JPH0356294B2

JPH0356294B2 -

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Publication number: JPH0356294B2
Application number: JP61028184A
Authority: JP
Priority date: 1986-02-12
Filing date: 1986-02-12
Publication date: 1991-08-27
Also published as: JPS62185847A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は電気・電子機器や熱交換器に用いられ
る熱・電気高伝導用高力銅合金とその製造法に関
し、特に電気・熱の高伝導性と高い機械的高度を
有し、小型・高密化された半導体のリード材等に
適した銅合金を提供するものである。〔従来の技術〕半導体のリードの外コネクター、スイツチリレ
ー等の導電ばね、各種端子には強度と熱・電気伝
導性（以下伝導性と略記）とを有する銅合金、例
えばリン青銅（Sn4〜8wt％以下、P0.6wt％以
下、残部Cu）（以下wt％を％と略記）が用いられ
ていたが、最近機器の小型化、高密化に伴つて発
熱量の増大から放熱性の必要が高まり、更にプリ
ント基板等に半田付けしたり、プラスチツクモー
ルドを行なうなど、半田付け性、メツキ性、スケ
ール密着性、耐食性が不可欠の条件となつてき
た。リン青銅は50〜65Kg／mm²の強度を有し、加工
性に優れているが、導電率は10〜20％IACSと低
く、高価なSnを４〜８％も含むもので、半田接
合強度がい経時劣化を起すばかりか、応力腐食割
れが感受性も高い欠点がある。このためCu−Be
合金Cu−Fe合金が用いられるようになつた。〔発明が解決しようとする問題点〕 Cu−Be合金は100Kg／mm以上の強度を示すも、
非常に高価なためにその使用は特殊な用途に限ら
れている。また、Cu−Fe合金、例えばＣ−195合
金（1.5％Fe.Co08％、Sn0.6％、P0.1％、残部
Cu）は比較的安価でリードフレーム等にかなり
使用され、高度は45〜55Kg／mm²、導電率は50〜65
％IACSの特性を示すも、多量のFe_xＰやFeの析
出物を含むため、加工性、半田接合強度、メツキ
性などが劣る。その他のCu−Cr合金やイコルソ
ン合金（Cu−Ni−Si系合金）が知られているが、
Cu−Cr合金は80％IACS級の高伝導率を示すも強
度が不十分であり、コルソン合金は特性が不安定
なばかりか、半田接合強度の劣化が大きく、Sn
やSn−Pb合金（半田）メツキの剥離を起し易く、
電子・電気機器等の用途では重大な障害となつて
いる。このように増々顕在化しつつある高性能化合金
のニーズに答えるための改良された合金が要求さ
れており、このような合金には次の特性が要求さ
れる。 (1) 強度、耐熱性及び耐食性が優れていること。 (2) 加工性の均質性及び伝導性とその安定性が良
いこと。 (3) 半田接合強度が高く、経時劣化が少なく、メ
ツキ性が良いこと。 (4) 酸化スケールの密着性が良いこと。〔問題点を解決するための手段〕本発明はこれに鑑み種々検討の結果、伝導性、
強度、半田接合強度、メツキ性、酸化スケールの
密着性及び耐食性等の優れた熱・電気高伝導用高
力銅合金とその製造法を開発したものである。即
ち本発明合金の一つは、Ni，Co又はこれ等の混
合物を0.4〜４％とSiを0.1〜１％含み、更に各々
１％以下のTa，Nb、ミツシユメタル（以下MM
と略記）、0.05％未満のAgからなる群より選択さ
れた何れか１種又は２種以上を合計で0.01〜１％
含み、残部Cuと不可避的不純物からなることを
特徴とするものである。本発明合金の他の一つ
は、Ni，Co又はこれ等の混合物を0.4〜４％とSi
を0.1〜１％含み、更に各々１％以下のTa，Nb，
MM0.05％未満のAgからなる群より選択された
何れか１種又は２種以上を合計0.01〜１％含み、
更にMn0.5wt％以下、Zn5％以下、Sn5％以下の
範囲内で何れか１種又は２種以上を含み、残部
Cuと不可避的不純物からなることを特等とする
ものである。また本発明製造法は、Ni，Co又はこれ等の混
合物を0.4〜４％とSiを0.1〜１％含み、更に各々
１％以下のTa，Nb，MM0.05未満のAgからなる
群より選定された何れか１種又は２種以上を合計
で0.01〜１％含み、又はこれにMn0.5％以下、
Zn5％以下、Sn5％以下の範囲内で何れか１種又
は２種以上を含み、残部Cuと不可避的不純物か
らなる合金を650℃以上で熱間加工し、直ちに10
℃／sec以上の速度で350℃以下まで冷却した後、
70％以上の冷間加工を行なつてから400〜600℃で
熱処理することを特徴とするものである。本発明は常法により上記合金組成に配合して溶
解し、水冷金型鋳造法等により鋳造したインゴツ
トを650℃以上、望ましくは700℃以上で熱間加工
し、加工直ちに水冷又風冷により冷却する。次に
ミーリングや酸洗等により表面を洗浄化してから
70％以上の冷間加工を加え、しかる後400〜600℃
望ましくは450〜550℃で１分〜24時間熱処理して
仕上げる。尚必要に応じて冷間加工と熱処理を繰
返すこともできる。〔作用〕本発明において、Ni，Co又はこれ等の混合物
とSiの添加は金属間化合物Ni₂Si又は／及び
Co₂Siを熱処理析出させて強度を向上させると共
に導電率（伝導性）の回復を計つたものでNi，
Co又はこれ等の混合物の含有量を0.4〜４％、Si
含有量を0.1〜１％と限定したのは、何れも含有
量が下限未満では十分な効果が得られず、上限を
越えると導電率を低下させるばかりか、加工性を
損なうためである。尚Ni₂Si及びCo₂Siの化学量
理論比は5.2：１であり、Ni、Co又はこれ等の混
合物とSiの配合比を上記組成範囲内において化学
量論比に近ずけることが望ましく、過剰のNi、
Co又はSiは導電率を低下させ、かつ加工性や半
田接続強度の低下をまねく。 Ta，Nb，MMを各0.01〜１％、Agを0.01〜
0.05％のうち何れか１種又は２種状の添加は、更
に強度を向上させるとと共に、特性を安定化させ
るためで、これ等の１種又は２種以上の合計含有
量を0.01〜１％と限定したのは、含有量が下限未
満では十分な効果が得られず、上限を越えると導
電率を低下するばかりか、コストを上昇し、加工
性を損なう等の不都合を生ずる。即ちNi₂Si又
は／及びCo₂Siの析出は合金組成や熱処理条件の
みでなく、加工条件なども複雑に関与し、実際上
の特性を不安定にするが、Ta，Nb，MM，Ag
は特性の安定化に働く。その作用機構は明らかで
はないが、これ等はSiと化合し、未反応のSiを消
費して強度向上に働くものと考えられる。またこ
れ等は結晶の微細化に働き、製造時に加工性を高
める。特にMMはプレス成型性を向上し、Ag，
MMは耐熱性を向上する。またMn，Zn，Snの内何れか１種又は２種以上
の添加は、上記添加元素の作用効果を一層高め、
強度を向上して特性を一層安定化させるためであ
り、Mn含有量を0.5％以下、Zn含有量を５％以
下、Sn含有量を５％以下と限定したのは、何れ
もこれ越えて含有せしめると導電率を著しく低下
するためである。更にこれ等の添加は上記作用効
果の外にMnは半田接合強度の向上と熱間加工性
の向上に有効であり、Znは半田接合強度の向上
に有効であり、Snは高度加工性の外耐熱性の向
上に有効である。添加元素の増加は導電性を低下
するので特に実用上Mn0.3％以下、Zn2％以下、
Sn2％以下が有用である。以上の本発明合金は650℃以上、望ましくは700
℃〜950℃で熱間加工し、直ちに10℃／sec以上の
速度で350℃以下まで冷却した後、70％以上の冷
間加工を行なつてから400〜600℃、望ましくは
450〜550℃で熱処理することにより、特性を最大
限に実現する。本発明合金を650℃以上で熱間加
工し、直ちに10℃／sec以上の速度で350℃以下ま
で冷却するのは、粗大な析出を抑止するためであ
る。次に70％以上の冷間加工を行なつてから400
〜600℃熱処理するのは加工歪みを加えた状態で
熱処理することにより、微細な析出を均一に分散
析出させるためで、70％未満の冷間加工では均一
な分散析出が得られない。また熱処理温度が40℃
未満では析出に長時間を要し、析出粒子も超微粒
子となつて、加工性や半田接合強度が不安定にな
り、600℃を越えると粗大不均一析出となるばか
りか導電率などの特性が劣化する。また熱処理
後、必要に応じて冷間加工と再熱処理を繰返すこ
ともできる。即ち熱処理後所望サイズまで冷間加
工した後、250〜350℃で熱処理することにより加
工歪の一部を解放し、伸びや成型加工性を向上す
る。〔実施例〕第１表に示す組成の合金を溶解し、合金に鋳造
して機械切削により幅80mm、厚さ50mm、長さ300
mmのインゴツトとした。これを870℃に加熱して
熱間圧延し、約730℃で板厚50mmとし、直ちに350
℃まで冷却（水冷、風例、炉冷）してから酸洗し
た。これを第１冷間圧延してから熱処理し、一部
第２冷間圧延を加えてから再熱処理した。これ等
の製造条件を第２表に示す。上記板上について引張強さ、伸び、導電率、耐
熱性、半田接合強度、スケール密着性、メツキ性
及び耐食性を試験し、その結果を従来の７／３黄
銅（Zn29.7％、残部Cu）、リン青銅（Sn6.1％、
P0.15％、残部Cu）、C195（Fe1.6％、Co0.8％、
Sn0.6％、P0.05％、残部Cu）と比較して第３表
に示した。耐熱性は500℃で１分間加熱後の硬度
を測定し、半田接合強度は直径５mmの半田接合を
150℃で300時間加熱してからプルテストを行なつ
た。スケール密着性は大気中250〜400℃のホツト
プレート上で加熱した後、テープ剥離テストを行
なつて剥離を始めた最小膜厚を求めた。膜厚はカ
ーソド還元法で測定した。メツキ性はH₂SO₄−
H₂O混合液により表面を厚さ約0.3μエツチングし
た後、厚さ3μのイシアン銀メツを行ない、これ
を470℃で５分間加熱して表面のフクレ有無を40
倍の実体顕微鏡により試べた。耐食性は
JISC8306に基づき、3Vol1％のNHガス中で30
Kg／mmm²の定荷量を加え、破断するまでの時間を
調べた。尚、表中耐熱性と半田接合強度の（）
内は試験前の測定値である。

【表】

〔発明の効果〕

このように本発明合金は、強度・伝導率を始め
電気・電子機器や熱交換器に要求される各種特性
を満足するもので、半導体を初め、各種電気・電
子機器に用い、該機器の小型化、高密度化を可能
にする等工業上顕著な効果を奏するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１ Ni，Co又はこれ等の混合物を0.4〜4wt％と
Siを0.1〜1wt％を含み、更に各々1wt％以下の
Ta，Nb、ミツシユメタル、0.05wt％未満のAg
からなる群より選択された何れか１種又は２種以
上を合計で0.01〜1wt％含み、残部Cuと不可避的
不純物からなる熱・電気高伝導用高力銅合金。２ Ni，Co又はこれ等の混合物を0.4〜4wt％と
Siを0.1〜1wt％を含み、更に各々1wt％以下の
Ta，Nb、ミツシユメタル、0.05wt％未満のAg
からなる群より選定された何れか１種又は２種以
上を合計で0.01〜1wt％含み、更にMn0.5wt％以
下、Zn5wt％以下、Sn5wt％以下の範囲内で何れ
か１種又は２種以上を含み、残部Cuと不可避的
不純物からなる熱・電気高伝導用高力銅合金。３ Ni，Co又はこれ等の混合物を0.4〜4wt％と
Siを0.1〜1wt％を含み、更に各々1wt％以下の
Ta，Nb、ミツシユメタル、0.05wt％未満のAg
からなる群より選定された何れか１種又は２種以
上を合計で0.01〜1wt％含み、又はこれに
Mn0.5wt％以下、Zn5wt％以下、Sn5wt％以下の
範囲内で何れか１種又は２種以上を含み、残部
Cuと不可避的不純物からなる合金を650℃以上で
熱間加工し、直ちに10℃／sec以上の速度で350℃
以下まで冷却した後、70％以上の冷間加工を行な
つてから400〜600℃で熱処理することを特徴とす
る熱・電気高伝導用高力銅合金の製造法。