JPH09157775A - 電子機器用銅合金 - Google Patents
電子機器用銅合金Info
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- JPH09157775A JPH09157775A JP31703295A JP31703295A JPH09157775A JP H09157775 A JPH09157775 A JP H09157775A JP 31703295 A JP31703295 A JP 31703295A JP 31703295 A JP31703295 A JP 31703295A JP H09157775 A JPH09157775 A JP H09157775A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強度、導電性、エッチング性、曲げ性、プレ
ス打ち抜き性が共に優れる電子機器用銅合金を提供す
る。 【解決手段】 重量割合にて、Ｃｒ：０．０５〜０．４
％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、Ｚｎ：０．０６〜
２．０％を含有すると共に、０：５〜５０ｐｐｍ及び
Ｓ：５〜２０ｐｐｍをも含有し、残部がＣｕおよび不可
避的不純物からなり、また結晶粒径：５０μｍ以下を満
足し、さらに表面の酸化膜厚：１００Å以下である電子
機器用銅合金。必要に応じてＦｅ：０．１〜１．８％及
びＴｉ：０．１〜０．８％を含有し、更にＮｉ、Ｓｎ、
Ｉｎ、Ｍｎ、Ｐ、ＭｇおよびＳｉの１種以上：総量で
０．０１〜１．０％を含有することができる。
ス打ち抜き性が共に優れる電子機器用銅合金を提供す
る。 【解決手段】 重量割合にて、Ｃｒ：０．０５〜０．４
％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、Ｚｎ：０．０６〜
２．０％を含有すると共に、０：５〜５０ｐｐｍ及び
Ｓ：５〜２０ｐｐｍをも含有し、残部がＣｕおよび不可
避的不純物からなり、また結晶粒径：５０μｍ以下を満
足し、さらに表面の酸化膜厚：１００Å以下である電子
機器用銅合金。必要に応じてＦｅ：０．１〜１．８％及
びＴｉ：０．１〜０．８％を含有し、更にＮｉ、Ｓｎ、
Ｉｎ、Ｍｎ、Ｐ、ＭｇおよびＳｉの１種以上：総量で
０．０１〜１．０％を含有することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器、特にト
ランジスタや集積回路（ＩＣ）等のような半導体機器の
リード材に好適な、高い強度、導電性等に加えて、優れ
たエッチング性及び曲げ加工性、半田付け性及びプレス
打ち抜き性を兼ね備えた銅合金に関するものである。
ランジスタや集積回路（ＩＣ）等のような半導体機器の
リード材に好適な、高い強度、導電性等に加えて、優れ
たエッチング性及び曲げ加工性、半田付け性及びプレス
打ち抜き性を兼ね備えた銅合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣパッケージの動向として軽薄短小化
が云われているが、最近では表面パッケージの普及によ
り、その傾向は益々促進され、さらにＩＣチップの高機
能化に伴う多ピン化、低熱抵抗化などが要求されてい
る。パッケージ形態の変遷としては、従来、ＤＩＰに代
表されるピン挿入型パッケージが多用されてきたが、実
装密度向上を目的とした表面実装が主流になるにつれ
て、ＳＯＪ、ＳＯＰ、ＱＦＰなどの表面実装パッケージ
への移行が進んでいる。最近では、多ピン化に伴いリー
ドピッチを縮小したファインピッチＱＦＰが増加し、さ
らにＴＳＯＰ、ＴＱＦＰなどに代表される薄板化が進行
している。
が云われているが、最近では表面パッケージの普及によ
り、その傾向は益々促進され、さらにＩＣチップの高機
能化に伴う多ピン化、低熱抵抗化などが要求されてい
る。パッケージ形態の変遷としては、従来、ＤＩＰに代
表されるピン挿入型パッケージが多用されてきたが、実
装密度向上を目的とした表面実装が主流になるにつれ
て、ＳＯＪ、ＳＯＰ、ＱＦＰなどの表面実装パッケージ
への移行が進んでいる。最近では、多ピン化に伴いリー
ドピッチを縮小したファインピッチＱＦＰが増加し、さ
らにＴＳＯＰ、ＴＱＦＰなどに代表される薄板化が進行
している。
【０００３】多ピン、狭ピッチのフレームはエッチング
加工によりつくられるのが大半であるが、エッチングは
板厚方向だけではなく、板幅方向へのサイドエッチも起
こることから、リード幅やリード間隔の加工限界は板厚
に依存し、板厚は薄いほど加工上有利となる。また、パ
ッケージの薄肉化の要求から、リードフレーム材を薄く
する必要があり、その結果、板厚は、最近では０．１５
ｍｍ→０．１２５ｍｍ→０．１０ｍｍと薄くなってい
る。このようなリードフレームの薄板化、リードの狭小
化はフレーム全体やリードの剛性を低下させ、アセンブ
リー工程中でのインナーリードの変形、デバイス実装時
のアウターリードの変形を引き起こす。このようなトラ
ブルを防止するためには、使用されるリードフレーム材
料に対し、より高い強度が要求される。一方、ＩＣの高
集積化、多ピン化に伴い消費電力が大きくなるため、こ
こから発生する熱の放散対策がＩＣ設計上の重要な問題
となる。銅は、もともと熱伝導度で４２アロイをはるか
に上回る特性をもっているので、銅合金は熱放散性にお
いて有利である。従って、今後は薄板化に対応可能な強
度を有し、かつ熱放散性に優れる銅系リードフレーム材
料への要求が益々強くなっている。また、加工性や実装
における半田付け性に優れること等も必要である。
加工によりつくられるのが大半であるが、エッチングは
板厚方向だけではなく、板幅方向へのサイドエッチも起
こることから、リード幅やリード間隔の加工限界は板厚
に依存し、板厚は薄いほど加工上有利となる。また、パ
ッケージの薄肉化の要求から、リードフレーム材を薄く
する必要があり、その結果、板厚は、最近では０．１５
ｍｍ→０．１２５ｍｍ→０．１０ｍｍと薄くなってい
る。このようなリードフレームの薄板化、リードの狭小
化はフレーム全体やリードの剛性を低下させ、アセンブ
リー工程中でのインナーリードの変形、デバイス実装時
のアウターリードの変形を引き起こす。このようなトラ
ブルを防止するためには、使用されるリードフレーム材
料に対し、より高い強度が要求される。一方、ＩＣの高
集積化、多ピン化に伴い消費電力が大きくなるため、こ
こから発生する熱の放散対策がＩＣ設計上の重要な問題
となる。銅は、もともと熱伝導度で４２アロイをはるか
に上回る特性をもっているので、銅合金は熱放散性にお
いて有利である。従って、今後は薄板化に対応可能な強
度を有し、かつ熱放散性に優れる銅系リードフレーム材
料への要求が益々強くなっている。また、加工性や実装
における半田付け性に優れること等も必要である。
【０００４】このような半導体機器のリードフレーム材
には総合的な観点から一般に要求される特性としては、
（１）リードが容易に変形することがない機械的強度を
有すること、（２）リードフレームのパターン形成にお
いて、優れたエッチング性及びプレス加工性を有するこ
と、（３）チップの発熱に対して、効率良く熱放散する
ことが可能な高い熱伝導率を有すること、（４）電気的
特性に優れていること、（５）実装における半田付け性
に優れ、また半田接合部の信頼性が高いこと、（６）ボ
ンディングのためのＡｇメッキ性に優れること、（７）
加熱工程で銅合金表面が酸化しにくい耐酸化性に優れて
いること、（８）繰り返し曲げ性に優れていること、
（９）適正な価格であること、等が挙げられ、多岐多様
な特性が必要とされる。
には総合的な観点から一般に要求される特性としては、
（１）リードが容易に変形することがない機械的強度を
有すること、（２）リードフレームのパターン形成にお
いて、優れたエッチング性及びプレス加工性を有するこ
と、（３）チップの発熱に対して、効率良く熱放散する
ことが可能な高い熱伝導率を有すること、（４）電気的
特性に優れていること、（５）実装における半田付け性
に優れ、また半田接合部の信頼性が高いこと、（６）ボ
ンディングのためのＡｇメッキ性に優れること、（７）
加熱工程で銅合金表面が酸化しにくい耐酸化性に優れて
いること、（８）繰り返し曲げ性に優れていること、
（９）適正な価格であること、等が挙げられ、多岐多様
な特性が必要とされる。
【０００５】しかしながら、これらの各種の要求特性に
対し、従来より使用されているりん青銅、コバール（商
品名）及び４２合金には何れも一長一短があり、前記特
性の全てを満足し得るものではなかった。特に、リード
の多ピン化、小型化の進展に伴って、形状の複雑化やピ
ンの狭小化が進み、材料に一層良好なリード強度、エッ
チング性及び曲げ加工性が求められていることを考慮す
れば、上記従来材はこれらの点で十分な性能を有してい
るとは云い難かった。
対し、従来より使用されているりん青銅、コバール（商
品名）及び４２合金には何れも一長一短があり、前記特
性の全てを満足し得るものではなかった。特に、リード
の多ピン化、小型化の進展に伴って、形状の複雑化やピ
ンの狭小化が進み、材料に一層良好なリード強度、エッ
チング性及び曲げ加工性が求められていることを考慮す
れば、上記従来材はこれらの点で十分な性能を有してい
るとは云い難かった。
【０００６】また、優れた導電性と強度を示し、半導体
機器リード材としても導電性ばね材として好適な銅合金
として、Ｃｕ−０．０５〜１．０％Ｃｒ−０．０５〜
１．０％Ｚｒ系合金が知られているが、はんだ付け性、
メッキ性、エッチング性、折り曲げ性については満足で
きる特性を示さない。この合金の改良として、特開昭６
３−１２５６３１号は、合金中の酸化物及び硫化物を低
減するべく、酸素含有量を２０ｐｐｍ以下そして硫黄含
有量を１５ｐｐｍ以下に規制した合金を提唱している。
更に、強度及びばね特性を更に改善するため、副成分と
して、Ａｌ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｍ
ｏ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｔｅ、Ｔｉ及びＺｎの１種以上
を０．０５〜１．０％添加することも提唱している。し
かしながら、ばね特性、エッチング性、半田付け性及び
曲げ加工性の点でいまだ半導体機器のリード材として十
分に満足できるとは云い難い。
機器リード材としても導電性ばね材として好適な銅合金
として、Ｃｕ−０．０５〜１．０％Ｃｒ−０．０５〜
１．０％Ｚｒ系合金が知られているが、はんだ付け性、
メッキ性、エッチング性、折り曲げ性については満足で
きる特性を示さない。この合金の改良として、特開昭６
３−１２５６３１号は、合金中の酸化物及び硫化物を低
減するべく、酸素含有量を２０ｐｐｍ以下そして硫黄含
有量を１５ｐｐｍ以下に規制した合金を提唱している。
更に、強度及びばね特性を更に改善するため、副成分と
して、Ａｌ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｍ
ｏ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｔｅ、Ｔｉ及びＺｎの１種以上
を０．０５〜１．０％添加することも提唱している。し
かしながら、ばね特性、エッチング性、半田付け性及び
曲げ加工性の点でいまだ半導体機器のリード材として十
分に満足できるとは云い難い。
【０００７】更に、米国特許第５，３０６，４６５号に
は、優れた強度と導電性を合わせ持つ銅合金として、
０．５％までのＣｒ、０．０５〜０．２５％のＺｒ、
０．１〜１．０％のＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉ乃至その混合物及
び０．０５〜０．５％のＴｉを含有する合金を提唱して
いる。しかし、この合金とて、ばね特性、エッチング
性、半田付け性及び曲げ加工性の点でいまだ半導体機器
のリード材として十分に満足できるとはいい難い。
は、優れた強度と導電性を合わせ持つ銅合金として、
０．５％までのＣｒ、０．０５〜０．２５％のＺｒ、
０．１〜１．０％のＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉ乃至その混合物及
び０．０５〜０．５％のＴｉを含有する合金を提唱して
いる。しかし、この合金とて、ばね特性、エッチング
性、半田付け性及び曲げ加工性の点でいまだ半導体機器
のリード材として十分に満足できるとはいい難い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上から、本発明の課
題は、銅系材料の優れた電気、熱の伝導性を生かすと同
時に、半導体機器のリード材や導電性ばね材に代表され
る電子機器用途に十分に満足できる強度、ばね特性、エ
ッチング性、半田付け性、プレス打ち抜き性及び曲げ加
工性をも兼備した銅合金を提供することである。
題は、銅系材料の優れた電気、熱の伝導性を生かすと同
時に、半導体機器のリード材や導電性ばね材に代表され
る電子機器用途に十分に満足できる強度、ばね特性、エ
ッチング性、半田付け性、プレス打ち抜き性及び曲げ加
工性をも兼備した銅合金を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、特に、固溶
型銅合金に比較して導電率を低下させずに高強度化が可
能である析出型銅合金の一つであるＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合
金に着目し、研究を重ねた結果、Ｃｒ及びＺｒの合金成
分を厳密に制御すると共に、半田の耐熱剥離性を向上さ
せる成分としてＺｎを添加し、更に必要なら強度の向上
のために金属間化合物を形成するＴｉ及びＦｅを追加
し、プレス打ち抜き性の改善のために規定量の酸素及び
硫黄を添加し、製造条件を選定することにより結晶粒径
及び酸化膜の膜厚を調整し、強度、導電率、エッチング
性及び曲げ加工性等の諸特性を高いレベルでバランスさ
せることができ、これにＮｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｐ、
Ｍｇ及びＳｉの１種以上を添加することにより強度特性
のさらなる改良が可能となるとの知見を得た。
型銅合金に比較して導電率を低下させずに高強度化が可
能である析出型銅合金の一つであるＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合
金に着目し、研究を重ねた結果、Ｃｒ及びＺｒの合金成
分を厳密に制御すると共に、半田の耐熱剥離性を向上さ
せる成分としてＺｎを添加し、更に必要なら強度の向上
のために金属間化合物を形成するＴｉ及びＦｅを追加
し、プレス打ち抜き性の改善のために規定量の酸素及び
硫黄を添加し、製造条件を選定することにより結晶粒径
及び酸化膜の膜厚を調整し、強度、導電率、エッチング
性及び曲げ加工性等の諸特性を高いレベルでバランスさ
せることができ、これにＮｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｐ、
Ｍｇ及びＳｉの１種以上を添加することにより強度特性
のさらなる改良が可能となるとの知見を得た。
【００１０】こうした観点の下で、本発明は、（１）重
量割合にて、Ｃｒ：０．０５〜０．４％、Ｚｒ：０．０
３〜０．２５％、及びＺｎ：０．０６〜２．０％を含有
すると共に、０：５〜５０ｐｐｍ、及びＳ：５〜２０ｐ
ｐｍを含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からな
り、また結晶粒径：５０μｍ以下を満足し、さらに表面
の酸化膜厚：１００Å以下であることを特徴とする電子
機器用銅合金、（２）（１）の合金に更にＮｉ、Ｓｎ、
Ｉｎ、Ｍｎ、Ｐ、ＭｇおよびＳｉの１種以上：総量で
０．０１〜１．０％をも含有する電子機器用銅合金、
（３）（１）の合金に更にＦｅ：０．１〜１．８％及び
Ｔｉ：０．１〜０．８％を含有する電子機器用銅合金、
及び（４）（３）の合金に更にＮｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍ
ｎ、Ｐ、ＭｇおよびＳｉの１種以上：総量で０．０１〜
１．０％をも含有する電子機器用銅合金を提供する。本
発明はまた、（１）〜（４）のいずれかの合金からなる
半導体機器リード材をも提供する。
量割合にて、Ｃｒ：０．０５〜０．４％、Ｚｒ：０．０
３〜０．２５％、及びＺｎ：０．０６〜２．０％を含有
すると共に、０：５〜５０ｐｐｍ、及びＳ：５〜２０ｐ
ｐｍを含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からな
り、また結晶粒径：５０μｍ以下を満足し、さらに表面
の酸化膜厚：１００Å以下であることを特徴とする電子
機器用銅合金、（２）（１）の合金に更にＮｉ、Ｓｎ、
Ｉｎ、Ｍｎ、Ｐ、ＭｇおよびＳｉの１種以上：総量で
０．０１〜１．０％をも含有する電子機器用銅合金、
（３）（１）の合金に更にＦｅ：０．１〜１．８％及び
Ｔｉ：０．１〜０．８％を含有する電子機器用銅合金、
及び（４）（３）の合金に更にＮｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍ
ｎ、Ｐ、ＭｇおよびＳｉの１種以上：総量で０．０１〜
１．０％をも含有する電子機器用銅合金を提供する。本
発明はまた、（１）〜（４）のいずれかの合金からなる
半導体機器リード材をも提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明合金の成分組成及び結晶粒
径及び酸化膜の膜厚を限定した理由をその作用とともに
以下に詳述する。
径及び酸化膜の膜厚を限定した理由をその作用とともに
以下に詳述する。
【００１２】〔Ｃｒ〕Ｃｒは、合金を溶体化処理後、時
効させることにより母相中に析出して強度を向上させる
作用をするが、その含有量が０．０５重量％未満では前
記作用による所望の効果が得られず、一方、０．４重量
％を超えて含有させると溶体化処理後にも未溶解Ｃｒが
母相中に残留し、その結果、圧延垂直断面をエッチング
した時にヒゲバリ状介在物として存在し、エッチング性
及び加工性を著しく阻害する。以上の理由によりＣｒ含
有量を０．０５〜０．４重量％と定めた。
効させることにより母相中に析出して強度を向上させる
作用をするが、その含有量が０．０５重量％未満では前
記作用による所望の効果が得られず、一方、０．４重量
％を超えて含有させると溶体化処理後にも未溶解Ｃｒが
母相中に残留し、その結果、圧延垂直断面をエッチング
した時にヒゲバリ状介在物として存在し、エッチング性
及び加工性を著しく阻害する。以上の理由によりＣｒ含
有量を０．０５〜０．４重量％と定めた。
【００１３】〔Ｚｒ〕Ｚｒには、時効処理によりＣｕと
化合物を形成して母材中に析出しこれを強化する作用が
あるが、その含有量が０．０３％重量未満では前記作用
による所望の効果が得られず、一方０．２５重量％を超
えてＺｒを含有させると、溶体化処理後にも未固溶Ｚｒ
が母相中に残留するようになってエッチング性及び加工
性の低下を招くことから、Ｚｒ含有量は０．０３〜０．
２５重量％と定めた。
化合物を形成して母材中に析出しこれを強化する作用が
あるが、その含有量が０．０３％重量未満では前記作用
による所望の効果が得られず、一方０．２５重量％を超
えてＺｒを含有させると、溶体化処理後にも未固溶Ｚｒ
が母相中に残留するようになってエッチング性及び加工
性の低下を招くことから、Ｚｒ含有量は０．０３〜０．
２５重量％と定めた。
【００１４】〔Ｚｎ〕Ｚｎは、半田の耐熱剥離性を向上
させる作用を有しているため添加される成分であるが、
その含有量が０．０６重量％未満では前記作用による所
望の効果が得られず、一方２．０重量％を超えてＺｎを
含有させると導電率が劣化することから、Ｚｎ含有量は
０．０６〜２．０重量％と定めた。
させる作用を有しているため添加される成分であるが、
その含有量が０．０６重量％未満では前記作用による所
望の効果が得られず、一方２．０重量％を超えてＺｎを
含有させると導電率が劣化することから、Ｚｎ含有量は
０．０６〜２．０重量％と定めた。
【００１５】〔Ｏ及びＳ〕Ｏ及びＳは銅中において非金
属介在物を形成するが、その含有量が高くなるにつれ
て、非金属介在物を起点とした亀裂が入りやすくなり、
材料の延性が低下する。しかしながらこのことはプレス
成形時における材料のせん断面の面積率が増加すること
を意味し、そのためバリ及びダレの発生が抑えられて製
品精度が向上するなどプレス打ち抜き性の著しい改善に
つながる。ただ、Ｏ含有量及びＳ含有量がそれぞれ５ｐ
ｐｍ（０．０００５％）未満では、所望のプレス打ち抜
き改善の効果を確保できず、一方、Ｏ含有量及びＳ含有
量がそれぞれ５０ｐｐｍ（０．００５０％）及び２０ｐ
ｐｍ（０．００２０％）を超えると、延性が低下し、繰
り返し曲げ性も著しく劣化する。従って、プレス打ち抜
き性を改善するのに必要なＯの含有量は５〜５０ｐｐｍ
そしてＳの含有量は５〜２０ｐｐｍと定めた。
属介在物を形成するが、その含有量が高くなるにつれ
て、非金属介在物を起点とした亀裂が入りやすくなり、
材料の延性が低下する。しかしながらこのことはプレス
成形時における材料のせん断面の面積率が増加すること
を意味し、そのためバリ及びダレの発生が抑えられて製
品精度が向上するなどプレス打ち抜き性の著しい改善に
つながる。ただ、Ｏ含有量及びＳ含有量がそれぞれ５ｐ
ｐｍ（０．０００５％）未満では、所望のプレス打ち抜
き改善の効果を確保できず、一方、Ｏ含有量及びＳ含有
量がそれぞれ５０ｐｐｍ（０．００５０％）及び２０ｐ
ｐｍ（０．００２０％）を超えると、延性が低下し、繰
り返し曲げ性も著しく劣化する。従って、プレス打ち抜
き性を改善するのに必要なＯの含有量は５〜５０ｐｐｍ
そしてＳの含有量は５〜２０ｐｐｍと定めた。
【００１６】〔Ｔｉ及びＦｅ〕Ｔｉ及びＦｅは、合金を
時効処理した時に母相中にＴｉとＦｅとの金属間化合物
を形成し、その結果として合金強度をさらに向上させる
作用を発揮するが、これらの含有量がそれぞれ０．１％
未満では前記作用による所望の効果が得られない。一
方、Ｔｉ含有量が０．８％を超えたり、Ｆｅ含有量が
１．８０％を超える場合には、ＴｉとＦｅを主成分とす
る未溶解介在物が５μｍ以上の大きさとなってエッチン
グ性を著しく阻害する。
時効処理した時に母相中にＴｉとＦｅとの金属間化合物
を形成し、その結果として合金強度をさらに向上させる
作用を発揮するが、これらの含有量がそれぞれ０．１％
未満では前記作用による所望の効果が得られない。一
方、Ｔｉ含有量が０．８％を超えたり、Ｆｅ含有量が
１．８０％を超える場合には、ＴｉとＦｅを主成分とす
る未溶解介在物が５μｍ以上の大きさとなってエッチン
グ性を著しく阻害する。
【００１７】〔Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｐ、Ｍｇおよ
びＳｉ〕これらの成分は、何れも合金の導電性を大きく
低下させずに主として固溶強化により強度を向上させる
作用を有しており、従って必要により１種または２種以
上の添加がなされるが、その含有量が総量で０．０１重
量％未満であると前記作用による所望の効果が得られ
ず、一方、総量で１．０重量％を超える含有量になると
合金の導電性および加工性を著しく劣化する。このた
め、単独添加或いは２種以上の複合添加がなされるＮ
ｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｐ、ＭｇおよびＳｉの含有量は
総量で０．０１〜１．０重量％と定めた。
びＳｉ〕これらの成分は、何れも合金の導電性を大きく
低下させずに主として固溶強化により強度を向上させる
作用を有しており、従って必要により１種または２種以
上の添加がなされるが、その含有量が総量で０．０１重
量％未満であると前記作用による所望の効果が得られ
ず、一方、総量で１．０重量％を超える含有量になると
合金の導電性および加工性を著しく劣化する。このた
め、単独添加或いは２種以上の複合添加がなされるＮ
ｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｐ、ＭｇおよびＳｉの含有量は
総量で０．０１〜１．０重量％と定めた。
【００１８】〔結晶粒径〕合金の結晶粒径は曲げ加工性
に著しく大きな影響を与え、結晶粒径が小さい程曲げ性
が向上する。この結晶粒径は溶体化処理温度により調整
できるが、平均結晶粒径が５０μｍを超えると曲げ性が
劣化することから、本発明においては平均結晶粒径を５
０μｍ以下に調整することと定めた。
に著しく大きな影響を与え、結晶粒径が小さい程曲げ性
が向上する。この結晶粒径は溶体化処理温度により調整
できるが、平均結晶粒径が５０μｍを超えると曲げ性が
劣化することから、本発明においては平均結晶粒径を５
０μｍ以下に調整することと定めた。
【００１９】〔表面の酸化膜厚〕半田付け性及びめっき
性は表面の酸化皮膜の厚さにより影響を受けるが、その
膜厚が１００Åを超えると半田付け性及びめっき性が劣
化することから、本発明においては材料表面の酸化膜厚
を１００Å以下に調整することと定めた。酸化膜厚を１
００Å以下に調整するためには、まず熱処理後の酸化膜
を除去することが必要である。熱間圧延後には、片面
０．３ｍｍ以上の面削を行い、また溶体化処理後及び時
効後にはそれぞれ適当な酸を用いた酸洗と研磨布を用い
た研磨を行って酸化膜の除去処理を行う。尚、溶体化処
理及び時効処理は材料特性を決める重要な工程であり、
７００℃以上の温度での溶体化処理と３００〜７００℃
の温度範囲での時効が行われる。次に、最終の歪取焼鈍
時には雰囲気の調整が必要であり、焼鈍炉内の酸素濃度
を２０ｐｐｍ以下とする必要がある。この両者を行うこ
とにより酸化膜厚を調整する。
性は表面の酸化皮膜の厚さにより影響を受けるが、その
膜厚が１００Åを超えると半田付け性及びめっき性が劣
化することから、本発明においては材料表面の酸化膜厚
を１００Å以下に調整することと定めた。酸化膜厚を１
００Å以下に調整するためには、まず熱処理後の酸化膜
を除去することが必要である。熱間圧延後には、片面
０．３ｍｍ以上の面削を行い、また溶体化処理後及び時
効後にはそれぞれ適当な酸を用いた酸洗と研磨布を用い
た研磨を行って酸化膜の除去処理を行う。尚、溶体化処
理及び時効処理は材料特性を決める重要な工程であり、
７００℃以上の温度での溶体化処理と３００〜７００℃
の温度範囲での時効が行われる。次に、最終の歪取焼鈍
時には雰囲気の調整が必要であり、焼鈍炉内の酸素濃度
を２０ｐｐｍ以下とする必要がある。この両者を行うこ
とにより酸化膜厚を調整する。
【００２０】
【実施例】続いて、本発明の効果を実施例及び比較例に
より更に具体的に説明する。まず、電気銅あるいは無酸
素銅を原料とし、高周波溶解炉にて各種成分組成の銅合
金インゴット（厚さ３０ｍｍ）を真空中あるいはＡｒ雰
囲気中で溶製した。次に、これら各インゴットを熱間加
工あるいは冷間加工により所定の厚さにした後、表中の
結晶粒径に調整するための溶体化処理、冷間圧延、時効
処理、最終の冷間圧延、歪取焼鈍を順次行い、０．１５
ｍｍの板とした。熱間圧延後には、片面０．３ｍｍ以上
の面削を行い、また溶体化処理後及び時効後にはそれぞ
れ酸洗と研磨布を用いた研磨を行って酸化膜の除去処理
を行い、そして焼鈍炉内の酸素濃度を２０ｐｐｍ以下と
して最終の歪取焼鈍を行うことにより表中の酸化膜厚に
調整した。そして得られた板材から各種の試験片を採取
して材料試験を行い、半導体のリードフレーム材として
の特性を評価した。本発明合金試験片を表１にそして比
較合金試験片を表２に示す。
より更に具体的に説明する。まず、電気銅あるいは無酸
素銅を原料とし、高周波溶解炉にて各種成分組成の銅合
金インゴット（厚さ３０ｍｍ）を真空中あるいはＡｒ雰
囲気中で溶製した。次に、これら各インゴットを熱間加
工あるいは冷間加工により所定の厚さにした後、表中の
結晶粒径に調整するための溶体化処理、冷間圧延、時効
処理、最終の冷間圧延、歪取焼鈍を順次行い、０．１５
ｍｍの板とした。熱間圧延後には、片面０．３ｍｍ以上
の面削を行い、また溶体化処理後及び時効後にはそれぞ
れ酸洗と研磨布を用いた研磨を行って酸化膜の除去処理
を行い、そして焼鈍炉内の酸素濃度を２０ｐｐｍ以下と
して最終の歪取焼鈍を行うことにより表中の酸化膜厚に
調整した。そして得られた板材から各種の試験片を採取
して材料試験を行い、半導体のリードフレーム材として
の特性を評価した。本発明合金試験片を表１にそして比
較合金試験片を表２に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】なお、特性は、「強度」、「伸び」、「導
電性」、「エッチング性」、「曲げ性」、「半田付け
性」、「半田耐熱剥離性」及び「プレス打ち抜き性」を
調査することによって評価した。「強度」ならびに「伸
び」は引張試験により測定し、「導電性」は導電率（％
ＩＡＣＳ）を測定して求めた。「エッチング性」につい
ては、液温３５℃、４５°ボーメ塩化第二鉄を用いて試
料に１０幅×１０厚の孔を開け、圧延方向に対し直角の
エッチング面をＳＥＭで観察することによりエッチング
性の評価を行った。平滑なエッチング面がみられた場合
を○とし、エッチング面に５μｍ以上の突起物がみられ
た場合を×とした。「曲げ性」については、１０ｍｍ幅
の試験片を内側曲げ半径０．１５ｍｍ（＝板厚）で圧延
方向と直角に、片側に９０°の曲げを繰り返し行い、破
断までの曲げ回数（往復で１回とする）を測定した。試
験はｎ＝５で行い、ｎの平均値で評価を行った。「半田
付け性」の調査には、ＪＩＳの規定に基づいたメニスコ
グラフ法を用い、試料が半田浴から受ける荷重がゼロと
なるまでに要する時間、即ちゼロクロス時間を半田濡れ
時間として測定した。「半田耐熱剥離性」の調査は、素
材に５μｍ厚の半田（９０％Ｓｎ−１０％Ｐｂ）めっき
を施した後、１５０℃の高温槽に１０００時間まで保持
し、この間１０００時間毎に取り出して９０°曲げ往復
１回を施して半田剥離の開始時間を調べる方法によっ
た。なお１０００時間まで剥離のなかったものは調査結
果を「１０００ｈ」と表示した。「プレス打ち抜き性」
の調査は、テンシロン型１０Ｔ引張試験機にプレス金型
を取り付け、直径１０ｍｍの円盤を０．１ｍｍクリアラ
ンスにて打ち抜き、円盤の端部断面を観察することによ
り行った。平滑な打ち抜き面がみられた場合を○とし、
バリがみられた場合を×とした。これらの調査結果を表
３に示す。
電性」、「エッチング性」、「曲げ性」、「半田付け
性」、「半田耐熱剥離性」及び「プレス打ち抜き性」を
調査することによって評価した。「強度」ならびに「伸
び」は引張試験により測定し、「導電性」は導電率（％
ＩＡＣＳ）を測定して求めた。「エッチング性」につい
ては、液温３５℃、４５°ボーメ塩化第二鉄を用いて試
料に１０幅×１０厚の孔を開け、圧延方向に対し直角の
エッチング面をＳＥＭで観察することによりエッチング
性の評価を行った。平滑なエッチング面がみられた場合
を○とし、エッチング面に５μｍ以上の突起物がみられ
た場合を×とした。「曲げ性」については、１０ｍｍ幅
の試験片を内側曲げ半径０．１５ｍｍ（＝板厚）で圧延
方向と直角に、片側に９０°の曲げを繰り返し行い、破
断までの曲げ回数（往復で１回とする）を測定した。試
験はｎ＝５で行い、ｎの平均値で評価を行った。「半田
付け性」の調査には、ＪＩＳの規定に基づいたメニスコ
グラフ法を用い、試料が半田浴から受ける荷重がゼロと
なるまでに要する時間、即ちゼロクロス時間を半田濡れ
時間として測定した。「半田耐熱剥離性」の調査は、素
材に５μｍ厚の半田（９０％Ｓｎ−１０％Ｐｂ）めっき
を施した後、１５０℃の高温槽に１０００時間まで保持
し、この間１０００時間毎に取り出して９０°曲げ往復
１回を施して半田剥離の開始時間を調べる方法によっ
た。なお１０００時間まで剥離のなかったものは調査結
果を「１０００ｈ」と表示した。「プレス打ち抜き性」
の調査は、テンシロン型１０Ｔ引張試験機にプレス金型
を取り付け、直径１０ｍｍの円盤を０．１ｍｍクリアラ
ンスにて打ち抜き、円盤の端部断面を観察することによ
り行った。平滑な打ち抜き面がみられた場合を○とし、
バリがみられた場合を×とした。これらの調査結果を表
３に示す。
【００２４】
【表３】
【００２５】表３に示される結果からは次のことが明ら
かである：本発明合金「１〜１６」は、いずれの特性に
ついても充分に良好な評価が得られるものである。これ
に対し、比較合金「１７」はＣｒ含有量が充分でないた
め強度が劣っている。比較合金「１８、１９」はＺｒ、
Ｃｒ含有量がそれぞれ上限値を超えているため、エッチ
ング性および曲げ性が劣っている。また、導電性も悪
い。比較合金「２０」はＺｎ含有量が上限値を超えてい
るために導電性が劣っている。また、比較合金「２１、
２２」は、Ｏ、Ｓ含有量がそれぞれ上限値を超えてお
り、曲げ性が劣っている。比較合金「２３、２５、２
６」は、結晶粒径が上限値を超えているために曲げ性が
劣っている。更に、比較合金「２４」は、酸化膜厚が上
限値を超えているために半田付け性が劣っている例であ
る。
かである：本発明合金「１〜１６」は、いずれの特性に
ついても充分に良好な評価が得られるものである。これ
に対し、比較合金「１７」はＣｒ含有量が充分でないた
め強度が劣っている。比較合金「１８、１９」はＺｒ、
Ｃｒ含有量がそれぞれ上限値を超えているため、エッチ
ング性および曲げ性が劣っている。また、導電性も悪
い。比較合金「２０」はＺｎ含有量が上限値を超えてい
るために導電性が劣っている。また、比較合金「２１、
２２」は、Ｏ、Ｓ含有量がそれぞれ上限値を超えてお
り、曲げ性が劣っている。比較合金「２３、２５、２
６」は、結晶粒径が上限値を超えているために曲げ性が
劣っている。更に、比較合金「２４」は、酸化膜厚が上
限値を超えているために半田付け性が劣っている例であ
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明により、導電性のみならず、半導
体機器のリード材や導電性ばね材に代表される電子機器
用途に十分に満足できる強度、ばね特性、エッチング
性、半田付け性、プレス打ち抜き性及び曲げ加工性をも
兼備した銅合金が得られるので、電子機器類の小型化、
薄肉化に大きく寄与し得るなど、産業上極めて有用な効
果がもたらされる。
体機器のリード材や導電性ばね材に代表される電子機器
用途に十分に満足できる強度、ばね特性、エッチング
性、半田付け性、プレス打ち抜き性及び曲げ加工性をも
兼備した銅合金が得られるので、電子機器類の小型化、
薄肉化に大きく寄与し得るなど、産業上極めて有用な効
果がもたらされる。
Claims (5)
- 【請求項１】 重量割合にて、Ｃｒ：０．０５〜０．４
％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、及びＺｎ：０．０６
〜２．０％を含有すると共に、０：５〜５０ｐｐｍ、及
びＳ：５〜２０ｐｐｍを含有し、残部がＣｕおよび不可
避的不純物からなり、また結晶粒径：５０μｍ以下を満
足し、さらに表面の酸化膜厚：１００Å以下であること
を特徴とする電子機器用銅合金。 - 【請求項２】 重量割合にて、Ｃｒ：０．０５〜０．４
％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、及びＺｎ：０．０６
〜２．０％を含有すると共に、０：５〜５０ｐｐｍ、及
びＳ：５〜２０ｐｐｍを含有し、更にＮｉ、Ｓｎ、Ｉ
ｎ、Ｍｎ、Ｐ、ＭｇおよびＳｉの１種以上：０．０１〜
１．０％（総量）をも含有し、残部がＣｕおよび不可避
的不純物からなり、また結晶粒径：５０μｍ以下を満足
し、さらに表面の酸化膜厚：１００Å以下であることを
特徴とする電子機器用銅合金。 - 【請求項３】 重量割合にて、Ｃｒ：０．０５〜０．４
％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、Ｚｎ：０．０６〜
２．０％、Ｆｅ：０．１〜１．８％、及びＴｉ：０．１
〜０．８％を含有すると共に、０：５〜５０ｐｐｍ、及
びＳ：５〜２０ｐｐｍを含有し、残部がＣｕおよび不可
避的不純物からなり、また結晶粒径：５０μｍ以下を満
足し、さらに表面の酸化膜厚：１００Å以下であること
を特徴とする電子機器用銅合金。 - 【請求項４】 重量割合にて、Ｃｒ：０．０５〜０．４
％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５％、Ｚｎ：０．０６〜
２．０％、Ｆｅ：０．１〜１．８％、及びＴｉ：０．１
〜０．８％を含有すると共に、０：５〜５０ｐｐｍ、及
びＳ：５〜２０ｐｐｍを含有し、更にＮｉ、Ｓｎ、Ｉ
ｎ、Ｍｎ、Ｐ、ＭｇおよびＳｉの１種以上：０．０１〜
１．０％（総量）をも含有し、残部がＣｕおよび不可避
的不純物からなり、また結晶粒径：５０μｍ以下を満足
し、さらに表面の酸化膜厚：１００Å以下であることを
特徴とする電子機器用銅合金。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項の合金から
なる半導体機器リード材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31703295A JPH09157775A (ja) | 1995-09-27 | 1995-11-13 | 電子機器用銅合金 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-272074 | 1995-09-27 | ||
| JP27207495 | 1995-09-27 | ||
| JP31703295A JPH09157775A (ja) | 1995-09-27 | 1995-11-13 | 電子機器用銅合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09157775A true JPH09157775A (ja) | 1997-06-17 |
Family
ID=26550013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31703295A Withdrawn JPH09157775A (ja) | 1995-09-27 | 1995-11-13 | 電子機器用銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09157775A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6344171B1 (en) | 1999-08-25 | 2002-02-05 | Kobe Steel, Ltd. | Copper alloy for electrical or electronic parts |
| US6441492B1 (en) | 1999-09-10 | 2002-08-27 | James A. Cunningham | Diffusion barriers for copper interconnect systems |
| US6455937B1 (en) | 1998-03-20 | 2002-09-24 | James A. Cunningham | Arrangement and method for improved downward scaling of higher conductivity metal-based interconnects |
| US6521532B1 (en) | 1999-07-22 | 2003-02-18 | James A. Cunningham | Method for making integrated circuit including interconnects with enhanced electromigration resistance |
| US6551872B1 (en) | 1999-07-22 | 2003-04-22 | James A. Cunningham | Method for making integrated circuit including interconnects with enhanced electromigration resistance using doped seed layer and integrated circuits produced thereby |
| US6767643B2 (en) | 2000-08-17 | 2004-07-27 | Nippon Mining And Metals Co., Ltd. | Copper-alloy foil to be used for laminate sheet |
| KR100527994B1 (ko) * | 2002-03-29 | 2005-11-09 | 닛코킨조쿠카코 가부시키가이샤 | 펀칭가공성이 우수한 단자·커넥터용 인청동막대, 및 굽힘성 및 펀칭가공성이 모두 우수한 단자·커넥터용 인청동막대 및 그 제조방법 |
| WO2011096576A1 (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-11 | 日立電線株式会社 | 軟質希薄銅合金材料、軟質希薄銅合金線、軟質希薄銅合金板、軟質希薄銅合金撚線およびこれらを用いたケーブル、同軸ケーブルおよび複合ケーブル |
| WO2012124804A1 (ja) * | 2011-03-17 | 2012-09-20 | 日立電線株式会社 | 軟質希薄銅合金線、軟質希薄銅合金撚線、およびこれらを用いた絶縁電線、同軸ケーブルおよび複合ケーブル |
| US9809872B2 (en) | 2009-04-17 | 2017-11-07 | Hitachi Metals, Ltd. | Dilute copper alloy material, dilute copper alloy wire, dilute copper alloy twisted wire and cable using the same, coaxial cable and composite cable, and method of manufacturing dilute copper alloy material and dilute copper alloy wire |
-
1995
- 1995-11-13 JP JP31703295A patent/JPH09157775A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6455937B1 (en) | 1998-03-20 | 2002-09-24 | James A. Cunningham | Arrangement and method for improved downward scaling of higher conductivity metal-based interconnects |
| USRE41538E1 (en) | 1999-07-22 | 2010-08-17 | Cunningham James A | Method for making integrated circuit including interconnects with enhanced electromigration resistance using doped seed layer and integrated circuits produced thereby |
| US6521532B1 (en) | 1999-07-22 | 2003-02-18 | James A. Cunningham | Method for making integrated circuit including interconnects with enhanced electromigration resistance |
| US6551872B1 (en) | 1999-07-22 | 2003-04-22 | James A. Cunningham | Method for making integrated circuit including interconnects with enhanced electromigration resistance using doped seed layer and integrated circuits produced thereby |
| US6344171B1 (en) | 1999-08-25 | 2002-02-05 | Kobe Steel, Ltd. | Copper alloy for electrical or electronic parts |
| US6441492B1 (en) | 1999-09-10 | 2002-08-27 | James A. Cunningham | Diffusion barriers for copper interconnect systems |
| US6767643B2 (en) | 2000-08-17 | 2004-07-27 | Nippon Mining And Metals Co., Ltd. | Copper-alloy foil to be used for laminate sheet |
| KR100527994B1 (ko) * | 2002-03-29 | 2005-11-09 | 닛코킨조쿠카코 가부시키가이샤 | 펀칭가공성이 우수한 단자·커넥터용 인청동막대, 및 굽힘성 및 펀칭가공성이 모두 우수한 단자·커넥터용 인청동막대 및 그 제조방법 |
| US9809872B2 (en) | 2009-04-17 | 2017-11-07 | Hitachi Metals, Ltd. | Dilute copper alloy material, dilute copper alloy wire, dilute copper alloy twisted wire and cable using the same, coaxial cable and composite cable, and method of manufacturing dilute copper alloy material and dilute copper alloy wire |
| WO2011096576A1 (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-11 | 日立電線株式会社 | 軟質希薄銅合金材料、軟質希薄銅合金線、軟質希薄銅合金板、軟質希薄銅合金撚線およびこれらを用いたケーブル、同軸ケーブルおよび複合ケーブル |
| US10030287B2 (en) | 2010-02-08 | 2018-07-24 | Hitachi Metals, Ltd. | Soft-dilute-copper-alloy material, soft-dilute-copper-alloy wire, soft-dilute-copper-alloy sheet, soft-dilute-copper-alloy stranded wire, and cable, coaxial cable and composite cable using same |
| WO2012124804A1 (ja) * | 2011-03-17 | 2012-09-20 | 日立電線株式会社 | 軟質希薄銅合金線、軟質希薄銅合金撚線、およびこれらを用いた絶縁電線、同軸ケーブルおよび複合ケーブル |
| US9734937B2 (en) | 2011-03-17 | 2017-08-15 | Hitachi Metals, Ltd. | Soft dilute-copper alloy wire, soft dilute-copper alloy twisted wire, and insulated wire, coaxial cable, and composite cable using these |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030204 |