JP2001032028A - 電子部品用銅合金及びその製造方法 - Google Patents
電子部品用銅合金及びその製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 強度が高く、曲げ加工性が良好で、超小型の
トランジスタ用、あるいは端子・コネクタ向けのレーザ
ー溶接に適し、かつ安価な電子部品用銅合金板を得る。 【解決手段】 Mn:0.5〜2.0%(重量%、以下
同じ)、Sn1.0〜4.0%、Ni:0.2〜1.0
%、Zn:0.05〜5.0%、残部がCu及び不可避
不純物からなり、結晶粒度が1〜15μmの電子部品用
銅合金板。冷間圧延途中で、温度範囲550〜700
℃、保持時間5秒間〜5分間の条件の再結晶焼鈍を行っ
た後、冷却速度5℃/秒以上で常温まで冷却し、次い
で、目標の寸法に冷間圧延後、温度範囲300〜450
℃、保持時間5秒間〜180分間の条件の最終焼鈍を行
う。
トランジスタ用、あるいは端子・コネクタ向けのレーザ
ー溶接に適し、かつ安価な電子部品用銅合金板を得る。 【解決手段】 Mn:0.5〜2.0%(重量%、以下
同じ)、Sn1.0〜4.0%、Ni:0.2〜1.0
%、Zn:0.05〜5.0%、残部がCu及び不可避
不純物からなり、結晶粒度が1〜15μmの電子部品用
銅合金板。冷間圧延途中で、温度範囲550〜700
℃、保持時間5秒間〜5分間の条件の再結晶焼鈍を行っ
た後、冷却速度5℃/秒以上で常温まで冷却し、次い
で、目標の寸法に冷間圧延後、温度範囲300〜450
℃、保持時間5秒間〜180分間の条件の最終焼鈍を行
う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品用銅合金
に関するもので、特に小信号のS−MINI、USM、
SSM、SC−59及びSC−70(以上、商品名)等
の、いわゆる超小型トランジスタ用のリードフレームの
ように、強度が高くかつ良好な曲げ加工性が要求される
材料として適し、あるいは、端子・コネクタなどの用途
向けでレーザー溶接に適した電子部品用銅合金及びその
製造方法に関する。
に関するもので、特に小信号のS−MINI、USM、
SSM、SC−59及びSC−70(以上、商品名)等
の、いわゆる超小型トランジスタ用のリードフレームの
ように、強度が高くかつ良好な曲げ加工性が要求される
材料として適し、あるいは、端子・コネクタなどの用途
向けでレーザー溶接に適した電子部品用銅合金及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】超小型トランジスタ用のリードフレーム
に使用される材料としては、42アロイ、CDA725
及び特公平5−5378号公報記載の銅被覆した6%S
nりん青銅が使用されている。これらは、ビッカース硬
さが170〜220、伸びが10〜20%で、いずれも
強度及び曲げ加工性が良好な材料である。従来のいずれ
の材料もその導電率は22%IACS以下である。ま
た、レーザー溶接用の銅合金としてはCDA725がよ
く知られている。
に使用される材料としては、42アロイ、CDA725
及び特公平5−5378号公報記載の銅被覆した6%S
nりん青銅が使用されている。これらは、ビッカース硬
さが170〜220、伸びが10〜20%で、いずれも
強度及び曲げ加工性が良好な材料である。従来のいずれ
の材料もその導電率は22%IACS以下である。ま
た、レーザー溶接用の銅合金としてはCDA725がよ
く知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】42アロイ、CDA7
25及び銅被覆りん青銅は、それぞれ42%Ni、9%
Ni−2.3%Sn及び6%Snを含み銅被覆のため、
材料コストが高いという欠点がある。このため、地合わ
せ価格が低く、製造工程の簡素化した製造方法による安
価な銅合金の使用が検討されている。本発明はかかる課
題に鑑みてなされたのであって、強度が高く、曲げ加工
性が良好で、超小型のトランジスタ用、あるいは端子・
コネクタ向けのレーザー溶接に適した電子部品用銅合金
と銅合金板及びその製造方法を提供するものである。
25及び銅被覆りん青銅は、それぞれ42%Ni、9%
Ni−2.3%Sn及び6%Snを含み銅被覆のため、
材料コストが高いという欠点がある。このため、地合わ
せ価格が低く、製造工程の簡素化した製造方法による安
価な銅合金の使用が検討されている。本発明はかかる課
題に鑑みてなされたのであって、強度が高く、曲げ加工
性が良好で、超小型のトランジスタ用、あるいは端子・
コネクタ向けのレーザー溶接に適した電子部品用銅合金
と銅合金板及びその製造方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電子部品用
銅合金は、Mn:0.5〜2.0%、Sn1.0〜4.
0%、Ni:0.2〜1.0%、Zn:0.05〜5.
0%、残部がCu及び不可避不純物からなる。この銅合
金は、P:0.1%以下、Si:0.1%以下、Mg:
0.02%以下、Ca:0.001%以下、Ag:0.
1%以下、Fe:0.1%以下、Cr:0.1%以下、
Co:0.1%以下、Pb:0.02%以下を含むこと
ができ(これらの1種又は全部が0%でもよい)、また
製品板の状態で結晶粒度が1〜15μmであることが望
ましい。また、本発明に係る電子部品用銅合金板の製造
方法は、上記の組成を有する銅合金に対し、冷間圧延途
中で、温度範囲550〜700℃、保持時間5秒間〜5
分間の条件の再結晶焼鈍を行った後、冷却速度5℃/秒
以上で常温まで冷却し、次いで、目標の寸法に冷間圧延
後、温度範囲300〜450℃、保持時間5秒間〜18
0分間の条件の最終焼鈍を行うことを特徴とする。
銅合金は、Mn:0.5〜2.0%、Sn1.0〜4.
0%、Ni:0.2〜1.0%、Zn:0.05〜5.
0%、残部がCu及び不可避不純物からなる。この銅合
金は、P:0.1%以下、Si:0.1%以下、Mg:
0.02%以下、Ca:0.001%以下、Ag:0.
1%以下、Fe:0.1%以下、Cr:0.1%以下、
Co:0.1%以下、Pb:0.02%以下を含むこと
ができ(これらの1種又は全部が0%でもよい)、また
製品板の状態で結晶粒度が1〜15μmであることが望
ましい。また、本発明に係る電子部品用銅合金板の製造
方法は、上記の組成を有する銅合金に対し、冷間圧延途
中で、温度範囲550〜700℃、保持時間5秒間〜5
分間の条件の再結晶焼鈍を行った後、冷却速度5℃/秒
以上で常温まで冷却し、次いで、目標の寸法に冷間圧延
後、温度範囲300〜450℃、保持時間5秒間〜18
0分間の条件の最終焼鈍を行うことを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電子部品用銅
合金の成分組成及び製造工程について、詳細に説明す
る。 Mn MnはCu溶湯の脱酸効果を有し、さらに固溶すること
によってCuを強化する。また、導電率は熱伝導度と比
例の関係にあり、熱伝導度はレーザー溶接性に大きく影
響を及ぼす。Mnの適量添加で導電率を制御できる。M
n含有量が2.0%を超えると溶湯の酸化が激しくな
り、鋳肌の健全な鋳塊が得がたくなる。一方、0.5%
未満ではCuの強化への寄与が少なく、また半導体を組
み立てる際の加熱によって生ずる酸化膜が剥離しやすく
なる。さらには導電率が高めになり、レーザーによる溶
融接合性が劣る(レーザー溶接性には導電率22%IA
CS以下が望ましい)。従って、Mn含有量は0.5〜
2.0%とし、より望ましくは0.8〜1.8%とす
る。
合金の成分組成及び製造工程について、詳細に説明す
る。 Mn MnはCu溶湯の脱酸効果を有し、さらに固溶すること
によってCuを強化する。また、導電率は熱伝導度と比
例の関係にあり、熱伝導度はレーザー溶接性に大きく影
響を及ぼす。Mnの適量添加で導電率を制御できる。M
n含有量が2.0%を超えると溶湯の酸化が激しくな
り、鋳肌の健全な鋳塊が得がたくなる。一方、0.5%
未満ではCuの強化への寄与が少なく、また半導体を組
み立てる際の加熱によって生ずる酸化膜が剥離しやすく
なる。さらには導電率が高めになり、レーザーによる溶
融接合性が劣る(レーザー溶接性には導電率22%IA
CS以下が望ましい)。従って、Mn含有量は0.5〜
2.0%とし、より望ましくは0.8〜1.8%とす
る。
【0006】Sn Snは固溶することによってCuの強度向上に寄与し、
さらにNiとの共添、すなわち0.2%以上のNiの添
加と製法の選択により一層強度向上寄与する。Sn含有
量が1%未満では強度が不足し、一方、4%を超える
と、Mnと共添されるため熱間加工性が劣ってくる。従
って、Sn含有量は0.2〜4%とし、より望ましくは
1.0〜3.0%とする。 Ni NiはSnとの共添と製法の選択によりCuの強度向上
に寄与する。Ni含有量が0.2%未満では、上記範囲
のSnを含有しても強度向上への寄与は少なく、一方、
1.0%を超えると、上記範囲のSnと共添しても強度
の向上は飽和する。また、Ni地金価格とSnの地金価
格はほぼ同じで銅に比べて高価である。従って、Ni含
有量は0.2〜1.0%、より望ましくは0.3〜0.
8%とする。
さらにNiとの共添、すなわち0.2%以上のNiの添
加と製法の選択により一層強度向上寄与する。Sn含有
量が1%未満では強度が不足し、一方、4%を超える
と、Mnと共添されるため熱間加工性が劣ってくる。従
って、Sn含有量は0.2〜4%とし、より望ましくは
1.0〜3.0%とする。 Ni NiはSnとの共添と製法の選択によりCuの強度向上
に寄与する。Ni含有量が0.2%未満では、上記範囲
のSnを含有しても強度向上への寄与は少なく、一方、
1.0%を超えると、上記範囲のSnと共添しても強度
の向上は飽和する。また、Ni地金価格とSnの地金価
格はほぼ同じで銅に比べて高価である。従って、Ni含
有量は0.2〜1.0%、より望ましくは0.3〜0.
8%とする。
【0007】Zn ZnはSnめっきやはんだの密着性向上のための必須元
素である。また、Znは、Snの同一量添加程の効果は
ないが、Cuに固溶して強化に寄与する。Zn含有量が
0.05%未満では、Snめっきやはんだの密着性の向
上効果は少なく、一方、5.0%を超えると、Pとの共
添において応力腐食割れを生じやすく、あるいはレーザ
溶接時に気化しやすく接合温度が低下する。従って、Z
n含有量は0.05〜5%とし、より望ましくは0.1
〜2.0%とする。
素である。また、Znは、Snの同一量添加程の効果は
ないが、Cuに固溶して強化に寄与する。Zn含有量が
0.05%未満では、Snめっきやはんだの密着性の向
上効果は少なく、一方、5.0%を超えると、Pとの共
添において応力腐食割れを生じやすく、あるいはレーザ
溶接時に気化しやすく接合温度が低下する。従って、Z
n含有量は0.05〜5%とし、より望ましくは0.1
〜2.0%とする。
【0008】P Pは溶湯の脱酸に有効な元素である。この銅合金には脱
酸効果のあるZnが含まれるため、0.1%よりも少な
い残存量で脱酸可能となる。なお、PのほかB、Si、
Mgでも脱酸可能である。しかし、過剰に添加するとり
ん化物が形成されやすく、またPとZnを共添した場合
これらがCuに固溶すると応力腐食割れを生じやすくな
る。従って、Pを添加する場合、その含有量の上限は
0.1%以下とし、より望ましくは0.05%以下とす
る。
酸効果のあるZnが含まれるため、0.1%よりも少な
い残存量で脱酸可能となる。なお、PのほかB、Si、
Mgでも脱酸可能である。しかし、過剰に添加するとり
ん化物が形成されやすく、またPとZnを共添した場合
これらがCuに固溶すると応力腐食割れを生じやすくな
る。従って、Pを添加する場合、その含有量の上限は
0.1%以下とし、より望ましくは0.05%以下とす
る。
【0009】Si、Mg、Ca、Ag、Fe、Cr、C
o、Pb これらの元素は不可避不純物として又は必要に応じ添加
元素として銅合金に含まれ、Ag、Fe、Si、Cr及
びCoはいずれも0.1%以下で、Pb及びMgはいず
れも0.02%以下で、Caは0.001%以下で、1
種又は2種以上が含有されても、前記銅合金の特性は損
なわれない。望ましくは、これらの元素の合計含有量は
0.5%以下である。なお、これらの元素のうち、Ag
及びCoは0.1%以下の添加で強度の向上に寄与する
が高価である。Fe、CrはCuに固溶し強度の向上に
寄与するが、中間焼鈍後の冷却速度の選定によっては、
Pなどとの化合物を生成して析出し、スピノーダル分解
を阻害する。また、固溶したFeは強化の寄与が少な
く、Crは大気溶解では酸化し、溶湯の粘性がアップし
て鋳肌が劣化するため、いずれも0.1%を上限とす
る。Siは脱酸剤としての効果があり、Cuに固溶する
と強度の向上に寄与するが、その含有量によってははん
だの濡れ性が低下するため、0.1%を上限とする。M
gは脱酸剤としての効果があり、強度の向上に寄与する
が、SとMgSを形成し、Agめっき時にMgSを核と
して異常析出し、突起が生じる。また、MgイオンはA
gめっき液を劣化させるため、上限を0.02%とす
る。Caは原料、回転屑、木炭、炉材から混入してくる
Sを除去するために有効な元素であるが、0.001%
を超えて含有すると混入不純物のSとCaSを形成し、
MgSと同様、Agめっきの異常突起が生ずる。Pbは
原料から不純物として混入し、熱間加工時割れを生じる
ため上限を0.02%とする。そのほか、Al、Ti、
In及びZrなどの元素も、それぞれ0.1%を最大量
として許容されるが、前記Si〜Pbと合わせた合計量
は0.5%以下に制限することが望ましい。
o、Pb これらの元素は不可避不純物として又は必要に応じ添加
元素として銅合金に含まれ、Ag、Fe、Si、Cr及
びCoはいずれも0.1%以下で、Pb及びMgはいず
れも0.02%以下で、Caは0.001%以下で、1
種又は2種以上が含有されても、前記銅合金の特性は損
なわれない。望ましくは、これらの元素の合計含有量は
0.5%以下である。なお、これらの元素のうち、Ag
及びCoは0.1%以下の添加で強度の向上に寄与する
が高価である。Fe、CrはCuに固溶し強度の向上に
寄与するが、中間焼鈍後の冷却速度の選定によっては、
Pなどとの化合物を生成して析出し、スピノーダル分解
を阻害する。また、固溶したFeは強化の寄与が少な
く、Crは大気溶解では酸化し、溶湯の粘性がアップし
て鋳肌が劣化するため、いずれも0.1%を上限とす
る。Siは脱酸剤としての効果があり、Cuに固溶する
と強度の向上に寄与するが、その含有量によってははん
だの濡れ性が低下するため、0.1%を上限とする。M
gは脱酸剤としての効果があり、強度の向上に寄与する
が、SとMgSを形成し、Agめっき時にMgSを核と
して異常析出し、突起が生じる。また、MgイオンはA
gめっき液を劣化させるため、上限を0.02%とす
る。Caは原料、回転屑、木炭、炉材から混入してくる
Sを除去するために有効な元素であるが、0.001%
を超えて含有すると混入不純物のSとCaSを形成し、
MgSと同様、Agめっきの異常突起が生ずる。Pbは
原料から不純物として混入し、熱間加工時割れを生じる
ため上限を0.02%とする。そのほか、Al、Ti、
In及びZrなどの元素も、それぞれ0.1%を最大量
として許容されるが、前記Si〜Pbと合わせた合計量
は0.5%以下に制限することが望ましい。
【0010】S、O、H Sは原料、燃料及び溶湯の酸化防止用の木炭等から混入
し、熱間加工性を低下する。また、Mn及びMgと硫化
物を生成し、これらの硫化物はリードフレーム製造時の
Agめっき時にAgの突起状析出を助長し、ダイボンド
及びワイヤボンド性を阻害するため、Sの上限規制を2
0ppmとする。Oは大気中で溶解すると酸化し、その
混入は避けられない、Mn、Zn、Si、P及びMgで
大部分除去できるが、30ppmを超えると健全な鋳塊
が得難くなる。Hは溶湯中ではO含有量と反比例の関係
にある。Hが2ppmを超えると健全な鋳塊が得難くな
る。
し、熱間加工性を低下する。また、Mn及びMgと硫化
物を生成し、これらの硫化物はリードフレーム製造時の
Agめっき時にAgの突起状析出を助長し、ダイボンド
及びワイヤボンド性を阻害するため、Sの上限規制を2
0ppmとする。Oは大気中で溶解すると酸化し、その
混入は避けられない、Mn、Zn、Si、P及びMgで
大部分除去できるが、30ppmを超えると健全な鋳塊
が得難くなる。Hは溶湯中ではO含有量と反比例の関係
にある。Hが2ppmを超えると健全な鋳塊が得難くな
る。
【0011】平均結晶粒度 製品の平均結晶粒度が1μm未満であれば、引張強さ−
伸びのバランスで伸びが小さく、曲げ加工性が劣り、1
5μmを超えると曲げ加工に際して割れが生じたり、曲
げ加工面にオレンジピールが出現し、肌が粗くなっては
んだ層のない肌が露出する。そのため、結晶粒度は1〜
15μmの範囲に規制する。
伸びのバランスで伸びが小さく、曲げ加工性が劣り、1
5μmを超えると曲げ加工に際して割れが生じたり、曲
げ加工面にオレンジピールが出現し、肌が粗くなっては
んだ層のない肌が露出する。そのため、結晶粒度は1〜
15μmの範囲に規制する。
【0012】製造工程 本発明の製造方法において、冷間圧延途中の再結晶焼鈍
は再結晶粒を整粒化して結晶粒度を調整するために行
う。結晶粒度は熱処理温度と保持時間で決定され、本発
明の場合、温度範囲550〜700℃、保持時間5秒間
〜5分間の条件で再結晶焼鈍を行うことで、製品板の結
晶粒度を1〜15μmの範囲に定めることができる。ま
た、再結晶焼鈍後の冷却速度を5℃/秒以上で常温まで
冷却する理由は、550℃以上の温度で添加元素の固溶
状態のまま、常温まで急速で冷却することによって、材
料中に空孔を強制的に残存させる、すなわち過冷却する
ことが目的である。この冷却速度が5℃/秒より遅い
と、析出物を生じるとともに空孔の数も少なくなる。特
にPを含む場合は、Ni、Mn、Fe、Co、Mgのり
ん化物が析出し、スピノーダル分解強化のためのエネル
ギーが不足してしまい、スピノーダル分解が生じ難くな
る。
は再結晶粒を整粒化して結晶粒度を調整するために行
う。結晶粒度は熱処理温度と保持時間で決定され、本発
明の場合、温度範囲550〜700℃、保持時間5秒間
〜5分間の条件で再結晶焼鈍を行うことで、製品板の結
晶粒度を1〜15μmの範囲に定めることができる。ま
た、再結晶焼鈍後の冷却速度を5℃/秒以上で常温まで
冷却する理由は、550℃以上の温度で添加元素の固溶
状態のまま、常温まで急速で冷却することによって、材
料中に空孔を強制的に残存させる、すなわち過冷却する
ことが目的である。この冷却速度が5℃/秒より遅い
と、析出物を生じるとともに空孔の数も少なくなる。特
にPを含む場合は、Ni、Mn、Fe、Co、Mgのり
ん化物が析出し、スピノーダル分解強化のためのエネル
ギーが不足してしまい、スピノーダル分解が生じ難くな
る。
【0013】再結晶焼鈍後、冷間圧延を行い、さらに温
度範囲300〜450℃、保持時間5秒間〜180分間
の条件で最終焼鈍を行うが、この最終焼鈍によってスピ
ノーダル分解型の組織となり、強度と伸びとのバランス
を保つことができる。熱処理温度が300℃未満の場合
は伸びが小さく、450℃を超えると強度が小さくな
る。従って、熱処理温度は300〜450℃とすること
が必要である。また、熱処理における保持時間が5秒間
未満の場合は、目標とする伸びを得ることができない。
一方、熱処理における保持時間が180分間を超えて
も、上述の効果は飽和してしまうため無駄である。従っ
て、熱処理の保持時間は5秒間〜180分間とする。な
お、再結晶焼鈍後の冷間圧延の加工率は5〜90%の範
囲内でよい。
度範囲300〜450℃、保持時間5秒間〜180分間
の条件で最終焼鈍を行うが、この最終焼鈍によってスピ
ノーダル分解型の組織となり、強度と伸びとのバランス
を保つことができる。熱処理温度が300℃未満の場合
は伸びが小さく、450℃を超えると強度が小さくな
る。従って、熱処理温度は300〜450℃とすること
が必要である。また、熱処理における保持時間が5秒間
未満の場合は、目標とする伸びを得ることができない。
一方、熱処理における保持時間が180分間を超えて
も、上述の効果は飽和してしまうため無駄である。従っ
て、熱処理の保持時間は5秒間〜180分間とする。な
お、再結晶焼鈍後の冷間圧延の加工率は5〜90%の範
囲内でよい。
【0014】
【実施例】次に、本発明の実施例について、比較例と比
較して説明する。 (実施例1)まず、表1及び表2に示す本発明合金N
o.1〜9及び比較合金No.10〜19の銅合金に関
し、電気炉を使用し大気中で木炭被覆下で溶解し、成分
調整した溶湯を黒鉛製ブックモールドで鋳造して、厚さ
50mm、幅75mm、長さ180mmの鋳塊を得た。
これらの鋳塊を表、裏面各2mm面削し、900℃の温
度で圧延を開始し、途中厚さ20mm前後で再度900
℃の温度に加熱し、圧延を行い厚さ10mmとし、70
0℃以上の温度から水中に浸漬し、急冷した。
較して説明する。 (実施例1)まず、表1及び表2に示す本発明合金N
o.1〜9及び比較合金No.10〜19の銅合金に関
し、電気炉を使用し大気中で木炭被覆下で溶解し、成分
調整した溶湯を黒鉛製ブックモールドで鋳造して、厚さ
50mm、幅75mm、長さ180mmの鋳塊を得た。
これらの鋳塊を表、裏面各2mm面削し、900℃の温
度で圧延を開始し、途中厚さ20mm前後で再度900
℃の温度に加熱し、圧延を行い厚さ10mmとし、70
0℃以上の温度から水中に浸漬し、急冷した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】比較合金No.12、15、18及び19
は熱間圧延時に割れを生じ、その後の加工工程は中止
し、試料調整から除外した。なお、No.12はMn含
有量が2.5%で、H含有量も2.5ppmである。N
o.15はS含有量が31ppm、Pb含有量が0.0
5%である。No.18はCr含有量が0.2%であ
り、溶湯が脱酸過剰のため、H含有量は1.9ppmと
なっている。No.19は脱酸不足のため、O含有量が
40ppmとなった。
は熱間圧延時に割れを生じ、その後の加工工程は中止
し、試料調整から除外した。なお、No.12はMn含
有量が2.5%で、H含有量も2.5ppmである。N
o.15はS含有量が31ppm、Pb含有量が0.0
5%である。No.18はCr含有量が0.2%であ
り、溶湯が脱酸過剰のため、H含有量は1.9ppmと
なっている。No.19は脱酸不足のため、O含有量が
40ppmとなった。
【0018】本発明合金No.1〜9、比較合金No.
10、11、13、14、16、17は酸洗後、厚さ1
0mmから冷間圧延し、厚さ1mmの板を得た。続い
て、No.2のみさらなる実施例のために一部1mm厚
の板を残し、No.1〜5、9、No.11、13、1
4の厚さ1mmの各試料は、600℃のソルトバス中に
浸漬し30秒間保持した後、水中に投入して冷却した
(10秒以内で冷却)。また、No.6〜8、No.1
6、17の厚さ1mmの各試料は640℃のソルトバ
ス、No.10の厚さ1mmの試料は500℃のソルト
バス中に浸漬し、同じく30秒間保持した後、水中に投
入して冷却した。これにより、これらの材料の結晶粒度
をいずれも7μmに揃えた。次に、酸洗研磨後、冷間圧
延を行い、最終厚さ0.4mmの板材を得た。次いで、
350℃のソルトバス中に30秒間保持して材料を調整
した。なお、No.20として6%Snりん青銅の市販
品厚さ0.4mm質別H材を用い、No.21としてC
D725の工場量産品で最適低温材(375℃×2hr
焼鈍材)厚さ0.4mmを用いた。
10、11、13、14、16、17は酸洗後、厚さ1
0mmから冷間圧延し、厚さ1mmの板を得た。続い
て、No.2のみさらなる実施例のために一部1mm厚
の板を残し、No.1〜5、9、No.11、13、1
4の厚さ1mmの各試料は、600℃のソルトバス中に
浸漬し30秒間保持した後、水中に投入して冷却した
(10秒以内で冷却)。また、No.6〜8、No.1
6、17の厚さ1mmの各試料は640℃のソルトバ
ス、No.10の厚さ1mmの試料は500℃のソルト
バス中に浸漬し、同じく30秒間保持した後、水中に投
入して冷却した。これにより、これらの材料の結晶粒度
をいずれも7μmに揃えた。次に、酸洗研磨後、冷間圧
延を行い、最終厚さ0.4mmの板材を得た。次いで、
350℃のソルトバス中に30秒間保持して材料を調整
した。なお、No.20として6%Snりん青銅の市販
品厚さ0.4mm質別H材を用い、No.21としてC
D725の工場量産品で最適低温材(375℃×2hr
焼鈍材)厚さ0.4mmを用いた。
【0019】上述の如くして製作した厚さ0.4mmの
板材を使用して以下の試験を実施した。その結果を表4
及び表5に示す。 結晶粒度;JISH0501伸銅品結晶粒度試験方法
に従い、圧延方向に沿う平行断面において平均結晶粒径
を測定した。 引張試験;圧延方向に平行に長手方向を切り出し、J
IS5号試験片にて行った。硬さはビッカース硬度計に
て測定した。 導電率;幅10mmの長手試験片を作成し、JIS0
505のダブルブリッジ法により電気抵抗を測定して、
平均断面積法にて算出した。 曲げ加工性;幅10mmの短冊状試験片を作成し、プ
レスに固定した金型を用い、R=0.2mmで曲げ線を
圧延方向に設定し、W曲げを荷重100kg/mmで行
った。曲げ部を20倍のルーペで観察し、クラックの発
生の有無を調べた。 酸化膜の密着性;寸法0.4mm厚×10mm幅×4
5mm長さの試験片を、10%H2SO4+5%HF・
NH4Fの混液中(30℃)で30秒間洗浄し、300
℃のホットプレートの上に3分間保持して酸化被膜を生
成させ、住友スリーエム株式会社製のメンディングテー
プ810をこれら試験片の表面に圧着し、約30分経過
後、手でテープを引き剥して酸化皮膜の密着性を調べ
た。
板材を使用して以下の試験を実施した。その結果を表4
及び表5に示す。 結晶粒度;JISH0501伸銅品結晶粒度試験方法
に従い、圧延方向に沿う平行断面において平均結晶粒径
を測定した。 引張試験;圧延方向に平行に長手方向を切り出し、J
IS5号試験片にて行った。硬さはビッカース硬度計に
て測定した。 導電率;幅10mmの長手試験片を作成し、JIS0
505のダブルブリッジ法により電気抵抗を測定して、
平均断面積法にて算出した。 曲げ加工性;幅10mmの短冊状試験片を作成し、プ
レスに固定した金型を用い、R=0.2mmで曲げ線を
圧延方向に設定し、W曲げを荷重100kg/mmで行
った。曲げ部を20倍のルーペで観察し、クラックの発
生の有無を調べた。 酸化膜の密着性;寸法0.4mm厚×10mm幅×4
5mm長さの試験片を、10%H2SO4+5%HF・
NH4Fの混液中(30℃)で30秒間洗浄し、300
℃のホットプレートの上に3分間保持して酸化被膜を生
成させ、住友スリーエム株式会社製のメンディングテー
プ810をこれら試験片の表面に圧着し、約30分経過
後、手でテープを引き剥して酸化皮膜の密着性を調べ
た。
【0020】はんだの密着性;寸法0.4mm厚×2
5.4mm幅×50.8mm長さの試験片に弱活性フラ
ックス「アルファ611(商品名)」を塗布し、温度2
45℃のSn60−Pb40浴中に5秒間浸漬して、は
んだの濡れ状況を確認し、次に乾燥炉において150℃
で1000時間加熱し、1mmRの治具で180度曲げ
戻しを1回行い、はんだの密着性を調べた。 耐応力腐食割れ性;D.H.Thompson(Ma
terial Res.and Stds.1(196
1)、P.108〜111)の応力腐食割れ試験方法に
準拠して行った。試験片寸法は0.4mm厚×12.7
mm幅×150mm長さとし、腐食媒は28%アンモニ
ア水に等量の蒸留水を加えて2lとし、5l容量のデシ
ケータ中に入れ、気相中に両端をビニル被覆Cu線で結
束してループ状に曲げ加工した試験片を吊し、35℃で
保持した。所定時間経過後にループ状の曲げ加工した試
験片の両端の結束を外してフリーとし、試験片の両端中
央の直線距離の変化を測定した。初期の距離の50%に
達する時間を測定し、割れ時間とした。なお、試験片は
ループ状で10%H2SO4+5%NH4F・HF液に
より30℃、30秒間洗浄し、全面が水に濡れることを
確認して開始した。
5.4mm幅×50.8mm長さの試験片に弱活性フラ
ックス「アルファ611(商品名)」を塗布し、温度2
45℃のSn60−Pb40浴中に5秒間浸漬して、は
んだの濡れ状況を確認し、次に乾燥炉において150℃
で1000時間加熱し、1mmRの治具で180度曲げ
戻しを1回行い、はんだの密着性を調べた。 耐応力腐食割れ性;D.H.Thompson(Ma
terial Res.and Stds.1(196
1)、P.108〜111)の応力腐食割れ試験方法に
準拠して行った。試験片寸法は0.4mm厚×12.7
mm幅×150mm長さとし、腐食媒は28%アンモニ
ア水に等量の蒸留水を加えて2lとし、5l容量のデシ
ケータ中に入れ、気相中に両端をビニル被覆Cu線で結
束してループ状に曲げ加工した試験片を吊し、35℃で
保持した。所定時間経過後にループ状の曲げ加工した試
験片の両端の結束を外してフリーとし、試験片の両端中
央の直線距離の変化を測定した。初期の距離の50%に
達する時間を測定し、割れ時間とした。なお、試験片は
ループ状で10%H2SO4+5%NH4F・HF液に
より30℃、30秒間洗浄し、全面が水に濡れることを
確認して開始した。
【0021】レーザー溶接性;試験片寸法は0.4m
m厚×10mm×50mm長さとし、同一材料の試験片
2枚を重ね合わせ、図1に示すようにセットする。電源
パルス励起YAGレーザーを用い、下記条件のもとで、
溶接部の外観が最も良好な出力条件で溶接し、溶接後、
溶接部をセンターとする引張試験に供してせん断強度を
調べた。また、溶接部のスパッタ発生と抉れを観察し
た。 平均出力:300W パルス幅:10ms 出力エネルギー:30〜50J/パルス 繰り返し周波数:単発 Agめっき性;0.4mm厚×25mm×60mm長
さの試験片に対し、下記表3の条件でCu下地めっき
後、Agめっきを行い、40倍の実体顕微鏡で観察し、
突起の径(上からみたときの突起の長さ、幅のいずれ
か)が20μm以上のAgめっき突起の発生量を測定し
た。
m厚×10mm×50mm長さとし、同一材料の試験片
2枚を重ね合わせ、図1に示すようにセットする。電源
パルス励起YAGレーザーを用い、下記条件のもとで、
溶接部の外観が最も良好な出力条件で溶接し、溶接後、
溶接部をセンターとする引張試験に供してせん断強度を
調べた。また、溶接部のスパッタ発生と抉れを観察し
た。 平均出力:300W パルス幅:10ms 出力エネルギー:30〜50J/パルス 繰り返し周波数:単発 Agめっき性;0.4mm厚×25mm×60mm長
さの試験片に対し、下記表3の条件でCu下地めっき
後、Agめっきを行い、40倍の実体顕微鏡で観察し、
突起の径(上からみたときの突起の長さ、幅のいずれ
か)が20μm以上のAgめっき突起の発生量を測定し
た。
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】以上実施例1に示したように、本発明合金
は、健全な鋳塊が得られ、熱間圧延、冷間圧延に支障な
く、表4に示すように全ての特性に優れ、電子部品、特
に半導体に使用されるリードフレームあるいは端子・コ
ネクタなどに適している。これに対し、比較合金は、各
々の組成に応じて、製造時に割れが発生したり、表5に
示すようにいずれかの特性が劣っていた。
は、健全な鋳塊が得られ、熱間圧延、冷間圧延に支障な
く、表4に示すように全ての特性に優れ、電子部品、特
に半導体に使用されるリードフレームあるいは端子・コ
ネクタなどに適している。これに対し、比較合金は、各
々の組成に応じて、製造時に割れが発生したり、表5に
示すようにいずれかの特性が劣っていた。
【0026】(実施例2)実施例1の本発明合金No.
2の厚さ1mmの板材にて以下の試験を実施した。N
o.2の厚さ1mmの板材をソルトバス中で500℃、
600℃及び750℃で30秒間保持し水中急冷した。
これら材料を厚さ0.4mmまで圧延し、350℃で3
0秒間保持し、実施例1と同じ要領で、結晶粒度(G.
S.)、引張強さ、伸び、曲げ性を調べ、表6の結果を
得た。表6に示すように、焼鈍条件が本発明の規定を外
れるNo.2、3は結晶粒度が本発明の規定を外れ、曲
げ加工性に劣る。
2の厚さ1mmの板材にて以下の試験を実施した。N
o.2の厚さ1mmの板材をソルトバス中で500℃、
600℃及び750℃で30秒間保持し水中急冷した。
これら材料を厚さ0.4mmまで圧延し、350℃で3
0秒間保持し、実施例1と同じ要領で、結晶粒度(G.
S.)、引張強さ、伸び、曲げ性を調べ、表6の結果を
得た。表6に示すように、焼鈍条件が本発明の規定を外
れるNo.2、3は結晶粒度が本発明の規定を外れ、曲
げ加工性に劣る。
【0027】
【表6】
【0028】(実施例3)実施例1の本発明合金No.
2の厚さ1mmの板材をソルトバス中で600℃で30
秒間焼鈍し、続いて水中急冷(冷却速度:120℃/
秒)又は0.1℃/秒の冷却速度で炉冷し、さらに厚さ
0.4mmまで圧延し、250、350及び500℃で
各々30秒間焼鈍し、実施例1と同じ要領で、引張強
さ、伸び、曲げ性を調べ、表7の結果を得た。表7に示
すように、最終焼鈍条件が本発明の請求範囲を外れるN
o.5〜7は引張特性又は曲げ加工性に劣る。
2の厚さ1mmの板材をソルトバス中で600℃で30
秒間焼鈍し、続いて水中急冷(冷却速度:120℃/
秒)又は0.1℃/秒の冷却速度で炉冷し、さらに厚さ
0.4mmまで圧延し、250、350及び500℃で
各々30秒間焼鈍し、実施例1と同じ要領で、引張強
さ、伸び、曲げ性を調べ、表7の結果を得た。表7に示
すように、最終焼鈍条件が本発明の請求範囲を外れるN
o.5〜7は引張特性又は曲げ加工性に劣る。
【0029】
【表7】
【0030】以上実施例2及び3に示したように、本発
明合金に本発明の製造方法を適用することによって、電
子部品、特に端子コネクタなどに必要な優れた曲げ加工
性を有する銅合金を得ることができる。
明合金に本発明の製造方法を適用することによって、電
子部品、特に端子コネクタなどに必要な優れた曲げ加工
性を有する銅合金を得ることができる。
【0031】
【発明の効果】本発明合金は、高価なSn量を1.0〜
4.0%と通常のりん青銅より少なめに限定し、Niあ
るいはSnよりも安価なMnを0.5〜2.0%、Zn
を0.05〜5.0%含有させることによって、Cu−
9%Ni−2.3%SnからなるCDA725あるいは
6%Snを含むりん青銅より組成的な価格が安く、かつ
これらとほぼ同等の機械的性質、硬度、曲げ加工性、そ
の他リードフレームや端子・コネクタ等の用途に必要と
される種々の特性に優れた電子部品用銅合金を得ること
ができる。また、Znが5%以下で導電率が17〜20
%IACS(実施例)であり、端子・コネクタとして時
として接続時に必要となるレーザー溶接にも適してい
る。本発明合金の製造工程も、熱間圧延後の冷却圧延中
の焼鈍回数を少なくでき(多くても2回)、しかも焼鈍
条件は、連続炉で550〜700℃で5秒間〜5分間と
短く、また、最終焼鈍条件も300〜450℃で5秒〜
180分と連続炉主体となっている。従って、製造工程
が簡素化され経済的である。
4.0%と通常のりん青銅より少なめに限定し、Niあ
るいはSnよりも安価なMnを0.5〜2.0%、Zn
を0.05〜5.0%含有させることによって、Cu−
9%Ni−2.3%SnからなるCDA725あるいは
6%Snを含むりん青銅より組成的な価格が安く、かつ
これらとほぼ同等の機械的性質、硬度、曲げ加工性、そ
の他リードフレームや端子・コネクタ等の用途に必要と
される種々の特性に優れた電子部品用銅合金を得ること
ができる。また、Znが5%以下で導電率が17〜20
%IACS(実施例)であり、端子・コネクタとして時
として接続時に必要となるレーザー溶接にも適してい
る。本発明合金の製造工程も、熱間圧延後の冷却圧延中
の焼鈍回数を少なくでき(多くても2回)、しかも焼鈍
条件は、連続炉で550〜700℃で5秒間〜5分間と
短く、また、最終焼鈍条件も300〜450℃で5秒〜
180分と連続炉主体となっている。従って、製造工程
が簡素化され経済的である。
【図1】 レーザ溶接用治具と溶接試験方法の概略図で
あり、(a)は平面図、(b)は断面図。
あり、(a)は平面図、(b)は断面図。
1 ステンレス製固定台 2 同じく固定治具 3 ネジ 4 試験片
───────────────────────────────────────────────────── 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) // C22F 1/00 691 C22F 1/00 691B 692 692A 693 693A 693B
Claims (6)
- 【請求項1】 Mn:0.5〜2.0%(重量%、以下
同じ)、Sn1.0〜4.0%、Ni:0.2〜1.0
%、Zn:0.05〜5.0%、残部がCu及び不可避
不純物からなる電子部品用銅合金。 - 【請求項2】 P:0.1%以下、Si:0.1%以
下、Mg:0.02%以下及びCa:0.001%以下
のいずれか1種又は2種以上を含むことを特徴とする請
求項1に記載された電子部品用銅合金。 - 【請求項3】 Ag:0.1%以下、Fe:0.1%以
下、Cr:0.1%以下、Co:0.1%以下のいずれ
か1種又は2種以上を含むことを特徴とする請求項1又
は2に記載された電子部品用銅合金。 - 【請求項4】 S:20ppm以下、O:30ppm以
下及びH:2ppm以下であることを特徴とする請求項
1〜3のいずれかに記載された電子部品用銅合金。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載された組
成を有し、結晶粒度が1〜15μmであることを特徴と
する請求項1〜4のいずれかに記載された電子部品用銅
合金板。 - 【請求項6】 請求項1〜4のいずれかに記載された組
成を有する銅合金に対し、冷間圧延途中で、温度範囲5
50〜700℃、保持時間5秒間〜5分間の条件の再結
晶焼鈍を行った後、冷却速度5℃/秒以上で常温まで冷
却し、次いで、目標の寸法に冷間圧延後、温度範囲30
0〜450℃、保持時間5秒間〜180分間の条件の最
終焼鈍を行うことを特徴とする電子部品用銅合金板の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20656399A JP2001032028A (ja) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | 電子部品用銅合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20656399A JP2001032028A (ja) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | 電子部品用銅合金及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001032028A true JP2001032028A (ja) | 2001-02-06 |
Family
ID=16525475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20656399A Pending JP2001032028A (ja) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | 電子部品用銅合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001032028A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008255379A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Kobelco & Materials Copper Tube Inc | 熱交換器用銅合金管 |
JP2009079270A (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Dowa Metaltech Kk | Cu−Sn−P系銅合金板材およびその製造法並びにコネクタ |
JP2014127462A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Uacj Foil Corp | 二次電池用負極集電体及びその製造方法 |
CN111876630A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-03 | 苏州列治埃盟新材料技术转移有限公司 | 一种电机设备用的铜合金材料及其制备方法 |
CN115992324A (zh) * | 2023-02-15 | 2023-04-21 | 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 | 一种低镍锌白铜线材及其制备方法 |
-
1999
- 1999-07-21 JP JP20656399A patent/JP2001032028A/ja active Pending
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---|---|---|---|---|
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