JPH09143597A - リードフレーム用銅合金およびその製造法 - Google Patents

リードフレーム用銅合金およびその製造法

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JPH09143597A
JPH09143597A JP29577695A JP29577695A JPH09143597A JP H09143597 A JPH09143597 A JP H09143597A JP 29577695 A JP29577695 A JP 29577695A JP 29577695 A JP29577695 A JP 29577695A JP H09143597 A JPH09143597 A JP H09143597A
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conductivity
strength
copper alloy
alloy
lead frame
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JP29577695A
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Yoshinori Yamamoto
佳紀 山本
Takeshi Shimada
健 嶋田
Makoto Ota
真 太田
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Tiを単独で合金化すると、電気及び熱の伝
導性が低下する。 【解決手段】 重量百分率において0.5〜3.0%の
Tiと0.5〜3.0%のNiを、Ni/Tiの重量比
が0.5〜1.0の範囲内で含むと共に、1.5〜3.
0%のSnを含み、残部がCuおよび不可避的不純物か
ら成る高強度高導電性リードフレーム用銅合金とその製
造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器材料とし
て有用な銅合金に関し、特に高強度でかつ電気および熱
伝導性に優れ、薄肉化、高密多ピン化した高強度高導電
性リードフレーム用銅合金およびその製造法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】半導体のリードフレーム材としては、製
造工程中に変形、破損しない強度、耐熱性、打ち抜きや
曲げ加工に対する加工性、発生する熱を外部に放出する
熱伝導性、メッキ密着性、ハンダ付け性、耐食性等の特
性が要求され、なおかつ成るべく低価格であることが望
まれる。これらの特性の中でも素子の小型化、高集積化
に対応した特性に対する要求が今後、より強まることが
予想される。すなわち、より薄いリードフレーム材が必
要となることから強度がさらに高く、熱の発生量が増加
することから十分な放熱性を確保できる良好な伝導性を
もった材料が望まれる。従来リードフレーム用の材料と
しては42合金(Fe−42%Ni)と銅系合金が主に
用いられて来た。このうち42合金は強度は良好(引張
強さ約65kgf/mm2 )であるものの、導電率が低
く(約3%IACS)導電性と同様の傾向を示す熱導電
性も良くない。こうした点から今後は伝導性のよい銅系
合金が多く使用されることが予想され、より強度の高い
銅系合金が求められている。
【0003】銅系合金の強度を高め、なおかつ伝導性を
良好に保つ方法としては、一部の組成の銅系合金につい
て高温での溶体化焼鈍、焼入れ、中・低温での時効焼鈍
の工程を経ることによって強化する方法が知られてい
る。この方法では溶体化焼鈍、焼入れ工程によって合金
成分を銅母合金相中にいったん固溶させた後、適当な温
度条件で時効焼鈍することで、合金成分と銅、あるいは
合金成分同士の化合物を母合金相中に均一かつ微細な形
状で析出させている。この分散析出によって材料の強度
は上昇し、かつ固溶合金成分が少なくすることで良好な
電気・熱伝導性が確保される。
【0004】例えば、従来の高力高導電性銅合金とし
て、1.0〜3.0wt%のTi、1.0〜5.0wt
%のSn、及び0.01〜1.0wt%のNiまたはC
oの1種または2種を含有し、残部がCu及び不可避不
純物からなる銅合金(特公昭63−4886号)、また
はTi0.1wt%以上1.0wt%未満、Ni0.1
〜2.0wt%、残部Cuからなる合金を熱間加工後、
冷間加工と焼鈍を繰返えす製造法において、最終冷間加
工前の焼鈍を300〜530°Cで30〜180分行な
い、最終冷間加工後の焼鈍を300〜500°Cで行な
う銅合金製造法(特公平5−40023号)などがある
が、これら銅合金または製造法による銅合金材料は、引
張強さ(約65kgf/mm2 )、導電率(約3%IA
CS)のいずれかの点で特性が劣り、リードフレーム材
として使用するには難点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】リードフレーム用銅合
金において、分散析出による強化は高強度、高伝導性の
両立を要求される銅合金において非常に有効な強化手段
である。Cu−Ti合金は析出強化型の合金としてよく
知られており、比較的少量のTi添加によって強度の向
上効果が大きい。よってCu−Ti系の合金は高強度銅
合金として非常に有望である。しかしながらTiを単独
で合金化した場合、固溶する量が比較的多く、電気・熱
伝導性の低下が大き過ぎる欠点がある。よってCu−T
i系の高い強度向上効果を損なわずに伝導性の低下を抑
えるための工夫が必要である。
【0006】
【発明の目的】それ故、本発明の目的は、前記した問題
点を克服し、高強度と高伝導性を合わせ持ち、しかも容
易に製造が可能なリードフレーム用銅合金およびその製
造法を提供することにある。
【0007】本発明の目的は、リードフレーム材に要求
される製造工程中の変形、破損しない強度、耐熱性、打
ち抜きや曲げ加工に対する加工性、発生する熱を外部に
放出する熱伝導性、メッキ密着性、ハンダ付け性、耐食
性等の特性が優れたリードフレーム用銅合金およびその
製造法を提供することにある。
【0008】また、本発明の目的は、製造時の加工も容
易で合金にした時の固溶量増大と強度向上が期待でき、
しかも電気・熱伝導性の良好な伝導性のよいリードフレ
ーム用高強度銅合金を経済的に提供することにある。
【0009】また、本発明の目的は、強度が良好(引張
強さ約65kgf/mm2 以上)で、導電率も高く(約
48%IACS以上)、導電性と同様の傾向を示す熱導
電性も極めて良好な伝導性の高強度高導電性リードフレ
ーム用銅合金を提供することにある。
【0010】また、本発明の目的は、製造時の加工も容
易で、引張強さが良好(約65kgf/mm2 以上)で
あると共に導電率も高い(約48%IACS以上)伝導
性の良い高強度高導電性リードフレーム用銅合金を経済
的に提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、重量百分率において0.5〜3.0%
のTiと0.5〜3.0%のNiを、Ni/Tiの重量
比が0.5〜1.0の範囲内で含むと共に、1.5〜
3.0%のSnを含み、残部がCuおよび不可避的不純
物により高強度高導電性リードフレーム用銅合金を構成
することを特徴とする。また本発明は、重量百分率にお
いて0.5〜3.0%のTiと0.5〜3.0%のNi
を、Ni/Tiの重量比が0.5〜1.0の範囲内で含
むと共に、1.5〜3.0%のSnを含み、残部がCu
および不可避的不純物から成る銅合金を熱間圧延、溶体
化焼鈍、冷間圧延を施し、最終冷間圧延前に400〜5
00°Cで30〜120分間の時効焼鈍を実施し、最終
冷間圧延後に350〜500°Cの焼鈍を行なうことを
特徴とする。
【0012】本発明においては、TiとNiを適当な割
合で適当な範囲の量を添加すると共に、Snを適当量添
加し、残部がCuおよび不可避的不純物により成る銅合
金を構成することによって、銅合金の強度と伝導性を同
時に向上させるものである。さらにこの銅合金を熱間圧
延、溶体化焼鈍、冷間圧延を施して製造する場合、圧延
工程の最終冷間圧延前後の時効焼鈍を、適当な温度と適
当な時間の条件下で行なうことにより、より高特性を十
分に引き出すと共に加工性を改善して、高強度・高導電
性のリードフレーム用銅合金を製造することにある。
【0013】前記のように公知のCu−Ti合金は、高
強度銅合金として有望であるがTiを単独で合金化した
場合、伝導性の低下が大き過ぎる欠点がある。そこで本
発明においては第3元素としてNiを添加すると伝導性
を良好に保つことができる。NiはTiと化合物を形成
することで伝導性低下の原因となる固溶Ti量を減少さ
せる効果があり、Cu−Ti系合金の伝導性改善に有効
な元素である。しかしながらTiとNiの化合物形成は
強度の向上に対する効果が少ない。よってNiの添加量
が過剰になるとTiとNiの化合物形成が進み、強度向
上効果の大きなCuとTiの化合物形成が阻害される結
果となる。
【0014】本発明ではこうした点を考慮して、Tiと
Niの添加量が特性値に及ぼす影響を究明し、その結
果、Ti含有量を0.5〜3.0wt%、Ni含有量を
0.5〜3.0wt%とし、なおかつNi/Tiの重量
比を0.5〜1.0の範囲内に規定することで強度と伝
導性を同時に満足できる値に到達させることができた。
種々実験の結果、Ti量がを0.5wt%未満では期待
する強度が得られず、Ni量が0.5wt%未満では伝
導性が十分でない。Ti量とNi量がそれぞれ3.0w
t%を超えると伝導性、強度が低下すると共に加工性が
劣化する。またNi/Tiの重量比が0.5未満ではN
iによる伝導性改善が十分でなく、逆に1.0を超える
とNiが過剰となって強度の向上効果が不足する。
【0015】さらに本発明ではSnを1.5〜3.0w
t%の範囲で添加する。SnもTiと共に合金化すると
Tiの析出を促進する効果があり、特に強度の向上効果
を阻害せずに伝導性を向上させることができる。またS
nの添加は耐食性、加工性の改善にもつながる。しかし
Sn量が1.5wt%未満の場合、こうした期待する効
果が十分得られず、3.0wt%を超える場合は伝導性
の低下等の悪影響が強く現われる。
【0016】本発明の銅合金は溶体化・時効処理で分散
析出現象を起こさせて強化するものである。このうち時
効焼鈍の条件は分散析出の起こり方に影響するため、最
終的な材料の特性に与える影響が大きい。そこで最終冷
間圧延前の焼鈍条件を400〜500°Cで30〜12
0分間に規定し、最終冷間圧延後に350〜500°C
の焼鈍を施すものとする。圧延前の焼鈍は主に時効焼鈍
の効果をもち強度、伝導性を向上させる。また圧延後の
焼鈍は時効と共に靭性を改善し、曲げ加工性を向上させ
る意味と作用がある。こうした効果を十分に発揮させる
ためには規定した条件範囲で焼鈍することが必要であ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明リードフレーム用銅
合金の実施の形態について説明する。第1表に示す組成
の合金インゴットを、無酸素銅を母材として高周波溶解
鋳造した。これを850°Cで厚さ8mmに熱間圧延し
た後、厚さ0.6mmまで冷間圧延し、800°C、3
分間の溶体化焼鈍後、厚さ0.3mmまで冷間圧延し
た。さらに450°Cで60分間時効後、冷間圧延で厚
さ0.25mmに加工し、最後に450°Cで5分間焼
鈍した。このようにして製作した試料No.1〜11に
ついて引張強さ、伸び、硬さ、導電率、ばね限界値の各
特性を評価した。
【表1】 第1表に示すように、本発明実施の形態銅合金(試料N
o.1〜6)は、引張強さ65kgf/mm2 、硬さ2
00Hv以上、かつ導電率45%IACS以上の特性を
備えており、ばね限界値、伸びの値も良好である。それ
に対して本発明で規定した数値の範囲を外れる組成の銅
合金(試料No.7〜11)は、引張強さ、硬さ、ある
いは導電率のいずれかの値が十分でない。
【0018】次に、第2表は本発明製造法と比較例製造
法の銅合金の各種特性であり、第1表に示す試料No.
4と同じ組成の銅合金(Cu−1.0wt%Ti−1.
0wt%Ni−1.8wt%Sn)を前記と同様にして
厚さ0.3mmまで加工した後、厚さ0.25mmに圧
延する前後の焼鈍条件を第2表に示す条件にして試料N
o.12〜16を製作した。製作した銅合金の試料につ
いて引張強さ、伸び、導電率の各特性を評価した。
【表2】 その結果第2表に示すように本発明で規定した条件(試
料No.4と12)で焼鈍した場合、引張強さ、導電率
ともに良好な特性が得られている。それに対して本発明
で規定した条件の数値範囲から外れた条件(試料No.
13〜16)の焼鈍を行なった場合、引張強さと導電率
は十分良好な特性を引き出されていないことが分かる。
【0019】
【発明の効果】本発明の効果としては、高強度と高伝導
性を合わせ持ち、しかも容易に製造が可能なリードフレ
ーム用銅合金およびその製造法を提供することが出来
る。
【0020】本発明の他の効果としては、製造時の加工
も容易で合金にした時の固溶量増大と強度向上が期待で
き、しかも電気・熱伝導性の良好な伝導性のよいリード
フレーム用高強度銅合金を経済的に提供することが出来
る。
【0021】また、本発明の他の効果としては、製造時
の加工も容易で、引張強さが良好(約65kgf/mm
2 以上)であると共に導電率も高い(約48%IACS
以上)伝導性の良い高強度高導電性リードフレーム用銅
合金を経済的に安価に提供することが出来る。
【0022】また、本発明の効果としては、強度が良好
(引張強さ約65kgf/mm2 以上)で導電率も高い
(約48%IACS以上)ことに加え、導電性と同様の
傾向を示す熱導電性も極めて良好な伝導性の高強度高導
電性リードフレーム用銅合金を経済的に安価に提供する
ことが出来る。
【0023】特に本発明の効果は、リードフレーム材に
要求される製造工程中の変形、破損しない強度、耐熱
性、打ち抜きや曲げ加工に対する加工性、発生する熱を
外部に放出する熱伝導性、メッキ密着性、ハンダ付け
性、耐食性等の特性が優れたリードフレーム用銅合金お
よびその製造法を提供することが出来る。
【0024】以上のように本発明の銅合金によれば、高
い強度と電気・熱伝導性を兼ね備えたリードフレーム用
材料が比較的容易に製造できる。これは半導体のリード
フレーム材として特に高密度で多ピン化したリードフレ
ーム用材料を安価に供給できるという点で産業上の効果
は顕著であるといえる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量百分率において0.5〜3.0%のT
    iと0.5〜3.0%のNiを、Ni/Tiの重量比が
    0.5〜1.0の範囲内で含むと共に、1.5〜3.0
    %のSnを含み、残部がCuおよび不可避的不純物から
    成ることを特徴とする高強度高導電性リードフレーム用
    銅合金。
  2. 【請求項2】重量百分率において0.5〜3.0%のT
    iと0.5〜3.0%のNiを、Ni/Tiの重量比が
    0.5〜1.0の範囲内で含むと共に、1.5〜3.0
    %のSnを含み、残部がCuおよび不可避的不純物から
    成る銅合金を熱間圧延、溶体化焼鈍、冷間圧延を施し、
    最終冷間圧延前に400〜500°Cで30〜120分
    間の時効焼鈍を実施し、最終冷間圧延後に350〜50
    0°Cの焼鈍を行なうことを特徴とする高強度高導電性
    リードフレーム用銅合金の製造法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023127856A1 (ja) * 2021-12-28 2023-07-06 古河電気工業株式会社 化合物超電導線

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