DE3911874A1 - Kupferlegierung fuer elektronische einrichtungen und verfahren zum herstellen eines drahtes daraus - Google Patents

Kupferlegierung fuer elektronische einrichtungen und verfahren zum herstellen eines drahtes daraus

Info

Publication number
DE3911874A1
DE3911874A1 DE3911874A DE3911874A DE3911874A1 DE 3911874 A1 DE3911874 A1 DE 3911874A1 DE 3911874 A DE3911874 A DE 3911874A DE 3911874 A DE3911874 A DE 3911874A DE 3911874 A1 DE3911874 A1 DE 3911874A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
weight
wire
copper alloy
strip
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE3911874A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3911874C2 (de
Inventor
Kenji Kubozono
Takashi Nakajima
Takefumi Itho
Kimio Hashizume
Shinichi Iwase
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP63089383A external-priority patent/JPH01263243A/ja
Priority claimed from JP63288041A external-priority patent/JPH0733563B2/ja
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE3911874A1 publication Critical patent/DE3911874A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3911874C2 publication Critical patent/DE3911874C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4821—Flat leads, e.g. lead frames with or without insulating supports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49579—Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/43—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • H01L2224/438—Post-treatment of the connector
    • H01L2224/4383—Reworking
    • H01L2224/43847—Reworking with a mechanical process, e.g. with flattening of the connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • H01L2224/438—Post-treatment of the connector
    • H01L2224/43848—Thermal treatments, e.g. annealing, controlled cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45014—Ribbon connectors, e.g. rectangular cross-section
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupferlegierung für elektronische Einrichtungen, wie Leiterplatten oder Verbindungselemente in integrierten Schaltungen und ein Verfahren zum Herstellen eines Drahtes oder eines Streifens aus einer Kupferlegierung für die elektronischen Einrichtungen.
Für elektronische Einrichtungen werden Werkstoffe bevorzugt, welche exzellente Korrosions- und Hitzebeständigkeits- Eigenschaften sowie hohe Zugfestigkeit und große elektrische Leitfähigkeit aufweisen, um den Bestrebungen nach Miniaturisierung der Einrichtungen und nach Zuverlässigkeit Rechnung zu tragen. Als Werkstoffe für Leiterplatten in integrierten Schaltungen werden hauptsächlich Werkstoffe auf Eisenbasis, wie Fe-42% Ni, und Werkstoffe auf der Kupferbasis eingesetzt.
In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Werkstoffen auf Kupferbasis gestiegen, weil diese gute Kühlungseigenschaften in hoch integrierten elektronischen Einrichtungen haben. Auf der anderen Seite erfordert die Miniaturisierung der Einrichtungen dünne Werkstoffe der Kupferserie. Die Werkstoffe auf Kupferbasis können jedoch keine ausreichende Festigkeit sicherstellen. Aus diesem Grund sind die Werkstoffe auf Eisenbasis, wie Fe-42% Ni, für IC-Pakete des QFP-Typs verwendet worden. Im Hinblick auf die beschriebene Entwicklung ist eine Prüfung vorgeschrieben, ob ein Werkstoff die gleiche Festigkeit wie Fe-42% Ni, d. h. eine Zugfestigkeit von 70 kg/mm² und die gleiche elektrische Leitfähigkeit von 30% IACS (International Association of Classification Society) hat. Ferner sollte ein Werkstoff, der als Leiter verwendet wird, gute Federungseigenschaften sowie die gleiche elektrische Leitfähigkeit wie eine Phosphor-Bronze-Legierung und eine größere Festigkeit als diese haben.
Bisher sind als Kupferlegierungen für elektronische Einrichtungen eine Cl9400-Legierung (Copper Development Association), eine hochleitfähige Legierung, wie Cu-0,1% Sn, Cu-0,1% Fe (Zugfestigkeit ca. 50 kg/mm² oder darunter und elektrische Leitfähigkeit 60% IACS oder darüber) und eine Phosphor-Bronze-Legierung (mit derselben Festigkeit wie Fe-42% Ni und einer elektrischen Leitfähigkeit von 20% IACS oder mehr) verwendet worden. Ferner ist eine Berryllium-Kupfer- Legierung als hochfester Werkstoff verwendet worden. Dieser ist jedoch teuer.
Somit haben die herkömmlichen Werkstoffe für Leiterplatten und Leiter sowohl Vorteile als auch Nachteile im Hinblick auf die elektrische Leitfähigkeit, die Festigkeit und die Kosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupferlegierung zu schaffen, die sowohl die Anforderungen an die elektrische Leitfähigkeit und die Festigkeit erfüllt als auch dazu geeignet ist, in elektronischen Einrichtungen verwendet zu werden. Ferner soll ein Verfahren zum Herstellen eines Drahtes oder eines Streifens einer Kupferlegierung für elektronische Einrichtungen geschaffen werden.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einer Kupferlegierung nach Anspruch 1 bzw. einem Verfahren nach Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.
Fällt der Anteil von Nickel unter 1,0 Gew.-%, wird wenig intermetallische Verbindung erzeugt und die Festigkeitsverbesserung ist gering. Wenn der Nickelanteil 8 Gew.-% übersteigt, steht die Verbesserung der Festigkeit in keinem Verhältnis zu der Menge des Zusatzes. Darüber hinaus sinken die Verarbeitbarkeit und die elektrische Leitfähigkeit, und die Hitzebeständigkeit im Hinblick auf Löten und Plattieren wird verschlechtert. Was die Verhältnisse von Ni, P uns Si zueinander angeht, werden größte Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit erreicht, wenn das Verhältnis Ni : P etwa 5 : 1 und das Verhältnis Ni : Si etwa 4 : 1 betragen. Die genannten Gewichtsverhältnisse entsprechen im wesentlichen Ni₅P₂ und Ni₂Si als intermetallische Verbindungen. Die Mengen von P und Si werden von den genannten Gewichtsverhältnissen bestimmt.
Zn wird beigegeben, um das unerwünschte Phänomen zu eliminieren, daß eine Lötschicht bei hoher Temperatur bei und nach dem Löten oder der Lötbeschichtung abblättert. Die Untergrenze der Menge eines Zn-Zusatzes beträgt 0,03 Gew.-%. Die Obergrenze liegt bei 0,5 Gew.-%. Die Obergrenze ist im Hinblick auf die Spannungskorrosions-Eigenschaften festgelegt. Die obere Grenze des Sauerstoffanteils beträgt 20 ppm. Dieser Wert wurde im Hinblick darauf festgelegt, daß eine Ag-Plattierung auf ein Substrat aufgebracht wurde, worauf eine Wärmebehandlung bei 450°C für 5 Minuten erfolgte, wobei keine Wölbung beobachtet werden konnte.
Nachstehend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch die einzelnen Schritte verschiedener Ausführungsbeispiele des Verfahrens zum Herstellen eines Drahtes oder eines Streifens einer Kupferlegierung nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt die Verfahrensschritte nach Anspruch 4.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 1 oder 2 wird ein Draht einer Kupferlegierung verwendet, welche 1,0 Gew.-% bis 8 Gew.-% Ni, 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% P, 0,06 Gew.-% bis 1 Gew.-% Si, Rest Cu und unvermeidliche Verunreinigungen umfaßt.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 3 wird ein Draht W einer Kupferlegierung verwendet, welche 1,0 Gew.-% bis 8 Gew.-% Ni, 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% P, 0,06 Gew.-% bis 1 Gew.-% Si, 0,03 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Zn sowie Cu und unvermeidliche Verunreinigungen umfaßt. Bei beiden Verfahren wird der Draht W wiederholt einer Kaltverarbeitung und einer Wärmebehandlung unterzogen. Der Draht wird einer Temperatur von 750°C-950°C für mehr als 1 Minute ausgesetzt (Schritt A), bevor das abschließende Walzen erfolgt. Daraufhin wird der Draht in Schritt B in Wasser oder Öl abgeschreckt. Nach Schritt B kann eine Kaltverarbeitung nach Schritt C erfolgen. In Schritt D wird eine Wärmebehandlung bei 350°C-500°C für mehr als 10 Minuten vorgenommen. Falls nötig, kann in Schritt G eine Kaltbearbeitung durchgeführt werden. Die Schritte D und G können mehr als zweimal durchlaufen werden.
Fig. 2 bezieht sich auf ein Verfahren nach Anspruch 5.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 1 oder 2 wird ein Draht W einer Kupferlegierung verwendet, welcher 1,0 Gew.-% bis 8 Gew.-% Ni, 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% P, 0,06 Gew.-% bis 1 Gew.-% Si sowie Cu und unvermeidliche Verunreinigungen beinhaltet. Bei dem Verfahren nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 3, wird ein Draht W einer Kupferlegierung verwendet, welcher 1,0 Gew.-% bis 8 Gew.-% Ni, 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% P, 0,06 Gew.-% bis 1 Gew.-% Si, 0,03 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Zn sowie Cu und unvermeidliche Verunreinigungen beinhaltet.
Bei dem Verfahren wird der Draht einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 750°C bis 950°C für mehr als 1 Minute unterzogen (Schritt A), bevor das abschließende Walzen erfolgt. Dann wird der Draht mit einer Abkühlrate von 4°C/min oder weniger in Schritt B₂ abgekühlt. Somit ist ein Draht aus einer Kupferlegierung für eine elektronische Einrichtung erzeugt.
Fig. 3 zeigt Verfahren nach Anspruch 6.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 6 in Verbindung mit Anspruch 1 oder 2 wird ein Draht W einer Kupferlegierung verwendet, welche 1,0 Gew.-% bis 8 Gew.-% Ni, 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% P, 0,06 Gew.-% bis 1 Gew.-% Si sowie Cu und unvermeidliche Verunreinigungen beinhaltet. Bei dem Verfahren nach Anspruch 6 in Verbindung mit Anspruch 3 wird ein Draht einer Kupferlegierung verwendet, welche 1,0 Gew.-% bis 8 Gew.-% Ni, 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% P, 0,06 Gew.-% bis 1 Gew.-% Si, 0,03 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Zn sowie Cu und unvermeidliche Verunreinigungen beinhaltet.
Bei beiden Verfahren wird der Draht abwechselnd einer Kaltbearbeitung und einer Wärmebehandlung unterzogen. In diesem Fall wird die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 750°C bis 950°C für mehr als 1 Minute durchgeführt, bevor das Fertigwalzen erfolgt (Schritt A). Dann wird der Draht mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 1°C/min oder mehr abgekühlt, bis 500°C erreicht (Schritt B₂) sind. Dann wird die Temperatur für mindestens 1 Stunde in einen Bereich von 500°C bis 350°C gehalten oder der Draht wird langsam innerhalb dieses Temperaturbereichs abgekühlt. Somit ist ein Draht einer Kupferlegierung für eine elektronische Einrichtung erzeugt.
Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Beispiele Nr. 1-6 und Vergleichsbeispiele Nr. 1-5
Proben Nr. 1 bis Nr. 11 mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen sind folgendermaßen hergestellt worden. Alle Zusammensetzungen nach Tabelle 1 wurden in einem elektrischen Hochfrequenzofen erschmolzen. Das geschmolzene Material wurde in eine Gießform mit einer Dicke von 20 mm gegeben. Die Oberflächen der einzelnen Barren wurden abgeschabt, und die Barren wurden abwechselnd kaltgewalzt und erhitzt. Nach dem abschließenden 50%igen Kaltwalzen wurde jeder Barren zu einer Probe aus plattenartigem Werkstoff mit einer Dicke von 0,25 mm verarbeitet. Vor dem Fertigwalzen wurde jede Probe für 30 Minuten auf 800°C erwärmt und anschließend in Wasser abgeschreckt. Daraufhin wurde jede Probe bei 400°C für 2 Stunden angelassen.
Die physikalischen Eigenschaften der Proben Nr. 1 bis Nr. 11 sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß Proben, welche Si beinhalten, höhere Spannungen aushalten als Proben, welche nur Cu, Ni und P umfassen. Allgemein wird die Festigkeit verbessert, wenn die Anteile von Ni, P und Si steigen. Wenn die Anteile dieser Elemente aber zu groß werden, sinkt jedoch die elektrische Leitfähigkeit. Demzufolge werden die Anteile von Ni, P und Si wie nach der Erfindung beschrieben festgelegt, um die Anforderungen sowohl an die Festigkeit als auch an die elektrische Leitfähigkeit zu erfüllen.
Was den O₂-Anteil betrifft, so ist bei den Erwärmungstests eine Wölbung der aufgebrachten Schicht in denjenigen Proben (Nr. 7 und 10) festgestellt worden, welche einen Sauerstoffanteil von mehr als 20 ppm haben. Demzufolge wird erfindungsgemäß die Obergrenze für den Sauerstoffanteil auf 20 ppm festgelegt.
Die Wärmebeständigkeit bei der Lötung sinkt, wenn die Anteil von Ni, P und Si steigen. Durch Vergleichen der Proben Nr. 5 und Nr. 11 miteinander ergibt sich, daß bei der Probe Nr. 11 mit 0,15 Gewichts-% Zn die Wärmebeständigkeit beim Löten besser ist. Auf der anderen Seite steigt bei der Probe Nr. 9 mit viel Zn die Empfindlichkeit gegen Spannungskorrosion. Demzufolge wird erfindungsgemäß der Anteil von Zn auf einen Bereich von 0,03 Gewichts-% bis 0,5 Gewichts-% festgelegt.
Die Kupferlegierung mit Ni, P und Si nach der Erfindung hat eine hohe Festigkeit und exzellente elektrische Leitfähigkeit. Demzufolge ist sie geeignet für die Miniaturisierung von Teilen elektronischer Einrichtungen. Sie kann in weiten Bereichen verwendet werden, nicht nur bei Platinen von integrierten Schaltungen sondern auch bei Verbindungen, Relais, Schaltern usw. Ferner hat die Kupferlegierung mit Zn höhere Festigkeit und eine exzellente Wärmebeständigkeit.
Beispiele Nr. 7 bis 15 und Vergleichsbeispiele Nr. 6 und 7
Eine Cu-Ni-P-Si-Legierung und eine Cu-Ni-P-Si-Zn- Legierung mit einer Zusammensetzung gemäß Tabelle 2 sind verwendet worden, um Drähte aus einer Kupferlegierung mittels der Verfahren nach Tabelle 2 herzustellen.
Proben Nr. 12 bis 23 wurden folgendermaßen hergestellt. Die einzelnen Bestandteile für die Proben Nr. 12 bis 23 sind in einem elektrischen Hochfrequenzofen geschmolzen worden und das geschmolzene Material ist in eine Gießform mit einer Dicke von 20 mm gegossen worden, um Barren herzustellen. Die Oberflächen der Barren sind abgeschabt worden und die Barren sind wiederholt einem Kaltwalz- und einem Erwärmungsprozeß unterzogen worden, um die Proben herzustellen. Dann sind die Proben den abschließenden 50%-Walzbearbeitungen unterzogen worden, um plattenähnlichen Werkstoff mit einer Dicke von 0,25 mm zu erzeugen. Die Bedingungen für die Wärmebehandlung und andere Verarbeitungen sind in Tabelle 2 angegeben.
In Beispiel 7 für Probe Nr. 12, Beispiel 9 für Probe Nr. 14, Beispiel 12 für Probe Nr. 17 und Beispiel 13 für Probe Nr. 18 sind die Kupferlegierungsplatten mit einer Dicke von 0,5 mm jeweils für 30 Minuten auf 800°C erwärmt worden, gefolgt von Abschreckung in Wasser. Danach sind die Kupferlegierungsplatten kaltgewalzt worden, um deren Dicke auf 0,25 mm zu reduzieren. Dann sind die Platten für 2 Stunden auf 450°C erhitzt und danach sehr langsam in dem Heizofen abgekühlt worden.
In Beispiel 8 für Probe 13 ist die Probe wie in Beispiel 7 erhitzt worden, gefolgt von Abschrecken in Wasser. Dann ist sie für 2 Stunden auf 450°C erhitzt und danach sehr langsam in dem Heizofen abgekühlt worden. Anschließend ist sie kaltgewalzt worden, um die Dicke auf 0,25 mm zu reduzieren.
In Beispiel 10 für Probe 15 und Beispiel 15 für Probe 20 sind die Proben jeweils wie nach Beispiel 7 erhitzt worden, gefolgt vom langsamen Abkühlen mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 2,5°C/min innerhalb des Heizofens. Dann ist die Dicke mittels Kaltbearbeitung auf 0,25 mm reduziert worden.
In den Beispielen 11 und 16 für die Proben 16 und 21 sind die Proben wie in Beispiel 7 erhitzt worden und nach dem Erhitzen für 30 Minuten gekühlt worden, bis die Temperatur 450°C erreicht war. Die Temperatur wurde dann für 2 Stunden auf 450°C gehalten. Danach sind sie langsam innerhalb des Heizofens abgekühlt worden. Daraufhin ist die Dicke der Proben mittels Kaltwalzens auf 0,25 mm reduziert worden.
Im Beispiel 14 für Probe 19 ist die Probe mit einer Dicke von 1,5 mm für 30 Minuten auf 800°C erhitzt worden, gefolgt von einem Abschrecken in Wasser. Mittels Kaltwalzens ist die Dicke auf 0,5 mm reduziert worden. Dann ist die Kupferlegierung für 2 Stunden auf 450°C erhitzt und danach innerhalb des Heizofens langsam abgekühlt worden. Daraufhin wurde sie kaltgewalzt walzt, um die Dicke auf 0,25 mm zu reduzieren.
Als Vergleichsbeispiel 6 ist Probe Nr. 22 mit einer Dicke von 0,5 mm für 1 Stunde auf 700°C erhitzt worden, gefolgt von Abschrecken in Wasser. Zur Reduzierung der Dicke auf 0,25 mm ist sie daraufhin kaltgewalzt worden.
Als Vergleichsbeispiel 7 ist Proben 23 wie Vergleichsbeispiel 6 behandelt worden. Zusätzlich wurde sie für 2 Stunden auf 450°C erhitzt und langsam innerhalb des Heizofens abgekühlt.
Für die Proben Nr. 12 bis 23 ist die Zugfestigkeit und die elektrische Leitfähigkeit gemessen worden. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
Wie Tabelle 2 zu entnehmen ist, weisen die Proben der Beispiele 7 bis 15 höhere Festigkeit als die Proben der Vergleichsbeispiele 6 und 7 auf.
Beim abschließenden Walzen kann der Kupferlegierungs- Werkstoff auf eine Temperatur von 150°C bis 450°C für mehr als 3 min erhitzt werden, um die Deformationen infolge des Walzens rückgängig zu machen. Dies führt zu einer Verbesserung der Federungseigenschaften und der Verarbeitbarkeit des Werkstoffs.
Durch Wärmebehandlung einer Cu-Ni-P-Si-Legierung oder einer Cu-Ni-P-Si-Zn-Legierung mit einer bestimmten Zusammensetzung kann ein Draht aus einer Kupferlegierung mit hoher Festigkeit und guter elektrischer Leitfähigkeit erhalten werden. Der erfindungsgemäße Draht aus Kupferlegierung ist für die Miniaturisierung elektronischer Einrichtungen sehr geeignet.

Claims (6)

1. Kupferlegierung für elektronische Einrichtungen, gekennzeichnet durch 1,0 Gewichts-% bis 8 Gewichts-% Ni, 0,1 Gewichts-% bis 0,8 Gewichts-% P, 0,06 Gewichts-% bis 1 Gewichts-% Si, Rest Cu und unvermeidliche Verunreinigungen.
2. Kupferlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffanteil 20 ppm oder weniger beträgt.
3. Kupferlegierung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch 0,03 Gewichts-% bis 0,5 Gewichts-% Zn.
4. Verfahren zum Herstellen eines Drahts oder Streifens aus einer Kupferlegierung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Erwärmen des Drahtes oder Streifens auf eine Temperatur von 750°C bis 950°C für länger als 1 min vor dem Fertigwalzen, Abschrecken in Wasser oder Öl und Erwärmen des abgeschreckten Drahtes oder Streifens auf eine Temperatur von 350°C bis 500°C für länger als 10 min.
5. Verfahren zum Herstellen eines Drahtes oder Streifens aus einer Kupferlegierung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Erwärmen eines Drahtes oder Streifens auf eine Temperatur von 750°C bis 950°C für länger als 1 min vor dem Fertigwalzen und langsames Abkühlen des Drahtes oder Streifens mit einer Geschwindigkeit von 4°C/min oder weniger.
6. Verfahren zum Herstellen eines Drahtes oder Streifens aus einer Kupferlegierung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Erwärmen des Drahtes oder Streifens auf eine Temperatur von 750°C bis 950°C für länger als 1 min vor dem Fertigwalzen, Abkühlen des Drahtes oder Streifens mit einer Geschwindigkeit von 1°C/min oder mehr auf 500°C, und Halten der Temperatur oder langsames Abkühlen des Drahtes oder Streifens für mindestens 1 h innerhalb eines Temperaturbereichs von 500°C bis 350°C.
DE3911874A 1988-04-12 1989-04-11 Kupferlegierung für elektronische Einrichtungen Expired - Fee Related DE3911874C2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63089383A JPH01263243A (ja) 1988-04-12 1988-04-12 電子機器用銅合金
JP63288041A JPH0733563B2 (ja) 1988-11-15 1988-11-15 電子機器用銅合金条の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3911874A1 true DE3911874A1 (de) 1989-10-26
DE3911874C2 DE3911874C2 (de) 1994-01-27

Family

ID=26430800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3911874A Expired - Fee Related DE3911874C2 (de) 1988-04-12 1989-04-11 Kupferlegierung für elektronische Einrichtungen

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR930006292B1 (de)
DE (1) DE3911874C2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3136427A4 (de) * 2014-04-21 2018-03-14 Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd. Verbindungsdraht für halbleiterbauelement

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2155405A (en) * 1938-04-28 1939-04-25 Chase Brass & Copper Co Electrical conductor
US2155407A (en) * 1938-04-28 1939-04-25 Chase Brass & Copper Co Electrical conductor
DE3417273A1 (de) * 1984-05-10 1985-11-14 Poong San Metal Corp., Incheon Kupfer-nickel-legierung fuer elektrisch leitendes material, insbesondere fuer integrierte schaltkreise

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2155405A (en) * 1938-04-28 1939-04-25 Chase Brass & Copper Co Electrical conductor
US2155407A (en) * 1938-04-28 1939-04-25 Chase Brass & Copper Co Electrical conductor
DE3417273A1 (de) * 1984-05-10 1985-11-14 Poong San Metal Corp., Incheon Kupfer-nickel-legierung fuer elektrisch leitendes material, insbesondere fuer integrierte schaltkreise

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3136427A4 (de) * 2014-04-21 2018-03-14 Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd. Verbindungsdraht für halbleiterbauelement
US10950570B2 (en) 2014-04-21 2021-03-16 Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd. Bonding wire for semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
KR890016194A (ko) 1989-11-28
DE3911874C2 (de) 1994-01-27
KR930006292B1 (ko) 1993-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10065735B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Kupferlegierung für ein Verbindungsstück und durch das Verfahren erhältliche Kupferlegierung
DE3631119C2 (de)
DE102007040822B4 (de) Kupferlegierung und Verfahren zu deren Herstellung
DE10125586B4 (de) Kupferlegierung zur Verwendung in elektrischen und elektronischen Teilen
DE10147968B4 (de) Kupferlegierung von hoher mechanischer Festigkeit
DE102006010760B4 (de) Kupferlegierung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE3629395A1 (de) Kupferlegierung fuer elektronische bauteile und verfahren zu ihrer herstellung
DE102011013399B4 (de) Hochfestes Kupferlegierungsmaterial mit hoher Wärmebeständigkeit
DE3429393A1 (de) Kupferlegierung mit hoher festigkeit und hoher leitfaehigkeit
DE3634495A1 (de) Kupferlegierung und verfahren zu ihrer herstellung
DE102017003011A1 (de) Kupferlegierungsblechwerkstoff und herstellungsverfahren für einen kupferlegierungsblechwerkstoff
DE3520407C2 (de) Verfahren zur thermomechanischen Behandlung von kobalthaltigen Kupfer-Beryllium-Legierungen
DE2350389A1 (de) Verfahren zur behandlung einer kupfernickel-zinn-legierung sowie dabei erzeugte zusammensetzungen und produkte
DE3725830A1 (de) Kupferlegierung fuer elektronische instrumente
DE19931803C2 (de) Kupferlegierung für Anschlüsse und Verbinder und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102004053346A1 (de) Erweichungsbeständige Kupferlegierung und Verfahren zum Bilden eines Bleches davon
DE112019000657T5 (de) Kupferlegierungsplatte und verfahren zu deren herstellung
DE3530736C2 (de)
DE3432226C1 (de) Kupfer-Nickel-Zinn-Titan-Legierung,Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung
DE112005001271T5 (de) Kupferlegierung für elektrische und elektronische Geräte
DE3522118A1 (de) Verfahren zur herstellung von kupfer-beryllium-legierungsmaterial sowie danach hergestellte teile
DE2948916C2 (de) Kupfer-Zinn-Legierung, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung
DE112017004929T5 (de) Blechmaterial aus Kupferlegierung und Verfahren zur Herstellung desselben
DE2700275A1 (de) Elektrisches anschlusselement, insbesondere kontaktfeder
DE3729509C2 (de) Verbesserte Kupferlegierung, insbesondere für die Herstellung elektronischer Bauteile

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee