WO2008041584A1 - Plaque en alliage de cuivre pour composants électriques et électroniques - Google Patents

Plaque en alliage de cuivre pour composants électriques et électroniques Download PDF

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WO2008041584A1
WO2008041584A1 PCT/JP2007/068670 JP2007068670W WO2008041584A1 WO 2008041584 A1 WO2008041584 A1 WO 2008041584A1 JP 2007068670 W JP2007068670 W JP 2007068670W WO 2008041584 A1 WO2008041584 A1 WO 2008041584A1
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plate
alloy plate
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Yasuhiro Aruga
Ryoichi Ozaki
Yosuke Miwa
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Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho
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Definitions

  • the present invention relates to (1) a Cu-Fe-P copper alloy sheet having high strength and improved oxide film adhesion in order to cope with package cracking and peeling problems. ) Cu-Fe-P copper alloy sheet with high strength and excellent bending workability, (3) Cu-Fe-P system with high strength and excellent stamping performance during stamping And (4) a Cu-Fe-P-based copper alloy sheet having high strength and excellent mating properties.
  • the copper alloy plate of the present invention is suitable as a material for a lead frame for a semiconductor device.
  • Cu—Fe—P based copper alloy containing Fe and P has been generally used as a copper alloy for a semiconductor lead frame.
  • These Cu-Fe-P-based copper alloys include, for example, copper alloys containing Fe: 0.05-0.15% and P: 0.025-0.040% (C19210 alloy), Fe: 2 Examples include a copper alloy (CDA194 alloy) containing 1—2.6%, P: 0.015—0.15%, and Zn: 0.05—0.20%.
  • CDA194 alloy copper alloy
  • These Cu-Fe-P copper alloys are superior in strength, conductivity and thermal conductivity among copper alloys when intermetallic compounds such as Fe or Fe-P are precipitated in the copper matrix. Therefore, it is widely used as an international standard alloy.
  • lead frames used in semiconductor devices have become smaller in cross-sectional area, resulting in greater strength, conductivity, Thermal conductivity is required.
  • copper alloy plates used in lead frames used in these semiconductor devices are also required to have higher strength and thermal conductivity.
  • plastic packages of semiconductor devices are made of semiconductors by thermosetting resin.
  • Packaging power for chip sealing This is the mainstream because of its economy and mass productivity. These packages are becoming thinner with the recent demand for smaller electronic components.
  • the semiconductor chip is soldered or brazed to the lead frame by heat bonding with Ag paste or the like, or through a plating layer of Au, Ag, or the like. . Then, after that, resin sealing is performed, and after the resin sealing is performed, the outer lead is generally covered with an electric fitting.
  • the problem of the package 'crack and peeling is the force caused by the poor adhesion between the resin and the die pad.
  • the lead frame base material is subjected to various heating processes for the manufacture of the plate and the production of the lead frame. For this reason, an oxide film having a thickness of several tens to several hundreds nm is formed on the surface of the base material before plating with Ag or the like. Since the copper alloy and the resin are in contact with each other through the oxide film on the die pad surface, the separation of the oxide film from the lead frame base material leads to the separation of the resin and the die pad, and the lead frame base material. The adhesion of the resin to the resin is significantly reduced.
  • the heating temperature in the various heating processes for the production of copper alloy plates and lead frames is becoming higher and higher in order to improve productivity and efficiency.
  • the lead frame manufacturing process it is required to perform heat treatment after press working at a higher temperature and in a shorter time.
  • the oxide film formed on the lead frame base material has a higher heating temperature than that of the previous oxide film generated by low temperature heating due to problems such as densification. It has a new problem that it is easier to peel off from the frame base material.
  • Patent Document 1 proposes by controlling the crystal orientation of the copper alloy electrode surface layer. That is, in Patent Document 1, the crystal orientation of the extreme surface evaluated by the XRD thin film method of the lead frame base copper alloy is! / And the ⁇ 100 ⁇ peak intensity ratio to the ⁇ 111 ⁇ peak intensity is 0. 04 or less has been proposed to improve oxide film adhesion.
  • the force S including all lead frame base copper alloys, and the Cu-Fe-P-based copper alloys that are substantially exemplified have a high Fe content of 2.4% or more. Only Cu-Fe-P copper alloys.
  • Patent Documents 2 and 3 focusing on the surface roughness of the Cu-Fe-P copper alloy sheet, the centerline average roughness Ra in the surface roughness measurement is 0 ⁇ 2 111 or less, the maximum height It has been proposed to improve the oxide film adhesion by setting 13 ⁇ 411 & to 1.5 111 or less. More specifically, in Patent Documents 2 and 3, the control of the surface roughness is controlled by the type of cold rolling roll (surface roughness).
  • the ratio of the X-ray diffraction intensity 1 (200) of the (200) plane to the X-ray diffraction intensity 1 (220) of the (220) plane of the copper alloy plate is 1 (200) / 1 ( 22 0) is 0.5 or more and 10 or less, or Cube orientation density: D (Cube orientation) Force or more and 50 or less, or Cube orientation density: D (Cube orientation) And azimuth density in the S direction: D (S azimuth) ratio: D (Cube azimuth) / D (S azimuth) is proposed to be 0.1 or more and 5 or less (Patent Document 6) reference).
  • these high-strength copper alloy plates are also required to be workable into the lead frame having a small cross-sectional area. Specifically, since the copper alloy plate is stamped into the lead frame, the copper alloy plate is required to have excellent press punchability. This requirement applies to applications other than lead frames, where copper alloy sheets are processed by stamping.
  • the means for improving press punchability has conventionally been to control chemical components such as the addition of trace amounts of Pb, Ca and the like, and the dispersion of compounds that are the starting point of fracture.
  • Means for controlling the crystal grain size and the like have been widely used.
  • Patent Document 8 includes Fe: 0.005 to 0.5 wt%, P: 0.005—0.2 wt%, and if necessary, ⁇ : 0 ⁇ 01 to 10 wt%, Sn: 0.0 A Cu—Fe—P based copper alloy sheet comprising any one or both of! To 5 wt%, the balance being Cu and inevitable impurities is disclosed.
  • press punchability is improved by controlling the degree of integration of the crystal orientation of this copper alloy plate (special feature). See Permissible Literature 8).
  • this integration degree control is performed by ⁇ 200 ⁇ , ⁇ 311 ⁇ planes on the plate surface as the copper alloy plate recrystallizes and the crystal grain size of the structure increases. This is done by utilizing the fact that the accumulation rate of ⁇ 220 ⁇ faces increases when rolling. Characteristically, with respect to the ⁇ 200 ⁇ and ⁇ 311 ⁇ planes, the stamping performance is improved by increasing the accumulation ratio of ⁇ 220 ⁇ planes on the plate surface. More specifically, the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane on this plate surface is 1 [200], the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 311 ⁇ plane is 1 [311], from the ⁇ 220 ⁇ plane. Assuming that the X-ray diffraction intensity is 1 [220], this satisfies the following equation: [1 [200] +1 [311]] / 1 [220] ⁇ 0.4.
  • Patent Documents 6 and 7 described above describe copper alloy plates with improved press punchability (see Patent Documents 6 and 7).
  • Patent Document 9 proposes that 1 (20 0) / I (110) be 1.5 or less in order to improve the flexibility of the Cu-Fe-P-based copper alloy sheet. ! /, Ru (see Patent Document 9).
  • these high-strength copper alloy plates are subjected to press punching (stamping), bending, and the like, and then subjected to plating such as Ag to form a semiconductor lead frame.
  • the surface of the plating layer such as Ag is partially (locally) formed on the surface of the plating layer using a microscope, as indicated by the arrows in Fig. 3 (SEM photo for drawing substitute, 500 times). There are cases where abnormal precipitation of observation occurs as protrusions. If this plating occurs abnormally, bonding failure may occur and the semiconductor lead frame cannot be used.
  • This abnormal precipitation of the metal is currently caused by coarse inclusions (acid This is presumed to be caused by surface defects such as coarse pores caused by hydrogen remaining on the surface of the final product plate.
  • surface defects such as coarse inclusions (crystallized oxides) or coarse pores caused by hydrogen exist on the surface of the final product plate immediately below the part where the plating is abnormally deposited. Because it remains.
  • the copper alloy plate contains Fe: l. 5 to 2.3% by weight or ⁇ : 0 ⁇ 015—0.045% by weight, and a relatively large amount of Fe and P. It has been proposed to improve the tackiness (Patent Document 11). Patent Document 11 also proposes that C is contained in a relatively large amount of 10 to 100 ppm to prevent intergranular cracking.
  • Patent Document 1 JP 2001-244400 A
  • Patent Document 2 JP-A-2-122035
  • Patent Document 3 JP-A-2-145734
  • Patent Document 4 JP-A-6-235035
  • Patent Document 5 JP 2001-279347 A
  • Patent Document 6 JP 2002-339028
  • Patent Document 7 JP-A 2000-328157
  • Patent Document 8 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-328158
  • Patent Document 9 JP 2006-63431 Koyuki
  • Patent Document 10 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-260442
  • Patent Document 11 Japanese Patent No. 2962139
  • the substantial Fe content of the Cu-Fe-P-based copper alloy in Patent Document 1 is more than at least 2.4% by mass as described above.
  • the technique of Patent Document 1 may not be effective in improving the oxide film adhesion of a Cu—Fe—P copper alloy having a high Fe content.
  • the adhesion of the Cu-Fe-P-based copper alloy in Example 1 with an Fe content of 2.41% is 633K (360 ° C ).
  • Patent Document 1 the technique of Patent Document 1 is applied as it is to a Cu-Fe-P-based copper alloy whose strength is increased by a composition in which the Fe content is substantially reduced to 0.5% or less.
  • the oxide film adhesion required for the above-described lead frame cannot be obtained.
  • the oxide film adhesion of the oxide film generated by heating at a higher temperature which is the object of the present invention described above, is as described later.
  • the centerline average roughness Ra was set to 0 ⁇ 2111 or less and the maximum height 13 ⁇ 411 & was set to 1.5111 or less.
  • a large difference in the oxide film adhesion performance was unexpectedly generated.
  • factors (factors) other than the centerline average roughness Ra and the maximum height Rmax are greatly involved. This means that unless this element (factor) is controlled, the oxide film adhesion of the oxide film generated by heating at a higher temperature than the target of the present invention cannot be improved.
  • microstructure control means such as crystal grain refinement as described in Patent Documents 4 and 5 above, control of the dispersion state of crystals and precipitates, and
  • texture control means such as Patent Documents 6 and 7 described above, bending workability cannot be sufficiently improved with respect to severe bending work such as close contact bending or 90 ° bending after notching.
  • Patent Document 10 the means for improving the bending workability of the copper alloy plate as described in Patent Document 10 cannot improve the required press punchability.
  • the object of Patent Document 10 is a Cu-Ni-Si based copper alloy (corson alloy) having a 0.2% resistance to 100 MPa resistance level and a conductivity of 40% IACS level, and the Cu-Fe-P system of the present invention.
  • the alloy system and properties are completely different from copper alloys.
  • bending workability and press punchability are characteristics that are completely different from each other. When the ratio of uniform elongation to total elongation is 0.5 or more as in Patent Document 10, the present invention will be described later.
  • the press punchability of Cu-Fe-P copper alloys decreases.
  • Patent Document 11 surface defects such as pores caused by hydrogen that cause abnormal precipitation of the above-described plating are not a problem, and abnormal precipitation of plating due to this cannot be prevented.
  • Patent Document 11 in the copper plate manufacturing process, an Fe-C master alloy is added to the molten metal stream so as to contain a large amount of C in a range of 10 to! OOppm.
  • C scatters and immediately scatters when it is added to the molten metal, it is usually very difficult to contain C in the molten metal in an amount of 10 ppm or more.
  • the knowledge of the present inventors in the case of Cu—Fe—P based copper alloys, as described later, when a large amount of C is contained, abnormal precipitation of the metal is promoted.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and its purpose is to increase the strength and excellent oxide film adhesion of an oxide film generated by heating at a higher temperature.
  • the aim is to provide a Cu-Fe-P copper alloy sheet that is compatible.
  • Another object of the present invention is to provide a Cu—Fe—P based copper alloy sheet having both high strength and excellent bending workability.
  • Another object of the present invention is to provide a Cu—Fe—P based copper alloy sheet that achieves both high strength and excellent press punchability.
  • Another object of the present invention is to provide a Cu—Fe—P-based copper alloy sheet that achieves both high strength and excellent tackiness to prevent abnormal precipitation of plating.
  • the gist of the copper alloy sheet for electrical and electronic parts of the present invention is mass%, Fe: 0.01-01.50%, P: 0. O l-O. 15 %, And the balance Cu and inevitable impurities, and the center line average roughness Ra in the surface roughness measurement according to JIS B0601 method of this copper alloy sheet is 0.2 111
  • the maximum height 13 ⁇ 411 £ is 1.5 ⁇ m or less
  • the kurtosis (kurtosis) Rku of the roughness curve is 5.0 or less.
  • the length of the copper alloy plate in the direction parallel to the rolling direction is preferably 0.3 or more.
  • the copper alloy plate for electric and electronic parts according to the present invention has a tensile elastic modulus obtained by a tensile test of a test piece obtained by collecting the copper alloy plate with the plate width direction orthogonal to the rolling direction as the longitudinal direction. While exceeding 120 GPa, the ratio of uniform elongation to total elongation, uniform elongation / total elongation is preferably less than 0.50.
  • the copper alloy plate for electrical and electronic parts of the present invention may further contain: 3 to 15 111, and O: 40 ppm or less, H: l. Oppm or less, respectively. preferable.
  • the copper alloy sheet of the present invention further comprises 0.005 to 5.0% Sn by mass, or for improving the heat-resistant peelability of solder and Sn plating. Furthermore, 0.005 to 3.0% Zn in mass% may be contained.
  • the copper alloy sheet of the present invention is preferably further restricted to S: 20 ppm or less and Pb: 20 ppm or less.
  • the copper alloy sheet of the present invention preferably has a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness of 150 Hv or more.
  • the copper alloy sheet of the present invention may further contain 0.0001 to 1.0% in total of one or more of Mn, Mg, and Ca in mass%.
  • the copper alloy sheet of the present invention further comprises, in mass%, one or more of Zr, Ag, Cr, Cd, Be, Ti, Co, Ni, Au, and Pt in a total of 0.001- 1. You may contain 0%.
  • the copper alloy sheet of the present invention further comprises, by mass%, one or more of Mn, Mg, and Ca in a total of 0.0001 to 1.0%, Zr, Ag, Cr, Cd, One, two or more of Be, Ti, Co, Ni, Au, and Pt are included in a total of 0.001 to 1.0%, and the total content of these elements is 1.0. It may be contained as% or less.
  • the copper alloy sheet of the present invention further comprises Hf, Th, Li, Na, K, Sr, Pd, W, S, Si, C, Nb, Al,
  • the content of V, Y, Mo, Pb, In, Ga, Ge, As, Sb, Bi, Te, B, and Misch methanol is preferably 0.1% by mass or less in total of these elements. .
  • the gist of the copper alloy plate for electric and electronic parts of the present invention is, in mass%, Fe: 0.01-10.5%, P: 0.01-01.
  • the gist of the copper alloy plate for electrical and electronic parts of the present invention is, in mass%, Fe: 0.01-10.5%, P: 0.01-01.
  • the tensile modulus of elasticity exceeds 120 GPa, as determined by the tensile test of specimens each containing 15%, the balance being Cu and unavoidable impurities, and taking the sheet width direction perpendicular to the rolling direction as the longitudinal direction.
  • the ratio of uniform elongation to total elongation, uniform elongation / total elongation is less than 0.50.
  • the gist of the copper alloy plate for electric and electronic parts of the present invention is as follows: the mass is 0 / o, Fe: 0.01-0.50%, P: 0.01- 0.1%, C: 3 to; each containing 15 ppm, O: 40 ppm or less, H: l. Oppm or less, respectively.
  • the copper alloy plate of the present invention can be applied to various electric and electronic parts, but is particularly preferably used for a semiconductor lead frame which is a semiconductor part.
  • the copper alloy sheet of the present invention has a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness of 15 OHv or more as a measure for increasing the strength.
  • the electrical conductivity of the copper alloy plate correlates with the strength of the plate. Even in the present invention, although the electrical conductivity inevitably decreases as the strength increases, there is no problem in practical use. Therefore, the high conductivity referred to in the present invention means that the conductivity is relatively high for high strength.
  • the oxide film is formed by controlling the kurtosis (kurtosis) Rku of the roughness curve of the Cu-Fe-P copper alloy sheet having an oxide film formed by heating at a higher temperature and higher strength. Improve adhesion.
  • the kurtosis (kurtosis) Rku of the roughness curve is a well-known one defined in JIS B0601 for surface roughness measurement, as shown in the formulas described later. Show the sharpness of the curve Z (X)!
  • Fig. 1 (a) when Rku is larger than 5.0, the concave / convex curve of the surface roughness (curve of rolling circle waviness curve Z (X)) is sharp. ! /, Ru, or a steep curve.
  • FIG. 1 (b) when Rku is as small as 5.0 or less as in the present invention, the surface roughness uneven curve (rolling circle waviness curve Z (x) curve) ) Is relatively round or smooth.
  • the roughness curve of the surface roughness (curve of rolling circle waviness curve Z (X)) is relatively rounded with Rku of 5.0 or less in this way!
  • the one with a smooth curve can improve the adhesion of the oxide film formed by heating the Cu-Fe-P copper alloy sheet at a higher temperature.
  • the anchor effect is more pronounced when the roughness of the surface roughness is sharp or has a steep curve as shown in Fig. 1 (a) where Rku exceeds 5.0. Demonstrate the oxide film It seems to improve the adhesion.
  • the reason why the roughness of the surface roughness shown in Fig. 1 (b) is relatively rounded or has a smooth curve is lower than that of the Cu-Fe-P copper alloy sheet at higher temperatures. Whether the oxide film adhesion of the oxide film produced by heating can be improved is currently unknown.
  • the kurtosis of the roughness curve of a copper alloy plate having a Cu-Fe-P-based composition can be obtained without increasing other contents of Fe and causing other problems as in the prior art. (Sharpness) With simple means of controlling Rku, it is possible to improve the adhesion of the oxide film produced by heating the Cu-Fe-P copper alloy sheet at higher temperatures.
  • the kurtosis (kurtosis) Rku of the roughness curve of the copper alloy plate in the present invention is a technical element independent of the center line average roughness Ra and the maximum height Rmax. That is, as in the above-mentioned conventional patent documents 2 and 3, even when the center line average roughness Ra is 0.2 m or less and the maximum height Rmax is 1.5 in or less and the copper alloy plate surface is smoothed, In some cases, Rku exceeds 5.0, and in other cases, Rku is below 5.0.
  • the r value in the direction parallel to the rolling direction of the Cu-Fe-P-based copper alloy sheet is set to a constant value of 0.3 or more and a tensile strength of 500 MPa or more. Even a high-strength copper alloy plate can improve the bending workability.
  • the r value is improved and the bending resistance is improved even for high strength steel plates and aluminum alloy plates. is there.
  • copper alloys, especially Cu-Fe-P-based copper alloy sheets it has not always been known to improve bending workability by focusing on the r value.
  • the Cu-Fe-P-based copper alloy sheet which has a large limit in the content of the solid solution strengthening element, inevitably requires cold rolling. It must be done by increasing the amount of work hardening by strong processing due to the increased processing rate.
  • the r value of the Cu-Fe-P-based copper alloy plate is improved, and the bending workability is improved even for a high-strength copper alloy plate.
  • the r value also called the plastic strain ratio, indicates the rate of reduction of the material width and thickness in the tensile test of materials such as Cu-Fe-P copper alloy sheets!
  • the ratio of the reduction of the plate thickness to the reduction of the plate width of the material is small! /, And the r value becomes large.
  • the bending workability also becomes better as the ratio of the reduction of the plate thickness to the reduction of the plate width of the material is smaller. Therefore, as a material such as a Cu-Fe-P copper alloy plate, the r value is larger. However, the bending workability that is difficult to break is improved.
  • the correlation between the bending workability and the r value is an index representing the plastic anisotropy as is well known, and has a close relationship with the crystal orientation distribution density. It is supported by having it.
  • the r value in the direction parallel to the rolling direction of the Cu-Fe-P copper alloy sheet is set to a certain value of 0.3 or more. And even if it is a high-strength copper alloy plate with a tensile strength of ⁇ OOMPa or more, it improves the bending workability.
  • the Cu-Fe-P-based copper alloy sheet having a tensile strength of 500 MPa or higher is required for tensile elasticity that is obtained by a tensile test that is not performed by texture control such as Patent Documents 6 and 8. It has been found that tensile properties such as the ratio and the ratio of uniform elongation to total elongation have a great influence on press punchability.
  • these tensile properties specified in the present invention are naturally greatly influenced by the composition of the Cu-Fe-P copper alloy sheet, but are also greatly affected by the manufacturing method and conditions. It is not determined only by the composition. That is, these tensile properties defined in the present invention are, as described later, the Cu-Fe-P copper alloy sheet, the homogenization heat treatment or heat treatment before hot rolling, the water cooling start temperature after hot rolling, the intermediate It is greatly affected by the manufacturing method and conditions such as annealing temperature and plate feed speed during final continuous annealing.
  • the tensile properties defined in the present invention must be continuous annealing in which a plate (coil) obtained by batch-type final annealing is processed while being continuously passed through the furnace. It is difficult to obtain.
  • the tensile elastic modulus, uniform elongation, and total elongation is defined by its tensile properties such as
  • the present invention is characterized by containing a very small amount of carbon (C) as an absolute amount, although the content is more than the amount naturally mixed in a Cu-Fe-P-based copper alloy plate.
  • the action of the contained carbon suppresses the aggregation of oxygen (O) and hydrogen (H) present in the Cu-Fe-P-based copper alloy plate, thereby preventing the origin of inclusions and pores. increase. Then, the size of the inclusions and pores to be generated is miniaturized to prevent these inclusions and pores from becoming the starting point (cause) of the above-described abnormal precipitation of the plating. As a result, the Cu-Fe-P-based copper alloy sheet achieves both high strength and excellent tackiness to prevent abnormal precipitation of plating.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing a kurtosis (kurtosis) Rku of a roughness curve in a copper alloy plate surface roughness defined in the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method for measuring the shearing area ratio.
  • FIG. 3 is a drawing-substituting photograph of the copper alloy sheet surface showing abnormal precipitation of plating.
  • the center line average roughness Ra in the surface roughness measurement according to the JIS B0601 method is 0.2 111 or less.
  • the maximum height Rmax is 1.5 m or less.
  • the center line average roughness Ra is 0.1 ⁇ m or less, and the maximum height Rmax is 1. O ⁇ m or less.
  • the surface conforming to the JIS B0601 method is used.
  • the kurtosis (kurtosis) Rku of the roughness curve is 5.0 or less.
  • Rku exceeds 5.0, it is not possible to improve the oxide film adhesion of the oxide film produced by heating the Cu-Fe-P copper alloy sheet at a higher temperature.
  • Rku is 4.5 or less.
  • Roughness of kurtosis (kurtosis) of roughness curve Rku is the mean square of rolling circle waviness curve Z (x) at reference length lr of the surface of the measurement object as shown in the following formula in JIS B0601. , Defined as the root mean square divided by the fourth power of Rq.
  • this Rku represents the average parameter of the height direction feature of the surface roughness unevenness curve (rolling circle waviness curve Z (x)).
  • the centerline average roughness Ra which is widely used as an index of surface roughness, is the average of the height of amplitude in the height direction in terms of the surface roughness unevenness curve in FIG.
  • the parameter, the maximum height Rmax is a parameter of the maximum height of the amplitude in the height direction. Therefore, the Rku force of the present invention is an independent value regardless of the centerline average roughness Ra and the maximum height Rmax, and as shown in Figs. 1 (a) and (b), even if Ra and Rmax are the same, It is understood that Rku is very different.
  • JIS B0601 expresses the average parameters of the features in the height direction.
  • Pku Cross-curve kurtosis (kurtosis)
  • Wku Wavy curve kurtosis (kurtosis) )and so on.
  • Pku and Wku have less correlation with the oxide film adhesion of the oxide film produced by heating the Cu_Fe 2 -P based copper alloy plate at a higher temperature than the Rku of the present invention.
  • Rku is selected and defined from the average parameter of the surface roughness (curve) in the height direction.
  • the Cu-Fe-P-based copper alloy sheet surface is first controlled at a physical treatment level such as the surface roughness control of the rolling roll with a center line average roughness Ra of 0.2. Control 111 or less and maximum height Rmax to 1.5 or less 111. In addition, as will be described later, Rku is reduced to 5.0 or less by a cleaning process involving chemical etching.
  • the r value in the direction parallel to the rolling direction of the copper alloy sheet is preferably 0.3 or more.
  • the r value is 0.3 or more, in addition to the above characteristics, a copper alloy sheet having further excellent bending workability can be obtained.
  • the r value measurement method will be described later.
  • the copper alloy sheet has a tensile modulus exceeding 120 GPa and a uniform elongation as determined by a tensile test of a test piece taken with the sheet width direction orthogonal to the rolling direction as the long direction.
  • the ratio of the total elongation, uniform elongation / total elongation is preferably less than 0.50.
  • the present invention it is preferable to have basic characteristics such as a high strength with a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness of 150 Hv or more for semiconductor lead frames.
  • it satisfies the above basic characteristics, or on the premise that these basic characteristics are not deteriorated, it has an excellent tackiness to prevent abnormal precipitation of plating.
  • the Fe content is in the range of 0.01-0.50%, the P content is 0.0;! ⁇ 0.15%
  • the basic composition consisting of the balance Cu and unavoidable impurities is used.
  • elements such as Zn and Sn described later may be further selectively contained.
  • elements other than those described are allowed to be contained within a range not impairing the characteristics of the present invention.
  • the percentages of the content of these alloy elements and impurity elements all mean mass%.
  • Fe is a main element that precipitates as Fe or Fe-based intermetallic compounds and improves the strength and heat resistance of the copper alloy. If the Fe content is too low, precipitation of the compound will be inadequate, so that the contribution to strength improvement will be insufficient, and the improvement in electrical conductivity will be satisfied, but even if the final cold rolling is performed on the strong working side. , Lack of strength. On the other hand, if the Fe content is too high, the electrical conductivity decreases. Furthermore, both strength and heat resistance are reduced. Therefore, the Fe content is 0.0 The range is 1 to 0.50%, preferably 0.15 to 0.35%.
  • P is a main element that forms a compound with Fe to increase the strength of the copper alloy. If the P content is too low, compound precipitation is insufficient, so that the contribution to strength improvement is insufficient and the improvement in electrical conductivity is satisfied. Is lacking. On the other hand, when the P content is too large, not only the conductivity is lowered, but also the hot workability is lowered and cracking is likely to occur. Therefore, the P content is in the range of 0.0;! To 0.15%, preferably 0.05-5.12%.
  • C 3 to 15 ppm
  • O 40 ppm or less
  • H l. Oppm or less
  • Zn is a selective additive element for improving the heat-resistant peelability of copper alloy solder and Sn plating required for lead frames, etc., and when these effects are required. If the Zn content is less than 0.005%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 3.0%, not only the solder wettability but also the decrease in conductivity becomes large. Therefore, the Zn content in the case of selective inclusion depends on the balance between the electrical conductivity required for the application and the thermal peel resistance of the solder and Sn plating (in consideration of the balance). 3. Select from 0% of range.
  • Sn contributes to improving the strength of the copper alloy, and is a selective additive element when these effects are required. If the Sn content is less than 0.001%, it will not contribute to increasing the strength. On the other hand, when the Sn content is increased, the effect is saturated, and conversely, the conductivity is lowered. Therefore, when Sn is selectively included, the Sn content depends on the balance between strength (hardness) and conductivity required for the application (in consideration of the balance). It should be included selectively from the range of%. [0117] (S, Pb)
  • S 20 ppm or less and Pb: 20 ppm or less, respectively.
  • S and Pb inhibit basic properties such as strength, hardness, and electrical conductivity for semiconductor lead frames, etc., and also inhibit Ag plating properties.
  • Mn, Mg, and Ca contribute to the improvement of hot workability of the copper alloy, they are selectively contained when these effects are required. If the total content of one or more of Mn, Mg, and Ca is less than 0.0001%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if the total content exceeds 1.0%, coarse crystallized substances and oxides are formed, and the decrease in conductivity becomes severe as well as the decrease in strength and heat resistance. Accordingly, the total content of these elements is selectively contained in the range of 0.001 to 1.0%.
  • these components have an effect of improving the strength of the copper alloy, they are selectively contained when these effects are required. If the content of one or more of these components is less than 0.001% in total, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if the total content exceeds 1.0%, coarse crystallized products and oxides are formed, which not only decreases the strength and heat resistance, but also decreases the electrical conductivity. . Therefore, the content of these elements is selectively contained in the range of 0.0001-1. 0% in total. In addition, when these components are contained together with the above Mn, Mg, and Ca, the total content of these elements is 1.0% or less.
  • these components are impurity elements, and when the total content of these elements exceeds 0.1%, coarse crystallized products and oxides are formed and the strength and heat resistance are lowered. Therefore, the total content of these elements is preferably 0.1% or less! /.
  • the copper alloy sheet of the present invention greatly increases the normal manufacturing process itself except for the preferred cold rolling cleaning conditions described below for controlling Ra, Rmax, and Rku of the surface. There is no need to change it, and it can be manufactured in the same process as a conventional method.
  • a molten copper alloy adjusted to the preferred component composition is prepared. Then, after chamfering the m lump, heating or homogenizing heat treatment, hot rolling, and water-cooling the plate after hot rolling
  • This hot rolling may be performed under normal conditions.
  • the first cold rolling which is said to be intermediate, is annealed, washed, and further finished (final).
  • Cold rolled, low-temperature annealed final annealing, final annealing
  • a copper alloy sheet with a product thickness
  • the product plate thickness is about 0.;! To 0.4 mm.
  • a solution treatment of the copper alloy plate and a quenching treatment by water cooling may be performed before the primary cold rolling.
  • the solution treatment temperature is selected from the range of, for example, 750 to 1000 ° C.
  • the final cold rolling process rate should be set in relation to the cold rolling process rate so far. Decide on the strong side.
  • the minimum rolling reduction (cold rolling ratio) per pass of the final cold rolling is preferably 20% or more. If the minimum rolling reduction per pass of final cold rolling is lower than 20%, the thickness distortion becomes large and the bending workability deteriorates.
  • the center line average roughness Ra of the Cu-Fe-P-based copper alloy sheet surface is 0 ⁇ 2 111 or less and the maximum height 13 ⁇ 411 & is 1.5 m or less. Therefore, the surface roughness of the roll used is controlled.
  • the average roughness of the centerline of the rolling roll is the same as the surface of the copper alloy sheet after rolling.
  • Ra 0.2 111 or less and maximum height 13 ⁇ 411 &: 1.5 m
  • Cu-Fe-P copper alloy sheets whose surface was controlled to a center line average roughness Ra of 0.2 111 or less and a maximum height of 13 ⁇ 411 pounds of 1.5 m or less by final cold rolling.
  • Final annealing at low temperature It is preferable to use a continuous heat treatment furnace.
  • the final annealing condition in this continuous heat treatment furnace is preferably a low temperature condition of 0.2 to 300 minutes at 100 to 400 ° C.
  • the strength is reduced, so the final annealing is not performed after the final cold rolling except for annealing (350 ° C x 20 seconds).
  • this strength reduction is suppressed by the cold rolling conditions and by lowering the final annealing temperature. Further, by performing final annealing at a low temperature, bending workability and the like are improved.
  • the annealing time is less than 0.2 minutes, or the condition where the low temperature annealing is not performed, the structure of the copper alloy sheet has the final cold properties. It is highly possible that the state force after the delay will hardly change. Conversely, if annealing is performed at temperatures exceeding 400 ° C or annealing times exceeding 300 minutes, recrystallization occurs, dislocation rearrangement and recovery occur excessively, and precipitates are coarse. Therefore, press punchability and strength are likely to be reduced.
  • the surface of the Cu-Fe-P copper alloy sheet is controlled to a Rku of 5.0 or less by a cleaning process involving chemical etching.
  • a cleaning process is a cleaning process with chemical etching that can reduce Rku to 5.0 or less
  • a commercially available cleaning agent can be used as appropriate.
  • acid etching is performed by immersing the copper alloy plate in sulfuric acid aqueous solution (room temperature) with a concentration of 5-50 mass%; A cleaning process involving is preferred. If the sulfuric acid concentration is less than 5% by mass and the immersion time is less than 1 second, cleaning or etching of the surface of the mother phase becomes insufficient, and it is highly possible that Rku cannot be reduced to 5.0 or less. On the other hand, even if the sulfuric acid concentration is 50% by mass and the immersion time exceeds 60 seconds, the surface of the mother phase is not evenly cleaned or etched, and it is highly possible that Rku cannot be reduced below 5.0.
  • the r value in the parallel direction is 0.3 or more.
  • the r value is preferably 0.35 or more and 0.5 or less.
  • the crystal grain size increases in the rolling direction (longer).
  • the bending process is exclusively a bending process parallel to the rolling direction, that is, the Good Way (the bending axis is Bending is performed (perpendicular to the rolling direction).
  • the r value on the side parallel to the rolling direction of the copper alloy sheet is stipulated to be inevitably low.
  • the r value direction parallel to the rolling direction of the copper alloy sheet
  • the straightness perpendicular to the rolling direction
  • the r value in the direction parallel to the rolling direction of the copper alloy sheet is set to 0.3 or more, the r value in the direction perpendicular to the rolling direction is inevitably high to be 0.4 or more. Become.
  • the tensile test is performed with a JIS5 test piece fixed to a tensile tester, an extensometer attached, and a tensile speed of 10 mm / min.
  • gauge value w (initial value w), etc., calculate using the following formula.
  • the present invention it is necessary to have basic characteristics such as high strength with a tensile strength of 500 MPa or more and hardness of 150 Hv or more for semiconductor lead frames. And these groups Having this property, or on the premise that these basic properties are not deteriorated, it has excellent slickness to prevent abnormal deposition of the metal. For this reason, as a Cu-Fe-P based copper alloy sheet, in mass%, the Fe content is in the range of 0.01-0.50%, and the P content is in the range of 0.01 to 0.15%.
  • the basic composition consists of the balance Cu and inevitable impurities.
  • elements such as Zn and Sn described later may be further selectively contained.
  • elements other than those described are allowed to be contained within a range not impairing the characteristics of the present invention.
  • the percentages of the content of these alloy elements and impurity elements all mean mass%.
  • Fe is a main element that precipitates as Fe or Fe-based intermetallic compounds and improves the strength and heat resistance of the copper alloy. If the Fe content is too small, the contribution to strength improvement will be insufficient and the improvement in conductivity will be satisfied, but the strength will be insufficient even if the final cold rolling is carried out on the strong working side. On the other hand, if the Fe content is too high, the electrical conductivity will decrease. Furthermore, since the amount of crystallized material increases and becomes the starting point of fracture, the strength and heat resistance also decline, and the bending workability is lowered for the strength. The past, the content of Fe (or 0. 01-0. 50 0/0, and preferably (or 0.5 15-0. 35% range.
  • P is a main element that forms a compound with Fe to increase the strength of the copper alloy. If the P content is too low, compound precipitation is insufficient, so that the contribution to strength improvement is insufficient and the improvement in electrical conductivity is satisfied. Is lacking. On the other hand, when the P content is too large, not only the conductivity is lowered, but also the hot workability is lowered and cracking is likely to occur. Therefore, the P content is in the range of 0.0;! To 0.15%, preferably 0.05-5.12%.
  • the copper alloy sheet of the present invention can be produced in the same process as a conventional method without the need to greatly change the normal production process itself except for the preferable final low-temperature continuous annealing condition described later for controlling the r value.
  • a molten copper alloy adjusted to the preferred component composition is prepared. Then, after chamfering the m lump, it is heated or homogenized and then hot-rolled, and the hot-rolled plate is water-cooled. This hot rolling may be performed under normal conditions.
  • the primary cold rolling which is said to be intermediate, is annealed, washed, and further finished (final).
  • Cold rolled, low-temperature annealed final annealing, final annealing
  • a copper alloy sheet with a product thickness And so on may be repeated.
  • the product plate thickness is about 0.;! To 0.4 mm.
  • a solution treatment of the copper alloy plate and a quenching treatment by water cooling may be performed before the primary cold rolling.
  • the solution treatment temperature is selected from the range of, for example, 750 to 1000 ° C.
  • Final cold rolling is also according to conventional methods. However, as described above, in order to obtain a high strength with a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness force of 50 Hv or more in a Cu-Fe-P based copper alloy sheet with a large limit in the content of the solid solution strengthening element, The final cold rolling processing rate is determined to be the strong processing side in relation to the cold rolling processing rate up to that point.
  • the minimum rolling reduction (cold rolling ratio) per pass of the final cold rolling is preferably 20% or more. If the minimum rolling reduction per pass of this final cold rolling is lower than 20%, the compressive force generated in the width direction of the plate is small, so the plate thickness strain increases and the straightness does not increase.
  • the final low-temperature annealing condition after final cold rolling greatly affects the r-value in the direction parallel to the rolling direction of the Cu-Fe-P copper alloy sheet.
  • this low-temperature annealing is performed by continuous annealing. , in this case, 0.1;! the appropriate tension in the range of ⁇ 8kgf / mm 2 through Add to the board in the board. Thereby, the tensile compression deformation with a small plate
  • the tension is too small, it is less than 0. lkgf / mm 2, depending on equipment conditions and sheet thickness, insufficient tension load to the plate, the rolling direction of the Cu-Fe-P alloy sheet On the other hand, the r value in the parallel direction does not exceed 0.3. If the tension is too high and exceeds 8 kgf / mm 2 , it depends on the equipment conditions and the plate thickness, but in the thin product plate thickness range of 0. Tends to break.
  • This final low-temperature continuous annealing condition greatly affects basic properties such as strength and elongation in addition to the r value.
  • the final continuous annealing condition in this continuous heat treatment furnace is a low temperature condition of 0.2 to 300 minutes at 100 to 400 ° C. It is preferable to do. Since the strength of the copper alloy sheet manufacturing method used in ordinary lead frames is reduced, the final annealing is not performed after the final cold rolling except for annealing for removing strain (about 350 ° C x 20 seconds). However, in the present invention, this decrease in strength is suppressed by lowering the final annealing temperature. Further, by performing final annealing at a low temperature, bending workability and the like are improved.
  • the annealing time is less than 0.2 minutes, or the low temperature annealing is not performed, the microstructure 'property of the copper alloy sheet It is highly possible that there will be little change from the state after cold rolling. Conversely, if annealing is performed at temperatures exceeding 400 ° C or annealing time force exceeding 3 ⁇ 400 minutes, recrystallization occurs, dislocation rearrangement and recovery phenomenon occur excessively, and precipitates become coarse. Therefore, there is a high possibility that press punchability and strength will decrease.
  • the sheet feeding speed in the range of 10 to 100 m / min in continuous annealing. If the plate passing speed is too slow, material recovery / recrystallization proceeds too much. For this reason, strength and elongation decrease. However, due to equipment limitations (capacity limits) in continuous annealing furnaces and the possibility of plate breakage, it is not necessary to increase the plate passing speed beyond 100 m / min.
  • the present invention it is preferable to have basic characteristics such as a high strength with a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness of 150 Hv or more for semiconductor lead frames. Then, satisfactory press punchability is achieved while satisfying these basic characteristics or assuming that these basic characteristics are not deteriorated. Therefore, as Cu-Fe-P based copper alloy sheet, the mass is%, the Fe content is in the range of 0.01-0.50%, and the P content is 0.01-01.15%.
  • the basic composition consists of the balance Cu and inevitable impurities.
  • elements such as Zn and Sn described later may be further selectively contained in the basic composition. Further, elements other than those described (impurity elements) are allowed to be contained within a range that does not hinder the characteristics of the present invention. In addition, the indication% of the contents of these alloy elements and impurity elements all mean mass%.
  • Fe is a main element that precipitates as Fe or Fe-based intermetallic compounds and improves the strength and heat resistance of the copper alloy. If the Fe content is too small, depending on the production conditions, the improvement in electrical conductivity with a small amount of the precipitated particles produced will be satisfied, but the contribution to strength improvement will be insufficient and the strength will be insufficient. On the other hand, if the Fe content is too high, the electrical conductivity and Ag tackiness will decrease. Therefore, if the amount of the precipitated particles is increased in order to increase the conductivity forcibly, the growth of the precipitated particles becomes coarse. For this reason, the strength and the tensile properties defined in the present invention are not satisfied, and the press punchability is reduced. Therefore, the Fe content should be in the range of 0.01 to 0.50%, preferably 0.15 to 0.35%.
  • P is a main element that forms a compound with Fe to increase the strength of the copper alloy. If the P content is too small, depending on the production conditions, precipitation of the compound may be insufficient. Therefore, the desired strength cannot be obtained. On the other hand, if the P content is too large, the tensile properties specified in the present invention will not be satisfied, and the hot workability and press punching properties will deteriorate. Therefore, the P content is set to 0.01 to 0.15%, preferably 0.05 to 0.12%.
  • a tensile test of a specimen obtained by taking the sheet width direction (perpendicular direction) perpendicular to the rolling direction of the Cu-Fe-P copper alloy sheet as the longitudinal direction a tensile test of a specimen obtained by taking the sheet width direction (perpendicular direction) perpendicular to the rolling direction of the Cu-Fe-P copper alloy sheet as the longitudinal direction.
  • the tensile properties such as the tensile modulus, the ratio of uniform elongation to total elongation, etc., as stipulated above, are specified as described above to ensure good press punchability of the Cu-Fe-P copper alloy sheet.
  • the tensile modulus (Young's modulus) obtained by a tensile test of a Cu-Fe-P copper alloy sheet shall exceed 120 GPa.
  • the tensile elastic modulus (Young's modulus) is 125 GPa or more.
  • the greater the tensile modulus the smaller the amount of accumulated strain with respect to the stress applied to the plate during stamping. For this reason, at the time of press punching, punching breakage occurs at an early stage, the shear surface ratio is reduced, and press punchability is improved.
  • this tensile elastic modulus is as low as 120 GPa or less, the amount of accumulated strain with respect to the stress applied to the plate at the time of stamping increases, the punching breakage does not occur, the shear surface ratio increases, and the press Punchability is reduced.
  • the ratio of the uniform elongation to the total elongation and the uniform elongation / total elongation obtained by a tensile test of the Cu-Fe-P copper alloy sheet are set to less than 0.50.
  • the uniform elongation / total elongation is preferably less than 0.45.
  • the uniform elongation / total elongation is less than 0.50, the punching breaks at an early stage during punching, the cross-sectional area ratio is reduced, and the punching property is improved.
  • the tensile test conditions for obtaining (measuring) the tensile elastic modulus and the ratio between the uniform elongation and the total elongation are determined under the following test conditions for reproducibility.
  • the test piece is a JIS No. 5 tensile test piece. From the obtained (manufactured) Cu-Fe-P-based copper alloy sheet, a tensile test piece with the direction perpendicular to the rolling direction as its longitudinal direction is taken. Fix this specimen to the testing machine, attach a force and extensometer, and conduct a tensile test at a tensile speed of 10. Omm / min (a constant speed until the specimen breaks). It is preferable to use a 5882 Instron universal testing machine.
  • Tensile strength is obtained from the numerical value obtained by measurement with a testing machine, and total elongation is obtained by abutting the test pieces after the test and measuring the distance between the scores.
  • the tensile modulus and uniform elongation are obtained from the values obtained with the extensometer.
  • the tensile modulus as defined in the present invention uniform elongation and total
  • the ratio to elongation is greatly influenced by the composition of the Cu-Fe-P copper alloy sheet, but is also greatly influenced by the manufacturing method and conditions, and is not determined by the composition of the component alone.
  • a homogenized heat treatment of a Cu-Fe-P copper alloy sheet in order to obtain tensile properties such as the tensile modulus as defined above in the present invention and the ratio between uniform elongation and total elongation, a homogenized heat treatment of a Cu-Fe-P copper alloy sheet,
  • the manufacturing method conditions such as the water cooling start temperature after hot rolling, the intermediate annealing temperature, and the sheet feeding speed during the last continuous annealing are controlled as described below.
  • a molten copper alloy adjusted to the above-described composition of the present invention is prepared.
  • the melting and forging is performed by a normal method such as continuous forging and semi-continuous forging.
  • a copper-dissolving raw material having a low S and Pb content.
  • chamfering is performed by a conventional method.
  • the homogenization heat treatment or heat treatment of the koji is preferably performed at a temperature of at least 900 ° C. for 2 hours or more depending on the thickness and size of the koji.
  • Hot rolling starts at a temperature of 900 ° C or higher, and after the hot rolling is completed, water cooling of the hot rolled plate is started from a temperature range of 700 to 800 ° C. If the water cooling start temperature after this hot rolling is higher than 800 ° C !, the water cooling start temperature is too high, and precipitates in the plate structure are not generated, resulting in insufficient amount of precipitates. For this reason, the ratio of the uniform elongation to the total elongation becomes large, and the ratio of the uniform elongation to the total elongation does not become less than 0.50.
  • the water-cooled plate is further subjected to primary cold rolling, which is said to be intermediate rolling, and after annealing and cleaning, further finishing (final) cold rolling and final annealing (low temperature annealing, final annealing) )
  • the product A copper alloy plate having a thickness is used. These annealing and cold rolling may be repeated.
  • the product plate thickness is about 0.1 to 0.4 mm.
  • the intermediate annealing conditions also greatly affect the uniform / total elongation. Suitable intermediate annealing conditions for a ratio of uniform elongation to total elongation of less than 0.50 are at a temperature of 430 ° C or lower for 5 hours or longer. If the intermediate annealing temperature is too high, not only the recovery of the material 'recrystallization progresses too much and the strength decreases, but also the ratio of uniform elongation to total elongation increases, and the ratio of uniform elongation to total elongation is 0.50. Not less than. If the intermediate annealing time is too short, the amount of precipitates in the plate structure is insufficient and the conductivity is lowered.
  • the final annealing conditions also greatly affect the tensile modulus and uniform / total elongation.
  • the sheet (coil) must be continuously placed in the furnace. It is necessary to perform continuous annealing while processing through the plate.
  • the present invention it is preferable to have basic characteristics such as a high strength with a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness of 150 Hv or more for semiconductor lead frames.
  • it satisfies the above basic characteristics, or on the premise that these basic characteristics are not deteriorated, it has an excellent tackiness to prevent abnormal precipitation of plating.
  • the Fe content is in the range of 0.01-0.50%
  • the P content is in the range of 0.01-0.15%.
  • the basic composition consisting of the balance Cu and unavoidable impurities
  • the basic composition contains C: 3 to 15 ppm, O: 40 ppm or less, H:
  • Elements such as Zn and Sn described later may be further selectively contained in such a component composition. Further, elements other than those described (impurity elements) are allowed to be contained within a range not impairing the characteristics of the present invention. In addition, all the indication% of content of these alloy elements and impurity elements means the mass%.
  • Fe is a main element that precipitates as Fe or Fe-based intermetallic compounds and improves the strength and heat resistance of the copper alloy. If the Fe content is too small, depending on the production conditions, the improvement in electrical conductivity with a small amount of the precipitated particles produced will be satisfied, but the contribution to strength improvement will be insufficient and the strength will be insufficient. On the other hand, if the Fe content is too high, the electrical conductivity will decrease. Therefore, if it is attempted to increase the amount of the precipitated particles so as to increase the electrical conductivity, the precipitated particles grow and become coarse, and the Ag-meshing property decreases. Furthermore, both strength and heat resistance are reduced. The past, the content of Fe (or 0. 01-0. 50 0/0, and preferably (or 0.5 15-0. 35 0/0 of the range.
  • P is a main element that forms a compound with Fe to increase the strength of the copper alloy. If the P content is too small, precipitation of the compound is insufficient depending on the production conditions, so that the desired strength cannot be obtained. On the other hand, if the P content is too high, the hot workability is reduced as well as the decrease in conductivity. Therefore, the content of P is 0.01-0.15%, Preferably, the range is 0.05 to 0-12%.
  • H is the starting point of inclusions and pores.
  • the generated inclusions and pores become coarse and become the starting point (cause) of abnormal precipitation such as Ag plating.
  • Inclusions and pores are usually present on the surface of Cu-Fe-P-based copper alloy plates, but unless they are specifically coarsened, the above-mentioned Ag plating or the like is used for normal or refined sizes. It is not the starting point for abnormal analysis.
  • C is present in a certain amount in the Cu-Fe-P-based copper alloy sheet. It suppresses the aggregation of 0 and H, increases the origin of inclusions and pores, and generates inclusions and pores.
  • the size is a normal size or a miniaturized size. As a result, the inclusions and pores generated are prevented from becoming particularly coarse, and these inclusions and pores are prevented from becoming the starting point of abnormal precipitation such as the Ag plating.
  • C is contained in an amount of 3 ppm or more. If the C content is less than 3 ppm, there will be no significant difference from the naturally mixed C content, and the above functions for preventing abnormal precipitation such as C Ag plating will not be demonstrated.
  • the C content is in the range of 3 to 15 ppm, preferably in the range of 3 to 10 ppm.
  • the C content is analyzed in accordance with JIS Z 2615 by heating in an oxygen atmosphere to extract carbon in the sample and analyzing it by the combustion infrared absorption method.
  • the contents of O and H which are the starting points of inclusions and pores, are regulated.
  • O 40 ppm or less, preferably 20 ppm or less
  • H l. Oppm or less, preferably 0.5 ppm or less. If O is too much and / or if H is too much, C will not work even if C is contained in the above range. If the amount of H is too large, these 0 and H aggregate, and the inclusions and pores that are produced become coarse, which becomes the starting point (cause) of abnormal precipitation such as the Ag plating.
  • the upper limit of the contents of ⁇ and H specified in the present invention is not particularly low (less) and not particularly high (large) compared to the prior art. . In other words, it is a normal concentration level for Cu-Fe-P-based copper alloys. In other words, the upper limit of the contents of ⁇ and H prevents abnormal precipitation of the metal even if it contains hydrogen, oxygen, etc. to some extent at the stage of the forging and dissolution process of the present invention. ) It is a regulation that meets the purpose.
  • oxygen in the sample is extracted by the inert gas melting method and analyzed by the infrared absorption method.
  • H in accordance with JISZ2614, hydrogen is extracted from the sample by inert gas melting method and analyzed by thermal conductivity method.
  • the copper alloy sheet of the present invention can be produced in the same process as a conventional method, without the need for greatly changing the normal production process itself, except for the preferable conditions for controlling the C, H and O contents.
  • a molten copper alloy adjusted to the composition of the present invention is prepared.
  • Dissolution 'forging' is performed by conventional methods such as continuous forging and semi-continuous forging.
  • S and Pb described above are mixed from the copper-dissolved raw material, it is preferable to use a V-copper-dissolved raw material having a low S and Pb content in order to regulate these S and Pb. .
  • the source of solid solution (melting) of C in the molten metal is the melting in a normal atmospheric melting furnace.In the forging process, from the refractory of the furnace wall or the carbon material for air shielding placed on the molten metal in the atmospheric melting furnace, etc. Because. Moreover, in a vacuum melting furnace, it is from a furnace wall refractory. In the present invention, even if an intentional C addition means such as Fe—C master alloy addition is not used, if the copper alloy molten metal temperature (melting temperature) is controlled, the solidification of C from the C solid solution source to the molten metal is achieved. The amount of solution can be controlled.
  • the temperature of the molten copper alloy is controlled in the present invention by the temperature of the molten copper alloy (melting temperature) in the atmospheric melting furnace or the vacuum melting furnace.
  • the temperature is relatively high at 1300 ° C or higher.
  • intentional C addition means such as the use of a carbon crucible or addition of Fe—C master alloy may be combined with the temperature control of the molten copper alloy within the above-described C content range of the present invention.
  • the average cooling rate (solidification rate) from the start of forging to 600 ° C should be over 5.0 ° C / second.
  • This average cooling rate control is also effective in controlling the C content as described above. Also, controlling the atmosphere of the annealing furnace in the lower process is effective for reducing the O and H contents.
  • the hot-rolled plate is water-cooled. Furthermore, after cold rolling, which is said to be intermediate, annealing, cleaning, and finishing (final) cold rolling, low temperature annealing (final annealing, final annealing), and copper alloy sheets with product thickness To do. These annealing and cold rolling may be repeated. For example, in the case of a copper alloy plate used for a semiconductor material such as a lead frame, the product plate thickness is about 0.;! To 0.4 mm. [0203] Note that a solution treatment of the copper alloy plate and a quenching treatment by water cooling may be performed before the primary cold rolling. At this time, the solution treatment temperature is selected from the range of, for example, 750 to 1000 ° C.
  • the final product plate may be used as it is, but it may be annealed to remove distortion at low temperatures!
  • the final cold rolling is common to each example, and the minimum rolling reduction per pass is set to 30%, and the roll surface has a center line average roughness Ra: 0.2 111 or less.
  • a Cu-Fe-P-based copper alloy plate was immersed in a sulfuric acid aqueous solution (room temperature) under the conditions shown in Table 2, and was subjected to a cleaning process involving acid etching.
  • the Rku of the Cu-Fe-P copper alloy sheet surface was controlled.
  • the balance composition excluding the element amount described is Cu, and other impurity elements are Hf, Th, Li, Na, K, Sr, Pd, W, S, Si, C, Nb, Al, V, Y, Mo, Pb, In, Ga, Ge, As, Sb, Bi, Te, B, Misch methanole content
  • the total amount of the elements was 0.1% by mass or less.
  • the total amount is 0 ⁇ 0001-1.
  • the total amount is 0.0001-1. %, And the total amount of all these elements was 1.0% by mass or less.
  • the roughness curve kurtosis (kurtosis) Rku was measured according to the JIS B0601 method. Measurements were taken at any 3 points (3 locations) on the test piece 4. Omm lengths were averaged.
  • a 10 x 10mm test piece was cut out from the copper alloy plate obtained above and a 0.5kg load was applied using a Micro Vickers hardness tester (trade name "micro hardness tester") manufactured by Matsuzawa Seiki Co., Ltd. The measurement was taken as the average value of the hardness.
  • the electrical conductivity of the copper alloy sheet sample was calculated by an average cross-sectional area method by processing a strip-shaped test piece having a width of lOmm ⁇ 30 mm in length by milling, measuring the electrical resistance with a double bridge type resistance measuring device.
  • the oxide film adhesion test of each test material was evaluated by a tape peeling test at the limit temperature at which the oxide film peels off.
  • a 10 x 30 mm test piece was cut out from the copper alloy plate obtained as described above, heated at a predetermined temperature in the atmosphere for 5 minutes, and then a commercially available tape was applied to the surface of the test piece where the oxide film was formed.
  • Product Name Sumitomo 3M Mendy And then peeled off. At this time, when the heating temperature is increased in increments of 10 ° C, the lowest predetermined temperature at which the oxide film is peeled off is obtained, and this is determined by removing the oxide film.
  • the oxide film peeling temperature is 350 ° C or higher, which is necessary (sufficient) oxide film adhesion in the heating process in the heating process for manufacturing copper alloy plates and lead frames. It can be said that there is.
  • the heating for 5 minutes in the atmosphere of the present invention is a relatively short time of 3 minutes at 200 to 500 ° C, as in Patent Documents 2 and 3 where the heating time is relatively long. It can be said that it is stricter than the evaluation test conditions for oxide adhesion with heating.
  • the oxide film adhesion test of the present invention which has a relatively long heating time, corresponds to the oxide film adhesion at higher heating temperatures in the heating process for the production of copper alloy plates and lead frames (correlation). is doing.
  • Invention Examples 1 to 13 which are copper alloys within the composition of the present invention, have a high strength with a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness force of 50 Hv or more.
  • the center line average roughness Ra in the surface roughness measurement according to the JIS B0601 method of this copper alloy sheet is 0.2111 or less, and the maximum height Rmax force ⁇ or less.
  • inventive examples 1 to 13 are washed with a sulfuric acid aqueous solution under favorable conditions after the final continuous annealing, the kurtosis (kurtosis) Rku of the roughness curve is 5.0 or less. As a result, it has excellent oxide film adhesion with an oxide film peeling temperature of 350 ° C or higher. Therefore, Invention Examples 1 to 13 have a high package reliability because the adhesion between the resin and the die pad is high when the semiconductor package is assembled as a semiconductor base material.
  • Comparative Examples 14 and 15 are not subjected to the washing treatment with the sulfuric acid aqueous solution under the preferable conditions after the final continuous annealing.
  • Comparative Example 16 is a sulfuric acid solution washed with this aqueous sulfuric acid solution. The concentration is too low.
  • Comparative Example 17 the sulfuric acid concentration in the washing treatment with this sulfuric acid aqueous solution is too high.
  • Comparative Example 18 the immersion time of the cleaning treatment with this sulfuric acid aqueous solution is too long.
  • Comparative Examples 14 to 18 had a kurtosis (kurtosis) Rku of the roughness curve exceeding 5.0.
  • Comparative Examples 14 to 18 are copper alloys within the composition of the present invention, have a tensile strength of 500 MPa or more, a high strength of 150 Hv or more, and a center line average roughness in surface roughness measurement. Ra is 0 ⁇ 2 111 or less, and the maximum height 13 ⁇ 411 & is 1.5 111 or less. Nonetheless, Comparative Examples 14 to 18 show that the roughness curve kurtosis (kurtosis) Rku exceeds 5.0, so that the oxide film peeling temperature is less than 350 ° C, and the oxide film adhesion is improved. Inferior. Therefore, Comparative Examples 14 to 18 have low adhesiveness between the resin and the die pad when assembling the semiconductor package as the semiconductor base material, and the reliability of the package is low.
  • kurtosis kurtosis
  • Comparative Examples 19 to 22 are preferable after the final continuous annealing! /, Because the cleaning treatment with sulfuric acid aqueous solution is performed under the conditions, the kurtosis (kurtosis) Rku of the roughness curve is 5.0 or less, Excellent oxide film adhesion.
  • Comparative Example 19 cannot be used as a semiconductor base material in which the Fe content falls below the lower limit of 0.01% and the strength level is low.
  • Comparative Example 20 cannot be used as a semiconductor base material in which the Fe content falls outside the upper limit of 5.0% and the conductivity is extremely low.
  • Comparative Example 21 cannot be used as a semiconductor base material in which the P content falls below the lower limit of 0.01% and the strength level is low.
  • each lump was chamfered and heated, and then hot-rolled to form a plate having a thickness of 16 mm and rapidly cooled into water from a temperature of 650 ° C or higher.
  • primary cold rolling intermediate rolling
  • Table 4 shows the minimum rolling reduction per pass in the final cold rolling and the tension applied to the plate during the final low-temperature annealing. In this way, the r value in the direction parallel to the rolling direction of each copper alloy sheet is varied by changing only the minimum rolling reduction per pass in final cold rolling and the tension condition of the plate during final low temperature annealing. Controlled.
  • the remaining composition excluding the stated element amount is Cu
  • other impurity elements are Hf, Th, Li, Na, K, Sr, Pd, W
  • S, Si, C, Nb, Al, V, Y, Mo, Pb, In, Ga, Ge, As, Sb, Bi, Te, B, and Misch methanol are the sum of these elements. 0.1% by mass or less.
  • the total amount is 0 ⁇ 0001-1.
  • the total amount is 0.0001-1. %, And the total amount of all these elements was 1.0% by mass or less.
  • the electrical conductivity of the copper alloy sheet sample was measured by processing a strip-shaped test piece with a width of lOmm x length of 300 mm by milling, measuring the electrical resistance with a double bridge resistance measuring device, Calculated by the area method.
  • the bending test of the copper alloy sheet sample was performed according to the Japan Copper and Brass Association technical standard.
  • the plate was cut into a width of 1 Omm and a length of 30 mm, and the bending part was observed with a 50x optical microscope while bending the Good Way (bending axis perpendicular to the rolling direction).
  • the ratio R / t between the minimum bending radius R at which no cracks occur and the thickness t (0.15 mm) of the copper alloy sheet was determined.
  • the smaller this R / t the better the bending workability.
  • the higher the strength the lower the bending workability, so in the case of copper alloy plates used for semiconductor materials such as lead frames, R / t is less than 1.5 at a hardness of 150 to 200 Hv.
  • a hardness of less than 150 Hv is a low hardness (low strength) outside the scope of the present invention, but if it is less than 150 Hv, R / t is required to be less than 0.5.
  • Invention Example 3;! -43 which is a copper alloy within the composition of the present invention, has high strength with a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness force of 50 Hv or more.
  • Invention Example 3;! To 43 since a preferable tension is applied to the plate during the last continuous annealing, the r value in the direction parallel to the rolling direction of the copper alloy thin plate is 0.3 or more. . Therefore, Invention Example 3;! To 43 are excellent in bending processability as a semiconductor base material.
  • Comparative Examples 44 and 45 are copper alloys within the composition of the present invention, and despite the high strength of tensile strength of 500 MPa or more and hardness of 150 Hv or more, the rolling direction of the copper alloy thin plate The r value in the parallel direction is less than 0.3. Therefore, Comparative Examples 44 and 45 are inferior in bending workability as a semiconductor base material.
  • Comparative Example 46 the Fe content is lower than the lower limit of 0.01% and the strength level is low, and the r value in the direction parallel to the rolling direction of the copper alloy sheet is 0.3. Although it is above, it cannot be used as a semiconductor base material.
  • Comparative Example 47 the upper limit of the Fe content is 5.0%, and the bending calorie is inferior to the strength. Further, even when compared with the same strength level example of the inventive example, the conductivity may be remarkably low for the strength, and thus it cannot be used as a semiconductor base material.
  • Comparative Example 48 the P content falls below the lower limit of 0.01%, and the strength level is low.
  • the r value in the direction parallel to the rolling direction of the copper alloy sheet is 0.3 or more, it cannot be used as a semiconductor base material.
  • the component composition of the copper alloy sheet of the present invention the critical significance of the r-value definition, and further the r-value, in order to enhance the bending workability while enhancing the strength.
  • the significance of preferable production conditions for obtaining high strength is supported.
  • Example 41 0.17 0.057 0.022 0.033 Ca: 0.001 Ti: 0.010
  • Cu-F eP-based copper alloy sheets were manufactured by varying the production conditions such as homogenization heat treatment, water cooling start temperature after hot rolling, intermediate annealing temperature, and sheeting speed during final continuous annealing.
  • the tensile modulus and uniform elongation of each copper alloy sheet Tensile properties such as the ratio between the total elongation and the total elongation, or properties such as tensile strength, hardness, conductivity, and shear surface area were evaluated. These results are shown in Table 5.
  • molten copper alloys with the chemical composition shown in Table 5 were melted using a coreless furnace, which is an atmospheric melting furnace, and the thickness was 70mm X width 200mm X length by a semi-continuous forging method. A 500 mm thick lump was obtained.
  • the balance composition excluding the stated element amount is Cu, and other impurity elements are Hf, Th, Li, Na, K, Sr, Pd, W,
  • the total content of Si, Nb, Al, V, Y, Mo, In, Ga, Ge, As, Sb, Bi, Te, B, and misch metal is 0.1% by mass or less in total of these elements. there were.
  • the total amount is 0 ⁇ 0001—1.
  • the range is 0% by mass and one or more of Zr, Ag, Cr, Cd, Be, Ti, Co, Ni, Au, Pt is used, the total amount is 0.0001-1. 0% by mass In addition, the total amount of all these elements was 1.0% by mass or less.
  • Press punchability is evaluated by the shear surface ratio (shear surface ratio) of the lead cross-section provided by press punching that simulates lead punching of a copper alloy plate. If this shearing area ratio is 75% or less, it can be evaluated that the press punchability is good. To this shear area In this evaluation, the required press punchability can be evaluated more accurately than the press punchability evaluation test in which a lead is punched into a copper alloy plate and the flash height at that time is measured.
  • the press punching test was conducted using a punching press (clearance: 5%) as shown in Fig. 2.
  • the alloy plate (test piece) 1 is sequentially punched as punching holes 2 with the plate width direction perpendicular to the rolling direction indicated by the arrow as the longitudinal direction.
  • the center of the punched hole 2 is cut along the length direction (the cut part is indicated by a broken line 3), and the cutting surface of the punched hole 2 is also observed in the direction force of the arrow 4, and the optical type It was obtained by image analysis from a photograph of the cut surface using a microscope.
  • the shear rate is the area ratio of the shear surface at the cut surface (area of the shear surface / area of the cut surface).
  • the area of the cut surface is the thickness of the copper alloy sheet 0.15 mm x measured width 0.5 mm, The area was the area of the shear plane within the measurement width of 0.5 mm.
  • Three holes were punched for each sample, and three holes were measured in each hole (9 points in total), and the average value was obtained.
  • the hardness of the copper alloy plate sample was measured at an arbitrary three locations of the sample by applying a load of 0.5 kg with a micro Vickers hardness tester, and the hardness was calculated as an average value thereof.
  • the electrical conductivity of the copper alloy sheet sample was calculated by the average cross-sectional area method by milling a strip-shaped test piece having a width of 10 mm and a length of 300 mm, measuring the electrical resistance with a double bridge resistance measuring device.
  • Invention Example 5;! -61 which is a copper alloy within the composition of the present invention, has a component composition within the scope of the present invention, and is homogenized and heat-treated. Manufacturing conditions such as the water cooling start temperature after rolling and the sheet feeding speed at the time of final continuous annealing are manufactured within a preferable range. Therefore, Invention Example 5;! To 61 have tensile properties in which the tensile modulus exceeds 120 GPa and the uniform / total elongation is less than 0.50.
  • Invention Example 5;! To 61 have a relatively high conductivity and a high shearing area ratio for a high strength with a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness of 150 Hv or more. 75% or less, and excellent press punchability!
  • the Fe content is near the lower limit! /
  • Invention Example 53 and the P content is near the lower limit! /
  • Invention Example 55 is stronger than other Invention Examples 51, 52, etc. Relatively low.
  • Inventive Example 54 where the Fe content is close to the upper limit and Inventive Example 56 where the P content is close to the upper limit are more conductive than the other Inventive Examples 51 and 52, etc. Is also relatively low.
  • Comparative Examples 62 to 67 are copper alloys having the same composition of the present invention as Inventive Example 1, but at the time of homogenization heat treatment, water cooling start temperature after hot rolling, and final continuous annealing. Manufacturing conditions such as the plate feed speed are out of the preferred range. For this reason, Comparative Examples 62 to 67 have a tensile elastic modulus force S 1 of 20 GPa or less, too low force, and uniform elongation / total elongation is too high of 0.50 or more. As a result, Comparative Examples 62 to 67 have a shear surface area exceeding 75%, and the press punchability is remarkably inferior.
  • Comparative Example 62 the time for the homogenization heat treatment is too short.
  • Comparative Example 63 the temperature during the homogenization heat treatment is too low.
  • Comparative Example 64 the water cooling start temperature after hot rolling is too high.
  • Comparative Example 65 the water cooling start temperature after hot rolling is too low.
  • Comparative Example 66 the intermediate annealing temperature is too high.
  • Comparative Example 67 the sheet passing speed during the last continuous annealing is too slow.
  • Comparative Examples 68 to 71 Although the copper alloys of Comparative Examples 68 to 71 were manufactured under the preferable conditions for the manufacturing method, the component composition deviated from the scope of the present invention. For this reason, Comparative Examples 68 to 71 have a tensile elastic modulus force S 1 of 20 GPa or less, too low force, and uniform elongation / total elongation is too high of 0.50 or more. As a result, Comparative Examples 68 to 71 have a shear surface area exceeding 75%, and the press punchability is extremely inferior.
  • Comparative Example 68 the Fe content is slightly lower than the lower limit of 0.01%. For this reason, the press punching performance is high due to the high shearing area ratio, and high strength cannot be achieved.
  • Comparative Example 69 the upper limit of the Fe content is 5.0%. For this reason, the press punching performance is high due to the high shearing area ratio, and high strength cannot be achieved.
  • the content of P is slightly lower than the lower limit of 0.01%. For this reason, the press punching property with a high shear surface ratio is inferior, and high strength cannot be achieved.
  • the composition of the copper alloy sheet of the present invention in order to increase the strength and improve the press punchability, the composition of the copper alloy sheet of the present invention, the tensile elastic modulus, the tensile properties such as uniform elongation / total elongation, etc.
  • ingots were produced by changing the melting temperature and the average cooling rate from the start of forging to 600 ° C, as shown in Table 8. did.
  • a coreless furnace which is an atmospheric melting furnace, was used to obtain a lump with a thickness of 70 mm, a width of 200 mm, and a length of 500 mm by a semi-continuous forging method.
  • the balance composition excluding the element amount described is Cu, and other impurity elements are Hf, Th, Li, Na, K, Sr, Pd, W,
  • the total content of Si, Nb, Al, V, Y, Mo, In, Ga, Ge, As, Sb, Bi, Te, B, and misch metal is 0.1% by mass or less in total of these elements. there were.
  • the total amount is 0.0001-1.
  • the range is 0% by mass and one or more of Zr, Ag, Cr, Cd, Be, Ti, Co, Ni, Au, Pt is used, the total amount is 0.0001-1. 0% by mass In addition, the total amount of all these elements was 1.0% by mass or less.
  • the oxygen (O) content was determined by extracting oxygen in the sample by an inert gas melting method according to JIS Z 2 613, using an EMGA-650A type device manufactured by Horiba, Ltd., and using an infrared absorption method. Analysis was carried out.
  • the hydrogen (H) content was analyzed using the thermal conductivity method after extracting hydrogen from the sample by the inert gas melting method according to JIS Z 2614 using LECO RH-402 type equipment. It was.
  • the content of carbon (C) was analyzed by a combustion infrared absorption method using an EMIA610 type apparatus manufactured by Horiba, Ltd. according to JIS Z 2615, extracting oxygen in the sample by heating in an oxygen atmosphere.
  • a 25 mm x 60 mm sample was cut out from the obtained copper alloy plate, and then Ag plating was performed to simulate the plating process in the actual lead frame.
  • the sample was also observed with a stereomicroscope (X40) in the range of 10 cm 2 near the center of the sample. Then, the number of abnormal plating deposits (projections) observed as projections on the plating layer as shown in FIG. 3 at this measurement site was measured. ⁇ If generation number is less than 2 / cm 2 or, in the case of 2 / cm 2 or more, and the like leading to defective bonding, as can not be used as a semiconductor lead frame, was evaluated as X.
  • the above Ag plating is a commercially available Ag plating solution bath after applying Cu ground electrical plating with a commercially available Cu plating solution bath on the front and back surfaces of samples that have been subjected to electrolytic degreasing, pickling, water washing, etc.
  • the test was conducted with a pure Ag electric plating.
  • Cu undercoat is at a temperature of 60 to 65 ° C, current density is 5A / dm 2 , and processing time is 10 seconds.
  • Pure Ag electroplating is at a temperature of 60 to 65 ° C, current density is 7A / dm 2 and processing time. Each was performed under the condition of 60 seconds.
  • the hardness of the copper alloy sheet sample was measured with a micro Vickers hardness tester at a load of 0.5 kg at three locations, and the hardness was averaged.
  • the electrical conductivity of the copper alloy sheet sample was calculated by the average cross-sectional area method by milling a strip-shaped test piece with a width of lOmm x length of 300 mm, measuring the electrical resistance with a double bridge resistance measuring device.
  • Invention Example 8;! -95 has a relatively high electrical conductivity for high strength with tensile strength of 500 MPa or more and hardness of 150 Hv or more even though ⁇ and H exist to some extent. Moreover, it is also excellent in mesh.
  • Comparative Examples 96 and 97 the melting temperature in the atmospheric melting furnace is too low, or the average cooling rate from the start of forging to 600 ° C is too low, and the C content is too low. As a result, the O and H contents are ⁇ , and the H content is within the scope of the present invention, but it is inferior to the invention examples.
  • Comparative Examples 98 and 99 have O and H contents that are too high. As a result, even though the C content is large, the ⁇ and H contents are similarly high, but the strength is significantly inferior to the upper limit levels of Invention Examples 84 and 85! / .
  • the copper alloy of Comparative Example 101 has too much Fe content. For this reason, although the C content is within the range of the present invention, the strength, hardness and conductivity are low.
  • the copper alloy of Comparative Example 102 has too little P content. For this reason, although the C content is within the range of the present invention and is excellent in the mating property, the strength, hardness and conductivity are low.
  • Comparative Example 104 the melting temperature in the atmospheric melting furnace is high, and the C content is too large. As a result, the contents of O and H are within the scope of the present invention, but are inferior to the inventive examples in terms of mattness.
  • Departure 85 85 1360 6.0 675 205 50 ⁇
  • a Cu-Fe-P-based copper alloy sheet that has high strength and excellent oxide film adhesion, and has both of these characteristics (combined). Can be provided.

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Description

明 細 書
電気電子部品用銅合金板
技術分野
[0001] 本発明は、(1)高強度で、かつ、パッケージ 'クラックや剥離の問題に対処するため に、酸化膜密着性を向上させた Cu-Fe-P系の銅合金板、(2)高強度で優れた曲げ 加工性を備えた Cu-Fe-P系の銅合金板、(3)高強度で、かつ、スタンビング加工の 際のプレス打ち抜き性に優れた Cu-Fe-P系の銅合金板、及び、(4)高強度で、かつ 、メツキ性に優れた Cu— Fe— P系の銅合金板に関する。本発明の銅合金板は、半 導体装置用リードフレームの素材として好適で、半導体装置用リードフレーム以外に も、その他の半導体部品、プリント配線板等の電気 ·電子部品材料、開閉器部品、ブ スバー、端子'コネクタ等の機構部品など様々な電気電子部品用として好適に使用さ れる。ただ、以下の説明では、代表的な用途例として、半導体部品であるリードフレ ームに使用する場合を中心に説明を進める。
背景技術
[0002] 半導体リードフレーム用銅合金としては、従来より、 Feと Pとを含有する、 Cu-Fe-P 系の銅合金が一般に用いられている。これら Cu-Fe-P系の銅合金としては、例えば 、 Fe : 0. 05—0. 15%、P : 0. 025—0. 040%を含有する銅合金(C19210合金) や、 Fe : 2. 1— 2. 6%、P : 0. 015—0. 15%、Zn : 0. 05—0. 20%を含有する銅合 金(CDA194合金)が例示される。これらの Cu-Fe-P系の銅合金は、銅母相中に Fe 又は Fe-P等の金属間化合物を析出させると、銅合金の中でも、強度、導電性および 熱伝導性に優れていることから、国際標準合金として汎用されている。
[0003] 近年、電子機器に用いられる半導体装置の大容量化、小型化、高機能化に伴い、 半導体装置に使用されるリードフレームの小断面積化が進み、より一層の強度、導電 性、熱伝導性が要求されている。これに伴い、これら半導体装置に使用されるリード フレームに用いられる銅合金板にも、より一層の高強度化、熱伝導性が求められてい
[0004] 一方、半導体デバイスのプラスチックパッケージは、熱硬化性樹脂によって半導体 チップを封止するパッケージ力 経済性と量産性に優れることから、主流となっている 。これらパッケージは、最近の電子部品の小型化の要求に伴って、益々薄肉化され ている。
[0005] これらのパッケージの糸且み立てにおいて、リードフレームに半導体チップを Agぺー ストなどを用いて加熱接着する力、、あるいは Au、 Agなどのめっき層を介してはんだ 付けもしくは Agろう付けする。そして、その後樹脂封止を行い、樹脂封止を行ったあ とに、アウターリードに電気めつきによる外装を行うのが一般的である。
[0006] これらのパッケージの信頼性に関する最大の課題は、表面実装時に発生するパッ ケージ ·クラックや剥離の問題である。パッケージの剥離は、半導体パッケージを組み 立てた後、樹脂とダイパッド(リードフレームの半導体チップを載せる部分)との密着 性が低い場合、後の熱処理時の熱応力によって生じる。
[0007] これに対して、パッケージ 'クラックは、半導体パッケージを組み立てた後、モールド 樹脂が大気より吸湿するため、後の表面実装での加熱において水分が気化し、パッ ケージ内部にクラックがあると、剥離面に水蒸気が印加されて内圧として作用する。こ の内圧によりパッケージに膨れを生じたり、樹脂が内圧に耐えられずクラックを生じた りする。表面実装後のパッケージにクラックが発生すると水分や不純物が侵入しチッ プを腐食させるため、半導体としての機能を害する。また、ノ ンケージが膨れることで 外観不良となり商品価値が失われる。このようなパッケージ 'クラックや剥離の問題は 、近年、上記パッケージの薄型の進展に伴って顕著となっている。
[0008] ここで、パッケージ 'クラックや剥離の問題は、樹脂とダイパットとの密着性不良に起 因する力 樹脂とダイパットとの密着性に最も大きな影響を及ぼしているの力 リード フレーム母材の酸化膜である。リードフレーム母材は、板の製造やリードフレーム製 作のために、種々の加熱工程を経ている。このため、 Agなどのめっき前に、母材の 表面には、数十〜数百 nmの厚さの酸化膜が形成されている。ダイパット表面では、 この酸化膜を介して銅合金と樹脂とが接しているため、この酸化膜のリードフレーム 母材との剥離は、もろに樹脂とダイパットとの剥離へとつながり、リードフレーム母材へ の樹脂の密着性を著しく低下させる。
[0009] したがって、パッケージ 'クラックや剥離の問題は、この酸化膜のリードフレーム母材 との密着性に力、かっている。このため、リードフレーム母材としての、前記高強度化し た Cu-Fe-P系の銅合金板には、種々の加熱工程を経て表面に形成された酸化膜 の密着性が高!/、ことが要求される。
[0010] しかも、銅合金板やリードフレームの製作のための種々の上記加熱工程における 加熱温度は、生産性向上や効率化のために、益々高温化している。例えば、リードフ レーム製作工程において、プレス加工後等における加熱処理をより高温.短時間で 行うことが求められている。このような加熱温度が高温になるにした力 Sい、リードフレー ム母材に生成している酸化膜は、疎密化などの問題により、低温の加熱で生成する 以前の酸化膜よりも、リードフレーム母材とより剥離しやすいという、新たな問題を有し ている。
[0011] 酸化膜密着性を向上させることは、数は少ないものの、以前からも提案されている。
例えば、特許文献 1では、銅合金極表層の結晶配向を制御することで、が提案され ている。即ち、特許文献 1では、リードフレーム母材銅合金の XRDの薄膜法にて評価 される極表面の結晶配向にお!/、て、 { 111 }ピーク強度に対する { 100 }ピーク強度比 を 0. 04以下として、酸化膜密着性を向上させることが提案されている。なお、この特 許文献 1では、あらゆるリードフレーム母材銅合金を含む力 S、実質的に例示している Cu-Fe-P系銅合金は、 Feの含有量が 2. 4%以上と多い Cu-Fe-P系銅合金のみで ある。
[0012] また、特許文献 2、 3では、 Cu-Fe-P系銅合金板の表面粗さに着目し、表面粗さ測 定における中心線平均粗さ Raが 0· 2 111以下、最大高さ1¾11& が1. 5 111以下とす ることによって、酸化膜密着性を向上させることが提案されている。より具体的に、こ の特許文献 2、 3では、これら表面粗さの制御を冷間圧延の圧延ロールの種類 (表面 粗さ)によって制御している。
[0013] また近年、 Cu-Fe-P系の銅合金の用途拡大や、電気、電子機器の軽量化、薄肉 化、小型化などに伴い、これら銅合金にも、一段と高い強度や、電導性、優れた曲げ 加工性が求められている。このような曲げ加工性としては、密着曲げあるいはノッチン グ後の 90° 曲げなどの厳しい曲げ加工ができる特性が要求される。
[0014] これに対して、従来から、結晶粒を微細化したり、晶 '析出物の分散状態を制御す ることによって、曲げ加工性をある程度向上できることは知られている(特許文献 4、 5 参照)。
[0015] また、 Cu-Fe-P系合金において、曲げ加工性などの諸特性を向上させるために、 集合組織を制御することも提案されている。より具体的には、銅合金板の、(200)面 の X線回折強度 1 (200)と、(220)面の X線回折強度 1 (220)との比、 1 (200) /1 (22 0)が 0. 5以上 10以下であること力、、または、 Cube方位の方位密度: D (Cube方位) 力 以上 50以下であること、あるいは、 Cube方位の方位密度: D (Cube方位)と S方 位の方位密度: D (S方位)との比: D (Cube方位) /D (S方位)が 0. 1以上 5以下で あることが提案されて!/、る(特許文献 6参照)。
[0016] 更に、銅合金板の、(200)面の X線回折強度 1 (200)と(311)面の X線回折強度 1 ( 311)との和と、 (220)面の X線回折強度 1 (220)との比、〔1 (200) +1 (311)〕/1 (2 20)が 0. 4以上であることが提案されて!/、る (特許文献 7参照)。
[0017] 一方、これら高強度化した銅合金板には、前記小断面積化したリードフレームへの 加工性も求められる。具体的には、銅合金板はリードフレームへスタンビング加工さ れるために、銅合金板には、優れたプレス打ち抜き性が求められる。この要求は、リ ードフレーム以外の用途でも、銅合金板がプレス打ち抜きされて加工される用途では
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[0018] Cu-Fe-P系銅合金板において、プレス打ち抜き性を向上させる手段は、従来から 、 Pb、 Caなどの微量添加や、破断の起点となる化合物を分散させるなどの化学成分 を制御する手段や、結晶粒径などを制御する手段が汎用されてきた。
[0019] しかし、これらの手段は、制御自体が困難であったり、他の特性を劣化させたり、ま た、それゆえに製造コストの上昇につながるなどの問題を有していた。
[0020] これに対して、 Cu-Fe-P系銅合金板の組織に着目して、プレス打ち抜き性や曲げ 加工性を向上させることが提案されている。例えば、特許文献 8では、 Fe : 0. 005〜 0. 5wt%、P : 0. 005—0. 2wt%を含み、必要に応じてさらに Ζη : 0· 01~10wt% 、 Sn : 0. 0;!〜 5wt%のいずれか一方又は双方を含み、残部 Cuと不可避不純物から なる Cu-Fe-P系銅合金板が開示されている。そして、特許文献 8では、この銅合金 板の結晶方位の集積度を制御することにより、プレス打抜き性を向上させている(特 許文献 8参照)。
[0021] より具体的に、特許文献 8では、この集積度制御を、銅合金板が再結晶し、組織の 結晶粒径が大きくなるにしたがって、板表面への { 200}、 { 311 }面の集積割合が増 し、圧延すると { 220}面の集積割合が増してくることを利用して行なっている。そして 、特徴的には、 { 200}、 { 311 }面に対して、板表面への { 220}面の集積割合を増し てプレス打抜き性を向上させようとしている。より具体的には、この板表面における { 2 00 }面からの X線回折強度を 1[200] 、 { 311 }面からの X線回折強度を 1[311] 、 { 22 0}面からの X線回折強度を 1[220] としたとき、 [1[200] +1[311] ]/1[220] < 0. 4 の式を満たすこととしてレ、る。
[0022] また、前記の特許文献 6及び 7においても、プレス打ち抜き性を向上させた銅合金 板が記載されている(特許文献 6、 7参照)。
[0023] 更に、特許文献 9では、 Cu-Fe-P系銅合金板の屈曲性を向上させるために、 1 (20 0) /I (110)を 1. 5以下とすることが提案されて!/、る (特許文献 9参照)。
[0024] また、他の銅合金系ではある力 Cu-Ni-Si系銅合金(コルソン合金)板の曲げカロ ェ性を向上させるために、銅合金板の引張特性のうちの均一伸びと全伸びとの比を 0. 5以上とすることは公知である(特許文献 10参照)。
[0025] また、これら高強度化した銅合金板は、プレス打ち抜き加工 (スタンビング加工)、曲 げ加工などを施した後に、 Agなどのメツキが施され、半導体リードフレームとされる。
[0026] ただ、この Agなどのメツキ表面に、部分的に(局部的に)、図 3 (図面代用の SEM写 真、 500倍)に矢印で示す点のような、顕微鏡にてメツキ層の突起として観察される、 メツキの異常析出などが起こる場合がある。このメツキの異常析出が起こると、ボンデ イング不良を招くなどして、半導体リードフレームとして使用できなくなる。
[0027] このメツキの異常析出は、メツキ表面に全面的に起こるわけでも、製作される半導体 リードフレーム毎に多量に生じるわけでもない。しかし、半導体リードフレームの高効 率の大量生産ラインにとって、製作される半導体リードフレームに、例え、発生個数が わずかな ppmオーダーであっても、メツキの異常析出が発生した場合には、ラインの 生産速度や生産効率への重大な影響が避けがたい。
[0028] このメツキの異常析出は、現在では、铸造 '溶解工程で生成した粗大な介在物(酸 化物ゃ晶出物)の最終製品板表面への残存や、水素に起因する粗大なポアなどの 表面欠陥が原因であると推測される。メツキが異常析出したメツキ部分直下の最終製 品板表面には、多くの場合に、粗大な介在物(酸化物ゃ晶出物)あるいは水素に起 因する粗大なポアなどの表面欠陥が、存在、残存しているからである。
[0029] Cu— Fe— P系銅合金では、铸造 ·溶解工程の段階で、水素や酸素などをある程度 含有することが避けがたぐ溶解 ·铸造工程で生成した粗大な介在物(酸化物ゃ晶出 物)が最終製品板まで残存し、また水素に起因するポアが表面欠陥として現れること が避けがたい。
[0030] 半導体リードフレーム用銅合金の、高強度化や、プレス打ち抜き性、曲げ加工性な どの高成形性化のための提案は、従来から数多く提案されている。しかし、半導体リ ードフレーム用銅合金のメツキ性、特に、 Cu— Fe— P系の銅合金におけるメツキ性、 それも、上記メツキの異常析出を改善する技術はあまり提案されていない。
[0031] そんな中で、銅合金板に、 Fe : l . 5〜2· 3重量%あるいは Ρ : 0· 015—0. 045重 量%と、 Fe、 Pを比較的多量に含有させて、メツキ性を向上させることが提案されてい る(特許文献 11)。また、特許文献 11では、 Cを 10〜100ppmと、これも比較的多量 に含有させて、粒界割れを防止することも提案されてレ、る。
[0032] 特許文献 1 : :特開 2001 — 244400号公報
特許文献 2 : :特開平 2— 122035号公報
特許文献 3 : :特開平 2— 145734号公報
特許文献 4 : :特開平 6— 235035号公報
特許文献 5 : :特開 2001 — 279347号公報
特許文献 6 : :特開 2002 — 339028号公報
特許文献 7 : :特開 2000 — 328157号公報
特許文献 8 : :特開 2000 — 328158号公報
特許文献 9 : :特開 2006 — 63431号公幸
特許文献 10 :特開 2002— 266042号公報
特許文献 11 :特許 2962139号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0033] しかし、これらの従来技術では、本発明で意図する高レベルの酸化膜密着性を保 障するまでには至らない。即ち、高温になる加熱温度下で生成した、リードフレーム 母材表面の酸化膜の、リードフレーム母材とより剥離しやすいという新たな問題に対 しては総じて対応できな!/、。
[0034] 先ず、特許文献 1における Cu-Fe-P系銅合金の実質的な Feの含有量は、前記し た通り、最低でも 2. 4質量%を超えて多い。この点で、特許文献 1の技術は、確かに Feの含有量が多い Cu-Fe-P系銅合金の酸化膜密着性向上には有効力、もしれない 。実際に、特許文献 1では Feの含有量が 2. 41 %である実施例 1の Cu-Fe-P系銅合 金の酸化膜密着性は、酸化膜の剥離限界温度で 633K (360°C)まで向上している。
[0035] しかし、 Feの含有量が 2. 4質量%を超えて多くなると、高温になる加熱温度下で生 成したリードフレーム母材表面の酸化膜が、リードフレーム母材とより剥離しやすくな る。また、導電率などの材料特性だけでなぐ铸造性などの生産性が著しく低下する という別の問題も生じる。
[0036] また、導電率を無理に増加させるために、例えば、上記析出粒子の析出量を増や そうとすると、析出粒子の成長 ·粗大化を招き、強度や耐熱性が低下する問題がある 。言い換えると、特許文献 1の技術では、 Cu-Fe-P系銅合金に要求される高強度と 酸化膜密着性とを兼備させることができなレ、。
[0037] したがって、この特許文献 1の技術を、 Feの含有量を実質的に 0. 5%以下と低減し た組成によって、高強度化した Cu-Fe-P系銅合金にそのまま適用しても、前記したリ ードフレーム等に要求される酸化膜密着性を得ることはできない。
[0038] また、特許文献 2、 3のように、前記中心線平均粗さ Raが 0. 2 m以下、最大高さ R maxが 1. 5 m以下とした場合には、確力、に、これよりも表面粗さが粗い Cu-Fe-P 系銅合金板に比べれば、酸化膜密着性は向上する。
[0039] しかし、本発明者らが知見したところによれば、前記した本発明で目的とするより高 温下の加熱で生成する酸化膜の酸化膜密着性に対しては、後述する通り、同じく(等 しく)中心線平均粗さ Raを 0· 2 111以下ぉょび最大高さ1¾11& を1. 5 111以下とした 場合にでも、意外にも酸化膜密着性能に大きな差が生じた。 [0040] これは、中心線平均粗さ Raや最大高さ Rmax以外の要素(要因)が、大きく関与し ていることを示している。そして、このことは、この要素(要因)を制御しない限り、本発 明で目的とするより高温下の加熱で生成する酸化膜の酸化膜密着性を向上させられ ないことを意味している。
[0041] また、これまでの銅合金高強度化の手段である、 Snや Mgの固溶強化元素の添カロ や、冷間圧延の加工率増加による強加工による加工硬化量増大では、必然的に曲 げ加工性の劣化を伴い、必要な強度と曲げ加工性を両立させることは困難である。し 力、しながら、近年の電気、電子部品の前記軽薄短小化に対応できるような、引張強 度 500MPa以上の高強度 Cu-Fe-P系合金を得るためには、このような冷間圧延の 強加工による加工硬化量の増大が必須となる。
[0042] このような高強度 Cu-Fe-P系合金に対しては、上記特許文献 4、 5などの結晶粒微 細化や、晶 ·析出物の分散状態制御などの組織制御手段、更には、上記特許文献 6 、 7などの集合組織の制御手段だけでは、前記密着曲げあるいはノッチング後の 90 ° 曲げなどの厳しい曲げ加工に対し、曲げ加工性を十分に向上させることができな い。
[0043] また、前記した特許文献 6や 8では、板表面への { 220}面や { 200}面の集積割合 を増して、プレス打ち抜き性を向上させている。これらの特定面の集積割合を増すこ とによって、確かに、 Cu-Fe-P系銅合金板のプレス打ち抜き性は向上する。
[0044] し力、し、前記リードフレームの小断面積化は、益々進み、リード幅(0. 5mm→0. 3 mm)や板厚(0· 25mm→0. 15mm)も益々小さくなつて、高強度化した Cu-Fe-P 系銅合金板への、スタンビング加工時のプレス打ち抜き性向上の要求はより厳しくな つている。このため、前記した特許文献 6や 8のような組織の集積割合制御によるプレ ス打ち抜き性向上効果では、この要求されるプレス打ち抜き性を満たさなくなつてい
[0045] また、前記した特許文献 10のような銅合金板の曲げ加工性の向上手段では、要求 されるプレス打ち抜き性を向上させることはできない。特許文献 10で対象とするのは 、 0.2%耐カカ 00MPaレベル、導電率が 40%IACS レベルの Cu-Ni-Si系銅合金(コ ルソン合金)であり、本発明の Cu-Fe-P系銅合金とは、合金系や特性が全く異なる。 また、曲げ加工性とプレス打ち抜き性とは、メカニズムが全く異なる特性であり、特許 文献 10のように均一伸びと全伸びとの比を 0. 5以上とした場合は、後述する通り、本 発明の Cu-Fe-P系銅合金のプレス打ち抜き性は低下する。
[0046] また、特許文献 11のように、 Fe、 Pを比較的多量に含有させた場合には、铸造 '溶 解工程で生成する粗大な介在物(酸化物ゃ晶出物)の量も多くなり、最終製品板表 面へ、これらが多量に残存するために、却って、前記したメツキの異常析出を誘発す ることとなる。
[0047] また、特許文献 11では、前記したメツキの異常析出の原因となる、水素に起因する ポアなどの表面欠陥を問題としておらず、これに起因するメツキの異常析出を防止で きない。
[0048] 更に、特許文献 11では、銅板の製造工程で、溶湯流に Fe— C母合金を添加して、 Cを 10〜; !OOppm多量に含有させようとしている。しかし、 Cは非常に飛散しやすぐ 溶湯に添加した瞬間に飛散するために、通常では、溶湯に Cを lOppm以上含有さ せることは非常に困難である。また、本発明者らの知見によれば、 Cu— Fe— P系の 銅合金では、後述する通り、 Cを多量に含有させた場合には、却ってメツキの異常析 出を促進する。
[0049] したがって、前記したメツキの異常析出を防止するのに有効な技術は、これまであま り提案されていない。このため、前記したメツキの異常析出を防止するためには、 Cu — Fe— P系銅合金を含めて、一般的には、铸造 ·溶解工程などにおいて、メツキの異 常析出の原因となる、水素や酸素などの含有量を、更に積極的に低減するようにす
[0050] しかし、銅板の製造工程、特に铸造 '溶解工程などで、水素や酸素などの含有量を 、更に積極的に、極く微量まで低減することは、銅板の製造工程にとっても、製造コス トを押し上げる、生産効率を低下させる大きな原因となる。このため、 Cu— Fe— P系 銅合金では、铸造 '溶解工程の段階で、水素や酸素などをある程度含有することが 避けがたい。
[0051] したがって、 Cu— Fe— P系銅合金では、溶解 '铸造工程で生成した粗大な介在物
(酸化物ゃ晶出物)が最終製品板まで残存し、また水素に起因するポアが表面欠陥 として現れることあ避け力 Sたレヽ。
[0052] このため、铸造 '溶解工程の段階で、水素や酸素などをある程度含有していても、 前記したメツキの異常析出を防止できるような Cu— Fe— P系銅合金板が求められて いる。
[0053] 本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、高 強度化と、より高温下の加熱で生成する酸化膜の優れた酸化膜密着性とを両立させ た Cu-Fe-P系銅合金板を提供することである。
また、本発明の別の目的は、高強度および優れた曲げ加工性を兼備した Cu-Fe- P系銅合金板を提供することである。
また、本発明の別の目的は、高強度化と優れたプレス打ち抜き性とを両立させた C u-Fe-P系銅合金板を提供することである。
さらに、本発明の別の目的は、高強度化と、メツキの異常析出を防止する優れため つき性とを両立させた Cu— Fe— P系銅合金板を提供することである。
課題を解決するための手段
[0054] 上記目的を達成するために、本発明の電気電子部品用銅合金板の要旨は、質量 %で、 Fe : 0. 01—0. 50%、 P : 0. O l—O. 15%を各々含有し、残部 Cuおよび不可 避的不純物からなる銅合金板であって、この銅合金板の JIS B0601法に準じた表 面粗さ測定における中心線平均粗さ Raが 0. 2 111以下、最大高さ1¾11£«が1. 5 μ m以下であり、かつ、粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuが 5. 0以下であることとする
[0055] 本発明の電気電子部品用銅合金板は、前記銅合金板の圧延方向に対して平行方 向の 直が 0. 3以上であることが好ましい。
[0056] 本発明の電気電子部品用銅合金板は、前記銅合金板が、圧延方向に対して直交 する板幅方向を長手方向として採取した試験片の引張試験により求められる、引張 弾性率が 120GPaを超えるとともに、均一伸びと全伸びとの比、均一伸び/全伸び が 0. 50未満であることが好ましい。
[0057] 本発明の電気電子部品用銅合金板は、前記銅合金板が、更に、じ:3〜15 111を 含有し、 O : 40ppm以下、 H : l . Oppm以下に各々規制することが好ましい。 [0058] 本発明銅合金板は、高強度を達成するために、更に、質量%で 0. 005〜5. 0% の Snを、あるいは、はんだ及び Snめっきの耐熱剥離性改善のために、更に、質量% で 0. 005〜3. 0%の Znを、各々含有しても良い。
[0059] 本発明銅合金板は、更に、 S : 20ppm以下、 Pb: 20ppm以下に各々規制すること が好ましい。
[0060] 本発明銅合金板は、引張強度が 500MPa以上、硬さが 150Hv以上であることが 好ましい。
[0061] 本発明銅合金板は、更に、質量%で、 Mn、 Mg、 Caのうち 1種又は 2種以上を合計 で 0. 0001-1. 0%含有しても良い。
[0062] 本発明銅合金板は、更に、質量%で、 Zr、 Ag、 Cr、 Cd、 Be、 Ti、 Co、 Ni、 Au、 Pt のうち 1種又は 2種以上を合計で 0. 001 -1. 0%含有しても良い。
[0063] 本発明銅合金板は、更に、質量%で、 Mn、 Mg、 Caのうち 1種又は 2種以上を合計 で 0. 0001— 1. 0%と、 Zr、 Ag、 Cr、 Cd、 Be、 Ti、 Co、 Ni、 Au、 Ptのうち 1種又は 2 種以上を合計で 0. 001〜; 1. 0%とを各々含有するとともに、これら含有する元素の 合計含有量を 1. 0%以下として、含有しても良い。
[0064] 本発明銅合金板は、更に、 Hf、 Th、 Li、 Na、 K、 Sr、 Pd、 W、 S、 Si、 C、 Nb、 Al、
V、 Y、 Mo、 Pb、 In、 Ga、 Ge、 As、 Sb、 Bi、 Te、 B、ミッシュメタノレの含有量を、これら の元素全体の合計で 0. 1質量%以下とすることが好ましい。
[0065] また、上記目的を達成するために、本発明の電気電子部品用銅合金板の要旨は、 質量%で、 Fe : 0. 01—0. 50%、P : 0. 01—0. 15%を各々含有し、残部 Cuおよび 不可避的不純物からなる銅合金板であって、引張強度が 500MPa以上、硬さが 150
Hv以上であり、銅合金板の圧延方向に対して平行方向の r値が 0. 3以上であること とする。
[0066] また、上記目的を達成するために、本発明の電気電子部品用銅合金板の要旨は、 質量%で、 Fe : 0. 01—0. 50%、P : 0. 01—0. 15%を各々含有し、残部 Cuおよび 不可避的不純物からなり、圧延方向に対して直交する板幅方向を長手方向として採 取した試験片の引張試験により求められる、引張弾性率が 120GPaを超えるとともに 、均一伸びと全伸びとの比、均一伸び/全伸びが 0. 50未満であることとする。 [0067] また、上記目的を達成するために、本発明の電気電子部品用銅合金板の要旨は、 質量0 /oで、 Fe : 0. 01—0. 50%、P : 0. 01—0. 15%、 C: 3〜; 15ppmを各々含有し 、 O : 40ppm以下、 H : l . Oppm以下に各々規制したことである。
[0068] 本発明の銅合金板は、様々な電気電子部品用に適用可能であるが、特に、半導体 部品である半導体リードフレーム用途に使用されることが好ましい。
発明の効果
[0069] 本発明銅合金板は、高強度化の目安として、引張強度が 500MPa以上、硬さが 15 OHv以上とする。なお、銅合金板における導電率は板の強度に相関するものであり、 本発明でも、高強度になるほど導電率は必然的に低くなるものの、実用化に支障は 無い。したがって、本発明で言う高導電率とは、高強度な割りには導電率が比較的 高いという程度の意味である。
[0070] 本発明では、高強度で、より高温下の加熱で生成した酸化膜を有する Cu-Fe-P系 銅合金板の粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuを制御して、酸化膜密着性を向上さ せる。
[0071] 粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuは、後述する数式に示すように、表面粗さ測定 の JIS B0601に定義された、公知なものであり、表面粗さの凹凸(転がり円うねり曲 線 Z (X)の曲線)の尖り具合を示して!/、る。
[0072] 例えば、図 1 (a)に示すように、 Rkuが 5. 0を超えて大きい場合には、表面粗さの凹 凸曲線 (転がり円うねり曲線 Z (X)の曲線)が尖って!/、る、あるいは急峻な曲線となつ ている。これに対して、図 1 (b)に示す通り、本発明のように、 Rkuが 5. 0以下の小さ い場合には、表面粗さの凹凸曲線 (転がり円うねり曲線 Z (x)の曲線)が比較的丸まつ ている、あるいは滑らかな曲線となっている。
[0073] 本発明者らの知見によれば、このように、 Rkuを 5. 0以下として、表面粗さの凹凸曲 線 (転がり円うねり曲線 Z (X)の曲線)が比較的丸まって!/、る、あるいは滑らかな曲線と なっている方が、 Cu-Fe-P系銅合金板のより高温下の加熱で生成した酸化膜の酸 化膜密着性を向上できる。
[0074] ここでは、むしろ、 Rkuが 5. 0を超えた図 1 (a)のような、表面粗さの凹凸が尖ってい る、あるいは急峻な曲線となっている場合の方がアンカー効果が発揮されて、酸化膜 密着性を向上させるようにも思える。この点、なぜ、図 1 (b)に示す、表面粗さの凹凸 が比較的丸まっている、あるいは滑らかな曲線となっている方力 Cu-Fe-P系銅合 金板のより高温下の加熱で生成した酸化膜の酸化膜密着性を向上できるのかは、現 時点では不明である。
[0075] ただ、本発明では、従来技術のように、 Feの含有量を多くして他の問題を生じさせ ずとも、 Cu-Fe-P系組成を有する銅合金板の粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuを 制御するという簡便な手段で、 Cu-Fe-P系銅合金板のより高温下の加熱で生成した 酸化膜の酸化膜密着性を向上できる。
[0076] なお、本発明における銅合金板の粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuは、中心線平 均粗さ Raや最大高さ Rmaxとは独立した技術的な要素である。即ち前記した従来の 特許文献 2、 3のように、中心線平均粗さ Raを 0. 2 m以下および最大高さ Rmaxを 1. 5 in以下として、銅合金板表面を平滑化した場合でも、 Rkuが 5. 0を超える場 合もあれば、 Rkuが 5. 0以下になる場合もある。
[0077] 言い換えると、中心線平均粗さ Raを 0. 2 m以下および最大高さ Rmaxを 1. 5 μ m以下に、銅合金板表面を平滑化した場合でも、決して必然的には、 Rkuは 5. 0以 下にならず、外れる乃至これより大きくなる可能性も高い。したがって、中心線平均粗 さ Raを 0. 2 m以下および最大高さ Rmaxを 1 · 5 m以下とした場合でも、銅合金 板表面の Rkuが 5. 0以下になっているか否かは、実際に Rkuを測定してみなければ 一切不明である。
[0078] この事実は、後述する通り、中心線平均粗さ Raと最大高さ Rmaxとが同じでも、粗さ 曲線のクルトシス(尖り度) Rkuによって、 Cu-Fe-P系銅合金板のより高温下の加熱 で生成した酸化膜の酸化膜密着性に大きな差が生じる事実によって裏付けられる。 また、後述する通り、前記した従来の特許文献 2、 3のような圧延ロールの表面粗さ制 御のような物理的な処理レベルでは、 Rkuは 5. 0以下に制御できず、化学的エッチ イングを伴う洗浄処理を行って初めて制御可能である事実力、らも裏付けられる。
[0079] また、本発明によれば、 Cu-Fe-P系銅合金板の圧延方向に対して平行方向の r値 を上記 0. 3以上の一定値以上として、引張強度が 500MPa以上の高強度銅合金板 であっても、曲げ加工性を向上させることができる。 [0080] ここで、銅以外の、鋼板やアルミニウム合金板の分野において、 r値を向上させて、 高強度な鋼板やアルミニウム合金板であつても、曲げ加ェ性を向上させることは公知 である。しかし、銅合金、特に Cu-Fe-P系銅合金板では、 r値に着目して、曲げ加工 性を向上させることは必ずしも公知ではなかった。
[0081] この理由は、前記した従来技術のように、 Cu-Fe-P系銅合金板分野では、曲げカロ ェ性向上のために、結晶粒微細化や、晶'析出物の分散状態制御、そして、集合組 織の制御など銅合金板の結晶方位分布密度の制御などが主流であったためと推考 される。また、 Cu-Fe-P系銅合金板においては、曲げ加工性向上のためには、 r値 以外の要素の影響が大きぐ r値は曲げ加工性向上にあまり効かない、との常識があ つたためとも推考される。
[0082] 前記した通り、他のコルソン合金などと違い、固溶強化元素の含有量に大きな限界 がある Cu-Fe-P系銅合金板では、高強度化は、必然的に、冷間圧延の加工率増加 による強加工による加工硬化量増大にて行わざるを得ない。
[0083] この冷間圧延の強加工では、当然、結晶粒径が圧延方向に大きく(長く)伸長した 結晶方位の大きな異方性を有するようになる。このため、特に、圧延方向に対して平 行方向の曲げ加工性が著しく低下することが知られている。したがって、この曲げカロ ェ性を向上させるために、当然、曲げ加工性低下の大きな原因となっている上記結 晶方位の大きな異方性、即ち、銅合金板の結晶方位分布密度を制御することが、当 業者の間で大きな関心事となる。
[0084] しかしながら、このような銅合金板の結晶方位分布密度制御は、所望の曲げ加工性 を得るために、各結晶方位を所望の分布密度に制御すること、即ち、実際に製造す ることが非常に難しい。
[0085] これに対して、本発明では、 Cu-Fe-P系銅合金板の r値を向上させて、高強度銅 合金板であっても曲げ加工性を向上させる。 r値は、塑性ひずみ比とも呼ばれ、 Cu- Fe-P系銅合金板などの材料の引張試験における、材料の板幅と板厚の減少の割合 を示して!/、る。材料の板幅の減少に対する板厚の減少の割合が小さ!/、と r値は大きく なる。この点、曲げ加工性の方も、材料の板幅の減少に対する板厚の減少の割合が 小さいほど良くなるので、 Cu-Fe-P系銅合金板などの材料としては、 r値が大きいほ ど、破断しにくぐ曲げ加工性が向上することとなる。
[0086] このような曲げ加工性と r値との相関乃至帰結は、他方で、 r値が公知のように塑性 異方性を表す指標であって、上記結晶方位分布密度と密接な関係を有することから も裏付けられる。
[0087] ただ、このように、 Cu-Fe-P系銅合金板において、曲げ加工性と r値との相関が例 えあったとしても、前記した通り、 r値に曲げ加工性を実際に向上させるだけの効果が あるか否かは、全く別の問題となる。また、この r値を、曲げ加工性を向上させるだけ、 向上させることができるか否かも、全く別の問題となる。即ち、 Cu-Fe-P系銅合金板 において、 r値を向上させて、曲げ加工性を向上させることは、実際にやってみないと 分からない課題である。
[0088] この点、本発明では、後述する通り、冷間圧延後の低温焼鈍を連続焼鈍にて行い 、この際に適切な張力を通板中の板に加えるという特別な方法(手段)などによって、 Cu-Fe-P系銅合金板の圧延方向に対して平行方向の r値を上記 0. 3以上の一定値 以上とする。そして、引張強度力 ^OOMPa以上の高強度銅合金板であっても、曲げ 加工性を向上させる。
[0089] また、本発明では、引張強度が 500MPa以上に高強度化した Cu-Fe-P系銅合金 板では、特許文献 6や 8などの集合組織制御ではなぐ引張試験により求められる、 引張弾性率や、均一伸びと全伸びとの比などの引張特性力 プレス打ち抜き性に大 きく影響することを知見した。
[0090] 引張試験により求められる、引張弾性率が大きいほど、プレス打ち抜き性が向上す る。また、均一伸びと全伸びとの比が小さいほど、プレス打ち抜き性が向上する。ただ 、本発明で規定する、これら引張特性は、現時点では、 Cu-Fe-P系銅合金板の組 織、即ち、析出物の状態 (析出物量や析出物の大きさなど)あるいは集合組織などと の明瞭な相関関係が不明である。したがって、本発明では、プレス打ち抜き性を向上 させる要件として、 Cu-Fe-P系銅合金板の組織は、定性的にも定量的にも規定しに くい。
[0091] また、本発明で規定する、これら引張特性は、当然、 Cu-Fe-P系銅合金板の成分 組成によって大きな影響を受けるが、製造方法や条件によっても大きく影響され、成 分組成だけでは決まらない。即ち、本発明で規定する、これら引張特性は、後述する 通り、 Cu-Fe-P系銅合金板の、熱延前の均質化熱処理あるいは加熱処理、熱間圧 延後の水冷開始温度、中間焼鈍温度、最終連続焼鈍時の通板速度などの製造方法 や条件によって、大きく影響される。
[0092] しかも、本発明で規定する、これら引張特性は、バッチ式の最終焼鈍では得られが たぐ板(コイル)を連続的に炉内に通板しつつ処理するような連続焼鈍でなければ 得られがたい。
[0093] このため、本発明では、 Cu-Fe-P系銅合金板の良好なプレス打ち抜き性を保証す るために、成分組成とともに、上記のように、引張弾性率や均一伸びと全伸びとの比 などの引張特性で、 Cu-Fe-P系銅合金板を規定する。
[0094] 本発明は、 Cu— Fe— P系銅合金板に、自然に混入される量以上の含有量だが、 絶対量としてはごく微量の炭素(C)を含有させることを、最大の特徴とする。
[0095] 本発明では、この含有炭素の働きによって、 Cu— Fe— P系銅合金板中に存在する 、酸素(〇)、水素(H)の凝集を抑制し、介在物やポアの起点を増加させる。そして、 生成する介在物やポアのサイズを微細化させて、これら介在物やポアが、前記したメ ツキの異常析出の起点(原因)となるのを防止する。その結果、 Cu— Fe— P系銅合 金板における、高強度化と、メツキの異常析出を防止する優れためつき性とを両立さ せる。
[0096] ただ、この Cの作用効果を保証するために、 Cの含有量とともに、 Cu— Fe— P系銅 合金板の 0、 Hの含有量の上限を、前提として規定する。
図面の簡単な説明
[0097] [図 1]本発明で規定する、銅合金板表面粗さにおける、粗さ曲線のクルトシス(尖り度 ) Rkuを示す説明図である。
[図 2]せん断面率の測定方法を示す説明図である。
[図 3]メツキの異常析出を示す銅合金板表面の図面代用写真である。
符号の説明
[0098] 1 :銅合金板、 2 :打ち抜き穴、 3 :切断箇所
発明を実施するための最良の形態 [0099] 以下に、半導体リードフレーム用などとして、必要な特性を満たすための、本発明 C u-Fe-P系銅合金板における各要件の意義や実施態様を具体的に説明する。
[0100] <第一実施形態:高強度で、かつ、パッケージ 'クラックや剥離の問題に対処するた めに、酸化膜密着性を向上させた Cu-Fe-P系の銅合金板〉
(表面粗さ)
本発明では、 Cu-Fe-P系銅合金板の表面粗さの前提的な要件として、 JIS B0 6 01法に準じた表面粗さ測定における、中心線平均粗さ Raが 0. 2 111以下、および 最大高さ Rmaxが 1. 5 m以下であることとする。好ましくは、中心線平均粗さ Raが 0 . l〃m以下、および最大高さ Rmaxが 1. O ^ m以下である。
[0101] 中心線平均粗さ Raが 0· 2 mを超える力、、最大高さ Rmaxが 1 · 5 111を超えると、 Cu-Fe-P系銅合金板の表面が平滑ではなく粗すぎ、リードフレームに要求される基 本特性を阻害する。即ち、リードフレーム半導体チップへの Agペーストなどの加熱接 着あるいは Au、Agなどのめっき処理やはんだ付け若しくは Agろう付けなどを阻害す る。また、化学的エッチイングを伴う洗浄処理によっても、 Cu-Fe-P系銅合金板表面 の Rkuを 5. 0以下とする制御が困難となる。
[0102] (Rku)
本発明では、以上の前提に基づいて、 Cu-Fe-P系銅合金板のより高温下の加熱 で生成した酸化膜の酸化膜密着性を向上させるために、 JIS B0601法に準じた表 面粗さ測定における、粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuが 5. 0以下であることとする 。 Rkuが 5. 0を超えた場合、 Cu-Fe-P系銅合金板のより高温下の加熱で生成した 酸化膜の酸化膜密着性を向上させることができない。好ましくは、 Rkuは 4. 5以下で ある。
[0103] 粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuは、 JIS B0601において、下記数式に示すよう に、測定対象物表面の基準長さ lrにおける、転がり円うねり曲線 Z (x)の四乗平均を、 二乗平均平方根 Rqの四乗で割ったものと定義される。
[数 1]
Figure imgf000020_0001
[0104] この Rkuは、図 1に示すように、表面粗さの凹凸曲線 (転がり円うねり曲線 Z (x) )の 高さ方向の特徴の平均パラメータを表している。
[0105] この高さ方向の特徴が尖り度であり、 Rkuが 5. 0を超えて大きい場合には、図 1 (a) に示すように、表面粗さの凹凸曲線 (転がり円うねり曲線 Z (x)の曲線)が尖っている、 あるいは急峻な曲線となっている。これに対して、図 1 (b)に示す通り、本発明のよう に、 Rkuが 5. 0以下の小さな場合には、表面粗さの凹凸曲線が比較的丸まっている 、あるいは滑らかな曲線となっている。
[0106] これに対して、表面粗さの指標として汎用される、前記中心線平均粗さ Raは、図 1 の表面粗さの凹凸曲線で言うと、高さ方向の振幅の高さの平均パラメータ、前記最大 高さ Rmaxは高さ方向の振幅の最大高さのパラメータである。したがって、本発明の Rku力 これら中心線平均粗さ Raや最大高さ Rmaxにかかわらない独立した値であ り、図 1 (a)、 (b)に示す通り、例え Raや Rmaxが同じでも、 Rkuが大きく異なること力 S 理解される。
[0107] また、 JIS B0601において、この高さ方向の特徴の平均パラメータを表すものとし ては、 Rku以外に、 Pku :断面曲線のクルトシス(尖り度)、 Wku :うねり曲線のクルトシ ス(尖り度)などがある。し力、し、これら Pku、 Wkuは、本発明の Rkuほどには、 Cu_Fe -P系銅合金板のより高温下の加熱で生成した酸化膜の酸化膜密着性との相関性が 深くない。このため、本発明では、表面粗さ(曲線)の高さ方向の特徴の平均パラメ一 タの内から、 Rkuを選択して規定する。
[0108] 本発明において、 Cu-Fe-P系銅合金板表面の制御は、先ず、圧延ロールの表面 粗さ制御のような物理的な処理レベルで、中心線平均粗さ Raを 0. 2 111以下および 最大高さ Rmaxを 1. 5 111以下に制御する。その上で、 Rkuは、後述する通り、化学 的エッチイングを伴う洗浄処理によって、 Rkuを 5. 0以下とする。
[0109] また、本発明においては、銅合金板の圧延方向に対して平行方向の r値が 0. 3以 上であることが好ましい。このように r値が 0. 3以上であることにより、上記特性に加え て、さらに曲げ加工性が優れた銅合金板が得られる。 r値の測定方法等については 後述する。
[0110] (引張弾性率'均一伸び/全伸び)
また、本発明においては、銅合金板が、圧延方向に対して直交する板幅方向を長 手方向として採取した試験片の引張試験により求められる、引張弾性率が 120GPa を超えるとともに、均一伸びと全伸びとの比、均一伸び/全伸びが 0. 50未満である ことが好ましい。このような特徴をさらに備えることにより、上記特性に加えて、さらにプ レス打ち抜き性に優れた銅合金版が得られる。引張弾性率'均一伸び/全伸びに関 する詳細事項につ!/、ては後述する。
[0111] (銅合金板の成分組成)
本発明では、半導体リードフレーム用などとして、引張強度が 500MPa以上の高強 度や、硬さが 150Hv以上などの基本特性を有することが好ましい。そして、これらの 基本特性を満足した上で、あるいは、これらの基本特性を低下させないことを前提に 、メツキの異常析出を防止する優れためつき性を有する。このために、 Cu-Fe-P系銅 合金板として、質量%で、 Feの含有量が 0. 01-0. 50%の範囲、 Pの含有量が 0. 0 ;!〜 0. 15%の範囲とした、残部 Cuおよび不可避的不純物からなる基本組成とする。
[0112] この基本組成に対し、後述する Zn、 Snなどの元素を、更に選択的に含有させても 良い。また、記載する以外の元素(不純物元素)も、本発明の特性を阻害しない範囲 での含有を許容する。なお、これら合金元素や不純物元素の含有量の表示%は全 て質量%の意味である。
(Fe)
Feは、 Fe又は Fe基金属間化合物として析出し、銅合金の強度や耐熱性を向上さ せる主要元素である。 Feの含有量が少なすぎると、化合物の析出が不十分であるた め、強度向上への寄与が不足し、導電率の向上は満たされるものの、最終冷間圧延 を強加工側で行っても、強度が不足する。一方、 Feの含有量が多すぎると導電率が 低下する。さらに、強度も耐熱性も却って低下する。したがって、 Feの含有量は 0. 0 1~0. 50%、好ましくは 0. 15〜0. 35%の範囲とする。
[0113] (P)
Pは、脱酸作用がある他、 Feと化合物を形成して、銅合金の高強度化させる主要元 素である。 P含有量が少なすぎると、化合物の析出が不十分であるため、強度向上へ の寄与が不足し、導電率の向上は満たされるものの、最終冷間圧延を強加工側で行 つても、強度が不足する。一方、 P含有量が多すぎると、導電性が低下するだけでな ぐ熱間加工性が低下し、割れが生じやすくなる。したがって、 Pの含有量は 0. 0;!〜 0. 15%、好ましくは 0. 05-0. 12%の範囲とする。
[0114] (C、〇、H)
また、本発明においては、更に、 C : 3〜15ppmを含有し、 O : 40ppm以下、 H : l . Oppm以下に各々規制することが好ましい。 C、 0、及び Hを前記範囲とすることによ り、上記特性に加えて、さらにメツキ性に優れた銅合金版が得られる。 C、 0、及び H 量に関する詳細事項については後述する。
[0115] (Zn)
Znは、リードフレームなどに必要な、銅合金のはんだ及び Snめっきの耐熱剥離性 を改善し、これらの効果が必要な場合の選択的な添加元素である。 Znの含有量が 0 . 005%未満の場合は所望の効果が得られない。一方、 3. 0%を超えるとはんだ濡 れ性が低下するだけでなぐ導電率の低下も大きくなる。したがって、選択的に含有 させる場合の Znの含有量は、用途に要求される導電率とはんだ及び Snめっきの耐 熱剥離性とのバランスに応じて (バランスを考慮して)、 0. 005-3. 0%の範囲から 選択的に含有させることとする。
[0116] (Sn)
Snは、銅合金の強度向上に寄与し、これらの効果が必要な場合の選択的な添カロ 元素である。 Snの含有量が 0. 001 %未満の場合は高強度化に寄与しない。一方、 Snの含有量が多くなると、その効果が飽和し、逆に、導電率の低下を招く。したがつ て、選択的に含有させる場合の Sn含有量は、用途に要求される強度 (硬さ)と導電率 のバランスに応じて(バランスを考慮して)、 0· 001-5. 0%の範囲から選択的に含 有させることとする。 [0117] (S、Pb)
本発明銅合金板では、更に、 S : 20ppm以下、 Pb : 20ppm以下に各々規制するこ とが好ましい。 S、 Pbは、半導体リードフレーム用などとしての強度、硬さ、導電率など の基本特性を阻害するとともに、 Agメツキ性なども阻害する。
[0118] (Mn、Mg、 Ca量)
Mn、 Mg、 Caは、銅合金の熱間加工性の向上に寄与するので、これらの効果が必 要な場合に選択的に含有される。 Mn、 Mg、 Caの 1種又は 2種以上の含有量が合計 で 0. 0001 %未満の場合、所望の効果が得られない。一方、その含有量が合計で 1 . 0%を越えると、粗大な晶出物や酸化物が生成して強度や耐熱性を低下させるだ けでなぐ導電率の低下も激しくなる。従って、これらの元素の含有量は総量で 0. 00 01〜; 1. 0%の範囲で選択的に含有させる。
[0119] (Zr、 Ag、 Cr、 Cd、 Be、 Ti、 Co、 Ni、 Au、 Pt量)
これらの成分は銅合金の強度を向上させる効果があるので、これらの効果が必要な 場合に選択的に含有される。これらの成分の 1種又は 2種以上の含有量が合計で 0. 001 %未満の場合、所望の効果か得られない。一方、その含有量が合計で 1. 0%を 越えると、粗大な晶出物や酸化物が生成して、強度や耐熱性を低下させるだけでな ぐ導電率の低下も激しぐ好ましくない。従って、これらの元素の含有量は合計で 0. 001-1. 0%の範囲で選択的に含有させる。なお、これらの成分を、上記 Mn、 Mg、 Caと共に含有する場合、これら含有する元素の合計含有量は 1. 0%以下とする。
[0120] (Hf、 Th、 Li、 Na、 K、 Sr、 Pd、 W、 Si、 Nb、 Al、 V、 Y、 Mo、 In、 Ga、 Ge、 As、 Sb、 Bi、 Te、 B、ミッシュメタル)
これらの成分は不純物元素であり、これらの元素の含有量の合計が 0. 1 %を越え た場合、粗大な晶出物や酸化物が生成して強度や耐熱性を低下させる。従って、こ れらの元素の含有量は合計で 0. 1 %以下とすることが好まし!/、。
[0121] (製造条件)
次に、銅合金板組織を上記本発明規定の組織とするための、好ましい製造条件に ついて以下に説明する。本発明銅合金板は、上記表面の Ra、 Rmax、 Rkuを制御す るための、後述する好ましい冷延ゃ洗浄条件を除き、通常の製造工程自体を大きく 変えることは不要で、常法と同じ工程で製造できる。
[0122] 即ち、先ず、上記好ましい成分組成に調整した銅合金溶湯を铸造する。そして、 m 塊を面削後、加熱または均質化熱処理した後に熱間圧延し、熱延後の板を水冷する
。この熱間圧延は通常の条件で良い。
[0123] その後、中延べと言われる一次冷間圧延して、焼鈍、洗浄後、更に仕上げ (最終) 冷間圧延、低温焼鈍 (最終焼鈍、仕上げ焼鈍)して、製品板厚の銅合金板などとする
。これら焼鈍と冷間圧延を繰返し行ってもよい。例えば、リードフレーム等の半導体用 材料に用いられる銅合金板の場合は、製品板厚が 0. ;!〜 0. 4mm程度である。
[0124] なお、一次冷間圧延の前に銅合金板の溶体化処理および水冷による焼き入れ処 理を行なっても良い。この際、溶体化処理温度は、例えば 750〜; 1000°Cの範囲から 選択される。
[0125] (最終冷間圧延)
最終冷間圧延も常法による。固溶強化元素の含有量に大きな限界がある Cu-Fe-
P系銅合金板で、引張強度が 500MPa以上、硬さが 150Hv以上である高強度を得 るために、それまでの冷間圧延の加工率との関係で、最終冷間圧延の加工率を強加 ェ側に決定する。
[0126] なお、最終冷間圧延の 1パスあたりの最小圧下率 (冷延率)を 20%以上とすること が好ましい。最終冷間圧延の 1パスあたりの最小圧下率が 20%より低いと、板厚ひず みが大きくなり、曲げ加工性が低下する。
[0127] 但し、この最終冷間圧延際には、 Cu-Fe-P系銅合金板表面の中心線平均粗さ Ra を 0· 2 111以下ぉょび最大高さ1¾11& を1. 5 m以下に制御するために、使用する 圧延ロールの表面粗さを制御する。
[0128] 具体的には、圧延ロール表面粗さを、圧延後の銅合金板表面と同じぐ中心線平 均粗さ Ra : 0. 2 111以下ぉょび最大高さ1¾11& : 1. 5 m以下に細かくした、ブライト ロール(表面研磨ロール)などを使用する。
[0129] (最終焼鈍)
最終冷間圧延によって、中心線平均粗さ Raを 0. 2 111以下ぉょび最大高さ1¾11£« を 1. 5 m以下に表面が制御された Cu-Fe-P系銅合金板は、低温での最終焼鈍を 連続的な熱処理炉にて行なうことが好ましレ、。この連続的な熱処理炉での最終焼鈍 条件は、 100〜400°Cで 0. 2分以上 300分以下の低温条件とすることが好ましい。 通常のリードフレームに用いられる銅合金板の製造方法では、強度が低下するため 、歪み取りのための焼鈍(350°C X 20秒程度)を除き、最終冷間圧延後に最終焼鈍 はしない。しかし、本発明では、前記冷間圧延条件によって、また、最終焼鈍の低温 化によって、この強度低下が抑制される。そして、最終焼鈍を低温で行なうことにより 、曲げ加工性などが向上する。
[0130] 焼鈍温度が 100°Cよりも低い温度や、焼鈍時間が 0. 2分未満の時間条件、あるい は、この低温焼鈍をしない条件では、銅合金板の組織'特性は、最終冷延後の状態 力もほとんど変化しない可能性が高い。逆に、焼鈍温度が 400°Cを超える温度や、 焼鈍時間が 300分を超える時間で焼鈍を行うと、再結晶が生じ、転位の再配列や回 復現象が過度に生じ、析出物も粗大化するため、プレス打ち抜き性や強度が低下す る可能性が高い。
[0131] (洗浄処理)
この最終焼鈍後に、 Cu-Fe-P系銅合金板は、化学的エッチイングを伴う洗浄処理 によって、 Rkuを 5. 0以下と表面制御される。この洗浄処理は、 Rkuを 5. 0以下とで きる、化学的エッチイングを伴う洗浄処理であれば、市販の洗浄剤が適宜使用できる
[0132] ただ、確実に Rkuを 5. 0以下とできる手段として、濃度が 5〜50質量%の硫酸水溶 液(室温)に、;!〜 60秒間、銅合金板を浸漬する、酸エッチイングを伴う洗浄処理が好 ましい。硫酸濃度が 5質量%未満、浸漬時間が 1秒未満では、母相表面の洗浄乃至 エッチイングが不十分となり、 Rkuを 5. 0以下とできない可能性が高い。一方、硫酸 濃度が 50質量%、浸漬時間が 60秒を超えても、母相表面の洗浄乃至エッチイング が不均一となり、やはり Rkuを 5. 0以下とできない可能性が高い。
[0133] く第二実施形態:高強度で優れた曲げ加工性を備えた Cu-Fe-P系の銅合金板〉
(r値)
本発明では、上記した通り、引張強度が 500MPa以上、硬さが 150Hv以上の Cu- Fe-P系銅合金板の曲げ加工性を向上させるために、銅合金板の圧延方向に対して 平行方向の r値を 0. 3以上とする。 r値は、好ましくは 0. 35以上 0. 5以下である。
[0134] 上記した通り、冷間圧延の加工率増加による強加工による加工硬化量増大にて高 強度化を行う Cu-Fe-P系銅合金板では、結晶粒径が圧延方向に大きく(長く)伸長 した結晶方位の大きな異方性を有する。
[0135] この結果、冷間圧延後の Cu-Fe-P系銅合金板では、圧延方向に対して平行方向 の 直よりも、圧延方向に対して直角方向の 直の方が必然的に高くなる。
[0136] 本発明の Cu-Fe-P系銅合金板の前記したリードフレーム等の用途では、その曲げ 加工は、もっぱら、圧延方向に対して平行方向の曲げ加工、即ち Good Way (曲げ軸 が圧延方向に直角)曲げが行われる。
[0137] したがって、本発明では、主として、この Good Way曲げを向上させるために、 直が 必然的に低くなる、銅合金板の圧延方向に対して平行方向側の r値を規定する。言 い換えると、前記高強度化ための冷間圧延によって、必然的に低くなる側の r値 (銅 合金板の圧延方向に対して平行方向)を高くしてやれば、同じく必然的に高くなる側 の 直 (圧延方向に対して直角方向)は、より高くなる。
[0138] 例えば、銅合金板の圧延方向に対して平行方向の r値を 0. 3以上としてやれば、圧 延方向に対して直角方向の r値は概ね 0. 4以上と必然的に高くなる。
[0139] (r値測定)
銅合金板の圧延方向に対して平行方向の r値は、圧延方向に対して平行となる方 向が、試験片の長手方向となるように JIS5号試験片を作成して引張試験を行う。引 張試験は、再現性のために、 JIS5号試験片を引張試験機に固定してから、伸び計を 取り付け、引張速度 10mm/min—定で行う。
[0140] r値は、塑性ひずみ比として、 0点力、ら 0. 5%ひずみ間における材料の板幅と板厚 の減少の割合から求めるために、縦方向弾性ゲージ値 L (初期値 L )と、横方向弾性
0
ゲージ値 w (初期値 w )などを用いて、次式にて算出する。
0
r値 In (W/W ) / [In (L/L ) -In (W/W ) ]
0 0 0
[0141] (銅合金板の成分組成)
本発明では、半導体リードフレーム用などとして、引張強度が 500MPa以上の高強 度や、硬さが 150Hv以上などの基本特性を有する必要がある。そして、これらの基 本特性を満足した上で、あるいは、これらの基本特性を低下させないことを前提に、メ ツキの異常析出を防止する優れためつき性を有する。このために、 Cu-Fe-P系銅合 金板として、質量%で、 Feの含有量が 0. 01-0. 50%の範囲、 Pの含有量が 0. 01 〜0. 15%の範囲とした、残部 Cuおよび不可避的不純物からなる基本組成とする。
[0142] この基本組成に対し、後述する Zn、 Snなどの元素を、更に選択的に含有させても 良い。また、記載する以外の元素(不純物元素)も、本発明の特性を阻害しない範囲 での含有を許容する。なお、これら合金元素や不純物元素の含有量の表示%は全 て質量%の意味である。
[0143] (Fe)
Feは、 Fe又は Fe基金属間化合物として析出し、銅合金の強度や耐熱性を向上さ せる主要元素である。 Feの含有量が少なすぎると、強度向上への寄与が不足し、導 電率の向上は満たされるものの、最終冷間圧延を強加工側で行っても、強度が不足 する。一方、 Feの含有量が多すぎると導電率が低下する。さらに、晶出物量が増えて 破断の起点となるため、強度や耐熱性も却って低下し、強度の割には曲げ加工性が 低くなる。したカつて、 Feの含有量 (ま 0. 01-0. 500/0、好ましく (ま 0. 15-0. 35% の範囲とする。
[0144] (P)
Pは、脱酸作用がある他、 Feと化合物を形成して、銅合金の高強度化させる主要元 素である。 P含有量が少なすぎると、化合物の析出が不十分であるため、強度向上へ の寄与が不足し、導電率の向上は満たされるものの、最終冷間圧延を強加工側で行 つても、強度が不足する。一方、 P含有量が多すぎると、導電性が低下するだけでな ぐ熱間加工性が低下し、割れが生じやすくなる。したがって、 Pの含有量は 0. 0;!〜 0. 15%、好ましくは 0. 05-0. 12%の範囲とする。
[0145] (その他の元素)
Zn、 Sn、 Mn、 Mg、 Ca、 Zr、 Ag、 Cr、 Cd、 Be、 Ti、 Co、 Ni、 Au、 Pt、 S、 Pb、 Hf 、 Th、 U、 Na、 K、 Sr、 Pd、 W、 Si、 Nb、 Al、 V、 Y、 Mo、 In、 Ga、 Ge、 As、 Sb、 Bi、 Te、 B、ミッシュメタルの含有量等については、前記第一実施形態と同様とすることが できる。 [0146] (製造条件)
次に、銅合金板組織を上記本発明規定の組織とするための、好ましい製造条件に ついて以下に説明する。本発明銅合金板は、上記 r値を制御するための、後述する 好ましい最終低温連続焼鈍条件を除き、通常の製造工程自体を大きく変えることは 不要で、常法と同じ工程で製造できる。
[0147] 即ち、先ず、上記好ましい成分組成に調整した銅合金溶湯を铸造する。そして、 m 塊を面削後、加熱または均質化熱処理した後に熱間圧延し、熱延後の板を水冷する 。この熱間圧延は通常の条件で良い。
[0148] その後、中延べと言われる一次冷間圧延して、焼鈍、洗浄後、更に仕上げ (最終) 冷間圧延、低温焼鈍 (最終焼鈍、仕上げ焼鈍)して、製品板厚の銅合金板などとする 。これら焼鈍と冷間圧延を繰返し行ってもよい。例えば、リードフレーム等の半導体用 材料に用いられる銅合金板の場合は、製品板厚が 0.;!〜 0. 4mm程度である。
[0149] なお、一次冷間圧延の前に銅合金板の溶体化処理および水冷による焼き入れ処 理を行なっても良い。この際、溶体化処理温度は、例えば 750〜; 1000°Cの範囲から 選択される。
[0150] (最終冷間圧延)
最終冷間圧延も常法による。但し、前記した通り、固溶強化元素の含有量に大きな 限界がある Cu-Fe-P系銅合金板で、引張強度が 500MPa以上、硬さ力 50Hv以 上である高強度を得るために、それまでの冷間圧延の加工率との関係で、最終冷間 圧延の加工率を強加工側に決定する。
[0151] なお、最終冷間圧延の 1パスあたりの最小圧下率 (冷延率)を 20%以上とすること が好ましい。この最終冷間圧延の 1パスあたりの最小圧下率が 20%より低いと、板の 幅方向に生じる圧縮力が小さいため、板厚ひずみが大きくなり、 直が増加しない。
[0152] (最終焼鈍)
最終冷間圧延後の最終低温焼鈍条件は、 Cu-Fe-P系銅合金板の圧延方向に対 して平行方向の r値に大きく影響する。この点、本発明では、 Cu-Fe-P系銅合金板 の圧延方向に対して平行方向の r値を制御し、上記 0. 3以上とするために、この低温 焼鈍を連続焼鈍にて行い、この際に、 0. ;!〜 8kgf /mm2の範囲の適切な張力を通 板中の板に加える。これにより、板厚変化の小さい引張圧縮変形が与えられる。その 塑性変形によって、板の r値が増加する。
[0153] この張力が小さすぎ、 0. lkgf/mm2未満では、設備条件や板厚にもよるが、板に 負荷する張力が不足し、 Cu-Fe-P系銅合金板の圧延方向に対して平行方向の r値 が 0. 3以上とならない。また、張力が大きすぎ、 8kgf/mm2を超えた場合には、設備 条件や板厚にもよるが、前記 0. ;!〜 0. 4mmの薄い製品板厚範囲では、通板中の板 が破断しやすくなる。
[0154] この最終低温連続焼鈍条件は、この r値の他、強度、伸びなどの基本特性にも大き く影響する。この点、本発明では、伸びなどの特性を得るために、この連続的な熱処 理炉での最終連続焼鈍条件は、 100〜400°Cで 0. 2分以上 300分以下の低温条件 とすることが好ましい。通常のリードフレームに用いられる銅合金板の製造方法では、 強度が低下するため、歪み取りのための焼鈍(350°C X 20秒程度)を除き、最終冷 間圧延後に最終焼鈍はしない。しかし、本発明では、最終焼鈍の低温化によって、こ の強度低下が抑制される。そして、最終焼鈍を低温で行なうことにより、曲げ加工性 などが向上する。
[0155] 連続焼鈍温度が 100°Cよりも低い温度や、焼鈍時間が 0. 2分未満の時間条件、あ るいは、この低温焼鈍をしない条件では、銅合金板の組織'特性は、最終冷延後の 状態からほとんど変化しない可能性が高い。逆に、焼鈍温度が 400°Cを超える温度 や、焼鈍時間力 ¾00分を超える時間で焼鈍を行うと、再結晶が生じ、転位の再配列 や回復現象が過度に生じ、析出物も粗大化するため、プレス打ち抜き性や強度が低 下する可能性が高い。
[0156] また、連続焼鈍における通板速度を 10〜100m/minの範囲に制御することが好 ましい。この通板速度が遅すぎると、材料の回復 ·再結晶が進行しすぎる。このため、 強度、伸びが低下する。但し、連続焼鈍炉における設備的な制約(能力限界)や、板 切れの可能性から、この通板速度を 100m/minを超えて速くする必要はない。
[0157] これに対して、バッチ式の最終焼鈍では、焼鈍中に張力を板に加えられず、 Cu-F e-P系銅合金板の圧延方向に対して平行方向の r値が向上しない。また、連続焼鈍 における通板速度が遅すぎるのと同じ理由で、強度、伸びなどの基本特性が得られ ない。
[0158] <第三実施形態:高強度で、かつ、スタンビング加工の際のプレス打ち抜き性に優れ た Cu-Fe-P系の銅合金板〉
以下に、半導体リードフレーム用などとして、必要な特性を満たすための、本発明 C u-Fe-P系銅合金板における各要件の意義や実施態様を具体的に説明する。
[0159] (銅合金板の成分組成)
本発明では、半導体リードフレーム用などとして、引張強度が 500MPa以上の高強 度や、硬さが 150Hv以上などの基本特性を有することが好ましい。そして、これらの 基本特性を満足した上で、あるいは、これらの基本特性を低下させないことを前提に 、良好なプレス打ち抜き性を達成する。このために、 Cu-Fe-P系銅合金板として、質 量%で、 Feの含有量が 0. 01—0. 50%の範囲、 Pの含有量が 0. 01—0. 15%の 範囲とした、残部 Cuおよび不可避的不純物からなる基本組成とする。
[0160] 本発明では、この基本組成に対し、後述する Zn、 Snなどの元素を、更に選択的に 含有させても良い。また、記載する以外の元素(不純物元素)も、本発明の特性を阻 害しない範囲での含有を許容する。なお、これら合金元素や不純物元素の含有量の 表示%は全て質量%の意味である。
[0161] (Fe)
Feは、 Fe又は Fe基金属間化合物として析出し、銅合金の強度や耐熱性を向上さ せる主要元素である。 Feの含有量が少なすぎると、製造条件によっては、上記析出 粒子の生成量が少なぐ導電率の向上は満たされるものの、強度向上への寄与が不 足し、強度が不足する。一方、 Feの含有量が多すぎると、導電率や Agメツキ性が低 下する。そこで、導電率を無理に増加させるために、上記析出粒子の析出量を増や そうとすると、析出粒子の成長'粗大化を招く。このため、強度と、本発明で規定する 引張特性を満足しなくなり、プレス打ち抜き性が低下する。したがって、 Feの含有量 は 0. 01—0. 50%、好ましくは 0. 15—0. 35%の範囲とする。
[0162] (P)
Pは、脱酸作用がある他、 Feと化合物を形成して、銅合金の高強度化させる主要元 素である。 P含有量が少なすぎると、製造条件によっては、化合物の析出が不十分で あるため、所望の強度が得られない。一方、 P含有量が多すぎると、導電性が低下す るだけでなぐ本発明で規定する引張特性を満足しなくなり、熱間加工性やプレス打 ち抜き性が低下する。したがって、 Pの含有量は 0. 01-0. 15%、好ましくは 0. 05 〜0· 12%の範囲とする。
[0163] (その他の元素)
Zn、 Sn、 Mn、 Mg、 Ca、 Zr、 Ag、 Cr、 Cd、 Be、 Ti、 Co、 Ni、 Au、 Pt、 S、 Pb、 Hf 、 Th、 U、 Na、 K、 Sr、 Pd、 W、 Si、 Nb、 Al、 V、 Y、 Mo、 In、 Ga、 Ge、 As、 Sb、 Bi、 Te、 B、ミッシュメタルの含有量等については、前記第一実施形態と同様とすることが できる。
[0164] (板の引張特性)
本発明では、以上のような成分組成を前提に、 Cu-Fe-P系銅合金板の圧延方向 に対して直交する板幅方向(直角方向)を長手方向として採取した試験片の引張試 験により求められる、引張弾性率や、均一伸びと全伸びとの比などの引張特性を上 記のように規定し、 Cu-Fe-P系銅合金板の良好なプレス打ち抜き性を保証する。
[0165] (引張弾性率)
まず、 Cu-Fe-P系銅合金板の、引張試験により求められる引張弾性率 (ヤング率) を 120GPaを超えるものとする。引張弾性率(ヤング率)は、 125GPa以上であること 力 S好ましい。引張弾性率が大きいほど、プレス打ち抜き時に、板に負荷される応力に 対する蓄積歪み量が小さくなる。このため、プレス打ち抜き時に、早期に打ち抜きの 破断が生じて、せん断面率が小さくなり、プレス打ち抜き性が向上する。
[0166] 一方、この引張弾性率が 120GPa以下と低いと、プレス打ち抜き時に、板に負荷さ れる応力に対する蓄積歪み量が大きくなり、打ち抜きの破断が生じずに、せん断面 率が大きくなり、プレス打ち抜き性が低下する。
[0167] この引張弾性率が 120GPa以下と低くなる理由は、他にも理由は考えられるものの 、特に、 Cu-Fe-P系銅合金板においては、後述する熱延前の均質化熱処理あるい は加熱処理時に、板組織の均質化が不十分 (板組織が不均一)であることや、熱延 終了後の水冷開始温度が低く過ぎる、あるいはバッチで最終焼鈍をしている乃至連 続で最終焼鈍しても通板速度が遅い場合などが主として挙げられる。 [0168] (均一伸び/全伸び)
次に、 Cu-Fe-P系銅合金板の、引張試験により求められる、均一伸びと全伸びと の比、均一伸び/全伸びを 0. 50未満とする。均一伸び/全伸びは、 0. 45未満と することが好ましい。均一伸び/全伸びが 0. 50以上に大きくなるほど、言い換えると 、全伸びに対する均一伸びの割合が大きいほど、プレス打ち抜き時に板 (材料)が延 性変形する。このため、打ち抜きの破断に至るまでの板の変形量が大きくなり、せん 断面率が大きくなつて、プレス打ち抜き性が低下する。これに対して、均一伸び/全 伸びが 0. 50未満では、プレス打ち抜き時に、早期に打ち抜きの破断が生じて、せん 断面率が小さくなり、プレス打ち抜き性が向上する。
[0169] この均一伸び/全伸びが 0. 50以上に大きくなる理由は、 Cu-Fe-P系銅合金板で は、特に、熱間圧延後の水冷開始温度が高すぎて板組織中の析出物量が不足する 、中間焼鈍温度が高すぎて材料の回復 ·再結晶が進行しすぎる、中間焼鈍時間が短 すぎて板組織中の析出物量が不足する、バッチで最終焼鈍をしている乃至連続で 最終焼鈍しても通板速度が遅レ \などが挙げられる。
[0170] (引張試験)
これら規定される引張弾性率や均一伸びと全伸びとの比を求める(測定する)引張 試験条件は、再現性のために、以下の試験条件で行う。試験片は JIS5号引張試験 片とし、得られた (製造された) Cu-Fe-P系銅合金板より、圧延方向に対して直角の 方向をその長手方向とした引張試験片を採取する。この試験片を試験機に固定して 力、ら伸び計を取り付け、引張速度 10. Omm/min (試験片が破断するまで一定の速 度)で引張試験を行う。試験機は、 5882型インストロン社製万能試験機を用いること が好ましい。
[0171] 引張強さは、試験機の計測で得られた数値より求め、全伸びは試験後に試験片を 突合せて評点間距離を測定して求める。また、引張弾性率と均一伸びは、上記伸び 計で得られた数値から求める。
[0172] (製造方法)
次に、銅合金板を上記本発明規定範囲内とするための、好ましい製造条件につい て以下に説明する。前記した通り、本発明で規定する引張弾性率や、均一伸びと全 伸びとの比は、当然、 Cu-Fe-P系銅合金板の成分組成によって大きな影響を受ける 、製造方法や条件によっても大きく影響され、成分組成だけでは決まらない。この 点、本発明で上記のように規定する引張弾性率や、均一伸びと全伸びとの比などの 引張特性を得るためには、 Cu-Fe-P系銅合金板の、均質化熱処理、熱間圧延後の 水冷開始温度、中間焼鈍温度、最終連続焼鈍時の通板速度などの製造方法ゃ条 件を以下に記載する通り制御する。
[0173] 即ち、先ず、上記本発明成分組成に調整した銅合金溶湯を铸造する。溶解 '铸造 は、連続铸造、半連続铸造などの通常の方法によって行うが、前記した S、 Pbを規制 するために、 S、 Pb含有量の少ない銅溶解原料を使用することが好ましい。铸塊の均 質化熱処理あるいは加熱処理の前に、常法により面削を行う。
[0174] (均質化熱処理あるいは加熱処理)
熱延前の铸塊の均質化熱処理時あるいは加熱処理時に、組織の均質化が不十分 (板組織が不均一)であると、最終的に得られる Cu-Fe-P系銅合金板組織も不均一 となって、強度が低下するだけでなぐ引張弾性率が 120GPa以下と低くなる。このた め、铸塊の均質化熱処理あるいは加熱処理は、铸塊の厚みや大きさに応じて、少な くとも、 900°C以上の温度で、 2時間以上行うことが好ましい。
[0175] (熱間圧延)
熱延は 900°C以上の温度で開始し、熱延終了後に、 700〜800°Cの温度範囲から 熱延板の水冷を開始する。この熱延終了後の水冷開始温度が 800°Cよりも高!/、と、 水冷開始温度が高すぎて板組織中の析出物が生成せず、析出物量が不足する。こ のため、全伸びに対する均一伸びの割合が大きくなり、均一伸びと全伸びとの比が 0 . 50未満とならない。
[0176] 一方、熱延終了後の水冷開始温度が 700°Cよりも低くても、結晶粒が微細化しすぎ 、引張弾性率が低下するだけでなぐ全伸びに対する均一伸びの割合が大きくなり、 やはり、均一伸びと全伸びとの比が 0. 50未満とならない。また、粗大な析出物が生 成するため、強度が低下する。
[0177] 熱延終了後水冷された板を、更に、中延べと言われる一次冷間圧延して、焼鈍、洗 浄後、更に仕上げ (最終)冷間圧延、最終焼鈍 (低温焼鈍、仕上げ焼鈍)して、製品 板厚の銅合金板などとする。これら焼鈍と冷間圧延を繰返し行ってもよい。例えば、リ ードフレーム等の半導体用材料に用いられる銅合金板の場合は、製品板厚が 0. 1 〜0. 4mm程度である。
[0178] (中間焼鈍)
上記工程において、中間焼鈍条件も均一伸び/全伸びに大きく影響する。均一伸 びと全伸びとの比を 0. 50未満とする好適な中間焼鈍条件は、 430°C以下の温度で 5時間以上行う。この中間焼鈍温度が高すぎると、材料の回復'再結晶が進行しすぎ て強度が低下するばかりか、全伸びに対する均一伸びの割合が大きくなり、均一伸 びと全伸びとの比が 0. 50未満とならない。この中間焼鈍時間が短すぎると、板組織 中の析出物量が不足して導電率が低下する。
[0179] (最終焼鈍)
上記工程において、最終焼鈍条件も引張弾性率や均一伸び/全伸びに大きく影 響する。 Cu-Fe-P系銅合金板の、引張弾性率が 120GPaを超え、均一伸びと全伸 びとの比が 0. 50未満の特性を得るためには、板(コイル)を連続的に炉内に通板し つつ処理する連続焼鈍を行う必要がある。
[0180] し力、も、この特性を得るためには、連続焼鈍における通板速度を 10〜; 100m/min の範囲に制御する必要がある。この通板速度が遅すぎると、材料の回復'再結晶が 進行しすぎる。このため、強度が低下するだけでなぐ全伸びに対する均一伸びの割 合が大きくなり、均一伸びと全伸びとの比が 0. 50未満とならない。また、引張弾性率 も 120GPaを超えることができない。但し、連続焼鈍炉における設備的な制約(能力 限界)や、板切れの可能性から、この通板速度を 100m/minを超えて速くする必要 はない。
[0181] これに対して、バッチ式の最終焼鈍では、連続焼鈍における通板速度が遅すぎる のと同じ理由で、本発明で上記のように規定する I張試験における I張弾性率や、 均一伸びと全伸びとの比は得られなレ、。
[0182] <第四実施形態:高強度で、かつ、メツキ性に優れた Cu— Fe— P系の銅合金板〉 以下に、半導体リードフレーム用などとして、必要な特性を満たすための、本発明 C u— Fe— P系銅合金板における各要件の意義や実施態様を具体的に説明する。 [0183] (銅合金板の成分組成)
本発明では、半導体リードフレーム用などとして、引張強度が 500MPa以上の高強 度や、硬さが 150Hv以上などの基本特性を有することが好ましい。そして、これらの 基本特性を満足した上で、あるいは、これらの基本特性を低下させないことを前提に 、メツキの異常析出を防止する優れためつき性を有する。このために、 Cu— Fe— P系 銅合金板として、質量%で、 Feの含有量が 0. 01-0. 50%の範囲、 Pの含有量が 0 . 01-0. 15%の範囲とした、残部 Cuおよび不可避的不純物からなる基本組成とす
[0184] 本発明では、この基本組成に対し、 C : 3〜15ppmを含有し、 O : 40ppm以下、 H :
0. 7ppm以下に各々規制する、成分組成を特徴とする。
[0185] このような成分組成に対し、後述する Zn、 Snなどの元素を、更に選択的に含有させ ても良い。また、記載する以外の元素(不純物元素)も、本発明の特性を阻害しない 範囲での含有を許容する。なお、これら合金元素や不純物元素の含有量の表示% は全て質量%の意味である。
[0186] (Fe)
Feは、 Fe又は Fe基金属間化合物として析出し、銅合金の強度や耐熱性を向上さ せる主要元素である。 Feの含有量が少なすぎると、製造条件によっては、上記析出 粒子の生成量が少なぐ導電率の向上は満たされるものの、強度向上への寄与が不 足し、強度が不足する。一方、 Feの含有量が多すぎると、導電率が低下する。そこで 、導電率を無理に増加させるために、上記析出粒子の析出量を増やそうとすると、析 出粒子が成長 ·粗大化して、 Agメツキ性が低下する。さらに、強度も耐熱性も低下す る。したカつて、 Feの含有量 (ま 0. 01—0. 500/0、好ましく (ま 0. 15—0. 350/0の範囲 とする。
[0187] (P)
Pは、脱酸作用がある他、 Feと化合物を形成して、銅合金の高強度化させる主要元 素である。 P含有量が少なすぎると、製造条件によっては、化合物の析出が不十分で あるため、所望の強度が得られない。一方、 P含有量が多すぎると、導電性が低下す るだけでなぐ熱間加工性が低下する。したがって、 Pの含有量は 0. 01-0. 15%、 好ましくは 0. 05-0. 12%の範囲とする。
[0188] (C)
Cu— Fe— P系銅合金板中に必然的に一定量存在する 0、 Hは、介在物やポアの 起点となる。これら 0、 Hは凝集しやすぐ凝集した場合には、生成する介在物やポア が粗大となって、前記 Agメツキなどの異常析出の起点(原因)となる。 Cu— Fe— P系 銅合金板表面には、通常でも、介在物やポアが存在するが、これらは特別に粗大化 しない限り、通常のサイズ乃至微細化されたサイズでは、前記 Agメツキなどの異常析 出の起点とならない。
[0189] Cは、 Cu— Fe— P系銅合金板中に必然的に一定量存在する 0、 Hの凝集を抑制 し、介在物やポアの起点を増加させ、生成する介在物やポアのサイズを、通常のサイ ズ乃至微細化されたサイズとする。これによつて、生成する介在物やポアが特別に粗 大化するのを防止して、これら介在物やポアが、前記 Agメツキなどの異常析出の起 点となるのを防止する。
[0190] Cの上記機能を発揮させるためには、 Cを 3ppm以上含有させる。 C含有量が 3pp m未満では、自然に混入される C含有量と大差なくなり、 Cの Agメツキなどの異常析 出を防止する上記機能が発揮されない。
[0191] 一方、 Cの含有量が 15ppm、より厳しくは lOppmを超えた場合には、粗大な炭化 物が生成するため、却って前記 Agメツキなどの異常析出の起点(原因)となる。また、 前記した通り、 Cは飛散しやすいために、特許文献 11のように、溶湯流に Fe— C母 合金を添加しても、 Cを 15ppmを超えて含有させることは、非常に困難である。
[0192] したがって、 Cの含有量は 3〜15ppmの範囲、好ましくは 3〜10ppmの範囲とする 。なお、 Cの含有量は、 JIS Z 2615に従い、酸素雰囲気中で加熱して試料中の炭 素を抽出し、燃焼赤外線吸収法にて分析する。
[0193] (0、 H)
本発明では、上記した Cの作用効果を保証するために、介在物やポアの起点となる 〇、 Hの含有量を規制する。具体的には、 O : 40ppm以下、好ましくは 20ppm以下、 H : l . Oppm以下、好ましくは 0. 5ppm以下に各々規制する。 Oが多すぎる力、、およ び/または、 Hが多すぎる場合、 Cを上記範囲で含有していても、 Cが作用しない〇、 Hの量が多すぎて、これら 0、 Hが凝集し、生成する介在物やポアが粗大となって、 前記 Agメツキなどの異常析出の起点(原因)となる。
[0194] 但し、本発明で規定する、この〇、 Hの含有量の上限値は、従来技術に比して、特 別に低い(少ない)数値ではなぐまた、特別に高い(多い)数値でもない。言わば、 C u— Fe— P系銅合金にとっては、通常の濃度レベルである。即ち、この〇、 Hの含有 量の上限値は、本発明の、铸造 '溶解工程の段階で、水素や酸素などをある程度含 有していても、前記メツキの異常析出を防止する(防止できる)目的に合致した規定で ある。
[0195] なお、 Oは、 JISZ2613に従い、不活性ガス融解法にて試料中の酸素を抽出し、赤 外線吸収法にて分析を行う。また、 Hは、 JISZ2614に従い、不活性ガス融解法にて 試料中の水素を抽出し、熱伝導度法にて分析を行う。
[0196] (その他の元素)
Zn、 Sn、 Mn、 Mg、 Ca、 Zr、 Ag、 Cr、 Cd、 Be、 Ti、 Co、 Ni、 Au、 Pt、 S、 Pb、 Hf 、 Th、 U、 Na、 K、 Sr、 Pd、 W、 Si、 Nb、 Al、 V、 Y、 Mo、 In、 Ga、 Ge、 As、 Sb、 Bi、 Te、 B、ミッシュメタルの含有量等については、前記第一実施形態と同様とすることが できる。
[0197] (製造方法)
次に、銅合金板を上記本発明規定範囲内とするための、好ましい製造条件につい て以下に説明する。本発明銅合金板は、上記 C、 H、 O含有量の制御をするための 好ましい条件を除き、通常の製造工程自体を大きく変えることは不要で、常法と同じ 工程で製造できる。
[0198] 先ず、上記本発明成分組成に調整した銅合金溶湯を铸造する。溶解 '铸造は、連 続铸造、半連続铸造などの通常の方法によって行う。この際、前記した S、 Pbは銅溶 解原料から混入するために、これら S、 Pbを規制するためには、 S、 Pb含有量の少な Vヽ銅溶解原料を使用することが好ましレヽ。
[0199] (C含有量制御)
Cの溶湯への固溶 (溶解)源は、通常の大気溶解炉での溶解 '铸造工程では、炉壁 耐火物からや、大気溶解炉の溶湯上に載置する大気遮蔽用の炭材などからである。 また、真空溶解炉では炉壁耐火物からである。本発明では、 Fe— C母合金添加など の意図的な C添加手段を使用せずとも、銅合金溶湯温度 (溶解温度)を制御すれば 、これら C固溶源からの溶湯への Cの固溶量を制御できる。この銅合金溶湯温度制 御として、本発明では、大気溶解炉や真空溶解炉での銅合金溶湯温度 (溶解温度) を、通常の溶解工程での銅合金溶湯温度が 1200°C程度以下であるのに対して、 13 00°C以上の比較的高温とする。なお、炭素製ルツボの使用や Fe— C母合金添加な どの意図的な C添加手段を、前記銅合金溶湯温度制御と組み合わせて、前記した本 発明の C含有量範囲内としても勿論よい。
[0200] 銅合金溶湯温度を、このような高温とすることで、前記した C固溶源からの溶湯への C溶解量 (C含有量)を増加させ、前記した本発明の C含有量範囲内とする。銅合金 溶湯温度が 1300°C未満の低温となると、常法と変わらず、 Cの溶解量が不足して、 最終 Cu— Fe— P系銅合金板における C量が 3ppm未満にしかならない。なお、大気 溶解炉や真空溶解炉の場合は、铸造開始から 600°Cまでの平均冷却速度 (凝固速 度)が遅いと、途中で溶湯中の Cが飛散し、 Cの溶解量が不足する可能性があるので 、この平均冷却速度は 5. 0°C/秒超の高めとすることが好ましい。
[0201] (Oと Hの含有量制御)
Oと Hの含有量増加を抑制するためには、溶解 ·铸造過程で銅の溶湯と大気の接 触をできるだけ抑えることが肝要である。例えば、真空炉(Cの固溶源は炉壁耐火物) 、大気炉の場合は铸造開始から 600°Cまでの平均冷却速度 (凝固速度)を 5. 0°C/ 秒超とする。この平均冷却速度制御は、上記した通り、 C含有量の制御にも有効であ る。また、下工程において、焼鈍炉の雰囲気を制御することも、 Oと H量の低下には 有効である。
[0202] その後、得た铸塊を面削後、加熱または均質化熱処理した後に熱間圧延し、熱延 後の板を水冷する。更に、中延べと言われる一次冷間圧延して、焼鈍、洗浄後、更に 仕上げ (最終)冷間圧延、低温焼鈍 (最終焼鈍、仕上げ焼鈍)して、製品板厚の銅合 金板などとする。これら焼鈍と冷間圧延を繰返し行ってもよい。例えば、リードフレー ム等の半導体用材料に用いられる銅合金板の場合は、製品板厚が 0. ;!〜 0. 4mm 程度である。 [0203] なお、一次冷間圧延の前に銅合金板の溶体化処理および水冷による焼き入れ処 理を行なっても良い。この際、溶体化処理温度は、例えば 750〜; 1000°Cの範囲から 選択される。
最終冷間圧延後に、冷間圧延まま最終製品板としてもよいが、低温での歪み取りの ための焼鈍を行なってもよ!/、。
実施例
[0204] 〔実施例 1〕
以下に本発明の実施例を説明する。表 1に示す各化学成分組成の Cu-Fe-P系銅 合金薄板を、表 2に示す通り、最終焼鈍後の化学的エッチイングを伴う洗浄処理条件 だけを種々変えて製造した。そして、これら各銅合金薄板の酸化皮膜の密着性 (酸 化皮膜の剥離温度)を評価した。これらの結果を表 2に示す。
[0205] 具体的には、表 1に示す各化学成分組成の銅合金をそれぞれコアレス炉にて溶製 した後、半連続铸造法で造塊して、厚さ 70mm X幅 200mm X長さ 500mmの铸塊 を得た。各铸塊を表面を面削して加熱後、 950°Cの温度で熱間圧延を行って厚さ 16 mmの板とし、 750°C以上の温度から水中に急冷した。次に、酸化スケールを除去し た後、一次冷間圧延(中延べ)を行った。この板を面削後、中間焼鈍を入れながら冷 間圧延を 4パス行なう最終冷間圧延を行!/、、次!/、で 350°Cで 20秒の低温条件で最 終連続焼鈍を行って、リードフレームの薄板化に対応した厚さ 0. 15mmの銅合金板 を得た。
[0206] この際に、上記最終冷間圧延は、各例とも共通して、 1パスあたりの最小圧下率を 3 0%とし、ロール表面を中心線平均粗さ Ra : 0. 2 111以下ぉょび最大高さ1¾11& :1. 5 m以下に細力、くしたブライトロール (表面研磨ロール)を使用した。
[0207] また、上記最終連続焼鈍後に、 Cu-Fe-P系銅合金板を、表 2に示す条件にて、硫 酸水溶液(室温)に浸漬する、酸エッチイングを伴う洗浄処理を行い、 Cu-Fe-P系銅 合金板表面の Rkuを制御した。
[0208] なお、表 1に示す各銅合金とも、記載元素量を除いた残部組成は Cuであり、その 他の不純物元素として、 Hf、 Th、 Li, Na、 K、 Sr、 Pd、 W、 S、 Si、 C、 Nb、 Al、 V、 Y 、 Mo、 Pb、 In, Ga、 Ge、 As、 Sb、 Bi、 Te、 B、ミッシュメタノレの含有量は、これらの元 素全体の合計で 0. 1質量%以下であった。
[0209] また、 Mn、 Mg、 Caのうち 1種又は 2種以上を含む場合は、合計量を 0· 0001-1.
0質量%の範囲とし、 Zr、 Ag、 Cr、 Cd、 Be、 Ti、 Co、 Ni、 Au、 Ptのうち 1種又は 2種 以上を含む場合は、合計量を 0. 001-1. 0質量%の範囲とし、更に、これらの元素 全体の合計量も 1. 0質量%以下とした。
[0210] 上記のようにして得られた各銅合金板に対して、各例とも、銅合金板から試料を切り 出し、これら各銅合金薄板の引張強さ、硬さ、導電率などの特性や、 JIS B0601法 に準じた表面粗さ測定における中心線平均粗さ Ra、最大高さ Rmax、粗さ曲線のク ノレトシス(尖り度) Rkuを測定した。これらの結果を表 2に各々示す。
[0211] (表面粗さの測定)
株式会社東京精密製の表面粗さ測定機 (製品名:サーフコム 1400D)を用いて、 上記得られた銅合金板の試験片表面の中心線平均粗さ Ra m)、最大高さ Rmax m)、粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuを、 JIS B0601法に準じて測定した。測 定は試験片の任意の 3点(3箇所)について 4. Omm長さづっ行い、この結果を平均 化した。
[0212] (硬さ測定)
上記得られた銅合金板から 10 X 10mmの試験片を切出し、松沢精機社製のマイク ロビッカース硬度計(商品名「微小硬度計」)を用いて 0. 5kgの荷重を加えて 4箇所 硬さ測定を行レ \硬さはそれらの平均値とした。
[0213] (導電率測定)
銅合金板試料の導電率は、ミーリングにより、幅 lOmmX長さ 30mmの短冊状の試 験片を加工し、ダブルブリッジ式抵抗測定装置により電気抵抗を測定して、平均断面 積法により算出した。
[0214] (酸化膜密着性)
また各供試材の酸化膜密着性試験は、テープピーリング試験により、酸化膜が剥 離する限界温度で評価した。テープピーリング試験は、上記のようにして得られた銅 合金板から 10 X 30mmの試験片を切出し、大気中所定温度で 5分間加熱した後、 酸化膜の生成した試験片表面に、市販のテープ (商品名:住友スリーェム製メンディ ングテープ)を張り付け、引き剥がした。この時、加熱温度を 10°C刻みで上昇変化さ せた時に、酸化膜の剥離の生じる最も低い上記所定温度を求め、これを酸化膜剥離 /乂どレた〇
[0215] この酸化膜剥離温度は、 350°C以上あることで、銅合金板やリードフレームの製作 のための加熱工程における加熱温度の高温化での必要な(十分な)酸化膜密着性 であると言える。
[0216] なお、本発明の上記大気中での 5分間の加熱は、比較的加熱時間が長ぐ特許文 献 2、 3のような、 200〜500°Cで 3分間の比較的短時間の加熱を行う、酸化膜密着 性の評価試験条件よりも厳しいと言える。言い換えると、本発明の比較的加熱時間が 長い酸化膜密着性試験は、銅合金板やリードフレームの製作のための加熱工程に おける加熱温度の高温化での酸化膜密着性に対応 (相関)している。
[0217] これに対して、特許文献 2、 3のような、上記 3分間の比較的短時間の加熱を行う酸 化膜密着性の評価試験条件では、銅合金板やリードフレームの製作のための加熱 工程における加熱温度の高温化での酸化膜密着性への対応(相関)は不十分であ ると言える。即ち、特許文献 2、 3の酸化膜密着性の評価試験条件で結果が良くても 、銅合金板やリードフレームの製作のための加熱工程における加熱温度の高温化で の酸化膜密着性が良いとは限らない。
[0218] 表 1、 2から明らかな通り、本発明組成内の銅合金である発明例 1〜13は、引張強 さが 500MPa以上、硬さ力 50Hv以上の高強度である。また、この銅合金板の JIS B0601法に準じた表面粗さ測定における中心線平均粗さ Raが 0. 2 111以下、最大 高さ Rmax力 δ πι以下である。
[0219] その上で、発明例 1〜13は、最終連続焼鈍後に好ましい条件で硫酸水溶液による 洗浄処理を行っているため、粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuが 5. 0以下である。 この結果、酸化膜剥離温度が 350°C以上である優れた酸化膜密着性を有する。した がって、発明例 1〜13は、半導体母材として、半導体パッケージの組み立てに際して の樹脂とダイパッドとの密着性が高ぐパッケージの信頼性が高い。
[0220] これに対して、比較例 14、 15は、最終連続焼鈍後に好ましい条件で硫酸水溶液に よる洗浄処理を行っていない。比較例 16は、この硫酸水溶液による洗浄処理の硫酸 濃度が低すぎる。比較例 17は、この硫酸水溶液による洗浄処理の硫酸濃度が高す ぎる。比較例 18は、この硫酸水溶液による洗浄処理の浸漬時間が長すぎる。これら の結果、比較例 14〜; 18は粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuが 5. 0を超えている。
[0221] 一方、比較例 14〜18は、本発明組成内の銅合金であり、引張強さが 500MPa以 上、硬さが 150Hv以上の高強度であり、表面粗さ測定における中心線平均粗さ Ra が 0· 2 111以下、最大高さ1¾11& が1. 5 111以下である。にもかかわらず、比較例 1 4〜; 18は粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuが 5. 0を超えているために、酸化膜剥離 温度が 350°C未満で、酸化膜密着性に劣る。したがって、比較例 14〜; 18は、半導 体母材として、半導体パッケージの組み立てに際しての樹脂とダイパッドとの密着性 が低ぐパッケージの信頼性も低い。
[0222] 比較例 19〜22は、最終連続焼鈍後に好まし!/、条件で硫酸水溶液による洗浄処理 を行っているため、粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuは 5. 0以下であり、優れた酸 化膜密着性を有する。
[0223] にもかかわらず、比較例 19は、 Feの含有量が下限 0. 01 %を低めに外れ、強度レ ベルが低ぐ半導体母材として使用できない。
[0224] 比較例 20は、 Feの含有量が上限 5. 0%を高めに外れ、導電率が著しく低ぐ半導 体母材として使用できない。
[0225] 比較例 21は、 Pの含有量が下限 0. 01 %を低めに外れ、強度レベルが低ぐ半導 体母材として使用できない。
[0226] 比較例 22は、 Pの含有量が上限 0. 15%を高めに外れ、熱間圧延中に割れを生じ たため、その時点で試作を中断した。
[0227] 以上の結果から、高強度化させた上で、優れた酸化膜密着性を有するための、本 発明銅合金板の成分組成、表面粗さ規定の臨界的な意義や、この表面粗さを得るた めの好ましい製造条件の意義が裏付けられる。
[0228] [表 1] 区 番 銅合金板の化学成分組成 (残部 Cuおよび不純物) 口
Fe P Sn Zn その他
1 0.28 0.12 0.11 0.31
2 0.28 0.12 0.11 0.31 ―
3 0.28 0.12 0.11 0.31 一
発 4 0.030 0.010 0.10 0.29 ―
5 0.49 0.14 0.11 0.30 一
6 0.29 0.11 ― ― 一
明 7 0.27 0.10 0.005 ―
8 0.28 0.11 ― 0005 ―
9 0.25 0.084 5.0 ― Mg: 0.005
例 10 0.26 0.086 3.0 Co:0.10
11 0.26 0.085 0.020 0.25 Mn: 0.003 、Νί: 0.025
12 0.27 0.084 0.022 0.26 Ca: 0.002 、 S:0.003
13 0.26 0.085 0.019 0.25 Zr: 0.020 、 B:0,005
14 0.28 0.12 0.78 0.28
15 0.49 0.14 0.11 0.30 一
比 16 0.28 0.12 0.11 0.31 ―
17 0.28 0.12 0.11 0.31 ―
較 18 0.28 0.12 0.11 0.31
19 0.004 0.01 0.10 0.30 一
例 20 0.60 0.14 0.11 0.32 ―
21 0.02 0.004 0.10 0.31 ―
22 0.48 0.16 0.12 0.33
*各元素の含有量の表示において、—は検出限界以下であることを示す。 2] 区 番 洗浄処理 銅合金金板表面特性 銅合金板特性 分 硫酸 浸溃 Ra Rmax Rku 引張 硬さ 導電率 酸化膜 κ> 時間 尖り度 強さ 剥離 質量% 秒 m μ. m MPa Hv %IACS °C
1 20 10 0.068 0.43 2.6 580 175 75 400
2 5 10 0.050 0.53 4.8 580 175 75 350
3 50 10 0.070 0.51 4.7 580 175 75 350 発 4 20 10 0.045 0.42 2.5 520 155 88 400
5 20 10 0.067 0.45 2.7 595 180 73 400
6 20 10 0.049 0.42 2.6 540 160 85 400 明 7 20 10 0.076 0.45 3.0 565 170 80 390
8 20 10 0.050 0.40 2.5 550 165 83 400
9 10 40 0.071 0.48 3.9 770 235 32 370 例 10 20 30 0.043 0.41 2.2 630 195 67 410
11 30 10 0.048 0.43 3.1 565 170 78 390
12 30 20 0.073 0.47 3.4 600 180 フ 1 380
13 40 5 0.070 0.52 4.3 570 170 77 360
14 ― 0.044 0.64 7.3 670 205 53 290
15 ― ― 0.056 0.63 7.4 595 180 フ 3 290 比 16 3 10 0.050 0.55 5.3 580 175 フ 5 330
17 60 10 0.048 0.60 5.6 580 175 75 320 較 18 20 80 0.072 0.59 5.7 580 175 75 320
19 20 10 0.055 0.44 2.6 470 135 91 400 例 20 20 10 0.068 0.47 2.9 555 165 67 390
21 20 10 0.077 0.43 2.5 495 145 90 400
22
― ―
〔実施例 2〕
以下に本発明の実施例を説明する。表 3に示す各化学成分組成の Cu-Fe-P系銅 合金薄板を、表 4に示す通り、最終低温焼鈍時の板の張力条件だけを種々変えて製 造した。そして、これら各銅合金薄板の圧延方向に対して平行方向の r値と曲げ加工 性を評価した。これらの結果を表 4に示す。 [0231] 具体的には、表 3に示す各化学成分組成の銅合金をそれぞれコアレス炉にて溶製 した後、半連続铸造法で造塊して、厚さ 70mm X幅 200mm X長さ 500mmの铸塊 を得た。各铸塊の表面を面削して加熱後、熱間圧延を行って厚さ 16mmの板とし、 6 50°C以上の温度から水中に急冷した。次に、酸化スケールを除去した後、一次冷間 圧延(中延べ)を行った。この板を面削後、中間焼鈍を入れながら冷間圧延を行い、 次いで 400°Cで最終低温焼鈍を行って、リードフレームの薄板化に対応した厚さ 0. 15mmの銅合金板を得た。
[0232] 最終冷間圧延での 1パスあたりの最小圧下率および最終低温焼鈍時の板へ負荷さ れた張力を表 4に示す。このように、最終冷間圧延での 1パスあたりの最小圧下率お よび最終低温焼鈍時の板の張力条件だけを種々変えて、各銅合金薄板の圧延方向 に対して平行方向の r値を制御した。
[0233] なお、表 3に示す各銅合金とも、記載元素量を除いた残部組成は Cuであり、その 他の不純物元素として、 Hf、 Th、 Li, Na、 K、 Sr、 Pd、 W、 S、 Si、 C、 Nb、 Al、 V、 Y 、 Mo、 Pb、 In, Ga、 Ge、 As、 Sb、 Bi、 Te、 B、ミッシュメタノレの含有量は、これらの元 素全体の合計で 0. 1質量%以下であった。
[0234] また、 Mn、 Mg、 Caのうち 1種又は 2種以上を含む場合は、合計量を 0· 0001-1.
0質量%の範囲とし、 Zr、 Ag、 Cr、 Cd、 Be、 Ti、 Co、 Ni、 Au、 Ptのうち 1種又は 2種 以上を含む場合は、合計量を 0. 001-1. 0質量%の範囲とし、更に、これらの元素 全体の合計量も 1. 0質量%以下とした。
[0235] また、各例とも、得た銅合金板から試料を切り出し、引張試験、導電率測定、曲げ 試験を行った。これらの結果も表 4に示す。
[0236] (引張試験)
引張試験は、前記した r値測定の条件にて、 5882型インストロン社製万能試験機 により、室温、試験速度 10. 0mm/min、 GL= 50mmの条件で、引張強度、 0. 2 %耐力、 r値を測定した。
[0237] (導電率測定)
銅合金板試料の導電率は、ミーリングにより、幅 lOmmX長さ 300mmの短冊状の 試験片を加工し、ダブルブリッジ式抵抗測定装置により電気抵抗を測定して、平均断 面積法により算出した。
[0238] (曲げ加工性の評価試験)
銅合金板試料の曲げ試験は、 日本伸銅協会技術標準に従って行った。板材を幅 1 Omm X長さ 30mmに切出し、 Good Way (曲げ軸が圧延方向に直角)の曲げを行い ながら、曲げ部における割れの有無を 50倍の光学顕微鏡で観察した。そして、割れ が生じない最小曲げ半径 Rと、銅合金板の板厚 t (0. 15mm)との比 R/tを求めた。 この R/tが小さい方が曲げ加工性に優れている。ただし、強度が高いほど必然的に 曲げ加工性が低下するため、リードフレーム等の半導体用材料に用いられる銅合金 板の場合は、硬さが 150〜200Hvでは R/tが 1. 5未満、 200Hv以上では 2. 0未 満であること力 S求められる。因みに 150Hv未満は、本発明の対象外の低硬度(低強 度)であるが、 150Hv未満では R/tが 0. 5未満であることが求められる。
[0239] 表 3、 4から明らかな通り、本発明組成内の銅合金である発明例 3;!〜 43は、引張強 さが 500MPa以上、硬さ力 50Hv以上の高強度である。その上で、発明例 3;!〜 43 は、最終連続焼鈍時に好ましい張力を板に負荷しているために、銅合金薄板の圧延 方向に対して平行方向の r値が 0. 3以上である。したがって、発明例 3;!〜 43は、半 導体母材としての曲げ加ェ性に優れる。
[0240] これに対して、比較例 44、 45は、最終連続焼鈍時に張力を板に負荷して!/、な!/、。
この結果、比較例 44、 45は、本発明組成内の銅合金であり、引張強さが 500MPa 以上、硬さが 150Hv以上の高強度であるにもかかわらず、銅合金薄板の圧延方向 に対して平行方向の r値が 0. 3未満である。したがって、比較例 44、 45は、半導体母 材としての曲げ加工性が劣る。
[0241] 比較例 46は、 Feの含有量が下限 0. 01 %を低めに外れ、強度レベルが低ぐこの 点で、銅合金薄板の圧延方向に対して平行方向の r値が 0. 3以上であるものの、半 導体母材として使用できない。
[0242] 比較例 47は、 Feの含有量が上限 5. 0%を高めに外れ、強度の割りには、曲げカロ ェ性が劣る。また、発明例の同じ強度レベル例と比較しても、強度の割りには導電率 が著しく低いこともあり、半導体母材として使用できない。
[0243] 比較例 48は、 Pの含有量が下限 0. 01 %を低めに外れ、強度レベルが低ぐこの点 で、銅合金薄板の圧延方向に対して平行方向の r値が 0. 3以上であるものの、半導 体母材として使用できない。
[0244] 比較例 49は、 Pの含有量が上限 0. 15%を高めに外れ、熱間圧延中に割れを生じ たため、その時点で試作を中断した。
[0245] 比較例 50は、最終冷間圧延の 1パスあたりの最小圧下率が 20%未満である。この ため、本発明組成内の銅合金であるにもかかわらず、銅合金薄板の圧延方向に対し て平行方向の r値が 0. 3未満であり、曲げ加工性が劣る。
[0246] 以上の結果から、高強度させた上で、曲げ加工性にも優れさせるための、本発明銅 合金板の成分組成、 r値規定の臨界的な意義や、更には、この r値や高強度を得るた めの好ましい製造条件の意義が裏付けられる。
[0247] [表 3]
区 番 銅合金板の化学成分組成 (残部 Cuおよび不純物) 分
Fe P Sn Zn その他
31 0.17 0.056 0.022 0.030
32 0.16 0.056 0.63 0.058 一
33 0.030 0.010 一 ― 一
34 0.49 0.14 ― ―
発 35 0.17 0.059 0005 ― ―
36 0.10 0.034 5.0 ― ―
37 0.17 0.060 0 0.005 ―
明 38 0.15 0.051 0 3.0 一
39 0.18 0.058 0.020 0.028 Mn: 0.003
40 0.17 0.060 0.024 0.030 Cr:0.005
例 41 0.17 0.057 0.022 0.033 Ca:0.001 Ti:0.010
42 0.18 0.060 0.025 0.025 Mg:0.050 AI:0.003
43 0.25 0.080 N 0.10 Si:0.002
44 0.17 0.056 0.022 0.030
比 45 0.16 0.056 0.63 0.058 ―
46 0.004 0.010 ― ― ―
較 47 0.60 0.14 ― ― ―
48 0.020 0.004 ― ― ―
例 49 0.48 0.16 ― ― ―
50 0.17 0.056 0.022 0.030 —
*各元素の含有量の表示において、一は検出限界以下であることを示す
4]
Figure imgf000049_0001
〔実施例 3〕
以下に本発明の実施例を説明する。均質化熱処理、熱間圧延後の水冷開始温度 、中間焼鈍温度、最終連続焼鈍時の通板速度などの製造条件を種々変えて、 Cu-F e-P系銅合金薄板を製造した。そして、これら各銅合金薄板の引張弾性率や均一伸 びと全伸びとの比などの引張特性、あるいは引張強さ、硬さ、導電率、せん断面率な どの特性を評価した。これらの結果を表 5に示す。
[0250] 具体的には、表 5に示す各化学成分組成の銅合金溶湯を、大気溶解炉であるコア レス炉を用いて溶製し、半連続铸造法で厚さ 70mm X幅 200mm X長さ 500mmの 铸塊を得た。
[0251] これら各铸塊を表面を面削して、表 6に示す条件 (温度 X時間)で加熱 ·均熱後、 9 50°Cの温度で熱間圧延を行って厚さ 16mmの板とし、表 6に示す開始温度から水中 に急冷した。次に、酸化スケールを除去した後、一次冷間圧延(中延べ)を行った。こ の板を面削後、表 6に示す温度で 10時間処理する中間焼鈍を入れながら冷間圧延 を 4パス行なう最終冷間圧延を行い、リードフレームの薄板化に対応した厚さ 0. 15m mの銅合金板を得た。この銅合金板を、 350°Cの温度で表 6に示す通板速度にて連 続焼鈍を行う最終焼鈍を行って、製品銅合金板とした。
[0252] なお、表 5に示す各銅合金とも、記載元素量を除いた残部組成は Cuであり、その 他の不純物元素として、 Hf、 Th、 Li、 Na、 K、 Sr、 Pd、 W、 Si、 Nb、 Al、 V、 Y、 Mo、 In、 Ga、 Ge、 As、 Sb、 Bi、 Te、 B、ミッシュメタルの含有量は、これらの元素全体の合 計で 0. 1質量%以下であった。
[0253] また、 Mn、 Mg、 Caのうち 1種又は 2種以上を含む場合は、合計量を 0· 0001— 1.
0質量%の範囲とし、 Zr、 Ag、 Cr、 Cd、 Be、 Ti、 Co、 Ni、 Au、 Ptのうち 1種又は 2種 以上を場合は、合計量を 0. 001-1. 0質量%の範囲とし、更に、これらの元素全体 の合計量も 1. 0質量%以下とした。
[0254] このようにして得た銅合金板に対して、各例とも、銅合金板から圧延方向に対して 直交する板幅方向を長手方向として試験片 (試料)を切り出し、各試料の引張弾性率 や均一伸びと全伸びとの比、あるいは引張強さ、硬さ、導電率、せん断面率などの特 性を評価した。これらの結果を表 6に各々示す。
[0255] (せん断面率測定)
銅合金板のリード打ち抜きを模擬したプレス打ち抜きによって設けたリード断面の せん断面率(せん断面比率)によって、プレス打ち抜き性を評価する。このせん断面 率が 75%以下であれば、プレス打ち抜き性が良いと評価できる。このせん断面率に よる評価は、銅合金板にリードを打抜き、その際のばり高さを測定するプレス打ち抜き 性の評価試験よりも、要求されるプレス打ち抜き性を正確に評価できる。
[0256] プレス打ち抜き試験は、打ち抜きプレス(クリアランス: 5%)により、図 2に示すように 、幅 Imm X長さ 10mmのリードを、 日本工作油製 G-6316の潤滑油を用いて、銅合 金板 (試験片) 1を、矢印で示す圧延方向に対して直交する板幅方向を長手方向とし た打抜き穴 2として順次打抜く。
[0257] これによつて、打抜き穴 2の中心を長さ方向に沿って切断し (切断箇所を破線 3で示 す)、打抜き穴 2の切断面を矢印 4の方向力も観察し、光学式マイクロスコープを用い た切断面の表面写真から画像解析で求めた。せん断率は切断面におけるせん断面 の面積比率(せん断面の面積/切断面の面積)であり、切断面の面積は銅合金板の 板厚 0. 15mm X測定幅 0. 5mmとし、せん断面の面積は測定幅 0. 5mmの範囲内 のせん断面の面積とした。 1試料につき穴を 3箇所打ち抜き、各穴で 3箇所ずつ測定 し (合計 9箇所)、その平均値を求めた。
[0258] (硬さ測定)
銅合金板試料の硬さ測定は、マイクロビッカース硬度計にて、 0. 5kgの荷重を加え て、試料の任意の 3箇所について行い、硬さはそれらの平均値として算出した。
[0259] (導電率測定)
銅合金板試料の導電率は、ミーリングにより、幅 lOmm X長さ 300mmの短冊状の 試験片を加工し、ダブルブリッジ式抵抗測定装置により電気抵抗を測定して、平均断 面積法により算出した。
[0260] 表 5、 6から明らかな通り、本発明組成内の銅合金である発明例 5;!〜 61は、その成 分組成が本発明範囲内であり、かつ、均質化熱処理、熱間圧延後の水冷開始温度 、最終連続焼鈍時の通板速度などの製造条件が好ましい範囲内で製造されている。 このため、発明例 5;!〜 61は、引張弾性率が 120GPaを超えるとともに、均一伸び/ 全伸びが 0. 50未満である引張特性を有する。
[0261] この結果、発明例 5;!〜 61は、引張強さが 500MPa以上、硬さが 150Hv以上の高 強度な割りには、比較的高導電率であって、また、せん断面率が 75%以下であり、 プレス打ち抜き性にも優れて!/、る。 [0262] ただ、 Feの含有量が下限近!/、発明例 53や、 Pの含有量が下限近!/、発明例 55は、 他の発明例 51、 52などに比して、強度が比較的低い。また、 Feの含有量が上限近 い発明例 54や、 Pの含有量が上限近い発明例 56は、他の発明例 51、 52などに比し て、せん断面率が比較的高ぐ導電率も比較的低い。
[0263] これに対して、比較例 62〜67は、発明例 1と同じ本発明組成内の銅合金であるも のの、均質化熱処理、熱間圧延後の水冷開始温度、最終連続焼鈍時の通板速度な どの製造条件が、好ましい範囲を外れる。このため、比較例 62〜67は、引張弾性率 力 S l 20GPa以下と低すぎる力、、均一伸び/全伸びが 0. 50以上と高すぎる。この結 果、比較例 62〜67は、せん断面率が 75%を超え、プレス打ち抜き性が著しく劣る。
[0264] 比較例 62は均質化熱処理時の時間が短すぎる。比較例 63は均質化熱処理時の 温度が低すぎる。比較例 64は熱間圧延後の水冷開始温度が高すぎる。比較例 65 は熱間圧延後の水冷開始温度が低すぎる。比較例 66は中間焼鈍温度が高すぎる。 比較例 67は最終連続焼鈍時の通板速度が遅すぎる。
[0265] 比較例 68〜71の銅合金は、製造方法は好ましい条件内で製造されているものの、 その成分組成が本発明範囲から外れる。このため、比較例 68〜71は、引張弾性率 力 S l 20GPa以下と低すぎる力、、均一伸び/全伸びが 0. 50以上と高すぎる。この結 果、比較例 68〜71は、せん断面率が 75%を超え、プレス打ち抜き性が著しく劣る。
[0266] 比較例 68は Feの含有量が下限 0. 01 %を低めに外れている。このため、せん断面 率が高ぐプレス打ち抜き性が劣り、高強度化も達成できていない。
[0267] 比較例 69は Feの含有量が上限 5. 0%を高めに外れている。このため、せん断面 率が高ぐプレス打ち抜き性が劣り、高強度化も達成できていない。
[0268] 比較例 70の銅合金は Pの含有量が下限 0. 01 %を低めに外れている。このため、 せん断面率が高ぐプレス打ち抜き性が劣り、また高強度化も達成できていない。
[0269] 比較例 71の銅合金は Pの含有量が上限 0. 15%を高めに外れている。このため、 熱間圧延中に割れが生じた。
[0270] 以上の結果から、高強度化させた上で、プレス打ち抜き性にも優れさせるための、 本発明銅合金板の成分組成、引張弾性率、均一伸び/全伸びなどの引張特性の臨 界的な意義および、このような引張特性を得るための好ましい製造条件の意義が裏 付けられる。
[0271] [表 5]
Figure imgf000053_0001
*各元素の含有量の表示において、一は検出限界以下であることを示す。
[0272] [表 6] 区 番 銅合金板の製造条件 引張特性 銅合金板特性 口
分 熱延前の 熱延後 中間 最終 弾性率 均一 引張 硬さ 導電率 せん断 均熱条件 水冷 焼鈍 焼鈍 伸び 強さ 面率 開始 皿 通板 /
;皿 速度 全伸び
°C h 。C °C m/ mm GPa Pa Hv %1ACS %
51 950 °Cx4h 780 400 50 128 0.28 560 165 82 73
52 950 °C 4h 750 380 50 146 0.16 670 205 52 65 発 53 920 °Cx4h 720 420 30 122 0.45 510 150 88 75
54 950 °C 4h 750 400 50 124 0.20 600 180 74 70 明 55 950 °Cx4h 750 400 50 128 0.26 575 170 79 72
56 950 °C 4h 750 400 50 135 0.23 585 175 77 71 例 5フ 950 °C 4h 750 380 80 158 0.16 700 220 51 64
58 950 °C 4h 750 400 80 150 0.24 610 185 69 70
59 950 °Cx4h 750 420 50 145 0.40 530 155 85 フ 4
60 920 °C 8h 720 400 50 125 0.25 570 170 80 フ 2
61 950 °Cx4h 750 380 50 141 0.18 640 195 62 67
62 950 °CX 1h 780 420 50 115 0.42 485 140 88 フ 7
63 880 °C 8h 720 400 50 104 0.36 490 145 87 76 比 64 970 °C 4h 820 400 50 125 0.55 545 160 80 76
65 920 °C 4h 680 400 50 117 0.52 480 140 88 フ 8 較 66 950 °CX4h 750 450 50 133 0.58 485 140 87 フ 7
67 950 °C 4h 750 400 5 116 0.54 475 135 88 フ 8 例 68 950 °CX4h 750 400 50 116 0.53 480 140 85 77
69 950 °Cx4 フ 50 400 50 118 0.38 495 145 83 76
70 950 °CX4h フ 50 400 50 115 0.35 490 145 85 76
71 950 °Cx h 750 400 50
〔実施例 4〕
以下に本発明の実施例を説明する。特に、大気溶解炉での溶解温度と铸造開始 から 600°Cまでの平均冷却速度(凝固速度:。 C/秒)とを変えて、種々の C、 0、 Hの 含有量を有する銅合金薄板を製造した。そして、これら各銅合金薄板の引張強さ、 硬さ、導電率、メツキ性などの特性を評価した。これらの結果を表 8に示す。
[0274] 具体的には、表 7に示す各化学成分組成の銅合金を、表 8に示すように、それぞれ の溶解温度と、铸造開始から 600°Cまでの平均冷却速度を変えて造塊した。溶解は 、大気溶解炉であるコアレス炉を用い、半連続铸造法で厚さ 70mm X幅 200mm X 長さ 500mmの铸塊を得た。
[0275] これら各铸塊を表面を面削して加熱後、 950°Cの温度で熱間圧延を行って厚さ 16 mmの板とし、 750°C以上の温度から水中に急冷した。次に、酸化スケールを除去し た後、一次冷間圧延(中延べ)を行った。この板を面削後、中間焼鈍を入れながら冷 間圧延を 4パス行なう最終冷間圧延を行!/、、次!/、で 350°Cで 20秒の低温条件で最 終焼鈍を行って、リードフレームの薄板化に対応した厚さ 0. 15mmの銅合金板を得 た。
[0276] なお、表 7に示す各銅合金とも、記載元素量を除いた残部組成は Cuであり、その 他の不純物元素として、 Hf、 Th、 Li、 Na、 K、 Sr、 Pd、 W、 Si、 Nb、 Al、 V、 Y、 Mo、 In、 Ga、 Ge、 As、 Sb、 Bi、 Te、 B、ミッシュメタルの含有量は、これらの元素全体の合 計で 0. 1質量%以下であった。
[0277] また、 Mn、 Mg、 Caのうち 1種又は 2種以上を含む場合は、合計量を 0. 0001-1.
0質量%の範囲とし、 Zr、 Ag、 Cr、 Cd、 Be、 Ti、 Co、 Ni、 Au、 Ptのうち 1種又は 2種 以上を場合は、合計量を 0. 001-1. 0質量%の範囲とし、更に、これらの元素全体 の合計量も 1. 0質量%以下とした。
[0278] 酸素(O)の含有量は、堀場製作所製 EMGA— 650A型装置を用いて、 JIS Z 2 613に従い、不活性ガス融解法にて試料中の酸素を抽出し、赤外線吸収法にて分 析を行った。水素(H)の含有量は、 LECO社製 RH— 402型装置を用いて、 JIS Z 2614に従い、不活性ガス融解法にて試料中の水素を抽出し、熱伝導度法にて分析 を行った。炭素(C)の含有量は、堀場製作所製 EMIA610型装置を用いて、 JIS Z 2615に従い、酸素雰囲気中で加熱して試料中の酸素を抽出し、燃焼赤外線吸収 法にて分析を行った。
[0279] このようにして得た銅合金板に対して、各例とも、銅合金板から試料を切り出し、各 試料の引張強さ、硬さ、導電率、メツキ性などの特性を評価した。これらの結果を表 8 に各々示す。
[0280] (メツキ性の評価)
銅合金板試料について、上記得られた銅合金板から 25mm X 60mmの試料を切り 出した後、実際のリードフレームにおけるメツキ工程を模擬した Agメツキを施し、メツキ 面の表裏面を、 V、ずれも試料中央部付近の 10cm2の範囲で実体顕微鏡( X 40)で 観察した。そして、この測定部位における、図 3に示すようなメツキ層の突起として観 察される、メツキの異常析出(突起)発生数を測定した。発生個数が 2個 /cm2未満 の場合は〇、 2個/ cm2以上の場合は、ボンディング不良を招くなどして、半導体リー ドフレームとして使用できなくなるとして、 Xと評価した。上記 Agメツキは、電解脱脂、 酸洗、水洗などの前処理を施した試料の表裏面に、市販の Cuめっき液浴にて Cu下 地電気めつきを施した後に、市販の Agめっき液浴にて純 Ag電気メツキを施して行つ た。 Cu下地めつきは、温度 60〜65°C、電流密度 5A/dm2、処理時間 10秒の条件 で、純 Ag電気メツキは、温度 60〜65°C、電流密度 7A/dm2、処理時間 60秒の条 件で各々行った。
[0281] (硬さ測定)
銅合金板試料の硬さ測定は、マイクロビッカース硬度計にて、 0. 5kgの荷重を加え て 3箇所行い、硬さはそれらの平均値とした。
[0282] (導電率測定)
銅合金板試料の導電率は、ミーリングにより、幅 lOmmX長さ 300mmの短冊状の 試験片を加工し、ダブルブリッジ式抵抗測定装置により電気抵抗を測定して、平均断 面積法により算出した。
[0283] 表 7、 8から明らかな通り、本発明組成内の銅合金である発明例 8;!〜 95は、大気溶 解炉での溶湯の溶解温度と、铸造開始から 600°Cまでの平均冷却速度が適切に製 造されている。このため、発明例 8;!〜 95は、 Fe、 Pとともに、 C含有量が本発明範囲 内である。
[0284] この結果、発明例 8;!〜 95は、〇、 Hがある程度存在しても、引張強さが 500MPa 以上、硬さが 150Hv以上の高強度な割りには、比較的高導電率であって、また、メッ キ性にも優れている。 [0285] これに対して、比較例 96、 97は、大気溶解炉での溶解温度が低すぎるか、铸造開 始から 600°Cまでの平均冷却速度が小さすぎ、 C含有量が少なすぎる。この結果、 O 、 H含有量は、〇、 H含有量は本発明範囲内であるものの、発明例に比して、メツキ 十生が劣っている。
[0286] 比較例 98、 99は、〇、 H含有量が高すぎる。この結果、 C含有量が多いにも関わら ず、同様に〇、 H含有量が高いが、上限レベルである発明例 84、 85に比して、強度 ゃメツキ性が著しく劣って!/、る。
[0287] 比較例 100は Feの含有量が少なすぎる。このため、 C含有量が本発明範囲内であり
、メツキ性には優れているものの、強度や硬さが低い。
[0288] 比較例 101の銅合金は、 Feの含有量が多すぎる。このため、 C含有量が本発明範 囲内であるものの、強度や硬さ、導電率が低い。
[0289] 比較例 102の銅合金は、 Pの含有量が少なすぎる。このため、 C含有量が本発明範 囲内でありメツキ性には優れているものの、強度や硬さ、導電率が低い。
[0290] 比較例 103の銅合金は、 Pの含有量が多すぎる。このため、熱延中に板端部に割 れが生じた。
[0291] 比較例 104は、大気溶解炉での溶解温度が高ぐ C含有量が多すぎる。この結果、 O 、 H含有量は本発明範囲内であるものの、発明例に比して、メツキ性が劣っている。
[0292] 以上の結果から、高強度化と、メツキの異常析出を防止する優れためつき性とを両 立させるための、 C含有量などの臨界的な意義および、このような組織を得るための 好まし!/、製造条件の意義が裏付けられる。
[0293] [表 7]
SU D¾¾924
Figure imgf000058_0001
区 ム口 口 溶解錶造条件 銅合金板特性
分 金 金
番 番
溶解温度 錶造開始 引張 硬さ 導電率 メツキ
から 600 強さ 性
表 °Cまでの
1 平均冷却 MPa Hv %IACS
速度
。C 。C/s
81 81 1320 5.5 540 160 80 〇
82 82 1330 6.0 570 170 75 〇
83 83 1330 6.0 690 210 51 〇
84 84 1360 5.5 550 165 78 〇
発 85 85 1360 6.0 675 205 50 〇
86 86 1320 6.0 525 155 84 〇
明 87 87 1320 6.0 580 175 73 〇
88 88 1320 6.0 510 150 86 〇
例 89 89 1320 6.0 595 180 70 o
90 90 1330 6.0 575 175 75 〇
91 91 1330 6.0 565 170 77 〇
92 92 1330 6.0 580 175 73 〇
93 93 1330 6.0 585 180 72 o
94 94 1330 6.0 570 170 76 〇
95 95 1380 6.0 625 190 65 〇
96 96 1250 6.0 570 170 75 X
97 97 1310 4.0 560 165 77 X
比 98 98 1360 3.5 480 140 87 X
99 99 1360 4.0 490 145 85 X
ί父 100 100 1330 6.0 470 140 88 〇
101 101 1330 6.0 490 145 84 X
例 102 102 1330 6.0 460 135 89 〇
103 103 1330 6.0 ― ― ― ―
104 104 1400 6.0 610 185 68 X
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら 力、である。本出願 (ま、 2006年 10月 2曰出願の曰本特許出願(特願 2006— 270918 )、 2006年 10月 5曰出願の曰本特許出願(特願 2006— 274309)、 2006年 11月 1 7日出願の日本特許出願(特願 2006— 311899)、及び 2006年 11月 17日出願の 日本特許出願(特願 2006— 311900)に基づくものであり、その内容はここに参照と して取り込まれる。
産業上の利用可能性
[0296] 以上説明したように、本発明によれば、高強度化させた上で、酸化膜密着性にも優 れ、これら特性を両立 (兼備)させた Cu-Fe-P系銅合金板を提供することができる。こ の結果、半導体パッケージの組み立てに際しての樹脂とダイパッドとの密着性が高く 、ノ ンケージの信頼性が高い半導体母材を提供できる。したがって、小型化及び軽 量化した電気電子部品用として、半導体装置用リードフレーム以外にも、リードフレー ム、コネクタ、端子、スィッチ、リレーなどの、高強度化と、酸化膜密着性 =パッケージ の信頼性が要求される用途に適用することができる。
[0297] また、本発明によれば、高強度化させた上で、曲げ加工性にも優れ、これら特性を 両立 (兼備)させた Cu-Fe-P系銅合金板を提供することができる。この結果、信頼性 が高い半導体母材を提供できる。したがって、小型化及び軽量化した電気電子部品 用として、半導体装置用リードフレーム以外にも、リードフレーム、コネクタ、端子、スィ ツチ、リレーなどの、高強度化と、曲げ加工性が要求される用途に適用することができ
[0298] また、本発明によれば、高強度化させた上で、プレス打ち抜き性にも優れ、これら特 性を両立 (兼備)させた Cu-Fe-P系銅合金板を提供することができる。この結果、小 型化及び軽量化した電気電子部品用として、半導体装置用リードフレーム以外にも、 リードフレーム、コネクタ、端子、スィッチ、リレーなどの、高強度化と、厳しい曲げカロェ 性が要求される用途に適用することができる。
[0299] さらに、本発明によれば、高強度化させた上で、メツキ性にも優れ、これら特性を両 立 (兼備)させた Cu— Fe— P系銅合金板を提供することができる。この結果、小型化 及び軽量化した電気電子部品用として、半導体装置用リードフレーム以外にも、リー ドフレーム、コネクタ、端子、スィッチ、リレーなどの、高強度化と、厳しい曲げ加工性 が要求される用途に適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 質量0 /0で、 Fe : 0. 01—0. 50%、 Ρ : 0· 01—0. 15%を各々含有し、残部 Cuおよ び不可避的不純物からなる銅合金板であって、
この銅合金板の JIS B0601法に準じた表面粗さ測定における中心線平均粗さ Ra が 0· 2 111以下、最大高さ1¾11& が1. 5 111以下であり、かつ、
粗さ曲線のクルトシス(尖り度) Rkuが 5. 0以下であることを特徴とする電気電子部 品用銅合金板。
[2] 前記銅合金板の圧延方向に対して平行方向の r値が 0. 3以上であることを特徴と する請求項 1記載の電気電子用銅合金板。
[3] 前記銅合金板が、圧延方向に対して直交する板幅方向を長手方向として採取した 試験片の引張試験により求められる、引張弾性率が 120GPaを超えるとともに、均一 伸びと全伸びとの比、均一伸び/全伸びが 0. 50未満であることを特徴とする請求項
1記載の電気電子部品用銅合金板。
[4] 前記銅合金板が、更に、 C : 3〜; 15ppmを含有し、 O : 40ppm以下、 H : l . Oppm以 下に各々規制したことを特徴とする請求項 1記載の電気電子部品用銅合金板。
[5] 前記銅合金板が、更に、質量%で、 Sn : 0. 005〜5. 0%を含有する請求項;!〜 4 のいずれかに 1項に記載の電気電子部品用銅合金板。
[6] 前記銅合金板が、更に、質量%で、 Zn : 0. 005-3. 0%を含有する請求項;!〜 5 のいずれか 1項に記載の電気電子部品用銅合金板。
[7] 前記銅合金板が、更に、 S : 20ppm以下、 Pb : 20ppm以下に各々規制した請求項
1〜6のいずれ力、 1項に記載の電気電子部品用銅合金板。
[8] 前記銅合金板の引張強度が 500MPa以上、硬さが 150Hv以上である請求項 1〜
7のいずれか 1項に記載の電気電子部品用銅合金板。
[9] 前記銅合金板が、更に、質量%で、 Mn、 Mg、 Caのうち 1種又は 2種以上を合計で
0. 0001-1. 0%含有する請求項 1〜8のいずれ力、 1項に記載の電気電子部品用 銅合金板。
[10] 前記銅合金板が、更に、質量%で、 Zr、 Ag、 Cr、 Cd、 Be、 Ti、 Co、 Ni、 Au、 Ptの うち 1種又は 2種以上を合計で 0. 001-1. 0%含有する請求項;!〜 9のいずれか 1 項に記載の電気電子部品用銅合金板。
[11] 前記銅合金板が、更に、質量%で、 Mn、 Mg、 Caのうち 1種又は 2種以上を合計で 0. 0001— 1. 0%と、 Zr、 Ag、 Cr、 Cd、 Be、 Ti、 Co、 Ni、 Au、 Ptのうち 1種又は 2種 以上を合計で 0. 001〜; 1. 0%とを各々含有するとともに、これら含有する元素の合 計含有量を 1. 0%以下とした請求項;!〜 10のいずれか 1項に記載の電気電子部品 用銅合金板。
[12] 前記同合金板力 Hf、 Th、 Li, Na、 K、 Sr、 Pd、 W、 S、 Si、 C、 Nb、 Al、 V、 Y、 M o、 Pb、 In、 Ga、 Ge、 As、 Sb、 Bi、 Te、 B、ミッシュメタノレの含有量を、これらの元素 全体の合計で 0. 1質量%以下とした請求項 1〜; 11のいずれ力、 1項に記載の電気電 子部品用銅合金板。
[13] 質量%で、 Fe : 0. 01—0. 50%、 P : 0. 01—0. 15%を各々含有し、残部 Cuおよ び不可避的不純物からなる銅合金板であって、
引張強度が 500MPa以上、硬さ力 50Hv以上であり、
銅合金板の圧延方向に対して平行方向の r値が 0. 3以上であることを特徴とする電 気電子部品用銅合金板。
[14] 質量0 /0で、 Fe : 0. 01—0. 50%、 Ρ : 0· 01—0. 15%を各々含有し、残部 Cuおよ び不可避的不純物からなり、
圧延方向に対して直交する板幅方向を長手方向として採取した試験片の引張試験 により求められる、引張弾性率が 120GPaを超えるとともに、
均一伸びと全伸びとの比、均一伸び/全伸びが 0. 50未満であることを特徴とする 電気電子部品用銅合金板。
[15] 質量0 /oで、 Fe : 0. 01—0. 50%、 P : 0. 01—0. 15%、 C: 3〜; 15ppmを各々含有 し、 O : 40ppm以下、 H : l . Oppm以下に各々規制したことを特徴とする電気電子部 品用銅合金板。
[16] 前記銅合金板が半導体リードフレーム用である請求項;!〜 15のいずれか 1項に記 載の電気電子部品用合金板。
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