JPS62182240A

JPS62182240A - 導電性高力銅合金

Info

Publication number: JPS62182240A
Application number: JP2478286A
Authority: JP
Inventors: Shoji Shiga; 志賀　章二; Toru Tanigawa; 徹谷川; Yoshimasa Ooyama; 大山　好正; Masato Asai; 真人浅井; Shigeo Shinozaki; 篠崎　重雄
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1986-02-06
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1987-08-10

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〕本発明は電子機器の導体、リート、導電性ばね、端子等
に用いられる導電性高力銅合金に関し、特に小型高密度
化された半導体リードフレームに適した銅合金を提供す
るものである。

〔従来の技術〕

電子機器、例えば半導体のリード、各種は型部品の端子
、コネクター、スイッチ等の導電性ばねには銅合金が広
く利用され、特にリン青銅は５０〜６５Ｋｇ／−の強度
と浸れた加工性を有するところから広く普及している。

しかしながらこの合金は導電率が１０〜２０％と低いた
め、導電性（伝熱性）を必要とする部材には用いられず
特に小型化、高集積化された半導体用途には使用できな
い。このためＣＵ−Ｆｅ系、Ｃｕ−Ｚｒ系、Ｃｕ−Ｎ　
ｉ　−３ｉ系等の合金か一部で利用されている。

（発明が解決しようとする問題点）Ｃｕ−Ｆｅ系合金、例えばＣ−１９４（Ｃｕ−２，４ｗ
ｔ％Ｆ　ｅ　−０，１２ｗｔ％Ｚｎ−Ｐ合金）やＣ−１
９５（Ｃｕ　−１，５ｗｔ％−ｏ、ａｗｔ％Ｃｏ−０，
６ｗｔ％　Ｓ　ｎ　−ｐ合金）は導電率５０〜６５″３
ＧＩＡＣ３、強度４５〜５５　Ｋｇ／　ｍｉの特性を示
すも、より高強度化すると加工性及び半田付は性を低下
する。

ＣＵ−Ｃｒ系合金は８０〜９０％ｒＡｃｓ程度の導電性
を示すも、Ｃｒの粗大結晶が析出し易く、Ｃｒを０．７
ｗｔ％（以下Ｗ［％を％と略記）以上として強度を５５
に３／ＩｒｕＡ以上にしようとすると、加工性や桐材の
均質性、等方性を阻害する。Ｃｕ−Ｚｒ系合金は９０％
ｌＡＣ３以上の導電率を示すも、強度が４０Ｋｙ／−以
下と小さい。ＣＬＪ−Ｎ　ｉ　−３ｉ系合金はＮ１ｚＳ
ｉを析出する合金でＮｉと８１の配合及び製造条件によ
り導電率や半田付は性を低下する。即ち未反応のＮｉ、
３ｉに起因し、不可避的に半田接合部の強度を経口、ｒ
的に低下し、これがプリント基板などに半田付けする通
常の実装形態において致命的な欠陥となる。

これに鑑み強度、伸びなどの機械的特性と熱、電気伝導
性に優れ、かつ半田付は性、メッキ性、スケール１俗看
斗、応力１３食υ］れなどの耐食訃等が優れた特性をも
する合金、例えば高度の特性が要求される半導体リート
伺【こ好適な合金の開発が強く望まれている。

（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シ１の結果、小型、高密度化
された半導体リードフレームに好適な導電性高力銅合金
を開発したもので、ＣｒＯ９１〜５％と３ｉ０．０２〜
１．０％を含み、更にｐ　０．０１〜０．１５％、Ａ　
５０．０１〜０．１５％、Ｓｂ０．０１〜０．１５％、
Ｎｉ０．０５〜１％、Ｃｏ０．０５〜１％、Ｚ　ｒｏ、
０１〜０．５％、Ｍ　ｑ０．０１〜０．５％、Ｆｅ０．
０１〜１％、Ｚｎ０．０５〜３％、３ｎＯ１０５〜３％
、ＡＪｏ、０５〜１％、［３ｅ０．０５〜０．３％、Ｍ
ｎｏ、０１〜１％、Ｔａ０．０１〜１％、Ｎｂ０．０１
〜１％、Ｔｅ０．０１〜１％、Ａｇ０．０１〜１％、ミ
ツシュメタル（以下ＭＭと略記）０．０１〜１％、Ｔ　
ｉ　０．０１〜１％の範囲内で何れか１種又は２種以上
を合ｉ１０．０１〜３％含み、残部Ｃｕからなることを
特徴とするものであり、特に上記組織範囲内においてＳ
ｉ爵をＣｒの化学量論以下とし、０２　量を０．００３
％以下とすることが望ましい。

上記合金は常法により容易に製造され、所望の寸法形状
と機械的特性がイリ句される。例えば溶解鋳造したイン
ゴットを熱間加工した後急冷し、次に冷間加工を施して
から３５０〜６５０℃の温度で熱質理し、続いて時効析
出処理する。尚製造工程の途中で８００〜９５０℃の溶
体化処理、水焼入れを行なうこともできる。

〔作用〕

本発明合金は上記組成範囲からなり、待にＣｒ３Ｓｉヤ
Ｃｒ５Ｓｉ２の化合物の析出による析出硬化作用により
強度と熱・電気伝導性を高度に発揮せしめた−５ので、
Ｃｒ含有量をＸ％とするときの３ｉの化学量論量はＸ／
　５．６となるのて、１ｈにＳ１含有吊を化学ω論量以
下に抑えることにより、固溶５ｉｆｆｉを最小限として
熱電気伝導性を高めることかできる。更にはＣｒ−３ｉ
化合物に加えてＣｒが析出して強化と熱・電気伝導性の
向上に触ぎ、粗大析出は強化効果に乏しく、加工性や均
質性を阻害するが、上記２種の析出が併存するため微細
分散した析出物が容易に得られる。しかしてＣｒ含有量
は０．１〜５％、特に望ましくは１〜／１％とし、３ｉ
含有量は０．０２〜１．０％、特に望ましくは０．１〜
０．８％であり、何れも下限未満では十分な強度が得ら
れず、上限を越えると製造加工性を低下する。

またＰ　０．０１〜０．１５％、Ａ　Ｓ　０．Ｏ１〜０
．１５％、Ｓ　ｂ　０．０１〜０．１５％、Ｎ　ｉ　０
．０５〜１％、ＣＯ０，０５〜１％、Ｚ　ｒ０．０１〜
０．５％、Ｍｇ０．０１〜０．５％、Ｆｅ０．０１〜１
％、Ｚｎ０．０５〜３％、３ｎ０．０５〜３％、Ａｌ０
．０５〜１％、Ｂｅ０．０５〜１％、Ｍｎ０１０１〜１
％、Ｔａ０．０１〜１％、Ｎｂ０．旧〜１％、”ｌ　ｅ
ｏ、０１〜０．５％、Ａ　Ｑ　０．０１〜１　％、Ｍ　
Ｍ　０．０１〜１　”６　ｚ　Ｔ　ｉ　０１０１〜１％
（以下これ等をＹ等と略記）の範囲内で何れか１杯又は
２種以上の合計含有量を０．０１〜３％としたのは、こ
れ等は何れも強度を向上するためでおり、これ等Ｙ等の
うらＰは更に脱酸剤として作用するばかりか、Ｃｒとの
化合物を析出し、分散性の高い析出物を生じ、待にＣｒ
１１１体の析出か製造加工時に加工方向に配向して線状
に変形し、ｖｉ１４の等方均買性やメッキ性を低下する
も、Ｐの添ｈｎはこれを防止する。Ｍｎ、３ｂ、７−ｎ
等は更に脱酸剤として作用すると共に、半田接続強度の
経時劣化を防止し、待にＭｎは酸化抑止及びスケールの
密着性を向上する。Ｚｒ、ＭＱ、［３ｅ、Ｔａ、Ｎｂは
更に補助的に析出して結晶粒を微細化すると共に耐熱性
及び折り曲げ性を向上し、待にＭｇ、ＢＣはＺｎと同様
に酸化抑制とスケールの密着性を向上する。Δ１、Ｎｉ
、Ｃ０．Ｆｅ、Ｔｉ等は更に補助的な強化成分として作
用し、＆１〜１、Ａｓは更に結晶の微細化として動き、
Ｔｅ、ＡｃＮ；１更に耐熱性を向上する。３ｎは更に固
溶成分として熱・電気伝導性を低下するも析出物の分散
性を高め、固溶強化作用と相持って強度、伸び等の機械
的１＜ｒ性を向上し、特に強度を必要とづる場合、例え
ば６０〜７０１つ／′−級、又はぞれ以上の場合には０
７５〜３′ｘＯを含イｊけし。

める。しかしてこれ等添加元素はそれぞれに下限未満て
も合ｉｉ’ｌ含イｊ吊がｏ、ｏｉｏ６木’ｊＩＪ”ｄ　
Ｃも上記効果か不十分となり、各添加元素か」ニ限を越
えても、合ｈ１含有弔か３　”（）を越えても熱・電気
伝導性及び加工°［（１の低下が署しくなる。

［実施例］第１表に示す合金を配合溶解し、金型に鋳造して厚さ２
５ｍｍ、幅１１０簡、良さ３００ｍｍのｊ’Ｊ　Ｂｕと
して面側を行なった。これを加熱して約７００　’Ｃ以
上で厚さ５ｍまで熱間圧延を行なって水冷した後酸洗し
、しかる後厚さ０．８１１１１７Ｉ＋まて冷間圧延して
から３５０°Ｃて４時間加熱処理し、続いて厚さ０．３
１ｍ／ｎまて冷間圧延した。

上記板材について導電率、引張強ざ及び伸びを測定する
と共に、底角９０°のＶ溝グイと各種先端半径（Ｒ）の
Ｖ型ボンデを用いてプレスにより折り曲げＩＪＯ工し、
該曲げ部の割れを実体検鏡した。曲げは圧延方向及び該
方向と直角方向とし、板厚（１）と先端半径（Ｒ）の比
（Ｒ／ｌ）を求めた。また半田イ」け性を見るため、幅
５ｍｍの部分にリード銅線を共晶半田付けした後、１５
０°Ｃに５００時間放置してからプルテストを行なった
。またスケールの密着性を調べるため、２５０〜４００
’Ｃのポットプレート上で種々の時間処理し、テープ剥
離試験を行なって粘着テープ上にスケールが剥離する最
小酸化厚さを求めた。

尚酸化膜の厚さはカソード還元法により測定した。更に
メッキ性を調ぺるためＨｚ　ＳＯ＋　−１−１２０２液
で表面を厚さ０．１μ溶解した後、ＫＣＮ溶液で中和し
てから３μの厚さにＡｇメッキし、これを４７５°Ｃに
加熱したホットプレー１〜上で５分間加熱してからフレ
クの有無を検鏡した。応力腐食割れは３０ｖｏ　ｉ％の
硝酸塩中で３０１（ｆｆ／−の荷車をかけながら３００
時間保持し、割れ梵生の時間を比較した。これ等の結果
を従来のリードフレーム祠で必るＣ１９４　　（Ｃｕ−
２，４％Ｆｅ−０，１２％Ｚｎ−０，０３Ｐ合金）、Ｍ
Ｆ２０２　　（ＣＵ−２，１％３ｎ−０，２２％Ｎ　ｉ
　−０，０８％Ｐ合金）　、Ｃ５１０（Ｃｕ−５，２％
３ｎ−０，１５％合金合金Ｃｌ−１−３，５％Ｎ　ｉ　
−０，６１％３　ｉ　−〇、０３Ｐ合金）と比較して第
２表に示す。

尚比較合金Ｎｏ、２６を除き０７含有早は０．００１〜
０．００２５％であった。

第　　　］ｊ。

第　　　１　　　表　（２）第１表及び第２表から明らかなように本発明合金Ｎ０．
１〜２１は何れの特性においても満足する結果を示して
おり、このことは従来合金Ｎ０．３０〜３３と比較すれ
ば明らかである。即ち本発明合金はＮ　０．１１，１４
を除きＯｒ過剰組成のもので、何れも満足できる特性を
示し、特に３ｎ含有量の多い本発明合金Ｎｏ、’３〜４
では導電率は低いが強度及び加工性が優れており、３ｉ
過剰の本発明合金Ｎ　ｏ、　１１．１４も導電率は低い
がその他の特性が優れている。

これに対し本発明合金の組成範囲から外れる比較合金Ｎ
　ｏ、　２２〜３０では特性の何れか一つ以上が劣るこ
とが判る。即ちＹ等を含まない比較合金Ｎ０．２２，３
ｉ含有量の少ない比較合金Ｎ　０．２３，０２含有量の
多い比較合金Ｎ　ｏ、　２６．３ｎ含有量が少ない比較
合金Ｎ　０．２７、Ｎｉ含有量の少ない比較合金Ｎ　ｏ
、　２９及びＮｉ含有量の多い比較合金Ｎ　ｏ、　３０
は何れも加工性及び等方性が劣り、３ｉ含有量の多い比
較合金Ｎ　０．２４及びＳｎ含有邑の多い比較合金Ｎ０
．２５では何れも導電性が劣り、更にＺｎとＭｎを含む
もその含有量が少ない比較合金Ｎ　ｏ、　２８では半田
付（ブ性か劣ることか判る。

（発明の効果）このように本発明によれば、従来両立させることが困難
な強度と熱電気伝導性を共に向上し、かつ銅合金が広く
用いられる電子・電気機器部品として不可欠な加工性、
半田（＝Ｊけ性、メッキ性等の諸性性を充分満足できる
レベルに向上したもので、半導体リードフレーム、リー
ド線、各種端子、コネクター、導電性ばね等に使用し、
顕著な効果を奏するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃｒ０．１〜５ｗｔ％とＳｉ０．０２〜１．０ｗ
ｔ％を含み、更にＰ０．０１〜０．１５ｗｔ％、Ａｓ０
．０１〜０．１５ｗｔ％、Ｓｂ０．０１〜０．１５ｗｔ
％、Ｎｉ０．０５〜１ｗｔ％、Ｃｏ０．０５〜１ｗｔ％
、Ｚｒ０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｍｇ０．０１〜０．５
ｗｔ％、Ｆｅ０．０１〜１ｗｔ％、Ｚｎ０．０５〜３ｗ
ｔ％、Ｓｎ０．０５〜３ｗｔ％、Ａｌ０．０５〜１ｗｔ
％、Ｂｅ０．０５〜０．３ｗｔ％、Ｍｎ０．０１〜１ｗ
ｔ％、Ｔａ０．０１〜１ｗｔ％、Ｎｂ０．０１〜１ｗｔ
％、Ｔｅ０．０１〜０．５ｗｔ％、Ａｇ０．０１〜１ｗ
ｔ％、ミッシュメタル０．０１〜１ｗｔ％、Ｔｉ０．０
１〜１ｗｔ％の範囲内で何れか１種又は２種以上を合計
０．０１〜３ｗｔ％含み、残部Ｃｕからなる導電性高力
銅合金。
（２）Ｓｉ量をＣｒの化学量論比以下とし、Ｏ＿２量を
０．００３ｗｔ％以下とする特許請求の範囲第１項記載
の導電性高力銅合金。