JP4197717B2 - メッキ性に優れた電気電子部品用銅合金板 - Google Patents

Description

本発明は、高強度で、かつ、メッキ性に優れたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金板に関し、例えば、半導体装置用リードフレームの素材として好適な銅合金板に関する。本発明の銅合金板は、半導体装置用リードフレーム以外にも、その他の半導体部品、プリント配線板等の電気・電子部品材料、開閉器部品、ブスバー、端子・コネクタ等の機構部品など様々な電気電子部品用として好適に使用される。ただ、以下の説明では、代表的な用途例として、半導体部品であるリードフレームに使用する場合を中心に説明を進める。

半導体リードフレーム用銅合金としては、従来よりＦｅとＰとを含有する、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金が一般に用いられている。これらＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金としては、例えば、Ｆｅ：０．０５〜０．１５％、Ｐ：０．０２５〜０．０４０％を含有する銅合金（Ｃ１９２１０合金）や、Ｆｅ：２．１〜２．６％、Ｐ：０．０１５〜０．１５％、Ｚｎ：０．０５〜０．２０％を含有する銅合金（ＣＤＡ１９４合金）が例示される。これらのＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金は、銅母相中にＦｅ又はＦｅ−Ｐ等の金属間化合物を析出させると、銅合金の中でも、強度、導電性および熱伝導性に優れていることから、国際標準合金として汎用されている。

近年、電子機器に用いられる半導体装置の大容量化、小型化、高機能化に伴い、半導体装置に使用されるリードフレームの小断面積化が進み、より一層の強度、導電性、熱伝導性が要求されている。これに伴い、これら半導体装置に使用されるリードフレームに用いられる銅合金板にも、より一層の高強度化、熱伝導性が求められている。

これら高強度化した銅合金板は、プレス打ち抜き加工（スタンピング加工）、曲げ加工などを施した後に、Ａｇなどのメッキが施され、半導体リードフレームとされる。

ただ、このＡｇなどのメッキ表面に、部分的に（局部的に）、図１（図面代用のＳＥＭ写真、５００倍）に矢印で示す点のような、顕微鏡にてメッキ層の突起として観察される、メッキの異常析出などが起こる場合がある。このメッキの異常析出が起こると、ボンディング不良を招くなどして、半導体リードフレームとして使用できなくなる。

このメッキの異常析出は、メッキ表面に全面的に起こるわけでも、製作される半導体リードフレーム毎に多量に生じるわけでもない。しかし、半導体リードフレームの高効率の大量生産ラインにとって、製作される半導体リードフレームに、例え、発生個数がわずかなｐｐｍオーダーであっても、メッキの異常析出が発生した場合には、ラインの生産速度や生産効率への重大な影響が避けがたい。

このメッキの異常析出は、現在では、鋳造・溶解工程で生成した粗大な介在物（酸化物や晶出物）の最終製品板表面への残存や、水素に起因する粗大なポアなどの表面欠陥が原因であると推測される。メッキが異常析出したメッキ部分直下の最終製品板表面には、多くの場合に、粗大な介在物（酸化物や晶出物）あるいは水素に起因する粗大なポアなどの表面欠陥が、存在、残存しているからである。

Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金では、鋳造・溶解工程の段階で、水素や酸素などをある程度含有することが避けがたく、溶解・鋳造工程で生成した粗大な介在物（酸化物や晶出物）が最終製品板まで残存し、また水素に起因するポアが表面欠陥として現れることが避けがたい。

半導体リードフレーム用銅合金の、高強度化や、プレス打ち抜き性、曲げ加工性などの高成形性化のための提案は、従来から数多く提案されている。しかし、半導体リードフレーム用銅合金のメッキ性、特に、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金におけるメッキ性、それも、上記メッキの異常析出を改善する技術はあまり提案されていない。

そんな中で、銅合金板に、Ｆｅ：１．５〜２．３重量％あるいはＰ：０．０１５〜０．０４５重量％と、Ｆｅ、Ｐを比較的多量に含有させて、メッキ性を向上させることが提案されている（特許文献１）。また、特許文献１では、Ｃを１０〜１００ｐｐｍと、これも比較的多量に含有させて、粒界割れを防止することも提案されている。
特許２９６２１３９号公報

しかし、特許文献１のように、Ｆｅ、Ｐを比較的多量に含有させた場合には、鋳造・溶解工程で生成する粗大な介在物（酸化物や晶出物）の量も多くなり、最終製品板表面へ、これらが多量に残存するために、却って、前記したメッキの異常析出を誘発することとなる。

また、特許文献１では、前記したメッキの異常析出の原因となる、水素に起因するポアなどの表面欠陥を問題としておらず、これに起因するメッキの異常析出を防止できない。

更に、特許文献１では、銅板の製造工程で、溶湯流にＦｅ−Ｃ母合金を添加して、Ｃを１０〜１００ｐｐｍ多量に含有させようとしている。しかし、Ｃは非常に飛散しやすく、溶湯に添加した瞬間に飛散するために、通常では、溶湯にＣを１０ｐｐｍ以上含有させることは非常に困難である。また、本発明者らの知見によれば、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金では、後述する通り、Ｃを多量に含有させた場合には、却ってメッキの異常析出を促進する。

したがって、前記したメッキの異常析出を防止するのに有効な技術は、これまであまり提案されていない。このため、前記したメッキの異常析出を防止するためには、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金を含めて、一般的には、鋳造・溶解工程などにおいて、メッキの異常析出の原因となる、水素や酸素などの含有量を、更に積極的に低減するようにする。

しかし、銅板の製造工程、特に鋳造・溶解工程などで、水素や酸素などの含有量を、更に積極的に、極く微量まで低減することは、銅板の製造工程にとっても、製造コストを押し上げる、生産効率を低下させる大きな原因となる。このため、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金では、鋳造・溶解工程の段階で、水素や酸素などをある程度含有することが避けがたい。

したがって、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金では、溶解・鋳造工程で生成した粗大な介在物（酸化物や晶出物）が最終製品板まで残存し、また水素に起因するポアが表面欠陥として現れることも避けがたい。

このため、鋳造・溶解工程の段階で、水素や酸素などをある程度含有していても、前記したメッキの異常析出を防止できるようなＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板が求められている。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、高強度化と、メッキの異常析出を防止する優れためっき性とを両立させたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板を提供することである。

この目的を達成するために、メッキ性に優れた本発明電気電子部品用銅合金板の要旨は、質量％で、Ｆｅ：０．０１〜０．５０％、Ｐ：０．０１〜０．１５％、Ｃ：３〜１５ｐｐｍを各々含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなり、これら不可避的不純物のうち、Ｏ、Ｈ、Ｓ、Ｐｂについて、Ｏ：４０ｐｐｍ以下、Ｈ：１．０ｐｐｍ以下、Ｓ：２０ｐｐｍ以下、Ｐｂ：２０ｐｐｍ以下に各々規制したことである。

本発明銅合金板は、高強度を達成するために、更に、質量％で０．００５〜５．０％のＳｎを、あるいは、はんだ及びＳｎめっきの耐熱剥離性改善のために、更に、質量％で０．００５〜３．０％のＺｎを、各々含有しても良い。

本発明銅合金板は、高強度の目安として、引張強度が５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上であることが好ましい。なお、導電率は板の強度に相関するものであり、本発明でいう高導電率とは、高強度な割りには導電率が比較的高いという意味である。

本発明銅合金板は、更に、質量％で、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａのうち１種又は２種以上を合計で０．０００１〜１．０％含有しても良い。また、これらに加えるか、あるいはこれらに代えて、更に、質量％で、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち１種又は２種以上を合計で０．００１〜１．０％含有しても良い。

本発明銅合金板は、更に、Ｈｆ、Ｔｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｐｄ、Ｗ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂ、ミッシュメタルの含有量を、これらの元素全体の合計で０．１質量％以下とすることが好ましい。

本発明の銅合金板は、様々な電気電子部品用に適用可能であるが、特に、半導体部品である半導体リードフレーム用途に使用されることが好ましい。

本発明は、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板に、自然に混入される量以上の含有量だが、絶対量としてはごく微量の炭素（Ｃ）を含有させることを、最大の特徴とする。

本発明では、この含有炭素の働きによって、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板中に存在する、酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）の凝集を抑制し、介在物やポアの起点を増加させる。そして、生成する介在物やポアのサイズを微細化させて、これら介在物やポアが、前記したメッキの異常析出の起点（原因）となるのを防止する。その結果、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板における、高強度化と、メッキの異常析出を防止する優れためっき性とを両立させる。

ただ、このＣの作用効果を保証するために、Ｃの含有量とともに、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板のＯ、Ｈの含有量の上限を、前提として規定する。

以下に、半導体リードフレーム用などとして、必要な特性を満たすための、本発明Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板における各要件の意義や実施態様を具体的に説明する。

(銅合金板の成分組成)
本発明では、半導体リードフレーム用などとして、引張強度が５００ＭＰａ以上の高強度や、硬さが１５０Ｈｖ以上などの基本特性を有する必要がある。そして、これらの基本特性を満足した上で、あるいは、これらの基本特性を低下させないことを前提に、メッキの異常析出を防止する優れためっき性を有する。このために、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板として、質量％で、Ｆｅの含有量が０．０１〜０．５０％の範囲、Ｐの含有量が０．０１〜０．１５％の範囲とした、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなる基本組成とする。

本発明では、この基本組成に対し、Ｃ：３〜１５ｐｐｍを含有し、Ｏ：４０ｐｐｍ以下、Ｈ：０．７ｐｐｍ以下、Ｓ：２０ｐｐｍ以下、Ｐｂ：２０ｐｐｍ以下に各々規制する、成分組成を特徴とする。

このような成分組成に対し、後述するＺｎ、Ｓｎなどの元素を、更に選択的に含有させても良い。また、記載する以外の元素（不純物元素）も、本発明の特性を阻害しない範囲での含有を許容する。なお、これら合金元素や不純物元素の含有量の表示％は全て質量％の意味である。

（Ｆｅ）
Ｆｅは、Ｆｅ又はＦｅ基金属間化合物として析出し、銅合金の強度や耐熱性を向上させる主要元素である。Ｆｅの含有量が少なすぎると、製造条件によっては、上記析出粒子の生成量が少なく、導電率の向上は満たされるものの、強度向上への寄与が不足し、強度が不足する。一方、Ｆｅの含有量が多すぎると、導電率が低下する。そこで、導電率を無理に増加させるために、上記析出粒子の析出量を増やそうとすると、析出粒子が成長・粗大化して、Ａｇメッキ性が低下する。さらに、強度も耐熱性も低下する。したがって、Ｆｅの含有量は０．０１〜０．５０％、好ましくは０．１５〜０．３５％の範囲とする。

（Ｐ）
Ｐは、脱酸作用がある他、Ｆｅと化合物を形成して、銅合金の高強度化させる主要元素である。Ｐ含有量が少なすぎると、製造条件によっては、化合物の析出が不十分であるため、所望の強度が得られない。一方、Ｐ含有量が多すぎると、導電性が低下するだけでなく、熱間加工性が低下する。したがって、Ｐの含有量は０．０１〜０．１５％、好ましくは０．０５〜０．１２％の範囲とする。

（Ｃ）
Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板中に必然的に一定量存在するＯ、Ｈは、介在物やポアの起点となる。これらＯ、Ｈは凝集しやすく、凝集した場合には、生成する介在物やポアが粗大となって、前記Ａｇメッキなどの異常析出の起点（原因）となる。Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板表面には、通常でも、介在物やポアが存在するが、これらは特別に粗大化しない限り、通常のサイズ乃至微細化されたサイズでは、前記Ａｇメッキなどの異常析出の起点とならない。

Ｃは、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板中に必然的に一定量存在するＯ、Ｈの凝集を抑制し、介在物やポアの起点を増加させ、生成する介在物やポアのサイズを、通常のサイズ乃至微細化されたサイズとする。これによって、生成する介在物やポアが特別に粗大化するのを防止して、これら介在物やポアが、前記Ａｇメッキなどの異常析出の起点となるのを防止する。

Ｃの上記機能を発揮させるためには、Ｃを３ｐｐｍ以上含有させる。Ｃ含有量が３ｐｐｍ未満では、自然に混入されるＣ含有量と大差なくなり、ＣのＡｇメッキなどの異常析出を防止する上記機能が発揮されない。

一方、Ｃの含有量が１５ｐｐｍ、より厳しくは１０ｐｐｍを超えた場合には、粗大な炭化物が生成するため、却って前記Ａｇメッキなどの異常析出の起点（原因）となる。また、前記した通り、Ｃは飛散しやすいために、特許文献１のように、溶湯流にＦｅ−Ｃ母合金を添加しても、Ｃを１５ｐｐｍを超えて含有させることは、非常に困難である。

したがって、Ｃの含有量は３〜１５ｐｐｍの範囲、好ましくは３〜１０ｐｐｍの範囲とする。なお、Ｃの含有量は、ＪＩＳ Ｚ ２６１５に従い、酸素雰囲気中で加熱して試料中の炭素を抽出し、燃焼赤外線吸収法にて分析する。

（Ｏ、Ｈ）
本発明では、上記したＣの作用効果を保証するために、介在物やポアの起点となるＯ、Ｈの含有量を規制する。具体的には、Ｏ：４０ｐｐｍ以下、好ましくは２０ｐｐｍ以下、Ｈ：１．０ｐｐｍ以下、好ましくは０．５ｐｐｍ以下に各々規制する。Ｏが多すぎるか、および／または、Ｈが多すぎる場合、Ｃを上記範囲で含有していても、Ｃが作用しないＯ、Ｈの量が多すぎて、これらＯ、Ｈが凝集し、生成する介在物やポアが粗大となって、前記Ａｇメッキなどの異常析出の起点（原因）となる。

但し、本発明で規定する、このＯ、Ｈの含有量の上限値は、従来技術に比して、特別に低い（少ない）数値ではなく、また、特別に高い（多い）数値でもない。言わば、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金にとっては、通常の濃度レベルである。即ち、このＯ、Ｈの含有量の上限値は、本発明の、鋳造・溶解工程の段階で、水素や酸素などをある程度含有していても、前記メッキの異常析出を防止する（防止できる）目的に合致した規定である。

なお、Ｏは、ＪＩＳＺ２６１３に従い、不活性ガス融解法にて試料中の酸素を抽出し、赤外線吸収法にて分析を行う。また、Ｈは、ＪＩＳＺ２６１４に従い、不活性ガス融解法にて試料中の水素を抽出し、熱伝導度法にて分析を行う。

（Ｓ、Ｐｂ）
本発明銅合金板では、更に、Ｓ：２０ｐｐｍ以下、Ｐｂ：２０ｐｐｍ以下に各々規制する。Ｓ、Ｐｂは、Ａｇメッキ性を阻害するとともに、半導体リードフレーム用などとしての強度、硬さ、導電率などの基本特性も阻害する。

（Ｚｎ）
Ｚｎは、リードフレームなどに必要な、銅合金のはんだ及びＳｎめっきの耐熱剥離性を改善する。Ｚｎの含有量が０．００５％未満の場合は所望の効果が得られない。一方、３．０％を超えるとはんだ濡れ性が低下するだけでなく、導電率の低下も大きくなる。したがって、選択的に含有させる場合のＺｎの含有量は、用途に要求される導電率とはんだ及びＳｎめっきの耐熱剥離性とのバランスに応じて（バランスを考慮して）、０．００５〜３．０％の範囲から選択する。

（Ｓｎ）
Ｓｎは、銅合金の強度向上に寄与する。Ｓｎの含有量が０．００１％未満の場合は高強度化に寄与しない。一方、Ｓｎの含有量が多くなると、その効果が飽和し、逆に、導電率の低下を招く。したがって、選択的に含有させる場合のＳｎ含有量は、用途に要求される強度（硬さ）と導電率のバランスに応じて（バランスを考慮して）、０．００１〜５．０％の範囲から選択して含有させることとする。

（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａ量）
Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａは、銅合金の熱間加工性の向上に寄与するので、これらの効果が必要な場合に選択的に含有される。Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａの１種又は２種以上の含有量が合計で０．０００１％未満の場合、所望の効果が得られない。一方、その含有量が合計で１．０％を越えると、粗大な晶出物や酸化物が生成して強度や耐熱性を低下させるだけでなく、導電率の低下も激しくなる。従って、これらの元素の含有量は総量で０．０００１〜１．０％の範囲で選択的に含有させる。

（Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ量）
これらの成分は銅合金の強度を向上させる効果があるので、これらの効果が必要な場合に選択的に含有される。これらの成分の１種又は２種以上の含有量が合計で０．００１％未満の場合、所望の効果か得られない。一方、その含有量が合計で１．０％を越えると、粗大な晶出物や酸化物が生成して、強度や耐熱性を低下させるだけでなく、導電率の低下も激しく、好ましくない。従って、これらの元素の含有量は合計で０．００１〜１．０％の範囲で選択的に含有させる。なお、これらの成分を、上記Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａと共に含有する場合、これら含有する元素の合計含有量は１．０％以下とする。

（Ｈｆ、Ｔｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｐｄ、Ｗ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂ、ミッシュメタル）
これらの成分は不純物元素であり、これらの元素の含有量の合計が０．１％を越えた場合、粗大な晶出物や酸化物が生成して強度や耐熱性を低下させる。従って、これらの元素の含有量は合計で０．１％以下とすることが好ましい。

(製造方法)
次に、銅合金板を上記本発明規定範囲内とするための、好ましい製造条件について以下に説明する。本発明銅合金板は、上記Ｃ、Ｈ、Ｏ含有量の制御をするための好ましい条件を除き、通常の製造工程自体を大きく変えることは不要で、常法と同じ工程で製造できる。

先ず、上記本発明成分組成に調整した銅合金溶湯を鋳造する。溶解・鋳造は、連続鋳造、半連続鋳造などの通常の方法によって行う。この際、前記したＳ、Ｐｂは銅溶解原料から混入するために、これらＳ、Ｐｂを規制するためには、Ｓ、Ｐｂ含有量の少ない銅溶解原料を使用することが好ましい。

（Ｃ含有量制御）
Ｃの溶湯への固溶（溶解）源は、通常の大気溶解炉での溶解・鋳造工程では、炉壁耐火物からや、大気溶解炉の溶湯上に載置する大気遮蔽用の炭材などからである。また、真空溶解炉では炉壁耐火物からである。本発明では、Ｆｅ−Ｃ母合金添加などの意図的なＣ添加手段を使用せずとも、銅合金溶湯温度（溶解温度）を制御すれば、これらＣ固溶源からの溶湯へのＣの固溶量を制御できる。この銅合金溶湯温度制御として、本発明では、大気溶解炉や真空溶解炉での銅合金溶湯温度（溶解温度）を、通常の溶解工程での銅合金溶湯温度が１２００℃程度以下であるのに対して、１３００℃以上の比較的高温とする。なお、炭素製ルツボの使用やＦｅ−Ｃ母合金添加などの意図的なＣ添加手段を、前記銅合金溶湯温度制御と組み合わせて、前記した本発明のＣ含有量範囲内としても勿論よい。

銅合金溶湯温度を、このような高温とすることで、前記したＣ固溶源からの溶湯へのＣ溶解量（Ｃ含有量）を増加させ、前記した本発明のＣ含有量範囲内とする。銅合金溶湯温度が１３００℃未満の低温となると、常法と変わらず、Ｃの溶解量が不足して、最終Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板におけるＣ量が３ｐｐｍ未満にしかならない。なお、大気溶解炉や真空溶解炉の場合は、鋳造開始から６００℃までの平均冷却速度（凝固速度）が遅いと、途中で溶湯中のＣが飛散し、Ｃの溶解量が不足する可能性があるので、この平均冷却速度は５．０℃／秒超の高めとすることが好ましい。

（ＯとＨの含有量制御）
ＯとＨの含有量増加を抑制するためには、溶解・鋳造過程で銅の溶湯と大気の接触をできるだけ抑えることが肝要である。例えば、真空炉（Ｃの固溶源は炉壁耐火物）、大気炉の場合は鋳造開始から６００℃までの平均冷却速度（凝固速度）を５．０℃／秒超とする。この平均冷却速度制御は、上記した通り、Ｃ含有量の制御にも有効である。また、下工程において、焼鈍炉の雰囲気を制御することも、ＯとＨ量の低下には有効である。

その後、得た鋳塊を面削後、加熱または均質化熱処理した後に熱間圧延し、熱延後の板を水冷する。更に、中延べと言われる一次冷間圧延して、焼鈍、洗浄後、更に仕上げ（最終）冷間圧延、低温焼鈍（最終焼鈍、仕上げ焼鈍）して、製品板厚の銅合金板などとする。これら焼鈍と冷間圧延を繰返し行ってもよい。例えば、リードフレーム等の半導体用材料に用いられる銅合金板の場合は、製品板厚が０．１〜０．４ｍｍ程度である。

なお、一次冷間圧延の前に銅合金板の溶体化処理および水冷による焼き入れ処理を行なっても良い。この際、溶体化処理温度は、例えば７５０〜１０００℃の範囲から選択される。
最終冷間圧延後に、冷間圧延まま最終製品板としてもよいが、低温での歪み取りのための焼鈍を行なってもよい。

以下に本発明の実施例を説明する。特に、大気溶解炉での溶解温度と鋳造開始から６００℃までの平均冷却速度（凝固速度：℃／秒）とを変えて、種々のＣ、Ｏ、Ｈの含有量を有する銅合金薄板を製造した。そして、これら各銅合金薄板の引張強さ、硬さ、導電率、メッキ性などの特性を評価した。これらの結果を表２に示す。

具体的には、表１に示す各化学成分組成の銅合金を、表２に示すように、それぞれの溶解温度と、鋳造開始から６００℃までの平均冷却速度を変えて造塊した。溶解は、大気溶解炉であるコアレス炉を用い、半連続鋳造法で厚さ７０ｍｍ×幅２００ｍｍ×長さ５００ｍｍの鋳塊を得た。

これら各鋳塊を表面を面削して加熱後、９５０℃の温度で熱間圧延を行って厚さ１６ｍｍの板とし、７５０℃以上の温度から水中に急冷した。次に、酸化スケールを除去した後、一次冷間圧延（中延べ）を行った。この板を面削後、中間焼鈍を入れながら冷間圧延を４パス行なう最終冷間圧延を行い、次いで３５０℃で２０秒の低温条件で最終焼鈍を行って、リードフレームの薄板化に対応した厚さ０．１５ｍｍの銅合金板を得た。

なお、表１に示す各銅合金とも、記載元素量を除いた残部組成はＣｕであり、その他の不純物元素として、Ｈｆ、Ｔｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｐｄ、Ｗ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂ、ミッシュメタルの含有量は、これらの元素全体の合計で０．１質量％以下であった。

また、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａのうち１種又は２種以上を含む場合は、合計量を０．０００１〜１．０質量％の範囲とし、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち１種又は２種以上を場合は、合計量を０．００１〜１．０質量％の範囲とし、更に、これらの元素全体の合計量も１．０質量％以下とした。

酸素（Ｏ）の含有量は、堀場製作所製ＥＭＧＡ−６５０Ａ型装置を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２６１３に従い、不活性ガス融解法にて試料中の酸素を抽出し、赤外線吸収法にて分析を行った。水素（Ｈ）の含有量は、ＬＥＣＯ社製ＲＨ−４０２型装置を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２６１４に従い、不活性ガス融解法にて試料中の水素を抽出し、熱伝導度法にて分析を行った。炭素（Ｃ）の含有量は、堀場製作所製ＥＭＩＡ６１０型装置を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２６１５に従い、酸素雰囲気中で加熱して試料中の酸素を抽出し、燃焼赤外線吸収法にて分析を行った。

このようにして得た銅合金板に対して、各例とも、銅合金板から試料を切り出し、各試料の引張強さ、硬さ、導電率、メッキ性などの特性を評価した。これらの結果を表２に各々示す。

（メッキ性の評価）
銅合金板試料について、上記得られた銅合金板から２５ｍｍ×６０ｍｍの試料を切り出した後、実際のリードフレームにおけるメッキ工程を模擬したＡｇメッキを施し、メッキ面の表裏面を、いずれも試料中央部付近の１０ｃｍ² の範囲で実体顕微鏡（×４０）で観察した。そして、この測定部位における、図１に示すようなメッキ層の突起として観察される、メッキの異常析出（突起）発生数を測定した。発生個数が２個／ｃｍ² 未満の場合は○、２個／ｃｍ²以上の場合は、ボンディング不良を招くなどして、半導体リードフレームとして使用できなくなるとして、×と評価した。上記Ａｇメッキは、電解脱脂、酸洗、水洗などの前処理を施した試料の表裏面に、市販のＣｕめっき液浴にてＣｕ下地電気めっきを施した後に、市販のＡｇめっき液浴にて純Ａｇ電気メッキを施して行った。Ｃｕ下地めっきは、温度６０〜６５℃、電流密度５Ａ／ｄｍ² 、処理時間１０秒の条件で、純Ａｇ電気メッキは、温度６０〜６５℃、電流密度７Ａ／ｄｍ² 、処理時間６０秒の条件で各々行った。

（硬さ測定）
銅合金板試料の硬さ測定は、マイクロビッカース硬度計にて、0.5kg の荷重を加えて３箇所行い、硬さはそれらの平均値とした。

（導電率測定）
銅合金板試料の導電率は、ミーリングにより、幅10mm×長さ300mm の短冊状の試験片を加工し、ダブルブリッジ式抵抗測定装置により電気抵抗を測定して、平均断面積法により算出した。

表１、２から明らかな通り、本発明組成内の銅合金である発明例１〜１５は、大気溶解炉での溶湯の溶解温度と、鋳造開始から６００℃までの平均冷却速度が適切に製造されている。このため、発明例１〜１４は、Ｆｅ、Ｐとともに、Ｃ含有量が本発明範囲内である。

この結果、発明例１〜１５は、Ｏ、Ｈがある程度存在しても、引張強さが５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上の高強度な割りには、比較的高導電率であって、また、メッキ性にも優れている。

これに対して、比較例１６、１７は、大気溶解炉での溶解温度が低すぎるか、鋳造開始から６００℃までの平均冷却速度が小さすぎ、Ｃ含有量が少なすぎる。この結果、Ｏ、Ｈ含有量は、Ｏ、Ｈ含有量は本発明範囲内であるものの、発明例に比して、メッキ性が劣っている。

比較例１８、１９は、Ｏ、Ｈ含有量が高すぎる。この結果、Ｃ含有量が多いにも関わらず、同様にＯ、Ｈ含有量が高いが、上限レベルである発明例４、５に比して、強度やメッキ性が著しく劣っている。

比較例２０はＦｅの含有量が少なすぎる。このため、Ｃ含有量が本発明範囲内であり、メッキ性には優れているものの、強度や硬さが低い。

比較例２１の銅合金は、Ｆｅの含有量が多すぎる。このため、Ｃ含有量が本発明範囲内であるものの、強度や硬さ、導電率が低い。

比較例２２の銅合金は、Ｐの含有量が少なすぎる。このため、Ｃ含有量が本発明範囲内でありメッキ性には優れているものの、強度や硬さ、導電率が低い。

比較例２３の銅合金は、Ｐの含有量が多すぎる。このため、熱延中に板端部に割れが生じた。

比較例２４は、大気溶解炉での溶解温度が高く、Ｃ含有量が多すぎる。この結果、Ｏ、Ｈ含有量は本発明範囲内であるものの、発明例に比して、メッキ性が劣っている。

以上の結果から、高強度化と、メッキの異常析出を防止する優れためっき性とを両立させるための、Ｃ含有量などの臨界的な意義および、このような組織を得るための好ましい製造条件の意義が裏付けられる。

以上説明したように、本発明によれば、高強度化させた上で、メッキ性にも優れ、これら特性を両立（兼備）させたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板を提供することができる。この結果、小型化及び軽量化した電気電子部品用として、半導体装置用リードフレーム以外にも、リードフレーム、コネクタ、端子、スイッチ、リレーなどの、高強度化と、厳しい曲げ加工性が要求される用途に適用することができる。

メッキの異常析出を示す銅合金板表面の図面代用写真である。

Claims (8)

1. 質量％で、Ｆｅ：０．０１〜０．５０％、Ｐ：０．０１〜０．１５％、Ｃ：３〜１５ｐｐｍを各々含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなり、これら不可避的不純物のうち、Ｏ、Ｈ、Ｓ、Ｐｂについて、Ｏ：４０ｐｐｍ以下、Ｈ：１．０ｐｐｍ以下、Ｓ：２０ｐｐｍ以下、Ｐｂ：２０ｐｐｍ以下に各々規制したことを特徴とするメッキ性に優れた電気電子部品用銅合金板。
2. 前記銅合金板が、更に、質量％で、Ｓｎ：０．００５〜５．０％を含有する請求項１に記載の電気電子部品用銅合金板。
3. 前記銅合金板が、更に、質量％で、Ｚｎ：０．００５〜３．０％を含有する請求項１または２に記載の電気電子部品用銅合金板。
4. 前記銅合金板の引張強度が５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気電子部品用銅合金板。
5. 前記銅合金板が、更に、質量％で、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち１種又は２種以上を合計で０．００１〜１．０％含有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気電子部品用銅合金板。
6. 前記銅合金板が、更に、質量％で、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａのうち１種又は２種以上を合計で０．０００１〜１．０％と、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち１種又は２種以上を合計で０．００１〜１．０％とを各々含有するとともに、これら含有する元素の合計含有量を１．０％以下とした請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気電子部品用銅合金板。
7. 前記銅合金板が、Ｈｆ、Ｔｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｐｄ、Ｗ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂ、ミッシュメタルの含有量を、これらの元素全体の合計で０．１質量％以下とした請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電気電子部品用銅合金板。
8. 前記銅合金板が半導体リードフレーム用である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電気電子部品用銅合金板。

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