JPH03162536A

JPH03162536A - めっき耐熱剥離性を改善した高力高導電銅合金

Info

Publication number: JPH03162536A
Application number: JP30224789A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tsuji; 正博辻
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1989-11-22
Publication date: 1991-07-12

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（ｒｃ）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
チ等の導電性ばね材に適する銅合金に関するものである
。

（従来の技術及び問題点）従来、半導体機器リード材としては、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い
わゆるコバール（Ｆｅ−２９Ｎｉ−１６Ｇｏ）、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。

従来から半導体機器のリード材として一般に要求される
特性は以下のようなものである。

（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こと。

（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
熱膨張係数が近く、リードの表面に生成される酸化膜の
密着性が良好であること。

（３）　　バ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）　　リードはリード材を打ち抜き加工し、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。アウターリード部に半田付けするものが多いので、
良好な半田付け性を示すとともに、使用時の経時変化に
対して耐剥離性を有すること。

（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）価格が低廉であること。

近年、集積度の向上とともに多ビンリードフレームが多
くなってきており、板厚の薄肉化、ビン幅、ピッチをせ
ばめる事が検討されている。従って、プレス、エッチン
グの加工及びアセンブリ工程中に変形し易くなついてお
り、リード強度の高い銅合金が強く求められている。

また、表面実装方式が主流となってきており、上記多ビ
ン傾向とあいまって、多ビン表面実装品が信頼度高く、
半田接合され、使用時の経時変化に対して耐剥離性を有
することがますます厳しく要求されている。

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。特に、高強度材としてはりん青銅が多く用い
られているが、近年のニーズ変化に対応するには高強度
を維持しつつ半田の耐剥離性を改善する必要がある。

また、従来から電気機器用ばね、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、り
ん青銅が最も広く使用されていた。

しかし、ばね用部品も小型化、表面実装化が進展してお
り、また、自動車等の高熱にさらされるような厳しい環
境下での使用が多くなってきている。

従って、高強度で加工性がよく、かつめっき性、半田の
耐剥離性が良好な材料が強く望まれている。

（問題点を解決するための手段）本発明はかかる点に鑑みなされたもので、従来の銅合金
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するも
のである。

本発明は、Ｓｎ　２，０超〜ｌｏ．ＯＷｔ％、Ｐ　０．
００５　〜０．０８ｗｔ％、Ｎｉ　０．０５　〜１．０
ｗｔ％、Ｚｎ　０．０５　〜３．０ｗｔ％を含み、残部
銅及び不可避的な不純物からなる合金の結晶粒度を１０
μｍ以下、表面粗さとしてＲｍａｘ　０，７μｍ以下、
Ｒａ　０．０８μｍ以下とすることを特徴とするめっき
耐熱剥離性を改善した高力高導電銅合金及びＳｎ　２，
０超〜１０．Ｏｗｔ％、Ｐ　０．Ｏｏ５〜０．０８ｗｔ
％、Ｎｉ　０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ　０．０５　
〜３．０ｗｔ％、副或分としてＭｎ％Ｃｒ％Ｃｏ，　Ａ
Ｉ、Ｆｅ，　Ｓｉ％Ｔｅ％Ｎｂ％Ｔｉ，　Ｚｒ，Ａｇ，
　Ｉｎのうちｌ種又は２種以上を総量で０．０１〜１．
０ｗｔ％を含み、残部銅及び不可避的な不純物からなる
合金の結晶粒度を１０μｍ以下、表面粗さとしてＲｍａ
ｘ　０．７ｐｒｎ−以下、Ｒａ０．０８μｍ以下とする
ことを特徴とするめっき耐熱剥離性を改善した高力高導
電銅合金並びに該合金の最終圧延の後、歪取り焼鈍を行
うことを特徴とする前記記載の高力高導電銅合金である
。

（発明の具体的説明）次に、本発明合金を構威する合金或分及び事項の限定理
由を説明する。

Ｓｎの含有量を２．０超〜１０．Ｏｗｔ％とする理由は
、Ｓｎ含有量が２ｗｔ％以下では、他成分の共添をとも
なっでも期待する強度が得られず、逆にＳｎ含有量がｌ
ｏ．ｏｗｔ％を超えると導電率が低下するとともに、加
工性も低下するためである。

Ｐ含有量を０．００５〜０．０８Ｗｔ％とする理由は、
Ｐ含有量が０，Ｏ０５ｗｔ．％未満ではＰ含有による強
度と耐熱性向上は顕著ではなく、Ｐ含有量が０．０８ｗ
ｔ％を超えるとめっき耐熱剥離性の低下が著しくなるた
めである。

Ｎ１含有量を０．０５〜１．０ｗｔ％とする理由は、Ｎ
ｉ含有量が０．０５ｗｔ％未満ではＮｉ添加による強度
改善は顕著ではなく、Ｎｉ含有量が１．０ｗｔ％を超え
ると、めっき耐熱剥離性を低下させるようになるためで
ある。

Ｚｎは酸化膜の密着性の向上及びめっき耐熱剥離性の向
上に顕著な効果を有する成分であるが、Ｚｎ含有量が０
．　０５ｗｔ％未満では、Ｚｎ含有による前述の効果が
得られず、Ｚｎ含有量が３．０ｗｔ％を超えると導電率
の低下が著しくなるためである。さらに副成分としてＭ
ｎ％Ｃｒ，　Ｃｏ，　ＡＩ，　ＦｅＳＳｉ、Ｔｅ，　Ｎ
ｂ，　Ｔｉ，　Ｚｒ，　Ａｇ、Ｉｎのうち１種又は２種
以上を総量で０．０１〜１．０ｗｔ％とする理由は、こ
れらの添加により強度、耐熱性が向上するが、０．０Ｉ
ｗｔ％未満ではその効果があまり期待できず、また、１
．０ｗｎ％を超えると加工性、導電性を低下させるため
である。

結晶粒度を１０μｍ以下とする理由は、結晶粒を微細化
する事により、プレス、エッチングといった加工性を改
善するととに強度を向上する事ができるためであり、１
０μｍを超えるとこの効果が認められないためである。

表面粗さとしてＲｍａｘ　０．７μｍ以下、Ｒａ　０．
０８μｍ以下とする理由は、表面粗さを平坦にする事に
より、めっき密着性を向上させ、また、ｖ１密な電着粒
をつけ耐熱剥離性を向上させる事ができるためであるが
、Ｒｍａｘ　０．７μｍ，　Ｒａ　０．０８μｍを超え
るとこの効果が認められないためである。ここでいう最
大高さ（Ｒｍａ＊　）とは、ＪＩＳ規格の定義による断
面曲線から基車長さだけ抜き取った部分の平均線に平行
な２直線で抜取り部分を挾んだとき、この２直線の間隔
を断面曲線の縦倍率の方向に測定して、この値をマイク
ロミリメートル（μｍ）で表わしたものをいう。又中心
線平均粗さ（Ｒａ）とは、粗さ曲線からその中心線の方
向に測定長さＬの部分を抜取り、この抜取り部分の中心
線をＸ軸、縦倍率の方向をＹ軸とし粗さ曲線をｙ＝ｆ　
（ｘ）で表わしたときに求められる値をマイクロミリメ
ートル（μｍ）で表わしたものをいう。

最終圧延の後、歪取り焼鈍を行う理由は、歪取り焼鈍を
行うことによりばね性が向上するとともに、曲げ等の加
工性が向上するためである。

以下に本発明材料の実施例をもって説明する。

実施例第１表に示される本発明合金に係る各種成分組成のイン
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、不活性または還元性雰囲気中で溶解鋳造
した。

次に、これを８００℃で均質化焼鈍した後、冷間圧延で
３．０ｍｍの板とした。さらに５００℃にて１時間焼鈍
したのち冷間圧延でｌ．ｏｍｍとした。この板に各種条
件で焼鈍を施し、結晶粒度が１０μｍ以下となるように
調整したのち、冷間圧延で厚さ０．５馴の板とした。な
を、表面粗さは圧延ロールの研削粗さを細かくする事に
より、又圧延条件（圧延速度、張力、圧延油等）を選択
する事によりＲｍａｘ　０．７μｍ以下、Ｒａ　０．０
８μｍ以下とした。これを１５０℃〜５００℃の各種温
度で歪取り焼鈍を行い、強度、伸びを引張試験により評
価し、ばね性をＫｂ値により評価した。放熱性の評価と
して電気伝導性を導電率（％ＩＡＣＳ）によって示した
。

電気伝導性と熱伝導性は相互に比例関係にあり、導電率
で評価し得るからである。

めっき耐熱剥離性の評価としては、９０Ｓｎ／１０Ｐｂ
はんだめっきをＣｕ下地ｌμｍ施した上に８μｍ施し、
この試料を１５０℃、５００ｈｒ加熱後０．５Ｈの９０
゜曲げを行い、剥離の有無を評価した。これらの結果を
比較合金とともに第１表に示した。

第１表に示すごとく本発明の合金隘１〜１０は組成、結
晶粒度及び表面粗さ共に規程内に入っており長時間加熱
後の曲げ試験を行っても半田の剥離が無く、めっき耐熱
剥離性が著しく改善されており、半導体機器のリード材
及び導電性ばね材として好適な材料であるといえる。

一方、比較合金Ｎｌｌｌｌ−１４は従来のりん青銅であ
り、本発明合金と比べて強度、ばね性、導電性は遜色な
いが、めっき耐熱剥離性に劣っている。

（発明の効果）このような本発明合金は、優れた強度、ばね特性を具備
したままめっき耐熱剥離性を改善した銅合金であり、特
に近年の多ビンリードフレーム、表面実装方式のリード
フレーム、ばね用銅合金として最適なものである。

以下余白

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｓｎ２．０超〜１０．０ｗｔ％、Ｐ０．００５〜
０．０８ｗｔ％、Ｎｉ０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ０
．０５〜３．０ｗｔ％を含み、残部銅及び不可避的な不
純物からなる合金の結晶粒度を１０μｍ以下、表面粗さ
としてＲｍａｘ０．７μｍ以下、Ｒａ０．０８μｍ以下
とすることを特徴とするめっき耐熱剥離性を改善した高
力高導電銅合金。
（２）Ｓｎ２．０超〜１０．０ｗｔ％、Ｐ０．００５〜
０．０８ｗｔ％、Ｎｉ０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ０
．０５〜３．０ｗｔ％、副成分としてＭｎ、Ｃｒ、Ｃｏ
、Ａｌ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔｅ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｇ、
Ｉｎのうち１種又は２種以上を総量で０．０１〜１．０
ｗｔ％を含み、残部銅及び不可避的な不純物からなる合
金の結晶粒度を１０μｍ以下、表面粗さとしてＲｍａｘ
０．７μｍ以下、Ｒａ０．０８μｍ以下とすることを特
徴とするめっき耐熱剥離性を改善した高力高導電銅合金
。
（３）最終圧延の後、歪取り焼鈍を行うことを特徴とす
る請求項第１項及び第２項記載のめっき耐熱剥離性を改
善した高力高導電銅合金。