JP3717321B2 - 半導体リードフレーム用銅合金 - Google Patents
半導体リードフレーム用銅合金 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3717321B2 JP3717321B2 JP35288698A JP35288698A JP3717321B2 JP 3717321 B2 JP3717321 B2 JP 3717321B2 JP 35288698 A JP35288698 A JP 35288698A JP 35288698 A JP35288698 A JP 35288698A JP 3717321 B2 JP3717321 B2 JP 3717321B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- copper alloy
- less
- semiconductor lead
- size
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子電気機器用のリードフレームおよびリード材、コネクタ、端子材などに使用される安価で好適な銅合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的に電気電子機器用材料としては、鉄系材料の他、電気伝導性および熱伝導性に優れているリン青銅、丹銅、黄銅等の銅系材料も広く用いられている。
【０００３】
一方、近年、電気電子機器の小型化、軽量化、更にこれに伴う高密度実装化に対する要求が高まり、これらに適用される銅系材料にも小型化、軽量化が求められている。従って、このような小型化、軽量化において、高度な寸法精度を確保するために、良好な成型加工性を有する材料が強く求められている。
【０００４】
成型法としては打抜加工法が主流であり、近年の技術革新により、多ピンまたはファインピッチのリードフレーム、ピン数は少ないが多列に加工するマトリックス状のリードフレームなどが打抜加工により製造されるようになり、材料の打抜加工性の重要性が増している。打抜加工はコスト的にも有利であり、Ｚｎを含む丹銅、黄銅は打抜加工性が良好で、リン青銅よりも金型摩耗が少ないという優れた特徴を持つ。
【０００５】
Ｓｎの添加は、固溶強化による強度の向上と曲げ性の改善につながるが、その過剰な添加は良好な導電性の阻害となる。
【０００６】
また、材料に、弾性歪の範囲内で、応力を負荷し、長時間保持した場合、塑性歪分が生じ、その分、弾性歪量が減少し、その結果、材料に実際に負荷されている応力が減少する現象を応力緩和と呼んでいるが、この緩和が起こることは、電子機器材料としては望ましくない。特に、Ｚｎを含む丹銅、黄銅はこの緩和が起こりやすいという特徴を持つ。
【０００７】
更に、引張応力のかかった状態で腐食性の環境におかれた場合に割れを起こす現象は、応力腐食割れと呼ばれているが、Ｚｎを含む丹銅、黄銅は、一般的に応力緩和に対する感受性が高い。
【０００８】
また、耐熱性の改善も大きな課題である。リードフレームへの加工成形後には、ＩＣチップならびに樹脂をマウントさせるが、その前処理として加工成形歪みを除去する目的で、短時間の熱処理を行う工程がある。この工程での熱処理による材料の軟化は、ＩＣチップや樹脂と材料との密着性が悪くなり、耐熱性が求められている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、安価で良好な打抜加工性を持つ電子電気用銅合金の開発が望まれている。しかしながら、上述のＣｕ−Ｚｎ合金は、強度が不足するという問題がある。強度の向上には、固溶強化と析出強化、ならびに粒径制御を行う手法が挙げられる。
【００１０】
固溶強化は、過剰な元素の添加を伴い、導電率を低下させるため、望ましくない。よって、析出強化に寄与する最適な元素を適切量添加し、かつ析出サイズを制御した粒子を析出させ、母相の再結晶を抑制して、粒径を制御する方法が最も効率的である。
【００１１】
本発明は、このような事情の下になされ、強度、導電性、曲げ加工性、打抜プレス加工性などに優れ、さらに応力緩和の軟化特性が小さく、かつ応力腐食割れの感受性が低く、耐熱性を向上させた半導体リードフレーム用銅合金を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述のように、Ｃｕ−Ｚｎ合金の強度向上のためには、析出強化に寄与する最適な元素を適切量添加し、かつ析出サイズを制御した粒子を析出させ、母相の再結晶を抑制して、粒径を制御する方法が最も効率的であることを見出だした。本発明は、このような知見に基づいてなされ、制御された原子比でＰとともに、Ｆｅおよび／またはＮｉを添加し、粒径の制御ならびに上記性能を向上させるものである。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載の発明は、Ｚｎを５ｗｔ以上で３５ｗｔ％未満、Ｓｎを０．１〜３ｗｔ％、ＦｅとＰの合計を０．０５〜２ｗｔ％含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなる銅合金であって、ＦｅとＰの原子量比（Ｆｅ／Ｐ）が０．２〜３であり、粒径が３５μｍ以下に制御され、０．２μｍ未満のＦｅ−Ｐ化合物が均一に分散していることを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金を提供する。
【００１４】
かかる発明は、結晶粒径を３５μｍ以下に制御することで、曲げ加工性を改善し、更に、ＦｅとＰとの添加比を制御することと、析出サイズを規定することの相乗効果により、応力緩和特性、耐応力腐食性、耐熱性の優れた半導体リードフレームを提供することが出来る。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、打ち抜きプレス加工性の改善を目的に、請求項１に記載の合金に対し、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｒおよびＭＭ（Ｓｅを多く含むミッシュメタル）よりなる群より選ばれた１種又は２種以上を総計で０．００１〜０．１ｗｔ％を更に含むことを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金を提供する。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、Ｚｎを５ｗｔ％以上で３５ｗｔ％未満、Ｓｎを０．１〜３ｗｔ％、ＮｉとＰの合計を０．０５〜２ｗｔ％含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなる銅合金であって、ＮｉとＰの原子量比（Ｎｉ／Ｐ）が０．２〜３であり、粒径が３５μｍ以下に制御され、０．２μｍ未満のＮｉ−Ｐ化合物が均一に分散していることを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金を提供する。
【００１７】
かかる発明は、結晶粒径を３５μｍ以下に制御することで、曲げ加工性を改善し、更に、ＮｉとＰとの添加比を制御することと、析出サイズを規定することの相乗効果により、応力緩和特性、耐応力腐食性、耐熱性の優れた半導体リードフレームを提供することが出来る。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、打ち抜きプレス加工性の改善を目的に、請求項３に記載の合金に対し、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｒおよびＭＭ（Ｓｅを多く含むミッシュメタル）よりなる群より選ばれた１種又は２種以上を総計で０．００１〜０．１ｗｔ％を更に含むことを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金を提供する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、Ｚｎを５ｗｔ％以上で３５ｗｔ％未満、Ｓｎを０．１〜３ｗｔ％、ＦｅとＮｉとＰの合計を０．０５〜２ｗｔ％含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなる銅合金であって、ＦｅおよびＮｉとＰの原子量比（Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ）が０．２〜３であり、粒径が３５μｍ以下に制御され、０．２μｍ未満のＦｅ−Ｐ化合物、Ｎｉ−Ｐ化合物、またはＦｅ−Ｎｉ−Ｐ化合物が均一に分散していることを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金を提供する。
【００２０】
かかる発明は、結晶粒径を３５μｍ以下に制御することで、曲げ加工性を改善し、更に、ＦｅとＰとの添加比を制御することと、析出サイズを規定することの相乗効果により、応力緩和特性、耐応力腐食性、耐熱性の優れた半導体リードフレームを提供することが出来る。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、打ち抜きプレス加工性の改善を目的に、請求項５に記載の合金に対し、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｒおよびＭＭ（Ｃｅを多く含むミッシュメタル）よりなる群より選ばれた１種又は２種以上を総計で０．００１〜０．１ｗｔ％を更に含むことを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金を提供する。
【００２２】
以上のように構成される本発明の半導体リードフレーム用銅合金は、半導体リードフレーム用に限らず、電気電気機器及び車載用端子・コネクターあるいはリレースイッチ等の電子部品端子材にも好適に使用可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る銅合金は、Ｃｕ−Ｚｎ系合金をベースとし、Ｓｎを適量添加し、最適に制御したＦｅとＮｉならびにＰを添加することにより、種々の特性を改善したものである。この場合、Ｓｎは強度向上に、また結晶粒度の適正化は、曲げ加工性の改善に寄与する。
【００２４】
本発明に係る銅合金において、Ｚｎは打抜加工時のバリの発生やリードの捩じれを極めて少なくし、金型摩耗性を低減させて打抜加工性を向上させるという作用を示す。Ｚｎの含有量を５ｗｔ％以上３５ｗｔ％未満に規定する理由は、５ｗｔ％未満ではその添加効果が十分に得られず、３５ｗｔ％以上では導電率の低下が著しくなるためである。
【００２５】
Ｓｎは、強度向上、耐応力腐食割れ性改善に寄与する。その含有量を０．１〜３ｗｔ％に規定する理由は、０．１ｗｔ％未満ではその添加効果が乏しく、３ｗｔ％を超えると導電性および熱間加工性が低下するためである。
【００２６】
ＦｅとＮｉ、ならびにＰは、最適な熱処理を行うことでマトリックス中に析出を起こす元素である。特に、その添加比を原子量比（Ｆｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、あるいは（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ）で０．２〜３と制御することにより、強度向上に寄与するＦｅ−Ｐ、Ｎｉ−Ｐ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｐの金属間化合物を積極的に形成するためである。これらの金属間化合物は、再結晶を抑制すると共に、添加されたＳｎと相乗効果を発揮して耐熱性を向上させ、応力緩和特性や応力腐食割れ特性を改善する効果も担っている。
【００２７】
なお、析出しないで固溶状態にあるＦｅ、Ｎｉ、Ｐも固溶強化に寄与し、さらに応力緩和特性や応力腐食割れの感受性を下げる効果や、優れた耐熱性を発揮する。また、Ｆｅ＋Ｐ、Ｎｉ＋Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐが０．０５ｗｔ％未満では、その添加効果が十分に得られず、２ｗｔ％を超えると溶解時に晶出し、最適な析出状態が得られない。
【００２８】
また、添加量を規定量以上にした場合には、凝固時に約１０μｍ以上の粗大なＦｅ−Ｐ、Ｎｉ−Ｐ、 Ｆｅ−Ｎｉ−Ｐの金属間化合物が晶出し、熱間ならびに冷間加工が困難な材料となる。
【００２９】
本発明に係る銅合金において、結晶粒度を３５μｍ以下に規定する理由は、結晶粒度が３５μｍを超えた場合、その曲げ加工性が十分に得られないためである。なお、本発明において、結晶粒度はＪＩＳ−Ｈ０５０１に準じて決定される。
【００３０】
請求項２、４、６に記載の発明に係る銅合金において、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、Ｓｒ、ＭＭ （ミッシュメタル）の添加は、打抜加工性の向上に寄与する。これら元素は母相に固溶せず、プレス加工の破断点として機能する。これら元素の１種又は２種以上の含有量を総計で０．００１〜０．１ｗｔ％に規定する理由は、０．００１ｗｔ％未満ではその添加効果が十分に得られず、０．１ｗｔ％を超えると熱間加工性が低下するためである。
【００３１】
また、本発明に係る銅合金において、耐熱性を向上させるため、析出物サイズを０．２μｍ未満に規定している。０．２μｍ以上の析出物は、母相との整合性を失い、転位移動の障害とならず、耐熱性を向上させる作用が低い。
【００３２】
【実施例】
次に、本発明の実施例を示し、本発明について具体的に説明する。
【００３３】
（実施例１）
下記表１に示す組成の合金（Ｎｏ．１〜２０）を高周波溶解炉により溶解し、これを６℃／秒の冷却速度で鋳造して、厚さ３０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの鋳塊を得た。この鋳塊を８００℃で熱間圧延し、厚さ１２ｍｍの熱間圧延材にした。次に、この熱間圧延材を厚さ８ｍｍに両面面削して酸化皮膜を除去し、次いで、厚さ１．２ｍｍに冷間圧延したのち、不活性ガス雰囲気中で８００℃で１時間の中間熱処理を行った。その後、厚さ０．５ｍｍの板材に冷間圧延した後、析出処理として５５０℃で１時間の時効熱処理を行い、次いで冷間圧延し、０．１５ｍｍの板材に仕上げ圧延した。
【００３４】
（比較例１）
下記表２に示す組成の合金（Ｎｏ．２１〜３０）を実施例１と同じ方法により板材に加工した。
【００３５】
（実施例２）
下記表３に示す組成の合金（Ｎｏ．３１〜５０）を高周波溶解炉により溶解し、これを６℃／秒の冷却速度で鋳造して、厚さ３０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの鋳塊を得た。この鋳塊を８００℃で熱間圧延し、厚さ１２ｍｍの熱間圧延材にした。次に、この熱間圧延材を厚さ８ｍｍに両面面削して酸化皮膜を除去し、次いで、厚さ１．２ｍｍに冷間圧延したのち、不活性ガス雰囲気中で８００℃で１時間の中間熱処理を行った。その後、厚さ０．５ｍｍの板材に冷間圧延した後、析出処理として５５０℃で１時間の時効熱処理を行い、次いで冷間圧延し、０．１５ｍｍの板材に仕上げ圧延した。
【００３６】
（比較例２）
下記表４に示す組成の合金（Ｎｏ．５１〜６０）を実施例２と同じ方法により板材に加工した。
【００３７】
（実施例３）
下記表５に示す組成の合金（Ｎｏ．６１〜８０）を高周波溶解炉により溶解し、これを６℃／秒の冷却速度で鋳造して、厚さ３０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの鋳塊を得た。この鋳塊を８００℃で熱間圧延し、厚さ１２ｍｍの熱間圧延材にした。次に、この熱間圧延材を厚さ８ｍｍに両面面削して酸化皮膜を除去し、次いで、厚さ１．２ｍｍに冷間圧延したのち、不活性ガス雰囲気中で８００℃で１時間の中間熱処理を行った。その後、厚さ０．５ｍｍの板材に冷間圧延した後、析出処理として５５０℃で１時間の時効熱処理を行い、次いで冷間圧延し、０．１５ｍｍの板材に仕上げ圧延した。
【００３８】
（比較例３）
下記表６に示す組成の合金（Ｎｏ．８１〜９０）を実施例１と同じ方法により板材に加工した。
【００３９】
（実施例４）
以上のようにして得られた各々の板材試料について、（１）加工性、（２）結晶粒度、（３）打抜加工性（プレス加工性）、（４）応力緩和特性（ＳＲ）、（５）応力腐食割れ特性（ＳＣＣ）、（６）耐熱性を下記方法により調べた。
【００４０】
（１）加工性：熱間加工と冷間加工の工程中に割れを起こした材料は×とし、耳割れを起こした材料は△とし、目的の板材が取得できた材料は○とした。
【００４１】
（２）結晶粒度：結晶組織を光学顕微鏡（２００倍）により観察し、ＪＩＳ−Ｈ０５０１の切断法に準じて測定した。
【００４２】
（３）曲げ加工性：板材を幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ（長さ方向と圧延方向が平行）に切出し、これに曲げ半径０．１ｍｍでＷ曲げし、曲げ部における割れの有無を５０倍の光学顕微鏡で目視観察した。割れおよび肌荒れの無いものを○、肌荒れが生じたものを△、割れが生じたものを×と評価した。
【００４３】
（４）プレス加工性
板材にＳＫＤ１１製金型で１ｍｍ×５ｍｍの角穴を開け、５００１回目から１００００回目までの打抜分からサンプルを２０個無作為に抽出し、サンプルの厚さｂに対する破断部割合（ａ／ｂ）×１００％を求めた。この破断部割合は、打抜加工性の目安の一つとされ、この割合が大きい程、打抜加工性は良好であり、打抜での歩留まりが高く、かつ加工が精密に行えると評価される。
【００４４】
（５）応力緩和特性（ＲＳ）：日本電子材料工業会標準規格ＥＭＡＳ−３００３に準じて、１５０℃、１０００時間の条件で測定した。片持ち張り法を採用し、初期応力として０．２％耐力の８０％を負荷した。その模式図を図５に示す。この試験は、端子材などに用いたときに、長時間一定歪みのもとでの応力変化を調べるものであり、緩和率が小さい合金ほど良好と見なされる。
【００４５】
（６）耐応力腐食割れ性（ＳＣＣ）：３％ＮＨ3 （アンモニア）ガス中で幅１０ｍｍ×長さ１５０ｍｍの試験片（ｎ＝３）に荷重２００Ｎをかけて放置し、この試験片の破断時間を測定した。破断時間が長いほど感受性が低いことになる。なお、試験結果はｎ＝３の平均値を示し、最長試験時間は４８０時間としたため、この時間で破断しなかった材料には↑を付けた。
【００４６】
（７）耐熱性：板材を不活性ガス雰囲気中、４００℃で３００秒と１８００秒焼鈍し、次いで湿式研磨により鏡面に仕上げて、硬度測定を行った。３００秒の加熱時間はリードフレームの歪み取り焼鈍を想定し、１８００秒の加熱時間は電子機器用のコネクタ等の使用を想定した場合の耐熱性の評価で軟化特性を調査するためである。硬度測定は、焼鈍後材と加工まま材（ＡＳ）をＪＩＳ・Ｚ・２２４４に準じて荷重３００ｇｆで測定した。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】
【表５】
【００５２】
【表６】
【００５３】
以下に、上記表１〜表６を参照して、実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、ならびに実施例３と比較例３との比較について説明する。
【００５４】
加工性を比較すると、実施例１、２、３では、いずれの合金も目的の板材に加工できたが、比較例のうち、Ｚｎ添加量の高いＮｏ．２２、Ｎｏ．５２、Ｎｏ．８２と、Ｐｂ濃度の高いＮｏ．３０、Ｎｏ．６０、Ｎｏ．９０では割れが生じた。
【００５５】
また、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量が規定量より高いＮｏ．２６、Ｎｏ．５６、Ｎｏ．８６では、晶出物が多く，それらが起点となった表面割れが発生した。
【００５６】
また、Ｆｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を規定以上にしたＮｏ．２８、Ｎｏ．５８、Ｎｏ．８８では、走査型電子顕微鏡による観察から、熱処理時に粗大なＦｅ−ＰとＮｉ−Ｐが見つかり、冷間加工性が低下した．
粒径の測定結果では、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御した実施例１、２、３では、３５μｍ以下になっているが、比較例の中には３５μｍ以上の材料がある。
【００５７】
曲げ加工性の調査から、粒径の調査で３５μｍ以下の材料に比べ、３５μｍ以上の材料は、曲げ加工により割れが発生し、曲げ加工性が悪いことが分かる。
【００５８】
プレス加工性を調査したところ、請求項２、４、６の元素を規定量含んだ合金のプレス加工性は良好(破断部の割合いが高い)であるが、規定量に満たないＮｏ．２９、Ｎｏ．５９、Ｎｏ．８９のプレス性は、他の結果に比べて悪い。
【００５９】
応力緩和試験（ＲＳ）は、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御し、粒径を３５μｍ以下にした実施例１、２、３に比べ、比較例では緩和率が高い。
【００６０】
応力腐食割れ試験（ＳＣＣ）を評価した結果、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御した材料では、全く否感受性であるのに対し、比較例の中では感受性の高い合金もある。
【００６１】
なお，比較例中のＮｏ．２２、Ｎｏ．５２、Ｎｏ．８２は、Ｚｎ量が高く、従来数時間で破断する合金であるが、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御したところ、約１／２〜１／３倍にその感受性が低下した．耐熱性の３００秒の評価では、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御した合金は、硬度低下量が小さいが、制御されていない合金（Ｎｏ．２５〜２８、Ｎｏ．５５〜５８、Ｎｏ．８５〜８８）では、硬度が約２／３に低下している。
【００６２】
また、１８００秒では、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御した合金は軟化しにくいが、制御されていない合金（Ｎｏ．２５〜２８、Ｎｏ．５５〜５８、Ｎｏ．８５〜８８）は軟化が早い。
【００６３】
（実施例５）
析出物のサイズは、 Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御するだけでは制御できない。これには、析出のための熱処理条件を制御する必要がある。実施例１〜３と比較例１〜３では、析出熱処理条件を５５０℃で１時間としているが、これは予備実験として実施例中のＮｏ．１、Ｎｏ．３１、Ｎｏ．６１の合金を時効熱処理温度として、４００℃、４５０℃、５００℃、５５０℃、６００℃、６５０℃、７００℃で１時間の熱処理温度を変えた板材を作製し、その板材を機械研磨により約０．１ｍｍに薄くした後、電解研磨を行って透過型電子顕微鏡用薄膜を作成し、透過型電子顕微鏡を用いて明視野観察して、×１００００倍で３視野中に観察された析出物の大きさを測定して算術平均したところ、５５０℃の熱処理温度では2μm以上の析出物は観察されなかったためである。
【００６４】
そこで，析出物のサイズと引張強度、応力緩和特性、応力腐食割れ性、半軟化温度(２５０〜５００℃）まで２５℃毎に１時間の熱処理を行い、硬度を調べた結果、冷間加工まま材の約半分の硬度に低下した時の温度）との関係を明確にするため、予備実験で得られた析出物の平均サイズと引張強度、応力緩和特性、応力腐食割れ性、半軟化温度とを対応させた結果を図１、図２、図３、図４に示す。
【００６５】
図１は、強度と析出物のサイズの関係を示す図であるが、明らかに０．２μｍ以上の析出物の場合、強度は６００ＭＰａ以上を示さず、析出物の大きさを制御することが明確になっている。
【００６６】
図２は、応力緩和特性と析出物のサイズの関係を示す図であるが、明らかに０．２μｍ以上の析出物の場合、応力緩和率が早く緩和される傾向が示されており、析出物の大きさを制御することが明確になっている。
【００６７】
図３は、耐応力腐食割れ性と析出物のサイズの関係を示した図であるが、明らかに０．２μｍ以上の析出物の場合、短時間に応力腐食割れを起こす傾向が示されており、析出物の大きさを制御することが明確になっている。
【００６８】
図4は、半軟化温度と析出物のサイズの関係を示す図であるが、明らかに０．２μｍ以上の析出物の場合、半軟化温度が低い傾向が示されており、析出物の大きさを制御することが明確になっている。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の半導体リードフレーム用銅合金は、打抜加工法に優れているＣｕ−Ｚｎ合金をベースとし、これにＳｎと原子量比を制御したＰ、Ｆｅおよび／またはＮｉを適量添加し、これらの相乗効果によって結晶粒度の制御、応力緩和特性の向上、耐応力腐食割れ性、耐熱性などを改善したものであり、強度、導電性、曲げ加工性、打抜加工性、応力緩和特性、耐応力腐食割れ性、製造加工性、高温特性などに優れ、工業上顕著な効果を奏する。
【００７０】
また、本発明の銅合金は、電気電子機器及び車載用端子・コネクターあるいはリレースイッチ等の電子部品端子材にも好適に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】強度と析出物のサイズの関係を示す特性図。
【図２】応力緩和特性と析出物のサイズの関係を示す特性図。
【図３】耐応力腐食割れ性と析出物のサイズの関係を示した特性図。
【図４】半軟化温度と析出物のサイズの関係を示す特性図。
【図５】応力緩和測定方法を示す模式図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子電気機器用のリードフレームおよびリード材、コネクタ、端子材などに使用される安価で好適な銅合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的に電気電子機器用材料としては、鉄系材料の他、電気伝導性および熱伝導性に優れているリン青銅、丹銅、黄銅等の銅系材料も広く用いられている。
【０００３】
一方、近年、電気電子機器の小型化、軽量化、更にこれに伴う高密度実装化に対する要求が高まり、これらに適用される銅系材料にも小型化、軽量化が求められている。従って、このような小型化、軽量化において、高度な寸法精度を確保するために、良好な成型加工性を有する材料が強く求められている。
【０００４】
成型法としては打抜加工法が主流であり、近年の技術革新により、多ピンまたはファインピッチのリードフレーム、ピン数は少ないが多列に加工するマトリックス状のリードフレームなどが打抜加工により製造されるようになり、材料の打抜加工性の重要性が増している。打抜加工はコスト的にも有利であり、Ｚｎを含む丹銅、黄銅は打抜加工性が良好で、リン青銅よりも金型摩耗が少ないという優れた特徴を持つ。
【０００５】
Ｓｎの添加は、固溶強化による強度の向上と曲げ性の改善につながるが、その過剰な添加は良好な導電性の阻害となる。
【０００６】
また、材料に、弾性歪の範囲内で、応力を負荷し、長時間保持した場合、塑性歪分が生じ、その分、弾性歪量が減少し、その結果、材料に実際に負荷されている応力が減少する現象を応力緩和と呼んでいるが、この緩和が起こることは、電子機器材料としては望ましくない。特に、Ｚｎを含む丹銅、黄銅はこの緩和が起こりやすいという特徴を持つ。
【０００７】
更に、引張応力のかかった状態で腐食性の環境におかれた場合に割れを起こす現象は、応力腐食割れと呼ばれているが、Ｚｎを含む丹銅、黄銅は、一般的に応力緩和に対する感受性が高い。
【０００８】
また、耐熱性の改善も大きな課題である。リードフレームへの加工成形後には、ＩＣチップならびに樹脂をマウントさせるが、その前処理として加工成形歪みを除去する目的で、短時間の熱処理を行う工程がある。この工程での熱処理による材料の軟化は、ＩＣチップや樹脂と材料との密着性が悪くなり、耐熱性が求められている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、安価で良好な打抜加工性を持つ電子電気用銅合金の開発が望まれている。しかしながら、上述のＣｕ−Ｚｎ合金は、強度が不足するという問題がある。強度の向上には、固溶強化と析出強化、ならびに粒径制御を行う手法が挙げられる。
【００１０】
固溶強化は、過剰な元素の添加を伴い、導電率を低下させるため、望ましくない。よって、析出強化に寄与する最適な元素を適切量添加し、かつ析出サイズを制御した粒子を析出させ、母相の再結晶を抑制して、粒径を制御する方法が最も効率的である。
【００１１】
本発明は、このような事情の下になされ、強度、導電性、曲げ加工性、打抜プレス加工性などに優れ、さらに応力緩和の軟化特性が小さく、かつ応力腐食割れの感受性が低く、耐熱性を向上させた半導体リードフレーム用銅合金を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述のように、Ｃｕ−Ｚｎ合金の強度向上のためには、析出強化に寄与する最適な元素を適切量添加し、かつ析出サイズを制御した粒子を析出させ、母相の再結晶を抑制して、粒径を制御する方法が最も効率的であることを見出だした。本発明は、このような知見に基づいてなされ、制御された原子比でＰとともに、Ｆｅおよび／またはＮｉを添加し、粒径の制御ならびに上記性能を向上させるものである。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載の発明は、Ｚｎを５ｗｔ以上で３５ｗｔ％未満、Ｓｎを０．１〜３ｗｔ％、ＦｅとＰの合計を０．０５〜２ｗｔ％含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなる銅合金であって、ＦｅとＰの原子量比（Ｆｅ／Ｐ）が０．２〜３であり、粒径が３５μｍ以下に制御され、０．２μｍ未満のＦｅ−Ｐ化合物が均一に分散していることを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金を提供する。
【００１４】
かかる発明は、結晶粒径を３５μｍ以下に制御することで、曲げ加工性を改善し、更に、ＦｅとＰとの添加比を制御することと、析出サイズを規定することの相乗効果により、応力緩和特性、耐応力腐食性、耐熱性の優れた半導体リードフレームを提供することが出来る。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、打ち抜きプレス加工性の改善を目的に、請求項１に記載の合金に対し、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｒおよびＭＭ（Ｓｅを多く含むミッシュメタル）よりなる群より選ばれた１種又は２種以上を総計で０．００１〜０．１ｗｔ％を更に含むことを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金を提供する。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、Ｚｎを５ｗｔ％以上で３５ｗｔ％未満、Ｓｎを０．１〜３ｗｔ％、ＮｉとＰの合計を０．０５〜２ｗｔ％含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなる銅合金であって、ＮｉとＰの原子量比（Ｎｉ／Ｐ）が０．２〜３であり、粒径が３５μｍ以下に制御され、０．２μｍ未満のＮｉ−Ｐ化合物が均一に分散していることを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金を提供する。
【００１７】
かかる発明は、結晶粒径を３５μｍ以下に制御することで、曲げ加工性を改善し、更に、ＮｉとＰとの添加比を制御することと、析出サイズを規定することの相乗効果により、応力緩和特性、耐応力腐食性、耐熱性の優れた半導体リードフレームを提供することが出来る。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、打ち抜きプレス加工性の改善を目的に、請求項３に記載の合金に対し、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｒおよびＭＭ（Ｓｅを多く含むミッシュメタル）よりなる群より選ばれた１種又は２種以上を総計で０．００１〜０．１ｗｔ％を更に含むことを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金を提供する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、Ｚｎを５ｗｔ％以上で３５ｗｔ％未満、Ｓｎを０．１〜３ｗｔ％、ＦｅとＮｉとＰの合計を０．０５〜２ｗｔ％含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなる銅合金であって、ＦｅおよびＮｉとＰの原子量比（Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ）が０．２〜３であり、粒径が３５μｍ以下に制御され、０．２μｍ未満のＦｅ−Ｐ化合物、Ｎｉ−Ｐ化合物、またはＦｅ−Ｎｉ−Ｐ化合物が均一に分散していることを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金を提供する。
【００２０】
かかる発明は、結晶粒径を３５μｍ以下に制御することで、曲げ加工性を改善し、更に、ＦｅとＰとの添加比を制御することと、析出サイズを規定することの相乗効果により、応力緩和特性、耐応力腐食性、耐熱性の優れた半導体リードフレームを提供することが出来る。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、打ち抜きプレス加工性の改善を目的に、請求項５に記載の合金に対し、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｒおよびＭＭ（Ｃｅを多く含むミッシュメタル）よりなる群より選ばれた１種又は２種以上を総計で０．００１〜０．１ｗｔ％を更に含むことを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金を提供する。
【００２２】
以上のように構成される本発明の半導体リードフレーム用銅合金は、半導体リードフレーム用に限らず、電気電気機器及び車載用端子・コネクターあるいはリレースイッチ等の電子部品端子材にも好適に使用可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る銅合金は、Ｃｕ−Ｚｎ系合金をベースとし、Ｓｎを適量添加し、最適に制御したＦｅとＮｉならびにＰを添加することにより、種々の特性を改善したものである。この場合、Ｓｎは強度向上に、また結晶粒度の適正化は、曲げ加工性の改善に寄与する。
【００２４】
本発明に係る銅合金において、Ｚｎは打抜加工時のバリの発生やリードの捩じれを極めて少なくし、金型摩耗性を低減させて打抜加工性を向上させるという作用を示す。Ｚｎの含有量を５ｗｔ％以上３５ｗｔ％未満に規定する理由は、５ｗｔ％未満ではその添加効果が十分に得られず、３５ｗｔ％以上では導電率の低下が著しくなるためである。
【００２５】
Ｓｎは、強度向上、耐応力腐食割れ性改善に寄与する。その含有量を０．１〜３ｗｔ％に規定する理由は、０．１ｗｔ％未満ではその添加効果が乏しく、３ｗｔ％を超えると導電性および熱間加工性が低下するためである。
【００２６】
ＦｅとＮｉ、ならびにＰは、最適な熱処理を行うことでマトリックス中に析出を起こす元素である。特に、その添加比を原子量比（Ｆｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、あるいは（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ）で０．２〜３と制御することにより、強度向上に寄与するＦｅ−Ｐ、Ｎｉ−Ｐ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｐの金属間化合物を積極的に形成するためである。これらの金属間化合物は、再結晶を抑制すると共に、添加されたＳｎと相乗効果を発揮して耐熱性を向上させ、応力緩和特性や応力腐食割れ特性を改善する効果も担っている。
【００２７】
なお、析出しないで固溶状態にあるＦｅ、Ｎｉ、Ｐも固溶強化に寄与し、さらに応力緩和特性や応力腐食割れの感受性を下げる効果や、優れた耐熱性を発揮する。また、Ｆｅ＋Ｐ、Ｎｉ＋Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐが０．０５ｗｔ％未満では、その添加効果が十分に得られず、２ｗｔ％を超えると溶解時に晶出し、最適な析出状態が得られない。
【００２８】
また、添加量を規定量以上にした場合には、凝固時に約１０μｍ以上の粗大なＦｅ−Ｐ、Ｎｉ−Ｐ、 Ｆｅ−Ｎｉ−Ｐの金属間化合物が晶出し、熱間ならびに冷間加工が困難な材料となる。
【００２９】
本発明に係る銅合金において、結晶粒度を３５μｍ以下に規定する理由は、結晶粒度が３５μｍを超えた場合、その曲げ加工性が十分に得られないためである。なお、本発明において、結晶粒度はＪＩＳ−Ｈ０５０１に準じて決定される。
【００３０】
請求項２、４、６に記載の発明に係る銅合金において、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、Ｓｒ、ＭＭ （ミッシュメタル）の添加は、打抜加工性の向上に寄与する。これら元素は母相に固溶せず、プレス加工の破断点として機能する。これら元素の１種又は２種以上の含有量を総計で０．００１〜０．１ｗｔ％に規定する理由は、０．００１ｗｔ％未満ではその添加効果が十分に得られず、０．１ｗｔ％を超えると熱間加工性が低下するためである。
【００３１】
また、本発明に係る銅合金において、耐熱性を向上させるため、析出物サイズを０．２μｍ未満に規定している。０．２μｍ以上の析出物は、母相との整合性を失い、転位移動の障害とならず、耐熱性を向上させる作用が低い。
【００３２】
【実施例】
次に、本発明の実施例を示し、本発明について具体的に説明する。
【００３３】
（実施例１）
下記表１に示す組成の合金（Ｎｏ．１〜２０）を高周波溶解炉により溶解し、これを６℃／秒の冷却速度で鋳造して、厚さ３０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの鋳塊を得た。この鋳塊を８００℃で熱間圧延し、厚さ１２ｍｍの熱間圧延材にした。次に、この熱間圧延材を厚さ８ｍｍに両面面削して酸化皮膜を除去し、次いで、厚さ１．２ｍｍに冷間圧延したのち、不活性ガス雰囲気中で８００℃で１時間の中間熱処理を行った。その後、厚さ０．５ｍｍの板材に冷間圧延した後、析出処理として５５０℃で１時間の時効熱処理を行い、次いで冷間圧延し、０．１５ｍｍの板材に仕上げ圧延した。
【００３４】
（比較例１）
下記表２に示す組成の合金（Ｎｏ．２１〜３０）を実施例１と同じ方法により板材に加工した。
【００３５】
（実施例２）
下記表３に示す組成の合金（Ｎｏ．３１〜５０）を高周波溶解炉により溶解し、これを６℃／秒の冷却速度で鋳造して、厚さ３０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの鋳塊を得た。この鋳塊を８００℃で熱間圧延し、厚さ１２ｍｍの熱間圧延材にした。次に、この熱間圧延材を厚さ８ｍｍに両面面削して酸化皮膜を除去し、次いで、厚さ１．２ｍｍに冷間圧延したのち、不活性ガス雰囲気中で８００℃で１時間の中間熱処理を行った。その後、厚さ０．５ｍｍの板材に冷間圧延した後、析出処理として５５０℃で１時間の時効熱処理を行い、次いで冷間圧延し、０．１５ｍｍの板材に仕上げ圧延した。
【００３６】
（比較例２）
下記表４に示す組成の合金（Ｎｏ．５１〜６０）を実施例２と同じ方法により板材に加工した。
【００３７】
（実施例３）
下記表５に示す組成の合金（Ｎｏ．６１〜８０）を高周波溶解炉により溶解し、これを６℃／秒の冷却速度で鋳造して、厚さ３０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの鋳塊を得た。この鋳塊を８００℃で熱間圧延し、厚さ１２ｍｍの熱間圧延材にした。次に、この熱間圧延材を厚さ８ｍｍに両面面削して酸化皮膜を除去し、次いで、厚さ１．２ｍｍに冷間圧延したのち、不活性ガス雰囲気中で８００℃で１時間の中間熱処理を行った。その後、厚さ０．５ｍｍの板材に冷間圧延した後、析出処理として５５０℃で１時間の時効熱処理を行い、次いで冷間圧延し、０．１５ｍｍの板材に仕上げ圧延した。
【００３８】
（比較例３）
下記表６に示す組成の合金（Ｎｏ．８１〜９０）を実施例１と同じ方法により板材に加工した。
【００３９】
（実施例４）
以上のようにして得られた各々の板材試料について、（１）加工性、（２）結晶粒度、（３）打抜加工性（プレス加工性）、（４）応力緩和特性（ＳＲ）、（５）応力腐食割れ特性（ＳＣＣ）、（６）耐熱性を下記方法により調べた。
【００４０】
（１）加工性：熱間加工と冷間加工の工程中に割れを起こした材料は×とし、耳割れを起こした材料は△とし、目的の板材が取得できた材料は○とした。
【００４１】
（２）結晶粒度：結晶組織を光学顕微鏡（２００倍）により観察し、ＪＩＳ−Ｈ０５０１の切断法に準じて測定した。
【００４２】
（３）曲げ加工性：板材を幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ（長さ方向と圧延方向が平行）に切出し、これに曲げ半径０．１ｍｍでＷ曲げし、曲げ部における割れの有無を５０倍の光学顕微鏡で目視観察した。割れおよび肌荒れの無いものを○、肌荒れが生じたものを△、割れが生じたものを×と評価した。
【００４３】
（４）プレス加工性
板材にＳＫＤ１１製金型で１ｍｍ×５ｍｍの角穴を開け、５００１回目から１００００回目までの打抜分からサンプルを２０個無作為に抽出し、サンプルの厚さｂに対する破断部割合（ａ／ｂ）×１００％を求めた。この破断部割合は、打抜加工性の目安の一つとされ、この割合が大きい程、打抜加工性は良好であり、打抜での歩留まりが高く、かつ加工が精密に行えると評価される。
【００４４】
（５）応力緩和特性（ＲＳ）：日本電子材料工業会標準規格ＥＭＡＳ−３００３に準じて、１５０℃、１０００時間の条件で測定した。片持ち張り法を採用し、初期応力として０．２％耐力の８０％を負荷した。その模式図を図５に示す。この試験は、端子材などに用いたときに、長時間一定歪みのもとでの応力変化を調べるものであり、緩和率が小さい合金ほど良好と見なされる。
【００４５】
（６）耐応力腐食割れ性（ＳＣＣ）：３％ＮＨ3 （アンモニア）ガス中で幅１０ｍｍ×長さ１５０ｍｍの試験片（ｎ＝３）に荷重２００Ｎをかけて放置し、この試験片の破断時間を測定した。破断時間が長いほど感受性が低いことになる。なお、試験結果はｎ＝３の平均値を示し、最長試験時間は４８０時間としたため、この時間で破断しなかった材料には↑を付けた。
【００４６】
（７）耐熱性：板材を不活性ガス雰囲気中、４００℃で３００秒と１８００秒焼鈍し、次いで湿式研磨により鏡面に仕上げて、硬度測定を行った。３００秒の加熱時間はリードフレームの歪み取り焼鈍を想定し、１８００秒の加熱時間は電子機器用のコネクタ等の使用を想定した場合の耐熱性の評価で軟化特性を調査するためである。硬度測定は、焼鈍後材と加工まま材（ＡＳ）をＪＩＳ・Ｚ・２２４４に準じて荷重３００ｇｆで測定した。
【００４７】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
以下に、上記表１〜表６を参照して、実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、ならびに実施例３と比較例３との比較について説明する。
【００５４】
加工性を比較すると、実施例１、２、３では、いずれの合金も目的の板材に加工できたが、比較例のうち、Ｚｎ添加量の高いＮｏ．２２、Ｎｏ．５２、Ｎｏ．８２と、Ｐｂ濃度の高いＮｏ．３０、Ｎｏ．６０、Ｎｏ．９０では割れが生じた。
【００５５】
また、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量が規定量より高いＮｏ．２６、Ｎｏ．５６、Ｎｏ．８６では、晶出物が多く，それらが起点となった表面割れが発生した。
【００５６】
また、Ｆｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を規定以上にしたＮｏ．２８、Ｎｏ．５８、Ｎｏ．８８では、走査型電子顕微鏡による観察から、熱処理時に粗大なＦｅ−ＰとＮｉ−Ｐが見つかり、冷間加工性が低下した．
粒径の測定結果では、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御した実施例１、２、３では、３５μｍ以下になっているが、比較例の中には３５μｍ以上の材料がある。
【００５７】
曲げ加工性の調査から、粒径の調査で３５μｍ以下の材料に比べ、３５μｍ以上の材料は、曲げ加工により割れが発生し、曲げ加工性が悪いことが分かる。
【００５８】
プレス加工性を調査したところ、請求項２、４、６の元素を規定量含んだ合金のプレス加工性は良好(破断部の割合いが高い)であるが、規定量に満たないＮｏ．２９、Ｎｏ．５９、Ｎｏ．８９のプレス性は、他の結果に比べて悪い。
【００５９】
応力緩和試験（ＲＳ）は、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御し、粒径を３５μｍ以下にした実施例１、２、３に比べ、比較例では緩和率が高い。
【００６０】
応力腐食割れ試験（ＳＣＣ）を評価した結果、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御した材料では、全く否感受性であるのに対し、比較例の中では感受性の高い合金もある。
【００６１】
なお，比較例中のＮｏ．２２、Ｎｏ．５２、Ｎｏ．８２は、Ｚｎ量が高く、従来数時間で破断する合金であるが、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御したところ、約１／２〜１／３倍にその感受性が低下した．耐熱性の３００秒の評価では、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御した合金は、硬度低下量が小さいが、制御されていない合金（Ｎｏ．２５〜２８、Ｎｏ．５５〜５８、Ｎｏ．８５〜８８）では、硬度が約２／３に低下している。
【００６２】
また、１８００秒では、Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御した合金は軟化しにくいが、制御されていない合金（Ｎｏ．２５〜２８、Ｎｏ．５５〜５８、Ｎｏ．８５〜８８）は軟化が早い。
【００６３】
（実施例５）
析出物のサイズは、 Ｆｅ＋Ｐ量、Ｎｉ＋Ｐ量、Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｐ量、ならびにＦｅ／Ｐ、Ｎｉ／Ｐ、Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ比を制御するだけでは制御できない。これには、析出のための熱処理条件を制御する必要がある。実施例１〜３と比較例１〜３では、析出熱処理条件を５５０℃で１時間としているが、これは予備実験として実施例中のＮｏ．１、Ｎｏ．３１、Ｎｏ．６１の合金を時効熱処理温度として、４００℃、４５０℃、５００℃、５５０℃、６００℃、６５０℃、７００℃で１時間の熱処理温度を変えた板材を作製し、その板材を機械研磨により約０．１ｍｍに薄くした後、電解研磨を行って透過型電子顕微鏡用薄膜を作成し、透過型電子顕微鏡を用いて明視野観察して、×１００００倍で３視野中に観察された析出物の大きさを測定して算術平均したところ、５５０℃の熱処理温度では2μm以上の析出物は観察されなかったためである。
【００６４】
そこで，析出物のサイズと引張強度、応力緩和特性、応力腐食割れ性、半軟化温度(２５０〜５００℃）まで２５℃毎に１時間の熱処理を行い、硬度を調べた結果、冷間加工まま材の約半分の硬度に低下した時の温度）との関係を明確にするため、予備実験で得られた析出物の平均サイズと引張強度、応力緩和特性、応力腐食割れ性、半軟化温度とを対応させた結果を図１、図２、図３、図４に示す。
【００６５】
図１は、強度と析出物のサイズの関係を示す図であるが、明らかに０．２μｍ以上の析出物の場合、強度は６００ＭＰａ以上を示さず、析出物の大きさを制御することが明確になっている。
【００６６】
図２は、応力緩和特性と析出物のサイズの関係を示す図であるが、明らかに０．２μｍ以上の析出物の場合、応力緩和率が早く緩和される傾向が示されており、析出物の大きさを制御することが明確になっている。
【００６７】
図３は、耐応力腐食割れ性と析出物のサイズの関係を示した図であるが、明らかに０．２μｍ以上の析出物の場合、短時間に応力腐食割れを起こす傾向が示されており、析出物の大きさを制御することが明確になっている。
【００６８】
図4は、半軟化温度と析出物のサイズの関係を示す図であるが、明らかに０．２μｍ以上の析出物の場合、半軟化温度が低い傾向が示されており、析出物の大きさを制御することが明確になっている。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の半導体リードフレーム用銅合金は、打抜加工法に優れているＣｕ−Ｚｎ合金をベースとし、これにＳｎと原子量比を制御したＰ、Ｆｅおよび／またはＮｉを適量添加し、これらの相乗効果によって結晶粒度の制御、応力緩和特性の向上、耐応力腐食割れ性、耐熱性などを改善したものであり、強度、導電性、曲げ加工性、打抜加工性、応力緩和特性、耐応力腐食割れ性、製造加工性、高温特性などに優れ、工業上顕著な効果を奏する。
【００７０】
また、本発明の銅合金は、電気電子機器及び車載用端子・コネクターあるいはリレースイッチ等の電子部品端子材にも好適に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】強度と析出物のサイズの関係を示す特性図。
【図２】応力緩和特性と析出物のサイズの関係を示す特性図。
【図３】耐応力腐食割れ性と析出物のサイズの関係を示した特性図。
【図４】半軟化温度と析出物のサイズの関係を示す特性図。
【図５】応力緩和測定方法を示す模式図。
Claims (6)
- Ｚｎを５ｗｔ以上で３５ｗｔ％未満、Ｓｎを０．１〜３ｗｔ％、ＦｅとＰの合計を０．０５〜２ｗｔ％含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなる銅合金であって、ＦｅとＰの原子量比（Ｆｅ／Ｐ）が０．２〜３であり、粒径が３５μｍ以下に制御され、０．２μｍ未満のＦｅ−Ｐ化合物が均一に分散していることを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金。
- Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｒおよびＭＭ（Ｓｅを多く含むミッシュメタル）よりなる群より選ばれた１種又は２種以上を総計で０．００１〜０．１ｗｔ％を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体リードフレーム用銅合金。
- Ｚｎを５ｗｔ％以上で３５ｗｔ％未満、Ｓｎを０．１〜３ｗｔ％、ＮｉとＰの合計を０．０５〜２ｗｔ％含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなる銅合金であって、ＮｉとＰの原子量比（Ｎｉ／Ｐ）が０．２〜３であり、粒径が３５μｍ以下に制御され、０．２μｍ未満のＮｉ−Ｐ化合物が均一に分散していることを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金。
- Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｒおよびＭＭ（Ｓｅを多く含むミッシュメタル）よりなる群より選ばれた１種又は２種以上を総計で０．００１〜０．１ｗｔ％を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体リードフレーム用銅合金。
- Ｚｎを５ｗｔ％以上で３５ｗｔ％未満、Ｓｎを０．１〜３ｗｔ％、ＦｅとＮｉとＰの合計を０．０５〜２ｗｔ％含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなる銅合金であって、ＦｅおよびＮｉとＰの原子量比（Ｆｅ＋Ｎｉ／Ｐ）が０．２〜３であり、粒径が３５μｍ以下に制御され、０．２μｍ未満のＦｅ−Ｐ化合物、Ｎｉ−Ｐ化合物、またはＦｅ−Ｎｉ−Ｐ化合物が均一に分散していることを特徴とする半導体リードフレーム用銅合金。
- Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃａ、ＳｒおよびＭＭ（Ｃｅを多く含むミッシュメタル）よりなる群より選ばれた１種又は２種以上を総計で０．００１〜０．１ｗｔ％を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の半導体リードフレーム用銅合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35288698A JP3717321B2 (ja) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | 半導体リードフレーム用銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35288698A JP3717321B2 (ja) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | 半導体リードフレーム用銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000178670A JP2000178670A (ja) | 2000-06-27 |
| JP3717321B2 true JP3717321B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=18427133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35288698A Expired - Fee Related JP3717321B2 (ja) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | 半導体リードフレーム用銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3717321B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013103149A1 (ja) | 2012-01-06 | 2013-07-11 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用銅合金の製造方法、電子・電気機器用導電部品および端子 |
| WO2014103409A1 (ja) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| WO2014104198A1 (ja) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| WO2014104130A1 (ja) | 2012-12-26 | 2014-07-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| WO2014109083A1 (ja) | 2013-01-09 | 2014-07-17 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用銅合金の製造方法、電子・電気機器用導電部品および端子 |
| WO2014115353A1 (ja) | 2013-01-28 | 2014-07-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| WO2014147861A1 (ja) | 2013-03-18 | 2014-09-25 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| WO2014147862A1 (ja) | 2013-03-18 | 2014-09-25 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| WO2015004940A1 (ja) | 2013-07-10 | 2015-01-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| WO2015004939A1 (ja) | 2013-07-10 | 2015-01-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| WO2021025071A1 (ja) | 2019-08-06 | 2021-02-11 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅合金板、めっき皮膜付銅合金板及びこれらの製造方法 |
| WO2024208089A1 (zh) | 2023-04-03 | 2024-10-10 | 凯美龙精密铜板带（河南）有限公司 | 一种铜合金及其制备方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4041803B2 (ja) * | 2004-01-23 | 2008-02-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 高強度高導電率銅合金 |
| US8715431B2 (en) | 2004-08-17 | 2014-05-06 | Kobe Steel, Ltd. | Copper alloy plate for electric and electronic parts having bending workability |
| KR101260911B1 (ko) | 2010-02-08 | 2013-05-06 | 주식회사 풍산 | 고강도, 고전도성을 갖는 동합금 및 그 제조방법 |
| EP2641292B1 (en) * | 2010-11-17 | 2019-06-19 | Luvata Appleton LLC | Alkaline collector anode |
| CN103781924B (zh) * | 2011-09-20 | 2015-11-25 | 三菱伸铜株式会社 | 铜合金板及铜合金板的制造方法 |
| JP2015034332A (ja) * | 2013-07-10 | 2015-02-19 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
-
1998
- 1998-12-11 JP JP35288698A patent/JP3717321B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8951369B2 (en) | 2012-01-06 | 2015-02-10 | Mitsubishi Materials Corporation | Copper alloy for electronic/electric device, copper alloy thin plate for electronic/electric device, method of producing copper alloy for electronic/electric device, conductive component for electronic/electric device and terminal |
| WO2013103149A1 (ja) | 2012-01-06 | 2013-07-11 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用銅合金の製造方法、電子・電気機器用導電部品および端子 |
| KR20150098625A (ko) | 2012-12-26 | 2015-08-28 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 전자ㆍ전기 기기용 구리 합금, 전자ㆍ전기 기기용 구리 합금 박판, 전자ㆍ전기 기기용 도전 부품 및 단자 |
| WO2014104130A1 (ja) | 2012-12-26 | 2014-07-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| US9653191B2 (en) | 2012-12-28 | 2017-05-16 | Mitsubishi Materials Corporation | Copper alloy for electric and electronic device, copper alloy sheet for electric and electronic device, conductive component for electric and electronic device, and terminal |
| WO2014103409A1 (ja) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| WO2014104198A1 (ja) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| KR20150099773A (ko) | 2012-12-28 | 2015-09-01 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 박판, 전자·전기 기기용 도전 부품 및 단자 |
| KR20150101455A (ko) | 2012-12-28 | 2015-09-03 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 박판, 전자·전기 기기용 도전 부품 및 단자 |
| WO2014109083A1 (ja) | 2013-01-09 | 2014-07-17 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用銅合金の製造方法、電子・電気機器用導電部品および端子 |
| WO2014115353A1 (ja) | 2013-01-28 | 2014-07-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| KR20150109378A (ko) | 2013-01-28 | 2015-10-01 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 박판, 전자·전기 기기용 도전 부품 및 단자 |
| KR20150129719A (ko) | 2013-03-18 | 2015-11-20 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 박판, 전자·전기 기기용 도전 부품 및 단자 |
| WO2014147861A1 (ja) | 2013-03-18 | 2014-09-25 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| WO2014147862A1 (ja) | 2013-03-18 | 2014-09-25 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| KR20150129780A (ko) | 2013-03-18 | 2015-11-20 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 박판, 전자·전기 기기용 도전 부품 및 단자 |
| WO2015004939A1 (ja) | 2013-07-10 | 2015-01-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| KR20160029033A (ko) | 2013-07-10 | 2016-03-14 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 박판, 전자·전기 기기용 도전 부품 및 단자 |
| WO2015004940A1 (ja) | 2013-07-10 | 2015-01-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| US10190194B2 (en) | 2013-07-10 | 2019-01-29 | Mitsubishi Materials Corporation | Copper alloy for electronic and electrical equipment, copper alloy thin sheet for electronic and electrical equipment, and conductive component for electronic and electrical equipment, terminal |
| WO2021025071A1 (ja) | 2019-08-06 | 2021-02-11 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅合金板、めっき皮膜付銅合金板及びこれらの製造方法 |
| KR20220041082A (ko) | 2019-08-06 | 2022-03-31 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 구리 합금판, 도금 피막이 형성된 구리 합금판 및 이것들의 제조 방법 |
| US11926889B2 (en) | 2019-08-06 | 2024-03-12 | Mitsubishi Materials Corporation | Copper alloy plate, copper alloy plate with plating film, and methods for producing these |
| WO2024208089A1 (zh) | 2023-04-03 | 2024-10-10 | 凯美龙精密铜板带（河南）有限公司 | 一种铜合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000178670A (ja) | 2000-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101667812B1 (ko) | 구리 합금 플레이트 및 그 제조 방법 | |
| JP3717321B2 (ja) | 半導体リードフレーム用銅合金 | |
| CN103403202B (zh) | Cu-Ni-Si系合金及其制造方法 | |
| EP2570506B1 (en) | Copper alloy for electronic device, method for producing this alloy, and copper alloy rolled material for this device | |
| CN103502487B (zh) | 电子设备用铜合金、电子设备用铜合金的制造方法、电子设备用铜合金塑性加工材料、及电子设备用组件 | |
| CN103842551B (zh) | 电子设备用铜合金、电子设备用铜合金的制造方法、电子设备用铜合金轧材及电子设备用组件 | |
| KR102126731B1 (ko) | 구리합금 판재 및 구리합금 판재의 제조 방법 | |
| US10190194B2 (en) | Copper alloy for electronic and electrical equipment, copper alloy thin sheet for electronic and electrical equipment, and conductive component for electronic and electrical equipment, terminal | |
| TW201233818A (en) | Copper alloy for electronic and/or electrical device, copper alloy thin plate, and conductive member | |
| CN107208191B (zh) | 铜合金材料及其制造方法 | |
| CN104903478B (zh) | 电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用导电元件及端子 | |
| JPWO2009057788A1 (ja) | 強度、曲げ加工性、耐応力緩和特性に優れる銅合金材およびその製造方法 | |
| TW201309817A (zh) | Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｉ系合金及其製造方法 | |
| KR101917416B1 (ko) | 전자 재료용 Cu-Co-Si 계 합금 | |
| JP4566020B2 (ja) | 異方性の小さい電気電子部品用銅合金板 | |
| JP2002266042A (ja) | 曲げ加工性が優れた銅合金板 | |
| JP2844120B2 (ja) | コネクタ用銅基合金の製造法 | |
| KR20160003555A (ko) | 구리합금재, 구리합금재의 제조방법, 리드프레임 및 커넥터 | |
| JPH10195562A (ja) | 打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金およびその製造方法 | |
| KR100513943B1 (ko) | 구리 및 구리합금과 그 제조방법 | |
| JPH10265873A (ja) | 電気電子部品用銅合金及びその製造方法 | |
| JPH10287939A (ja) | 打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金 | |
| JP7187989B2 (ja) | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 | |
| JP7172090B2 (ja) | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 | |
| JPH09143597A (ja) | リードフレーム用銅合金およびその製造法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040412 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050419 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050531 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050727 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050816 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050830 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090909 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100909 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110909 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120909 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130909 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |