JPH0788546B2 - 電子機器用銅合金とその製造法 - Google Patents
電子機器用銅合金とその製造法Info
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- JPH0788546B2 JPH0788546B2 JP10693287A JP10693287A JPH0788546B2 JP H0788546 B2 JPH0788546 B2 JP H0788546B2 JP 10693287 A JP10693287 A JP 10693287A JP 10693287 A JP10693287 A JP 10693287A JP H0788546 B2 JPH0788546 B2 JP H0788546B2
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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、導電性及び耐熱製が優れ、かつ加
工性やメッキ密着性が良好で、ハンダとの界面強度の経
時劣化を起すことが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〕 一般に半導体機器、例えば半導体のリードフレームには
下記の特性が要求されている。
工性やメッキ密着性が良好で、ハンダとの界面強度の経
時劣化を起すことが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〕 一般に半導体機器、例えば半導体の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（電気伝導性）が高いこ
と、 （３）フレーム形成後の曲げ成型性が良いこと、 （４）メッキ密着性及び樹脂とのモールド性が良いこ
と、 （５）ハンダとの接合部の経時劣化が無いこと、 従来電子機器の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63
kg/mm2、耐熱性670℃（30分間の加熱により初期強度の7
0％の強度になる温度）の優れた特性を示すも、導電率
は３％IACS程度と劣るものである。
と、 （３）フレーム形成後の曲げ成型性が良いこと、 （４）メッキ密着性及び樹脂とのモールド性が良いこ
と、 （５）ハンダとの接合部の経時劣化が無いこと、 従来電子機器の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63
kg/mm2、耐熱性670℃（30分間の加熱により初期強度の7
0％の強度になる温度）の優れた特性を示すも、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からチップキャリアー型や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合金を上廻る特性が要求され
るようになった。即ち薄肉化による構成部品の強度低下
を防ぐための強度向上と、集積度の増大による放熱性の
向上のために、熱伝導性と同一特性である銅電性の向
上、更には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ッキ
性及びメッキ密着性、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。
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からチップキャリアー型や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合金を上廻る特性が要求され
るようになった。即ち薄肉化による構成部品の強度低下
を防ぐための強度向上と、集積度の増大による放熱性の
向上のために、熱伝導性と同一特性である銅電性の向
上、更には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ッキ
性及びメッキ密着性、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。
上記42合金は導電率が３％IACSと低く、放熱性に劣る欠
点があり、これに代えて銅合金を用いれば導電率を50〜
30％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る。
点があり、これに代えて銅合金を用いれば導電率を50〜
30％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る。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、42合金と同等以上
の強度と、はるかに優れた導電性を示す電子機器用銅合
金とその製造法を開発したものである。
の強度と、はるかに優れた導電性を示す電子機器用銅合
金とその製造法を開発したものである。
即ち本発明合金は、Ni0.4〜3.0wt％（以下wt％を％と略
記）,Ti0.1〜0.7％の範囲内でNiとTiをNi/Tiが４より大
きくなるように含み、更にSn0.1〜6.0％とZn,Mn,Mg,ミ
ッシュメタル（以下MMと略記）,B,Sb,Te,Si,Co,Zr,Al,F
e,V,P,Ga,In,Ag,Y,Ca,Pbの何れか１種又は２種以上を合
計0.005〜3.0％とを含み、O2含有量を20ppm以下、析出
物粒子を５μｍ以下とし、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。
記）,Ti0.1〜0.7％の範囲内でNiとTiをNi/Tiが４より大
きくなるように含み、更にSn0.1〜6.0％とZn,Mn,Mg,ミ
ッシュメタル（以下MMと略記）,B,Sb,Te,Si,Co,Zr,Al,F
e,V,P,Ga,In,Ag,Y,Ca,Pbの何れか１種又は２種以上を合
計0.005〜3.0％とを含み、O2含有量を20ppm以下、析出
物粒子を５μｍ以下とし、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。
また本発明製造方法は、Ni0.4〜3.0％,Ti0.1〜0.7％の
範囲内でNiとTiをNi/Tiが４より大きくなるように含
み、更にSn0.1〜6.0％とZn,Mn,Mg,MM,B,Sb,Te,Si,Co,Z
r,Al,Fe,V,P,Ga,In,Ag,Y,Ca,Pbの何れか１種又は２種以
上を合計0.005〜3.0％を含み、O2含有量を20ppm以下、
析出物粒子を５μｍ以下とし、残部Cuと不可避的不純物
からなる合金鋳塊を、750〜960℃で0.5〜15時間均質化
処理した後、700〜880℃から熱間圧延を施し、しかる後
直ちに冷却することを特徴とするものである。
範囲内でNiとTiをNi/Tiが４より大きくなるように含
み、更にSn0.1〜6.0％とZn,Mn,Mg,MM,B,Sb,Te,Si,Co,Z
r,Al,Fe,V,P,Ga,In,Ag,Y,Ca,Pbの何れか１種又は２種以
上を合計0.005〜3.0％を含み、O2含有量を20ppm以下、
析出物粒子を５μｍ以下とし、残部Cuと不可避的不純物
からなる合金鋳塊を、750〜960℃で0.5〜15時間均質化
処理した後、700〜880℃から熱間圧延を施し、しかる後
直ちに冷却することを特徴とするものである。
本発明において、NiとTiの添加は両元素の相乗効果によ
り優れた強度と導電率を得るためで、Ni含有量を0.4〜
3.0％、Ti含有量を0.1〜0.7％と限定したのは、何れも
下限未満では特性の向上が見られず、上限を越えると鋳
造性，加工性及び曲げ成型性を著しく低下し、製造が困
難となる。またNiとTiをNi/Tiが４より大きくなるよう
に限定したのは、42合金より優れた導電率と、小型，薄
肉化を計るためのより以上の優れた強度を得るためであ
り、Ni/Tiが４以下では導電率が優れているも、より以
上の強度が得られないためであり、好ましくはNi/Tiを
４〜10程度とすることが望ましい。
り優れた強度と導電率を得るためで、Ni含有量を0.4〜
3.0％、Ti含有量を0.1〜0.7％と限定したのは、何れも
下限未満では特性の向上が見られず、上限を越えると鋳
造性，加工性及び曲げ成型性を著しく低下し、製造が困
難となる。またNiとTiをNi/Tiが４より大きくなるよう
に限定したのは、42合金より優れた導電率と、小型，薄
肉化を計るためのより以上の優れた強度を得るためであ
り、Ni/Tiが４以下では導電率が優れているも、より以
上の強度が得られないためであり、好ましくはNi/Tiを
４〜10程度とすることが望ましい。
Snの添加はSnのマトリックスへの固溶とCu−Sn−Ni−Ti
或いはSn−Ni−Tiの析出物として強度を向上すると共に
曲げ加工性を向上し、かつ熱間圧延条件（開始温度，終
了温度，冷却速度等）によるバラツキを抑制するためで
あり、Sn含有量を0.1〜6.0％と限定したのは、下限未満
では効果が乏しく、上限を越えると加工性を低下し、製
造が困難となるためである。
或いはSn−Ni−Tiの析出物として強度を向上すると共に
曲げ加工性を向上し、かつ熱間圧延条件（開始温度，終
了温度，冷却速度等）によるバラツキを抑制するためで
あり、Sn含有量を0.1〜6.0％と限定したのは、下限未満
では効果が乏しく、上限を越えると加工性を低下し、製
造が困難となるためである。
Zn,Mn,Mg,MM,B,Sb,Te,Si,Co,Zr,Al,Fe,V,P,Ga,In,Ag,Y,
Ca,Pbの何れか１種又は２種以上の添加は、脱酸作用に
より鋳造性を向上し、均質化処理時の再熱割れや熱間圧
延時の圧延割れを防止し、更にメッキ密着性やハンダと
の接合界面の強化によりハンダ接合強度の経時劣化を抑
制するためで、これ等の合計含有量を0.005〜3.0％と限
定したのは、下限未満では効果が薄く、上限を越えると
鋳造性，メッキ密着性及び曲げ成型性を悪化するためで
ある。
Ca,Pbの何れか１種又は２種以上の添加は、脱酸作用に
より鋳造性を向上し、均質化処理時の再熱割れや熱間圧
延時の圧延割れを防止し、更にメッキ密着性やハンダと
の接合界面の強化によりハンダ接合強度の経時劣化を抑
制するためで、これ等の合計含有量を0.005〜3.0％と限
定したのは、下限未満では効果が薄く、上限を越えると
鋳造性，メッキ密着性及び曲げ成型性を悪化するためで
ある。
O2含有量は鋳造時の溶湯中で20ppm以下（望ましくは10p
pm以下）としたのは、これを越えるとTiが酸化物として
溶湯よりスラグとなり、Tiの成分コントロールを難しく
すると共に、鋳造性を悪化させるばかりか、メッキ密着
性やハンダ接合性を悪くする。また析出物粒子の大きさ
を５μｍ以下としたのは、粒子の大きさがこれを越える
とメッキの表面状態や密着性、更にはハンダ濡れ性を大
きく損なうためである。
pm以下）としたのは、これを越えるとTiが酸化物として
溶湯よりスラグとなり、Tiの成分コントロールを難しく
すると共に、鋳造性を悪化させるばかりか、メッキ密着
性やハンダ接合性を悪くする。また析出物粒子の大きさ
を５μｍ以下としたのは、粒子の大きさがこれを越える
とメッキの表面状態や密着性、更にはハンダ濡れ性を大
きく損なうためである。
次に本発明製造法は、上記組成の合金鋳塊を750〜960℃
で0.5〜15時間均質化処理した後、700〜880℃から熱間
圧延を行ない、しかる後直ちに冷却するものである。合
金成分であるTiは活性に富んでおり、大気中で酸化物と
なり易く、スラグを発生して成分不良の原因を作る。し
かしArやN2等の比酸化性雰囲気中で溶解鋳造を行なうこ
とにより、これをカバーすることが可能となり、生産性
の点で大きな向上がはかれる。また半連続又は連続鋳造
における冷却速度は100℃/sec以上が望ましく、それ未
満では構成元素による析出物を生じてしまい、熱間圧延
前の均質化処理時に粗大化を示し、その後の特性や製造
性に悪影響を及ぼす。
で0.5〜15時間均質化処理した後、700〜880℃から熱間
圧延を行ない、しかる後直ちに冷却するものである。合
金成分であるTiは活性に富んでおり、大気中で酸化物と
なり易く、スラグを発生して成分不良の原因を作る。し
かしArやN2等の比酸化性雰囲気中で溶解鋳造を行なうこ
とにより、これをカバーすることが可能となり、生産性
の点で大きな向上がはかれる。また半連続又は連続鋳造
における冷却速度は100℃/sec以上が望ましく、それ未
満では構成元素による析出物を生じてしまい、熱間圧延
前の均質化処理時に粗大化を示し、その後の特性や製造
性に悪影響を及ぼす。
また均質化処理を750〜960℃で0.5〜15時間と限定した
のは、それぞれ下限未満では均質化の効果が見られず、
上限を越えると再熱割れや生産コストを悪化させるため
で、好ましくは800〜880℃で２〜８時間とすることが望
ましい。また熱延開始温度を700〜880℃と限定したの
は、この範囲を外れると熱延割れを生じ易いためであ
り、より好ましくは750〜850℃で開始することが望まし
い。
のは、それぞれ下限未満では均質化の効果が見られず、
上限を越えると再熱割れや生産コストを悪化させるため
で、好ましくは800〜880℃で２〜８時間とすることが望
ましい。また熱延開始温度を700〜880℃と限定したの
は、この範囲を外れると熱延割れを生じ易いためであ
り、より好ましくは750〜850℃で開始することが望まし
い。
尚熱間圧延後の冷却はSn添加の効果により、どのような
冷却速度で行なってもかまわないが、特に500℃／分以
上とすることが望ましい。また本発明製造法としては、
熱間加工後に、冷間加工と400〜800℃で10秒〜360分間
の焼鈍を繰返し、最終的に200〜500℃の調質焼鈍やテン
ションレベラー等を組み合せることによって、より優れ
た特性を得ることができる。
冷却速度で行なってもかまわないが、特に500℃／分以
上とすることが望ましい。また本発明製造法としては、
熱間加工後に、冷間加工と400〜800℃で10秒〜360分間
の焼鈍を繰返し、最終的に200〜500℃の調質焼鈍やテン
ションレベラー等を組み合せることによって、より優れ
た特性を得ることができる。
雰囲気溶解炉を用い、Arガス中で第１表に示す組成の銅
合金を溶解・鋳造し、厚さ50mm、巾120mm、長さ200mmの
鋳塊を得た。これを面削し、850℃で３時間均質化処理
した後、830℃で熱間圧延し、これを水冷して厚さ10mm
の板とした。
合金を溶解・鋳造し、厚さ50mm、巾120mm、長さ200mmの
鋳塊を得た。これを面削し、850℃で３時間均質化処理
した後、830℃で熱間圧延し、これを水冷して厚さ10mm
の板とした。
これ等の板について冷間圧延と中間焼鈍（第１表中No.1
〜21は570℃で１時間、No.22は700℃で１時間）を繰返
し、最終加工率40％で厚さ0.25mmの板に仕上げ、300℃
で0.5時間の調質焼鈍を施した後、試験片を切り出して
引張強さ、曲げ成型性（R/t），メッキ密着性，モール
ド性（酸化膜剥離性）を調べた。これ等の結果を第２表
に示す。
〜21は570℃で１時間、No.22は700℃で１時間）を繰返
し、最終加工率40％で厚さ0.25mmの板に仕上げ、300℃
で0.5時間の調質焼鈍を施した後、試験片を切り出して
引張強さ、曲げ成型性（R/t），メッキ密着性，モール
ド性（酸化膜剥離性）を調べた。これ等の結果を第２表
に示す。
引張強さはJIS−Z2241に基づき、導電率はJIS−H0505に
基づき測定した。曲げ成型性（R/t）はJIS−Z2248のブ
ロック法に基づいて試験を行ない、試験片表面に割れを
生じさせる最少曲げ半径（Ｒ）を試験片の厚さ（ｔ）で
割った値で示した。
基づき測定した。曲げ成型性（R/t）はJIS−Z2248のブ
ロック法に基づいて試験を行ない、試験片表面に割れを
生じさせる最少曲げ半径（Ｒ）を試験片の厚さ（ｔ）で
割った値で示した。
メッキ密着性は30×30mmの試験片について、表面清浄
後、Agメッキを行ない、これを大気中で加熱して、その
後のメッキ表面の脹れを観察し、550℃で５分間加熱で
脹れの見られないものを○印、脹れの見られるものを×
印で示した。また酸化膜剥離性は10×50mmの試験片につ
いて、表面清浄化処理後、大気中420℃で１分間加熱し
た後、セロテープによる剥離試験を行ない、ほとんど剥
離が見られないものを○印、全面に剥離が認められるも
のを×印で示した。ハンダ接合強度については、５×50
mmの試験片について、同形状の無酸素銅板と60/40共晶
ハンダにより接合し、150℃で500時間の加熱加速試験後
に、引張試験を行ない、その強度が加速試験前に80％以
上のものを○印、50〜80％のものを△印、それ以下を×
印で表わした。
後、Agメッキを行ない、これを大気中で加熱して、その
後のメッキ表面の脹れを観察し、550℃で５分間加熱で
脹れの見られないものを○印、脹れの見られるものを×
印で示した。また酸化膜剥離性は10×50mmの試験片につ
いて、表面清浄化処理後、大気中420℃で１分間加熱し
た後、セロテープによる剥離試験を行ない、ほとんど剥
離が見られないものを○印、全面に剥離が認められるも
のを×印で示した。ハンダ接合強度については、５×50
mmの試験片について、同形状の無酸素銅板と60/40共晶
ハンダにより接合し、150℃で500時間の加熱加速試験後
に、引張試験を行ない、その強度が加速試験前に80％以
上のものを○印、50〜80％のものを△印、それ以下を×
印で表わした。
第１表及び第２表から明らかなように本発明合金No.1〜
18は何れも従来合金である42合金（No.28）と比較し、
強度及び導電性が優れかつ同等の曲げ成型性，ハンダ接
合強度，メッキ密着性及びモールド性を有することが判
る。
18は何れも従来合金である42合金（No.28）と比較し、
強度及び導電性が優れかつ同等の曲げ成型性，ハンダ接
合強度，メッキ密着性及びモールド性を有することが判
る。
これに対しTi含有量が少ない比較合金No.19及びNi含有
量の少ない比較合金No.22では強度の向上が認められ
ず、Ti含有量の多い比較合金No.20では熱間圧延が困難
となり、Ni含有量の多い比較合金No.21ではハンダ接合
強度が劣化するばかりか、メッキ密着性及びモールド性
が劣る。またSn含有量の多い比較合金No.23では比較合
金No.22と同様熱間圧延が困難となり、その他の元素含
有量の多い比較合金No.24,25では導電性が劣るばかり
か、メッキ密着性や曲げ成型性も劣る、更にO2含有量が
20ppmを越える比較合金No.26及び析出粒径が５μｍを越
える比較合金No.27では何れもハンダ接合強度とメッキ
密着性が劣ることが判る。
量の少ない比較合金No.22では強度の向上が認められ
ず、Ti含有量の多い比較合金No.20では熱間圧延が困難
となり、Ni含有量の多い比較合金No.21ではハンダ接合
強度が劣化するばかりか、メッキ密着性及びモールド性
が劣る。またSn含有量の多い比較合金No.23では比較合
金No.22と同様熱間圧延が困難となり、その他の元素含
有量の多い比較合金No.24,25では導電性が劣るばかり
か、メッキ密着性や曲げ成型性も劣る、更にO2含有量が
20ppmを越える比較合金No.26及び析出粒径が５μｍを越
える比較合金No.27では何れもハンダ接合強度とメッキ
密着性が劣ることが判る。
このように本発明によれば導電性，強度，曲げ成型性，
ハンダ接合性等が優れた銅合金を提供し得るもので、リ
ードフレーム等の半導体機器材料として使用し、その薄
肉化，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。
ハンダ接合性等が優れた銅合金を提供し得るもので、リ
ードフレーム等の半導体機器材料として使用し、その薄
肉化，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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志賀 章二 栃木県日光市清滝町500番地 古河電気工 業株式会社日光電気精銅所内 (56)参考文献 特開 昭60−184655（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】Ni0.4〜3.0wt％,Ti0.1〜0.7wt％の範囲内
でNiとTiをNi/Tiが４より大きくなるように含み、更にS
n0.1〜6.0wt％とZn,Mn,Mg,ミッシュメタル（MM）,B,Sb,
Te,Si,Co,Zr,Al,Fe,V,P,Ga,In,Ag,Y,Ca,Pbの何れか１種
又は２種以上を合計0.005〜3.0wt％とを含み、O2含有量
を20ppm以下、析出物粒子を５μｍ以下とし、残部Cuと
不可避的不純物からなる電子機器用銅合金。 - 【請求項２】Ni0.4〜3.0wt％,Ti0.1〜0.7wt％の範囲内
でNiとTiをNi/Tiが４より大きくなるように含み、更にS
n0.1〜6.0wt％とZn,Mn,Mg,ミッシュメタル（MM）,B,Sb,
Te,Si,Co,Zr,Al,Fe,V,P,Ga,In,Ag,Y,Ca,Pbの何れか１種
又は２種以上を合計0.005〜3.0wt％を含み、O2含有量を
20ppm以下、析出物粒子を５μｍ以下とし、残部Cuと不
可避的不純物からなる合金鋳塊を、750〜960℃で0.5〜1
5時間均質化処理した後、700〜880℃から熱間圧延を施
し、しかる後直ちに冷却することを特徴とする電子機器
用銅合金の製造法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16631586 | 1986-07-15 | ||
| JP61-166315 | 1986-07-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63145734A JPS63145734A (ja) | 1988-06-17 |
| JPH0788546B2 true JPH0788546B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=15829069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10693287A Expired - Lifetime JPH0788546B2 (ja) | 1986-07-15 | 1987-04-30 | 電子機器用銅合金とその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788546B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1327017C (zh) * | 2004-07-22 | 2007-07-18 | 同济大学 | 一种弹性导电合金的制备方法 |
| JP2006265731A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-10-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 銅合金 |
| JP2009153851A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | 超音波診断装置およびそれに用いる配線の製造方法 |
-
1987
- 1987-04-30 JP JP10693287A patent/JPH0788546B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63145734A (ja) | 1988-06-17 |
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