JP2956696B1 - 高強度・高導電性銅合金およびその加工方法 - Google Patents
高強度・高導電性銅合金およびその加工方法Info
- Publication number
- JP2956696B1 JP2956696B1 JP17929998A JP17929998A JP2956696B1 JP 2956696 B1 JP2956696 B1 JP 2956696B1 JP 17929998 A JP17929998 A JP 17929998A JP 17929998 A JP17929998 A JP 17929998A JP 2956696 B1 JP2956696 B1 JP 2956696B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- copper alloy
- strength
- alloy
- conductivity
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Abstract
【要約】
【課題】 良好な鋳造性を有し、 且つ42合金とほゞ同レ
ベルである６００ＭＰａ前後の高い引張強度と６０％Ｉ
ＡＣＳ以上の高い導電率とを備え、しかも、溶解鋳造の
困難さからくる高コスト化の問題のない銅合金と、この
銅合金から優れた特性を引き出すための加工方法とを提
供する。 【解決手段】 それぞれ０．１〜０．５重量％のＦｅと
Ｎｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、０．１〜１．０重
量％のＺｎ、０．０１〜０．２重量％のＭｇ、および残
部がＣｕから成り、ＦｅとＮｉの合計量とＰの量を重量
比で（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０に設定し、さらに、
ＦｅとＮｉの重量比をＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２に設
定する。
ベルである６００ＭＰａ前後の高い引張強度と６０％Ｉ
ＡＣＳ以上の高い導電率とを備え、しかも、溶解鋳造の
困難さからくる高コスト化の問題のない銅合金と、この
銅合金から優れた特性を引き出すための加工方法とを提
供する。 【解決手段】 それぞれ０．１〜０．５重量％のＦｅと
Ｎｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、０．１〜１．０重
量％のＺｎ、０．０１〜０．２重量％のＭｇ、および残
部がＣｕから成り、ＦｅとＮｉの合計量とＰの量を重量
比で（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０に設定し、さらに、
ＦｅとＮｉの重量比をＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２に設
定する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度・高導電性
銅合金およびその加工方法に関し、特に、良好な鋳造性
を有し、且つ４２合金とほゞ同レベルの高い引張強度と
６０％ＩＡＣＳ以上の高い導電率と経済性とを兼ね備え
た銅合金と、この銅合金から優れた特性を引き出すため
の加工方法とに関する。
銅合金およびその加工方法に関し、特に、良好な鋳造性
を有し、且つ４２合金とほゞ同レベルの高い引張強度と
６０％ＩＡＣＳ以上の高い導電率と経済性とを兼ね備え
た銅合金と、この銅合金から優れた特性を引き出すため
の加工方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子を搭
載するリードフレームのための構成材料としては、たと
えば、鉄系材料の４２合金、あるいは、コルソン系と呼
ばれる銅系のＣｕ‐Ｎｉ‐Ｓｉ系合金、Ｃｕ‐Ｓｎ系合
金、Ｃｕ‐Ｃｒ系合金などが使用されている。
載するリードフレームのための構成材料としては、たと
えば、鉄系材料の４２合金、あるいは、コルソン系と呼
ばれる銅系のＣｕ‐Ｎｉ‐Ｓｉ系合金、Ｃｕ‐Ｓｎ系合
金、Ｃｕ‐Ｃｒ系合金などが使用されている。
【０００３】銅系材料は、鉄系材料に比べて高い導電性
を有していることから、リードフレームにとっては好ま
しい熱放散性を備えているが、反面では強度が低く、こ
の点の改善が強く望まれている。
を有していることから、リードフレームにとっては好ま
しい熱放散性を備えているが、反面では強度が低く、こ
の点の改善が強く望まれている。
【０００４】これは、２００ピンを越えるような多ピン
のＬＳＩパッケージが製造されるようになり、これに伴
ってリード材をより薄く、インナーリードやアウターリ
ードの幅をより狭くする要求が強くなり、リードそのも
のゝ機械的強度が重要視されてきたことによる。
のＬＳＩパッケージが製造されるようになり、これに伴
ってリード材をより薄く、インナーリードやアウターリ
ードの幅をより狭くする要求が強くなり、リードそのも
のゝ機械的強度が重要視されてきたことによる。
【０００５】また、一方では、半導体素子の高集積化と
高速化の潮流は益々大きく、これに伴い半導体チップの
発熱量はより増大化する傾向にあるが、これに対処する
ため、半導体パッケージからの合理的且つ効率的な熱の
放出が重要課題としてクローズアップされてきている。
高速化の潮流は益々大きく、これに伴い半導体チップの
発熱量はより増大化する傾向にあるが、これに対処する
ため、半導体パッケージからの合理的且つ効率的な熱の
放出が重要課題としてクローズアップされてきている。
【０００６】半導体パッケージの放熱経路としては、絶
縁モールドを通しての放熱、あるいはヒートシンクを取
り付けてこれに放熱させる等の手段以外に、リード材を
通した配線基盤への放熱も考えられ、この場合には、リ
ード材を構成する材質自体の熱伝導率（導電率により評
価可能）が高いことが、半導体パッケージの放熱性に好
影響を与えることになる。
縁モールドを通しての放熱、あるいはヒートシンクを取
り付けてこれに放熱させる等の手段以外に、リード材を
通した配線基盤への放熱も考えられ、この場合には、リ
ード材を構成する材質自体の熱伝導率（導電率により評
価可能）が高いことが、半導体パッケージの放熱性に好
影響を与えることになる。
【０００７】この点に関して云えば、従来の４２合金の
場合には、約３％ＩＡＣＳという極端に低い導電率しか
備えておらず、当然、放熱特性が問題となる。
場合には、約３％ＩＡＣＳという極端に低い導電率しか
備えておらず、当然、放熱特性が問題となる。
【０００８】このため、４２合金から銅系への材質転換
が行われているが、この転換のなかで重要視されている
材料特性のひとつに機械的強度があり、４２合金と同等
の高レベルの特性が要求されている。
が行われているが、この転換のなかで重要視されている
材料特性のひとつに機械的強度があり、４２合金と同等
の高レベルの特性が要求されている。
【０００９】一方、４２合金に代わる材料としては、前
述したコルソン系の合金を代表例として挙げることがで
きるが、これらの合金には導電性とコスト面での問題が
ある。
述したコルソン系の合金を代表例として挙げることがで
きるが、これらの合金には導電性とコスト面での問題が
ある。
【００１０】たとえば、Ｃｕ‐Ｎｉ‐Ｓｉ系の場合、そ
の導電率は５０％ＩＡＣＳ程度と必ずしも充分とは云え
ず、さらに、これがＣｕ‐Ｓｎ系になると、ＳｎをＣｕ
に固溶させて強度向上を図っている関係上、３０％ＩＡ
ＣＳ程度の極めて低い導電率しか得られない。
の導電率は５０％ＩＡＣＳ程度と必ずしも充分とは云え
ず、さらに、これがＣｕ‐Ｓｎ系になると、ＳｎをＣｕ
に固溶させて強度向上を図っている関係上、３０％ＩＡ
ＣＳ程度の極めて低い導電率しか得られない。
【００１１】Ｃｕ‐Ｃｒ系の場合には、７０％ＩＡＣＳ
以上という高い導電率を有しているが、強度が不充分で
あるうえにＣｒが難溶解材であり、さらには、耐火材の
カーボンと反応しやすい性質を有していることから、溶
解と鋳造が難しく、従って、コストが高くなるという問
題を抱えている。
以上という高い導電率を有しているが、強度が不充分で
あるうえにＣｒが難溶解材であり、さらには、耐火材の
カーボンと反応しやすい性質を有していることから、溶
解と鋳造が難しく、従って、コストが高くなるという問
題を抱えている。
【００１２】発明者らは先に、以上の諸合金系の問題点
を解決できる合金として、ＦｅとＮｉを合計で１〜４．
５重量％含有し、Ｐを０．１〜０．８重量％含有する銅
合金において、ＦｅとＮｉの合計重量とＰの重量とを
（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０となるように設定し、さ
らに、ＦｅとＮｉの重量比をＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．
２に設定した新しい銅合金を特願平９−１０５９８２と
して提案した。
を解決できる合金として、ＦｅとＮｉを合計で１〜４．
５重量％含有し、Ｐを０．１〜０．８重量％含有する銅
合金において、ＦｅとＮｉの合計重量とＰの重量とを
（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０となるように設定し、さ
らに、ＦｅとＮｉの重量比をＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．
２に設定した新しい銅合金を特願平９−１０５９８２と
して提案した。
【００１３】このＣｕ‐Ｎｉ‐Ｆｅ‐Ｐ系の銅合金は、
高い導電率と高い強度特性と低コストによる経済性とを
同時に具備したことによって特長づけられる材料であ
り、半導体搭載用リードフレームの新しい構成材料とし
て有望視されている。
高い導電率と高い強度特性と低コストによる経済性とを
同時に具備したことによって特長づけられる材料であ
り、半導体搭載用リードフレームの新しい構成材料とし
て有望視されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この新しいタ
イプの銅合金によると、前述した組成範囲内において、
特に、Ｐの量が多い場合に、鋳造条件によっては鋳塊に
割れを発生させる恐れがある。
イプの銅合金によると、前述した組成範囲内において、
特に、Ｐの量が多い場合に、鋳造条件によっては鋳塊に
割れを発生させる恐れがある。
【００１５】従って、本発明の目的は、良好な鋳造性を
有し、且つ４２合金とほゞ同レベルである６００ＭＰａ
前後の高い引張強度と６０％ＩＡＣＳ以上の高い導電率
とを備え、しかも、溶解鋳造の困難さからくる高コスト
化の問題のない銅合金と、この銅合金から優れた特性を
引き出すための加工方法とを提供することにある。
有し、且つ４２合金とほゞ同レベルである６００ＭＰａ
前後の高い引張強度と６０％ＩＡＣＳ以上の高い導電率
とを備え、しかも、溶解鋳造の困難さからくる高コスト
化の問題のない銅合金と、この銅合金から優れた特性を
引き出すための加工方法とを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、０．１〜０．５重量％のＦｅ、０．１〜
０．５重量％のＮｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、
０．１〜１．０重量％のＺｎ、０．０１〜０．２重量％
のＭｇ、および残部のＣｕから成り、前記Ｆｅと前記Ｎ
ｉの合計重量と前記Ｐの重量の比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ
＝３〜１０であり、前記Ｆｅの重量と前記Ｎｉの重量の
比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２であることを特徴とす
る高強度・高導電性銅合金を提供するものである。
達成するため、０．１〜０．５重量％のＦｅ、０．１〜
０．５重量％のＮｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、
０．１〜１．０重量％のＺｎ、０．０１〜０．２重量％
のＭｇ、および残部のＣｕから成り、前記Ｆｅと前記Ｎ
ｉの合計重量と前記Ｐの重量の比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ
＝３〜１０であり、前記Ｆｅの重量と前記Ｎｉの重量の
比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２であることを特徴とす
る高強度・高導電性銅合金を提供するものである。
【００１７】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、０．１〜０．５重量％のＦｅ、０．１〜０．５重量
％のＮｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、０．１〜１．
０重量％のＺｎ、０．０１〜０．２重量％のＭｇ、およ
び残部のＣｕから成り、前記Ｆｅと前記Ｎｉの合計重量
と前記Ｐの重量の比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０で
あり、前記Ｆｅの重量と前記Ｎｉの重量の比がＦｅ／Ｎ
ｉ＝０．８〜１．２である合金素材を準備し、前記合金
素材を７００〜９００℃に加熱した後、これに毎分２５
℃以上の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱
処理を施し、前記第１の熱処理をされた前記合金素材を
冷間圧延し、冷間圧延された前記合金素材に、４００〜
５００℃に加熱して３０分〜５時間保持する第２の熱処
理を施すことを特徴とする高強度・高導電性銅合金の加
工方法を提供するものである。
め、０．１〜０．５重量％のＦｅ、０．１〜０．５重量
％のＮｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、０．１〜１．
０重量％のＺｎ、０．０１〜０．２重量％のＭｇ、およ
び残部のＣｕから成り、前記Ｆｅと前記Ｎｉの合計重量
と前記Ｐの重量の比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０で
あり、前記Ｆｅの重量と前記Ｎｉの重量の比がＦｅ／Ｎ
ｉ＝０．８〜１．２である合金素材を準備し、前記合金
素材を７００〜９００℃に加熱した後、これに毎分２５
℃以上の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱
処理を施し、前記第１の熱処理をされた前記合金素材を
冷間圧延し、冷間圧延された前記合金素材に、４００〜
５００℃に加熱して３０分〜５時間保持する第２の熱処
理を施すことを特徴とする高強度・高導電性銅合金の加
工方法を提供するものである。
【００１８】本発明における銅合金の組成規定には、３
つの要点がある。まず、その第１の要点は、この点は特
願平９−１０５９８２においても明確にしたことである
が、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐの含有量について、ＦｅとＮｉの合
計量とＰとの重量比率、およびＦｅとＮｉの重量比率を
特定の範囲内に設定し、これにより強度と導電率を実用
上好ましいレベルにまで改良した点にある。
つの要点がある。まず、その第１の要点は、この点は特
願平９−１０５９８２においても明確にしたことである
が、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐの含有量について、ＦｅとＮｉの合
計量とＰとの重量比率、およびＦｅとＮｉの重量比率を
特定の範囲内に設定し、これにより強度と導電率を実用
上好ましいレベルにまで改良した点にある。
【００１９】即ち、ＦｅとＮｉはそれぞれＰとの化合物
を形成し、強度および導電率を向上させる性質を有して
いるが、この化合物形成による効果を充分に得るために
は、ＦｅとＮｉの合計重量とＰの重量の比率を（Ｆｅ＋
Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０となるように設定する必要があ
る。
を形成し、強度および導電率を向上させる性質を有して
いるが、この化合物形成による効果を充分に得るために
は、ＦｅとＮｉの合計重量とＰの重量の比率を（Ｆｅ＋
Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０となるように設定する必要があ
る。
【００２０】設定値がこの範囲よりも下廻るときにはＰ
が過剰となり、逆に、この範囲を超えるときにはＦｅ、
Ｎｉが過剰となることから、化合物形成に関与しないこ
れら過剰の元素が、Ｃｕの中に固溶状態で存在すること
になり、その結果、導電率が阻害されるようになる。
が過剰となり、逆に、この範囲を超えるときにはＦｅ、
Ｎｉが過剰となることから、化合物形成に関与しないこ
れら過剰の元素が、Ｃｕの中に固溶状態で存在すること
になり、その結果、導電率が阻害されるようになる。
【００２１】ＦｅとＮｉ間の最適な比率は、強度と導電
率のバランスを考慮して決める必要がある。Ｆｅは強度
向上への貢献は少ないが、導電率を向上させる性質を有
しており、一方、Ｎｉは強度向上に効果大である反面、
導電率の点ではＦｅに比べて高いものを得にくい。
率のバランスを考慮して決める必要がある。Ｆｅは強度
向上への貢献は少ないが、導電率を向上させる性質を有
しており、一方、Ｎｉは強度向上に効果大である反面、
導電率の点ではＦｅに比べて高いものを得にくい。
【００２２】従って、強度および導電率に調和のとれた
材料を設計するためには、両者を１対１の重量比にする
必要があり、さらに、厳密な配合組成下での運転が必ず
しも充分であるとは云い難い量産設備による溶解鋳造作
業に配慮するときには、これをＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜
１．２の範囲内に設定する必要がある。
材料を設計するためには、両者を１対１の重量比にする
必要があり、さらに、厳密な配合組成下での運転が必ず
しも充分であるとは云い難い量産設備による溶解鋳造作
業に配慮するときには、これをＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜
１．２の範囲内に設定する必要がある。
【００２３】量産設備による溶解鋳造作業において、Ｆ
ｅ／Ｎｉが０．８未満になると、Ｎｉ過剰のために導電
率が不充分なものとなり、逆に、１．２を超過するとき
には、Ｆｅが過剰になって強度が不足するようになる。
ｅ／Ｎｉが０．８未満になると、Ｎｉ過剰のために導電
率が不充分なものとなり、逆に、１．２を超過するとき
には、Ｆｅが過剰になって強度が不足するようになる。
【００２４】本発明における第２の要点は、Ｐの含有量
を特願平９−１０５９８２よりも低いレベルに設定し、
これによって特願平９−１０５９８２が抱えていた鋳造
性の問題を解決した点にある。
を特願平９−１０５９８２よりも低いレベルに設定し、
これによって特願平９−１０５９８２が抱えていた鋳造
性の問題を解決した点にある。
【００２５】Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐの中でＰの含有量が多くな
ると、結晶粒界にＣｕとＰの化合物が偏析し、鋳塊割れ
を起こす原因となることが発明者らによって解明され、
これに基づいて検討を進めた結果、Ｐの量を特定の水準
以下に設定したときに、鋳塊割れの恐れのない高強度・
高導電性の銅合金を提供できることが見いだされたもの
である。
ると、結晶粒界にＣｕとＰの化合物が偏析し、鋳塊割れ
を起こす原因となることが発明者らによって解明され、
これに基づいて検討を進めた結果、Ｐの量を特定の水準
以下に設定したときに、鋳塊割れの恐れのない高強度・
高導電性の銅合金を提供できることが見いだされたもの
である。
【００２６】即ち、その設定値は０．２重量％を上限と
するものであり、Ｐ量をこの値以下に設定する限り、鋳
造時の冷却条件の影響を受けない安定した銅合金を提供
することができる。
するものであり、Ｐ量をこの値以下に設定する限り、鋳
造時の冷却条件の影響を受けない安定した銅合金を提供
することができる。
【００２７】また、前述したＦｅまたはＮｉとの化合物
生成による強度および導電率の向上を図るため、その下
限値は０．０３重量％に設定する必要があり、これを下
廻るときには、強度および導電率の向上を期待できなく
なる。
生成による強度および導電率の向上を図るため、その下
限値は０．０３重量％に設定する必要があり、これを下
廻るときには、強度および導電率の向上を期待できなく
なる。
【００２８】さらに、０．０３〜０．２重量％のＰに対
応して、ＦｅとＮｉの量はいずれも０．１〜０．５重量
％の範囲内に設定する必要があり、ＦｅとＮｉの量がこ
れよりも少なくなると、Ｐが過剰になるために導電率が
低下するようになり、逆に、上限を超えてＦｅ、Ｎｉが
過剰になるときにも、同様に導電率は低下するようにな
る。
応して、ＦｅとＮｉの量はいずれも０．１〜０．５重量
％の範囲内に設定する必要があり、ＦｅとＮｉの量がこ
れよりも少なくなると、Ｐが過剰になるために導電率が
低下するようになり、逆に、上限を超えてＦｅ、Ｎｉが
過剰になるときにも、同様に導電率は低下するようにな
る。
【００２９】本発明における第３の要点は、上記各元素
に加えて特定量のＺｎとＭｇを添加することによって、
銅合金の強度を向上させた点にある。
に加えて特定量のＺｎとＭｇを添加することによって、
銅合金の強度を向上させた点にある。
【００３０】即ち、第２の要点のＰ少量化による鋳造性
の改良は、一方においては前述した元素間の化合物形成
による強度向上効果の喪失をもたらすものでもあり、従
って、この現象の防止を目的として他の元素の添加につ
いて検討を進めたところ、多くの元素の中から、特に、
ＺｎとＭｇを選択することでこの問題に対処できること
が発見された。
の改良は、一方においては前述した元素間の化合物形成
による強度向上効果の喪失をもたらすものでもあり、従
って、この現象の防止を目的として他の元素の添加につ
いて検討を進めたところ、多くの元素の中から、特に、
ＺｎとＭｇを選択することでこの問題に対処できること
が発見された。
【００３１】さらに、これらＺｎとＭｇとは、前者が
０．１〜１．０重量％、後者が０．０１〜０．２重量％
のときに、強度低下の問題に効果的に対処できることも
併せて見いだされたものである。
０．１〜１．０重量％、後者が０．０１〜０．２重量％
のときに、強度低下の問題に効果的に対処できることも
併せて見いだされたものである。
【００３２】そして、ここに設定された添加量について
は、ＺｎもＭｇも、それぞれの設定範囲未満になると強
度向上の面で充分な結果が得られなくなり、逆に、規定
範囲を超過するときには導電率を阻害するようになる。
は、ＺｎもＭｇも、それぞれの設定範囲未満になると強
度向上の面で充分な結果が得られなくなり、逆に、規定
範囲を超過するときには導電率を阻害するようになる。
【００３３】また、Ｚｎについては、銅合金のはんだ付
け性を改良するうえにおいて有効であり、上記した添加
量の設定範囲はこの場合にも好ましい範囲となる。
け性を改良するうえにおいて有効であり、上記した添加
量の設定範囲はこの場合にも好ましい範囲となる。
【００３４】以上、各元素の添加量と重量比の規定につ
いて説明したが、本発明を実施するに当たってのより好
ましい実施形態は、ＦｅおよびＮｉがともに０．２〜
０．５重量％、Ｐが０．０５〜０．２重量％、Ｚｎが
０．１〜０．５重量％、Ｍｇが０．０５〜０．１重量
％、および残部がＣｕであって、ＦｅとＮｉの合計量と
Ｐ量との重量比率を（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝４〜６に設定
し、さらに、ＦｅとＮｉの重量比率をＦｅ／Ｎｉ＝０．
８〜１．２に設定したときであり、この組み合わせのと
きに最良の結果を得ることができる。
いて説明したが、本発明を実施するに当たってのより好
ましい実施形態は、ＦｅおよびＮｉがともに０．２〜
０．５重量％、Ｐが０．０５〜０．２重量％、Ｚｎが
０．１〜０．５重量％、Ｍｇが０．０５〜０．１重量
％、および残部がＣｕであって、ＦｅとＮｉの合計量と
Ｐ量との重量比率を（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝４〜６に設定
し、さらに、ＦｅとＮｉの重量比率をＦｅ／Ｎｉ＝０．
８〜１．２に設定したときであり、この組み合わせのと
きに最良の結果を得ることができる。
【００３５】なお、本発明の銅合金においては、発明の
目的に反しないかぎり他の成分の混入は可能であり、ま
た、上記した諸成分以外に不可避的な各種不純物を含有
することもさしつかえない。
目的に反しないかぎり他の成分の混入は可能であり、ま
た、上記した諸成分以外に不可避的な各種不純物を含有
することもさしつかえない。
【００３６】
【００１７】の加工方法は、以上の銅合金素材から優れ
た特性を引き出すためのものであるが、まず、銅合金素
材を７００〜９００℃に加熱後、これを２５℃／分以上
の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理を
施す理由は、均一な化合物を生成させるための前段階と
して、一旦、合金元素をＣｕ中に固溶させるためであ
る。
た特性を引き出すためのものであるが、まず、銅合金素
材を７００〜９００℃に加熱後、これを２５℃／分以上
の降温速度で３００℃以下まで冷却する第１の熱処理を
施す理由は、均一な化合物を生成させるための前段階と
して、一旦、合金元素をＣｕ中に固溶させるためであ
る。
【００３７】加熱温度を７００〜９００℃に限定する理
由は、合金元素を充分に固溶させるとともに、結晶粒の
粗大化を防止するためであり、もし、加熱温度が６００
℃よりも低くなる場合には、合金元素の固溶が不充分に
なり、逆に、加熱温度が９００℃を超えると結晶粒の粗
大化が起こって、強度や曲げ加工性に悪影響を及ぼすよ
うになる。
由は、合金元素を充分に固溶させるとともに、結晶粒の
粗大化を防止するためであり、もし、加熱温度が６００
℃よりも低くなる場合には、合金元素の固溶が不充分に
なり、逆に、加熱温度が９００℃を超えると結晶粒の粗
大化が起こって、強度や曲げ加工性に悪影響を及ぼすよ
うになる。
【００３８】第１の加熱処理における降温速度を毎分２
５℃以上に設定する理由は、固溶状態を維持するためで
あり、冷却速度がこれよりも遅くなると、固溶した合金
元素が再び化合物を形成するようになり、好ましくな
い。
５℃以上に設定する理由は、固溶状態を維持するためで
あり、冷却速度がこれよりも遅くなると、固溶した合金
元素が再び化合物を形成するようになり、好ましくな
い。
【００３９】冷間圧延は、化合物相形成の起点となる格
子欠陥を導入し、これによって、第２の熱処理段階での
微細な化合物相形成を促進させるために行われる。
子欠陥を導入し、これによって、第２の熱処理段階での
微細な化合物相形成を促進させるために行われる。
【００４０】４００〜５００℃に加熱された銅合金素材
の温度を３０分〜５時間のあいだ保持する第２の熱処理
は、Ｆｅ、ＮｉとＰとの化合物相をＣｕ母相中に均一且
つ微細な形で形成させるために行われる。
の温度を３０分〜５時間のあいだ保持する第２の熱処理
は、Ｆｅ、ＮｉとＰとの化合物相をＣｕ母相中に均一且
つ微細な形で形成させるために行われる。
【００４１】この熱処理が上記の設定条件よりも低温、
短時間下に行われる場合には、化合物相の形成が充分に
進まなくなることから、良好な強度と導電性が得られな
くなり、逆に、温度と時間が上記規定よりも高温、長時
間となるときには、強度の向上効果の少ない粗大な化合
物相が形成されるとともに、結晶粒度が大きくなって強
度および曲げ加工性に悪影響を及ぼすようになる。
短時間下に行われる場合には、化合物相の形成が充分に
進まなくなることから、良好な強度と導電性が得られな
くなり、逆に、温度と時間が上記規定よりも高温、長時
間となるときには、強度の向上効果の少ない粗大な化合
物相が形成されるとともに、結晶粒度が大きくなって強
度および曲げ加工性に悪影響を及ぼすようになる。
【００４２】第２の熱処理後に、再び冷間圧延を行うこ
とは好ましく、このようにするときには、より一層の強
度向上が期待できることから、本発明の実施形態におい
ては多くの場合に採用される。
とは好ましく、このようにするときには、より一層の強
度向上が期待できることから、本発明の実施形態におい
ては多くの場合に採用される。
【００４３】本発明により得られる銅合金の用途として
は、半導体チップを搭載するためのリードフレーム以外
に、各種の電気機器に使用される端子やコネクタ等が考
えられる。
は、半導体チップを搭載するためのリードフレーム以外
に、各種の電気機器に使用される端子やコネクタ等が考
えられる。
【００４４】
【発明の実施の形態】次に、本発明による高強度・高導
電性銅合金とその加工方法の実施の形態について説明す
る。
電性銅合金とその加工方法の実施の形態について説明す
る。
【００４５】
【表１】
【００４６】表１に示されたＦｅ、Ｎｉ、Ｐ、Ｚｎ、Ｍ
ｇの各量と残部無酸素銅とから成る各実施例および比較
例の合金素材を対象として、まず、これらを高周波溶解
炉で溶解し、これを鋳造することにより、直径３０ｍｍ
×長さ２５０ｍｍのインゴットを製造し、次いで、これ
らのインゴットを８５０℃に加熱して押出加工し、幅２
０ｍｍ、厚さ８ｍｍの板状に成型した後、これを厚さ
０．７ｍｍにまで冷間圧延した。
ｇの各量と残部無酸素銅とから成る各実施例および比較
例の合金素材を対象として、まず、これらを高周波溶解
炉で溶解し、これを鋳造することにより、直径３０ｍｍ
×長さ２５０ｍｍのインゴットを製造し、次いで、これ
らのインゴットを８５０℃に加熱して押出加工し、幅２
０ｍｍ、厚さ８ｍｍの板状に成型した後、これを厚さ
０．７ｍｍにまで冷間圧延した。
【００４７】次に、この冷間圧延材を８００℃に加熱し
て１０分間保持した後、これを水中に投じ、毎分３００
℃の降温速度で２５℃まで冷却した（第１の熱処理）。
て１０分間保持した後、これを水中に投じ、毎分３００
℃の降温速度で２５℃まで冷却した（第１の熱処理）。
【００４８】冷却後、本発明に規定する冷間圧延によっ
てこの材料を０．３ｍｍの厚さまで圧延し、次いで、こ
れを４６０℃に加熱してその温度のまゝ２時間保持する
第２の熱処理を行った後、再び冷間圧延を行うことによ
って、厚さ０．１５ｍｍの銅合金シートを製造した。
てこの材料を０．３ｍｍの厚さまで圧延し、次いで、こ
れを４６０℃に加熱してその温度のまゝ２時間保持する
第２の熱処理を行った後、再び冷間圧延を行うことによ
って、厚さ０．１５ｍｍの銅合金シートを製造した。
【００４９】以上により製造された各実施例および比較
例の銅合金シートを対象として実施した引張強度と導電
率の測定試験結果と、各例における鋳造性の観察結果を
表２に示す。
例の銅合金シートを対象として実施した引張強度と導電
率の測定試験結果と、各例における鋳造性の観察結果を
表２に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】この表２によれば、本発明による実施例１
〜３が、いずれもほゞ４２合金なみの６００ＭＰａ前後
（５９０ＭＰａ以上）の高い引張強度と６０％ＩＡＣＳ
以上の良好な導電率を示しているのに比べ、比較例の場
合には、鋳造性、引張強度、導電率のうちのいずれかの
特性において不充分な結果しか得られていない。
〜３が、いずれもほゞ４２合金なみの６００ＭＰａ前後
（５９０ＭＰａ以上）の高い引張強度と６０％ＩＡＣＳ
以上の良好な導電率を示しているのに比べ、比較例の場
合には、鋳造性、引張強度、導電率のうちのいずれかの
特性において不充分な結果しか得られていない。
【００５２】即ち、Ｐ量を本発明の規定値を超えて含有
させ、さらに、これに対応した量のＦｅとＮｉを含む比
較例１には、Ｐ量過剰による鋳塊割れが発生しており、
また、比較例２においては、逆に、Ｐ量が不足している
ことから、不充分な引張強度しか得られず、さらに、比
較例３と４の場合には、ＦｅとＮｉの合計量とＰ量との
対比において、前者がＰ過剰、後者がＦｅ、Ｎｉ過剰の
ために、いずれも引張強度と導電率が低くなっている。
させ、さらに、これに対応した量のＦｅとＮｉを含む比
較例１には、Ｐ量過剰による鋳塊割れが発生しており、
また、比較例２においては、逆に、Ｐ量が不足している
ことから、不充分な引張強度しか得られず、さらに、比
較例３と４の場合には、ＦｅとＮｉの合計量とＰ量との
対比において、前者がＰ過剰、後者がＦｅ、Ｎｉ過剰の
ために、いずれも引張強度と導電率が低くなっている。
【００５３】比較例５と６は、ＦｅとＮｉの対比におい
て、前者がＮｉ過剰の例、後者がＦｅ過剰の例を示した
ものであるが、前者の導電率と後者の引張強度に充分な
結果が得られず、また、ＺｎとＭｇのない比較例７の場
合には、引張強度が不充分な結果となっている。
て、前者がＮｉ過剰の例、後者がＦｅ過剰の例を示した
ものであるが、前者の導電率と後者の引張強度に充分な
結果が得られず、また、ＺｎとＭｇのない比較例７の場
合には、引張強度が不充分な結果となっている。
【００５４】そして、ＺｎとＭｇの量が本発明の規定値
を超える比較例８と９の場合には、低い導電率しか得ら
れないなど、以上の表２の試験結果は、本発明による効
果を如実に示している。
を超える比較例８と９の場合には、低い導電率しか得ら
れないなど、以上の表２の試験結果は、本発明による効
果を如実に示している。
【００５５】しかも、表１から明らかであるように、本
発明による銅合金の場合には、難溶解性であったり、耐
火材と反応したりするような成分とは一切無縁であり、
従って、従来のＣｕ‐Ｃｒ系合金におけるような溶解と
鋳造の難しさを原因とした高コスト化の問題もない。
発明による銅合金の場合には、難溶解性であったり、耐
火材と反応したりするような成分とは一切無縁であり、
従って、従来のＣｕ‐Ｃｒ系合金におけるような溶解と
鋳造の難しさを原因とした高コスト化の問題もない。
【００５６】表３は、表１の実施例１の銅合金素材を使
用して、本発明による加工方法を適用したときの加工条
件の違いによる特性の変化をまとめたもので、
用して、本発明による加工方法を適用したときの加工条
件の違いによる特性の変化をまとめたもので、
【００４６】〜
【００４８】の加工において、第１の熱処理時の加熱温
度と、第２の熱処理における加熱温度と同温度での保持
時間とを変化させたときに、これら要因の変化が引張強
度と導電率にどのように影響するかをまとめたものであ
る。
度と、第２の熱処理における加熱温度と同温度での保持
時間とを変化させたときに、これら要因の変化が引張強
度と導電率にどのように影響するかをまとめたものであ
る。
【００５７】
【表３】
【００５８】この表３によれば、本発明による実施例４
〜６の場合には、いずれも４２合金とほゞ同等レベルで
ある６００ＭＰａ前後の優れた引張強度を示し、さら
に、６０％ＩＡＣＳ以上の高い導電率を示しているのに
比べ、比較例１０〜１３の場合には、引張強度または導
電率のいずれか、あるいは双方の特性において不充分な
結果しか得られていない。
〜６の場合には、いずれも４２合金とほゞ同等レベルで
ある６００ＭＰａ前後の優れた引張強度を示し、さら
に、６０％ＩＡＣＳ以上の高い導電率を示しているのに
比べ、比較例１０〜１３の場合には、引張強度または導
電率のいずれか、あるいは双方の特性において不充分な
結果しか得られていない。
【００５９】即ち、比較例１０の場合には、第１の熱処
理における加熱温度が低いために充分な引張強度が得ら
れず、また、第２の熱処理時の加熱保持時間の短い比較
例１１の場合には、引張強度および導電率の両面で特性
が不足していることが認められる。
理における加熱温度が低いために充分な引張強度が得ら
れず、また、第２の熱処理時の加熱保持時間の短い比較
例１１の場合には、引張強度および導電率の両面で特性
が不足していることが認められる。
【００６０】さらに、比較例１２は、第２の熱処理時の
加熱温度を本発明の設定温度よりも高くした例である
が、この場合には高い導電率が得られる反面、引張強度
が大きく低下しており、さらには、第２の熱処理時の加
熱温度を本発明の規定よりも低く設定した比較例１２の
場合には、引張強度および導電率の両特性が充分でない
など、この表３からは、本発明による加工方法の有用性
を明確に認めることができる。
加熱温度を本発明の設定温度よりも高くした例である
が、この場合には高い導電率が得られる反面、引張強度
が大きく低下しており、さらには、第２の熱処理時の加
熱温度を本発明の規定よりも低く設定した比較例１２の
場合には、引張強度および導電率の両特性が充分でない
など、この表３からは、本発明による加工方法の有用性
を明確に認めることができる。
【００６１】
【発明の効果】以上のように、本発明による高強度・高
導電性銅合金とその加工方法によれば、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｐ、ＺｎおよびＭｇをＣｕに含有させ、これら元素にそ
れぞれ特定の重量比率を設定し、さらに、Ｆｅ、Ｎｉの
合計重量とＰの重量、およびＦｅとＮｉの重量をそれぞ
れ特定の比率に設定することによって、４２合金にほゞ
匹敵する高レベルの引張強度と６０％ＩＡＣＳ以上の高
い導電率とを同時に備え、しかも、Ｃｒのような難溶解
性で耐火材と反応するような成分を一切使用することな
く、高導電率を確保することのできるコスト的に有利な
銅合金を提供し、併せて、この銅合金から優れた特性を
引き出すための加工方法をも提供するものであり、従っ
て、たとえば、半導体素子の高集積化に対応するための
小型・多ピンのリードフレームを提供するうえにおい
て、本発明がもたらす効果は大である。
導電性銅合金とその加工方法によれば、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｐ、ＺｎおよびＭｇをＣｕに含有させ、これら元素にそ
れぞれ特定の重量比率を設定し、さらに、Ｆｅ、Ｎｉの
合計重量とＰの重量、およびＦｅとＮｉの重量をそれぞ
れ特定の比率に設定することによって、４２合金にほゞ
匹敵する高レベルの引張強度と６０％ＩＡＣＳ以上の高
い導電率とを同時に備え、しかも、Ｃｒのような難溶解
性で耐火材と反応するような成分を一切使用することな
く、高導電率を確保することのできるコスト的に有利な
銅合金を提供し、併せて、この銅合金から優れた特性を
引き出すための加工方法をも提供するものであり、従っ
て、たとえば、半導体素子の高集積化に対応するための
小型・多ピンのリードフレームを提供するうえにおい
て、本発明がもたらす効果は大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６６１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６６１Ａ ６８５ ６８５Ｚ ６８６ ６８６Ｚ ６９１ ６９１Ｂ ６９１Ｃ (72)発明者 佐々木 元 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電 線株式会社 システムマテリアル研究所 内 (56)参考文献 特開 平４−231445（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 9/00 - 9/10
Claims (3)
- 【請求項１】０．１〜０．５重量％のＦｅ、０．１〜
０．５重量％のＮｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、
０．１〜１．０重量％のＺｎ、０．０１〜０．２重量％
のＭｇ、および残部のＣｕから成り、 前記Ｆｅと前記Ｎｉの合計重量と前記Ｐの重量の比が
（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０であり、 前記Ｆｅの重量と前記Ｎｉの重量の比がＦｅ／Ｎｉ＝
０．８〜１．２であることを特徴とする高強度・高導電
性銅合金。 - 【請求項２】０．１〜０．５重量％のＦｅ、０．１〜
０．５重量％のＮｉ、０．０３〜０．２重量％のＰ、
０．１〜１．０重量％のＺｎ、０．０１〜０．２重量％
のＭｇ、および残部のＣｕから成り、 前記Ｆｅと前記Ｎｉの合計重量と前記Ｐの重量の比が
（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０であり、 前記Ｆｅの重量と前記Ｎｉの重量の比がＦｅ／Ｎｉ＝
０．８〜１．２である合金素材を準備し、 前記合金素材を７００〜９００℃に加熱した後、これに
毎分２５℃以上の降温速度で３００℃以下まで冷却する
第１の熱処理を施し、 前記第１の熱処理を施された前記合金素材を冷間圧延
し、 冷間圧延された前記合金素材に、４００〜５００℃に加
熱して３０分〜５時間保持する第２の熱処理を施すこと
を特徴とする高強度・高導電性銅合金の加工方法。 - 【請求項３】前記合金素材は、前記第２の熱処理の後に
冷間圧延されることを特徴とする請求項第２項記載の高
強度・高導電性銅合金の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17929998A JP2956696B1 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 高強度・高導電性銅合金およびその加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17929998A JP2956696B1 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 高強度・高導電性銅合金およびその加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2956696B1 true JP2956696B1 (ja) | 1999-10-04 |
| JP2000017355A JP2000017355A (ja) | 2000-01-18 |
Family
ID=16063407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17929998A Expired - Lifetime JP2956696B1 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 高強度・高導電性銅合金およびその加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2956696B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160001634A (ko) | 2014-06-27 | 2016-01-06 | 가부시키가이샤 에스에이치 카퍼프로덕츠 | 구리합금재, 구리합금재의 제조방법, 리드프레임 및 커넥터 |
| KR20160003555A (ko) | 2014-07-01 | 2016-01-11 | 가부시키가이샤 에스에이치 카퍼프로덕츠 | 구리합금재, 구리합금재의 제조방법, 리드프레임 및 커넥터 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3465108B2 (ja) * | 2000-05-25 | 2003-11-10 | 株式会社神戸製鋼所 | 電気・電子部品用銅合金 |
| JP4441467B2 (ja) * | 2004-12-24 | 2010-03-31 | 株式会社神戸製鋼所 | 曲げ加工性及び耐応力緩和特性を備えた銅合金 |
| CN100439530C (zh) * | 2004-12-24 | 2008-12-03 | 株式会社神户制钢所 | 具有弯曲性和应力弛豫性能的铜合金 |
| JP2013185232A (ja) * | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Hitachi Cable Ltd | 銅合金材及び銅合金材の製造方法 |
| JP2013231224A (ja) * | 2012-05-01 | 2013-11-14 | Sh Copper Products Co Ltd | 曲げ加工性に優れた電気・電子部品用銅合金材 |
-
1998
- 1998-06-25 JP JP17929998A patent/JP2956696B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160001634A (ko) | 2014-06-27 | 2016-01-06 | 가부시키가이샤 에스에이치 카퍼프로덕츠 | 구리합금재, 구리합금재의 제조방법, 리드프레임 및 커넥터 |
| KR20160003555A (ko) | 2014-07-01 | 2016-01-11 | 가부시키가이샤 에스에이치 카퍼프로덕츠 | 구리합금재, 구리합금재의 제조방법, 리드프레임 및 커넥터 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000017355A (ja) | 2000-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4143662B2 (ja) | Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金 | |
| JP3803981B2 (ja) | 高強度および高導電性を有する銅合金の製造方法 | |
| JP5097970B2 (ja) | 銅合金板材及びその製造方法 | |
| JP3699701B2 (ja) | 易加工高力高導電性銅合金 | |
| JP5320642B2 (ja) | 銅合金の製造方法及び銅合金 | |
| JP2002180165A (ja) | プレス打ち抜き性に優れた銅基合金およびその製造方法 | |
| JP2004225093A (ja) | 銅基合金およびその製造方法 | |
| KR950004935B1 (ko) | 전자 기기용 구리 합금 | |
| JP2001207229A (ja) | 電子材料用銅合金 | |
| JP3383615B2 (ja) | 電子材料用銅合金及びその製造方法 | |
| JPWO2011036804A1 (ja) | 電子材料用Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃｏ系銅合金及びその製造方法 | |
| JP2004315940A (ja) | Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金およびその製造方法 | |
| JP2017179502A (ja) | 強度及び導電性に優れる銅合金板 | |
| JP2956696B1 (ja) | 高強度・高導電性銅合金およびその加工方法 | |
| JP4459067B2 (ja) | 高強度高導電性銅合金 | |
| JP5291494B2 (ja) | 高強度高耐熱性銅合金板 | |
| JPH10130755A (ja) | 剪断加工性に優れる高強度、高導電性銅合金 | |
| JP3900733B2 (ja) | 高強度・高導電性銅合金材の製造方法 | |
| JP3735005B2 (ja) | 打抜加工性に優れた銅合金およびその製造方法 | |
| JP2001262297A (ja) | 端子用銅基合金条およびその製造方法 | |
| JPH0718355A (ja) | 電子機器用銅合金およびその製造方法 | |
| JP4175920B2 (ja) | 高力銅合金 | |
| JP3379380B2 (ja) | 高強度・高導電性銅合金 | |
| JP3407527B2 (ja) | 電子機器用銅合金材 | |
| JP2010236029A (ja) | 電子材料用Ｃｕ−Ｓｉ−Ｃｏ系合金及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090723 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100723 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100723 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110723 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120723 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130723 Year of fee payment: 14 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |