【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、素子およびセラミツクスとの接着およ
び封着性の良好なコバール合金、42合金などの高
ニツ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消費電力の高
いICが多くなつてきたことと、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
の接着もペーストが多く用いられたことにより、
使用されるリード材も放熱性のよい銅基合金が使
われるようになつてきた。しかし、リード材とし
ては熱伝導性が良い、耐熱性が良い、ハンダ付け
性・メツキ密着性が良い、強度が高い、廉価であ
る等の広範な諸条件を全て満足する必要がある。
従来より使用されている無酸素銅、すず入り銅、
りん青銅、鉄入り銅などの銅基合金の何れも一長
一短があり、必ずしも満足し得るものではない。
たとえば無酸素銅では強度・耐熱性が低く、すず
入り銅、鉄入り銅では強度的に満足できず、りん
青銅では熱伝導性、耐熱性が低いという欠点を有
している。かかる点に鑑み、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として好
適な諸特性を有する銅合金としてCu−Ni−Si合
金が提供されているが、強度的に完全に満足でき
るものではないので、本発明はCu−Ni−Si合金
をさらに改良し、半導体機器のリード材としてよ
り優れた諸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
(1) Ni；0.4〜1.0重量％、Si；0.1〜0.3重量％を
含み残部が銅および不可避的な不純物からなる
合金に副成分として
Sb；0.001〜0.1重量％、
Fe；0.01〜1.0重量％、
Co；0.01〜1.0重量％、
Al；0.01〜1.0重量％、
Ti；0.01〜1.0重量％、
Zr；0.01〜1.0重量％、
Be；0.01〜1.0重量％、
からなる群より選択された１種以上を総量で
0.001〜2.0重量％添加した組成を有することを
特徴とする半導体機器のリード材用銅合金。
(2) Ni；0.4〜1.0重量％、Si；0.1〜0.3重量％を
含み、酸素含有量が10ppm以下で残部が銅お
よび不可避的な不純物からなる合金に副成分と
して
Sb；0.001〜0.1重量％、
Fe；0.01〜1.0重量％、
Co；0.01〜1.0重量％、
Al；0.01〜1.0重量％、
Ti；0.01〜1.0重量％、
Zr；0.01〜1.0重量％、
Be；0.01〜1.0重量％、
からなる群より選択された１種以上を総量で
0.001〜2.0重量％添加した組成を有することを
特徴とする半導体機器のリード材用銅合金であ
る。本発明に係る合金はリード材に要求される
放熱性、耐熱性、強度、ハンダ付け性、メツキ
密着性等のすべてが良好なるものである。
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。Niは所定量のSiと共に添加すること
により本発明合金の優れた耐熱性及び高導電性を
維持するが、Ni含有量が0.4重量％未満では耐熱
性が低下する。Ni含有量が1.0重量％以下であれ
ば高強度かつ高導電性を保有し、しかも加工性の
良好な合金が得られる。同様にSiは前記Niと共に
添加することにより本発明合金の優れた耐熱性及
び高導電性を維持するが、Si含有量が0.1重量％
未満ではNiの所定量と共添しても耐熱性が低下
する。Siが0.3重量％以下であれば良好な加工
性、導電性を保持できる。そしてさらに副成分と
してSb、Fe、Co、Al、Ti、Zr、Beを含有させる
ことにより強度及び耐食性を高めることができる
が、Sb、Fe、Co、Al、Ti、Zr、Beからなる群よ
り選択された１種以上の総量が0.001重量％未満
では、高強度でかつ耐食性のある合金が得られ
ず、また2.0重量％を超えると導電性の低下およ
びハンダ付け性の低下が著しくなる為である。ま
た、本発明合金においては、通常不純物として
10ppmをこえる酸素を含有されているが、さら
にこの不純物として含有される酸素を10ppm以
下とした理由は、酸素含有量を10ppm以下とす
ることにより、メツキ密着性が著しく改善される
為である。
以下に本発明合金を実施例で説明する。
実施例
第１表に示される本発明合金に係る各種成分組
成のインゴツトを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、厚さ４mmの板とした。次に
この板を通常の酸洗処理した後、冷間圧延で厚さ
1.0mmとした。さらに750℃にて５分間の焼鈍を施
した後、冷間圧延で厚さ0.4mmの板とした。最後
にこの板を450℃にて１時間熱処理し試料とし
た。このようにして調整された試料の評価とし
て、強度は引張試験、耐熱性は加熱時間30分にお
ける軟化開始温度、導電性（放熱性）は電気伝導
率（％IACS）によつて示した。ハンダ付け性は
垂直式浸漬法で230℃のハンダ浴（すず60−鉛
40）に５秒間浸漬し、ハンダのぬれの状態を目視
観察した。メツキ密着性は試料に厚さ３μのAg
メツキを施し、450℃にて５分間加熱して表面に
発生するフクレの数を目視観察した。これらの結
果を比較合金とともに第１表に示した。
第１表に示すごとく本発明に係る合金は十分な
導電性とすぐれた耐熱性、強度、ハンダ付け性お
よび耐食性を兼ね具えることが明らかであり、本
発明合金は半導体機器のリード材として最適な合
金である。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a copper alloy suitable as a lead material for semiconductor devices such as transistors and integrated circuits (ICs). Conventionally, high nickel alloys such as Kovar alloy and 42 alloy have been preferred as lead materials for semiconductor devices because of their low coefficient of thermal expansion and good adhesion and sealing properties with elements and ceramics. However, in recent years, as the degree of integration of semiconductor circuits has improved, the number of ICs with high power consumption has increased, resins are often used as sealing materials, and pastes are often used to bond elements and lead frames. According to
Copper-based alloys with good heat dissipation properties have also come to be used as lead materials. However, as a lead material, it is necessary to satisfy a wide range of conditions such as good thermal conductivity, good heat resistance, good solderability and plating adhesion, high strength, and low price.
Conventionally used oxygen-free copper, tin-containing copper,
Copper-based alloys such as phosphor bronze and iron-containing copper all have advantages and disadvantages, and are not always satisfactory.
For example, oxygen-free copper has low strength and heat resistance, tin-containing copper and iron-containing copper are unsatisfactory in terms of strength, and phosphor bronze has the drawbacks of low thermal conductivity and heat resistance. In view of this, Cu-Ni-Si alloys have been offered as copper alloys that have improved the drawbacks of conventional copper-based alloys and have various properties suitable as lead materials for semiconductor devices, but they are not perfect in terms of strength. Therefore, the present invention aims to further improve the Cu-Ni-Si alloy and provide a copper alloy having better properties as a lead material for semiconductor devices. The present invention is based on (1) an alloy containing Ni; 0.4 to 1.0% by weight, Si; 0.1 to 0.3% by weight, and the balance consisting of copper and unavoidable impurities; Sb; 0.001 to 0.1% by weight; Fe; 0.01 to 1.0% by weight, Co; 0.01-1.0% by weight, Al; 0.01-1.0% by weight, Ti; 0.01-1.0% by weight, Zr; 0.01-1.0% by weight, Be; 0.01-1.0% by weight. total amount of one or more species
A copper alloy for lead material of semiconductor devices, characterized by having a composition containing 0.001 to 2.0% by weight. (2) Sb: 0.001-0.1% by weight as a subcomponent in an alloy containing Ni: 0.4-1.0% by weight, Si: 0.1-0.3% by weight, oxygen content of 10ppm or less, and the balance consisting of copper and unavoidable impurities. , Fe; 0.01-1.0% by weight, Co; 0.01-1.0% by weight, Al; 0.01-1.0% by weight, Ti; 0.01-1.0% by weight, Zr; 0.01-1.0% by weight, Be; 0.01-1.0% by weight. The total amount of one or more species selected from the group consisting of
This is a copper alloy for lead material of semiconductor devices, characterized by having a composition containing 0.001 to 2.0% by weight. The alloy according to the present invention has good heat dissipation, heat resistance, strength, solderability, plating adhesion, etc. required for lead materials. Next, the reason for limiting the alloy components constituting the alloy of the present invention will be explained. By adding Ni together with a predetermined amount of Si, the excellent heat resistance and high electrical conductivity of the alloy of the present invention can be maintained, but if the Ni content is less than 0.4% by weight, the heat resistance decreases. If the Ni content is 1.0% by weight or less, an alloy with high strength and high conductivity and good workability can be obtained. Similarly, Si maintains the excellent heat resistance and high conductivity of the alloy of the present invention by adding it together with Ni, but the Si content is 0.1% by weight.
If it is less than that, heat resistance will decrease even if it is co-added with a predetermined amount of Ni. If Si is 0.3% by weight or less, good workability and conductivity can be maintained. Furthermore, strength and corrosion resistance can be increased by containing Sb, Fe, Co, Al, Ti, Zr, and Be as subcomponents; If the total amount of one or more of the selected types is less than 0.001% by weight, an alloy with high strength and corrosion resistance cannot be obtained, and if it exceeds 2.0% by weight, the conductivity and solderability will decrease significantly. be. In addition, in the alloy of the present invention, as an impurity,
Although it contains more than 10 ppm of oxygen, the reason why the oxygen contained as an impurity is set to 10 ppm or less is that plating adhesion is significantly improved by reducing the oxygen content to 10 ppm or less. The alloy of the present invention will be explained below using examples. Examples Ingots having various compositions of the alloys of the present invention shown in Table 1 were melted and cast in a high-frequency melting furnace in air, an inert atmosphere, or a reducing atmosphere. then this
It was hot rolled at 800°C to form a plate with a thickness of 4 mm. Next, this plate is subjected to ordinary pickling treatment, and then cold rolled to a thickness of
It was set to 1.0mm. After further annealing at 750°C for 5 minutes, it was cold rolled into a plate with a thickness of 0.4 mm. Finally, this plate was heat treated at 450°C for 1 hour and used as a sample. As for the evaluation of the sample prepared in this way, strength was shown by a tensile test, heat resistance was shown by the softening start temperature at a heating time of 30 minutes, and electrical conductivity (heat dissipation) was shown by electrical conductivity (%IACS). Solderability was tested using the vertical immersion method in a 230°C soldering bath (tin 60-lead).
40) for 5 seconds and visually observed the state of solder wetting. The plating adhesion was determined by using a 3μ thick Ag plate on the sample.
After plating and heating at 450°C for 5 minutes, the number of blisters generated on the surface was visually observed. These results are shown in Table 1 along with comparative alloys. As shown in Table 1, it is clear that the alloy according to the present invention has sufficient electrical conductivity and excellent heat resistance, strength, solderability, and corrosion resistance, and the alloy according to the present invention is ideal as a lead material for semiconductor devices. It is an alloy. 【table】