JP2008024994A

JP2008024994A - プレス打ち抜き性に優れた電気電子部品用銅合金板

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Publication number: JP2008024994A
Application number: JP2006199777A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ariga; 康博有賀; Ryoichi Ozaki; 良一尾▲崎▼; Yosuke Miwa; 洋介三輪
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2026-07-21
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Abstract

【課題】高強度化と優れたプレス打ち抜き性とを両立させたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体装置用リードフレームの素材として好適なＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅βをそのピーク高さＨで割った値が０．０１５以上となるような転位密度を有することによって、せん断面率を低下させ、高強度で、かつ、スタンピング加工の際のプレス打ち抜き性を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高強度で、かつ、スタンピング加工の際のプレス打ち抜き性に優れたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金板に関し、例えば、半導体装置用リードフレームの素材として好適な銅合金板に関する。本発明の銅合金板は、半導体装置用リードフレーム以外にも、その他の半導体部品、プリント配線板等の電気・電子部品材料、開閉器部品、ブスバー、端子・コネクタ等の機構部品など様々な電気電子部品用として好適に使用される。ただ、以下の説明では、代表的な用途例として、半導体部品であるリードフレームに使用する場合を中心に説明を進める。

半導体リードフレーム用銅合金としては、従来よりＦｅとＰとを含有する、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金が一般に用いられている。これらＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金としては、例えば、Ｆｅ：０．０５〜０．１５％、Ｐ：０．０２５〜０．０４０％を含有する銅合金（Ｃ１９２１０合金）や、Ｆｅ：２．１〜２．６％、Ｐ：０．０１５〜０．１５％、Ｚｎ：０．０５〜０．２０％を含有する銅合金（ＣＤＡ１９４合金）が例示される。これらのＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金は、銅母相中にＦｅ又はＦｅ−Ｐ等の金属間化合物を析出させると、銅合金の中でも、強度、導電性および熱伝導性に優れていることから、国際標準合金として汎用されている。

近年、電子機器に用いられる半導体装置の大容量化、小型化、高機能化に伴い、半導体装置に使用されるリードフレームの小断面積化が進み、より一層の強度、導電性、熱伝導性が要求されている。これに伴い、これら半導体装置に使用されるリードフレームに用いられる銅合金板にも、より一層の高強度化、熱伝導性が求められている。

その一方で、これら高強度化した銅合金板には、前記小断面積化したリードフレームへの加工性も求められる。具体的には、銅合金板はリードフレームへスタンピング加工されるために、銅合金板には、優れたプレス打ち抜き性が求められる。この要求は、リードフレーム以外の用途でも、銅合金板がプレス打ち抜きされて加工される用途では同じである。

Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板において、プレス打ち抜き性を向上させる手段は、従来から、Ｐｂ、Ｃａなどの微量添加や、破断の起点となる化合物を分散させるなどの化学成分を制御する手段や、結晶粒径などを制御する手段が汎用されてきた。

しかし、これらの手段は、制御自体が困難であったり、他の特性を劣化させたり、また、それゆえに製造コストの上昇につながるなどの問題を有していた。

これに対して、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の組織に着目して、プレス打ち抜き性や曲げ加工性を向上させることが提案されている。例えば、特許文献１では、Ｆｅ：０．００５〜０．５ｗｔ％、Ｐ：０．００５〜０．２ｗｔ％を含み、必要に応じてさらにＺｎ：０．０１〜１０ｗｔ％、Ｓｎ：０．０１〜５ｗｔ％のいずれか一方又は双方を含み、残部Ｃｕと不可避不純物からなるＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板が開示されている。そして、特許文献１では、この銅合金板の結晶方位の集積度を制御することにより、プレス打抜き性を向上させている（特許文献１参照）。

より具体的に、特許文献１では、この集積度制御を、銅合金板が再結晶し、組織の結晶粒径が大きくなるにしたがって、板表面への｛２００｝、｛３１１｝面の集積割合が増し、圧延すると｛２２０｝面の集積割合が増してくることを利用して行なっている。そして、特徴的には、｛２００｝、｛３１１｝面に対して、板表面への｛２２０｝面の集積割合を増してプレス打抜き性を向上させようとしている。より具体的には、この板表面における｛２００｝面からのＸ線回折強度をＩ[200] 、｛３１１｝面からのＸ線回折強度をＩ[311] 、｛２２０｝面からのＸ線回折強度をＩ[220] としたとき、［Ｉ[200] ＋Ｉ[311] ］／Ｉ[220] ＜０．４の式を満たすこととしている。

特許文献２では、プレス打ち抜き性を向上させるために、銅合金板の（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）と、（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２２０）との比、Ｉ（２００）／Ｉ（２２０）が０．５以上１０以下であるか、または、Ｃｕｂｅ方位の方位密度：Ｄ（Ｃｕｂｅ方位）が１以上５０以下であること、あるいは、Ｃｕｂｅ方位の方位密度：Ｄ（Ｃｕｂｅ方位）とＳ方位の方位密度：Ｄ（Ｓ方位）との比：Ｄ（Ｃｕｂｅ方位）／Ｄ（Ｓ方位）が０．１以上５以下であることが提案されている（特許文献２参照）。

また、特許文献３では、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の曲げ加工性を向上させるために、（２００）面のＸ線回折強度と（３１１）面のＸ線回折強度との和と、（２２０）面のＸ線回折強度との比、〔Ｉ（２００）＋Ｉ（３１１）〕／Ｉ（２２０）を０．４以上とすることが提案されている（特許文献３参照）。

更に、特許文献４では、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の屈曲性を向上させるために、Ｉ（２００）／Ｉ（１１０）を１．５以下とすることが提案されている（特許文献４参照）。
特開平２０００−３２８１５８号公報 (全文) 特開２００２−３３９０２８号公報 (全文）特開２０００−３２８１５７号公報 (特許請求の範囲) 特開２００６−６３４３１号公報 (特許請求の範囲)

前記した特許文献１や２では、板表面への｛２２０｝面や｛２００｝面の集積割合を増して、プレス打ち抜き性を向上させている。これらの特定面の集積割合を増すことによって、確かに、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板のプレス打ち抜き性は向上する。

しかし、前記リードフレームの小断面積化は、益々進み、リード幅（０．５ｍｍ→０．３ｍｍ）や板厚（０．２５ｍｍ→０．１５ｍｍ）も益々小さくなって、高強度化したＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板への、スタンピング加工時のプレス打ち抜き性向上の要求はより厳しくなっている。

このため、前記した特許文献１や２のような組織の集積割合制御によるプレス打ち抜き性向上効果では、この要求されるプレス打ち抜き性を満たさなくなっている。また、前記した特許文献１や２で行なっている、銅合金板にリードを打抜き、その際のばり高さをＳＥＭ観察にて測定するプレス打ち抜き性の試験条件では、高強度化したＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の前記要求されるプレス打ち抜き性を正確に評価できなくなっている。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、高強度化と、優れたプレス打ち抜き性とを両立させたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板を提供することである。

この目的を達成するために、プレス打ち抜き性に優れた本発明電気電子部品用銅合金板の要旨は、質量％で、Ｆｅ：０．０１〜０．５０％、Ｐ：０．０１〜０．１５％を各々含有する銅合金板であって、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上であることとする。

本発明銅合金板は、高強度を達成するために、更に、質量％で０．００５〜５．０％のＳｎを、あるいは、はんだ及びＳｎめっきの耐熱剥離性改善のために、更に、質量％で０．００５〜３．０％のＺｎを、各々含有しても良い。

本発明銅合金板は、高強度の目安として、引張強度が５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上であることが好ましい。なお、導電率は板の強度に相関するものであり、本発明でいう高導電率とは、高強度な割りには導電率が比較的高いという意味である。

本発明銅合金板は、更に、質量％で、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａのうち１種又は２種以上を合計で０．０００１〜１．０％含有しても良い。

本発明銅合金板は、更に、質量％で、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち１種又は２種以上を合計で０．００１〜１．０％含有しても良い。

本発明銅合金板は、更に、質量％で、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａのうち１種又は２種以上を合計で０．０００１〜１．０％と、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち１種又は２種以上を合計で０．００１〜１．０％とを各々含有するとともに、これら含有する元素の合計含有量を１．０％以下として、含有しても良い。

本発明銅合金板は、更に、Ｈｆ、Ｔｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｐｄ、Ｗ、Ｓ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂ、ミッシュメタルの含有量を、これらの元素全体の合計で０．１質量％以下とすることが好ましい。

本発明の銅合金板は、様々な電気電子部品用に適用可能であるが、特に、半導体部品である半導体リードフレーム用途に使用されることが好ましい。

本発明では、前記した特許文献１や２などと同様に、板表面の特定結晶方位からのＸ線回折強度を規定して、集合組織を制御しているように見える。しかし、特許文献１や２は、実質的には、結晶の配向性を規定するものであって、銅合金板にリードを打抜く際のばり高さを小さく（低く）するために｛２２０｝面の集積割合を高めようとするものである。

ただ、もともとランダムな方位を有している銅合金において、特定の方位の集積割合だけを増加させるには大きな限界がある。これは、特許文献１や２などの｛２２０｝面や、本発明で規定する｛３１１｝面などの結晶方位を選択しようと同じである。これが、前記した特許文献１や２のような組織の集積割合制御によるプレス打ち抜き性向上効果では、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板に要求されるプレス打ち抜き性を満たさなくなっている原因でもある。

これに対して、本発明では、従来のような特定の方位（結晶方位）の集積割合ではなく、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板組織の転位密度を制御する。即ち、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板組織の転位密度を高くして、プレス打ち抜き性を向上させる。本発明者らの知見によれば、この転位密度は、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の圧延条件によって、その導入量を制御することが可能で、かつ、この転位密度制御によるプレス打ち抜き性の向上効果が大きい。

ただ、この転位密度は、非常にミクロな問題であるので、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板組織に導入された転位密度を直接観察、あるいは定量化することは非常に困難である。しかし、本発明者らの知見によれば、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板組織に導入されたこの転位密度は、Ｘ線回折強度ピークの半価幅、それも、半価幅をＸ線回折強度ピーク高さで割った値と非常に良く相関する。この場合、どのＸ線回折強度ピークでも、等しくこの転位密度とは相関する。ただ、本発明で規定している板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークが、他の面からのＸ線回折強度ピークに比べて、半価幅を割るべきＸ線回折強度ピークがあまり大きく（高く）なく、半価幅もそれなりにあるため、Ｘ線回折強度ピークの半価幅を高さで割った値の信頼性が高い。したがって、本発明では、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークによって、この転位密度を、間接的にではあるが、正確かつ再現性あるかたちで規定、定量化する。

このように、本発明では、転位密度量と密接に相関する、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅で、この転位密度量を規定し、プレス打ち抜き性を向上させ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板に要求されるプレス打ち抜き性を満足する。そして、好ましくは、引張強度が５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上である、高強度なＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板のプレス打ち抜き性を向上させる。

以下に、半導体リードフレーム用などとして、必要な特性を満たすための、本発明Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板における各要件の意義や実施態様を具体＋的に説明する。

（半価幅）
本発明では、プレス打ち抜き性を向上させ、要求されるプレス打ち抜き性を満足するために、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上であるような、一定量以上の転位密度を有することとする。これによって、より具体的には、引張強度が５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上である高強度のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板のプレス打ち抜き性を向上させることができる。

このＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５未満では、板に導入されている転位密度が少なくなり、従来の転位密度が少なくいＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板と大差がなくなり、プレス打ち抜き性が低下するか、向上しない。

この半価幅は、周知の通り、図１に模式的に示すように、縦軸：Ｘ線回折強度、横軸：角度（２θ）で表されるＸ線回折強度ピーク（高さＨ）の、半分の位置（高さＨ／２）におけるＸ線回折強度ピークの幅（β）として定義される。因みに、この半価幅は、通常は、金属表面の結晶性や非結晶性、結晶子サイズ、格子歪みを判別、定量化するために用いられる。これに対して本発明では、前記した通り、直接観察あるいは定量化することができない転位密度を、この転位密度と非常に良く相関する、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅βをそのピーク高さＨで割った値によって規定する。なお、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板表面のＸ線回折強度ピークとしては、他の｛２２０｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅（β）やそのピーク高さ（Ｈ）が最も大きい。しかし、Ｘ線回折強度ピークの高さが大きい（高い）と、半価幅を割るそのピーク高さも大きくなり、Ｘ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値として小さくなり過ぎ、値自体の誤差が多くなり再現性に乏しくなる。このため、本発明では、Ｘ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が大きい（ピーク高さが大きくなく、半価幅がそれなりに大きい）、｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークを採用した。

したがって、本発明では、あくまで板への転位密度の導入状態を問題にするのであって、前記した特許文献１や２のような、板表面の特定結晶面のＸ線回折強度ピークで、組織の集積割合、板表面の結晶粒径、あるいは圧延集合組織を制御するものではない。言い換えると、これらの板表面の特定結晶面のＸ線回折強度ピークでは、あるいは、組織の集積割合、板表面の結晶粒径、あるいは圧延集合組織などの制御では、板への転位密度の導入状態を規定も制御もできない。

（転位密度の導入）
Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上であるような転位密度を導入するためには、後述する通り、最終冷間圧延での導入歪み量を大きくする。即ち、最終冷間圧延における、ロール径を８０ｍｍφ未満の小径ロールとするか、１パス当たりの圧下率を２０％以上とするか、ロール長さ（ロール幅）を５００ｍｍ以上とする、などの手段を選択して使用するか、組み合わせて使用する。

（せん断面率）
前記した通り、特許文献１や２で行なっている、銅合金板にリードを打抜き、その際のばり高さを測定するプレス打ち抜き性の試験条件では、この要求されるプレス打ち抜き性を正確に評価できなくなっている。

このため、本発明では、銅合金板のリード打ち抜きを模擬したプレス打ち抜きによって設けたリード断面のせん断面率（せん断面比率）によって、プレス打ち抜き性をより正確に評価する。このせん断面率が７５％以下であれば、プレス打ち抜き性が良いと評価できる。勿論、これに、前記ばり高さの測定を加味して、このせん断面率によるプレス打ち抜き性評価を裏付けても良い。

この際、プレス打ち抜き試験におけるせん断面率測定に再現性を持たせるために、再現性を保証できるだけの試験条件を具体的に規定する。即ち、プレス打ち抜き試験は、打ち抜きプレス（クリアランス：５％）により、図２に示すように、幅１ｍｍ×長さ１０ｍｍのリードを、日本工作油製Ｇ−６３１６の潤滑油を用いて、長さ方向が銅合金板１の圧延方向に対し垂直に向くように打抜く。

これによって、打抜き穴２の中心を長さ方向に沿って切断し（切断箇所を破線３で示す）、打抜き穴２の切断面を矢印４の方向から観察し、光学式マイクロスコープを用いた切断面の表面写真から画像解析で求めた。せん断率は切断面におけるせん断面の面積比率（せん断面の面積／切断面の面積）であり、切断面の面積は銅合金板の板厚０．１５ｍｍ×測定幅０．５ｍｍとし、せん断面の面積は測定幅０．５ｍｍの範囲内のせん断面の面積とした。１試料につき穴を３箇所打ち抜き、各穴で３箇所ずつ測定し（合計９箇所）、その平均値を求めた。

(銅合金板の成分組成)
本発明では、半導体リードフレーム用などとして、引張強度が５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上である高強度と、前記したプレス打ち抜き性とを併せて達成する。このために、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板として、質量％で、Ｆｅの含有量が０．０１〜０．５０％の範囲、前記Ｐの含有量が０．０１〜０．１５％の範囲とした、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなる基本組成とする。

この基本組成に対し、Ｚｎ、Ｓｎの一種または二種を、更に下記範囲で含有する態様でも良い。また、その他の選択的添加元素および不純物元素も、これら特性を阻害しない範囲での含有を許容する。なお、合金元素や不純物元素の含有量の表示％は全て質量％の意味である。

（Ｆｅ）
Ｆｅは、Ｆｅ又はＦｅ基金属間化合物として析出し、銅合金の強度や耐熱性を向上させる主要元素である。Ｆｅの含有量が０．０１％未満では、製造条件によっては、上記析出粒子の生成量が少なく、導電率の向上は満たされるものの、強度向上への寄与が不足し、強度が不足する。一方、Ｆｅの含有量が０．５０％を超えると、導電率やＡｇメッキ性が低下する。そこで、導電率を無理に増加させるために、上記析出粒子の析出量を増やそうとすると、逆に、析出粒子の成長・粗大化を招く。このため強度とプレス打ち抜き性が低下する。したがって、Ｆｅの含有量は０．０１〜０．５０％の範囲とする。

（Ｐ）
Ｐは、脱酸作用がある他、Ｆｅと化合物を形成して、銅合金の高強度化させる主要元素である。Ｐ含有量が０．０１％未満では、製造条件によっては、化合物の析出が不十分であるため、所望の強度が得られない。一方、Ｐ含有量が０．１５％を超えると、導電性が低下するだけでなく、熱間加工性やプレス打ち抜き性が低下する。したがって、Ｐの含有量は０．０１〜０．１５％の範囲とする。

（Ｚｎ）
Ｚｎは、リードフレームなどに必要な、銅合金のはんだ及びＳｎめっきの耐熱剥離性を改善する。Ｚｎの含有量が０．００５％未満の場合は所望の効果が得られない。一方、３．０％を超えるとはんだ濡れ性が低下するだけでなく、導電率の低下も大きくなる。したがって、選択的に含有させる場合のＺｎの含有量は、用途に要求される導電率とはんだ及びＳｎめっきの耐熱剥離性とのバランスに応じて（バランスを考慮して）、０．００５〜３．０％の範囲から選択する。

（Ｓｎ）
Ｓｎは、銅合金の強度向上に寄与する。Ｓｎの含有量が０．００１％未満の場合は高強度化に寄与しない。一方、Ｓｎの含有量が多くなると、その効果が飽和し、逆に、導電率の低下を招く。したがって、選択的に含有させる場合のＳｎ含有量は、用途に要求される強度（硬さ）と導電率のバランスに応じて（バランスを考慮して）、０．００１〜５．０％の範囲から選択して含有させることとする。

（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａ量）
Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａは、銅合金の熱間加工性の向上に寄与するので、これらの効果が必要な場合に選択的に含有される。Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａの１種又は２種以上の含有量が合計で０．０００１％未満の場合、所望の効果が得られない。一方、その含有量が合計で１．０％を越えると、粗大な晶出物や酸化物が生成して強度や耐熱性を低下させるだけでなく、導電率の低下も激しくなる。従って、これらの元素の含有量は総量で０．０００１〜１．０％の範囲で選択的に含有させる。

（Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ量）
これらの成分は銅合金の強度を向上させる効果があるので、これらの効果が必要な場合に選択的に含有される。これらの成分の１種又は２種以上の含有量が合計で０．００１％未満の場合、所望の効果か得られない。一方、その含有量が合計で１．０％を越えると、粗大な晶出物や酸化物が生成して、強度や耐熱性を低下させるだけでなく、導電率の低下も激しく、好ましくない。従って、これらの元素の含有量は合計で０．００１〜１．０％の範囲で選択的に含有させる。なお、これらの成分を、上記Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａと共に含有する場合、これら含有する元素の合計含有量は１．０％以下とする。

（Ｈｆ、Ｔｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｐｄ、Ｗ、Ｓ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂ、ミッシュメタル量）
これらの成分は不純物元素であり、これらの元素の含有量の合計が０．１％を越えた場合、粗大な晶出物や酸化物が生成して強度や耐熱性を低下させる。従って、これらの元素の含有量は合計で０．１％以下とすることが好ましい。

(製造条件)
次に、銅合金板組織を上記本発明規定の組織とするための、好ましい製造条件について以下に説明する。本発明銅合金板は、上記転位密度を導入した本発明規定の組織とするための、最終冷間圧延条件などの好ましい条件を除き、通常の製造工程自体を大きく変えることは不要で、常法と同じ工程で製造できる。

即ち、先ず、上記好ましい成分組成に調整した銅合金溶湯を鋳造する。そして、鋳塊を面削後、加熱または均質化熱処理した後に熱間圧延し、熱延後の板を水冷する。

その後、中延べと言われる一次冷間圧延して、焼鈍、洗浄後、更に仕上げ（最終）冷間圧延、低温焼鈍（最終焼鈍、仕上げ焼鈍）して、製品板厚の銅合金板などとする。これら焼鈍と冷間圧延を繰返し行ってもよい。例えば、リードフレーム等の半導体用材料に用いられる銅合金板の場合は、製品板厚が０．１〜０．４ｍｍ程度である。

なお、一次冷間圧延の前に銅合金板の溶体化処理および水冷による焼き入れ処理を行なっても良い。この際、溶体化処理温度は、例えば750 〜1000℃の範囲から選択される。

（最終冷間圧延）
Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上であるような転位密度を導入するためには、後述する通り、最終冷間圧延での導入歪み量を大きくする。即ち、最終冷間圧延における、ロール径を８０ｍｍφ未満の小径ロールとするか、１パス当たりの最小圧下率（冷延率、加工率）を２０％以上とするか、ロール長さ（ロール幅）を５００ｍｍ以上とする、などの手段を選択して使用するか、組み合わせて使用する。

最終冷間圧延におけるロール径が小さ過ぎる、１パス当たりの最小圧下率が小さ過ぎる、ロール長さが短過ぎると、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板に導入される転位密度が不足する可能性が高い。このため、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５未満となり、従来の転位密度が少なくいＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板と大差がなくなり、プレス打ち抜き性が低下するか、向上しない。

最終冷間圧延のパス数は、過少や過多のパス数を避けて、通常の３〜４回のパス数で行なうことが好ましい。また、１パス当たりの圧下率は５０％を超える必要は無く、１パス当たりの各圧下率は、元の板厚、冷延後の最終板厚、パス数、前記１パス当たりの最小圧下率およびこの最大圧下率を考慮して決定される。

（最終焼鈍）
本発明では、最終冷間圧延後に、低温での最終焼鈍を行なうことが好ましい。この最終焼鈍条件は、１００〜４００℃で０．２分以上３００分以下の低温条件とすることが好ましい。通常のリードフレームに用いられる銅合金板の製造方法では、強度が低下するため、歪み取りのための焼鈍（３５０℃×２０秒程度）を除き、最終冷間圧延後に最終焼鈍はしない。しかし、本発明では、前記冷間圧延条件によって、また、最終焼鈍の低温化によって、この強度低下が抑制される。そして、最終焼鈍を低温で行なうことにより、プレス打ち抜き性が向上する。

焼鈍温度が１００℃よりも低い温度や、焼鈍時間が０．２分未満の時間条件、あるいは、この低温焼鈍をしない条件では、銅合金板の組織・特性は、最終冷延後の状態からほとんど変化しない可能性が高い。逆に、焼鈍温度が４００℃を超える温度や、焼鈍時間が３００分を超える時間で焼鈍を行うと、再結晶が生じ、転位の再配列や回復現象が過度に生じ、析出物も粗大化するため、プレス打ち抜き性や強度が低下する可能性が高い。

以下に本発明の実施例を説明する。最終冷間圧延におけるロール径と１パス当たりの最小圧下率を変えて、種々の板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅（転位密度）を有する銅合金薄板を製造した。そして、これら各銅合金薄板の引張強さ、硬さ、導電率、せん断面率などの特性を評価した。これらの結果を表１に示す。

具体的には、表１に示す各化学成分組成の銅合金をそれぞれコアレス炉にて溶製した後、半連続鋳造法で造塊して、厚さ７０ｍｍ×幅２００ｍｍ×長さ５００ｍｍの鋳塊を得た。各鋳塊を表面を面削して加熱後、９５０℃の温度で熱間圧延を行って厚さ１６ｍｍの板とし、７５０℃以上の温度から水中に急冷した。次に、酸化スケールを除去した後、一次冷間圧延（中延べ）を行った。この板を面削後、中間焼鈍を入れながら冷間圧延を４パス行なう最終冷間圧延を行い、次いで３５０℃で２０秒の低温条件で最終焼鈍を行って、リードフレームの薄板化に対応した厚さ０．１５ｍｍの銅合金板を得た。

最終冷間圧延のロール径（ｍｍ）と１パス当たりの最小圧下率（％）を表１に各々示す。なお、最終冷間圧延では４パスとも同じロール径のロールを使用した。また、ロール径を変えても各ロール長さは５００ｍｍと一定にした。

なお、表１に示す各銅合金とも、記載元素量を除いた残部組成はＣｕであり、その他の不純物元素として、Ｈｆ、Ｔｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｐｄ、Ｗ、Ｓ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂ、ミッシュメタルの含有量は、表１に記載の元素を含めて、これらの元素全体の合計で０．１質量％以下であった。

また、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａのうち１種又は２種以上を含む場合は、合計量を０．０００１〜１．０質量％の範囲とし、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち１種又は２種以上を場合は、合計量を０．００１〜１．０質量％の範囲とし、更に、これらの元素全体の合計量も１．０質量％以下とした。

このようにして得た銅合金板に対して、各例とも、銅合金板から試料を切り出し、各試料の転位密度（集合組織）、引張強さ、硬さ、導電率、せん断面率などの特性を評価した。これらの結果を表１に各々示す。

（半価幅の測定）
銅合金板試料について、通常のＸ線回折法により、ターゲットにＣｏを用い、管電圧50kV、管電流200mA 、走査速度2°/min、サンプリング幅0.02°、測定範囲（２θ）30°〜115°の条件で、リガク製Ｘ線回折装置を用いてX線回折パターンを取得した。ここから、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅を前記した方法により求めた。測定は２箇所行い、半価幅はそれらの平均値とした。

（硬さ測定）
銅合金板試料の硬さ測定は、マイクロビッカース硬度計にて、0.5kg の荷重を加えて３箇所行い、硬さはそれらの平均値とした。

（導電率測定）
銅合金板試料の導電率は、ミーリングにより、幅10mm×長さ300mm の短冊状の試験片を加工し、ダブルブリッジ式抵抗測定装置により電気抵抗を測定して、平均断面積法により算出した。

（せん断面率測定）
前記した試験条件により銅合金板試料のせん断面率（せん断面比率）を測定した。光学式マイクロスコープを用いた切断面の表面写真からの画像解析の際に、設けたリードの最大のばり高さも参考までに測定した。

表１から明らかな通り、本発明組成内の銅合金である発明例１〜１４は、最終冷間圧延におけるロール径と１パス当たりの最小圧下率などの製造方法も好ましい条件内で製造されている。このため、発明例１〜１４は、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上となるような転位密度を有する。

この結果、発明例１〜１４は、引張強さが５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上の高強度な割りには、比較的高導電率であって、また、せん断面率が７５％以下であり、プレス打ち抜き性にも優れている。

これに対して、比較例１５〜１７は、本発明組成内の銅合金であるものの、最終冷間圧延におけるロール径や１パス当たりの最小圧下率が小さ過ぎる。このため、比較例１５〜１７は、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５未満であり、転位密度が低過ぎる。この結果、強度レベルが低い割には、せん断面率が７８％以上で、プレス打ち抜き性が著しく劣る。

比較例１８の銅合金はＦｅの含有量が０．００６％と、下限０．０１％を低めに外れている。一方、最終冷間圧延におけるロール径と１パス当たりの最小圧下率などの製造方法も好ましい条件内で製造されている。このため、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上となる転位密度を有するものの、強度や硬さが低い割りには、せん断面率が高く、プレス打ち抜き性が劣り、また高強度化も達成できていない。

比較例１９の銅合金は、Ｆｅの含有量が０．５５％と、上限５．０％を高めに外れているが、最終冷間圧延などの製造方法は好ましい条件内で製造されている。このため、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上となる転位密度を有するものの、せん断面率が高く、プレス打ち抜き性が劣り、導電率が著しく低い。

比較例２０の銅合金は、Ｐの含有量が０．００７％と、下限０．０１％を低めに外れているが、最終冷間圧延などの製造方法は好ましい条件内で製造されている。このため、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上となる転位密度を有するものの、強度や硬さが低い割には、せん断面率が高く、プレス打ち抜き性が劣り、また高強度化も達成できていない。

比較例２１の銅合金は、Ｐの含有量が０．１６％と、上限０．１５％を高めに外れているため、熱延中に板端部に割れが生じた。ただし、最終冷間圧延などの製造方法は好ましい条件内で製造されている。このため、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上となる転位密度を有するものの、せん断面率が高く、プレス打ち抜き性が劣り、また導電率が著しく低い。

（ばり高さ）
前記発明例１〜１４は、上記プレス打ち抜き試験において観察されたばり高さ（最大）は、いずれも５μｍ以下であった。また、前記比較例１５〜１７も、プレス打ち抜き試験におけるばり高さは、いずれも５μｍ以下であり、発明例と遜色は無かった。一方、前記比較例１８〜２１は、プレス打ち抜き試験におけるばり高さは、いずれも６μｍを超えており、上記発明例よりも劣っていた。

したがって、プレス打ち抜き試験におけるばり高さの評価は、極端にプレス打ち抜き性が異なるもの同士（発明例１〜１４と比較例１８〜２１）の比較、識別には使用できる。しかし、発明例１〜１４と比較例１５〜１７では、ばり高さにはあまり有意差がつかず、良否の識別ができていないことが分かる。即ち、本発明で問題とするようなレベル、即ち、前記したリードフレームの小断面積化に伴い、小さくなったリード幅や板厚に対応して高強度化されたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板のスタンピング加工時のプレス打ち抜き性評価には不十分であることが分かる。

以上の結果から、高強度化させた上で、プレス打ち抜き性にも優れさせるための、本発明銅合金板の成分組成、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値の臨界的な意義および、このような組織を得るための好ましい製造条件の意義が裏付けられる。

以上説明したように、本発明によれば、高強度化させた上で、プレス打ち抜き性にも優れ、これら特性を両立（兼備）させたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板を提供することができる。この結果、小型化及び軽量化した電気電子部品用として、半導体装置用リードフレーム以外にも、リードフレーム、コネクタ、端子、スイッチ、リレーなどの、高強度化と、厳しい曲げ加工性が要求される用途に適用することができる。

Ｘ線回折強度ピークの半価幅を示す模式図である。せん断面率の測定方法を示す説明図である。

符号の説明

１：銅合金板、２：打ち抜き穴、３：切断箇所

Claims

質量％で、Ｆｅ：０．０１〜０．５０％、Ｐ：０．０１〜０．１５％を各々含有する銅合金板であって、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上であることを特徴とするプレス打ち抜き性に優れた電気電子部品用銅合金板。
前記銅合金板が、更に、質量％で、Ｓｎ：０．００５〜５．０％を含有する請求項１に記載の電気電子部品用銅合金板。
前記銅合金板が、更に、質量％で、Ｚｎ：０．００５〜３．０％を含有する請求項１または２に記載の電気電子部品用銅合金板。
前記銅合金板の引張強度が５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気電子部品用銅合金板。
前記銅合金板が、更に、質量％で、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａのうち１種又は２種以上を合計で０．０００１〜１．０％含有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気電子部品用銅合金板。
前記銅合金板が、更に、質量％で、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち１種又は２種以上を合計で０．００１〜１．０％含有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気電子部品用銅合金板。
前記銅合金板が、更に、質量％で、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａのうち１種又は２種以上を合計で０．０００１〜１．０％と、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち１種又は２種以上を合計で０．００１〜１．０％とを各々含有するとともに、これら含有する元素の合計含有量を１．０％以下とした請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電気電子部品用銅合金板。
前記銅合金板が、Ｈｆ、Ｔｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｐｄ、Ｗ、Ｓ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂ、ミッシュメタルの含有量を、これらの元素全体の合計で０．１質量％以下とした請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電気電子部品用銅合金板。
前記銅合金板が半導体リードフレーム用である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電気電子部品用銅合金板。