JPS63247320A - 電気・電子部品用銅合金の製造方法 - 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］ 本発明は半導体用リードフレーム材等の電気・電子部品
に使用される銅合金の製造方法に関する。

［従来技術］ 従来、半導体用リードフレーム材としては、素子および
セラミックスと線膨張係数が近似しさらに高い強度も有
する４２７０イが多く使用されて来た。

しかし近年、素子の接着技術および封着材の改善に伴い
、４２７０イにかわり、熱放散性に優れ、しかも価格も
安い銅系材料が使用される様になってきた。特に集積回
路用リードフレーム材には、最近の素子の高集結化の傾
向から、素子で発生するジュール熱を効率良く放散させ
るため、より熱伝導性（即ち導電性）の高いリードフレ
ーム材料が求められる様になって来た。

一方、高密度実装化に伴う集積回路の小形化の傾向から
、リードフレーム材料も薄板化し、より高い強度も同時
に求められている。従って高い導電性とともに４２７０
イと同様の高い強度も併せ備えた銅系材料がリードフレ
ーム材料として要求されている。この様な高い導電性と
高い強度を有する銅合金は半導体用リードフレーム材料
に限らず広く電気−電子部品用に使用される導電部材と
して利用され得る。ところで上記の様に高い導電性と高
い強度を併せ備える銅合金としてはＣｕ−Ｎｉ−５ｔ−
Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｎｉ−３ｉ−Ｓｎ　−Ｚｎ系の合金が知
られている。

上記合金系は、Ｎｉ、Ｓｉの全居間化合物を微細に析出
させることにより銅合金の持つ高い導電性を損なうこと
なく高い強度を実現させており、特性的には上記要求を
満足する・ものである。

しかし、これらの合金系は熱間圧延が困難な合金であり
、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ等の元素添加によりＳの固定
あるいは粒界の強化を行なったり、Ｐｂ、Ｂｉ等の低融
点不純物の量を規制することにより熱間圧延性が大巾に
改善されてはいるが、完全ではなく製造条件のばらつき
により熱間圧延時にエツジ割れ等の不具合が、まれに発
生することがあり、熱間圧延歩留りを低下させていると
いう聞届を有している。

［発明が解決しようとする闇題点］ 本発明は上記に説明した従来技術に鑑みなされたもので
あり、Ｃｕ−Ｎｉ−５ｉ−Ｚｎ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−３
ｉ−Ｓｎ−Ｚｎ系合金が有する熱間圧延性を改善するこ
とにより高強度・高導電性銅合金を歩留り良く製造する
方法を提供する目的でなされたものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る第１発明の電気・電子部品用銅合金の製造
方法は、Ｎｉ：１．０〜３．５％。

Ｓｉ：０．２〜０．９％、Ｚｎ：０．１〜５．０％を含
み、さらにＭｇ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉのうち１種または２
種以上をｏ、ｏｏｔ〜０．０１％含有し、残部Ｃｕおよ
び不可避不純物からなる合金溶湯の鋳造工程で、鋳塊表
面層のＮｉ２Ｓｉ化合物の析出量を０−１％以下に抑制
して鋳造する電気・電子部品用銅合金製造方法であり、
第２の発明では、電気・電子部品用銅合金の製造工程に
おいて、Ｎｉ　：　１．０〜３．５％。

Ｓｉ：０．２〜１．９％、Ｚｎ：０．１〜５．０％、Ｓ
ｎ：０．１〜２．０％を含有し、Ｍｇ。

Ｃｒ　、　Ｚ　ｒ　、　Ｔ　ｉのうち１種または２種以
上をｏ、ｏｏｉ　〜ｏ、ｏｉ％含有し、残部Ｃｕおよび
不可避不純物からなる合金溶湯の鋳造工程で鋳塊表面層
のＮ１ｚＳｉ化合物の析出量を０．０８％以下に抑制し
て鋳造する電気・電子部品用銅合金の製造方法である。

［作用］ 以下に本発明の製造方法で使用する銅合金の成分および
成分割合について説明する。

Ｎｉは強度を付与する元素であり、含有量が１．０％未
満ではＳｉが０．２〜０．９％含有されていても強度お
よび１ｉＩＪ８性は向上せず、また、３．５％を越えて
含有されると導電率が低下し、かつ、不経済である。よ
って、Ｎｉ含右量は１．０〜３．５％とする。

ＳｉはＮｔと共に強度を付与する元素であり、含有量が
０．２％未満ではＮｉが１．０〜３．５％含有されてい
ても強度および耐熱性は向上せず、また、０．９％を越
えて含有されると導電性が低下すると共に熱間加工性が
悪化する。

よって、Ｓｉ含有量は０．２〜０．９％とする。

Ｚｎは、めっきされた錫およびはんだの耐熱剥離性を著
しく改善する元素であり、含有量が０．１％未満ではこ
の効果が少なく、また。

５．０％を越えて含有されるとはんだ付は性が悪化する
。よって、Ｚｎ含力量は０．１〜５．０％とする。

Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ　、Ｚｒ、は何れの元素も熱間加工性
を向上させる元素であり、含有量が０．００１％未満で
はこの効果は少なく、また。

０．０１％を越える含有量では造塊時の湯流れ性が悪化
し、造塊歩留りが低下する。よって、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ
、Ｚｒ含有量はｏ、ｏｏｔ〜０．０１％とする。また、
Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ。

Ｚｒの２種以上を含有する場合も上記に説明した同じ理
由から合計含有量は０．００１〜０．０１％とする。

さらに、Ｓｎは本発明の第２発明の必須元素であり、Ｓ
ｎは強度、スティフネス強度および繰り返し曲げ性の向
上に寄与する元素であり、含有量が０．１％未満ではこ
れらの効果が少なく、また、２．０％を越えて含有され
ると導電性、耐熱性および熱間加工性を低下させる。よ
って、第２発明におけるＳｎ含有量は０．１〜２．０％
とする。

次に製造方法について説明する。

本合金は熱間圧延が困難であり、以下に述べる方法を適
用せずに熱間圧延を行なうと粒界割れが発生し歩留りを
低下させる。

本発明者は、上記の原因を調べた結果、割れの原因は、
鋳塊を熱間圧延温度に迄加熱する過程において、第１図
に示すこの合金が有する中間温度脆性域を通過する際に
、鋳塊が有する残留応力と加熱による熱応力により粒界
が脆化することによるものであることを見い出した。

さらに、この粒界の脆化は鋳塊が含有する金属間化合物
Ｎｉ２Ｓｉの含有量が多くなる程感受性が高まり、その
含有量が第１発明においては０．１％以下であれば、ま
た、Ｓｎを含む第２発明においては０．０８％以下であ
れば通常の鋳塊が有する程度の大きさの残留応力は、通
常の加熱条件により鋳塊が加熱されても割れに至る粒界
脆化を起こさないことを見い出した。

次に鋳塊が含有するＮ１ｚＳｉ量を第１発明においては
、０．１％に第２発明においてはＯ，Ｏａ％に抑える方
法としては、鋳塊時の冷却速度を大きくすれば良く、モ
ールドの材質を熱伝導性の良い銅を使用したり、鋳塊の
厚さを薄くして冷却を効かせる等の方法が考えられる。

尚、通常の鋳塊は熱間圧延時の割れを考慮すると、外周
部の割れが問題となる。したがって、外周部でのＮｉ２
Ｓｉ含有量が少ないことが重要である。すなわちＮｉ２
Ｓｉ含有量が多いと。

Ｎｉ、Ｓｉが金属間化合物Ｎｉ２Ｓｉの形で析出するこ
とにより、Ｎｉ、Ｓｉが固溶している状態よりも粒内の
強度が上まり、粒界への応力集中が大きくなる。また加
熱時の残留応力の緩和が遅れる。

以上の結果１粒界脆化を起し易くなる。

［実施例〕 実施例１ 第１表に示す組成の合金を大気溶解し、半連続鋳造によ
り４１０　ｍ　ｍ　ｗ　Ｘ　１５０　ｍ　ｍ　ｔ　Ｘ３
０００ｍｍＪＬの鋳塊を造塊した。

鋳造条件は第２表に示す、この鋳塊を８５０℃の温度で
熱間圧延試験を行ない１５　ｍ　ｍ　ｔの厚さにした。

鋳塊のＮｉ２Ｓｉ含有量の調査結果および熱間圧延試験
結果を第２表に示す、Ｎｉ２Ｓｉ含有量は鋳塊の外周部
から２０ｍｍの位置から採取した試料を硝酸（硝酸３対
水ｌ）で溶解し、不溶解残液として沈殿したＮｉ２Ｓｉ
をろ紙で補集し、その重量を測定することにより求めた
。

第２表に示すようにＮｏ、ｌ、２．３は本発明の第１発
明に係る実施例でありＮｉ２Ｓｉの析出量が０．１％以
下であるため熱間圧延による割れは発生しない。

第２表においてＮｏ、４．５，６．は末弟１発明の実施
例に対する比較例でＮｉ２Ｓｉの析出量が０．１％を越
えるため、熱間圧延においてエツジ割れが発生している
。

［実施例］ 実施例２ 第３表に示す組成の合金を大気溶解し、半連続鋳造によ
り４１０　ｍ　ｍ　ｗ　Ｘ　１５０　ｍ　ｍ　ｔ　Ｘ３
０００　ｍ　ｍ　ｌの鋳塊を造塊した。

鋳造条件は第４表に示す、この鋳塊を８５０℃の温度で
熱間圧延試験を行ない１５　ｍ　ｍ　ｔの厚さにした。

鋳塊のＮｉ２Ｓｉ含有量の調査結果および熱間圧延試験
結果を第４表に示す、Ｎｉ２　Ｓｉ含有量は鋳塊の外周
部から２０ｍｍの位置から採取した試料を、硝酸（硝酸
３対木１）で溶解し、不溶解残渣として沈殿したＮｉ２
Ｓｉをろ紙で補集し、その電量を測定することにより求
めた。

第４表に示すように、Ｎｏ、ｌ、２．３は本発明の第２
発明に係る実施例でありＮｉ２Ｓｉの析出量が０．０８
％以、下であるため熱間圧延による割れは発生しない、
第４表においてＮｏ、４゜５．６は本第２発明の実施例
に対する比較例であり、Ｎｉ２Ｓｉの析出量が０．０８
％を越えるため、熱間圧延においてエツジ割れが発生し
ている。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る第一発明の銅合金の
製造方法により、高い強度と高い導電率を併せ備えた電
気−電子部品用銅合金を歩留り良く製造することができ
、また、本発明に係る第２発明の銅合金の製造方法は、
高い導電率とさらに高い強度を併せ備えた電気・電子部
品用合金を歩留り良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明合金の試験片を各温度におｌ／Ｘて引
張試験した時の伸びおよび引張強さを示したものである
・ 第１図 （０Ｃ） 手続補正書 昭和６２年　７月２０日 １、事件の表示 昭和６２年特許順第８２０４０号 ２、発明の名称 電気・電子部品用銅合金の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　　所　兵庫県神戸市中央区脇浜町 １丁目３番１８号 住　　所　東京都新宿区本塩町　１２ 四谷ニユーマンシヨン１０７ ６、補正により増加する発明の数　　　　　　　０７、
補正の対象 明細書

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気・電子部品用銅合金の製造工程において、Ｎ
   ｉ：１．０〜３．５％（重量％以下同じ）、Ｓｉ：０．
   ２〜０．９％、Ｚｎ：０．１〜５．０％を含有し、Ｍｇ
   、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉのうち１種または２種以上を０．０
   ０１〜０．０１％含有し、残部Ｃｕおよび不可避不純物
   からなる合金溶湯の鋳造工程で、鋳塊表面層のＮｉ＿２
   Ｓｉ化合物の析出量を０．１％以下に抑制して鋳造する
   ことを特徴とする電気・電子部品用銅合金の製造方法。
2. （２）電気・電子部品用銅合金の製造工程において、Ｎ
   ｉ：１．０〜３．５％、Ｓｉ：０．２〜０．９％、Ｚｎ
   ：０．１〜５．０％、Ｓｎ：０．１〜２．０％を含有し
   、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉのうち１種または２種以上を
   ０．００１〜０．０１％含有し、残部Ｃｕおよび不可避
   不純物からなる合金溶湯の鋳造工程で、鋳塊表面層のＮ
   ｉ＿２Ｓｉ化合物の析出量を０．０８％以下に抑制して
   鋳造することを特徴とする電気・電子部品用銅合金の製
   造方法。