JP2002241873A - 高強度・高導電性銅合金および銅合金材の製造方法 - Google Patents
高強度・高導電性銅合金および銅合金材の製造方法Info
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- JP2002241873A JP2002241873A JP2001040156A JP2001040156A JP2002241873A JP 2002241873 A JP2002241873 A JP 2002241873A JP 2001040156 A JP2001040156 A JP 2001040156A JP 2001040156 A JP2001040156 A JP 2001040156A JP 2002241873 A JP2002241873 A JP 2002241873A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高強度と優れた耐熱性を持ち、導電率におい
ても高い特性を持つピン数の多いリードフレーム向け材
料として好適な高強度・高導電性の銅合金および銅合金
材の製造方法を提供する。 【解決手段】 ２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１
〜０．１ｗｔ％のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、
０．０５〜０．２ｗｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕの
組成から成る高強度・高導電性銅合金を提供する。ま
た、前記組成の銅合金母材を鋳造するステップと、銅合
金母材を５５０〜６５０℃で３０分〜５時間保持する高
温時効熱処理するステップと、高温熱処理した銅合金母
材を４００〜５００℃で３０分〜５時間保持する低温時
効熱処理するステップと、低温熱処理した銅合金母材に
冷間圧延を施こす仕上げ加工ステップとから構成される
ことを特徴とする高強度・高導電性銅合金材の製造方法
を提供する。
ても高い特性を持つピン数の多いリードフレーム向け材
料として好適な高強度・高導電性の銅合金および銅合金
材の製造方法を提供する。 【解決手段】 ２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１
〜０．１ｗｔ％のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、
０．０５〜０．２ｗｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕの
組成から成る高強度・高導電性銅合金を提供する。ま
た、前記組成の銅合金母材を鋳造するステップと、銅合
金母材を５５０〜６５０℃で３０分〜５時間保持する高
温時効熱処理するステップと、高温熱処理した銅合金母
材を４００〜５００℃で３０分〜５時間保持する低温時
効熱処理するステップと、低温熱処理した銅合金母材に
冷間圧延を施こす仕上げ加工ステップとから構成される
ことを特徴とする高強度・高導電性銅合金材の製造方法
を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度・高導電性
の銅合金および銅合金材の製造方法、特に、半導体機器
のリード材、端子、コネクタ等に使用される高強度で高
導電性の銅合金、およびその銅合金材の製造方法に関す
るものである。
の銅合金および銅合金材の製造方法、特に、半導体機器
のリード材、端子、コネクタ等に使用される高強度で高
導電性の銅合金、およびその銅合金材の製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣなどの半導体装置においては、リー
ド部分の材料として銅合金材が広く用いられている。こ
のようなリード材の中でもピン数の多いＩＣパッケージ
向けには、高い強度と良好な導電率を兼ね備え、なおか
つパッケージの製造工程で加えられる熱に対して強度低
下を起こさない十分な耐熱性を持つ材料が求められる。
こうした用途には、代表的な材料としてＣｕ−Ｎｉ−Ｓ
ｉ系合金、あるいはＣｕ−Ｃｒ系の合金が使われてい
る。一方、より広い範囲の電子部品向けに用いられてい
る銅合金材として、Ｆｅを２ｗｔ％程度含んだＣｕ−Ｆ
ｅ系合金がある。これらの材料は、加工性などリード材
としての取り扱い易さにも優れた合金材料であり、比較
的安価に提供されている。
ド部分の材料として銅合金材が広く用いられている。こ
のようなリード材の中でもピン数の多いＩＣパッケージ
向けには、高い強度と良好な導電率を兼ね備え、なおか
つパッケージの製造工程で加えられる熱に対して強度低
下を起こさない十分な耐熱性を持つ材料が求められる。
こうした用途には、代表的な材料としてＣｕ−Ｎｉ−Ｓ
ｉ系合金、あるいはＣｕ−Ｃｒ系の合金が使われてい
る。一方、より広い範囲の電子部品向けに用いられてい
る銅合金材として、Ｆｅを２ｗｔ％程度含んだＣｕ−Ｆ
ｅ系合金がある。これらの材料は、加工性などリード材
としての取り扱い易さにも優れた合金材料であり、比較
的安価に提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、通常の製造方
法で得られるＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ系合
金、あるいはＣｕ−Ｆｅ系合金の銅合金材料は、ピン数
の多いパッケージのリード材として使用した場合に強度
が不足するという問題があった。強度が不足する銅合金
に対しては、最終圧延工程の冷間加工率を高め加工硬化
させて高強度化を図る方法が考えられるが、この場合で
も達成できる強度は十分に満足できないレベルであり、
また耐熱性の大幅な低下を伴うという課題があった。
法で得られるＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ系合
金、あるいはＣｕ−Ｆｅ系合金の銅合金材料は、ピン数
の多いパッケージのリード材として使用した場合に強度
が不足するという問題があった。強度が不足する銅合金
に対しては、最終圧延工程の冷間加工率を高め加工硬化
させて高強度化を図る方法が考えられるが、この場合で
も達成できる強度は十分に満足できないレベルであり、
また耐熱性の大幅な低下を伴うという課題があった。
【０００４】一方、強度向上を期待して、効果的な合金
成分を微量に添加し強度の改善を図る方法もある。この
場合、添加元素成分を選択することによって強度と耐熱
性を共に改善することは可能であるが、所定の強度の向
上を得ようと期待して添加量を増やすと導電率の低下を
伴なうという問題があった。このため、元素成分の添加
量は極微量に限られて強度の向上にも限界があり、より
一層の特性向上が望まれている。
成分を微量に添加し強度の改善を図る方法もある。この
場合、添加元素成分を選択することによって強度と耐熱
性を共に改善することは可能であるが、所定の強度の向
上を得ようと期待して添加量を増やすと導電率の低下を
伴なうという問題があった。このため、元素成分の添加
量は極微量に限られて強度の向上にも限界があり、より
一層の特性向上が望まれている。
【０００５】それ故、本発明の目的は、ピン数の多いリ
ードフレーム向け材料として好適といえる高強度を持
ち、従来材に比べて優れた耐熱性を持つと同時に、導電
率においても高い特性を持ったＣｕ−Ｆｅ系の銅合金お
よび銅合金材の製造方法を提供することにある。
ードフレーム向け材料として好適といえる高強度を持
ち、従来材に比べて優れた耐熱性を持つと同時に、導電
率においても高い特性を持ったＣｕ−Ｆｅ系の銅合金お
よび銅合金材の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０
１〜０．１ｗｔ％のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、
０．０５〜０．２ｗｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕと
不可避不純物の組成から構成されることを特徴とする高
強度・高導電性銅合金を提供する。
を達成するため、２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０
１〜０．１ｗｔ％のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、
０．０５〜０．２ｗｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕと
不可避不純物の組成から構成されることを特徴とする高
強度・高導電性銅合金を提供する。
【０００７】また、この発明は、上記の目的を達成する
ため、２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜０．１
ｗｔ％のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、０．０５〜
０．２ｗｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕと不可避不純
物の組成から構成される銅合金母材を鋳造するステップ
と、前記銅合金母材を５５０〜６５０℃の高温で時効熱
処理するステップと、前記高温で熱処理した銅合金母材
を４００〜５００℃の低温で時効熱処理するステップ
と、前記低温で熱処理した銅合金母材に冷間圧延を施こ
す仕上げ加工ステップとから構成されることを特徴とす
る高強度・高導電性銅合金材の製造方法を提供し、ま
た、２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜０．１ｗ
ｔ％のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、０．０５〜
０．２ｗｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕと不可避不純
物の組成から構成される銅合金母材を鋳造するステップ
と、前記銅合金母材を８５０〜１０００℃に加熱した後
に冷却する溶体化熱処理ステップと、前記溶体化熱処理
した前記銅合金母材に冷間圧延を行う中間圧延加工ステ
ップと、前記銅合金母材を５５０〜６５０℃の高温で時
効熱処理するステップと、前記高温で熱処理した銅合金
母材を４００〜５００℃の低温で時効熱処理するステッ
プと、前記低温で熱処理した銅合金母材に冷間圧延を施
こす仕上げ加工ステップとから構成されることを特徴と
する高強度・高導電性銅合金材の製造方法を提供する。
ため、２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜０．１
ｗｔ％のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、０．０５〜
０．２ｗｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕと不可避不純
物の組成から構成される銅合金母材を鋳造するステップ
と、前記銅合金母材を５５０〜６５０℃の高温で時効熱
処理するステップと、前記高温で熱処理した銅合金母材
を４００〜５００℃の低温で時効熱処理するステップ
と、前記低温で熱処理した銅合金母材に冷間圧延を施こ
す仕上げ加工ステップとから構成されることを特徴とす
る高強度・高導電性銅合金材の製造方法を提供し、ま
た、２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜０．１ｗ
ｔ％のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、０．０５〜
０．２ｗｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕと不可避不純
物の組成から構成される銅合金母材を鋳造するステップ
と、前記銅合金母材を８５０〜１０００℃に加熱した後
に冷却する溶体化熱処理ステップと、前記溶体化熱処理
した前記銅合金母材に冷間圧延を行う中間圧延加工ステ
ップと、前記銅合金母材を５５０〜６５０℃の高温で時
効熱処理するステップと、前記高温で熱処理した銅合金
母材を４００〜５００℃の低温で時効熱処理するステッ
プと、前記低温で熱処理した銅合金母材に冷間圧延を施
こす仕上げ加工ステップとから構成されることを特徴と
する高強度・高導電性銅合金材の製造方法を提供する。
【０００８】さらに、この発明は、上記の目的を達成す
るため、前記銅合金母材を５５０〜６５０℃の高温で時
効熱処理するステップは、前記銅合金母材を３０分〜５
時間保持して時効熱処理するステップを含むことを特徴
とし、前記高温で熱処理した銅合金母材を４００〜５０
０℃の低温で時効熱処理するステップは、前記銅合金母
材を３０分〜５時間保持して時効熱処理するステップを
含むことを特徴とし、前記銅合金母材を８５０〜１００
０℃に加熱した後に冷却する溶体化熱処理ステップは、
８５０〜１０００℃に加熱した前記銅合金母材を、３０
０℃以下になるまでに５０℃／分以上の速度で冷却する
熱処理ステップを含むことを特徴とし、前記低温で熱処
理した銅合金母材に冷間圧延を施こす仕上げ加工ステッ
プは、前記高温および低温で時効熱処理した銅合金母材
に加工率７０％以上の仕上げ冷間圧延加工を施こすステ
ップを含むことを特徴とする高強度・高導電性銅合金材
の製造方法を提供する。
るため、前記銅合金母材を５５０〜６５０℃の高温で時
効熱処理するステップは、前記銅合金母材を３０分〜５
時間保持して時効熱処理するステップを含むことを特徴
とし、前記高温で熱処理した銅合金母材を４００〜５０
０℃の低温で時効熱処理するステップは、前記銅合金母
材を３０分〜５時間保持して時効熱処理するステップを
含むことを特徴とし、前記銅合金母材を８５０〜１００
０℃に加熱した後に冷却する溶体化熱処理ステップは、
８５０〜１０００℃に加熱した前記銅合金母材を、３０
０℃以下になるまでに５０℃／分以上の速度で冷却する
熱処理ステップを含むことを特徴とし、前記低温で熱処
理した銅合金母材に冷間圧延を施こす仕上げ加工ステッ
プは、前記高温および低温で時効熱処理した銅合金母材
に加工率７０％以上の仕上げ冷間圧延加工を施こすステ
ップを含むことを特徴とする高強度・高導電性銅合金材
の製造方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態として、２．
０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜０．１ｗｔ％の
Ｐ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、０．０５〜０．２ｗ
ｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕと不可避不純物の組成
から構成される高強度・高導電性銅合金、ならびに高強
度・高導電性銅合金材の製造方法について説明する。
０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜０．１ｗｔ％の
Ｐ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、０．０５〜０．２ｗ
ｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕと不可避不純物の組成
から構成される高強度・高導電性銅合金、ならびに高強
度・高導電性銅合金材の製造方法について説明する。
【００１０】本発明の実施の形態において、従来のＣｕ
−Ｆｅ−Ｐ−Ｚｎ合金、またはＣｕ−Ｆｅ合金などは一
般的な組成であり、これにＳｎを添加すると材料の導電
率を大きく低下させると考えられていたが、本発明は、
２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜０．１ｗｔ％
のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎに加えて、０．０５〜
０．２ｗｔ％という特定範囲のＳｎを含有させ、残部が
Ｃｕの組成から成る銅合金材を構成することによって、
高い導電率と十分な強度、耐熱性を有する銅合金が得ら
れることを見い出すに至ったものである。さらに、Ｓｎ
は強度の向上と耐熱性の向上を効果的に達成できる添加
元素であるが、材料の導電率を大きく低下させる悪影響
を持っため、従来は添加量を極微量の範囲に抑えること
が必要であった。しかし、本発明では特定の製造ステッ
プの工夫により、Ｓｎを添加して導電率を改善するとと
もに、十分な強度、耐熱性の向上が期待できる銅合金材
を可能にし、従来の合金材以上の高強度、高耐熱性を安
定して得られることを見い出した。
−Ｆｅ−Ｐ−Ｚｎ合金、またはＣｕ−Ｆｅ合金などは一
般的な組成であり、これにＳｎを添加すると材料の導電
率を大きく低下させると考えられていたが、本発明は、
２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜０．１ｗｔ％
のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎに加えて、０．０５〜
０．２ｗｔ％という特定範囲のＳｎを含有させ、残部が
Ｃｕの組成から成る銅合金材を構成することによって、
高い導電率と十分な強度、耐熱性を有する銅合金が得ら
れることを見い出すに至ったものである。さらに、Ｓｎ
は強度の向上と耐熱性の向上を効果的に達成できる添加
元素であるが、材料の導電率を大きく低下させる悪影響
を持っため、従来は添加量を極微量の範囲に抑えること
が必要であった。しかし、本発明では特定の製造ステッ
プの工夫により、Ｓｎを添加して導電率を改善するとと
もに、十分な強度、耐熱性の向上が期待できる銅合金材
を可能にし、従来の合金材以上の高強度、高耐熱性を安
定して得られることを見い出した。
【００１１】本発明の実施の形態においては、２．０〜
２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜０．１ｗｔ％のＰ、
０．０１〜１ｗｔ％のＺｎに加えて、０．０５〜０．２
ｗｔ％という特定範囲のＳｎを含有させ、残部がＣｕの
組成から銅合金材を構成することによって、導電率の低
下を招くことなく材料の強度と耐熱性を同時に向上させ
ることができる。この場合、銅合金を構成する所定範囲
のＦｅ−Ｐ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｃｕ組成に、合金として不可
避な不純物の金属元素を含むことは許される。また、Ｓ
ｎの添加量を０．０５〜０．２ｗｔ％の範囲に制限する
理由は、つぎの通りである。すなわち、Ｓｎの下限値と
して０．０５ｗｔ％に規定したのは、０．０５ｗｔ％未
満のＳｎの添加量では材料の特性を向上させる効果が小
さいためであり、Ｓｎの上限値として０．２ｗｔ％に規
定したのは、０．２ｗｔ％を超えるＳｎの添加量では導
電率の低下が大きくなり過ぎたり、はんだ耐候性が悪化
するなどの問題が生じるためである。
２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜０．１ｗｔ％のＰ、
０．０１〜１ｗｔ％のＺｎに加えて、０．０５〜０．２
ｗｔ％という特定範囲のＳｎを含有させ、残部がＣｕの
組成から銅合金材を構成することによって、導電率の低
下を招くことなく材料の強度と耐熱性を同時に向上させ
ることができる。この場合、銅合金を構成する所定範囲
のＦｅ−Ｐ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｃｕ組成に、合金として不可
避な不純物の金属元素を含むことは許される。また、Ｓ
ｎの添加量を０．０５〜０．２ｗｔ％の範囲に制限する
理由は、つぎの通りである。すなわち、Ｓｎの下限値と
して０．０５ｗｔ％に規定したのは、０．０５ｗｔ％未
満のＳｎの添加量では材料の特性を向上させる効果が小
さいためであり、Ｓｎの上限値として０．２ｗｔ％に規
定したのは、０．２ｗｔ％を超えるＳｎの添加量では導
電率の低下が大きくなり過ぎたり、はんだ耐候性が悪化
するなどの問題が生じるためである。
【００１２】本発明の実施の形態においては、時効を目
的とする高温および低温での時効処理の前工程として、
さらに溶体化を狙いとした溶体化熱処理ステップと、冷
間圧延による中間圧延加工ステップを施こすことが本発
明の特徴である。この溶体化処理は、時効の前段階とし
て合金元素を母材中に十分固溶させる狙いを持ってお
り、これによって時効工程での析出物形成をより効果的
に進めることができる。本発明の溶体化熱処理ステップ
では、８５０〜１０００℃に加熱後、３００℃以下の温
度になるまで５０℃／分以上の速度で冷却する熱処理を
行うと、溶体化によってＦｅを銅の母材中に固溶させる
ことができる。また、加熱温度を８５０〜１０００℃の
高温の範囲とし、冷却速度を５０℃／分以上に制限する
ことで冷却中に粗大な析出物が形成されることを防いで
いる。溶体化処理に続いて中間圧延加工ステップを施こ
すと、冷間圧延で材料中には析出物形成の起点となる格
子欠陥が導入されることになる。これによってその後施
こされる時効処理における微細析出物の形成を促進し、
材料中に微細な析出物を均一に発生させることができ
る。この結果、更に良好な強度、耐熱性を有する銅合金
材を得るのに大きく寄与するものである。
的とする高温および低温での時効処理の前工程として、
さらに溶体化を狙いとした溶体化熱処理ステップと、冷
間圧延による中間圧延加工ステップを施こすことが本発
明の特徴である。この溶体化処理は、時効の前段階とし
て合金元素を母材中に十分固溶させる狙いを持ってお
り、これによって時効工程での析出物形成をより効果的
に進めることができる。本発明の溶体化熱処理ステップ
では、８５０〜１０００℃に加熱後、３００℃以下の温
度になるまで５０℃／分以上の速度で冷却する熱処理を
行うと、溶体化によってＦｅを銅の母材中に固溶させる
ことができる。また、加熱温度を８５０〜１０００℃の
高温の範囲とし、冷却速度を５０℃／分以上に制限する
ことで冷却中に粗大な析出物が形成されることを防いで
いる。溶体化処理に続いて中間圧延加工ステップを施こ
すと、冷間圧延で材料中には析出物形成の起点となる格
子欠陥が導入されることになる。これによってその後施
こされる時効処理における微細析出物の形成を促進し、
材料中に微細な析出物を均一に発生させることができ
る。この結果、更に良好な強度、耐熱性を有する銅合金
材を得るのに大きく寄与するものである。
【００１３】本発明の実施の形態において、時効を目的
とする熱処理ステップは、５５０〜６５０℃で３０分〜
５時間保持する高温の熱処理と、４００〜５００℃で３
０分〜５時間保持する低温の熱処理が行われる。この時
効熱処理は、Ｆｅを銅母材中に微細な形状で析出させて
材料特性、特に材料の導電率や強度、耐熱性を改善する
ために行われるが、本発明は高温での時効処理と低温で
の時効処理を組み合わせて実施することに特徴がある。
これは、高温で形成される析出物と低温で形成される析
出物では、構造や大きさ、材料特性に及ぼす効果に違い
があることを考慮したものである。高温での析出物は強
度、耐熱性を向上させる効果が大きく、それに対して低
温での析出物は主に導電率を向上させる効果が大きい。
特に高温時効後に引き続き低温時効を行なった場合、導
電率をより一層向上させることができる。この結果、双
方の時効処理によって、高温での時効処理は導電率の向
上とともに強度、耐熱性の向上に大きく寄与し、それに
引き続いて行う低温での時効処理はより一層の導電率の
向上に大きな効果を発揮するものである。
とする熱処理ステップは、５５０〜６５０℃で３０分〜
５時間保持する高温の熱処理と、４００〜５００℃で３
０分〜５時間保持する低温の熱処理が行われる。この時
効熱処理は、Ｆｅを銅母材中に微細な形状で析出させて
材料特性、特に材料の導電率や強度、耐熱性を改善する
ために行われるが、本発明は高温での時効処理と低温で
の時効処理を組み合わせて実施することに特徴がある。
これは、高温で形成される析出物と低温で形成される析
出物では、構造や大きさ、材料特性に及ぼす効果に違い
があることを考慮したものである。高温での析出物は強
度、耐熱性を向上させる効果が大きく、それに対して低
温での析出物は主に導電率を向上させる効果が大きい。
特に高温時効後に引き続き低温時効を行なった場合、導
電率をより一層向上させることができる。この結果、双
方の時効処理によって、高温での時効処理は導電率の向
上とともに強度、耐熱性の向上に大きく寄与し、それに
引き続いて行う低温での時効処理はより一層の導電率の
向上に大きな効果を発揮するものである。
【００１４】本発明の実施の形態において、時効熱処理
は、高温時効の条件範囲として５５０〜６５０℃で３０
分〜５時間を保持し、低温時効の条件範囲として４００
〜５００℃で３０分〜５時間を保持することが最適であ
る。これは、それぞれの時効目的を最も効果的に実現で
きる条件範囲を選択したものであり、この範囲を外れる
条件では、銅合金材の強度、導電率、耐熱性のいずれか
が不十分になるためである。
は、高温時効の条件範囲として５５０〜６５０℃で３０
分〜５時間を保持し、低温時効の条件範囲として４００
〜５００℃で３０分〜５時間を保持することが最適であ
る。これは、それぞれの時効目的を最も効果的に実現で
きる条件範囲を選択したものであり、この範囲を外れる
条件では、銅合金材の強度、導電率、耐熱性のいずれか
が不十分になるためである。
【００１５】本発明の実施の形態において、高温での時
効熱処理と低温での時効熱処理を組み合わせて実施する
場合、２つの時効熱処理は、それぞれ独立して実施する
必要はない。すなわち、まず銅合金母材を５５０〜６５
０℃に昇温して所定時間保持した後、冷却途中で４００
〜５００℃の範囲に３０分〜５時間保持することによっ
て、本発明の実施の形態における１回の昇温降温プロセ
スで時効熱処理を完結させることが可能であり、本発明
の実施の形態における高温および低温の時効熱処理が経
済的に実現できる。
効熱処理と低温での時効熱処理を組み合わせて実施する
場合、２つの時効熱処理は、それぞれ独立して実施する
必要はない。すなわち、まず銅合金母材を５５０〜６５
０℃に昇温して所定時間保持した後、冷却途中で４００
〜５００℃の範囲に３０分〜５時間保持することによっ
て、本発明の実施の形態における１回の昇温降温プロセ
スで時効熱処理を完結させることが可能であり、本発明
の実施の形態における高温および低温の時効熱処理が経
済的に実現できる。
【００１６】本発明の実施の形態において、最後に施こ
される仕上げ加工ステップは、時効熱処理後に冷却した
材料に、加工率７０％以上の仕上げ冷間圧延加工を加え
るものである。この仕上げ冷間圧延加工によって、時効
熱処理を行なって導電率を十分に向上させた銅合金材
に、加工率７０％以上の仕上げ冷間圧延加工を加えると
材料は加工硬化し、望ましい水準の強度を持った材料を
得ることができる。しかし、仕上げ冷間圧延の加工率が
７０％未満の場合は、加工硬化による所定の十分な強度
が得られないので加工率は７０％以上の仕上げ冷間圧延
加工を加えることが望まれる。
される仕上げ加工ステップは、時効熱処理後に冷却した
材料に、加工率７０％以上の仕上げ冷間圧延加工を加え
るものである。この仕上げ冷間圧延加工によって、時効
熱処理を行なって導電率を十分に向上させた銅合金材
に、加工率７０％以上の仕上げ冷間圧延加工を加えると
材料は加工硬化し、望ましい水準の強度を持った材料を
得ることができる。しかし、仕上げ冷間圧延の加工率が
７０％未満の場合は、加工硬化による所定の十分な強度
が得られないので加工率は７０％以上の仕上げ冷間圧延
加工を加えることが望まれる。
【００１７】本発明の実施の形態において、Ｆｅ−Ｐ−
Ｚｎに適量なＳｎを含有させ残部がＣｕの組成から成る
銅合金の構成にすると、従来のＣｕ−Ｆｅ合金材よりも
高強度でかつ優れた耐熱性を安定して有し、導電率にお
いても従来の合金材と同等以上の特性を持ち、小型・多
ピンのリードフレーム材として最適であるのみならず、
電子電気機器用の材料として幅広く利用することができ
る。
Ｚｎに適量なＳｎを含有させ残部がＣｕの組成から成る
銅合金の構成にすると、従来のＣｕ−Ｆｅ合金材よりも
高強度でかつ優れた耐熱性を安定して有し、導電率にお
いても従来の合金材と同等以上の特性を持ち、小型・多
ピンのリードフレーム材として最適であるのみならず、
電子電気機器用の材料として幅広く利用することができ
る。
【００１８】以下に本発明の実施例について説明する。
表１に示す組成の合金を、無酸素銅を母材にして高周波
溶解炉で溶製し、直径３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのイン
ゴットに鋳造して所定の銅合金母材を得た。この銅合金
母材を８５０℃に加熱して押出加工し、幅２０ｍｍ、厚
さ８ｍｍの板材にした後、厚さ２．０ｍｍまで冷間圧延
した。次に、その板材を９００℃に加熱して３分間保持
した後、水中に投入して約３００℃／分の速度で室温
（約２５℃）まで冷却した。その後、厚さ０．７ｍｍま
で冷間圧延した後、６００℃で２時間加熱し、更に冷却
途中で４５０℃に２時間保持する時効処理を行った。最
後に、この材料を厚さ０．１５ｍｍまで冷間圧延して供
試材とした。
表１に示す組成の合金を、無酸素銅を母材にして高周波
溶解炉で溶製し、直径３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのイン
ゴットに鋳造して所定の銅合金母材を得た。この銅合金
母材を８５０℃に加熱して押出加工し、幅２０ｍｍ、厚
さ８ｍｍの板材にした後、厚さ２．０ｍｍまで冷間圧延
した。次に、その板材を９００℃に加熱して３分間保持
した後、水中に投入して約３００℃／分の速度で室温
（約２５℃）まで冷却した。その後、厚さ０．７ｍｍま
で冷間圧延した後、６００℃で２時間加熱し、更に冷却
途中で４５０℃に２時間保持する時効処理を行った。最
後に、この材料を厚さ０．１５ｍｍまで冷間圧延して供
試材とした。
【００１９】
【表１】
【００２０】前記の供試材から採取した試験片につい
て、引張強さ、導電率、ビッカーズ硬さを測定した。そ
の結果を表２に示す。
て、引張強さ、導電率、ビッカーズ硬さを測定した。そ
の結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】表２から明らかなように、本発明合金であ
る実施例１、２は、引張強さ６１４Ｎ／ｍｍ2 以上、導
電率６５％ＩＡＣＳ以上、硬さＨｖ１７２以上と１５８
という良好な特性を持った材料であることが判る。これ
に対し、Ｓｎ量の少ない比較例１は強度、耐熱性が劣
り、Ｓｎ量の多い比較例２は導電性が劣り、第４の添加
元素を変えた比較例３〜５はＳｎ添加材と比較して、強
度、導電率、耐熱性が劣っていることが判る。
る実施例１、２は、引張強さ６１４Ｎ／ｍｍ2 以上、導
電率６５％ＩＡＣＳ以上、硬さＨｖ１７２以上と１５８
という良好な特性を持った材料であることが判る。これ
に対し、Ｓｎ量の少ない比較例１は強度、耐熱性が劣
り、Ｓｎ量の多い比較例２は導電性が劣り、第４の添加
元素を変えた比較例３〜５はＳｎ添加材と比較して、強
度、導電率、耐熱性が劣っていることが判る。
【００２３】一方、実施例１と同じ組成の銅合金につい
て、表３に示す時効条件、仕上圧延の加工率で供試材を
製造（時効処理前までは前記の製造方法と同じ）した。
得られた供試材について引張強さ、導電率、ビッカーズ
硬さを測定した。その結果を表４に示す。
て、表３に示す時効条件、仕上圧延の加工率で供試材を
製造（時効処理前までは前記の製造方法と同じ）した。
得られた供試材について引張強さ、導電率、ビッカーズ
硬さを測定した。その結果を表４に示す。
【００２４】
【表３】
【００２５】
【表４】
【００２６】表４において、比較例６〜８は夫々単一の
温度で時効処理を行なったものであるが、これらの材料
は何れも導電率が低くなっており、時効処理の温度が低
いと耐熱性も不十分である。また、高温での時効温度が
本発明の規定範囲を外れた比較例９と比較例１０は実施
例１のものに比べて耐熱性が劣り、低温での時効温度が
本発明の規定範囲を外れた比較例１１と比較例１２は実
施例１のものに比べて導電率が劣っている。比較例１３
は仕上圧延の加工率が本発明の規定範囲を外れた材料で
あるが、この材料は実施例１に比べて強度が劣ることが
わかる。表４の結果から、５５０〜６５０℃で加熱する
高温時効と４００〜５００℃で加熱する低温時効を組み
合せて行ない、仕上圧延によって加工料７０％以上の加
工を行ったときに、良好な特性の銅合金材料が得られる
ことが判る。
温度で時効処理を行なったものであるが、これらの材料
は何れも導電率が低くなっており、時効処理の温度が低
いと耐熱性も不十分である。また、高温での時効温度が
本発明の規定範囲を外れた比較例９と比較例１０は実施
例１のものに比べて耐熱性が劣り、低温での時効温度が
本発明の規定範囲を外れた比較例１１と比較例１２は実
施例１のものに比べて導電率が劣っている。比較例１３
は仕上圧延の加工率が本発明の規定範囲を外れた材料で
あるが、この材料は実施例１に比べて強度が劣ることが
わかる。表４の結果から、５５０〜６５０℃で加熱する
高温時効と４００〜５００℃で加熱する低温時効を組み
合せて行ない、仕上圧延によって加工料７０％以上の加
工を行ったときに、良好な特性の銅合金材料が得られる
ことが判る。
【００２７】
【発明の効果】本発明の銅合金、および銅合金材の製造
方法によると、Ｆｅ−Ｐ−Ｚｎと適量なＳｎを含有し、
残部がＣｕの組成から構成される銅合金とすることによ
り、耐熱性に富む高強度・高導電性の銅合金材料を得る
ことができる。また、高温の時効熱処理、低温の時効熱
処理、およびそれらに引き続く冷間圧延を施こして溶体
化熱処理を適性に行うことにより、耐熱性の大幅な低下
を招くことなく、従来の合金材を凌ぐ高強度・高導電性
の銅合金材料を低コストで製造することができるという
効果がある。この結果、本発明による高特性銅合金材料
の安価な供給は、小型・多ピンリードフレームおよびパ
ッケージについて、その製造技術の向上を支え、半導体
装置の発展に大きく寄与するものである。
方法によると、Ｆｅ−Ｐ−Ｚｎと適量なＳｎを含有し、
残部がＣｕの組成から構成される銅合金とすることによ
り、耐熱性に富む高強度・高導電性の銅合金材料を得る
ことができる。また、高温の時効熱処理、低温の時効熱
処理、およびそれらに引き続く冷間圧延を施こして溶体
化熱処理を適性に行うことにより、耐熱性の大幅な低下
を招くことなく、従来の合金材を凌ぐ高強度・高導電性
の銅合金材料を低コストで製造することができるという
効果がある。この結果、本発明による高特性銅合金材料
の安価な供給は、小型・多ピンリードフレームおよびパ
ッケージについて、その製造技術の向上を支え、半導体
装置の発展に大きく寄与するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｒ 13/03 Ｈ０１Ｒ 13/03 Ａ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０２ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０２ ６２３ ６２３ ６３０ ６３０Ａ ６６１ ６６１Ａ ６８１ ６８１ ６８２ ６８２ ６８５ ６８５Ｚ ６９１ ６９１Ｂ ６９１Ｃ ６９２ ６９２Ａ ６９２Ｂ ６９４ ６９４Ａ
Claims (7)
- 【請求項１】２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜
０．１ｗｔ％のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、０．
０５〜０．２ｗｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕと不可
避不純物の組成から構成されることを特徴とする高強度
・高導電性銅合金。 - 【請求項２】２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜
０．１ｗｔ％のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、０．
０５〜０．２ｗｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕと不可
避不純物の組成から構成される銅合金母材を鋳造するス
テップと、 前記銅合金母材を５５０〜６５０℃の高温で時効熱処理
するステップと、 前記高温で熱処理した銅合金母材を４００〜５００℃の
低温で時効熱処理するステップと、 前記低温で熱処理した銅合金母材に冷間圧延を施こす仕
上げ加工ステップとから構成されることを特徴とする高
強度・高導電性銅合金材の製造方法。 - 【請求項３】２．０〜２．５ｗｔ％のＦｅ、０．０１〜
０．１ｗｔ％のＰ、０．０１〜１ｗｔ％のＺｎと、０．
０５〜０．２ｗｔ％のＳｎを含有し、残部がＣｕと不可
避不純物の組成から構成される銅合金母材を鋳造するス
テップと、 前記銅合金母材を８５０〜１０００℃に加熱した後に冷
却する溶体化熱処理ステップと、 前記溶体化熱処理した前記銅合金母材に冷間圧延を行う
中間圧延加工ステップと、 前記銅合金母材を５５０〜６５０℃の高温で時効熱処理
するステップと、 前記高温で熱処理した銅合金母材を４００〜５００℃の
低温で時効熱処理するステップと、 前記低温で熱処理した銅合金母材に冷間圧延を施こす仕
上げ加工ステップとから構成されることを特徴とする高
強度・高導電性銅合金材の製造方法。 - 【請求項４】前記銅合金母材を５５０〜６５０℃の高温
で時効熱処理するステップは、前記銅合金母材を３０分
〜５時間保持して時効熱処理するステップを含むことを
特徴とする請求項２および請求項３に記載の高強度・高
導電性銅合金材の製造方法。 - 【請求項５】前記高温で熱処理した銅合金母材を４００
〜５００℃の低温で時効熱処理するステップは、前記銅
合金母材を３０分〜５時間保持して時効熱処理するステ
ップを含むことを特徴とする請求項２および請求項３に
記載の高強度・高導電性銅合金材の製造方法。 - 【請求項６】前記銅合金母材を８５０〜１０００℃に加
熱した後に冷却する溶体化熱処理ステップは、８５０〜
１０００℃に加熱した前記銅合金母材を、３００℃以下
になるまでに５０℃／分以上の速度で冷却する熱処理ス
テップを含むことを特徴とする請求項３に記載の高強度
・高導電性銅合金材の製造方法。 - 【請求項７】前記低温で熱処理した銅合金母材に冷間圧
延を施こす仕上げ加工ステップは、前記高温および低温
で時効熱処理した銅合金母材に加工率７０％以上の仕上
げ冷間圧延加工を施こすステップを含むことを特徴とす
る請求項２および請求項３に記載の高強度・高導電性銅
合金材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001040156A JP3896793B2 (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | 高強度・高導電性銅合金材の製造方法 |
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| JP2001040156A JP3896793B2 (ja) | 2001-02-16 | 2001-02-16 | 高強度・高導電性銅合金材の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002241873A true JP2002241873A (ja) | 2002-08-28 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2006249516A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Mitsubishi Electric Corp | 銅合金およびその製造方法 |
| JP2007227489A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 放熱基板及びその製造方法並びにそれを用いた発光モジュール |
| JP2010229438A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Dowa Metaltech Kk | 銅合金板材およびその製造方法 |
| CN101914701A (zh) * | 2010-08-26 | 2010-12-15 | 中铝华中铜业有限公司 | 一种引线框架材料及其带材的加工方法 |
| JP2011174142A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Dowa Metaltech Kk | 銅合金板材および銅合金板材の製造方法 |
| JP2012107297A (ja) * | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Hitachi Cable Ltd | 電気・電子部品用銅合金およびその製造方法 |
| CN102644003A (zh) * | 2011-02-16 | 2012-08-22 | 宋东升 | 高强度高导电耐腐蚀的稀土铜合金及其制造方法 |
| JP2015134955A (ja) * | 2014-01-18 | 2015-07-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 強度、耐熱性及び曲げ加工性に優れたＦｅ−Ｐ系銅合金板 |
| JP2015175056A (ja) * | 2014-03-18 | 2015-10-05 | 株式会社神戸製鋼所 | 強度、耐熱性及び曲げ加工性に優れたＦｅ−Ｐ系銅合金板 |
| CN105088117A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-11-25 | 北京科技大学 | 一种提高Cu-Fe-C复相铜合金综合性能的处理方法 |
| CN105624461A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-06-01 | 东北大学 | 一种Cu-Fe复合材料的制备方法 |
| CN106180248A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-12-07 | 徐高磊 | 一种电工用磷铜带的生产工艺 |
| CN104073677B (zh) * | 2013-03-27 | 2017-01-11 | 株式会社神户制钢所 | Led的引线框用铜合金板条 |
| CN107799496A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-03-13 | 华南理工大学 | 一种电子封装用高可靠性铜合金键合丝及其制备方法 |
| CN108342608A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-07-31 | 江西鸥迪铜业有限公司 | 一种耐高温易切削的紫铜合金及其制备方法 |
| JP2019173091A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅合金 |
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-
2001
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| CN105088117A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-11-25 | 北京科技大学 | 一种提高Cu-Fe-C复相铜合金综合性能的处理方法 |
| CN105088117B (zh) * | 2015-09-17 | 2017-05-17 | 北京科技大学 | 一种提高Cu‑Fe‑C复相铜合金综合性能的处理方法 |
| CN105624461A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-06-01 | 东北大学 | 一种Cu-Fe复合材料的制备方法 |
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| CN106180248A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-12-07 | 徐高磊 | 一种电工用磷铜带的生产工艺 |
| CN106180248B (zh) * | 2016-08-05 | 2017-12-29 | 惠州市一电电池技术有限公司 | 一种电工用磷铜带的生产工艺 |
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| CN108342608A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-07-31 | 江西鸥迪铜业有限公司 | 一种耐高温易切削的紫铜合金及其制备方法 |
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