JPS63266053A - 高力銅基合金の製造法 - Google Patents

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〕 本発明は電子・電気ｔＩｉ器、特に電子部品のリード材
、スイッチ・端子・コネクター等の配器材やばね材とし
て多く用いることができる高い強度と優れたメッキ性・
半田接合強度・耐食性・耐熱性等をもつ高力鋼合金の製
造法に関するものである。

（従来の技術および発明が解決すべき問題点）電子別器
部品、例えばトランジスタ、ＩＣ。

ＬＳＩ、ＶＬＳＩ、ダイオード等の半導体のリードフレ
ーム材、ヒートシンク材、電子部品のリード材、コネク
ター・スイッチ・リレー等の構成部品のばね材及び各種
端子材には多くの銅合金が利用されている。近年さらに
電子機器部品の小型化、高性能化、高密度化に伴ってよ
り高性能の合金が求められるようになり、特に最先端に
ある半導体は高集積化が目覚しく、これに用いられるリ
ート材には高い強度が要求されている。

このにうな強度の優れた銅合金の代表的なものとしては
従来ｃｕ−ｓｎ−ｐ系、Ｃｕ’−Ｎｉ−ｓｎ系及びＣｕ
−Ｚｎ−Ｐｂ系合金等がおルが、これらの合金は製造工
程中に熱間加工が不可欠であるために、さらに加えて熱
間加工性が乏しいために次のような問題が発生しており
品質の低下とコストの上昇を招いている。

（１）熱間圧延時及び熱間加工時に大気中での高温加熱
により材料表面に多層、多聞の酸化スケールが発生し、
これを除去するために多大なω１削が必要であり、材料
歩留りが低下すると共に添加元素の内部酸化や圧延時の
酸化スケールの巻き込み等により内部欠陥を生じ、半田
イ」け性ヤメツキ密看性が低下する。

（２）大気加熱による再熱割れ及び熱間ｈｌ工時の割れ
が生じ、かつこれらの割れにより歩留りが低下し、従っ
て生産コストが増加する。

（３）熱間加工時に材料を高温に加熱するため多量のエ
ネルキーを必要とし、かつそれに伴ない大きな設備投資
を必要とし生産コス１へか増加する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、熱間加工工程を廃
止することにより上記問題点を解消した高力銅基台金の
製造法を開発したもので、Ｆｅｏ、１〜５．０　ｗｔ％
を含み、さらに１．３ｗｔ％以下のＳｎとそれぞれ２．
５　ｗ’ｔ％以下のＮｉ、Ｚｎ。

ｖｎ、ｃｏ、　Ａｉ、ｓ　ｉ　とそレソｈｏ、　５　ｗ
ｔ％　以下のＭ９．ＡＳ、Ｃａ、Ｖ、Ｙ、希土類元素。

Ｉｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔ’ｅ、△９．Ａｕ。

Ｐ、Ｂ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｇｅの１種又は２種以−Ｆを合計
で５．０　ｗｔ％以下を含み、残部Ｃｕと不可避的不純
物から成る銅合金を連続鋳造し、該鋳塊の表面を研削し
た後、２０〜９５％の加工率で冷間加工を行ない、しか
る後非酸化性雰囲気中にて３００〜９００℃で５秒〜２
４時間加熱して０．０１〜ｂ 表面を溶解又は研削により清浄化し、５〜９０％の加工
率で冷間加工を行ない、しかる後非酸化性雰囲気中にて
２００〜６５０℃で５秒〜２４時間加熱する工程を１回
以上繰り返して行なうことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明において合金組成を上記の如く限定したのは次の
理由による。

ＦＣの含有量を０．１〜５．０ｗｔ％と限定したのは、
Ｆｅの含有量が０．１ｗｔ％未満では所望の強度か得ら
れないからであり、Ｆｅの含有量が５．０　ｗｔ％を超
える場合は高い強度は得られるが冷間加工性や曲げ成型
性の低下が大ぎく半田付（プ性やメッキ密着性も低下す
るからでおる。

さらにＳｎ、Ｎ　ｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａ１゜Ｓ　ｉ
、Ｍｇ、ＡＳ、Ｃａ、Ｖ、Ｙ、希土類元素。

Ｉｎ、ｐｂ、ｓｂ、Ｂ　ｉ、Ｔｅ、Ａ９．ＡＬＪ。

Ｐ、Ｂ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｇｅ　（以下これらを副成分と記
す）において、１．３ｗｔ％以下のＳｎとそれぞれ２．
５　ｗｔ％以下のＮ　ｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｏ。

Ａ、Ｃ，Ｓ；とそれぞれ０．５ｗｔ％以下のＭｔｊｊ。

ＡＳ、　Ｃａ、Ｖ、Ｙ、希土類元素、Ｉｎ、Ｐｂ。

Ｓｂ、Ｂ　ｉ、Ｔｅ、Ａ！７．Ａｕ、Ｐ、［３，Ｇａ。

７ｒ、Ｑｅの１種又は２種以上を合Ｓ１で５．０ｗｔ％
以下と限定したのは、これらを添加することにより電子
部品として良好な強度、半田付は性、メッキ密着性及び
優れた鋳造性を有するからであり、添加量が合計で５．
０ｗｔ％を超えると鋳造性、半田付は性及びメッキ密着
性が劣るからである。

次に上記組成の合金を連続鋳造後表面研削するのは、鋳
造時の欠陥や偏析を除去するためであり、機械的あるい
は化学的な方法で表層を研削すれば良い。その後の冷間
加■の加工率を２０〜９５％と限定したのは２０％未満
では後工程の熱処理時に再結晶を起こさせるのに不十分
であり、９５％を超えると材＃１組織の不均一性を招く
ためである。

引き続いての熱処理で加熱温度を３００〜９００°Ｃと
限定したのは３００°Ｃ未満では材料の再結晶が不十分
であり、９００℃を超えると粗大な結晶粒を生じ特性を
劣化するからである。さらに加熱時間を５秒〜２４時間
と限定したのは５秒未満では再結晶を伴なう焼鈍の効果
がなく、２４時間を超える熱処理は生産性を低下さけコ
スト高の要因となるからである。その後の冷却速度を０
、０１〜ｂ 満では冷却終了までの時間が長く、生産性が低下するか
らであり、５００℃／秒を超えると冷却に伴なう材料内
部の温度差のため材料変形が生じるからである。また以
上の熱処理を非酸化性雰囲気で行なうのは材料の表面及
び内部の酸化を防雨するためである。

次に表面を溶解又は研削により清浄化するのは製造工程
中の材料の酸化ヤ冷間圧延時の圧延油の付着に伴なう熱
処理時の変色をそのまま放置して製品とすると半田付は
性やメッキ密着性に著しい低下を引き起こして信頼性を
大きく損なうのでこれらを防ぐためでり、酸やパフ等を
用い０．１〜５μｍ程度表面層を除去するのが望ましく
、５μｍを超えると表面が荒れることにより半田付は性
及びメッキ密着性が低下してしまう。

その後の施す冷間加工を５〜９０％と限定したのは５％
未満では材料の平坦度ヤ面粗度が劣り、強度も小さいか
らであり、９０％を超えると材料組織の不均一性を招く
からである。さらに引き続いての熱処理が仕上げ加工後
の最終焼鈍である場合は該熱処理は材料の調質と内部歪
の除去のために行なうものであり、使方中間焼鈍である
場合は該熱処理は以後に続く加工を容易にするためのも
のであり、それぞれの加熱温度を２００〜６５０℃、加
熱時間を５秒〜２４０４間と限定したのは、これら範囲
外では所期の目的を達けられないからである。なお最終
焼鈍の場合は再結晶温度以下、即ち２００〜５６０℃で
５秒〜２４１）間の処理が望ましく、中間焼鈍の場合は
再結晶温度以上即ち４００〜６５０℃で１０秒〜２４時
間の処理が望ましい。さらに上記熱処理を非酸化性雰囲
気中で行なう理由は材料の表面及び内部酸化を抑制する
ためである。

また上記表面清浄とそれに続く冷間加工及び熱処理を適
宜繰り返して行なう事により平滑で表面欠陥のない表面
性の優れた高強度かつ伸びの良好な材料を１ｑることか
できる。

なお最終的に歪取りと形状矯正のためテンションレベラ
ー又はテンションアニール等を行なうことにより所望の
特性に調整することができる。

［実施例］ 次に本発明の実施例について説明する。

第１表に示す組成の合金をそれぞれ溶解し水平連続鋳造
により厚さ１０ｍの鋳塊を１９、片面０．５＃づつ研削
して冷間圧延により厚さ１．５＃とじた後、非酸化性雰
囲気中で６００℃の温度で２時間保持し、０．０３°Ｃ
／秒の冷却速度で冷却した。その後、表面を清浄化し、
０．４２＃の厚さまで冷間圧延を行なった後非酸化性雰
囲気中にて５２０℃で１時間保持して中間焼鈍を施し、
０．０３℃／秒の冷却速度で冷却し、再び表面清浄化を
行ない冷間圧延により厚さを０．２５＃とじた後、非酸
化性雰囲気中にて３００℃で２時間保持して仕上焼鈍を
施し、０．０５℃／秒の冷却速度で冷却した。このよう
な本発明による供試材についてそれぞれ引張強さ、伸び
９曲げ成型性、半田接合強度、メッキ密着性を調査し、
その結果を第１表に併記した。

なお曲げ成型性は先端半径（Ｒ）の異なる９０゜ダイス
の先端折り曲げ軸を供試材の圧延方向と平行に合わせて
供試材を折り曲げ、マイクロクラックの発生の有無を調
べて板厚（１）との比Ｒ／ｌで表わし、半田接合強度は
供試材の直径１２Ｍの部分に引張り用リード線を共晶半
田付けした後、１５０℃で６００時間保持してから引張
り試験を行ないその強度で表わし、さらにメッキ密着性
は供試材をホウフッ化物浴を用いて５ｎ−５％ｐｂ合金
を７．５μｍの厚さにメッキした後１０５°Ｃで２００
０時間保持し、その後１８０°に折り曲げ、折り曲げ部
のメッキ層の剥離のイｊ無を検鏡した。

次に第１表のＮα５の組成の合金を溶解し、水平連続鋳
造して厚ざ１０＃の鋳塊を１ワ、該鋳塊を片面Ｏ，ＳＳ
づつ研削し、冷間圧延により厚さ１．５　ｍとした後、
非酸化性雰囲気中にて第２表に示す条件でそれぞれ熱処
理を施し、その後表面を清浄化して冷間圧延にて厚さ０
．４２ｍとし非酸化性雰囲気中にて５２０℃で１時間保
持して中間焼鈍を施し、０．０３℃／秒の冷却速度で冷
却し再び表面を清浄化して冷間圧延にて厚さ０．２５ｒ
Ｍｉとし、非酸化性雰囲気中にて３００℃で２時間保持
して仕上焼鈍を施し、０．０５℃／秒の冷却速度で冷却
して供試材とし、それぞれ引張り強さ。

伸び１曲げ成型性、半田接合強度、メッキ密看性を調査
してその結果を第２表に併記した。

次に第１表のＮｏ、　５の組成の合金を溶解し、水平連
続鋳造して厚さ１０Ｍの鋳塊を得、該鋳塊を片面０．５
履づつ研削し、冷間圧延により厚さ１．５＃とじた後、
非酸化性雰囲気中にて６００℃で５０）間保持し、０．
０２℃／秒の冷却速度で冷却し表面を清浄化し、その後
第３表に示す条件で冷間圧延を施したものを中間焼鈍を
せずに非酸化性雰囲気中にて３００℃で２時間保持して
仕上焼鈍をし、０．０５°Ｃ／秒の冷却速度で冷却して
供試材とし、それぞれ引張り強さ、伸び１曲げ成型性、
半田接合強度及びメッキ密着性を調査してその結果を第
３表に併記した。

さらに第１表のＮα５及びＮα７の組成の合金を溶解し
、水平連続鋳造により厚さ１０Ｍの鋳塊を１ｑ、該鋳塊
を片面０，５＃づつ研削し、冷間圧延により〃さ１．５
ｍとしだ後非酸化性雰囲気中にて６００℃で２時間保持
し、０．０３℃／秒の冷却速度で冷却し表面を清浄化し
、その後冷間圧延して厚′；：５０．４２．とじ非酸化
性雰囲気中にて５２０℃で１時間保持して中間焼鈍を施
し、０．０３℃／秒の冷却速度で冷却し、しかる後再び
表面を清浄化し冷間圧延を行なって０．２５ｍの厚さと
し、第４表に示す条件にて仕上焼鈍を施して供試材とし
、ぞれぞれ引張強さ、伸び１曲げ成型性、半田接合強度
及びメッキ密着性を調査してその結果を第４表に併記す
る。

第１表〜第４表から明らかなように本発明法によるもの
はいずれも引張り強さにおいては４９．６Ｋｙｆ／−以
上、伸びは１０．３％以上及び半田接合強度は０．８０
ＫＦｌ　ｆ　／−以上あり、また曲げ成型性はいずれも
１．２以下であり、さらにメッキ層の剥離は皆無であっ
た。これに対し本発明製造法よりはずれる比較法による
ものは少なくと−し１つの特性について本発明法よりも
劣化している。即ち比較法Ｎα１５及びＮｏ、１７は引
張り強さ以外の特性はすべて劣っており、また比較法Ｎ
α１６゜Ｎ０２２及びＮ０２８は伸び及び曲げ成型性に
ついて劣り、比較法Ｎ０２３は引張り強さが小さく、さ
らに比較法Ｎｏ、　２９は引張り強さ及びメッキ密る性
が低下している。

（発明の効果） このように本発明によれば電子機器部品のリードフレー
ム材、ヒートシンク材、電子部品のリード材や構成部品
のばね材及び各種端子材に利用する合金の製造において
熱間加工工程を廃止することによりコストを低減でき、
高強度と優れた加工性、半田性、メッキ性が１ｑられる
等工業上顕著な効果を秦づるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｆｅ０．１〜５．０ｗｔ％を含み、さらに１．３ｗｔ％
   以下のＳｎとそれぞれ２．５ｗｔ％以下のＮｉ、Ｚｎ、
   Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉとそれぞれ０．５ｗｔ％以下の
   Ｍｇ、Ａｓ、Ｃａ、Ｖ、Ｙ、希土類元素、Ｉｎ、Ｐｂ、
   Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐ、Ｂ、Ｇａ、Ｚｒ、
   Ｇｅの１種又は２種以上を合計で５．０ｗｔ％以下を含
   み、残部Ｃｕと不可避的不純物から成る銅合金を連続鋳
   造し、該鋳塊の表面を研削した後、２０〜９５％の加工
   率で冷間加工を行ない、しかる後非酸化性雰囲気中にて
   ３００〜９００℃で５秒〜２４時間加熱して０．０１〜
   ５００℃／秒の冷却速度で冷却を行なう工程の後、表面
   を溶解又は研削により清浄化し、５〜９０％の加工率で
   冷間加工を行ない、しかる後非酸化性雰囲気中にて２０
   ０〜６５０℃で５秒〜２４時間加熱する工程を１回以上
   繰り返して行なうことを特徴とする高力銅基合金の製造
   法。