JPS6365038A - 電子電気機器用銅合金 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体リード部材、コネクタ一部材、端子部材
等に適した電子電気機器用鋼合金である。

（従来の技術） 電子電気機器に使用されるリード部材、コネクタ一部材
、端子部材等には主にりん青銅が用いられている。

半導体リード部材であるリードフレームに例をとるとり
ん青銅等の銅合金は　　　　−複雑形状に精密加工され
、これにＡｕ、Ａｇ％Ｓｎ％Ｎ１等がメッキされ、プリ
ント基板に半田接合される。

従ってこれら鋼合金は成形加工性、メッキ付は性、半田
付は性が優れ、且つメッキ密着性、半田接合性、耐応力
腐食割れ性において信頼性の高いものでなければならな
い。更に強度と導電率が用途に応じ任意に選択できるこ
とが必要である。−（発明が解決しようとする問題点） りん青銅はＳｎ３−９ｗｔ％（以下係と略す）、Ｐα０
３〜α３５俤を含有する銅合金でその特徴はＳｎの含有
量によシ強度と導電率が広範囲に選択でき又固溶体合金
として精密部品の成形加工性に優れていることである。

しかし導電率が低いこと、メッキ皮膜や半田接合部が経
時的に剥離すること、聞・、ＳＯｌ等の存在下で応力腐
食割れをおこすこと等の欠点がある。

りん青銅の改良合金として、Ｃｕ　−Ｆｅ系でｉｊ　Ｃ
ｕ　−２，１＋％Ｆｅ−０１２％Ｚｎ−Ｐ合金（０１９
４）及びＣｕ−１５％Ｆｅ〜０．８％■〜０．６％５ｎ
−Ｐ合金（Ｃ１９５）等があるが、これらの合金はＦｅ
−Ｐ系化合物が多量に析出するため成形加工性、半田接
合性、メッキ密着性に劣る欠点がある。Ｃｕ　−Ｎｉ系
では例えばＣｕ−９３％Ｎｉ−２，５％Ｓｎ合金（０７
２５）があるが、この合金は強度は高いが導電率が低く
、成形加工性、半田接合性に劣る欠点がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明はかかる状況に鑑み、強度及び導電率が高く、メ
ッキ密着性、半田接合性、耐応力腐食割れ性に優れ九電
子電気機器用銅合金を開発し念もので、第一発明はＳｎ
α５〜６％、ＭｇＯ，０Ｏ１〜０．２俤、０雪α００２
係以下を含有し残部が銅からなる鋼合金、第二発明は５
ｎ０５〜６％ｓ　’ｇα００１〜０２％、Ｐ（ｌＱｏ、
０１〜０．１％、０１（１００２％以下を含有し残部が
銅からなる銅合金、第三発明はＳｎ０５〜６　％、　Ｍ
ｇ　０００１−０２　％、　　Ｏ鵞α　００２　　％以
下を含有し、Ｚｎ１％以下、Ｍｎα２％以下、Ｆｅα５
チ以下、Ｎｉα５％以下、０００５％以下、Ｍα５係以
下、Ｓ１α２％以下、ｋ０２％以下、Ｔ１０５％以下、
Ｃｒα７％以下、８６０２％以下、厄α５％以下、Ａｇ
α２％以下、−Ｃｉａα１％以下の１種又は２種以上を
合計で１％以下含有し残部が銅からなる銅合金である。

本発明においてＳｎは強度の向上に有効である。

Ｓつ含有量を０５〜６チに限定した理由は、α５俤未満
では強度やバネ性が十分でなく６％を超えると均質なα
固溶体と成り難く、成形加工性を害するためである。

Ｍｇは０雪景がα００２％以下において強度、メッキ密
着性、半田接合性、耐応力腐食割れ性を向上させる。Ｍ
ｇの含有量をα００１〜０２％に限定した理由は、００
０１％未満では、上記効果が得られず、０２％を超える
と導電率の低下が大きく又製造加工性が著しく劣化する
念めである。

０雪は不純物として含有される。０雪をα００２９１以
下に限定した理由は、α００２％を超えると上記のＭｇ
の効果が発現しなくなり、又Ｓｎと化合物を形成して伸
び及び成形加工性等を低下させるためである。

第二発明において第一発明の合金元素に加えてＰｔ−含
有せしめる。Ｐは脱酸剤として働きＯｓを低減し、湯流
れ性を改善する。更にＭｇと反応し化合物°として鋼中
に析出、分散し、強度及び導電率を向上させる。Ｐの含
有量を００００１〜０１％に限定した理由は、α０００
１％未満では上記効果が得られず、α１％を超えると導
電率、メッキ密着性、半田接合性が低下するためである
。実用上特にα０００１％未満１％が望ましい。

上記のＣｕ　−Ｓｎ−Ｍｇ　−Ｐ系合金（第二発明品）
は従来のＣｕ−８ｎ−Ｐ系合金（りん青銅）より、同一
強度を得るのにＳｎの含有量が少なくてすむので、Ｓｎ
の節約と導電率の向上が可能になる。

第三発明において第一発明の合金元素に加えてＺｎ１％
以下、Ｍｎα２チ以下、Ｆｅα５％以下、Ｎｉ０．５俤
以下、０００５％以下、Ｍα５チ以下、　Ｓｉα２％以
下、Ｚｒα２％以下、ＴｉＯ３％以下、　ｃｒα了％以
下、ｓｅα２％以下、ＲＥα５％以下、Ａｇα２％以下
、ＣａＣＬ１％以下の１種又は２種以上を合計で１％以
下含有せしめるがこれらの元素の作用は次の通りである
。

ＺｎｌＭｎ、ＡＪは脱酸作用があり、半田接合性、強度
の向上に寄与する、又酸化スケールの生成を抑制し、こ
れの剥離を防止する。これら元素の含有量を前記のよう
に限定した理由は、上限を超えると導電率の低下が大き
くなるためである。実用上望ましい含有量はＺｎα０５
〜α７５俤、Ｍｎα０５〜α１％、Ｍα０５〜０３％で
ある。

Ｆｅ％Ｎｉ　、Ｃｏ、　Ｏｒは強度、耐応力腐食割れ性
、熱間加工性を向上させる。これら元素の含有量を前記
のように限定した理由は上限を超えるといずれも導電率
の低下が大きい念めである。実用上望ましい含有量はＦ
ｅ％Ｃｏ　、’　Ｎｉはそれぞれα０５〜α３チ、Ｏｒ
はα０５〜０４％である。

Ｂｅ、　Ａｇは強度、耐応力腐食割れ性を向上させる。

Ａｇは伝導性を害することがないのでＢｅより有益であ
る。これらの元素の含有ｉをそれぞれα２％以下に限定
した理由は、上限を超えると強度、耐応力腐食割れ性の
向上が飽和しそれ以上の効果が得られないためである。

実用上望ましい含有量は、共に００１〜０．１％である
。

Ｓｉは湯流れをよくし鋳造性を改善する、又強度向上に
も寄与する。Ｓｌの含有量をα２％以下に限定した理由
は、上限を超えると導電率の低下が大きくなるためであ
る。実用上望ましい含有量は００５〜０．１％である。

Ｔ１は強度向上に寄与する。その含有量を０５％以下に
限定した理由は０５％を超えると導電率の低下が大きく
なるためである。実用上望ましい含有量はα０５〜αＩ
＋チである。

Ｚｒは耐熱性、熱間加工性を向上させる。その含有ｉｔ
〜０．２％以下に限定した理由は、α２％を超えると導
電率の低下が大きいためである。実用上望ましい含有量
はα０１〜α１％である。

ＲＥは脱酸作用があり且つ強度向上にも寄与する。

その含有量をα５％以下に限定した理由は、０８５％を
超えると製造加工性が低下するためである。

実用上望ましい含有量は、００５〜α２％である。

Ｃａは脱酸作用がある。その含有量をα１％以下に限定
した理由はα１％を超えると湯流れ性が悪くなり健全な
鋳塊が得られなくなるためである。

これら元素の２種以上の合計の含有量ｆ、１％以下に限
定した理由は、１チを超えると導電率の低下が大きいた
めである。

本発明においてＳｎの含有量は用途に応じて選定される
。即ちＳｎが０５−Ｌ５％含有されるものは導電率は５
０〜６０％ｌＡＣ３と高いが、比較的軟質なため放熱性
、伝熱性を重視する用途に適している。ＳｎがＬ５〜３
％含有されるものは導電率が２５〜５０９６１ＡＣ５と
比較的高く又半硬質のため、中〜高集積ＩＣリード材等
に適している。

Ｓｎが３〜６％含有されるものは、導電率が１０〜−２
０％と低いが強度が引張り強さで５５〜８０Ｋｑ／−と
高いため小型半導体のパッケージのリード、ＩＣソケッ
ト、スイッチ、コネクターのバネ等に適している。

（実施例） 以下に本発明を実施例により詳細に説明する。

第１．５．５表に示す合金を、黒鉛るつぼを用いて大気
中で木炭被覆をして溶解し、３８ｘ１２５　　′×３６
０■の金型に鋳造した。この鋳塊を面出して酸化スケー
ルを除去して後、８７０℃で８日厚さに熱間圧延し、酸
洗いした。次いでα９■厚さまで冷間圧延した後、６１
０℃で熱処理し、更にα５５ｗｍ厚さまで冷間圧延し、
最后に２８０〜３５０℃で熱処理し穴。

このようにして得られたサンプルについて引張強さ、伸
び、導電率、半田接合強度、耐応力腐食割れ性、Ｓｎメ
ッキ密着性を調査した。

半田接合強度はサンプルｆ　５　Ｘ　５　ｗｍのチップ
に切り出し、これに直径２ｗＫの硬銅線を共晶半田付け
し、これを１５０℃で５００時間保持して後プル試験を
行って求め念。

耐応力腐食割れ性はＪ工Ｆ３０Ｂ３０６に準じて３ｖ０
１％のＮＨＩ蒸気中にて破断荷重のＡの荷重をかけて割
れ発生までの時間を計測した。

Ｓｎメッキ密着性はサンプルを脱脂・酸洗いしてから５
ｎｉ５μメツキしこれ１１２０℃で１０００時間エージ
ングして後、密着折り曲げ試験を行い曲げ部を顕微鏡で
１０倍に拡大してＳｎメッキ層の剥離の有無を調べた。

Ｓｎメッキの浴及び条件は、５ｎ（ＢＦａ　　）寓：１
’＋８ｇｒ／　Ｌ、　　Ｐｂ（ＢＦ４　　）ｍ　　：　
　’＋　　２ｇｒ／　Ｌ、ＨｓＢＯａ　　：　　５　０
ｇｒ／　ｔ、ｌＨＢＦ４　：　２５　ｇｒ／　ｔｓ　ニ
カワ：４ｇｒ／ｌｓ浴温度１６℃、電流密度：　Ｉｌ、
５　Ａ／ｄＷ？である。

第一発明について結果を第２表に示した。

第２表 第２表より明らかなように第一発明品（１〜３）は従来
のりん青銅（７）にくらべてメッキ密着性、半田接合強
度、耐応力腐食割れ性に優れている。

りん青銅の改良品（８，９）はメッキ密着性、半田接合
強度に劣り、（８）は更に耐応力腐食割れ性にも劣って
いる。

比較品においてＭｇが下限未満のものＱ＋）は引張り強
さが低く、メッキ密着性、半田接合性、耐応力腐食割れ
性が劣る。Ｍｇが上限を超えたもの（５）は導電率の低
下が大きく、製造中に割れ欠陥を発生し易く機械的特性
に劣る。

Ｏｘ過剰のもの（６）はＭｇの効果が発現されず、欠陥
の多い材料となり引張シ強さ、伸びが低い。

第二発明について結果を第４表に示した。

第５表　　　　　　　単位チ 第４表より明らかなように第二発明品（１０−１３）は
、第２表に示した従来品（７〜９）より、メッキ密着性
、半田接合強度、耐応力腐食割れ性のほぼすべてにおい
て優れている。Ｐを添加した効果は第二発明品（２）と
従来品（７）１ｃ比較すると明瞭で（２）は（７）より
強度と導電率の両方が高くなっている。

比較品においてＰが上限を超えたものα４は半田接合性
、メッキ密着性が劣る。Ｐが下限未満のため脱酸が十分
室われなかったもの（２）は過剰０富のためにＭｇの効
果が発現されず、メッキ密着性、半田接合性、耐応力腐
食割れ性が劣シ、伸びも低い。

第三発明品については結果を第６表に示した。

第５表　　　　　　　　　　　単位チ 第６表 第６表より明らかなように本発明品（１６〜２５）は第
２表に示した従来品（７−９）よりメッキ密着性、半田
接合性、耐応力腐食割れ性のほぼすべてにおいて優れて
いる。

比較品において、Ｚｎ％Ｆｅ、Ｓｉ又はＴ１が上限を超
えたもの（２４〜２７）はいずれも導電率の低下が大き
い。

（発明の効果） 本発明の合金は引張り強さ、伸び等の機械的性質並びに
電気・熱伝導性に優れ且つメッキ密着性半田接合性、耐
応力腐食割れ性にも優れているため半導体リード材等の
電子電気機器用部材に使用されて工業上顕著な効果を奏
するものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｎ０．５〜６ｗｔ％、Ｍｇ０．００１〜０．２
   ｗｔ％、Ｏ＿２０．００２ｗｔ％以下を含有し、残部が
   銅からなる電子電気機器用銅合金。
2. （２）Ｓｎ０．５〜６ｗｔ％、Ｍｇ０．００１〜０．２
   ｗｔ％、Ｏ＿２０．００２ｗｔ％以下、Ｐ０．０００１
   〜０．１ｗｔ％を含有し、残部銅からなる電子電気機器
   用銅合金。
3. （３）Ｓｎ０．５〜６ｗｔ％、Ｍｇ０．００１〜０．２
   ｗｔ％、Ｏ＿２０．００２ｗｔ％以下を含有し、Ｚｎ１
   ｗｔ％以下、Ｍｎ０．２ｗｔ％以下、Ｆｅ０．５ｗｔ％
   以下、Ｎｉ０．５ｗｔ％以下、Ｃｏ０．５ｗｔ％以下、
   Ａｌ０．５ｗｔ％以下、Ｓｉ０．２ｗｔ％以下、Ｚｒ０
   ．２ｗｔ％以下、Ｔｉ０．５ｗｔ％以下、Ｃｒ０．７ｗ
   ｔ％以下、Ｂｅ０．２ｗｔ％以下、ＲＥ０．５ｗｔ％以
   下、Ａｇ０．２ｗｔ％以下、Ｃａ０．１ｗｔ％以下を１
   種又は２種以上を合計で１ｗｔ％以下含有し残部が銅か
   らなる電子電気機器用銅合金。