強度、耐熱性以及彎曲加工性優異的Fe-P系銅合金板的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及強度、耐熱性以及彎曲加工性優異且適合作為半導體用引線框、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】
[0002] 銅和銅基合金由于導電率、熱傳導性非常高，所以能夠用作以引線框為代表的電 氣/電子元件用材料。近年來，引線框的薄壁、窄引腳、窄節距化日益推進，一部分甚至達到 厚度100 ym以下，從而要求非常高的強度。
[0003] 另外，在引線框的制作中，進行的是對于將銅和銅基合金軋制成規定的厚度的條 材，實施沖壓加工和蝕刻處理而加工成規定的形狀。在沖壓加工時，為了去除因沖壓造成 的應變而在去除應變工序中進行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，不僅要求導電率和強度（一級特性），而且要求沖壓性、耐 熱性（加熱至高溫時的強度降低的幅度）、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出發，正在匯集成以CU-2. 2質量％ Fe-o. 03質量％ P-0.12 質量％ Zn為標準化學組成的CDA Alloy 194,以Cu-3. 0質量％ Ni-0. 65質量％ Si-0. 15 質量％]\%為標準化學組成的0^六11〇77025，以及以(：11-〇.2311^88%〇-〇.2511^88% SnO. 20mass% Zn為標準化學組成的CDA Alloy 18045。還有，所謂CDA意思是美國銅開發 協會。
[0006] 其中Fe-p系的CDA Alloy 194,即使是作為最高強度的質別的ESH，抗拉強度也 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系銅合金高強度化。另外，在專利文獻2中記述有一種通過使結晶組織整粒化，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3中記述有通過 采取對Fe-P系銅合金進行熱軋以及冷軋后，加熱至950~1050°C，接著進行急冷至300°C 以下的固溶處理等特定的制造方法，從而改善Fe-P系銅合金板的強度和耐熱性。
[0008] 現有技術文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1 :日本特開平4-41631號公報
[0011] 專利文獻2 :日本特開2000-104131號公報
[0012] 專利文獻3 :日本特開2012-57242號公報
[0013] 但是，專利文獻1的Fe-P系銅合金板雖然為高強度，但耐熱性說不上充分，另外也 沒有對沖壓性進行研宄。專利文獻2的Fe-P系銅合金板，雖然沖壓性優異，但耐熱性談不 上充分。專利文獻3的Fe-P系銅合金板，雖然強度和耐熱性優異，但對于沖壓性未進行研 宄。
【發明內容】
[0014] 本發明鑒于Fe-P系銅合金板這樣的現狀而形成，其目的在于，提供一種高強度， 耐熱性高，并且沖壓性（特別是彎曲加工性）也優異的Fe-P系銅合金板。
[0015] 用于解決課題的手段
[0016] 本發明的Fe-P系銅合金板，其特征在于，由如下構成，Fe :1. 6質量％以上且2. 6 質量％以下；p:〇. 01質量％以上且0.05質量％以下；Zn:0. 01質量％以上且0.5質量％ 以下；Sn :0. 01質量％以上且低于0. 20質量％ ; C :0. 003質量％以下；Co、Si和Cr合計 為0. 05質量％以下；余量為Cu和不可避免的雜質，以EBSD對與軋制方向平行且與板面 垂直的截面的結晶組織進行觀察時，對各晶粒的當量圓直徑以面積進行加權的加權平均為 10ym以下，導電率為60% IACS以上，當量圓直徑為10~40nm的Fe或Fe-P化合物的析 出粒子的存在密度為20個/ym2以上。還有，在本發明中，"銅合金板"這樣的用語以包含 銅合金條的意思使用。
[0017] 根據本發明，能夠提供強度、耐熱性以及彎曲加工性優異的Fe-P系銅合金板。
【附圖說明】
[0018] 圖1是實施例的No. 14、21、22的顯微鏡組織照片。
【具體實施方式】
[0019] 以下，對于本發明的Fe-P系銅合金板更具體地加以說明。
[0020] (Fe-p系銅合金的化學組成）
[0021] Fe有助于Fe-P系銅合金板的強度和耐熱性的提高，另外，具有抑制熱軋中或再結 晶熱處理中的晶粒的生長的效果。Fe的含量低于1.6質量％時，上述效果不充分。另一方 面，若Fe的含量超過2. 6質量％，則熔化、鑄造時由于二液相分離和結晶析出而生成粗大的 Fe粒子（直徑數ym以上），鍍覆性和蝕刻性降低。因此，Fe的含量為1.6質量％以上、2.6 質量％以下，下限優選為1.7質量％，更優選為1.8質量％，上限優選為2. 5質量％，更優選 為2.4質量％。
[0022] P除了作為脫氧劑有所貢獻以外，還形成Fe-P化合物的析出粒子而使Fe-P系銅 合金板的強度和耐熱性提高。另外，P具有抑制熱軋中或再結晶熱處理中的晶粒的生長的 效果。P的含量低于0.01質量％時，上述效果不充分。另一方面，若P的含量超過0.05質 量％，則導電率降低。因此，P的含量為0.01質量％以上、0.05質量％以下，下限優選為 0. 015質量％，更優選為0. 02質量％，上限優選為0. 045質量％，更優選為0. 04質量％。
[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質量％時，這一效果不充分，另一方面，若超過0.5質量％，貝1J導電率降低。因此， Zn的含量為0. 01質量％以上、0. 5質量％以下，下限優選為0. 02質量％，更優選為0. 05質 量％，上限優選為0. 4質量％，更優選為0. 3質量％。
[0024] Sn在母材中固溶而使Fe-P系銅合金板的強度和耐熱性提高，具有抑制熱軋中或 再結晶熱處理中的晶粒的生長的效果。另外，Sn的位錯粘著的效果強，由此具有使Fe的析 出起點增加，使析出密度增加的效果。Sn的含量低于0.01質量％時，上述效果不充分，另一 方面，若達到0. 20質量％以上，則導電率降低。因此，Sn的含量為0. 01質量％以上且低于 0. 20質量％，下限優選為0. 02質量％，更優選為0. 05質量％，上限優選為0. 18質量％，更 優選為0. 15質量％。
[0025] 在Fe-P系銅合金中，作為不可避免的雜質的C的含量若超過0. 003質量％，或同 樣作為不可避免的雜質的Co、Si和Cr的含量的合計若超過0. 05質量％，則由于二液相分 離和結晶而容易生成粗大的Fe粒子。因此，Fe-P系銅合金的強度和耐熱性降低，另外，鍍 覆性和蝕刻性降低。因此，C含量為0. 003質量％以下，Co、Si和Cr的合計含量為0. 05質 量％以下。還有，C有在熔化、鑄造時，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晶組織進行觀察（晶界條件：取向差5°以上），求得觀察 面的全部晶粒的當量圓直徑，對各晶粒的當量圓直徑以面積進行加權而求得加權平均，本 發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平均，是因為若像Fe-P 系銅合金板這樣有粗大粒和微細粒混雜時，若僅僅取相加平均，則得出的晶粒直徑小而超 出實際狀態。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，并且強度和 耐熱性也降低。因此，平均晶粒直徑為10 y m以下，優選為8 y m以下，更優選為6 y m以下。 平均晶粒直徑越小越好，下限值不需要特別規定，但根據后述的制造方法而能夠使之微細 化至3 ym的程度