JP3755272B2 - 高強度・高導電性銅合金の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度・高導電性銅合金の製造方法に係り、特に、半導体機器のリード材、端子、コネクタなどに用いられる高強度・高導電性銅合金の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置のリード材には、Ｆｅ−Ｎｉ合金である４２合金や、銅合金が用いられている。近年におけるＩＣやＬＳＩの高集積化・高速化の潮流は、半導体チップでの発熱量を増大させることとなるため、現在、半導体パッケージにおける合理的な放熱（放熱性の向上）が考えられている。
【０００３】
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散や、積極的にヒートシンクを取り付けるといった方法の他、リード材を通した配線基板への放熱などが挙げられる。この場合、リード材の材質自体の熱伝導率（導電率の値で評価）が高いことが、直接、半導体パッケージの放熱性に影響してくることになる。
【０００４】
この放熱性に関して言えば、４２合金は導電率が極めて低い（約３％ＩＡＣＳ）ため、４２合金からなるリード材を用いた半導体パッケージを設計する上では、この放熱性が大きな問題となっている。
【０００５】
このため、リード材の材質として４２合金ではなく、銅合金を用いるようになってきており、より高導電率の材料を指向する傾向にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年においては、２００ピンを超えるようなＬＳＩパッケージが製造されるようになっているため、リード材の厚さはより薄く、かつ、インナーリードおよびアウターリードの幅はより狭くという傾向が強くなっており、リード材自体の強度も重要視されてきている。
【０００７】
銅合金は４２合金に比べて導電性が良好であるため、熱放散性には優れているものの、強度が比較的低いため、強度が高い銅合金の開発がなされている。強度が高い銅合金として、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ系合金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金（特公昭６１−４６５３４号公報）などが挙げられる。この場合、銅合金に要求される特性としては、導電性が高いということに加えて、一般的なリード材としての特性を有していると共に、４２合金とほぼ同等の強度を有していることが挙げられる。
【０００８】
しかし、Ｃｕ−Ｓｎ系合金は、ＳｎをＣｕ母相に固溶させることによって強度を上昇させているため、導電率が３０％ＩＡＣＳ程度であり、また、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金も導電率は５０％ＩＡＣＳ程度にしかならない。
【０００９】
Ｃｕ−Ｃｒ系合金は、７０％ＩＡＣＳ以上の高い導電率を有しているが、強度の点でやや不十分であり、かつ、Ｃｒが難溶解材であると共に、耐火材であるカーボンと反応し易いことにより、溶解および鋳造が難しく、製造コストの上昇を招くといった問題がある。
【００１０】
Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ系合金などに比べて導電率が良好（８０％ＩＡＣＳ以上）であると共に、製造コストが低いという特長を有しているものの、強度が不十分であり、圧延上がりの硬質材においても４２合金に匹敵するような引張強度（６００Ｎ／ｍｍ2 （約６００ＭＰａ）以上）は得られていない。
【００１１】
そこで本発明は、上記課題を解決し、引張強度が４２合金と略同等であると共に、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であり、かつ、製造コストが低い高強度・高導電性銅合金の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、化学組成が、
Ｆｅ：０．３〜１．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．１〜０．２ｍａｓｓ％、
Ｚｎ：０．１〜１．０ｍａｓｓ％、
Ｍｇ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、
残部：Ｃｕ及び不可避不純物であり、かつ、ＦｅとＰとの重量比（Ｆｅ／Ｐ）が３〜５である銅合金を、７００℃以上に加熱した後、２５℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で３００℃以下の温度まで冷却し、その後、第１冷間圧延加工を施した後、４００〜５５０℃の温度で０．５〜５ｈｒの熱処理を施し、その後、第２冷間圧延加工を施すことにより、５８８ＭＰａ以上の引張強度および７０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有する銅合金を得る高強度・高導電性銅合金の製造方法を要旨とするものである。
【００１３】
以上の構成によれば、０．３〜１．０ｍａｓｓ％のＦｅ、０．１〜０．２ｍａｓｓ％のＰ、０．１〜１．０ｍａｓｓ％のＺｎ、０．０５〜０．２ｍａｓｓ％のＭｇ、残部がＣｕ及び不可避不純物という化学組成を有し、かつ、ＦｅとＰとの重量比（Ｆｅ／Ｐ）が３〜５である銅合金を、７００℃以上に加熱した後、２５℃／ｍｉｎの冷却速度で３００℃以下の温度まで冷却し、その後、冷間圧延を施した後、４００〜５５０℃の温度で０．５〜５ｈｒの熱処理を施し、その後、再び冷間圧延を施しているため、引張強度が４２合金と略同等であると共に、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であり、かつ、製造コストが低い高強度・高導電性銅合金を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
本発明の高強度・高導電性銅合金は、０．３〜１．０ｍａｓｓ％のＦｅと０．１〜０．２ｍａｓｓ％のＰをＦｅとＰの重量比（Ｆｅ／Ｐ）が３〜５の範囲内で添加すると共に、０．１〜１．０ｍａｓｓ％のＺｎと０．０５〜０．２ｍａｓｓ％のＭｇを添加し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなるものである。
【００１６】
上記した化学組成範囲の規定には２つの要点がある。
【００１７】
第１の要点は、Ｆｅ、Ｐの添加量およびＦｅとＰの重量比を所定の範囲に規定することで強度と導電率を好ましい値に調整する点である。
【００１８】
Ｆｅは、Ｐと化合物を形成して析出し、強度および導電率を向上させる効果を持つ。前記した特開昭６１−４６５３４号公報においては、Ｆｅの添加量を０．２５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｐの添加量を０．１０〜０．１４ｍａｓｓ％の範囲に規定することで、良好な導電性、強度、耐軟化性を得ている。
【００１９】
本発明においても、同様の効果を得るためにＦｅとＰを加えているが、より高い強度を得るべく化学組成を検討した結果、Ｆｅの添加量を０．３〜１．０ｍａｓｓ％、Ｐの添加量を０．１〜０．２ｍａｓｓ％に規定すると共に、ＦｅとＰの重量比を３〜５の範囲に規定した。
【００２０】
Ｐの添加量を０．１〜０．２ｍａｓｓ％に規定するのは、添加量が０．１ｍａｓｓ％より少ないと強度を向上させる効果が不十分になるためであり、添加量が０．２ｍａｓｓ％より多いと導電率の低下を招きやすくなると共に、鋳造時にＰ化合物の偏析に起因する鋳塊割れが起こる可能性があるためである。
【００２１】
良好な強度と導電率を得るためには、Ｐ化合物を形成させることなく、Ｃｕ母相中に残存するＦｅとＰの量を少なくする必要がある。０．１〜０．２ｍａｓｓ％のＰと効果的に化合物を形成し、かつ、ＦｅおよびＰの残存量を少なくするためには、Ｆｅの添加量を０．３〜１．０ｍａｓｓ％に規定し、かつ、ＦｅとＰの重量比を３〜５の範囲に規定する必要がある。
【００２２】
Ｆｅの添加量を０．３〜１．０ｍａｓｓ％に規定するのは、Ｆｅの添加量がこの規定範囲を外れた場合、ＦｅまたはＰのいずれかがＣｕ母相中に過剰に残存し、銅合金の導電率の低下を引き起こすためである。
【００２３】
次に、第２の要点は、ＦｅおよびＰと共に、ＺｎおよびＭｇを銅合金母材中に一定量添加して効果的に強度を向上させる点である。
【００２４】
前述したように、従来のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金は、強度が不十分であるという問題があったため、新たな元素を添加して強度を改善していた。一般的に、新たな元素を副成分として添加した場合、強度は向上するものの、熱伝導性、導電性、および加工性は低下するという問題がある。
【００２５】
前記した特開昭６１−４６５３４号公報においても、副成分の添加については導電性の低下を考慮し、Ａｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ａｓ、Ｓｅおよびミッシュメタルの内の１種以上を少量（望ましくは合計０．１ｍａｓｓ％以下）添加してもよいとしているが、この程度の添加量では強度向上に対する効果は不十分であった。
【００２６】
本発明の高強度・高導電性銅合金では、厳密に選定した副成分元素を十分な効果が得られる量だけ添加することによって、導電率の低下を最小限に抑えながら効果的に強度の向上を図ることを検討した。
【００２７】
種々の元素を添加して強度向上効果を調べた結果、Ｍｇを０．０５〜０．２ｍａｓｓ％の範囲で添加することによって、導電率や加工性をほとんど低下させることなく強度を向上させることができるという知見を得た。
【００２８】
また、Ｚｎを０．１〜１．０ｍａｓｓ％の範囲で添加した場合、導電率は若干低下するものの強度の向上に効果があると共に、半導体機器のリード材として必要なハンダ付け性も大幅に改善されることを確認した。
【００２９】
ＭｇおよびＺｎの添加量が、上記した規定範囲より多いと導電率を害するおそれが生じ、また、逆に規定範囲より少ないと強度向上の効果が十分に得られない。
【００３０】
すなわち、本発明の高強度・高導電性銅合金によれば、ＦｅおよびＰの添加量及びその重量比を所定範囲に規定すると共に、副成分元素であるＺｎおよびＭｇの添加量も所定範囲に規定しているため、引張強度が４２合金と略同等であると共に、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であり、かつ、加工性およびハンダ付け性に優れた高強度・高導電性銅合金を得ることができる。
【００３１】
また、Ｆｅ、Ｐ、Ｚｎ、およびＭｇは、容易に溶解すると共に、耐火材であるカーボンと容易に反応するということがないため、溶解および鋳造が容易であると共に、低コストで高強度・高導電性銅合金を得ることができる。
【００３２】
次に、本発明の製造方法を説明する。
【００３３】
本発明では、上述した化学組成範囲の規定に加えて、その銅合金の優れた特性値を十分に引き出すための製造方法を次のように確立した。
【００３４】
本発明の高強度・高導電性銅合金の製造方法は、上述した化学組成範囲にある銅合金を素材とし、７００℃以上に加熱した後、２５℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で３００℃以下の温度まで冷却し、その後、第１冷間圧延加工を施した後、４００〜５５０℃の温度で０．５〜５ｈｒの熱処理を施し、その後、第２冷間圧延加工を施すものである。
【００３５】
ここで、７００℃以上の温度から２５℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で３００℃以下の温度まで冷却する熱処理は、均一な化合物形成を行う前処理であり、一旦、合金元素をＣｕ母相中に固溶させる目的を有している。冷却前の温度を７００℃以上に規定しているのは、合金元素を十分にＣｕ母相中に固溶させるためであり、加熱温度が７００℃よりも低いとＣｕ母相中への合金元素の固溶が不十分となる。
【００３６】
冷却速度を２５℃／ｍｉｎ以上と規定しているのは、冷却速度を２５℃／ｍｉｎよりも遅くした場合、固溶した合金元素が再び化合物を形成してしまうためである。十分な固溶状態を維持するためには、２５℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で３００℃以下の温度まで冷却する必要がある。
【００３７】
冷却後に第１冷間圧延加工を施しているのは、Ｃｕ母相中に、次工程の熱処理において化合物相形成の起点となる格子欠陥を導入し、次工程の熱処理における微細な化合物相の形成を促進するためである。
【００３８】
４００〜５５０℃の温度で０．５〜５時間保持する熱処理（二次熱処理）は、ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させる目的を有している。規定した条件範囲より低温・短時間であると、化合物相の形成が十分に進まず、良好な強度および導電率が得られない。また、規定した条件範囲より高温・長時間であると、強度の向上効果が少ない粗大な化合物相が形成されると共に、結晶粒径が大きくなって銅合金の強度や曲げ加工性に悪影響を及ぼす。
【００３９】
二次熱処理後に第２冷間圧延加工を施しているのは、第２冷間圧延加工による加工硬化によって銅合金の強度が向上し、より望ましい特性の材料を得ることができるためである。
【００４０】
すなわち、本発明の高強度・高導電性銅合金の製造方法によれば、所定の化学組成を有した銅合金材に、順次、合金元素をＣｕ母相中に固溶させるための熱処理、第１冷間圧延加工、ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させるための熱処理、第２冷間圧延加工を施しているため、引張強度が４２合金と略同等であると共に、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上の高強度・高導電性銅合金を得ることができる。
【００４１】
【実施例】
先ず、化学組成がそれぞれ異なる銅合金の鋳塊割れの有無、引張強さ（ＭＰａ）、及び導電率（％ＩＡＣＳ）について評価を行う。
【００４２】
（実施例１）
無酸素銅母材中に、０．３ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を高周波溶解炉で溶製し、直径３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの銅インゴットを鋳造する。
【００４３】
次に、この銅インゴットを８５０℃に加熱すると共に押出加工を施して幅２０ｍｍ、厚さ８ｍｍの銅板を形成した後、冷間圧延加工を施して厚さ０．７ｍｍの銅薄板を形成する。
【００４４】
その後、この銅薄板を８００℃に加熱した後、水中に投入して３００℃／ｍｉｎの冷却速度で室温（約２０℃）まで冷却する。
【００４５】
次に、冷却した銅薄板に、厚さ０．３ｍｍまで第１冷間圧延加工を施した後、４５０℃の温度で１２０分加熱する熱処理を施す。
【００４６】
その後、熱処理後の銅薄板に、厚さ０．１５ｍｍまで第２冷間圧延加工を施して高強度・高導電性銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１）。
【００４７】
（実施例２）
無酸素銅母材中に、０．５ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝５．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして高強度・高導電性銅合金を作製する（試料Ｎｏ．２）。
【００４８】
（実施例３）
無酸素銅母材中に、０．６ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．２ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして高強度・高導電性銅合金を作製する（試料Ｎｏ．３）。
【００４９】
（比較例１）
無酸素銅母材中に、０．３ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．０）を添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．４）。
【００５０】
（比較例２）
無酸素銅母材中に、０．３ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．０）、２．０ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．５）。
【００５１】
（比較例３）
無酸素銅母材中に、０．３ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．５ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．６）。
【００５２】
（比較例４）
無酸素銅母材中に、１．５ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝１５．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．７）。
【００５３】
（比較例５）
無酸素銅母材中に、０．１ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝１．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．８）。
【００５４】
（比較例６）
無酸素銅母材中に、０．３ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．２ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝１．５）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．９）。
【００５５】
（比較例７）
無酸素銅母材中に、０．９ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．３ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１０）。
【００５６】
（比較例８）
無酸素銅母材中に、０．１ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．０３ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．３）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１１）。
【００５７】
試料Ｎｏ．１〜３の高強度・高導電性銅合金および試料Ｎｏ．４〜１１の銅合金の化学組成（ｍａｓｓ％）を表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
試料Ｎｏ．１〜３の高強度・高導電性銅合金および試料Ｎｏ．４〜１１の銅合金における鋳塊割れの有無、引張強さ（ＭＰａ）、及び導電率（％ＩＡＣＳ）について評価を行った。その評価結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
【００６１】
表２に示すように、実施例１〜３における試料１〜３は、全てにおいて鋳塊割れがなく、かつ、約６００ＭＰａの引張強さと７０％ＩＡＣＳ以上の導電率が得られた。
【００６２】
これに対して、比較例１における試料４は、ＺｎおよびＭｇを添加していないため、良好な導電率（８２．２％ＩＡＣＳ）は得られているものの、引張強さが低くなり（５３０ＭＰａ）、十分な値が得られない。
【００６３】
比較例２および３における試料５および６は、ＺｎまたはＭｇの添加量が規定範囲（それぞれ０．１〜１．０ｍａｓｓ％、０．０５〜０．２ｍａｓｓ％）より多い（それぞれ２．０ｍａｓｓ％、０．５ｍａｓｓ％）ため、良好な引張強さ（６０８ＭＰａ、６１４ＭＰａ）は得られているものの、導電率が悪化し（５９．０％ＩＡＣＳ、６０．０％ＩＡＣＳ）、十分な値が得られない。
【００６４】
比較例４、５における試料７、８は、Ｆｅの添加量が規定範囲（０．３〜１．０ｍａｓ ｓ％）外である（それぞれ１．５ｍａｓｓ％、０．１ｍａｓｓ％）ため、引張強さ（５３０ＭＰａ、４９８ＭＰａ）および導電率（６２．８％ＩＡＣＳ、５７．６％ＩＡＣＳ）が共に良好でなく、十分な値が得られない。
【００６５】
比較例６における試料９は、ＦｅおよびＰの添加量は規定範囲内であるものの、ＦｅとＰの重量比が規定範囲（３〜５）より小さい（１．５）ため、引張強さ（５２０ＭＰａ）および導電率（５４．２％ＩＡＣＳ）が共に良好でなく、十分な値が得られない。
【００６６】
比較例７における試料１０は、Ｐの添加量が規定範囲（０．１〜０．２ｍａｓｓ％）より多い（０．３ｍａｓｓ％）ため、引張強さ（６１０ＭＰａ）および導電率（７４．４％ＩＡＣＳ）は共に良好であるものの、鋳塊割れが生じていた。
【００６７】
比較例８における試料１１は、Ｆｅの添加量およびＰの添加量が規定範囲（それぞれ０．３〜１．０ｍａｓｓ％、０．１〜０．２ｍａｓｓ％）より少ない（それぞれ０．１ｍａｓｓ％、０．０３ｍａｓｓ％）ため、良好な導電率（８４．０％ＩＡＣＳ）は得られているものの、引張強さが低くなり（５４０ＭＰａ）、十分な値が得られない。
【００６８】
次に、製造のための処理条件がそれぞれ異なる銅合金の引張強さ（ＭＰａ）および導電率（％ＩＡＣＳ）について評価を行う。
【００６９】
（実施例４）
ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させるための熱処理を５００℃×１２０分とする以外は実施例１と同様にして高強度・高導電性銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１２）。
【００７０】
（実施例５）
ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させるための熱処理を４００℃×１２０分とする以外は実施例１と同様にして高強度・高導電性銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１３）。
【００７１】
（比較例９）
合金元素をＣｕ母相中に固溶させるための熱処理を６５０℃とする以外は実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１４）。
【００７２】
（比較例１０）
ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させるための熱処理を４５０℃×１０分とする以外は実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１５）。
【００７３】
（比較例１１）
ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させるための熱処理を５７０℃×１２０分とする以外は実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１６）。
【００７４】
（比較例１２）
ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させるための熱処理を３５０℃×１２０分とする以外は実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１７）。
【００７５】
試料Ｎｏ．１、１２、１３の高強度・高導電性銅合金および試料Ｎｏ．１４〜１７の銅合金における引張強さ（ＭＰａ）および導電率（％ＩＡＣＳ）について評価を行った。その評価結果を表３に示す。
【００７６】
【表３】
【００７７】
表３に示すように、実施例１、４、５における試料１、１２、１３は、全てにおいて約６００ＭＰａの引張強さと７０％ＩＡＣＳ以上の導電率が得られた。
【００７８】
これに対して、比較例９における試料１４は、固溶熱処理の加熱温度が規定範囲（７００℃以上）より低い（６５０℃）ため、Ｃｕ母相中への合金元素の固溶が不十分となっており、良好な導電率（７５．４％ＩＡＣＳ）は得られているものの、引張強さが低くなり（５２０ＭＰａ）、十分な値が得られない。
【００７９】
比較例１０における試料１５は、化合物形成熱処理の加熱時間が規定範囲（０．５〜５ｈｒ）より短い（１０分）ため、ＦｅとＰの化合物相の形成が十分に進んでおらず、引張強さ（５４４ＭＰａ）および導電率（６３．０％ＩＡＣＳ）が共に良好でなく、十分な値が得られない。
【００８０】
比較例１１における試料１６は、化合物形成熱処理の加熱温度が規定範囲（４００〜５５０℃）より高い（５７０℃）ため、粗大なＦｅとＰの化合物相が形成されると共に、結晶粒径が大きくなっており、良好な導電率（７２．４％ＩＡＣＳ）は得られているものの、引張強さが低くなり（５４８ＭＰａ）、十分な値が得られない。
【００８１】
比較例１２における試料１７は、化合物形成熱処理の加熱温度が規定範囲（４００〜５５０℃）より低い（３５０℃）ため、ＦｅとＰの化合物相の形成が十分に進んでおらず、引張強さ（５１０ＭＰａ）および導電率（５７．０％ＩＡＣＳ）が共に良好でなく、十分な値が得られない。
【００８２】
本発明の高強度・高導電性銅合金は、小型・多ピンのリードフレーム材として最適であるのみならず、電子機器用の材料として幅広く適用することができることは言うまでもない。
【００８３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、銅合金材の化学組成を所定の範囲に規定すると共に、その銅合金材に対する各種処理条件を規定することで、強度および導電性に優れた高強度・高導電性銅合金を得ることができるという優れた効果を発揮する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度・高導電性銅合金の製造方法に係り、特に、半導体機器のリード材、端子、コネクタなどに用いられる高強度・高導電性銅合金の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置のリード材には、Ｆｅ−Ｎｉ合金である４２合金や、銅合金が用いられている。近年におけるＩＣやＬＳＩの高集積化・高速化の潮流は、半導体チップでの発熱量を増大させることとなるため、現在、半導体パッケージにおける合理的な放熱（放熱性の向上）が考えられている。
【０００３】
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散や、積極的にヒートシンクを取り付けるといった方法の他、リード材を通した配線基板への放熱などが挙げられる。この場合、リード材の材質自体の熱伝導率（導電率の値で評価）が高いことが、直接、半導体パッケージの放熱性に影響してくることになる。
【０００４】
この放熱性に関して言えば、４２合金は導電率が極めて低い（約３％ＩＡＣＳ）ため、４２合金からなるリード材を用いた半導体パッケージを設計する上では、この放熱性が大きな問題となっている。
【０００５】
このため、リード材の材質として４２合金ではなく、銅合金を用いるようになってきており、より高導電率の材料を指向する傾向にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年においては、２００ピンを超えるようなＬＳＩパッケージが製造されるようになっているため、リード材の厚さはより薄く、かつ、インナーリードおよびアウターリードの幅はより狭くという傾向が強くなっており、リード材自体の強度も重要視されてきている。
【０００７】
銅合金は４２合金に比べて導電性が良好であるため、熱放散性には優れているものの、強度が比較的低いため、強度が高い銅合金の開発がなされている。強度が高い銅合金として、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ系合金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金（特公昭６１−４６５３４号公報）などが挙げられる。この場合、銅合金に要求される特性としては、導電性が高いということに加えて、一般的なリード材としての特性を有していると共に、４２合金とほぼ同等の強度を有していることが挙げられる。
【０００８】
しかし、Ｃｕ−Ｓｎ系合金は、ＳｎをＣｕ母相に固溶させることによって強度を上昇させているため、導電率が３０％ＩＡＣＳ程度であり、また、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金も導電率は５０％ＩＡＣＳ程度にしかならない。
【０００９】
Ｃｕ−Ｃｒ系合金は、７０％ＩＡＣＳ以上の高い導電率を有しているが、強度の点でやや不十分であり、かつ、Ｃｒが難溶解材であると共に、耐火材であるカーボンと反応し易いことにより、溶解および鋳造が難しく、製造コストの上昇を招くといった問題がある。
【００１０】
Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ系合金などに比べて導電率が良好（８０％ＩＡＣＳ以上）であると共に、製造コストが低いという特長を有しているものの、強度が不十分であり、圧延上がりの硬質材においても４２合金に匹敵するような引張強度（６００Ｎ／ｍｍ2 （約６００ＭＰａ）以上）は得られていない。
【００１１】
そこで本発明は、上記課題を解決し、引張強度が４２合金と略同等であると共に、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であり、かつ、製造コストが低い高強度・高導電性銅合金の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、化学組成が、
Ｆｅ：０．３〜１．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．１〜０．２ｍａｓｓ％、
Ｚｎ：０．１〜１．０ｍａｓｓ％、
Ｍｇ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、
残部：Ｃｕ及び不可避不純物であり、かつ、ＦｅとＰとの重量比（Ｆｅ／Ｐ）が３〜５である銅合金を、７００℃以上に加熱した後、２５℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で３００℃以下の温度まで冷却し、その後、第１冷間圧延加工を施した後、４００〜５５０℃の温度で０．５〜５ｈｒの熱処理を施し、その後、第２冷間圧延加工を施すことにより、５８８ＭＰａ以上の引張強度および７０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有する銅合金を得る高強度・高導電性銅合金の製造方法を要旨とするものである。
【００１３】
以上の構成によれば、０．３〜１．０ｍａｓｓ％のＦｅ、０．１〜０．２ｍａｓｓ％のＰ、０．１〜１．０ｍａｓｓ％のＺｎ、０．０５〜０．２ｍａｓｓ％のＭｇ、残部がＣｕ及び不可避不純物という化学組成を有し、かつ、ＦｅとＰとの重量比（Ｆｅ／Ｐ）が３〜５である銅合金を、７００℃以上に加熱した後、２５℃／ｍｉｎの冷却速度で３００℃以下の温度まで冷却し、その後、冷間圧延を施した後、４００〜５５０℃の温度で０．５〜５ｈｒの熱処理を施し、その後、再び冷間圧延を施しているため、引張強度が４２合金と略同等であると共に、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であり、かつ、製造コストが低い高強度・高導電性銅合金を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
本発明の高強度・高導電性銅合金は、０．３〜１．０ｍａｓｓ％のＦｅと０．１〜０．２ｍａｓｓ％のＰをＦｅとＰの重量比（Ｆｅ／Ｐ）が３〜５の範囲内で添加すると共に、０．１〜１．０ｍａｓｓ％のＺｎと０．０５〜０．２ｍａｓｓ％のＭｇを添加し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなるものである。
【００１６】
上記した化学組成範囲の規定には２つの要点がある。
【００１７】
第１の要点は、Ｆｅ、Ｐの添加量およびＦｅとＰの重量比を所定の範囲に規定することで強度と導電率を好ましい値に調整する点である。
【００１８】
Ｆｅは、Ｐと化合物を形成して析出し、強度および導電率を向上させる効果を持つ。前記した特開昭６１−４６５３４号公報においては、Ｆｅの添加量を０．２５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｐの添加量を０．１０〜０．１４ｍａｓｓ％の範囲に規定することで、良好な導電性、強度、耐軟化性を得ている。
【００１９】
本発明においても、同様の効果を得るためにＦｅとＰを加えているが、より高い強度を得るべく化学組成を検討した結果、Ｆｅの添加量を０．３〜１．０ｍａｓｓ％、Ｐの添加量を０．１〜０．２ｍａｓｓ％に規定すると共に、ＦｅとＰの重量比を３〜５の範囲に規定した。
【００２０】
Ｐの添加量を０．１〜０．２ｍａｓｓ％に規定するのは、添加量が０．１ｍａｓｓ％より少ないと強度を向上させる効果が不十分になるためであり、添加量が０．２ｍａｓｓ％より多いと導電率の低下を招きやすくなると共に、鋳造時にＰ化合物の偏析に起因する鋳塊割れが起こる可能性があるためである。
【００２１】
良好な強度と導電率を得るためには、Ｐ化合物を形成させることなく、Ｃｕ母相中に残存するＦｅとＰの量を少なくする必要がある。０．１〜０．２ｍａｓｓ％のＰと効果的に化合物を形成し、かつ、ＦｅおよびＰの残存量を少なくするためには、Ｆｅの添加量を０．３〜１．０ｍａｓｓ％に規定し、かつ、ＦｅとＰの重量比を３〜５の範囲に規定する必要がある。
【００２２】
Ｆｅの添加量を０．３〜１．０ｍａｓｓ％に規定するのは、Ｆｅの添加量がこの規定範囲を外れた場合、ＦｅまたはＰのいずれかがＣｕ母相中に過剰に残存し、銅合金の導電率の低下を引き起こすためである。
【００２３】
次に、第２の要点は、ＦｅおよびＰと共に、ＺｎおよびＭｇを銅合金母材中に一定量添加して効果的に強度を向上させる点である。
【００２４】
前述したように、従来のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金は、強度が不十分であるという問題があったため、新たな元素を添加して強度を改善していた。一般的に、新たな元素を副成分として添加した場合、強度は向上するものの、熱伝導性、導電性、および加工性は低下するという問題がある。
【００２５】
前記した特開昭６１−４６５３４号公報においても、副成分の添加については導電性の低下を考慮し、Ａｇ、Ａｌ、Ｂ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ａｓ、Ｓｅおよびミッシュメタルの内の１種以上を少量（望ましくは合計０．１ｍａｓｓ％以下）添加してもよいとしているが、この程度の添加量では強度向上に対する効果は不十分であった。
【００２６】
本発明の高強度・高導電性銅合金では、厳密に選定した副成分元素を十分な効果が得られる量だけ添加することによって、導電率の低下を最小限に抑えながら効果的に強度の向上を図ることを検討した。
【００２７】
種々の元素を添加して強度向上効果を調べた結果、Ｍｇを０．０５〜０．２ｍａｓｓ％の範囲で添加することによって、導電率や加工性をほとんど低下させることなく強度を向上させることができるという知見を得た。
【００２８】
また、Ｚｎを０．１〜１．０ｍａｓｓ％の範囲で添加した場合、導電率は若干低下するものの強度の向上に効果があると共に、半導体機器のリード材として必要なハンダ付け性も大幅に改善されることを確認した。
【００２９】
ＭｇおよびＺｎの添加量が、上記した規定範囲より多いと導電率を害するおそれが生じ、また、逆に規定範囲より少ないと強度向上の効果が十分に得られない。
【００３０】
すなわち、本発明の高強度・高導電性銅合金によれば、ＦｅおよびＰの添加量及びその重量比を所定範囲に規定すると共に、副成分元素であるＺｎおよびＭｇの添加量も所定範囲に規定しているため、引張強度が４２合金と略同等であると共に、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上であり、かつ、加工性およびハンダ付け性に優れた高強度・高導電性銅合金を得ることができる。
【００３１】
また、Ｆｅ、Ｐ、Ｚｎ、およびＭｇは、容易に溶解すると共に、耐火材であるカーボンと容易に反応するということがないため、溶解および鋳造が容易であると共に、低コストで高強度・高導電性銅合金を得ることができる。
【００３２】
次に、本発明の製造方法を説明する。
【００３３】
本発明では、上述した化学組成範囲の規定に加えて、その銅合金の優れた特性値を十分に引き出すための製造方法を次のように確立した。
【００３４】
本発明の高強度・高導電性銅合金の製造方法は、上述した化学組成範囲にある銅合金を素材とし、７００℃以上に加熱した後、２５℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で３００℃以下の温度まで冷却し、その後、第１冷間圧延加工を施した後、４００〜５５０℃の温度で０．５〜５ｈｒの熱処理を施し、その後、第２冷間圧延加工を施すものである。
【００３５】
ここで、７００℃以上の温度から２５℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で３００℃以下の温度まで冷却する熱処理は、均一な化合物形成を行う前処理であり、一旦、合金元素をＣｕ母相中に固溶させる目的を有している。冷却前の温度を７００℃以上に規定しているのは、合金元素を十分にＣｕ母相中に固溶させるためであり、加熱温度が７００℃よりも低いとＣｕ母相中への合金元素の固溶が不十分となる。
【００３６】
冷却速度を２５℃／ｍｉｎ以上と規定しているのは、冷却速度を２５℃／ｍｉｎよりも遅くした場合、固溶した合金元素が再び化合物を形成してしまうためである。十分な固溶状態を維持するためには、２５℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で３００℃以下の温度まで冷却する必要がある。
【００３７】
冷却後に第１冷間圧延加工を施しているのは、Ｃｕ母相中に、次工程の熱処理において化合物相形成の起点となる格子欠陥を導入し、次工程の熱処理における微細な化合物相の形成を促進するためである。
【００３８】
４００〜５５０℃の温度で０．５〜５時間保持する熱処理（二次熱処理）は、ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させる目的を有している。規定した条件範囲より低温・短時間であると、化合物相の形成が十分に進まず、良好な強度および導電率が得られない。また、規定した条件範囲より高温・長時間であると、強度の向上効果が少ない粗大な化合物相が形成されると共に、結晶粒径が大きくなって銅合金の強度や曲げ加工性に悪影響を及ぼす。
【００３９】
二次熱処理後に第２冷間圧延加工を施しているのは、第２冷間圧延加工による加工硬化によって銅合金の強度が向上し、より望ましい特性の材料を得ることができるためである。
【００４０】
すなわち、本発明の高強度・高導電性銅合金の製造方法によれば、所定の化学組成を有した銅合金材に、順次、合金元素をＣｕ母相中に固溶させるための熱処理、第１冷間圧延加工、ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させるための熱処理、第２冷間圧延加工を施しているため、引張強度が４２合金と略同等であると共に、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上の高強度・高導電性銅合金を得ることができる。
【００４１】
【実施例】
先ず、化学組成がそれぞれ異なる銅合金の鋳塊割れの有無、引張強さ（ＭＰａ）、及び導電率（％ＩＡＣＳ）について評価を行う。
【００４２】
（実施例１）
無酸素銅母材中に、０．３ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を高周波溶解炉で溶製し、直径３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの銅インゴットを鋳造する。
【００４３】
次に、この銅インゴットを８５０℃に加熱すると共に押出加工を施して幅２０ｍｍ、厚さ８ｍｍの銅板を形成した後、冷間圧延加工を施して厚さ０．７ｍｍの銅薄板を形成する。
【００４４】
その後、この銅薄板を８００℃に加熱した後、水中に投入して３００℃／ｍｉｎの冷却速度で室温（約２０℃）まで冷却する。
【００４５】
次に、冷却した銅薄板に、厚さ０．３ｍｍまで第１冷間圧延加工を施した後、４５０℃の温度で１２０分加熱する熱処理を施す。
【００４６】
その後、熱処理後の銅薄板に、厚さ０．１５ｍｍまで第２冷間圧延加工を施して高強度・高導電性銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１）。
【００４７】
（実施例２）
無酸素銅母材中に、０．５ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝５．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして高強度・高導電性銅合金を作製する（試料Ｎｏ．２）。
【００４８】
（実施例３）
無酸素銅母材中に、０．６ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．２ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして高強度・高導電性銅合金を作製する（試料Ｎｏ．３）。
【００４９】
（比較例１）
無酸素銅母材中に、０．３ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．０）を添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．４）。
【００５０】
（比較例２）
無酸素銅母材中に、０．３ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．０）、２．０ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．５）。
【００５１】
（比較例３）
無酸素銅母材中に、０．３ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．５ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．６）。
【００５２】
（比較例４）
無酸素銅母材中に、１．５ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝１５．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．７）。
【００５３】
（比較例５）
無酸素銅母材中に、０．１ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．１ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝１．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．８）。
【００５４】
（比較例６）
無酸素銅母材中に、０．３ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．２ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝１．５）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．９）。
【００５５】
（比較例７）
無酸素銅母材中に、０．９ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．３ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．０）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１０）。
【００５６】
（比較例８）
無酸素銅母材中に、０．１ｍａｓｓ％のＦｅおよび０．０３ｍａｓｓ％のＰ（Ｆｅ／Ｐ＝３．３）、０．３ｍａｓｓ％のＺｎ、０．１ｍａｓｓ％のＭｇを添加してなる銅合金を用いる以外は、実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１１）。
【００５７】
試料Ｎｏ．１〜３の高強度・高導電性銅合金および試料Ｎｏ．４〜１１の銅合金の化学組成（ｍａｓｓ％）を表１に示す。
【００５８】
【表１】
試料Ｎｏ．１〜３の高強度・高導電性銅合金および試料Ｎｏ．４〜１１の銅合金における鋳塊割れの有無、引張強さ（ＭＰａ）、及び導電率（％ＩＡＣＳ）について評価を行った。その評価結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
表２に示すように、実施例１〜３における試料１〜３は、全てにおいて鋳塊割れがなく、かつ、約６００ＭＰａの引張強さと７０％ＩＡＣＳ以上の導電率が得られた。
【００６２】
これに対して、比較例１における試料４は、ＺｎおよびＭｇを添加していないため、良好な導電率（８２．２％ＩＡＣＳ）は得られているものの、引張強さが低くなり（５３０ＭＰａ）、十分な値が得られない。
【００６３】
比較例２および３における試料５および６は、ＺｎまたはＭｇの添加量が規定範囲（それぞれ０．１〜１．０ｍａｓｓ％、０．０５〜０．２ｍａｓｓ％）より多い（それぞれ２．０ｍａｓｓ％、０．５ｍａｓｓ％）ため、良好な引張強さ（６０８ＭＰａ、６１４ＭＰａ）は得られているものの、導電率が悪化し（５９．０％ＩＡＣＳ、６０．０％ＩＡＣＳ）、十分な値が得られない。
【００６４】
比較例４、５における試料７、８は、Ｆｅの添加量が規定範囲（０．３〜１．０ｍａｓ ｓ％）外である（それぞれ１．５ｍａｓｓ％、０．１ｍａｓｓ％）ため、引張強さ（５３０ＭＰａ、４９８ＭＰａ）および導電率（６２．８％ＩＡＣＳ、５７．６％ＩＡＣＳ）が共に良好でなく、十分な値が得られない。
【００６５】
比較例６における試料９は、ＦｅおよびＰの添加量は規定範囲内であるものの、ＦｅとＰの重量比が規定範囲（３〜５）より小さい（１．５）ため、引張強さ（５２０ＭＰａ）および導電率（５４．２％ＩＡＣＳ）が共に良好でなく、十分な値が得られない。
【００６６】
比較例７における試料１０は、Ｐの添加量が規定範囲（０．１〜０．２ｍａｓｓ％）より多い（０．３ｍａｓｓ％）ため、引張強さ（６１０ＭＰａ）および導電率（７４．４％ＩＡＣＳ）は共に良好であるものの、鋳塊割れが生じていた。
【００６７】
比較例８における試料１１は、Ｆｅの添加量およびＰの添加量が規定範囲（それぞれ０．３〜１．０ｍａｓｓ％、０．１〜０．２ｍａｓｓ％）より少ない（それぞれ０．１ｍａｓｓ％、０．０３ｍａｓｓ％）ため、良好な導電率（８４．０％ＩＡＣＳ）は得られているものの、引張強さが低くなり（５４０ＭＰａ）、十分な値が得られない。
【００６８】
次に、製造のための処理条件がそれぞれ異なる銅合金の引張強さ（ＭＰａ）および導電率（％ＩＡＣＳ）について評価を行う。
【００６９】
（実施例４）
ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させるための熱処理を５００℃×１２０分とする以外は実施例１と同様にして高強度・高導電性銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１２）。
【００７０】
（実施例５）
ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させるための熱処理を４００℃×１２０分とする以外は実施例１と同様にして高強度・高導電性銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１３）。
【００７１】
（比較例９）
合金元素をＣｕ母相中に固溶させるための熱処理を６５０℃とする以外は実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１４）。
【００７２】
（比較例１０）
ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させるための熱処理を４５０℃×１０分とする以外は実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１５）。
【００７３】
（比較例１１）
ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させるための熱処理を５７０℃×１２０分とする以外は実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１６）。
【００７４】
（比較例１２）
ＦｅとＰの化合物相をＣｕ母相中に均一に微細な形状で形成させるための熱処理を３５０℃×１２０分とする以外は実施例１と同様にして銅合金を作製する（試料Ｎｏ．１７）。
【００７５】
試料Ｎｏ．１、１２、１３の高強度・高導電性銅合金および試料Ｎｏ．１４〜１７の銅合金における引張強さ（ＭＰａ）および導電率（％ＩＡＣＳ）について評価を行った。その評価結果を表３に示す。
【００７６】
【表３】
表３に示すように、実施例１、４、５における試料１、１２、１３は、全てにおいて約６００ＭＰａの引張強さと７０％ＩＡＣＳ以上の導電率が得られた。
【００７８】
これに対して、比較例９における試料１４は、固溶熱処理の加熱温度が規定範囲（７００℃以上）より低い（６５０℃）ため、Ｃｕ母相中への合金元素の固溶が不十分となっており、良好な導電率（７５．４％ＩＡＣＳ）は得られているものの、引張強さが低くなり（５２０ＭＰａ）、十分な値が得られない。
【００７９】
比較例１０における試料１５は、化合物形成熱処理の加熱時間が規定範囲（０．５〜５ｈｒ）より短い（１０分）ため、ＦｅとＰの化合物相の形成が十分に進んでおらず、引張強さ（５４４ＭＰａ）および導電率（６３．０％ＩＡＣＳ）が共に良好でなく、十分な値が得られない。
【００８０】
比較例１１における試料１６は、化合物形成熱処理の加熱温度が規定範囲（４００〜５５０℃）より高い（５７０℃）ため、粗大なＦｅとＰの化合物相が形成されると共に、結晶粒径が大きくなっており、良好な導電率（７２．４％ＩＡＣＳ）は得られているものの、引張強さが低くなり（５４８ＭＰａ）、十分な値が得られない。
【００８１】
比較例１２における試料１７は、化合物形成熱処理の加熱温度が規定範囲（４００〜５５０℃）より低い（３５０℃）ため、ＦｅとＰの化合物相の形成が十分に進んでおらず、引張強さ（５１０ＭＰａ）および導電率（５７．０％ＩＡＣＳ）が共に良好でなく、十分な値が得られない。
【００８２】
本発明の高強度・高導電性銅合金は、小型・多ピンのリードフレーム材として最適であるのみならず、電子機器用の材料として幅広く適用することができることは言うまでもない。
【００８３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、銅合金材の化学組成を所定の範囲に規定すると共に、その銅合金材に対する各種処理条件を規定することで、強度および導電性に優れた高強度・高導電性銅合金を得ることができるという優れた効果を発揮する。
Claims (1)
- 化学組成が、
Ｆｅ：０．３〜１．０ｍａｓｓ％、
Ｐ：０．１〜０．２ｍａｓｓ％、
Ｚｎ：０．１〜１．０ｍａｓｓ％、
Ｍｇ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、
残部：Ｃｕ及び不可避不純物であり、かつ、ＦｅとＰとの重量比（Ｆｅ／Ｐ）が３〜５である銅合金を、７００℃以上に加熱した後、２５℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で３００℃以下の温度まで冷却し、その後、第１冷間圧延加工を施した後、４００〜５５０℃の温度で０．５〜５ｈｒの熱処理を施し、その後、第２冷間圧延加工を施すことにより、５８８ＭＰａ以上の引張強度および７０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有する銅合金を得ることを特徴とする高強度・高導電性銅合金の製造方法。
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