KR100358345B1

KR100358345B1 - 도금예비처리공정중에얼룩이발생하지않는고강도구리합금

Info

Publication number: KR100358345B1
Application number: KR1019960033063A
Authority: KR
Inventors: 렌세이 후타쯔카; 쥰이찌 쿠마가이; 순이찌 찌바
Original assignee: 미츠비시 신도 가부시키가이샤
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1996-08-08
Publication date: 2003-01-14
Also published as: KR970010992A; EP0767244B1; JP3728776B2; EP0767244A1; JPH0949038A; TW363085B; US5997810A; DE69601771T2; MY115741A; DE69601771D1; CN1153222A; CN1056653C

Abstract

Ni:0.5∼2.0중량%, Sn:1.2∼2.5중량%, Si:0.04∼0.1중량%, Zn:0.1∼1중량%, Mg:0.0001∼0.02중량%, Mn:0.0001∼0.1중량%, P:0.0001∼0.02중량%(단, Mg＋Mn＋P:0.001∼0.12중량%)를 함유하고, 나머지가 Cu 및 불가피불순물로 이루어지는 조성을 보유하는 전기 및 전자부품재에 사용되는 고강도구리합금이 제공된다. 그 구리합금은 도금예비처리 공정 중에 얼룩이 발생하는 일이 없다.

Description

도금예비처리 공정 중에 얼룩이 발생하지 않는 고강도 구리합금{HIGH-STRENGTH COPPER BASED ALLOY FREE FROM SMUTTING DURING PRETREATMENT FOR PLATING}

본 발명은, 도금예비처리 공정 중에 얼룩(오염)이 발생하지 않는 전기 및 전자부품재에 사용되는 고강도 구리합금에 관한 것이다.

종래에, 단자, 커넥터, 반도체장치의 리드프레임 등의 전기 및 전자부품을 제조하기 위한 재료로서, 예컨대, Ni:1.24중량%, Sn:1.80중량%, Si:0.052중량%, Zn:0.55중량%, Ca:0.0052중량%, Mg:0.0245중량%, Pb:0.0058중량%를 함유하고, 나머지가 Cu 및 불가피불순물로 된 조성을 보유하는 고강도 구리합금이 제안되어 있다 (특개평1-272733호 공보 참조).

이들 구리합금은, 보통 압연되어서 띠형상인 박판으로 가공되며, 이 박판을 꿰뚫기, 구부림 등의 가공을 실시하여 소정의 형상인 전기 및 전자부품으로 성형하고, 이 성형된 전기 및 전자부품에 도금을 실시하여 최종제품으로 하고 있다. 이 성형된 전기 및 전자부품을 도금하는 데는, 예컨대, 반도체장치의 외장 납땜도금을 실시하는 데는, 우선, 반도체장치의 리드를 알칼리 전해세정→수세→에칭→수세→얼룩제거→수세의 각 공정으로 되는 예비처리를 실시하고, 다음에 예비처리된 반도체장치의 리드를 예비침지→납땜도금→수세→중화→수세→끓는물 세정→블로우→건조의 도금처리함으로써 실시된다.

그러나, 전기 및 전자부품은, 항상 저가격화가 요구되어 있고, 그것에 따라서, 전기 및 전자부품의 제조공정의 더 한층의 효율화가 요구되어 있지만, 종래의 구리합금으로 된 전기 및 전자부품은, 도금예비처리공정, 특히 에칭에 의하여 얼룩이 발생하며, 이 얼룩제거에 매우 많은 시간이 걸려서, 생산성 향상을 저지하는 요인으로 되어 있었다.

본 발명의 목적은, 도금예비처리 공정 중에 얼룩(오염)이 발생하지 않는 전기 및 전자 부품부재에 사용되는 고강도 구리합금을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 그 구리합금은,

Ni:0.5∼2.0중량%, Sn:1.2∼2.5중량%, Si:0.04∼0.1중량%, Zn:0.1∼1중량%, Mg:0.0001∼0.02중량%, Mn:0.0001∼0.1중량%, P:0.0001∼0.02중량%(단, Mg＋Mn＋P:0.001∼0.12중량%)를 함유하고, 나머지가 Cu 및 불가피불순물로 이루어지는 조성을 보유한다.

본 발명의 상술한 것 및 그 외의 목적, 특징 또 이점은, 하기의 상세한 설명으로부터 보다 더한층 명확하게 될 것이다.

그래서, 본 발명자들은, 에칭에 의해 얼룩(오염)이 발생하지 않는 구리합금으로 제조된 전기 및 전자부품은, 도금예비처리공정에 있어서 얼룩제거에 시간이 걸리지 않고, 생산성을 크게 향상할 수 있는 점에서, 에칭에서 얼룩(오염)이 발생하지 않는 고강도 구리합금을 얻을 수 있도록 연구를 실시하였다. 그 결과, Ni:0.5∼2.0중량%, Sn:1.2∼2.5중량%, Si:0.04∼0.1중량%, Zn:0.1∼1중량%, Mg:0.0001∼0.02중량%, Mn:0.0001∼0.1중량%, P:0.0001∼0.02중량%(단, Mg＋Mn＋P:0.001∼0.12중량%)를 함유하고, 나머지가 Cu 및 불가피불순물로 이루어지는 조성을 보유하는 구리합금은, 인장강도, 늘어남, 구부림성 등의 기계적 특성, 납땜의 내열박리성 및 도전율 등은 종래의 구리합금과 대략 동일한 값을 보유하고 있는데도 불구하고, 도금예비처리 공정 중에 얼룩의 발생이 없고, 따라서, 이 구리합금판으로부터 리드프레임 등의 전기 및 전자부품을 제조하면, 도금예비처리공정의 작업시간을 종래보다도 대폭으로 단축할 수 있고, 생산성을 크게 향상할 수 있다고 하는 견식을 얻은 것이다.

본 발명은, 이러한 견식에 의거하여 이루어진 것으로서, 다음에, 본 발명의 고강도구리합금의 성분조성을 상기와 같이 한정된 이유에 대하여 설명한다.

(1) Ni

Ni는 합금의 강도 및 구부림성을 향상시키는 작용이 있지만, 0.5중량% 미만에서는 그 효과가 없고, 한편, 2중량%를 초과하여 함유하면, 도전율이 저하되므로 바람직하지 않다. 따라서, Ni의 함유량은, 0.5∼2중량%로 정하였다. Ni함유량의 더 한층 바람직한 범위는, 0.8∼1.8중량%이다.

(2) Sn

Sn은 Ni와 공존하여, 강도 및 구부림 가공성을 한층 더 개선하는 작용을 보유하지만, 1.2중량% 미만에서는 그 효과가 없고, 한편, 2.5중량%를 초과하여 함유하면, 열간가공성이 저하되므로 바람직하지 않다. 따라서 Sn의 함유량은, 1.2∼2.5중량%로 정하였다. Sn함유량의 더한층 바람직한 범위는, 1.4∼2.2중량%이다.

(3) Si

Si는, 용해주조시의 탈산작용 및 Ni와 결합하여 니켈규화물을 형성하여 내열성을 향상시키는 작용을 보유하지만, 그 함유량이 0.04중량% 미만에서는 충분한 효과가 얻지 못하게 되고, 한편, 0.1중량%를 초과하여 함유하면, 도금예비처리 공정중의 에칭에 있어서, 얼룩의 발생량이 증대하므로 바람직하지 않다. 따라서, Si함유량은 0.04∼0.1중량%로 정하였다. Si함유량의 더한층 바람직한 범위는, 0.05∼0.09중량%이다.

(4) Zn

Zn은, 납땜의 내열박리성을 한 단계로 향상시키는 작용을 보유하지만, Zn의 함유량이 0.1중량% 미만에서는 충분한 효과가 얻지못하게 되고, 한편, Zn함유량이 1중량%를 초과하여 함유하면, 납땜하는 성질이 손상되므로 바람직하지 않다. 따라서, Zn의 함유량은, 0.1∼1중량%로 정하였다. Zn함유량의 더한층 바람직한 범위는, 0.2∼0.8중량%이다.

(5) Mg, Mn, P

이들의 성분은, 용해주조시의 탈황 및 유리된 S의 고정에 의한 열간가공성의향상 또는 탈산작용에 효과가 있지만, Mg:0.0001중량%미만, Mn:0.0001중량%미만, P:0.0001중량%미만(단, Mg＋Mn＋P:0.001중량%미만)에서는 원하는 효과를 얻지 못하게 되고, 한편, Mg:0.02중량%를 초과하며, Mn:0.1중량%를 초과하고, P:0.02중량%를 초과(단, Mg＋Mn＋P:0.12중량%를 초과함)해도 탈황 및 유리한 S의 고정에 의한 열간가공성의 향상 또는 탈산작용의 효과가 포화경향으로 되기 때문에, Mg:0.0001∼0.02중량%, Mn:0.0001∼0.1중량%, P:0.0001∼0.02중량%(단, Mg＋Mn＋P:0.001∼0.12중량%)로 정하였다. Mg, Mn, P의 더한층 바람직한 범위는, Mg:0.0003∼0.015중량%, Mn:0.0005∼0.08중량%, P:0.0005∼0.018중량%(단, Mg＋Mn＋P:0.004∼0.11중량%)이다.

본 발명의 고강도 구리합금을 제조하는 데는, 소정의 성분조성으로 되도록, 원료를 용해로에 장입하고, 목탄피복의 대기분위기중에서 용해하여 제조한다.

보통의 중주파 코어레스형 용해로를 사용하고, 전기동을 목탄피복하의 대기분위기속에서 용해하고, 용해된 구리에 각종 합금원소를 단체 내지 모합금으로 첨가하여 표1∼표2에 표시되는 성분조성으로 조정하고, 얻어진 구리합금용탕을 반연속주조하여 두께:160㎜, 폭:600㎜, 길이:4400㎜의 치수를 보유하는 주물덩어리를 제조하였다.

이들 주물덩어리를 온도 850℃에서 열간압연하여, 두께 11㎜의 열연판으로 한 후, 이 열연판을 즉시 수냉하여 스케일제거의 면삭을 실시하고, 계속하여, 냉간압연과 열처리, 산세정을 교대로 반복실시하여 두께 0.375㎜의 냉연판으로한 시점에서, 이것을 온도 750℃에서 연속열처리로에 의하여 열처리하고, 다시 냉간압연으로 두께 0.15㎜의 냉연판으로 하고, 더욱이 최종적으로 연속열처리로에서 온도 500℃에서 20초간 유지조건으로 변형을 취하고 열처리를 실시하므로서 본 발명의 구리합금(1∼15) 및 종래의 구리합금(1)으로 이루어지는 냉연판을 제조하였다.

본 발명의 구리합금(1∼15) 및 종래의 구리합금(1)으로 이루어지는 두께 0.15㎜의 상기 냉연판을 폭 35㎜, 길이 45㎜로 절단하여 시험편을 제작하고, 이 시험편을,

NaOH : 60g/ℓ, 2Na₂O·SiO₂: 40g/ℓ의 수용액, 온도 : 43℃,

전해전압 : 5V, 통전시간 : 120초

의 조건에서 전해탈지하고, 계속하여 수세한 후, 다시

H₂O₂: 60g/ℓ, H₃PO₄: 100㎖/ℓ의 수용액, 온도 : 35℃, 침지시간 : 60초의 조건에서 에칭하고, 수세한 후 건조하는 도금예비처리를 실시한 후, 표면에 발생한 얼룩의 유무를 관찰하며, 그 결과를 표1∼표2에 표시하였다.

표1∼표2에 표시되는 결과로부터, 종래 Cu합금(1)은 에칭에 의하여 얼룩의 발생이 관찰되었지만, 본 발명의 Cu합금(1∼15)은 얼룩의 발생이 전혀 보이지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 Cu합금박판을 사용하여 반도체장치의 리드프레임 등의 전기 및 전자부품을 제조할 때에, 도금예비처리공정의 작업시간을 큰 폭으로 단축할 수 있게 되어, 생산성을 큰 폭으로 향상시키는 것에 의한 비용절감을 할 수 있어서, 산업상 우수한 효과를 초래하는 것이다.

Claims

Ni: 0.5∼2.0중량%, Sn: 1.2∼2.5중량%, Si: 0.04∼0.1중량%, Zn: 0.1∼1중량%, Mg: 0.0001∼0.02중량%, Mn: 0.0001∼0.1중량%, P: 0.0001∼0.02중량%(단, Mg＋Mn＋P: 0.001∼0.12중량%)를 함유하고, 나머지가 Cu 및 불가피불순물로 이루어지는 조성을 보유하는 도금예비처리 공정 중에 얼룩이 발생하지 않는 고강도 구리합금.
제1항에 있어서, Ni: 0.8∼1.8중량%, Sn: 1.4∼2.2중량%, Si: 0.05∼0.09중량%, Zn: 0.2∼0.8중량%, Mg: 0.0003∼0.015중량%, Mn: 0.0005∼0.08중량%, P: 0.0005∼0.018중량%(단, Mg＋Mn＋P: 0.004∼0.11중량%)를 함유하고, 나머지가 Cu 및 불가피불순물로 이루어지는 조성을 보유하는 고강도 구리합금.