JPH0788550B2 - 電子機器用パッケ−ジのリ−ド材 - Google Patents

電子機器用パッケ−ジのリ−ド材

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JPH0788550B2
JPH0788550B2 JP62146500A JP14650087A JPH0788550B2 JP H0788550 B2 JPH0788550 B2 JP H0788550B2 JP 62146500 A JP62146500 A JP 62146500A JP 14650087 A JP14650087 A JP 14650087A JP H0788550 B2 JPH0788550 B2 JP H0788550B2
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真人 浅井
道明 寺下
好正 大山
章二 志賀
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THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気機器用パッケージのリード材、特に800〜1
000℃の高温加熱下でろう付け接合され、1/0端子を形成
し、かつ基板へのIC実装時に折れ、屈曲等を起すことの
ない銅合金よりなるサイドブレーズ型のセラミックパッ
ケージICや、ピン・グリットアレイICといわれる半導体
集積回路用のパッケージ用リード材に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
集積回路のパッケージには、プラスチック樹脂を用いて
素子を封止したものと、セラミックを用いて素子を封止
したものがあり、プラスチックタイプのリード材には様
々の銅合金材が用いられ、セラミックタイプのリード材
にはCo−Ni−Fe合金(コバール)やFe−42%Ni合金(42
アロイ)が使用されてきた。
コバールや42アロイはパッケージに用いるセラミックス
とほぼ同等の熱膨張率を有するところから、セラミック
スとの間に熱応力を発生させることがなく、セラミック
スの破壊が起らず、また高温での熱履歴によっても軟化
することのない高い耐熱性を有している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらコバールや42アロイは電気伝導度が3%IA
CS程度と小さく、当然のことながら電気伝導度と比例関
係を示す熱伝導度も小さく、従ってIC素子の発熱に対す
る熱放散性が劣り、信頼性の観点から問題となってい
る。更に近年の高密度化に伴って発生する熱量は増加の
傾向を示し、この点からもより放熱性の高い材料の開発
が望まれている。
これに対し良熱伝導体である銅合金の使用が考えられる
が、耐熱性の面でコバールや42アロイに比較して劣り、
高温でのろう付け時に軟化してしまい、基板へのIC実装
時に折れや屈曲が起り、歩留りの低下を招き、かつ信頼
性を落す要因となる。
〔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、コバールや42アロ
イと同等又はより以上の耐熱性、高温強度及び電気・熱
伝導度を有する電子機器用パッケージのリード材を開発
したものである。
即ち本発明の一つは、Ni0.1〜4.5wt%(以下wt%を%と
略記),Si0.05〜1.2%,V0.005〜0.2%を含み、O2含有量
を200ppm以下、H2含有量を10ppm以下、S含有量を20ppm
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。
また本発明リード材の他の一つは、Ni0.1〜4.5%,Si0.0
5〜1.2%,V0.005〜0.2%を含み、更にZn5.0%以下を含
み、O2含有量を200ppm以下、H2含有量を10ppm以下、S
含有量を20ppm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。
また本発明リード材の他の一つは、Ni0.1〜4.5%,Si0.0
5〜1.2%,V0.005〜0.2%を含み、更に0.3%以下のCa,M
g,ミッシュメタル(MM),P,Cr,Zr,B,Y,La,Fe,Coの何れ
か1種又は2種以上を合計0.5%以下含み、O2含有量を2
00ppm以下、H2含有量を10ppm以下、S含有量を20ppm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。
更に本発明のリード材の他の一つは、Ni0.1〜4.5%,Si
0.05〜1.2%,V0.005〜0.2%,Zn5.0%以下を含み、更に
0.3%以下のCa,Mg,ミッシュメタル(MM),P,Cr,Zr,B,Y,
La,Fe,Coの何れか1種又は2種以上を合計0.5%以下含
み、O2含有量を200ppm以下、H2含有量を10ppm以下、S
含有量を20ppm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。
〔作 用〕
本発明リード材においてNiとSiはそれぞれ強度及び耐熱
性を向上すると共に相互作用によりNi−Siの析出化合物
を形成し、強度や耐熱性の向上に大きく寄与し、更に半
田付けの信頼性を向上する。しかしてNi含有量を0.1〜
4.5%、Si含有量を0.05〜1.2%と限定したのは、何れも
下限未満では効果がなく、上限を越えると熱間加工性や
導電性(伝熱性)を低下し、かつ半田付けの信頼性が逆
に低下するためである。Vはろう付け時の高温下におけ
る結晶の粗大化を抑制するもので、高温・長時間によっ
てもその作用を失わない特性を持つ。しかしてV含有量
を0.005〜0.2%と限定したのは、下限未満では効果が見
られず、上限を越えると上記特性が飽和するばかりか、
鋳造性を悪化させるためである。
本発明リード材は更にZnを添加するとよい。Znは半田や
メッキとの接合強度の劣化を抑制するのに有効であり、
かつ熱や電子によるマイブレーションを予防する働きを
持つ。しかしてその含有量を5.0%以下と限定したの
は、5.0%を越えると導電率が低下すると共に加工性も
悪くなるためである。また本発明リード材は0.3%以下
のCa,Mg,ミッシュメタル(MM),P,Cr,Zr,B,Y,La,Fe,Co
(以下副成分と称す)の何れか1種又は2種以上を合計
0.5%以下を添加するとよい。これ等副成分は結晶粒を
微細化し、ろう付け等の高温熱処理における強度低下を
抑制すると共に、繰返し曲げ特性の低下も抑制し、更に
半田信頼性の向上にも有効である。しかしてその含有量
を単独で0.3%以下、2種以上の合計で0.5%以下と限定
したのは、これを越えると導電率が低下すると共に、加
工性が悪くなって製造が困難となるためである。
次に本発明リード材において、O2含有量を200ppm以下、
H2含有量を10ppm以下、S含有量を20ppm以下と制限した
のは下記の理由によるものである。即ちO2は前記Ni−Si
化合物或いはVの微細かつ均一な析出並びに半田付け
性、メッキ性を向上するも、含有量が200ppmを越えると
これ等の効果が見られなくなり、またろう付け時に高温
脆化を起しやすくなる。H2はろう付け時における高温脆
化を防止するも、含有量が10ppmを越えると逆に高温脆
化を起しやすくなると共に、半田付け性、メッキ性、耐
熱性等を悪くする。SはNi−Si化合物、或いはVの微細
かつ均一な析出並びに熱間加工性を向上するも、含有量
が20ppmを越えるとこれ等の効果が見られないばかり
か、逆に熱間加工性も悪くするためである。
〔実施例〕 第1表に示す組成のCu合金を冷却鋳型を用いて半連続鋳
造し、850℃で熱間圧延後、面削して厚さ10mmの板とし
た。これを加工率96%で冷間圧延した後、500℃で30分
間熱処理してから加工率25%で冷間圧延して厚さ0.3mm
の板とし、更に400℃で30分間調質焼鈍を行なってリー
ド材を作製した。
上記リード材について引張強さ、導電率、半田接合部の
接合強度、メッキ膜の密着性、繰返し曲げ性、耐熱性等
を評価し、その結果を従来材(Fe−42%Ni合金)と比較
して第2表に示した。
引張強さはJIS−Z2241、導電率はJIS−H0505に基づいて
測定し、半田接合部の接合強度は、リード材に直径2mm
の無酸素銅線を60/40共晶半田により半田付けしてから1
50℃に500時間保持した後、引張試験することにより求
めた。メッキ膜の密着性は、リード材を電解脱脂、酸洗
してからホウフッ化物浴を用いてSn−5%Pb合金を7.5
μmの厚さにメッキし、これを105℃に1000時間保持し
た後、180゜に折曲げ、折曲げ部におけるメッキ膜の剥
離の有無を調べた。繰返し曲げ性及び耐熱性について
は、リード材を875℃で5分間加熱後、室温まで冷却
し、その後450℃で30分間の熱処理を行なった材料につ
いて、繰返し曲げ性はMIL−STD 883/2004 Condition B2
で測定し、耐熱性はJIS−Z2241に基づいて引張強さによ
り測定した。
第1表及び第2表から明らかなように本発明リード材N
o.1〜19は何れも従来リード材であるFe−42%Ni合金No.
28と比較して、同等又はそれ以上の引張強さや耐熱性を
保持し、かつ20倍以上の高い導電性(熱放散性)を有す
ることが判る。
しかしながらNi及びSi含有量の少ない比較リード材No.2
0では十分な強度と耐熱性が得られず、Ni及びSi含有量
の多い比較リード材No.21では強度及び耐熱性は十分で
あるが、半田接合性、メッキ密着性及び導電性が低下し
ている。またV含有量の多い比較リード材No.22及び副
成分の多い比較リード材No.24では鋳造や熱間圧延が難
しく供試材が得られなかった。またZn含有量の多い比較
リード材No.23では導電率の低下が著しいことが判る。
更にO2やH2の多い比較リード材No.25及び27では耐熱
性、繰返し曲げ性及びメッキ密着性が劣り、Sの多い比
較リード材No.26では熱間圧延で割れを生じ、供試材を
得ることができなかった。
〔発明の効果〕
このように本発明リード材は従来材よりも導電性及び熱
放散性がはるかに優れていると共に、従来材(Fe−42%
Ni合金)と同等の優れた耐熱性、強度、半田付け性及び
メッキ性を有し、電子機器におけるサイドブレース型や
ピン・グリッド・アレイ型のセラミックパッケージ用リ
ード材として好適であり、プラスチックパッケージ用リ
ード材としても適用できるもので、電子機器の高集積
化、小型化、高機能化を容易にする等工業上顕著な効果
を奏するものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Ni0.1〜4.5wt%,Si0.05〜1.2wt%,V0.005
    〜0.2wt%を含み、O2含有量を200ppm以下、H2含有量を1
    0ppm以下、S含有量を20ppm以下とし、残部Cuと不可避
    的不純物からなる電子機器用パッケージのリード材。
  2. 【請求項2】Ni0.1〜4.5wt%,Si0.05〜1.2wt%,V0.005
    〜0.2wt%を含み、更にZn5.0wt%以下を含み、O2含有量
    を200ppm以下、H2含有量を10ppm以下、S含有量を20ppm
    以下とし、残部Cuと不可避的不純物からなる電子機器用
    パッケージのリード材。
  3. 【請求項3】Ni0.1〜4.5wt%,Si0.05〜1.2wt%,V0.005
    〜0.2wt%を含み、更に0.3wt%以下のCa,Mg,ミッシュメ
    タル,P,Cr,Zr,B,Y,La,Fe,Coの何れか1種又は2種以上
    を合計0.5wt%以下含み、O2含有量を200ppm以下、H2
    有量を10ppm以下、S含有量を20ppm以下とし、残部Cuと
    不可避的不純物からなる電子機器用パッケージのリード
    材。
  4. 【請求項4】Ni0.1〜4.5wt%,Si0.05〜1.2wt%,V0.005
    〜0.2wt%,Zn5.0wt%以下を含み、更に0.3wt%以下のC
    a,Mg,ミッシュメタル,P,Cr,Zr,B,Y,La,Fe,Coの何れか1
    種又は2種以上を合計0.5wt%以下含み、O2含有量を200
    ppm以下、H2含有量を10ppm以下、S含有量を20ppm以下
    とし、残部Cuと不可避的不純物からなる電子機器用パッ
    ケージのリード材。
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