JPH0430465B2 - - Google Patents

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JPH0430465B2
JPH0430465B2 JP28383486A JP28383486A JPH0430465B2 JP H0430465 B2 JPH0430465 B2 JP H0430465B2 JP 28383486 A JP28383486 A JP 28383486A JP 28383486 A JP28383486 A JP 28383486A JP H0430465 B2 JPH0430465 B2 JP H0430465B2
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  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、熱・電気伝導性に優れた低コストの
半導体IC、LSIなどに用いられる高強度リードフ
レーム用鉄銅合金薄帯の製造方法に関する。 (従来の技術) 半導体IC、LSI等用のリードフレーム材として
は、たとえば特開昭59−198741号公報に示されて
いる鉄に26〜30重量%ニツケル、11〜16重量%コ
バルトを含む合金(コバール合金)、また特開昭
60−111447号公報に示されている鉄に30〜55重量
%ニツケルを含む合金(42%Ni合金が代表的成
分)等がガラス封止材やSiと熱膨張特性がマツチ
ングしている理由で用いられている。一方、銅、
銅合金も高い熱・電気伝導性を必要とするICに
次第に用いられるようになつた。 すなわち、以上で述べたコバール合金や42Ni
合金は強度、耐熱性は優れているが、熱・電気伝
導性が悪く、加工性が劣り、コストが高いために
近年ICの高集積度化に伴う熱放散性に対する要
求から安価で熱・電気伝導性、加工性の良い銅合
金へ移行する傾向にある。 (発明が解決しようとする問題点) しかしながら、一般に銅合金は耐熱性ならびに
強度が劣るために、たとえばCA−195合金、ある
いは特開昭60−218442号公報記載の合金はその欠
点を改善するために錫、鉄、珪素、燐、コバルト
などを添加したものであるが、これらの元素添加
により合金コストが上昇し、さらに熱・電気伝導
性を劣化させるなどの問題があつた。 本発明は鉄銅合金に適量の酸素、珪素、アルミ
ニウム、チタンを添加することにより、リードフ
レームとして充分な熱・電気伝導性および高い強
度と良好な加工性を兼ね備えたリードフレーム用
鉄銅合金薄帯を提供することを目的とする。 (問題点を解決するための手段) 本発明はこれらの先行技術の問題点を克服し、
リードフレーム用材料として優れた特性を有する
鉄銅合金薄帯を製造するため、発明者らは直接鋳
造鉄銅合金の薄鋳片を用いて材質改善に関して多
くの研究を行い、高強度リードフレーム用鉄銅合
金薄帯の製造方法を発明するに至つた。 本発明の要旨とするところは下記のとおりであ
る。 (1) Cuを20重量%以上90重量%以下、Oを0.03重
量%以上0.2重量%以下、Si、Al、Tiの一種又
は二種以上をそれぞれSiを0.012〜0.2重量%、
Alを0.015〜0.25重量%、Tiを0.02〜0.3重量%
の範囲で含みかつ8/7Si+8/9Al+2/3Ti
が0.013重量%以上、(8/7Si+8/9Al+2
/3Ti)/Oが1以下の範囲で含み、残部が主
としてFeからなる組成の鉄銅合金薄鋳片を100
℃/秒以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延
後450〜650℃で20分以上500分以下の時効処理
を施すことを特徴とする高強度リードフレーム
用鉄銅合金薄帯の製造方法。 (2) Cuを20重量%以上90重量%以下、Oを0.03重
量%以上0.2重量%以下、Si、Al、Tiの一種又
は二種以上をそれぞれSiを0.012〜0.2重量%、
Alを0.015〜0.25重量%、Tiを0.02〜0.3重量%
の範囲で含みかつ8/7Si+8/9Al+2/3Ti
が0.013重量%以上、(8/7Si+8/9Al+2
/3Ti)/Oが1以下の範囲で含み、残部が主
としてFeからなる組成の鉄銅合金薄鋳片を100
℃/秒以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延
後650〜1050℃で5分以上60分以下の焼鈍を行
い、450〜650℃で20分以上500分以下の時効処
理を施すことを特徴とする高強度リードフレー
ム用鉄銅合金薄帯の製造方法。 (3) Cuを20重量%以上90重量%以下、Oを0.03重
量%以上0.2重量%以下、Si、Al、Tiの一種又
は二種以上をそれぞれSiを0.012〜0.2重量%、
Alを0.015〜0.25重量%、Tiを0.02〜0.3重量%
の範囲で含みかつ8/7Si+8/9Al+2/3Ti
が0.013重量%以上、(8/7Si+8/9Al+2
/3Ti)/Oが1以下の範囲で含み、残部が主
としてFeからなる組成の鉄銅合金薄鋳片を100
℃/秒以上の冷却速度で連続鋳造し、冷間圧延
後650〜1050℃で5分以上60分以下の焼鈍を行
い、450〜650℃で20分以上500分以下の時効処
理を施した後、最終冷間圧延を圧下率15〜60%
で行うことを特徴とする高強度リードフレーム
用鉄銅合金薄帯の製造方法。 以下本構成要件の限定理由を説明する。 まず、合金の化学組成の限定理由は以下の通り
である。 銅は熱・電気伝導性を向上にさせるためには含
有量が高いほど好ましいが、用途上強度の要求が
強い場合には鉄の含有量を高めることが望まし
い。銅含有量が20重量%以下ではICリードフレ
ームとして必要な熱・電気伝導性が得られないの
でこれを下限とする。また上限を90重量%とする
のは、鉄含有量が10重量%では組織の微細化に有
効に働く鉄相の分布が不十分になり、またはハン
ダ付け時のヒートシヨツクを緩和するためある程
度上限を定める方が好ましい場合もあるからであ
る。 つぎに、酸素を0.03重量%以上添加するのは下
記の酸化物生成元素との関係で鉄中のSi、Al、
Tiおよび銅あるいは銅中のSi、Al、Tiおよび鉄
などと酸化物を形成して分散強化作用を示すとと
もに、これらの固溶元素量を減ずることにより
熱・電気伝導性を向上させるからである。また上
限を0.2重量%とするのは上記の効果が飽和する
と同時に酸化物量の増加により加工性の劣化が顕
著になるからである。 つぎに、Si、Al、Tiの一種または二種以上を
Siを0.012〜0.2重量%、Alを0.015〜0.25重量%、
Tiを0.02〜0.3重量%の範囲で含みかつ8/7Si+
8/9Al+2/3Tiが0.013重量%以上になるよう
に添加するのは、これらがいずれも強い酸化物生
成元素であつて、鋳片の銅富化相の凝固開始時あ
るいは開始直後に微細な酸化物を形成させるとき
は固溶元素による導電率の低下を防止し、蒲強度
を高めるため極めて有効であるためである。そし
てこれらの元素の添加量は酸化物形成に対する化
学量論的考察から決められる。これらの制限の
中、下限はこれらの酸化物が一種または二種以上
で鉄富化相・銅富化相中に微細に分散して存在す
るのに必要な量であり、上限は酸素量との関係で
決まるが、それは酸化物が粗大化し過ぎて強化に
寄与しないばかりか、延性を著しく低下させるか
らそれぞれの量に決定される。 その他、Cr、Zn、Sn、Nbなどを微量添加する
ことは有用な場合が多いので添加してもよいが、
これについては特に限定しない。それ以外は原料
および溶製その他の工程で不可避的に混入される
不純物元素とする。 つぎに本発明の製造プロセスについて説明す
る。まず、連続鋳造により鉄銅合金薄鋳片を製造
するが、このときの一次冷却速度は100℃/秒以
上に限定する。その理由は一般に凝固時の冷却速
度が大きいほど、凝固組織のサイズは微細化し、
その後に熱処理または冷間圧延−焼鈍を行つても
その効果は保存される。その限界は合金中に銅を
70%以上含む高い強度が比較的得られ難い場合に
も、高強度リードフレーム用材料に要求される値
が得られることによるものである。 さらに、引き続いて冷延・時効処理を行う。冷
間圧延はリードフレームに必要な板厚を得るのが
主要目的であるが、一次の冷間圧延の圧下率は化
学組成、鋳造厚みと最終冷間圧延工程の組合せに
より、目的とする板厚・強度・加工性が得られる
条件となる。その効果的な圧下率の範囲は30〜95
%である。 時効処理は、熱・電気伝導性を向上させるため
に、製造工程上必須のものであり、化学組成と前
工程条件により適正な温度を選定すべきである。
一般に低温過ぎると析出物の周りに歪を生じ、母
材の特性を劣化させることや、加熱時間が長くな
るため設備・製造能率に対する制約になる。また
高温過ぎると析出量が少なくなり良い特性が得ら
れないばかりか、析出物が粗大化して、強度確保
上不利になるので、450〜650℃で20分以上500分
以下の時効処理が適正条件となる。 またリードフレームとして加工性が特に要求さ
れる場合には、時効処理の前に650〜1050℃温度
域で実用的な時間として5分以上60分以下の焼鈍
を行い、冷間圧延時に導入された加工歪の除去と
再結晶・粒成長により加工性を向上させることが
可能である。 本発明はリードフレームとして強度が要求され
る用途に適するが、更に加工性と高強度を必要と
する場合には、上記焼鈍を行つた後に冷間圧延を
圧下率15〜60%行い加工歪の導入により強度を上
昇させる。そしてこの場合の効果が顕著になる下
限は15%であり、加工性、熱・電気伝導性が大き
く低下しない圧下率50%が上限となる。 なお、70重量%以下の銅を含有する場合、また
は一次冷間圧延圧下率が50%を超える場合は冷間
圧延時の割れを防止する対策が必要である。その
方法としては、鋳造後の一定温度域の徐冷および
一旦室温まで冷却後の再加熱が有効である。その
条件としては鋳造後850〜750℃の温度域を10〜
100℃/秒の冷却速度で冷却するか、850〜450℃
の温度域で20分以上60分以下の熱処理を行う。10
℃/未満では充分な割れ防止効果が得られない
し、100℃/秒を超えると粒の粗大化あるいは急
冷で得られた過飽和度の低下などむしろ好ましく
ないので限定される。この効果は鋳造後の冷却途
中に生じる残留オーステナイトまたはマルテンサ
イトの発生を防止するか、あるいは焼戻し軟化に
より鉄・銅組織間の硬度差を減少させることによ
る。 (実施例) 以下本発明の効果を実施例により説明する。 実施例 1 第1表に本発明の成分範囲の合金B〜Eと比較
の成分範囲の比較材A、Fの化学成分を示す。
【表】 第2表に以下の条件で処理したときの鉄銅合金
薄帯の材質特性を示す。鋳造は双ロール鋳造機を
用いて、3.5×102/秒の冷却速度で板厚2.0mmに連
続鋳造した。鋳造後は冷却途中で820℃で30分の
保定を冷間圧延時の割れ防止のため行い、ついで
圧下率85%で0.3mmまで圧延した。冷間圧延後は
490℃で180分の時効処理を行い空冷した。試料番
号1はパラメータX(第1表参照)が下限以下で
あり、強度と導電率がともに充分でない例、試料
番号6はパラメータXが酸素量より多く本発明の
範囲を外れている例で延性・導電率が低い。表中
にはFe−NiおよびCu−Fe−Sn合金の特性も比較
に加えた。これからも、本発明材の特性が優れて
いることは明瞭である。
【表】
【表】 実施例 2 第3表は本発明成分範囲の供試材Bの双ロール
鋳造機で鋳造時の冷却速度が本発明の範囲外の低
い場合を本発明の場合と比較した。ここで鋳造後
の処理条件は実施例1と同じである。これから鋳
造時の冷却速度の効果が大きいことは明らかであ
る。
【表】 実施例 3 第4表は本発明成分範囲の供試材Cの冷間圧延
後の時効処理前の焼鈍の効果を行わない本発明の
場合と比較した。これから時効処理前の焼鈍を付
加すると延性・導電率が向上する効果が大きいこ
とは明らかである。
【表】 実施例 4 第5表は本発明成分範囲の試供材Dに冷間圧延
後700℃×30分の焼鈍および490℃180分の時効処
理を行い、さらに25%の最終冷間圧延を行つた場
合の材質を示す。これから、最終冷間圧延は導電
率を余り損なわないで強度を上昇させ得る有効な
手段であることが明らかである。
【表】 実施例 5 第6表は本発明成分範囲の供試材Eを双ロール
鋳造機を用いて、2.5×103/秒の冷却速度で板厚
0.8mmに連続鋳造し、鋳造後は直接圧下率48%で
0.42mmまで圧延、冷間圧延後は490℃で180分の時
効処理を行い空冷し、さらに30%の最終冷延を行
つたものの材質を、鋳造後冷却途中で820℃で30
分の保定を冷間圧延時の割れ防止のため行い、つ
いで圧下率85%で0.3mmまで圧延し冷間圧延後は
490℃で180分の時効処理を行い空冷した材料と比
較して示す。これから、いずれの方法によつても
優れた特性を有するリードフレーム用鉄銅合金薄
帯が製造できることがわかる。
【表】 (発明の効果) 本発明は高強度リードフレーム用鉄銅合金薄帯
の製造に連続鋳造薄鋳片を利用して強度と熱・電
気伝導性ともに優れた材料を得ることを可能にす
る方法であつて、従来のFe−Ni合金および高強
度リードフレーム用銅合金に代替し得る材料を経
済的に製造し得る工業的に価値のある発明であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Cuを20重量%以上90重量%以下、Oを0.03重
    量%以上0.2重量%以下、Si、Al、Tiの一種又は
    二種以上をそれぞれSiを0.012〜0.2重量%、Alを
    0.015〜0.25重量%、Tiを0.02〜0.3重量%の範囲
    で含みかつ8/7Si+8/9Al+2/3Tiが0.013重
    量%以上、(8/7Si+8/9Al+2/3Ti)/O
    が1以下の範囲で含み、残部が主としてFeから
    なる組成の鉄銅合金薄鋳片を100℃/秒以上の冷
    却速度で連続鋳造し、冷間圧延後450〜650℃で20
    分以上500分以下の時効処理を施すことを特徴と
    する高強度リードフレーム用鉄銅合金薄帯の製造
    方法。 2 Cuを20重量%以上90重量%以下、Oを0.03重
    量%以上0.2重量%以下、Si、Al、Tiの一種又は
    二種以上をそれぞれSiを0.012〜0.2重量%、Alを
    0.015〜0.25重量%、Tiを0.02〜0.3重量%の範囲
    で含みかつ8/7Si+8/9Al+2/3Tiが0.013重
    量%以上、(8/7Si+8/9Al+2/3Ti)/O
    が1以下の範囲で含み、残部が主としてFeから
    なる組成の鉄銅合金薄鋳片を100℃/秒以上の冷
    却速度で連続鋳造し、冷間圧延後650〜1050℃で
    5分以上60分以下の焼鈍を行い、450〜650℃で20
    分以上500分以下の時効処理を施すことを特徴と
    する高強度リードフレーム用鉄銅合金薄帯の製造
    方法。 3 Cuを20重量%以上90重量%以下、Oを0.03重
    量%以上0.2重量%以下、Si、Al、Tiの一種又は
    二種以上をそれぞれSiを0.012〜0.2重量%、Alを
    0.015〜0.25重量%、Tiを0.02〜0.3重量%の範囲
    で含みかつ8/7Si+8/9Al+2/3Tiが0.013重
    量%以上、(8/7Si+8/9Al+2/3Ti)/O
    が1以下の範囲で含み、残部が主としてFeから
    なる組成の鉄銅合金薄鋳片を100℃/秒以上の冷
    却速度で連続鋳造し、冷間圧延後650〜1050℃で
    5分以上60分以下の焼鈍を行い、450〜650℃で20
    分以上500分以下の時効処理を施した後、最終冷
    間圧延を圧下率15〜60%で行うことを特徴とする
    高強度リードフレーム用鉄銅合金薄帯の製造方
    法。
JP28383486A 1986-11-28 1986-11-28 高強度リ−ドフレ−ム用鉄銅合金薄帯の製造方法 Granted JPS63137148A (ja)

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JPS63137148A JPS63137148A (ja) 1988-06-09
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