JP6210910B2

JP6210910B2 - 強度、耐熱性及び曲げ加工性に優れたＦｅ−Ｐ系銅合金板

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Publication number: JP6210910B2
Application number: JP2014054748A
Authority: JP
Inventors: 良一尾崎
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2017-10-11
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Description

本発明は、強度、耐熱性及び曲げ加工性に優れ、半導体用リードフレーム、端子、コネクター、バスバーなどの電気・電子部品材料として好適なＦｅ−Ｐ系銅合金板に関する。

銅及び銅基合金は導電率・熱伝導性が非常に高いことからリードフレームを始めとする電気・電子部品用材料として利用されてきた。近年ではリードフレームの薄肉、狭ピン、狭ピッチ化が益々進み、一部は厚さ１００μｍ以下にまでなっており、非常に高い強度が要求されるようになっている。

また、リードフレームの作製では、銅及び銅基合金を所定の厚さに圧延した条材に、スタンピング加工やエッチング処理を施して所定の形状に加工することが行われる。スタンピング加工の際には、スタンピングによる歪みを除去するための歪み除去工程で４００℃以上の温度での加熱をするなど、高温加熱処理される場合も多い。さらに、各種めっき処理や、パッケージング加工でのダイ・ボンディングやワイヤ・ボンディング、樹脂モールディングが実施される。

従って、リードフレーム材料には導電率や強度（１次特性）のみならず、スタンピング性、耐熱性（高温に加熱した際の強度低下の度合い）、更にはエッチング性、各種めっき性、半田密着性、酸化膜密着性、樹脂密着性、ワイヤ・ボンディング性など（２次特性）が要求される。

これらの特性を全て充分に満足する材料はないが、多ピンＩＣのリードフレーム材料としては、特性、コスト、入手性といった観点から、Ｃｕ−２．２質量％Ｆｅ−０．０３質量％Ｐ−０．１２質量％Ｚｎを標準化学組成とするＣＤＡＡｌｌｏｙ１９４、Ｃｕ−３．０質量％Ｎｉ−０．６５質量％Ｓｉ−０．１５質量％Ｍｇを標準化学組成とするＣＤＡＡｌｌｏｙ７０２５、及びＣｕ−０．２３ｍａｓｓ％Ｃｒ−０．２５ｍａｓｓ％Ｓｎ−０．２０ｍａｓｓ％Ｚｎを標準化学組成とするＣＤＡＡｌｌｏｙ１８０４５に集約されつつある。なお、ＣＤＡとは米国銅開発協会を意味する。

ここで、特に強度が必要な多ピンＩＣのリードフレーム材料には、最も強度の高いＣＤＡＡｌｌｏｙ７０２５（ビッカース硬さ２００Ｈｖ）が使用されている。しかし、本材料には酸化膜の密着性を低下させるＮｉ、Ｓｉが多く含まれているため、酸化膜の密着性が低いという欠点がある。
半導体装置は熱硬化性樹脂によって半導体チップを封止するパッケージが経済性の点から主流となっており、パッケージの信頼性を保持することが重要である。パッケージの信頼性はモールド樹脂とリードフレームの密着性に依存している。半導体装置の組立工程中の熱履歴によってリードフレーム表面に密着性の低い酸化膜が形成されると、モールド樹脂とリードフレームの密着性が低下し、プリント基板への実装時の熱でパッケージクラックや剥離が発生してパッケージの信頼性が低下する。
従って、パッケージの信頼性を確保するためには、リードフレーム材料における酸化膜の密着性が高いことが重要であるが、ＣＤＡＡｌｌｏｙ７０２５は本特性が低い。また、ＣＤＡＡｌｌｏｙ７０２５はエッチング加工などでスマットが発生し、めっきの密着性が低下するなどの問題もあり、価格的にも高く使用しづらい面がある。

一方、Ｆｅ−Ｐ系のＣＤＡＡｌｌｏｙ１９４は、最高強度の質別であるＥＳＨとしても、引張強さ５５０Ｎ／ｍｍ２程度、ビッカース硬さ１６０Ｈｖ程度であり、強度が低い。また耐熱性も比較的低く、例えば４５０℃で５分程度加熱すると、元の強さの８０％以下に軟化してしまう。しかし、ＣＤＡＡｌｌｏｙ１９４はスタンピング性等の２次特性に重大な欠陥が無く、酸化膜の密着性にも優れており、安価で入手性も良いため広く使用されている。

特許文献１には、Ｆｅ−Ｐ系銅合金にＭｇ及びＳｎを添加することにより、Ｆｅ−Ｐ系銅合金を高強度化することが記載されている。また、特許文献２には、結晶組織を整粒化することにより、スタンピング性（打抜き加工性及び曲げ加工性）を改善したＦｅ−Ｐ系銅合金板が記載されている。特許文献３には、Ｆｅ−Ｐ系銅合金を熱間圧延及び冷間圧延後、９５０〜１０５０℃に加熱し、次いで３００℃以下に急冷する溶体化処理を行うなど、特定の製造方法をとることによりＦｅ−Ｐ系銅合金板の強度及び耐熱性を改善することが記載されている。

特開平４−４１６３１号公報特開２０００−１０４１３１号公報特開２０１２−５７２４２号公報

しかし、特許文献１のＦｅ−Ｐ系銅合金板は、高強度であるが耐熱性が十分とはいえなず、またスタンピング性については検討されていない。特許文献２のＦｅ−Ｐ系銅合金板は、スタンピング性が優れるが、耐熱性が十分とはいえない。特許文献３のＦｅ−Ｐ系銅合金板は、強度及び耐熱性が優れるが、スタンピング性については検討されていない。
本発明は、Ｆｅ−Ｐ系銅合金板のこのような現状に鑑みてなされたもので、高強度で、耐熱性が高く、かつスタンピング性（特に曲げ加工性）にも優れたＦｅ−Ｐ系銅合金板を提供することを目的とする。

本発明に係るＦｅ−Ｐ系銅合金板は、Ｆｅ：１．６〜２．６質量％、Ｐ：０．０１〜０．１５質量％、Ｚｎ：０．０１〜１．０質量％、Ｓｎ及びＭｇの１種以上：０．１〜０．５質量％、Ｃ：０．００３質量％以下、Ｃｏ、Ｓｉ及びＣｒが合計で０．０５質量％以下、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなり、圧延方向に平行で板面に垂直な断面の結晶組織をＥＢＳＤで観察した場合に、各結晶粒の円相当直径を面積で重み付けした加重平均が１０μｍ以下であり、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、ビッカース硬さが１８０Ｈｖ以上、円相当直径が１０〜４０ｎｍのＦｅ又はＦｅ−Ｐ化合物の析出粒子の存在密度が２０個／μｍ ^２以上であることを特徴とする。
ただし、「各結晶粒の円相当直径を面積で重み付けした加重平均」は、下記式で算出される平均結晶粒径を意味する。
ここで、Σ：総和記号
Ｎ：結晶粒の個数
ａｉ：各結晶粒の面積
ｄｉ：各結晶粒の円相当直径
Ａ：Ｎ個の結晶粒の面積の和である。
上記式は、段落００３４に記載した式と同じ意味を有する。
なお、本発明において、「銅合金板」という用語は銅合金条を含む意味で用いられている。

本発明によれば、ＣＤＡＡｌｌｏｙ７０２５に近い強度を有する、強度、耐熱性及び酸化膜の密着性に優れたＦｅ−Ｐ系銅合金板を提供することができる。

実施例のＮｏ．２０，２１，２３の顕微鏡組織写真である。

以下、本発明に係るＦｅ−Ｐ系銅合金板について、より具体的に説明する。
（Ｆｅ−Ｐ系銅合金の化学組成）
Ｆｅは、Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の強度及び耐熱性の向上に寄与し、また、熱間圧延中又は再結晶熱処理中の結晶粒の成長を抑制する効果を有する。Ｆｅの含有量が１．６質量％未満では、上記効果が不十分となる。一方、Ｆｅの含有量が２．６質量％を超えると、溶解・鋳造時に２液相分離や晶出によって粗大なＦｅ粒子（直径数μｍ以上）が生成し、めっき性やエッチング性が低下する。従って、Ｆｅの含有量は１．６〜２．６質量％とし、下限は、好ましくは１．７質量％、さらに好ましくは１．８質量％、上限は、好ましくは２．５質量％、さらに好ましくは２．４質量％とする。

Ｐは脱酸剤として寄与するほか、Ｆｅ−Ｐ化合物の析出粒子を形成し、Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の強度及び耐熱性を向上させる。また、Ｐは熱間圧延中又は再結晶熱処理中の結晶粒成長を抑制する効果を有する。Ｐの含有量が０．０１質量％未満では上記効果が不十分である。一方、Ｐの含有量が０．１５質量％を超えると導電率が低下するとともに酸化膜の密着性が低下する。従って、Ｐの含有量は０．０１〜０．１５質量％とし、下限は、好ましくは０．０１５質量％、さらに好ましくは０．０２質量％、上限は、好ましくは０．１３質量％、さらに好ましくは０．１０質量％とする。

Ｚｎは、Ｆｅ−Ｐ系銅合金板のはんだ耐熱剥離性や酸化膜の密着性を向上させる。Ｚｎの含有量が０．０１質量％未満ではその効果が十分でなく、一方、１．０質量％を超えると導電率が低下する。従って、Ｚｎの含有量は０．０１〜１．０質量％とし、下限は、好ましくは０．０２質量％、さらに好ましくは０．０５質量％、上限は、好ましくは０．８質量％、さらに好ましくは０．５質量％とする。

Ｓｎ及びＭｇは、母材に固溶してＦｅ−Ｐ系銅合金板の強度及び耐熱性を向上させる効果があり、Ｓｎ及びＭｇの１種以上（Ｓｎ又はＭｇの１種、若しくはその両方）が添加される。Ｓｎ及びＭｇの１種以上の含有量が０．２質量％未満では上記効果が十分でなく、ビッカース硬さ１８０Ｈｖ以上を満足できない。一方、Ｓｎ及びＭｇの１種以上の含有量が０．５質量％を超えると、導電率が低下するとともに酸化膜の密着性が低下する。従って、Ｓｎ及びＭｇの１種以上の含有量は０．２〜０．５質量％とし、下限は、好ましくは０．２５質量％、さらに好ましくは０．３質量％、上限は、好ましくは０．４５質量％、さらに好ましくは０．４０質量％とする。

Ｆｅ−Ｐ系銅合金において、不可避不純物であるＣの含有量が０．００３質量％を超え、又は同じく不可避不純物であるＣｏ、Ｓｉ及びＣｒの含有量の合計が０．０５質量％を超えると、２液相分離や晶出による粗大なＦｅ粒子が生成しやすくなる。このため、Ｆｅ−Ｐ系銅合金の強度及び耐熱性が低下し、また、めっき性やエッチング性が低下する。従って、Ｃ含有量は０．００３質量％以下とし、Ｃｏ、Ｓｉ及びＣｒの合計含有量は０．０５質量％以下とする。なお、Ｃは溶解、鋳造時に溶湯表面に酸化防止等の目的で散布する木炭や黒鉛粒、黒鉛モールド等より限度を超えて混入する場合がある。そのような場合はＣ含有量を低減するため、Ｃ含有量の少ないＦｅ原料を用いる、木炭や黒鉛粒の散布量を減らす、木炭や黒鉛粒のサイズを大きくして溶湯との接触面積を低減する、モールド変更を行う等の手段が利用できる。

（平均結晶粒径）
Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の圧延方向に平行で板面に垂直な断面の結晶組織をＥＢＳＤ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）で観察（粒界条件：方位差５°以上）し、観察面の全結晶粒の円相当直径を求め、各結晶粒の円相当直径を面積で重み付けして加重平均を求め、本発明ではこれを平均結晶粒径とした。平均結晶粒径としてこの加重平均をとったのは、Ｆｅ−Ｐ系銅合金板のように粗大粒と微細粒が混在する場合、単に相加平均をとると、実態以上に結晶粒径が小さく出るためである。この平均結晶粒径が１０μｍを超えると、曲げ加工性や打抜き加工性が低下するとともに強度や耐熱性も低下する。従って、平均結晶粒径は１０μｍ以下、好ましくは８μｍ以下、さらに好ましくは６μｍ以下である。平均結晶粒径は小さいほどよく、下限値は特に定める必要がないが、後述する製造方法により３μｍ程度まで微細化できる。

（析出粒子の存在密度）
Ｆｅ又はＦｅ−Ｐ化合物の析出粒子のうち円相当直径１０〜４０ｎｍの析出粒子は、転位をピン止めしてＦｅ−Ｐ系銅合金板の強度及び耐熱性を向上させる。しかし、この析出粒子の存在密度が２０個／μｍ ^２未満であると、ピン止めできる析出粒子が少なく強度及び耐熱性の向上が不十分となる。従って、円相当直径１０〜４０ｎｍのＦｅ又はＦｅ−Ｐ化合物の析出粒子の存在密度は、２０個／μｍ ^２以上、好ましくは２５個／μｍ ^２以上、さらに好ましくは３０個／μｍ ^２以上である。この存在密度は大きいほどよく、上限値は特に定める必要がないが、本発明の組成範囲内であれば後述する製造方法により４０個／μｍ ^２程度まで密度を上げることができる。

（Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の製造方法）
本発明の製造方法は以下の通りである。
まず、鋳塊は、通常のるつぼ型溶解炉などを用いて原料を溶解し、成分調整後、通常の金型やカーボン鋳型などに溶湯を流し込んで製造する。
次に、鋳塊を８５０〜１０５０℃の温度に加熱し、圧延加工率５０％以上で熱間圧延を行い、熱間圧延の終了温度は７５０℃以上とする。熱間圧延後の冷却は、水冷などにより、熱間圧延終了温度（＝冷却開始温度）から少なくとも３００℃までの範囲を１０℃／秒以上の冷却速度で急速に冷却する。

熱間圧延の加熱温度が８５０℃未満では、ＦｅやＦｅ−Ｐ化合物が析出し、粗大化するため、その分Ｆｅ，Ｐが消費されて析出熱処理で析出する微細なＦｅやＦｅ−Ｐ化合物が減り、製品の強度や耐熱性が低下する。一方、１０５０℃を超えると融点に近くなるため、熱延割れが発生する。また、酸化が激しくなり、熱延により酸化物が巻き込まれ、製品板中に欠陥として残ることがある。従って、熱間圧延の加熱温度は８５０〜１０５０℃、好ましくは８７０〜１０３０℃、さらに好ましくは８９０〜１０１０℃とする。
熱間圧延の圧延加工率が５０％より小さいと、再結晶が起こらず、鋳造組織が残存する可能性がある。従って、熱間圧延の圧延加工率は５０％以上、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上とする。

熱間圧延の終了温度が７５０℃未満になると、ＦｅやＦｅ−Ｐ化合物の析出量が増加し、粗大化するため、析出熱処理において析出する微細なＦｅやＦｅ−Ｐ化合物が減少し、製品板の強度及び耐熱性が低下する。また、熱間圧延の終了温度が７５０℃未満になると、製品板の平均結晶粒径が大きくなる。これは、粗大化したＦｅやＦｅ−Ｐ化合物が再結晶熱処理の際に再結晶の起点となり、再結晶を促進するためと考えられる。従って、熱間圧延の終了温度は７５０℃以上、好ましくは７７０℃以上、さらに好ましくは７９０℃以上とする。
熱間圧延後の冷却速度が、熱間圧延終了温度から３００℃までの範囲で１０℃／秒未満になると、冷却中にもＦｅやＦｅ−Ｐ化合物が析出し、粗大化するため、析出熱処理において析出する微細なＦｅやＦｅ−Ｐ化合物が減少し、製品板の強度及び耐熱性が低下する。よって、熱間圧延後の冷却速度は１０℃／秒以上、望ましくは２０℃／秒以上、さらに望ましくは３０℃／秒以上とする。熱間圧延材が冷却して３００℃に達した後は、急冷する必要はない。

この後、熱間圧延材の酸化スケールを除去し、冷間圧延を行う。冷間圧延の圧延加工率は、続いて行われる再結晶熱処理で均一な再結晶組織を得るため、５０％以上、望ましくは６０％以上、さらに望ましくは７０％以上とする。
再結晶熱処理は微細な再結晶粒を形成するための熱処理であり、加熱温度５５０〜９００℃程度で１秒〜１０分程度保持する。加熱温度が５５０℃未満では再結晶しにくく、９００℃を超えると再結晶粒が粗大化する。従って、加熱温度は５５０〜９００℃、望ましくは５７０〜８８０℃、さらに望ましくは５９０〜８６０℃程度とする。保持時間は加熱温度によって適宜選択してよいが、１秒〜１０分程度の短時間とする。保持時間が１秒未満では再結晶しにくい。保持時間が１０分を超えると、再結晶粒が粗大化して製品板の平均結晶粒径が大きくなる。また、ＦｅやＦｅ−Ｐ化合物の析出量が増加し、粗大化するため、その後の析出熱処理において析出する微細なＦｅやＦｅ−Ｐ化合物が減少する。従って、保持時間は１秒〜１０分、望ましくは２秒〜５分、さらに好ましくは５秒〜２分程度とする。

また、再結晶熱処理の加熱速度は、３００℃以上の範囲で１℃／秒以上とする。この加熱速度が１℃／秒未満では、加熱中にＦｅやＦｅ−Ｐ化合物の析出が生じ、微細な再結晶粒が得られない。これは、加熱中に析出したＦｅやＦｅ−Ｐ化合物が、温度の上昇に伴って粗大化し、それが再結晶の起点となり、再結晶を促進するためと考えられる。また、加熱中にＦｅやＦｅ−Ｐ化合物の析出が生じ、粗大化するため、析出熱処理において析出する微細なＦｅやＦｅ−Ｐ化合物が減少する。よって、再結晶熱処理の加熱速度は１℃／秒以上、望ましくは２℃／秒以上、さらに望ましくは５℃／秒以上とする。
さらに、再結晶熱処理後の冷却速度は、加熱温度から３００℃までの範囲で５℃／秒以上とする。この温度範囲の冷却速度が５℃／秒未満では、冷却中にＦｅやＦｅ−Ｐ化合物の析出が生じ、粗大化するため、析出熱処理において析出する微細なＦｅやＦｅ−Ｐ化合物が減少する。従って、再結晶熱処理後の冷却速度は５℃／秒以上、望ましくは１０℃／秒以上、さらに望ましくは２０℃／秒以上とする。

再結晶熱処理の後、冷間圧延を行い又は行うことなく、析出熱処理を行う。析出熱処理は、微細な（円相当直径が１０〜４０ｎｍの）ＦｅやＦｅ−Ｐ化合物の析出物を数多く生成するための熱処理であり、冷間圧延を行わなくても析出物は生成するが、冷間圧延を行うことにより析出物が効率的に析出し、より強度を高めることが可能である。
析出熱処理は、加熱温度３００〜６００℃程度で０．５〜３０時間程度保持する。加熱温度が３００℃未満では析出量が少なく、６００℃を超えると析出物が粗大化しやすい。従って、加熱温度は３００〜６００℃、望ましくは３２０〜５８０℃、より望ましくは３４０〜５６０℃とする。保持時間は加熱温度によって適宜選択してよいが、０．５〜３０時間程度の時間とする。保持時間が０．５時間未満では析出が不十分となりやすく、３０時間を超えると生産性低下への影響が大きくなる。従って、保持時間は０．５〜３０時間、望ましくは１〜２５時間、さらに望ましくは１．５〜２０時間程度とする。

なお、さらに強度を高めるためには析出熱処理を複数回繰り返すことが望ましい。複数回の析出熱処理を行う場合、析出熱処理の間に冷間圧延を行う必要がある。この冷間圧延によって銅合金板材中にＦｅやＦｅ−Ｐ化合物の析出サイトとなる部分が形成され、その後の析出熱処理で新たに析出物が形成される。複数回の析出熱処理を行うと析出物の密度が増加し、強度を高めることができる。複数回の析出熱処理を行う場合、析出熱処理後の硬度が、１回目より２回目、２回目より３回目と、析出熱処理の回数を重ねるほど高くなるように、析出熱処理条件（温度、時間）や析出熱処理間の冷間圧延加工率を適宜選択する必要がある。すなわち、２回目以降の析出熱処理により、それ以前に存在する析出物に加えて、新たに円相当直径１０〜４０ｎｍの析出物が形成される条件を選定する。具体的には、例えば析出熱処理の温度を、析出熱処理の回数を重ねるほど低下させることが考えられる。析出熱処理後の硬さが、析出熱処理の回数を重ねても高くならないか、逆に低くなる場合は、析出物が粗大化し、微細な析出物の密度が増加していない。

続いて最終の冷間圧延を行い、所定の強度及び板厚に仕上げる。最終冷間圧延の後に、低温焼鈍（歪取り焼鈍ともいう）を行ってもよい。半導体装置の小型化・高集積化によるリードフレームの微細配線化に伴い、板のフラットネスと内部応力低減に関する品質要求は益々高くなっており、低温焼鈍はこれらの品質向上に有効である。

銅合金原料を高周波炉において溶製した後成分調整を行い、カーボン鋳型で造塊し（冷却方法は水冷）、厚さが５０ｍｍ、幅が１８０ｍｍ、長さが１００ｍｍの鋳塊を得た。得られたＦｅ−Ｐ系銅合金の化学組成を表１に示す。なお、表１に示すＦｅ−Ｐ系銅合金は、表１に示した元素の他に不可避的不純物を含むが、そのうちＴｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｇが総量で０．０１質量％以下、Ｂ、Ｎａ、Ｓ、Ｃａ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＭＭ（ミッシュメタル）が総量で０．００５質量％以下であった。これらの元素は少量であり、本発明に係るＦｅ−Ｐ系銅合金板の特性に影響を及ぼさない。

続いて、各鋳塊を９５０℃で１ｈｒ加熱後、厚さが１８ｍｍになるまで熱間圧延し、熱間圧延後いずれも水冷した。熱間圧延の終了温度（冷却開始温度）は、Ｎｏ．１〜２３、２５〜２８では７５０℃以上であり、Ｎｏ．２４のみ７５０℃未満であった。Ｎｏ．２４はパス間時間を長くしたため、熱間圧延の終了温度が低くなった。熱間圧延後に行った水冷の冷却速度は全て１０℃／秒以上であった。
Ｎｏ．１〜２８の熱間圧延板の両面を面削して酸化スケールを除去し、厚さ１６ｍｍとした後、冷間圧延、再結晶熱処理、析出熱処理、最終冷間圧延及び歪み取り焼鈍を行って、厚さが０．１５ｍｍのＦｅ−Ｐ系銅合金板を得た。なお、析出熱処理の回数は、Ｎｏ．１〜１０，１３〜２５，２８は１回とした。Ｎｏ．１１，１２，２６，２７は析出熱処理を２回行い、１回目の析出熱処理後６０％の加工率で冷間圧延を行った。
熱間圧延終了温度、再結晶熱処理、析出熱処理及び最終冷間圧延の圧延率の工程条件を表２に示す。

得られたＦｅ−Ｐ系銅合金板を供試材とし、平均結晶粒径、析出物密度、引張強さ、加熱前後の硬さ、導電率、Ｗ曲げ性、はんだ耐熱剥離性、酸化膜密着性の測定を下記要領で行った。その結果を表３に示す。また、得られたＦｅ−Ｐ系銅合金板の表面を光学顕微鏡（倍率：５００倍）で観察し、２液相分離や晶出で発生する粗大Ｆｅ粒子の有無を調べた。粗大Ｆｅ粒子が観察されたＮｏ．２０，２１，２３について、その顕微鏡組織写真を図１に示す。やや濃い灰色の粒子が粗大Ｆｅ粒子である。

（平均結晶粒径）
供試材の圧延方向に平行で板面に垂直な断面の結晶組織をＥＢＳＤで観察し、粒界条件：方位差５°以上で解析した全結晶粒を円相当直径で数値化し、各結晶粒の円相当直径を面積で重み付けして加重平均を求め、これを供試材の平均結晶粒径とした。従って、平均結晶粒径は、以下の式で算出される。
平均結晶粒径＝（ａ１×ｄ１＋・・・＋ａＮ×ｄＮ）／Ａ
ただし、ａｉ：各結晶粒の面積（ｉ：１〜Ｎの整数）
ｄｉ：各結晶粒の直径（ｉ：１〜Ｎの整数）
Ａ：Ｎ個の結晶粒の面積の和である。

（析出物密度）
供試材の組織を１５万倍の透過型電子顕微鏡で観察し、粒径が１０ｎｍ以上で４０ｎｍ以下の析出粒子の個数を測定し、単位面積当たりの個数（個／μｍ ^２）を算出し、これを析出物密度とした。
（引張強さ）
供試材から長手方向を圧延方向に平行としたＪＩＳ−５号試験片を作製し、ＪＩＳＺ２２４１の基点に準じて引張試験を行い、測定した。

（加熱前後の硬さ）
供試材から採取した試験片の加熱前の硬さと、５５０℃で１分間加熱後の硬さを、マイクロビッカース硬度計にて、４．９Ｎの荷重を加えて測定した。次いで、加熱後／加熱前硬さ比を算出した。加熱前の硬さは１８０Ｈｖ以上を良好とし、加熱後／加熱前硬さ比は０．９０以上を良好と評価した。
（導電率）
供試材をミーリングにより幅１０ｍｍ×長さ３００ｍｍの短冊状の試験片に加工し、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。本発明では導電率５０％ＩＡＣＳ以上を良好と評価した。

（Ｗ曲げ性）
供試材から採取した幅１０ｍｍのＬ．Ｄ．及びＴ．Ｄ．試験片に、ＪＣＢＡ−Ｔ３０７に準じてＷ曲げ（Ｒ／ｔ＝１）を行い、曲げ部の外観を観察して評価した。Ｌ．Ｄ．及びＴ．Ｄ．試験片のどちらかに割れが発生したものを×（不良）、肌荒れが発生したものを△（不良）、どちらにも割れ又は肌荒れが発生しなかったものを○（良）と評価した。なお、Ｌ．Ｄ．（ＬｏｎｄｉｔｕｄｉｎａｌｔｏＲｏｌｌｉｎｇＤｉｒｅｃｔｉｏｎ）試験片とは、長さ方向が圧延平行方向で曲げ線が圧延垂直方向となる試験片、Ｔ．Ｄ．（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅｔｏＲｏｌｌｉｎｇＤｉｒｅｃｔｉｏｎ）試験片とは、長さ方向が圧延垂直方向で曲げ線が圧延平行方向となる試験片を意味する。

（はんだ耐熱剥離性）
供試材から採取した短冊状の試験片に弱活性フラックスを塗布し、２４５℃に保持したはんだ浴（Ｓｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕ）に５秒間浸漬後、１５０℃のオーブンで１０００ｈｒ加熱した。その後、この試験片に１８０°曲げ及び曲げ戻し加工を加え、曲げ戻し加工部に透明なメンディングテープを貼付けた後引き剥がし、メンディングテープに付着するはんだの有無により、加工部のはんだが剥離するか否かを観察した。メンディングテープに剥離片が付着したものを剥離が生じたとして×（不良）、剥離片が付着しなかったものを剥離が生じなかったとして○（良）と評価した。

（酸化膜密着性）
酸化膜密着性は、酸化膜密着保持温度で評価した。供試材をアルカリ陰極電解洗浄後、さらに水洗→酸洗浄（１０％硫酸）→水洗→乾燥を行った後、大気中にて種々の温度で５分間加熱し、加熱後の供試材を用いて、テープによるピーリング試験を行った。加熱温度は１０℃刻みで変化させ、酸化膜の剥離が生じない最高の温度を、酸化膜密着保持温度とした。酸化膜密着保持温度は３００℃以上を良好とした。アルカリ陰極電解洗浄は、液温：６０℃、陰極電流密度：５Ａ／ｄｍ２、時間：３０ｓｅｃの条件で行った。洗浄液は、水酸化ナトリウムを主成分（４０％）とし、その他りん酸塩・ケイ酸塩・炭酸塩・界面活性剤を含有する、代表的な市販のアルカリ陰極電解洗浄用薬剤を５０ｇ／Ｌの濃度で溶解した水溶液である。テープによるピーリング試験は、市販のテープ（住友スリーエム社製メンディングテープ）を貼り付け、引き剥がす方法で行った。

発明例Ｎｏ．１〜１３は、銅合金の組成が本発明の規定範囲内で、熱間圧延の終了温度が７５０℃以上と高く、再結晶熱処理の加熱・冷却速度が大きく、かつ高温短時間の保持条件である。このため、平均結晶粒径が小さく、析出物密度が高く、高い強度（ビッカース硬さを含む）及び耐熱性、良好な曲げ性、はんだ耐熱剥離性、酸化膜密着性を有している。
このうちＮｏ．１１，１２は、析出熱処理を２回行い、析出熱処理間の冷間加工率を６０％としたものであり、化学組成がほぼ同じ発明例Ｎｏ．１と比べて、平均結晶粒径が小さく、析出物密度が高く、強度が高い。

一方、Ｎｏ．１４は、Ｐの含有量が本発明の規定範囲外で多いため、導電率が低く、酸化膜密着性が劣る。
Ｎｏ．１５は、Ｐの含有量が本発明の規定範囲外で少ないため、結晶粒径が大きく、析出物密度が低く、強度（特にビッカース硬さ）及び耐熱性が低く、曲げ性が劣る。
Ｎｏ．１６は、平均結晶粒径が小さく、析出物密度が高く、高い強度、耐熱性、曲げ性を有する。しかし、Ｚｎの含有量が本発明の規定範囲外で少ないため、はんだ耐熱剥離性が劣る。
Ｎｏ．１７は、平均結晶粒径が小さく、析出物密度が高く、高い強度、耐熱性、曲げ性を有する。しかし、Ｚｎの含有量が本発明の規定範囲外で多いため、導電率が低い。

Ｎｏ．１８は、ＳｎとＭｇの合計含有量が本発明の規定範囲外で少ないため、平均結晶粒径は小さく、析出物密度も高いが、強度及び耐熱性が低い。
Ｎｏ．１９は、ＳｎとＭｇの合計含有量が本発明の規定範囲外で多いため、導電率が低く、酸化膜密着性が劣る。
Ｎｏ．２０は、Ｃの含有量が本発明の規定範囲外で多いため、図１（ａ）に示すように、粗大Ｆｅ粒子が多く生成しており、Ａｇなどのめっきを行った場合に突起や未めっき部が生成しやすいなど、めっき性が低いことが推測される。また、Ｎｏ．２０は、平均結晶粒径が大きく、析出物密度が低く、組成が類似するＮｏ．２と比べて強度及び耐熱性が低く、曲げ性が劣る。
Ｎｏ．２１は、Ｃｏ，Ｓｉ，Ｃｒの合計含有量が本発明の規定範囲外で多いため、図１（ｂ）に示すように、粗大Ｆｅ粒子が多く生成しており、めっき性が低いことが推測される。また、Ｎｏ．２１は、平均結晶粒径が大きく、析出物密度が低く、組成が類似するＮｏ．２と比べて強度及び耐熱性が低く、曲げ性が劣る。

Ｎｏ．２２は、Ｆｅの含有量が本発明の規定範囲外で少ないため、平均結晶粒径が大きく、析出物密度が低く、強度及び耐熱性が低く、曲げ性が劣る。
Ｎｏ．２３は、平均結晶粒径が小さく、析出物密度が高く、高い強度、耐熱性、曲げ性を有する。しかし、Ｆｅの含有量が本発明の規定範囲外で多いため、図１（ｃ）に示すように、粗大Ｆｅ粒子が多く生成しており、めっき性が低いことが推測される。
Ｎｏ．２４は、熱間圧延の終了温度が７５０℃未満と低く、このため、平均結晶粒径が大きく、析出物密度が低く、強度及び耐熱性が低く、曲げ性が劣る。
Ｎｏ．２５は、再結晶熱処理の加熱・冷却速度が小さく、かつ比較的低温で長時間の保持条件であるため、平均結晶粒径が大きく、析出物密度が低く、強度及び耐熱性が低く、曲げ性が劣る。

Ｎｏ．２６は、２回目の析出熱処理の温度が１回目と同じであったため、同じ組成で析出熱処理以外の工程条件が類似するＮｏ．１２と比べて、析出物密度及び強度（ビッカース硬さを含む）が低下している。
Ｎｏ．２７は、２回目の析出熱処理の温度がさらに高いため、同じ組成で析出熱処理以外の工程条件が類似するＮｏ．１２と比べて、析出物密度、強度（ビッカース硬さを含む）及び耐熱性が低下している。また、平均結晶粒径が大きく、曲げ性が劣る。
Ｎｏ．２８は、再結晶熱処理の保持温度が高いため、平均結晶粒径が大きく、強度（特にビッカース硬さ）が低く、曲げ性が劣る。

Claims

Ｆｅ：１．６〜２．６質量％、Ｐ：０．０１〜０．１５質量％、Ｚｎ：０．０１〜１．０質量％、Ｓｎ及びＭｇの１種以上：０．２〜０．５質量％、Ｃ：０．００３質量％以下、Ｃｏ、Ｓｉ及びＣｒが合計で０．０５質量％以下、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなり、圧延方向に平行で板面に垂直な断面の結晶組織をＥＢＳＤで観察した場合に、各結晶粒の円相当直径を面積で重み付けした加重平均が１０μｍ以下であり、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上、ビッカース硬さが１８０Ｈｖ以上、円相当直径が１０〜４０ｎｍのＦｅ又はＦｅ−Ｐ化合物の析出粒子の存在密度が２０個／μｍ ^２以上であることを特徴とする強度、耐熱性及び曲げ加工性に優れたＦｅ−Ｐ系銅合金板。
ただし、「各結晶粒の円相当直径を面積で重み付けした加重平均」は、下記式で算出される平均結晶粒径を意味する。
ここで、Σ：総和記号
Ｎ：結晶粒の個数
ａｉ：各結晶粒の面積
ｄｉ：各結晶粒の円相当直径
Ａ：Ｎ個の結晶粒の面積の和である。