CN110358946B

CN110358946B - Cu-Ni-Si系铜合金条

Info

Publication number: CN110358946B
Application number: CN201910221346.7A
Authority: CN
Inventors: 中妻宗彦
Original assignee: Jks Metal Co ltd
Current assignee: Jks Metal Co ltd
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2039-03-22
Also published as: JP6762333B2; TWI724940B; TWI715943B; KR20190112660A; JP2019167612A; TW201940710A; KR102221879B1; CN110358946A; TW202041690A

Abstract

[课题]本发明提供强度得到提高、同时平坦性高的Cu‑Ni‑Si系铜合金条及其制造方法。[解决手段]Cu‑Ni‑Si系铜合金条，其含有Ni：1.5~4.5质量%、Si：0.4~1.1质量%，且余量由Cu和不可避免的杂质组成，导电率为30%IACS以上、拉伸强度为800MPa以上，按照JCBA‑T326‑2014，针对轧制方向的陡度，沿着与该轧制方向正交的轧制直角方向以25mm以下的间距测定5处以上时，陡度的平均值为0.5以下，并且，用（陡度的偏差/陡度的平均值）×100表示的陡度的偏差率为12%以下。

Description

Cu-Ni-Si系铜合金条

技术领域

本发明涉及可适用于制造电子材料等电子部件的Cu-Ni-Si系铜合金条。

背景技术

近年来，随着IC封装体的小型化，要求引线框、电子设备的各种端子、连接器等的小型化、进而多引脚化。尤其是，开发了被称为QFN（四侧无引脚扁平封装，quad flat non-leaded package）的、在LSI封装体的平面配置电极焊盘而不使引线引脚露出的结构，进一步要求多引脚化、窄间距化。

此处，在形成引线框时，需要对引线框材料实施蚀刻加工。并且，为了提高引线框的生产率，要求增大成为材料的铜合金条的材料宽度。由于这种原因，要求引线框用的铜合金条为宽度宽且平坦性优异的材料，尤其要求蚀刻后的平坦性。

此外，对于这些铜合金还要求高的强度和导电率，作为引线框用材料，使用时效析出型的Cu-Ni-Si系铜合金（专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4-231419号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

另外，作为矫正材料的形状而提高平坦性的方法，有表面光轧，但Cu-Ni-Si系铜合金的材料强度高，因此无法充分地进行利用表面光轧的形状矫正，有时平坦性差。另外，专利文献1中记载了在进行去应变退火后实施表面光轧这一点，其虽然能够确保材料的强度，但平坦性的改善不充分。

即，本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的在于，提供强度得到提高、同时平坦性高的Cu-Ni-Si系铜合金条。

用于解决问题的手段

本发明人等进行了各种研究，结果发现：通过在Cu-Ni-Si系铜合金的表面光轧之前实施中间去应变退火，且控制表面光轧的加工度，能够提高材料的加工性而不损害强度，能够提高表面光轧后的平坦性。

即，本发明的Cu-Ni-Si系铜合金条是含有Ni：1.5~4.5质量%、Si：0.4~1.1质量%，余量由Cu和不可避免的杂质组成的Cu-Ni-Si系铜合金条，导电率为30%IACS以上、拉伸强度为800MPa以上，按照JCBA-T326-2014，针对轧制方向的陡度，沿着与该轧制方向正交的轧制直角方向以25mm以下的间距测定5处以上时，上述陡度为0.5以下，并且，用（上述陡度的偏差/上述陡度的平均值）×100表示的陡度的偏差率为12%以下。

进而，优选含有合计为0.005~0.8质量%的选自Mg、Fe、P、Mn、Co和Cr中的一种以上。

发明效果

根据本发明，能够得到强度高且平坦性高的Cu-Ni-Si系铜合金条。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的Cu-Ni-Si系铜合金条的材料应变的俯视图的一例的图。

图2是表示陡度的测定方法的示意图。

图3是表示引线框加工时的平坦性的测定方法的示意图。

图4是图3后续的示意图。

具体实施方式

以下，针对本发明的实施方式所涉及的Cu-Ni-Si系铜合金条进行说明。需要说明的是，本发明的合金组成中的%在没有特别说明的情况下表示质量%。

首先，针对铜合金条的组成的限定理由进行说明。

<Ni和Si>

对于Ni和Si，通过进行时效处理，Ni与Si形成以微细的Ni₂Si为主的金属间化合物的析出粒子，使合金的强度显著增加。此外，随着时效处理中的Ni₂Si的析出，导电性提高。

但是，在Ni浓度小于1.5%的情况或者Si浓度小于0.4%的情况下，即使添加其它成分也得不到期望的强度。此外，在Ni浓度超过4.5%的情况或者Si浓度超过1.1%的情况下，虽然能够得到充分的强度，但导致导电性降低。因而，将Ni的含量设为1.5~4.5%，将Si的含量设为0.4~1.1%。优选将Ni的含量设为1.6~3.0%，将Si的含量设为0.4~0.7%。

<其它元素>

进而，在上述合金中，出于改善合金的强度、耐热性、耐应力松弛性等的目的，可以含有合计为0.005~0.8%的选自Mg、Fe、P、Mn、Co和Cr中的一种以上。若这些元素的合计量小于0.005%，则不会产生上述效果，若超过0.8%，则虽然能够得到期望的特性，但导电性有时降低。

<导电率和拉伸强度TS>

本发明的实施方式所涉及的Cu-Ni-Si系铜合金条的导电率为30%IACS以上、拉伸强度TS为800MPa以上。

通过与半导体元件的高功能化相伴的处理能力的增大等，引线框等电路的通电放热增大，因此，使铜合金条的导电率为30%IACS以上。

另外，为了防止打线接合时的引线框的变形等、维持形状，使拉伸强度TS为800MPa以上。

<陡度>

本发明的实施方式所涉及的Cu-Ni-Si系铜合金条的轧制方向的陡度的平均值Av为0.5以下，并且，用（陡度的偏差D/陡度的平均值Av）×100表示的陡度的偏差率DR为12%以下。

陡度在JCBA-T326-2014中有所规定，如图1所示，测定Cu-Ni-Si系铜合金条的表面的轧制方向和轧制直角方向的高度变化（波形）来求出。

具体而言，如图2所示，将轧制方向的高度轮廓曲线2的波谷至波谷的距离记作波长L，将波谷至波谷之间划出的直线与波峰的距离记作峰高h，以

陡度＝（h/L）×100（%）

来表示。

另外，针对轧制方向的高度轮廓曲线2，如图1所示，沿着轧制直角方向以25mm以下的间距P在5处以上的测定点S1、S2・・・处进行测定，采用其平均值作为陡度的平均值Av。

若陡度的平均值Av为0.5以下，则引线框加工时的原材料的平坦性提高，因此，打线接合性良好，组装工序中的不良降低。

另外，如上所述地求出测定了5处以上的陡度的偏差D，通过（陡度的偏差D/陡度的平均值Av）×100（%）来求出陡度的偏差率DR。

若陡度的偏差率为12%以下，则表示Cu-Ni-Si系铜合金条的端部伸长、中间伸长形状受到抑制，即使材料的宽度宽，平坦性也变高。

作为将陡度的平均值Av控制至0.5以下、将陡度的偏差率控制至12%以下的方法，可列举出：如后所述地规定去应变退火及其后的表面光轧的条件。

<Cu-Ni-Si系铜合金条的制造>

本发明的实施方式所涉及的Cu-Ni-Si系铜合金条通常可通过对锭料依次进行热轧、冷轧、溶体化处理、时效处理、时效后冷轧、去应变退火、表面光轧来制造。溶体化处理前的冷轧不是必须的，也可根据需要来实施。此外，也可以在溶体化处理后且时效处理前根据需要实施冷轧。在上述各工序之间，可以适当进行用于去除表面氧化皮的磨削、抛光、喷砂、酸洗等。

溶体化处理是使Ni-Si系化合物等硅化物固溶在Cu基质中，同时使Cu基质重结晶的热处理。也可以通过热轧来同时进行溶体化处理。

时效处理中，使通过溶体化处理而固溶的硅化物作为以Ni₂Si为主的金属间化合物的微细粒子而析出。通过该时效处理，强度和导电率上升。时效处理可在例如375~625℃、1~50小时的条件下进行，由此能够提高强度。

若时效处理的温度、时间小于上述范围，则有时Ni₂Si的析出量少而得不到充分的强度。若时效处理的温度、时间超过上述范围，则有时发生析出物的粗大化、再固溶，强度、导电率未充分提高。

<时效后冷轧>

接着，在时效处理之后，可以以40%以上的加工度进行冷轧（时效后冷轧）。通过时效后冷轧，能够对材料赋予加工应变，使强度提高。

若时效后冷轧的加工度小于40%，则有时难以充分提高强度。时效后冷轧的加工度优选为40~90%。若加工度超过90%，则有时因强加工的加工应变而导致导电率降低。

时效后冷轧的加工度是利用时效后冷轧得到的厚度相对于即将进行时效后冷轧之前的材料厚度的变化率。

本发明的Cu-Ni-Si系铜合金条的厚度没有特别限定，可以设为例如0.03~0.6mm。

<去应变退火>

在时效后冷轧之后进行去应变退火。去应变退火可以在一般的条件下进行，可以以例如300℃~550℃、5秒~300秒的保持时间来进行。由此，通过去除材料内部的一部分位错而能够使延性恢复，可以充分地进行利用表面光轧的形状矫正。特别期望将去应变退火后的ΔTS设为10~30MPa。若ΔTS小于10MPa，则延性未充分恢复，利用表面光轧的形状矫正不充分。在ΔTS超过30MPa的情况下，虽然加工性良好，但由于退火所致的强度降低，TS有时小于800MPa。

需要说明的是，ΔTS（MPa）用（即将进行去应变退火之前的材料的拉伸强度TS（MPa））-（刚刚进行去应变退火之后的材料的拉伸强度TS（MPa））来表示，通常是ΔTS>0。

<表面光轧>

通过在去应变退火后进行加工度为0.4~1.6%的表面光轧，从而对材料的形状进行矫正。若表面光轧的加工度小于0.4%，则无法进行充分的形状矫正，残留轧制应变，平坦性有时不会提高。若加工度超过1.6%，则高压下导致材料重新产生应变，因此，平坦性有时不会提高。

<最终去应变退火>

可以在表面光轧之后进行最终去应变退火。最终去应变退火可以在与上述表面光轧前的去应变退火相同的条件下进行，由此，能够使在表面光轧中降低的材料的弹性回复。

[实施例1]

如下制作各实施例和各比较例的试样。

以电解铜作为原料，使用大气熔化炉来熔炼、铸造表1所示组成的铜合金。将该锭料在950℃下热轧至板厚10mm为止。在热轧后，进行磨削而得到宽600mm的材料后，依次进行冷轧、溶体化处理、时效处理。

接着，以表1所示的加工度进行时效后冷轧，直至板厚达到0.152mm为止。进而，在表1所示的条件（ΔTS）下进行去应变退火，接着，以表1所示的加工度进行表面光轧后，进行最终去应变退火，得到试样。

<导电率（%IACS）>

针对所得试样，基于JIS H0505利用4端子法，测定25℃的导电率（%IACS）。

<拉伸强度（TS）>

针对所得试样，利用拉伸试验机，按照JIS-Z2241，分别测定与轧制方向平行的方向上的拉伸强度（TS）。首先，使用加压机，以拉伸方向成为轧制方向的方式由各试样制作JIS13B号试验片。拉伸试验的条件设为：试验片宽度12.7mm、室温（15~35℃）、拉伸速度5mm/min、测量长度50mm。

<陡度>

针对所得试样（轧制直角方向的宽度为600mm、轧制方向的长度为1000mm），按照JCBA-T326-2014，使用非接触式的三维测定机，以轧制直角方向的中央部作为中心，以25mm的间距测定合计5处的轧制方向的陡度。

并且，如上所述，求出陡度的平均值Av和陡度的偏差D，算出陡度的偏差率DR＝（陡度的偏差D/陡度的平均值Av）×100（%）。

<引线框加工时的平坦性>

使用所得试样（轧制直角方向的宽度为600mm、轧制方向的长度为20mm），如图3所示，通过将47波美、40℃的蚀刻液喷射蚀刻于试样的单面而形成引线长度为8mm、宽度为0.25mm、引线间距为0.5mm的狭缝图案。该狭缝图案中，多个引线LE在轧制直角方向上相邻排列成梳状，对引线框的内部引线部进行了模拟。

接着，如图4所示，将蚀刻加工后的引线框以蚀刻喷射面朝上的方式载置于平台T，从引线LE的延伸方向进行观察，测定各引线LE自平台T起的高度HL。将引线LE的厚度t的150%规定为基准高度HS，在各高度HL连续为HS以下的区域的引线LE间的轧制直角方向的长度LR为550mm以上的情况下，视作即使对引线框进行加工，引线框的平坦性也优异。

将所得结果示于表1。

[表1]

由表1可明确：在陡度的偏差率为12%以下的各实施例的情况下，拉伸强度为800MPa以上，陡度的平均值为0.5以下，陡度的偏差率为12%以下，引线框加工时（蚀刻后）的平坦性优异。

在去应变退火时的ΔTS小于10MPa的比较例1的情况下，陡度的平均值超过0.5，陡度的偏差率超过12%，引线框加工时的平坦性差。

在去应变退火时的ΔTS超过30MPa的比较例2的情况下，拉伸强度小于800MPa。

在表面光轧的加工度超过1.6%的比较例3的情况下，在表面光轧时发生变形，陡度超过0.5，陡度的偏差率超过12%。因此，引线框加工时的平坦性差。

在表面光轧的加工度小于0.4%的比较例4的情况下，利用表面光轧未进行充分的形状矫正，因此，陡度超过0.5，陡度的偏差率超过12%。因此，引线框加工时的平坦性差。

在时效后冷轧的加工度小于40%的比较例5的情况下，拉伸强度小于800MPa。

在Ni和Si的含量超过规定范围的比较例6的情况下，导电率小于30%IACS。

在Ni和Si的含量小于规定范围的比较例7的情况下，拉伸强度小于800MPa。

在添加元素的合计含量超过0.8质量%的比较例8的情况下，导电率小于30%IACS。

Claims

1. Cu-Ni-Si系铜合金条，其含有Ni：1.5~4.5质量%、Si：0.4~1.1质量%，且余量由Cu和不可避免的杂质组成，

导电率为30%IACS以上、拉伸强度为800MPa以上，

按照JCBA-T326-2014，针对轧制方向的陡度，沿着与该轧制方向正交的轧制直角方向以25mm以下的间距测定5处以上时，所述陡度的平均值为0.5以下，并且

以（所述陡度的偏差/所述陡度的平均值）×100表示的陡度的偏差率为12%以下。

2.根据权利要求1所述的Cu-Ni-Si系铜合金条，其还含有合计为0.005~0.8质量%的选自Mg、Fe、P、Mn、Co和Cr中的一种以上。