高強度・高導電銅合金及びその製造方法
【課題】高い強度と導電性を併せ持ち、尚且つハーフエッチング時の均一なエッチング性に優れた高強度・高導電銅合金及びその製造方法を提供する。
【解決手段】０．０５〜１．０質量％のＦｅ、０．０５〜１．０質量％のＮｉ、０．０２〜０．３質量％のＰを含有し、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅが１〜１０であり、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金であって、銅合金中に含まれる粒径が１０ｎｍ以上の晶出物及び析出物のうち、粒径が１００ｎｍ以上である晶出物及び析出物の割合が１％以下である高強度・高導電銅合金及びその製造方法である。
【解決手段】０．０５〜１．０質量％のＦｅ、０．０５〜１．０質量％のＮｉ、０．０２〜０．３質量％のＰを含有し、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅが１〜１０であり、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金であって、銅合金中に含まれる粒径が１０ｎｍ以上の晶出物及び析出物のうち、粒径が１００ｎｍ以上である晶出物及び析出物の割合が１％以下である高強度・高導電銅合金及びその製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体リードフレームやコネクタ端子などの電気・電子部品の材料として用いられる銅合金に係り、特に、薄型の半導体パッケージの半導体リードフレーム材に好適な高強度・高導電銅合金及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体パッケージは、小型化・薄型化が進んでおり、半導体リードフレームにはより薄い板厚の材料が使用され、それに伴って強度の高い材料が求められている。また、半導体パッケージをより薄型化するために、エッチングによって半導体リードフレームの板厚を部分的に薄くするハーフエッチングの技術が広く用いられるようになっている。この場合、エッチング面が均一に溶解され易い材料であることが重要である。
【０００３】
また、ＰＰＦめっきが施される場合、ＰＰＦめっきの前処理として酸洗が行われる。このとき、合金元素にＭｇ等を含むとスマットが多く発生し、めっき処理を阻害する要因になってしまう。ところが、一般に広く用いられるＣ７０２５など従来の高強度材ではＭｇ等のめっき処理を阻害する元素が含まれていることが多かった。
【０００４】
半導体リードフレームに用いられる銅合金材料としては、ＦｅとＰとを含有するＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金が広く一般に用いられている（例えば、特許文献１〜４参照）。代表的なものとしてＦｅ：０．０５〜０．１５％、Ｐ：０．０２５〜０．０４％を含有する銅合金（Ｃ１９２１０）や、Ｆｅ：２．１〜２．６％、Ｐ：０．０１５〜０．１５％、Ｚｎ：０．０５〜０．２０％を含有する銅合金（Ｃ１９４００）が標準的な合金として広く知られている。これらの銅合金は、熱処理することで銅の母相中にＦｅ又はＦｅ−Ｐが析出し、それによって導電性や熱伝導性と強度が同時に向上する特徴を持っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−４８２２５号公報
【特許文献２】特開２００５−２９８２６号公報
【特許文献３】特開２００２−３０９３２６号公報
【特許文献４】特開２０００−１７３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の一般に広く用いられているＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金は、引張強さが４００〜５００ＭＰａ程度であり、薄板化の進行によって今後より強度の高いものが必要になってくると考えられる。また、薄型の半導体パッケージにおいてハーフエッチングで半導体リードフレームの板厚を部分的に薄くする場合、材料中に晶出物や粗大な析出物が含まれると、エッチング面の溶解が不均一になる問題がある。従来のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金の中でもＦｅの含有量が多いものはＦｅの晶出物や粗大な析出物が生じ易く、均一なエッチング性を確保する上で問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、高い強度と導電性を併せ持ち、尚且つハーフエッチング時の均一なエッチング性（エッチング加工性）に優れた高強度・高導電銅合金及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために創案された本発明は、０．０５〜１．０質量％のＦｅ、０．０５〜１．０質量％のＮｉ、０．０２〜０．３質量％のＰを含有し、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅが１〜１０であり、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金であって、前記銅合金中に含まれる粒径が１０ｎｍ以上の晶出物及び析出物のうち、粒径が１００ｎｍ以上である晶出物及び析出物の割合が１％以下である高強度・高導電銅合金である。
【０００９】
また本発明は、０．０５〜１．０質量％のＦｅ、０．０５〜１．０質量％のＮｉ、０．０２〜０．３質量％のＰを含有し、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅが１〜１０であり、更にＳｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉから選択された１種以上の成分を合計０．０３〜１質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金であって、前記銅合金中に含まれる粒径が１０ｎｍ以上の晶出物及び析出物のうち、粒径が１００ｎｍ以上である晶出物及び析出物の割合が１％以下である高強度・高導電銅合金である。
【００１０】
前記銅合金は、０．１〜０．５質量％のＳｎ、０．１〜０．５質量％のＺｎを含有すると良い。
【００１１】
前記銅合金は、０．１〜０．５質量％のＳｎを含有すると良い。
【００１２】
前記銅合金は、０．１〜０．５質量％のＺｎを含有すると良い。
【００１３】
前記銅合金は、合計１質量％以下のＭｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉを含有すると良い。
【００１４】
前記ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜６であると更に良い。
【００１５】
また本発明は、前記銅合金の素材を熱間圧延し、前記熱間圧延以降の工程で加工度２０％以上の冷間圧延と、３００〜４７０℃で１０秒〜１０分間加熱する熱処理との組み合わせを少なくとも２回以上実施する高強度・高導電銅合金の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高い強度と導電性を併せ持ち、尚且つハーフエッチング時の均一なエッチング性に優れた高強度・高導電銅合金及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る高強度・高導電銅合金は、０．０５〜１．０質量％のＦｅ、０．０５〜１．０質量％のＮｉ、０．０２〜０．３質量％のＰを含有し、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅが１〜１０であり、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金をベースの材料とする。これによって、従来のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金よりも優れた強度を持ち、尚且つ強度と導電性をバランス良く兼備した材料を得ることができる。
【００１９】
ここでＮｉとＦｅは、Ｐと共に添加することによってＰ化合物を形成して材料中に分散析出し、材料の良好な導電率を維持しながら強度を向上させる働きをする。
【００２０】
また、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐの組成比を特定の範囲、即ち（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０、Ｎｉ／Ｆｅ＝１〜１０に規定することにより、導電率を低下させるＣｕ中の固溶元素量を抑えながら析出物の分散による強度の向上を効果的に利用して、導電率と強度を好ましいバランスで兼備した材料を得ることができる。
【００２１】
Ｐの添加量を０．０２質量％未満にすると十分な量のＰ化合物を形成することができず、満足できる強度が得られない。一方、０．３質量％を超えて添加すると鋳造時や熱間加工時にＰ化合物の偏析に起因する割れが起こり易くなる。そのため、Ｐの組成範囲を０．０２〜０．３質量％に規定した。
【００２２】
このＰの組成範囲に対して効果的に化合物を形成させ、高強度と高導電性をバランス良く両立させるためには、Ｆｅの組成範囲を０．０５〜１．０質量％、Ｎｉの組成範囲を０．０５〜１．０質量％とし、且つＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐを３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅを１〜１０となるように規定する必要がある。
【００２３】
Ｆｅ及びＮｉの含有量が組成範囲の下限を下回る場合、Ｐ化合物の形成量が不十分になり、強度が不足する。一方、組成範囲の上限を超える場合は、余剰のＦｅ、ＮｉがＣｕ中に固溶して導電率を低下させる。
【００２４】
更に、ＦｅとＮｉの合計量がＰの含有量の３倍未満になる場合は化合物成形時にＰが過剰となり、１０倍を超える場合は逆にＦｅ、Ｎｉが過剰となる。このような過剰成分はＣｕ中に固溶状態で存在するため、導電率を害する結果となる。過剰成分をより少なくするため、規定範囲の中でも（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜６の範囲を選択することがより望ましい。
【００２５】
また、ＦｅとＮｉは、強度と導電率に対して同様の効果を期待して添加するものであるが、Ｆｅのみを添加したＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金では低強度、高導電率の特性になり易く、逆にＮｉだけの添加では高強度、低導電率の特性になり易い。よって、強度と導電率のバランスが良い材料を得るためには、ＦｅとＮｉを組み合わせて添加することが有効であり、本発明者らが配合比率を検討した結果、ＮｉをＦｅと同程度以上添加することにより高い強度が得られることが分かった。そこで、実用上支障がない範囲として、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅを１〜１０に規定した。
【００２６】
これらの成分に加えてＳｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉから選択された１種以上の成分を合計０．０３〜１質量％含有しても良い。これらの元素は、強度の向上に効果的に働くと共に、耐熱性を向上させて高温下での強度低下を防ぐ作用を持つため、より良好な特性を期待することができる。
【００２７】
Ｓｎは、少量の添加でも強度を大きく向上させる効果を持った添加元素であり、また耐熱性を向上させる効果も大きい。但し、含有量が多くなると導電性を低下させる悪影響が大きくなる。そのため、Ｓｎの組成範囲は０．１〜０．５質量％とすることが好ましい。
【００２８】
Ｚｎは、強度向上の効果を持つと共にはんだ濡れ性やＳｎめっき密着性の改善に大きな効果がある副成分である。但し、ＺｎもＳｎと同様に含有量が多くなると導電性を低下させる悪影響が大きくなる。そのため、Ｚｎの組成範囲は０．１〜０．５質量％とすることが好ましい。
【００２９】
Ｍｎは、結晶粒を微細化し、強度を向上させる働きを持つ副成分である。但し、含有量が多くなると導電率を低下させる悪影響が大きくなる。ＺｒやＣｒは、強度や耐熱性を向上させる働きを持つと共に、導電率に与える悪影響が比較的少ないことを特徴とする副成分である。但し、含有量が多すぎると鋳造性の悪化などの悪影響が生じる。Ｔｉも強度や耐熱性を向上させる効果に優れた副成分である。
【００３０】
これらの元素は、単独若しくは組み合わせて添加することで先に述べた効果が期待できるが、その合計の含有量が１質量％を超えると導電率の低下や鋳造性の悪化などの悪影響が顕著になる。よって、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉの合計の組成範囲は１質量％以下とすることが好ましい。
【００３１】
さて、本実施の形態に係る高強度・高導電銅合金では、銅合金中に含まれる粒径が１０ｎｍ以上の晶出物及び析出物のうち、粒径が１００ｎｍ以上である晶出物及び析出物の割合が１％以下であることを特徴の一つとしている。その理由を以下に述べる。
【００３２】
本発明者らは、均一なエッチング性を確保するために銅合金中に含まれる晶出物や析出物の大きさに注目し、ベース材料としての銅合金では、エッチングに悪影響を及ぼす可能性のある粒径が１００ｎｍ以上の大きさの晶出物や析出物ができる限り生じないようにすることとした。
【００３３】
ここで晶出とは液体の中から固体が形成される現象を指し、析出とは既に固体になっているものの中で固体の第２相が形成される現象を指す。本実施の形態では、例えば、鋳造工程で溶銅が固まるときに晶出物が生じ、既に固体になっているＣｕ中で熱処理によって析出物が生じる。
【００３４】
なお、本明細書では「晶出物及び析出物」を、母相であるＣｕの中に生じた合金元素・化合物からなる第２相を包括的に含む表現として用いる。
【００３５】
この析出物の大きさは、通常、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）での観察結果によって判断することが多い。しかしながら、通常は、１万倍程度の観察では粒径が１０ｎｍ未満の大きさの析出物を観察することは困難である。そこで、本実施の形態では、１万倍程度の観察によって確認可能な１０ｎｍ以上の大きさの粒子を対象とし、その中で粒径が１００ｎｍ以上の大きさの粒子の割合を１％以下に抑えることで良好なエッチング性を確保するようにした。粒径が１００ｎｍを超える大きさの粒子の割合が１％を超える場合、エッチング面に突起などの不均一部分が生じる可能性があり、エッチング性が悪化する虞があるからである。
【００３６】
先に述べたように、ハーフエッチングで半導体リードフレームの板厚を部分的に薄くする際に、銅合金中に晶出物や粗大析出物が存在すると、その周囲でエッチングされる速度が不均一になり、エッチング後のエッチング面に突起が生じるなどの不具合が起こる。このとき問題となる晶出物や析出物は１００ｎｍ以上の大きさのものであり、１００ｎｍ未満のものであれば問題は生じない。
【００３７】
このような高強度・高導電銅合金を得るための製造方法としては、前述した組成を持つ銅合金の素材を熱間圧延し、熱間圧延以降の工程で加工度２０％以上の冷間圧延と、３００〜４７０℃で１０秒〜１０分間加熱する熱処理との組み合わせを少なくとも２回以上実施することが有効である。これにより、大きな晶出物や析出物が生じることを防ぎつつ、良好な強度と導電性を持った高強度・高導電銅合金を製造することができる。
【００３８】
具体的には、先ず、所定の組成の銅合金の素材を熱間圧延によって加工する。ここで熱間圧延時の加熱は、鋳造工程で生じた晶出物や析出物を一旦母相中に固溶させる溶体化の効果を持つ。
【００３９】
より好ましい溶体化状態を得るためには、加熱温度を９００℃以上にすることが望ましく、また熱間圧延終了後の温度を７００℃以上に維持することが望ましく、熱間圧延後はできるだけ急速に冷却することが望ましい。
【００４０】
熱間圧延以降の工程においては、冷間圧延による加工硬化と熱処理による析出を組み合わせて強度と導電性の向上を図る。
【００４１】
ここで従来のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金では、銅合金の材料を４００〜６００℃で長時間保持する時効を行って強度と導電率の向上を図っていた。しかし、長時間の加熱は、析出物の成長を促進し、粗大な析出物が生じる原因となる。
【００４２】
本実施の形態では、析出物の成長を抑えつつ、強度と導電率を向上させる工程を検討し、冷間圧延と短時間の熱処理とを繰り返して行うことが効果的であるとの結果を得た。
【００４３】
ここで冷間圧延は、加工度が２０％以上となる範囲で実施する。これにより、銅合金の材料は加工硬化して強度が向上する。また、冷間圧延によって銅合金中には多数の格子欠陥が導入され、これが次の熱処理工程において析出物形成の起点として働くことから、均一に分散した析出を促進する効果も持つ。ここで加工度が２０％未満である場合は、銅合金の加工硬化が十分でないために最終材で得られる強度が低くなり易い。
【００４４】
次に、冷間圧延に引き続いて行う熱処理は、３００〜４７０℃で１０秒〜１０分間加熱して行う。この熱処理では、Ｐ化合物の析出を促進し、導電率と強度を向上させることができる。熱処理条件がこの範囲より低温、短時間の場合、析出が十分に起こらないために十分な導電率や強度を得ることができない。この範囲より高温、長時間の熱処理条件では、一度の熱処理で一気に析出が進行して析出物が粗大化する虞がある。
【００４５】
以上の冷間圧延と熱処理の組み合わせを２回以上繰り返して実施する。冷間圧延では繰り返しを重ねるほど加工硬化によって強度が向上していく。それと共に新たな析出物を生み出す起点となる格子欠陥を導入することにより、初期の熱処理で生成した析出物が粗大化するのを抑え、新たな微細析出物を形成させることができる。熱処理では直前の冷間圧延で低下した延性を回復させつつ、繰り返しを重ねる毎に数多くの析出物が形成されて導電率が向上していく。
【００４６】
本実施の形態では、これら加工硬化や析出を一度に急激に実施するのではなく、少しずつ何回にも分けて実施していくことで両者の効果をバランス良く最大限に引き出す点に特徴がある。
【００４７】
本実施の形態に係る高強度・高導電銅合金は、従来の銅合金に比べて良好な強度、導電率を維持しつつ、銅合金中に含まれる大きな晶出物や析出物の発生を抑えてエッチング性を向上させている。また、銅合金中に大きな晶出物や析出物を含まないことは、より薄い板厚まで安定して加工できるという利点もあるため、プリント配線板や電池の集電体などの用途で使われる圧延銅箔の材料としても有効に活用することができる。これにより、従来より高い強度を持つ圧延銅箔の製造が可能になる。
【００４８】
以上のように、本発明の高強度・高導電銅合金は、従来のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金に比べてより高い強度と導電性を併せ持ち、尚且つハーフエッチング時の均一なエッチング性に優れている。こうした材料は、半導体リードフレームとして最適であり、特に半導体パッケージの薄型化に対して高い信頼性を持つため、半導体パッケージ薄型化の進展を材料面から支え、その発展に大きく寄与するものである。
【実施例】
【００４９】
本発明の実施例について説明する。
【００５０】
無酸素銅を母材にして、Ｆｅ：０．１５質量％、Ｎｉ：０．６質量％、Ｐ：０．１５質量％、Ｓｎ：０．１５質量％、Ｚｎ：０．３質量％を含有した銅合金を高周波溶解炉で溶製し、厚さ２５ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのインゴットに鋳造した。これを９５０℃に加熱して厚さ８ｍｍまで熱間圧延した後、厚さ２．５ｍｍ（加工度６８．５％）に冷間圧延して３５０℃で１分間焼鈍した。更にこれを厚さ１ｍｍ（加工度６０％）に冷間圧延して３５０℃で１分間焼鈍することにより試料（実施例１）を製作した。
【００５１】
以上のようにして製作した実施例１の試料について、最終の熱処理後の導電率、引張強さ、伸びを調べた結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
圧延と熱処理の組み合わせを繰り返すことで導電率が上昇し、引張強さも向上した。最終の熱処理材は、４０％ＩＡＣＳを超える良好な導電率と６５０ＭＰａを超える高強度を併せ持った材料であった。また、強度上昇に伴う伸びの低下量は僅かであり、最終の熱処理後でも８％の伸びが確保されるため十分な曲げ加工性が期待できる。
【００５４】
更に表２に示すような組成の実施例２〜１１の銅合金を溶解鋳造し、実施例１と同じ工程で加工熱処理を行って厚さ０．１５ｍｍの試料を作製した。各実施例の特性値を表３に示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】
【表３】
【００５７】
いずれの実施例も４０％ＩＡＣＳを超える高い導電率と６００ＭＰａを超える高強度を併せ持っており、薄型の半導体パッケージの半導体リードフレームとして十分な導電性と強度が得られている。
【００５８】
以上の実施例１〜１１について透過型電子顕微鏡を用いて晶出物や析出物を観察した。粒径が１０ｎｍ以上及び１００ｎｍ以上のものをカウントし、１００ｎｍ以上のものの個数の割合を求めた。その結果、各実施例共に粒径が１００ｎｍ以上の晶出物や析出物の個数の割合は１％以下であり、エッチング性の良い材料と評価することができた。
【００５９】
次に、本発明の銅合金について、その合金組成の限定理由について比較例を挙げて説明する。
【００６０】
表２に組成を示した比較例１〜８について、前述の実施例と同様に溶解鋳造し、同じ工程で加工熱処理を行って厚さ０．１５ｍｍの試料を製作した。各比較例の特性値は表３に示した。
【００６１】
比較例１、２は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐの含有量が本発明の規定範囲から外れたものである。比較例１はＦｅ、Ｎｉ、Ｐの添加量が低すぎる例である。この場合、実施例に比べて引張強さが低く十分な強度が得られない結果となっている。比較例２は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐの添加量が多すぎる例である。この場合、曲げ加工での割れが発生し易くなってしまうことから本発明の目的を満足させることはできない。
【００６２】
比較例３、４は、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比が規定範囲から外れた例である。Ｆｅ、Ｎｉが過剰になった場合もＰが過剰になった場合も導電率が低下している。また、引張強さについても規定範囲内のものに比べて低い値となっている。
【００６３】
比較例５、６は、ＦｅとＮｉの質量比が規格範囲から外れた例である。Ｆｅの比率が高すぎる比較例５は引張強さが不足しており、Ｎｉの比率が高すぎる比較例６は伸びが小さく、また導電率も低くなっている。
【００６４】
比較例７、８は、副成分として添加したＳｎ、Ｚｎなどの含有量が過剰になった例である。いずれも引張強さは良好であるが、導電率が大きく低下している。
【００６５】
次に、本発明に適した製造方法について、加工熱処理条件の限定理由について比較例を挙げて説明する。
【００６６】
実施例１と同じ組成を持つ銅合金について熱間圧延を行った後、表４に示すような条件で冷間圧延と熱処理の組み合わせを繰り返し実施して比較例９〜１１の試料を製作した。それぞれの特性値及び析出物の観察結果を表５に示す。
【００６７】
【表４】
【００６８】
【表５】
【００６９】
比較例９〜１１は、熱処理条件が規定範囲を外れる例である。比較例９は、熱処理温度が低い例であるが、この場合は十分な導電率が得られない。比較例１０は、熱処理温度が高い例である。この場合、実施例と同等の良好な引張強さ及び導電率が得られている。しかし、析出物の観察結果から粒径が１００ｎｍ以上の大きな析出物がより多く発生していることが分かり、本発明の特徴である均一なエッチング性を維持することができない。比較例１１は、熱処理の加熱時間が長すぎる例である。この場合も比較例１０と同様に析出物が多く、満足するエッチング性が得られない。
【００７０】
以上のように本発明で規定した条件範囲を外れた比較例は、いずれも本発明の実施例に比べて不十分な特性しか得られない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体リードフレームやコネクタ端子などの電気・電子部品の材料として用いられる銅合金に係り、特に、薄型の半導体パッケージの半導体リードフレーム材に好適な高強度・高導電銅合金及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体パッケージは、小型化・薄型化が進んでおり、半導体リードフレームにはより薄い板厚の材料が使用され、それに伴って強度の高い材料が求められている。また、半導体パッケージをより薄型化するために、エッチングによって半導体リードフレームの板厚を部分的に薄くするハーフエッチングの技術が広く用いられるようになっている。この場合、エッチング面が均一に溶解され易い材料であることが重要である。
【０００３】
また、ＰＰＦめっきが施される場合、ＰＰＦめっきの前処理として酸洗が行われる。このとき、合金元素にＭｇ等を含むとスマットが多く発生し、めっき処理を阻害する要因になってしまう。ところが、一般に広く用いられるＣ７０２５など従来の高強度材ではＭｇ等のめっき処理を阻害する元素が含まれていることが多かった。
【０００４】
半導体リードフレームに用いられる銅合金材料としては、ＦｅとＰとを含有するＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金が広く一般に用いられている（例えば、特許文献１〜４参照）。代表的なものとしてＦｅ：０．０５〜０．１５％、Ｐ：０．０２５〜０．０４％を含有する銅合金（Ｃ１９２１０）や、Ｆｅ：２．１〜２．６％、Ｐ：０．０１５〜０．１５％、Ｚｎ：０．０５〜０．２０％を含有する銅合金（Ｃ１９４００）が標準的な合金として広く知られている。これらの銅合金は、熱処理することで銅の母相中にＦｅ又はＦｅ−Ｐが析出し、それによって導電性や熱伝導性と強度が同時に向上する特徴を持っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−４８２２５号公報
【特許文献２】特開２００５−２９８２６号公報
【特許文献３】特開２００２−３０９３２６号公報
【特許文献４】特開２０００−１７３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の一般に広く用いられているＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金は、引張強さが４００〜５００ＭＰａ程度であり、薄板化の進行によって今後より強度の高いものが必要になってくると考えられる。また、薄型の半導体パッケージにおいてハーフエッチングで半導体リードフレームの板厚を部分的に薄くする場合、材料中に晶出物や粗大な析出物が含まれると、エッチング面の溶解が不均一になる問題がある。従来のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金の中でもＦｅの含有量が多いものはＦｅの晶出物や粗大な析出物が生じ易く、均一なエッチング性を確保する上で問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、高い強度と導電性を併せ持ち、尚且つハーフエッチング時の均一なエッチング性（エッチング加工性）に優れた高強度・高導電銅合金及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために創案された本発明は、０．０５〜１．０質量％のＦｅ、０．０５〜１．０質量％のＮｉ、０．０２〜０．３質量％のＰを含有し、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅが１〜１０であり、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金であって、前記銅合金中に含まれる粒径が１０ｎｍ以上の晶出物及び析出物のうち、粒径が１００ｎｍ以上である晶出物及び析出物の割合が１％以下である高強度・高導電銅合金である。
【０００９】
また本発明は、０．０５〜１．０質量％のＦｅ、０．０５〜１．０質量％のＮｉ、０．０２〜０．３質量％のＰを含有し、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅが１〜１０であり、更にＳｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉから選択された１種以上の成分を合計０．０３〜１質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金であって、前記銅合金中に含まれる粒径が１０ｎｍ以上の晶出物及び析出物のうち、粒径が１００ｎｍ以上である晶出物及び析出物の割合が１％以下である高強度・高導電銅合金である。
【００１０】
前記銅合金は、０．１〜０．５質量％のＳｎ、０．１〜０．５質量％のＺｎを含有すると良い。
【００１１】
前記銅合金は、０．１〜０．５質量％のＳｎを含有すると良い。
【００１２】
前記銅合金は、０．１〜０．５質量％のＺｎを含有すると良い。
【００１３】
前記銅合金は、合計１質量％以下のＭｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉを含有すると良い。
【００１４】
前記ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜６であると更に良い。
【００１５】
また本発明は、前記銅合金の素材を熱間圧延し、前記熱間圧延以降の工程で加工度２０％以上の冷間圧延と、３００〜４７０℃で１０秒〜１０分間加熱する熱処理との組み合わせを少なくとも２回以上実施する高強度・高導電銅合金の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高い強度と導電性を併せ持ち、尚且つハーフエッチング時の均一なエッチング性に優れた高強度・高導電銅合金及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る高強度・高導電銅合金は、０．０５〜１．０質量％のＦｅ、０．０５〜１．０質量％のＮｉ、０．０２〜０．３質量％のＰを含有し、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅが１〜１０であり、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金をベースの材料とする。これによって、従来のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金よりも優れた強度を持ち、尚且つ強度と導電性をバランス良く兼備した材料を得ることができる。
【００１９】
ここでＮｉとＦｅは、Ｐと共に添加することによってＰ化合物を形成して材料中に分散析出し、材料の良好な導電率を維持しながら強度を向上させる働きをする。
【００２０】
また、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐの組成比を特定の範囲、即ち（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０、Ｎｉ／Ｆｅ＝１〜１０に規定することにより、導電率を低下させるＣｕ中の固溶元素量を抑えながら析出物の分散による強度の向上を効果的に利用して、導電率と強度を好ましいバランスで兼備した材料を得ることができる。
【００２１】
Ｐの添加量を０．０２質量％未満にすると十分な量のＰ化合物を形成することができず、満足できる強度が得られない。一方、０．３質量％を超えて添加すると鋳造時や熱間加工時にＰ化合物の偏析に起因する割れが起こり易くなる。そのため、Ｐの組成範囲を０．０２〜０．３質量％に規定した。
【００２２】
このＰの組成範囲に対して効果的に化合物を形成させ、高強度と高導電性をバランス良く両立させるためには、Ｆｅの組成範囲を０．０５〜１．０質量％、Ｎｉの組成範囲を０．０５〜１．０質量％とし、且つＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐを３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅを１〜１０となるように規定する必要がある。
【００２３】
Ｆｅ及びＮｉの含有量が組成範囲の下限を下回る場合、Ｐ化合物の形成量が不十分になり、強度が不足する。一方、組成範囲の上限を超える場合は、余剰のＦｅ、ＮｉがＣｕ中に固溶して導電率を低下させる。
【００２４】
更に、ＦｅとＮｉの合計量がＰの含有量の３倍未満になる場合は化合物成形時にＰが過剰となり、１０倍を超える場合は逆にＦｅ、Ｎｉが過剰となる。このような過剰成分はＣｕ中に固溶状態で存在するため、導電率を害する結果となる。過剰成分をより少なくするため、規定範囲の中でも（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜６の範囲を選択することがより望ましい。
【００２５】
また、ＦｅとＮｉは、強度と導電率に対して同様の効果を期待して添加するものであるが、Ｆｅのみを添加したＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金では低強度、高導電率の特性になり易く、逆にＮｉだけの添加では高強度、低導電率の特性になり易い。よって、強度と導電率のバランスが良い材料を得るためには、ＦｅとＮｉを組み合わせて添加することが有効であり、本発明者らが配合比率を検討した結果、ＮｉをＦｅと同程度以上添加することにより高い強度が得られることが分かった。そこで、実用上支障がない範囲として、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅを１〜１０に規定した。
【００２６】
これらの成分に加えてＳｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉから選択された１種以上の成分を合計０．０３〜１質量％含有しても良い。これらの元素は、強度の向上に効果的に働くと共に、耐熱性を向上させて高温下での強度低下を防ぐ作用を持つため、より良好な特性を期待することができる。
【００２７】
Ｓｎは、少量の添加でも強度を大きく向上させる効果を持った添加元素であり、また耐熱性を向上させる効果も大きい。但し、含有量が多くなると導電性を低下させる悪影響が大きくなる。そのため、Ｓｎの組成範囲は０．１〜０．５質量％とすることが好ましい。
【００２８】
Ｚｎは、強度向上の効果を持つと共にはんだ濡れ性やＳｎめっき密着性の改善に大きな効果がある副成分である。但し、ＺｎもＳｎと同様に含有量が多くなると導電性を低下させる悪影響が大きくなる。そのため、Ｚｎの組成範囲は０．１〜０．５質量％とすることが好ましい。
【００２９】
Ｍｎは、結晶粒を微細化し、強度を向上させる働きを持つ副成分である。但し、含有量が多くなると導電率を低下させる悪影響が大きくなる。ＺｒやＣｒは、強度や耐熱性を向上させる働きを持つと共に、導電率に与える悪影響が比較的少ないことを特徴とする副成分である。但し、含有量が多すぎると鋳造性の悪化などの悪影響が生じる。Ｔｉも強度や耐熱性を向上させる効果に優れた副成分である。
【００３０】
これらの元素は、単独若しくは組み合わせて添加することで先に述べた効果が期待できるが、その合計の含有量が１質量％を超えると導電率の低下や鋳造性の悪化などの悪影響が顕著になる。よって、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉの合計の組成範囲は１質量％以下とすることが好ましい。
【００３１】
さて、本実施の形態に係る高強度・高導電銅合金では、銅合金中に含まれる粒径が１０ｎｍ以上の晶出物及び析出物のうち、粒径が１００ｎｍ以上である晶出物及び析出物の割合が１％以下であることを特徴の一つとしている。その理由を以下に述べる。
【００３２】
本発明者らは、均一なエッチング性を確保するために銅合金中に含まれる晶出物や析出物の大きさに注目し、ベース材料としての銅合金では、エッチングに悪影響を及ぼす可能性のある粒径が１００ｎｍ以上の大きさの晶出物や析出物ができる限り生じないようにすることとした。
【００３３】
ここで晶出とは液体の中から固体が形成される現象を指し、析出とは既に固体になっているものの中で固体の第２相が形成される現象を指す。本実施の形態では、例えば、鋳造工程で溶銅が固まるときに晶出物が生じ、既に固体になっているＣｕ中で熱処理によって析出物が生じる。
【００３４】
なお、本明細書では「晶出物及び析出物」を、母相であるＣｕの中に生じた合金元素・化合物からなる第２相を包括的に含む表現として用いる。
【００３５】
この析出物の大きさは、通常、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）での観察結果によって判断することが多い。しかしながら、通常は、１万倍程度の観察では粒径が１０ｎｍ未満の大きさの析出物を観察することは困難である。そこで、本実施の形態では、１万倍程度の観察によって確認可能な１０ｎｍ以上の大きさの粒子を対象とし、その中で粒径が１００ｎｍ以上の大きさの粒子の割合を１％以下に抑えることで良好なエッチング性を確保するようにした。粒径が１００ｎｍを超える大きさの粒子の割合が１％を超える場合、エッチング面に突起などの不均一部分が生じる可能性があり、エッチング性が悪化する虞があるからである。
【００３６】
先に述べたように、ハーフエッチングで半導体リードフレームの板厚を部分的に薄くする際に、銅合金中に晶出物や粗大析出物が存在すると、その周囲でエッチングされる速度が不均一になり、エッチング後のエッチング面に突起が生じるなどの不具合が起こる。このとき問題となる晶出物や析出物は１００ｎｍ以上の大きさのものであり、１００ｎｍ未満のものであれば問題は生じない。
【００３７】
このような高強度・高導電銅合金を得るための製造方法としては、前述した組成を持つ銅合金の素材を熱間圧延し、熱間圧延以降の工程で加工度２０％以上の冷間圧延と、３００〜４７０℃で１０秒〜１０分間加熱する熱処理との組み合わせを少なくとも２回以上実施することが有効である。これにより、大きな晶出物や析出物が生じることを防ぎつつ、良好な強度と導電性を持った高強度・高導電銅合金を製造することができる。
【００３８】
具体的には、先ず、所定の組成の銅合金の素材を熱間圧延によって加工する。ここで熱間圧延時の加熱は、鋳造工程で生じた晶出物や析出物を一旦母相中に固溶させる溶体化の効果を持つ。
【００３９】
より好ましい溶体化状態を得るためには、加熱温度を９００℃以上にすることが望ましく、また熱間圧延終了後の温度を７００℃以上に維持することが望ましく、熱間圧延後はできるだけ急速に冷却することが望ましい。
【００４０】
熱間圧延以降の工程においては、冷間圧延による加工硬化と熱処理による析出を組み合わせて強度と導電性の向上を図る。
【００４１】
ここで従来のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金では、銅合金の材料を４００〜６００℃で長時間保持する時効を行って強度と導電率の向上を図っていた。しかし、長時間の加熱は、析出物の成長を促進し、粗大な析出物が生じる原因となる。
【００４２】
本実施の形態では、析出物の成長を抑えつつ、強度と導電率を向上させる工程を検討し、冷間圧延と短時間の熱処理とを繰り返して行うことが効果的であるとの結果を得た。
【００４３】
ここで冷間圧延は、加工度が２０％以上となる範囲で実施する。これにより、銅合金の材料は加工硬化して強度が向上する。また、冷間圧延によって銅合金中には多数の格子欠陥が導入され、これが次の熱処理工程において析出物形成の起点として働くことから、均一に分散した析出を促進する効果も持つ。ここで加工度が２０％未満である場合は、銅合金の加工硬化が十分でないために最終材で得られる強度が低くなり易い。
【００４４】
次に、冷間圧延に引き続いて行う熱処理は、３００〜４７０℃で１０秒〜１０分間加熱して行う。この熱処理では、Ｐ化合物の析出を促進し、導電率と強度を向上させることができる。熱処理条件がこの範囲より低温、短時間の場合、析出が十分に起こらないために十分な導電率や強度を得ることができない。この範囲より高温、長時間の熱処理条件では、一度の熱処理で一気に析出が進行して析出物が粗大化する虞がある。
【００４５】
以上の冷間圧延と熱処理の組み合わせを２回以上繰り返して実施する。冷間圧延では繰り返しを重ねるほど加工硬化によって強度が向上していく。それと共に新たな析出物を生み出す起点となる格子欠陥を導入することにより、初期の熱処理で生成した析出物が粗大化するのを抑え、新たな微細析出物を形成させることができる。熱処理では直前の冷間圧延で低下した延性を回復させつつ、繰り返しを重ねる毎に数多くの析出物が形成されて導電率が向上していく。
【００４６】
本実施の形態では、これら加工硬化や析出を一度に急激に実施するのではなく、少しずつ何回にも分けて実施していくことで両者の効果をバランス良く最大限に引き出す点に特徴がある。
【００４７】
本実施の形態に係る高強度・高導電銅合金は、従来の銅合金に比べて良好な強度、導電率を維持しつつ、銅合金中に含まれる大きな晶出物や析出物の発生を抑えてエッチング性を向上させている。また、銅合金中に大きな晶出物や析出物を含まないことは、より薄い板厚まで安定して加工できるという利点もあるため、プリント配線板や電池の集電体などの用途で使われる圧延銅箔の材料としても有効に活用することができる。これにより、従来より高い強度を持つ圧延銅箔の製造が可能になる。
【００４８】
以上のように、本発明の高強度・高導電銅合金は、従来のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金に比べてより高い強度と導電性を併せ持ち、尚且つハーフエッチング時の均一なエッチング性に優れている。こうした材料は、半導体リードフレームとして最適であり、特に半導体パッケージの薄型化に対して高い信頼性を持つため、半導体パッケージ薄型化の進展を材料面から支え、その発展に大きく寄与するものである。
【実施例】
【００４９】
本発明の実施例について説明する。
【００５０】
無酸素銅を母材にして、Ｆｅ：０．１５質量％、Ｎｉ：０．６質量％、Ｐ：０．１５質量％、Ｓｎ：０．１５質量％、Ｚｎ：０．３質量％を含有した銅合金を高周波溶解炉で溶製し、厚さ２５ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのインゴットに鋳造した。これを９５０℃に加熱して厚さ８ｍｍまで熱間圧延した後、厚さ２．５ｍｍ（加工度６８．５％）に冷間圧延して３５０℃で１分間焼鈍した。更にこれを厚さ１ｍｍ（加工度６０％）に冷間圧延して３５０℃で１分間焼鈍することにより試料（実施例１）を製作した。
【００５１】
以上のようにして製作した実施例１の試料について、最終の熱処理後の導電率、引張強さ、伸びを調べた結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
圧延と熱処理の組み合わせを繰り返すことで導電率が上昇し、引張強さも向上した。最終の熱処理材は、４０％ＩＡＣＳを超える良好な導電率と６５０ＭＰａを超える高強度を併せ持った材料であった。また、強度上昇に伴う伸びの低下量は僅かであり、最終の熱処理後でも８％の伸びが確保されるため十分な曲げ加工性が期待できる。
【００５４】
更に表２に示すような組成の実施例２〜１１の銅合金を溶解鋳造し、実施例１と同じ工程で加工熱処理を行って厚さ０．１５ｍｍの試料を作製した。各実施例の特性値を表３に示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】
【表３】
【００５７】
いずれの実施例も４０％ＩＡＣＳを超える高い導電率と６００ＭＰａを超える高強度を併せ持っており、薄型の半導体パッケージの半導体リードフレームとして十分な導電性と強度が得られている。
【００５８】
以上の実施例１〜１１について透過型電子顕微鏡を用いて晶出物や析出物を観察した。粒径が１０ｎｍ以上及び１００ｎｍ以上のものをカウントし、１００ｎｍ以上のものの個数の割合を求めた。その結果、各実施例共に粒径が１００ｎｍ以上の晶出物や析出物の個数の割合は１％以下であり、エッチング性の良い材料と評価することができた。
【００５９】
次に、本発明の銅合金について、その合金組成の限定理由について比較例を挙げて説明する。
【００６０】
表２に組成を示した比較例１〜８について、前述の実施例と同様に溶解鋳造し、同じ工程で加工熱処理を行って厚さ０．１５ｍｍの試料を製作した。各比較例の特性値は表３に示した。
【００６１】
比較例１、２は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐの含有量が本発明の規定範囲から外れたものである。比較例１はＦｅ、Ｎｉ、Ｐの添加量が低すぎる例である。この場合、実施例に比べて引張強さが低く十分な強度が得られない結果となっている。比較例２は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐの添加量が多すぎる例である。この場合、曲げ加工での割れが発生し易くなってしまうことから本発明の目的を満足させることはできない。
【００６２】
比較例３、４は、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比が規定範囲から外れた例である。Ｆｅ、Ｎｉが過剰になった場合もＰが過剰になった場合も導電率が低下している。また、引張強さについても規定範囲内のものに比べて低い値となっている。
【００６３】
比較例５、６は、ＦｅとＮｉの質量比が規格範囲から外れた例である。Ｆｅの比率が高すぎる比較例５は引張強さが不足しており、Ｎｉの比率が高すぎる比較例６は伸びが小さく、また導電率も低くなっている。
【００６４】
比較例７、８は、副成分として添加したＳｎ、Ｚｎなどの含有量が過剰になった例である。いずれも引張強さは良好であるが、導電率が大きく低下している。
【００６５】
次に、本発明に適した製造方法について、加工熱処理条件の限定理由について比較例を挙げて説明する。
【００６６】
実施例１と同じ組成を持つ銅合金について熱間圧延を行った後、表４に示すような条件で冷間圧延と熱処理の組み合わせを繰り返し実施して比較例９〜１１の試料を製作した。それぞれの特性値及び析出物の観察結果を表５に示す。
【００６７】
【表４】
【００６８】
【表５】
【００６９】
比較例９〜１１は、熱処理条件が規定範囲を外れる例である。比較例９は、熱処理温度が低い例であるが、この場合は十分な導電率が得られない。比較例１０は、熱処理温度が高い例である。この場合、実施例と同等の良好な引張強さ及び導電率が得られている。しかし、析出物の観察結果から粒径が１００ｎｍ以上の大きな析出物がより多く発生していることが分かり、本発明の特徴である均一なエッチング性を維持することができない。比較例１１は、熱処理の加熱時間が長すぎる例である。この場合も比較例１０と同様に析出物が多く、満足するエッチング性が得られない。
【００７０】
以上のように本発明で規定した条件範囲を外れた比較例は、いずれも本発明の実施例に比べて不十分な特性しか得られない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．０５〜１．０質量％のＦｅ、０．０５〜１．０質量％のＮｉ、０．０２〜０．３質量％のＰを含有し、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅが１〜１０であり、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金であって、
前記銅合金中に含まれる粒径が１０ｎｍ以上の晶出物及び析出物のうち、粒径が１００ｎｍ以上である晶出物及び析出物の割合が１％以下であることを特徴とする高強度・高導電銅合金。
【請求項２】
０．０５〜１．０質量％のＦｅ、０．０５〜１．０質量％のＮｉ、０．０２〜０．３質量％のＰを含有し、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅが１〜１０であり、更にＳｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉから選択された１種以上の成分を合計０．０３〜１質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金であって、
前記銅合金中に含まれる粒径が１０ｎｍ以上の晶出物及び析出物のうち、粒径が１００ｎｍ以上である晶出物及び析出物の割合が１％以下であることを特徴とする高強度・高導電銅合金。
【請求項３】
前記銅合金は、０．１〜０．５質量％のＳｎを含有する請求項２に記載の高強度・高導電銅合金。
【請求項４】
前記銅合金は、０．１〜０．５質量％のＺｎを含有する請求項２又は３に記載の高強度・高導電銅合金。
【請求項５】
前記銅合金は、合計１質量％以下のＭｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉを含有する請求項２〜４のいずれかに記載の高強度・高導電銅合金。
【請求項６】
前記ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜６である請求項１〜５のいずれかに記載の高強度・高導電銅合金。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の銅合金の素材を熱間圧延し、前記熱間圧延以降の工程で加工度２０％以上の冷間圧延と、３００〜４７０℃で１０秒〜１０分間加熱する熱処理との組み合わせを少なくとも２回以上実施することを特徴とする高強度・高導電銅合金の製造方法。
【請求項１】
０．０５〜１．０質量％のＦｅ、０．０５〜１．０質量％のＮｉ、０．０２〜０．３質量％のＰを含有し、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅが１〜１０であり、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金であって、
前記銅合金中に含まれる粒径が１０ｎｍ以上の晶出物及び析出物のうち、粒径が１００ｎｍ以上である晶出物及び析出物の割合が１％以下であることを特徴とする高強度・高導電銅合金。
【請求項２】
０．０５〜１．０質量％のＦｅ、０．０５〜１．０質量％のＮｉ、０．０２〜０．３質量％のＰを含有し、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比Ｎｉ／Ｆｅが１〜１０であり、更にＳｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉから選択された１種以上の成分を合計０．０３〜１質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金であって、
前記銅合金中に含まれる粒径が１０ｎｍ以上の晶出物及び析出物のうち、粒径が１００ｎｍ以上である晶出物及び析出物の割合が１％以下であることを特徴とする高強度・高導電銅合金。
【請求項３】
前記銅合金は、０．１〜０．５質量％のＳｎを含有する請求項２に記載の高強度・高導電銅合金。
【請求項４】
前記銅合金は、０．１〜０．５質量％のＺｎを含有する請求項２又は３に記載の高強度・高導電銅合金。
【請求項５】
前記銅合金は、合計１質量％以下のＭｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉを含有する請求項２〜４のいずれかに記載の高強度・高導電銅合金。
【請求項６】
前記ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐが３〜６である請求項１〜５のいずれかに記載の高強度・高導電銅合金。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の銅合金の素材を熱間圧延し、前記熱間圧延以降の工程で加工度２０％以上の冷間圧延と、３００〜４７０℃で１０秒〜１０分間加熱する熱処理との組み合わせを少なくとも２回以上実施することを特徴とする高強度・高導電銅合金の製造方法。
【公開番号】特開２０１３−８７３３８（Ｐ２０１３−８７３３８Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９６５９（Ｐ２０１１−２２９６５９）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
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