子が優先的に溶出してそ
の跡に腐食孔が形成され、その後Ｃｕ又はＡｇめっきが
行われ、熱が加わると腐食孔内に閉じ込められた水分が
加熱によって水蒸気となり膨張するため、めっきの膨れ
又はめっき膜の破壊が発生し、半導体の組立に不適合と
なる。 リードフレームをプレス打ち抜き加工する際、打ち抜
き具の寿命を短くしたり、場合によっては工具が破損し
たりすることがある。
粗大化しやすく、特に１０μｍ以上にもなるＦｅ粒子が
母相中に多く存在すると、これらは強化に寄与しないば
かりか次のような問題を引き起こす。 製造時の酸洗あるいはＣｕ又はＡｇめっきの前処理時
の酸洗においては、このＦｅ粒子が優先的に溶出してそ
の跡に腐食孔が形成され、その後Ｃｕ又はＡｇめっきが
行われ、熱が加わると腐食孔内に閉じ込められた水分が
加熱によって水蒸気となり膨張するため、めっきの膨れ
又はめっき膜の破壊が発生し、半導体の組立に不適合と
なる。 リードフレームをプレス打ち抜き加工する際、打ち抜
き具の寿命を短くしたり、場合によっては工具が破損し
たりすることがある。
【０００５】本発明は、ＣＤＡ１９４合金のめっき性及
びプレス打ち抜き性の問題点に鑑みてなされたものであ
り、従来のＣＤＡ１９４合金と同等の物理的性質及び機
械的性質をもち、かつＣＤＡ１９４合金よりもめっき性
及びプレス打抜性が改善されたリードフレーム用銅合金
を提供することを目的とする。
びプレス打ち抜き性の問題点に鑑みてなされたものであ
り、従来のＣＤＡ１９４合金と同等の物理的性質及び機
械的性質をもち、かつＣＤＡ１９４合金よりもめっき性
及びプレス打抜性が改善されたリードフレーム用銅合金
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らの研究によれ
ば、先に述べたように、ＣＤＡ１９４合金のめっき性及
びプレス打ち抜き性を阻害しているのは主として１０μ
ｍ以上の大きいＦｅ粒子であり、これを所定数以下に制
限することでめっき性及びプレス打ち抜き性を改善でき
る。本発明はこの知見を元になされたものである。すな
わち、本発明に関わるリードフレーム用銅合金は、Ｆ
ｅ：１．２〜２．２ｍａｓｓ％、Ｐ：０．００５〜０．
０８ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．１〜５．０ｍａｓｓ％、残
部がＣｕと不可避不純物からなり、長径１０μｍ以上の
Ｆｅ粒子の個数が０個／ｍｍ ２ であることを特徴とす
る。
ば、先に述べたように、ＣＤＡ１９４合金のめっき性及
びプレス打ち抜き性を阻害しているのは主として１０μ
ｍ以上の大きいＦｅ粒子であり、これを所定数以下に制
限することでめっき性及びプレス打ち抜き性を改善でき
る。本発明はこの知見を元になされたものである。すな
わち、本発明に関わるリードフレーム用銅合金は、Ｆ
ｅ：１．２〜２．２ｍａｓｓ％、Ｐ：０．００５〜０．
０８ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．１〜５．０ｍａｓｓ％、残
部がＣｕと不可避不純物からなり、長径１０μｍ以上の
Ｆｅ粒子の個数が０個／ｍｍ ２ であることを特徴とす
る。
【０００７】以下、本発明の銅合金の含有成分の決定理
由について説明する。 （Ｆｅ） 本発明の銅合金は母相中に微細に析出したＦｅ粒子によ
って強化される。Ｆｅの含有量が１．２ｍａｓｓ％未満
では、材料を時効処理してもＦｅ粒子の析出量が少な
く、十分な強度が得られないため、Ｆｅの含有量は１．
２ｍａｓｓ％以上必要である。一方、Ｆｅの含有量が
２．２ｍａｓｓ％を越えると鋳塊の冷却を強化しても１
０μｍ以上のＦｅ化合物が晶出しやすくなり、本発明の
目的であるＦｅ晶出物の寸法と密度の目標を満足するこ
とが難しくなり、かつ凝固後の冷却中に強化に寄与しな
い粗大なＦｅ化合物が析出しやすくなるため、Ｆｅの上
限値を２．２ｍａｓｓ％とする。Ｆｅ含有量を下げ１．
２〜１．８％としたとき、Ｆｅ含有量が１．８％より多
いときに比べ粗大なＦｅ粒子が晶出又は析出しにくく、
これを１個／ｍｍ２以下に制限することが比較的容易と
なる。
由について説明する。 （Ｆｅ） 本発明の銅合金は母相中に微細に析出したＦｅ粒子によ
って強化される。Ｆｅの含有量が１．２ｍａｓｓ％未満
では、材料を時効処理してもＦｅ粒子の析出量が少な
く、十分な強度が得られないため、Ｆｅの含有量は１．
２ｍａｓｓ％以上必要である。一方、Ｆｅの含有量が
２．２ｍａｓｓ％を越えると鋳塊の冷却を強化しても１
０μｍ以上のＦｅ化合物が晶出しやすくなり、本発明の
目的であるＦｅ晶出物の寸法と密度の目標を満足するこ
とが難しくなり、かつ凝固後の冷却中に強化に寄与しな
い粗大なＦｅ化合物が析出しやすくなるため、Ｆｅの上
限値を２．２ｍａｓｓ％とする。Ｆｅ含有量を下げ１．
２〜１．８％としたとき、Ｆｅ含有量が１．８％より多
いときに比べ粗大なＦｅ粒子が晶出又は析出しにくく、
これを１個／ｍｍ２以下に制限することが比較的容易と
なる。
【０００８】（Ｐ） Ｐは溶解鋳造時に溶湯に侵入する酸素を脱酸生成物とし
て除去するために０．００５〜０．０８ｍａｓｓ％含有
させる。添加する０．００５ｍａｓｓ％未満では脱酸効
果は十分でない。また、０．０８ｍａｓｓ％を越えて鋳
塊中に残留するとＣｕ＋Ｃｕ３Ｐの低融点共晶による熱
間割れを起こし、また、Ｆｅの晶出物の寸法が粗大化し
やすく、かつその発生量も多くなるため好ましくない。
また、溶解、鋳造中に十分な脱酸がなされない場合は造
塊あるいは鋳塊の熱間圧延が困難となる。従って、Ｐの
含有量は０．００５〜０．０８ｍａｓｓ％とする。
て除去するために０．００５〜０．０８ｍａｓｓ％含有
させる。添加する０．００５ｍａｓｓ％未満では脱酸効
果は十分でない。また、０．０８ｍａｓｓ％を越えて鋳
塊中に残留するとＣｕ＋Ｃｕ３Ｐの低融点共晶による熱
間割れを起こし、また、Ｆｅの晶出物の寸法が粗大化し
やすく、かつその発生量も多くなるため好ましくない。
また、溶解、鋳造中に十分な脱酸がなされない場合は造
塊あるいは鋳塊の熱間圧延が困難となる。従って、Ｐの
含有量は０．００５〜０．０８ｍａｓｓ％とする。
【０００９】（Ｚｎ） Ｚｎは錫及びはんだの剥離を抑制するための必須元素で
あり、含有量が０．１ｍａｓｓ％未満ではこの様な効果
は少なく、また５．０ｍａｓｓ％を越えて含有されても
その効果は飽和し、かえって溶融錫及びはんだの濡れ拡
がり性が劣化する。従って、Ｚｎ含有量は０．１〜５．
０ｍａｓｓ％とする。
あり、含有量が０．１ｍａｓｓ％未満ではこの様な効果
は少なく、また５．０ｍａｓｓ％を越えて含有されても
その効果は飽和し、かえって溶融錫及びはんだの濡れ拡
がり性が劣化する。従って、Ｚｎ含有量は０．１〜５．
０ｍａｓｓ％とする。
【００１０】また、本発明合金においてＦｅ粒子の大き
さと密度を上記のように規定した理由は、めっきの膨れ
とプレス金型の摩耗が、Ｆｅ粒子の粒子寸法１０μｍ、
粒子密度５個／ｍｍ2を境にして特に激しくなるためで
ある。好ましくは粒子寸法１０μｍ以上のＦｅ粒子が１
個／ｍｍ2以下、さらに好ましくは０個／ｍｍ2であり、
これはＦｅ含有量１．８％以下のとき達成しやすい。
さと密度を上記のように規定した理由は、めっきの膨れ
とプレス金型の摩耗が、Ｆｅ粒子の粒子寸法１０μｍ、
粒子密度５個／ｍｍ2を境にして特に激しくなるためで
ある。好ましくは粒子寸法１０μｍ以上のＦｅ粒子が１
個／ｍｍ2以下、さらに好ましくは０個／ｍｍ2であり、
これはＦｅ含有量１．８％以下のとき達成しやすい。
【００１１】
【発明の実施の形態】なお、めっきの膨れとプレス金型
の摩耗に対しては、Ｆｅ粒子は微細であるほど望まし
い。本発明では、Ｆｅ、Ｐの含有量を前述の範囲にする
ことで、１０μｍ以上のＦｅ粒子の低減に大きな効果が
あるが、さらにはＣｕの融点より１００〜１５０℃程度
高温（１１８０〜１２５０℃）に保持して溶湯に添加し
たＦｅの完全溶解を計り、またその温度より溶湯及び凝
固後の鋳塊の急冷を行うとＦｅ粒子の微細化にはより効
果がある。溶湯の冷却速度が小さいと、溶湯中で形成さ
れるＦｅ粒子が凝集する時間が長くなるため、溶湯の冷
却速度は０．３５℃／ｓ以上であることが望ましい。ま
た、凝固物の冷却速度についても、冷却速度が小さいと
Ｆｅの析出物が大きくなるため、凝固後３００℃まで２
℃／ｓ以上で冷却することが望ましい。
の摩耗に対しては、Ｆｅ粒子は微細であるほど望まし
い。本発明では、Ｆｅ、Ｐの含有量を前述の範囲にする
ことで、１０μｍ以上のＦｅ粒子の低減に大きな効果が
あるが、さらにはＣｕの融点より１００〜１５０℃程度
高温（１１８０〜１２５０℃）に保持して溶湯に添加し
たＦｅの完全溶解を計り、またその温度より溶湯及び凝
固後の鋳塊の急冷を行うとＦｅ粒子の微細化にはより効
果がある。溶湯の冷却速度が小さいと、溶湯中で形成さ
れるＦｅ粒子が凝集する時間が長くなるため、溶湯の冷
却速度は０．３５℃／ｓ以上であることが望ましい。ま
た、凝固物の冷却速度についても、冷却速度が小さいと
Ｆｅの析出物が大きくなるため、凝固後３００℃まで２
℃／ｓ以上で冷却することが望ましい。
【００１２】
【実施例】以下、本発明に関わるリードフレーム用銅合
金の実施例を説明する。表１に示す組成の銅合金を電気
炉にて大気中、木炭被覆下で溶解し、厚さ５０ｍｍ、幅
８０ｍｍ、長さ１８０ｍｍの鋳塊を溶製した。次いで、
各鋳塊は９００℃の温度より厚さ１５ｍｍまで熱間圧延
し、約７００℃で水中に投入して急冷した。続いて、熱
延材の表面疵取りを行った後、冷間圧延にて、厚さ０．
４５ｍｍに調整し、５５０℃の温度で１時間保持後、冷
却途中で４５０℃の温度に４時間保持する２段熱処理を
行った。
金の実施例を説明する。表１に示す組成の銅合金を電気
炉にて大気中、木炭被覆下で溶解し、厚さ５０ｍｍ、幅
８０ｍｍ、長さ１８０ｍｍの鋳塊を溶製した。次いで、
各鋳塊は９００℃の温度より厚さ１５ｍｍまで熱間圧延
し、約７００℃で水中に投入して急冷した。続いて、熱
延材の表面疵取りを行った後、冷間圧延にて、厚さ０．
４５ｍｍに調整し、５５０℃の温度で１時間保持後、冷
却途中で４５０℃の温度に４時間保持する２段熱処理を
行った。
【００１３】
【表１】
【００１４】この熱延材を２０％Ｈ2ＳＯ4で酸洗し、さ
らに厚さ０．２５ｍｍまで冷間圧延し、機械的性質及び
導電率の測定に供した。図１にこの冷延材の機械的性質
及び導電率を、表２に機械的性質、Ｆｅ粒子の形態、Ａ
ｇめっき性及び耐食性を示す。その測定手順等は下記の
通りである。 （Ｆｅ粒子）冷延材の断面ミクロ組織を光学顕微鏡（倍
率×１０００）で観察し、長径１μｍ以上の寸法のＦｅ
粒子の数をカウントし、Ｆｅ粒子の大きさを長径１０μ
ｍ以上、３μｍ以上１０μｍ未満、及び１μｍ以上３μ
ｍ未満に分類し、それぞれ１ｍｍ2当りの個数を調べ
た。 （Ａｇめっき性）Ｃｕ下地めっき：ＣｕＣＮ＋ＫＣＮ
浴、厚さ０．１２μｍ→Ａｇめっき：ＡｇＣＮ＋ＫＣＮ
浴、厚さ４μｍの処理を行った後、大気中で４５０℃の
温度で５分間加熱し、Ａｇめっき面のＳＥＭ観察によ
り、１ｍｍ2当りの加熱膨れ個数を調べた。 （耐食性）ＪＩＳＺ２３７１に準じて５時間露出する塩
水噴霧試験を行った後、表面の腐食状況を調べた。な
お、Ｎｏ．９の合金は脱酸不足により鋳塊中にブローホ
ールが多く加工できなかった。また、ＮＯ．７の合金は
熱間圧延にて割れが発生、同じく加工ができなかった。
従って、Ｎｏ．７及びＮｏ．９については、熱間圧延後
の冷延、熱処理などの工程を行わなかった。
らに厚さ０．２５ｍｍまで冷間圧延し、機械的性質及び
導電率の測定に供した。図１にこの冷延材の機械的性質
及び導電率を、表２に機械的性質、Ｆｅ粒子の形態、Ａ
ｇめっき性及び耐食性を示す。その測定手順等は下記の
通りである。 （Ｆｅ粒子）冷延材の断面ミクロ組織を光学顕微鏡（倍
率×１０００）で観察し、長径１μｍ以上の寸法のＦｅ
粒子の数をカウントし、Ｆｅ粒子の大きさを長径１０μ
ｍ以上、３μｍ以上１０μｍ未満、及び１μｍ以上３μ
ｍ未満に分類し、それぞれ１ｍｍ2当りの個数を調べ
た。 （Ａｇめっき性）Ｃｕ下地めっき：ＣｕＣＮ＋ＫＣＮ
浴、厚さ０．１２μｍ→Ａｇめっき：ＡｇＣＮ＋ＫＣＮ
浴、厚さ４μｍの処理を行った後、大気中で４５０℃の
温度で５分間加熱し、Ａｇめっき面のＳＥＭ観察によ
り、１ｍｍ2当りの加熱膨れ個数を調べた。 （耐食性）ＪＩＳＺ２３７１に準じて５時間露出する塩
水噴霧試験を行った後、表面の腐食状況を調べた。な
お、Ｎｏ．９の合金は脱酸不足により鋳塊中にブローホ
ールが多く加工できなかった。また、ＮＯ．７の合金は
熱間圧延にて割れが発生、同じく加工ができなかった。
従って、Ｎｏ．７及びＮｏ．９については、熱間圧延後
の冷延、熱処理などの工程を行わなかった。
【００１５】
【表２】
【００１６】図１にみられるように、Ｆｅ含有量が１．
２％に満たないと引張強さ、耐力、硬さが十分でない。
表２の結果から、Ｆｅ含有量２．２ｍａｓｓ％以下の合
金は長径１０μｍ以上のＦｅ粒子はなく、３〜１０μｍ
及び１〜３μｍの範囲のものもきわめて少ない。特にＦ
ｅ含有量１．８ｍａｓｓ％以下のものは１μｍ以上のＦ
ｅ粒子の晶出又は析出がなかった。また、Ｆｅ含有量
２．２ｍａｓｓ％以下の合金はＡｇめっき性、耐食性も
優れている。一方、Ｆｅ含有量２．２ｍａｓｓ％を越え
る合金は、Ｆｅ粒子の大きさと個数（特に１０μｍ以上
の個数）、Ａｇめっき性及び耐食性の点で劣っている。
２％に満たないと引張強さ、耐力、硬さが十分でない。
表２の結果から、Ｆｅ含有量２．２ｍａｓｓ％以下の合
金は長径１０μｍ以上のＦｅ粒子はなく、３〜１０μｍ
及び１〜３μｍの範囲のものもきわめて少ない。特にＦ
ｅ含有量１．８ｍａｓｓ％以下のものは１μｍ以上のＦ
ｅ粒子の晶出又は析出がなかった。また、Ｆｅ含有量
２．２ｍａｓｓ％以下の合金はＡｇめっき性、耐食性も
優れている。一方、Ｆｅ含有量２．２ｍａｓｓ％を越え
る合金は、Ｆｅ粒子の大きさと個数（特に１０μｍ以上
の個数）、Ａｇめっき性及び耐食性の点で劣っている。
【００１７】
【発明の効果】本発明に係るリードフレーム用銅合金は
半導体の組立工程で多く用いられるＡｇめっき性に優
れ、又素材の耐食性も高く、信頼性の高い合金である。
従って、本発明合金によって、歩留り向上、コストダウ
ン等の効果が得られるものである。また、機械的特性は
従来のＣＤＡ１９４合金とほぼ同等である。
半導体の組立工程で多く用いられるＡｇめっき性に優
れ、又素材の耐食性も高く、信頼性の高い合金である。
従って、本発明合金によって、歩留り向上、コストダウ
ン等の効果が得られるものである。また、機械的特性は
従来のＣＤＡ１９４合金とほぼ同等である。
【図１】Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ−Ｚｎ合金の冷延材の特性とＦ
ｅ含有量の関係を示す図である。
ｅ含有量の関係を示す図である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 9/00 H01L 23/48 H01L 23/50
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｆｅ：１．２〜２．２ｍａｓｓ％、Ｐ：
０．００５〜０．０８ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．１〜５．
０ｍａｓｓ％、残部がＣｕと不可避不純物からなり、長
径１０μｍ以上のＦｅ粒子の個数が０個／ｍｍ ２ である
ことを特徴とするリードフレーム用銅合金。 - 【請求項２】 Ｆｅ：１．２〜１．８ｍａｓｓ％、Ｐ：
０．００５〜０．０８ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．１〜５．
０ｍａｓｓ％、残部がＣｕと不可避不純物からなり、長
径１０μｍ以上のＦｅ粒子の個数が０個／ｍｍ ２ である
ことを特徴とするリードフレーム用銅合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22770396A JP3344687B2 (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | リードフレーム用銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22770396A JP3344687B2 (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | リードフレーム用銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1053825A JPH1053825A (ja) | 1998-02-24 |
| JP3344687B2 true JP3344687B2 (ja) | 2002-11-11 |
Family
ID=16865033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22770396A Expired - Lifetime JP3344687B2 (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | リードフレーム用銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3344687B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4527198B1 (ja) * | 2009-08-20 | 2010-08-18 | 三菱伸銅株式会社 | 電子機器用銅合金の製造方法 |
| JP5988794B2 (ja) * | 2012-09-14 | 2016-09-07 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 銅合金板材およびその製造方法 |
| JP6026934B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2016-11-16 | 株式会社神戸製鋼所 | Ｌｅｄのリードフレーム用銅合金板条 |
-
1996
- 1996-08-09 JP JP22770396A patent/JP3344687B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1053825A (ja) | 1998-02-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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