JPS63149345A

JPS63149345A - 耐熱性を向上させた高力高導電銅合金

Info

Publication number: JPS63149345A
Application number: JP29661486A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko So; 宗　秀彦; Hiroaki Watanabe; 宏昭渡辺
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1986-12-15
Publication date: 1988-06-22

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（１Ｃ）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、半導体機器のリード材としては、熱膨張係数が低
く、素子及びセラミックとの接着及び封着性の良好なコ
バール（Ｆｅ−２９Ｎｉ−１６Ｃｏ）　、　４２合金（
Ｆｅ−４２Ｎｉ）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伴
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
ード材も放熱性のよ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為、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
張係数が近いこと。

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

（４）リードはリード材を抜き打ち加工し、又曲げ加工
して作製されるものがほとんどである為、これらの加工
性が良好なこと。

（５）リードは表面に貴金属のメッキを行う為、これら
貴金属とのメッキ密着性が良好であること。

（６）パッケージング後に封止材の外に露出している。

いわゆるアウター・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こと。

（７）機器の信頼性及び寿命の観点から耐食性が良好な
こと。

（８）価格が低廉であること。

又、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、又強度、
ばね特性の優れた洋白、りん青銅も洋白は１８重量％の
Ｎｉ、りん青銅は８重量％のＳｎを含むため、ｙＫ料の
而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。さらには電気機器用等に用いら
れる場合、電気伝導度が低いという欠点を有していた。

従って、導電性が良好であり、ばね特性に優れた安価な
合金の現出が待たれていた。

〔課題の解決点〕

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、従来の銅基合
金のもつ欠点を改良し、半導体機器のリード材及び導電
性ばね材として好適な特性を有する銅合金を提供しよう
とするものである。

特にＣｕ　−Ｎ　ｉ　−Ｓ　ｉ系合金を改良し、要求に
合致した銅合金を提供しようとするものである。

すなわち、Ｃｕ−Ｎｉ−５ｉ系合金は優れた導電性と強
度を兼ね備えた合金であるが、ベリリウム鋼、チタン銅
等の高強度の銅合金と比較すると、強度、耐食性が劣る
。

本発明者らが鋭意研究を行ったところ、Ｃｕ−Ｎ　ｉ　
−Ｓ　ｉ系合金にＢを添加することにより、耐熱性が向
上することが判明した。

〔発明の構成〕

本発明は、（１）Ｎｉ０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｂ０．ＯＯ１〜０．１ｗｔ％を含み、残部Ｃｕ
及び不可避的不純物からなる耐熱性を向上させた高力高
導電銅合金。

（２）Ｎｉ０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．０
ｗむ％、Ｂ０．ＯＯ１〜０．１ｗｔ％を含み、さらに副
成分として、Ｚ０．Ｐ、Ｓ０．Ａｓ、Ｃｒ、ＭｇｌＭ０
．Ｓｂ、Ｆｅ、Ｃ０．Ａ１．Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ａｇ、
Ｐｂ、ランタノイド元素からなる１種又は２種以上を総
量で、０．ＯＯＬ〜３．０ｗｔ％含み、残部Ｃｕ及び不
可避的不純物からなる耐熱性を向上させた高力高導電銅
合金。

（３）Ｎｉ　０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．
０ｗｔ％、Ｂ０．ＯＯ１〜０．１ｗｔ％を含み、残部Ｃ
ｕ及び不可避的不純物からなり、該不純物のうち、Ｏの
含有量が０．００２０ｗｔ％以下であることを特徴とす
る。耐熱性を向上させた高力高導電銅合金。

（４）Ｎｉ０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．０
ｗｔ％、８０．００１〜０．１ｗｔ％を含み、さらに副
成分として、Ｚ０．Ｐ、Ｓ０．Ａｓ。

Ｃｒ、Ｍｇ％Ｍ０．Ｓｂ、Ｆｅ、Ｃ０．Ａ１．Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｐｂ、ランタノイド元素からなる１種
又は２種以上を総量で、０．００１〜３．０ｗｔ％含み
、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなり、該不純物のう
ち、０の含有量が０゜００２０ｗｔ％以下であることを
特徴とする、耐熱性を向上させた高力高導電銅合金。

であり、半導体機器リード材又は導電性ばね材として、
優れた導電性と強度を兼ね備え、又優れた耐熱性を有し
、さらに折り曲げ性、半田付は性、めっき性、エツチン
グ性をも著しく改良したＣｕ−Ｎ　ｉ　−Ｓ　ｉ系合金
を特徴とするものである。

〔発明の詳細な説明〕

次に本発明合金を構成する合金成分の限定理由を説明す
る。

ＮｉはＣｕ中にＳｉと共添し、溶体化処理後時効処理を
行うことにより、Ｎｉ、Ｓｉ　等の金属間化合物として
析出し、導電率を低下させずに強度を向上させるためで
あるが、０．４〜４．０ｗｔ％添加する理由は、０．４
ｗｔ％未満では強度の向上は認められず、４．０ｗｔ％
を超えると導電性および加工性が劣化するためである。

Ｓｉも同様にＮｉと共添し、金属間化合物として析出す
ることにより、導電率を低下させずに強度を向上させる
元素であるが、０．１〜１．０ｗｔ％添加する理由は、
０．１ｗｔ％未満では強度の向上は認められず、１．０
ｗｔ％を超えると導電率が低下し、半田付は性、加工性
が劣化するためである。望ましくは、ＮｉとＳｉの添加
量比は。

金属間化合物（Ｎｉ２Ｓｉ）の組成に近い（Ｎｉ／５ｉ
）＝（４／　ｌ）が良い。

Ｂは強度、耐熱性を向上させる添加元素であるが、添加
量を０．００１〜０．１ｗｔ％とする理由は、０．００
１ｗｔ％未満では、強度、耐熱性は向上しないので添加
の効果がなく、０．１ｗｔ％を超えると十分な強度、耐
熱性は得られるが、導電性が低下し、半田付は性が劣化
するためである。さらに副成分として、Ｚ０．Ｐ、Ｓ０
．Ａｓ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍ０．Ｓｂ、Ｆｅ、Ｃ０．Ａ１、
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｂ、ランタノイド元素
からなる１種又は２種以上を０．００１〜３゜０ｗｔ％
添加するのは、強度を向上させるためであるが、０．０
０１ｗｔ％未満ではその効果はなく、３．０ｗｔ％を超
えると導電性、加工性が劣化するためである６０含有量を０．００２０重景％以下とする理由は、０が
存在するとＳｉと結合し酸化物となり。

いわゆる介在物となって鋼中に存在するようになるが、
Ｏ含有量が０．００２０重量％を超えると介在物が多数
生成され、折り曲げ性、半田付は性、めっき性、エツチ
ング性が著しく低下するためである。

〔効　果〕

この様に本発明合金はＣｕ−Ｎｉ−８ｉ系合金にＢを添
加し、耐熱性を向上させ、さらに不純物としての０を限
定することにより、今まで本合金の欠点であった折り曲
げ性、半田付は性、めっき性、エツチング性が著しく改
善することができる。

又、熱膨張係数はプラスチックに近く、半導体機器のリ
ード材としてはプラスチックパッケージ用に適している
。従って１本発明合金は半導体機器のリード材及び導電
性ばね材として好適な材料であり、先行技術の合金にお
いてこのような総合的特性を兼備するものではない。

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表に示される本発明合金に係る各種成分組成のイン
ゴットを電気銅あるいは無ａ索銅を原料として、高周波
溶解炉で大気、不活性又は還元性雰囲気中で溶解鋳造し
た。電気銅を使用する場合は、還元性雰囲気中で溶解し
酸素含有量を低下させることが推奨される。

次に、これを９００℃で熱間圧延して厚さ４ｍｍの板と
した後、９００℃×５分の溶体化処理を行い、固剤を行
って冷間圧延で厚さ０．３ｎｎとした。

これを４００℃にて２時間時効熱処理し、供試材とした
。リード材及びばね材としての評価項目として５強度、
伸びを引張試験により評価し、ばね性をＫｂ値により評
価した６電気伝導性（放熱性）は導電率（％ＩＡＣ８）
によって示した。１・１熱性は５分間焼鈍した場合、焼
鈍前の硬さの８０％となる温度（軟化温度）で示した。

折り曲げ性は曲げＲ０．　３ｒｒａの折り曲げ治具を用
い、９０°往復曲げを行い、破断までの回数をｉｌｌ’
ｌ定した。

半田付は性は、垂直式浸漬法で２３０±５℃の半田浴（
すず６０％、鉛４０％）に５秒間浸漬し、半田のぬれの
状態を目視観察することにより評価した。めっき密着性
は試料に厚さ３μのＡｇめっきを施し、４５０℃にて５
分間加熱し１表面に発生するフクレの有無を目視ｉａす
ることにより評価した。これらの結果を比較合金ととも
に第１表に示した。

この表から１本発明の合金は、高強度、高専電性に合わ
せて、耐熱性を向上させ、半田付は性、めっき性、エツ
チング性、折り曲げ性をも改良し、高力高導電銅合金と
して優れた特性を有することが明らかである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｎｉ０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｂ０．００１〜０．１ｗｔ％を含み、残部Ｃｕ
及び不可避的不純物からなる耐熱性を向上させた高力高
導電銅合金。
（２）Ｎｉ０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｂ０．００１〜０．１ｗｔ％を含み、さらに副
成分として、Ｚｎ、Ｐ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ
、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ａｇ、
Ｐｂ、ランタノイド元素からなる１種又は２種以上を総
量で、０．００１〜３．０ｗｔ％含み、残部Ｃｕ及び不
可避的不純物からなる耐熱性を向上させた高力高導電銅
合金。
（３）Ｎｉ０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｂ０．００１〜０．１ｗｔ％を含み、残部Ｃｕ
及び不可避的不純物からなり、該不純物のうち、Ｏの含
有量が０．００２０ｗｔ％以下であることを特徴とする
、耐熱性を向上させた高力高導電銅合金。
（４）Ｎｉ０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｂ０．００１〜０．１ｗｔ％を含み、さらに副
成分として、　Ｚｎ、Ｐ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍ
ｎ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ａｇ
、Ｐｂ、ランタノイド元素からなる１種又は２種以上を
総量で、０．００１〜３．０ｗｔ％含み、残部Ｃｕ及び
不可避的不純物からなり、該不純物のうち、Ｏの含有量
が０．００２０以下であること、を特徴とする、耐熱性
を向上させた高力高導電銅合金。