JP3728776B2 - めっき予備処理工程中にスマットが発生することのない高強度銅合金 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、めっき予備処理工程中にスマット（汚れ）が発生することのない電気および電子部品材に使用される高強度銅合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、端子、コネクター、半導体装置のリードフレームなどの電気および電子部品を製造するための材料として、例えば、Ｎｉ：１．２４重量％、Ｓｎ：１．８０重量％、Ｓｉ：０．０５２重量％、Ｚｎ：０．５５重量％、Ｃａ：０．００５２重量％、Ｍｇ：０．０２４５重量％、Ｐｂ：０．００５８重量％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する高強度銅合金が提案されている。（特開平１−２７２７３３号公報参照）。
【０００３】
これら銅合金は、通常、圧延されて帯状の薄板に加工され、この薄板を打ち抜き、曲げなどの加工を施して所定の形状の電気および電子部品に成形し、この成形された電気および電子部品にめっきを施して最終製品としている。この成形された電気および電子部品をめっきするには、例えば、半導体装置の外装はんだめっきを行うには、先ず、半導体装置のリードをアルカリ電解洗浄→水洗→エッチング→水洗→スマット除去→水洗の各工程からなる予備処理を行い、次に予備処理された半導体装置のリードをプリデップ→はんだめっき→水洗→中和→水洗→湯洗→ブロー→乾燥のめっき処理することにより行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電気および電子部品は、常に低価格化が求められており、それに伴って、電気および電子部品の製造工程の一層の効率化が求められているが、従来の銅合金からなる電気および電子部品は、前記めっき工程、特にめっき予備処理工程のエッチングによりスマットが発生し、このスマット除去に多大の時間がかかり、生産性向上を阻害する要因になっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、エッチングによりスマット（汚れ）が発生することのない銅合金で製造した電気および電子部品は、めっき予備処理工程においてスマット除去に時間がかからず、生産性を大いに向上することができるとの観点から、エッチングでスマット（汚れ）が発生することのない高強度銅合金を得るべく研究を行った。その結果、Ｎｉ：０．５〜２．０重量％、Ｓｎ：１．２〜２．５重量％、Ｓｉ：０．０４〜０．１重量％、Ｚｎ：０．１〜１重量％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２重量％、Ｍｎ：０．０００１〜０．１重量％、Ｐ：０．０００１〜０．０２重量％（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．００１〜０．１２重量％）を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金は、引張強さ、伸び、曲げ性などの機械的特性、はんだの耐熱剥離性および導電率などは従来の銅合金とほぼ同じ値を有するにもかかわらず、めっき予備処理工程中にスマットの発生がなく、したがって、この銅合金板からリードフレームなどの電気および電子部品を製造すると、めっき予備処理工程の作業時間を従来よりも大幅に短縮することができ、生産性を大いに向上することができるという知見を得たのである。
【０００６】
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであって、
Ｎｉ：０．５〜２．０重量％、Ｓｎ：１．２〜２．５重量％、Ｓｉ：０．０４〜０．１重量％、Ｚｎ：０．１〜１重量％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２重量％、Ｍｎ：０．０００１〜０．１重量％、Ｐ：０．０００１〜０．０２重量％（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．００１〜０．１２重量％）を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有するめっき予備処理工程中にスマットが発生することのない高強度銅合金、に特徴を有するものである。
【０００７】
つぎに、この発明の高強度銅合金の成分組成を上記のごとく限定した理由について説明する。
【０００８】
（１） Ｎｉ
Ｎｉは、合金の強度および曲げ性を向上させる作用があるが、０．５重量％未満ではその効果がなく、一方、２重量％を越えて含有すると、導電率が低下するようになるので好ましくない。したがって、Ｎｉの含有量は、０．５〜２重量％に定めた。Ｎｉ含有量の一層好ましい範囲は、０．８〜１．８重量％である。
【０００９】
（２） Ｓｎ
Ｓｎは、Ｎｉと共存して、強度および曲げ加工性を一段と改善する作用を有するが、１．２重量％未満ではその効果がなく、一方、２．５重量％を越えて含有すると、熱間加工性が低下するようになるので好ましくない。したがって、Ｓｎの含有量は、１．２〜２．５重量％に定めた。Ｓｎ含有量の一層好ましい範囲は、１．４〜２．２重量％である。
【００１０】
（３） Ｓｉ
Ｓｉは、溶解鋳造時の脱酸作用およびＮｉと結合してニッケル珪化物を形成して耐熱性を向上させる作用を有するが、その含有量が０．０４重量％未満では十分な効果が得られず、一方、０．１重量％を越えて含有すると、めっき予備処理工程中のエッチングにおいて、スマットの発生量が増大するので好ましくない。したがって、Ｓｉ含有量は０．０４〜０．１重量％に定めた。Ｓｉ含有量の一層好ましい範囲は、０．０５〜０．０９重量％である。
【００１１】
（４） Ｚｎ
Ｚｎは、はんだの耐熱剥離性を一段と向上させる作用を有するが、Ｚｎの含有量が０．１重量％未満では十分な効果が得られず、一方、Ｚｎ含有量が１重量％を越えて含有すると、はんだ付け性が損なわれるので好ましくない。したがって、Ｚｎの含有量は、０．１〜１重量％に定めた。Ｚｎ含有量の一層好ましい範囲は、０．２〜０．８重量％である。
【００１２】
（５） Ｍｇ、Ｍｎ、Ｐ
これらの成分は、溶解鋳造時の脱硫および遊離のＳの固定による熱間加工性の向上または脱酸作用に効果があるが、Ｍｇ：０．０００１重量％未満、Ｍｎ：０．０００１重量％未満、Ｐ：０．０００１重量％未満（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．００１重量％未満）では所望の効果が得られず、一方、Ｍｇ：０．０２重量％を越え、Ｍｎ：０．１重量％を越え、Ｐ：０．０２重量％を越え（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．１２重量％を越え）ても脱硫および遊離のＳの固定による熱間加工性の向上または脱酸作用に効果が飽和傾向になることから、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２重量％、Ｍｎ：０．０００１〜０．１重量％、Ｐ：０．０００１〜０．０２重量％（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．００１〜０．１２重量％）に定めた。Ｍｇ、Ｍｎ、Ｐの一層好ましい範囲は、Ｍｇ：０．０００３〜０．０１５重量％、Ｍｎ：０．０００５〜０．０８重量％、Ｐ：０．０００５〜０．０１８重量％（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．００４〜０．１１重量％）である。
【００１３】
この発明の高強度銅合金を製造するには、所定の成分組成となるように、原料を溶解炉に装入し、木炭被覆の大気雰囲気中で溶解して製造する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
通常の中周波コアレス型溶解炉を用い、電気銅を木炭被覆下の大気雰囲気中で溶解し、溶湯に各種合金元素を単体ないし母合金で添加して表１〜表２に示される成分組成に調整し、得られた銅合金溶湯を半連続鋳造して厚さ：１６０ｍｍ、幅：６００ｍｍ、長さ：４４００ｍｍの寸法を有する鋳塊を製造した。
【００１５】
これら鋳塊を温度：８５０℃で熱間圧延し、厚さ：１１ｍｍの熱延板とした後、この熱延板をただちに水冷し、スケール除去の面削を行い、引き続いて、冷間圧延と焼鈍、酸洗を交互に繰り返し施して厚さ：０．３７５ｍｍの冷延板とした時点で、これを温度：７５０℃で連続焼鈍炉にて焼鈍し、再び冷間圧延にて厚さ：０．１５ｍｍの冷延板とし、さらに最終的に連続焼鈍炉にて温度：５００℃に２０秒間保持の条件で歪み取り焼鈍を施すことによって本発明銅合金１〜１５および従来銅合金１からなる冷延板を製造した。
【００１６】
本発明銅合金１〜１５および従来銅合金１からなる厚さ：０．１５ｍｍの前記冷延板を幅：３５ｍｍ、長さ：４５ｍｍに切断して試験片を作製し、この試験片を、
ＮａＯＨ：６０ｇ／ｌ、２Ｎａ2 Ｏ・ＳｉＯ2 ：４０ｇ／ｌの溶液
温度：４３℃、
電解電圧：５Ｖ、
通電時間：１２０秒、
の条件で電解脱脂し、ついで、水洗したのち、さらに、
Ｈ2 Ｏ2 ：６０ｇ／ｌ、Ｈ3 ＰＯ4 ：１００ｍｌ／ｌの溶液
温度：３５℃、
浸漬時間：６０秒、
の条件でエッチングし、水洗したのち乾燥するめっき予備処理を行った後、表面に発生したスマットの有無を観察し、その結果を表１〜表２に示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【発明の効果】
表１〜表２に示される結果から、従来Ｃｕ合金１はエッチングによりスマットの発生が見られたが、本発明Ｃｕ合金１〜１５はスマットの発生が全く見られないことが分かる。したがって、この発明のＣｕ合金薄板を用いて半導体装置のリードフレームなどの電気および電子部品を製造するに際して、めっき予備処理工程の作業時間を大幅に短縮することが可能であり、生産性を大幅に向上させることによるコストダウンができ、産業上優れた効果をもたらすものである。
【発明の属する技術分野】
この発明は、めっき予備処理工程中にスマット（汚れ）が発生することのない電気および電子部品材に使用される高強度銅合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、端子、コネクター、半導体装置のリードフレームなどの電気および電子部品を製造するための材料として、例えば、Ｎｉ：１．２４重量％、Ｓｎ：１．８０重量％、Ｓｉ：０．０５２重量％、Ｚｎ：０．５５重量％、Ｃａ：０．００５２重量％、Ｍｇ：０．０２４５重量％、Ｐｂ：０．００５８重量％を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する高強度銅合金が提案されている。（特開平１−２７２７３３号公報参照）。
【０００３】
これら銅合金は、通常、圧延されて帯状の薄板に加工され、この薄板を打ち抜き、曲げなどの加工を施して所定の形状の電気および電子部品に成形し、この成形された電気および電子部品にめっきを施して最終製品としている。この成形された電気および電子部品をめっきするには、例えば、半導体装置の外装はんだめっきを行うには、先ず、半導体装置のリードをアルカリ電解洗浄→水洗→エッチング→水洗→スマット除去→水洗の各工程からなる予備処理を行い、次に予備処理された半導体装置のリードをプリデップ→はんだめっき→水洗→中和→水洗→湯洗→ブロー→乾燥のめっき処理することにより行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電気および電子部品は、常に低価格化が求められており、それに伴って、電気および電子部品の製造工程の一層の効率化が求められているが、従来の銅合金からなる電気および電子部品は、前記めっき工程、特にめっき予備処理工程のエッチングによりスマットが発生し、このスマット除去に多大の時間がかかり、生産性向上を阻害する要因になっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、エッチングによりスマット（汚れ）が発生することのない銅合金で製造した電気および電子部品は、めっき予備処理工程においてスマット除去に時間がかからず、生産性を大いに向上することができるとの観点から、エッチングでスマット（汚れ）が発生することのない高強度銅合金を得るべく研究を行った。その結果、Ｎｉ：０．５〜２．０重量％、Ｓｎ：１．２〜２．５重量％、Ｓｉ：０．０４〜０．１重量％、Ｚｎ：０．１〜１重量％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２重量％、Ｍｎ：０．０００１〜０．１重量％、Ｐ：０．０００１〜０．０２重量％（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．００１〜０．１２重量％）を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金は、引張強さ、伸び、曲げ性などの機械的特性、はんだの耐熱剥離性および導電率などは従来の銅合金とほぼ同じ値を有するにもかかわらず、めっき予備処理工程中にスマットの発生がなく、したがって、この銅合金板からリードフレームなどの電気および電子部品を製造すると、めっき予備処理工程の作業時間を従来よりも大幅に短縮することができ、生産性を大いに向上することができるという知見を得たのである。
【０００６】
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであって、
Ｎｉ：０．５〜２．０重量％、Ｓｎ：１．２〜２．５重量％、Ｓｉ：０．０４〜０．１重量％、Ｚｎ：０．１〜１重量％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２重量％、Ｍｎ：０．０００１〜０．１重量％、Ｐ：０．０００１〜０．０２重量％（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．００１〜０．１２重量％）を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有するめっき予備処理工程中にスマットが発生することのない高強度銅合金、に特徴を有するものである。
【０００７】
つぎに、この発明の高強度銅合金の成分組成を上記のごとく限定した理由について説明する。
【０００８】
（１） Ｎｉ
Ｎｉは、合金の強度および曲げ性を向上させる作用があるが、０．５重量％未満ではその効果がなく、一方、２重量％を越えて含有すると、導電率が低下するようになるので好ましくない。したがって、Ｎｉの含有量は、０．５〜２重量％に定めた。Ｎｉ含有量の一層好ましい範囲は、０．８〜１．８重量％である。
【０００９】
（２） Ｓｎ
Ｓｎは、Ｎｉと共存して、強度および曲げ加工性を一段と改善する作用を有するが、１．２重量％未満ではその効果がなく、一方、２．５重量％を越えて含有すると、熱間加工性が低下するようになるので好ましくない。したがって、Ｓｎの含有量は、１．２〜２．５重量％に定めた。Ｓｎ含有量の一層好ましい範囲は、１．４〜２．２重量％である。
【００１０】
（３） Ｓｉ
Ｓｉは、溶解鋳造時の脱酸作用およびＮｉと結合してニッケル珪化物を形成して耐熱性を向上させる作用を有するが、その含有量が０．０４重量％未満では十分な効果が得られず、一方、０．１重量％を越えて含有すると、めっき予備処理工程中のエッチングにおいて、スマットの発生量が増大するので好ましくない。したがって、Ｓｉ含有量は０．０４〜０．１重量％に定めた。Ｓｉ含有量の一層好ましい範囲は、０．０５〜０．０９重量％である。
【００１１】
（４） Ｚｎ
Ｚｎは、はんだの耐熱剥離性を一段と向上させる作用を有するが、Ｚｎの含有量が０．１重量％未満では十分な効果が得られず、一方、Ｚｎ含有量が１重量％を越えて含有すると、はんだ付け性が損なわれるので好ましくない。したがって、Ｚｎの含有量は、０．１〜１重量％に定めた。Ｚｎ含有量の一層好ましい範囲は、０．２〜０．８重量％である。
【００１２】
（５） Ｍｇ、Ｍｎ、Ｐ
これらの成分は、溶解鋳造時の脱硫および遊離のＳの固定による熱間加工性の向上または脱酸作用に効果があるが、Ｍｇ：０．０００１重量％未満、Ｍｎ：０．０００１重量％未満、Ｐ：０．０００１重量％未満（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．００１重量％未満）では所望の効果が得られず、一方、Ｍｇ：０．０２重量％を越え、Ｍｎ：０．１重量％を越え、Ｐ：０．０２重量％を越え（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．１２重量％を越え）ても脱硫および遊離のＳの固定による熱間加工性の向上または脱酸作用に効果が飽和傾向になることから、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２重量％、Ｍｎ：０．０００１〜０．１重量％、Ｐ：０．０００１〜０．０２重量％（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．００１〜０．１２重量％）に定めた。Ｍｇ、Ｍｎ、Ｐの一層好ましい範囲は、Ｍｇ：０．０００３〜０．０１５重量％、Ｍｎ：０．０００５〜０．０８重量％、Ｐ：０．０００５〜０．０１８重量％（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．００４〜０．１１重量％）である。
【００１３】
この発明の高強度銅合金を製造するには、所定の成分組成となるように、原料を溶解炉に装入し、木炭被覆の大気雰囲気中で溶解して製造する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
通常の中周波コアレス型溶解炉を用い、電気銅を木炭被覆下の大気雰囲気中で溶解し、溶湯に各種合金元素を単体ないし母合金で添加して表１〜表２に示される成分組成に調整し、得られた銅合金溶湯を半連続鋳造して厚さ：１６０ｍｍ、幅：６００ｍｍ、長さ：４４００ｍｍの寸法を有する鋳塊を製造した。
【００１５】
これら鋳塊を温度：８５０℃で熱間圧延し、厚さ：１１ｍｍの熱延板とした後、この熱延板をただちに水冷し、スケール除去の面削を行い、引き続いて、冷間圧延と焼鈍、酸洗を交互に繰り返し施して厚さ：０．３７５ｍｍの冷延板とした時点で、これを温度：７５０℃で連続焼鈍炉にて焼鈍し、再び冷間圧延にて厚さ：０．１５ｍｍの冷延板とし、さらに最終的に連続焼鈍炉にて温度：５００℃に２０秒間保持の条件で歪み取り焼鈍を施すことによって本発明銅合金１〜１５および従来銅合金１からなる冷延板を製造した。
【００１６】
本発明銅合金１〜１５および従来銅合金１からなる厚さ：０．１５ｍｍの前記冷延板を幅：３５ｍｍ、長さ：４５ｍｍに切断して試験片を作製し、この試験片を、
ＮａＯＨ：６０ｇ／ｌ、２Ｎａ2 Ｏ・ＳｉＯ2 ：４０ｇ／ｌの溶液
温度：４３℃、
電解電圧：５Ｖ、
通電時間：１２０秒、
の条件で電解脱脂し、ついで、水洗したのち、さらに、
Ｈ2 Ｏ2 ：６０ｇ／ｌ、Ｈ3 ＰＯ4 ：１００ｍｌ／ｌの溶液
温度：３５℃、
浸漬時間：６０秒、
の条件でエッチングし、水洗したのち乾燥するめっき予備処理を行った後、表面に発生したスマットの有無を観察し、その結果を表１〜表２に示した。
【００１７】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
表１〜表２に示される結果から、従来Ｃｕ合金１はエッチングによりスマットの発生が見られたが、本発明Ｃｕ合金１〜１５はスマットの発生が全く見られないことが分かる。したがって、この発明のＣｕ合金薄板を用いて半導体装置のリードフレームなどの電気および電子部品を製造するに際して、めっき予備処理工程の作業時間を大幅に短縮することが可能であり、生産性を大幅に向上させることによるコストダウンができ、産業上優れた効果をもたらすものである。
Claims (1)
- Ｎｉ：０．５〜２．０重量％、Ｓｎ：１．２〜２．５重量％、Ｓｉ：０．０４〜０．１重量％、Ｚｎ：０．１〜１重量％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２重量％、Ｍｎ：０．０００１〜０．１重量％、Ｐ：０．０００１〜０．０２重量％（ただし、Ｍｇ＋Ｍｎ＋Ｐ：０．００１〜０．１２重量％）を含有し、残りがＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とするめっき予備処理工程中にスマットが発生することのない高強度銅合金。
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|---|---|---|---|
| JP22573095A JP3728776B2 (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | めっき予備処理工程中にスマットが発生することのない高強度銅合金 |
| EP96112587A EP0767244B1 (en) | 1995-08-10 | 1996-08-03 | High-strength copper based alloy free from smutting during pretreatment for plating |
| DE69601771T DE69601771T2 (de) | 1995-08-10 | 1996-08-03 | Hochfeste Kupferlegierungen verschmutzen-frei während der Vorbehandlung für Metallisierungen |
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| CN96112294A CN1056653C (zh) | 1995-08-10 | 1996-08-10 | 镀敷预处理无污迹的高强度铜基合金 |
| TW085109900A TW363085B (en) | 1995-08-10 | 1996-08-14 | High-strength copper based alloy free from smutting during pretreatment for plating |
| US08/949,280 US5997810A (en) | 1995-08-10 | 1997-10-13 | High-strength copper based alloy free from smutting during pretreatment for plating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22573095A JP3728776B2 (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | めっき予備処理工程中にスマットが発生することのない高強度銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0949038A JPH0949038A (ja) | 1997-02-18 |
| JP3728776B2 true JP3728776B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=16833932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22573095A Expired - Lifetime JP3728776B2 (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | めっき予備処理工程中にスマットが発生することのない高強度銅合金 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0767244B1 (ja) |
| JP (1) | JP3728776B2 (ja) |
| KR (1) | KR100358345B1 (ja) |
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| DE10025106A1 (de) * | 2000-05-20 | 2001-11-22 | Stolberger Metallwerke Gmbh | Elektrisch leitfähiges Metallband und Steckverbinder hieraus |
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| US7090732B2 (en) * | 2000-12-15 | 2006-08-15 | The Furukawa Electric, Co., Ltd. | High-mechanical strength copper alloy |
| TW200704790A (en) * | 2005-03-29 | 2007-02-01 | Nippon Mining Co | Sn-plated strip of cu-ni-si-zn-based alloy |
| KR101092616B1 (ko) * | 2008-04-29 | 2011-12-13 | 일진머티리얼즈 주식회사 | 전자 부품용 금속 프레임 |
| CN106086677A (zh) * | 2015-04-30 | 2016-11-09 | 田庭 | 一种汽车配件发动机油底壳 |
| CN106121768B (zh) * | 2015-05-08 | 2018-11-27 | 温岭市东风汽车配件厂 | 一种铜合金发动机油底壳 |
| CN106121770B (zh) * | 2015-05-08 | 2018-08-28 | 浙江黄岩天盛汽车零部件有限公司 | 一种轿车发动机油底壳 |
Family Cites Families (8)
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