JPH07116536B2

JPH07116536B2 - 高強度Ｃｕ合金

Info

Publication number: JPH07116536B2
Application number: JP1031910A
Authority: JP
Inventors: 錬成二塚; 豊古柴; 俊一千葉; 豊昭折笠; 誠司野口; 拓弥井戸下
Original assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Priority date: 1989-02-10
Filing date: 1989-02-10
Publication date: 1995-12-13
Anticipated expiration: 2010-12-13
Also published as: JPH02209442A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、高強度を有し、かつ熱間圧延性、ばね性、
耐打抜金型摩耗性、繰り返し曲げ性、およびはんだの耐
熱剥離性にもすぐれたCu合金に関するものである。

〔従来の技術〕従来、一般に、半導体装置のリードフレームや端子、さ
らにコネクターなどの製造に、重量％で（以下％は重量
％を示す）、Cu−２％Sn−0.2％Ni−0.05％Ｐの代表組
成を有するCu合金が用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、近年の各種機器の高性能化、小型化、および軽
量化に伴ない、これを構成する上記の各種部材にも高強
度が要求されるようになっているが、上記の従来Cu合金
は、十分な強度を具備しないために、これらの要求に満
足して対応することができないのが現状である。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、高強度
を有するCu合金を開発すべく研究を行なった結果、 Ni:0.5〜２％、Sn:1.2〜2.5％、 Si:0.05〜0.5％、Zn:0.1〜１％、 Ca:0.001〜0.01％、Mg:0.001〜0.05％、 Pb:0.001〜0.01％、Fe:0.025〜0.25％、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有す
るCu合金は、引張強さで60kg/mm²以上の高強度を有し、
かつ熱間圧延性、ばね性、繰り返し曲げ性、およびはん
だの耐熱剥離性にもすぐれ、さらに耐打抜金型摩耗性、
すなわちプレス打抜き（スタンピングともいう）に際し
て、これに用いられる打抜き金型の摩耗を抑制する性質
にもすぐれた特性を有するという知見を得たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。

（ａ） Ni Ni成分には、強度、並びに例えば半導体装置のリードフ
レーム材として用いる場合に要求される繰り返し曲げ性
を向上させる作用があるが、その含有量が0.5％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が
２％を越えると熱間圧延性に劣化現象が現われるように
なることから、その含有量を0.5〜２％と定めた。

（ｂ） Sn Sn成分には、Ni成分との共存において、強度と繰り返し
曲げ性を一段と向上させる作用があるが、その含有量が
1.2％未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、
一方その含有量が2.5％を越えると、Niと同様に熱間圧
延性が低下するようになることから、その含有量を1.2
〜2.5％と定めた。

（ｃ） Si Si成分には、主としてNiと結合してNi₂Si化合物を形成
し、もって強度をさらに一段と向上させ、かつばね性を
向上させる作用があるが、その含有量が0.05％未満では
所望の高強度およびばね性を確保することができず、一
方その含有量が0.5％を越えると、遊離Siが形成される
ようになって、はんだの耐熱剥離性が損なわれるように
なることから、その含有量を0.05〜0.5％と定めた。

（ｄ） Zn Zn成分には、はんだの耐熱剥離性を向上させる作用があ
るが、その含有量が0.1％未満では、前記作用に所望の
向上効果が得られず、一方その含有量が１％を越える
と、はんだ付け性が損なわれるようになることから、そ
の含有量を0.1〜１％と定めた。

（ｅ） Ca,MgおよびPb これらの成分には、３者共存した状態で耐打抜金型摩耗
性を著しく改善する作用があり、したがってこれら３成
分のうちのいずれかの成分でも、その含有量が0.001％
未満になると、所望の耐打抜金型耐摩耗性改善効果が得
られず、一方その含有量が、Caにあっては0.01％を越え
ると、添加含有時の酸化消耗が激しく、含有歩留が著し
く低下するようになって経済的でなく、またMgにあって
は0.05％を越えると、Cu合金溶湯調製後の鋳塊への鋳造
性が悪化し、鋳塊欠陥が増加するようになり、さらにPb
にあっては0.01％を越えると、鋳造時に結晶粒界に析出
するようになり、熱間圧延性が低下することから、その
含有量をそれぞれCa:0.001〜0.01％、Mg:0.001〜0.05
％、およびPb:0.001〜0.01％と定めた。

（ｆ） Fe Fe成分には、熱間圧延性を向上させ、熱延板に耳割れや
表面割れなどの割れ欠陥が発生するのを防止する作用が
あるが、その含有量が0.025％未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量が0.25％を越える
と、かえって熱間圧延性の改善効果が失なわれるように
なるばかりでなく、Fe析出物も大きくなって耐熱性が増
すようになり、かえって製造工程での熱処理条件の変更
を余儀なくされることから、その含有量を0.025〜0.25
％と定めた。

なお、この発明のCu合金は、その溶製工程で、脱酸剤と
してＰやAl、あるいはTiやＢなどを用いる場合があり、
この場合にはこれらの成分の微量を含有するようになる
ことがあるかもしれないが、その含有量が総量で0.02％
以下であれば、その具備する特性に何らの影響も及ぼす
ものではないので、前記の範囲で含有が許容されるもの
である。

〔実施例〕

つぎに、この発明のCu合金を実施例により具体的に説明
する。

通常の低周波溝型溶解炉を用い、それぞれ第１表に示さ
れる成分組成をもったCu合金溶湯を調製し、公知の半連
続鋳造法にて、厚さ:150mm×幅:500mm×長さ:2400mmの
寸法をもった鋳塊に鋳造し、この鋳塊に熱間圧延開始温
度:820℃にて熱間圧延を施して厚さ:11mmの熱延板と
し、熱間圧延性を評価する目的で、前記熱延板の表面割
れ状況を観察し、最大割れ長さが10mm以下の場合をＡ、
同様に10mm超〜20mmの場合をＢ、そして20mm超の場合を
Ｃでそれぞれ評価し、ついで、前記熱延板の両面をそれ
ぞれ厚さ:0.5mmづつ面削して、表面割れとスケール除去
を行なった状態で、これに冷間圧延、焼鈍、および酸洗
を１サイクルとし、これを繰り返し施して厚さ:0.5mmの
冷延板とし、さらに温度:500℃に２時間保持の条件で最
終焼鈍を施した後、50％の圧延率で最終冷間圧延を施し
て、厚さ:0.25mmの冷延板とし、最終的に連続焼鈍炉に
て、温度:500℃に20秒間保持の条件で歪取り焼鈍を施す
ことによって、本発明Cu合金板材１〜17、比較Cu合金板
材１〜13、および従来Cu合金板材をそれぞれ製造した。

なお、比較Cu合金板材１〜13は、いずれも構成成分のう
ちのいずれかの成分含有量（第１表に※印を付したも
の）がこの発明の範囲から外れたものである。

ついで、この結果得られた各種のCu合金板材について、
強度およびばね性を評価する目的で、引張強さと伸び、
さらにばね限界値を測定し、さらにはんだの熱剥離試
験、繰り返し曲げ試験、および打抜金型摩耗試験をそれ
ぞれ行なった。

なお、はんだの熱剥離試験は、厚さ:0.25mm×幅:15mm×
長さ:60mmの寸法をもった試験片を、ロジンフラックスで処理し、温度:230℃の60％Sn−40％
Pb合金のはんだ浴中に浸漬して、その表面に前記はんだ
を付着させ、このはんだ付着試験片を、大気中、温度:1
50℃に1000時間保持後冷却の熱処理を施した状態で、18
0゜密着曲げし、再び180゜曲げ戻す条件で行ない、この
180゜曲げ部におけるはんだ剥離の有無を観察した。

また、繰り返し曲げ試験は、厚さ:0.25mm×幅:0.5mmの
寸法をもった試験片を、垂直に置き、中心を支点として
一方端に取付けた226.8g（８オンス）の錘りによる90゜
曲げ、再び垂直に戻す工程を１サイクルとし、これを繰
り返す条件でそれぞれ10個の試験片について行ない、破
断に至るまでの曲げサイクル数を測定し、この測定結果
にもとづいて10個の試験片の平均値を求めた。

さらに、打抜金型摩耗試験は、金型として市販のCo:16
％、WC:残りからなる組成を有するWC基超合金製のもの
を用い、16リードのリードフレームをプレス打抜き加工
することにより行ない、打抜き加工後のリードフレーム
に0.015mmのバリが発生するに至るまでのスタンピング
回数を測定した。以上の観察結果および測定結果を第１
表に示した。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、本発明Cu合金板材１〜17
は、いずれも従来Cu合金板材に比して、一段と高い強度
をもつことは勿論のこと、熱間圧延性、ばね性、はんだ
の耐熱剥離性、繰り返し曲げ性、および耐打抜金型摩耗
性のいずれの特性にもすぐれていることが明らかであ
り、また比較Cu合金板材１〜13に見られるように、構成
成分のうちのいずれかの成分含有量がこの発明の範囲か
ら外れると、上記の特性のうちの少なくともいずれかの
特性が劣ったものになることが明らかである。

上述のように、この発明のCu合金は、高強度を有するの
で、各種機器の高性能化、小型化、および軽量化に十分
に対応することができるほか、熱間圧延性にすぐれてい
るので、熱間圧延で耳割れや表面割れなどの割れ欠陥の
発生が著しく抑制されるようになるため、面削量をスケ
ール除去の最小限にとどめることができ、さらにばね
性、はんだの耐熱剥離性、繰り返し曲げ性、および耐打
抜金型摩耗性にもすぐれているので、製造工程の短縮
化、製品歩留の向上、および金型寿命の延命化が可能と
なるばかりでなく、これを半導体装置のリードフレーム
や端子、さらにコネクターなどの電子電気構造部材の製
造を用いた場合に、これらの部材はすぐれた性能を長期
に亘って発揮するようになるなど工業上有用な効果をま
たらすものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者折笠豊昭福島県会津若松市扇町128―７三菱伸銅株式会社若松製作所内 (72)発明者野口誠司福島県会津若松市扇町128―７三菱伸銅株式会社若松製作所内 (72)発明者井戸下拓弥福島県会津若松市扇町128―７三菱伸銅株式会社若松製作所内 (56)参考文献特開平１−272733（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−183143（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−293130（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ni:0.5〜２％、Sn:1.2〜2.5％、 Si:0.05〜0.5％、Zn:0.1〜１％、 Ca:0.001〜0.01％、Mg:0.001〜0.05％、 Pb:0.001〜0.01％、Fe:0.025〜0.25％、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）を有することを特徴とする熱間圧延性、ばね
性、耐打抜金型摩耗性、繰り返し曲げ性、およびはんだ
の耐熱剥離性にすぐれた高強度Cu合金。