JPH0559505A

JPH0559505A - 異方性が少ない高強度銅合金の製造方法

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Publication number: JPH0559505A
Application number: JP24682591A
Authority: JP
Inventors: Motohisa Miyato; 元久宮藤; Tatsuya Kinoshita; 達也木下; Yasuhiro Nakajima; 安啓中島
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 1993-03-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JP2597773B2

Abstract

(57)【要約】【目的】リードフレーム用材料として優れた特性を有
し、即ち、高強度で熱放散性が優れており、半田付け性
及び曲げ加工性が良好な銅合金を低コストで製造するこ
とができる方法を提供する。【構成】Ｎｉ；２乃至５重量％、Ｓｉ；０．５乃至
１．５重量％、Ｚｎ；０．１乃至２重量％、Ｍｎ；０．
０１乃至０．１重量％、Ｃｒ；０．００１乃至０．１重
量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる
銅合金の鋳塊を熱間圧延し、急冷し、冷間圧延し、溶体
化処理し、冷間圧延し、時効処理する。溶体化処理温度
は６５０乃至９００℃、時効処理温度は３５０乃至５５
０℃である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は異方性が少ない高強度銅
合金の製造方法に関し、更に詳述すれば２００ピンを超
えるＱＦＰタイプの半導体集積回路装置（以下、ＩＣと
いう）に使用されるリードフレーム用材料として好適の
異方性が少ない高強度銅合金を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣの高集積化が進むにつれ、２００ピ
ンを超えるＱＦＰ（Quad Flat Package ）タイプのＩＣ
が増えてきている。これらに使用されるリードフレーム
用材料は板厚が０．１〜０．１５ｍｍと薄く、ＩＣを中
心として４方向にリードが出るため、高強度と異方性が
少ないことが要求されており、ＩＣの高集積化と共に、
その要望は増々高まっている。

【０００３】従来、高強度のリードフレーム用材料とし
ては、４２アロイ（Ｆｅ−４２重量％Ｎｉ）が知られて
いる。４２アロイは約６３Ｋｇｆ／ｍｍ²の引張強さを
有し、異方性も少なく、曲げ加工性も良好である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＩＣに
使用されるリードフレーム用材料の薄板化が近年急速に
進むにつれ、従来の４２アロイではリードフレーム用材
料として強度が不十分となっている。また、４２アロイ
は銅系材料と比較して、熱伝導率が小さいため、熱放散
性が劣り、また、Ｎｉを多量に含有するため価格が高い
という問題点がある。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、４２アロイ以上の引張強さを有すると共
に、熱放散性が優れ、半田付け性及び曲げ加工性が良好
でリードフレーム用材料として優れた特性を有する銅合
金を低コストで製造できる異方性が少ない高強度銅合金
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る異方性が少
ない高強度銅合金の製造方法は、Ｎｉ；２乃至５重量
％、Ｓｉ；０．５乃至１．５重量％、Ｚｎ；０．１乃至
２重量％、Ｍｎ；０．０１乃至０．１重量％及びＣｒ；
０．００１乃至０．１重量％を含有し、残部がＣｕ及び
不可避的不純物からなる銅合金の鋳塊を熱間圧延した
後、急冷し、その後冷間加工工程の後又は途中で６５０
乃至９００℃の温度で溶体化処理した後、３５０乃至５
５０℃の温度で時効処理することを特徴とする。

【０００７】

【作用】以下、本発明に係る異方性が少ない高強度銅合
金の製造方法について、その組成及び製造条件を詳細に
説明する。

【０００８】先ず、本発明に係る製造方法にて使用する
銅合金の成分含有理由及び組成限定理由について説明す
る。ＮｉＮｉはＳｉと共に、銅合金の強度及び耐熱性の向上に寄
与する元素である。即ち、ＮｉとＳｉは金属間化合物を
形成することにより、銅合金の強度及び耐熱性を向上さ
せる。しかし、Ｎｉの含有量が２重量％未満では、その
効果は少なく、また、Ｎｉが５重量％を超えて含有され
ると、強度及び耐熱性は向上するものの、導電率が低下
する。よって、Ｎｉ含有量は２乃至５重量％とする。Ｓｉ前述の如く、ＳｉはＮｉと共に添加されて、強度及び耐
熱性を向上させる元素である。しかし、Ｓｉ含有量が
０．５重量％未満ではその効果は少なく、また、１．５
重量％を超えて含有されると、強度及び耐熱性が向上す
るものの、導電率が低下し、また熱間加工性及び半田の
耐剥離性も劣化する。よって、Ｓｉ含有量は０．５乃至
１．５重量％とする。ＺｎＺｎは半田の耐剥離性を向上させる元素である。しか
し、Ｚｎ含有量が０．１重量％未満ではその効果は少な
く、また、２重量％を超えて添加しても、その効果は飽
和する一方、導電率が低下するという問題点がある。従
って、Ｚｎの含有量は０．１乃至２重量％とする。ＭｎＭｎは熱間加工性を向上させる元素である。しかし、含
有量が０．０１重量％未満ではその効果は少なく、また
０．１重量％を超えてＭｎを添加すると、造塊時の湯流
れ性が悪化して造塊歩留が低下する。このため、Ｍｎ含
有量は０．０１乃至０．１重量％とする。ＣｒＣｒは鋳塊の粒界を強化して、熱間加工性を高める元素
である。しかし、その含有量が０．００１重量％未満で
はその効果が少なく、また、０．１重量％を超えてＣｒ
を含有すると溶湯が酸化し、鋳造性が劣化する。従っ
て、Ｃｒの含有量は０．００１乃至０．１重量％とす
る。

【０００９】本発明方法においては、上述の組成の銅合
金鋳塊に対し、以下の処理を施す。即ち、上記組成の銅
合金の鋳塊を熱間圧延した後、材料のマトリックス中に
析出物を出さないようにするため、水中で急冷を行う。

【００１０】次に、この急冷を行った材料を冷間圧延し
た後、６５０乃至９００℃の温度で溶体化処理を行う。
これは、異方性を少なくするためと、曲げ加工性を良好
にするための処理である。溶体化処理温度が６５０℃未
満の場合は、結晶粒が再結晶しないため、異方性が大き
く曲げ加工性も良好とならない。一方、溶体化処理温度
が９００℃を超えると、再結晶粒が粗大化し、曲げ加工
性が良好とならない。このため、溶体化処理温度は６５
０乃至９００℃にする。

【００１１】次に、上記温度で溶体化処理を行った材料
を３５０乃至５５０℃の温度で時効処理を行う。なお、
時効処理を行なう前に、１５乃至７５％程度の冷間圧延
を行なうことが、後の時効処理の効果を高めることから
望ましい。しかし、この冷間圧延工程は設けなくてもよ
い。但し冷間圧延を行なう場合は、圧延比が７５％を超
えると、再度圧延による異方性を発生させるため好まし
くない。

【００１２】時効処理はＮｉとＳｉとの金属間化合物を
析出させ、材料を析出硬化させるためである。時効処理
温度が３５０℃未満の場合には、この効果が十分でな
く、また、５５０℃を超える場合には、強度が低下す
る。このため、時効処理温度は３５０乃至５５０℃にす
る。

【００１３】

【実施例】次に、本発明方法により、異方性が少ない高
強度銅合金を実際に製造した実施例について比較例と比
較して説明する。

【００１４】先ず、下記表１に示す成分及び組成（単位
は重量％）を有する銅合金を、クリプトル炉を使用し、
大気中で木炭被覆下にて溶製した後、鋳造して厚さが５
０ｍｍ、幅が７５ｍｍ、長さが１８０ｍｍの鋳塊を得
た。

【００１５】

【表１】

【００１６】そして、この鋳塊の表面及び裏面を面削し
た後、カンタル炉を用い、９５０℃で１時間保持した
後、８７０℃まで炉冷し、温度が８７０℃に達した後、
１５分保持し、熱間圧延を行い、厚さが１５ｍｍの板と
した後、これを水中で急冷した。

【００１７】次に、上述の急冷した熱間圧延材の表面の
酸化スケールを除去した後、この熱間圧延材を冷間圧延
し、厚さが０．３ｍｍの板とした。

【００１８】この冷間圧延の後、冷間圧延材を６５０乃
至９００℃に調整した塩浴炉に浸漬し、３０秒間保持し
た後、水中で急冷した。次に、酸洗い及び研磨を行った
後、更に、冷間圧延を行い、最終板厚０．１５ｍｍの板
とした。

【００１９】次に、上記板材をカンタル炉を用い、３５
０乃至５５０℃の温度で２時間の時効処理を行った。

【００２０】このようにして製造した銅合金板材に対し
て、以下に示す試験を実施した。引張試験は、圧延方向
に平行（表中‖にて示す）及び直角（表中＋にて示す）
に切り出したＪＩＳ１３号Ｂ試験片を用いて行った。

【００２１】硬さは、マイクロビッカース硬度計で荷重
５００ｇｆにて測定した。導電率は幅１０ｍｍ×長さ３
００ｍｍの試験片を用い、ダブルブリッジにより、電気
抵抗を測定し、平均断面積法により算出した。

【００２２】曲げ加工性は実プレスにて、Ｒが０．１ｍ
ｍで曲げ線を圧延方向に平行及び直角にし、ダブル曲げ
を行った後、曲げ部を２０倍のルーペで観察し、クラッ
クの発生の有無により、曲げ加工性を評価した。

【００２３】半田密着性は温度２３０℃のＳｎ６０％−
Ｐｂ４０％の半田浴で半田付けした後、１５０℃の温度
で、１０００時間加熱し、１ｍｍＲで１８０度曲げ戻し
を行い、半田の剥離の有無により評価した。

【００２４】下記表２は、６５０乃至９００℃の温度で
３０秒間の溶体化処理を行った後、加工率５０％の冷間
圧延を行い、次に、３５０乃至５５０℃の温度で２時間
の時効処理を行った場合の各材料の機械的及び物理的性
質を示す。

【００２５】実施例No.１乃至５は夫々６５０℃，８０
０℃，９００℃の温度で３０秒間の溶体化処理を行った
後、加工率５０％の冷間圧延を行い、次に３５０℃，４
５０℃，５５０℃の時効処理を行って製造した材料につ
いての試験結果であり、本発明の特許請求の範囲に含ま
れるものである。これに対して、比較例No.１乃至４は
夫々６００℃，８００℃，９５０℃の温度で３０秒間の
溶体化処理を施した後、加工率５０％の冷間圧延を行
い、次に３００℃，４５０℃，６００℃の時効処理を行
った場合の試験結果であり、本発明の特許請求の範囲か
ら外れるものである。また、比較例No.５は従来の４２
アロイの機械的性質及び物理的性質である。

【００２６】

【表２】

【００２７】この表２から明らかなように、実施例方法
材No.１乃至５は強度が高いのに加え、平行方向と直角
方向との間の引っ張り強さの差が小さく、異方性が少な
い。また、導電率も高い値を示しており、曲げ加工性に
おいても、平行及び直角方向のいずれも優れている。し
かし、比較例材No.１，４は曲げ加工性試験においてク
ラックを発生しており、比較例材No.２は本実施例材No.
１乃至５と比較し、導電率が低い。また、比較例材No.
３は本実施例材No.１乃至５と比較して強度が低い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は銅合金の
組成並びに溶体化処理温度及び時効処理温度を所定値に
設定したから、以下に示す効果を奏する。

【００２９】先ず、本発明により、４２アロイを超える
引張強さを持ち、また、導電率も高い高強度銅合金が得
られる。また、平行方向と直角方向の引張強さの差が小
さく、異方性が少ないと共に、４２アロイと同等以上の
曲げ加工性を有する高強度銅合金が得られる。そして、
得られた高強度銅合金は、１５０℃で１０００時間の加
熱においても半田密着性が良好であると共に、その製造
コストが４２アロイと比較して低い。従って、本発明方
法により製造された異方性が少ない高強度銅合金は、高
い信頼性が必要とされる２００ピンを超えるＱＦＰタイ
プのＩＣに使用されるリードフレーム材料として極めて
有益である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎｉ；２乃至５重量％、Ｓｉ；０．５乃
至１．５重量％、Ｚｎ；０．１乃至２重量％、Ｍｎ；
０．０１乃至０．１重量％及びＣｒ；０．００１乃至
０．１重量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物
からなる銅合金の鋳塊を熱間圧延した後、急冷し、その
後冷間加工工程の後又は途中で６５０乃至９００℃の温
度で溶体化処理した後、３５０乃至５５０℃の温度で時
効処理することを特徴とする異方性が少ない高強度銅合
金の製造方法。