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JPH0635633B2 - 電気および電子部品用銅合金及びその製造方法 - Google Patents

電気および電子部品用銅合金及びその製造方法

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JPH0635633B2
JPH0635633B2 JP61259337A JP25933786A JPH0635633B2 JP H0635633 B2 JPH0635633 B2 JP H0635633B2 JP 61259337 A JP61259337 A JP 61259337A JP 25933786 A JP25933786 A JP 25933786A JP H0635633 B2 JPH0635633 B2 JP H0635633B2
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JP
Japan
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copper alloy
copper
electric
electronic parts
same
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JP61259337A
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JPS63111151A (ja
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元久 宮藤
功 細川
悟 花多山
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45147Copper (Cu) as principal constituent
    • HELECTRICITY
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    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4554Coating
    • H01L2224/45565Single coating layer

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電気および電子部品用銅合金及びその製造方
法に関する。さらに詳しくは、端子、コネクター、ブス
バー等の電気部品用の銅合金材料およびトランジスタ
ー、リードフレーム、ICリードフレーム、抵抗器リー
ド等の電子部品用の銅合金及びその製造方法に関するも
のである。
[従来の技術] 電気および電子部品は、それらの部品を使用する装置が
小型、軽量化されるのに伴ない小型、軽量化されること
が要望されている。
電気および電子部品用中の銅合金材料の小型軽量化は銅
合金材料を薄板化、細線化することにより対応されてい
る。
このように銅合金材料を薄板化、細線化すると、銅合金
材料には今まで以上に導電性に優れ、耐熱性がありかつ
機械的強度に優れた性質が望まれる。
これに対応した、銅合金材料にはCu−0.1wt%F
e−0.03wt%PからなるKFCあるいはCu−
0.12wt%Sn−0.01wt%Pからなる錫入り
銅が知られている。
これらの銅合金はリン脱酸銅と同等な価格であり、リン
脱酸銅と同一の製造プロセスで製造でき、機械的性質は
リン脱酸銅より高く、耐熱性にも優れている。
特に、KFCは焼鈍材の引張強度が30kgf/mm2
耐力が15kgf/mm2、伸びが38%、導電率が92
%IACSで、これらの物性値が伸びを除いて錫入り銅
を450℃で2時間焼鈍した時の引張強度:25kgf
/mm2、耐力:64kgf/mm2、伸び:48.5%、
導電率:90%IACSより優れている。
[発明が解決しようとする問題点] 電気および電子部品は小型、軽量化のほかに電流容量を
向上させることが要求され始めている。
電流容量を向上させると、銅合金材料の薄板化及び細線
化により、銅合金材料は今迄以上に発熱しやすくなる。
例えばパワートランジスタリードフレーム材料および端
子及びコネクタ用の材料がこれに当る。
このような部品に用いる銅合金は耐熱性が今迄以上に必
要となってくる。
従来からあるKFCは250〜550℃の間の所定の温
度で5分間加熱し、ビッカース硬さを測定した時の硬さ
の変化で軟化特性を求めると約400℃で硬さが低下し
始め上記のような部品に用いるには耐熱性が良くないと
いう問題点がある。
本発明はKFCと同等以上の機械的性質を有し、しかも
同等の導電率を備え、KFCよりも耐熱性が優れた銅合
金をリン脱酸銅と同一の工程で製造し供給することに特
徴がある。
[問題点を解決するための手段] 本願発明の第1の要旨は、重量%で、Fe:0.05〜
0.15%、P:0.04〜0.08%(但しP:0.
04%は含まず)、Mg:0.02〜0.12%を含
み、残部がCu及び不可避的不純物からなる銅合金中に
少なくともFePとMgとを導電率が85%I
ACS以上となるように均一かつ微細に析出させたこと
を特徴とする電気および電子部品用銅合金に存在する。
本願発明の第2の要旨は、重量%で、Fe:0.05〜
0.15%、P:0.04〜0.08%(但しP:0.
04%は含まず)、Mg:0.02〜0.12%を含
み、残部がCu及び不可避的不純物からなる銅合金を溶
製し鋳塊にした後に該銅合金を熱間加工により所定の形
状にした後、600℃以上の温度の状態から200℃以
下まで5℃/sec以上の速度で冷却し、その後65%
以上の圧下率で冷間加工を行ない、その後400〜60
0℃に昇温し、30分以上の焼鈍を行うことにより該銅
合金中にFePおよびMgを析出させることを
特徴とする電気および電子部品用銅合金の製造方法に存
在する。
以下、本発明に係る電気及び電子部品用銅合金の含有成
分及び成分割合について説明する。
Fe,P,MgをCuに添加するのは、Cu中にFe
PとMgとを析出させるためで、このときFe
PとMgを析出するためにはFe,P,MgをC
uに共添させなければならない。
Fe添加量が0.05%未満ではPが添加されても銅合
金の強度が望まれず、また0.15%を超えると加工硬
化が激しくなり、リン脱酸銅と同一工程では製造できな
くなる等の問題点が生じる。
Mgにより銅合金の強度を上昇させるには、0.02%
以上必要であるが、0.12%を超えて添加すると造塊
時の湯流れ性の低下、導電率の低下及びめっき性に問題
が生じてくる。
PはFe及びMgとそれぞれリン化合物(FeP,M
)を形成して、強度及び耐熱性を向上する効果
がある。
Feを0.05〜0.15%添加されている銅合金中に
FePの化合物を析出するためには、Pは0.02〜
0.04%必要である。
同時にMgを0.02〜0.12%添加されている銅合
金中にMgを形成するためにはPは0.02〜
0.10%必要である。
従ってFeP,Mgを同一銅合金中に析出させ
るにはPは総量で0.40〜0.14%必要となる。
しかし、Pを多量に添加し、母相に固溶して残留するよ
うになると、銅合金の銅電率の低下及び応力腐食割れを
生じやすくなり、かつ0.08%を越えて添加すると鋳
造及び熱間圧延時に割れを生じやすくなる。
ここでMgは母相中に固溶して残留させても銅合金の機
械的性質等の特性の低下はPほど大きくない。
したがって、Pの添加量は0.04%より多く0.08
%以下とした。
上記のように規定された元素を含む銅合金中にFe
およびMgを析出させるには、溶製された銅合金
を熱間加工した後、600℃以上の温度から200℃以
下まで5℃/sec以上の冷却速度で冷却した後、その
後65%以上の圧下率の冷間加工を行い、400〜60
0℃で30分以上の焼鈍を行うことにより可能となる。
熱間加工後、600℃以上の温度から銅合金を冷却する
理由は、Fe,P及びMgを母相中に強制的に固溶させ
るためである。
冷却最終温度を200℃以下としたのは、200℃以下
の温度では、銅合金中にFeP又はMgを析出
物を生じないためである。
このとき、冷却速度を5℃/sec以上としてのは、冷
却速度が5℃/sec未満だと、冷却中にFeP又は
Mgが析出し、冷却中に生じたこの析出物は銅合
金の耐熱性等の機械的性質の強化に寄与しないためであ
る。
最後に、400〜600℃で30分以上の焼鈍を行なう
のは、焼鈍温度が400℃未満だとFeP又はMg
の析出物が銅合金中に均一かつ微細には生じないた
めである。
また、600℃を超えるとFe,P,Mgの固溶領域と
なるため、銅合金中にFeP又はMgの析出量
が少なく、強度向上に寄与しないためである。
ここで、本発明の銅合金において、強度を向上させる目
的で適度の冷間加工を加えても析出物の効果は何ら失な
われない。
また、半導体リードフレーム材料等の用途に対して行な
われている250〜400℃の歪除去焼鈍を本発明の銅
合金に対して行っても析出物の効果は何ら失なわれな
い。
なお、本発明合金にFeの代りにCoを、0.10%を
越えない範囲で添加しても機械的性質、導電率及び耐熱
性には何ら差し支えることはない。すなわち、CoはF
eと置換されて(Fe1-x CoPを生じ、Fe
Pと同様の効果をもたらす。
[実施例] 第1表に示す組成の銅合金を下記のように溶製した。
電解銅をクリプトル電気炉中で本炭被覆下で約120
0℃で溶解する。
金型へ装入する銅の約2割を残しておき、約8割を炉
中へ装入し第1表の組成に応じた重量のFeチップを同
じ炉中へ装入する。
Feチップの溶け落ちを確認した後、残部の銅を炉中
へ装入して溶湯温度を1180〜1190℃まで低下さ
せる。
Cu−15%Pを所定量るつぼへ装入し、その後硼砂
で溶湯の表面を覆う。
次に、Cu−50%Mgを所定定量添加し、撹拌、沈静
後金型に鋳込む。
ここで金型はサイブ60mmt×60mmw×120m
mLの物を用いた。
圧延は、本発明の実施例及び比較例に示す組成の合金の
鋳塊をスカルピング後、850〜900℃で熱間圧延し
て、厚さ15mmとして。圧下率は75%である。
熱処理は、第1表に示す各合金とも熱間圧延の終了温度
700〜720℃から100℃以下まで1分以内で約1
0℃/secの速度で水中冷却した。その後、冷間圧延
を行ない、厚さ0.45〜0.90mmとした後、50
0℃2時間の焼鈍を行った。
第1表に示す組成の銅合金の機械的性質及び導電率の測
定には厚さ0.45mmの銅合金を用い、添付図に示す
軟化特性を測定した銅合金は、実施例では0.64mm
比較例では0.9mmの厚さのものを用いた。
第1表から本発明の実施例にかかわる銅合金の機械的性
質及び導電率を従来例であるKFCと比較すると、機械
的性質については引張強さ、耐力、硬さの3項目ともK
FCより優れていることが分る。
伸びについては、KFCの38.5%に対し最低の伸び
がNo4の実施例において32.0%であるがこの差は
機械的性質には何ら影響を与えない程度の値である。
一方、導電率は%IACSで評価したが、KFCの9
2.0%IACSに対し、実施例の銅合金は87.1〜
90.2%IACSでKFCより低い値となっているが
この値は導電率としてはほぼ同等であると判断できる値
である。
次に添付図に示す軟化特性は、銅合金を250〜550
℃の間の所定の温度に5分間加熱後ビッカース硬度を荷
重0.5kgとして測定し、硬度変化により軟化特性を
求めたものである。
実施例No3と従来例であるKFCとを比較するとKF
Cが約400℃で軟化し始めるのに対し、実施例No3
は約450℃から軟化が始まり、全体として硬度の低下
がKFCより約50℃高い温度であることが分る。この
結果から実施例はKFCより耐熱性に優れていると判断
できる。
[発明の効果] 本発明により、従来から行われている安価な製造方法で
あるリン脱酸銅と同一の工程で製造でき、KFCの導電
率を殆んど低下させることなく、KFCと同等以上の機
械的性質を持ち、特に耐熱性に優れる銅合金を提供する
ことができる。
今日のように軽薄短小の技術動向の中で、しかも電流、
容流の向上に伴ない耐熱性をより必要とする電気・電子
部品材料として本発明がその特性を発揮し得ることは明
らかである。
【図面の簡単な説明】 第1図は銅合金の耐熱性を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で、Fe:0.05〜0.15%、
    P:0.04〜0.08%(但しP:0.04%は含ま
    ず)、Mg:0.02〜0.12%を含み、残部がCu
    及び不可避的不純物からなる銅合金中に少なくともFe
    PとMgとを導電率が85%IACS以上とな
    るように均一かつ微細に析出させたことを特徴とする電
    気および電子部品用銅合金。
  2. 【請求項2】重量%で、Fe:0.05〜0.15%、
    P:0.04〜0.08%(但しP:0.04%は含ま
    ず)、Mg:0.02〜0.12%を含み、残部がCu
    及び不可避的不純物からなる銅合金を溶製し鋳塊にした
    後に該銅合金を熱間加工により所定の形状にした後、6
    00℃以上の温度の状態から200℃以下まで5℃/s
    ec以上の速度で冷却し、その後65%以上の圧下率で
    冷間加工を行ない、その後400〜600℃に昇温し、
    30分以上の焼鈍を行うことにより該銅合金中にFe
    PおよびMgを析出させることを特徴とする電気
    および電子部品用銅合金の製造方法。
JP61259337A 1986-10-29 1986-10-29 電気および電子部品用銅合金及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH0635633B2 (ja)

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