JP3376840B2 - 銅合金材の製造方法 - Google Patents
銅合金材の製造方法Info
- Publication number
- JP3376840B2 JP3376840B2 JP31327896A JP31327896A JP3376840B2 JP 3376840 B2 JP3376840 B2 JP 3376840B2 JP 31327896 A JP31327896 A JP 31327896A JP 31327896 A JP31327896 A JP 31327896A JP 3376840 B2 JP3376840 B2 JP 3376840B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strength
- aging treatment
- copper alloy
- conductivity
- addition
- 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
Landscapes
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器に用いら
れる銅合金、特に高強度及び高熱伝導性を備えた銅合金
材及びその製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】電子機器用の金属材料は、製造工程中に
変形や破損の生じない強度、耐熱性、打ち抜きや加工に
対する加工性、発生する熱を外部に放出できる熱伝導
性、めっき性、はんだ付け性、耐蝕性等の特性のほか、
低価格であることが要求される。例えば、半導体装置に
用いられるリードフレームにおいては、素子の小型化・
高集積化に対応した特性、つまり、材料の薄板化に対応
して、より強度が高く、かつ熱の発生量が増加すること
から、十分な放熱性を確保しうる熱伝導性及び導電性を
備えた材料の開発が望まれている。 【０００３】従来、リードフレームの材料には、主とし
てＦｅ（鉄）−４２ｗｔ％Ｎｉ（ニッケル）等の鉄系合
金や銅系合金が用いられてきた。鉄系合金は高強度をも
つ長所があるのに対し、導電率が低く、熱伝導性も悪い
という短所がある。一方、銅系合金は導電性、熱伝導
性、加工性に優れ、低価格にできるという特長がある。
しかし、銅系合金は強度、耐熱性等の面で鉄系合金に劣
っている。そこで、強度を高めた銅系合金の開発が従来
より行われている。 【０００４】銅系合金の導電率を高レベルに保ちながら
高強度化を達成するためには、析出強化を用いるのが有
利である。そこで、Ｃｕ（銅）−Ｎｉ−Ｓｉ（珪素）
系、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ（リン）系、Ｃｕ−Ｃｒ（クロム）
系等の銅系合金を用いて析出強化を図るようにした銅合
金が検討されている。中でも、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金
（コルソン合金）を基本とする合金は、引張強度が７０
０ＭＰａという高い値を期待できることから、有望視さ
れている。 【０００５】このＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金は析出硬化型の
合金である。通常、８００℃程度の高温から急冷する液
体化処理と、３００〜５００℃程度に加熱保持する時効
処理によって合金元素をＮｉ2 Ｓｉの化合物の形でＣｕ
母相中に析出させ、転位の運動に対する障害物にするこ
とで強度が向上する。また、合金元素を積極的に析出さ
せるため、固溶状態にある合金に比較して熱伝導性及び
導電性を良好に保ちやすい。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｃｕ−Ｎｉ−
Ｓｉ合金によると、その製造に通常の単純な溶体化処理
及び時効化処理による製造工程をとった場合、強度面で
は７００ＭＰａという高い引張強度が得られるものの、
導電率が３０〜４０％ＩＡＣＳのレベルに止まってい
る。この導電率は、ＱＦＰ(Quad Fiat Package）による
半導体装置のリードフレームに用いるには不満が残る。
また、はんだ付け性や変色・酸化等を防ぐ耐蝕性等に対
しても、満足できるレベルには至っていない。 【０００７】そこで本発明は、高い強度と高い導電率を
備えた銅合金材を提供することを目的としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、１．５〜５．０ｗｔ％のＮｉ及び０．
３〜１．０ｗｔ％のＳｉを重量比Ｎｉ／Ｓｉが４．５〜
５．５の範囲で含むとともに、１．５〜５．０ｗｔ％の
Ｚｎと、０．００３〜０．３ｗｔ％のＰと、１種あたり
０．０１〜１．０ｗｔ％で総量が０．０１〜５．０ｗｔ
％に設定されたＢ、Ｃａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｗ、Ｐｂ、ミッシ
ュメタルの内の少なくとも１種とをＣｕに添加した構成
にしている。 【０００９】この構成によれば、ＮｉとＳｉの添加によ
り固溶元素量が低減され、高強度化及び高導電率化が図
られる。更に、Ｚｎ及びＰの添加によりはんだの接合強
度と長寿命化が図られ、Ｂ、Ｃａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｗ、Ｐｂ、
ミッシュメタル等の添加は強度を高めるほか、更には耐
酸性、耐熱性、耐蝕性等を高めるように作用する。この
結果、強度及び導電率を大幅に向上させた銅合金材を得
ることができる。 【００１０】しかして、上記の銅合金材は、７００℃以
上に加熱して溶体化処理し、２０〜８０％の加工率で冷
間圧延し、４００〜５００℃で０．５〜３時間による１
回目の時効処理を施し、３５０〜４５０℃で０．５〜３
時間による２回目の時効処理が施される。 【００１１】この方法によれば、２０〜８０％の加工率
による冷間圧延は、時効処理における析出物の発生を十
分にしながら粗大化を防止し、時効処理による効果を高
める。更に時効処理は、４００〜５００℃で十分な析出
が得られ、微細な析出物を多量に発生させ、強度及び導
電率を高める。つづく２回目の時効処理は、1回目の時
効処理で析出しきれず、固溶状態で残留している合金元
素を析出するように作用する。これにより、強度及び導
電率を大幅に向上させた銅合金材を得ることができる。 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明者らは、或る種の副成分を
添加することによって特性の改善が図られ、固溶状態に
ある合金元素をなるべく微細な形状で多量に析出させる
ことにより、高強度及び高導電率を併せもつ銅合金が得
られることを見いだした。以下に実施例を示して具体的
に本発明を説明する。 【００１３】 【実施例】図１は本発明による銅合金材の製造工程を示
すフローチャートである。図１を参照して本発明を説明
する。本発明者らは、表１〜表２の組成により試料を作
成した。本発明による組成がＦ〜Ｖの１７種であり、比
較用組成（従来例）としてＡ〜Ｅの５種を作成した。な
お、表中のＭＭはミッシュメタルを意味している。 【００１４】 【表１】【００１５】 【表２】 【００１６】表１〜表２に示す組成を持つ銅合金を無酸
素銅を母材にして高周波溶解炉で溶製し、直径３０ｍ
ｍ、長さ２５０ｍｍのインゴットに鋳造した（ステップ
１０１）。このインゴットを８５０℃に加熱して熱間押
し出し加工し、幅２０ｍｍ、厚さ８ｍｍの板状にした。
この後、中間焼鈍をはさみながら厚さ０．４２ｍｍまで
冷間圧延した（ステップ１０２）。 【００１７】ついで、８００℃に加熱後、水中に入れて
急冷し、溶体化した（ステップ１０３）。溶体化後の材
料を加工率４０％で厚さ０．２５ｍｍに冷間圧延し（ス
テップ１０４）、所定の温度、例えば４２０℃で１時間
の時効処理（１回目の時効処理）、更に所定の温度、例
えば３７０℃で１時間の時効処理（２回目の時効処理）
を施した（ステップ１０５）。以上のようにして試料を
作成する。 【００１８】溶体化処理と1回目の時効処理の間で冷間
圧延を行うことにより、溶体化材の結晶格子内に適度な
格子欠陥が導入される。この格子欠陥は析出物形成の核
として機能し、析出物を微細な形状でより均一かつ多量
に発生させることができる。冷間圧延の加工率を高くす
ると、より多量の格子欠陥が導入されるため、多量の析
出物が形成されやすくなるが、析出の進行が速くなるた
め、粗大化も急速に進行する。したがって、冷間圧延の
加工率は２０〜８０％にするのが好ましい。 【００１９】1回目の時効処理においては、微細な形状
の析出物をできるだけ多く発生させることが重要であ
り、このためには温度及び保持時間を規定する必要があ
る。ここでは温度を４００〜５００℃、保持時間を３０
分〜３時間にしている。これよりも低温及び短時間の時
効処理では十分な量の析出が生じない。逆に、高温及び
長時間になると粗大な形状の析出物が発生する。 【００２０】２回目の時効処理は、１回目の時効処理で
析出しきれず、固溶状態で残留している合金元素を析出
させ、導電率を更に回復させることを目的に実施してい
る。この導電率の回復を強度を低下させることなく行う
ためには、１回目の時効で発生した析出物をできるだけ
粗大化させずに微細な析出物を追加して発生させること
が望ましい。そこで、温度条件を１回目の時効処理より
低い３５０〜４５０℃に規定し、且つ保持時間を３０分
〜３時間に規定している。これよりも低温及び短時間の
時効処理では析出物の発生が不十分であり、逆に、高温
及び長時間になると１回目の時効処理で発生した析出物
が粗大化したり、新たに粗大な析出物が発生する。 【００２１】本発明者らは、表１〜表３に示した各組成
及び加工条件（冷間加工率及び時効処理条件）により、
上記した製造工程にしたがって本発明品の試料（Ｎｏ．
８〜２４）及び比較品（Ｎｏ．１〜７）を製作した。こ
れらの全てについて、引張強さと導電率を測定したとこ
ろ、表３に示す結果を得た。 【００２２】 【表３】【００２３】表３から明らかなように、本発明による試
料は、７３０ＭＰａ以上の強度が得られ、また、導電率
は５０％ＩＡＣＳ以上が得られるという良好な結果を得
た。これにより、ＱＦＰによる半導体装置のリードフレ
ームに用いることが可能になった。これに対し、組成条
件、加工率条件、時効条件の何れかが本発明から外れた
比較例では、引張強度及び導電率が低く、半導体装置の
リードフレームに用いることができない。 【００２４】次に、表３に示す本発明の試料Ｎｏ．８〜
２４と、比較例の試料Ｎｏ．７を基に、はんだ耐熱剥離
性を評価した。６０％Ｓｎ−４０％Ｐｂはんだ中で浸漬
めっきした試料を１５０℃で１０００時間加熱した後、
曲率半径０．２５ｍｍで９０°曲げし、その後に曲げ戻
した時のはんだ剥離の有無を顕微鏡で観察し、評価し
た。その結果、本発明の試料Ｎｏ．８〜２４は、はんだ
の剥離は見られなかった。これに対し、比較例の試料Ｎ
ｏ．７は界面剥離を生じた。 【００２５】以上のように、本発明による銅合金は高い
強度と高い導電率が得られるため、リードフレームに用
いた場合、より小型化、多ピン化、高速化を目的とした
半導体装置への対応が可能になり、特に、ＱＦＰ等の多
ピンリードフレームに用いるのに適している。また、は
んだ剥離が生じないことから、接続の信頼性を向上させ
ることができる。 【００２６】ここで、表１〜表２に示した各元素の組成
比について説明する。Ｎｉ及びＳｉの添加量が低いと、
析出硬化による高強度化が不十分になる。逆に、Ｎｉ及
びＳｉの添加量が多くなると、析出しきれない固溶元素
量が増加する。そこで、Ｎｉを１．５〜５．０ｗｔ％、
Ｓｉを０．３〜１．０ｗｔ％に規定している。また、Ｎ
ｉ／Ｓｉの重量比を４．５〜５．５に規定し、Ｎｉ2Ｓ
ｉの析出が十分におきたとき、余剰分として存在するＮ
ｉもしくはＳｉの量を少なくしている。 【００２７】更に、Ｚｎを１．５〜５．０ｗｔ％にする
ことで、はんだとの接合強度及び長期寿命を改善する効
果、及び強度の向上、めっき性を改善する効果がある。
また、Ｐ（リン）は脱酸剤としての効果があり、０．０
０３〜０．３ｗｔ％にすると合金鋳造時のＳｉの酸化に
よる悪影響を防止することができる。Ｚｎ及びＰの量
は、所定量より多くなると導電率の低下や加工性の劣化
を生じる。 【００２８】また、Ｂ（ホウ素）、Ｃａ（カルシウ
ム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）又はＩｎ（インジウム）の
添加は強度の向上に効果がある。更に、Ｖ（バナジウ
ム）の添加は強度の向上、耐熱性の改善、耐酸性の改善
に効果があり、Ｙ（イットリウム）、Ｎｂ（ニオブ）、
Ｗ（タングステン）又はＨｆ（ハフニウム）の添加は強
度の向上のほか、耐蝕性及び耐熱性の改善に効果があ
る。また、Ｍｏ（モリブデン）の添加は強度の向上及び
耐蝕性の改善に効果がある。 【００２９】更に、Ａｇ又はＴｅの添加は、高強度化及
び耐熱性の向上に効果があり、添加量が増えても導電率
への悪影響が少ない。また、Ｔａの添加は耐熱性及び耐
蝕性の改善に効果がある。Ｐｂの添加は耐蝕性及び耐熱
性の改善のほか、打ち抜き加工性の改善に寄与する。Ｍ
Ｍ（ミッションメタル）は、Ｃｅ、Ｌａ、Ｃｅ族希土類
元素の混合物であり、強度の向上、耐蝕性及び耐熱性の
改善に寄与する。 【００３０】なお、Ｂ、Ｃａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｎｂ、
Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｗ、Ｐｂ、ミッ
シュメタルは、これらの内の１種又は２種以上を添加す
るものとし、その１種あたりの添加量が０．０１〜１．
０ｗｔ％に規定する。そして、総量が０．０１〜５．０
ｗｔ％になるようにするのがよい。 【００３１】 【発明の効果】以上より明らかな如く、本発明によれ
ば、重量比Ｎｉ／Ｓｉを４．５〜５．５にした１．５〜
５．０ｗｔ％のＮｉ及び０．３〜１．０ｗｔ％のＳｉ
と、１．５〜５．０ｗｔ％のＺｎと、０．００３〜０．
３ｗｔ％のＰと、１種あたり０．０１〜１．０ｗｔ％で
総量を０．０１〜５．０ｗｔ％に設定されたＢ、Ｃａ、
Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔ
ｅ、Ｈｆ、Ｗ、Ｐｂ、ミッシュメタルの内の少なくとも
１種が添加され、残部がＣｕである銅合金材を７００℃
以上に加熱して溶体化処理し、２０〜８０％の加工率で
冷間圧延し、４００〜５００℃で０．５〜３時間の１回
目の時効処理を施し、３５０〜４５０℃で０．５〜３時
間の２回目の時効処理を施す方法であるから、ＮｉとＳ
ｉの添加により固溶元素量が低減され、高強度化及び高
導電率化が図られる。更に、Ｚｎ及びＰの添加によりは
んだの接合強度と長寿命化が図られ、Ｂ、Ｃａ、Ｇａ、
Ｇｅ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｈ
ｆ、Ｗ、Ｐｂ、ミッシュメタル等の添加は強度を高める
ほか、更には耐酸性、耐熱性、耐蝕性等を高めるように
作用する。この結果、強度及び導電率を大幅に向上させ
た銅合金材を得ることができる。 【００３２】加えて、２０〜８０％の加工率による冷間
圧延は、時効処理における析出物の発生を十分にしなが
ら粗大化を防止し、時効処理による効果を高める。更に
時効処理は、４００〜５００℃で十分な析出が得られ、
微細な析出物を多量に発生させ、強度及び導電率を高め
る。つづく２回目度目の時効処理は、1回目の時効処理
で析出しきれず、固溶状態で残留している合金元素を析
出するように作用する。これにより、強度及び導電率を
大幅に向上させた銅合金材を得ることができる。
れる銅合金、特に高強度及び高熱伝導性を備えた銅合金
材及びその製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】電子機器用の金属材料は、製造工程中に
変形や破損の生じない強度、耐熱性、打ち抜きや加工に
対する加工性、発生する熱を外部に放出できる熱伝導
性、めっき性、はんだ付け性、耐蝕性等の特性のほか、
低価格であることが要求される。例えば、半導体装置に
用いられるリードフレームにおいては、素子の小型化・
高集積化に対応した特性、つまり、材料の薄板化に対応
して、より強度が高く、かつ熱の発生量が増加すること
から、十分な放熱性を確保しうる熱伝導性及び導電性を
備えた材料の開発が望まれている。 【０００３】従来、リードフレームの材料には、主とし
てＦｅ（鉄）−４２ｗｔ％Ｎｉ（ニッケル）等の鉄系合
金や銅系合金が用いられてきた。鉄系合金は高強度をも
つ長所があるのに対し、導電率が低く、熱伝導性も悪い
という短所がある。一方、銅系合金は導電性、熱伝導
性、加工性に優れ、低価格にできるという特長がある。
しかし、銅系合金は強度、耐熱性等の面で鉄系合金に劣
っている。そこで、強度を高めた銅系合金の開発が従来
より行われている。 【０００４】銅系合金の導電率を高レベルに保ちながら
高強度化を達成するためには、析出強化を用いるのが有
利である。そこで、Ｃｕ（銅）−Ｎｉ−Ｓｉ（珪素）
系、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ（リン）系、Ｃｕ−Ｃｒ（クロム）
系等の銅系合金を用いて析出強化を図るようにした銅合
金が検討されている。中でも、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金
（コルソン合金）を基本とする合金は、引張強度が７０
０ＭＰａという高い値を期待できることから、有望視さ
れている。 【０００５】このＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金は析出硬化型の
合金である。通常、８００℃程度の高温から急冷する液
体化処理と、３００〜５００℃程度に加熱保持する時効
処理によって合金元素をＮｉ2 Ｓｉの化合物の形でＣｕ
母相中に析出させ、転位の運動に対する障害物にするこ
とで強度が向上する。また、合金元素を積極的に析出さ
せるため、固溶状態にある合金に比較して熱伝導性及び
導電性を良好に保ちやすい。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｃｕ−Ｎｉ−
Ｓｉ合金によると、その製造に通常の単純な溶体化処理
及び時効化処理による製造工程をとった場合、強度面で
は７００ＭＰａという高い引張強度が得られるものの、
導電率が３０〜４０％ＩＡＣＳのレベルに止まってい
る。この導電率は、ＱＦＰ(Quad Fiat Package）による
半導体装置のリードフレームに用いるには不満が残る。
また、はんだ付け性や変色・酸化等を防ぐ耐蝕性等に対
しても、満足できるレベルには至っていない。 【０００７】そこで本発明は、高い強度と高い導電率を
備えた銅合金材を提供することを目的としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、１．５〜５．０ｗｔ％のＮｉ及び０．
３〜１．０ｗｔ％のＳｉを重量比Ｎｉ／Ｓｉが４．５〜
５．５の範囲で含むとともに、１．５〜５．０ｗｔ％の
Ｚｎと、０．００３〜０．３ｗｔ％のＰと、１種あたり
０．０１〜１．０ｗｔ％で総量が０．０１〜５．０ｗｔ
％に設定されたＢ、Ｃａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｗ、Ｐｂ、ミッシ
ュメタルの内の少なくとも１種とをＣｕに添加した構成
にしている。 【０００９】この構成によれば、ＮｉとＳｉの添加によ
り固溶元素量が低減され、高強度化及び高導電率化が図
られる。更に、Ｚｎ及びＰの添加によりはんだの接合強
度と長寿命化が図られ、Ｂ、Ｃａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｗ、Ｐｂ、
ミッシュメタル等の添加は強度を高めるほか、更には耐
酸性、耐熱性、耐蝕性等を高めるように作用する。この
結果、強度及び導電率を大幅に向上させた銅合金材を得
ることができる。 【００１０】しかして、上記の銅合金材は、７００℃以
上に加熱して溶体化処理し、２０〜８０％の加工率で冷
間圧延し、４００〜５００℃で０．５〜３時間による１
回目の時効処理を施し、３５０〜４５０℃で０．５〜３
時間による２回目の時効処理が施される。 【００１１】この方法によれば、２０〜８０％の加工率
による冷間圧延は、時効処理における析出物の発生を十
分にしながら粗大化を防止し、時効処理による効果を高
める。更に時効処理は、４００〜５００℃で十分な析出
が得られ、微細な析出物を多量に発生させ、強度及び導
電率を高める。つづく２回目の時効処理は、1回目の時
効処理で析出しきれず、固溶状態で残留している合金元
素を析出するように作用する。これにより、強度及び導
電率を大幅に向上させた銅合金材を得ることができる。 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明者らは、或る種の副成分を
添加することによって特性の改善が図られ、固溶状態に
ある合金元素をなるべく微細な形状で多量に析出させる
ことにより、高強度及び高導電率を併せもつ銅合金が得
られることを見いだした。以下に実施例を示して具体的
に本発明を説明する。 【００１３】 【実施例】図１は本発明による銅合金材の製造工程を示
すフローチャートである。図１を参照して本発明を説明
する。本発明者らは、表１〜表２の組成により試料を作
成した。本発明による組成がＦ〜Ｖの１７種であり、比
較用組成（従来例）としてＡ〜Ｅの５種を作成した。な
お、表中のＭＭはミッシュメタルを意味している。 【００１４】 【表１】【００１５】 【表２】 【００１６】表１〜表２に示す組成を持つ銅合金を無酸
素銅を母材にして高周波溶解炉で溶製し、直径３０ｍ
ｍ、長さ２５０ｍｍのインゴットに鋳造した（ステップ
１０１）。このインゴットを８５０℃に加熱して熱間押
し出し加工し、幅２０ｍｍ、厚さ８ｍｍの板状にした。
この後、中間焼鈍をはさみながら厚さ０．４２ｍｍまで
冷間圧延した（ステップ１０２）。 【００１７】ついで、８００℃に加熱後、水中に入れて
急冷し、溶体化した（ステップ１０３）。溶体化後の材
料を加工率４０％で厚さ０．２５ｍｍに冷間圧延し（ス
テップ１０４）、所定の温度、例えば４２０℃で１時間
の時効処理（１回目の時効処理）、更に所定の温度、例
えば３７０℃で１時間の時効処理（２回目の時効処理）
を施した（ステップ１０５）。以上のようにして試料を
作成する。 【００１８】溶体化処理と1回目の時効処理の間で冷間
圧延を行うことにより、溶体化材の結晶格子内に適度な
格子欠陥が導入される。この格子欠陥は析出物形成の核
として機能し、析出物を微細な形状でより均一かつ多量
に発生させることができる。冷間圧延の加工率を高くす
ると、より多量の格子欠陥が導入されるため、多量の析
出物が形成されやすくなるが、析出の進行が速くなるた
め、粗大化も急速に進行する。したがって、冷間圧延の
加工率は２０〜８０％にするのが好ましい。 【００１９】1回目の時効処理においては、微細な形状
の析出物をできるだけ多く発生させることが重要であ
り、このためには温度及び保持時間を規定する必要があ
る。ここでは温度を４００〜５００℃、保持時間を３０
分〜３時間にしている。これよりも低温及び短時間の時
効処理では十分な量の析出が生じない。逆に、高温及び
長時間になると粗大な形状の析出物が発生する。 【００２０】２回目の時効処理は、１回目の時効処理で
析出しきれず、固溶状態で残留している合金元素を析出
させ、導電率を更に回復させることを目的に実施してい
る。この導電率の回復を強度を低下させることなく行う
ためには、１回目の時効で発生した析出物をできるだけ
粗大化させずに微細な析出物を追加して発生させること
が望ましい。そこで、温度条件を１回目の時効処理より
低い３５０〜４５０℃に規定し、且つ保持時間を３０分
〜３時間に規定している。これよりも低温及び短時間の
時効処理では析出物の発生が不十分であり、逆に、高温
及び長時間になると１回目の時効処理で発生した析出物
が粗大化したり、新たに粗大な析出物が発生する。 【００２１】本発明者らは、表１〜表３に示した各組成
及び加工条件（冷間加工率及び時効処理条件）により、
上記した製造工程にしたがって本発明品の試料（Ｎｏ．
８〜２４）及び比較品（Ｎｏ．１〜７）を製作した。こ
れらの全てについて、引張強さと導電率を測定したとこ
ろ、表３に示す結果を得た。 【００２２】 【表３】【００２３】表３から明らかなように、本発明による試
料は、７３０ＭＰａ以上の強度が得られ、また、導電率
は５０％ＩＡＣＳ以上が得られるという良好な結果を得
た。これにより、ＱＦＰによる半導体装置のリードフレ
ームに用いることが可能になった。これに対し、組成条
件、加工率条件、時効条件の何れかが本発明から外れた
比較例では、引張強度及び導電率が低く、半導体装置の
リードフレームに用いることができない。 【００２４】次に、表３に示す本発明の試料Ｎｏ．８〜
２４と、比較例の試料Ｎｏ．７を基に、はんだ耐熱剥離
性を評価した。６０％Ｓｎ−４０％Ｐｂはんだ中で浸漬
めっきした試料を１５０℃で１０００時間加熱した後、
曲率半径０．２５ｍｍで９０°曲げし、その後に曲げ戻
した時のはんだ剥離の有無を顕微鏡で観察し、評価し
た。その結果、本発明の試料Ｎｏ．８〜２４は、はんだ
の剥離は見られなかった。これに対し、比較例の試料Ｎ
ｏ．７は界面剥離を生じた。 【００２５】以上のように、本発明による銅合金は高い
強度と高い導電率が得られるため、リードフレームに用
いた場合、より小型化、多ピン化、高速化を目的とした
半導体装置への対応が可能になり、特に、ＱＦＰ等の多
ピンリードフレームに用いるのに適している。また、は
んだ剥離が生じないことから、接続の信頼性を向上させ
ることができる。 【００２６】ここで、表１〜表２に示した各元素の組成
比について説明する。Ｎｉ及びＳｉの添加量が低いと、
析出硬化による高強度化が不十分になる。逆に、Ｎｉ及
びＳｉの添加量が多くなると、析出しきれない固溶元素
量が増加する。そこで、Ｎｉを１．５〜５．０ｗｔ％、
Ｓｉを０．３〜１．０ｗｔ％に規定している。また、Ｎ
ｉ／Ｓｉの重量比を４．５〜５．５に規定し、Ｎｉ2Ｓ
ｉの析出が十分におきたとき、余剰分として存在するＮ
ｉもしくはＳｉの量を少なくしている。 【００２７】更に、Ｚｎを１．５〜５．０ｗｔ％にする
ことで、はんだとの接合強度及び長期寿命を改善する効
果、及び強度の向上、めっき性を改善する効果がある。
また、Ｐ（リン）は脱酸剤としての効果があり、０．０
０３〜０．３ｗｔ％にすると合金鋳造時のＳｉの酸化に
よる悪影響を防止することができる。Ｚｎ及びＰの量
は、所定量より多くなると導電率の低下や加工性の劣化
を生じる。 【００２８】また、Ｂ（ホウ素）、Ｃａ（カルシウ
ム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）又はＩｎ（インジウム）の
添加は強度の向上に効果がある。更に、Ｖ（バナジウ
ム）の添加は強度の向上、耐熱性の改善、耐酸性の改善
に効果があり、Ｙ（イットリウム）、Ｎｂ（ニオブ）、
Ｗ（タングステン）又はＨｆ（ハフニウム）の添加は強
度の向上のほか、耐蝕性及び耐熱性の改善に効果があ
る。また、Ｍｏ（モリブデン）の添加は強度の向上及び
耐蝕性の改善に効果がある。 【００２９】更に、Ａｇ又はＴｅの添加は、高強度化及
び耐熱性の向上に効果があり、添加量が増えても導電率
への悪影響が少ない。また、Ｔａの添加は耐熱性及び耐
蝕性の改善に効果がある。Ｐｂの添加は耐蝕性及び耐熱
性の改善のほか、打ち抜き加工性の改善に寄与する。Ｍ
Ｍ（ミッションメタル）は、Ｃｅ、Ｌａ、Ｃｅ族希土類
元素の混合物であり、強度の向上、耐蝕性及び耐熱性の
改善に寄与する。 【００３０】なお、Ｂ、Ｃａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｎｂ、
Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｗ、Ｐｂ、ミッ
シュメタルは、これらの内の１種又は２種以上を添加す
るものとし、その１種あたりの添加量が０．０１〜１．
０ｗｔ％に規定する。そして、総量が０．０１〜５．０
ｗｔ％になるようにするのがよい。 【００３１】 【発明の効果】以上より明らかな如く、本発明によれ
ば、重量比Ｎｉ／Ｓｉを４．５〜５．５にした１．５〜
５．０ｗｔ％のＮｉ及び０．３〜１．０ｗｔ％のＳｉ
と、１．５〜５．０ｗｔ％のＺｎと、０．００３〜０．
３ｗｔ％のＰと、１種あたり０．０１〜１．０ｗｔ％で
総量を０．０１〜５．０ｗｔ％に設定されたＢ、Ｃａ、
Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔ
ｅ、Ｈｆ、Ｗ、Ｐｂ、ミッシュメタルの内の少なくとも
１種が添加され、残部がＣｕである銅合金材を７００℃
以上に加熱して溶体化処理し、２０〜８０％の加工率で
冷間圧延し、４００〜５００℃で０．５〜３時間の１回
目の時効処理を施し、３５０〜４５０℃で０．５〜３時
間の２回目の時効処理を施す方法であるから、ＮｉとＳ
ｉの添加により固溶元素量が低減され、高強度化及び高
導電率化が図られる。更に、Ｚｎ及びＰの添加によりは
んだの接合強度と長寿命化が図られ、Ｂ、Ｃａ、Ｇａ、
Ｇｅ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｈ
ｆ、Ｗ、Ｐｂ、ミッシュメタル等の添加は強度を高める
ほか、更には耐酸性、耐熱性、耐蝕性等を高めるように
作用する。この結果、強度及び導電率を大幅に向上させ
た銅合金材を得ることができる。 【００３２】加えて、２０〜８０％の加工率による冷間
圧延は、時効処理における析出物の発生を十分にしなが
ら粗大化を防止し、時効処理による効果を高める。更に
時効処理は、４００〜５００℃で十分な析出が得られ、
微細な析出物を多量に発生させ、強度及び導電率を高め
る。つづく２回目度目の時効処理は、1回目の時効処理
で析出しきれず、固溶状態で残留している合金元素を析
出するように作用する。これにより、強度及び導電率を
大幅に向上させた銅合金材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による銅合金材の製造工程を示すフロー
チャートである。
チャートである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22F 1/08
C22C 9/06
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 １．５〜５．０ｗｔ％のＮｉ及び０．３
〜１．０ｗｔ％のＳｉを重量比Ｎｉ／Ｓｉが４．５〜
５．５の範囲で含むとともに、 １．５〜５．０ｗｔ％のＺｎと、 ０．００３〜０．３ｗｔ％のＰと、 １種あたり０．０１〜１．０ｗｔ％で総量が０．０１〜
５．０ｗｔ％に設定されたＢ、Ｃａ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｈｆ、Ｗ、Ｐ
ｂ、ミッシュメタルの内の少なくとも１種が添加され、
残部がＣｕである銅合金を７００℃以上に加熱して溶体
化処理し、 ２０〜８０％の加工率で冷間圧延し、 ４００〜５００℃及び０．５〜３時間による１回目の時
効処理を施し、 ３５０〜４５０℃及び０．５〜３時間による２回目の時
効処理を施すことを特徴とする銅合金材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31327896A JP3376840B2 (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 銅合金材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31327896A JP3376840B2 (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 銅合金材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10152737A JPH10152737A (ja) | 1998-06-09 |
| JP3376840B2 true JP3376840B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=18039294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31327896A Expired - Lifetime JP3376840B2 (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 銅合金材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3376840B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003289219A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Kyocera Corp | パッチアンテナ |
| US20050236074A1 (en) * | 2004-02-27 | 2005-10-27 | Kuniteru Mihara | Copper alloy |
| JP4494258B2 (ja) | 2005-03-11 | 2010-06-30 | 三菱電機株式会社 | 銅合金およびその製造方法 |
| KR100644510B1 (ko) * | 2005-03-17 | 2006-11-10 | 한국기계연구원 | 열간 가공성과 연화성을 개선시킨 고강도 리드프레임재용구리(Ｃｕ)-니켈(Ｎｉ)-망간(Ｍｎ)-실리콘(Ｓｉ)-주석(Ｓｎ)-미쉬메탈(Ｍｓ)계 합금과 그 제조방법 |
| JP4556842B2 (ja) * | 2005-10-27 | 2010-10-06 | 日立電線株式会社 | 剪断加工性に優れる高強度銅合金材およびその製造方法 |
| JP2010255042A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Hitachi Cable Ltd | 銅合金及び銅合金の製造方法 |
| KR101472348B1 (ko) * | 2012-11-09 | 2014-12-15 | 주식회사 풍산 | 전기전자 부품용 동합금재 및 그의 제조 방법 |
| DE102013005158A1 (de) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | Kme Germany Gmbh & Co. Kg | Kupferlegierung |
| JP7194922B2 (ja) * | 2018-04-12 | 2022-12-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 実装構造体およびナノ粒子実装材料 |
| CN110551917B (zh) * | 2019-09-29 | 2021-07-09 | 广东和润新材料股份有限公司 | 一种高导电耐腐蚀铜带及其制备方法 |
-
1996
- 1996-11-25 JP JP31327896A patent/JP3376840B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10152737A (ja) | 1998-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4729680B2 (ja) | プレス打ち抜き性に優れた銅基合金 | |
| US6132529A (en) | Leadframe made of a high-strength, high-electroconductivity copper alloy | |
| JP3273613B2 (ja) | 高い強さおよび導電率を有する銅合金の製造方法 | |
| JP5506806B2 (ja) | 電子材料用Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃｏ系銅合金及びその製造方法 | |
| TW201233818A (en) | Copper alloy for electronic and/or electrical device, copper alloy thin plate, and conductive member | |
| JP2008196042A (ja) | 強度と成形性に優れる電気電子部品用銅合金板 | |
| JPH0741887A (ja) | 電気、電子部品用銅合金及びその製造方法 | |
| JP2006009137A (ja) | 銅合金 | |
| JP3383615B2 (ja) | 電子材料用銅合金及びその製造方法 | |
| JP4393663B2 (ja) | 端子用銅基合金条およびその製造方法 | |
| JP2593107B2 (ja) | 高強度高導電性銅基合金の製造法 | |
| JP3376840B2 (ja) | 銅合金材の製造方法 | |
| JP2844120B2 (ja) | コネクタ用銅基合金の製造法 | |
| JP5261691B2 (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 | |
| JP2016014165A (ja) | 銅合金材、銅合金材の製造方法、リードフレームおよびコネクタ | |
| JP2019173090A (ja) | 銅合金 | |
| JPH10195562A (ja) | 打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金およびその製造方法 | |
| JP3735005B2 (ja) | 打抜加工性に優れた銅合金およびその製造方法 | |
| JP3772319B2 (ja) | リードフレーム用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 | |
| JPH10265873A (ja) | 電気電子部品用銅合金及びその製造方法 | |
| JPH11323463A (ja) | 電気・電子部品用銅合金 | |
| JP2001279347A (ja) | 曲げ加工性および耐熱性に優れた高強度銅合金およびその製造方法 | |
| JP4175920B2 (ja) | 高力銅合金 | |
| JPH10152736A (ja) | 銅合金材及びその製造方法 |
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: 20081206 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081206 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091206 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101206 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101206 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111206 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121206 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131206 Year of fee payment: 11 |
|
| 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 |