JP3374037B2 - 半導体リードフレーム用銅合金 - Google Patents

半導体リードフレーム用銅合金

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JP3374037B2
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正明 栗原
立彦 江口
崇夫 平井
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THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Shinko Electric Industries Co Ltd
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THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Shinko Electric Industries Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は電子電気機器用のリ
ードフレームに好適な銅合金に関する。 【0002】 【従来の技術】従来より、半導体機器のリードフレーム
材としては、鉄系材料の他、電気伝導性および熱伝導性
に優れるCu−Sn系、Cu−Fe系などの銅系材料も
広く用いられている。ところで、前記リードフレーム材
には、強度、耐熱性、電気伝導性、および熱伝導性の
他、貴金属(Agなど)めっきや半田めっきが施される
ため、めっき性、半田接合性、表面平滑性が重視され
る。また条および板からリードフレームを成形する際の
寸法精度を確保するために、良好なエッチング性または
打抜加工性などの成形加工性が要求され、さらに、価格
面で実用的なことも重要である。そして、これらの要求
特性は、近年の半導体機器の高集積化、小型化、高機能
化、低コスト化などに対応してより厳しくなってきてい
る。特に、近年、リードフレームの多ピン化、小型化、
薄肉化などが進み、高度な寸法精度を確保するために良
好な成形加工性を有する材料が強く求められている。リ
ードフレームの成形加工法としては打抜加工法が主流で
あり、近年の技術革新により、多ピンまたはファインピ
ッチのリードフレーム、ピン数は少ないが多列に加工す
るマトリックス状のリードフレームなどが打抜加工によ
り製造されるようになり、材料の打抜加工性の重要性が
増している。また打抜加工はコスト的にも有利である。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】前述のCu−Sn系合
金およびCu−Fe系合金はリードフレーム材として広
く用いられているが、打抜加工性がやや劣る。その改善
策として、打抜加工性に優れるCu−Zn合金をベース
とする合金が特開平1−162737号公報や特開平5
−36878号公報に開示された。しかし、前者には応
力腐食割れが発生し易く、また100ピン以上の多ピン
リードフレームでは十分な打抜加工性が得られないとい
う問題があり、後者にはCu−Zn系合金の表面にPd
/Niめっきを施して応力腐食割れを改善したものであ
るが、リードを曲げ加工するとNiめっき層に亀裂が入
って応力腐食割れが生じるという問題がある。本発明
は、強度、導電性、曲げ加工性、打抜加工性、耐応力腐
食割れ性、製造加工性などに優れる半導体リードフレー
ム用銅合金の提供を目的とする。 【0004】 【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
Znを10〜35mass%、Snを0.5mass%を超え
2.0mass%以下、Bi、Se、Ca、Sr、ミッシュ
メタルよりなる群より選ばれた1種または2種以上を総
計で0.001〜0.5mass%含み、残部がCuと不可
避的不純物からなる銅合金であって、結晶粒径が15μ
mを超え35μm以下であることを特徴とする半導体リ
ードフレーム用銅合金である。 【0005】 【発明の実施の形態】本発明は、Cu−Zn合金をベー
スとし、その欠点である応力腐食割れを、Snを適量添
加することと、結晶粒径を適正に制御することにより改
善したものである。この他、Snは強度向上に、また結
晶粒径の適正化は曲げ加工性の改善に寄与する。 【0006】本発明において、Znは打抜加工時のバリ
の発生やリードの捩じれを極めて少なくして打抜加工性
を向上させる。その含有量を10〜35mass%に規定す
る理由は、10mass%未満ではその効果が十分に得られ
ず、35mass%を超えるとβ相が出現して冷間加工性が
悪化するためである。【0007】 Snは強度向上、耐応力腐食割れ性の改善
に寄与する。その含有量を0.5mass%を超え2.0ma
ss%以下に規定する理由は、0.5mass%以下ではその
効果が十分に得られず、2.0mass%を超えると導電性
および熱間加工性が低下するためである。 【0008】この発明で結晶粒径を15μmを超え35
μm以下に規定する理由は、結晶粒径が15μm以下で
も35μmを超えてもその曲げ加工性および耐応力腐食
割れ性の改善効果が十分に得られないためである。な
お、本発明において、結晶粒径はJIS−H0501に
準じて決定される。 【0009】請求項1記載の発明において、Bi、S
e、Ca、Sr、ミッシュメタルは打抜加工性の向上に
寄与する。これら元素の1種または2種以上の含有量を
総計で0.001〜0.5mass%に規定する理由は、
0.001mass%未満ではその効果が十分に得られず、
0.5mass%を超えると熱間加工性が低下するためであ
る。 【0010】請求項記載の発明において、さらに
i、Si、Cr、Zr、Fe、Co、Mn、Al、Mg
よりなる群より選ばれた1種または2種以上を総計で
0.001〜1mass%含有させて合金強度を高め打抜
加工性を改善することができる。これら元素の1種また
は2種以上の含有量を総計で0.001〜1mass%に規
定するのは、0.001mass%未満ではその効果が十分
に得られず、1mass%を超えると導電率および熱間加工
性が著しく低下するためである。 【0011】本発明において、リードフレーム材の強度
および耐熱性の向上に有効な添加元素として、Ti、I
n、Ba、Sb、Hf、Be、Nb、Pd、B、P、C
などが挙げられる。その添加量は導電率を大幅に低下さ
せない範囲が推奨される。また溶解鋳造時に混入するO
およびSの含有量を50ppm以下にすると、めっき
性、半田接合性、半田濡れ性などの表面特性が良好に保
持される。 【0012】 【実施例】次に、本発明の実施例について具体的に説明
する。 (実施例1) 表1に示す組成の合金を高周波溶解炉により溶解し、こ
れを6℃/秒の冷却速度で鋳造して厚さ30mm、幅1
00mm、長さ150mmの鋳塊を得た。次にこの鋳塊
を厚さ12mmに850℃で熱間圧延した。次にこの熱
間圧延材を厚さ9mmに両面面削して酸化皮膜を除去
し、次いで厚さ1.2mmに冷間圧延したのち不活性ガ
ス雰囲気中で530℃で1時間焼鈍し、次いで0.21
mmに冷間圧延したのち不活性ガス雰囲気中で530℃
で1時間焼鈍し、次いで0.15mmの板材に仕上げ圧
延した。 【0013】(比較例1) 表2に示す組成の合金(No.3〜5)を実施例1と同
じ方法により板材に加工した。 【0014】(比較例2) 表2に示す組成の合金(No.6、7)を焼鈍条件以外
は実施例1と同じ方法により板材に加工した。 【0015】(従来例1) 表2に示す組成の合金(No.8)を実施例1と同じ方
法により板材に加工した。 【0016】このようにして得られた各々の板材につい
て結晶粒径、引張強さ(TS)、導電率(E
C)、曲げ加工性、打抜加工性、耐応力腐食割れ
性を下記方法により調べた。結果を表3、4に示す。表
では、Bi、Se、Ca、Sr、ミッシュメタル
からなる群の元素は第一群添加元素と記した。 結晶粒径:結晶組織を光学顕微鏡(200倍)により
観察しJIS−H0501の切断法に準じて測定した。 引張強さ(TS):JIS−Z2241に準じて測定
した。 導電率(EC):JIS−H0505に準じて測定し
た。 曲げ加工性:板材を幅10mm、長さ50mm(長さ
方向と圧延方向が平行)に切出し、これに曲げ半径0.
1mmでW曲げし、曲げ部における割れの有無を50倍
の光学顕微鏡で目視観察した。割れおよび肌荒れの無い
ものを○、肌荒れが生じたものを△、割れが生じたもの
を×と評価した。 打抜加工性:板材にSKD11製金型で1mm×5m
mの角穴を開け、5001回目から10000回目まで
の打抜分からサンプルを20個無作為に抽出し、サンプ
ルのバリの大きさを測定した。また打抜面を観察して破
断部の厚さaを計測し、サンプルの厚さbに対する破断
部割合(a/b)×100%を求めた。この破断部割合
は打抜加工性の目安の1つとされ、この割合が大きい程
打抜加工性が良好で、打抜での歩留まりが高く、かつ加
工が精密に行えると評価される。 耐応力腐食割れ性(耐SCC性):板材から幅8m
m、長さ50mm(長さ方向と圧延方向が平行)の引張
試験片を切出し、これをJIS−C8306に準拠する
アンモニア雰囲気に曝露した。このサンプルの両端に2
0kgf/mm2の定荷重をかけ破断までの時間を測定
した。 【0017】 【表1】 【0018】 【表2】 【0019】 【表3】【0020】 【表4】 【0021】表3、4より明らかなように、本発明例の
No.1〜2はいずれも、総ての特性に優れている。こ
れに対し、比較例のNo.3はZnおよびSnが少ない
ため、従来例のNo.8はSnが添加されていないた
め、いずれも引張強さが低く打抜加工性が悪化した。ま
た比較例のNo.4、5はZn、Snのいずれかが多い
ため製造加工性に劣った。No.6、7は焼鈍条件が適
正でなく結晶粒径が本発明の規定値外となり曲げ加工性
が低下した。 【0022】 【発明の効果】以上に述べたように、本発明の半導体リ
ードフレーム用銅合金は、打抜加工性に優れるCu−Z
n合金をベースとし、これにSnなどを適量添加しまた
結晶粒径を制御して耐応力腐食割れ性などを改善したも
ので、強度、導電性、曲げ加工性、打抜加工性、耐応力
腐食割れ性、製造加工性などに優れ、工業上顕著な効果
を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 崇夫 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古河電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−173231(JP,A) 特開 平6−228684(JP,A) 特開 昭64−28337(JP,A) 特開 平4−224645(JP,A) 特開 平5−33087(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 9/00 H01L 23/48

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 Znを10〜35mass%、Snを0.5
    mass%を超え2.0mass%以下、Bi、Se、Ca、S
    r、ミッシュメタルよりなる群より選ばれた1種または
    2種以上を総計で0.001〜0.5mass%含み、残部
    がCuと不可避的不純物からなる銅合金であって、結晶
    粒径が15μmを超え35μm以下であることを特徴と
    する半導体リードフレーム用銅合金。
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