JPH01159336A

JPH01159336A - 半田耐熱剥離性に優れた高力高導電銅合金

Info

Publication number: JPH01159336A
Application number: JP31611087A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Watanabe; 宏昭渡辺; Masahiro Tsuji; 正博辻
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1987-12-16
Filing date: 1987-12-16
Publication date: 1989-06-22
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: JP2683903B2

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］本発明はトランジスタや集積回路などの半導体機器のリ
ード材、コネクター、端子、リレー、スイッチなどの導
電性ばね材に適する銅合金に関し、特に半田耐熱剥離性
に優れた銅合金に関するものである。

［従来の技術］従来、半導体機器のリード材としては、熱膨張係数が低
く、素子及びセラミックとの接着及び到着性の良好なコ
バール（Ｆ　ｅ　−２９Ｎ　ｉ　−１８Ｃｏ）、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ＩＣ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、パッケ
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為、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　。

モールド材の熱膨脹係数が近いこと。

（３）パッケージング時に種々の加熱工程が加わる為、
耐熱性が良好であること。

（４）リードはリード材を抜き打ち加工し、又曲げ加工
して作製されるものがほとんどである為、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為、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）　１ｉｌｌｉ格が紙庫であること。

又、従来電気機器用ばね、計測器用ばね、スイッチ、コ
ネクター等に用いられるばね用材料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。

［発明が解決しようとする問題点コ上述の半導体機器に対する各種の要求特性に対し、従来
より使用されている無酸素銅、錫入り銅、りん青銅、コ
バルト、４２合金はいずれも一長一短があり、これらの
特性をすべて満足するものではない。一方、Ｃｕ−Ｃｒ
−Ｚｒ合金は上記の要求特性をかなり満足するため、Ｃ
ｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金に若干の添加元素を加えた改良合金
が開発されてきた。しかし、近年半導体に対する信頼度
の要求がより厳しくなるとともに、小型化に対応した面
付実装タイプが多くなってきたため、従来問題とされて
いなかった半田耐熱剥離性が非常に重要な特性項目とな
ってきた。

すなわち、リードフレームとプリント基板とが半田付Ｃ
りをされるが、使用中外的温度及び通電による発熱によ
り最高１２０℃程度までリードフレーム、及び半田付は
部が温度上昇する。このような温度に長時間さらされる
と半田とリードフレームとの剥離が生じ、半導体が動作
しないり（が起こり得るため、寿命という観点から高信
頼度が要求される場合、この半田耐熱剥離性は最も重要
な特性の１つとなるわけである。とりわけ、Ｐ　Ｐ　Ｐ
　（ＦＬＡＴ　ＰＬＡＳＴＩＣＰＡＣＫＡＧＥ）やＰ　
Ｌ　ＣＣ（ＰＬＡＳＴＩＣＬＥＡＤＥＤ　ＣＨＩＰ　Ｃ
ＡＲＲＩＥＲ）に代表される面付実装タイプはプリント
基板に装入するのではなく、面接触になるため、より半
田耐熱剥離性が重要になってくるわけである。

また、ばね材料としての黄銅は強度、ばね特性が劣って
おり、又、強度、ばね特性の優れた洋白、りん青銅も洋
白は１８重量％のＮｉ１りん青銅は８重量％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。さらには電気
機器用等に用いられる場合、電気伝導度が低いという欠
点を有していた。従って導電性が良好であり、強度、ば
ね特性に優れた安価な合金の現出が待たれていた。

この導電性ばね材の分野でもＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金がか
なりの要求特性を満足することから、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ
合金に若干の添加元素を加えた改良合金が開発されてき
た。しかし、半導体機器のリード材と同様に、導電性ば
ね材でも接触抵抗低減、耐食性の向上等の理由でＳｎ又
は半田めっきが施され、又半田付けが実施される事が多
いため、先に述べたような半田耐熱剥離性が、近年の信
頼性向上の要求から極めて重要となってきている。

このような半田耐熱剥離性の厳しい要求に対し現状まで
に開発されたＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金では、満足すること
ができず、半田耐熱剥離性を改浮した高力高導電銅合金
の現出が待たれていた。

［問題点を解決するための手段］本発明は、上記従来の銅基合金の欠点を改良し、半導体
機器のリード材および半導体ばね材として好適な諸特性
を有する銅合金を提供しようとするものである。

すなわち、本発明はＣｒ０．１〜１．５重量％、Ｚ　ｒ
　０．０５〜１．０重量％、Ｚ　ｎ　０．０１〜３．Ｏ
ｆｆｉ量％を含み、あるいはさらにＡＩ、Ｂｅ、Ｃｏ、
Ｆｅ、Ｈｆ、Ｚｎｓ　Ｍｏ、Ｍｇｓ　Ｎｉｓ　Ｐ％Ｐｂ
、Ｓ　ｔ、５ｎＳＴｅ、Ｔ　ｉからなる群より選択され
た１種又は２Ｆ！以上を総量で０．Ｏ１〜１．０玉量％
を含み、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなることを特徴
とする半田耐熱剥離性に優れた高力高導電銅合金である
。

次に本発明合金を構成する合金成分の限定理由を説明す
る。

Ｃ「の含有量を０．１重量％以上１．５重量％以下とす
るのは、時効処理の際、微細なＣｒ粒による析出硬化が
期待でき、さらに、それに伴う耐熱性の向上が得られる
ためである。Ｃｒの含有量が０．１重量％未満では、前
述の効果が期待できず、逆に１．５重量％を超えるとめ
っき密着性、はんだ付性、加工性の劣化及び著しい導電
率の低下が起こるためである。

Ｚｒの含有量を０゜０５ｆ［！量％以上１．０ｆｆｉ量
％以下とするのは、析出硬化を促進させ、これに伴なう
耐熱性を得るためである。Ｚ「の含有量が０．０５重量
％未満では前述の効果が期待できず、ｔ、ｏｆｆｉ′ｍ
％を超えると、Ｃｒと同様にめっき密着性、はんだ付性
、加工性の劣化及び著しい導電率の低下が起こるためで
ある。

Ｚｎの含有量を０．０１重量％以上３．０ｆｆｆ量％以
下とするのは、Ｚｎ添加により導電率を大きく低下させ
ずに、半田耐熱剥離性が非常に改善できるためで、Ｚｎ
の含有量が０．０５重量％未満では前述の効果が小さく
、逆にＺｎの含有量が３．０重量％を超えると著しい導
電率の低下が起こるためである。

さらに、Ａｔ、Ｂｅ５ＣｏＳＦｅ％Ｈｆ。

Ｉ　ｎ％　ＭＯ％　Ｍｇ５Ｎｉｓ　Ｐ、Ｐｂ、Ｓ　ｉｓ
Ｓ　ｎ　ｓ　Ｔ　ｅ　ｓ　Ｔ　１からなる群より選択さ
れた１種又は２種以上を添加するのは、これらの添加に
よって導電率を大きく低下させずに、強度、耐熱性を向
上させる効果が期待できるためで、含有量が総量で０．
０１重量％未満では、前述の効果が期待できず、１．０
重量％を超えると著しい導電率の低下が起こるためであ
る。

［実施例］次に本発明の実施例を比較例とともに具体的に説明する
。

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、大気、不活性または還元性雰囲気中
で鋳造法により得た。

次にこれらインゴットの面側を行った後、９００℃で１
時間加熱し、熱間圧延で５ｍｍの板とし、熱間圧延終了
後、直ちに加工材を１℃／ｓｅｅ以上の速度で冷却した
。

この厚さ　５■の板を冷間圧延で０．２５ａｕｎの板と
し、４００℃で所定時間時効処理を行った。

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
り一往復を１回として破断までの曲げ回数をｎ１定し、
耐熱性を加熱時間５分における軟化温度により、電気伝
導性（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。これらの結果を
比較合金とともに第１表に示した。

本発明のポイントである半田耐熱剥離性については、素
材に５μｍの半田めっき（８０％Ｓｎ。

４０％　Ｐ　ｂ　）を施し、１５０℃の恒温槽に２ｏＯ
０時間まで保持し、１００時間毎に取り出して９０°曲
げ往復１回を施して、半田の剥離の有無を調べた。これ
らの結果を第１表に示した。

第１表の記載から本発明合金は半田耐熱剥離性が著しく
改善されて、半田の安定性が向上し、高力高導電鋼合金
として優れた特性を有するこ［発明の効果］本発明は、半導体機器のリード用銅合金及び導電性ばね
材として優れた電気及び熱伝導性、耐熱性、加工性、メ
ツキ密着性、半田付性、耐食性、ばね特性を有するばか
りでなく、半田耐熱剥離性をも著しく改善するものであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃｒ０．１〜１．５重量％、Ｚｒ０．０５〜１．
０重量％、Ｚｎ０．０１〜３．０重量％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半田耐熱剥
離性に優れた高力高導電銅合金。
（２）Ｃｒ０．１〜１．５重量％、Ｚｒ０．０５〜１．
０重量％、Ｚｎ０．０１〜３．０重量％及びＡｌ、Ｂｅ
、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｍｏ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐ
ｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｔｉからなる群より選択された
１種又は２種以上を総量で０．０１〜１．０重量％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
半田耐熱剥離性に優れた高力高導電銅合金。