JPS634034A

JPS634034A - 電気、電子部品用銅合金及び銅合金板の製造方法

Info

Publication number: JPS634034A
Application number: JP61287557A
Authority: JP
Inventors: 根洙李; 朴　東奎
Original assignee: HOUZAN KINZOKU KOGYO KK
Current assignee: HOUZAN KINZOKU KOGYO KK
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1986-12-02
Publication date: 1988-01-09
Also published as: KR880000608A; KR890004860B1

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は高強度、高電気伝導度及び耐軟化性を向上させ
た電気、電子部品用銅合金及び銅合金板の製造方法に関
するもので、より詳細には高電気伝導度及び耐軟化性が
要求される半導体の表面実装用（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｈｏ
ｕｎｔｉｒ＋ｇ）リードフレームと、高強度及び高電気
伝導度が要求される集積回路用及びトランジスター用の
リードフレームに用いられる銅合金及び銅合金板の製造
方法に関するものである。

（従来の技術）一般的な銅は、周知のようにすぐれた電気伝導体として
広く用いられているが、銅は一定強度を保持すべき部品
としては適当でないという欠点が含まれているため、合
金元素を銅に添加させて銅の強度が増加するように多く
の銅合金の研究が行われており、現時点でも引続いて進
行されている。

しかし、銅は合金元素を添加する場合、強度が高（なる
反面、電気伝導度は純銅の場合より著しく低下するので
、高強度と高電気伝導度とを同時に要求する素材に利用
するのには適当でないという問題点があった。

このような状況において、半導体リードフレーム用素材
としては表面実装用と集積回路及びトランジスター用と
があり表面実装用素材は高電気伝導度と耐軟化性が要求
されその材質的特性は、電気伝導度８５％（ＩＡＣ８）
以上、引張強度３７に３／−以上、軟化温度３５０℃以
上を満足させなければならず、また、集積回路及びトラ
ンジスター用素材は高強度、高電気伝導度が要求されそ
の材質的特性は、引張強度４１ｙ／−以上、延伸率６％
以上、電気伝導度６０％（ＩＡＣ８）１２上を満足させ
なければならないものであるが、上記のような素材は何
れもそれぞれの特性のうちの１つに合せて開発されたも
のが一部あるが、銅に合金元素を添加することによるそ
れぞれの材質及び製造上の難しい問題が誘発されており
、さらに経済的側面において実用可能な材料は極めてま
れであるし、かつ上記２つの特性をともに満足させる半
導体リードフレーム用素材は見出せなかった。

（発明が解決しようとする問題点）上述のように従来の技術によっては表面実装用素材とし
て要求される電気的、機械的特性、または集積回路、ト
ランジスター用素材として要求される電気的、機械的特
性は夫々異なるものであるため、両者の特性を特定の成
分組成と特定の配合比範囲内で備えたリードフレーム用
素材を得ることは困難であった。

本発明の目的は上述の問題点に鑑み半導体リードフレー
ム用素材として、表面実装用の高電気伝導度と耐軟化性
が要求される材質的特性即ち、電気伝導度８５％（ＩＡ
Ｃ８）以上、引張強度３７に９／−以上を満足し、集積
回路及びトランジスター用素材として高強度、高電気伝
導度が要求される材質的特性、即ち、引張強度４１ｇ／
−以上、延伸率６％以上、電気伝導度６０％（ＩＡＣ３
）以上を満足する特定の成分組成、特定の配合比範囲内
の銅合金で、製造工程上の困難な点を無くして工業的に
容易に活用することができ、極めて経済的であるととも
に性能が良い電気、電子部品用鋼合金及び銅合金板の製
造方法を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕（問題点を解決するための手段）本出願の第１の発明の銅合金は、合金の化学成分組成が
Ｃｒ　０．０１〜２．０％、Ｎｉ　０．０１〜２．０％
、ｐ　ｏ、ｏｏｓ〜０．２０％、残部Ｃｕよりなること
を特徴とするものである。

第１の発明の銅合金においてのＣｒとＮｉ、　Ｐの含量
は、形成される析出物の析出と関係があるもので、Ｃｒ
が２．０％を越えたり、Ｎｉ　２．０％、Ｐ　０．２％
を越える場合においては、Ｃｒ、　Ｎｉ、　Ｐの添加ｍ
μ過剰になり材質内部に固溶状態にて存在するので、電
気伝導度に害を及ぼすことになり、反面に、Ｃｒが０．
０１％未満であったり、旧０．０１％、ｐ　ｏ、ｏｏｓ
％未満である場合には、電気伝導度は向上されるが、析
出物の形成が低下されて、強度の減少とともに耐軟化性
が劣等になるので、要求される物性値を満足させること
ができなくなる。代表的な合金組成は、はぼｃｒ　ｏ、
ｏｓ％、Ｎｉ　０．０５％、Ｐｏ、０３％で残りがＣｕ
よりなるものと、はぼＣｒ０．８％、Ｎｉ　０．８％、
Ｐｏ、１０％で残りがＣｕよりなるものである。

上述の合金組成は、高強度と高電気伝導度及び耐軟化性
を適正線にて保持、向上させるとともに経済的にも有利
となるものである。

本出願の第２の発明の銅合金板の製造方法は、化学成分
組成がＣｒ　０．０１〜２．０％、Ｎｉ　０．０１〜２
．０％、Ｐ　０．００５〜０．２０％、残部Ｃｕよりな
る銅合金を鋳造する第１の工程と、８００℃〜１０５０
℃で熱間圧延後、急冷する第２の工程と、圧下率７０〜
９０％にて１次冷間圧延後、４００℃〜６５０℃で１〜
６時間焼なましし、室温で空冷する第３の工程と、圧下
率４０〜６０％にて２大検間圧延棲、４００℃〜６５０
℃で１〜６時間焼なましし、室温で空冷する第４の工程
と、圧下率６０〜８０％にて最終冷間圧延し３００℃〜
５００℃で１〜６時間低温焼なましし、Ｖ温で空冷する
第５の工程、とよりなることを特徴とするものである。

第２の発明をその製造順に説明する。

（１）　　溶解方法はＣｕ地金を装入して完全溶解した
後、温度を上げてＮｉを投入し、Ｃｕ−Ｐ及びＣｕ−Ｃ
ｒの母合金を投入溶解した後鋳造して鋳塊をつくる。

（２）熱間加工は８００℃〜１０５０℃で行って溶体化
処理と厚さ減少をはかり（この場合の熱間加工は熱間圧
延である。）、熱間加工時の析出物の形成は、全体の電
気伝導度を高めるのにもつとも重要な影響をしめるもの
で、８００℃未満では析出物の形成が低下され、１０５
０℃以上では析出物の形成がならない。

熱間加工後には急冷を行う。この時、熱間加工後の急冷
というのは、常温の冷却水を撒布することと、空気中で
自然冷却させる空冷を組合せたものをいう。

（３）１大検間加工は、圧下率７０〜９０％にて圧延し
た後、時効処理と再結晶のため４００℃〜６５０℃で１
〜６時間焼なましをし、この焼なましをした復至温で冷
却させる。

（４）２大検間加工は、圧下率４０〜６０％にて圧延し
た後、４００℃〜６５０℃で１〜６時間焼なましをし、
この焼なましをした後常温の大気中にて室温で冷却させ
る。

（５）最終冷間加工である３大検間加工は、圧下率６０
〜８０％にて圧延した後、３００℃〜５００℃で１〜６
時間焼なましをし、この焼なましをした後常温の大気中
に露出させて室温で冷却させる。

上述のように冷間加工の加工率は、焼なまし温度と密接
な関係をもっているし、１大検間圧延での高い加工率（
７０〜９０％）は、全体の組織上の均質化と焼なまし時
の析出物形成を促進させるのに決定的にな役割を担当す
る。また、実際の冷間加工によって減少される電気伝導
度の低下よりは、冷間加工による焼なまし時の析出物形
成促進による電気伝導度の増加がより大きいので、相対
的に電気伝導度が増加されるとともに強度の向上をはか
つている。

さらに、冷間圧延によってスリップバンド（ＳＩｉＤ　
Ｂａｎｄ　）上に緻密に分布される析出物の是は、焼な
まし以前の冷間加工の量が多いほどより大きくなるので
、１大検間加工時の加工率７０〜９０％と２大検間加工
時の加工率４０〜６０％においての適正焼なまし温度は
４００℃〜６５０℃である。この時、焼なまし温度が６
５０℃を越える場合には強度に直接的な影響を及ぼすと
ともに、高い温度においてはかえって電気伝導度が減少
する現象が誘発されるし、４００℃未満では高加工によ
る析出物の形成がかなりおそく進行されるので、長時間
焼なましを行わなければならないから工業的な経済性が
ない。

また、最終冷間加工である３次冷間圧延後の焼なましは
低温焼なましで、基本的な物性値においての強度及び電
気伝導度はそのまま保持しながら、延伸率を向上させる
のにその目的があるので、焼なまし温度が５００℃を越
える場合は強度が減少するし、３００℃未満の場合には
延伸率の向上がなしとげられない。このように、冷間加
工率と焼なまし温度は密接な関係をもっているし、焼な
まし時間は１〜６時間が経済的にもつとも適正な時間で
あって、１時間未満の場合は析出物の形成が不安定であ
り、焼なまし時間が６時間を越える場合にはかえって電
気伝導度が減少される現象が現われる。また、冷間圧延
及Ｔｊ焼なまし以後の冷却は空気中で遅延させる空冷を
意味しており、急激な冷却であるケンチング（Ｑｕｅｎ
ｃｈｉｎｇ）をすると析出物の形成が少なくなり、のろ
い冷却である炉冷をすると析出物の形成があまりに多く
て延伸率が低下され脆く弱くなったり生産速度の遅延で
工業的な経済性がなくなる。

本出願の第３の発明の銅合金板の製造方法は、化学成分
組成がＣｒ　０．０１〜２．０％、旧０．０１〜２．０
％、Ｐ　０．００５〜０．２０％、残部Ｃｕよりなる銅
合金を鋳造する第１の工程と、８００℃〜１０５０℃で
熱間圧延後、急冷する第２の工程と、圧下率７０〜９０
％にて１次冷間圧延後、４００℃〜６５０℃で１〜６時
間焼なましし、室温で空冷する第３の工程と、圧下率４
０〜７０％にて２次冷間圧延後４００℃〜６５０℃で１
〜６時間焼なましし、Ｖ温で空冷する第４の工程と、圧
下率５０〜７０％にて３次冷間圧延後、４００℃〜６５
０℃で１〜６時間焼なましし、室温で空冷する第５の工
程と、圧下率１０〜３０％にて最終冷間圧延後、３００
℃〜５００℃で１〜６時間時間低温源しし、室温で空冷
する第６の工程、とよりなることを特徴とするものである。

第３の発明は最終冷間圧延の圧下率を小さくして美麗な
加工品の表面と安定した要求物性値を得るための方法で
あり、溶解、鋳造、熱間圧延、急冷、１大検間加工、焼
なましと冷却を行う第１〜第３の工程を第１の発明と同
様に行った後、２大検間加工、３大検間加工、最終冷間
加工を次のように実施する。

第４の工程である２大検問加工は圧下率４０〜７０％に
て圧延した後、４００℃〜６５０℃で１〜６時間焼なま
しをし、この焼なましをした後常温の大気中に露出させ
て室温で冷却させる。

第５の工程である３大検門加工は、圧下率５０〜７０％
にて圧延した後、４００℃〜６５０℃で１〜６時間焼な
ましをし、この焼なましをした後常温の大気中に露出さ
せて室温で冷却させる。

第６の工程である最終の冷間加工即ち４大検間加工は、
圧下率１０〜３０％にて圧延した後、３００℃〜５００
℃で１〜６時間焼なましをし、この焼なましをした後常
温の大気中に露出させて室温で冷却させる。

２次、３大検間加工後の焼なまし温度が６５０℃を越え
る場合には強度と電気伝導度が減少し１、　また、４０
０’Ｃ未満では析出物の形成がおそくなり長時間焼なま
しをしなければならないので、工業的な経済性がないも
のである。また、最終焼なましは低温焼なましで、基本
的な物性値において強度及び電気伝導度はそのまま保持
しながら延伸率を向上させるのにその目的があるため、
焼なまし温度が５００℃を越える場合には強度が減少さ
れ、３００℃未満である場合には延伸率の向上がなしと
げられない。

２次、３次及び最終焼なましの時間は第２の発明と同様
にやはり１〜６時間が適正であって、冷却方法も前述の
第２の発明と同じ理由にて空冷のほうがもつとも適当で
ある。

（作用）本発明による銅合金から形成される析出物を金属学的に
考察すると、ＮｉとＰが結合してＮｉ３ＰとＨｉｓＰｚ
が形成されて強度を増加させ、また高電気伝導度を保持
するとともに、ざらにＣｒは自体が析出されて強度を増
加させると同時に耐軟化性を向上させて、高電気伝導度
を保持する決定的な役割をする。

（実施例）実施例１高周波溶解誘導炉を使用して表１に示す成分組成の合金
を溶解鋳造した。

（以下次頁）（表１）＊懇２．４．１３は比較例を示す。

この時の溶解は、高純度銅地金を装入し溶落後木炭＜　
Ｃｈａｒｃｏａｌ　＞　テ被覆し、１２００℃で加熱溶
解した後、温度を１３２０℃位に上げてＮｉ地金を装入
し完全溶解後説酸処理をし、次にｃｒ母合金（Ｃｕ−Ｃ
ｒ）及び１１４Ｗ４母合金（Ｃｕ−Ｐ）　ヲ投入シ溶融
シた後温度を下げて鋳造して鋳塊（Ｉｎｇｏｔ　）をつ
くった。

次に、鋳塊を８００℃〜１０５０℃で熱間圧延して厚さ
寸法を７〜９ｍにして常温の冷却水を撒布して急冷させ
る。熱間圧延された素材を圧下率８０％位で１次冷間圧
延して寸法を１，５〜１．８履にそろえた後４００℃〜
６５０℃位で１〜６時間焼なましをして常温の大気中に
露出して空冷する。次に圧下率５０％位で２次席間圧延
して寸法を０８ＩｒｖＲ位にしてそろえた後４００℃〜
６５０℃位で１〜６時間焼なましをして常温の大気中に
露出させて空冷する。次に最終冷間圧延の寸法を０．２
５腺位にしだ後３００℃〜５００℃で１〜６時間低温焼
なましをして常温の大気中で空冷を行った。

その結果得られた製品の物性値は表２に示す通りであり
、焼なまし温度による物性値の変化は添附図面の第１図
ωＵ　Ｑ９　（：）に示すとおりである。

（以下次頁）（表２）＊間２，４．１３は比較例を示す。

実施例２高周波溶解誘導炉を使用して前記表１に示す成分組成の
合金を溶解鋳造した。

溶解は高純度銅地金を装入して溶菌後木炭（Ｃｈａｒｃ
ｏａ　Ｉ　）で被覆し、１２００℃で加熱溶解した後温
度を１３２０℃位に上げてＮｉ地金を装入して完全溶解
後説酸処理をし、次にＣｒ母合金（Ｃｕ−Ｃｒ）及びｆ
ｉ銅母合金＜ｃｕ−ｐ＞を投入し溶融後温度を下げて鋳
造して鋳塊をつくる。

鋳塊を８００℃〜１０５０℃で熱間圧延して厚さ寸法を
７〜９ｍにそろえて常温の冷却水を撒布して急冷させる
。熱間圧延した素材を圧下率７０％にて１次席間圧延し
寸法を２．０〜２．４Ｍにそろえ、４・００℃〜６５０
℃位で１〜６時間焼なましをして常温の大気中に露出し
て室温で空冷する。

次に圧下率６０％位にて２次席間圧延して０．８ｍ位に
寸法をそろえた後４００℃〜６５０℃位で１〜６時間焼
なましをして常温の大気中に露出して室温で空冷する。

次に圧下率６０％位にて３次席間圧延し０．３２ａｅ＋
位に寸法をそろえた後４００℃〜６５０℃位で１〜６時
間焼なましをして常温の大気中に露出させ空冷する。次
に圧下率２０％位にて最終冷間圧延の寸法を０．２５　
ｔｍ位にした後３００℃〜５００℃で１〜６時間低温焼
なましをし空冷を行った。

その結果得られた製品の物性値は表３に示す通りであり
、焼なまし温度による物性値変化は添附図面の第２図り
ＯＱ９に）に示す通りである。

（以下次頁）（表３）＊随２．４．１３は比較例を示す。

表１に示す成分組成での実施例１の方法によって得られ
た銅合金板の物性値を表２によって考察してみると、代
表的な合金組成になる合金３（表にて合金Ｎα３をいう
）を成分組成とする時の物性値は、引張強度が４２．５
幻／ｊ、延伸率９．４％、硬度１１８、電気伝導度９１
．４％、軟化温度４５０℃であり、また、他の代表的な
合金組成である合金９（表にて合金ＮＱ９をいう）を成
分組成とする時の物性値は、引張強度が５２．６Ｋｓ／
ａｄ、延伸率７．４％、硬度１４３、電気伝導度７４．
４％、軟化温度５５０℃で、高強度、高電気伝導度、耐
軟化性の特性に適し、どんな用途にも適合して使用可能
になるものであり、Ｃｒを添加しなかった比較例として
の合金２（表にて合金懇２をいう）の場合は軟化温度が
３００℃にて相当に減少している。またＮｉを添加しな
かった比較例としての合金４（表にて合金ＮＱ４をいう
）の場合は延伸率と強度が減少している。

また、合金９よりＣｒ、　Ｎｉ、　Ｐを２倍数増加させ
た合金１１（表にて合金１１ｋ１１１をいう）の場合は
、強度は増加するが、電気伝導度が減少されたし、比較
例としての合金１３（表にて合金懇１３をいう）の場合
のようにＣｒ、　Ｎｉ、　Ｐが過剰添加されると電気伝
導度は著しく減少される。

従って、本発明の実施例１の方法で得られた銅合金板Ｎ
Ｑ１．３．５．６は引張強度が３７〜４５Ｋｓ／−で、
延伸率が８％以上、電気伝導度が８５％以上で、耐軟化
性が３５０℃以上であるもので、高電気伝導度及び耐軟
化性が要求される電子半導体表面実装用のリードフレー
ム素材に適合しまた実施例１の方法で得られた銅合金板
で高強度及び高電気伝導度を要求されるものはＮＱ７．
８゜９、１０．１１．１２．１４．１５で引張強度が４
８〜６７８ｇ／−で、延伸、率６％以上、電気伝導度６
０％以上で、集積回路及びトランジスター用のリードフ
レーム素材としても適用されるものである。

次に表１に示す成分組成で実施例２の方法によって得ら
れた銅合金の物性値を表３によって考察すると、上述の
表１と表２で観察したような方法にて合金３を成分組成
とする場合には、引張強度４３．９句／−１延伸率９．
８％、硬度１１９、電気伝導度９３．７％、軟化温度４
５０℃であり、合金９を成分組成とする時の物性値は、
引張強度が５４．８幻／−１延伸率８，６％、硬度１４
９、電気伝導度７９．２、軟化温度５５０℃であるもの
で、これは高強度、高電気伝導度、耐軟化性が要求され
る用途に適合して使用されるものであり、Ｃｒを添加し
ていない比較例としての合金２においては、軟化温度が
３００℃にてかなり減少している。またＮｉを添加して
いない比較例としての合金４の場合には、延伸率が５．
８％に減少する現象が誘発されて現れた。

また、合金９よりＣｒ、　Ｎ１ＸＰを約２倍位に増加さ
せた合金１１の場合は、引張強度は増加したが電気伝導
度が減少された現象をわかるし、比較例としての合金１
３の場合のようにＣｒ５Ｎｉ、　Ｐを２．０．２．０．
０．２％以上過剰添加させたところ、引張強度が７４．
２に９／−でさらに増加されたが延伸率が５．６％で、
電気伝導度が５６．２％に減少された。

よって、本発明の実施例２で得られた表３に示す物性値
は、比較例２，４．１３を除き引張強度３８．４〜６９
．８Ｎｆｆ／ａａｉ、延伸率６．８〜１２．６％、電気
伝導度６４．７〜９８．８％、軟化温度３５０〜６００
℃であり、高電気伝導度及び耐軟化性が要求される材質
的特性をもたなければならない電子半導体表面実装用の
リードフレーム素材と、高強度及び高電気伝導度を要求
する集積回路及びトランジスター用リードフレーム素材
としても適合されるものである。

〔発用の効果〕

本発明によれば、半導体リードフレーム素材として表面
実装用では電気伝導度８５％（ＩＡＣ８）以上、引張強
度３７Ｋｇ／−以上、軟化温度３５０℃以上を満足させ
、集積回路及びトランジスター用では引張強度４５／１
ｇ／−以上、延伸率６％以上、電気伝導度６０％（ＩＡ
Ｃ３）以上を満足させるものを得ることができる。また
、上記特性に伴う用途上、自動車及び輸送機用熱交換機
のラジェータフィン（Ｆｉｎ）素材或いは電子部品用コ
ネクタ等使用目的に合せて多様に使用することも可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１と比較例の焼なまし温度の変
化に対する物性値の変化を示す状態図で、（→は引張強
度、０は延伸率、Ｑ今は電気伝導度、に）は硬度の夫々
の変化状態図、第２図は同上実施例２と比較例の功なま
し温度の変化に対する物性値の変化を示す状態図で、０
は引張強度、０は延伸率、ぐ９は電気伝導度、Ｑは硬度
の夫々の変化状態図である。（八）リ　　　勿曝器、上　Ｌ　乞１度　　　ｓｏｏ”ｃ］（：）（イ）（八）（ロ）（ニ）Ｏｍ＊ｚＬｒｘ度　６００ｃｃ

Claims

【特許請求の範囲】（１）合金の化学成分組成がＣｒ０．０１〜２．０％、
Ｎｉ０．０１〜２．０％、Ｐ０．００５〜０．２０％、
残部Ｃｕよりなることを特徴とする電気、電子部品用銅
合金。（２）（１）化学成分組成がＣｒ０．０１〜２．０％、Ｎｉ０
．０１〜２．０％、Ｐ０．００５〜０．２０％、残部Ｃ
ｕよりなる銅合金を鋳造する工程、（２）８００℃〜１０５０℃で熱間圧延後、急冷する工
程、（３）圧下率７０〜９０％にて１次冷間圧延後、４００
℃〜６５０℃で１〜６時間焼なましし、室温で空冷する
工程、（４）圧下率４０〜６０％にて２次冷間圧延後、４００
℃〜６５０℃で１〜６時間焼なましし、室温で空冷する
工程、（５）圧下率６０〜８０％にて最終冷間圧延後、３００
℃〜５００℃で１〜６時間低温焼なましし、室温で空冷
する工程、とよりなることを特徴とする電気、電子部品用銅合金板
の製造方法。（３）（１）化学成分組成がＣｒ０．０１〜２．０％、Ｎｉ０
．０１〜２．０％、Ｐ０．００５〜０．２０％、残部Ｃ
ｕよりなる銅合金を鋳造する工程、（２）８００℃〜１０５０℃で熱間圧延後、急冷する工
程、（３）圧下率７０〜９０％にて１次冷間圧延後、４００
℃〜６５０℃で１〜６時間焼なましし、室温で空冷する
工程、（４）圧下率４０〜７０％にて２次冷間圧延後、４００
℃〜６５０℃で１〜６時間焼なましし、室温で空冷する
工程、（５）圧下率５０〜７０％にて３次冷間圧延後、４００
℃〜６５０℃で１〜６時間焼なましし、室温で空冷する
工程、（６）圧下率１０〜３０％にて最終冷間圧延後、３００
℃〜５００℃で１〜６時間低温焼なましし、室温で空冷
する工程、とよりなることを特徴とする電気、電子部品用銅合金板
の製造方法。