JP2585347B2 - 耐マイグレーション性に優れた高導電性銅合金の製造方法 - Google Patents
耐マイグレーション性に優れた高導電性銅合金の製造方法Info
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- JP2585347B2 JP2585347B2 JP63036123A JP3612388A JP2585347B2 JP 2585347 B2 JP2585347 B2 JP 2585347B2 JP 63036123 A JP63036123 A JP 63036123A JP 3612388 A JP3612388 A JP 3612388A JP 2585347 B2 JP2585347 B2 JP 2585347B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐マイグレーション性に優れた高導電性銅合
金に関し、さらに詳しくは、半導体部品、開閉器部品、
ブスバー、端子、コネクター等の機構部品およびプリン
ト配線板等の電子および電気部品材料に適した耐マイグ
レーション性に優れ、55％IACS以上の導電率を有する高
導電性銅合金の製造方法に関する。
金に関し、さらに詳しくは、半導体部品、開閉器部品、
ブスバー、端子、コネクター等の機構部品およびプリン
ト配線板等の電子および電気部品材料に適した耐マイグ
レーション性に優れ、55％IACS以上の導電率を有する高
導電性銅合金の製造方法に関する。
［従来の技術］ 従来、本発明に係る合金は、特開昭62−083603号にお
いて提案され、熱間化工性に優れた耐マイグレーション
性電気・電子部品用銅合金として知られている。
いて提案され、熱間化工性に優れた耐マイグレーション
性電気・電子部品用銅合金として知られている。
一方、Fe:1.5〜3.0wt％を含有する、電子部品等の材
料用銅合金の製造方法は、特公昭52−020404号公報、特
公昭55−014132号公報、特公昭55−014133号公報および
特公昭55−014134号公報などで知られている。
料用銅合金の製造方法は、特公昭52−020404号公報、特
公昭55−014132号公報、特公昭55−014133号公報および
特公昭55−014134号公報などで知られている。
すなわち、上記した特公昭55−014134号公報には、F
e:1.5〜3.0wt％含有し、本質的に残部がCuである銅合金
を800〜1020℃の温度で熱間加工し、400〜550℃の温度
で30分以上の時効焼鈍を行い、さらに200℃/hr以下の冷
却速度で冷却する方法が示されている。そして、本発明
に係る合金もこの方法で製造することができ、この方法
においては、冷間圧延と時効焼鈍の組合せは３サイクル
が最も望ましく、機械的性質や導電率もある程度の値が
得られる。
e:1.5〜3.0wt％含有し、本質的に残部がCuである銅合金
を800〜1020℃の温度で熱間加工し、400〜550℃の温度
で30分以上の時効焼鈍を行い、さらに200℃/hr以下の冷
却速度で冷却する方法が示されている。そして、本発明
に係る合金もこの方法で製造することができ、この方法
においては、冷間圧延と時効焼鈍の組合せは３サイクル
が最も望ましく、機械的性質や導電率もある程度の値が
得られる。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、上述の製造工程が複雑であるという問題点
を解決し、従来の製造方法のように冷間圧延と焼鈍の組
合せを３サイクル工程で行う必要はなく、２サイクル工
程で行うことによって、従来の製造方法によるものと同
等の引張強さ、伸びおよび優れた耐マイグレーション性
を有し、さらに、電流容量の向上の目的にも対応できる
よう、少なくとも55％IACS以上の導電率を充分に満足す
る耐マイグレーション性に優れた電気・電子部品用銅合
金の製造方法に関する。
を解決し、従来の製造方法のように冷間圧延と焼鈍の組
合せを３サイクル工程で行う必要はなく、２サイクル工
程で行うことによって、従来の製造方法によるものと同
等の引張強さ、伸びおよび優れた耐マイグレーション性
を有し、さらに、電流容量の向上の目的にも対応できる
よう、少なくとも55％IACS以上の導電率を充分に満足す
る耐マイグレーション性に優れた電気・電子部品用銅合
金の製造方法に関する。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、Fe:1.5〜3.0wt％、P:0.001〜0.1wt％、Zn:
1.0〜5.0wt％、Mg:0.001〜0.01wt％を含有し、Cr,Ti,Zr
のうちのいずれか一種以上を0.001〜0.01wt％を含有
し、残部がCuと不可避の不純物からなる銅合金に鋳塊
を、800〜1050℃の温度で熱間圧延し、その後、トータ
ル減面率70％以上の冷間圧延を行い、次いで550〜600℃
（ただし550℃を除く）の温度で30分以上焼鈍後、冷却
途中で450〜525℃の温度において30分以上焼鈍を行い、
さらに冷間圧延、400〜500℃の温度で30分以上の焼鈍を
行うことを特徴とする耐マイグレーション性に優れた高
導電性銅合金の製造方法に要旨が存在する。
1.0〜5.0wt％、Mg:0.001〜0.01wt％を含有し、Cr,Ti,Zr
のうちのいずれか一種以上を0.001〜0.01wt％を含有
し、残部がCuと不可避の不純物からなる銅合金に鋳塊
を、800〜1050℃の温度で熱間圧延し、その後、トータ
ル減面率70％以上の冷間圧延を行い、次いで550〜600℃
（ただし550℃を除く）の温度で30分以上焼鈍後、冷却
途中で450〜525℃の温度において30分以上焼鈍を行い、
さらに冷間圧延、400〜500℃の温度で30分以上の焼鈍を
行うことを特徴とする耐マイグレーション性に優れた高
導電性銅合金の製造方法に要旨が存在する。
［作用］ 本発明に係る銅合金の製造方法について、以下に詳細
に説明する。
に説明する。
本発明に係る銅合金の製造方法は、通常の銅合金の連
続鋳造法により造塊し、少なくとも800℃の温度により
トータル減面率80％以上で熱間圧延を行い、熱間圧延終
了温度である650℃の温度の材料をシャワー水による冷
却装置により冷却する。その後、トータル減面率80％の
冷間圧延を行い、550〜600℃（ただし550℃を除く）の
温度で少なくとも30分間の焼鈍後、冷却し、途中450〜5
25℃の温度に達したときにその温度で30分間以上保持す
る。冷却後、冷間圧延を行い、その後、導電率の向上を
目的として400〜500℃で30分以上焼鈍を行う。なお、ば
ね性などの特性を向上させるために、冷間圧延の後、さ
らに、250〜400℃の温度で５秒以上の焼鈍を行ってもよ
い。
続鋳造法により造塊し、少なくとも800℃の温度により
トータル減面率80％以上で熱間圧延を行い、熱間圧延終
了温度である650℃の温度の材料をシャワー水による冷
却装置により冷却する。その後、トータル減面率80％の
冷間圧延を行い、550〜600℃（ただし550℃を除く）の
温度で少なくとも30分間の焼鈍後、冷却し、途中450〜5
25℃の温度に達したときにその温度で30分間以上保持す
る。冷却後、冷間圧延を行い、その後、導電率の向上を
目的として400〜500℃で30分以上焼鈍を行う。なお、ば
ね性などの特性を向上させるために、冷間圧延の後、さ
らに、250〜400℃の温度で５秒以上の焼鈍を行ってもよ
い。
Fe:1.5〜3.0wt％を含有し、本質的に残部がCuからな
る銅合金の処理工程は、理想的には400〜550℃の温度で
30分以上の焼鈍と30％以上の冷間圧延を３サイクル行う
ことが必須である。これらの工程を考えると、本発明に
係る銅合金の製造方法においては、400〜600℃の温度で
の焼鈍は２回であり、焼鈍前の密着防止対策と焼鈍後の
酸化スクールの除去の工程とをそれぞれ１回ずつ短縮化
することが可能となる。
る銅合金の処理工程は、理想的には400〜550℃の温度で
30分以上の焼鈍と30％以上の冷間圧延を３サイクル行う
ことが必須である。これらの工程を考えると、本発明に
係る銅合金の製造方法においては、400〜600℃の温度で
の焼鈍は２回であり、焼鈍前の密着防止対策と焼鈍後の
酸化スクールの除去の工程とをそれぞれ１回ずつ短縮化
することが可能となる。
一般的に、銅合金などの連続鋳造あるいは半連続鋳造
においては、鋳塊の表層部数mmを除いた部分は徐冷され
て凝固している。また、Cu−Fe系合金の550℃以下の温
度でのCu中へのFeの固溶限は0.15wt％以下である。
においては、鋳塊の表層部数mmを除いた部分は徐冷され
て凝固している。また、Cu−Fe系合金の550℃以下の温
度でのCu中へのFeの固溶限は0.15wt％以下である。
したがって、Cu−2.3wt％Fe−0.03wt％Ｐ−0.13wt％Z
nからなる鉄入り銅合金では、2.15wt％以上のFeが結晶
粒界・粒内に析出している。特に、結晶粒界にFeが多量
に析出すると、高温下における粒界のすべりが起り難く
なり、粒界の高温強度が著しく劣化し、熱間割れの原因
となる。また、600℃付近の中高温度で高温伸びが６％
以下となり、脆性を示す。
nからなる鉄入り銅合金では、2.15wt％以上のFeが結晶
粒界・粒内に析出している。特に、結晶粒界にFeが多量
に析出すると、高温下における粒界のすべりが起り難く
なり、粒界の高温強度が著しく劣化し、熱間割れの原因
となる。また、600℃付近の中高温度で高温伸びが６％
以下となり、脆性を示す。
本発明は、銅合金において合金元素の添加によりFeの
結晶粒界への析出を抑制し、粒界の中高温強度、中高温
脆性を改善し、また、電気・電子部品のマイグレーショ
ンの形成を抑えた、熱間加工性に優れた耐マイグレーシ
ョン性銅合金に関するものである。以下に各添加元素の
限定理由および作用について説明する。
結晶粒界への析出を抑制し、粒界の中高温強度、中高温
脆性を改善し、また、電気・電子部品のマイグレーショ
ンの形成を抑えた、熱間加工性に優れた耐マイグレーシ
ョン性銅合金に関するものである。以下に各添加元素の
限定理由および作用について説明する。
（Mg） Mg:0.001〜0.01wt％とする。
Mgは、原料、炉材あるいは雰囲気から混入するＳを、
安定なMgとの化合物の形で母相中に固定し、熱間加工性
を向上させるための必須元素であり、含有量が0.001wt
％未満では上記効果はなく、Ｓが粒界中を移動して粒界
割れを助長することとなる。Mgの含有量が0.01wt％を超
えると鋳塊内部にCu＋MgCu2という融点722℃の共晶を生
じ、熱加工温度である850〜850℃に加熱することが不可
能となり、さらに鋳塊の表面での酸化物の巻き込みが多
くなり、健全な鋳塊が得られなくなる。したがって、Mg
含有量は0.001〜0.01wt％とする。
安定なMgとの化合物の形で母相中に固定し、熱間加工性
を向上させるための必須元素であり、含有量が0.001wt
％未満では上記効果はなく、Ｓが粒界中を移動して粒界
割れを助長することとなる。Mgの含有量が0.01wt％を超
えると鋳塊内部にCu＋MgCu2という融点722℃の共晶を生
じ、熱加工温度である850〜850℃に加熱することが不可
能となり、さらに鋳塊の表面での酸化物の巻き込みが多
くなり、健全な鋳塊が得られなくなる。したがって、Mg
含有量は0.001〜0.01wt％とする。
（Fe） Fe:1.5〜3.0wt％とする。
Feは、素材の強度向上に寄与するが、その含有量が1.
5wt％未満では目的とする高強度が得られず、また、3.0
wt％を超えて含有すると導電率の低下と晶出するFeの巨
大化が起こり、その結果、半田付け性の劣化、Au,Agめ
っきのふくれ等の不具合を生じ易くなる。したがって、
Feの含有量は1.5〜3.0wt％とする。
5wt％未満では目的とする高強度が得られず、また、3.0
wt％を超えて含有すると導電率の低下と晶出するFeの巨
大化が起こり、その結果、半田付け性の劣化、Au,Agめ
っきのふくれ等の不具合を生じ易くなる。したがって、
Feの含有量は1.5〜3.0wt％とする。
（Ｐ） P:0.01〜0.1wt％とする。
Ｐは、含有量が0.001wt％未満では溶湯中の脱酸効果
が得られず、また、0.01wt％を超えて含有すると熱間加
工性の劣化および導電率の低下が起こる。したがって、
Ｐの含有量は0.001〜0.1wt％とする。
が得られず、また、0.01wt％を超えて含有すると熱間加
工性の劣化および導電率の低下が起こる。したがって、
Ｐの含有量は0.001〜0.1wt％とする。
（Zn） Zn:1.0〜5.0wt％とする。
Znは、電圧が印加された電気・電子部品の極間の水の
侵入や結露などが生じた場合のCuのマイグレーション形
成を抑え、漏洩電流を抑制するための必須元素である。
Zn含有量が1.0wt％未満ではマイグレーション抑制効果
が得られず、また、Zn含有量が5.0wt％を超えた場合は
導電率が小さくなり、応力腐食割れも起こしやすくな
る。したがって、Zn含有量は1.0〜5.0wt％とする。
侵入や結露などが生じた場合のCuのマイグレーション形
成を抑え、漏洩電流を抑制するための必須元素である。
Zn含有量が1.0wt％未満ではマイグレーション抑制効果
が得られず、また、Zn含有量が5.0wt％を超えた場合は
導電率が小さくなり、応力腐食割れも起こしやすくな
る。したがって、Zn含有量は1.0〜5.0wt％とする。
（Cr,Ti,Zr） Cr,Ti,Zrのうちのいずれか１種以上を0.
01〜0.001wt％とする。
01〜0.001wt％とする。
Cr,Ti,Zrのうちのいずれか１種以上の含有量が0.001w
t％未満では熱間割れの抑制効果は得られず、また、0.0
1wt％以上含有すると溶湯が酸化し易くなり、良好な鋳
塊が得られない。したがって、Cr,Ti,Zrのうちのいずれ
か１種以上を0.001〜0.01wt％とする。
t％未満では熱間割れの抑制効果は得られず、また、0.0
1wt％以上含有すると溶湯が酸化し易くなり、良好な鋳
塊が得られない。したがって、Cr,Ti,Zrのうちのいずれ
か１種以上を0.001〜0.01wt％とする。
［実施例］ 本発明合金に係る耐マイグレーション性に優れた高導
電性銅合金の製造方法の実施例を説明する。
電性銅合金の製造方法の実施例を説明する。
小型電気炉において、木炭被覆下に、Cu−2.3wt％Fe
−0.03wt％Ｐ−2.0wt％Zn−0.005wt％Mg−0.005wt％Cr
を溶解し、傾注式の鋳鉄性のブックモールドに鋳造み、
厚さ60mm、幅60mm、長さ180mmの鋳塊を製作した。これ
らの鋳塊の表面および裏面をそれぞれ2.5mm面削し、900
℃の温度で熱間圧延を開始し、厚さ15mmとし、700℃の
温度から水中に投入して急冷した。この熱間圧延材の表
面の酸化スケールをグラインダーにより除去してから、
分割した。分割したものは、一部を本発明の製造方法に
適用し、残りを比較製造方法に用いた。
−0.03wt％Ｐ−2.0wt％Zn−0.005wt％Mg−0.005wt％Cr
を溶解し、傾注式の鋳鉄性のブックモールドに鋳造み、
厚さ60mm、幅60mm、長さ180mmの鋳塊を製作した。これ
らの鋳塊の表面および裏面をそれぞれ2.5mm面削し、900
℃の温度で熱間圧延を開始し、厚さ15mmとし、700℃の
温度から水中に投入して急冷した。この熱間圧延材の表
面の酸化スケールをグラインダーにより除去してから、
分割した。分割したものは、一部を本発明の製造方法に
適用し、残りを比較製造方法に用いた。
本発明に係る銅合金は、冷間圧延ロールで15mm厚さか
ら3mm厚さまで加工し、脱脂後、窒素ガス炉中で575℃の
温度で２時間焼鈍後、冷却の途中で500℃に達した時、
さらに４時間の焼鈍を行って冷却し、1.07mmの厚さまで
冷間圧延の後、450℃で２時間の焼鈍を行い、冷却後、
冷間圧延により0.32mm厚さとする方法により製造した。
ら3mm厚さまで加工し、脱脂後、窒素ガス炉中で575℃の
温度で２時間焼鈍後、冷却の途中で500℃に達した時、
さらに４時間の焼鈍を行って冷却し、1.07mmの厚さまで
冷間圧延の後、450℃で２時間の焼鈍を行い、冷却後、
冷間圧延により0.32mm厚さとする方法により製造した。
比較例の合金は、厚さ15mmの板材を冷間で圧延して厚
さ1.84mmとし、この材料を490℃の温度で２時間の焼鈍
を行い、酸洗後、冷間圧延して厚さ0.92mmとし、次いで
この材料を440℃で２時間焼鈍を行い、さらに酸洗後冷
間圧延をして、板厚0.46mmとし、この材料を440℃の温
度で２時間の焼鈍を行い冷却後酸洗し、その後冷間圧延
で厚さ0.32mmとする方法により製造した。
さ1.84mmとし、この材料を490℃の温度で２時間の焼鈍
を行い、酸洗後、冷間圧延して厚さ0.92mmとし、次いで
この材料を440℃で２時間焼鈍を行い、さらに酸洗後冷
間圧延をして、板厚0.46mmとし、この材料を440℃の温
度で２時間の焼鈍を行い冷却後酸洗し、その後冷間圧延
で厚さ0.32mmとする方法により製造した。
以上の製造方法により得られた合金に対し、以下の試
験を行い第１表の結果を得た。
験を行い第１表の結果を得た。
引張強さの引張り方向は、圧延方向に平行に行い、試
験片の形状はASTM E8とした。
験片の形状はASTM E8とした。
マイグレーション性の評価は、厚さ0.320mm、幅3.0m
m、長さ60mmの試験片を２枚１組として、第１図に示す
ように、試験片1a,1bとして調整し、この試験片1a,1bを
1mmの間隔をあけてポリエチレン樹脂２上に設置し、そ
の後、同じポリエチレン樹脂よりなる押え板２′を配置
して通電試験台とした。次に、第２図に示すように、１
ビーカー８中に試験片に14Vの電圧を加えたまま上記
通電試験台を10分間浸漬し、10分間乾燥する繰返し試験
を行い、100サイクルに至るまでの最大漏洩電流を実測
した。なお、第１図および第２図において、３はバッテ
リー、４は可変抵抗器、５は電流計、６は電圧計であ
る。７はポリエチレン樹脂２およびポリエチレン樹脂製
の押え板２′を固定するクリップである。９は水道水で
ある。
m、長さ60mmの試験片を２枚１組として、第１図に示す
ように、試験片1a,1bとして調整し、この試験片1a,1bを
1mmの間隔をあけてポリエチレン樹脂２上に設置し、そ
の後、同じポリエチレン樹脂よりなる押え板２′を配置
して通電試験台とした。次に、第２図に示すように、１
ビーカー８中に試験片に14Vの電圧を加えたまま上記
通電試験台を10分間浸漬し、10分間乾燥する繰返し試験
を行い、100サイクルに至るまでの最大漏洩電流を実測
した。なお、第１図および第２図において、３はバッテ
リー、４は可変抵抗器、５は電流計、６は電圧計であ
る。７はポリエチレン樹脂２およびポリエチレン樹脂製
の押え板２′を固定するクリップである。９は水道水で
ある。
電流の測定は日置電気製のメモリーハイコーダー8802
より行った。
より行った。
第１表から明らかなように本発明に系銅合金の製造方
法による銅基合金は、比較例のNo.7に示されるような３
回焼鈍を行わなくても、同等の引張強さ、耐力および伸
びを示すだけでなく、導電率も55％IACS以上の特性を示
している。また、その他の比較例は導電率55％IACS以上
の特性を満足しないことを示している。
法による銅基合金は、比較例のNo.7に示されるような３
回焼鈍を行わなくても、同等の引張強さ、耐力および伸
びを示すだけでなく、導電率も55％IACS以上の特性を示
している。また、その他の比較例は導電率55％IACS以上
の特性を満足しないことを示している。
耐マイグレーション特性は、実施例、比較例ともに試
験中にマイグレーションによる陽極片の欠落部もなく、
耐マイグレーション性に優れていることを示している。
験中にマイグレーションによる陽極片の欠落部もなく、
耐マイグレーション性に優れていることを示している。
［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明に係る銅合金の製造方
法は上記の構成であり、従来から使用されているFe:1.5
〜3.0wt％を含有し、残部がCuからなる銅基合金の熱間
圧延後の加工工程を簡略化したもので、それにもかかわ
らず、従来の製造方法による材料と同等の引張強さ、耐
力、伸びおよび優れた耐マイグレーション性の特性を示
すだけでなく、導電率55％IACSを充分に満足させるもの
である。さらに、焼鈍工程等の回数の減少はコストの低
減等に効果があり、省資源、省エネルギーの点からも工
業的に大きく貢献するものである。
法は上記の構成であり、従来から使用されているFe:1.5
〜3.0wt％を含有し、残部がCuからなる銅基合金の熱間
圧延後の加工工程を簡略化したもので、それにもかかわ
らず、従来の製造方法による材料と同等の引張強さ、耐
力、伸びおよび優れた耐マイグレーション性の特性を示
すだけでなく、導電率55％IACSを充分に満足させるもの
である。さらに、焼鈍工程等の回数の減少はコストの低
減等に効果があり、省資源、省エネルギーの点からも工
業的に大きく貢献するものである。
第１図は最大漏洩電流を測定するための実験装置の斜視
図であり、第２図はこの実験装置をビーカー内へ浸漬を
させた際の断面図である。 1a,1b……試験片、２……ポリエチレン樹脂、２′……
押え板、３……バッテリー、４……可変抵抗器、５……
電流計、６……電圧計、７……クリップ、８……ビーカ
ー、９……水道水。
図であり、第２図はこの実験装置をビーカー内へ浸漬を
させた際の断面図である。 1a,1b……試験片、２……ポリエチレン樹脂、２′……
押え板、３……バッテリー、４……可変抵抗器、５……
電流計、６……電圧計、７……クリップ、８……ビーカ
ー、９……水道水。
Claims (1)
- 【請求項１】Fe:1.5〜3.0wt％、P:0.001〜0.1wt％、Zn:
1.0〜5.0wt％、Mg:0.001〜0.01wt％を含有し、Cr,Ti,Zr
のうちのいずれか一種以上を0.001〜0.01wt％を含有
し、残部がCuと不可避の不純物からなる銅合金の鋳塊
を、800〜1050℃の温度で熱間圧延し、その後、トータ
ル減面率70％以上の冷間圧延を行い、次いで550〜600℃
（ただし550℃は除く）の温度で30分以上焼鈍後、冷却
途中で450〜525℃の温度において30分以上焼鈍を行い、
さらに冷間圧延、400〜500℃の温度で30分以上の焼鈍を
行うことを特徴とする耐マイグレーション性に優れた高
導電性銅合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63036123A JP2585347B2 (ja) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | 耐マイグレーション性に優れた高導電性銅合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63036123A JP2585347B2 (ja) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | 耐マイグレーション性に優れた高導電性銅合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01212738A JPH01212738A (ja) | 1989-08-25 |
| JP2585347B2 true JP2585347B2 (ja) | 1997-02-26 |
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ID=12461005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63036123A Expired - Fee Related JP2585347B2 (ja) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | 耐マイグレーション性に優れた高導電性銅合金の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2585347B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2950715B2 (ja) * | 1993-09-30 | 1999-09-20 | 株式会社神戸製鋼所 | 電気・電子部品用銅合金 |
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