JPH0425339B2 - - Google Patents

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JPH0425339B2
JPH0425339B2 JP61252642A JP25264286A JPH0425339B2 JP H0425339 B2 JPH0425339 B2 JP H0425339B2 JP 61252642 A JP61252642 A JP 61252642A JP 25264286 A JP25264286 A JP 25264286A JP H0425339 B2 JPH0425339 B2 JP H0425339B2
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JP61252642A
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Masato Asai
Michiaki Terashita
Yoshimasa Ooyama
Shigeo Shinozaki
Shoji Shiga
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は強度が高く、導電率及び耐熱性が優
れ、かつ加工性やメツキ性が良好で、ハンダとの
界面強度の経時劣化を起さない電子機器用銅合金
とその製造法に関するものである。 〔従来の技術〕 一般に電子機器用材料、例えばコネクター、端
子、半導体機器材、特に半導体機器用リードフレ
ームには下記の特性が要求されている。 (1) 強度が高く、耐熱性が良いこと。 (2) 放熱性、即ち熱伝導性が高いこと。 (3) 電気伝導性が高いこと。 (4) フレーム形成後の曲げ加工性が良いこと。 (5) メツキ密着性及び樹脂とのモールド性が良い
こと。 (6) ハンダとの接合部の経時劣化がないこと。 従来半導体機器用リードフレームには、主とし
て42合金(Fe−42wt%Ni)が用いられている。
この合金は引張強さ63Kg/mm2、耐熱性670℃(30
分間の加熱により初期強度の70%の強度になる温
度)の優れた特性を示すが、導電率は3%IACS
程度と劣るものである。 近年半導体素子は集積度の増大及び小型化と同
時に高信頼性が求められるようになり、半導体素
子の形態も従来のDIP型ICからチツプキヤリアー
型やPGA型へと変化しつつある。このため半導
体素子用のリードフレームも薄肉、小型化され、
同時に42合金を上回る特性が要求されるようにな
つた。即ち薄肉化による構成部品の強度低下を防
ぐための強度の向上と、集積度の増大による放熱
性向上のために熱伝導性と同一特性である導電率
の向上、更に優れた耐熱性と、半導体のフレーム
上の固定及び半導体からリードフレームの足の部
分の配線へのボンデイング前処理としてのリード
フレーム表面へのメツキ性及びメツキ密着性、更
に封止樹脂とのモールド性の向上、更には信頼性
の問題としてフレームと基板との接合におけるハ
ンダ接合強度の経時劣化が無いことが望まれてい
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記42合金は導電率が3%IACSと低く、放熱
性が劣る欠点があり、これに代えて銅合金を用い
れば導電率を50〜80%IACSと飛躍的に向上させ
ることができるも、42合金と同等の他の特性を得
ることは困難であつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、42合金と
同等以上の強度及びはるかに優れた導電性を有
し、半導体機器用リードフレームに要求される上
記特性を満足する電子機器用銅合金とその製造法
を開発したものである。 即ち本発明合金の一つは、Ni1.2〜3.5wt%(以
下wt%を%と略記)、Si0.2〜0.8%の範囲内でNi
とSiの比(Ni/Si)が2〜6となるようにNiと
Siを含み、かつZn0.05〜5.0%とSn2.0〜6.0%と
Ag,Nb,Caの何れか1種以上を合計0.0005〜
0.3%とを含み、O2含有量を40ppm以下、析出物
の大きさ10μ以下に制限し、残部Cuと不可避的不
純物からなることを特徴とするものである。 また本発明合金の他の一つは、Ni1.2〜3.5%、
Si0.2〜0.8%の範囲内でNiとSiの比(Ni/Si)が
2〜6となるようにNiとSiを含み、かつZn0.05
〜5.0%とSn2.0〜6.0%とAg,Nb,Caの何れか
1種以上を合計0.0005〜0.3%とを含み、更に
Mn,Mg,Sb,Fe,Co,V,Ti,Zr,Cr,Al,
In,Auの何れか1種以上を合計2.0%以下を含
み、O2含有量を40ppm以下、析出物の大きさを
10μ以下に制限し、残部Cuと不可避的不純物から
なることを特徴とするものである。 また本発明製造法は、Ni1.2〜3.5%、Si0.2〜
0.8%の範囲内でNiとSiの比(Ni/Si)が2〜6
となるようにNiとSiを含み、かつZn0.05〜5.0%
とSn2.0〜6.0%とAg,Nb,Caの何れか1種以上
を合計0.0005〜0.3%とを含み、又はこれにMn,
Mg,Sb,Fe,Co,V,Ti,Zr,Cr,Al,In,
Auの何れか1種以上を合計2.0%以下含み、O2
有量を40ppm以下に制限し、残部Cuと不可避的
不純物からなる合金鋳塊に、熱間加工と冷間加工
を施した後、550〜900℃で5秒〜12時間の条件下
での再結晶組織状態から冷却を行う熱処理を行
い、しかる後冷間加工と250〜850℃で5秒〜12時
間の熱処理を1回以上繰返し行なうことを特徴と
するものである。 〔作用〕 本発明合金は上記組成からなり、Ni含有量を
1.2〜3.5%、Si含有量を0.2〜0.8%の範囲内におい
て、NiとSiの比(Ni/Si)が2〜6となるよう
に含有せしめたのは、十分な強度と導電率を有
し、かつメツキ性、鋳造性及び加工性を良好なも
のとするためで、Ni含有量とSi含有量の何れか
が下限未満ではNiとSiの共存による効果が小さ
く、上限を超えるとハンダ付け性を悪化させると
共に加工性、特に熱間加工性を著しく低下して製
造性を阻害するためである。またNiとSiの比
(Ni/Si)が2〜6より外れると、上記特性やハ
ンダ付け性を大きく低下する。 Zn含有量を0.05〜5.0%と限定したのは、Znは
ハンダ接合の経時劣化を抑制し、Ag,Nb,Ca
(第1副成分)との共存により、その効果をより
大きく、一層ハンダ付け性を良好なものとするた
めで、下限未満ではその効果が得られず、上限を
越えると導電率の低下が著しくなるためである。
Sn含有量を2.0〜6.0%と限定したのは、Snは強度
を向上すると共に、延性を改善し、曲げ加工性を
向上するも下限未満ではその効果が薄く、上限を
越えると鋳造性や熱間加工性を悪くするためであ
る。 第1副成分の何れか1種以上の単独又は合計含
有量を0.0005〜0.3%と限定したのは、これ等は
何れも脱O2作用を有し、健全な鋳塊を得ること
を可能にすると共に、銅合金とハンダとの接合部
におけるCuの拡散を抑制し、ハンダ接合強度の
経時劣化を抑え、電子部品等に用い、その信頼性
を向上する。更に熱間加工等の高温からの冷却時
にNixSiの析出を抑制し、強度に代表される機械
的性質を向上し、製造性を良好なものとする。し
かして単独又は合計含有量が下限未満では効果が
薄く、上限を越えると鋳造性や熱間加工性を悪く
するためである。 Mn,Mg,Sb,Fe,Co,V,Ti,Zr,Cr,
Al,In,An(第2副成分)の何れか1種以上の単
独又は合計含有量を2.0%以下と限定したのは、
これ等は何れも脱O2、脱S作用が大きく、鋳塊
の健全性や熱間加工性を向上し、製造性を良好に
する働きを示し、成型加工性、特に曲げ加工時の
表面性状や寸法精度を良好にする。しかして何れ
も単独又は合計含有量が上限を越えると、鋳造性
や熱間加工性を悪くする。 O2含有量を40ppm以下に制限したのは、O2
NixSiの均一析出に有害で40ppmを越えると粗大
析出物を形成しやすくなり、そのため強度の向上
を阻害するばかりか、メツキ性、ハンダ付け性及
び曲げ加工性を劣化するためである。また析出物
の大きさを10μ以下と制限したのは、析出物の大
きさは強度、メツキ密着性、ハンダ付け性及び曲
げ加工性を大きく左右し、析出物の大きさが10μ
を越えると前記特性を損ねるためで、望ましくは
3μ以下とするとよい。またこれ等析出物の分布
密度は10000個/mm2以内とすることが望ましい。 次に本発明合金の製造において、上記組成の合
金に熱間加工とそれに続く冷間加工を施した後、
550〜900℃で5秒〜12時間の熱処理を行なうこと
により再結晶させ、冷却後冷間加工と250〜850℃
で5秒〜12時間の熱処理を1回以上繰返すことに
より、NixSiを析出させて、その析出効果と加工
硬化により強度、導電性、曲げ加工性等の諸特性
を合せ得たものである。しかして熱間加工とそれ
に続く冷間加工後の熱処理を550〜900℃で5秒〜
12時間と限定したのは、温度が550℃未満でも、
時間が5秒未満でも、再結晶が不十分となり、そ
の後の工程においてバラツキを生じ、製品の不安
定を招き、温度が950℃を越えると結晶粒の成長
が著しく進み、結晶粒が粗大化して曲げ加工性を
大巾に低下し、また12時間を越えて熱処理するこ
とは、より以上の特性の改善が望めないばかり
か、コスト面や生産性を悪化するためである。尚
熱処理後の冷却は導電率を優先する場合には30
℃/sec未満の冷却速度で行ない、強度を優先す
る場合には30℃/sec以上の冷却速度で行なうこ
とが望ましい。 上記熱処理後の冷間加工に続く熱処理を250〜
850℃で5秒〜12時間と限定したのは、温度が250
℃未満でも、時間が5秒未満でも加工性が著しく
悪化し、製造が困難となり、温度が850℃を越え
るとNixSiの析出が不十分となつたり、再固溶を
起し、導電性を回復させることが困難となるため
である。また12時間を越えて熱処理することは、
より以上の特性の改善が望めないばかりか、コス
ト面や生産性を著しく悪化する。尚この熱処理に
おいて、導電性を優先する時には、450〜850℃で
5秒〜12時間、望ましくは600〜850℃で15秒〜5
時間処理し、特に導電性と合せて強度を得ようと
する時には熱処理後の冷間加工率を大きくするの
がよく、加工率40%までは他の諸特性、特に曲げ
加工性を劣化させることなく良好な強度を得るこ
とができる。またより以上の強度を得たい場合に
は前記再結晶させる熱処理後の冷却を30℃/sec
以上した合金を用い、250〜450℃の温度で5秒〜
12時間熱処理するとよい。 尚本発明合金の製造において、熱間加工は700
〜850℃で開始し、終了後NixSi等の析出物を固
溶状態に保つておく点から迅速に冷却することが
望ましいが、徐冷以外の冷却であれば特性にあま
り影響を及ぼさない。また最終の冷間加工後、
200〜550℃の調質焼鈍、テンシヨンレベラー、テ
ンシヨンアニーリング等と組合せることにより、
より高い特性を得ることができる。 〔実施例〕 第1表に示す組成の銅合金を冷却鋳型を用いて
半連続鋳造し、850℃で熱間圧延を施してから面
削して厚さ10mmの板とした。これに加工率96%の
冷間圧延を加えて厚さ0.4mmの板とした後、830℃
で100秒間熱処理して急冷した。しかる後加工率
25%の冷間圧延を施して厚さ0.3mmの板とし、更
に400℃で1時間熱処理した後、加工率16.7%の
冷間圧延を施して厚さ0.25mmの板とし、これに
250℃、30分の調質焼鈍を施した。これ等につい
て析出物粒径及び析出物の分布密度を測定し、そ
の結果を第1表に併記した。また引張強さ、伸
び、導電率、曲げ加工性、ハンダ接合強度、応力
腐食割れ及びメツキ性を試験し、その結果を従来
材である42合金(Fe−42%Ni)、C194(Cu−2.3
%Fe−0.12%Zn−P)及びリン青銅(Cu−6%
Sn−P)と比較して第2表に示す。 引張強さ及び伸びはJIS−Z2241に基づいて測
定し、導電率はJIS−H0505に基づいて測定した。
曲げ加工性はJIS−Z2248のVブロツク法により
試験を行ない、試験片表面に割れを生じさせる最
少曲げ半径(R)を同試験片の厚さ(t)で割つ
た値(R/t)で示した。ハンダ接合強度は25mm
角のサンプルを切り出し、これに直径2mmの無酸
素銅線を60/40共晶ハンダにより直径9mmの部分
に接合した後、150℃で500時間加速試験を施して
から引張試験を行なつて求めた。応力腐食割れは
JIS−C8306に準じ、3vol%NH3上記中の定荷重
法により割れ時間を求めた。荷重は引張強さの50
%とした。メツキ性はホウフツ化物浴を用いて
Sn−5%Pb合金を7.5μの厚さにメツキしてから
105℃で2000時間保持した後、180゜に折曲げ、折
曲げ部のメツキ層の剥離を検鏡した。
【表】
【表】
〔発明の効果〕
このように本発明によれば優れた導電性と強度
を合せて有し、同時に良好な曲げ加工性とハンダ
付け性を有し、電子機器用材料、特にリードフレ
ーム、コネクター、スイツチ等に使用し、その薄
肉化及び小型化を可能にする等工業上顕著な効果
を奏するものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Ni1.2〜3.5wt%、Si0.2〜0.8wt%の範囲内で
    NiとSiの比(Ni/Si)が2〜6となるようにNi
    とSiを含み、かつZn0.05〜5.0wt%とSn2.0〜
    6.0wt%とAg,Nb,Caの何れか1種以上を合計
    0.0005〜0.3wt%とを含み、O2含有量を40ppm以
    下、析出物の大きさ10μ以下に制限し、残部Cuと
    不可避的不純物からなる電子機器用銅合金。 2 Ni1.2〜3.5wt%、Si0.2〜0.8wt%の範囲内で
    NiとSiの比(Ni/Si)が2〜6となるようにNi
    とSiを含み、かつZn0.05〜5.0wt%とSn2.0〜
    6.0wt%とAg,Nb,Caの何れか1種以上を合計
    0.0005〜0.3wt%とを含み、更にMn,Mg,Sb,
    Fe,Co,V,Ti,Zr,Cr,Al,In,Auの何れ
    か1種以上を合計2.0wt%以下を含み、O2含有量
    を40ppm以下、析出物の大きさを10μ以下に制限
    し、残部Cuと不可避的不純物からなる電子機器
    用銅合金。 3 Ni1.2〜3.5wt%、Si0.2〜0.8wt%の範囲内で
    NiとSiの比(Ni/Si)が2〜6となるようにNi
    とSiを含み、かつZn0.05〜5.0wt%とSn2.0〜
    6.0wt%とAg,Nb,Caの何れか1種以上を合計
    0.0005〜0.3%とを含み、又はこれにMn,Mg,
    Sb,Fe,Co,V,Ti,Zr,Cr,Al,In,Auの
    何れか1種以上を合計2.0wt%以下含み、O2含有
    量を40ppm以下に制限し、残部Cuと不可避的不
    純物からなる合金鋳塊に、熱間加工と冷間加工を
    施した後、550〜900℃で5秒〜12時間の条件下で
    の再結晶組織状態から冷却を行う熱処理を行い、
    しかる後冷間加工と250〜850℃で5秒〜12時間の
    熱処理を1回以上繰返し行なうことを特徴とする
    電子機器用銅合金の製造法。
JP25264286A 1986-09-30 1986-10-23 電子機器用銅合金とその製造法 Granted JPS63109133A (ja)

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KR1019870008521A KR950004935B1 (ko) 1986-09-30 1987-08-04 전자 기기용 구리 합금
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