JPS60245753A

JPS60245753A - 高力高導電銅合金

Info

Publication number: JPS60245753A
Application number: JP59101723A
Authority: JP
Inventors: Morinori Kamio; 守則神尾; Masahiro Tsuji; 正博辻; Hirohito Miyashita; 博仁宮下
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1984-05-22
Filing date: 1984-05-22
Publication date: 1985-12-05
Also published as: US4666667A; JPH0372691B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は８．トランジスタや集積回路（ＩＣりなどの半
導体機器のリード材、コネクター、端子。

リレー、スイッチ等の導電性ばね材に適する銅合金に関
するものである。

従来、半導体機器のリード材としては、熱膨張係数が低
く、素子およびセラミックとの接着および封着性の良好
なコバール（Ｆｅ−２９Ｎｉ−１６０ｏ）。

４２合金（Ｆｅ−４２Ｎｉ　）などの高ニッケル合金が
好んで使われてきた。しかし、近年、半導体回路の集積
度の向上に伴女い消費電力の高いＩＣが多くなってきた
ことと、封′止材料として樹脂が多く使用され、かつ素
子とリードフレームの接着も改良が加えられたことによ
り、使用されるリード材も放熱性のよい鋼基合金が使わ
れるようになってきた。

一般に半導体機器のリード材としては桝下のよう々特性
が要求されている。

（１）　ＩＪ　−）’が電気信号伝達部であるとともに
。

バラケージング工程中及び回路使用中に発生する熱を外
部に放出する機能を併せ持つことを要求される為、優れ
だ熱及び電気伝導性を示すもの。

（２）リードとモールドとの密着性が半導体素子保護の
観点から重要であるため、リード材とモールド材の熱膨
張係数が近いこと。

（３）　パッケージング時に種々の加熱工程が加わる為
、耐熱性が良好であること。

（４）　リードはリード材を打抜き加工し、又曲げ加工
して作製されるものがほとんどである為。

これらの加工性が良好なこと。

（５）リードは表面に貴金属のメッキを行う為。

これら貴金属とのメッキ密着性が良好であること。

（６）　パッケージング後に封止材の外に露出している
。いわゆるアウター・リード部にノ・ンダ付けするもの
が多いので良好なハンダ付は性を示すこと。

（７）　機器の信頼性及び寿命の観点から耐食性が良好
なこと。

〈８）　価格が低摩であること。

これら各種の要求特性に対し、従来より使用されている
無酸素銅、すす入り鋼、鉄人υ銅。

りん青銅、コバール、４２合金は何れも一長一短があり
、これら特性の全てを必ずしも満足し得るものではない
。

又、従来、電気機器用ばね、計測器用ばね。

スイッチ、ゴネクター等に用いられるばね用材料として
は、安価な黄銅、優れたばね特性及び耐食性を有する洋
白、あるいは優れたばね特性を有するりん青銅が使用さ
れていた。しかし。

黄銅は強度、ばね特性が劣っており、又強度。

ばね特性の優れた洋白、シん青銅も洋白は１８８重量係
Ｎｉ、シん青銅は８重量係のＳｎを含むため、原料の面
及び製造上熱間加工性が悪い等の加工上の制約も加わり
高価な合金であった。

さらには電気機器用等に用いられる場合、電気伝導度が
低いという欠点を有していた。従って。

導電性が良好であり、ばね特性に優れた安価な合金の現
出が待たれていた。

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、従来の銅基合
金のもつ欠点を改良し、半導体機器のリード材及び導電
性ばね材として好適な緒特性を有する銅合金を提供しよ
うとするものである。

本発明は、ＳｎＯ，８〜４．０重量％　、Ｐ　０．０１
−０．４重量％、　Ｎｉ　Ｏ，０５−１，０重量係及び
Ａｌ、　Ｈｆ、Ｂｅ、　Ｍｏ。

Ｚｎ、　Ｔｏ、　Ｐｂ、　Ｃｏ、　Ｚｒ、　Ｎｂの１種
又は２種以上をｏ、０５〜１．０重ｆｋ係を含み、残部
がＯｕ及び不可避的々不純物から成る合金あるいはこの
不可避不純物のうち酸素の含有量が０．００２０重量係
以下とされる合金であって、半導体機器のリード材用鋼
合金として優れた電気および熱伝導性、耐熱性、加工性
、メッキ密着性、ハンダ付は性、耐食性等を有し、又、
導電性ばね材として優れた高力、ばね特性、導電性を併
せ示すことを特徴とするものである。

次に本発明合金を構成する合金成分の限定理由を説明す
る。Ｓｎの含有量を０．８〜４．０重量係とする理由は
、Ｓｎ含有量が０．８重量係未満ではＰの共添を伴って
も期待する強度が得られず。

逆にＳｎ含有量が４．０重量係をこえると導電率が低下
し１価格も上昇するためである。Ｐ含有量を００１〜０
４重量係とした理由は、Ｐ含有量が０．０１１重量係満
ではＰ含有による強度と耐熱性の向上は顕著ではな（、
Ｐ含有量が０．４重量係をこえるとＳｎ含有量のいかん
延かかわらず導電率の低下が著しいためである。Ｎ１の
含有量を０．０５〜１．０重量係とする理由は。

Ｎ１含有量が００５重量重量溝では期待する強度が得ら
れず、１．０重量係をこえると導電率の低下が著しいた
めである。さらに副成分としてＡＩ、　Ｈｆ、　Ｂｅ、
　Ｍｏ、　Ｚｎ、　Ｔｅ、　ＰｈＣｏ、　Ｚｒ、　Ｎｂ
の１種又は２種以上を含有すると強度、ばね特性を向上
させるが。

その含有量が００５重量重量溝ではその効果があまり期
待できず、１だ１．０重量係をこえると導電率の低下が
著しくなることがらα０５〜１．０重量係とした。また
、酸素含有量を０．００２０重量係以下とした理由は、
α（］　０２０重量係をこえるとメッキ密着性が低下す
るためである。

このような本発明合金は優れた強度、ばね特性、耐熱性
と電気伝導性を具備し、ハンダ付は性、メッキ密着性も
良好な銅合金である。又。

熱膨張係数はプラスチックに近く、半導体機器のリード
材としてはプラスチックパッケージ用に適している。従
って１本発明合金は半導体機器のリード材及び導電性ば
ね材として好適な材料であり、先行技術の合金において
このような総合的特性を兼備するものはない。

以下に本発明材料を実施例をもって説明する。

実施例第１表に示される本発明合金に係る各種成分組成のイン
ゴットを電気銅あるいは無酸素銅を原料として、高周波
溶解炉で大気、不活性又は還元性雰囲気中で溶解鋳造し
た。次にこれを８００℃で熱間圧延して厚さ４調の板と
した後。

面前を行って冷間圧延で厚さ１，０間とした。これを５
００℃にて１時間焼鈍したのち、冷間圧延で厚さ０．８
ｍｍの板とし、リード材としての評価を行った。評価と
しては強度、伸びを引張試験によシ、゛耐熱性を加熱時
間５分における軟化温度により、電気伝導性（放熱性）
を導電率（％工ＡＣ８）によって示した。ノ・ンダ付は
性は。

垂直式浸漬法で２３０℃±５℃のノ・ンダ浴（すず６０
％、鉛４０係）に５秒間浸漬し、ハンダのぬれの状態を
目視観察することにより評価した。

メッキ密着性は試料に厚さ６μのＡＥメッキを施こし、
４５０℃にて５分間加熱し２表面に発生するフクレの有
無を目視観察することにより評価した。これらの結果を
比較合金とともに第１表に示しだ。

また、ばね材としての評価を行う為に、同一合金の１．
０覇材を５００℃にて１時間焼鈍したのち、冷間圧延で
厚さ０５間の板とし、これを１５０〜５００℃の各椋温
度で歪とり焼鈍を行い２強度、伸びを引張試験によシ評
価し、ばね性をＫｔｌ値によシ評価した。これに電気伝
導度の結果を加え、比較合金とともに第２表に示しだ。

なお、ハンダ付は性、メッキ密着性はリード材の結果と
ほとんど同一であったので割愛した。

手　続　補　正　書昭牙［５９年１２月２夕日！４寺許庁長官　志　賀　学　殿１車件の表示財：和５９年特許願第１０１７２３号２発明の名称高力高導市；銅合金３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　東富都濯区がｔ）四重丁目１０番１号名称　日本
鉱深株式会社代表者　笠　原　幸　雄４代　理　人　〒１０５　電話５Ｂ２−２１１１住所　
東京符２港区虎ノ門二丁目１０番１芸日本鉱Ｖ二株式会
社内６補正の対象明細書の特許請求の範叩の４ＮＩ　、明細すの詳細に説
明の糊１Ｚ補正の内容別紙全文訂正明細病のとおり補正する（補正の対象に記
載した車項辺外は内容に変更なし）。

全文訂正明細書１、発明の名称高力高専ｔａ合金２、特許請求の範囲（１１Ｓｎ　ｎ、　８〜４．０重ｊ＃％、Ｐ　Ｏ，０１
Ｍ−０，４ｉ１ｉ１チ、ＮｉＯ，０５〜１．０重量％及
びＡ１．　Ｈｆ、　Ｂｅ。

Ｍｏ、　Ｚｎ、　Ｔｅ’、　Ｐｂ、　Ｃｏ、　Ｚｒ、　
Ｎ’ｂの１枠又は２１ＦＢ以上を００５〜１．０重量％
を含み、残部がＯｕ及び不可避不純物から成ることを特
徴とする高力高導電鋼合金。

（２１Ｅｌｎ　０．８〜４．０重量＠、ｐｏ、ｏ　１ｆ
ｆｌ−０，４重量％、Ｎｉ　Ｏ，０５−１，０７ｌｊｊ
ｉｉＪ及びＡ１．　ｌＨｆ、　Ｂｅ。

Ｍｏ　＋　Ｚｎ　、　Ｔ　ｅ　−Ｐｂ、Ｇｏ　ｒ　Ｚｒ
　＋　Ｎｂの１ｆｖ又は２種以上を０．０５−１．０ｆ
ｆｌ％を含み、残部がＯｕ及び不可避不純物から成り、
該不純物のうち酸素の含有量が０．００２０重量−以下
とされることを特徴とする高力高導電鋼合金。

３、発明の詳細な説明本発明は、トランジスタや集積回路（ＩＣ）などの半導
体機器のリード材、コネクター、端子。

リレー、スイッチ等の導電、性ばね材に適する銅合金に
関する本のである。

従来、半導体機器のリード材としては、熱膨張係数が低
く、素子およびセラミックとの接着および封着性の良好
なコバー＃　（Ｆｅ−２９１Ｊｉ−１６Ｃｏ）。

４２合金（ｙｅ−４２Ｎ１）などの高ニッケル合金が好
んで使われてきた。しかし、近年、半導体回路の集積度
の向上に伴ない油分電力の高いＩＣが多く々ってきたこ
とと、封止材料として樹脂が多く使用され、かつ素子と
リードフレームの接着も改良が加えられたことにより、
使用されるリード材も放熱性のよい銅基合金が使わわる
ようになってきた。

一般に半導体機器のリード材としては以下のような特性
が要求されている。

（１１ＩＪ−ドが電気信号伝達部であるとともに。

バラケージング工程中及び回路使用中に発生する熱を外
部に放出する機能を併せ持つことを要求される為、優れ
た熱及び電気伝導性を水子もの。

（２）リードとモールドとの＠着性が半導体素子保護の
観点から３ｉ要であるため、リード材とモールド材の熱
膨張係数が近いこと。

これらの加工性が良好なこと。

（５）リードは表面に貴金属のメッキを行う為。

これら貴金属とのメッキ密着性が良好であること。

（６）　パッケージング後に封止材の外に露出している
。いわゆるアウター・リード部にハンダ付けするものが
多いので良好なハンダ付は性を示すこと。

（８）価格が低床であること。

これら各種の要求特性に対し、従来より使用されている
無酸素儒、すす入り錐、鉄入り銀。

りん青俯、コバール、４２合金１ｌ−１：何れも一畏一
鎧があり、これら特性の全てを必ずしも満足し得るもの
ではない。

又、従来、電気機器用ばね、開側器用ばね。

スイッチ、コネクター等に用いられるばね用材狛として
は、安価−な黄欽、優れたばね特性及び耐食性を有する
洋白、あるいは優れたばね特性を有するりん青銅が使用
されていた。しかし。

黄銅は強度、はね特性が劣っており、又強度。

はね特性の優れた洋白、シん青銅も洋白は１８重量％の
Ｎ１．ｐん青銅は８重ｔ％のＳｎを含むだめ、原料の面
及び製造上熱間加工性が悪い等の加工上の制約も加わシ
高価な合金であった。

さらには電気機器用等に用いｃ＞ｈる場合１Ｍ気伝導度
が低いという欠点を有してｂだ。従って。

導電性が良好であシ、ばね特性に優れた安価な合金の現
出が待たれていた。

本発明はかかる点に鑑みガされたもので、従来の銅基合
金のもつ欠点を改良し、半導体装置のリード材及び導電
性ばね材として好適な緒特性を有する←合金を提供しよ
うとするものである。

本発明は、　Ｓｎ　０．８〜４．０重量％、Ｐｏ、０１
超〜０４重量％、ＮｉＯ，０５〜１．０重量％及びＡｔ
、　Ｈｆ。

Ｂｅ、　Ｍｏ、　Ｚｎ、　Ｔｅ、　’ｐｂ、　ｃｏ、　
Ｚｒ、　Ｎｂの１種又は２種Ｎ上を０．０５〜ｔ　０重
４１％を含み、残部がＯｕ及び不可避的々不純物から成
る合金あるいはこの不可避不純物のうち酸素の含有量が
０．［］０２０重−」量チ以下とされる合金であって、半導体機器のリード材
用鋼合金として優れた電気および熱伝導性、耐熱性、加
工性、メッキ密着性、ハンダ付は性、耐食性等を有し、
又、導電、性ばね材として優れた高力、ばね特性、導電
性を併せ示すことを特徴とするものである。

次に本発明合金を構成する合金成分の限定理由を鰭明す
る。　Ｓｎの含有量を０．８〜４．０重量％とする理由
は、Ｓｎ誉有量が０．８重量−未満ではＰの共添を伴っ
ても期待する強度が得られず。

逆にＳｎ含有量が４．０重量％をこえると導電率が低下
し２価格も上昇するためである。ア含有りを００１超〜
０４重ｔチとした理由は、Ｐ含有量が００１重量％Ｕ下
ではＰ含有による強度と耐熱性の向上は顕著では＆＜、
Ｐ含有量が０．４重ｔ％をこえると８ｎ含有量のいかん
にかかわらず導電率の低下が著しいためである。Ｎ１の
含有量を００５〜１．０重量−とする理由は。

Ｎ１含有量が００５重景重量満では期待する強度が得ら
れず、１．０重量％をこえると導電率の低下が著しいた
めである。さらに副成分としてＡ１．　Ｉ（ｆ、　Ｂｅ
、　Ｍｏ、　Ｚｎ、　Ｔｅ、　Ｐｂ、　Ｃｏ、　Ｚｒ、
　Ｗｂの１種又は２種以上を含有すると強度、ばね特性
を向上させるが、その含有量が０．０５重量−未満では
その効果があまり期待できず、また１、０重量％をこえ
ると導電率の低下が著しく々ることがら０．０５〜１．
０重ｆｒ％とじだ。また、酸素含有量をα００２０重′
Ｉ／に一以下とした理由は、０．００２０重３％をこえ
るとメッキ密着性が低下するだめである。前記副成分の
Ｚｎは所定量の添加においてハンダ耐熱剥離性が良好と
なる。このハンダ耐熱剥離性を特に良好にせしめるため
にＦｉＺｎ含有葦を［１２〜１０重量％とすることが望
ましい。

このような本発明合金は優れた強度、はね特性、耐熱性
と電気伝導性を具備し、）・ンダ付は性、メッキ密着性
も良好な銅合金である。又。

熱膨張係数はプラスチックに近く、半導体機器のリード
材としてはプラスチックノくツケージ用に適している。

従って１本発明合金は半導体機器のリード材及び導電性
ばね材として好適な材料であり、先行技術の合金におい
てこのような総合的特性を兼備するものはない。

以下に本発明合金を“実施例をもって説明する。

実施例第１表に示される本発明合金に係る各種成分組成のイン
ゴットを電気値あるいは無酸素鋼を原料として、高周波
溶解炉で大気、不活性又は還元性雰囲気中で溶解鋳造し
た。次にこれを８００℃で熱間圧延して厚さ４ｍｍの板
とした後。

面側を行って冷間圧延で厚さ１．０−とじた。これを５
００℃にて１時間焼鈍したのち、冷間圧延で厚さ０８洞
の板とし、リード材としての評”価を行った。評価とし
ては強度、伸びを引張試験により、耐熱性を加熱時間５
分における軟化温度によシ、電気伝導性（放熱性）を導
電率（Ｓ工ＡＯＥ！　）によって示した。ノ・ンダ付は
性は。

垂直式浸漬法で２３０℃±５℃のノ・／ダ浴（すず６０
％、鉛４０チ）に５秒間浸漬し、ノ・ンダのぬれの状態
を目視観察することによυ評価した。

メッキ密着性は試料に厚さ３μのＡｇメッキを施こし、
４５０℃にて５分間加熱し９表面に発生するフクレの有
無を目視観察することにより評価した。これらの結果を
比較合金とともに第１表に示した。

オた。ばね材としての評価を行う為に、同一合金の１．
０謔材を５００℃にて１時間焼鈍したのち、冷間圧延で
厚さ０５−の板とし、これを１５０〜５００℃の各種温
度で歪とシ焼鈍を行い２強度、伸びを引張試験によシ評
価し、ばね性をに′ｂ値により評価した。こノア、に電
気伝導度の結果を加え、比較合金とともに第２表に示し
た。なお、ハンダ付は性、メッキ密着性はリード利の結
果とほとんど同一であったので割愛１−７た。

さらにＺｎを含有する場合のハンダ耐熱剥離性の比較を
第３表に示す。この第３表においてはＺｎの含有量が［
１２〜１．０重量−の範囲にある本発明の合金成分にお
いて、ハンダ耐熱剥離性が良好であることを示している
。

これらの第１表乃至第６表から本発明の合金は高力高導
電銅合金として優れた特性を有することが明らかである
。

以下余白第３表試験条件ハンダ付は性の評価サンプルと同一のものを用いる。

１５０℃ｘ５００ｈｒの大気焼鈍を施した後、９０°繰
り返し曲げを往復１回行い剥１１の有無を目視で観、察
する。

Claims

【特許請求の範囲】（＋）　Ｓｎ　Ｏ，８−４，０［［’ｌ　、Ｐ　０．０
１〜０．４重量％。ＮｉＯ，０５〜１．０重量係及びＡ１．　Ｈｆ、　Ｂｅ
、　Ｍｏ、　Ｚｎ、　Ｔｏ。Ｐｂ、　Ｃｏ、　Ｚｒ、　Ｎｂの１種又は２種以上を０
０５〜１．０重量％を含み、残部がＣｕ及び不可避不純
物から成ることを特徴とする高力高導電鋼合金。（２）　Ｓｎ　ｏ、　８−４．０重量％、Ｐｏ、０１−
０．４重量％。Ｎｉ０．０５〜１．０重量係及びＡｌ、　Ｈｆ、　Ｂｅ
、　Ｍｏ、　Ｚｎ、　Ｔｅ。Ｐｂ、　（！ｏ、　Ｚｒ、　Ｎｂの１種又は２種以上を
００５〜１．０重量％を含み、残部がＣｕ゛及び不可避
不純物から成シ、該不純物のうち酸紫の含有量が０．０
０２０重量％以下とされることを特徴とする高力高導電
銅合金。