(57)【要約】【課題】本発明の目的は、均一めっき性に優れたリードフレーム用銅合金を提供することにある。【解決手段】Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金、Ｃｒ−Ｚｒ系銅合金、Ｓｎ−Ｐ系銅合金等の銅合金において、最表層からの深さＬに存在する介在物の大きさＤについて、        ０．１≦Ｌの場合、Ｄ≦０．１μｍ        ０．１＜Ｌ≦５μｍの場合、Ｄ＜Ｌ        ５μｍ＜Ｌ≦１０μｍの場合、Ｄ≦５μｍの関係を満たすことを特徴とする、均一めっき性に優れたリードフレーム用銅合金である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
最表層からの深さ（以下「Ｌ」と表記）に存在する介在物の大きさ（以下「Ｄ」と表記）について、以下の関係を満たすことを特徴とする、均一めっき性に優れたリードフレーム用銅合金、
０．１≦Ｌの場合、Ｄ≦０．１μｍ
０．１＜Ｌ≦５μｍの場合、Ｄ＜Ｌ
５μｍ＜Ｌ≦１０μｍの場合、Ｄ≦５μｍ。
【請求項２】
Ｎｉ：１．０〜４．８質量％、Ｓｉ：０．２〜１．４質量％を基本成分として含有し、さらにＭｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐ、Ｍｎ、ＡｇおよびＢｅの群から選ばれる１種以上を総量で０．００５〜２質量％含有し、残部が実質的にＣｕであり、Ｎｉ２Ｓｉ、Ｃｕ−Ｓ、Ｍｇ−Ｓなどの析出物や成分組成の酸化物が最表層からの深さ（Ｌ）と析出物の大きさ（Ｄ）について、以下の関係を満たすことを特徴とする、均一めっき性に優れたリードフレーム用銅合金、
０．１≦Ｌの場合、Ｄ≦０．１μｍ
０．１＜Ｌ≦５μｍの場合、Ｄ＜Ｌ
５μｍ＜Ｌ≦１０μｍの場合、Ｄ≦５μｍ。
【請求項３】
Ｃｒ：０．０５〜１．０質量％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％を基本成分として含有し、さらにＭｇ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｐ、Ｍｎ、ＣｏおよびＮｉの群から選ばれる１種以上を総量で０．０１〜１．０％含有し、残部が実質的にＣｕであり、Ｃｒ、Ｃｕ−Ｚｒなどの析出物や成分組成の酸化物が最表層からの深さ（Ｌ）と析出物の大きさ（Ｄ）について、以下の関係を満たすことを特徴とする、均一めっき性に優れたリードフレーム用銅合金、
０．１≦Ｌの場合、Ｄ≦０．１μｍ
０．１＜Ｌ≦５μｍの場合、Ｄ＜Ｌ
５μｍ＜Ｌ≦１０μｍの場合、Ｄ≦５μｍ。
【請求項４】
Ｓｎ：３．５〜１１質量％、Ｐ：０．０３〜０．３５質量％含有し、Ｓ：０．００１質量％以下、残部がＣｕおよびその不可避的不純物からなり、析出物や成分組成の酸化物が最表層からの深さ（Ｌ）と析出物の大きさ（Ｄ）について、以下の関係を満たすことを特徴とする、均一めっき性に優れたリードフレーム用銅合金、
０．１≦Ｌの場合、Ｄ≦０．１μｍ
０．１＜Ｌ≦５μｍの場合、Ｄ＜Ｌ
５μｍ＜Ｌ≦１０μｍの場合、Ｄ≦５μｍ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージのリードフレーム材およびこれを用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やパソコン等の電子機器においては、高密度の実装化が進み、これに伴い、これら電子機器に使用される電子部品については、小型化・薄肉化が進められている。電子部品の中核をなす半導体パッケージは、経済性と量産性に優れることから、半導体、抵抗、コンデンサなどの回路構成部品をリードフレームと共に熱硬化性樹脂でモールドしたプラスチックパッケージが多く用いられている。この半導体パッケージに使用される通電用のリードフレームは、熱放射や信号伝達の高速化への対応から、銅合金が広く用いられている。
【０００３】
上述のリードフレームの製造工程においては、銅合金素材をエッチングあるいはプレス加工によりパターンを成形した後、全面あるいは部分的にめっき処理を施す工程がある。半導体の組立工程において、リードフレームは、半導体素子をリードフレームに接合するダイボンディング工程および半導体素子とリードフレームＡｕ線で接合するワイヤボンディング工程を経るが、その接合部には、通常、薄い下地Ｃｕめっきを施した上にＡｇめっきが施されている。
リードフレーム用銅合金のＡｇめっきは、半導体素子およびＡｕリードフレームとの接合不良を防止するために平滑であることが要求されているが、従来はＡｇの析出状態が不均一となり、Ａｇめっきの突起が発生する問題が発生していた。これを防止する方法としては、銅合金中の特定成分、例えばＭｇ、Ａｌ、Ｃａ含有量を制御することにより不均一析出を防止する技術が特許文献１に開示されている。
また、リードフレーム材のめっき性を劣化させないため、材料中の析出物の大きさと存在密度を規定する技術が、特許文献２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３０５６３９４号公報
【特許文献２】特許第２５０１２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、成分の調整では、ある程度Ａｇめっきの突起の発生を防止できる場合もあるが、完全に防止することはできない。
また、介在物や析出物の大きさを規定するだけでは、Ａｇめっきの突起の発生を防止できない。
本発明の解決すべき課題は、均一で平滑なＡｇめっきが可能なリードフレーム用銅合金を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、Ａｇめっきの突起の発生部分について鋭意調査したところ、突起発生部分の母相（銅合金）に介在物が存在することを見出した。また、これら介在物の存在状態を詳細に調査したところ、これらが存在する位置、即ち母材表面からの深さおよびその大きさとＡｇめっきの突起発生の有無との間に相関を見出した。また、Ａｇめっきの突起発生に関与する介在物の大きさに関しては、０．１μｍ未満の場合には、突起の発生に影響が無いことも見出した。
【０００７】
介在物や析出物の存在によってＡｇめっきの突起が発生する理由は定かでないが、介在物や析出物は母相（銅合金）と導電率が異なるため、これらの存在状態が電気めっきにおける部分電流密度の分布に影響し、不均一電着の原因になると推察される。
なお、ここで「介在物」とは、鋳造時に発生する晶出物、時効などの熱処理時に発生する介在物を含む総称とする。
【０００８】
即ち、以下の通りである。
（１）最表層からの深さ（以下「Ｌ」と表記）に存在する介在物の大きさ（以下「Ｄ」と表記）について、以下の関係を満たすことを特徴とする、均一めっき性に優れたリードフレーム用銅合金、
０．１≦Ｌの場合、Ｄ≦０．１μｍ
０．１＜Ｌ≦５μｍの場合、Ｄ＜Ｌ
５μｍ＜Ｌ≦１０μｍの場合、Ｄ≦５μｍ。
【０００９】
（２）Ｎｉ：１．０〜４．８質量％、Ｓｉ：０．２〜１．４質量％を基本成分として含有し、さらにＭｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐ、Ｍｎ、Ａｇ又はＢｅのうち１種以上を総量で０．００５〜２質量％含有し、残部が実質的にＣｕであり、Ｎｉ２Ｓｉ、Ｃｕ−Ｓ、Ｍｇ−Ｓなどの析出物や成分組成の酸化物が最表層からの深さ（Ｌ）と析出物の大きさ（Ｄ）について、以下の関係を満たすことを特徴とする、均一めっき性に優れたリードフレーム用銅合金、
０．１≦Ｌの場合、Ｄ≦０．１μｍ
０．１＜Ｌ≦５μｍの場合、Ｄ＜Ｌ
５μｍ＜Ｌ≦１０μｍの場合、Ｄ≦５μｍ。
【００１０】
（３）Ｃｒ：０．０４〜０．４質量％、Ｚｒ：０．０３〜０．２５質量％を基本成分として含有し、さらにＭｇ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｐ、Ｍｎ、ＣｏおよびＮｉの郡から選ばれる１種以上を総量で０．０１〜１．０％含有し、残部が実質的にＣｕであり、Ｃｒ、Ｃｕ−Ｚｒなどの析出物や成分組成の酸化物が最表層からの深さ（Ｌ）と析出物の大きさ（Ｄ）について、以下の関係を満たすことを特徴とする、均一めっき性に優れたリードフレーム用銅合金、
０．１≦Ｌの場合、Ｄ≦０．１μｍ
０．１＜Ｌ≦５μｍの場合、Ｄ＜Ｌ
５μｍ＜Ｌ≦１０μｍの場合、Ｄ≦５μｍ。
【００１１】
（４）Ｓｎ：３．５〜１１質量％、Ｐ：０．０３〜０．３５質量％含有し、Ｓ：０．００１質量％以下、残部がＣｕおよびその不可避的不純物からなり、析出物や成分組成の酸化物が最表層からの深さ（Ｌ）と析出物の大きさ（Ｄ）について、以下の関係を満たすことを特徴とする、均一めっき性に優れたリードフレーム用銅合金、
０．１≦Ｌの場合、Ｄ≦０．１μｍ
０．１＜Ｌ≦５μｍの場合、Ｄ＜Ｌ
５μｍ＜Ｌ≦１０μｍの場合、Ｄ≦５μｍ。
【００１２】
なお、上記の銅合金以外であっても、Ｆｅ、Ｐ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ａｌの中から少なくとも1種以上を含有するリードフレーム用銅合金であれば、介在物とＡｇめっきの突起発生の有無との間に上記と同様の関係が見られる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、介在物が存在する材料表層からの深さおよびその大きさを規定し、一定範囲に制御することで、均一で平滑なＡｇめっきが可能なリードフレーム用銅合金が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の限定理由を説明する。
（１）介在物の存在位置と大きさの関係
本発明者らは、リードフレームに用いられる材料について、Ａｇめっきによる突起発生の有無および突起部分の調査を鋭意実施した結果、突起が発生する部分には、銅合金の母材中に介在物の粒子が存在し、粒子が存在する母材表面からの深さと粒子の大きさの関連に着目して整理した結果、これらに強い相関関係があることを見出した。
【００１５】
また、この結果とＡｇめっきによる突起発生の関連について考察した結果、母材とは異なる導電率を持つ粒子が材料の表面近傍に存在する場合、材料の電流分布が影響を受け、これが原因となって部分的な電着異常になり、また、電流分布への影響は、粒子の大きさとその存在位置について材料表面から深さに依存すると考えられる。また、Ａｇめっきの突起発生に関与する介在物の大きさに関しては、０．１μｍ未満の場合には、突起の発生に影響が無いことも見出した。
【００１６】
以上により、介在物の大きさおよびこれらが存在する表面からの深さについて、Ａｇめっきの突起が発生しない条件を以下の通りに規定する。
０．１≦Ｌの場合、Ｄ≦０．１μｍ
０．１＜Ｌ≦５μｍの場合、Ｄ＜Ｌ
５μｍ＜Ｌ≦１０μｍの場合、Ｄ≦５μｍ。
【００１７】
すなわち、介在物が０．１μｍ未満の場合には突起の発生に影響が無く、また、材料表面より深さ５μｍ以内に存在する場合は、介在物の大きさが存在深さよりも小さく、また、介在物が材料表面より深さ５〜１０μｍに存在する場合は、介在物の大きさが５μｍ以下であれば良い。なお、介在物が材料表面より深さ１０μｍを超える部分に存在する場合は、その大きさによらず、Ａｇめっきの突起は発生しない。
【００１８】
（２）リードフレーム用銅合金の種類
リードフレーム用銅合金であれば、いかなる合金でも本発明の介在物の存在位置と大きさの関係は成立つが、特に以下に述べる銅合金に有効である。
（ａ）Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金の化学組成
ＮｉおよびＳｉは、時効処理を行うことによりＮｉとＳｉが相互に微細にＮｉ２Ｓｉを主とした金属間化合物の析出粒子を形成し、合金の強度を著しく増加させる一方、電気伝導度も高く維持する合金である。Ｎｉ含有量を１．０〜４．８質量％、Ｓｉ含有量を０．２〜１．４質量％とする。
【００１９】
Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐ、Ｍｎ、Ａｇ又はＢｅには、Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金の強度および耐熱性を改善する作用がある。また、これらの中でＺｎには、半田接合部の耐熱性を改善する効果もあり、Ｆｅには組織を微細化する効果もある。さらにＭｇ、Ｔｉ，Ｚｒ，ＡｌおよびＭｎは熱間圧延性を改善する効果もある。そこで、これらの含有量を０．００５〜２．０質量％とする。
【００２０】
（ｂ）Ｃｒ−Ｚｒ系銅合金の化学組成
ＣｒおよびＺｒは、溶体化処理後に時効させることによりＣｕ母相中にＣｒやＣｕ−Ｚｒが析出することで合金の強度を著しく増加させる一方、電気伝導度も高く維持する銅合金である。Ｃｒ含有量を０．０５〜１．０質量％、Ｚｒ含有量を０．０３〜０．２５質量％とする。
【００２１】
Ｍｇ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｏ又はＮｉは、電気伝導度を大きく低下させずに銅母相内に固溶又は析出することにより強度を向上させる作用がある。これら元素の含有量が総量で０．０１〜１．０％とする。
【００２２】
（ｃ）Ｓｎ−Ｐ系銅合金の化学組成
Ｓｎ−Ｐ系銅合金は、いわゆる固溶強化が他の合金であり、Ｓｎ含有量を３．５〜１１．０質量％、Ｐ含有量を０．０３〜０．３５質量％である。と定めた。また、Ｓ含有量が０．００１質量％以下の場合はＳ系介在物の発生数は少ないが、これが０．００１質量％を超えると、Ｓ系介在物が増加し、めっき性が低下するため、Ｓ含有量を０．００１質量％以下とした。
【００２３】
（３）介在物の評価
本発明では、材料中の介在物の大きさと材料表面からの存在位置を規定している。これら介在物の存在状態は、材料表面を化学研磨することで把握できる。
化学研磨に用いる化学研磨液としては、一般的な過酸化物と酸の混合液が用いられる。過酸化物は、酸素イオンを遊離させて母材の銅を酸化させる作用を持ち、一方、酸は酸化物を溶解する作用を持つ。従って、これらの共存により銅合金の表層を除去することができる。過酸化物としては、過酸化水素の他、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩が用いられる。また、酸としては、銅の溶解度が高いものが望ましく、例えば、硫酸、硝酸、塩酸ホウフッ酸等が用いられる。
【００２４】
なお、本発明でいう介在物の存在する深さとは、化学研磨により初めて介在物の観察が可能となった場合に、除去された板厚をいう。また、本発明でいう介在物の大きさとは、介在物を光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡で観察した際、その介在物を含む最小円の直径をいう。
【実施例】
【００２５】
（１）実施例１
表１に示す各種成分組成の銅合金を高周波溶解炉にて溶製し、厚さ２０ｍｍのインゴットに鋳造した。次に、このインゴットを表１に記載した温度で厚さ８ｍｍまで各温度条件で熱間圧延を行い、表面のスケール除去のため面削を施した後、冷間圧延により２ｍｍの板とした。その後、７５０℃以上９００℃未満の温度で１０分間の溶体化処理を行った後、０．５ｍｍまで冷間圧延した。そして４００〜６００℃で５時間の時効処理を行い、その後、さらに高強度が得られるよう、冷間圧延で厚さ０．１５ｍｍの板とし、最後に５００〜５５０℃で３０秒から１０分の歪取り焼鈍を適宜施した。
【００２６】
【表１】
2007100136.tif 000002
【００２７】
このようにして得られた各合金について、特性を評価した。強度については、引張試験により引張強さを測定した。電気伝導性は導電率（％ＩＡＣＳ）により評価した。介在物は、材料表面を化学研磨し、研磨後の表面１０ｍｍ×１０ｍｍの範囲を光学顕微鏡にて観察し、観察範囲内で最大となった介在物の大きさを測定した。めっき性は、試料表面に厚さ５μｍの銀めっきを施した後、銀めっき表面を観察し大きさが１０μｍ以上の突起が観察された場合を「×」、観察されなかった場合を「○」と判定した。
【００２８】
発明例Ｎｏ．１〜３では、化学組成を本特許請求の範囲とし、熱間圧延条件および時効条件を制御することで、介在物の大きさが本特許請求範囲にあるため、良好な銀めっき性が得られている。
一方、比較例Ｎｏ．４では、実施例１、２と同じ化学組成、かつ時効条件であるが、熱間圧延前の加熱温度、熱間圧延終了後の温度が低いため、鋳造時に生成した粗大な晶出物、析出物が熱間圧延前の加熱および熱間圧延にて固溶せずに残存したため、表面からの深さ３μｍ以上で介在物の大きさが本特許請求の範囲から外れるため、銀めっきで１０μｍ以上の突起の発生が見られる。
【００２９】
比較例Ｎｏ．５では、実施例１と同じ化学組成、かつ熱間圧延条件であるが、時効処理の温度が高く、さらに時間も長くなっており、過時効の条件となっているため、析出物が粗大化し、表面からの深さ１μｍ以上で介在物の大きさが本特許請求の範囲から外れるため、銀めっきで１０μｍ以上の突起の発生が見られる。
比較例Ｎｏ．６では、実施例１と同じ熱間圧延および時効条件であるが、Ｓｉの成分量が本特許請求の範囲を超えており、鋳造工程での粗大な晶出物や析出物あるいは時効工程での析出物の粗大化により、表面から１μｍ以上で介在物の大きさが本特許請求の範囲外となり、銀めっきで１０μｍ以上の突起の発生が見られる。
（２）実施例２
【００３０】
表２に示す各種成分組成の銅合金を高周波溶解炉にて真空中で溶製し、厚さ３０ｍｍのインゴットに鋳造した。次に、このインゴットを９００℃以上で３００分以上均質化焼鈍した後、熱間圧延し、熱間圧延後に材料温度が６５０℃になるまでの冷却速度０．５〜１０℃／秒にて溶体化処理を行い、冷間圧延、時効処理、冷間圧延、歪取り焼鈍の工程で加工し、厚さ０．１５ｍｍの板とした。なお、介在物は、熱間圧延および時効処理条件にて制御した。
【００３１】
【表２】
2007100136.tif 000003
【００３２】
このようにして得られた各合金について、特性を評価した。強度については、引張試験により引張強さを測定した。電気伝導性は導電率（％ＩＡＣＳ）により評価した。介在物は、材料表面を化学研磨し、研磨後の表面１０ｍｍ×１０ｍｍの範囲を光学顕微鏡にて観察し、観察範囲内で最大となった介在物の大きさを測定した。めっき性は、試料表面に厚さ５μｍの銀めっきを施した後、銀めっき表面を観察し大きさが１０μｍ以上の突起が観察された場合を「×」、観察されなかった場合を「○」と判定した。
【００３３】
発明例Ｎｏ．７〜１０では、化学組成を本特許請求の範囲とし、熱間圧延条件、溶体化処理条件および時効条件を制御することで、介在物の大きさが本特許請求の範囲にあるため、良好な銀めっき性が得られている。
【００３４】
一方、比較例Ｎｏ．１１では、発明例Ｎｏ．８と同じ化学組成、溶体化処理条件、かつ熱間圧延条件であるが、時効処理の温度が高く、さらに時間も長くなっており、過時効の条件となっているため、析出物が粗大化し、表面からの深さ１μｍで介在物の大きさが本特許請求の範囲から外れるため、銀めっきで１０μｍ以上の突起の発生が見られる。
【００３５】
比較例Ｎｏ．１２では、発明例Ｎｏ．８と同じ化学組成、熱間圧延および時効条件であるが、溶体化処理における冷却速度が遅く、十分に溶体化処理されないため、析出粒子が残存し、表層からの深さ１μｍで介在物の大きさが本特許請求の範囲から外れるため、銀めっきで１０μｍ以上の突起の発生が見られる。
【００３６】
比較例Ｎｏ．１３では、発明例Ｎｏ．９と同じ熱間圧延、溶体化処理条件および時効条件であるが、Ｃｒの成分量が本特許請求の範囲を超えており、鋳造工程での粗大な晶出物や析出物あるいは時効工程での析出物の粗大化により、表面から１μｍ以上で介在物の大きさが本特許請求の範囲外となり、銀めっきで１０μｍ以上の突起の発生が見られる。
【００３７】
比較例Ｎｏ．１４では、発明例Ｎｏ．１０と同じ化学組成、溶体化処理条件および熱間圧延条件であるが、時効条件の温度が高く、析出物が再固溶して強度が低く、さらに導電率が大幅に低下している。析出物が固溶したため、介在物が小さく、銀めっき性は問題ないが、強度が低く導電率が低いため、リードフレーム用材料として使用不可である。
【００３８】
各種成分組成の銅合金を大気溶解にて、一部は脱硫処理して溶製し、厚さ３０ｍｍのインゴットを鋳造した。その後、均質化焼鈍、冷間圧延、再結晶焼鈍、冷間圧延、歪取り焼鈍の工程で加工し、厚さ０．１５ｍｍの板とした。表３には、各種成分組成の分析結果と材料表面を化学研磨して観察範囲内で最大となった介在物の大きさを測定した結果を示す。
【００３９】
【表３】
2007100136.tif 000004
【００４０】
このようにして得られた各合金について、めっき性を評価した。評価方法は、材料表面を化学研磨し、研磨後の表面１０ｍｍ×１０ｍｍの範囲を光学顕微鏡にて観察し、観察範囲内で最大となった介在物の大きさを測定した。めっき性は、試料表面に厚さ５μｍの銀めっきを施した後、銀めっき表面を観察し大きさが１０μｍ以上の突起が観察された場合を「×」、観察されなかった場合を「○」と判定した。
【００４１】
発明例Ｎｏ．１５〜１７では、化学組成を本特許請求の範囲とし、Ｓ濃度を制御することで、介在物の大きさが本特許請求の範囲にあるため、良好な銀めっき性が得られている。
一方、比較例Ｎｏ．１８〜２０では、Ｓ含有量が本特許請求範囲を超えているため、介在物発生数増加と共に介在物が粗大化し、表面からの深さ１μｍで介在物の大きさが本特許請求の範囲から外れるため、銀めっきで１０μｍ以上の突起の発生が見られる。