JPS61183426A - 高力高導電性耐熱銅合金 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は強度が高く、導電率及び耐熱性が優れ、かつ加
工性及びメッキ性（ハンダ付は性）が良好な銅合金に関
し、特に半導体集積回路のリードフレームやコネクター
の用途に適したものである。

〔従来の技術〕

一般に半導体集積回路のリードフレームやコネクター等
には下記の特性が要求されている。

（１）強度が高（、耐熱性が良いこと。

（２）放熱性、即ち熱伝導性と同一特性である導電率が
高いこと。

（３）加工性が優れ、かつメッキ密着性（ハンダ付は性
）が良いこと。

従来半導体集積回路のリードフレームやコネクター等に
は主として４２合金（Ｆｅ　−ａｚｗｔ％Ｎｉ）が用い
られている。この合金は引張り強さ６３Ｋｇ　／　ｍｔ
ｔｒ　２、耐熱性６７０℃（３０分間の加熱により初期
強度の７０％の強度になる温度）の優れた特性を示す・
も、導電率は３％ｌＡＣ３程度と劣るものである。

近年半導体集積回路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、集積回路の形態も従
来のＤＩＰ型ＩＣからチップキャリアー型、ＰＧＡ型等
へと変化しつつある。このため集積回路のリードフレー
ムも薄肉。

小型化され、同時に４２合金を上回る特性が要求される
ようになった。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の部分の配線に使う金線ボンデ
ィング前処理としてのリードフレーム表面へのメッキ性
及びメッキ密着性の向上が望まれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記４２合金は導電率が３％ｌＡＣ３と低く、放熱性が
劣る欠点があり、これに変えて銅合金を用いれば導電率
を５０〜７０％ｌＡＣ３と飛躍的に向上させることがで
きるも、４２合金と同等の強度は一部の銅合金を溶体化
処理することにより達成可能な特性である。

しかして焼入れ、焼戻し等の溶体化処理は生産性を著し
く低下させるばかりか、製品価格を著しく高める欠点が
ある。

ｃ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、溶体化処理するこ
となり４２合金と同等の強度及び耐熱性を示し、かつは
るかに優れた導電率を示す高力高導電性耐熱銅合金を開
発したもので、７ｉｏ、０５〜２，０ｗｔ％（以下ｗｔ
％を単に％と略記）とＳｂ、ＡＱ、Ｔｅ、Ｓｉ　、Ｃｒ
、Ｃｏ、Ｆｅ。

Ｐ、ｓｎ、１ｖｌａ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｌａ。

Ｃｅ、Ｙ、Ｂｅ、Ｎｉの白河れか１種又は２種以上（以
下これ等をＸと略記）を合計５，０％以下を含み、残部
ＣＬＩ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〕

ＣＵにＴｉを添加するとＣｕ−Ｔｉ化合物を作り、これ
をＣｕ中に析出させると強度及び導電率が向上すること
が知られている。このような析出は高温における溶体化
水焼入れとその後の時効処理により行っており、溶体化
によってＴｉをＣＤ中に固溶させ、これを焼き入れ、時
効処理によりＱｕ中にＣｕ−Ｔｉ化合物として析出させ
ることにより、強度及び導電率を向上させたものである
。本発明はＣｕにＴｉと第３元素であるＸを添加するこ
とにより、高温の溶体化水焼入れ、時効処理を行うこと
なく、一般のＣｕ合金の製造工程である熱間加工と、そ
の後の冷間加工と５００〜６５０℃、１時間の焼鈍によ
りＣＬＩ中のＴｉをＣｕ　−Ｔｉ　、　Ｃｕ　−Ｔｉ　
−Ｘ、Ｔｉ　−Ｘ化合物として析出されることにより、
優れた特性を得たものである。

本発明合金の強度は、熱間加工と、その後の冷間加工と
焼鈍によるＣｕ　−Ｔｉ　、Ｃｕ　−Ｔｉ−Ｘ、Ｔｉ　
−Ｘ化合物の析出により向上させたもので、強化作用は
Ｃｕ−Ｔｉ合金の溶体化水焼入れ１時効処理に比べて幾
分弱いが、Ｃｕ　−Ｔｉ化合物と共にＣｕ　−Ｔｉ−Ｘ
、Ｔｉ　−Ｘ化合物を析出させることにより十分な強度
を得たものである。また導電率はＣｕ−Ｔｉ化合物が完
全に析出しても、導電率はＴｉ２．０％で３０％ｌＡＣ
３程度であるが、本発明では第３元素であるＸを加える
ことによりＣＬＩ−Ｔｉ化合物と共にＣｕ　−Ｔｉ−Ｘ
、Ｔｉ　−Ｘ化合物を析出させて、導電率を著しく向上
させたものである。

次に耐熱性はリードフレームに要求される重要な特性の
一つであり、一般には４００〜５００℃で十分であると
されている。このような耐熱性はＣ１に７ｉを添加する
ことにより、すでにクリアーできるものである。しかし
Ｔｉ添加量が０．１〜２．０％の範囲になるとＣＬＩ−
Ｔｉ合金の耐熱性は６５０℃以上となり、製造工程にお
ける焼鈍温度の上昇等エネルギー効率を悪化する。

そこで本発明ではＴ１と共にＸを添加することにより耐
熱性を４００〜５００℃に押え、焼鈍を５００〜６５０
℃で可能にしたものである。

更にメッキ密着性（ハンダ付は性）はリードフレームに
必要な条件であり、リードフレームには通常Ａｇ、Ｓｎ
　、Ｓｎ　−Ｐｂ　（Ａンダ）ｔｒメッキ又はディップ
法により被覆している。しかして被覆後１００〜２００
℃で長時間保持した場合にリードフレームとメッキ元素
との間でわずかの相互拡散層を形成したときが密着が良
いとされており、更に拡散が進むと、リードフレーム中
の元素がメッキ表面まで拡散して集積回路部品の製造に
おいて、半導体とリードフレームを結線するＡｕ線のボ
ンディング性を悪化させる。特にＣｕ−Ｔｉ合金では相
互拡散層が厚くなり、この層に０．ｕ中に固溶している
Ｔ１が拡散してメッキやハンダ中のＳｎやＡ（Ｉと脆い
化合物を作り、これがメッキ層の剥離の原因となる。本
発明ではこれを防ぐため、ＣＬＩにＴｉと共に第３元素
であるＸを添加することにより、Ｃｕ中に固溶しティる
ＴｉをＣｌ　−Ｔｉ　、　ＣＩ−Ｔｉ−Ｘ、Ｔｉ　−Ｘ
化合物として析出固定化し、拡散層脆化を起すＴ；の影
響を少なくしたものである。

しかして本発明合金の組成を上記の如く限定したのは、
Ｔ１含有量が０．０５％未満では十分な効果が得られず
、２．０％を越えると鋳造性及び加工性が低下し、製造
が困難となるためである。

またＸ含有量を５．０％以下と限定したのこれを越えて
含有すると同様の理由で製造が困難となるためである。

以下本発明を実施例について詳細に説明する。

（実施例〕 黒鉛ルツボを用いて銅を溶解し、その湯面を木炭粉末で
覆い、十分に溶解した後Ｔｉを添加し、次に第３元素で
あるＸを添加して第１表に示す組成の合金を溶製し、こ
れを鋳造して巾１５０１１、厚さ２５ｍ、長さ２００履
の鋳塊を得た。

これを１面あたり２．５ｍｍ面削した後、熱間圧延し、
巾１５０１１１１Ｉ、厚さ８ｍの板とした。これに冷間
圧延と中間焼鈍（６００℃、１時間）を繰返し行ない、
最終冷間圧延により４０％の加工を行って厚さ０．２５
　ｍの板に仕上げた。

これ等について導電率、引張り強さ、耐熱性及びメッキ
密着性を測定し、その結果を第１表に併記した。

尚耐熱性は、前記圧延材よりＪＩＳ−２２２０１に規定
する引張り試験片を切り出し、これをアルゴン雰囲気中
で３０分間加熱した時、引張強度が初期強度の７０％と
なる温度である。

また密着性は、供試材より３０ｘ　３０ｍのサンプルを
切出し、表面清浄処理後、へ〇メッキを行い、これを大
気中で加熱して、その後のメッキ表面の膨れを観察した
ものであり、５５０℃、５分間加熱で膨れの見られない
ものを「良」、膨れが見られるものをｒ不良」とした。

第１表（１） 第１表から明らかなように本発明合金Ｎα１〜２０はリ
ードフレームやコネクターとして十分な耐熱性を示し、
従来合金ＮＱ２５と比較して強度及びメッキ密着性は同
等で、導電率ははるかに優れていることが判る。

これに対し第３元素であるＸを添加しない比較合金１１
ｋ１２１では強度及び導電率が劣り、Ｔｉ含有量が少な
い比較合金順２２では強度及び耐熱性が劣り、更にＴｉ
含有量の多い比較合金Ｎα２３及び第３元素であるＸ含
有量の多い比較合金Ｎ０．２４では鋳造性及び加工性が
悪く、板材に加工することができなかった。

〔発明の効果〕

このように本発明合金は製造が容易でコストも易く、導
電率、引張り強さ、メッキ密着性及び耐熱性も優れてお
り、特に集積回路のリードフレームとして集積度の増大
１肉化及び小型化を可能にするなど、工業上顕著な効果
を奏するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｔｉ０．０５〜２．０ｗｔ％と、Ｓｂ、Ａｇ、Ｔｅ、Ｓ
   ｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ａｌ、
   Ｍｎ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｙ、Ｂｅ、Ｎｉの内何れか１種又は
   ２種以上を合計５．０ｗｔ％以下を含み、残部Ｃｕと不
   可避的不純物からなる高力高導電性耐熱銅合金。