JPH0356650A - リードフレーム用銅合金の製造方法 - Google Patents
リードフレーム用銅合金の製造方法Info
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- JPH0356650A JPH0356650A JP18757389A JP18757389A JPH0356650A JP H0356650 A JPH0356650 A JP H0356650A JP 18757389 A JP18757389 A JP 18757389A JP 18757389 A JP18757389 A JP 18757389A JP H0356650 A JPH0356650 A JP H0356650A
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- Japan
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- lead
- copper alloy
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は半導#機器のリードフレームに使われる銅合金
の製造方法に関する.
の製造方法に関する.
従来、半導体機器のリードフレーム材として42合金や
コバール合金が使用されている.これらの合金は強度が
高いものの放熱性が悪く、かつ高価であるという欠点が
ある.放熟性、価格の観点から銅系の高強度合金が求め
られている.また近年、半導体集積回路の高密度実装化
に伴い、半導体素子のバッケージングの方式が、リード
フレーム材の圧延方向に対し平行な方向のみにリードを
持つ型から、圧延方向に対し、平行な方向と垂直な方向
とにリードを持つ型へ変更される傾向が鳥る.そのため
、圧延方向に対し、平行な方向、垂直な方向ともにリー
ド折り曲げ性の良いリードフレーム材刺が求められてき
ている.従来よりリードフレーム材として用いられてい
る銅合金は、例えばリン青銅の様に強度が高いものは放
熱性が劣り、C194 (Cu−2.4%Fe−0.1
2%Zn−P合金:以下重量%を単に%と記す)の様に
放熱性の高いものは強度が低いといった具合に、高強度
、高放熱性、高リード折り曲げ性を同時に満足する物は
なかった.Cu−Ni−Si系合金は高強度、高放熱性
を示す合金として知られているが、高強度を得ようとす
る場合、良好なリード折り曲げ性を得ることが難しがっ
た.
コバール合金が使用されている.これらの合金は強度が
高いものの放熱性が悪く、かつ高価であるという欠点が
ある.放熟性、価格の観点から銅系の高強度合金が求め
られている.また近年、半導体集積回路の高密度実装化
に伴い、半導体素子のバッケージングの方式が、リード
フレーム材の圧延方向に対し平行な方向のみにリードを
持つ型から、圧延方向に対し、平行な方向と垂直な方向
とにリードを持つ型へ変更される傾向が鳥る.そのため
、圧延方向に対し、平行な方向、垂直な方向ともにリー
ド折り曲げ性の良いリードフレーム材刺が求められてき
ている.従来よりリードフレーム材として用いられてい
る銅合金は、例えばリン青銅の様に強度が高いものは放
熱性が劣り、C194 (Cu−2.4%Fe−0.1
2%Zn−P合金:以下重量%を単に%と記す)の様に
放熱性の高いものは強度が低いといった具合に、高強度
、高放熱性、高リード折り曲げ性を同時に満足する物は
なかった.Cu−Ni−Si系合金は高強度、高放熱性
を示す合金として知られているが、高強度を得ようとす
る場合、良好なリード折り曲げ性を得ることが難しがっ
た.
本発明の目的は、がかる点に鑑みリードフレーム材料と
して好適な高強度、高放熱性、高リード折り曲げ性を有
するCu−Ni−Si系合金を製造する方法を提供する
ことにある. rrJ1題を解決するための手段】 発明者等は、上記目的を達成するために種々検討を加え
た結果、本発明に到達した.即ち本発明のリードフレー
ム用銅合金の製造方法では、Cu−N t−s i系合
金素材を650〜800℃で10分以内加熟して急冷し
た後、40%以下の冷間加工歪を加え、しかる後に37
5〜550℃で加熱処理をする. 本発明においてCu−Ni−Si系合金素材とは、Cu
−Ni−Si系合金を種々の方法により溶解鋳造し、得
られた鋳塊を必要に応じて700〜950℃に加熱して
熱間加工し、これに所定寸法まで冷間加工を加えたもの
とする. Cu−Ni−Si系合金としては次のような組成のもの
がある. (1〉特に添加元素を添加しないものは、Ni:1,5
〜3.5重量%、Si:0.3〜0.8重量%、そして
残部のCuおよび不可避不純物からなる組成. (2)Ni : 1.5 〜3.5重量%、Silo3
〜0.8重量%、およびMg:O.oi〜tO重量%、
Mn : 0.0 1〜0.5重量%、■=0.000
5 〜0.1重量%、Ca:0.0005〜0.1重量
%、Ti :0.0005 〜0.1重量%、Zr :
O.OO05〜O.lffi量%のうちl種以上、そ
して残部のCuおよび不可避不純物からなる組成. (3)Ni : 1.5 〜3.511%、Si:0.
3〜0.8重量%、Zn : 0.05 〜1.0重量
%、そして残部のCuおよび不可避不純物がらなる組成
. (4)Ni : 1.5 〜3.5重量%、Si:03
〜0. 81f量%、Zn : 0.05〜l.Om
量%、およびMg:0.01 〜1.0重量%、Mn:
0.01〜0.5重量%、V:0.0005 〜01重
量%、Ca:O.OO05〜0.1重量%、Ti0.0
005 〜0. 1重量%、Zr0.0005〜0.
1重量%のうち1種以上、そして残部のCuおよび不可
避不純物からなる組成.上記合金は高強度、高放熱性、
高リード折り曲げ性を示すと共に、上記添加元素を添加
することにより、ハンダの耐熱剥離制、熟間加工性など
を向上させたものである.なお上記組成の合金は、溶解
鋳造に際し、脱酸剤としてPを0.1%以下の範囲内で
添加することができる.
して好適な高強度、高放熱性、高リード折り曲げ性を有
するCu−Ni−Si系合金を製造する方法を提供する
ことにある. rrJ1題を解決するための手段】 発明者等は、上記目的を達成するために種々検討を加え
た結果、本発明に到達した.即ち本発明のリードフレー
ム用銅合金の製造方法では、Cu−N t−s i系合
金素材を650〜800℃で10分以内加熟して急冷し
た後、40%以下の冷間加工歪を加え、しかる後に37
5〜550℃で加熱処理をする. 本発明においてCu−Ni−Si系合金素材とは、Cu
−Ni−Si系合金を種々の方法により溶解鋳造し、得
られた鋳塊を必要に応じて700〜950℃に加熱して
熱間加工し、これに所定寸法まで冷間加工を加えたもの
とする. Cu−Ni−Si系合金としては次のような組成のもの
がある. (1〉特に添加元素を添加しないものは、Ni:1,5
〜3.5重量%、Si:0.3〜0.8重量%、そして
残部のCuおよび不可避不純物からなる組成. (2)Ni : 1.5 〜3.5重量%、Silo3
〜0.8重量%、およびMg:O.oi〜tO重量%、
Mn : 0.0 1〜0.5重量%、■=0.000
5 〜0.1重量%、Ca:0.0005〜0.1重量
%、Ti :0.0005 〜0.1重量%、Zr :
O.OO05〜O.lffi量%のうちl種以上、そ
して残部のCuおよび不可避不純物からなる組成. (3)Ni : 1.5 〜3.511%、Si:0.
3〜0.8重量%、Zn : 0.05 〜1.0重量
%、そして残部のCuおよび不可避不純物がらなる組成
. (4)Ni : 1.5 〜3.5重量%、Si:03
〜0. 81f量%、Zn : 0.05〜l.Om
量%、およびMg:0.01 〜1.0重量%、Mn:
0.01〜0.5重量%、V:0.0005 〜01重
量%、Ca:O.OO05〜0.1重量%、Ti0.0
005 〜0. 1重量%、Zr0.0005〜0.
1重量%のうち1種以上、そして残部のCuおよび不可
避不純物からなる組成.上記合金は高強度、高放熱性、
高リード折り曲げ性を示すと共に、上記添加元素を添加
することにより、ハンダの耐熱剥離制、熟間加工性など
を向上させたものである.なお上記組成の合金は、溶解
鋳造に際し、脱酸剤としてPを0.1%以下の範囲内で
添加することができる.
Cu−Ni−Si系合金において、NiとSiはNi.
Si等の化合物析出相を形成し、合金の強度、放熱性を
向上させる. 本発明においてCu−Ni−Si系合金素材を650〜
800℃で10分以内加熱するのは、後の加熱処理にお
いて好適な化合物析出相を形成させるためにNiと81
を溶体化するため、および良好なリード折り曲げ性を得
るために加工組織を充分に再結晶化するためである. ここで、加熱温度を650〜800℃としたのは、65
0℃未満では溶体化および再結晶化が不充分で高強度、
高リード折り曲げ性が得られないためであり、逆に80
0℃を超えると、結晶粒の粗大化が起こり、リード折り
曲げ性が低下するためである. また、加熱時間を10分以内としたのは10分を超えて
加熟しても溶体化、再結晶化の効果が飽和すると同時に
結晶粒が粗大化し、リード折り曲げ性が低下するためで
ある. 本発明では比較的短時間で加熱処理が行われるが、この
様な短時間の加熱処理は連続焼鈍炉等を用いることによ
って実現できる.また、加熱処理はできるだけ急冷する
のが望ましいが、実用上は300℃までの平均冷却速度
が1℃/S程度以上であれば、所望の特性を得ることが
できる.次に、加熱処理後の冷間加工歪を40%以下と
するのは、40%を超える冷間加工を加えると、リード
折り曲げ性に異方性が生じ、特に圧延方向と垂直な方向
のリードのリード折り曲げ性が悪化するためである. 次に、冷間加工後に375〜550℃で加熟処理を行う
のは、NiとSiの化合物析出相を形成させるためであ
るが、加熱温度を375〜550℃としたのは、375
℃未満では、長時間加熟しても化合物析出相が充分形威
されず、逆に550℃を超えると、化合物析出相が過時
効を起こし、高強度が得られないためである. 好適な加熱処理は加熱温度によって異なり、375〜4
00℃では2〜4時間程度、425〜475℃では30
分〜2時間程度、500〜550℃では1〜30分程度
である.なお、合計の冷間加工歪が40%以下の場合に
は、加熱処理後に、加工を付与したり、加工と熱処理を
繰返して付与することもできる,また、加工後に200
〜35O℃の低温加熟処理を施したり、テンションレベ
ラーで仕上げることもできる. 次に、本発明のCu−Ni−Si系合金の組戒に関し、
主要元素のNiとSi量をそれぞれ1.5〜3.5%、
0.3〜0.8%としたのは、所定量未満では期待する
強度が得られず、逆に所定量を超えるとメッキ密着性が
低下するためである.また、添加元素のうち、Znはハ
ンダの耐熱剥離性を向上させ、Mg,Mnは強度と熱間
加工性を向上させ、V,Ca,Ti,Zrは熱間加工性
を向上させるが、それぞれの添加量を上記の範囲とした
のは、所定量未満では諸特性向上の効果が不充分であり
、逆に所定量を超えると、諸特性向上の効果が飽和する
と同時に、ハンダ付け性、放熱性、メッキ密着性等の低
下が起こるためである.
Si等の化合物析出相を形成し、合金の強度、放熱性を
向上させる. 本発明においてCu−Ni−Si系合金素材を650〜
800℃で10分以内加熱するのは、後の加熱処理にお
いて好適な化合物析出相を形成させるためにNiと81
を溶体化するため、および良好なリード折り曲げ性を得
るために加工組織を充分に再結晶化するためである. ここで、加熱温度を650〜800℃としたのは、65
0℃未満では溶体化および再結晶化が不充分で高強度、
高リード折り曲げ性が得られないためであり、逆に80
0℃を超えると、結晶粒の粗大化が起こり、リード折り
曲げ性が低下するためである. また、加熱時間を10分以内としたのは10分を超えて
加熟しても溶体化、再結晶化の効果が飽和すると同時に
結晶粒が粗大化し、リード折り曲げ性が低下するためで
ある. 本発明では比較的短時間で加熱処理が行われるが、この
様な短時間の加熱処理は連続焼鈍炉等を用いることによ
って実現できる.また、加熱処理はできるだけ急冷する
のが望ましいが、実用上は300℃までの平均冷却速度
が1℃/S程度以上であれば、所望の特性を得ることが
できる.次に、加熱処理後の冷間加工歪を40%以下と
するのは、40%を超える冷間加工を加えると、リード
折り曲げ性に異方性が生じ、特に圧延方向と垂直な方向
のリードのリード折り曲げ性が悪化するためである. 次に、冷間加工後に375〜550℃で加熟処理を行う
のは、NiとSiの化合物析出相を形成させるためであ
るが、加熱温度を375〜550℃としたのは、375
℃未満では、長時間加熟しても化合物析出相が充分形威
されず、逆に550℃を超えると、化合物析出相が過時
効を起こし、高強度が得られないためである. 好適な加熱処理は加熱温度によって異なり、375〜4
00℃では2〜4時間程度、425〜475℃では30
分〜2時間程度、500〜550℃では1〜30分程度
である.なお、合計の冷間加工歪が40%以下の場合に
は、加熱処理後に、加工を付与したり、加工と熱処理を
繰返して付与することもできる,また、加工後に200
〜35O℃の低温加熟処理を施したり、テンションレベ
ラーで仕上げることもできる. 次に、本発明のCu−Ni−Si系合金の組戒に関し、
主要元素のNiとSi量をそれぞれ1.5〜3.5%、
0.3〜0.8%としたのは、所定量未満では期待する
強度が得られず、逆に所定量を超えるとメッキ密着性が
低下するためである.また、添加元素のうち、Znはハ
ンダの耐熱剥離性を向上させ、Mg,Mnは強度と熱間
加工性を向上させ、V,Ca,Ti,Zrは熱間加工性
を向上させるが、それぞれの添加量を上記の範囲とした
のは、所定量未満では諸特性向上の効果が不充分であり
、逆に所定量を超えると、諸特性向上の効果が飽和する
と同時に、ハンダ付け性、放熱性、メッキ密着性等の低
下が起こるためである.
通常のピース状電気銅を高周波溶解炉で大気溶解し、目
的値に応じ主要元素としてのNi,Si、および添加元
素としてのZn,Mg,Mn,V、Ca,Ti、Zrを
各々10〜50%含有する銅との中間合金で加えた後、
金型に通常の鋳造法で藺込んで厚さ30mm,幅80m
m、長さ200mmの鋳塊を得た.鋳塊の組成は第1表
のようであった.第l表中で、本発明の組成範囲にある
ものを試料番号1〜4で、本発明の組成範囲から外れた
ものを試料番号5〜8で示す. これらの鋳塊を850℃で加熱後熱間圧延により厚さ1
2mmの板とした.次にこの板を片面1mmずつ面削し
、厚さ10mmとした後、所定の厚さまで冷間圧延した
.こうして得られたCu−Ni−Si系合金素材につい
て第2表に示した条件で加熱処理を加えた後、厚さ0.
25mmまで冷間圧延を施し、さらに最終の加熱処理を
加えた.以上の様にして得られた板材の引張り強さ、伸
び、放熱性、リード折り曲げ性、メッキ密着性、ハンダ
付け性を以下の様な方法で評価した.(1)引張り強さ
および仲び・・・JIS5号試験片を用いて引張り試験
をする. (2)放熱性・・・放熱性と導電性とは1対1に対応す
ることから、放熟性は導電率によって評価する.導電率
は直流四端子法により測定する.(3)リード折り曲げ
性・・・通信機械・工業会技術標準(CBS)MOOO
2−5に準拠し、W曲げ試験を行い評価する. (4)メッキ密着性・・・表面を酸洗後、厚さ約3μm
の銀電気メッキを施した試料を450℃で5分間加熟し
て、ふくれの有無を目視iI′!lする.(5)ハンダ
付け性・・・表面を酸洗後、ロジンフラックスを塗布し
、230℃のSn−40%pb浴中に5秒間浸漬し、引
上げた試料の表面のハンダの付き具合を目視n察する. これらの評価で得られた結果を第2表に示す.尚、第2
表には、従来材として42合金、リン青銅2種、CDA
194の評価も含めてある.更に、最終の加熱処理後に
冷間加工と熱処理とを繰り返し施した場合の同様な結果
を第3表に示す.第2表、第3表から明らかなように、
本発明の製造方法による材料は42合金に近い高強度と
42合金に比して10@以上の高い導電率(放熱性)を
示し、かつリード折り曲げ性も良好であるのに対し、比
較の製造方法による材料は強度やリード折り曲げ性が低
い.またメッキ密着性やハンダ付け性についても本発明
製遣方法による材料は良好な特性を示すことは明らかで
ある.
的値に応じ主要元素としてのNi,Si、および添加元
素としてのZn,Mg,Mn,V、Ca,Ti、Zrを
各々10〜50%含有する銅との中間合金で加えた後、
金型に通常の鋳造法で藺込んで厚さ30mm,幅80m
m、長さ200mmの鋳塊を得た.鋳塊の組成は第1表
のようであった.第l表中で、本発明の組成範囲にある
ものを試料番号1〜4で、本発明の組成範囲から外れた
ものを試料番号5〜8で示す. これらの鋳塊を850℃で加熱後熱間圧延により厚さ1
2mmの板とした.次にこの板を片面1mmずつ面削し
、厚さ10mmとした後、所定の厚さまで冷間圧延した
.こうして得られたCu−Ni−Si系合金素材につい
て第2表に示した条件で加熱処理を加えた後、厚さ0.
25mmまで冷間圧延を施し、さらに最終の加熱処理を
加えた.以上の様にして得られた板材の引張り強さ、伸
び、放熱性、リード折り曲げ性、メッキ密着性、ハンダ
付け性を以下の様な方法で評価した.(1)引張り強さ
および仲び・・・JIS5号試験片を用いて引張り試験
をする. (2)放熱性・・・放熱性と導電性とは1対1に対応す
ることから、放熟性は導電率によって評価する.導電率
は直流四端子法により測定する.(3)リード折り曲げ
性・・・通信機械・工業会技術標準(CBS)MOOO
2−5に準拠し、W曲げ試験を行い評価する. (4)メッキ密着性・・・表面を酸洗後、厚さ約3μm
の銀電気メッキを施した試料を450℃で5分間加熟し
て、ふくれの有無を目視iI′!lする.(5)ハンダ
付け性・・・表面を酸洗後、ロジンフラックスを塗布し
、230℃のSn−40%pb浴中に5秒間浸漬し、引
上げた試料の表面のハンダの付き具合を目視n察する. これらの評価で得られた結果を第2表に示す.尚、第2
表には、従来材として42合金、リン青銅2種、CDA
194の評価も含めてある.更に、最終の加熱処理後に
冷間加工と熱処理とを繰り返し施した場合の同様な結果
を第3表に示す.第2表、第3表から明らかなように、
本発明の製造方法による材料は42合金に近い高強度と
42合金に比して10@以上の高い導電率(放熱性)を
示し、かつリード折り曲げ性も良好であるのに対し、比
較の製造方法による材料は強度やリード折り曲げ性が低
い.またメッキ密着性やハンダ付け性についても本発明
製遣方法による材料は良好な特性を示すことは明らかで
ある.
以上から明らかな様に本発明の製造方法によれば高強度
、高放熱性かつ高リードフレーム用材料を提供すること
が可能であり、本発明の工業的価値は大である.
、高放熱性かつ高リードフレーム用材料を提供すること
が可能であり、本発明の工業的価値は大である.
Claims (5)
- (1)Cu−Ni−Si系合金素材を650〜800℃
で10分以内加熱して急冷した後、40%以下の冷間加
工歪を加え、しかる後に375〜550℃で加熱処理を
することを特徴とするリードフレーム用銅合金の製造方
法。 - (2)Cu−Ni−Si系合金素材がNi:1.5〜3
.5重量%、Si:0.3〜0.8重量%、そして残部
のCuおよび不可避不純物からなる組成を有する請求項
1記載のリードフレーム用銅合金の製造方法。 - (3)Cu−Ni−Si系合金素材がNi:1.5〜3
.5重量%、Si:0.3〜0.8重量%およびMg:
0.01〜1.0重量%、Mn:001〜0.5重量%
、V:0.0005〜0.1重量%、Ca:0.000
5〜0.1重量%、Ti:0.0005〜0.1重量%
、Zr:0.0005〜0.1重量%のうち1種以上、
そして残部のCuおよび不可避不純物からなる組成を有
する請求項1記載のリードフレーム用銅合金の製造方法
。 - (4)Cu−Ni−Si系合金素材がNi:1.5〜3
.5重量%、Si:0.3〜0.8重量%、Zn:0.
05〜1.0重量%、そして、残部のCuおよび不可避
不純物からなる組成を有する請求項1記載のリードフレ
ーム用銅合金の製造方法。 - (5)Cu−Ni−Si系合金素材がNi:1.5〜3
.5重量%、Si:0.3〜0.8重量%、Zn:0.
05〜1.0重量%、およびMg:0.01〜1.0重
量%、Mn:0.01〜0.5重量%、V:0.000
5〜0.1重量%、Ca:0.0005〜0.1重量%
、Ti0.0005〜0.1重量%、Zr0.0005
〜0.1重量%のうち1種以上、そして残部のCuおよ
び不可避不純物からなる組成を有する請求項1記載のリ
ードフレーム用銅合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18757389A JPH0356650A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | リードフレーム用銅合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18757389A JPH0356650A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | リードフレーム用銅合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0356650A true JPH0356650A (ja) | 1991-03-12 |
Family
ID=16208465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18757389A Pending JPH0356650A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | リードフレーム用銅合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0356650A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0559505A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-09 | Kobe Steel Ltd | 異方性が少ない高強度銅合金の製造方法 |
-
1989
- 1989-07-21 JP JP18757389A patent/JPH0356650A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0559505A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-09 | Kobe Steel Ltd | 異方性が少ない高強度銅合金の製造方法 |
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