JP5170895B2 - 電子機器用析出型銅合金材料及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、近年ではエッチングやプレスによりリード加工した後にあらかじめリードフレーム全面にめっきを施すめっきリードフレームも使用されており、この場合にはパラジウムめっきやその下地となるニッケルめっきが施される。
本明細書及び請求の範囲において、「加工変質層」とは、前記様々な塑性加工の結果、銅合金の表層に生じる、ベイルビー層(上層)と微細結晶層(下層)とからなる不均一で微細な結晶組織(例えば、非晶質〜結晶粒径0.2μm未満)をいう。前記ベイルビー層は非晶質組織からなり、前記微細結晶層は極微細な結晶集合組織からなる。前記塑性変形層は結晶粒が微細結晶層より粗大であり(例えば、結晶粒径0.2〜3.0μm程度)、下部にいくに従い次第に銅合金内部の結晶粒の大きさ(例えば、結晶粒径3.0μm〜10.0μm程度)に近づいていく結晶集合組織からなる。
(1)Niを2.0〜4.0質量%、Siを0.4〜0.8質量%含み、さらに0.005〜0.2質量%のAg、0.005〜0.2質量%のMn及び0.05〜1.0質量%のZnのうち1種または2種以上を合計で0.005〜2.0質量%含み、残部がCu及び不可避的不純物からなり、表面に加工変質層を有する、上記組成の銅合金が、表層の加工変質層の厚さが0.05μm以下となされ(ただし前記加工変質層を無くする場合を含まない。)、前記銅合金上に銀めっきまたは銅めっきが施され、前記めっき表面に発生した突起状の異常析出箇所の単位面積あたりの個数が5個/mm 2 以下であることを特徴とする電子機器用析出型銅合金材料、
(2)Niを2.0〜4.0質量%、Siを0.4〜0.8質量%含み、さらに0.005〜0.2質量%のAg、0.005〜0.2質量%のMn及び0.05〜1.0質量%のZnのうち1種または2種以上を合計で0.005〜2.0質量%含み、残部がCu及び不可避的不純物からなり、表面に加工変質層を有する、上記組成の銅合金が、非酸化性雰囲気中または還元性雰囲気中における温度565〜600℃の熱処理により表層の加工変質層の厚さが0.05μm以下となされ(ただし前記加工変質層を無くする場合を含まない。)、前記銅合金上に銀めっきまたは銅めっきが施され、前記めっき表面に発生した突起状の異常析出箇所の単位面積あたりの個数が5個/mm 2 以下であることを特徴とする電子機器用析出型銅合金材料、
(3)(1)または(2)に記載の電子機器用析出型銅合金材料を用いたことを特徴とする電子機器用部材、
(4)(1)または(2)に記載の電子機器用析出型銅合金材料を用いたことを特徴とするリードフレーム、及び
(5)Niを2.0〜4.0質量%、Siを0.4〜0.8質量%含み、さらに0.005〜0.2質量%のAg、0.005〜0.2質量%のMn及び0.05〜1.0質量%のZnのうち1種または2種以上を合計で0.005〜2.0質量%含み、残部がCu及び不可避的不純物からなり、表面に加工変質層を有する、上記組成の銅合金を、加工変質層の厚さが0.05μm以下になるように(ただし前記加工変質層を無くする場合を含まない。)、表層の加工変質層を非酸化性雰囲気中または還元性雰囲気中で565〜600℃の温度で熱処理して前記表層の結晶性を回復させ、その後前記銅合金上に銀めっきまたは銅めっきを施すことを特徴とする電子機器用析出型銅合金材料の製造方法
を提供する。
スズ(Sn)、亜鉛(Zn)は銅中に固溶する添加元素であり、固溶強化及びその後の冷間加工において強度を著しく高める効果がある。0.05質量%より少ないとその効果が少なく、添加量が多いと導電性を損なう。電子機器に好ましい導電性を確保するために、Sn量は、0.05〜2.0質量%とするのが好ましく、0.1〜0.5質量%がより好ましく、0.2〜0.4質量%がさらに好ましい。また、同様な観点から、Zn量は、0.05〜1.0質量%が好ましく、0.1〜0.5質量%がより好ましく、0.15〜0.3質量%であることがさらに好ましい。
Zrは銅中で析出を起こして銅合金の強度を高める添加元素である。0.01質量%以下ではその効果が少なく、0.5質量%以上ではその効果が飽和してしまうため、0.01〜0.5質量%とすることが好ましい。0.05〜0.4質量%がより好ましく、0.1〜0.3質量%であることがさらに好ましい。
マグネシウム(Mg)は銅中に固溶または析出を起こして銅合金の強度を高める添加元素である。0.05質量%ではその効果が少なく、0.3質量%以上では鋳塊の熱間加工性を低下させる。好ましくは0.1〜0.2質量%、より好ましくは0.13〜0.17質量%が最適である。
銀(Ag)は銅中に固溶し銅合金の強度を高める添加元素である。0.005質量%以下ではその効果が少なく、0.2質量%以上ではその効果が飽和してコスト高になってしまう。好ましくは0.01〜0.1質量%、より好ましくは0.02〜0.05質量%とする。
マンガン(Mn)は鋳塊の熱間加工性を良好にする添加元素である。0.005質量%以下ではその効果が少なく、0.2質量%以上では導電性を損なう。好ましくは0.01〜0.15質量%、より好ましくは0.07〜0.12質量%とする。
Sn、Znは銅中に固溶する元素であり、固溶強化及びその後の冷間加工において強度を著しく高める効果がある。0.01質量%以下ではその効果が少なく、添加量が多いと銅合金の導電性を損なう。電子機器に望ましい導電性を確保するために、Sn量は、0.05〜2.0質量%が好ましく、0.05〜1.0質量%がより好ましく、0.1〜0.2質量%であることがさらに好ましい。また、同様な観点から、Zn量は、0.05〜1.0質量%が好ましく、0.1〜0.7質量%がより好ましい。
図1は、SIM観察による銅合金の断面図写真である。
図2は、加工変質層1及び塑性変形層2からなる銅合金の断面図である。
図2から明らかなように、前記加工変質層1はベイルビー層3(上層)と微細結晶層4(下層)とからなり、前記ベイルビー層3は非晶質組織からなり、前記微細結晶層4は極微細な結晶集合組織からなる。加工変質層1の更に下部に存在する塑性変形層2は結晶粒が微細結晶層より粗大であり、図1に示すように加工変質層1(破線で囲まれる部分)は塑性変形層2と結晶組織が明瞭に異なるため、両者は容易に識別することができる。
表1に示す化学成分組成の銅合金を鋳造、圧延、バフ研磨処理、焼鈍を行い厚さ0.15mmの銅合金板を作製した。これらの銅合金板に脱脂処理および酸洗処理を施した後に、化学溶解により加工変質層の除去処理を施した材料に対して銀めっきを行い、銀めっき性を評価した。
参考例1の評価結果を表2に示す。
加工変質層の除去方法に熱処理を用いた他は、実施例1と同じ方法により銀めっきを行い、銀めっき性の評価を行った。
なお、加工変質層の厚さが0.4μmの元材に対して、加工変質層の厚さを0、0.02、0.05、0.1、0.2、0.3μmとするための熱処理温度を、それぞれ600、585、565、540、500、450℃とした。
実施例2の評価結果を表3に示す。
これに対して、比較例では銅合金表層の不均一で微細な加工変質層が0.2μm以下に薄くできずに残っていたため、前記加工変質層に起因した異常析出は起こり銀めっき性が低下した。
加工変質層の除去方法に熱処理を用いた他は、実施例1と同じ方法により銅めっきを行い、銅めっき性の評価を行った。
なお、加工変質層の厚さが0.4μmの元材に対して、加工変質層の厚さを0、0.02、0.05、0.1、0.2、0.3μmとするための熱処理温度を、それぞれ600、585、565、540、500、450℃とした。
実施例3の評価結果を表4に示す。
これに対して、比較例では銅合金表層の不均一で微細な加工変質層が0.2μm以下に薄くできずに残っていたため、前記加工変質層に起因した異常析出が起こり、銅めっき性が低下した。
2 塑性変形層
Claims (5)
- Niを2.0〜4.0質量%、Siを0.4〜0.8質量%含み、さらに0.005〜0.2質量%のAg、0.005〜0.2質量%のMn及び0.05〜1.0質量%のZnのうち1種または2種以上を合計で0.005〜2.0質量%含み、残部がCu及び不可避的不純物からなり、表面に加工変質層を有する、上記組成の銅合金が、表層の加工変質層の厚さが0.05μm以下となされ(ただし前記加工変質層を無くする場合を含まない。)、前記銅合金上に銀めっきまたは銅めっきが施され、前記めっき表面に発生した突起状の異常析出箇所の単位面積あたりの個数が5個/mm 2 以下であることを特徴とする電子機器用析出型銅合金材料。
- Niを2.0〜4.0質量%、Siを0.4〜0.8質量%含み、さらに0.005〜0.2質量%のAg、0.005〜0.2質量%のMn及び0.05〜1.0質量%のZnのうち1種または2種以上を合計で0.005〜2.0質量%含み、残部がCu及び不可避的不純物からなり、表面に加工変質層を有する、上記組成の銅合金が、非酸化性雰囲気中または還元性雰囲気中における温度565〜600℃の熱処理により表層の加工変質層の厚さが0.05μm以下となされ(ただし前記加工変質層を無くする場合を含まない。)、前記銅合金上に銀めっきまたは銅めっきが施され、前記めっき表面に発生した突起状の異常析出箇所の単位面積あたりの個数が5個/mm 2 以下であることを特徴とする電子機器用析出型銅合金材料。
- 請求項1または請求項2に記載の電子機器用析出型銅合金材料を用いたことを特徴とする電子機器用部材。
- 請求項1または請求項2に記載の電子機器用析出型銅合金材料を用いたことを特徴とするリードフレーム。
- Niを2.0〜4.0質量%、Siを0.4〜0.8質量%含み、さらに0.005〜0.2質量%のAg、0.005〜0.2質量%のMn及び0.05〜1.0質量%のZnのうち1種または2種以上を合計で0.005〜2.0質量%含み、残部がCu及び不可避的不純物からなり、表面に加工変質層を有する、上記組成の銅合金を、加工変質層の厚さが0.05μm以下になるように(ただし前記加工変質層を無くする場合を含まない。)、表層の加工変質層を非酸化性雰囲気中または還元性雰囲気中で565〜600℃の温度で熱処理して前記表層の結晶性を回復させ、その後前記銅合金上に銀めっきまたは銅めっきを施すことを特徴とする電子機器用析出型銅合金材料の製造方法。
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