CN105316518A - 铜合金材料、铜合金材料的制造方法、引线框架和连接器 - Google Patents

Abstract

本发明提供铜合金材料、铜合金材料的制造方法、引线框架和连接器，是兼顾了高导电性和高强度的铜合金材料、铜合金材料的制造方法、引线框架和连接器。用于解决上述课题的手段是，铜合金材料含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质，所述铜合金材料的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。

Description

铜合金材料、铜合金材料的制造方法、引线框架和连接器

技术领域

本发明涉及铜合金材料、铜合金材料的制造方法、引线框架和连接器。

背景技术

引线框架、端子或连接器等使用的是铜合金材料。这样的铜合金材料需要高导电性和高强度。其中，作为具有高导电性和高强度的铜合金材料，开发了Cu-Fe-Ni-P系铜合金材料(例如参照专利文献1和2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第2956696号

专利文献2：日本特开2012-1781号公报

发明内容

发明所要解决的课题

近年来，正在寻求与现有的铜合金材料相比兼具进一步的高导电性和高强度的铜合金材料。

本发明的目的在于提供兼顾了高导电性和高强度的铜合金材料、铜合金材料的制造方法、引线框架和连接器。

用于解决课题的手段

根据本发明的一个方式，提供一种铜合金材料，所述铜合金材料含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质，所述铜合金材料的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。

根据本发明的另一方式，提供一种铜合金材料的制造方法，所述制造方法具有铸造铸锭的铸造工序、对所述铸锭进行热轧以形成热轧材的热轧工序、对所述热轧材进行冷轧以形成第1冷轧材的第1冷轧工序、对所述第1冷轧材进行热处理以形成热处理材的热处理工序以及对所述热处理材进行冷轧以形成第2冷轧材的第2冷轧工序；在所述铸造工序中铸造所述铸锭，所述铸锭含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质；在所述第1冷轧工序中，重复进行规定次数的下述操作：对所述热轧材进行的所述冷轧和以低于被轧制材中发生再结晶的温度的温度进行的退火。

根据本发明的进一步的其他方式，提供一种引线框架，所述引线框架具有基材；所述基材含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质；所述基材的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。

根据本发明的进一步的其他方式，提供一种连接器，所述连接器具有导体部；所述导体部含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质；所述导体部的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。

发明的效果

根据本发明，能够提供兼顾了高导电性和高强度的铜合金材料、铜合金材料的制造方法、引线框架和连接器。

具体实施方式

一.发明人等获得的见解

首先，对发明人等获得的见解的大体状况进行说明。

本发明人等为了进一步提高Cu-Fe-Ni-P系铜合金材料的导电性和强度而进行了深入研究，结果发现了如下见解。Cu-Fe-Ni-P系铜合金中，若增加铁(Fe)或镍(Ni)的含量，则Fe与磷(P)的化合物(以下表示为Fe-P化合物)或Ni与P的化合物(以下表示为Ni-P化合物)分散析出，从而铜合金材料的强度提高。而另一方面，若增加Fe或Ni的含量，则不生成Fe-P化合物或Ni-P化合物而在铜合金材料中固溶的Fe或Ni增加，从而存在铜合金材料的导电性会降低的可能性。相反地，若减少Fe或Ni的含量，则铜合金材料的导电性提高，另一方面，则存在铜合金材料的强度会降低的可能性。Cu-Fe-Ni-P系铜合金材料的导电性与强度存在如上所述的此消彼长的关系。本发明是基于本发明人等发现的上述见解而提出的。

二.本发明的一个实施方式

接下来，对本发明的一个实施方式涉及的铜合金材料的构成进行说明。

(1)铜合金材料的构成

本实施方式涉及的铜合金材料含有规定量的Fe、Ni、P和镁(Mg)，余部包含铜(Cu)和不可避免的杂质。此外，本实施方式涉及的铜合金材料的导电率为75％IACS以上，铜合金材料的0.2％屈服强度为500MPa以上。以下，对详细情况进行说明。

本实施方式的铜合金材料除了后述的规定量的Fe、Ni和P以外，进一步含有Mg。Mg通过在铜合金材料中固溶，抑制了铜合金材料的导电性的降低，并且表现出提高铜合金材料的强度的效果。铜合金材料中，通过在添加Fe、Ni和P的同时添加Mg，能够维持高导电性并提高铜合金材料的强度。

本实施方式的铜合金材料中Mg的含量例如为0.01质量％以上0.2质量％以下。当Mg的含量低于0.01质量％时，Mg会与作为不可避免的杂质的氧(O)、硫(S)结合，从而存在无法使一定量的Mg在铜合金材料中固溶的可能性。这里，MgO、MgS等不具有提高铜合金材料的强度的效果。因此，存在无法提高铜合金材料的强度的可能性。而本实施方式中，通过Mg的含量为0.01质量％以上，即使一部分Mg与作为不可避免的杂质的O、S结合，也能够使一定量的Mg在铜合金材料中固溶。由此，能够提高铜合金材料的强度。例如能够使铜合金材料的0.2％屈服强度为500MPa以上。进而，Mg的含量优选为0.03质量％以上。由此，能够进一步提高铜合金材料的强度。另一方面，虽然Mg是使导电性降低的影响小的成分，但当Mg的含量超过0.2质量％时，Mg在铜合金材料中大量固溶，从而存在不能无视Mg导致的铜合金材料的导电性降低的影响的可能性。因此，存在难以维持铜合金材料的高导电性的可能性。而本实施方式中，通过Mg的含量为0.2质量％以下，能够抑制Mg导致的使铜合金材料的导电性降低的影响，维持铜合金材料的高导电性。进而，Mg的含量优选为0.1质量％以下。由此，能够进一步抑制Mg导致的使铜合金材料的导电性降低的影响。

本实施方式涉及的铜合金材料中，通过含有Fe、Ni和P，不仅发生Fe-P化合物的分散析出，还同时发生Ni-P化合物的分散析出。本实施方式的铜合金中生成的Fe-P化合物例如为Fe₂P等，Ni-P化合物例如为Ni₅P₂、Ni₂P等。通过这样的P化合物分散析出，提高铜合金材料的强度。

这里，本实施方式中，使导电率降低的影响比Fe大的Ni的含量例如少于专利文献1记载的范围(0.1质量％以上0.5质量％以下)。由此，能够抑制Ni导致的使铜合金材料的导电性降低的影响，提高铜合金材料的导电性(随着Ni的含量减少的程度使得铜合金材料更接近纯铜)。另一方面，由于铜合金材料中Ni-P化合物的析出量变少，由Ni-P化合物导致的提高铜合金材料的强度的效果减小。这里，本实施方式中，通过如上所述在铜合金材料中添加规定量的Mg，即使在使Ni的含量少于专利文献1所述的范围的情况下，也能够维持铜合金材料的高导电性并提高铜合金材料的强度。

具体而言，本实施方式的铜合金材料中Ni的含量例如为0.02质量％以上0.06质量％以下。

当Ni的含量低于0.02质量％时，铜合金材料中Ni-P化合物的析出量变少。因此，存在无法获得铜合金材料的期望的强度的可能性。而本实施方式中，Ni的含量为0.02质量％以上。由于Ni-P化合物使铜合金材料的强度提高的效果比Fe-P化合物大，若Ni的含量为0.02质量％以上，则通过在铜合金材料中生成一定量的Ni-P化合物，能够表现出Ni-P化合物导致的提高铜合金材料的强度的效果。进而，Ni的含量优选为0.03质量％以上。由此，能够更为确实地表现出Ni-P化合物导致的提高铜合金材料的强度的效果。

另一方面，由于Ni导致的使铜合金材料的导电性降低的影响比Fe大，因此当Ni的含量超过0.06质量％时，存在不能的Ni导致的使铜合金材料的导电性降低的影响的可能性。因此，存在铜合金材料的导电率会低于期望的值(例如75％IACS)的可能性。而本实施方式中，通过Ni的含量为0.06质量％以下，能够抑制Ni导致的使铜合金材料的导电性降低的影响，提高铜合金材料的导电性。例如，能够使铜合金材料的导电率为70％IACS以上。进而，Ni的含量优选为0.05质量％以下。由此，能够进一步抑制Ni导致的使铜合金材料的导电性降低的影响。

此外，本实施方式的铜合金材料中Fe的含量例如为0.2质量％以上0.6质量％以下。当Fe的含量低于0.2质量％时，铜合金材料中Fe-P化合物的析出量变少。因此，存在无法获得铜合金材料的期望的强度的可能性。而本实施方式中，Fe的含量为0.2质量％以上，从而在铜合金材料中生成一定量的Fe-P化合物。因此，能够提高铜合金材料的强度。进而，Fe的含量优选为0.3质量％以上。由此，能够进一步提高铜合金材料的强度。另一方面，当Fe的含量超过0.6质量％时，不生成Fe-P化合物而在铜合金材料中固溶的Fe增加，从而存在铜合金材料的导电性降低的可能性。因此，存在无法获得铜合金材料的期望的导电性的可能性。而本实施方式中，通过Fe的含量为0.6质量％以下，能够抑制Fe在铜合金材料中固溶。作为结果，能够抑制铜合金材料的导电性的降低。进而，Fe的含量优选为0.5质量％以下。由此，能够进一步抑制铜合金材料的导电性的降低。

此外，本实施方式的铜合金材料中P的含量例如为0.07质量％以上0.3质量％以下。当P的含量低于0.07质量％时，Fe-P化合物和Ni-P化合物的析出量变少。因此，存在无法获得铜合金材料的期望的强度的可能性。而本实施方式中，通过P的含量为0.07质量％以上，在铜合金材料中生成一定量的Fe-P化合物和Ni-P化合物。因此，能够提高铜合金材料的强度。进而，P的含量优选为0.1质量％以上。由此，能够进一步提高铜合金材料的强度。另一方面，当P的含量超过0.3质量％时，无益于Fe-P化合物或Ni-P化合物的生成，由于在铜合金材料中固溶的P增加，存在铜合金材料的导电性降低的可能性。因此，存在无法获得铜合金材料的期望的导电性的可能性。此外，当P的含量超过0.3质量％时，在后述的铸造工序、热轧工序等中，会出现Fe-P化合物、Ni-P化合物等P的化合物偏析，从而存在铜合金材料会破裂的可能性。因此，存在铜合金材料的加工性降低的可能性。而本实施方式中，通过P的含量为0.3质量％以下，能够抑制P在铜合金材料中固溶。作为结果，能够抑制铜合金材料的导电性的降低。此外，能够抑制铜合金材料的加工性的降低。进而，P的含量进一步优选为0.2质量％以下。由此，能够进一步抑制铜合金材料的导电性的降低，此外还能够进一步抑制加工性的降低。

此外，Fe相对于Ni的质量比(Fe/Ni)例如为5以上10以下。当质量比Fe/Ni低于5时，Ni的含量相对变多，从而存在不能无视Ni导致的使铜合金材料的导电性降低的影响的可能性。因此，存在无法维持铜合金材料的高的导电性的可能性。而本实施方式中，通过质量比Fe/Ni为5以上，能够抑制Ni导致的使铜合金材料的导电性降低的影响。进而，质量比Fe/Ni优选为7以上。由此，能够进一步抑制Ni导致的使铜合金材料的导电性降低的影响。另一方面，当质量比Fe/Ni超过10时，Ni的含量相对减少，因此，存在铜合金材料中Ni-P化合物的析出量变少的可能性。Ni-P化合物导致的强度提高的效果比Fe-P化合物导致的强度提高的效果大，因此，由于Ni-P化合物的析出量少，存在无法充分提高铜合金材料的强度的可能性。而本实施方式中，通过质量比Fe/Ni为10以下，在铜合金材料中生成一定量的Ni-P化合物，从而能够提高铜合金材料的强度。

进而，本实施方式的铜合金材料可以含有锌(Zn)。由此，如后所述，例如在将本实施方式的铜合金材料应用于引线框架的基材等时，通过Zn在铜合金材料中固溶，能够改善铜合金材料的钎焊性，能够抑制铜合金材料与焊锡层剥离。这样的对于钎焊的可靠性对引线框架等而言是重要的特性之一。

当铜合金材料含有Zn时，铜合金材料中Zn的含量例如为0.001质量％以上0.005质量％以下。当Zn的含量低于0.001质量％时，Zn会与作为不可避免的杂质的O、S结合，从而存在无法使一定量的Zn在铜合金材料中固溶的可能性。这里，ZnO、ZnS等不具有提高钎焊性的效果。因此，存在无法表现出提高钎焊性的效果的可能性。而本实施方式中，通过Zn的含量为0.001质量％以上，即使一部分Zn与作为不可避免的杂质的O、S结合，也能够使一定量的Zn在铜合金材料中固溶。由此，能够表现出提高钎焊性的效果。这里，根据发明人等的深入研究，确认到若Zn的含量为0.001质量％以上，则可获得一定的提高钎焊性的效果。另一方面，现有技术中，Zn的含量超过0.005质量％的情况很常见。然而，当Zn的含量超过0.005质量％时，Zn在铜合金材料中大量固溶，从而存在不能无视Zn导致的使铜合金材料的导电性降低的影响的可能性。而本实施方式中，通过Zn的含量为0.005质量％以下，能够不使铜合金材料的导电性降低地提高钎焊性。

(2)使用了铜合金材料的引线框架或连接器

上述铜合金材料例如可用于以下的制品。

i.引线框架

本实施方式涉及的引线框架例如具有基材(基板)，所述基材具有载置半导体元件的管芯垫盘和电连接于半导体元件的引线。引线框架的基材例如通过对本实施方式的铜合金材料进行冲切加工而形成。即，基材含有0.2质量％以上0.6质量％以下的Fe、0.02质量％以上0.06质量％以下的Ni、0.07质量％以上0.3质量％以下的P以及0.01质量％以上0.2质量％以下的Mg，余部包含Cu和不可避免的杂质，Fe相对于Ni的质量比(Fe/Ni)为5以上10以下。由此，引线框架的基材具有高导电性和高强度。例如，基材的导电率为75％IACS以上，基材的0.2％屈服强度为500MPa以上。

进而，引线框架的基材优选含有0.001质量％以上0.005质量％以下的Zn。由此，如上所述，能够不使引线框架的导电性降低地提高对引线框架的钎焊性。

ii.连接器(端子)

本实施方式涉及的连接器(端子)例如具有电连接于电子设备侧(相对侧)的连接器(端子)的导体部和容纳导体部的壳体(收容部)。连接器的导体部例如由本实施方式的铜合金材料形成。即，导体部含有0.2质量％以上0.6质量％以下的Fe、0.02质量％以上0.06质量％以下的Ni、0.07质量％以上0.3质量％以下的P以及0.01质量％以上0.2质量％以下的Mg，余部包含Cu和不可避免的杂质，Fe相对于Ni的质量比(Fe/Ni)为5以上10以下。由此，连接器的导体部具有高导电性和高强度。例如，导体部的导电率为75％IACS以上，导体部的0.2％屈服强度为500MPa以上。

进而，连接器的导体部优选含有0.001质量％以上0.005质量％以下的Zn。由此，如上所述，能够不使连接器的导体部的导电性降低地提高导体部对连接器的钎焊性。

(3)铜合金材料的制造方法

接下来，对本实施方式涉及的铜合金材料的制造方法进行说明。

i.铸造工序

首先，使用例如高频熔化炉等将作为母材的无氧铜在氮气气氛下熔解，生成铜的熔融金属。接下来，添加Fe、Ni、P和Mg，生成铜合金的熔融金属。此时，例如将Fe的含量设为0.2质量％以上0.6质量％以下、将Ni的含量设为0.02质量％以上0.06质量％以下、将P的含量设为0.07质量％以上0.3质量％以下、将Mg的含量设为0.01质量％以上0.2质量％以下，将Fe相对于Ni的质量比(Fe/Ni)设为5以上10以下。这里，此时的铜合金的熔融金属可以进一步含有0.001质量％以上0.005质量％以下的Zn。接下来，将该铜合金的熔融金属注入模具并冷却，铸造具有规定组成的铸锭。

ii.热轧工序

将上述铸锭加热至规定温度，对该铸锭进行热轧，形成规定厚度的热轧材。这里，此处所说的热轧材是进行了热轧工序的铜合金的板材。此时，将热轧的温度设为例如900℃以上1000℃以下。此外，将对铸锭的总加工度设为例如90％以上95％以下。

iii.第1冷轧工序

接下来，对热轧材进行冷轧，形成规定厚度的第1冷轧材。本实施方式中，例如将对热轧材的冷轧和对被轧制材的退火交替地重复规定次数。这里，此处所说的第1冷轧材是进行了第1冷轧工序的全部工序(规定次数的冷轧和退火)的铜合金的板材，被轧制材是进行了第1冷轧工序中的1次冷轧的铜合金的板材。在第1冷轧工序的最后，设为不进行退火而进行冷轧。

在第1冷轧工序中，以低于被轧制材中发生再结晶的温度的温度进行退火。具体而言，退火的温度例如为300℃以上600℃以下。退火时间例如为30秒以上5分钟以下。由此，能够不在被轧制材中发生再结晶而恢复冷轧的加工性。因此，能够抑制最终制造的铜合金材料的强度的降低。

此外，在第1冷轧工序中，以例如15％以上60％以下的加工度进行在最终退火后进行的最终冷轧。这里，冷轧工序中的加工度定义为“加工度(％)＝{1-(冷轧后的板厚/冷轧前的板厚)}×100”。当最终冷轧的加工度低于15％时，存在难以在被轧制材中导入晶格缺陷的可能性。若未在被轧制材中导入晶格缺陷，则存在P化合物(Fe-P化合物或Ni-P化合物)变得难以析出的可能性。而本实施方式中，通过最终冷轧的加工度为15％以上，能够在被轧制材中导入晶格缺陷。这里，虽然通过最终冷轧前的冷轧也可在被轧制材中导入晶格缺陷，但通过最终冷轧前的冷轧导入到被轧制材中的晶格缺陷存在在退火中部分恢复的可能性，因此通过将最终冷轧的加工度设为15％以上，能够使被轧制材中残留规定量的晶格缺陷。由此，在后续工序的热处理工序中，能够促进以晶格缺陷为核的P化合物(Fe-P化合物或Ni-P化合物)的析出物的生成。因此，能够提高最终制造的铜合金材料的强度。另一方面，当最终冷轧的加工度超过60％时，存在由于该冷轧而在被轧制材内部积蓄过剩的应变的可能性。结果，在后续工序的热处理工序(时效工序)中，被轧制材(第1冷轧材)中变得容易发生再结晶，存在即使是较低温度的热处理被轧制材(第1冷轧材)中也会发生再结晶的可能性。若被轧制材(第1冷轧材)中发生再结晶，则存在最终制造的铜合金材料的强度降低的可能性。而本实施方式中，通过最终冷轧的加工度为60％以下，能够抑制在后续工序的热处理工序(时效工序)中被轧制材(第1冷轧材)中发生再结晶，抑制最终制造的铜合金材料的强度的降低。

此外，在第1冷轧工序中，以第1冷轧材的总加工度成为规定值的方式重复进行冷轧和退火。冷轧和退火的重复次数例如为1次以上3次以下。这里，如上所述，在第1冷轧工序的最后，设为不进行退火而进行冷轧。

iv.热处理工序(时效工序)

接下来，以规定温度对第1冷轧材进行热处理(时效处理)，形成热处理材。这里，此处所说的热处理材是进行了热处理工序的铜合金的板材。

在热处理工序中，以例如作为380℃以上的温度的、低于第1冷轧材中发生再结晶的温度(开始发生时的温度)的温度对第1冷轧材进行加热。当热处理工序的温度低于380℃时，存在Fe-P化合物或Ni-P化合物无法充分分散析出、Fe或Ni在热处理材中固溶的量增加的可能性。因此，存在最终制造的铜合金材料的导电性降低的可能性。而本实施方式中，通过热处理工序的温度为380℃以上，能够抑制Fe或Ni在热处理材中固溶，使Fe-P化合物或Ni-P化合物充分分散析出。由此，能够在抑制最终制造的铜合金材料的导电性的降低的同时，提高该铜合金材料的强度。另一方面，当热处理工序的温度为第1冷轧材中发生再结晶的温度以上时，作为热处理工序的对象的第1冷轧材中会发生再结晶。因此，存在最终制造的铜合金材料的强度降低的可能性。而本实施方式中，通过热处理工序的温度低于第1冷轧材中发生再结晶的温度，能够抑制作为热处理工序的对象的第1冷轧材中发生再结晶。由此，能够抑制最终制造的铜合金材料的强度的降低。

具体而言，在热处理工序中，优选以例如450℃以下的温度对第1冷轧材进行加热。由此，可以将热处理工序的温度设为低于第1冷轧材中发生再结晶的温度的温度。因此，能够抑制作为热处理工序的对象的第1冷轧材中发生再结晶。

此外，在热处理工序中，优选对第1冷轧材进行例如3小时以上的加热。由此，能够使充分的量的P化合物(Fe-P化合物或Ni-P化合物)在第1冷轧材中析出。因此，能够提高最终制造的铜合金材料的强度。

v.第2冷轧工序

接下来，对热处理材进行冷轧以形成第2冷轧材。本实施方式中，例如对热处理材重复进行规定次数的冷轧。这里，此处所说的第2冷轧材是进行了第2冷轧工序的全部工序(规定次数的冷轧)的铜合金的板材。此外，当第2冷轧工序为最终工序时，第2冷轧材为最终制造的铜合金材料。

在第2冷轧工序中，以高于现有的铜合金材料的制造方法中应用的第2冷轧工序的总加工度(40％以上60％以下程度)的总加工度进行冷轧。这里，第2冷轧工序中的总加工度定义为“总加工度(％)＝{1-(第2冷轧工序后(规定次数的冷轧和退火之后)的板厚/第2冷轧工序前的板厚)}×100”。具体而言，例如以70％以上的总加工度进行冷轧。当总加工度低于70％时，存在热处理材的加工硬化不充分、最终制造的铜合金材料的强度不充分的可能性。而本实施方式中，通过将第2冷轧工序的总加工度设为70％以上，在热处理工序(时效工序)后以高的总加工度对热处理材进行冷轧，能够将热处理材加工硬化。由此，能够提高最终制造的铜合金材料的强度。

在第2冷轧工序中，优选例如以85％以下的总加工度进行冷轧。当总加工度超过85％时，热处理材中积蓄的应变变得过剩，从而存在最终制造的铜合金材料的延性降低、最终制造的铜合金材料稍有拉伸即断裂的可能性。而本实施方式中，通过总加工度为85％以下，能够确保最终制造的铜合金材料的延性。

此外，在第2冷轧工序中，以第2冷轧材的总加工度成为规定值的方式重复进行冷轧。冷轧的重复次数例如为1次以上5次以下。

通过上述操作，形成规定厚度的铜合金材料。

(4)本实施方式的效果

根据本实施方式，实现以下所示的一种或多种效果。

(a)根据本实施方式，铜合金材料含有0.2质量％以上0.6质量％以下的Fe、0.02质量％以上0.06质量％以下的Ni、0.07质量％以上0.3质量％以下的P以及0.01质量％以上0.2质量％以下的Mg，余部包含Cu和不可避免的杂质。通过将Ni的含量减少至低于专利文献1记载的范围，抑制了Ni导致的使铜合金材料的导电性降低的影响，能够提高铜合金材料的导电性。此外，通过在铜合金材料中添加规定量的Mg，即使在使Ni的含量减少至低于专利文献1记载的范围的情况下，也能够维持高导电性，同时提高铜合金材料的强度。如此，能够兼顾铜合金材料的高导电性和高强度。例如，能够使铜合金材料的导电率为75％IACS以上，使铜合金材料的0.2％屈服强度为500MPa以上。因此，能够满足近年来高导电性和高强度的要求。

(b)根据本实施方式，Fe相对于Ni的质量比(Fe/Ni)为5以上10以下。通过质量比Fe/Ni为5以上，能够抑制Ni导致的使铜合金材料的导电性降低的影响。通过质量比Fe/Ni为10以下，在铜合金材料中生成一定量的Ni-P化合物，从而能够提高铜合金材料的强度。因此，能够兼顾铜合金材料的高导电性和高强度。

(c)根据本实施方式，铜合金材料可以含有0.001质量％以上0.005质量％以下的Zn。由此，能够不使导电性降低地提高钎焊性。

(d)根据本实施方式，在铸造工序中铸造铸锭，所述铸锭含有0.2质量％以上0.6质量％以下的Fe、0.02质量％以上0.06质量％以下的Ni、0.07质量％以上0.3质量％以下的P以及0.01质量％以上0.2质量％以下的Mg，余部包含铜和不可避免的杂质。接下来，进行规定的轧制工序和热处理工序从而形成铜合金材料。通过铸造具有如上所述的组成的铸锭，能够获得具有高导电性和高强度的铜合金材料。

(e)根据本实施方式，在第1冷轧工序中，以低于被轧制材中发生再结晶的温度的温度进行退火。由此，能够抑制被轧制材中发生再结晶。因此，能够抑制最终制造的铜合金材料的强度的降低。

(f)根据本实施方式，在第1冷轧工序中，以15％以上60％以下的加工度进行在最终退火后进行的最终冷轧。通过最终冷轧的加工度为15％以上，能够在被轧制材中导入晶格缺陷。由此，在后续工序的热处理工序中，能够促进以晶格缺陷为核的P化合物(Fe-P化合物或Ni-P化合物)的析出物的生成。因此，能够提高最终制造的铜合金材料的强度。此外，通过最终冷轧的加工度为60％以下，在后续工序的热处理工序(时效工序)中，能够抑制被轧制材(第1冷轧材)中再结晶的发生，抑制最终制造的铜合金材料的强度的降低。

(g)根据本实施方式，在热处理工序中，以作为380℃以上的温度的、低于第1冷轧材中发生再结晶的温度的温度对第1冷轧材进行加热。通过热处理工序的温度为380℃以上，能够抑制Fe或Ni在热处理材中固溶，使Fe-P化合物或Ni-P化合物充分分散析出。由此，能够在抑制最终制造的铜合金材料的导电性的降低的同时，提高该铜合金材料的强度。此外，通过热处理工序的温度低于第1冷轧材中发生再结晶的温度，能够抑制作为热处理工序的对象的第1冷轧材中发生再结晶。由此，能够抑制最终制造的铜合金材料的强度的降低。

(h)根据本实施方式，在第2冷轧工序中，以70％以上的总加工度进行冷轧。在热处理工序(时效工序)后以高的加工度对热处理材进行冷轧，能够将热处理材加工硬化。由此，能够提高最终制造的铜合金材料的强度。

(i)本实施方式涉及的铜合金材料应用于引线框架的基材是特别有效的。近年来，随着电子设备的多功能化、小型化、轻量化，电子设备中搭载的半导体组件需要薄型化、小型化、高密度化。针对这些要求，对于半导体组件中使用的引线框架而言，需要用于确保放热性的高导电性、用于适应薄型化的高强度。因此，通过将本实施方式涉及的铜合金材料应用于引线框架的基材，能够满足近年来高导电性和高强度的要求。

(j)本实施方式涉及的铜合金材料应用于连接器的导体部是特别有效的。尤其在汽车内的电气系统使用的连接器等电气部件等中，由于正在推进汽车的电气化，因此该电气部件中流通的电流值不断增加。对于这样的电气部件而言，要求用于抑制焦耳热的产生的高导电性、用于满足作为汽车的规格而被要求的弹性性能的高强度。因此，通过将本实施方式涉及的铜合金材料应用于连接器的导体部，能够满足近年来高导电性和高强度的要求。

这里，对现有的铜合金材料进行说明以供参考。

作为现有的半导体组件的引线框架，使用的是例如含有0.05质量％以上0.15质量％以下的Fe和0.025质量％以上0.04质量％以下的P的C19210合金、含有2.1质量％以上2.6质量％以下的Fe、0.015质量％以上0.15质量％以下的P以及0.05质量％以上0.20质量％以下的Zn的C19400合金。虽然Cu-Fe-P系C19210合金的导电率为90％IACS左右，但0.2％屈服强度为450MPa以下。因此，存在C19210合金的强度相对于近年的高强度要求而言不充分的可能性。此外，虽然C19400合金通过性质调整能够使0.2％屈服强度为500MPa以上，但C19400的导电率为65％IACS左右。因此，存在C19400的导电性相对于近年的高导电性要求而言不充分的可能性。

在端子、连接器等电气部件中使用的材料之中要求兼顾高导电性和高强度的用途中，使用的是例如含有2.2质量％以上4.2质量％以下的Ni、0.25质量％以上1.2质量％以下的硅(Si)以及0.05质量％以上0.30质量％以下的Mg的C70250合金。Cu-Ni-Si系C70250合金虽然0.2％屈服强度超过500MPa，但导电率为45％IACS左右。因此，存在C70250合金的导电性相对于近年的高导电性要求而言不充分的可能性。

进而，本发明人等开发出了下述Cu-Fe-Ni-P系铜合金材料作为兼顾高导电性和高强度的铜合金材料，所述铜合金材料含有0.1质量％以上0.5质量％以下的Fe、0.03质量％以上0.2质量％以下的Ni以及0.03质量％以上0.2质量％以下的P，Fe和Ni相对于P的质量比((Fe+Ni)/P)为3以上10以下，Fe相对于Ni的质量比(Fe/Ni)为0.8以上1.2以下(专利文献1)。专利文献1记载的Cu-Fe-Ni-P系铜合金材料获得了高强度，同时，导电率为60％IACS以上。然而，鉴于近年来对高导电性的要求，期望导电率的进一步提高。

而根据本实施方式，铜合金材料通过具有上述组成，能够将铜合金材料的导电率设为75％IACS以上、将铜合金材料的0.2％屈服强度设为500MPa以上。因此，能够满足近年来高导电性和高强度的要求。

此外，作为Cu-Cr系铜合金材料，例如已知C18080合金。Cu-Cr系铜合金材料的导电率超过70％IACS，0.2％屈服强度为500MPa以上。然而，Cu-Cr系铜合金材料中所含的Cr为难熔材料，具有容易与耐火材的碳发生反应的性质，因此难以将Cu-Cr系铜合金材料熔融和铸造。因此，存在Cu-Cr系铜合金材料的制造成本高的倾向。

而根据本实施方式，铜合金材料不含Cr(铜合金材料中Cr的含量为不可避免的杂质的含量以下)。由此，能够稳定地熔融和铸造铜合金材料。因此，能够抑制制造成本的上升。

三.本发明的其他实施方式

以上具体地对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可以进行适当的变更。

上述实施方式中，对通过上述制造工序形成具有期望的高导电性和高强度的铜合金材料的情况进行了说明，但不限于该方法，上述以外的制造方法也能够形成同样的铜合金材料。

实施例

接下来，对本发明涉及的实施例进行说明。

如下制作所述试样1～30，对于各试样，进行对导电性和强度的评价。

1.试样的制作

试样1～7

试样1中，如下操作形成铜合金材料。首先以无氧铜为母材，添加0.35质量％的Fe、0.040质量％的Ni、0.12质量％的P、0.10质量％的Mg，使用高频熔化炉在氮气气氛下熔制，铸造厚度25mm、宽度30mm、长度150mm的铸锭(铸造工序)。接下来，将铸锭加热至950℃，对铸锭进行热轧，形成厚度8mm的热轧材(热轧工序)。接下来，对热轧材进行冷轧，将被轧制材的厚度制成2mm。接下来，使被轧制材在550℃退火1分钟。接下来，以50％的加工度对进行了退火的被退火材进行(第1冷轧工序的最后)冷轧，形成厚度1mm的第1冷轧材(第1冷轧工序)。接下来，将第1冷轧材以420℃温度加热6小时，形成热处理材(热处理工序)。接下来，以75％的总加工度对热处理材进行冷轧，形成厚度0.25mm的第2冷轧材(第2冷轧工序)。通过上述操作，形成试样1的铜合金材料。

这里，试样2～7中，如以下的表1所示，使铸造工序中的铸锭的组成由试样1的组成在规定的范围内变更。通过在其他工序中应用与制造试样1的铜合金材料的方法同样的方法，形成试样2～7的铜合金材料。

试样8～10

试样8～10中，如以下的表1所示，铸造工序中的铸锭内以规定的范围内的含量含有Zn。通过在其他工序中应用与制造试样1的铜合金材料的方法同样的方法，形成试样8～10的铜合金材料。

试样11～20

试样11～20中，如以下的表1所示，将铸造工序中的铸锭的组成由试样1的组成变更为规定的范围外。通过在其他工序中应用与制造试样1的铜合金材料的方法同样的方法，形成试样11～20的铜合金材料。

试样21

试样21中，如以下的表1所示，在铸造工序中的铸锭内以超过规定的范围的含量含有Zn。通过在其他工序中应用与制造试样1的铜合金材料的方法同样的方法，形成试样21的铜合金材料。

试样22～25

试样22～25中，将铸造工序中的铸锭的组成设为与试样1的组成同样。另一方面，如以下的表3所示，使第1冷轧工序、热处理工序和第2冷轧工序的条件由试样1的条件在规定的范围内变更。

试样26～30

试样26～30中，将铸造工序中的铸锭的组成设为与试样1的组成同样。另一方面，如以下的表3所示，将第1冷轧工序、热处理工序和第2冷轧工序的条件由试样1的条件变更为规定的范围外。

2.评价

如下对试样1～30进行评价。

导电率的评价

导电率利用基于JISH0505的导电率测定方法来测定。将其结果示于表1～3。

强度的评价

抗拉强度、0.2％屈服强度利用基于JISZ2241的拉伸试验方法来测定。将其结果示于表1和表3。

焊锡密合性的评价

按照以下的方法实施焊锡耐热剥离试验。首先，从厚度0.25mm的各试样采取宽度10mm、长度30mm的试验片。接下来，浸渍于在260℃保持熔融的无铅焊锡(Sn-3质量％Ag-0.5质量％Cu)，在试验片的表面形成焊锡层。以温度180℃将该试验片加热保持100小时。接下来，对试验片进行180°的弯折，实施弯折部分的胶带剥离试验。将其结果示于表2。

这里，以下的表1中，除了表1记载的构成各铜合金材料的元素以外的余部包含Cu和不可避免的杂质。

表1

表2

表3

3.评价结果

如表1所示，试样1～7为这样的铜合金：含有0.2质量％以上0.6质量％以下的Fe、0.02质量％以上0.06质量％以下的Ni、0.07质量％以上0.3质量％以下的P以及0.01质量％以上0.2质量％以下的Mg，余部包含Cu和不可避免的杂质，Fe相对于Ni的质量比(Fe/Ni)为5以上10以下。结果，试样1～7的导电率为75％IACS以上，抗拉强度为550MPa以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。因此，确认到试样1～7的铜合金材料通过具有上述组成能够兼顾高导电性和高强度。

试样8～10为这样的铜合金：含有0.2质量％以上0.6质量％以下的Fe、0.02质量％以上0.06质量％以下的Ni、0.07质量％以上0.3质量％以下的P、0.01质量％以上0.2质量％以下的Mg以及0.001质量％以上0.005质量％以下的Zn，余部包含Cu和不可避免的杂质，Fe相对于Ni的质量比(Fe/Ni)为5以上10以下。结果，试样8～10的导电率为75％IACS以上，抗拉强度为550MPa以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。因此，确认到试样8～10的铜合金材料通过具有上述组成能够兼顾高导电性和高强度。

这里，关于表1中Fe的含量，对试样1～7、试样11～13进行比较。将Fe的含量设为低于0.2质量％的试样11和12的0.2％屈服强度低于500MPa。认为Fe的含量变少则Fe-P化合物的析出量变少，因此未获得充分的强度。另一方面，将Fe的含量设为超过0.6质量％的试样13的导电率低于75％IACS。因此，确认到Fe的含量优选为0.2质量％以上0.6质量％以下。

接下来，关于表1中Ni的含量，对试样1～7、试样12～14进行比较。将Ni的含量设为低于0.02质量％的试样12的0.2％屈服强度低于500MPa。认为，Ni的含量变少则Ni-P化合物的析出量变少，因此未获得充分的强度。另一方面，将Ni的含量设为超过0.06质量％的试样13和14的导电率低于75％IACS。因此，确认到Ni的含量优选为0.02质量％以上0.06质量％以下。

接下来，关于表1中P的含量，对试样1～7、试样15和16进行比较。将P的含量设为低于0.07质量％的试样15的0.2％屈服强度低于500MPa。认为当P的含量少时，也与Fe或Ni的含量少时同样地P化合物的析出量变少，因而强度变得不充分。另一方面，将P的含量设为超过0.3质量％的试样16的导电率低于75％IACS。P的含量多时，也与Fe或Ni的含量多时同样地导电率降低。因此，确认到P的含量优选为0.07质量％以上0.3质量％以下。

接下来，关于表1中Mg的含量，对试样1～7、试样17和18进行比较。将Mg的含量设为低于0.01质量％的试样17的0.2％屈服强度低于500MPa。认为未充分获得通过添加Mg导致的强度的提高效果。另一方面，将Mg的含量设为超过0.2质量％的试样18的导电率低于75％IACS。认为，虽然Mg是使导电性降低的影响较小的成分，但如试样18那样Mg的含量多时，不能无视Mg导致的使导电性降低的影响。因此，确认到Mg的含量优选为0.01质量％以上0.2质量％以下。

接下来，关于表1中Fe相对于Ni的质量比(Fe/Ni)，对试样1～7、试样19和20进行比较。质量比Fe/Ni设为低于5的试样19的导电率低于75％IACS。另一方面，质量比Fe/Ni设为超过10的试样20的0.2％屈服强度低于500MPa。因此，确认到质量比Fe/Ni优选为5以上10以下。

接下来，关于表2中Zn的含量，对试样1、8～10、21进行比较。将Zn的含量设为0.001质量％以上0.005质量％以下的试样8～10在焊锡密合性的评价中未发现剥离，钎焊性提高。此外，导电率为75％IACS以上，未发现含有Zn所导致的导电率的降低。而不含Zn的试样1在焊锡密合性的评价中，发现部分剥离。另一方面，将Zn的含量设为超过0.005质量％的试样21虽然在焊锡密合性的评价中未发现剥离，但导电率低于75％IACS。由以上的结果确认到，在提高钎焊性时，铜合金材料中优选含有Zn，Zn的含量优选为0.001质量％以上0.005质量％以下。

接下来，关于表3中铜合金材料的制造方法，对试样1、22～30进行比较。

如表3所示，试样1、22～25中，将第1冷轧工序中的最终冷轧的加工度设为15％以上60％以下，在热处理工序中以380℃以上450℃以下的温度进行3小时以上的加热，将第2冷轧工序中的总加工度设为70％以上。结果，试样1、22～25的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。因此，确认到通过进行上述那样的工序，试样1、22～25能够兼顾高导电性和高强度。

这里，关于表3中第1冷轧工序中的最终冷轧的加工度，对试样1、22～25、试样26和27进行比较。将第1冷轧工序中的最终冷轧的加工度设为低于15％的试样26的0.2％屈服强度低于500MPa。可以认为这是由于被轧制材中未导入晶格缺陷，P化合物未充分析出。此外，将第1冷轧工序中的最终冷轧的加工度设为超过60％的试样27的0.2％屈服强度低于500MPa。可以认为这是由于被轧制材内部积蓄了过剩的应变，在后续工序热处理工序中，被轧制材中发生再结晶。因此，确认到第1冷轧工序中的最终冷轧的加工度优选为15％以上60％以下。

接下来，关于表3中热处理工序的温度，对试样1、22～25、试样28和29进行比较。将热处理工序的温度设为低于380℃的试样28的导电率低于75％IACS。认为，因为温度低，所以无法使Fe-P化合物或Ni-P化合物充分分散析出，Fe或Ni在热处理材中固溶的量增加。另一方面，将热处理工序的温度设为超过450℃的试样29的0.2％屈服强度低于500MPa。认为，因为温度高，所以作为热处理工序的对象的第1冷轧材中发生再结晶。因此，确认到热处理工序的温度优选为380℃以上450℃以下。

接下来，关于表3中第2冷轧工序中的总加工度，对试样1、22～25、试样30进行比较。将第2冷轧工序中的总加工度设为低于70％的试样30的0.2％屈服强度低于500MPa。认为作为第2冷轧工序的对象的热处理材的加工硬化不充分。因此，确认到第2冷轧工序中的总加工度优选为70％以上。

根据以上结果，确认到，根据本实施例能够提供兼顾了高导电性和高强度的铜合金材料和铜合金材料的制造方法。

优选方式

以下，对于本发明的优选方式进行附录列举。

1：根据本发明的一个方式，提供一种铜合金材料，所述铜合金材料含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质；所述铜合金材料的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。

2：根据上述1所述的铜合金材料，优选所述铁相对于所述镍的质量比为5以上10以下。

3：根据上述1或2所述的铜合金材料，优选抗拉强度为550MPa以上。

4：根据上述1～3中任一项所述的铜合金材料，优选进一步含有0.001质量％以上0.005质量％以下的锌。

5：根据本发明的另一方式，提供一种铜合金材料的制造方法，所述制造方法具有铸造铸锭的铸造工序、对所述铸锭进行热轧以形成热轧材的热轧工序、对所述热轧材进行冷轧以形成第1冷轧材的第1冷轧工序、对所述第1冷轧材进行热处理以形成热处理材的热处理工序、对所述热处理材进行冷轧以形成第2冷轧材的第2冷轧工序；在所述铸造工序中铸造所述铸锭，所述铸锭含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质；在所述第1冷轧工序中，交替地重复进行规定次数的下述操作：对所述热轧材的所述冷轧和以低于被轧制材中发生再结晶的温度的温度进行退火。

6：根据上述5所述的铜合金材料的制造方法，优选在所述第1冷轧工序中，以15％以上60％以下的加工度进行在最终退火后进行的最终冷轧。

7：根据上述5或6所述的铜合金材料的制造方法，优选以作为380℃以上的温度的、低于所述第1冷轧材中发生再结晶的温度的温度对所述第1冷轧材进行加热。

8：根据上述5～7中任一项所述的铜合金材料的制造方法，优选在所述热处理工序中，以450℃以下的温度对所述第1冷轧材进行加热。

9：根据上述5～8中任一项所述的铜合金材料的制造方法，优选在所述热处理工序中，对所述第1冷轧材进行3小时以上的加热。

10：根据上述5～9中任一项所述的铜合金材料的制造方法，优选在所述第2冷轧工序中，以70％以上的总加工度进行所述冷轧。

11：根据上述5～10中任一项所述的铜合金材料的制造方法，优选在所述第2冷轧工序中，以85％以下的总加工度进行所述冷轧。

12：根据本发明的进一步的其他方式，提供一种引线框架，所述引线框架具有基材，所述基材含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质；所述基材的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。

13：根据本发明的进一步的其他方式，提供一种连接器，所述连接器具有导体部，所述导体部含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质：所述导体部的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。

Claims (11)

1.一种铜合金材料，其含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质，

所述铜合金材料的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。

2.根据权利要求1所述的铜合金材料，所述铁相对于所述镍的质量比为5以上10以下。

3.根据权利要求1或2所述的铜合金材料，其进一步含有0.001质量％以上0.005质量％以下的锌。

4.一种铜合金材料的制造方法，其为导电率为75％IACS以上、0.2％屈服强度为500MPa以上的铜合金材料的制造方法，

所述制造方法具有铸造铸锭的铸造工序、对所述铸锭进行热轧以形成热轧材的热轧工序、对所述热轧材进行冷轧以形成第1冷轧材的第1冷轧工序、对所述第1冷轧材进行热处理以形成热处理材的热处理工序以及对所述热处理材进行冷轧以形成第2冷轧材的第2冷轧工序；

在所述铸造工序中铸造所述铸锭，所述铸锭含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质；

在所述第1冷轧工序中，交替地重复进行规定次数的下述操作：对所述热轧材的所述冷轧和以低于被轧制材中发生再结晶的温度的温度进行的退火。

5.根据权利要求4所述的铜合金材料的制造方法，在所述第1冷轧工序中，以15％以上60％以下的加工度进行在最终退火后进行的最终冷轧。

6.根据权利要求4或5所述的铜合金材料的制造方法，在所述热处理工序中，以作为380℃以上的温度的、低于所述第1冷轧材中发生再结晶的温度的温度对所述第1冷轧材进行加热。

7.根据权利要求4～6中任一项所述的铜合金材料的制造方法，在所述第2冷轧工序中，以70％以上的总加工度进行所述冷轧。

8.一种引线框架，其具有基材，

所述基材含有0.2质量以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质，

所述基材的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。

9.一种连接器，其具有导体部，

所述导体部含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部包含铜和不可避免的杂质，

所述导体部的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。

10.一种引线框架，其具有基材，

所述基材含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷、0.01质量％以上0.2质量％以下的镁以及0.001质量％以上0.005质量％以下的锌，余部包含铜和不可避免的杂质，

所述基材的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。

11.一种连接器，其具有导体部，

所述导体部含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷、0.01质量％以上0.2质量％以下的镁以及0.001质量％以上0.005质量％以下的锌，余部包含铜和不可避免的杂质，

所述导体部的导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上。