KR101834335B1 - Copper alloy for electrical and electronic parts and semiconductor with high strength and high electrical conductivity and a method of preparing same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a copper alloy for electrical and electronic parts and a semiconductor with high strength and high electrical conductivity, and a method of preparing the same. According to the present invention, the copper alloy comprises: 0.09-0.20 % by mass of iron (Fe); 0.05-0.09 % by mass of phosphorus (P); 0.05-0.20 % by mass of manganese (Mn); and the remainder consisting of copper (Cu) and an amount of 0.05 % or less by mass of inevitable impurities. Moreover, the copper alloy has tensile strength more than 470 MPa, hardness more than 145 Hv, and electrical conductivity more than 75% IACS, and the internal combustion temperature is more than 400°C.

Description

고강도 및 고전기전도도 특성을 가진 전기전자 부품 및 반도체용 동합금 및 이의 제조 방법{Copper alloy for electrical and electronic parts and semiconductor with high strength and high electrical conductivity and a method of preparing same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a copper alloy for electrical and electronic parts and a semiconductor having high strength and high electric conductivity and a method for manufacturing the copper alloy.

본 발명은 고강도 및 고전기전도도 특성을 가진 전기전자 부품 및 반도체용 동합금 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 구리(Cu), 철(Fe), 인(P) 및 망간(Mn)을 포함하는 동합금 및 그 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a copper alloy for electrical and electronic parts and semiconductors having high strength and high electrical conductivity, and a method for manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a copper alloy including copper (Cu), iron (Fe), phosphor (P), and manganese (Mn)

반도체 리드프레임, 전기전자 부품용 소재 등을 비롯한 다양한 용도의 동합금으로 Fe와 P를 함유하는 Cu-Fe-P계 합금이 일반적으로 사용되고 있다. 예를 들면, 질량%로 Fe: 0.05~0.15%, P: 0.025~0.04%를 함유한 동합금(C19210)이나 Fe: 2.1~2.6%, P: 0.015~0.15%, Zn: 0.05~0.2%을 함유한 동합금(C19400)은 동합금 중에서도 강도 및 전기전도도가 우수하여 리드프레임 재료로 널리 사용되고 있다. Fe, P가 첨가원소로 주로 사용되는 이유는 구리 기지 내에 석출상을 형성함으로써 우수한 강도와 전기전도도를 나타내기 때문이다. A Cu-Fe-P alloy containing Fe and P is generally used as a copper alloy for various purposes including a semiconductor lead frame, a material for electric and electronic parts, and the like. For example, a copper alloy (C19210) containing Fe in an amount of 0.05 to 0.15% and P in an amount of 0.025 to 0.04%, Fe in an amount of 2.1 to 2.6%, P in an amount of 0.015 to 0.15%, and Zn in an amount of 0.05 to 0.2% One copper alloy (C19400) is widely used as a lead frame material because of its excellent strength and electrical conductivity among copper alloys. The reason why Fe and P are mainly used as an additive element is that they form a precipitate phase in a copper matrix and exhibit excellent strength and electric conductivity.

그러나, 동합금의 다양한 특성 중 강도와 전기전도도는 서로 상반되는 반비례적 특성으로, 강도가 증가하면 전기전도도는 감소하고, 전기전도도가 증가하면 강도의 저하는 필연적이다. 따라서, 기존의 C19210 동합금은 인장강도 400MPa, 전기전도도 80%IACS 수준이므로 강도 특성은 저조하나 전기전도도 특성이 우수하여 높은 전기전도도를 요구하는 제품에 사용되며, 기존의 C19400 동합금은 인장강도 500MPa, 전기전도도 60%IACS 수준이므로 전기전도도 특성은 저조하나 강도 특성이 우수하여 높은 강도를 요구하는 제품에 사용되어 왔다. However, among the various characteristics of the copper alloy, the strength and the electrical conductivity are inversely proportional to each other. As the strength increases, the electrical conductivity decreases. When the electrical conductivity increases, the decrease in strength is inevitable. Therefore, the existing C19210 copper alloy has a tensile strength of 400MPa and an electrical conductivity of 80% IACS. Therefore, it is used in products that require high electrical conductivity because of low strength but low electrical conductivity. The existing C19400 copper alloy has tensile strength of 500MPa, Since the conductivity is 60% IACS level, the electric conductivity is low but it has been used in products requiring high strength because of excellent strength characteristics.

최근 전기전자 부품의 경박 단소화에 따라 소재의 특성이 더욱 중요시되고 있다. 전자 기기, 차량 등에 사용되는 반도체 디바이스의 대용량, 소형화 및 고집적화 경향에 따라 반도체의 사용되는 리드프레임의 소형화 및 박판화가 진행되고 있다. 따라서, 현재의 동합금은 종래의 동합금보다 높은 강도, 높은 전기전도도 및 우수한 가공성 등을 동시에 만족시켜야 하며, 전자 부품의 두께가 점점 더 얇아짐에 따라, 해당 용도의 동합금의 특성은 인장강도 470MPa 이상 및 전기전도도 75%IACS 이상을 동시에 충족할 것을 요구하고 있다. 따라서, 산업계의 요구를 충족하기 위하여, 서로 상반되는 특성인 강도와 전기전도도를 동시에 향상시키려는 노력이 진행되어 왔다. Recently, the characteristics of materials have become more important due to the thinning and shortening of electric and electronic parts. BACKGROUND ART [0002] With the trend toward larger capacity, smaller size, and higher integration of semiconductor devices used in electronic devices, vehicles, and the like, miniaturization and thinning of lead frames used in semiconductors are progressing. Therefore, the present copper alloy has to satisfy both high strength, high electrical conductivity and excellent workability at the same time as the conventional copper alloy. As the thickness of the electronic component becomes thinner, the copper alloy of the application has a tensile strength of 470 MPa or more And electrical conductivity of 75% IACS or higher at the same time. Therefore, in order to meet the demands of the industry, efforts have been made to simultaneously improve strength and electric conductivity, which are opposite characteristics.

동합금의 강도를 높이기 위하여, Fe와 P의 함량을 늘리거나 Sn, Mg, Ni 등의 제 3원소를 첨가하기도 하였으나, 이들의 원소량을 증가시키면 강도는 증가하지만 전기전도도가 저하된다. 이로 인해 첨가원소 대신 결정립을 미세화하거나 석출물의 크기 및 분포를 제어함으로써 특성을 향상시키는 노력을 하기도 했다. 그러나 이 경우도 표면결함 발생, 신뢰성 저하, 불균일한 미세조직 등 다양한 문제가 발생한다. 따라서, 동합금의 강도와 전기전도도를 함께 개선시키는 것이 어렵고도 중요한 연구 과제이다. In order to increase the strength of the copper alloy, the content of Fe and P is increased or a third element such as Sn, Mg or Ni is added. However, if the amount of these elements is increased, the strength is increased but the electrical conductivity is lowered. As a result, efforts have been made to improve the properties by finely graining grains instead of added elements or controlling the size and distribution of the precipitates. However, also in this case, various problems such as occurrence of surface defects, lowered reliability, and uneven microstructure occur. Therefore, it is difficult and important to improve both the strength and electrical conductivity of the copper alloy.

또한, 동합금재가 적용되는 분야에서 열을 가하는 공정이 포함되므로 동합금은 열에 견딜 수 있는 특성이 필요한데, 이는 내연화특성이라고 하며 내연화온도로 평가할 수 있다. 내연화온도란 제조된 동합금 판재를 1분간 열처리 후 변화되는 경도값을 측정하였을 때, 초기(열처리 전) 경도값의 80%를 나타내는 열처리 온도를 의미한다. 내연화온도는 해당 소재가 열에 견딜 수 있는 특성을 나타내는 지표로 활용되며, 상술한 바와 같이 최종 완제품의 신뢰성과 연결된다. 기존의 반도체 패키지 또는 전자 부품에서는 380℃ 수준의 내연화온도 특성이면 제품 제조 및 최종 제품의 신뢰성에 큰 문제가 없었다. 그러나, 최근 반도체 패키지, 전자부품 등에 적용되는 동합금은 제품 가공 시 솔더링(soldering) 또는 와이어본딩(wire bonding) 등의 열을 가하는 공정이 추가되는 등 제품 가공시 더욱 우수한 내연화성이 요구되므로, 내연화온도 400℃ 이상 수준의 내연화성의 향상이 필요하다. In addition, in the field where copper alloy material is applied, since the process of applying heat is included, the copper alloy needs to have heat resistance property, which is called an anti-softening property and can be evaluated by the softening temperature. The softening temperature refers to the heat treatment temperature which represents 80% of the initial (before heat treatment) hardness value when the hardness value changed after heat treatment for 1 minute is measured. The softening temperature is used as an indicator of the characteristics of the material that can withstand heat and is linked to the reliability of the finished article as described above. Conventional semiconductor In the case of package or electronic parts, the softening temperature characteristic of 380 ° C did not cause a serious problem in the manufacture of the product and the reliability of the final product. However, recently, copper alloy to be applied to semiconductor packages, electronic parts, and the like is required to have excellent softening resistance at the time of product processing, such as adding a heat applying process such as soldering or wire bonding at the time of product processing, It is necessary to improve the softening resistance at a temperature of 400 DEG C or higher.

지금까지 리드프레임용 동합금 소재에서 요구되는 강도와 전기전도도를 얻기 위한 여러 특허들이 출원된 바 있다. Until now, various patents have been filed for obtaining the strength and electric conductivity required for the lead frame copper alloy material.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0019274호에서는 Cu-Fe-P계 합금에 Mg을 첨가하여 강도를 향상시켰다. 하지만 Mg 첨가시 전기전도도는 필연적으로 저하될 수 밖에 없다. 기존의 Cu-Fe-P 합금계에 Mg 첨가시 인장강도는 최대 450MPa, 전기전도도는 70%IACS 수준으로 최근 리드프레임의 요구특성(인장강도 470MPa 이상, 전기전도도 75%IACS 이상)에 못 미치는 특성을 나타내며 그 이유는 Mg-P계 조대 정출물로 설명된다. Mg 첨가시 주조 개시부터 열간압연 종료까지 필연적으로 생성되는 Mg-P계 조대정출물 및 결함 생성으로 인해 강도 및 전기전도도 특성 저하가 필연적이다. In Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0019274, Mg is added to a Cu-Fe-P alloy to improve the strength. However, when Mg is added, the electric conductivity inevitably deteriorates. When Mg is added to conventional Cu-Fe-P alloys, the tensile strength is up to 450MPa and the electric conductivity is 70% IACS. It is less than the required characteristics of lead frame (tensile strength 470MPa or more and electric conductivity 75% IACS or more) , Which is explained by Mg-P coarse crystallization. It is inevitable that the strength and electrical conductivity characteristics are deteriorated due to Mg-P coarse depressions and defect formation inevitably generated from the start of casting to the end of hot rolling when Mg is added.

다음으로, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0076767호에서는 Cu-Fe-P 합금의 석출물 입경을 제어하여 강도를 향상시켰다. 그러나 상기 발명은 석출물 입경을 미세하게 제어하기 위해 2회 이상의 냉간압연과 어닐링 공정을 실시하므로 다양한 변수가 존재하며, 산업 현장에서 실제로 제조하기 어려운 실정이다. 또한, 상기 특허 문헌에서는 석출물을 부피분률을 1% 이상 300개/㎛2으로 기술하고 있으나, 부피분률은 조대한 입자를 포함한 수치라는 문제가 있다. Next, in Korean Patent Publication No. 10-2005-0076767, the particle size of the precipitate of the Cu-Fe-P alloy was controlled to improve the strength. However, since the present invention carries out cold rolling and annealing two times or more in order to finely control the particle size of the precipitate, various variables exist and it is difficult to actually manufacture in the industrial field. In addition, although the volume of the precipitate is described as 1% or more and 300 pieces / 탆 2 in the above patent documents, there is a problem that the volume fraction contains coarse particles.

한편, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0136183호에서는 Cu-Fe-P계 합금에 Mn을 첨가하여 강도를 향상시켰다고 기술하였으나, 실제 산업 현장에서 요구하는 강도와 전기전도도 특성에 미치지 못하였다. 또한, 상기 특허문헌의 청구항 4에 석출물 입경을 10~30㎛ 크기로 제어하는 것을 기술하였지만, 실제로는 10~30㎛ 크기는 지나치게 커서 석출물이 아닌 주조결함 또는 이물질이며, 강도 및 전기전도도를 향상시키는 효과를 가질 수 없다. 이와 관련하여, 일반적으로 동합금 내에 10~30㎛ 크기의 입자가 존재하면, 특성 저하뿐만 아니라, 표면 품질 저하로 인해 반도체 패키징 공정이 불가능하다. 또한 상기 특허문헌에서는 개시된 석출물이 어떤 종류의 석출물인지 규정할 수 있는 분석 결과나 근거가 존재하지 않으며, 도 3의 SEM 분석 결과에서는 석출물이 아닌 단순 결정립계만 관찰되어 기술적 근거가 될 수 없다.On the other hand, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0136183 discloses that Mn is added to a Cu-Fe-P based alloy to improve strength, but the strength and electric conductivity characteristics required in actual industrial fields are not satisfied. In addition, although the control of the particle size of the precipitate to a size of 10 to 30 mu m has been described in claim 4 of the patent document, in reality, the size of 10 to 30 mu m is too large to be a casting defect or a foreign substance, It can not have an effect. In this regard, in general, when a particle having a size of 10 to 30 탆 is present in a copper alloy, the semiconductor packaging process is impossible due to the deterioration of the surface quality as well as the deterioration of the characteristics. In addition, there is no analytical result or evidence that the disclosed precipitates can define what kind of precipitates, and in the SEM analysis results of FIG. 3, only simple grain boundaries are observed, not precipitates, which can not be a technical basis.

본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 기술로는 충족하지 못하는 최근 산업계의 요구 특성을 만족할 수준의 강도 및 전기전도도를 가지며 내연화성이 우수한 전기전자부품 및 반도체용 동합금 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.Disclosure of the Invention The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a copper alloy for electric and electronic parts and semiconductors having strength and electrical conductivity of a level that satisfies the requirements of industry in recent years, Method.

본 발명에 따르는 전기전자부품 또는 반도체용 동합금은 질량%로 철(Fe): 0.09 내지 0.20%, 인(P): 0.05 내지 0.09%, 망간(Mn): 0.05 내지 0.20%를 각각 함유하고, 잔부량의 구리(Cu) 및 0.05 질량% 이하의 불가피한 불순물로 이루어지고, 상기 불가피한 불순물은 Si, Zn, Ca, Al, Ti, Be, Cr, Co, Ag 및 Zr로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종이고, 470MPa 이상의 인장강도와 145Hv 이상의 경도, 75%IACS 이상의 전기전도도, 400℃ 이상의 내연화온도 특성을 가진다. 상기 불가피한 불순물의 함량은 바람직하게 0.01% 이하이다. 상기 동합금은 Ni 및 Sn 중에서 적어도 1종을 0.0001% 내지 0.03% 범위에서 더 포함할 수 있다. According to the invention, The electric or electronic parts or the copper alloy for semiconductors (Cu) and 0.05 mass% or less of copper (Cu), respectively, in an amount of 0.09 to 0.20% of iron (Fe), 0.05 to 0.09% of phosphorus (P) and 0.05 to 0.20% of manganese At least one kind selected from the group consisting of Si, Zn, Ca, Al, Ti, Be, Cr, Co, Ag and Zr; a tensile strength of 470 MPa or more; a hardness of 145 Hv or more; An electrical conductivity of at least IACS, and a softening temperature characteristic of 400 DEG C or higher. The content of the unavoidable impurities is preferably 0.01% or less. The copper alloy may further include at least one of Ni and Sn in a range of 0.0001% to 0.03%.

상기 동합금은 전계 방출형 주사 전자 현미경(FE-SEM)으로 결정 방위 해석법에 의해 측정한 결정 입경에 있어서, 평균 결정 입경이 20㎛ 이하, 표준편차가 5㎛ 이하이다. The copper alloy has an average crystal grain size of 20 占 퐉 or less and a standard deviation of 5 占 퐉 or less at a crystal grain size measured by a crystal orientation analysis method using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).

상기 동합금은 (FeMn)2P 석출물을 포함한다. 상기 석출물은 탄소 추출 레플리카(carbon extraction replica)법으로 제조된 시편을 고분해능 투과 전자현미경(HR-TEM) 또는 전계 방출형 투과 전자 현미경(FE-TEM)으로 100,000배 이상의 배율로 측정되고, 상기 (FeMn)2P 석출물은 평균 입경이 50㎚ 이하이고, 면밀도가 1.0 x 1010 개/cm2 이상이다.The copper alloy includes (FeMn) 2 P precipitate. The precipitate Carbon extraction replica (carbon extraction replica) method is determined with a ratio more than 100,000 times the specimens prepared in a high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) or a field emission transmission electron microscope (FE-TEM), the (FeMn) 2 P The precipitate has an average particle diameter of 50 nm or less and a surface density of 1.0 x 10 10 / cm 2 or more.

상기 동합금은 시트 또는 판재 형태일 수 있다. The copper alloy may be in the form of a sheet or a sheet metal.

본 발명에 따르는 전기전자부품 또는 반도체용 동합금의 제조 방법은, 상술된 성분 원소들을 용해하여 주괴를 주조하는 단계, 상기 수득된 주괴를 900℃ 이상 내지 1000℃ 이하에서 1~4시간 동안 균질화 열처리하고, 가공율 85~95%로 열간압연하는 단계, 압하율 87~98% 범위로 냉간압연하는 단계, 430~520℃의 온도에서 1~10시간 동안 석출 열처리하는 단계, 및 10~90% 압하율로 완제압연하는 단계를 포함한다. According to the invention, The method for producing an electric or electronic component or a copper alloy for semiconductor includes the steps of casting an ingot by dissolving the above-mentioned constituent elements, subjecting the obtained ingot to homogenization heat treatment at 900 ° C. to 1000 ° C. for 1 to 4 hours, To 95%, a cold rolling step at a reduction rate of 87 to 98%, a precipitation heat treatment at a temperature of 430 to 520 DEG C for 1 to 10 hours, and a final rolling at a reduction rate of 10 to 90% .

본 발명에 따르는 동합금은 강도와 전기전도도가 우수하며, 내연화특성이 탁월하다. 또한, 본 발명에 따르는 제조공정을 통해 동합금 제조시, 공정비용이 감소됨에도 불구하고, 수득되는 동합금은 우수한 강도 및 전기전도도를 나타내고, 이산 트랜지스터(discrete transistor 또는 discrete TR), 반도체 리드프레임 외에도 다양한 전기전자 부품에 적용이 가능하다. The copper alloy according to the present invention is excellent in strength and electrical conductivity and excellent in softening resistance. In addition, despite the reduction of the process cost in the production of the copper alloy through the manufacturing process according to the present invention, the copper alloy obtained exhibits excellent strength and electrical conductivity and can be applied to discrete transistors or discrete TRs, Applicable to electronic parts.

도 1은 실시예 5에 따라 제조된 동합금과 기존 동합금의 내연화특성을 나타낸 그래프이다.
도 2a는 실시예 1에 기재된 조성을 가진 동합금의 제조 공정에서 870℃ 열간압연 후 미세조직을 나타낸 FE-SEM 사진이다.
도 2b는 실시예 1에 기재된 조성을 가진 동합금의 제조 공정에서 900℃ 열간압연 후 미세조직을 확인하기 위한 FE-SEM 사진이다.
도 2c는 실시예 1에 기재된 조성을 가진 동합금의 제조 공정에서 950℃ 열간압연 후 미세조직을 확인하기 위한 FE-SEM 사진이다.
도 3은 실시예 5에 따라 제조된 동합금의 미세조직을 확인하기 위한 FE-SEM 사진이다.
도 4a는 실시예 5에 기재된 조성을 가진 동합금의 석출물을 확인하기 위하여, 이온 밀링(ion milling)법으로 제조된 시편의 FE-TEM 사진이다.
도 4b는 실시예 5에 기재된 조성을 가진 동합금의 석출물을 확인하기 위하여, 탄소 추출 레플리카(carbon extraction replica)법으로 제조된 시편의 FE-TEM 사진이다.
FIG. 1 is a graph showing the softening resistance characteristics of a copper alloy and an existing copper alloy manufactured according to Example 5. FIG.
2A is a FE-SEM photograph showing microstructure after hot rolling at 870 캜 in a process of producing a copper alloy having the composition described in Example 1. Fig.
FIG. 2B is an FE-SEM photograph for confirming the microstructure after hot rolling at 900 ° C. in a process for producing a copper alloy having the composition described in Example 1. FIG.
FIG. 2C is an FE-SEM photograph for confirming the microstructure after hot rolling at 950 ° C. in the process of manufacturing a copper alloy having the composition described in Example 1. FIG.
3 is an FE-SEM photograph for confirming the microstructure of the copper alloy produced according to Example 5. Fig.
Fig. 4A is an FE-TEM photograph of a specimen produced by ion milling to confirm the precipitate of the copper alloy having the composition described in Example 5. Fig.
4B is an FE-TEM photograph of a specimen produced by a carbon extraction replica method to confirm the precipitate of the copper alloy having the composition described in Example 5. Fig.

본 발명은 강도와 전기전도도가 우수하며, 내연화특성이 탁월한 전기전자부품 및 반도체용 동합금 및 제조 방법을 제공한다. 본 명세서에서 성분 원소의 함량을 표시하는 %는 달리 지시되지 않는 한 질량%이다. The present invention provides an electrical and electronic component and a copper alloy for semiconductor which have excellent strength and electric conductivity and excellent resistance to softening, and a method for producing the same. In the present specification, the% indicating the content of the constituent element is, unless otherwise indicated,% by mass.

본 발명에 따르는 동합금The copper alloy according to the present invention

본 발명에 따르는 동합금은 질량%로 철(Fe): 0.09 내지 0.20%, 인(P): 0.05 내지 0.09%, 망간(Mn): 0.05 내지 0.20%, 잔부량의 구리(Cu) 및 0.05질량% 이하의 불가피한 불순물로 이루어지고, 상기 불가피한 불순물은 Si, Zn, Ca, Al, Ti, Be, Cr, Co, Ag 및 Zr로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종이고, 470MPa 이상의 인장강도와 145Hv 이상의 경도, 75%IACS 이상의 전기전도도 및 400℃ 이상의 내연화도 특성을 가지는 전기전자부품 또는 반도체용 동합금이다. The copper alloy according to the present invention contains 0.09 to 0.20% of iron (Fe), 0.05 to 0.09% of phosphorus (P), 0.05 to 0.20% of manganese (Mn) And the inevitable impurities are at least one species selected from the group consisting of Si, Zn, Ca, Al, Ti, Be, Cr, Co, Ag, and Zr and have a tensile strength of 470 MPa or more, , Electric conductivity of 75% IACS or more, and softening resistance of 400 DEG C or more.

이하, 본 발명에 따르는 동합금의 성분 조성에 대하여 기술한다. 본 명세서에서 원소의 함량에 대한 표시 %는 달리 언급되지 않는 한 질량%이다.Hereinafter, the composition of the copper alloy according to the present invention will be described. In the present specification, the percentage of the content of elements is expressed in mass% unless otherwise stated.

[Fe][Fe]

Fe는 미세한 (FeMn)2P 석출물을 형성하여, 강도나 도전율을 향상시키는데 필요한 원소이다. Fe의 함유량은 0.09 내지 0.20%의 범위이다. 0.09% 미만으로 함유하면, 석출물 형성에 필요한 입자가 부족하기 때문에, 석출물에 의한 결정립 성장의 억제 효과가 작아진다. 이 결과, 평균 결정 입경이나 평균 결정 입경의 표준편차가 너무 커져서 강도가 저하된다. 따라서, 이들 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 0.09% 이상의 함유가 필요하다. 다만, 0.20%를 초과하여 과잉으로 함유시키면, 석출물의 조대화가 초래되어, 평균 결정 입경의 표준편차가 너무 커져서 굽힘 가공성이 저하되고, 전기전도도도 저하된다. Fe is an element necessary to form fine (FeMn) 2 P precipitates and to improve strength and conductivity. The content of Fe is in the range of 0.09 to 0.20%. If it is contained in an amount less than 0.09%, the effect of inhibiting the growth of crystal grains due to the precipitate is reduced because the particles required for the formation of the precipitate are insufficient. As a result, the average crystal grain size or the standard deviation of the average crystal grain size becomes too large and the strength decreases. Therefore, in order to effectively exhibit these effects, a content of 0.09% or more is required. However, if it is contained in an excess amount exceeding 0.20%, coarsening of the precipitate is caused, and the standard deviation of the average crystal grain size is excessively large, so that the bending workability is lowered and the electric conductivity is lowered.

[P][P]

P는 탈산 작용을 하는 이외에, Fe, Mn과 결합하여 (FeMn)2P 미세 석출물을 형성하여, 동합금의 강도나 전기전도도를 향상시킨다. P의 함유량은 0.05 내지 0.09%이다. P의 함유가 0.05% 미만으로 너무 적으면, 미세한 석출물 형성이 충분하지 못하여, 석출물에 의한 결정립 성장의 억제 효과가 작아진다. 이 결과, 평균 결정 입경이나 평균 결정 입경의 표준편차가 너무 커져서 강도가 저하된다. 따라서, 0.05% 이상의 함유가 필요하다. 다만, 0.09%를 초과하여 지나치게 함유시키면, 조대한 석출 입자가 증가함에 따라 평균 결정 입경의 표준편차가 너무 커져서 굽힘 가공성이 저하된다. 또한, 전기전도도도 저하된다. P, in addition to a deoxidation effect, and in combination with Fe, Mn form a (FeMn) 2 P fine precipitates, thereby improving the strength of the copper alloy or the electrical conductivity. The content of P is 0.05 to 0.09%. If the content of P is less than 0.05%, the formation of fine precipitates is insufficient and the effect of inhibiting the growth of crystal grains due to precipitates becomes small. As a result, the average crystal grain size or the standard deviation of the average crystal grain size becomes too large and the strength decreases. Therefore, a content of 0.05% or more is required. However, if it exceeds 0.09%, the standard deviation of the average crystal grain size becomes too large as the coarse precipitated particles increase, and the bending workability decreases. Also, the electric conductivity is lowered.

[Mn] [Mn]

Mn는 통상적으로 동합금의 첨가시 강도향상에 기여한다고 보고되고 있으나 강도를 증가시키기 위해 단순히 Mn 첨가하는 경우, 최종 수득되는 동합금의 전기전도도가 필연적으로 저하된다. 본 발명에 따르는 동합금에서는 (FeMn)2P 석출물을 형성함으로써, 강도 향상과 동시에 전기전도도를 향상시킬 수 있다. 본 발명의 동합금에서 Mn의 함유량은 0.05 내지 0.20%이다. Mn의 첨가 함량이 0.05% 미만으로 너무 적으면 석출물 형성이 부족하여 결정립 성장 억제 효과가 작아지며 앞서 기술한 Fe와 동일하게 강도가 저하된다. 다만 0.20%를 초과하면 조대한 정출물이나 주조결함으로 인해 강도 및 전기전도도 모두 저하된다. Mn is usually reported to contribute to strength improvement when a copper alloy is added, but when Mn is simply added to increase the strength, the electrical conductivity of the finally obtained copper alloy is inevitably lowered. By forming the (FeMn) 2 P precipitate in the copper alloy according to the present invention, it is possible to improve the strength and the electric conductivity at the same time. The content of Mn in the copper alloy of the present invention is 0.05 to 0.20%. When the content of Mn is less than 0.05%, formation of precipitates is insufficient and the effect of inhibiting grain growth is reduced and the strength is lowered similarly to Fe described above. If it exceeds 0.20%, both the strength and the electric conductivity are lowered due to coarse crystallization or casting defects.

[불가피한 불순물][Inevitable impurities]

또한, 본 발명의 동합금은 Si, Zn, Ca, Al, Ti, Be, Cr, Co, Ag 및 Zr로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.05% 이하의 범위 내에서 함유한다. 바람직하게, 상기 첨가량은 0.01% 이하이다. 이들 원소들은 동합금의 다양한 특성을 향상시키는 역할을 하는 원소로서, 용도에 따라서 선택적으로 첨가하는 것이 바람직하다. The copper alloy of the present invention contains at least one selected from the group consisting of Si, Zn, Ca, Al, Ti, Be, Cr, Co, Ag and Zr in an amount of 0.05% or less. Preferably, the addition amount is 0.01% or less. These elements serve to improve various characteristics of the copper alloy, and it is preferable to selectively add them depending on the application.

한편, 본 발명에 따르는 동합금에서는, 일반적으로 강화효과가 뛰어난 걸로 널리 알려진 마그네슘(Mg)의 경우, 첨가시 최종 수득되는 동합금의 강도는 다소 향상되지만 전기전도도 저하가 필연적이고, 마그네슘이 인과 반응하여 주조 개시부터 열간압연 종료까지 필연적으로 Mg-P계 조대 정출물 및 결함을 유발하므로 제외하여야 한다.On the other hand, in the case of the copper alloy according to the present invention, in the case of magnesium (Mg), which is generally known as one having excellent strengthening effect, the strength of the copper alloy finally obtained at the time of addition is somewhat improved but the electrical conductivity is inevitably degraded, From the start to the end of hot rolling, Mg-P coarse precipitates and defects are caused, so they should be excluded.

[Ni]와 [Sn] [Ni] and [Sn]

Ni 및 Sn 중에서 적어도 1종을 0.0001% 내지 0.03%를 더 포함할 수 있다. Ni는 Cu 기지 내에 고용되어 강도를 향상시키는 효과를 가지며, 내열성에 효과적인 원소이다. 0.0001% 이하에서는 강도 향상 효과를 이룰 수 없으며, 한편 0.03%를 초과하여 첨가할 경우 전기전도도의 저하를 초래한다. At least one of Ni and Sn in an amount of 0.0001% to 0.03%. Ni has an effect of being strengthened in solid solution by being employed in a Cu base, and is an effective element for heat resistance. When it is 0.0001% or less, the strength improvement effect can not be obtained. On the other hand, when it is added in excess of 0.03%, the electrical conductivity is lowered.

Sn은 Cu 기지 내에 고용되어 강도를 향상시키는 효과를 가지는 고용강화형 합금원소로 0.0001% 미만에서는 강도 향상 효과를 기대하기 어렵고, 0.03%를 초과할 경우 전기전도도 저하를 초래한다. Sn is a solid solution strengthening alloy having an effect of improving strength by being dissolved in a Cu matrix. When it is less than 0.0001%, strength improvement effect is hardly expected, and when it exceeds 0.03%, electrical conductivity is lowered.

본 발명에 따르는 동합금의 특성The characteristics of the copper alloy according to the present invention

일반적으로 동합금은 강도가 증가하면 전기전도도가 감소하는 경향을 나타내므로 두 가지 특성을 제어하는 것을 매우 어려운 일이다. In general, it is very difficult to control the two properties because copper alloy tends to decrease in electrical conductivity with increasing strength.

본 발명에 따르는 동합금의 강도는 470MPa 이상의 인장강도 및 145Hv 이상의 경도를 모두 만족시킬 수 있다. 이는 최근 산업계의 요구 특성이 반영된 수치로써, 반비례적 특성을 나타내는 동합금의 강도와 전기전도도 특성을 감안할 때, 한계치의 특성이라 볼 수 있다. The strength of the copper alloy according to the present invention can satisfy both a tensile strength of 470 MPa or more and a hardness of 145 Hv or more. This is a numerical value that reflects the characteristics of the industry in recent years. It is a characteristic of the limit value in consideration of the strength of the copper alloy exhibiting the inverse characteristic and the electrical conductivity characteristic.

또한, 반도체 또는 전기전자 부품에 사용되는 동합금의 전기전도도는 75%IACS 이상이 되어야 한다. 만약 그 이하의 전기전도도 특성을 나타낼 경우 전기 신호의 전달이 원활하지 않아 제품에 사용될 수 없다. 본 발명에 따르는 동합금의 전기전도도는 75%IACS 이상이다.In addition, the electrical conductivity of the copper alloy used for semiconductors or electric / electronic components should be 75% IACS or higher. If the electrical conductivity is less than that, the electrical signal transmission is not smooth and can not be used in the product. The electrical conductivity of the copper alloy according to the present invention is at least 75% IACS.

즉, 본 발명에 따르는 동합금은 놀랍게도 강도 및 전기전도도 특성이 동시에 향상되는 우수한 특성을 나타낸다.That is, the copper alloy according to the present invention surprisingly exhibits excellent properties in which strength and electrical conductivity characteristics are simultaneously improved.

본 발명에 따르는 동합금은 또한 400℃ 이상의 탁월한 내연화온도를 가진다. 내연화온도에 대한 설명은 본 발명에 따르는 동합금의 제조 방법에서 후술된다. The copper alloy according to the present invention also has an excellent softening temperature of 400 DEG C or higher. The description of the softening temperature is described below in the process for producing a copper alloy according to the present invention.

본 발명에 따르는 동합금의 제조 방법A method for producing a copper alloy according to the present invention

본 발명에 따른 동합금은 하술되는 제조 방법에 따라 제조될 수 있다. 먼저 전술된 조성에 따른 성분 원소들을 용해하여 주괴를 주조한다. 수득된 주괴를 900~1000℃에서 1~4시간의 균질화 열처리한 직후, 가공율 85~95%의 열간압연한다. 열간압연을 종료함과 동시에 수냉하여 용질 원소들을 고용시켜 용체화 처리하고, 가공율 87~98%의 냉간압연을 실시한다. 상기 냉간압연으로 높은 변형에너지를 축적하여 석출물 생성의 구동력을 증대시킨 후, 430~520℃에서 1~10시간 석출 열처리한다. 이어서 10~90% 압하율로 완제 압연하여 제품의 최종 두께를 결정한다.The copper alloy according to the present invention can be produced according to the production method described below. First, the ingot is cast by dissolving the constituent elements according to the above-mentioned composition. The obtained ingot is hot-rolled at a machining rate of 85 to 95% immediately after homogenizing heat treatment at 900 to 1000 占 폚 for 1 to 4 hours. The hot rolling is terminated and water-cooling is performed to solidify the solute elements, and cold rolling is performed at a working rate of 87 to 98%. After the high rolling energy is accumulated by the cold rolling, the driving force for precipitate formation is increased, and the heat treatment is performed at 430 to 520 ° C for 1 to 10 hours. Followed by a final rolling at a reduction rate of 10 to 90% to determine the final thickness of the product.

구체적으로, 상기 기재된 본 발명에 따르는 동합금의 제조 방법의 각 단계를 설명한다. Specifically, each step of the above-described method for producing a copper alloy according to the present invention will be described.

먼저 상술한 성분 원소들을 용해하여 주괴를 주조하여 주괴를 제조한다. First, the above-described constituent elements are melted to cast an ingot to produce an ingot.

이어서 상기 수득된 주괴를 900~1000℃에서 1~4시간의 균질화 열처리한 직후, 가공율 85~95%의 열간압연한다. 균질화 열처리는 열간압연을 위해 수반되는 필수 공정으로 주괴가 냉간가공이 아닌 충분히 가열된 상태에서 열간압연되어 주조조직을 제거하고 새로운 재결정 조직을 만들기 위한 과정이다. 열간압연 단계는 본 발명에 따르는 동합금의 제조 방법에서 가장 중요한 단계이다. 열간압연 조건은 합금 특성 중 금속 조직에 중요한 영향을 미치는 인자로서, 열간압연 조건에 의해 열간압연 후 조직이 상이하며, 그에 따라 완제품의 특성을 달리하게 된다. 열간압연 조건에는 크게 열간압연 온도, 열간압연 Pass수, 냉각조건 등이 있으며, 각 조건에 따라 열간압연 후 얻어지는 조직이 다르다. Then, the obtained ingot is subjected to homogenization heat treatment at 900 to 1000 ° C for 1 to 4 hours, followed by hot rolling at a machining rate of 85 to 95%. Homogenization heat treatment is a necessary process for hot rolling, in which the ingot is not cold worked but hot-rolled in a sufficiently heated state to remove the casting structure and make a new recrystallized structure. The hot rolling step is the most important step in the process for producing the copper alloy according to the present invention. The hot rolling condition is a factor that has an important influence on the metal structure among the alloy characteristics, and the hot rolled condition causes different tissues after hot rolling, and thus the properties of the finished product are different. The hot rolling conditions include hot rolling temperature, hot rolling pass number, cooling condition, and the like, and the structure obtained after hot rolling is different depending on each condition.

본 발명에 따르는 동합금의 특성을 달성하기 위해서는 열간압연 온도는 900 내지 1000℃ 범위이어야 한다. 상기 열간압연 온도 범위일 때, 방향성이 없는 등방성 재결정 조직을 얻을 수 있다. 후술되는 실시예에서 확인할 수 있듯이, 열간압연 온도가 900℃ 미만에서는 가공조직(압연조직)이 잔존한다. 기존의 일반적인 리드프레임용 동합금의 경우, 최종 완제품의 특성 저하를 방지하기 위하여 용체화 처리 및 석출 공정이 한번 이상 추가되어야 하는데, 이는 공정 비용의 증가 및 생산성 감소를 초래한다. 반면에 본 발명에 따르는 동합금의 경우 이러한 추가 공정 없이 특성을 발현하므로 공정비용이 절약되고 생산성을 향상시킬 수 있다. In order to achieve the characteristics of the copper alloy according to the present invention, the hot rolling temperature should be in the range of 900 to 1000 占 폚. When the temperature is in the hot rolling temperature range, an isotropic recrystallized structure having no directionality can be obtained. As can be seen from the examples described later, when the hot rolling temperature is lower than 900 DEG C, the processed structure (rolled structure) remains. In the case of conventional copper alloy for lead frame, it is necessary to add at least one solution treatment and precipitation process in order to prevent deterioration of final finished product, which leads to an increase in process cost and a decrease in productivity. On the other hand, in the case of the copper alloy according to the present invention, since the characteristics are exhibited without such additional process, the process cost can be saved and the productivity can be improved.

900℃ 내지 1000℃의 온도 범위로 1~4시간 동안 균질화 열처리를 위해 가열할 때, 등방성 재결정 조직 수득과 동시에 용체화 처리 효과가 나타난다. 1시간 미만으로 가열할 경우 국부적으로 가공 조직이 잔존하여 등방성 재결정 조직의 특성을 완전히 나타낼 수 없으며, 4시간 초과 시에서는 주괴가 부분적으로 용해되는 문제가 발생할 수 있다. 용체화 처리란 Cu 기지 내에 용해도 이상의 원소를 과포화 고용시켜 석출의 효과를 극대화시키는 공정으로서, 일반적인 석출경화 합금에서는 박판 두께에서 별도의 추가 용체화 공정을 수반하므로 공정비용이 증가하고 생산성이 감소한다. 그러나 본 발명에 따르는 동합금은 열간압연 공정에서 열처리를 통해 용체화 처리 효과를 얻어서, 이후 냉간압연 공정에서 87~98% 강압연을 통해 높은 변형 에너지를 소재 내에 축적시킬 수 있다. 소재 내부에 잔류한 높은 변형에너지는 냉간압연 후 석출공정의 구동력이 되어 석출 공정에서 미세한 석출물을 고르게 분포시키는 것을 가능하게 한다. When heated for a homogenization heat treatment for 1 to 4 hours at a temperature range of 900 to 1000 ° C, the solution treatment effect is obtained simultaneously with the isotropic recrystallized structure obtained. If heated to less than 1 hour, the localized structure remains and the characteristics of the isotropic recrystallized structure can not be completely displayed. In the case of exceeding 4 hours, the ingot may partially dissolve. The solution treatment process is a process of supersaturated element having solubility in a Cu matrix to maximize the effect of precipitation. In general precipitation hardened alloy, an additional solution solution process is carried out at a thin plate thickness, so that the process cost is increased and the productivity is decreased. However, the copper alloy according to the present invention obtains the effect of solution treatment through heat treatment in the hot rolling step, and then, in the cold rolling step, high strain energy can be accumulated in the material through 87 to 98% coercive force. The high strain energy remaining in the material becomes a driving force for the precipitation process after the cold rolling, making it possible to evenly distribute fine precipitates in the precipitation process.

다음으로, 열간압연을 종료함과 동시에 수냉하여 용질 원소들을 고용시켜 용체화 처리하고, 가공율 87~98%의 냉간압연한다. 상기 냉간압연으로 높은 변형 에너지를 축적하여 석출물 생성의 구동력을 증대시킬 수 있다.Next, the hot rolling is terminated and water-cooling is performed to solidify the solute elements, and the solution is cold-rolled at a working rate of 87 to 98%. It is possible to accumulate high strain energy by the cold rolling to increase the driving force for precipitate generation.

이어서, 430~520℃에서 1~10시간 동안 석출 열처리한다. 본 발명에 따르는 동합금은 석출경화형 합금으로, 석출 공정이 매우 중요하다. 본 발명에 따르는 동합금은 Mn이 첨가된 새로운 동합금을 설계한 것인데, 단순히 Mn 첨가만으로는 최적의 강도와 전기전도도를 수반할 수 없으므로, 석출 공정을 통해 미세 석출물을 고르게 분산하여 형성하는 것을 구현해낸 것이다. 기존의 Cu-Fe-P계 합금의 경우 동합금 내에 주로 Fe2P 석출물이 존재하며, 국부적으로 조대한 FeP 석출물이 존재하여 특성을 저하시킨다. 반면에, 본 발명에 따르는 동합금의 제조 방법에서 상기 조건으로 석출 열처리함으로써, 동합금 내에는 미세한 (FeMn)2P 석출물이 분산 형성됨으로써 고강도와 고전기전도도 특성을 모두 달성한다.Subsequently, heat treatment is performed at 430 to 520 ° C for 1 to 10 hours. The copper alloy according to the present invention is a precipitation hardening type alloy, and the precipitation process is very important. The copper alloy according to the present invention is designed to be a new copper alloy to which Mn is added. However, since Mn can not be accompanied by optimum strength and electrical conductivity, it is possible to uniformly disperse fine precipitates through a precipitation process. In the case of the conventional Cu-Fe-P type alloy, mainly Fe 2 P precipitate exists in the copper alloy, and locally coarse FeP precipitate exists, which deteriorates the characteristics. On the other hand, in the process for producing a copper alloy according to the present invention, fine iron (FeMn) 2 P precipitates are dispersed in the copper alloy by precipitation heat treatment under the above conditions, thereby achieving both high strength and high electrical conductivity.

마지막으로 10~90% 압하율로 완제 압연한다. 가공율 10~90%의 냉간압연으로 완제 압연하여 목표 물성을 확보한다. 이 때, 바람직한 가공율의 범위는 30~70%이며, 이 범위에서 발명 합금의 가공량에 대한 강도 증대량의 효율성이 가장 높게 나타난다.Finally, the finished product is rolled at a reduction ratio of 10 to 90%. Finished rolling by cold rolling with a machining ratio of 10 to 90% to secure the target properties. At this time, the range of the preferable machining rate is 30 to 70%, and in this range, the efficiency of the increase in the strength with respect to the machining amount of the alloy of the invention is the highest.

추가적으로, 상기 방법에서, 석출 열처리 이후 및 최종 완제 압연 전에 필요에 따라 가공율 30~90%의 냉간압연 후 중간 열처리를 실시할 수 있다. 상기 가공율 30~90%의 냉간압연 및 중간 열처리 단계는 양산라인 석출 열처리 설비의 공정이나 제조 조건에 의해 발생 가능한 소착(열과 압력에 의한 부분적 접합)이나 석출 열처리 이후의 표면 산세(pickling) 공정으로 인한 스크래치 등의 표면 품질 문제를 해결하기 위한 것으로 필수 공정은 아니다. 중간 열처리는 석출 열처리 후의 제품 두께와 완제압연 후의 두께에 큰 차이가 발생하여 목표 물성(강도, 전기전도도) 범위를 벗어나거나 목표 특성의 확보가 어려운 경우에 적용 가능하다. 이때, 중간 열처리는 강도감소를 목적으로 하되, 전기전도도의 감소는 최소화되어야 하므로, 전기전도도가 0.1~3%IACS 범위 내에서 감소되도록 열처리하는 것이 중요하다. 0.1%IACS 미만으로 전기전도율이 감소될 경우에는 열처리의 효과가 없으며, 3%IACS를 초과하여 전기전도도가 감소될 경우에는 열처리의 효과는 크나, 전기전도도 및 강도의 감소로 개발 합금의 목표 특성을 벗어날 가능성이 있다.In addition, in the above method, after the precipitation heat treatment and before the final finished rolling, intermediate heat treatment can be carried out after cold rolling with a machining rate of 30 to 90% as required. The cold rolling and intermediate heat treatment step with a machining rate of 30 to 90% can be carried out by a process such as a mass production line heat treatment facility, a pickling process (partial bonding by heat and pressure) or a surface pickling process And it is not a necessary process to solve the surface quality problems such as scratches caused by the above. The intermediate heat treatment can be applied to cases where the product thickness after the precipitation heat treatment and the thickness after the finished rolling are large and the target properties (strength, electric conductivity) are out of range or the target characteristics are difficult to secure. In this case, it is important to heat treat the intermediate heat treatment so as to reduce the electric conductivity within the range of 0.1 to 3% IACS, since the reduction of the electric conductivity should be minimized for the purpose of reducing the strength. If the electrical conductivity is less than 0.1% IACS, the heat treatment is not effective. If the electrical conductivity is lower than 3% IACS, the effect of heat treatment is large. However, There is a possibility to escape.

본 발명에 따르는 동합금의 제조 공정에서, 상기 열간압연 및 석출 열처리 공정은 최종 수득되는 동합금 특성에 중요한 영향을 미치며, 본 발명에 따르는 동합금 내의 미세한 (FeMn)2P 석출물 분포를 위해서는 열간압연부터 석출공정까지의 단계에서 순차적으로 제조 공정의 정밀한 제어가 필요하다. 동합금 내에 생성된 미세 석출물을 확인하기 위해서는 FE-SEM 및 FE-TEM 관측이 필수적이다. In the process for producing a copper alloy according to the present invention, the hot rolling and the precipitation heat treatment step have an important influence on the characteristics of the final copper alloy obtained. In order to distribute fine FeMn 2 P precipitates in the copper alloy according to the present invention, It is necessary to precisely control the manufacturing process sequentially. FE-SEM and FE-TEM observations are essential to identify the fine precipitates produced in the copper alloy.

본 발명에 따르는 동합금의 제조 방법에 따라 제조된 동합금은 미세한 (FeMn)2P 석출물을 포함하고, FE-TEM을 이용한 결정방위 해석법으로 100,000배 이상의 배율로 미세조직을 관찰했을 때, (FeMn)2P 석출물의 평균 입경이 50nm 이하이고, 면밀도는 1.0 x 1010 개/cm2 이상이다. Prepared according to the method of manufacturing the copper alloy according to the present invention, the copper alloy is fine (FeMn) 2 when including P precipitate and observing the microstructure of at least 100,000-fold magnification by the crystal orientation analysis method using an FE-TEM, (FeMn) 2 The average particle size of the P precipitate is 50 nm or less and the surface density is 1.0 x 10 10 / cm 2 or more.

석출물 관찰을 위해, 종래에는 일반적인 이온 밀링(ion milling)법의 TEM 시편을 제조하였으나, 이러한 시편으로는 수~수십nm 크기의 미세 석출물을 관찰하는 것이 불가능하다. 만약에 미세 석출물 입자의 관찰을 시도한다 하더라도, 이온 밀링법으로 제조된 TEM 시편으로는 불순물 또는 이물질과 석출물의 구별이 어려우며, 석출물의 결정구조 및 조성 등을 확인할 수 없다. 반면에, 탄소 추출 레플리카(carbon extraction replica)법으로 제조한 시편을 TEM 분석하여 본 발명에 따르는 동합금의 미세 석출물을 관찰가능하다. In order to observe precipitates, TEM samples of conventional ion milling methods were conventionally prepared, but it is impossible to observe fine precipitates having a size of several to several tens of nanometers with such specimens. Even if an attempt is made to observe fine precipitate particles, it is difficult to distinguish impurities or foreign substances from precipitates in a TEM specimen produced by the ion milling method, and the crystal structure and composition of the precipitate can not be confirmed. On the other hand, it is possible to observe the fine precipitates of the copper alloy according to the present invention by TEM analysis of the specimen produced by the carbon extraction replica method.

본 발명에 따르는 동합금 내에는 미세한 (FeMn)2P 석출물이 입계, 입내에 고르게 분포하며, 상기 (FeMn)2P 석출물의 평균 입경은 50nm 이하이다. 만약 석출물의 평균 입경이 50nm 초과일 경우, 전기전도도 저하가 필연적이며 또한 반도체 공정 중 신뢰성 부족의 문제를 야기할 수 있다. 상기 석출물의 평균 입경은, 예를 들어 전계방사형 투과전자현미경(FE-TEM) 결정방위 해석법에 의해 100,000배 이상의 배율로 관찰함으로써 측정할 수 있다. 이와 관련하여, 후술되는 실시예에서, 본 발명에 따르는 동합금의 FE-TEM 분석 결과는 도 4a 및 도 4b에 개시한다.In the copper alloy according to the present invention, fine (FeMn) 2 P precipitates are uniformly distributed in the grain boundaries and in the mouth, and the average particle diameter of the (FeMn) 2 P precipitates is 50 nm or less. If the average particle diameter of the precipitate is more than 50 nm, the decrease of the electrical conductivity is inevitable and may cause a problem of lack of reliability in the semiconductor process. The average particle diameter of the precipitate is, for example, (FE-TEM) crystal orientation analysis method at a magnification of 100,000 times or more. In this regard, in the examples described below, the FE-TEM analysis results of the copper alloy according to the present invention are shown in Figs. 4A and 4B.

또한 도 4a 및 도 4b에 개시된 것과 같은 FE-TEM 결과를 바탕으로 면밀도를 측정할 수 있다. 면밀도는 일정 면적 범위 내의 존재하는 석출물의 개수로, 석출물의 분산을 가늠할 수 있는 척도이다. 과거에는 석출물의 분산을 가늠하기 위해 부피분률이 사용되기도 하였으나, 부피분률은 일정범위 내의 석출물이 차지하는 비율을 나타내는 것이므로 매우 큰 조대 입자가 생성된 경우 오차 범위가 상당하다. 이에 반해 면밀도 개념을 사용할 경우, 조대 입자의 존재가 면밀도 수치의 영향을 미치지 않고, 보다 정확한 석출물의 분산 정도를 확인할 수 있다. 본 발명에 따르는 동합금의 면밀도는 1.0 x 1010 개/cm2 이상이다. 본 발명에 따르는 동합금의 (FeMn)2P 석출물의 평균 입경은 50nm 이하로 매우 미세하기 때문에, 발명 합금의 특성을 나타내기 위해서는 다량의 석출물 형성이 필요하여, 석출물의 개수, 즉 면밀도가 1.0 x 1010 개/cm2 이하일 경우 충분한 강도를 나타낼 수 없다. It is also possible to measure the area density based on the FE-TEM results as disclosed in Figures 4A and 4B. The surface density is the number of existing precipitates within a certain area range, and is a measure for estimating the dispersion of the precipitates. In the past, the volume fraction was used to estimate the dispersion of precipitates. However, since the volume fraction represents the ratio of the precipitates within a certain range, the error range is considerable when very large coarse particles are generated. On the contrary, when the concept of face density is used, the presence of coarse particles does not affect the numerical value of the area density, and the degree of dispersion of the precipitate can be confirmed more accurately. The area density of the copper alloy according to the present invention is 1.0 x 10 10 / cm 2 or more. Since the average particle diameter of the (FeMn) 2 P precipitate of the copper alloy according to the present invention is as small as 50 nm or less, In order to exhibit the characteristics of the inventive alloy, it is necessary to form a large amount of precipitates, and when the number of precipitates, that is, the area density is 1.0 x 10 10 / cm 2 or less, sufficient strength can not be exhibited.

본 발명에 따르는 동합금의 내연화온도는 400℃ 이상이다. 전기전자부품 및 반도체 용도에서 충분한 내연화특성을 나타내려면 내연화온도가 적어도 400℃ 이상이 되어야 한다. 본 발명은 동합금의 강도 향상을 위한 수단으로 결정립 미세화법이 아닌 석출 강화를 실시하여 내연화특성이 우수하다. 만약 결정립 미세화를 위하여 강소성 가공을 하게 될 경우, 높은 내부 응력으로 인해 연화 불량이 발생할 수 있다. 연화 불량이란 소재의 가공 및 반도체 패키징시 열에 의해 소재의 경도가 연화되어 제품 불량을 유발하는 것이다. The softening temperature of the copper alloy according to the present invention is 400 占 폚 or higher. In order to exhibit sufficient resistance to softening properties in electrical and electronic components and semiconductor applications, the softening temperature should be at least 400 ° C. The present invention is excellent in anti-softening property by performing precipitation strengthening instead of grain refinement as a means for improving the strength of the copper alloy. If the grain refinement is performed for grain refinement, softening failure may occur due to high internal stress. The softening defect is caused by softening of the material hardness due to processing of the material and heat during the semiconductor packaging, thereby causing defective product.

본 발명에 따르는 전기전자부품 또는 반도체용 동합금은 시트 또는 판재의 형태로 제조될 수 있다. 상기 시트 또는 판재 형태는 반도체 또는 IC 리드프레임 또는 커넥터 및 단자에 적용하기에 적합하다. The electric electronic part or the copper alloy for semiconductor according to the present invention can be produced in the form of a sheet or a plate. The sheet or sheet form is suitable for application to semiconductors or IC lead frames or connectors and terminals.

본 발명에 따르는 동합금은 상술한 바와 같이 동합금의 조성을 배합하고 제조공정을 정확하게 제어하여, 기존 제품보다 매우 우수한 강도 및 전기전도도를 동시에 겸비하며, 또한 내연화특성이 우수하여, 종래에 널리 사용되고 있는 반도체 리드프레임, 단자, 커넥터, 스위치, 릴레이 등의 전기전자 부품뿐만 아니라 최근 수요가 증가하고 있는 자동차 전력제어 반도체인 이산 트랜지스터에 특히 적합하다. As described above, the copper alloy according to the present invention has a superior strength and electrical conductivity at the same time as that of conventional products by combining the composition of the copper alloy and controlling the manufacturing process precisely. Further, the copper alloy has excellent resistance to softening, The present invention is particularly suitable for discrete transistors which are automotive power control semiconductors in recent years in addition to electric and electronic components such as lead frames, terminals, connectors, switches, and relays.

실시예Example

실시예Example 1 내지 16 1 to 16

실시예 1 내지 16의 시편을 표 1에 개시된 조성으로 제조하였다. 시편의 제조 방법은 하술된 바와 같다. The specimens of Examples 1 to 16 were prepared with the compositions shown in Table 1. The method of preparing the specimen is as described below.

각각 표 1에 개시된 조성으로 1kg 기준으로 구리를 포함한 합금 원소들을 배합하여, 고주파 용해로에서 용해하고, 두께 20㎜, 폭 50㎜, 길이 160~180㎜의 주괴를 제조하였다. 제조된 주괴는, 급속 냉각 및 수축공 등의 불량부를 제거하기 위해, 아래쪽(bottom) 하부와 위쪽(top) 상부를 각각 20㎜씩 절단한 뒤, 중간 부분의 주괴를 이용하여 900℃의 박스로(Box Furnace)에서 2시간 동안 균질화 열처리를 실시하여, 가공율 90%의 열간압연을 진행하였고, 열간압연이 종료됨과 동시에 용질 원소들의 석출을 저지시키기 위해, 수냉하여 용체화 처리하였다. 석출공정에 앞서 가공율 90%의 냉간압연으로 높은 변형에너지를 축적하여 석출물 생성의 구동력을 증대시킨 후, 450℃에서 3시간 석출 열처리를 실시하고, 가공율 50%의 냉간압연으로 마무리 하였다. 마지막으로 완제 압연된 동합금을 0.3t x 30w x 200L 크기의 시편으로 제조하여 후속되는 시험에 사용하였다. 실시예 1 내지 16에 따라 제조된 동합금 시편의 시험예에 개시된 특성 분석 결과는 표 2에 나타내었다.Alloying elements containing copper were mixed on the basis of the composition disclosed in Table 1 on a 1 kg basis and dissolved in a high-frequency melting furnace to produce ingots each having a thickness of 20 mm, a width of 50 mm and a length of 160 to 180 mm. The ingot was cut 20 mm each at the bottom and top of the ingot in order to remove defective parts such as rapid cooling and shrinkage cavity and then the ingot was cast into a box at 900 ° C. And subjected to a homogenization heat treatment in a box furnace for 2 hours to conduct hot rolling at a machining ratio of 90%. In order to prevent precipitation of solute elements at the same time as the hot rolling was completed, Prior to the precipitation step, high strain energy was accumulated by cold rolling at a machining rate of 90% to increase the driving force for precipitate formation, followed by precipitation heat treatment at 450 占 폚 for 3 hours and finish by cold rolling at a machining rate of 50%. Finally, the finished rolled copper alloy was prepared as a specimen of 0.3t x 30w x 200L and used in subsequent tests. Table 2 shows the results of the characteristic analysis described in the test examples of the copper alloy specimens produced according to Examples 1 to 16.

비교예Comparative Example 1 내지 16 1 to 16

비교예 1 내지 16의 시편은 표 1에 개시된 조성으로 실시예 1 내지 16과 동일 조건의 제조공정으로 제조되었다. 비교예 1 내지 16에 따라 제조된 동합금 시편의 특성 분석 결과도 표 2에 나타내었다. The specimens of Comparative Examples 1 to 16 were produced by the manufacturing process under the same conditions as in Examples 1 to 16 with the compositions shown in Table 1. Table 2 also shows the analysis results of the characteristics of the copper alloy specimens prepared according to Comparative Examples 1 to 16.

구분division 동합금의 화학 성분 조성(wt%)Chemical Composition of Copper Alloy (wt%) CuCu FeFe PP MnMn NiNi SnSn 불순물impurities 실시예 1Example 1 잔부Remainder 0.090.09 0.050.05 0.050.05 -- -- -- 실시예 2Example 2 잔부Remainder 0.090.09 0.050.05 0.100.10 -- -- -- 실시예 3Example 3 잔부Remainder 0.090.09 0.050.05 0.150.15 -- -- -- 실시예 4Example 4 잔부Remainder 0.120.12 0.060.06 0.050.05 -- -- -- 실시예 5Example 5 잔부Remainder 0.120.12 0.060.06 0.100.10 -- -- -- 실시예 6Example 6 잔부Remainder 0.120.12 0.060.06 0.150.15 -- -- -- 실시예 7Example 7 잔부Remainder 0.120.12 0.060.06 0.120.12 -- -- -- 실시예 8Example 8 잔부Remainder 0.150.15 0.080.08 0.050.05 -- -- -- 실시예 9Example 9 잔부Remainder 0.150.15 0.080.08 0.100.10 -- -- Si 0.005Si 0.005 실시예 10Example 10 잔부Remainder 0.150.15 0.080.08 0.150.15 -- -- -- 실시예 11Example 11 잔부Remainder 0.150.15 0.090.09 0.050.05 -- -- -- 실시예 12Example 12 잔부Remainder 0.150.15 0.090.09 0.100.10 -- -- -- 실시예 13Example 13 잔부Remainder 0.150.15 0.090.09 0.150.15 -- -- -- 실시예 14Example 14 잔부Remainder 0.200.20 0.090.09 0.100.10 0.010.01 -- -- 실시예 15Example 15 잔부Remainder 0.200.20 0.090.09 0.150.15 -- 0.020.02 -- 실시예 16Example 16 잔부Remainder 0.200.20 0.090.09 0.200.20 0.010.01 0.010.01 -- 비교예 1Comparative Example 1 잔부Remainder 0.120.12 0.040.04 -- -- -- -- 비교예 2Comparative Example 2 잔부Remainder 0.080.08 0.040.04 0.010.01 -- -- -- 비교예 3Comparative Example 3 잔부Remainder 0.080.08 0.040.04 0.050.05 -- -- -- 비교예 4Comparative Example 4 잔부Remainder 0.080.08 0.040.04 0.100.10 -- -- -- 비교예 5Comparative Example 5 잔부Remainder 0.100.10 0.030.03 0.010.01 -- -- -- 비교예 6Comparative Example 6 잔부Remainder 0.100.10 0.030.03 0.050.05 -- -- -- 비교예 7Comparative Example 7 잔부Remainder 0.100.10 0.030.03 0.100.10 -- -- -- 비교예 8Comparative Example 8 잔부Remainder 0.120.12 0.040.04 0.050.05 -- -- -- 비교예 9Comparative Example 9 잔부Remainder 0.120.12 0.040.04 0.100.10 -- -- -- 비교예 10Comparative Example 10 잔부Remainder 0.120.12 0.040.04 0.150.15 0.010.01 -- -- 비교예 11Comparative Example 11 잔부Remainder 0.120.12 0.040.04 0.200.20 -- -- -- 비교예 12Comparative Example 12 잔부Remainder 0.150.15 0.040.04 0.100.10 -- 0.010.01 -- 비교예 13Comparative Example 13 잔부Remainder 0.150.15 0.040.04 0.200.20 -- 0.030.03 -- 비교예 14Comparative Example 14 잔부Remainder 0.150.15 0.100.10 0.100.10 0.030.03 -- -- 비교예 15Comparative Example 15 잔부Remainder 0.250.25 0.060.06 0.200.20 0.010.01 0.010.01 -- 비교예 16Comparative Example 16 잔부Remainder 0.250.25 0.060.06 0.250.25 -- -- --

실시예 1 내지 14는 Cu, Fe, Mn, P의 조성 범위의 임계적 의의를 평가하기 위한 실시예들로, 표 1에 나타내었다. 실시예 14 내지 16은 Ni, Sn 첨가 원소의 효과를 확인하기 위한 실시예이다. Examples 1 to 14 are examples for evaluating the critical meaning of the composition range of Cu, Fe, Mn, and P, and are shown in Table 1. Examples 14 to 16 are examples for confirming the effect of Ni and Sn added elements.

비교예 1의 성분은 리드프레임용으로 널리 사용되고 있는 C19210 합금과 동일한 성분의 조성이다. 또한, 비교예 8 내지 비교예 13는 기존 C19210 합금에 Mn를 첨가한 것이다. The component of Comparative Example 1 has the same composition as that of the C19210 alloy widely used for lead frames. In Comparative Examples 8 to 13, Mn was added to the existing C19210 alloy.

시험예Test Example

이하, 상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 동합금 시편의 특성 분석 방법에 대하여 기술한다. Hereinafter, a method for analyzing the characteristics of the copper alloy specimen produced according to the above-described embodiments and comparative examples will be described.

인장강도는 ZWICK ROELL社의 Z100 만능시험기를 사용하여 측정하였고, 경도는 INSTRON社의 TUKON 2500 비커스 경도기를 사용하여, 1kg 하중으로 측정하였으며, 전기전도도는 FOERSTER社의 SIGMATEST를 이용하여 측정하였다. The tensile strength was measured using a Z100 universal testing machine from ZWICK ROELL. The hardness was measured with a TUKON 2500 Vickers hardness tester from INSTRON Co., Ltd. under a load of 1 kg and the electrical conductivity was measured using SIGMATEST from FOERSTER.

내연화온도 분석 시, 열처리는 THERMO SCIENTIFIC社 Thermolyne 5.8L D1 Benchtop Muffle Furnace를 사용하여 실시하였다. 구체적으로, 내연화온도의 산출은 시편을 300/350/400/450/500/550/600/650/700℃의 온도에서 각각 1분씩 열처리한 후, 경도값을 측정하여, 경도(Y축)-온도(X축)의 꺾은선 그래프로 작도한 후, 초기 경도값의 80% 지점과 교차하는 온도값을 도출하여 나타내었다. 그 결과는 도 1에 실시예 5의 발명 합금을 예시로 기존의 C19400 및 C19210 합금과 비교하여 나타내었다. In the softening temperature analysis, heat treatment was carried out using THERMO SCIENTIFIC Thermolyne 5.8L D1 Benchtop Muffle Furnace. Specifically, the softening temperature was calculated by heating the specimen at 300/350/400/450/500/550/600/650/700 ° C for 1 minute, - A plot of temperature (X-axis) plotted to plot the temperature values intersecting 80% of the initial hardness value. The results are shown in FIG. 1 by comparing the inventive alloys of Example 5 with conventional C19400 and C19210 alloys.

시편 미세조직의 평균결정입경 측정은 FEI社의 Quanta650FEG(FE-SEM)을 이용하여 측정하였다. 평균 결정입경 측정을 위해 시편 표면을 전해연마 처리한 뒤 FE-SEM 챔버에 장입하고, 챔버 내부의 진공도를 1x10-5 torr 이하로 유지한 뒤 이온빔을 조사하여 결정방위 해석법으로 관찰하였다. 도 3에 실시예 5의 발명합금 미세조직 관찰 결과를 나타내었다.The mean grain size of the microstructure of the sample was measured using FEIA's Quanta 650 FEG (FE-SEM). In order to measure the average grain size, the surface of the specimen was polished and charged into the FE-SEM chamber. The degree of vacuum in the chamber was maintained at 1 × 10 -5 torr or less, and then the ion beam was irradiated and observed by the crystal orientation analysis method. Fig. 3 shows the results of observation of the microstructure of the alloy of Example 5 of the invention.

석출물의 평균입경 및 면밀도 측정을 위해서 JEOL社 JEM-2100F(FE-TEM)을 이용하였다. FE-TEM 관찰을 위하여 두 가지 방법으로 분석을 진행하였으며, 첫째로, 일반적인 시편 제작법인 이온 밀링(ion milling)법을 이용하여 FE-TEM 분석한 결과를 도 4a에 나타내었다. 도 4a에서 확인할 수 있듯이 미세 석출물의 확인 및 분석이 불가능하였다. 따라서 이온 밀링(ion milling)법으로 확인이 불가능한 미세 석출물 분석을 위하여, 탄소 추출 레플리카(carbon extraction replica)법으로 제조된 시편을 FE-TEM으로 분석한 결과를 도 4b에 나타내었다.JEM-2100F (FE-TEM) manufactured by JEOL Co. was used for measuring the average particle diameter and the area density of the precipitate. For the FE-TEM observation, two kinds of analysis were performed. First, FE-TEM analysis was performed using the ion milling method, which is a typical specimen production method, and the result is shown in FIG. 4A. As can be seen in FIG. 4A, it was impossible to identify and analyze fine precipitates. Therefore, the FE-TEM analysis of the specimen prepared by the carbon extraction replica method is shown in FIG. 4B for the micro-precipitate which can not be confirmed by the ion milling method.

상술한 특성 분석 방법에 따라 측정한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The results of the measurement according to the above-described characteristic analysis method are shown in Table 2 below.

No.No. 인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
경도
(Hv)
Hardness
(Hv)
전기전도도
(%IACS)
Electrical conductivity
(% IACS)
내연화온도
(℃)
Softening temperature
(° C)
석출물 평균입경
(㎚)
Precipitate average particle diameter
(Nm)
석출물 면밀도
x 1010(개/㎠)
Precipitate area density
x 10 10 (number / cm 2)
실시예 2Example 2 487487 147147 8484 423423 2727 1.021.02 실시예 3Example 3 493493 148148 8383 419419 2929 1.041.04 실시예 4Example 4 491491 148148 8888 422422 3131 1.121.12 실시예 5Example 5 521521 154154 8787 421421 3030 1.241.24 실시예 6Example 6 548548 156156 8484 417417 3535 1.271.27 실시예 7Example 7 529529 153153 8585 425425 3333 1.251.25 실시예 8Example 8 518518 150150 8282 432432 4141 1.231.23 실시예 9Example 9 527527 154154 8585 423423 3838 1.281.28 실시예 10Example 10 531531 154154 8080 415415 3636 1.321.32 실시예 11Example 11 508508 149149 8181 426426 3232 1.271.27 실시예 12Example 12 519519 150150 8080 420420 3939 1.311.31 실시예 13Example 13 529529 152152 7878 412412 4141 1.411.41 실시예 14Example 14 615615 161161 7979 413413 3838 1.471.47 실시예 15Example 15 629629 164164 7777 410410 4343 1.541.54 실시예 16Example 16 636636 167167 7575 403403 4141 1.591.59 비교예 1Comparative Example 1 445445 130130 8989 451451 5656 0.0120.012 비교예 2Comparative Example 2 438438 126126 9090 451451 6161 0.0090.009 비교예 3Comparative Example 3 468468 132132 8585 444444 9999 0.0100.010 비교예 4Comparative Example 4 498498 143143 8282 433433 8787 0.0110.011 비교예 5Comparative Example 5 427427 125125 9090 456456 7272 0.0080.008 비교예 6Comparative Example 6 428428 125125 8383 444444 8383 0.0090.009 비교예 7Comparative Example 7 437437 131131 8181 425425 9595 0.0100.010 비교예 8Comparative Example 8 462462 142142 7979 414414 6969 0.0140.014 비교예 9Comparative Example 9 476476 143143 7777 410410 103103 0.0160.016 비교예 10Comparative Example 10 480480 144144 7575 407407 9191 0.0180.018 비교예 11Comparative Example 11 483483 145145 7373 403403 104104 0.0200.020 비교예 12Comparative Example 12 491491 146146 7373 400400 7878 0.0180.018 비교예 13Comparative Example 13 503503 151151 6969 399399 112112 0.0220.022 비교예 14Comparative Example 14 489489 146146 7373 404404 9797 0.0280.028 비교예 15Comparative Example 15 627627 169169 7070 391391 121121 1.621.62 비교예 16Comparative Example 16 632632 171171 6767 382382 129129 1.691.69

상기 표 2에서 실시예 4와 비교예 8을 대비하면, 실시예 4는 비교예 8의 성분에 P 함량을 증대시킨 것으로, 미세한 (FeMn)2P 석출물 형성에 충분한 양의 P를 제공함으로써, 강도가 향상되면서 전기전도도까지 향상되는 결과를 확인할 수 있다. Comparing Example 4 and Comparative Example 8 in Table 2, Example 4 shows an increase in P content in the component of Comparative Example 8, and by providing P in an amount sufficient for forming fine (FeMn) 2 P precipitates, As a result, the electric conductivity can be improved.

또한, 실시예 5의 결과를 확인하면 강도 특성과 전기전도도 특성이 동시에 모두 우수하게 구현되는 것을 확인할 수 있다.Also, by confirming the results of Example 5, it can be confirmed that both the strength characteristics and the electrical conductivity characteristics are both excellent.

한편, 비교예 1 내지 16은, 제조 공정 최적화를 통해 석출물 제어를 실시하여도 현재 산업계의 요구 특성 중 하나인 강도 기준을 만족하지 못한다. 이는 본 발명 합금의 최적 성분 조성을 벗어나서 미세한 (FeMn)2P 석출물 형성이 불가능한 것에서 기인한 결과이다. On the other hand, Comparative Examples 1 to 16 do not satisfy the strength standard, which is one of the characteristics required in the present industry, even if the precipitate control is performed through optimization of the manufacturing process. This is a result of the fact that formation of fine (FeMn) 2 P precipitates is impossible due to deviation from the optimum component composition of the alloy of the present invention.

상기 비교예들 중 비교예 8 내지 비교예 13은 기존 C19210 합금에 단순 Mn 첨가만으로 효과가 있는지 확인하기 위한 실험이다. 비교예 8 내지 비교예 13의 결과로부터 단순 Mn 첨가만으로는 어느 조성도 요구 특성을 만족하지 못하는 것을 확인할 수 있다. 이는 단순 Mn 첨가만으로는 (FeMn)2P 석출물 형성이 되지 않고 Mn이 Cu 기지 내에 고용되어 오히려 전기전도도를 감소시키는 결과를 초래하며, 결국 (FeMn)2P 석출물 형성에 필요한 P 함량 부족에 기인하는 결과이다. 특히, 단순 첨가원소의 고용강화만으로는 강도는 다소 향상시킬 수 있으나, 전기전도도가 급격히 감소하는 경향을 확인할 수 있다. Comparative Examples 8 to 13 among the above comparative examples are experiments to confirm whether or not the addition of simple Mn to the existing C19210 alloy is effective. From the results of Comparative Examples 8 to 13, it can be seen that no Mn composition alone satisfies the required characteristics. This is not a simple Mn is added alone (FeMn) 2 P precipitate formation results Mn is employed is more and results in reducing the electrical conductivity, the end (FeMn) caused by the P content shortage required for the 2 P precipitate formed in the Cu base to be. In particular, it can be seen that the electric conductivity is drastically reduced although the strength can be improved only by solubility enhancement of the simple addition element.

상술한 특성 분석 결과를 요약하면, 본 발명합금의 특성을 나타낼 수 있는 실시예 1 내지 16과 동일한 제조법과 분석법을 접목하더라도 기존의 C19210 조성으로는 향상된 합금 특성을 나타낼 수 없다는 사실을 확인할 수 있다. In summary, the results of the above-described characteristics analysis show that even when the same manufacturing method and analysis method as those of Examples 1 to 16, which can exhibit the characteristics of the alloy of the present invention, are combined, the alloy characteristics of C19210 can not be improved.

한편, 열간압연 온도 조건에 따른 특성 평가를 위해 실시예 1의 조성에 따른 동합금 시편을 하기 표 3에 개시된 바와 같이 열간압연 온도 조건을 변경하여 각각 제조하여, 물성을 평가하였다. For evaluation of the characteristics according to the hot rolling temperature condition, copper alloy specimens according to the composition of Example 1 were prepared by changing the hot rolling temperature condition as shown in Table 3 below, and the properties were evaluated.

실시예 1에 개시된 조성을 가진 동합금 시편으로 열간압연 조건에 따른 특성 평가Characterization of copper alloy specimens having the composition disclosed in Example 1 according to hot rolling conditions 열간압연 온도
(℃)
Hot rolling temperature
(° C)
인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
경도
(Hv)
Hardness
(Hv)
전기전도도
(%IACS)
Electrical conductivity
(% IACS)
내연화온도
(℃)
Softening temperature
(° C)
비고Remarks
870870 441441 131131 8484 432432 인장강도 및 경도에서 목표물성 미달(도 2a)Tensile strength and hardness below target physical properties (Fig. 2A) 900900 472472 145145 8787 432432 목표물성 모두 충족(도 2b)All the target properties are met (Fig. 2b) 950950 476476 146146 8787 434434 목표물성 모두 충족(도 2c)Both target properties are met (Figure 2c)

표 3에서 확인할 수 있듯이, 열간압연 온도가 900℃ 미만인 경우에는 본 발명에 따르는 동합금의 특성을 나타낼 수 없다. 상기 표 3의 결과를 도 2a 내지 2c에 나타내었다. 도 2a는 일반적인 리드프레임용 동합금의 열간압연 조건인 870℃로 열간압연한 것으로, 열간압연 후 조직을 관찰하면 가공조직(압연조직)이 잔존하여 후 공정에 영향을 미치는 이는 최종 완제품의 특성 저하를 야기하는 것을 확인할 수 있다. 도 2b 및 도 2c의 경우, 열간압연 온도가 900℃ 이상이므로, 열간압연 후 등방성 재결정 조직이 형성되어 본 발명합금의 특성을 구현할 수 있었다.As can be seen in Table 3, when the hot rolling temperature is lower than 900 占 폚, the characteristics of the copper alloy according to the present invention can not be shown. The results of Table 3 are shown in Figs. 2A to 2C. FIG. 2A shows a hot rolled state of a copper alloy for a lead frame at 870.degree. C., which shows that when the structure is observed after hot rolling, the processed structure (rolled structure) remains and affects the post-process. Can be confirmed. In the case of FIGS. 2B and 2C, since the hot rolling temperature is 900 ° C or higher, an isotropic recrystallized structure is formed after hot rolling, thereby realizing the characteristics of the present invention alloy.

한편, 본 발명에 따르는 동합금의 평균 결정입경 및 미세 조직을 확인하기 위하여 실시예 5에 따라 제조된 동합금 시편을 FE-SEM으로 관찰한 사진을 도 3에 나타내었다. 도 3에 도시된 사진에 따르면 실시예 5에 따르는 시편 내의 평균 결정입경은 20㎛ 이하이고, 표준편차가 5㎛ 이하이었다. 이 결과는 본 발명에 따르는 동합금이 전기전자부품 및 반도체용으로 사용될 때, 표면결함의 문제없이 사용 가능한 양호한 수준의 미세조직을 갖는 것을 확인해준다. Meanwhile, FIG. 3 shows a photograph of the copper alloy specimen produced according to Example 5 observed by FE-SEM in order to confirm the average crystal grain size and microstructure of the copper alloy according to the present invention. According to the photograph shown in Fig. 3, the average crystal grain size in the specimen according to Example 5 was 20 占 퐉 or less and the standard deviation was 5 占 퐉 or less. This result confirms that when the copper alloy according to the present invention is used for electrical and electronic parts and semiconductors, it has a good level of microstructure that can be used without problems of surface defects.

실시예 5의 동합금 시편을 FE-TEM으로 분석 결과를 도 4a 및 4b에 나타내었다. The results of the FE-TEM analysis of the copper alloy specimen of Example 5 are shown in Figs. 4A and 4B.

도 4a는 실시예 5에 기재된 조성을 가진 동합금 내의 석출물 확인을 위하여 일반적으로 사용되는 이온 밀링(ion milling)법을 통해 제조된 시편의 FE-TEM 사진으로써 석출물의 존재 및 분산여부는 관찰이 불명확하여 정확한 분석을 할 수 없다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 분석법을 적용하여야 한다.FIG. 4A is an FE-TEM photograph of a specimen produced through ion milling which is generally used for identification of a precipitate in a copper alloy having the composition described in Example 5. The existence and dispersion of the precipitate is unclear, Analysis is not possible. New analytical methods should be applied to solve these problems.

도 4b는 기존의 이온밀링법의 한계점을 극복하고자 실시예 5에 기재된 조성을 가진 동합금 내의 석출물 확인을 위해 탄소 추출 레플리카(carbon extraction replica)법으로 제조된 시편의 FE-TEM 사진이다. 탄소 추출 레플리카법으로 제조된 시편을 관찰 시, 미세 석출물의 형상, 크기, 조성, 면밀도 등의 분석을 정확하게 할 수 있다. 도 4a 에서는 석출물의 존재 정도만 확인이 가능하지만, 도 4b를 보면 기존의 Cu-Fe-P계 합금에서 볼 수 없는 (FeMn)2P계 석출물이 고르게 형성되었으며 석출물의 평균 입경이 50㎚ 이하, 석출물의 면밀도가 1.0 x 1010(개/cm2) 이상인 것을 확인할 수 있다.FIG. 4B is an FE-TEM photograph of a specimen produced by carbon extraction replica method for confirming precipitates in a copper alloy having the composition described in Example 5 to overcome the limitations of the conventional ion milling method. It is possible to accurately analyze the shape, size, composition and surface density of fine precipitates when observing specimens produced by the carbon extraction replica method. Figure 4a the check is possible only about the presence of the precipitate but also look 4b can not be seen in the conventional Cu-Fe-P alloy (FeMn) 2 P-based precipitates were formed uniformly below the average particle size of the precipitate 50㎚, precipitate (1.0 / 10 < 10 > / cm < 2 >) or more.

Claims (8)

질량%로 철(Fe): 0.09 내지 0.20%, 인(P): 0.05 내지 0.09%, 망간(Mn): 0.05 내지 0.20%, 잔부량의 구리(Cu) 및 0.05질량% 이하의 불가피한 불순물로 이루어지고, 상기 불가피한 불순물은 Si, Zn, Ca, Al, Ti, Be, Cr, Co, Ag 및 Zr로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 1종이고, (FeMn)2P 석출물을 포함하고, 상기 (FeMn)2P 석출물은 탄소 추출 레플리카(carbon extraction replica)법으로 제조된 시편을 고분해능 투과 전자현미경(HR-TEM) 또는 전계 방출형 투과 전자 현미경(FE-TEM)으로 100,000배 이상의 배율로 측정되고, 상기 (FeMn)2P 석출물은 평균 입경이 50㎚ 이하이고, 면밀도가 1.0 x 1010 개/cm2 이상이고, 470MPa 이상의 인장강도, 145Hv 이상의 경도, 75%IACS 이상의 전기전도도, 및 400℃ 이상의 내연화온도 특성을 가지는 전기전자부품 또는 반도체용 동합금. (Fe): 0.09 to 0.20%, P: 0.05 to 0.09%, manganese (Mn): 0.05 to 0.20%, the balance copper (Cu) and 0.05 mass% or less of unavoidable impurities (FeMn) 2 P precipitate containing at least one species selected from the group consisting of Si, Zn, Ca, Al, Ti, Be, Cr, Co, Ag and Zr, 2 P precipitate Carbon extraction replica (carbon extraction replica) method is determined with a ratio more than 100,000 times the specimens prepared in a high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) or a field emission transmission electron microscope (FE-TEM), the (FeMn) 2 P The precipitate has an average particle diameter of 50 nm or less, a surface density of 1.0 x 10 10 / cm 2 or more, a tensile strength of 470 MPa or more, a hardness of 145 Hv or more, an electric conductivity of 75% IACS or more, Copper alloy for electronic parts or semiconductors. 제 1 항에 있어서,
상기 불가피한 불순물의 함량은 0.01질량% 이하인 것인 전기전자부품 또는 반도체용 동합금.
The method according to claim 1,
And the inevitable impurity content is 0.01 mass% or less.
제 1 항에 있어서,
Ni 및 Sn 중에서 적어도 1종을 0.0001질량% 내지 0.03질량% 범위에서 더 포함하는 전기전자부품 또는 반도체용 동합금.
The method according to claim 1,
Ni and Sn in a range of 0.0001 mass% to 0.03 mass%.
제 1 항 있어서,
상기 동합금은 전계 방출형 주사 전자 현미경(FE-SEM)으로 결정 방위 해석법에 의해 측정한 결정 입경에서 평균 결정 입경이 20㎛ 이하이고, 표준편차가 5㎛ 이하인 전기전자부품 또는 반도체용 동합금.
The method of claim 1,
Wherein the copper alloy has an average crystal grain size of 20 占 퐉 or less and a standard deviation of 5 占 퐉 or less at a crystal grain size measured by a field orientation type scanning electron microscope (FE-SEM) by a crystal orientation analysis method.
제 1 항에 있어서,
상기 동합금은 시트 또는 판재 형태인 전기전자부품 또는 반도체용 동합금.
The method according to claim 1,
The copper alloy is in the form of a sheet or a plate.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 개시된 성분 원소들을 용해하여 주괴를 주조하는 단계,
수득된 상기 주괴를 900℃ 이상 내지 1000℃ 이하에서 1~4시간 동안 균질화 열처리하고, 가공율 85~95%로 열간압연하는 단계,
압하율 87~98% 범위로 냉간압연하는 단계,
430~520℃의 온도에서 1~10시간 동안 석출 열처리하는 단계, 및
10~90% 압하율로 완제압연하는 단계를 포함하는 전기전자부품 또는 반도체용 동합금의 제조 방법.
A method for casting an ingot by dissolving the constituent elements described in any one of claims 1 to 3,
Subjecting the obtained ingot to homogenization heat treatment at 900 ° C to 1000 ° C for 1 to 4 hours and hot rolling at a machining rate of 85 to 95%
A step of cold rolling at a reduction ratio of 87 to 98%
A precipitation heat treatment at a temperature of 430 to 520 DEG C for 1 to 10 hours, and
And subjecting the resultant to complete rolling at a reduction ratio of 10 to 90%.
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