JPS6250425A - 電子機器用銅合金 - Google Patents

電子機器用銅合金

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JPS6250425A
JPS6250425A JP60190605A JP19060585A JPS6250425A JP S6250425 A JPS6250425 A JP S6250425A JP 60190605 A JP60190605 A JP 60190605A JP 19060585 A JP19060585 A JP 19060585A JP S6250425 A JPS6250425 A JP S6250425A
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JP
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heat resistance
strength
electronic appliance
copper alloy
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JP60190605A
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English (en)
Inventor
Masato Asai
真人 浅井
Shoji Shiga
志賀　章二
Toru Tanigawa
徹 谷川
Yoshimasa Ooyama
大山　好正
Shigeo Shinozaki
篠崎　重雄
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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    • H01L23/49579—Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C9/02—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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。
牟従秦り鼓≠４ −　　　　　　　　　　　　　　　　ｌ　　　　　　　
　〜’　　　　　　　　　　　。
〔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）　　強度が高く、耐熱性が良いこと（２）　　放
熱性、即ち熱伝導性が高いこと（つ）電気伝導性が高い
こと （ＩＩ）　　加工性が優れ、かつメッキ密着性（ハンダ
付は性）樹脂とのモールド性が良いこと以下、本発明が
最も多量に用いられるリードフレームについて、詳細に
記述する。従来半導体集積回路のリードフレームには、
主としてｌｔ２合金（Ｆａ−４２ｗｔ％Ｎｉ　）　　が
用いられている。この合金は、引張り強さＧ５Ｋｙ／ａ
Ｊ、耐熱性６７０℃（３０分間の加熱により初期強度の
７０チの強度になる張度）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１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
う金線ポ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及び封止樹脂とのモール
ド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５％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％Ｉ　Ａ　ＣＳ字と飛躍的に向上させるこ
とができるも、１１２１２合金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。
〔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
となく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、電子機器用銅合金を開発し
たものであり、 １）　　Ｔｉ　０．１〜Ｌ　０ｗｔ％　（以下係と略記
）、Ｎｉα１〜３０％、　Ｓｎ　０．１〜６０係　を含
み残部錐と不可避的不純物からなる。
２）　　Ｔｉ　０．１〜１０％、　Ｎｉｐ、　１〜３．
０％、　Ｓｎ０、１〜６．０％、　Ｍｇ、　Ｚｎ、、　
Ｍｎ、　Ｐ、　Ｍ、Ｍ、　、　Ｂ、　Ｓｂ、　Ｔｅ。
Ｓｉ、　Ｃｏ、　Ａｌ、　Ｚｒ（以下これ等をＸと略記
）の内、何れか１種又は２種以上を合計で０．００５〜
３．０チ含み残部Ｃｕと不可避的不純物からなる。
以上の事を特徴とするものである。
〔作　用〕
ＣｕにＴ１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沙、溶体化に
よってＴ１をＣｕ中に固溶させ、これを焼き入れ、時効
処理により伽中に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。
Ｎｉ、　Ｓｎ　及び第５元素であるＸを添加する事によ
り、高温の溶体化水焼入れ、時効処理を行うことなり、
Ｃｕ中に、Ｔ１含有化合物（Ｔｉ−Ｎｉ、　Ｔｉ−Ｎｉ
−３ｎ。
Ｔｉ−Ｎ１〜Ｘ、　Ｔｉ−Ｎｉ−３ｎ−Ｘ等）を析出せ
しめる事により、優れた特性を得だものである。
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、Ｔ１含有化合物の析出によシ向上させたも
ので、十分な強度を得たものである。
導電率は、Ｔ１含有化合物を析出せしめる事により著し
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１１００〜５００℃で十分である
とされている。このような耐熱性ばＣｕにＴ１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Ｔ１添加量が１％を越えてくると、Ｃｕ−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、Ｔｉ、　Ｎｉ、　Ｓｎ　及びＸを
添加する事により、焼鈍温度、時間の上昇を抑制し、エ
ネルギー効率の悪化を防ぐとともに、リードフレーム材
としての耐熱性も充分に確保している。
更にメッキ密着性（）・ンダ付は性）、封止樹脂とのモ
ールド性は、リードフレームに必要な条件であり、メッ
キ密着性（）・ンダ付は性）では基材とメッキ（・・ン
ダ）との界面、モールド性においては基材と酸化膜界面
での連続性が要求される。
しかして、半導体製造時における熱処理中に、基材（リ
ードフレーム）中の溶質元素が、界面に拡散し、脆性層
を生成してしまい、連続性を破るため、剥離やモールド
不良の原因となる。本発明では、これを防ぐため、Ｃｕ
中にＴｉ−Ｎｉ、　Ｔｉ−Ｎｉ−３ｎ。
Ｔｉ−Ｎｉ−８ｎ−Ｘ、　Ｔｉ−Ｎ１〜Ｘ等のＴ１含有
析出物を形成し、溶質元素を固定化し、界面への拡散を
抑え、脆化をなくしたものである。
まだ、Ｍｇ、　Ｚｎ、　Ｍｎ、　Ｐ、　Ｍ、Ｍ、　、　
Ｂ、　Ｓｂ　は脱酸剤として働き、本発明合金を安定し
て鋳造するに有意であるばかシでなく、Ｔｉ、　Ｎｉ、
　Ｓｎ　　との相乗効果によって、特性の向上をはかつ
ている。
次に、本発明合金の組成を上記の如く限定したのは、Ｔ
ｉ、　Ｎｉ、　Ｓｎ　含有量が０，１％未満では相乗効
果による特性の向上が見られないためであり、各々の請
求範囲を越えて、添加されると、鋳造性・加工性が著し
く低下し、製造が困難となるためであ・る。
また、Ｘ含有量を０．　ＯＯ５〜３．０％と限定したの
は、Ｏ，ＯＯ５未満では、十分な効果が得られず、３、
０％を越えるとＣｕ中において、過剰となシ、メッキ密
着性（・・ンダ付は性）、モールド性を低下させるため
である。
尚、本発明合金は、熱間加工後の冷間加工とＩ＋００〜
８００℃１０秒〜５６０分間の焼鈍をくりかえし、最終
的に、２ｏｏｙ５ｏｏ℃の焼鈍を行う事によって、より
優れた特性を得ることが可能となる。
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Ｔ１を添加し、ついでＮｉ、　
Ｓｎ　　次に第５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１５０咽、厚さ
２５　ｗｎ　、長さ２００間の鋳塊を得た。
これを１面あたり２．５ｍｍ面削した後、熱間圧延し、
巾１５０ｍ、厚さ８ＷＭ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５４０％の加工を行って厚さ０．２５■の板
に仕上げた。
尚耐熱性は、前記圧延材よりＪ　Ｉ　Ｓ　−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５０分間加熱した時、引張強度が初期強度の７
０％となる温度である。
また密着性は、供試材よｐ３０Ｘ３０＋ｎ＋ｎのサンプ
ルを切出し、表面清浄処理後、Ａｇ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
したものであシ、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「不良」とし
た。
酸化膜剥離性は、供試材より１０１０Ｘ５０のサンプル
を切り出し、表面清浄処理後、大気中で４２０℃１分間
加熱し、表面に酸化膜を形成した後、セロテープによる
剥離試験を行い、はとんど剥離が見られないものを「良
」、全面に剥離しているものを「不良Ｊとした。
第１表から明らかなように、本発明合金Ｎα１〜１つは
、リードフレームとして十分な耐熱性を示し、従来合金
Ｎα２４と比較して強度及びメッキ密着性、モールド性
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、Ｔｉ含有量の少ない比較合金Ｎα２０では
、強度・メッキ密着性、耐熱性に劣り、更にＴ、含有量
の多い比較合金Ｎα２２は鋳造性・加工性が悪く板材に
加工する事ができなかった。又、Ｘ含有量の多い比較合
金Ｎ［Ｌ２５は、メッキ密着性・モールド性が劣ってい
る。
〔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、引張強さ、メッキ密着性・モールド性及び耐
熱性にも優れておシ、リードフレーム及びコネクター等
の電子機器用材料に使用して、その薄肉化・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)

  1. 【特許請求の範囲】 １）Ｔｉ０．１〜１．０ｗｔ％、Ｎｉ０．１〜３．０ｗ
    ｔ％、Ｓｎ０．１〜６．０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと不
    可避的不純物からなる電子機器用銅合金。 ２）Ｔｉ０．１〜１０ｗｔ％、Ｎｉ０．１〜３．０ｗｔ
    ％、Ｓｎ０．１〜６．０ｗｔ％、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐ
    、Ｍ．Ｍ、Ｂ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｚｒの
    内何れか１種又は２種以上を、合計で０．００５〜３．
    ０ｗｔ％含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなる電子
    機器用銅合金。
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