KR20170113096A - Cu-Ni-Si 계 구리 합금조 및 그 제조 방법 - Google Patents
Cu-Ni-Si 계 구리 합금조 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170113096A KR20170113096A KR1020170029935A KR20170029935A KR20170113096A KR 20170113096 A KR20170113096 A KR 20170113096A KR 1020170029935 A KR1020170029935 A KR 1020170029935A KR 20170029935 A KR20170029935 A KR 20170029935A KR 20170113096 A KR20170113096 A KR 20170113096A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- axis
- copper alloy
- heat treatment
- mass
- phi
- Prior art date
Links
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910017876 Cu—Ni—Si Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 38
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 36
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims description 20
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 29
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018098 Ni-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018529 Ni—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000001028 reflection method Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000612118 Samolus valerandi Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
- B21B2003/005—Copper or its alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
(과제) 강도를 향상시킴과 함께, 에칭 후의 표면 요철을 저감시킨 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조 및 그 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단) Ni : 1.5 ∼ 4.5 질량％, Si : 0.4 ∼ 1.1 질량％ 를 함유하는 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조로서, 도전율이 30 ％IACS 이상, 인장 강도가 800 ㎫ 이상이고, 결정의 [001] 방위와 재료의 ND 방향을 포함하는 면에 수직인 방향을 축으로 한 회전각을 Φ, ND 방향을 축으로 한 회전각을 φ1, [001] 방향을 축으로 한 회전각을 φ2 로 표기한 경우에, ND 축을 회전축으로 하여 φ1 만큼 회전시킨 후에, ND 축과 z 축을 일치시키기 위해 Φ 만큼 회전시키고, 마지막으로 [001] 축 둘레로 φ2 만큼 회전시킴으로써 재료의 ND, TD, RD 와 결정의 [001], [010], [100] 이 일치하는 각도의 세트인 오일러각 (φ1, Φ, φ2) 에 대해, 모든 오일러각에 있어서의 결정 방위의 극밀도가 12 이하이다.
(해결 수단) Ni : 1.5 ∼ 4.5 질량％, Si : 0.4 ∼ 1.1 질량％ 를 함유하는 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조로서, 도전율이 30 ％IACS 이상, 인장 강도가 800 ㎫ 이상이고, 결정의 [001] 방위와 재료의 ND 방향을 포함하는 면에 수직인 방향을 축으로 한 회전각을 Φ, ND 방향을 축으로 한 회전각을 φ1, [001] 방향을 축으로 한 회전각을 φ2 로 표기한 경우에, ND 축을 회전축으로 하여 φ1 만큼 회전시킨 후에, ND 축과 z 축을 일치시키기 위해 Φ 만큼 회전시키고, 마지막으로 [001] 축 둘레로 φ2 만큼 회전시킴으로써 재료의 ND, TD, RD 와 결정의 [001], [010], [100] 이 일치하는 각도의 세트인 오일러각 (φ1, Φ, φ2) 에 대해, 모든 오일러각에 있어서의 결정 방위의 극밀도가 12 이하이다.
Description
본 발명은 전자 재료 등의 전자 부품의 제조에 바람직하게 사용 가능한 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, IC 패키지의 소형화에 수반하여, 리드 프레임, 전자 기기의 각종 단자, 커넥터 등의 소형화, 나아가서는 다핀화가 요구되고 있다. 특히, QFN (quad flat non-leaded package) 이라 불리는, LSI 패키지의 랜드에 전극 패드를 배치하고, 리드 핀이 나오지 않는 구조가 개발되어 있으며, 다핀화, 협피치화가 추가로 요구된다. 이들 리드 프레임 등을 다핀화하기 위해서는 에칭에 의한 미세 가공이 필요해지기 때문에, 재료가 되는 구리 합금의 강도를 향상시킴과 함께, 에칭성을 향상시키는 것이 요구된다.
그래서, 개재물의 개수를 규제하여, 조대한 개재물에 의한 에칭성의 저하를 억제한 기술이 제안되어 있다 (특허문헌 1).
그러나, 개재물의 개수를 규제하면 에칭 불량은 개선되지만, 구리 합금의 모재 자체에 발생하는 표면 요철을 개선할 수 없다. 그 때문에, 에칭 후의 표면에 「아라비」라 불리는 거칠함이 발생하여, 미세 가공의 방해가 된다는 문제가 있다. 또, 특수한 에칭액 등을 사용함으로써, 에칭 후의 표면 요철을 저감시키는 것은 가능하지만, 에칭 작업이 번잡해져, 생산성의 저하나 비용 상승을 초래할 우려가 있다.
즉, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 강도를 향상시킴과 함께, 에칭 후의 표면 요철을 저감시킨 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조 및 그 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명자들은 여러 가지 검토한 결과, 구리 합금의 모든 결정 방위의 극밀도가 모두 12 이하이면, 각 결정 방위에 의한 에칭 속도의 차가 작아지고, 에칭 후의 표면 요철이 낮아져 에칭성 (예를 들어 소프트 에칭성) 이 향상되는 것을 알아내었다.
즉, 본 발명의 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조는 Ni : 1.5 ∼ 4.5 질량％, Si : 0.4 ∼ 1.1 질량％ 를 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조로서, 도전율이 30 ％IACS 이상, 인장 강도가 800 ㎫ 이상이고, 결정의 [001] 방위와 재료의 ND 방향을 포함하는 면에 수직인 방향을 축으로 한 회전각을 Φ, ND 방향을 축으로 한 회전각을 φ1, [001] 방향을 축으로 한 회전각을φ2 로 표기한 경우에, ND 축을 회전축으로 하여 φ1 만큼 회전시킨 후에, ND 축과 z 축을 일치시키기 위해 Φ 만큼 회전시키고, 마지막으로 [001] 축 둘레로 φ2 만큼 회전시킴으로써 재료의 ND, TD, RD 와 결정의 [001], [010], [100] 이 일치하는 각도의 세트인 오일러각 (φ1, Φ ,φ2) 에 대해, 모든 오일러각에 있어서의 결정 방위의 극밀도가 12 이하이다.
추가로 Mg, Fe, P, Mn, Co 및 Cr 군에서 선택되는 1 종 이상을 합계로 0.005 ∼ 0.8 질량％ 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조의 제조 방법은, Ni : 1.5 ∼ 4.5 질량％, Si : 0.4 ∼ 1.1 질량％ 를 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조의 잉곳을 열간 압연 후에, 용체화 처리, 시효 처리, 확산 열 처리를 이 순서로 실시하고, 또한 가공도 40 ％ 이상에서 확산 열 처리 후 냉간 압연을 실시한다.
본 발명에 의하면, 강도가 높고, 에칭 후의 표면 요철을 저감시킨 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조가 얻어진다.
도 1 은 오일러각 (φ1, Φ, φ2) 을 나타내는 도면이다.
도 2 는 실시예 4 의 결정 방위 분포 함수 ODF 를 나타내는 도면이다.
도 3 은 비교예 18 의 결정 방위 분포 함수 ODF 를 나타내는 도면이다.
도 4 는 도 2, 도 3 의 19 개의 그래프의 φ2 를 나타내는 도면이다.
도 5 는 도 2, 도 3 의 19 개의 그래프의 Φ, φ1 을 나타내는 도면이다.
도 2 는 실시예 4 의 결정 방위 분포 함수 ODF 를 나타내는 도면이다.
도 3 은 비교예 18 의 결정 방위 분포 함수 ODF 를 나타내는 도면이다.
도 4 는 도 2, 도 3 의 19 개의 그래프의 φ2 를 나타내는 도면이다.
도 5 는 도 2, 도 3 의 19 개의 그래프의 Φ, φ1 을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관련된 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명에 있어서 ％ 는, 특별히 언급하지 않는 한 질량％ 를 나타내는 것으로 한다.
먼저, 구리 합금조의 조성의 한정 이유에 대하여 설명한다.
＜Ni 및 Si＞
Ni 및 Si 는, 시효 처리를 실시함으로써 Ni 와 Si 가 미세한 Ni2Si 를 주로 한 금속간 화합물의 석출 입자를 형성하여, 합금의 강도를 현저하게 증가시킨다. 또, 시효 처리에서의 Ni2Si 의 석출에 수반하여 도전성이 향상된다. 단, Ni 농도가 1.5 ％ 미만인 경우, 또는 Si 농도가 0.4 ％ 미만인 경우에는, 타방의 성분을 첨가해도 원하는 강도가 얻어지지 않는다. 또, Ni 농도가 4.5 ％ 를 초과하는 경우, 또는 Si 농도가 1.1 ％ 를 초과하는 경우에는 충분한 강도가 얻어지지만, 도전성이 낮아지고, 나아가서는 강도의 향상에 기여하지 않는 조대한 Ni-Si 계 입자 (정출물 및 석출물) 가 모상 중에 생성되어, 굽힘 가공성, 에칭성 및 도금성의 저하를 초래한다. 따라서, Ni 의 함유량을 1.5 ∼ 4.5 ％ 로 하고, Si 의 함유량을 0.4 ∼ 1.1 ％ 로 한다. 바람직하게는 Ni 의 함유량을 1.6 ∼ 3.0 ％ 로 하고, Si 의 함유량을 0.4 ∼ 0.7 ％ 로 한다.
＜그 밖의 원소＞
또한, 상기 합금에는, 합금의 강도, 내열성, 내응력 완화성 등을 개선할 목적으로, 추가로 Mg, Fe, P, Mn, Co 및 Cr 군에서 선택되는 1 종 이상을 합계로 0.005 ∼ 0.8 질량％ 함유할 수 있다. 이들 원소의 합계량이 0.005 질량％ 미만이면, 상기 효과가 발생하지 않고, 0.8 질량％ 를 초과하면 원하는 특성은 얻어지지만, 도전성이나 굽힘 가공성이 저하되는 경우가 있다.
＜도전율과 인장 강도 (TS)＞
본 발명의 실시형태에 관련된 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조는, 도전율이 30 ％IACS 이상, 인장 강도 (TS) 가 800 ㎫ 이상이다.
반도체 소자의 동작 주파수의 증대에 수반하여, 통전에 의한 발열이 증대되기 때문에, 구리 합금조의 도전율을 30 ％IACS 이상으로 한다.
또, 와이어 본딩할 때의 리드 프레임의 변형 등을 방지하고, 형상을 유지하기 위해, 인장 강도 (TS) 를 800 ㎫ 이상으로 한다.
＜각 결정 방위의 극밀도＞
본 발명의 실시형태에 관련된 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조는, 결정의 [001] 방위와 재료의 ND 방향을 포함하는 면에 수직인 방향을 축으로 한 회전각을 Φ, ND 방향을 축으로 한 회전각을 φ1, [001] 방향을 축으로 한 회전각을 φ2 로 표기한 경우에, ND 축을 회전축으로 하여 φ1 만큼 회전시킨 후에, ND 축과 z 축을 일치시키기 위해 Φ 만큼 회전시키고, 마지막으로 [001] 축 둘레로 φ2 만큼 회전시킴으로써 재료의 ND, TD, RD 와 결정의 [001], [010], [100] 이 일치하는 각도의 세트인 오일러각 (φ1, Φ, φ2) 에 대해, 모든 오일러각 (φ1, Φ, φ2 의 각각은 0 ∼ 90 °) 의 결정 방위의 극밀도가 12 이하이다.
여기서, 오일러각 (φ1, Φ, φ2) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, ND 축을 회전축으로 하여 φ1 만큼 회전시킨 후에, ND 축과 z 축을 일치시키기 위해 Φ 만큼 회전시키고, 마지막으로 [001] 축 둘레로 φ2 만큼 회전시킴으로써 재료의 ND, TD, RD 와 결정의 [001], [010], [100] 이 일치하는 각도의 세트 (φ1, Φ, φ2) 를 말한다. 오일러각 (φ1, Φ, φ2) 은, 도 1 에 나타내는 Bunge 방식으로 나타낸다. 또, 「RD」는 압연 방향, 「ND」는 압연면에 수직인 방향, 「TD」는 폭 방향이다.
본 발명의 실시형태에 관련된 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조의 모든 결정 방위의 극밀도가 모두 12 이하이면, 각 결정 방위에 의한 에칭 속도의 차가 작아지고, 에칭 후의 표면 요철이 낮아져 에칭성이 향상된다. 그 결과, 에칭 정밀도가 향상되어 미세 가공이 가능해져, 예를 들어 리드 프레임 등의 다핀화, 협피치화를 실시할 수 있다.
한편, 어느 오일러각에 있어서의 결정 방위의 극밀도가 12 를 초과하면, 그 결정 방위의 에칭 속도가 다른 방위의 에칭 속도와 크게 달라져, 에칭 후의 표면 요철이 커진다.
결정 방위의 극밀도의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 구리분과 같은 랜덤 방위의 극밀도인 1 이 하한값이다.
모든 결정 방위의 극밀도를 모두 12 이하로 제어하는 방법으로는, 시효 처리 후에 「확산 열 처리 및 그 후의 냉간 압연」을 실시하는 것을 들 수 있다. 확산 열 처리 및 확산 열 처리 후 냉간 압연에 대해서는 후술한다.
＜Cu-Ni-Si 계 구리 합금조의 제조＞
본 발명의 실시형태에 관련된 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조는, 통상적으로 잉곳을 열간 압연, 냉간 압연, 용체화 처리, 시효 처리, 확산 열 처리, 확산 열 처리 후 냉간 압연, 응력 제거 어닐링 순으로 실시하여 제조할 수 있다. 용체화 처리 전의 냉간 압연은 필수가 아니라, 필요에 따라 실시해도 된다. 또, 용체화 처리 후이고 시효 처리 전에 냉간 압연을 필요에 따라 실시해도 된다. 상기 각 공정 사이에, 표면의 산화 스케일 제거를 위한 연삭, 연마, 쇼트 블라스트, 산세 등을 적절히 실시할 수 있다.
용체화 처리는, Ni-Si 계 화합물 등의 실리사이드를 Cu 모지 (母地) 중에 고용시키고, 동시에 Cu 모지를 재결정시키는 열 처리이다. 용체화 처리를, 열간 압연으로 겸할 수도 있다.
시효 처리는, 용체화 처리에 의해 고용시킨 실리사이드를, Ni2Si 를 주로 한 금속간 화합물의 미세 입자로서 석출시킨다. 이 시효 처리에 의해 강도와 도전율이 상승한다. 시효 처리는, 예를 들어 375 ∼ 625 ℃, 0.5 ∼ 50 시간의 조건으로 실시할 수 있으며, 이로써 강도를 향상시킬 수 있다.
＜확산 열 처리 및 확산 열 처리 후 냉간 압연＞
시효 처리 후, 확산 열 처리를 실시한다. 확산 열 처리는, 예를 들어 재료 온도 220 ∼ 280 ℃, 균열 시간이 24 시간 이상인 조건으로 실시할 수 있다.
시효 처리에서는, 상기 서술한 바와 같이 매트릭스 (모재) 중의 Ni, Si 가 Ni2Si 등의 금속간 화합물로서 석출되지만, 석출 입자 근방의 매트릭스의 Ni, Si 가 소비되어, 주위에 비해 Ni, Si 의 농도가 저하된다. 요컨대, 석출 입자·매트릭스 경계로부터 주위의 매트릭스를 향하여 Ni, Si 의 농도 구배가 발생한다. 그리고, 매트릭스 중에 이와 같은 농도 구배가 발생하면, 농도 (조성) 의 차가 조직의 차가 되어 극밀도가 12 보다 큰 방위가 발생한다.
그래서, 저온 가열이 되는 확산 열 처리를 실시함으로써, 매트릭스 중의 농도 구배가 저감되어 균일해지도록 Ni, Si 가 확산되어, 압연 후의 조직이 일 방향으로 집합되지 않게 된다 (극밀도가 낮아진다).
확산 열 처리의 온도가 220 ℃ 미만, 또는 그 시간이 24 시간 미만인 경우, 확산 열 처리가 불충분해져, 모재 (매트릭스) 의 농도 구배가 저감되지 않고, 조성이 불균일해져 극밀도가 12 를 초과하는 결정 방위가 발생한다.
확산 열 처리의 온도가 280 ℃ 를 초과하는 경우, 확산 열 처리가 과도해져, Ni2Si 를 주로 한 금속간 화합물의 석출이 현저해지고, 마찬가지로 모재 (매트릭스) 의 조성이 불균일해져 결정 방위의 극밀도가 12 를 초과한다.
또한, 확산 열 처리의 시간은 24 시간 이상이면 되지만, 24 ∼ 36 시간이 바람직하다.
다음으로, 확산 열 처리 후에 냉간 압연 (확산 열 처리 후 냉간 압연) 을 가공도 40 ％ 이상에서 실시한다. 상기 서술한 용체화 처리에 의해 재결정 조직이 남아, 확산 열 처리를 충분히 실시해도 극밀도가 커지는 원인이 된다.
그래서, 확산 열 처리 후에 가공도 40 ％ 이상의 냉간 압연을 실시하면, 용체화 처리에 의해 발생한 재결정 집합 조직을 가공에 의해 소실시킬 수 있다. 또, 상기 서술한 Ni2Si 등의 석출 입자는, 압연 가공에 의해 특정 방위에 대한 집합이 발생하는 것을 억제한다. 이들 효과를 겸함으로써 극밀도가 저감된다.
확산 열 처리 후 냉간 압연의 가공도가 40 ％ 미만이면, 용체화에 의해 남은 재결정 조직을 충분히 소실시키는 것이 곤란하여, 극밀도가 12 를 초과하는 결정 방위가 발생한다.
확산 열 처리 후 냉간 압연의 가공도는 40 ∼ 90 ％ 가 바람직하다. 가공도가 90 ％ 를 초과하면, 강 가공에 의해 특정 방위의 극밀도가 커지고, 석출 입자에 의한 특정 방위의 성장을 억제하는 효과를 웃돌아, 극밀도가 12 를 초과하는 결정 방위가 발생하는 경우가 있다.
확산 열 처리 후 냉간 압연의 가공도는, 확산 열 처리 후 냉간 압연 직전의 재료 두께에 대한, 확산 열 처리 후 냉간 압연에 의한 두께의 변화율이다.
본 발명의 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.03 ∼ 0.6 ㎜ 로 할 수 있다.
실시예
각 실시예 및 각 비교예의 시료를 이하와 같이 제작하였다.
전기 구리를 원료로 하고, 대기 용해로를 사용하여 표 1, 표 2 에 나타내는 조성의 구리 합금을 용제하여, 두께 20 ㎜ × 폭 60 ㎜ 의 잉곳으로 주조하였다. 이 잉곳을 950 ℃ 에서 판 두께 10 ㎜ 까지 열간 압연을 실시하였다. 열간 압연 후, 연삭하고, 냉간 압연, 용체화 처리를 이 순으로 실시하였다.
다음으로, 표 1, 표 2 에 나타내는 조건으로, 시효 처리 및 확산 열 처리를 이 순으로 실시하였다. 그 후, 표 1, 표 2 에 나타내는 가공도로 확산 열 처리 후 냉간 압연을 실시하고, 100 ∼ 200 ℃ 에서 1 ∼ 30 초의 응력 제거 어닐링을 실시하여 판 두께 0.126 ㎜ 의 시료를 얻었다.
＜도전율 (％IACS)＞
얻어진 시료에 대해, JIS H0505 에 기초하여 4 단자법에 의해, 25 ℃ 의 도전율 (％IACS) 을 측정하였다.
＜인장 강도 (TS)＞
얻어진 시료에 대해, 인장 시험기에 의해, JIS-Z2241 에 따라, 압연 방향과 평행한 방향에 있어서의 인장 강도 (TS) 를 각각 측정하였다. 먼저, 각 시료로부터, 인장 방향이 압연 방향이 되도록, 프레스기를 사용하여 JIS13B 호 시험편을 제작하였다. 인장 시험의 조건은, 시험편 폭 12.7 ㎜, 실온 (15 ∼ 35 ℃), 인장 속도 5 ㎜ /min, 게이지 길이 50 ㎜ 로 하였다.
＜결정 방위의 극밀도＞
얻어진 시료에 대해, X 선 회절법을 사용하여 시료 표면의 정극점 측정을 실시하였다. X 선 회절 장치는, 주식회사 리가쿠 제조 RINT-2000 을 사용하여 Schulz 반사법으로 측정을 실시하였다. 측정 조건은 이하와 같았다.
X 선원 : 코발트, 가속 전압 : 30 ㎸, 관전류 : 100 mA, 발산 슬릿 : 1 °, 발산 세로 제한 슬릿 : 1.2 ㎜, 산란 슬릿 : 7 ㎜, 수광 슬릿 : 7 ㎜
α 각도 스텝 : 5 °, β 각도 스텝 : 5 °, 계수 시간 : 2 초/스텝
단, 반사법에서는, 시료면에 대한 X 선의 입사각이 얕아지면 측정이 곤란해지기 때문에, 실제로 측정할 수 있는 각도 범위는 정극점도 상에서 0 °≤ α ≤ 75 °, 0 °≤ β ≤ 360 °(단, α : 슐츠법에서 규정하는 회절용 고니오미터의 회전축에 수직인 축, β : 상기 회전축에 평행한 축) 가 된다.
얻어진 측정 결과를 주식회사 리가쿠 제조 소프트웨어 Pole Figure Data Processing 을 사용하여 극점도화하고, 주식회사 놈 공학 제조의 입방정용 결정 방위 분포 함수의 해석 프로그램 (제품명 : Standard ODF) 에 의해 결정 방위 분포 함수 ODF (Orientation Distribution Function) 를 구하고, 모든 오일러각에 있어서의 결정 방위의 극밀도를 출력하였다. 그리고, 그들 중에서 극밀도의 최대값을 구하였다. 또한, 오일러각은 5 °간격으로 상기 소프트웨어로부터 출력된다.
또한, 완전히 랜덤인 결정 방위를 갖는 재료에서는, 모든 오일러각에 있어서의 결정 방위의 극밀도가 1 이 되기 때문에, 이 값에 대해 규격화된 값이 시료의 극밀도의 수치이다.
또한, 도 2, 도 3 은, 각각 후술하는 실시예 4, 비교예 18 의 결정 방위 분포 함수 ODF 를 나타낸다. 여기서, 도 2, 도 3 은, 오른쪽 아래의 표시를 제외하고, 세로 5 개, 가로 4 개의 19 개의 그래프를 합하여 일람 표시한 것으로, 각 그래프의 φ2 (0 ∼ 90 ° : 5 °간격) 를 도 4 에 나타낸다. 또, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 각각의 그래프의 세로축이 Φ, 가로축이 φ1 이고, 각 그래프를 나타내는 박스의 위에서 아래를 향하여 Φ ＝ 0 ∼ 90 °의 값을 취하고, 각 그래프를 나타내는 박스의 왼쪽에서 오른쪽을 향하여 Φ1 ＝ 0 ∼ 90 °의 값을 취한다.
＜에칭성＞
얻어진 시료의 양면에 대해, 농도 47 보메로 조정한 액온 40 ℃ 의 염화제2철 수용액을 1 ∼ 5 분 스프레이하고, 판 두께가 0.063 ㎜ (원래의 0.126 ㎜ 의 절반의 두께) 가 되도록 조정하여 에칭하였다. 콘포칼 현미경 (레이저텍사 제조, 형번 : HD100D) 을 사용하여, 에칭 후 표면을 압연 평행 방향으로 기준 길이 0.8 ㎜, 평가 길이 4 ㎜ 로 하여 JIS B0601 (2013) 에 준하는 산술 평균 조도 (Ra) 를 측정하였다.
에칭 후의 산술 평균 조도 (Ra) 가 0.15 ㎛ 미만이면, 에칭 후의 요철이 적어 에칭성이 우수하다.
얻어진 결과를 표 1, 표 2 에 나타낸다.
표 1, 표 2 로부터 분명한 바와 같이, 모든 오일러각에 있어서의 결정 방위의 극밀도가 12 이하인 각 실시예의 경우, 강도가 높아 리드 변형이 적음과 함께, 에칭 후의 표면 요철이 저감되었다.
한편, 확산 열 처리를 실시하지 않은 비교예 1 ∼ 4 의 경우, 결정 방위의 극밀도가 12 를 초과하여, 에칭의 표면 요철이 높아졌다. 또한, 비교예 3 은 Ni 의 함유량이 규정 범위 미만이었기 때문에, 인장 강도가 800 ㎫ 미만이 되었다. 또, 비교예 4 는 Ni 및 Si 의 함유량이 규정 범위를 초과하였기 때문에, 도전율이 30 ％IACS 미만이 되었다.
확산 열 처리의 온도가 280 ℃ 를 초과한 비교예 5 ∼ 9 의 경우, 결정 방위의 극밀도가 12 를 초과하여, 에칭의 표면 요철이 높아졌다. 이것은 확산 열 처리의 온도가 높기 때문에 실리사이드의 석출이 현저하게 발생하여, 매트릭스 중의 Ni, Si 에 농도 구배 (조성의 불균일) 가 발생했기 때문이라 생각된다. 또한, 비교예 9 는 Ni 및 Si 의 함유량이 규정 범위를 초과하였기 때문에, 도전율이 30 ％IACS 미만이 되었다.
확산 열 처리의 온도가 220 ℃ 미만인 비교예 10, 11 의 경우, 및 확산 열 처리 시간이 24 시간 미만인 비교예 12 ∼ 16 의 경우, 결정 방위의 극밀도가 12 를 초과하여, 에칭의 표면 요철이 높아졌다. 또한, 비교예 15 는 Ni 의 함유량이 규정 범위 미만이었기 때문에, 인장 강도가 800 ㎫ 미만이 되었다. 또, 비교예 16 은 Si 의 함유량이 규정 범위를 초과하였기 때문에, 도전율이 30 ％IACS 미만이 되었다.
확산 열 처리 후 냉간 압연의 가공도가 40 ％ 미만인 비교예 17 ∼ 21 의 경우에도, 결정 방위의 극밀도가 12 를 초과하고, 에칭의 표면 요철이 높아졌다. 또한, 비교예 20 은 Si 의 함유량이 규정 범위 미만이었기 때문에, 인장 강도가 800 ㎫ 미만이 되었다. 또, 비교예 21 은 Ni, Si 의 함유량이 규정 범위를 초과하였기 때문에, 도전율이 30 ％IACS 미만이 되었다.
Claims (3)
- Ni : 1.5 ∼ 4.5 질량％, Si : 0.4 ∼ 1.1 질량％ 를 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조로서,
도전율이 30 ％IACS 이상, 인장 강도가 800 ㎫ 이상이고,
결정의 [001] 방위와 재료의 ND 방향을 포함하는 면에 수직인 방향을 축으로 한 회전각을 Φ, ND 방향을 축으로 한 회전각을 φ1, [001] 방향을 축으로 한 회전각을 φ2 로 표기한 경우에,
ND 축을 회전축으로 하여 φ1 만큼 회전시킨 후에, ND 축과 z 축을 일치시키기 위해 Φ 만큼 회전시키고, 마지막으로 [001] 축 둘레로 φ2 만큼 회전시킴으로써 재료의 ND, TD, RD 와 결정의 [001], [010], [100] 이 일치하는 각도의 세트인 오일러각 (φ1, Φ, φ2) 에 대해, 모든 오일러각에 있어서의 결정 방위의 극밀도가 12 이하인 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조. - 제 1 항에 있어서,
추가로 Mg, Fe, P, Mn, Co 및 Cr 군에서 선택되는 1 종 이상을 합계로 0.005 ∼ 0.8 질량％ 함유하는 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조. - Ni : 1.5 ∼ 4.5 질량％, Si : 0.4 ∼ 1.1 질량％ 를 함유하고, 잔부 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조의 잉곳을 열간 압연 후에, 용체화 처리, 시효 처리, 확산 열 처리를 이 순서로 실시하고, 또한 가공도 40 ％ 이상에서 확산 열 처리 후 냉간 압연을 실시하는 Cu-Ni-Si 계 구리 합금조의 제조 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016070077A JP6355671B2 (ja) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金条及びその製造方法 |
| JPJP-P-2016-070077 | 2016-03-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170113096A true KR20170113096A (ko) | 2017-10-12 |
| KR101943191B1 KR101943191B1 (ko) | 2019-01-28 |
Family
ID=60005545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170029935A KR101943191B1 (ko) | 2016-03-31 | 2017-03-09 | Cu-Ni-Si 계 구리 합금조 및 그 제조 방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6355671B2 (ko) |
| KR (1) | KR101943191B1 (ko) |
| CN (1) | CN107267805B (ko) |
| TW (1) | TWI625403B (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6472477B2 (ja) * | 2017-03-30 | 2019-02-20 | Ｊｘ金属株式会社 | Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金条 |
| WO2019138971A1 (ja) * | 2018-01-10 | 2019-07-18 | 古河電気工業株式会社 | 絶縁電線 |
| CN108220670B (zh) * | 2018-01-11 | 2020-01-21 | 中北大学 | 一种Cu-Ni-Si-Mg合金板带铸轧方法及铸轧设备 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5702543A (en) * | 1992-12-21 | 1997-12-30 | Palumbo; Gino | Thermomechanical processing of metallic materials |
| JP4068626B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2008-03-26 | 日鉱金属株式会社 | 電子材料用Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃｏ−Ｃｒ系銅合金及びその製造方法 |
| JP5028657B2 (ja) * | 2006-07-10 | 2012-09-19 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 異方性の少ない高強度銅合金板材およびその製造法 |
| JP5261691B2 (ja) * | 2008-10-30 | 2013-08-14 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | プレス打ち抜き性に優れた銅基合金およびその製造方法 |
| JP5476149B2 (ja) * | 2010-02-10 | 2014-04-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 強度異方性が小さく曲げ加工性に優れた銅合金 |
| TWI499067B (zh) | 2010-03-17 | 2015-09-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Interconnects for metal tape and solar collectors |
| JP4857395B1 (ja) * | 2011-03-09 | 2012-01-18 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金及びその製造方法 |
| JP5610643B2 (ja) | 2012-03-28 | 2014-10-22 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金条及びその製造方法 |
| JP6196512B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2017-09-13 | Ｊｘ金属株式会社 | 放熱性及び繰り返し曲げ加工性に優れた銅合金板 |
| CN106460099B (zh) * | 2014-05-30 | 2020-03-17 | 古河电气工业株式会社 | 铜合金板材、由铜合金板材构成的连接器和铜合金板材的制造方法 |
| CN106661673A (zh) * | 2014-07-09 | 2017-05-10 | 古河电气工业株式会社 | 铜合金板材、连接器以及铜合金板材的制造方法 |
-
2016
- 2016-03-31 JP JP2016070077A patent/JP6355671B2/ja active Active
-
2017
- 2017-02-16 TW TW106104996A patent/TWI625403B/zh active
- 2017-03-09 KR KR1020170029935A patent/KR101943191B1/ko active IP Right Grant
- 2017-03-31 CN CN201710206398.8A patent/CN107267805B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101943191B1 (ko) | 2019-01-28 |
| CN107267805A (zh) | 2017-10-20 |
| CN107267805B (zh) | 2018-12-25 |
| TWI625403B (zh) | 2018-06-01 |
| JP6355671B2 (ja) | 2018-07-11 |
| TW201736612A (zh) | 2017-10-16 |
| JP2017179511A (ja) | 2017-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6152212B1 (ja) | Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金板材 | |
| KR102009755B1 (ko) | 구리합금선재 및 그 제조방법 | |
| JP6076724B2 (ja) | 銅合金材料およびその製造方法 | |
| KR101613914B1 (ko) | 우수한 내피로특성을 가지는 Ｃｕ―Ｍｇ―Ｐ계 구리합금판 및 그 제조방법 | |
| JP6155405B2 (ja) | 銅合金材料およびその製造方法 | |
| TWI429768B (zh) | Cu-Co-Si based copper alloy for electronic materials and method for producing the same | |
| JP5610643B2 (ja) | Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金条及びその製造方法 | |
| JP6719316B2 (ja) | 放熱部材用銅合金板材およびその製造方法 | |
| JP2011117034A (ja) | 銅合金材料 | |
| KR20120054099A (ko) | 전자 재료용 Ｃｕ-Ｎｉ-Ｓｉ-Ｃｏ 계 구리 합금 및 그 제조 방법 | |
| KR101943191B1 (ko) | Cu-Ni-Si 계 구리 합금조 및 그 제조 방법 | |
| KR20150126064A (ko) | 전자 재료용 Cu-Co-Si 계 합금 | |
| JP6074244B2 (ja) | Ａｇ基合金からなるプローブピン用材料、プローブピン、プローブピンの製造方法 | |
| KR102185586B1 (ko) | Cu-Ni-Si계 구리 합금조 | |
| KR102349545B1 (ko) | 구리 합금 선봉재 및 그 제조 방법 | |
| JP2016176106A (ja) | 電子部品用Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｓｉ合金 | |
| JP2016176105A (ja) | 電子部品用Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｓｉ合金 | |
| JP2017071811A (ja) | 電子部品用Ｃｕ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｓｉ合金 | |
| JP2013082968A (ja) | 銅合金板条およびその製造方法 | |
| JP2013040384A (ja) | 軟質希薄銅合金を用いた配線材及び板材 | |
| TW202332785A (zh) | 電子材料用銅合金以及電子部件 | |
| JP2019203202A (ja) | 電子部品用Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｓｉ合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |