JPH01159337A - 高力高導電性銅合金 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、トランジスタや集積回路（ＩＣ）などの半導
体機器のリード材およびコネクター、端子、リレー、ス
イッチ等の導電性ばね材に適する高力、高導電性の銅合
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および封着性の良好なコ
バール（Ｐｃ−２９Ｎｉ−１６ｃｏ）、４２合金などの
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
多く使用されるようになってきたことと、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
放熱性の良い銅基合金が使われるようになってきた。

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］ 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ため、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ため
、耐熱性が良好であること。

（４）リードはリードを打ち抜き加工し、また曲げ加工
して作製されるものがほとんどであるため、これらの加
工性が良好であること。

（５）リードは表面に貴金属のめっきを行うため、これ
ら貴金属とのめっき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）価格が低置であること。

これら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、コバール、４２合金はい
ずれも一長一短があり、これらの特性のすべてを必ずし
も満足しえるものではない。

又、バネ材として用いられている黄銅は強度、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Ｎｉ。

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、ばね特性に優れた安価な合金の現
出が待たれていた。

本発明は、かかる従来の銅基合金のもつ欠点を改良し、
半導体機器のリード材及び導電性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。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、Ｃｒが０．１重量％以上２．０重量％以下、
Ｐが０．０ＨＪｆｍ％以上０．８重量％以下および重量
％でＰ　／　Ｃｒが０．６以下であり、あるいはさらに
Ｓｉ、Ｚｒ、ＡＩ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｆｅ。

Ｈｆ５Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、ＭＯ％Ｔｅ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．Ｏ
Ｉ重量％以上１６０重量％以下含み、残部Ｃｕ及び不可
避不純物からなり、ＣｒとＰの化合物あるいはＣｒとＰ
を主成分とする化合物がその銅合金中に分散してなるこ
とを特徴とする高力高導電性銅合金である。

すなわち、Ｃｕ−Ｃｒ系合金は時効処理により優れた導
電性とある程度の・強度を示すが、半導体機器のリード
材として強度が不十分であり、又、半導体機器のリード
材として充分な導電率を得るには、製造工程中に溶体化
処理や時効処理が必要となり、製造コストが高価になる
。

そこで、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、Ｃｕ−Ｃｒ
系合金にＰを添加することにより、鋳造時にＣｒとＰの
化合物が析出し、これら通常針状の化合物が銅合金中に
分散することにより、溶体化処理、時効処理を行うこと
なく、優れた電気および熱伝導性、機械的性質、酸化膜
密着性、半田付は性、耐熱性、プレス成形性、曲げ加工
性等を有する合金が得られた。

又、本発明では必要に応じて歪取りや時効等の熱処理を
行ってもよく、当然これらのことも包含する。

以下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。

Ｃｒの含有量を０．１重量％以上、２．０重量％以下と
するのは通常針状のＣｒ−Ｐ化合物の分散による強度向
上が得られるためであり、０．１重量％未満では十分な
強度が得られず、逆にＣｒの含有量が２．０重量％を超
えると、Ｃｒ−Ｐ化合物が粗大化し、加工性、導電性の
低下が見られるようになるため７である。

Ｐの含有量を０．０１重量％以上、０．８重量％以下と
するのは、Ｃｒ−Ｐ化合物の分散による強度向上が得ら
れるためであり、０．０１重量％以下では十分な強度が
得られず、逆にＰの含有量が０．８重量％を超えるとＣ
ｒ−Ｐ化合物が粗大化し、加工性、導電率の低下が見ら
れるようになるためである。

ＣｒとＰの含有量の比が重量％のＰ　／　Ｃｒで０．６
以下とするのは、導電率を大きく低下させることなく、
Ｃｒ−Ｐ化合物の分散による強度向上が得られるためで
あり、Ｐ　／　Ｃｒが０．６を超えると銅合金の素地中
にＣｒ−Ｐ化合物とならないＰが増し、導電率の低下が
著しく、加工性も害するためである。

さらに、Ｓｉ、Ｚｒ、ＡＩ、Ｂｅ、Ｃｏ。

Ｆｅ％　　Ｈｆ％　ＭｇＳ　ＮｉＳ　Ｓｎ、ＴＬＳ　Ｚ
ｎ、Ｍｏ、Ｔｅ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、これらの添加により、Ｃｒ−Ｐ化
合物の分散の均一、緻密化、Ｃｒ−Ｐ化合物と結びつい
ての複合化合物の形成、素地中への固溶等により、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、含有量を総量でｏ、ｏｉｉ量％以
上、■、０重量％以下とするのは０．０１重量％未満で
は前述の効果が期待できず、１．０重量％を超えると導
電率が著しく低下するからである。次に本発明を実施例
により具体的に説明する。

［実施例コ 第１表に示す本発明合金に係る各柾成分組成のインゴッ
トを、電気銅あるいは無酸素銅を原料として高周波溶解
炉で、大気、又は不活性雰囲気、あるいは真空中で溶解
、鋳造を行った。

次にこれらのインゴットの面側を行った後、８００℃で
１時間加熱し、熱間圧延で６１１１ｆｉｌの板とした。

この厚さ　６ＩＩＩＩの板を面側後冷間圧延で０．３ｎ
ｏ＋の板とした。

リード材の評価項目として強度、伸びを引張試験により
評価した。

電気伝導性（放熱性）は導電率（％ＩＡＣ３）によって
示した。繰返し曲げ性は曲げ半径０．３ＩＩＩＩＩｌの
折り曲げ治具を用い、９０″往復曲げを行い、破断まで
の回数をｉ’１ｌｌｌ定した。

半田付は性は垂直式浸漬法によって２３０±５℃の半田
浴（Ｓｎ６０％、Ｐｂ４０％）に５秒間浸漬して、半田
のぬれの状態を目視観察することにより評価した。

めっき密着性は試料に厚さ　３μのＡｇめっきを施し、
４５０℃にて５分間加熱し、表面に発生するフクレの有
無を顕微鏡観察により評価した。

これらの結果を比較合金とともに第１表に示した。第１
表かられかる様に本発明例は優れた導電率、強度、折り
曲げ性、半田付は性、めっき密着性を示す。これに対し
比較合金（１）はＣ’ｒＱが少く、強度が不充分である
。比較合金（２）はＰ量が少く、強度が不充分であり、
また、めっき密告性も悪い。比較合金（３）はＰ　／　
Ｃｒが０．６を超えており、Ｃｒに対してＰが過剰であ
り、導電率の低下が著しく、また折り曲げ性、半田付は
性、めっき密着性も悪い。比較合金（４）はＣｒ５ＰＱ
が多く、導電率が低下し、折り曲げ性、半田付は性、め
っき密着性も悪い。

［発明の効果〕 本発明によれば、溶体化処理、時効処理を行うことなく
、優れた電気および熱伝導性、機械的性質、酸化膜密着
性、半田付は性、耐熱性、プレス成形性、曲げ加工性等
を有する銅合金が得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｒが０．１重量％以上２．０重量％以下、Ｐが
   ０．０１重量％以上０．８重量％以下、および重量％で
   Ｐ／Ｃｒが０．６以下であり、残部がＣｕ及び不可避的
   不純物からなり、ＣｒとＰの化合物をその銅合金中に分
   散してなることを特徴とする高力高導電性銅合金。
2. （２）Ｃｒが０．１重量％以上２．０重量％以下、Ｐが
   ０．０１重量％以上０．８重量％以下、および重量％で
   Ｐ／Ｃｒが０．６以下であり、さらにＳｉ、Ｚｒ、Ａｌ
   、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、
   Ｚｎ、Ｍｏ、Ｔｅ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重量％以上１．０重量％以下含
   み、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、 ＣｒとＰを主成分とする化合物がその銅合金中に分散し
   てなることを特徴とする高力高導電性銅合金。