強(qiáng)度、耐熱性以及彎曲加工性優(yōu)異的Fe-P系銅合金板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及強(qiáng)度、耐熱性以及彎曲加工性優(yōu)異且適合作為半導(dǎo)體用引線框、端子、 連接器、母線等的電氣/電子元件材料的Fe-p系銅合金板。
【背景技術(shù)】
[0002] 銅和銅基合金由于導(dǎo)電率、熱傳導(dǎo)性非常高，所以能夠用作以引線框?yàn)榇淼碾?氣/電子元件用材料。近年來，引線框的薄壁、窄引腳、窄節(jié)距化日益推進(jìn)，一部分甚至達(dá)到 厚度100 ym以下，從而要求非常高的強(qiáng)度。
[0003] 另外，在引線框的制作中，進(jìn)行的是對于將銅和銅基合金軋制成規(guī)定的厚度的條 材，實(shí)施沖壓加工和蝕刻處理而加工成規(guī)定的形狀。在沖壓加工時(shí)，為了去除因沖壓造成 的應(yīng)變而在去除應(yīng)變工序中進(jìn)行400°C以上的溫度下的加熱等高溫加熱處理的情況也有很 多。此外，還會實(shí)施各種鍍覆處理、封裝加工中的模片接合和引線接合以及樹脂模塑。
[0004] 因此，對于引線框材料，不僅要求導(dǎo)電率和強(qiáng)度（一級特性），而且要求沖壓性、耐 熱性（加熱至高溫時(shí)的強(qiáng)度降低的幅度）、此外還有蝕刻性、各種鍍覆性、焊料密接性、氧化 膜密接性、樹脂密接性、引線接合性等（二級特性）。
[0005] 雖然沒有完全充分滿足這些特性的材料，但作為多引腳1C的引線框材料，從特 性、成本，可獲取性這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，正在匯集成以CU-2. 2質(zhì)量％ Fe-o. 03質(zhì)量％ P-0.12 質(zhì)量％ Zn為標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)組成的CDA Alloy 194,以Cu-3. 0質(zhì)量％ Ni-0. 65質(zhì)量％ Si-0. 15 質(zhì)量％]\%為標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)組成的0^六11〇77025，以及以(：11-〇.2311^88%〇-〇.2511^88% SnO. 20mass% Zn為標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)組成的CDA Alloy 18045。還有，所謂CDA意思是美國銅開發(fā) 協(xié)會。
[0006] 其中Fe-p系的CDA Alloy 194,即使是作為最高強(qiáng)度的質(zhì)別的ESH，抗拉強(qiáng)度也 不過550N/mm2左右，維氏硬度160Hv左右，比其他的兩種銅基合金的強(qiáng)度低。另外耐熱性 也比較低，例如若以450°C加熱5分鐘左右，則軟化至原本的強(qiáng)度的80%以下。但是，CDA Alloy 194在沖壓性等的二級特性上無重大的缺陷，可獲取性也良好，因此被廣泛使用。
[0007] 另一方面，在專利文獻(xiàn)1中記述有通過在Fe-P系銅合金中添加Mg和Sn，從而使 Fe-P系銅合金高強(qiáng)度化。另外，在專利文獻(xiàn)2中記述有一種通過使結(jié)晶組織整?；?，從而改 善沖壓性（沖孔加工性和彎曲加工性）的Fe-P系銅合金板。在專利文獻(xiàn)3中記述有通過 采取對Fe-P系銅合金進(jìn)行熱軋以及冷軋后，加熱至950~1050°C，接著進(jìn)行急冷至300°C 以下的固溶處理等特定的制造方法，從而改善Fe-P系銅合金板的強(qiáng)度和耐熱性。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平4-41631號公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2000-104131號公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2012-57242號公報(bào)
[0013] 但是，專利文獻(xiàn)1的Fe-P系銅合金板雖然為高強(qiáng)度，但耐熱性說不上充分，另外也 沒有對沖壓性進(jìn)行研宄。專利文獻(xiàn)2的Fe-P系銅合金板，雖然沖壓性優(yōu)異，但耐熱性談不 上充分。專利文獻(xiàn)3的Fe-P系銅合金板，雖然強(qiáng)度和耐熱性優(yōu)異，但對于沖壓性未進(jìn)行研 宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明鑒于Fe-P系銅合金板這樣的現(xiàn)狀而形成，其目的在于，提供一種高強(qiáng)度， 耐熱性高，并且沖壓性（特別是彎曲加工性）也優(yōu)異的Fe-P系銅合金板。
[0015] 用于解決課題的手段
[0016] 本發(fā)明的Fe-P系銅合金板，其特征在于，由如下構(gòu)成，F(xiàn)e :1. 6質(zhì)量％以上且2. 6 質(zhì)量％以下；p:〇. 01質(zhì)量％以上且0.05質(zhì)量％以下；Zn:0. 01質(zhì)量％以上且0.5質(zhì)量％ 以下；Sn :0. 01質(zhì)量％以上且低于0. 20質(zhì)量％ ; C :0. 003質(zhì)量％以下；Co、Si和Cr合計(jì) 為0. 05質(zhì)量％以下；余量為Cu和不可避免的雜質(zhì)，以EBSD對與軋制方向平行且與板面 垂直的截面的結(jié)晶組織進(jìn)行觀察時(shí)，對各晶粒的當(dāng)量圓直徑以面積進(jìn)行加權(quán)的加權(quán)平均為 10ym以下，導(dǎo)電率為60% IACS以上，當(dāng)量圓直徑為10~40nm的Fe或Fe-P化合物的析 出粒子的存在密度為20個(gè)/ym2以上。還有，在本發(fā)明中，"銅合金板"這樣的用語以包含 銅合金條的意思使用。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供強(qiáng)度、耐熱性以及彎曲加工性優(yōu)異的Fe-P系銅合金板。
【附圖說明】
[0018] 圖1是實(shí)施例的No. 14、21、22的顯微鏡組織照片。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下，對于本發(fā)明的Fe-P系銅合金板更具體地加以說明。
[0020] (Fe-p系銅合金的化學(xué)組成）
[0021] Fe有助于Fe-P系銅合金板的強(qiáng)度和耐熱性的提高，另外，具有抑制熱軋中或再結(jié) 晶熱處理中的晶粒的生長的效果。Fe的含量低于1.6質(zhì)量％時(shí)，上述效果不充分。另一方 面，若Fe的含量超過2. 6質(zhì)量％，則熔化、鑄造時(shí)由于二液相分離和結(jié)晶析出而生成粗大的 Fe粒子（直徑數(shù)ym以上），鍍覆性和蝕刻性降低。因此，F(xiàn)e的含量為1.6質(zhì)量％以上、2.6 質(zhì)量％以下，下限優(yōu)選為1.7質(zhì)量％，更優(yōu)選為1.8質(zhì)量％，上限優(yōu)選為2. 5質(zhì)量％，更優(yōu)選 為2.4質(zhì)量％。
[0022] P除了作為脫氧劑有所貢獻(xiàn)以外，還形成Fe-P化合物的析出粒子而使Fe-P系銅 合金板的強(qiáng)度和耐熱性提高。另外，P具有抑制熱軋中或再結(jié)晶熱處理中的晶粒的生長的 效果。P的含量低于0.01質(zhì)量％時(shí)，上述效果不充分。另一方面，若P的含量超過0.05質(zhì) 量％，則導(dǎo)電率降低。因此，P的含量為0.01質(zhì)量％以上、0.05質(zhì)量％以下，下限優(yōu)選為 0. 015質(zhì)量％，更優(yōu)選為0. 02質(zhì)量％，上限優(yōu)選為0. 045質(zhì)量％，更優(yōu)選為0. 04質(zhì)量％。
[0023] Zn使Fe-P系銅合金板的焊料耐熱剝離性和氧化膜的密接性提高。Zn的含量低 于0.01質(zhì)量％時(shí)，這一效果不充分，另一方面，若超過0.5質(zhì)量％，貝1J導(dǎo)電率降低。因此， Zn的含量為0. 01質(zhì)量％以上、0. 5質(zhì)量％以下，下限優(yōu)選為0. 02質(zhì)量％，更優(yōu)選為0. 05質(zhì) 量％，上限優(yōu)選為0. 4質(zhì)量％，更優(yōu)選為0. 3質(zhì)量％。
[0024] Sn在母材中固溶而使Fe-P系銅合金板的強(qiáng)度和耐熱性提高，具有抑制熱軋中或 再結(jié)晶熱處理中的晶粒的生長的效果。另外，Sn的位錯(cuò)粘著的效果強(qiáng)，由此具有使Fe的析 出起點(diǎn)增加，使析出密度增加的效果。Sn的含量低于0.01質(zhì)量％時(shí)，上述效果不充分，另一 方面，若達(dá)到0. 20質(zhì)量％以上，則導(dǎo)電率降低。因此，Sn的含量為0. 01質(zhì)量％以上且低于 0. 20質(zhì)量％，下限優(yōu)選為0. 02質(zhì)量％，更優(yōu)選為0. 05質(zhì)量％，上限優(yōu)選為0. 18質(zhì)量％，更 優(yōu)選為0. 15質(zhì)量％。
[0025] 在Fe-P系銅合金中，作為不可避免的雜質(zhì)的C的含量若超過0. 003質(zhì)量％，或同 樣作為不可避免的雜質(zhì)的Co、Si和Cr的含量的合計(jì)若超過0. 05質(zhì)量％，則由于二液相分 離和結(jié)晶而容易生成粗大的Fe粒子。因此，F(xiàn)e-P系銅合金的強(qiáng)度和耐熱性降低，另外，鍍 覆性和蝕刻性降低。因此，C含量為0. 003質(zhì)量％以下，Co、Si和Cr的合計(jì)含量為0. 05質(zhì) 量％以下。還有，C有在熔化、鑄造時(shí)，從出于防止氧化等的目的而散布在熔液表面的木炭 和石墨粒、還有石墨模具等超出限度而混入的情況。這樣的情況下，為了減少C含量而能夠 利用的手段是：使用C含量少的Fe原料、減少木炭和石墨粒的散布量、加大木炭和石墨粒的 尺寸而降低與熔液的接觸面積、進(jìn)行模具變更等。
[0026] (平均晶粒直徑）
[0027] 以 EBSD (Electron BackScatter Diffraction)，對與 Fe_P 系銅合金板的乳制方 向平行且與板面垂直的截面的結(jié)晶組織進(jìn)行觀察（晶界條件：取向差5°以上），求得觀察 面的全部晶粒的當(dāng)量圓直徑，對各晶粒的當(dāng)量圓直徑以面積進(jìn)行加權(quán)而求得加權(quán)平均，本 發(fā)明中將其作為平均晶粒直徑。作為平均晶粒直徑之所以取其加權(quán)平均，是因?yàn)槿粝馞e-P 系銅合金板這樣有粗大粒和微細(xì)?；祀s時(shí)，若僅僅取相加平均，則得出的晶粒直徑小而超 出實(shí)際狀態(tài)。若該平均晶粒直徑超過10 U m，則彎曲加工性和沖孔加工性降低，并且強(qiáng)度和 耐熱性也降低。因此，平均晶粒直徑為10 y m以下，優(yōu)選為8 y m以下，更優(yōu)選為6 y m以下。 平均晶粒直徑越小越好，下限值不需要特別規(guī)定，但根據(jù)后述的制造方法而能夠使之微細(xì) 化至3 ym的程度