JPS63143230A

JPS63143230A - 析出強化型高力高導電性銅合金

Info

Publication number: JPS63143230A
Application number: JP29045586A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kawahara; 河原　哲男; Hidehiko So; 宗　秀彦; Junji Miyake; 淳司三宅
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1986-12-08
Filing date: 1986-12-08
Publication date: 1988-06-15

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】（目　的）本発明は、トランジスタや集積回路（Ｉ　Ｃ）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。

（従来技術及び問題点）従来、半導体機器リード材としては、熱膨張係数が低く
、素子及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−１６Ｃｏ）　、４２合金など
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共ない消費
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
も放熱性の良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ため、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
張係数が近く、リードの表面に生成される酸化膜の密着
性が良好であること。

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

（４）リードはリード材を打ち抜き加工し、また曲げ加
工して作製されるものがほとんどであるため、これらの
加工性が良好であること。

（５）プレス成形性に優れていること。

（６）リードは表面に貴金属めっきを行うため、これら
貴金属とのめっき密着性が良好であること。

（７）パッケージング後に封止材の外に露出している、
アウターリード部に半田付けするものが多いので、良好
な半田付は性を示すとともに、使用時の経時変化に対し
て耐剥離性を有すること。

（８）機器の信頼性及び寿命の観点から耐食性が良好な
こと。

（９）価格が低廉であること。

これら各種の要求特性に対し、従来より使用されている
無酸素鋼、錫入り銅、りん青銅、コバール、４２合金は
いずれも一長一短があり、これらの特性のすべてを必ず
しも満足しえるものではない。

また、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、また、
強度、ばね特性の優れた洋白、りん青銅も、電気機器用
等に用いられる場合、半田の耐剥離性に劣り、また、電
気伝導度が低いという欠点を有していた。さらには、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。

一方、析出強化型銅合金は上記の特性をかなり満足する
ものの、析出物の大きさ及び結晶粒径いかんで半田付は
性、めっき密着性、半田耐剥離性、プレス成形性等にお
いて大きな差違が生じてくるため、析出物の大きさ及び
結晶粒径の規定は、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
合金として不可欠なものとなってくる。

（発明の構成）本発明はかかる点に鑑みなされたもので析出強化型銅合
金を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として好適な諸特性を有す
る銅合金を提供するものである。

本発明は、析出物の大きさくなお析出物の大きさとは析
出粒の平均のさしわたし寸法を意味する）が１．０μｍ
以下でかつ結晶粒径が４０μｍ以下であることを特徴と
する析出強化型高力高導電性鋼合金に関するものである
。

（発明の詳細な説明）次に本発明を構成する析出物の大きさ、結晶粒度の限定
理由を説明する。

析出物の大きさを１．０μｍにする理由は、析出強化型
銅合金においては金属間化合物をＣｕ中に析出させるこ
とにより高力高導電性を達成するわけであるが、析出物
の大きさが１．０μｍを超えると強度、折り曲げ性、半
田付は性、めっき密着性、半田耐剥離性が急激に劣化す
るためである。

さらに、結晶粒径を４ｏμｍ以下とする理由は、結晶粒
度が４０μｍを超えると曲げ加工性、プレス成形性の劣
化が著しいためである。

このような本発明合金は、優れた強度、ばね特性、電気
伝導性と耐熱性を具備し、打抜き曲げ加工を実施するに
適度に良好な強度、伸び等の機械的性質を示し、半田付
は性、めっき密着性、耐食性も良好な銅合金である。ま
た、リードフレームの銅合金化の際ポイントとなる信頼
性を低下させないという前提に対して重要な技術項目で
ある半田耐剥離性、酸化膜密着性が良好な銅合金である
。

さらに熱膨張係数はプラスチックに近く、プラスチック
パッケージ用に適している。先行技術の合金においてこ
のような総合的特性を具備するものはない。

なお本発明に適合する析出強化型銅合金とは以下に示す
ような成分系及び製造条件に該当する合金をいう。

（１）０．４重量％以上４．０重量％以下のＮｉ、０．
１重量％以上１．０重量％以下のＳｉ残部ＣＵ及び不可
避不純物からなるコルソン合金で溶体化処理条件を７０
０℃〜９００℃で３０秒〜５時間の範囲とし１時効処理
条件を３５０℃〜７００℃で１時間〜８時間の範囲とし
て規定の析出物の大きさ、結晶粒径とした銅合金。

（２）０．０５重量％以上１．０重量％以下のＣｒ残部
Ｃｕ及び不可避不純物からなるクロム鋼で溶体化処理条
件を７５０”Ｃ〜１０００℃で３０秒〜５時間の範囲と
し、時効処理条件を３５０℃〜５００℃で３０分〜２時
間の範囲として規定の析出物の大きさ、結晶粒径とした
銅合金。

（３）０．０４重量％以上１．０重量％以下のＣｒ、０
．０２重量％以上１．０重量％以下のＺｒ残部Ｃｕ及び
不可避不純物からなるＣ　ｕ−Ｃｒ−Ｚ　ｒ系合金で、
溶体化処理条件を８５０’Ｃ〜１０００℃で３０秒〜５
時間の範囲とし、時効処理条件を３００℃〜５５０℃で
３０分〜３時間の範囲として規定の析出物の大きさ、結
晶粒径とした銅合金。

（４）０．０４重量％以上１．０重量％以下のＣｒ。

０．０２重量％以上１．０重量％以下のＳｎ残部Ｃｕ及
び不可避不純物からなるＣ　ｕ−Ｃｒ−５ｎ系合金で、
溶体化処理条件を８００℃〜１０００℃で３０秒〜５時
間の範囲とし１時効処理条件を３００℃〜５５０℃で３
０分〜３時間の範囲として規定の析出物の大きさ、結晶
粒径とした銅合金。

［５）　０．０５重量％以上５重量％以下のＴｉ残部Ｃ
ｕ及び不可避不純物からなるチタン銅で溶体化処理条件
を３００℃〜１０００℃で３０秒〜５時間の範囲とし、
時効処理条件を３５０℃〜６５０℃で３０分〜５時間の
範囲として規定の析出物の大きさ、結晶粒径とした銅合
金。

（６）０．０５重量％以上３重量％以下のＢｅ残部Ｃｕ
及び不可避不純物からなるベリリウム銅で溶体化処理条
件を３００℃〜１０００℃で３０秒〜５時間の範囲とし
、時効処理条件を３００℃〜４５０”Ｃで３０分〜３時
間の範囲として規定の析出物の大きさ、結晶粒径とした
銅合金。

（７）上記（１）〜（６）に適する銅合金でこれら析出
強化型銅合金において更に副成分としてＺｎ、Ｓｉ。

Ｐ　＋　Ｍ　ｎ　ｒ　Ｆ　ａ　ｇ　Ａ　１　ｙ　Ｂ　＊
　Ｃｏ　ＨＭ　ｇ　ｔ　Ｂａ　＋Ｐｂ、Ａｓからなる群
より選ばれた１種以上を総量で０．０１重量％以上１．
０重量％以下含有する鋼合金。

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表に示される各種成分組成のインゴットを連続鋳造
装置により鋳造した（板厚１５ｍｍ）。このインゴット
を９０％の加工度で冷間圧延し、その後Ｎ２雰囲気にお
いて各種条件で溶体化処理を施した後１２００”Ｃ／ｍ
ｉｎの速度で冷却し、６０％の加工度で冷間圧延を行い
、その後、第１表中に示すような各種条件で時効処理を
施した。さらに６０％の加工度で冷間圧延を行い、最後
に５００’Ｃで５分間低温焼鈍を行った。こうして得ら
れる供試材の粒出物の大きさ、結晶粒度を確認するとと
もに各要求特性の評価を以下の方法で行った。

強度、伸びは引張試験により曲げ性は板厚と同一の曲げ
Ｒ（０，２５ｍｍ）でのくり返し曲げ（破断までの９０
°曲げ往復回数）により示した。また、電気伝導性（放
熱性）を導電率（％ＩＡＣ８）により示したが、これは
電気伝導性と熱伝導性は相互に比例関係にあり、導電率
で評価し得るからである。半田付は性は垂直式浸漬法で
２３０±５℃の半田浴（Ｓ　ｎ　６０％、Ｐｂ４０％）
に５秒間浸漬し、半田のぬれの状態を目視でａｍするこ
とにより評価した。半田耐剥離性は上記の方法で半田付
けした試料を大気中で１５０℃、１０００時間加熱後、
板厚と同一の曲げＲ（０，２５ｍｍ）の９０°曲げを行
い剥離の有無を評価した。プレス性は金型プレスによっ
て打抜かれた供試材の破面をｗ４察し、せん断面・破断
面の比率（破断面の比率が高いほど良好）及びせん断面
・破断面の境界部直線性で評価した。めっき密着性は試
料に厚さ３μｍのＡｇめっきを施し表面に発生するフク
レの有無を目視ａ察することにより評価した。これらの
結果を比較合金を含めて第１表に示した。

第１表に示すごとく本発明の合金は優れた強度、曲げ性
、導電性、耐熱性、半田付は性、半田耐剥離性、プレス
成形性、めっき密着性を示すことが明白であり、半導体
機器のリード材、コネクター・端子・リレー・スイッチ
等の導電性ばね材として好適であると言える。

以下余白

Claims

【特許請求の範囲】

　析出物の大きさが１．０μｍ以下、かつ結晶粒径が４
０μｍ以下であることを特徴とする析出強化型高力高導
電性銅合金。