DE3417273A1

DE3417273A1 - Kupfer-nickel-legierung fuer elektrisch leitendes material, insbesondere fuer integrierte schaltkreise

Info

Publication number: DE3417273A1
Application number: DE19843417273
Authority: DE
Inventors: Young Gil Seoul Kim; Dong Kyu Incheon Park
Original assignee: Poong San Metal Corp
Current assignee: Poong San Metal Corp
Priority date: 1984-05-10
Filing date: 1984-05-10
Publication date: 1985-11-14
Anticipated expiration: 2004-05-11
Also published as: DE3417273C2

Description

Kupfer-Nickel-Legierung für elektrisch leitendes
Material, insbesondere für integrierte Schaltkreise.
Technisches Gebiet: Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupfer-Nickel-Legierung für elektrisch leitendes Material, insbesondere für integrierte Schaltkreise.
Stand der Technik: Auf dem Gebiet der Metallurgie werden Legierungen auf Kupfer-Basis mit hohen Festigkeitswerten und großer elektrischer Leitfähigkeit angestrebt. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung von Legierungen auf Kupfer-Basis mit hoher Zugfestigkeit und großer elektrischer Leitfähigkeit sowie von Kupfer-Legierungs-Platten angestrebt, welches in wirtschaftlicher Weise mit gewünschten Fabrikationseigenschaften für elektrische oder elektronische Teile anwendbar ist.
Es ist bekannt, daß Kupfer als solches eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit und andere Eigenschaften aufweist. Jedoch hat Kupfer für viele Anwendungfälle eine zu geringe Zugfestigkeit.
Aus diesem Grunde sind seit langem umfangreiche Forschungen durchgeführt worden, um die Zugfestigkeit des Kupfers dadurch zu erhöhen, daß man Legierungs-Elemente zugegeben hat, wie Zinn, Mangan, Silber, Zink, Kobalt, Titan, Chrom und Zirkon.
Insbesondere wurde die Zugfestigkeit des Kupfers durch Zugabe von Zinn als Legierungs-Element er- höht, wie in den japanischen Patentanmeldungen 52 - 78621 und 53 - 89662 sowie in der US-Patentschrift 4.337.089 beschrieben wurde. Jedoch wurde auf diese Weise die elektrische Leitfähigkeit der sich ergebenden Legierungen so vermindert, daß diese Legierungen nicht für Leiterplatten von Transistoren oder für integrierte Schaltkreise geeignet waren, für welche eine hohe Zugfestigkeit und eine große elektrische Leitfähigkeit gewünscht werden. Diese Zugfestigkeitswerte liegen in der Größenordnung von mindestens etwa 40 kg/mm².
Diese elektrischen Leitfähigkeitswerte betrugen in der Größenordnung mindestens etwa 60 3' oder mehr der elektrischen Leitfähigkeit von reinem Kupfer, auf welche als prozentuale Leitfähigkeit nach IACS Bezug genommen ist, wie in der vorerwähnten US-Patentschrift 4.337.089 beschrieben ist.
Es wird ferner angestrebt, die Fabrikationseigenschaften und das Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Nickel-Legierungen zu verbessern, und zwar durch Verminderung der Sprödigkeit, sowie die bisher bekannten Heißbearbeitungsschritte zu verbessern und/oder auch die schlechte Bearbeitbarkeit in bisher bekannten Verhältnissen der Kaltbearbeitung zu verbessern, was sich dadurch ergibt, daß man Legierungs-Elemente wie Zinn oder zuviel von einigen anderen oben erwähnten Elementen zugibt.
Es war außerdem vorteilhaft, die Kosten der bisher bekannten Kupfer-Nickel-Legierungen durch Nichtverwendung kostspieliger Legierungselemente, wie Zinn und/oder Mangang, zu vermindern, oder durch Herabsetzung der Mengen von Zuschlägen und/ oder durch Auffinden preiswerterer Zuschläge.
Schließlich wird angestrebt, die Dehnungseigenschaften der bisher bekannten Kupfer-Nickel-Legierungen für die oben erwähnten Anwendungsgebiete zu verbessern, einschließlich für die erwähnten Leiterplatten für Transistoren und/oder integrierten Schaltkreise.
Darstellung der Erfindung: In Übereinstimmung mit der Erfindung wurde herausgefunden, daß gewisse Zuschläge aus den bisher bekannten Legierungen eliminiert werden können. Diese Zuschläge sind Zinn, Mangan, Silber, Zink, Kobalt, Titan, Chrom und Zirkon.
Gegenstand der Erfindung ist eine wirtschaftliche Kupfer-Nickel-Legierung, welche die folgenden Elemente in Gewichts-% enthält: etwa 0,05 bis 3,0 Gewichts-3' Nickel, etwa 0,01 bis 1,0 Gewichts-% Silizium und etwa 0,01 bis 0,l Gewichts-% Phosphor.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von Kupfer-Nickel-Legierungen für elektrische oder elektronische Teile, welche eine hohe Zugfestigkeit und eine große elektrische Leitfähigkeit aufweisen, entsprechend der oben erwähnten Fertigkeit und Leitfähigkeit.
Durch die Erfindung wird weiterhin ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung einer Kupfer-Nikkel-Legierung vorgeschlagen, und zwar mit Elementen, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Nickel, Silizium, Phosphor, Eisen und Kupfer besteht. Dazu umfaßt das Verfahren Schritte zum wirtschaftlichen Gießen dieser Elemente zu einer Legierung auf Kupfer-Basis, wobei die Legierung bei einer Temperatur zwischen etwa 7500 C und 9500 C heiß gewalzt wird; schnelles Abkühlen der heiß gewalzten Legierung; Kaltwalzen der sich ergebenden Legierung mit einer Verminderung der Abmessungen von etwa 60 3' bis 80 3'; Anlassen (Vergüten) dieser Legierung bei einer Temperatur von etwa 4000 C bis 5200 C über die Zeitdauer von zwei Stunden; schnelles Abkühlen dieses Produktes; Kaltwalzen dieses Produktes mit einer Verminderung der Abmessungen von etwa 50 3' bis 70 3'; Anlassen (Vergüten) dieses Produktes bei einer Temperatur von etwa 4000 C bis 5200 C über die Zeitdauer von etwa zwei Stunden; schnelles Abkühlen dieses Produktes; Kaltwalzen des sich ergebenden Produktes mit einer Verminderung der Abmessungen von etwa 50 3' bis 70 3'; Anlassen dieses Produktes bei niedriger Temperatur von etwa 2500 C bis 4000 C.
Weitere Gegenstände der Erfindung sind eine neue ausscheidungsgehärtete Legierung und ein Verfahren zur Herstellung eines Produktes mit verbesserten Dehnungseigenschaften.
Durch die genaue Auswahl der Elemente und ihrer Mengen, ebenso wie durch die genaue Auswahl der Schritte und ihrer Reihenfolge während der Fabrikation, wie weiter unten noch im Detail beschrieben ist, kann eine Kupfer-Nickel-Legierung erreicht werden mit einer gewünschten hohen Zugfestigkeit, einer großen elektrischen Leitfähigkeit sowie mit den gewünschten Dehnungswerten und anderen Fabrikationseigenschaften.
Demgemäß bezweckt die Erfindung, verbesserte Kupfer-Nickel-Legierungen zu schaffen und herzustellen, welche die verlangte hohe Zugfestigkeit, große elektrische Leitfähigkeit und andere Eigenschaften aufweisen.
Die Erfindung bezweckt weiterhin, wirtschaftliche Kupfer-Nickel-Legierungen mit ausgezeichneten Legierungsverhältnissen herzustellen, und zwar unter Verwendung von Elementen, die man leicht erhalten kann und kostengünstig sind.
Durch die Erfindung wird weiterhin bezweckt, eine Kupfer-Nickel-Legierung mit großer elektrischer Leitfähigkeit und auch hoher Zugfestigkeit zu schaffen, welche für Leiterplatten von Transistoren, integrierten Schaltkreisen und dgl. geeignet ist.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, Legierungsbestandteile vorzusehen, die ohne Schwierigkeiten industriell leicht benutzt und verarbeitet werden können.
Es ist ein weiterer Zweck der Erfindung, ein ver- bessertes Ausscheidungshärteverfahren zu schaffen.
Es ist ein anderer Zweck der Erfindung, Wege zu schaffen, um die Zugfestigkeit von Kupfer-Nickel-Legierungen zu erhöhen.
Weiter bezweckt die Erfindung, besondere Typen von ausscheidungsgehärteten Legierungen zu schaffen.
Schließlich bezweckt die Erfindung, eine Kupfer-Nickel-Legierung durch ein Ausscheidungsverfahren der Fabrikation zu schaffen, wodurch die Festigkeit erhöht und die elektrische Leitfähigkeit und Dehnung der Legierung nicht verringert wird, und zwar durch Zugabe bestimmter Gewichtsprozente an Nickel, Phosphor und Silizium zum Kupfer und/oder durch Zugabe bestimmter Gewichtsprozente an Eisen, Nickel, Phosphor und Silizium zu dem Kupfer.
Die oben erläuterten und weitere neue Merkmale und Gegenstände der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung deutlich, wenn sie in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen gelesen werden, und die neuen Merkmale sind besonders in den anhängenden Ansprüchen hervorgehoben. Es wird jedoch ausdrücklich bemerkt, daß die Zeichnungen keine Definition der Erfindung darstellen sollen, sondern nur der besseren Illustration dienen.
Beschreibuns der Zeichnunen: In den Zeichnungen bedeuten: Fig. 1 eine graphische Darstellung der Variation der physikalischen Verhältnisse als Funktion von den Anlasstemperaturen und -zeiten bei einem Ausführungsbeispiel einer Kupfer-Nickel-Legierung A nach der Erfindung sowie bei einer bekannten Kupfer-Legierung B, bei welcher Elemente zugefügt sind, die durch die Erfindung eliminiert sind; Fig. 2 eine graphische Darstellung der Variation der physikalischen Verhältnisse als Funktion der Anlasstemperaturen und -zeiten bei einer Kupfer-Legierung A' eines anderen Ausführungsbeispieles der Erfindung sowie bei der bekannten Legierung B gemäß Fig. 1.
Bester Wex zur Ausführung der Erfindung: Die Erfindung ist bevorzugt anwendbar für Leiterplatten und elektrische Leiter für Transistoren und integrierte Schaltkreise, die eine hohe Zugfestigkeit und eine große elektrische Leitfähigkeit erfordern. Die geforderte Zugfestigkeit liegt in der Größenordnung von über mindestens etwa 2 40 kç/mm2 und die geforderte Leitfähigkeit liegt in der Größenordnung von mindestens etwa 60 3' der elektrischen Leitfähigkeit von reinem Kupfer.
Die Erfindung ist aber auch mit Vorteil in allen Anwendungsbereichen zu verwenden, in denen solche Zugfestigkeiten und elektrischen Leitfähigkeiten oder auch höhere ausgewählte Werte dieser Eisen schaften gefordert werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sieht die Erfindung eine Kupfer-Nickel-Legierung für elektrisch leitendes Material für integrierte Schaltkreise vor, welche einen Bestandteil Kupfer, etwa 0,05 bis 3,0 Gewichts- Nickel, etwa 0,01 bis 1,0 Gewichts-% Silizium und etwa 0,01 bis 0,1 Gewichts-3' Phosphor enthält.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sieht die Erfindung eine Kupfer-Nickel-Legierung für elektrisch leitendes Material für integrierte Schaltkreise vor, welche einen Bestandteil Kupfer und die Legierungsbestandteile nach dem Anspruch l enthält, wobei zusätzlich etwa 0,01 bis 3,0 Gewichts-% Eisen zu den übrigen Legierungsbestandteilen zugegeben und dann hiermit legiert wird.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die folgenden Verfahrensschritte und die Reihenfolge der Schmelz-, Heißbehandlungs- und Kaltbehandlungsstationen vorgesehen: zuerst wird in der Schmelzstation ein Barren aus reinem Kupfer ohne Zuschläge in einen Schmelzkessel eines Schmelzofens eingebracht und das Kupfer vollständig geschmolzen. Danach wird die Kupferschmelze auf annähernd 13000 C erhitzt. Nickel oder Eisen werden dann der Schmelze zugegeben.
Die Schmelze wird dann mit Phosphor und Silizium desoxidiert, welche von einer Kupferfolie umgeben sind und welche der Schmelze beigegeben und hiermit geschmdzen werden. Der letzte Schritt in dieser Station ist ein schnelles Abkühlen, um einen Gußkörper zu formen.
Die Heißbehandlungsstation umfaßt einen Heißbehandlungsschritt bei einer Temperatur zwischen etwa 7500 C und etwa 9500C. Dieser Schritt schließt ein Heißwalzen des Gußkörpers in ein in den Abmessungen reduziertes Element ein, um die vorhergehende Behandlung in der flüssigen Phase der schnell abgekühlten Schmelze aus der ersten Schmelzstation bzw. -phase zu vervollkommnen. Anschließend auf diesen Heißbehandlungsschritt wird dieses sich ergebende in flüssiger Phase behandelte und in den Abmessungen reduzierte Element schnell abgekühlt.
In der folgenden Kaltbehandlungsstation wird eine zyklische Kaltbearbeitung mit einer Verminderung der Abmessungen (Querschnitt) von etwa 60 3' bis 80 3' durchgeführt. Nach dem Kaltbearbeitungszyklus wird das erhaltene kaltbearbeitete Element in einem weiteren Zyklus bei einer Temperatur von etwa 4000 C bis 520° C angelassen, und zwar zum Zwecke einer Vergütungsbehandlung und Rekristallisation. Der Zyklus dieser aufeinander folgenden Kaltbearbeitungs- und Anlass-Schritte wird insgesamt dreimal ausgeführt.
Durch das vorbeschriebene Verfahren ergibt sich ein erfindungsgemäßes Material, welches eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 60 3' (IACS) der elektrischen Leitfähigkeit von reinem Kupfer ohne Zuschläge aufweist, wobei die Zugfestigkeit etwa etwa 40 bis 62,7 kg/mm und die Dehnung etwa > 33' betragen. Diese Verhältnisse sind sehr geeignet für die Forderungen, die an Leiterplatten für elektronische Stromkreiselemente, wie Halbleiter, Transistoren und integrierte Schaltkreise, gestellt werden. Jedoch sei hervorgehoben und nachfolgend näher erläutert, daß die Erfindung und das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Materials wegen des wünschenswerten Bereichs der Verhältnisse ein weites Anwendungsgebiet erhalten können.
Darüberhinaus hat die beschriebene Erfindung den Vorteil, daß die Herstellungskosten niedrig sind.
Dies liegt vor allem daran, daß das erfindungsgemäße Material verhältnismäßig kleine Mengen an kostspieligen Legierungselementen enthält, vielmehr Zuschläge hat, die verhältnismäßig kostengünstig sind. Ferner ist die Bearbeitbarkeit des erfindungsgemäßen Materials gut.
Ferner kann die erhaltene Kupfer-Nickel-Legierung aufgrund der großen Zugfestigkeit, der großen elektrischen Leitfähigkeit und der großen Dehnung für viele Anwendungsgebiete benutzt werden, in denen auch hohe Biegebeanspruchungen gefordert bzw.
gegeben sind.
Zum besseren Verständnis der Erfindung seien die folgenden Beispiele erläutert: Beispiel t: Unter Verwendung eines Mittelfrequenz-Induktionsofens in Luft wird eine Legierung mit den Bestandteilen der nachfolgenden Tabelle l bei etwa 12000 C geschmolzen und dann unter schnellem Abkühlen gegossen. Bei diesem Schmelzvorgang wird zunächst sehr reines Kupfer ohne Zuschläge in den Ofen gegeben, und nach dem Herunterschmelzen wird die Schmelze mit Holzkohle bedeckt.
Anschließend an dieses beschriebene Erhitzen und Schmelzen bei ungefähr 12000 C wird die Holzkohle entfernt und die Schmelze wird auf etwa 13200 C erhitzt, um Nickel oder Nickel-Eisen zuzugeben, welches in Legierungsform vorliegen kann. Nach dem Eingeben von Nickel oder Nickel-Eisen werden alle diese Elemente geschmolzen und gründlich miteinander gemischt.
Nach der Desoxidation mit Phosphor wird Silizium beigegeben und die Schmelze auf Gußtemperatur gebracht. Die Schmelze wird dann zu einem Barren bzw.
Gußkörper gegossen.
Der Barren wird bei einer Temperatur von etwa 75000 bis 950°C heiß gewalzt, so daß er eine Dicke von etwa 7 bis 9 mm aufweist, und schließlich wird das Material schnell abgekühlt.
Das heiß gewalzt und schnell abgekühlte Material wird kalt gewalzt mit einer Verringerung der Abmessung von etwa 70 3', wobei die Abmessungen kontrolliert werden, so daß sich eine Dicke von etwa 2 bis 2,5 mm ergibt. Das Material wird dann auf eine Anlaßtemperatur von etwa 4500 C bis 4800 C gebracht und erneut kalt gewalzt mit einer Verringerung der Abmessungen von etwa 65 3', was so gesteuert wird, daß sich eine Dicke von etwa 0,8mm ergibt. Sodann erfolgt ein Anlassen bei einer Temperatur von etwa 4600 C bis 5000 C und in einem letzten Kaltwalzschritt eine Steuerung auf die gewünschte Abmessung, wobei die Dicke ungefähr 0,25 mm beträgt. Schließlich erfolgt ein Anlassen bei niedriger Temperatur von etwa 250° C bis 400° C.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt, und die Kurven der physikalischen Verhältnisse bezogen auf die Temperaturen und Zeiten des letzten Niedrig-Temperatur-Anlassens sind in Fig. 1 dargestellt.
Beispiel 2: Unter Verwendung eines Mittelfrequenz-Induktionsofens wird die Legierung mit der Zusammensetzung nach Tabelle 1 bei etwa 1200°C geschmolzen, gegassen und schnell abgekühlt, wie in dem obigen Beispiel 1 beschrieben ist. In diesem Schmelzverfahrensschritt wird zuerst sehr reines Kupfer ohne Zuschläge in den Ofen eingegeben, und zwar bei etwa 12000 C. Nach dem Herunterschmelzen wird die Schmelze mit Holzkohle bedeckt, wie ebenfalls in dem obigen Beispiel 1 beschrieben ist.
Anschließend an den beschriebenen Verfahrens- schritt des Aufheizens und Schmelzens bei ungefähr 12000 C wird die Holzkohle entfernt, die Schmelze wird erhitzt auf etwa 13200 C und sodann wird Nikkel in die Schmelze eingegeben. Nach vollständigem Schmelzen wird die Schmelze mit Phosphor desoxidiert und dann auf eine niedrigere Temperatur gebracht.
Daraufhin wird ein Silizium-Barren oder -Block, der von einer sehr reinen Kupferfolie umgeben ist, ohne jede Zuschläge in die Schmelze eingegeben.
Nach vollständigem Schmelzen wird die Schmelze zu einem Barren oder Block gegossen.
Der Barren wird bei einer Temperatur von etwa 7500 C bis 9500 C bis auf eine Dicke von etwa 7 bis 9 mm heiß gewalzt und anschließend wird das Material schnell abgekühlt.
Das heiß gewalzte Material wird anschließend mit einer Verminderung der Abmessung von etwa 70 % kalt gewalzt, und zwar wird der Vorgang so gesteuert, daß sich eine Dicke von etwa 2 bis 2,5 mm ergibt.
Das Material wird dann auf eine Anlaßtemperatur von etwa 4700 C bis 5200 C gebracht und erneut kalt gewalzt bis zu einer Verringerung der Abmessung von etwa 65 °h, d.h. bis zur einer kontrollierten Dicke von etwa 0,8 mm. Dann wird dieses Material bei einer Temperatur von etwa 4700 C bis 520° C angelassen bis zu einer Dicke von ungefähr 0,33 mm kalt gewalzt, angelassen bei einer Temperatur von etwa 3500 C bis 4500 C,in einem abschließenden Kaltwalzvorgang auf eine kontrollierte Dicke von etwa 0,254 mm gebracht und schließlich bei einer niedrigen Temperatur angelassen.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 aufgeführt.
Die Änderungen bzw. Unterschiede der physikalischen Verhältnisse bezogen auf die Temperaturen und Zeiten des letzten Anlassens bei niedriger Temperatur sind aus Fig. 2 zu ersehen.
Beispiel 3: Bei einem anderen Beispiel wurden die Verfahrensschritte und Vorgänge nach den vorhergehenden Beispielen vollzogen. Die Zuschläge wurden so ausgewählt, daß eine Legierung mit der folgenden gewichtsprozentualen Zusammensetzung hergestellt wurde: Nickel = l 3', Phosphor = 0,03 3', Silizium = 0,2 3' und Rest = Kupfer.
Beispiel 4: Bei einem anderen Beispiel wurden die Verfahrensschritte und Vorgänge nach den vorhergehenden Beispielen 1 und 2 vollzogen. Die Zuschläge wurden so ausgewählt, daß eine Legierung mit der folgenden gewichtsprozentualen Zusammensetzung hergestellt wurde: Eisen = 0,7 3', Nickel = 0,5 3', Phosphor = 0,03 3', Silizium = 01 % und Rest = Kupfer.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, eine neue wirtschaftliche Kupfer-Legierung mit hoher Zugfestigkeit und großer Leitfähigkeit für elektrische und elektronische Ausrüstungsteile, wie Leiter und Leiterplatten für Transistoren und integrierte Schaltkreise zu schaffen. In diesem Zusammenhang ergibt die Erfindung den Vorteil, daß bestimmte Mengen einer Gruppe von wenig kostspieligen Elementen, bestehend aus Nickel, Silizium, Phosphor, Eisen und Kupfer, verwendet werden kann.
Die Erfindung bringt auch den Vorteil mit sich, ein verbessertes Verfahren zu schaffen, um solche Legierungen herzustellen, einschließlich eineribestimmten Reihenfolge bestimmter Verfahrensschritte.
Die bestimmten Verfahrensschritte ergeben eine Ausscheidungshärte, was anhand der obigen Beschreibung für einen Fachmann verständlich ist. Auch die Legierungen und Verfahren nach der Erfindung haben andere wünschenswerte Eigenschaften, einschließlich der Schaffung von günstigen wirtschaftlichen Dehnungs- oder Streckungseigenschaften, wobei auch vorteilhafterweise Biegebeanspruchungen stattfinden können.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden vorteilhafterweise wenig kostspielige Elemente mit folgenden Gewichtsprozenten vorgesehen: 0,05 bis 3,0 Gewichts- Nickel, 0,01 bis 1,0 Gewichts-3' Silizium und 0,01 bis 0,1 Gewichts-3' Phosphor.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß wenig kostspieiiges Eisen in bestimmten Gewichtsprozenten beigegeben wird, um ein Ausscheidungshärten zu erreichen und bisher in Kupfer-Legierungen verwendete Elemente zu eliminieren. Diese durch die Erfindung eliminierten Elemente umfassen Zinn, Mangan, Silber, Zink, Kobalt, Titan, Chrom und Zirkon.

Tabelle l (in Gewichts-3'en)

Ni Si P Fe Cu

(%) (%) (%) (%) (%)

Al 0.1 0.1 0.03 - Rest

A2 1.0 0.1 0.03 -

A3 1.0 0.2 0.03 - "

A4 0.5 0.1 0.03 0.7 "

A5 0.5 0.1 0.03 - "

Tabelle 2

Zugfes - Dehnung Härte Elektrische

keit Leitfähigkeit

2

(IACS)(% von

(kg/mm²) (%) Hv der Leitfähig-

keit von rei

nem Kupfer)

A1 48.3 3.2 135 63

A2 58.5 4.9 165 62

A3 64.2 6.1 175 64

A4 54.4 4.0 143 60

A5 54.7 5.1 151 67

Tabelle 3

Zug- Dehnung Härte Elek-

festig- trische

keitLeitfähig-

(Kg/mm²) (%) (Hv) keit

IACS (%)

A1 40.1 13.5 116 65

A2 52.4 7.2 149 64

A3 62.7 6.7 175 68

A4 53.3 6.7 140 62

A5 53.1 6.1 144 67

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche: 1. Kupfer-Nickel-Legierung für elektrisch leitendes Material, insbesondere für integrierte Schaltkreise, bestehend im wesentlichen aus Kupfer, etwa 0,05 bis 3,0 Gewichts-% Nickel, etwa 0,01 bis 1,0 Gewichts-% Silizium, und etwa 0,01 bis 0,1 Gewichts-% Phosphor.
2. Kupfer-Nickel Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 0,01 bis 3,0 Gewichts-% Eisen zugegeben und sodann legiert wird.
3. Verfahren zum Herstellen einer Legierung, welche im wesentlichen aus Kupfer, etwa 0,05 bis 3,0 Gewichts-% Nickel, etwa 0,01 bis 1,0 Gewichts- Silizium, etwa 0,01 bis 0,1 Gewichts-3' Phosphor und vorzugsweise etwa 0,01 bis 3,0 Gewichts- Eisen besteht und welches für elektrisch leitendes Material, insbesondere für integrierte Schaltkreise bestimmt ist, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Gießen der Bestandteile nach Anspruch 1 oder 2; b) Heißwalzen des Gußkörpers bei einer Temperatur von etwa 7500 C bis 9500 C; c) schnelles Abkühlen des gewalzten Gußkörpers d) Kaltwalzen des Gußkörpers bis zur Reduzie rung der Abmessungen von etwa 60 bis 80 ; e) Anlassen des Gußkörpers bei einer Temperatur von etwa 4000 C bis 5200 C über die Zeitdauer von etwa zwei Stunden; f) schnelles Abkühlen des sich ergebenden Produktes; g) erneutes Kaltwalzen des Produktes bis zur Reduzierung der Abmessungen von etwa 50 3' bis 70 3'; h) Anlassen des sich ergebenden Produktes bei einer Temperatur von etwa 4000 C bis 5200 C über die Zeitdauer von etwa zwei Stunden; i) schnelles Abkühlen des sich ergebenden Produktes; j) abschließendes Kaltwalzen des Gußkörpers mit einer Reduzierung der Abmessungen von etwa 50 3' bis 70 3'; k) Anlassen bei niedriger Temperatur von etwa 2500 C bis 4000 C.
4. Verfahren zum Herstellen einer Legierung, welche im wesentlichen aus Kupfer, etwa 0,05 bis 3 Gewichts-% Silizium, etwa 0,01 bis 0,1 Gewichts-3' Phosphor und vorzugsweise etwa 0,01 bis 3,0 Gewichts-% Eisen besteht, und welche für elektrisch leitendes Material, insbesondere für integrierte Schaltkreise bestimmt ist, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Gießen der Legierungen nach Anspruch 1 oder 2; b) Heißwalzen der Legierung bei einer Temperatur von etwa 750°C bis 950°C und schnelles Abkühlen; c) erstes Kaltwalzen der Legierung mit einer Reduzierung der Abmessungen von etwa 60 3' bis 80 3'; d) Anlassen der Legierung bei einer Temperatur von etwa 4000 C bis 5200 C über die Zeitdauer von etwa zwei Stunden und schnelles Abkühlen; e) zweites Kaltwalzen der Legierung mit einer Reduzierung der Abmessungen von etwa 50 3' bis 70 %; f) Anlassen der Legierung bei einer Temperatur von etwa 4000 C bis 5200 C über die Zeitdauer von etwa zwei Stunden und schnelles Abkühlen; S) Kaltwalzen der Legierung mit einer Reduzierung der Abmessungen von etwa 30 % bis 50 i h) Anlassen der Legierung bei einer Temperatur von etwa 3500 -C bis 5000 C für etwa zwei Stunden; i) abschließendes Walzen der Legierung mit einer Reduzierung der Abmessungen von etwa 10 qd bis 25 %; j) Anlassen der Legierung bei niedriger Temperatur von etwa 2500 C bis 4000 C.
5. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile in Gewichts-%: Nickel = 1 %, Phosphor = 0,03 3', Silizium = 0,2 3' und Rest = Kupfer.
6. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile in Gewichts-%: Eisen = 0,7 3', Nickel = 0,5 3', Phosphor = 0,03 3', Silizium = 0,1 3' und Rest = Kupfer.
7. Kupfer-Nickel-Legierung für elektrisch leitendes Material, insbesondere für integrierte Schaltkreise, welche im wesentlichen aus Kupfer, etwa 0,05 bis 3,0 Gewichts-3' Nickel, etwa 0,01 bis 1,0 Gewichts-3' Silizium, etwa 0,01 bis 0,1 Gewichts-% Phosphor und vorzugsweise 0,01 bis 3,0 Gewichts-% Eisen besteht, und welche eine Zugfestigkeit größer als etwa 2 40 kg/mm aufweist.
8. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine elektrische Leitfähigkeit, die mindestens etwa 60 3' der elektrischen Leitfähigkeit von reinem Kupfer beträgt.
9. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 8, welche eine Dehnung zwischen etwa 3,2 3' und 13,5 3' aufweist.
10. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 9, welche eine Härte von etwa 16 bis 175 HV aufweist.
11. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 10, welche eine Zugfestigkeit von mindestens etwa 40,1 bis 62,7 kg/mm² aufweist.
12. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 11, welche eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens etwa 60 3' bis 70 3' der elektrischen Leitfähigkeit von reinem Kupfer aufweist.
13. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 12, welche im wesentlichen aus Kupfer, etwa 0,05 bis 3,0 Gewichts-% Nickel, etwa 0,1 bis 1,0 Gewichts-3' Silizium, und etwa 0,01 bis 0,1 Gewichts-3' Phosphor besteht.
14. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Zugabe von etwa 0,01 bis 3,0 Gewichts-% Eisen und anschließende Legierung mit den übrigen Legierungsbestandteilen.
15. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 14, welche im wesentlichen aus etwa 0,5 96 Gewichts-3' Nickel, etwa 0,1 Gewichts-% Silizium, etwa 0,03 Gewichts-3' Phosphor, etwa 0,7 Gewichts-3' Eisen und dem Rest Kupfer besteht.
16. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 15, welche eine Dehnung von mindestens etwa 4,0 3' aufweist.
17. Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 13, welche eine Härte von 143 HV aufweist.