(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．０１〜０．２％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、析出粒子の粒径は１００Å以上の粒子個数と１００Å未満の粒子個数との比が０．００４〜１．０００であることを特徴とするリードフレーム用銅合金。
【請求項２】
質量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．０１〜０．２％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的な不純物からなり、折出粒子の粒径は１００Å以上の粒子個数と１００Å未満の粒子個数との比が０．００４〜１．０００である銅合金であって、引張強度が５００ＭＰａ以上でかつ導電率が６５％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とするリードフレーム用銅合金。
【請求項３】
質量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．０１〜０．２％を含み、Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちから選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０５〜０．５％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、析出粒子の粒径は１００Å以上の粒子個数と１００Å未満の粒子個数との比が０．００４〜１．０００である銅合金であって、引張強度が５００ＭＰａ以上でかつ導電率が６５％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とするリードフレーム用銅合金。
【請求項４】
質量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．０１〜０．２％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金に熱間加工後で冷間加工前に高温（５５０℃以上で０．１分間以上）−低温（５２０℃以下で１分間以上）の２段階時効処理を行うことを特徴とするリードフレーム用銅合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度で耐熱特性に優れ、導電率が高いリードフレーム用銅合金とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体機器用リードフレームには、次の特性が要求される。
（１）強度が高く、耐熱特性に優れていること。
（２）放熱性、即ち熱伝導性が高いこと。
（３）電気伝導性が高いこと。
（４）フレーム形成後の曲げ加工性が良いこと。
（５）メッキ密着性及び樹脂とのモールド性が良いこと。
（６）ハンダとの接合部の経時劣化がないこと。
【０００３】
従来、半導体機器用リードフレームには、Ｃｕ−Ｆｅ系合金が用いられている。この合金は引張強さが４７０ＭＰａ，導電率は６０％ＩＡＣＳ程度である。
【０００４】
近年、半導体素子は集積度の増大及び小型化と同時に高信頼性が求められるようになり、半導体素子用のリードフレームも薄肉・小型化され、さらに高強度及び高導電率が要求されるようになった。
【０００５】
即ち、薄肉化による構成部品の強度低下を防ぐための強度の向上と集積度の増大による放熱性向上のために、熱伝導性と同一特性である導電率の向上、更に優れた耐熱性と半導体のフレーム上の固定及び半導体からリードフレームの足部分の配線のボンディング前処理としてのリードフレーム表面のメッキ性及びメッキ密着性、更に封入樹脂とのモールド性の向上、更に信頼性の問題としてフレームと基板との接合におけるハンダ接合強度の経時劣化が無いことが望まれている。
【０００６】
しかしながら、従来の製造方法ではＣｕ−Ｆｅ系合金の析出物の存在比等の制御が不充分なため、導電率、強度等の特性を向上させることには限界がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点を解決し、これまでのＣｕ−Ｆｅ系合金と同等以上の強度を有すると共に優れた導電性を有し、半導体機器用リードフレームに要求される上記諸特性を満足するリードフレーム用銅合金とその製造方法を提案するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、
（１）質量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．０１〜０．２％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、析出粒子の粒径は１００Å以上の粒子個数と１００Å未満の粒子個数との比が０．００４〜１．０００であることを特徴とするリードフレーム用銅合金。
（２）質量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．０１〜０．２％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的な不純物からなり、折出粒子の粒径は１００Å以上の粒子個数と１００Å未満の粒子個数との比が０．００４〜１．０００である銅合金であって、引張強度が５００ＭＰａ以上でかつ導電率が６５％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とするリードフレーム用銅合金。
（３）質量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．０１〜０．２％を含み、Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちから選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０５〜０．５％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、析出粒子の粒径は１００Å以上の粒子個数と１００Å未満の粒子個数との比が０．００４〜１．０００である銅合金であって、引張強度が５００ＭＰａ以上でかつ導電率が６５％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とするリードフレーム用銅合金。
（４）質量％でＦｅ：０．５〜５％、Ｐ：０．０１〜０．２％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金に熱間加工後で冷間加工前に高温（５５０℃以上で０．１分間以上）−低温（５２０℃以下で１分間以上）の２段階時効処理を行うことを特徴とするリードフレーム用銅合金の製造方法。
以上を提供するものである。
【００１６】
【作用】
次に、本発明の内容を具体的に説明する。
本発明合金は上記組成からなり、Ｆｅ含有量を０．５〜５重量％の範囲内とし、析出粒子の粒径は１００Å以上の粒子個数と１００Å未満の粒子個数との比を０．００４〜１．０００の範囲内に制御したのは、充分な強度と導電率を有し、かつメッキ性、鋳造性及び加工性を良好なものとするためである。
【００１７】
次に、本発明合金を構成する合金成分の添加理由とその限定理由等を説明する。
（１）Ｆｅ：Ｆｅ含有量が０．５質量％未満では粒子析出による強化が不十分であり、５％を越えると、導電率が低下するので、含有量は０．５〜５．０質量％の範囲とする。
【００１８】
（２）Ｐ：Ｐは溶湯の脱酸剤として作用すると共にＦｅと化合物を形成して析出することにより、導電性を向上させ、かつ強度を向上させるが、０．０１質量％未満では効果が不充分であり、０．２質量％を越えると効果が飽和し、不経済である。したがって、含有量は０．０１−０．２０質量％の範囲とする。
【００１９】
（３）副成分（Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂ）：Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂのうちから選ばれる１種または２種以上の添加量を合計で０．０５〜０．５質量％に限定したのは、これらはハンダの経時劣化を抑制し、共有により、その効果を大きく、ハンダ付け性をより良好なものとするためであり、０．０５質量％未満では効果が不充分であり、一方０．５質量％を越えると導電率の低下が著しくなるためである。従って、上記副成分の含有量は０．０５〜０．５質量％の範囲とする。
【００２０】
（４）析出粒子径とその個数の比：
１００Å以上の析出粒子個数と１００Å未満の析出粒子個数との比が、０．００４より小さくなると時効処理後の冷間圧延時の導電率が大きく低下し、１．０００より大きくなると時効処理後の導電率も低く、製品の強度も低い。従って、その比は０．００４〜１．０００の範囲とする。
【００２１】
（５）２段階時効処理：
また、本発明に係る銅合金の製造方法で、熱間圧延後、冷間圧延前に、高温（５５０℃以上で０．１分間以上）−低温（５２０℃以下で１分間以上）の２段階時効処理を規定したのは、２段時効処理を行なわないと、１００Å以上の析出粒子個数と１００Å未満の析出粒子個数との比を０．００４〜１．０００の範囲に制御することができないからである。
【００２２】
また、高温段階での時効処理は、温度が５５０℃より低いと１００Å以上の析出粒子を形成させるために相当な時間が必要となって、生産性が悪くなり、一方低温段階での時効処理温度が５２０℃より高いと、時効析出が不完全で導電率も低くなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
表１にその化学成分値（質量％）を示す銅基合金を高周波溶解炉により大気中で溶解し、カーボン鋳型を用いて鋳造し、５０×５０×１５０ｍｍの鋳塊を得た。次いで、この鋳塊を９５０℃に加熱して厚さが１２ｍｍになるまで熱間圧延した。この熱間圧延材に面削を施して１０ｍｍの厚さにした上で、加工率８０％の冷間圧延を施して厚さ２ｍｍの板とした。この板材に表１に示す条件で２段または１段の時効処理を施した。その後、さらに加工率８７．５％の冷却圧延を行い、最終厚さが０．２５ｍｍの板とした。
【００２４】
このようにして、得られた試験片を用いて、引張強さ，導電率，伸び，硬度，ばね限界値，はんだ耐候性，析出粒子径及びその個数を測定した。
引張強さ及び導電率の測定はそれぞれＪＩＳ−Ｚ−２２４１，ＪＩＳ−ＳＨ−０５０５に従い、硬度及びばね限界値の測定はそれぞれＪＩＳ−Ｚ−２２５１，ＪＩＳ−Ｈ−３１３０−６．４に従って行った。
【００２５】
析出粒子径はＴＥＭ写真から測定した。この場合に、各方向から１つの粒子を平行線で挟んで最も長い線間距離を粒子の粒径とした。また、析出粒子の個数はＴＥＭ写真から１０００個以上の粒子を含む視野で２０視野数えた。
本発明と比較品の組成及び時効条件を表１に、また本発明品と比較品の析出粒子径及び特性値を表２に示す。
【００２６】
【表１】
0003772319.tif 000002
【００２７】
【表２】
0003772319.tif 000003
【００２８】
表１〜２中のＮｏ．１〜７は本発明に係る発明品であり、合成組成は各規定範囲で、１００Å以上の析出粒子個数と１００Å未満の析出粒子個数との比も規定範囲内であり、その引張強さは５００ＭＰａ以上、導電率６５％ＩＡＣＳ以上であり、非常に優れたリードフレーム用銅合金である。
【００２９】
Ｎｏ．８〜１４は比較品であり、Ｎｏ．８は合金組成は規定範囲内であるが、高温時効処理段階での温度が５５０℃以下であり、引張強さが５００ＭＰａ以下で、導電率も６５％ＩＡＣＳ以下である。
【００３０】
Ｎｏ．９〜１０は合金組成は規定範囲内であるが、１段時効処理のため、析出粒子も規定範囲外で引張強さ及び導電率も低い。
【００３１】
Ｎｏ．１１はＦｅ含有率が規定範囲より高く、２段階時効処理条件は規定範囲内であるが、導電率が低く、Ｎｏ．１２はＦｅ含有率が規定範囲より低く、２段階時効処理条件は規定範囲内であるが、引張強さが非常に低い。
【００３２】
Ｎｏ．１３〜１４は合金組成は規定範囲内であるが、Ｎｏ．１３は高温時効処理段階での処理温度が５５０℃以下であり、引張強さ及び導電率も低く、Ｎｏ．１４は１段時効処理のため、析出粒子も規定範囲外で導電率も非常に低い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係るリードフレーム用銅合金とその製造方法は、上記実施例からも分かるように優れた導電性と強度を併せ有し、高い信頼性が要求される電子機器用材料、特にリードフレーム用の銅合金として好適であり、その薄肉化と小型化を可能にすることができる等、工業上顕著な効果を奏するものである。