JPS60218440A - リ−ドフレ−ム用銅合金 - 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】 本発明は強度が高く、導電率、耐熱性にすぐれ、しかも
銅合金としての加工性にすぐれ、しかもリードフレーム
材に必要欠くべからざる性質であるメッキ性（半田付性
）にすぐれたリードフレーム用銅合金に関するものであ
る。

近年半導体集積回路は集積度の増大、小型化が進むと同
時に高信頼性がめられている。

また半導体集積回路の形態も従来のＤＩＰ型ＩＣからチ
ップキャリアー型、ＰＧＡ型等へと変化しつつある。こ
のため、これら集積回路のリードフレームに使われる材
料は、薄肉化するとともに小型化しておシ、同時に材料
にめられる特性は優れた特性が要求され、従来上として
使われていたＦｅ−Ｎｉ系材料である１１２合金をうわ
まわることが急務となった。すなわちその特性の第１は
材料の薄肉化に対して、その構成部品の強度を低下を防
ぐだめの栃料強度の向上である。第２の特性は集積度の
増大によシ生じる熱放散性の向上、すなわら、熱伝導と
同一特性である電気伝導率の向上である。また、第５の
特性は、耐熱性であり、第４の特性は半導体をフレＪム
上に固定する時及び半導体からリードフレームの足の部
分への配線妬使う金線のボンディングを行う前処理とし
て、リードフレーム表面へのメッキ処理時のメッキ密着
性である。

以上の特性が材料にめられる性質である。現在、主とし
て使用されている４２合金は電気伝導率が約５％ｌＡＣ
３と低く、熱放散からみると大きな欠点となっており、
その改良が望まれている。

しかし、これを銅合金で代替すると電気導伝率は前述の
３％から５０〜７０％ｌＡＣ３へと飛躍的に向上するが
、１１２合金の持っている強度５０〜７０Ｋｇ／−を満
足することは一部のＣｕ合金を焼入−焼戻しの熱処理を
ほどこしてやっと達成可能な特性であった。

本発明はこれら状況を鑑み、各種実験検討を重ねた結果
、製造コストの高い「焼入−焼戻し」の処理を行なわず
、材料を製造し、かつ、ｌ１２合金と同程度の強度を有
し、しかも、電気導電率の良好ナリードフレーム用銅合
金を開発したものであシ、Ｔｉを００５〜２．．０ｗｔ
％（以下チと略記）含有し、これに更に第う元素として
ＳｂＸＡｇ、　Ｔｅ、　Ｓｉ、　Ｏｒ、　Ｇｏ。

ＦｅＸＰ、　Ｓｎ、　Ｍｇ、　Ｚｒ、Ａｉｌ、　Ｍｎ、
　Ｂｅ、　Ｎｉの内の１種又は２種以上を合剖で３チ以
下添加し残部ｃｕからなることを特徴とする。

Ｃｕ　ＩＩＣＴｉを添加すると、０ｕ−Ｔｉの化合物を
作シ（Ｅｕ中に析出する。これら析出は一般に行なわれ
る高温での溶体化、焼入その後の時効処理によって強度
向上をはかると同時に電気導電率が溶体化処理したとき
ＴｉがＣｕ中に固溶して一時低下したものが回復して、
強度、導電率を兼ね備えた特性が得られるが、本発明で
は、溶体化処理−焼入一時効処理を行なわず一般にＣｕ
合金を製造する工程すなわち熱間加工後冷間加工と焼鈍
を繰返して最終製品を得る方法にて特性を確保するもの
である。本発明合金を熱間加工した後、焼鈍を５００℃
〜７００℃で１時間行うとＣｕ中に固溶していたＴｉが
Ｃｕ−Ｔｉ又はＣｕ−Ｔｉ−Ｘ、　Ｔｉ−Ｘ　（Ｘは本
発明合金の第三元素）の形で析出する。これら析出物に
よる強化作用は焼入一時効処理に比して、いくぶん弱い
が、Ｃｕ−Ｔｉの焼入一時効処理における強化作用より
は０ｕ−Ｔｉ−Ｘ　、、Ｔｉ−Ｘの析出物が生じている
ので補うことが可能であるのみならず、それをうわまわ
る作用を持つことをみいだした。

また、電気導電率はＧｕ−Ｔｉの場合、Ｃｕに対するＴ
１の固溶度が比較的大きいため、Ｃｕ−Ｔｉが完全に析
出しても電気導電率はＴｉ　２．０　％で、３０％ｌＡ
Ｃ３であるが、本発明の第三添加元素を加えることによ
り、Ｇｕ−Ｔｉ−Ｘ　、　Ｔｉ−Ｘの析出を生じて、電
気導電率の向上が著しくはかれる。

次に耐熱性はリードフレーム材に要求される重要な特性
の１つである。リードフレーム材の耐熱性は一般にｌ１
００℃〜５００℃で充分である。これは（３ｕ　ＩＩＣ
Ｔｉが添加されればすでにこの値はクリアー出来る。し
かし、本発明のＴ１添加が０７〜２０チの範囲になると
０ｕ−Ｔｉ合金の耐熱性は６５０℃以上となり本合金を
製造する場合の焼鈍温度が上昇してエネルギー効率が悪
化する。そごで第三元素としてＸ　（＝　Ｓｂ、　Ａｇ
、　Ｔｅ等）を添加することによシ焼鈍温度を５００〜
６５０℃に下げることが可能となるとともにリードフレ
ーム材としての４熱性も充分に確保出来る。

また、リードフレーム材に必要なメッキ密着性（半田付
性）は銅合金母材にＡｇ、　Ｓｎ、　５ｎ−Ｐｂ　（半
田）をメッキ又はディップ法により塗布後、１００〜２
００℃で長期間保持した場合にメッキ元素と母材との間
でわずかの相互拡散層を形成したときが密着性は良好で
あるが、更に拡散が進むと、母材中の元素がメッキ表面
まで拡散して、集積回路部品製造のとき半導体とリード
フレーム部を結線するＡｕ線のボンディング性を悪化さ
せる。又一方では相互拡散層が厚くなシ、同時にこの層
に０ｕ−Ｔｉ系合金ではＣｕ中罠固溶しているＴ１が拡
散して、メッキや半田中のＳｎ、Ａｇと脆い化合物を作
シメッキ層剥離の原因となる。これを防ぐにはＣｕ−Ｔ
ｉ母材中に固溶しているＴ１を出来るだけ析出物にして
固定化すれば、Ｔ１の拡散が減少、剥離性が減少する。

本発明合金ではＣｕ−Ｔｉのみでは、Ｔ１がかなり固溶
するが、第５元素であるＳｂ、　Ａｇ、　Ｔｅ、　Ｓｉ
、Ｏｒ。

Ｃ０１Ｆｅ％Ｐｓ　”０％　Ｍｇｚ　Ｚｒ　％’　ｊＶ
！−、Ｍｎ、　Ｂｅ、　Ｎｌを添加することによりＴ１
と化合物を作り固定化、拡散層脆化をおこすＴ１の影響
を少くすることが可能になったものである。

しかして本発明合金の組成を上記のように限定したのは
Ｔ１が００５チ未満では効果がなく２０チを越えると鋳
造性、加工性が悪く製造困難となるからであり、第５元
素が３０％を越えるとやはり製造困難となるためである
。

以下本発明を実施例を用いて詳細に説明する。

黒鉛ルツボを使用して銅を溶解し、その湯面を木炭粉末
にて覆い、充分に溶解した後、Ｔｉを添加、更に上記各
種の第う元素を添加して第１６す組成の巾１５０　ｍｍ
、長さ２００聴、厚さ２５閣の鋳塊を得だ。次に鋳塊表
面を１面あたり２．５　ｍｍ面削した後、熱間圧延を行
って、厚さ８ｍｍ、巾１５０胴の板を作った。しかる後
、焼鈍と圧延をくり返して最終厚さ０２５胴の板材を得
た。なお中間焼鈍後の仕上加工率は４０％であった。

このようにして得た供試材をもとに、導電率、引張シ強
さ、耐熱性、及びメッキ密着性を測定した。これらの結
果を第１表に示した。

第１表 第１表から明らかな如く本発明合金は従来のＬ２合金と
比較して強度メッキ密着性は同等で、しかも電気導電率
においては格段にすぐれたリードフレーム用銅合金であ
ることがわかる。

これに対し、第３元素を添加していない比較合金Ｎα２
０、Ｔｉが少く第５元素も添加していない比較合金醜２
１はメッキ密着性あるい、は強度に劣ることがわかる。

以上述べたように本発明合金は、導電率、引張シ強さ、
メッキ密着性、耐熱性に優れたリードフレーム用銅合金
であシ、電子工業上顕著な効果を奏するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｔ１を００５〜２．　Ｏｗｔ％含みこれに更に第５元素
   としてＳｂＸＡｇ、　Ｔｅ、　Ｓｉ、Ｏｒ、　ｃｏ、Ｆ
   ｅ、　Ｐ、　Ｓｎ、　Ｍｇ、　Ｚｒ、　Ｕ。 Ｍｎ　、　Ｂｅ　、’　Ｎｉの内の１種又は２種以上を
   合計で′５４Ｐｗｔ％以下を添加し、残部がＣｕからさ
   ることを特徴とするリードフレーム用銅合金。