JPH0356292B2

JPH0356292B2 -

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Publication number: JPH0356292B2
Application number: JP60021774A
Authority: JP
Priority date: 1985-02-08
Filing date: 1985-02-08
Publication date: 1991-08-27
Also published as: JPS61183427A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は耐熱性、電気および熱伝導性、はんだ
付け性、めつき性、機械的強度、ばね特性、くり
返し曲げ性などの総合特性が要求される半導体用
リード材、コネクター・スイツチなどの導電部材
に好適な銅合金に関する。〔従来技術〕一般に半導体のリード材としては、従来よりセ
ラミツクパツケージとの封止性が良好であるとい
う観点から高強度、高耐熱性の42合金（Fe−42
％Ni合金）が使用されてきた。しかし、樹脂パ
ツケージの普及と低コスト化の進展により銅合金
の使用も急増しており、主にCDA194合金とりん
青銅が使用されている。一方、近年のICの高集
積化の進展からは高導電性材料が望まれており、
また実装密度向上のための小型化や薄肉化の進展
からは強度の向上・くり返し曲げ特性の向上が望
まれている。また一方、コネクター、スイツチなどの電気部
品用銅合金は、CDA194合金、りん青銅等が使用
されてきたが、部品の小型、薄肉化によるコスト
低減のためには、更に高い強度、導電率、ばね特
性などの総合特性を有することが望まれている。しかし、CDA194合金は導電性と強度が良好で
あるものの、ばね特性、耐熱性がやや低く、りん
青銅は強度、ばね特性、くり返し曲げ特性に優れ
るものの、耐熱性、導電率が低いなど一長一短が
ある。一般に半導体用リード材及びコネクター等の電
気部品の小型、薄肉化の進展に伴い銅合金に要求
される特性には次の様なものがある。 (1) 熱と電気の伝導性にすぐれること（熱伝導性
電気伝導性でおよそ評価できる）、 (2) 薄肉化をはかつた場合ねじりや曲がりがおこ
らない様高強度であること、 (3) ダイボンデイング時の高温加熱に耐え軟化し
にくいこと、 (4) リード材としてのくり返し曲に耐えること、 (5) ハンダ付けが良好であること。これらの特性のうち、強度、導電率の要求を満
たすものとして、例えば特開昭341253号公報に開
示されているとおり、FeとTi、FeとSiあるいは
FeとNiの金属間化合物の析出を利用して製造さ
れる強力導電性銅合金が知られている。ここで
Cu−Fe−Ti系の三元合金ではそのすぐれた強度
と導電性を得るには1000℃での溶体化、水焼入れ
処理が不可欠であり複雑な操作が要求される。〔発明が解決しようとする問題点〕本発明の目的は1000℃での溶体化、水焼入れ処
理を必要とせず、通常の熱間圧延とこれに続くシ
ヤワー水冷及び冷間加工と時効析出処理（焼鈍）
を施すことにより、導電率を向上させるか、又は
導電率の低下を極力抑えた上で強度を大きく改良
し、更にばね特性、くり返し曲げ特性、耐熱性を
向上させた半導体用リード材及び電気部品など好
適な銅合金を提供することにある。〔問題点を解決するための手段〕本発明に従つて、0.1〜１重量％のFe、0.05〜
0.5重量％のTi、及び0.5重量％を超え２重量％ま
でのSnを含有し、残部が実質的にCuであり、Fe
とTiの重量比Fe／Tiが1.4〜2.8であることを特徴
とする導電性、強度、耐熱性、くり返し曲げ性に
優れた導電部材用銅合金が提供される。また、本発明にしたがつて、0.1〜１重量％の
Fe、0.05〜0.5重量％のTi、0.5重量％を超え２重
量％までのSn、及び0.005〜0.2重量％のMgを含
有し、残部が実質的にCuであり、FuとTiの重量
比Fe／Tiが1.4〜2.8であることを特徴とする導電
性、強度、耐熱性、くり返し曲げ性に優れた導電
部材用銅合金が提供される。以下の記載において、百分率は全て重量％であ
るが、単に％と記載する。次に合金の成分の添加理由と成分範囲の限定理
由を説明する。FeとTiは相乗効果により本発明
の目的である特性（強度、導電性）を向上させ
る。これはFeとTiがFe₂Tiという化合物を生成
し、熱処理によつてマトリツクス中に微細に析出
するためである。なお本発明合金の優れた特性は基本的にはFe
とTiの化合物の析出により得られることからFe
とTiの比については適正な比率があり、Fe／Ti
（重量比）で1.4〜2.8、更には1.7〜2.4が好まし
い。この重量比に関してはCu−Fe−Ti3元素に
つき本発明者らは研究し第１図に示した結果に代
表されるFe／Tiの時効析出処理後の導電率およ
び強度との関係に関する知見を得ている、Fe／
Tiが1.4未満では、過剰Tiのマトリツクスへの固
溶量が増して導電率の低下が大きくなり、2.8を
超えると過剰Feのマトリツクスへの固溶量が増
して導電率も低下するが、特に引張強さの低下が
大きくなる。 Ti0.05％、Fe0.1％未満では、Fe₂Ti析出物に
よる強度と耐軟化性の向上効果が少なく、Ti0.5
％、Fe1％を超えて添加しても特性向上はほとん
ど飽和してしまう。 SnはCu−Fe−Ti合金に固溶し、固溶体硬化作
用によつて、Cu−Fe−Ti合金強度を向上させる
とともに、くり返し曲げ性や耐熱性、ばね特性を
向上させるものである。ここでSnの添加量が0.5
％以下では曲げ特性や耐熱強度の向上効果が小さ
く、一方２％を超えると導電率の低下が大きくな
る。 MgはSnと同様Cu−Fe−Ti合金に固溶し、強
度を向上させるとともに耐熱性、ばね特性を向上
させる。Mgは0.005％未満ではこれらの効果が小
さく0.2％を超えて添加しても強度は飽和してし
まい、導電率の低下が大きくなる。次に本実施例について説明する。実施例高周波溶解炉を用いて電気銅をアルミナルツボ
中で、湯面を木炭粉で被覆しながら溶解し、電解
鉄、スポンジTi、Sn地金、Cu−50％Mg母合金
などを添加して内径150mmφの金型に鋳込み、寸
法150mmφ×100mmのビレツトを溶製した。これ
らの合金ならびに比較合金の組成を表１に示す。
このビレツトを950℃に加熱し、熱間押出しによ
り8.5mmφの押出線を作つた。さらにこの線を中
間焼鈍を施さずに0.9mmφまで伸線した。この時
の冷間加工は途中の線切れもなく良好であつた。
0.9mmφの線は500℃で３時間の焼鈍（時効析出処
理）を行ない、焼鈍前後の引張強さ、伸び、導電
率を調査した。この結果を表１に合わせて示す。
また焼鈍材について90℃くり返し曲げ試験を行な
つた。このくり返し曲げ試験は上記の線を鉛直に
保持具に保持し該線の下端に１Kgの錘をつり下
げ、保持具を90度下り曲げたのち元の位置に戻し
これを１回と数える。折り曲げ方向は一方向のみ
である。この操作をくり返し、破断に至るまでの
回数を測定した。この結果を第１表に合わせて示
す。なお本発明の合金のその性能の比較を行なうた
め、市販のCDA194合金とりん青銅の厚さ0.25
mm、質別（Ｈ：硬質）の板についても加工材（Ｈ
材のまま）と焼鈍材（500℃、3Hr焼鈍）の特性
を測定し、結果を第１表に示す。ただしくり返し
曲げ試験は行なわなかつた。さらに本発明合金（No.１〜５）と比較合金（No.
６〜９）について各温度で１時間の焼鈍を行ない
引張強さが初期引張強さと完全軟化後の引張強さ
の和の1/2の値なる時の温度（半軟化温度）を調
べた。この半軟化温度を第１表に合わせて示す。この半軟化温度は耐熱性の指標となるものであ
る。

【表】次に本発明の効果について第１表を参照して説
明する。 (1) 強度特性：本発明合金（No.１〜５）の加工材
および焼鈍材（時効析出処理材）は比較合金No.
８（CDA194合金）の加工材に比較し強度は著
しく大きく、比較合金No.９（りん青銅）の加工
材に比較し、Fe、Ti、Snが低濃であるNo.１、
２を除き同等もしくは大幅に上まわつている。次にCu−Fe−Ti系合金で特性を比較する場
合、Ti量の多少により諸特性値が変動するた
め、同一量のTiを含有する合金どうしで比較
する必要がある。本発明の合金No.３、４とほぼ
同一Ti量を含有するが、Sn、Mgを含有しない
No.６を比較すると、Sn、Mgを含有させたNo.
３、４の特性の向上は著しい。また比較含金No.
７はFe／Ti比が5.3であり本発明で規定された
Fe／Ti比（1.4〜2.8）より大きくはずれている
ため焼鈍材の強度低下が著しい。 (2) 耐熱性：本発明合金の半軟化温度は550℃以
上であるのに対し比較合金No.８、９はこれより
はるかに低くそれぞれ480℃、380℃である。ま
たCu−Fe−Ti系の比較合金No.６、７は焼鈍時
の強度低下が著るしく半軟化温度は各520℃、
480℃である。 (3) ：熱電気の伝導性：本発明合金はFeとTiの
析出を利用しているため、焼鈍により導電率は
著るしく向上するが、Snの添加量が増すに従
い導電率は低下する。しかしながら1.54％Snを
含む本発明合金No.５は比較合金No.９（りん青銅）
を上まわつており良好な導電性を示している。
Tiをそれぞれ0.15％、0.14％、またSnをそれぞ
れ0.21％、0.22％含む本発明合金No.１、２の焼
鈍材は比較合金No.８（CDA194合金）の加工材
と同等以上の特性を有している。 (4)くり返し曲げ性：本発明合金のくり返し曲げ数
はSnを含まない比較合金No.６、７に比較して
１〜４回もの向上が見られる。なお本発明合金（No.１〜７）のはんだ付け性
は本発明合金を230℃のはんだ浴（Sn60−
Pb40）に５秒間浸漬し、はんだ付着状況を観
察したが問題はなかつた。また同じ試料につい
てAgメツキも実施してみたが全く問題はなか
つた。以上の様に、本発明合金は改善された高強度
と、耐熱性、くり返し曲げ性を有するとともに、
導電率も良好で、はんだ付け性も問題ないことか
ら、半導体用リード材ならびにコネクター、スイ
ツチ等の電気部品などに広く利用でき、部品の高
性能化、小型化、薄肉化に大いに貢献するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

添付図面はCu−Fe−Ti系三元合金における
Fe／Ti重量比と時効析出処理後の導電率及び強
度との関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１ 0.1〜１重量％のFe、0.05〜0.5重量％のTi、
及び0.5重量％を超え２重量％までのSnを含有し、
残部が実質的にCuであり、FeとTiの重量比Fe／
Tiが1.4〜2.8であることを特徴とする導電性、強
度、耐熱性、くり返し曲げ性に優れた導電部材用
銅合金。２ 0.1〜１重量％のFe、0.05〜0.5重量％のTi、
0.5重量％を超え２重量％までのSn、及び0.005〜
0.2重量％のMgを含有し、残部が実質的にCuで
あり、FeとTiの重量比Fe／Tiが1.4〜2.8である
ことを特徴とする導電性、強度、耐熱性、くり返
し曲げ性に優れた導電部材用銅合金。