JPH10324935A - リードフレーム用銅合金およびその製造方法 - Google Patents

リードフレーム用銅合金およびその製造方法

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JPH10324935A JP17752997A JP17752997A JPH10324935A JP H10324935 A JPH10324935 A JP H10324935A JP 17752997 A JP17752997 A JP 17752997A JP 17752997 A JP17752997 A JP 17752997A JP H10324935 A JPH10324935 A JP H10324935A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的強度、導電性、耐熱性及びタイレクト
ボンディング性に優れ、しかも安価でリードフレーム材
料として好適なリードフレーム用銅合金とその製造方法
を提案する。 【解決手段】 重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．
０１〜０．２％を含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可
避的不純物からなる銅合金、及び上記成分組成に更にＳ
ｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちから選ばれる１種又は２種以上を
合計で０．０５〜０．５％を含有したリードフレーム用
銅合金、ならびにこれらの銅合金に熱間加工後、冷間加
工前に高温（５５０℃以上で０．１分間以上）−低温
（５２０℃以下で１分間以上）の２段階時効処理を行う
ことを特徴とするリードフレーム用銅合金の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度で耐熱特性
に優れ、導電率が高いリードフレーム用銅合金とその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に半導体機器用リードフレームに
は、次の特性が要求される。 （１）強度が高く、耐熱特性に優れていること。 （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）メッ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。
【０００３】従来、半導体機器用リードフレームには、
Ｃｕ−Ｆｅ系合金が用いられている。この合金は引張強
さが４７０ＭＰａ，導電率は６０％ＩＡＣＳ程度であ
る。
【０００４】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
子用のリードフレームも薄肉・小型化され、さらに高強
度及び高導電率が要求されるようになった。
【０００５】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部分の配線のボンディング前処
理としてのリードフレーム表面のメッキ性及びメッキ密
着性、更に封入樹脂とのモールド性の向上、更に信頼性
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。
【０００６】しかしながら、従来の製造方法ではＣｕ−
Ｆｅ系合金の析出物の存在比等の制御が不充分なため、
導電率、強度等の特性を向上させることには限界があ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解決し、これまでのＣｕ−Ｆｅ系合金と同等
以上の強度を有すると共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諸特性を満足す
るリードフレーム用銅合金とその製造方法を提案するも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、 （１）重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．０１〜
０．２％を含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可避的不
純物からなることを特徴とするリードフレーム用銅合
金。
【０００９】（２）重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：
０．０１〜０．２％を含有し、残部が実質的にＣｕ及び
不可避的不純物からなり、析出粒子の粒径は１００Å以
上の粒子個数と１００Å未満の粒子個数との比が０．０
０４〜１．０００であることを特徴とするリードフレー
ム用銅合金。
【００１０】（３）重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：
０．０１〜０．２％を含有し、残部が実質的にＣｕ及び
不可避的な不純物からなり、折出粒子の粒径は１００Å
以上の粒子個数と１００Å未満の粒子個数との比が０．
００４〜１．０００である銅合金であって、引張強度が
５００ＭＰａ以上でかつ導電率が６５％ＩＡＣＳ以上で
あることを特徴とするリードフレーム用銅合金。
【００１１】（４）重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：
０．０１〜０．２％を含み、Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちか
ら選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０５〜０．５
％を含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可避的不純物か
らなることを特徴とするリードフレーム用銅合金。
【００１２】（５）重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：
０．０１〜０．２％を含み、Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちか
ら選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０５〜０．５
を含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可避的不純物から
なり、析出粒子の粒径は１００Å以上の粒子個数と１０
０Å未満の粒子個数との比が０．００４〜１．０００で
あることをを特徴とするリードフレーム用銅合金。
【００１３】（６）重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：
０．０１〜０．２％を含み、Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちか
ら選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０５〜０．５
％を含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可避的不純物か
らなり、析出粒子の粒径は１００Å以上の粒子個数と１
００Å未満の粒子個数との比が０．００４〜１．０００
である銅合金であって、引張強度が５００ＭＰａ以上で
かつ導電率が６５％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とす
るリードフレーム用銅合金。
【００１４】（７）重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：
０．０１〜０．２％含有し、残部が実質的にＣｕ及び不
可避的不純物からなる銅合金に熱間加工後で冷間加工前
に高温（５５０℃以上で０．１分間以上）−低温（５２
０℃以下で１分間以上）の２段階時効処理を行うことを
特徴とするリードフレーム用銅合金の製造方法。
【００１５】（８）重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：
０．０１〜０．２％を含み、Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちか
ら選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０５〜０．５
％を含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可避的不純物か
らなる銅合金に熱間加工後で冷間加工前に高温（５５０
℃以上で０．１分間以上）−低温（５２０℃以下で１分
間以上）の２段階時効処理を行うことを特徴とするリー
ドフレーム用銅合金の製造方法。を提供するものであ
る。
【００１６】
【作用】次に、本発明の内容を具体的に説明する。本発
明合金は上記組成からなり、Ｆｅ含有量を０．５〜５重
量％の範囲内とし、析出粒子の粒径は１００Å以上の粒
子個数と１００Å未満の粒子個数との比を０．００４〜
１．０００の範囲内に制御したのは、充分な強度と導電
率を有し、かつメッキ性、鋳造性及び加工性を良好なも
のとするためである。
【００１７】次に、本発明合金を構成する合金成分の添
加理由とその限定理由等を説明する。 （１）Ｆｅ：Ｆｅ含有量が０．５重量％未満では粒子析
出による強化が不十分であり、５％を越えると、導電率
が低下するので、含有量は０．５〜５．０重量％の範囲
とする。
【００１８】（２）Ｐ：Ｐは溶湯の脱酸剤として作用す
ると共にＦｅと化合物を形成して析出することにより、
導電性を向上させ、かつ強度を向上させるが、０．０１
重量％未満では効果が不充分であり、０．２重量％を越
えると効果が飽和し、不経済である。したがって、含有
量は０．０１−０．２０重量％の範囲とする。
【００１９】（３）副成分（Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂ）：Ｓ
ｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちから選ばれる１種または２種以上
の添加量を合計で０．０５〜０．５重量％に限定したの
は、これらはハンダの経時劣化を抑制し、共有により、
その効果を大きく、ハンダ付け性をより良好なものとす
るためであり、０．０５重量％未満では効果が不充分で
あり、一方０．５重量％を越えると導電率の低下が著し
くなるためである。従って、上記副成分の含有量は０．
０５〜０．５重量％の範囲とする。
【００２０】（４）析出粒子径とその個数の比：１００
Å以上の析出粒子個数と１００Å未満の析出粒子個数と
の比が、０．００４より小さくなると時効処理後の冷間
圧延時の導電率が大きく低下し、１．０００より大きく
なると時効処理後の導電率も低く、製品の強度も低い。
従って、その比は０．００４〜１．０００の範囲とす
る。
【００２１】（５）２段階時効処理：また、本発明に係
る銅合金の製造方法で、熱間圧延後、冷間圧延前に、高
温（５５０℃以上で０．１分間以上）−低温（５２０℃
以下で１分間以上）の２段階時効処理を規定したのは、
２段時効処理を行なわないと、１００Å以上の析出粒子
個数と１００Å未満の析出粒子個数との比を０．００４
〜１．０００の範囲に制御することができないからであ
る。
【００２２】また、高温段階での時効処理は、温度が５
５０℃より低いと１００Å以上の析出粒子を形成させる
ために相当な時間が必要となって、生産性が悪くなり、
一方低温段階での時効処理温度が５２０℃より高いと、
時効析出が不完全で導電率も低くなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】表１にその化学成分値（重量％）
を示す銅基合金を高周波溶解炉により大気中で溶解し、
カーボン鋳型を用いて鋳造し、５０×５０×１５０ｍｍ
の鋳塊を得た。次いで、この鋳塊を９５０℃に加熱して
厚さが１２ｍｍになるまで熱間圧延した。この熱間圧延
材に面削を施して１０ｍｍの厚さにした上で、加工率８
０％の冷間圧延を施して厚さ２ｍｍの板とした。この板
材に表１に示す条件で２段または１段の時効処理を施し
た。その後、さらに加工率８７．５％の冷却圧延を行
い、最終厚さが０．２５ｍｍの板とした。
【００２４】このようにして、得られた試験片を用い
て、引張強さ，導電率，伸び，硬度，ばね限界値，はん
だ耐候性，析出粒子径及びその個数を測定した。引張強
さ及び導電率の測定はそれぞれＪＩＳ−Ｚ−２２４１，
ＪＩＳ−ＳＨ−０５０５に従い、硬度及びばね限界値の
測定はそれぞれＪＩＳ−Ｚ−２２５１，ＪＩＳ−Ｈ−３
１３０−６．４に従って行った。
【００２５】析出粒子径はＴＥＭ写真から測定した。こ
の場合に、各方向から１つの粒子を平行線で挟んで最も
長い線間距離を粒子の粒径とした。また、析出粒子の個
数はＴＥＭ写真から１０００個以上の粒子を含む視野で
２０視野数えた。本発明と比較品の組成及び時効条件を
表１に、また本発明品と比較品の析出粒子径及び特性値
を表２に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】表１〜２中のＮｏ．１〜７は本発明に係る
発明品であり、合成組成は各規定範囲で、１００Å以上
の析出粒子個数と１００Å未満の析出粒子個数との比も
規定範囲内であり、その引張強さは５００ＭＰａ以上、
導電率６５％ＩＡＣＳ以上であり、非常に優れたリード
フレーム用銅合金である。
【００２９】Ｎｏ．８〜１４は比較品であり、Ｎｏ．８
は合金組成は規定範囲内であるが、高温時効処理段階で
の温度が５５０℃以下であり、引張強さが５００ＭＰａ
以下で、導電率も６５％ＩＡＣＳ以下である。
【００３０】Ｎｏ．９〜１０は合金組成は規定範囲内で
あるが、１段時効処理のため、析出粒子も規定範囲外で
引張強さ及び導電率も低い。
【００３１】Ｎｏ．１１はＦｅ含有率が規定範囲より高
く、２段階時効処理条件は規定範囲内であるが、導電率
が低く、Ｎｏ．１２はＦｅ含有率が規定範囲より低く、
２段階時効処理条件は規定範囲内であるが、引張強さが
非常に低い。
【００３２】Ｎｏ．１３〜１４は合金組成は規定範囲内
であるが、Ｎｏ．１３は高温時効処理段階での処理温度
が５５０℃以下であり、引張強さ及び導電率も低く、Ｎ
ｏ．１４は１段時効処理のため、析出粒子も規定範囲外
で導電率も非常に低い。
【００３３】
【発明の効果】本発明に係るリードフレーム用銅合金と
その製造方法は、上記実施例からも分かるように優れた
導電性と強度を併せ有し、高い信頼性が要求される電子
機器用材料、特にリードフレーム用の銅合金として好適
であり、その薄肉化と小型化を可能にすることができる
等、工業上顕著な効果を奏するものである。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．
    ０１〜０．２％を含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可
    避的不純物からなることを特徴とするリードフレーム用
    銅合金。
  2. 【請求項２】 重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．
    ０１〜０．２％を含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可
    避的不純物からなり、析出粒子の粒径は１００Å以上の
    粒子個数と１００Å未満の粒子個数との比が０．００４
    〜１．０００であることを特徴とするリードフレーム用
    銅合金。
  3. 【請求項３】 重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．
    ０１〜０．２％を含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可
    避的な不純物からなり、折出粒子の粒径は１００Å以上
    の粒子個数と１００Å未満の粒子個数との比が０．００
    ４〜１．０００である銅合金であって、引張強度が５０
    ０ＭＰａ以上でかつ導電率が６５％ＩＡＣＳ以上である
    ことを特徴とするリードフレーム用銅合金。
  4. 【請求項４】 重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．
    ０１〜０．２％を含み、Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちから選
    ばれる１種又は２種以上を合計で０．０５〜０．５％を
    含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可避的不純物からな
    ることを特徴とするリードフレーム用銅合金。
  5. 【請求項５】 重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．
    ０１〜０．２％を含み、Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちから選
    ばれる１種又は２種以上を合計で０．０５〜０．５％を
    含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可避的不純物からな
    り、析出粒子の粒径は１００Å以上の粒子個数と１００
    Å未満の粒子個数との比が０．００４〜１．０００であ
    ることをを特徴とするリードフレーム用銅合金。
  6. 【請求項６】 重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．
    ０１〜０．２％を含み、Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちから選
    ばれる１種又は２種以上を合計で０．０５〜０．５％を
    含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可避的不純物からな
    り、析出粒子の粒径は１００Å以上の粒子個数と１００
    Å未満の粒子個数との比が０．００４〜１．０００であ
    る銅合金であって、引張強度が５００ＭＰａ以上でかつ
    導電率が６５％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とするリ
    ードフレーム用銅合金。
  7. 【請求項７】 重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．
    ０１〜０．２％含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可避
    的不純物からなる銅合金に熱間加工後で冷間加工前に高
    温（５５０℃以上で０．１分間以上）−低温（５２０℃
    以下で１分間以上）の２段階時効処理を行うことを特徴
    とするリードフレーム用銅合金の製造方法。
  8. 【請求項８】 重量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．
    ０１〜０．２％を含み、Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちから選
    ばれる１種又は２種以上を合計で０．０５〜０．５％を
    含有し、残部が実質的にＣｕ及び不可避的不純物からな
    る銅合金に熱間加工後で冷間加工前に高温（５５０℃以
    上で０．１分間以上）−低温（５２０℃以下で１分間以
    上）の２段階時効処理を行うことを特徴とするリードフ
    レーム用銅合金の製造方法。
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