JPH01165733A - 高強度高導電性銅合金 - 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ＩＣ，及びＬＳＩリードフレーム材として好適
な高強度・Ｉ！ｉｌｉ導電性銅合金に関する。

［従来の技術］ 従来、ＩＣ及びＬＳＩリードフレーム材としては耐食性
、強度、放熱性等の面で優れるものとして、ｆｆｌｆｆ
ｉ％にて４２％のニッケルを含有した鉄合金（４２合金
）や、重量％にて、鉄を２．１〜２．６％、Ｚｎを０．
０５〜０．２０％、燐を０゜０１５〜０．１５％含有す
る銅合金（ＯＤＡ１９４合金）、更には、垂最％にて、
錫を２．０〜５．０％、燐を０．０５〜０．３５％含有
する銅合金（りん青銅）等が多く用いられて来た。

［発明が解゛決しようとする問題点］ しかしながら、４２合金及びりん青銅についてみる場合
、強度は十分に満足されるものの、導電性に劣り、他方
０ＤＡ１９４合金についてみる場合、導電性に優れるも
のの、強度で劣る。更に特開昭６１−１８６４４１号に
て開示された、鉄１．５〜３．０重量％、１０．８〜２
．５重置％、１！ｔｏ、００５〜０．１重量％を含み、
残部が本質的に銅からなる合金を用いても総合的に十分
でない。従って、強度と導電性と高温特性とを共に満足
させ、さらにはんだ付は性やメツキ密着性の良い素材の
出現が待たれていた。又、上記の合金は何れも高価な材
料であり、半導体市場で要求される低価検品の安定供給
と云う面から、より低価格での市場供給が併せて要求さ
れていた。

［問題点を解決するための手段Ｊ 本発明者等は上記目的を達成するために種々検討を加え
た結果、重ｊ％にて鉄１．５〜３．０％と、錫０．８〜
２．５％と、燐０．００５〜０゜１０％とを含み、更に
マグネシュウム０．０１〜０．５％、亜鉛０．０５〜１
．０％のうち１種以上を併せて含み、残部が銅及び不可
避的不純物からなる合金が目的を満足する事を見出した
ものである。

［作用］ 以下に、本発明合金を構成する合金成分の添加理゛由と
その組ｔｉＡ範囲の限定理由を詳述する。

（２）鉄の含有ｄをｆｆｉ　ｆｆｉ％にて１．５〜３．
０％と限定した理由： 鉄は組織中に微細析出物の形で均一に分散する事によっ
て合金に強度と耐熱性を付与する。しかし、鉄の含有量
が１．５重量％未満では強度及び耐熱性の向上は不充分
であり、逆に鉄の含有口が３、０ｆｆｉｆｆｉ％を超え
ると、＆Ｉ造時にγ鉄の粗大析出物の発生をまねき、こ
の粗大析出物の存在により部品表面へのメツキ密着性が
劣化して来る。

■　錫の含有ｍを０．８〜２．５重量％に限定した理由
： 錫の添加により素地への固溶強化が促進され、材料の強
度を向上させる。しかし、錫の含有口が０．８重量％未
満では強度の向上が十分でなく、逆に錫が２．５ｔｉｍ
％を超えると強度は向上するものの導電率の低下が著し
くなると共に、合金の熱間加工性を低下させ、さらには
製造コストも高価格となってくる。

（Ｃ）　　ｌの含右僅を０．００５〜Ｏ，ｌｌｆｆｉ％
と限定した理由： 燐は、地金の溶製に際して脱酸剤として作用し、健全な
鋳塊の作成に寄与する事の他、合金元素として同時に添
加されている鉄やマグネシュウムと作用して化合物を形
成し、この化合物が適宜分散して存在する事により合金
の強度を上昇させる作用を生ずる。しかし、燐の含有量
が０．００５１吊％未満では鋳塊の脱酸効果が不充分で
健全な鋳塊が得がたく、逆に燐の含有りが０．１ｆｉ渚
％を超えると導電率の低下が著しくなって来る。

（社）マグネシュウムの含有量を０．０１〜０．５重量
％と限定した理由： マグネシュウムは合金素地中に固溶すると共に燐と化合
物を作る事によって合金の強度を向上さグネシュウム含
有量が０．５重ａ％を超えると合金の鋳造性及び熱間加
工性が低下して来る。

（ｅ）　　亜鉛の含有向を０．０５重量％〜１．０重量
％と限定した理由： 亜鉛は合金素地中に固溶する事によって合金の強度を向
上させる。しかし、亜鉛の含有量が０゜０５重量％未満
では強度の向上が不充分であり、逆に亜鉛の含有量が１
、Ｏ虫岳％を超えると合金の半田付は性が低下する。

なお、本発明合金の加工に際して鉄分を微細析出物とし
て素地中に均一に分散させ、材料特性を充分に発揮させ
るためには、鋳塊の熱間加工温度を８８０〜９９０℃に
すると共に、熱間加工終了直後に少なくとも７８０℃の
温度を有する加工材を２０℃／秒以上の冷却速度で３０
０℃以下迄冷却する事が望ましい。

［実施例］ 実施例１ 電気鋼を高周波溶解炉で大気溶解し、その後、所要成分
に応じた合金組成を有する溶場となる様に、電解鉄、粒
状金属錫、粒状金属亜鉛、及び燐１５％−銅合金をそれ
ぞれ所定量加えて溶解し、金型に鋳込んで、厚さ３０ｍ
ｍ、幅８０１１１１１、長さ１７０＋ｍの鋳塊３．６ｋ
ｇを得た。この場合の鋳塊の組成は、鉄２．３重量％、
錫２．お１％、亜鉛０．１重量％、燐０．０１重値％お
よび、残部の銅及び不可避的不純物からなるものであっ
た。

この鋳塊を９００℃にて２時間加熱後、熱間圧延により
厚さ１４ｍｍの板とした。次いで、この板の表面を片面
ｉ　ｍｍづつ面間し、厚さ１２ｍｍの板とした後、冷間
加工により厚さ３ｍｍの板に加工した。

ここで５５０℃にて１時間の無酸化雰囲気熱処理を加え
た後、更に０．２５ｍ１迄冷間圧延し、最後に４００℃
にて１時間の無酸化雰囲気の熱処理を加えて試料を作成
した。

以上の様な工程を経て作成された試料について、次のよ
うに評価を得た。

引張試験では、引張強さ７４　ｋａ／■Ｉ１２、破断延
び１２％の値が得られた。又、この材料の導電率を測定
したところ、ｌＡｃ５％にて３０％の導電率を有する材
料であることが確認された。更に、この試料をアルゴン
雰囲気中で加熱し、種々なる温度にて各１時間保持した
侵に引張試験を行った。

その結果、当初の強度に比較して８０％の強度を示す温
度を軟化点と定めた場合、５４０℃の軟化点を有する事
が確認された。

又、前記処理として脱脂、酸洗を行なった後、ロジン系
の７ラツクスを用いて、鉛４０％を含有する錫合金の半
田浴に浸漬した試料について、その表面が均一に濡れて
いるか否かを１１２９することにより評価した半田付は
性は良好な結果を示した。

同様に、前処理として脱脂、脱酸した後、厚さ３μ−の
銀メツキを施した試料について４５０℃にて５分間の加
熱処理を施した後、試料の表面に発生する膨れの有無を
観察する事により評価するメツキ密着性は良好な結果を
示した。

実施例２ 鋳塊の組成が、鉄２．７ｍｍ％、錫１．５重量％、マグ
ネシュウム０．０５重Ｒ％、燐０．０３重量％および、
残部の銅及び不可避的な不純物からなる他は実施例１と
同じ工程にて作成された試料について、実施例１と同じ
く各種の試験を行なった結果、引張強さ６８　ｋｏ／ｓ
ｓ２　、破断延び１０％、導電率３７％、軟化点５５０
℃、半田付は性良好、メツキ密着性良好と云う結果であ
った。

比較例１ 鋳塊の組成が、鉄１．６重量％、錫１．４重８％、燐０
．０１重Ｍ％および、残部の銅及び不可避的不純物から
なる以外は実施例１と同じ工程にて作成した試料につい
て、実施例１と同様な試験を行なった場合、引張強さは
５　Ｑ　ｋＱ／　１１１１２と低く、所望の６５　ｋｌ
Ｊ／　＋ｕ２以上の引張強さを得られなかった。

比較例２ 鋳塊の組成力、鉄１．２１１１％、１２．１ｌｆｆｉ％
、亜鉛０．４重急％、燐０．０３重量％および、残部の
銅及び不可避的不純物からなる以外は実施例１と同じ工
程にて作成した試料について、実施例１と同様な試験を
行なった場合、引張強さは６２ｋＭｌ−２と低く、所望
の６５　ｋｏ／　ａ＋ｅ２以上の引張り強さを得られな
かったばかりか、軟化点も４８０℃と低く、満足すべき
結果が得られなかった。

上記実施例１および２の合金、また比較例１および２を
第１表に本発明合金１および２、また比較合金１２およ
び７として各々示す。

第１表には、上記の実施例、比較例以外にも、各種の組
成をもった試料を作成して、実施例１と同様な材料試験
を行なった結果を示しである。第１表によれば、本発明
合金が優れた性能を有する合金である事が明らかである
。尚、第１表中従来合金材Ｎ０．１３〜１５は、本発明
と比較の為、市販の材料を使用したものである。

［発明の効果１ 以上の如く、本発明合金はＩＣ及びＬＳＩリードフレー
ム材として要求される強度、導電率、耐熱性の面で優れ
た値を示すばかりでなく、半田付は性、メツキ付着性に
於いても優れた材料であり錫等の＾価な元素の添加聞が
極めて少くて済む事から素材費も安価なものとなる為、
電子機器業界に寄与するところ極めて大なるものがある
。

（こり飄以Ｔ−合、色）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鉄１．５〜３．０重量％と、錫０．８〜２．５重量％と
   、燐０．００５〜０．１重量％とを含み、更にマグネシ
   ュウム０．０１〜０．５重量％及び亜鉛０．０５〜１．
   ０重量％のうち１種以上を併せて含み、残部が銅及び不
   可避的不純物からなる事を特徴とする高強度高導電性銅
   合金。