JPS63111151A - 電気および電子部品用銅合金及びその製造方法 - Google Patents

電気および電子部品用銅合金及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電気および電子部品用銅合金及びその製造方
法に関する。さらに詳しくは、端子、コネクター、ブス
バー等の電気部品用の銅合金材料およびトランジスター
、リードフレーム、ＩＣリードフレーム、抵抗器リード
等の電子部品用の銅合金及びその製造方法に関するもの
である。
［従来の技術］ 電気および電子部品は、それらの部品を使用する装首が
小型、軽量化・されるのに伴ない小型、軽量化されるこ
とが要望されている。
電気および電子部品用中の銅合金材料の小型軽量化は銅
合金材料を薄板化５．ｉ線化することにより対応されて
いる。
このように銅合金材料を薄板化、細線化すると、銅合金
材料には今まで以−ヒに導電性に優れ、耐熱性がありか
つ機械的強度に優れた性質が望まれる。
これに対応した銅合金材料にはＣｕ−０，１ｗｔ　％　
Ｆ　ｅ　−０、０３ｗ　ｔ％ＰからなるＫＦＣあるいは
Ｃｕ−０，１２ｗｔ％５ｎ−０，０１ｗｔ％Ｐからなる
錫入り銅が知られている。
これらの銅合金はリン脱酸銅と同等な価格であり、リン
脱酸銅と同一の製造プロセスで製造でき、機械的性質は
リン脱酸銅より高く、耐熱性に、も優れている。
特に、ＫＦＣは焼鈍材の引張強度が３０ｋｇｆ／ｍｍ’
、耐力が１５ｋｇｆ／ｍｒｎ’、伸びが３８％、導電率
が９２％ｌＡＣ３で、これらの物性値が伸びを除いて錫
入り銅を４５０℃で２時間焼鈍した時の引張強度：２５
ｋｇｆ／ｍｍ’、耐力＝６４ｋｇｆ／ｍｒｒｆ、伸び：
　４８．５％、導電率＝９０％ＩＡＣＳより優れている
。
［発明が解決しようとする問題点］ 電気および電子部品は小型、軽量化のほかに電流古漬を
向コーさせることが要求され始めている。
電流８州を向上させると、銅合金材料の薄板化及び細線
化により、銅合金材料は今迄以上に発熱しやすくなす。
例えばパワートランジスタリードフレーム材料および端
子及びコネクタ用の材料がこれに当る。
このような部品に用いる銅合金は耐熱性が今迄以上に必
要となってくる。
従来からあるＫＦＣは２５０〜５５０℃の間の所定の温
度で５分間加熱し、ビッカース硬さを測定した詩の硬さ
の変化で軟化特性を求めると約４００℃で硬さが低下し
始め上記のような部品に用いるには耐熱性が良くないと
いう問題点がある。
本発明はＫＦＣと同等以上の機械的性質を有し、しかも
同等の導電率を備え、ＫＦＣよりも耐熱性が優れた銅合
金をリン脱酸銅と同一の工程で製造し供給することに特
徴がある。
［問題点を解決するための手段］ 上記の問題点を解決するために、本発明では電気及び電
子部品用銅合金を、重量％で、Ｆｅ：０　、０５〜０　
、　１５　％　、　　Ｐ：０．０４　〜０　、０８％（
但しＰ：０．０４％は含まず）、Ｍｇ：０．０２〜０．
１２％を含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる
銅合金中にＦｅ２ＰとＭｇ３　　Ｐ２　とを析出させる
ように構成した。この発明は本出願に係る第１発明であ
る。
また、第１発明に係る合金は１重量％で、Ｆｅ：０．０
５〜０．１５％、Ｐ：０．０４〜０．０８％（但しＰ：
０．０４％は含まず）、Ｍｇ：０．０２〜０．１２％を
含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金を
溶製し鋳塊にした後に該銅合金を熱間加工により所定の
形状にした後、６００℃以上の湿度の状態から２００、
℃以下まで５℃／　ｓ　ｅ　ｃ以上の速度で冷却し、そ
の後６５％以上の圧下率で冷間加工を行ない、その後４
００〜６００℃に昇温し、３０分以」二の焼錬を行うこ
とにより１該銅合金中にＦｅｐＰおよびＭｇ５ｐ２を析
出させることを特徴とする電気および電子部品用銅合金
の製造方法によって製造され得る。この方法は本出願に
係る第２発明である。
以下、本発明に係る電気及び電子部品用銅合金の含有成
分及び成分割合について説明する。
Ｆｅ、Ｐ、ＭｇをＣｕに添加するのは、Ｃｕ中にＦｅ２
ＰとＭｇ３Ｐ２　とを析出させるためで、このと、：Ｆ
ｅ２　ＰとＭｇ３　Ｐ２を析出するためにはＦｅ、Ｐ、
ＭｇをＣｕに共添させなければならない。
Ｆｅ添加量が０．０５％未満ではＰが添加されても銅合
金の強度が望まれず、また０、１５％を超えると加工硬
化が激しくなり、リン脱酸銅と同一工程では製造できな
くなる等の問題点が生じる。
Ｍｇにより銅合金の強度を上昇させるには、０．０２％
以上必要であるが、０．１２％を超えて添加すると造塊
時の湯流れ性の低下、導電率の低下及びめっき性に問題
が生じてくる。
ＰはＦｅ及びＭｇとそれぞれリン化合物（Ｆｅ２Ｐ　、
Ｍｇ、＋　Ｆ２　）’を形成して、強度及び耐熱性を向
上する効果がある。
Ｆｅを０．０５〜０．１５％添加されている銅合金中に
Ｆｅ２Ｐの化合物を析出するためには。
Ｐは０．０２〜０．０４％必要である。
同時にＭｇを０．０２〜０．１２％添加されている銅合
金中にＭｇ３Ｐ２を形成するためにはＰは０．０２〜０
．１０％必要ではる。
従ってＦｅ２　Ｐ　、Ｍｇ３Ｐ２を同−銅合金中に析出
させるにはＰは総量で０．０４〜０．１４％必要となる
。
しかし、Ｐを多量に添加し、母相に固溶して残留するよ
うになると、銅合金の導電率の低下及び応力腐食割れを
生じやすくなり、かつＯ，Ｏａ％を越えて添加すると鋳
造及び熱間圧延時に割れを生じやすくなる。
ここでＭｇは母相中に固溶して残留させても銅合金の機
械的性質等の特性の低下はＰはど大きくない。
したがって、Ｐの添加量は０．０４％より多く０．０８
％以下とした。
上記のように規定された元素を含む銅合金中にＦｅ２　
ＰおよびＭｇ５ｐ２を析出させるには、溶製された銅合
金を熱間加工した後、６００℃以上の温度から２００℃
以下まで５℃／　ｓ　ｅ　ｃ以上の冷却速度で冷却した
後、その＠６５％以上の圧下率の冷間加工を行い、４０
０〜６００℃で３０分以上の焼鈍を起うことにより可能
となる。
熱間加工後、６００℃以上の温度から銅合金を冷却する
理由は、Ｆｅ、Ｐ及びＭｇを母相中に強創的に固溶させ
るためである。
冷却最終温度を２００℃としたのは、２００℃未満の温
度では、銅合金中にＦｅ２Ｐ又はＭｇ３Ｐ２の析出物を
生じないためである。
このとき、冷却速度を５℃／　ｓ　ｅ　ｃ以上としての
は、冷却速度が５℃／　ｓ　ｅ　ｃ未満だと、冷却中に
Ｆｅ２　Ｆ又はＭｇ３Ｆ２が析出し、冷却中に生じたこ
の析出物は銅合金の耐熱性等の機械的性質の強化に寄与
しないためである。
最後に、４００〜６００℃で３０分以上の焼鈍を行なう
のは、焼鈍温度が４００℃未満だとＦｅ２Ｐ又はＭｇ３
Ｐ２の析出物が銅合金中に均一かつ微細には生じないた
めである。
また、６００℃を超えるとＦｅ、Ｐ、Ｍｇ（７）固溶領
域となるため、銅合金中にＦｅ２　Ｆ又はＭｇ５ｐ２の
析出量が少なく１強度向上に′Ｂ与しないためである。
ここで、本発明の銅合金において、強度を向上させる目
的で適度の冷間加工を加えても析出物の効果は何ら失な
われない。
また、半導体リードフレーム材料等の用途に対して行な
われている２５０〜４００℃の歪除去焼鈍を本発明の銅
合金に対して行っても析出物の効果は何ら失なわれない
。
なお、本発明合金にＦｅの代りにＣｏを、０．１０％を
越えない範囲で添加しても機械的性質、導電率及び１ｉ
ＩＦ＃熱性には何ら差し支えることはない。すなわち、
ＣｏはＦｅと置換されて（Ｆｅｌ−ｘ　Ｃｏｘ　）２　
　Ｆを生じ、Ｆｅ２Ｐと同様の効果をもたらす。
［実施例］ 第１表に示す組成の銅合金を下記のように溶製した。
■電解銅をクリブトルミ気炉中で木炭被覆下で約１２０
０℃で溶解する。
■金型へ装入する銅の約２割を残しておき、約８割を炉
中へ装入し第１表の組成に応じた重量のＦｅチップを同
じ炉中へ装入する。
■Ｆｅチップの溶は落ちを確認した後、残部の銅を炉中
へ装入して溶湯温度を１１８０〜１１９０℃まで低下さ
せる。
■Ｃｕ−１５％Ｐを所定量るつぼへ装入し、その後硼砂
で溶湯の表面を覆う。
次に、Ｃｕ−５０％Ｍｇを所定定量添加し、攪拌、沈靜
後金型に鋳込む。
ここで金型はサイプ６０ｍｍｔＸ６０ｍｍｗＸ１２０ｍ
ｍＬの物を用いた。
圧延は、本発明の実施例及び比較例に示す組成の合金の
鋳塊をスカルピング後、８５０〜９００℃で熱間圧延し
て、厚さ１５ｍｍとして。圧下率は７５％である。
熱処理は、第１表に示す各合金とも熱間圧延の終了温度
７００〜７２０℃から１００℃以下まで１分以内で約１
０℃／　ｓ　ｅ　ｃの速度で水中冷却した。その後、冷
間圧延を行ない、厚さ０．４５〜０．９０ｍｍとした後
、５００℃２時間の焼鈍を行った。
第１表に示す組成の銅合金の機械的性質及び導電率の測
定には厚さ０．４５ｍｍの銅合金を用い、添付図に示す
軟化特性を測定した銅合金は、実施例では０．６４ｍｍ
比較例では０．９ｍｍの厚さのものを用いた。
第１表から本発明の実施例にかかわる銅合金の機械的性
質及び導電率を従来例であるＫＦＣと比較すると、機械
的性質については引張強さ、耐力、硬さの３項目ともＫ
ＦＣより優れていることが分る。
伸びについては、ＫＦＣの３８．５％に対し最低の伸び
がＮｏ４の実施例において３２．０％であるがこの差は
機械的性質には何ら影響を与えない程度の値である。
一方導電率は％ｌＡＣ３で評価したが、ＫＦＣの９２．
０％ｌＡＣ３に対し、実施例の銅合金は８７．１〜９０
．２％ｌＡＣ３でＫＦｃより低い値となっているがこの
値は導電率としてはほぼ同等であると判断できる値であ
る。
次に添付図に示す軟化特性は、銅合金を２５０〜５５０
℃の間の所定の温度に５分間加熱後ビッカース硬度を荷
重０．５ｋｇとして測定し、硬度変化により軟化特性を
求めたものである。
実施例Ｎｏ３と従来例であるＲＦＣとを比較するとＲＦ
Ｃが約４００℃で軟化し始めるのに対し、実施例Ｎｏ３
は約４５０℃から軟化が始まり、全体として硬度の低下
がＫＦＣより約５０℃高い温度であることが分る。この
結果から実施例はＫＦＣより耐熱性に優れていると判断
できる。
［発明の効果］ 本発明により、従来から行われている安価な製造方法で
あるリン脱ｍ銅と同一の工程で製造でき、ＫＦＣの導電
率を殆んど低下させることなく、ＫＦＣと同等以上の機
械的性質を持ち、特に酎、＜４性に優れる銅合金を提供
することができる。
今日のように軽薄短小の技術動向の中で、しかも電流、
６流の向上に伴ない耐熱性をより必要とする電気・電子
部品材料として本発明がその特性を発揮し得ることは明
らかである。
【図面の簡単な説明】
第１図は銅合金の耐熱性を示すグラフである・第１　図 旺　　　　　　焼鈍温度（’Ｃ）　Ｘ　５分で

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）重量％で、Ｆｅ：０．０５〜０．１５％、Ｐ：０
    ．０４〜０．０８％（但しＰ：０．０４％は含まず）、
    Ｍｇ：０．０２〜０．１２％を含み、残部がＣｕ及び不
    可避的不純物からなる銅合金中に少なくともＦｅ＿２Ｐ
    とＭｇ＿３Ｐ＿２とを析出させたことを特徴とする電気
    および電子部品用銅合金。
  2. （２）重量％で、Ｆｅ：０．０５〜０．１５％、Ｐ：０
    ．０４〜０．０８％（但しＰ：０．０４％は含まず）、
    Ｍｇ：０．０２〜０．１２％を含み、残部がＣｕ及び不
    可避的不純物からなる銅合金を溶製し鋳塊にした後に該
    銅合金を熱間加工により所定の形状にした後、６００℃
    以上の温度の状態から２００℃以下まで５℃／ｓｅｃ以
    上の速度で冷却し、その後６５％以上の圧下率で冷間加
    工を行ない、その後４００〜６００℃に昇温し、３０分
    以上の焼鈍を行うことにより該銅合金中にＦｅ＿２Ｐお
    よびＭｇ＿３Ｐ＿２を析出させることを特徴とする電気
    および電子部品用銅合金の製造方法。
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