JPS63125633A - 高力高導電銅合金 - 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】 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−２９Ｎｊ−１６Ｇｏ）、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
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銅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以下のような特性
が要求されている。

（１）リードが電気信号伝達部であるとともに、パッケ
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…口ず加工
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。

（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）価格が低順であること。

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、鉄入り銅、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、
コ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
は優わ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、りん青銅も洋白は１８重量％の
Ｎｉ、りん青銅は８重量％のＳｎを含むため、原料の而
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開時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、Ｓｎ０．８〜４．０重量％、ｐ　　０．。

１超〜０．４重量％、Ｎｊ０．０５〜１．０重量％及び
Ｈｆ、Ｂｅ、Ｍ０．Ｔｅ、Ｐｂ、Ｃ０．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
高導電鋼合金及びＳｎ０．８〜４．０重量％、Ｐ０．０
１超〜０．４重量％、Ｎｉ０．０５−１．０重量％、Ｚ
ｎ０．０５〜１．０重量％及びＨｆ、Ｂｅ、Ｍ０．Ｔｅ
、Ｐｂ、Ｇ０．Ｚｒ、Ｎｂの１種又は２種以上を０．０
５−１．０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であって、
半導体機器のリード材用銅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％とする理由は
、Ｓｎ含有量が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％を超えると導電率が低下し、価格も上昇するためで
ある。Ｐ含有量を０．０１超〜０．４重量％とじた理由
は、Ｐ含有量が０．０１重量％以下ではＰ含有による強
度と耐熱性の向上は顕著ではなく、Ｐ含有量が０．４重
量％を超えるとＳｎ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。Ｎｉの含有量を０．０５〜
１．０重量％とする理由は、Ｎｉ含有量が０．０５重量
％未満では期待する強度が得られず、１．０重量％を超
えると導電率の低下が著しいためである。そして、Ｈｆ
、Ｂｅ、Ｍ０．Ｔｅ、Ｐｂ、Ｃ０．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０．０５重重景未満ではその効果があま
り期待できず、又１．０重量％を超えると導電率の低下
が著しくなることから０．０５〜１．０重量％とじた。

なお、酸素含有量を０．００２０重量％以下とすれば、
メッキ密着性がさらに向−１ニするという特性をもつが
、本願発明においては、特にこのような性質を厳しく要
求されない場合に使用することができる。従ってこのよ
うな場合、酸素を０．００２０重量％以下とする酸素低
減の処理は必要としない。

そして、本願発明における酸素は０．００２０重量％を
超える不可避的不純物として通常含まれる酸素含有量を
意味している。前記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はＺ
ｎ含有量を０．０５〜１．０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、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、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
ゴットを電気鋼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　’Ｃで熱間圧延して厚さ４何の
板とした後、固剤を行って冷間圧延で厚さ］、、Ｏｍｎ
とした。これを５００℃にて１時間焼鈍したのち、冷間
圧延で厚さ０゜８ｍ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り、電気伝導性（放熱
性）を導電率（％ＩＡＣ３）によって示した。ハンダ付
は性は、垂直式浸漬法で２３０℃±５℃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。

又、ばね材としての評価を行う為に、同一合金の１．０
ｒｒｎ材を５００℃にて１時間焼鈍したのち、冷間圧延
で厚さ０．５ｍｍの板とし、これを１５０〜５００℃の
各種温度で歪とり焼鈍を行い、強度、伸びを引張試験に
より評価し、ばね性をＫｂ値により評価した。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
た。なお、ハンダ付は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。

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２ｎの含有量が０
．０５〜１．０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３表から本発明の合金は高力高導
電鋼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。１
５０℃Ｘ５００ｈｒの大気焼鈍を施した後、９０°繰り
返し曲げを往復１回行い剥離の有無を目視で観察する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｎ０．８〜４．０重量％、Ｐ０．０１超〜０．
   ４重量％、Ｎｉ０．０５〜１．０重量％及びＨｆ、Ｂｅ
   、Ｍｏ、Ｔｅ、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銅合
   金。
2. （２）Ｓｎ０．８〜４．０重量％、Ｐ０．０１超〜０．
   ４重量％、Ｎｉ０．０５〜１．０重量％、Ｚｎ０．０５
   〜１．０重量％及びＨｆ、Ｂｅ、Ｍｏ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｃ
   ｏ、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銅合金。