JP4117327B2 - Copper alloy sheet for electrical and electronic parts with excellent press punchability - Google Patents
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Description
本発明は、高強度で、かつ、スタンピング加工の際のプレス打ち抜き性に優れたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金板に関し、例えば、半導体装置用リードフレームの素材として好適な銅合金板に関する。本発明の銅合金板は、半導体装置用リードフレーム以外にも、その他の半導体部品、プリント配線板等の電気・電子部品材料、開閉器部品、ブスバー、端子・コネクタ等の機構部品など様々な電気電子部品用として好適に使用される。ただ、以下の説明では、代表的な用途例として、半導体部品であるリードフレームに使用する場合を中心に説明を進める。 The present invention relates to a Cu-Fe-P-based copper alloy plate having high strength and excellent press punchability during stamping, for example, a copper alloy plate suitable as a material for a lead frame for a semiconductor device. In addition to lead frames for semiconductor devices, the copper alloy plate of the present invention can be used for various electrical components such as other semiconductor components, electrical / electronic component materials such as printed wiring boards, switchgear components, bus bars, mechanical components such as terminals / connectors. It is suitably used for electronic parts. However, in the following description, as a typical application example, the description will be focused on the case where it is used for a lead frame which is a semiconductor component.
半導体リードフレーム用銅合金としては、従来よりＦｅとＰとを含有する、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金が一般に用いられている。これらＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金としては、例えば、Ｆｅ：０．０５〜０．１５％、Ｐ：０．０２５〜０．０４０％を含有する銅合金（Ｃ１９２１０合金）や、Ｆｅ：２．１〜２．６％、Ｐ：０．０１５〜０．１５％、Ｚｎ：０．０５〜０．２０％を含有する銅合金（ＣＤＡ１９４合金）が例示される。これらのＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金は、銅母相中にＦｅ又はＦｅ−Ｐ等の金属間化合物を析出させると、銅合金の中でも、強度、導電性および熱伝導性に優れていることから、国際標準合金として汎用されている。 As a copper alloy for a semiconductor lead frame, a Cu—Fe—P based copper alloy containing Fe and P has been generally used. Examples of these Cu-Fe-P-based copper alloys include, for example, a copper alloy containing Fe: 0.05 to 0.15% and P: 0.025 to 0.040% (C19210 alloy), Fe: 2 An example is a copper alloy (CDA194 alloy) containing 0.1 to 2.6%, P: 0.015 to 0.15%, and Zn: 0.05 to 0.20%. These Cu-Fe-P-based copper alloys are excellent in strength, conductivity and thermal conductivity among copper alloys when an intermetallic compound such as Fe or Fe-P is precipitated in the copper matrix. Therefore, it is widely used as an international standard alloy.
近年、電子機器に用いられる半導体装置の大容量化、小型化、高機能化に伴い、半導体装置に使用されるリードフレームの小断面積化が進み、より一層の強度、導電性、熱伝導性が要求されている。これに伴い、これら半導体装置に使用されるリードフレームに用いられる銅合金板にも、より一層の高強度化、熱伝導性が求められている。 In recent years, along with the increase in capacity, size, and functionality of semiconductor devices used in electronic devices, lead frames used in semiconductor devices have become smaller in cross-sectional area, resulting in greater strength, conductivity, and thermal conductivity. Is required. Accordingly, copper alloy plates used for lead frames used in these semiconductor devices are required to have higher strength and thermal conductivity.
その一方で、これら高強度化した銅合金板には、前記小断面積化したリードフレームへの加工性も求められる。具体的には、銅合金板はリードフレームへスタンピング加工されるために、銅合金板には、優れたプレス打ち抜き性が求められる。この要求は、リードフレーム以外の用途でも、銅合金板がプレス打ち抜きされて加工される用途では同じである。 On the other hand, these high-strength copper alloy plates are also required to be workable into the lead frame having a small cross-sectional area. Specifically, since the copper alloy plate is stamped into a lead frame, the copper alloy plate is required to have excellent press punchability. This requirement is the same in applications other than lead frames in which a copper alloy plate is processed by stamping.
Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板において、プレス打ち抜き性を向上させる手段は、従来から、Ｐｂ、Ｃａなどの微量添加や、破断の起点となる化合物を分散させるなどの化学成分を制御する手段や、結晶粒径などを制御する手段が汎用されてきた。 In the Cu-Fe-P-based copper alloy sheet, conventionally, means for improving the press punchability are conventionally means for controlling a chemical component such as addition of a small amount of Pb, Ca or the like, or dispersing a compound that is a starting point of fracture, Means for controlling the crystal grain size and the like have been widely used.
しかし、これらの手段は、制御自体が困難であったり、他の特性を劣化させたり、また、それゆえに製造コストの上昇につながるなどの問題を有していた。 However, these means have problems such as difficulty in control itself, deterioration of other characteristics, and hence an increase in manufacturing cost.
これに対して、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の組織に着目して、プレス打ち抜き性や曲げ加工性を向上させることが提案されている。例えば、特許文献１では、Ｆｅ：０．００５〜０．５ｗｔ％、Ｐ：０．００５〜０．２ｗｔ％を含み、必要に応じてさらにＺｎ：０．０１〜１０ｗｔ％、Ｓｎ：０．０１〜５ｗｔ％のいずれか一方又は双方を含み、残部Ｃｕと不可避不純物からなるＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板が開示されている。そして、特許文献１では、この銅合金板の結晶方位の集積度を制御することにより、プレス打抜き性を向上させている（特許文献１参照）。
On the other hand, focusing on the structure of the Cu—Fe—P-based copper alloy plate, it has been proposed to improve press punchability and bending workability. For example,
より具体的に、特許文献１では、この集積度制御を、銅合金板が再結晶し、組織の結晶粒径が大きくなるにしたがって、板表面への｛２００｝、｛３１１｝面の集積割合が増し、圧延すると｛２２０｝面の集積割合が増してくることを利用して行なっている。そして、特徴的には、｛２００｝、｛３１１｝面に対して、板表面への｛２２０｝面の集積割合を増してプレス打抜き性を向上させようとしている。より具体的には、この板表面における｛２００｝面からのＸ線回折強度をＩ[200] 、｛３１１｝面からのＸ線回折強度をＩ[311] 、｛２２０｝面からのＸ線回折強度をＩ[220] としたとき、［Ｉ[200] ＋Ｉ[311] ］／Ｉ[220] ＜０．４の式を満たすこととしている。
More specifically, in
特許文献２では、プレス打ち抜き性を向上させるために、銅合金板の（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）と、（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２２０）との比、Ｉ（２００）／Ｉ（２２０）が０．５以上１０以下であるか、または、Ｃｕｂｅ方位の方位密度：Ｄ（Ｃｕｂｅ方位）が１以上５０以下であること、あるいは、Ｃｕｂｅ方位の方位密度：Ｄ（Ｃｕｂｅ方位）とＳ方位の方位密度：Ｄ（Ｓ方位）との比：Ｄ（Ｃｕｂｅ方位）／Ｄ（Ｓ方位）が０．１以上５以下であることが提案されている（特許文献２参照）。
In
また、特許文献３では、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の曲げ加工性を向上させるために、（２００）面のＸ線回折強度と（３１１）面のＸ線回折強度との和と、（２２０）面のＸ線回折強度との比、〔Ｉ（２００）＋Ｉ（３１１）〕／Ｉ（２２０）を０．４以上とすることが提案されている（特許文献３参照）。 Moreover, in patent document 3, in order to improve the bending workability of a Cu-Fe-P type copper alloy plate, the sum of (200) plane X-ray diffraction intensity and (311) plane X-ray diffraction intensity, It has been proposed that the ratio [I (200) + I (311)] / I (220) to the (220) plane X-ray diffraction intensity is 0.4 or more (see Patent Document 3).
更に、特許文献４では、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の屈曲性を向上させるために、Ｉ（２００）／Ｉ（１１０）を１．５以下とすることが提案されている（特許文献４参照）。
前記した特許文献１や２では、板表面への｛２２０｝面や｛２００｝面の集積割合を増して、プレス打ち抜き性を向上させている。これらの特定面の集積割合を増すことによって、確かに、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板のプレス打ち抜き性は向上する。
In
しかし、前記リードフレームの小断面積化は、益々進み、リード幅（０．５ｍｍ→０．３ｍｍ）や板厚（０．２５ｍｍ→０．１５ｍｍ）も益々小さくなって、高強度化したＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板への、スタンピング加工時のプレス打ち抜き性向上の要求はより厳しくなっている。 However, the reduction of the cross-sectional area of the lead frame has progressed further, and the lead width (0.5 mm → 0.3 mm) and plate thickness (0.25 mm → 0.15 mm) have become smaller and higher in strength. The demand for improving the press punchability at the time of stamping to an Fe-P based copper alloy plate is becoming more severe.
このため、前記した特許文献１や２のような組織の集積割合制御によるプレス打ち抜き性向上効果では、この要求されるプレス打ち抜き性を満たさなくなっている。また、前記した特許文献１や２で行なっている、銅合金板にリードを打抜き、その際のばり高さをＳＥＭ観察にて測定するプレス打ち抜き性の試験条件では、高強度化したＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の前記要求されるプレス打ち抜き性を正確に評価できなくなっている。
For this reason, the press punchability improvement effect by the structure accumulation ratio control as described in
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、高強度化と、優れたプレス打ち抜き性とを両立させたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板を提供することである。 The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a Cu—Fe—P-based copper alloy plate that achieves both high strength and excellent press punchability.
この目的を達成するために、プレス打ち抜き性に優れた本発明電気電子部品用銅合金板の要旨は、質量％で、Ｆｅ：０．０１〜０．５０％、Ｐ：０．０１〜０．１５％を各々含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなる銅合金板であって、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上であることとする。 In order to achieve this object, the summary of the copper alloy sheet for electrical and electronic parts of the present invention excellent in press punchability is mass%, Fe: 0.01 to 0.50%, P: 0.01 to 0.00. A copper alloy plate containing 15% each and comprising the balance Cu and inevitable impurities , the value obtained by dividing the half width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface by the peak height It shall be 0.015 or more.
本発明銅合金板は、高強度を達成するために、更に、質量％で０．００５〜５．０％のＳｎを、あるいは、はんだ及びＳｎめっきの耐熱剥離性改善のために、更に、質量％で０．００５〜３．０％のＺｎを、各々含有しても良い。 In order to achieve high strength, the copper alloy plate of the present invention further contains 0.005 to 5.0% Sn by mass, or further improves the heat-resistant peelability of solder and Sn plating. % 0.005 to 3.0% Zn may be contained.
本発明銅合金板は、高強度の目安として、引張強度が５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上であることが好ましい。なお、導電率は板の強度に相関するものであり、本発明でいう高導電率とは、高強度な割りには導電率が比較的高いという意味である。 The copper alloy sheet of the present invention preferably has a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness of 150 Hv or more as a measure of high strength. The electrical conductivity correlates with the strength of the plate, and the high electrical conductivity referred to in the present invention means that the electrical conductivity is relatively high for high strength.
本発明銅合金板は、更に、質量％で、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａのうち１種又は２種以上を合計で０．０００１〜１．０％含有しても良い。 The copper alloy sheet of the present invention may further contain 0.0001 to 1.0% of one or more of Mn, Mg, and Ca in total by mass%.
本発明銅合金板は、更に、質量％で、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち１種又は２種以上を合計で０．００１〜１．０％含有しても良い。 The copper alloy sheet of the present invention is further in mass%, and one or more of Zr, Ag, Cr, Cd, Be, Ti, Co, Ni, Au, and Pt are added in a total amount of 0.001 to 1.0. % May be contained.
本発明銅合金板は、更に、質量％で、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａのうち１種又は２種以上を合計で０．０００１〜１．０％と、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち１種又は２種以上を合計で０．００１〜１．０％とを各々含有するとともに、これら含有する元素の合計含有量を１．０％以下として、含有しても良い。 The copper alloy sheet of the present invention is further in mass%, and 0.001 to 1.0% in total of one or more of Mn, Mg, and Ca, Zr, Ag, Cr, Cd, Be, Ti In addition, 0.001 to 1.0% in total of one or more of Co, Ni, Au, and Pt, respectively, and the total content of these elements as 1.0% or less, It may be contained.
本発明銅合金板は、更に、Ｈｆ、Ｔｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｐｄ、Ｗ、Ｓ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂ、ミッシュメタルの含有量を、これらの元素全体の合計で０．１質量％以下とすることが好ましい。 The copper alloy plate of the present invention further includes Hf, Th, Li, Na, K, Sr, Pd, W, S, Si, C, Nb, Al, V, Y, Mo, Pb, In, Ga, Ge, As. , Sb, Bi, Te, B, misch metal content is preferably 0.1% by mass or less in total of these elements.
本発明の銅合金板は、様々な電気電子部品用に適用可能であるが、特に、半導体部品である半導体リードフレーム用途に使用されることが好ましい。 The copper alloy plate of the present invention can be applied to various electric and electronic parts, but is particularly preferably used for a semiconductor lead frame which is a semiconductor part.
本発明では、前記した特許文献１や２などと同様に、板表面の特定結晶方位からのＸ線回折強度を規定して、集合組織を制御しているように見える。しかし、特許文献１や２は、実質的には、結晶の配向性を規定するものであって、銅合金板にリードを打抜く際のばり高さを小さく（低く）するために｛２２０｝面の集積割合を高めようとするものである。
In the present invention, like the above-described
ただ、もともとランダムな方位を有している銅合金において、特定の方位の集積割合だけを増加させるには大きな限界がある。これは、特許文献１や２などの｛２２０｝面や、本発明で規定する｛３１１｝面などの結晶方位を選択しようと同じである。これが、前記した特許文献１や２のような組織の集積割合制御によるプレス打ち抜き性向上効果では、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板に要求されるプレス打ち抜き性を満たさなくなっている原因でもある。
However, there is a big limit to increase only the accumulation ratio of a specific orientation in a copper alloy that originally has a random orientation. This is the same as selecting a crystal orientation such as the {220} plane of
これに対して、本発明では、従来のような特定の方位（結晶方位）の集積割合ではなく、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板組織の転位密度を制御する。即ち、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板組織の転位密度を高くして、プレス打ち抜き性を向上させる。本発明者らの知見によれば、この転位密度は、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の圧延条件によって、その導入量を制御することが可能で、かつ、この転位密度制御によるプレス打ち抜き性の向上効果が大きい。 In contrast, in the present invention, the dislocation density of the Cu—Fe—P-based copper alloy sheet structure is controlled rather than the accumulation ratio of a specific orientation (crystal orientation) as in the prior art. That is, the dislocation density of the Cu—Fe—P-based copper alloy sheet structure is increased to improve press punchability. According to the knowledge of the present inventors, this dislocation density can be controlled by the rolling condition of the Cu—Fe—P-based copper alloy sheet, and the press punchability by this dislocation density control. The improvement effect is great.
ただ、この転位密度は、非常にミクロな問題であるので、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板組織に導入された転位密度を直接観察、あるいは定量化することは非常に困難である。しかし、本発明者らの知見によれば、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板組織に導入されたこの転位密度は、Ｘ線回折強度ピークの半価幅、それも、半価幅をＸ線回折強度ピーク高さで割った値と非常に良く相関する。この場合、どのＸ線回折強度ピークでも、等しくこの転位密度とは相関する。ただ、本発明で規定している板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークが、他の面からのＸ線回折強度ピークに比べて、半価幅を割るべきＸ線回折強度ピークがあまり大きく（高く）なく、半価幅もそれなりにあるため、Ｘ線回折強度ピークの半価幅を高さで割った値の信頼性が高い。したがって、本発明では、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークによって、この転位密度を、間接的にではあるが、正確かつ再現性あるかたちで規定、定量化する。 However, since this dislocation density is a very microscopic problem, it is very difficult to directly observe or quantify the dislocation density introduced into the Cu—Fe—P copper alloy sheet structure. However, according to the knowledge of the present inventors, this dislocation density introduced into the Cu—Fe—P-based copper alloy sheet structure is the half-value width of the X-ray diffraction intensity peak, which is also the X-ray width. Correlate very well with the value divided by the diffraction intensity peak height. In this case, any X-ray diffraction intensity peak is equally correlated with this dislocation density. However, the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface defined in the present invention should divide the half-value width from the X-ray diffraction intensity peak from other planes. Is not so large (high), and the half width is appropriate. Therefore, the reliability of the value obtained by dividing the half width of the X-ray diffraction intensity peak by the height is high. Therefore, in the present invention, the dislocation density is defined and quantified in an accurate and reproducible manner, though indirectly, by the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface.
このように、本発明では、転位密度量と密接に相関する、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅で、この転位密度量を規定し、プレス打ち抜き性を向上させ、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板に要求されるプレス打ち抜き性を満足する。そして、好ましくは、引張強度が５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上である、高強度なＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板のプレス打ち抜き性を向上させる。 As described above, in the present invention, the dislocation density amount is defined by the half width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface, which correlates closely with the dislocation density amount, and the press punching property is improved. And the press punchability required for the Cu-Fe-P-based copper alloy plate is satisfied. And preferably, the press punching property of the high-strength Cu—Fe—P-based copper alloy plate having a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness of 150 Hv or more is improved.
以下に、半導体リードフレーム用などとして、必要な特性を満たすための、本発明Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板における各要件の意義や実施態様を具体的に説明する。 In the following, the significance and embodiments of each requirement in the Cu—Fe—P based copper alloy sheet of the present invention for satisfying the required characteristics, such as for semiconductor lead frames, will be specifically described.
（半価幅）
本発明では、プレス打ち抜き性を向上させ、要求されるプレス打ち抜き性を満足するために、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上であるような、一定量以上の転位密度を有することとする。これによって、より具体的には、引張強度が５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上である高強度のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板のプレス打ち抜き性を向上させることができる。
(Half price)
In the present invention, in order to improve the press punchability and satisfy the required press punchability, the half width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the Cu—Fe—P-based copper alloy sheet surface is set. The dislocation density is a certain amount or more, such that the value divided by the peak height is 0.015 or more. More specifically, this can improve the press punchability of a high-strength Cu—Fe—P-based copper alloy plate having a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness of 150 Hv or more.
このＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５未満では、板に導入されている転位密度が少なくなり、従来の転位密度が少なくいＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板と大差がなくなり、プレス打ち抜き性が低下するか、向上しない。 When the value obtained by dividing the half width of the X-ray diffraction intensity peak by the peak height is less than 0.015, the dislocation density introduced into the plate is reduced, and Cu—Fe—P having a low dislocation density in the related art. There is no significant difference from the copper alloy sheet, and the press punching performance is reduced or not improved.
この半価幅は、周知の通り、図１に模式的に示すように、縦軸：Ｘ線回折強度、横軸：角度（２θ）で表されるＸ線回折強度ピーク（高さＨ）の、半分の位置（高さＨ／２）におけるＸ線回折強度ピークの幅（β）として定義される。因みに、この半価幅は、通常は、金属表面の結晶性や非結晶性、結晶子サイズ、格子歪みを判別、定量化するために用いられる。これに対して本発明では、前記した通り、直接観察あるいは定量化することができない転位密度を、この転位密度と非常に良く相関する、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅βをそのピーク高さＨで割った値によって規定する。なお、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板表面のＸ線回折強度ピークとしては、他の｛２２０｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅（β）やそのピーク高さ（Ｈ）が最も大きい。しかし、Ｘ線回折強度ピークの高さが大きい（高い）と、半価幅を割るそのピーク高さも大きくなり、Ｘ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値として小さくなり過ぎ、値自体の誤差が多くなり再現性に乏しくなる。このため、本発明では、Ｘ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が大きい（ピーク高さが大きくなく、半価幅がそれなりに大きい）、｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークを採用した。 As is well known, this half width is, as schematically shown in FIG. 1, a vertical axis: X-ray diffraction intensity, a horizontal axis: an X-ray diffraction intensity peak (height H) represented by an angle (2θ). , Defined as the width (β) of the X-ray diffraction intensity peak at half position (height H / 2). Incidentally, this half-value width is normally used for discriminating and quantifying the crystallinity and non-crystallinity of the metal surface, crystallite size, and lattice distortion. On the other hand, in the present invention, as described above, the dislocation density that cannot be directly observed or quantified is an X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface that correlates very well with the dislocation density. It is defined by the value obtained by dividing the half-value width β by its peak height H. As the X-ray diffraction intensity peak on the Cu—Fe—P-based copper alloy plate surface, the half-value width (β) and the peak height (H) of the X-ray diffraction intensity peak from the other {220} plane are The biggest. However, if the height of the X-ray diffraction intensity peak is large (high), the peak height that divides the half-value width also increases, and the half-value width of the X-ray diffraction intensity peak decreases as the value divided by the peak height. The error of the value itself increases and the reproducibility becomes poor. For this reason, in the present invention, the value obtained by dividing the half width of the X-ray diffraction intensity peak by the peak height is large (the peak height is not large and the half width is reasonably large). An X-ray diffraction intensity peak was employed.
したがって、本発明では、あくまで板への転位密度の導入状態を問題にするのであって、前記した特許文献１や２のような、板表面の特定結晶面のＸ線回折強度ピークで、組織の集積割合、板表面の結晶粒径、あるいは圧延集合組織を制御するものではない。言い換えると、これらの板表面の特定結晶面のＸ線回折強度ピークでは、あるいは、組織の集積割合、板表面の結晶粒径、あるいは圧延集合組織などの制御では、板への転位密度の導入状態を規定も制御もできない。
Therefore, in the present invention, the state of introduction of dislocation density into the plate is only a problem, and the X-ray diffraction intensity peak of the specific crystal plane on the plate surface as in
（転位密度の導入）
Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上であるような転位密度を導入するためには、後述する通り、最終冷間圧延での導入歪み量を大きくする。即ち、最終冷間圧延における、ロール径を８０ｍｍφ未満の小径ロールとするとともに１パス当たりの圧下率を２０％以上とするか、ロール長さ（ロール幅）を５００ｍｍ以上とする、などの手段を選択して使用するか、組み合わせて使用する。
(Introduction of dislocation density)
In order to introduce a dislocation density such that a value obtained by dividing the half width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the Cu—Fe—P based copper alloy plate surface by the peak height is 0.015 or more. As described later, the amount of strain introduced in the final cold rolling is increased. That is, in the final cold rolling, or rolling reduction per pass with a roll diameter and small diameter roll than 80mmφ is 20% or more, the unit of the roll length (roll width) and more 500 mm, etc. Select and use or use in combination.
（せん断面率）
前記した通り、特許文献１や２で行なっている、銅合金板にリードを打抜き、その際のばり高さを測定するプレス打ち抜き性の試験条件では、この要求されるプレス打ち抜き性を正確に評価できなくなっている。
(Shear area ratio)
As described above, this required press punchability is accurately evaluated under the test conditions of press punchability, which is performed in
このため、本発明では、銅合金板のリード打ち抜きを模擬したプレス打ち抜きによって設けたリード断面のせん断面率（せん断面比率）によって、プレス打ち抜き性をより正確に評価する。このせん断面率が７５％以下であれば、プレス打ち抜き性が良いと評価できる。勿論、これに、前記ばり高さの測定を加味して、このせん断面率によるプレス打ち抜き性評価を裏付けても良い。 For this reason, in this invention, press punching property is more accurately evaluated by the shear surface ratio (shear surface ratio) of the lead cross section provided by press punching that simulates lead punching of a copper alloy plate. If this shearing area ratio is 75% or less, it can be evaluated that the press punchability is good. Of course, it may be possible to support the evaluation of the press punching property based on the shear surface ratio by taking into account the measurement of the flash height.
この際、プレス打ち抜き試験におけるせん断面率測定に再現性を持たせるために、再現性を保証できるだけの試験条件を具体的に規定する。即ち、プレス打ち抜き試験は、打ち抜きプレス（クリアランス：５％）により、図２に示すように、幅１ｍｍ×長さ１０ｍｍのリードを、日本工作油製Ｇ−６３１６の潤滑油を用いて、長さ方向が銅合金板１の圧延方向に対し垂直に向くように打抜く。
At this time, in order to give reproducibility to the shear surface ratio measurement in the press punching test, test conditions that can guarantee reproducibility are specifically defined. That is, in the press punching test, as shown in FIG. 2, a lead having a width of 1 mm × a length of 10 mm was used by using a lubricating oil of G-6316 made by Nippon Kogyo Oil. Punching is performed so that the direction is perpendicular to the rolling direction of the
これによって、打抜き穴２の中心を長さ方向に沿って切断し（切断箇所を破線３で示す）、打抜き穴２の切断面を矢印４の方向から観察し、光学式マイクロスコープを用いた切断面の表面写真から画像解析で求めた。せん断率は切断面におけるせん断面の面積比率（せん断面の面積／切断面の面積）であり、切断面の面積は銅合金板の板厚０．１５ｍｍ×測定幅０．５ｍｍとし、せん断面の面積は測定幅０．５ｍｍの範囲内のせん断面の面積とした。１試料につき穴を３箇所打ち抜き、各穴で３箇所ずつ測定し（合計９箇所）、その平均値を求めた。
As a result, the center of the punched
(銅合金板の成分組成)
本発明では、半導体リードフレーム用などとして、引張強度が５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上である高強度と、前記したプレス打ち抜き性とを併せて達成する。このために、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板として、質量％で、Ｆｅの含有量が０．０１〜０．５０％の範囲、前記Ｐの含有量が０．０１〜０．１５％の範囲とした、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなる基本組成とする。
(Component composition of copper alloy sheet)
In the present invention, for a semiconductor lead frame or the like, a high strength having a tensile strength of 500 MPa or more and a hardness of 150 Hv or more and the above-described press punchability are achieved. For this reason, as a Cu-Fe-P-based copper alloy plate, in mass%, the Fe content is in the range of 0.01 to 0.50%, and the P content is 0.01 to 0.15%. It is set as the basic composition which consists of remainder Cu and an inevitable impurity made into the range.
この基本組成に対し、Ｚｎ、Ｓｎの一種または二種を、更に下記範囲で含有する態様でも良い。また、その他の選択的添加元素および不純物元素も、これら特性を阻害しない範囲での含有を許容する。なお、合金元素や不純物元素の含有量の表示％は全て質量％の意味である。 With respect to this basic composition, one or two of Zn and Sn may be further contained within the following range. Further, other selectively added elements and impurity elements are allowed to be contained within a range that does not impair these characteristics. In addition, the display% of content of an alloy element and an impurity element all means the mass%.
（Ｆｅ）
Ｆｅは、Ｆｅ又はＦｅ基金属間化合物として析出し、銅合金の強度や耐熱性を向上させる主要元素である。Ｆｅの含有量が０．０１％未満では、製造条件によっては、上記析出粒子の生成量が少なく、導電率の向上は満たされるものの、強度向上への寄与が不足し、強度が不足する。一方、Ｆｅの含有量が０．５０％を超えると、導電率やＡｇメッキ性が低下する。そこで、導電率を無理に増加させるために、上記析出粒子の析出量を増やそうとすると、逆に、析出粒子の成長・粗大化を招く。このため強度とプレス打ち抜き性が低下する。したがって、Ｆｅの含有量は０．０１〜０．５０％の範囲とする。
(Fe)
Fe is a main element that precipitates as Fe or an Fe-based intermetallic compound and improves the strength and heat resistance of the copper alloy. If the Fe content is less than 0.01%, depending on the production conditions, the amount of the precipitated particles produced is small and the improvement in conductivity is satisfied, but the contribution to strength improvement is insufficient and the strength is insufficient. On the other hand, if the Fe content exceeds 0.50%, the electrical conductivity and Ag plating properties decrease. Therefore, if the amount of precipitation of the precipitated particles is increased in order to forcibly increase the conductivity, conversely, growth and coarsening of the precipitated particles are caused. For this reason, strength and press punchability are reduced. Therefore, the Fe content is in the range of 0.01 to 0.50%.
（Ｐ）
Ｐは、脱酸作用がある他、Ｆｅと化合物を形成して、銅合金の高強度化させる主要元素である。Ｐ含有量が０．０１％未満では、製造条件によっては、化合物の析出が不十分であるため、所望の強度が得られない。一方、Ｐ含有量が０．１５％を超えると、導電性が低下するだけでなく、熱間加工性やプレス打ち抜き性が低下する。したがって、Ｐの含有量は０．０１〜０．１５％の範囲とする。
(P)
In addition to deoxidizing action, P is a main element that forms a compound with Fe to increase the strength of the copper alloy. If the P content is less than 0.01%, depending on the production conditions, precipitation of the compound is insufficient, so that the desired strength cannot be obtained. On the other hand, when the P content exceeds 0.15%, not only the conductivity is lowered, but also the hot workability and the press punchability are lowered. Therefore, the P content is in the range of 0.01 to 0.15%.
（Ｚｎ）
Ｚｎは、リードフレームなどに必要な、銅合金のはんだ及びＳｎめっきの耐熱剥離性を改善する。Ｚｎの含有量が０．００５％未満の場合は所望の効果が得られない。一方、３．０％を超えるとはんだ濡れ性が低下するだけでなく、導電率の低下も大きくなる。したがって、選択的に含有させる場合のＺｎの含有量は、用途に要求される導電率とはんだ及びＳｎめっきの耐熱剥離性とのバランスに応じて（バランスを考慮して）、０．００５〜３．０％の範囲から選択する。
(Zn)
Zn improves the heat-resistant peelability of copper alloy solder and Sn plating required for lead frames and the like. If the Zn content is less than 0.005%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 3.0%, not only the solder wettability is lowered but also the conductivity is greatly lowered. Therefore, the Zn content in the case of selective inclusion is 0.005 to 3 depending on the balance between the electrical conductivity required for the application and the heat resistance peelability of the solder and Sn plating (in consideration of the balance). Select from a range of 0%.
（Ｓｎ）
Ｓｎは、銅合金の強度向上に寄与する。Ｓｎの含有量が０．００１％未満の場合は高強度化に寄与しない。一方、Ｓｎの含有量が多くなると、その効果が飽和し、逆に、導電率の低下を招く。したがって、選択的に含有させる場合のＳｎ含有量は、用途に要求される強度（硬さ）と導電率のバランスに応じて（バランスを考慮して）、０．００１〜５．０％の範囲から選択して含有させることとする。
(Sn)
Sn contributes to improving the strength of the copper alloy. When the Sn content is less than 0.001%, it does not contribute to high strength. On the other hand, when the Sn content is increased, the effect is saturated, and conversely, the conductivity is lowered. Accordingly, the Sn content in the case of selective inclusion is in the range of 0.001 to 5.0% depending on the balance between strength (hardness) and conductivity required for the application (in consideration of the balance). It is supposed to be selected and contained.
（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａ量）
Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａは、銅合金の熱間加工性の向上に寄与するので、これらの効果が必要な場合に選択的に含有される。Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａの１種又は２種以上の含有量が合計で０．０００１％未満の場合、所望の効果が得られない。一方、その含有量が合計で１．０％を越えると、粗大な晶出物や酸化物が生成して強度や耐熱性を低下させるだけでなく、導電率の低下も激しくなる。従って、これらの元素の含有量は総量で０．０００１〜１．０％の範囲で選択的に含有させる。
(Mn, Mg, Ca content)
Since Mn, Mg and Ca contribute to the improvement of hot workability of the copper alloy, they are selectively contained when these effects are required. When the content of one or more of Mn, Mg, and Ca is less than 0.0001% in total, a desired effect cannot be obtained. On the other hand, if the total content exceeds 1.0%, coarse crystals or oxides are generated, not only reducing the strength and heat resistance, but also reducing the conductivity. Therefore, the content of these elements is selectively contained in the range of 0.0001 to 1.0% in total.
（Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ量）
これらの成分は銅合金の強度を向上させる効果があるので、これらの効果が必要な場合に選択的に含有される。これらの成分の１種又は２種以上の含有量が合計で０．００１％未満の場合、所望の効果か得られない。一方、その含有量が合計で１．０％を越えると、粗大な晶出物や酸化物が生成して、強度や耐熱性を低下させるだけでなく、導電率の低下も激しく、好ましくない。従って、これらの元素の含有量は合計で０．００１〜１．０％の範囲で選択的に含有させる。なお、これらの成分を、上記Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａと共に含有する場合、これら含有する元素の合計含有量は１．０％以下とする。
(Zr, Ag, Cr, Cd, Be, Ti, Co, Ni, Au, Pt amount)
Since these components have an effect of improving the strength of the copper alloy, they are selectively contained when these effects are required. When the content of one or more of these components is less than 0.001% in total, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if the total content exceeds 1.0%, coarse crystallized substances and oxides are generated, which not only lowers the strength and heat resistance, but also causes a significant decrease in conductivity, which is not preferable. Therefore, the content of these elements is selectively contained in the range of 0.001 to 1.0% in total. In addition, when these components are contained with the said Mn, Mg, and Ca, the total content of these contained elements shall be 1.0% or less.
（Ｈｆ、Ｔｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｐｄ、Ｗ、Ｓ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂ、ミッシュメタル量）
これらの成分は不純物元素であり、これらの元素の含有量の合計が０．１％を越えた場合、粗大な晶出物や酸化物が生成して強度や耐熱性を低下させる。従って、これらの元素の含有量は合計で０．１％以下とすることが好ましい。
(Hf, Th, Li, Na, K, Sr, Pd, W, S, Si, C, Nb, Al, V, Y, Mo, Pb, In, Ga, Ge, As, Sb, Bi, Te, B , Misch metal amount)
These components are impurity elements, and when the total content of these elements exceeds 0.1%, coarse crystallized products and oxides are formed, and the strength and heat resistance are lowered. Therefore, the total content of these elements is preferably 0.1% or less.
(製造条件)
次に、銅合金板組織を上記本発明規定の組織とするための、好ましい製造条件について以下に説明する。本発明銅合金板は、上記転位密度を導入した本発明規定の組織とするための、最終冷間圧延条件などの好ましい条件を除き、通常の製造工程自体を大きく変えることは不要で、常法と同じ工程で製造できる。
(Production conditions)
Next, preferable manufacturing conditions for making the copper alloy sheet structure the structure defined in the present invention will be described below. The copper alloy sheet of the present invention is not required to greatly change the normal manufacturing process itself, except for preferable conditions such as final cold rolling conditions, etc., in order to obtain the structure defined by the present invention in which the above dislocation density is introduced. Can be manufactured in the same process.
即ち、先ず、上記好ましい成分組成に調整した銅合金溶湯を鋳造する。そして、鋳塊を面削後、加熱または均質化熱処理した後に熱間圧延し、熱延後の板を水冷する。 That is, first, a molten copper alloy adjusted to the preferred component composition is cast. Then, after chamfering the ingot, it is heated or homogenized and then hot-rolled, and the hot-rolled plate is water-cooled.
その後、中延べと言われる一次冷間圧延して、焼鈍、洗浄後、更に仕上げ（最終）冷間圧延、低温焼鈍（最終焼鈍、仕上げ焼鈍）して、製品板厚の銅合金板などとする。これら焼鈍と冷間圧延を繰返し行ってもよい。例えば、リードフレーム等の半導体用材料に用いられる銅合金板の場合は、製品板厚が０．１〜０．４ｍｍ程度である。 After that, the first cold rolling, which is said to be intermediate, is annealed, washed, and then finished (final) cold rolled and low-temperature annealed (final annealing, final annealing) to obtain a copper alloy sheet having a product thickness. . These annealing and cold rolling may be repeated. For example, in the case of a copper alloy plate used for a semiconductor material such as a lead frame, the product plate thickness is about 0.1 to 0.4 mm.
なお、一次冷間圧延の前に銅合金板の溶体化処理および水冷による焼き入れ処理を行なっても良い。この際、溶体化処理温度は、例えば750 〜1000℃の範囲から選択される。 In addition, you may perform the solution treatment of a copper alloy plate, and the quenching process by water cooling before primary cold rolling. At this time, the solution treatment temperature is selected from a range of 750 to 1000 ° C., for example.
（最終冷間圧延）
Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上であるような転位密度を導入するためには、後述する通り、最終冷間圧延での導入歪み量を大きくする。即ち、最終冷間圧延における、ロール径を８０ｍｍφ未満の小径ロールとするとともに１パス当たりの最小圧下率（冷延率、加工率）を２０％以上とするか、ロール長さ（ロール幅）を５００ｍｍ以上とする、などの手段を選択して使用するか、組み合わせて使用する。
(Final cold rolling)
In order to introduce a dislocation density such that a value obtained by dividing the half width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the Cu—Fe—P based copper alloy plate surface by the peak height is 0.015 or more. As described later, the amount of strain introduced in the final cold rolling is increased. That is, in the final cold rolling, the minimum rolling reduction per pass with a roll diameter and small diameter roll of less than 80 mm (cold rolling ratio, working ratio) or a 20% or more, the roll length (roll width) A means such as 500 mm or more is selected and used, or used in combination.
最終冷間圧延におけるロール径が小さ過ぎる、１パス当たりの最小圧下率が小さ過ぎる、ロール長さが短過ぎると、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板に導入される転位密度が不足する可能性が高い。このため、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５未満となり、従来の転位密度が少なくいＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板と大差がなくなり、プレス打ち抜き性が低下するか、向上しない。 If the roll diameter in the final cold rolling is too small, the minimum rolling reduction per pass is too small, and if the roll length is too short, the dislocation density introduced into the Cu-Fe-P copper alloy sheet may be insufficient. Is expensive. Therefore, the value obtained by dividing the half width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface by the peak height is less than 0.015, and the conventional Cu—Fe—P system having a low dislocation density. There is no big difference from copper alloy sheet, and press punching performance is reduced or not improved.
最終冷間圧延のパス数は、過少や過多のパス数を避けて、通常の３〜４回のパス数で行なうことが好ましい。また、１パス当たりの圧下率は５０％を超える必要は無く、１パス当たりの各圧下率は、元の板厚、冷延後の最終板厚、パス数、前記１パス当たりの最小圧下率およびこの最大圧下率を考慮して決定される。 The number of final cold rolling passes is preferably 3 to 4 times as usual, avoiding too few or too many passes. The rolling reduction per pass does not need to exceed 50%, and each rolling reduction per pass is the original plate thickness, the final plate thickness after cold rolling, the number of passes, and the minimum rolling reduction per pass. It is determined in consideration of this maximum reduction ratio.
（最終焼鈍）
本発明では、最終冷間圧延後に、低温での最終焼鈍を行なうことが好ましい。この最終焼鈍条件は、１００〜４００℃で０．２分以上３００分以下の低温条件とすることが好ましい。通常のリードフレームに用いられる銅合金板の製造方法では、強度が低下するため、歪み取りのための焼鈍（３５０℃×２０秒程度）を除き、最終冷間圧延後に最終焼鈍はしない。しかし、本発明では、前記冷間圧延条件によって、また、最終焼鈍の低温化によって、この強度低下が抑制される。そして、最終焼鈍を低温で行なうことにより、プレス打ち抜き性が向上する。
(Final annealing)
In the present invention, it is preferable to perform final annealing at a low temperature after the final cold rolling. This final annealing condition is preferably a low-temperature condition of 0.2 to 300 minutes at 100 to 400 ° C. In the manufacturing method of the copper alloy plate used for a normal lead frame, since the strength is lowered, the final annealing is not performed after the final cold rolling except for annealing for removing strain (about 350 ° C. × 20 seconds). However, in the present invention, this strength reduction is suppressed by the cold rolling conditions and by lowering the final annealing. And press punching property improves by performing final annealing at low temperature.
焼鈍温度が１００℃よりも低い温度や、焼鈍時間が０．２分未満の時間条件、あるいは、この低温焼鈍をしない条件では、銅合金板の組織・特性は、最終冷延後の状態からほとんど変化しない可能性が高い。逆に、焼鈍温度が４００℃を超える温度や、焼鈍時間が３００分を超える時間で焼鈍を行うと、再結晶が生じ、転位の再配列や回復現象が過度に生じ、析出物も粗大化するため、プレス打ち抜き性や強度が低下する可能性が高い。 Under conditions where the annealing temperature is lower than 100 ° C, the annealing time is less than 0.2 minutes, or the conditions where this annealing is not performed, the structure and properties of the copper alloy sheet are almost the same as those after the final cold rolling. It is likely that it will not change. Conversely, if annealing is performed at a temperature exceeding 400 ° C. or annealing time exceeding 300 minutes, recrystallization occurs, rearrangement of dislocations and recovery phenomenon occur excessively, and precipitates also become coarse. For this reason, there is a high possibility that the press punchability and the strength are lowered.
以下に本発明の実施例を説明する。最終冷間圧延におけるロール径と１パス当たりの最小圧下率を変えて、種々の板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅（転位密度）を有する銅合金薄板を製造した。そして、これら各銅合金薄板の引張強さ、硬さ、導電率、せん断面率などの特性を評価した。これらの結果を表１に示す。 Examples of the present invention will be described below. Manufacture copper alloy sheets with half width (dislocation density) of X-ray diffraction intensity peaks from the {311} plane of various sheet surfaces by changing the roll diameter and the minimum rolling reduction per pass in the final cold rolling. did. And characteristics, such as the tensile strength of each of these copper alloy thin plates, hardness, electrical conductivity, and a shear surface rate, were evaluated. These results are shown in Table 1.
具体的には、表１に示す各化学成分組成の銅合金をそれぞれコアレス炉にて溶製した後、半連続鋳造法で造塊して、厚さ７０ｍｍ×幅２００ｍｍ×長さ５００ｍｍの鋳塊を得た。各鋳塊を表面を面削して加熱後、９５０℃の温度で熱間圧延を行って厚さ１６ｍｍの板とし、７５０℃以上の温度から水中に急冷した。次に、酸化スケールを除去した後、一次冷間圧延（中延べ）を行った。この板を面削後、中間焼鈍を入れながら冷間圧延を４パス行なう最終冷間圧延を行い、次いで３５０℃で２０秒の低温条件で最終焼鈍を行って、リードフレームの薄板化に対応した厚さ０．１５ｍｍの銅合金板を得た。 Specifically, after each copper alloy having the chemical composition shown in Table 1 was melted in a coreless furnace, it was ingoted by a semi-continuous casting method, and the ingot was 70 mm thick × 200 mm wide × 500 mm long. Got. Each ingot was chamfered on the surface and heated, and then hot rolled at a temperature of 950 ° C. to form a plate having a thickness of 16 mm, and rapidly cooled into water from a temperature of 750 ° C. or higher. Next, after removing the oxide scale, primary cold rolling (intermediate rolling) was performed. After this face was cut, final cold rolling was performed in which four passes of cold rolling were performed while intermediate annealing was performed, and then final annealing was performed at a low temperature of 350 ° C. for 20 seconds to cope with the thinning of the lead frame. A copper alloy plate having a thickness of 0.15 mm was obtained.
最終冷間圧延のロール径（ｍｍ）と１パス当たりの最小圧下率（％）を表１に各々示す。なお、最終冷間圧延では４パスとも同じロール径のロールを使用した。また、ロール径を変えても各ロール長さは５００ｍｍと一定にした。 Table 1 shows the roll diameter (mm) of the final cold rolling and the minimum rolling reduction (%) per pass. In the final cold rolling, rolls having the same roll diameter were used for all four passes. Moreover, even if the roll diameter was changed, each roll length was kept constant at 500 mm.
なお、表１に示す各銅合金とも、記載元素量を除いた残部組成はＣｕであり、その他の不純物元素として、Ｈｆ、Ｔｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｐｄ、Ｗ、Ｓ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｂ、ミッシュメタルの含有量は、表１に記載の元素を含めて、これらの元素全体の合計で０．１質量％以下であった。 In each of the copper alloys shown in Table 1, the remaining composition excluding the described element amount is Cu, and other impurity elements are Hf, Th, Li, Na, K, Sr, Pd, W, S, Si, The contents of C, Nb, Al, V, Y, Mo, Pb, In, Ga, Ge, As, Sb, Bi, Te, B, and misch metal are those elements including those shown in Table 1. The total amount was 0.1% by mass or less.
また、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａのうち１種又は２種以上を含む場合は、合計量を０．０００１〜１．０質量％の範囲とし、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔのうち１種又は２種以上を場合は、合計量を０．００１〜１．０質量％の範囲とし、更に、これらの元素全体の合計量も１．０質量％以下とした。 Further, when one or more of Mn, Mg, and Ca are included, the total amount is in the range of 0.0001 to 1.0 mass%, and Zr, Ag, Cr, Cd, Be, Ti, Co, In the case of one or more of Ni, Au, and Pt, the total amount is in the range of 0.001 to 1.0% by mass, and the total amount of these elements is also 1.0% by mass or less. did.
このようにして得た銅合金板に対して、各例とも、銅合金板から試料を切り出し、各試料の転位密度（集合組織）、引張強さ、硬さ、導電率、せん断面率などの特性を評価した。これらの結果を表１に各々示す。 With respect to the copper alloy plate thus obtained, in each example, a sample was cut out from the copper alloy plate, and the dislocation density (texture), tensile strength, hardness, conductivity, shear surface ratio, etc. of each sample Characteristics were evaluated. These results are shown in Table 1, respectively.
（半価幅の測定）
銅合金板試料について、通常のＸ線回折法により、ターゲットにＣｏを用い、管電圧50kV、管電流200mA 、走査速度2°/min、サンプリング幅0.02°、測定範囲（２θ）30°〜115°の条件で、リガク製Ｘ線回折装置を用いてX線回折パターンを取得した。ここから、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅を前記した方法により求めた。測定は２箇所行い、半価幅はそれらの平均値とした。
(Measurement of half width)
For a copper alloy plate sample, using a normal X-ray diffraction method, using Co as a target, tube voltage 50 kV, tube current 200 mA,
（硬さ測定）
銅合金板試料の硬さ測定は、マイクロビッカース硬度計にて、0.5kg の荷重を加えて３箇所行い、硬さはそれらの平均値とした。
(Hardness measurement)
The hardness of the copper alloy plate sample was measured with a micro-Vickers hardness tester under a load of 0.5 kg at three locations, and the hardness was an average value thereof.
（導電率測定）
銅合金板試料の導電率は、ミーリングにより、幅10mm×長さ300mm の短冊状の試験片を加工し、ダブルブリッジ式抵抗測定装置により電気抵抗を測定して、平均断面積法により算出した。
(Conductivity measurement)
The electrical conductivity of the copper alloy sheet sample was calculated by an average cross-sectional area method by processing a strip-shaped test piece having a width of 10 mm and a length of 300 mm by milling, measuring the electric resistance with a double bridge type resistance measuring device.
（せん断面率測定）
前記した試験条件により銅合金板試料のせん断面率（せん断面比率）を測定した。光学式マイクロスコープを用いた切断面の表面写真からの画像解析の際に、設けたリードの最大のばり高さも参考までに測定した。
(Shear area ratio measurement)
The shear surface ratio (shear surface ratio) of the copper alloy sheet sample was measured under the test conditions described above. When analyzing the image from the surface photograph of the cut surface using an optical microscope, the maximum flash height of the provided lead was also measured for reference.
表１から明らかな通り、本発明組成内の銅合金である発明例１〜１４は、最終冷間圧延におけるロール径と１パス当たりの最小圧下率などの製造方法も好ましい条件内で製造されている。このため、発明例１〜１４は、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上となるような転位密度を有する。 As is apparent from Table 1, Invention Examples 1 to 14, which are copper alloys within the composition of the present invention, are manufactured within preferable conditions such as the roll diameter and the minimum reduction rate per pass in the final cold rolling. Yes. For this reason, Invention Examples 1 to 14 have a dislocation density such that a value obtained by dividing the half width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface by the peak height is 0.015 or more. .
この結果、発明例１〜１４は、引張強さが５００ＭＰａ以上、硬さが１５０Ｈｖ以上の高強度な割りには、比較的高導電率であって、また、せん断面率が７５％以下であり、プレス打ち抜き性にも優れている。 As a result, the inventive examples 1 to 14 have a relatively high electrical conductivity for a high strength of 500 MPa or more and a hardness of 150 Hv or more, and a shear surface ratio of 75% or less. Also, it has excellent press punchability.
これに対して、比較例１５〜１７は、本発明組成内の銅合金であるものの、最終冷間圧延におけるロール径や１パス当たりの最小圧下率が小さ過ぎる。このため、比較例１５〜１７は、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５未満であり、転位密度が低過ぎる。この結果、強度レベルが低い割には、せん断面率が７８％以上で、プレス打ち抜き性が著しく劣る。 On the other hand, Comparative Examples 15 to 17 are copper alloys within the composition of the present invention, but the roll diameter and the minimum reduction rate per pass in the final cold rolling are too small. For this reason, in Comparative Examples 15 to 17, the value obtained by dividing the half width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface by the peak height is less than 0.015, and the dislocation density is too low. . As a result, although the strength level is low, the shear surface ratio is 78% or more and the press punchability is remarkably inferior.
比較例１８の銅合金はＦｅの含有量が０．００６％と、下限０．０１％を低めに外れている。一方、最終冷間圧延におけるロール径と１パス当たりの最小圧下率などの製造方法も好ましい条件内で製造されている。このため、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上となる転位密度を有するものの、強度や硬さが低い割りには、せん断面率が高く、プレス打ち抜き性が劣り、また高強度化も達成できていない。 The copper alloy of Comparative Example 18 has an Fe content of 0.006%, which is lower than the lower limit of 0.01%. On the other hand, manufacturing methods such as the roll diameter and the minimum reduction rate per pass in the final cold rolling are also manufactured within preferable conditions. For this reason, although it has a dislocation density in which the value obtained by dividing the half-value width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface by the peak height is 0.015 or more, the strength and hardness are low. However, it has a high shear surface ratio, inferior press punchability, and has not achieved high strength.
比較例１９の銅合金は、Ｆｅの含有量が０．５５％と、上限５．０％を高めに外れているが、最終冷間圧延などの製造方法は好ましい条件内で製造されている。このため、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上となる転位密度を有するものの、せん断面率が高く、プレス打ち抜き性が劣り、導電率が著しく低い。 The copper alloy of Comparative Example 19 has an Fe content of 0.55%, which is higher than the upper limit of 5.0%, but the manufacturing method such as final cold rolling is manufactured within preferable conditions. For this reason, although it has a dislocation density in which the value obtained by dividing the half width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface by the peak height is 0.015 or more, the shear surface ratio is high, and the press Punchability is inferior and conductivity is extremely low.
比較例２０の銅合金は、Ｐの含有量が０．００７％と、下限０．０１％を低めに外れているが、最終冷間圧延などの製造方法は好ましい条件内で製造されている。このため、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上となる転位密度を有するものの、強度や硬さが低い割には、せん断面率が高く、プレス打ち抜き性が劣り、また高強度化も達成できていない。 The copper alloy of Comparative Example 20 has a P content of 0.007%, which is slightly lower than the lower limit of 0.01%, but the manufacturing method such as final cold rolling is manufactured within preferable conditions. For this reason, although it has a dislocation density in which the value obtained by dividing the half-value width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface by the peak height is 0.015 or more, the strength and hardness are low. However, it has a high shear surface ratio, inferior press punchability, and has not achieved high strength.
比較例２１の銅合金は、Ｐの含有量が０．１６％と、上限０．１５％を高めに外れているため、熱延中に板端部に割れが生じた。ただし、最終冷間圧延などの製造方法は好ましい条件内で製造されている。このため、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値が０．０１５以上となる転位密度を有するものの、せん断面率が高く、プレス打ち抜き性が劣り、また導電率が著しく低い。 In the copper alloy of Comparative Example 21, since the P content was 0.16%, which was higher than the upper limit of 0.15%, cracks occurred at the end of the plate during hot rolling. However, the manufacturing method such as final cold rolling is manufactured within preferable conditions. For this reason, although it has a dislocation density in which the value obtained by dividing the half width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface by the peak height is 0.015 or more, the shear surface ratio is high, and the press The punchability is inferior and the conductivity is extremely low.
（ばり高さ）
前記発明例１〜１４は、上記プレス打ち抜き試験において観察されたばり高さ（最大）は、いずれも５μｍ以下であった。また、前記比較例１５〜１７も、プレス打ち抜き試験におけるばり高さは、いずれも５μｍ以下であり、発明例と遜色は無かった。一方、前記比較例１８〜２１は、プレス打ち抜き試験におけるばり高さは、いずれも６μｍを超えており、上記発明例よりも劣っていた。
(Ball height)
In each of Invention Examples 1 to 14, the flash height (maximum) observed in the press punching test was 5 μm or less. Also, in Comparative Examples 15 to 17, the flash height in the press punching test was 5 μm or less, which was not inferior to the invention example. On the other hand, in Comparative Examples 18 to 21, the flash height in the press punching test exceeded 6 μm, which was inferior to the above invention examples.
したがって、プレス打ち抜き試験におけるばり高さの評価は、極端にプレス打ち抜き性が異なるもの同士（発明例１〜１４と比較例１８〜２１）の比較、識別には使用できる。しかし、発明例１〜１４と比較例１５〜１７では、ばり高さにはあまり有意差がつかず、良否の識別ができていないことが分かる。即ち、本発明で問題とするようなレベル、即ち、前記したリードフレームの小断面積化に伴い、小さくなったリード幅や板厚に対応して高強度化されたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板のスタンピング加工時のプレス打ち抜き性評価には不十分であることが分かる。 Therefore, the evaluation of the flash height in the press punching test can be used for comparison and identification of those having extremely different press punching properties (Invention Examples 1 to 14 and Comparative Examples 18 to 21). However, in the inventive examples 1 to 14 and the comparative examples 15 to 17, it is understood that there is no significant difference in the flash height, and it is not possible to identify the quality. That is, the Cu-Fe-P-based copper is strengthened in accordance with the level of the problem of the present invention, that is, with the reduction in the lead width and the thickness of the lead frame as the lead frame is reduced in cross-sectional area. It turns out that it is inadequate for the press punching evaluation at the time of the stamping process of an alloy plate.
以上の結果から、高強度化させた上で、プレス打ち抜き性にも優れさせるための、本発明銅合金板の成分組成、板表面の｛３１１｝面からのＸ線回折強度ピークの半価幅をそのピーク高さで割った値の臨界的な意義および、このような組織を得るための好ましい製造条件の意義が裏付けられる。 From the above results, the component composition of the copper alloy plate of the present invention, the half width of the X-ray diffraction intensity peak from the {311} plane of the plate surface, in order to improve the press punchability after increasing the strength. The critical significance of the value divided by the peak height and the significance of preferred production conditions for obtaining such a structure are supported.
以上説明したように、本発明によれば、高強度化させた上で、プレス打ち抜き性にも優れ、これら特性を両立（兼備）させたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板を提供することができる。この結果、小型化及び軽量化した電気電子部品用として、半導体装置用リードフレーム以外にも、リードフレーム、コネクタ、端子、スイッチ、リレーなどの、高強度化と、厳しい曲げ加工性が要求される用途に適用することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a Cu—Fe—P-based copper alloy sheet that is excellent in press punchability and has both of these characteristics (combined), while having high strength. it can. As a result, high-strength and severe bending workability is required for lead frames, connectors, terminals, switches, relays, etc., in addition to semiconductor device lead frames, for miniaturized and lightweight electrical and electronic components. It can be applied for use.
１：銅合金板、２：打ち抜き穴、３：切断箇所 1: Copper alloy plate, 2: Punched hole, 3: Cut part
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