SE458450B - Kopparlegering med krom, titan och kisel samt anvaendning av denna foer elektronikdetaljer - Google Patents

Description

458 450 10 15 20 25 30 dels en tillfredsställande förbindníng mellan de s k bind- níngstrådarna och halvledarbäraren. dels. on erforderligt för de fortsatta bearbetningsstegen. en god galvanisk eller kemisk ytförâdlingsbarhet.

För det nämnda användningsfallet har hittills i stor utsträck- ning använts bl a järn-nickel-legeringar eller koppar-lege- ringar. såsom exempelvis CuFe2P (C 19400) eller CuFeSnP (C 19520). Även vid de nämnda kopparlegeringarna lämnar i synner- het den elektriska ledningsförnågan och till följd av den rela- tivt höga legeringsandelen. som delvis medför ej önskade grova utfällningar. även materialens homogenitet mycket övrigt att önska.

För anslutningsdelar inom bilelektrotekniken krâvs_på grund av den höga strömbelastningen ett material med så hög elektrisk och termisk ledningsförmåga som möjligt vid samtidigt hög håll- fasthet och därmed tillräcklig mekanisk stabilitet samt gent- emot mässinglegeringar förbättrad korrosionsbeständighet- Där- utöver bör materialet kunna framställas till låga kostnader.

Till grund för uppfinningen ligger därför uppgiften att ange en kopparlegering. som i synnerhet för de nämnda användnings- områdena uppvisar särdeles gynnsamma egenskaper vid jämförelse- vis lågt pris.

Uppgiften löses enligt uppfinningen genom en koppar-krom-titan- -kisel-legering. som kännetecknas av att den består av 0.1 - O,5% krom 0.05- 0.5: titan 0.01- 0.1! kisel resten koppar och a - vanliga föroreningar (procentsatserna är därvid beräknade på vikten).

De fördelaktiga egenskaperna hos legeringen enligt uppfinningen kommer att förklaras närmare i det följande ned ledning av_ett utföringsexempel. Legeringen är dessutom prisvärd på grund av 10 15 20 25 30 __35 458. 450 den ringa halten relativt billiga legeringselement och den enkla framställningen.

Av DE-OS 17 58 055 kan visserligen en legering med 0.3-7% krom och/eller titan och 0.1-3% kisel härledas. men fackmannen får därav ej något uppslag att sänka kiselhalten under 0,11. Sådana låga kiselhalter ansågs hittills snarare vara ofördelaktiga för egenskapskombinatíonerna hos denna legeringsgrupp.

Genom Us-patentskriften 2 189 198 är vidare visserligen en koppar-krom-titan-kisel-legering med ca 0.1-0.63 kron. ca 0,6-1.5t titan och 0.1-0,62 kisel känd; dock erhålles där sär- deles goda resultat med en titanhalt av ca 1%, varför det inte var särskilt närliggande att välja en titanhalt under 0,62.

Enligt en speciell utföringsform av föreliggande uppfinning en- ligt krav 2 består kopparlegeringen av 0.15-0.41 krom; 0.1-0,4: titan: 0,02-0,07% kisel; resten koppar.

Endast vid de enligt krav 1 och 2 angivna nängdandelarna uppnår man genom kombination av de i dessa krav nämnda elementen de för Leadframe-materialen optimala egenskaperna.

Tillsatser av nickel. tenn. järn. kobolt för sig eller i kom- bination enligt krav 3 är tillrådliga.

Koppar-krom-titan-kisel-legeringen enligt uppfinningen används företrädesvis som material för elektroniska byggdelar. i syn- nerhet halvledarbärare för transistorer. integrerade kopplingar e dyl och för delar inom bilelektrotekniken.

Uppfinníngen skall förklaras närmare med ledning av följande utföringsexempel: - 2 Tabell 1 visar sammansättningen av två legeringar enligt upp- finningen (nr 1.2) sant en titanfri jänförelselegering (nr 3): 458 450 10 15 20 25 30 gaggll l: Provens sammansättning (uppgifter i viktprocent) 2r9!2eLe25n;nq Q; ii âi gg 1 0.33 0.10 0.05 test 2 0.30 o.ov o.os rest 3 o.21 e.p. o.1o res: e.p.=ej påvisbar Legeringarna 1.3 framställdes laboratoriemässiqt på följande sätt: I en Tammann-ugn smältes katod-koppar vid ca 1200°C under trä- kolstäckning. Därefter sattes legerinqselementen krom och kisel resp krom. kísel och_títan i form av lämpliga förlegerinqar till smältan. Förlegerinqarna innehöll 9.453 krom. 10,052 kisel och 28,0% titan i ren form. Sedan leqeringselementen fullstän- diqt upplösts, hälldes smältan i en järnkokill av dimensionen 2SxS0x100 mm. Därefter homogeniserades gjutgodsblocken vid 9oo°c/1 h och kyldes kontinuerligt i luft. Efter kallvalsning på en me11an:joax1ex av 0.75 mm följde en glödgninšsbénanaling vid 500°C/1 h samt etsning i utspädd svavelsyra för avlägsnande av glödskiktet. Efter en slututvalsning med 60% fastställdes draqhâllfastheten. halvhärdninqstemperaturen. Vicker-hårdheten och den elektriska ledningsförmägan.

Dessutom provades samma egenskaper vid driftmässigt varm- och kallvalsat bandmaterial av legeringen 2 enligt uppfinningen efter en slututvalsning med 66%.

Provens mekaniska och elektriska egenskaper är sammanställda i tabell 2. tillsammans med de motsvarande värdena för lege- ringarnaïífån teknikens ståndpunkt. vilka hämtats från littesa- turen (jfr. exempelvis firnaskriften "Leadfrane Materials from Tamaqaua“ (1983). 1 synnerhet sid 3.4.10 från firman Tanaqawa Metal G Hachinery Co.. Ltd.). 10 15 20 25 30 458 450 2a§gll_;; Elektriska och mekaniska egenskaper (Tillstånd hårt; 60% kallformat. bandtjocklek 0.3 mm) Prov- (UNS- Draghåll- Ha1vhärd~ Vicker- Elektrisk beteck- beteck- fasthet ningstem- hårdhet lednings- ning ning) peratur förmåga 2 (N/mm ) TH(°C) HV (i IACS) 1 540 440 155 76 2*) 590 440 175 75 CuFe2P (C19400) 480 400 145 65 CuFeSnP (C19520) 540 450 165 48 CIJZIIIS (C23000) 450 380 135 37 3 460 360 140 63 * 66% kallformningz bandtjocklek: 0.25 mm Det visar sig. att legeringarna 1 och 2 enligt uppfinningen har en betydligt högre ledningsförnåga än legeringarna enligt tek- nikens ståndpunkt. varvid i synnerhet legeringen 2 uppnår även oöverträffade hâllfasthets- och hårdhetsvärden.

En jämförelse av värdena på legeringarna 1 och 2 enligt upp- finningen med värdena på den titanfria legeringen 3 visar vi- dare det gynnsamma inflytandet av titantillsatsen till en kop- par-krom-kisel-legering.

De utmäfkta mekaniska och elektriska egenskaperna hos lege~._ ringen enligt uppfinningen framstår genon extreut fina och ho- mogent i kopparnatrisen fördelade fällningar av de deltagande legeringselementen krom. titan och kisel. Bilden visar struk- turen hos leqeringen 2 enligt uppfinningen i starttillståndet vid en förstoring av 1000:1. Därav fralgår att de mycket små A458 450 10 15 20 25 30 35 utfällningspartiklar. som ökar hållfastheten och lednings- förmâgan. föreligger i storleksordningen lum och därunder.

Denna gynnsamma utfällningskarakteristik uppnås utan den vid utfällningsbildande legeringar brukliga speciella värmebehand- lingen med vattenstörtkylníng och efterföljande anlöpning. Den utformas vid det för naturhârda kopparlegeringar brukliga fram- ställningssättet. som kännetecknas av stegen uppvärmning. varm- omformning. kylning i luft. kallvalsning och mellanglödgning växelvis. Legeringen uppvisar därför väsentliga framställnings- tekniska fördelar gentemot de hittills kända koppar-krom-kisel- resp koppar-krom-titan-legeringarna.

Utan egenskapsförluster kan detta förenklade och därmed hil- lígare framställninqssätt (utan störtkylningsbehandling) endast uppnås med den i legeringarna enligt uppfinningen förhanden- varande kombinationen av legeringselementen och deras låga hal- ter. Vid högre andelar av legeringselementen krom. titan och kisel än vid legeringen enligt uppfinningen försämras minst en av de nämnda egenskaperna, vanligen dock flera egenskaper sam- tidigt.

En egenskap hos legeringen enligt uppfinningen, som särskilt skall framhållas. är den goda böjbarheten. Även i valshârt tillstånd är det vid högsta hållfastheter och hårdheter möjligt att ännu erhålla skarpkantade 90°-höjningar såväl vinkelrätt som parallellt med valsriktningen utan sprickbildning. Däremot uppvisar koppar-krom-kise1- och koppar-krom-titan-1egeringar av den tidigare kända sammansättningen ett tydligt sämre böj- förhällande. För den utmärkta böjharheten hos legeringarna en- ligt uppfinningen svarar likaledes de fina och homogent förde- lade utfâllningspartiklarna. eftersom dessa tydligen fördröjer resp förhindrar en sprickfortplantning i bandets inre. Metalle- grafiska undersökningar har visat. att en rispa. som bildas. inte rör sig vidare vinkelrätt not bandytan utan onhöjes unge- får parallellt med bandytan. så att endast en viss_ärrighet men ingen äkta spricka bildas. Detta böjförhållande är i synnerhet av stor betydelse vid s k ytnonterade byggelement 458 450 (SMD) = surface-mounted devices. eftersom anslutningsbenen bö- jes skarpkantat och därefter om möjligt ej längre skall visa någon återfjädrinq. ß! I

Claims (4)

458 10 15 450 S* Patentkrav

1. Koppar-krom-titan-kisel-legering, k ä n n e t e c k n a d av att den består av 0,1-0,5% krom; 0,05-0,5% titan; 0,01-0,1% kisel; resten koppar och vanliga föroreningar, såsom eventuellt 0,1-0,5% nickel, tenn, järn och/eller kobolt.

2. Kopparlegering enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den består av 0,15-0,4% krom; 0,1-0,4% titan; 0,02-0,07% ki- sel; resten koppar.

3. Kopparlegering enligt krav 1 eller 2, n a d k ä n n e t e c k - av att den totalt innehåller 0,1-0,5% nickel, tenn, järn och/eller kobolt.

4. Användning av en kopparlegering enligt kraven 1 terial för elektroniska byggdelar, - 3 som ma- i synnerhet halvledarbärare för transistorer, integrerade kopplingar e.dyl. och delar för bilelektroteknik.