JPS6376774A - Heat resistant high electrical conductivity copper alloy clad material - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は耐熱高導電性銅合金クラッド材に係り、特に製
造コストの低減が極めて有効に図られ得て、半導体装置
用リード材やスポット溶接用電極材等として好適に用い
られ得る耐熱高導電性銅合金クラッド材に関するもので
ある。Detailed Description of the Invention (Technical Field) The present invention relates to a heat-resistant and highly conductive copper alloy cladding material, which can particularly effectively reduce manufacturing costs, and which can be used for lead materials for semiconductor devices and electrode materials for spot welding. The present invention relates to a heat-resistant and highly conductive copper alloy clad material that can be suitably used as a heat-resistant and highly conductive copper alloy cladding material.
(従来技術とその問題点)
一般に、半導体装置用リード線やリードフレームには、
高い電気伝導性を備えていることに加えて、製造上およ
び取付上必要な強度を有し、且つその強度が製造過程に
おいて施されるろう付やガラス封着等の熱的処理によっ
ても劣化しないこと、部ぢ耐熱強度にも優れていること
が要求されるが、それらリード線やリードフレームの材
料として従来から用いられている、5ONi−Fe等の
鉄系材料や或いは純銅、銅合金等の銅系材料にあっては
、耐熱強度を高めると導電率が低下する傾向にあるため
に、満足できる特性を有するものを得ることが極めて困
難であった。(Prior art and its problems) Generally, lead wires and lead frames for semiconductor devices include
In addition to having high electrical conductivity, it has the strength necessary for manufacturing and installation, and its strength does not deteriorate even through thermal treatments such as brazing and glass sealing performed during the manufacturing process. In addition, parts are required to have excellent heat resistance strength, but iron-based materials such as 5ONi-Fe, pure copper, copper alloys, etc., which have been conventionally used as materials for lead wires and lead frames, are required. In copper-based materials, increasing the heat resistance tends to lower the electrical conductivity, so it has been extremely difficult to obtain materials with satisfactory properties.
また、スポット溶接用材料にあっても、同様に、高い導
電率と共に優れた耐熱強度が要求されることとなるが、
従来から用いられているCu−Cr、Cu−Ti−Cr
等の時効硬化性銅合金材料にあっては、その時効温度が
低く、充分な耐熱強度を有するものではなかった。Similarly, materials for spot welding are required to have high electrical conductivity and excellent heat resistance.
Conventionally used Cu-Cr, Cu-Ti-Cr
Age-hardenable copper alloy materials such as the above have low aging temperatures and do not have sufficient heat resistance strength.
そこで、このような問題に対処するべく、芯材がアルミ
ナ分散強化銅より成り、外皮材が純銅或いは銅合金から
なる、導電性および耐熱強度共に優れた銅合金クラッド
材を、上述の如き半導体装置用リード材やスポット溶接
用材料として用いることが提案されている。Therefore, in order to deal with such problems, a copper alloy clad material with excellent conductivity and heat resistance strength, whose core material is made of alumina dispersion-strengthened copper and whose outer material is made of pure copper or copper alloy, is used for semiconductor devices such as those mentioned above. It has been proposed to be used as a lead material for industrial applications or as a material for spot welding.
ところで、このような銅合金クラッド材における芯材は
、Cu−AN合金粉末をアルミナ分散強化処理したもの
であり、その製造方法として、例えば特開昭59−31
838号公報や特開昭59−153850号公報等にお
いて、合理化された手法が種々提案されているが、何れ
の手法にあっても、その製造工程において、合金粉末の
調製、酸化処理、還元処理、粉砕などの多数の工程乃至
は作業が必要とされ、加えてその製造工程の複雑さ、面
倒さなどのために、従来の1M法にて製造される材料に
比して、かかる合金材料の製造コストが著しく高くなる
問題が内在しているのであり、それ故その実用化は限定
された部門に見られるに過ぎないのが現状である。By the way, the core material in such a copper alloy clad material is made by subjecting Cu-AN alloy powder to alumina dispersion strengthening treatment, and its manufacturing method is described, for example, in JP-A-59-31.
Various streamlined methods have been proposed in JP-A No. 838 and JP-A No. 59-153850, etc., but each method requires preparation of alloy powder, oxidation treatment, reduction treatment in the manufacturing process. , pulverization, etc., and the manufacturing process is complicated and troublesome. Compared to materials manufactured by the conventional 1M method, such alloy materials are There is an inherent problem in that the manufacturing cost is extremely high, and therefore, the current situation is that its practical use is only seen in a limited number of sectors.
ところが一方、近年における電気機器の小型化、高性能
化および組立ラインの自動化にともなって、半導体装置
用リード材やスポット溶接用電極材に対する、優れた導
電性および耐熱強度の要求が太き(なってきているので
あり、それ故上述の如き性能に優れた銅合金クランド材
における製造の低コスト化が切望されているのである。However, with the miniaturization and higher performance of electrical equipment and the automation of assembly lines in recent years, there has been a growing demand for superior conductivity and heat resistance for lead materials for semiconductor devices and electrode materials for spot welding. Therefore, there is a strong desire to reduce the manufacturing cost of copper alloy crund materials with excellent performance as described above.
そこで、本発明者らは、このような銅合金クラッド材に
おいて、芯材の使用量、即ち全断面積中における芯材の
面積比率を低減することが、製造コストの低下に繋がる
との考えの下に、鋭意研究を行なった結果、以下の如き
知見を得たのであり、それに基づいて本発明を完成する
に至ったものである。Therefore, the present inventors believe that reducing the amount of core material used, that is, the area ratio of the core material to the total cross-sectional area, will lead to lower manufacturing costs in such copper alloy clad materials. As a result of extensive research, we have obtained the following knowledge, and based on this we have completed the present invention.
すなわち、上述の如き銅合金クラッド材における芯材と
外皮材との断面積比率は、用途や要求される特性に応じ
て決定されるものであるが、実際、芯材の外皮材に対す
る面積比率(使用量)は、そのような特性に関する理論
上の最小値をもって設定することは困難であったのであ
る。In other words, the cross-sectional area ratio of the core material to the outer skin material in the copper alloy cladding material as described above is determined depending on the application and required characteristics, but in reality, the area ratio of the core material to the outer skin material ( It has been difficult to set the amount (amount used) based on the theoretical minimum value for such characteristics.
例えば、半導体装画用リード線やP G A (Pin
Grid A1)ey)のピン材などにおいては、所定
の耐熱強度が得られればよいのであり、それ故芯材中に
おけるアルミナの量を上げることによって、その分、強
度の劣る外皮材の比率を現状のもの以上に高めることが
、特性に関する理論上は充分可能であるのであり、また
スポット溶接用電極材においても、溶接に際して、被溶
接材に接して高温に晒されるのは、−1)1Qに、その
断面における中心部の6〜B1mφ程度の部分だけであ
って、この部分にのみ耐熱強度が要求され、残部には高
専電性のみが要求されるものであるところから、その特
性上要求される芯材の断面積率は、通常、25%程度で
充分なのである。For example, lead wires for semiconductor packaging and PGA (Pin
For the pin material of Grid A1)ey), it is only necessary to obtain a predetermined heat resistance strength, so by increasing the amount of alumina in the core material, the ratio of the outer skin material, which has inferior strength, can be reduced to the current level. Theoretically, it is possible to increase the properties even higher than those of -1) 1Q, and even for spot welding electrode materials, the exposure to high temperatures in contact with the welded material during welding is -1) 1Q. , only the central part of the cross section with a diameter of about 6 to B1 mφ is required, and only this part is required to have heat resistance strength, and the remaining part only requires technical strength, so it is not required due to its characteristics. The cross-sectional area ratio of the core material is usually about 25%.
ところが、このような銅合金クラッド材においては、芯
材たるアルミナ分散強化銅と外皮材たろ銅乃至は銅合金
との、高温下での変形抵抗が著しく異なるために、芯材
の面積比率をそのような特性に関する理論上の最小値を
もって設定した場合には、熱間押出時に芯材の破断が発
生することとなるのであり、それ故良好なりラッド材を
得るためには、芯材の断面積比率をより大きくする必要
があったのであり、その必要最小面積比率はAi量が少
ない場合で40%程度に、そしてAllの増大に伴って
60〜70%に迄増加することとなるのである。However, in such copper alloy clad materials, the deformation resistance at high temperatures between the core material, alumina dispersion-strengthened copper, and the outer skin material, taro copper or copper alloy, is significantly different, so the area ratio of the core material must be adjusted accordingly. If the theoretical minimum value for such properties is set, the core material will break during hot extrusion.Therefore, in order to obtain a good rudd material, the cross-sectional area of the core material must be It was necessary to increase the ratio, and the required minimum area ratio is about 40% when the amount of Ai is small, and increases to 60 to 70% as the amount of All increases.
(解決手段)
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として
為されたものであって、その特徴とするところは、重量
で0.15%〜1%のアルミニウムを含み、残部が銅よ
りなる銅合金を内部酸化処理して得られた、銅マトリク
ス中にアルミナ粒子が微細に分散せしめられてなる分散
強化銅材料からなる芯材と、該芯材の外表面を覆う、重
量で0.03%〜0.40%のジルコニウムを含む銅合
金からなる外皮とから構成されてなる耐熱高導電性銅合
金クラッド材にある。(Solution Means) Here, the present invention has been made against the background of the above-mentioned circumstances, and is characterized by containing 0.15% to 1% of aluminum by weight, and the remainder being copper. A core material made of a dispersion-strengthened copper material in which alumina particles are finely dispersed in a copper matrix obtained by internal oxidation treatment of a copper alloy made of A heat-resistant and highly conductive copper alloy cladding material comprising an outer skin made of a copper alloy containing 0.03% to 0.40% of zirconium.
そしてまた、本発明にあっては、重量で0.15%〜1
%のアルミニウムを含み、残部が銅よりなる銅合金を内
部酸化処理して得られた、銅マトリクス中にアルミナ粒
子が微細に分散せしめられてなる分散強化銅材料からな
る芯材と、該芯材の外表面を覆う、重量で0.03%〜
0.10%のジルコニウムと0.3%〜1.5%のクロ
ムとを含む銅合金からなる外皮とから構成されてなる耐
熱高導電性銅合金クラッド材をも、その特徴とするもの
である。Also, in the present invention, 0.15% to 1% by weight
A core material made of a dispersion-strengthened copper material in which alumina particles are finely dispersed in a copper matrix, obtained by internal oxidation treatment of a copper alloy containing % aluminum and the balance copper; Covers the outer surface of, from 0.03% by weight
It also features a heat-resistant and highly conductive copper alloy cladding material composed of an outer skin made of a copper alloy containing 0.10% zirconium and 0.3% to 1.5% chromium. .
(具体的構成)
ところで、かかる本発明に従うクラッド材における芯材
を構成する分散強化銅材料は、重量で0゜15〜1%の
アルミニウムを含み、残部が銅よりなる銅合金を内部酸
化処理して、製造されることとなる。なお、かかる銅合
金におけるアルミニウム含有量が0.15重量%よりも
少なくなると、内部酸化による強度、耐熱強度の向上が
殆ど期待できず、また1重量%を越えるようになると、
目的とするクラッド材への加工、特に熱間押出加工性が
低下する等の問題を惹起するようになる。(Specific Structure) By the way, the dispersion-strengthened copper material constituting the core material in the cladding material according to the present invention is made by internally oxidizing a copper alloy containing 0.15 to 1% aluminum and the balance being copper. Then, it will be manufactured. Note that if the aluminum content in such a copper alloy is less than 0.15% by weight, little improvement in strength and heat resistance due to internal oxidation can be expected, and if it exceeds 1% by weight,
Processing into the intended clad material, especially hot extrusion processability, may be reduced.
そして、このようなアルミニウム含有量の銅合金は、ガ
スアトマイズ法や粉砕法等の公知の粉末化手法に従って
所定の銅合金粉末とされ、或いはその鋳塊の圧延による
公知の金属箔製造工程に従って所定の銅合金箔とされる
こととなる。Then, the copper alloy having such an aluminum content is made into a predetermined copper alloy powder according to a known powdering method such as a gas atomization method or a pulverization method, or a predetermined copper alloy powder is made according to a known metal foil manufacturing process by rolling the ingot. It will be made into copper alloy foil.
次いで、このようにして得られた銅合金粉末または銅合
金箔は、通常の手法に従って、内部酸化処理される。例
えば、先ず、酸化性雰囲気下において、一般に空気中に
おいて、加熱処理されることにより予備酸化せしめられ
、これによって銅合金粉末若しくは筒中のアルミニウム
成分が酸化されるようにして、アルミナ(Alzch)
と為し得る酸素量に相当する酸素を、酸化物、特にCu
2O、CuOの如き銅酸化物として含む粉末乃至は箔と
された後、一般に、雰囲気としては、Arガスなどの不
活性なガスからなる雰囲気の下において、更に高温に加
熱せしめることにより、かかる銅合金粉末若しくは筒中
のアルミニウムに対する選択的な内部酸化処理が進行せ
しめられることとなる。勿論、この内部酸化処理ネ法と
しては、その他各種の方法が提案されており、本発明で
は、その何れをも採用することが可能であり、例えば銅
合金粉末の予備酸化処理に代えて、その一部を酸化処理
したり、また他の銅酸化物を酸化剤として配合せしめた
りする手法などが適宜に採用されるのである。The copper alloy powder or copper alloy foil thus obtained is then subjected to internal oxidation treatment according to a conventional method. For example, alumina (Alzch) is first oxidized by heat treatment in an oxidizing atmosphere, generally in air, so that the aluminum component in the copper alloy powder or cylinder is oxidized.
Oxygen equivalent to the amount of oxygen that can be
After being made into powder or foil containing copper oxides such as 2O and CuO, the copper is generally heated to a higher temperature in an atmosphere consisting of an inert gas such as Ar gas. Selective internal oxidation treatment of the alloy powder or the aluminum in the cylinder will proceed. Of course, various other methods have been proposed for this internal oxidation treatment, and any of them can be adopted in the present invention. For example, instead of pre-oxidation treatment of copper alloy powder, Techniques such as oxidizing a portion or incorporating other copper oxides as an oxidizing agent are appropriately employed.
そして、このような内部酸化処理された銅合金粉末また
は箔は、銅マトリクス中にアルミナ分子が分散せしめら
れてなる、目的とする分散強化銅材料となっているので
あるが、このような材料には、必要に応じて、それに存
在する銅酸化物を還元するために、還元性雰囲気、例え
ば水素雰囲気中において500〜950℃程度の温度に
加熱することからなる還元処理が施される。Such internally oxidized copper alloy powder or foil becomes the desired dispersion-strengthened copper material in which alumina molecules are dispersed in a copper matrix. is subjected to a reduction treatment consisting of heating to a temperature of about 500 to 950° C. in a reducing atmosphere, for example, a hydrogen atmosphere, in order to reduce copper oxides present therein, if necessary.
また、上記の如く銅合金箔から得られた分散強化銅材料
(箔)は、それから所定の芯材に加工するために、前記
の還元処理に先立って或いはその後に、または内部酸化
処理の過程において、所定の小片乃至は細片と為す切断
加工が施されることとなる。この切断加工は、スリッタ
ー、シャカッター等の適当な切断装置を用いて行なわれ
、−71に幅寸法が5〜50鰭程度の細片となるように
切断せしめられて、芯材加工に供されるのである。In addition, the dispersion-strengthened copper material (foil) obtained from the copper alloy foil as described above may be processed into a predetermined core material prior to or after the reduction treatment, or during the internal oxidation treatment process. Then, a cutting process is performed to form a predetermined small piece or thin piece. This cutting process is performed using an appropriate cutting device such as a slitter or a cutter, and the pieces are cut into strips with a width of about 5 to 50 fins, which are then used for processing the core material. It is.
そして、かくして得られた粉末形態若しくは箔切断物形
態の分散強化銅材料は、そのままで、或いは通常の手法
に従って所定形状の圧縮成形体とされた後、適当な形状
を有するCu−Zr合金乃至はCu−Cr−Zr合金製
の容器内に封入せしめられ、そして脱気された後、その
状態下において目的とする製品形態(成形体)を得るべ
く所定の熱間加工、例えば熱間押出が実施される。そし
て、この熱間加工によって、圧縮成形体は、それを収容
する容器の材料を外皮として有する線材、棒材、板材等
の所定形状の加工材となるが、この加工材には、またそ
のような熱間加工の後に必要に応じて冷間加工、抽伸加
工等が施されて、目的とするクラッド材に仕上げられる
こととなるのである。The thus obtained dispersion-strengthened copper material in the form of a powder or cut foil is used as it is, or after being made into a compression molded body of a predetermined shape according to an ordinary method, it is processed into a Cu-Zr alloy or a Cu-Zr alloy having an appropriate shape. After being sealed in a container made of Cu-Cr-Zr alloy and deaerated, a predetermined hot processing such as hot extrusion is carried out to obtain the desired product form (molded body) under this condition. be done. Through this hot processing, the compression molded product becomes a processed material of a predetermined shape, such as a wire rod, bar material, or plate material, which has the material of the container that houses it as an outer skin. After the hot working, cold working, drawing, etc. are performed as necessary, and the desired cladding material is finished.
ところで、このような熱間加工に従って、分散強化銅材
料を、それを収容する容器ごと、所定の形状に加工する
ことにより、得られた加工材は、かかる分散強化銅材料
が芯材となる一方、この芯材の外表面を覆う、前記容器
の材料からなる外皮が形成されてなるクラッド材構造と
なるが、本発明において、この外皮を与える容器材料と
して用いられるCu−Zr合金としては、ジルコニウム
を0.03〜0.40重量%の割合で含む銅合金が、ま
たCu−Cr−Zr合金としては、ジルコニウムを0.
03〜0.10重量%の割合で含み且つクロムを0.3
〜1.5重量%の割合で含む銅合金が、それぞれ用いら
れることとなる。By the way, by processing the dispersion-strengthened copper material into a predetermined shape for each container containing it according to such hot processing, the obtained processed material is such that the dispersion-strengthened copper material serves as the core material. The clad material structure is formed by forming an outer skin made of the material of the container that covers the outer surface of the core material. In the present invention, the Cu-Zr alloy used as the container material that provides this outer skin is zirconium. A copper alloy containing 0.03 to 0.40% by weight of zirconium, and a Cu-Cr-Zr alloy containing 0.03% to 0.40% by weight of zirconium.
Contains 0.3 to 0.10% by weight and 0.3% chromium
Copper alloys containing in proportions of ~1.5% by weight will be used, respectively.
すなわち、このような成分組成を有するCu−Zr合金
は、高温下における変形抵抗が大きな銅合金であり、且
つ500〜800℃での熱処理(ろう付やガラス封着或
いは溶接等)によって、その導電率がI AC3値で9
0%以上に回復され得るのである。なお、かかる銅合金
において、Zrの含有量が0.03重量%よりも少なく
なると、充分なる変形抵抗値が得られず、また0、40
重量%よりも多くなると、導電率が低下するために、望
ましくない。In other words, the Cu-Zr alloy having such a composition is a copper alloy with high deformation resistance at high temperatures, and its conductivity can be improved by heat treatment (brazing, glass sealing, welding, etc.) at 500 to 800°C. Rate is I AC3 value is 9
It can be recovered to 0% or more. In this copper alloy, if the Zr content is less than 0.03% by weight, a sufficient deformation resistance value cannot be obtained;
If the amount exceeds 5% by weight, the conductivity decreases, which is undesirable.
また、上述の如き成分組成を有するCu−Cr−Zr合
金にあっても、上記Cu−Cr合金よりもより大きな変
形抵抗値を有しており、且つ500〜800℃での熱処
理によって、その導電率がlAC3値で80%以上に回
復され得るのである。Moreover, even if the Cu-Cr-Zr alloy has the above-mentioned composition, it has a larger deformation resistance value than the Cu-Cr alloy, and its conductivity can be improved by heat treatment at 500 to 800°C. The rate can be restored to more than 80% with the lAC3 value.
なお、かかる銅合金において、Zrの含有量が0゜03
重量%よりも少ない場合、或いはCrの含有量が0.3
重量%よりも少ない場合には、充分なる変形抵抗値が得
られず、またZrの含有量が0.10重量%よりも多い
場合、或いはCrの含有量が1.5重量%よりも多い場
合には、充分な導電率を得ることができないうえ、巨大
な初晶の密度が増して金属組織が不均一となるために、
望ましくない。In addition, in this copper alloy, the Zr content is 0°03
% by weight, or the Cr content is 0.3% by weight.
If the Zr content is less than 0.10 wt%, a sufficient deformation resistance value cannot be obtained, or if the Cr content is more than 1.5 wt%. In addition to not being able to obtain sufficient electrical conductivity, the density of giant primary crystals increases and the metal structure becomes non-uniform.
Undesirable.
そしてまた、このような成分組成とされた銅合金にあっ
ては、何れも、前記クラッド材の製造工程において、溶
体化処理および水冷処理を実施しなくても、熱間押出後
の空冷によって焼きが入り、500℃程度の熱処理によ
って強度が回復され得ることとなるのである。なお、こ
れらの銅合金は、その熱処理温度として500℃程度が
最も好ましく、それによって強度の回復が極めて良好に
為され得ることとなるが、かかる熱処理温度が700℃
以上の場合であっても、純銅に比べると大きな強度を得
ることが可能である。Furthermore, all copper alloys with such compositions can be sintered by air cooling after hot extrusion, even without solution treatment and water cooling treatment in the manufacturing process of the cladding material. This means that the strength can be restored by heat treatment at about 500°C. The most preferable heat treatment temperature for these copper alloys is about 500°C, which allows the strength to be recovered extremely well.
Even in the above cases, it is possible to obtain greater strength than pure copper.
従って、上述の如き銅合金を外皮材として用いることに
よって、外皮材と芯材との変形抵抗値の差が有効に縮小
され得、それによって熱間押出加工時における芯材の破
断を防止しつつ、該芯材の比率(使用量)を小さくし、
目的とするクラ・ノド材の特性に関する理論上の最小値
に近づけることが可能となるのであり、以てかかるクラ
ッド材における製造コストの低下が効果的に達成され得
ることとなるのである。なお、かかる外皮材は、前述の
如く、熱処理によって優れた導電性および耐熱強度を回
復し得るものであるところから、分散強化銅材料からな
る芯材の使用比率が小さくされることによって、かかる
クラッド材における導電性および耐熱強度の大きな低下
が惹起されるようなこともないのである。Therefore, by using the above-mentioned copper alloy as the outer skin material, the difference in deformation resistance between the outer skin material and the core material can be effectively reduced, thereby preventing the core material from breaking during hot extrusion. , reduce the ratio (amount used) of the core material,
It becomes possible to approach the theoretical minimum value of the desired properties of the cladding material, and thus it becomes possible to effectively reduce the manufacturing cost of the cladding material. As mentioned above, the excellent conductivity and heat-resistant strength of such a cladding material can be recovered by heat treatment, so by reducing the proportion of the core material made of dispersion-strengthened copper material, such a cladding material can be improved. There is no significant decrease in the electrical conductivity and heat resistance strength of the material.
ところで、本発明に係るクラッド材にあっては、その芯
材におけるクラッド材全断面積に対する断面積率が50
%以下となるように形成することが、特に好ましい。け
だし、このような芯材比率をもって形成されたクラッド
材にあっては、前述の如き芯材のAl量および外皮材の
組成をもって充分なる強度および導電性が発揮され得て
、本発明の大きな目的たる製造コストの低下がより効果
的に達成され得ることとなるのである。そして、そのた
めに、かかるクラッド材を製造するに際して、外皮材を
構成する銅合金管としては、その中空内面積が、該中空
部を含む全断面積の50%以下とされた肉厚を有する管
体が、好適に用いられることとなる。By the way, in the clad material according to the present invention, the cross-sectional area ratio of the core material to the total cross-sectional area of the clad material is 50.
% or less is particularly preferable. However, in a cladding material formed with such a core material ratio, sufficient strength and conductivity can be exhibited with the above-mentioned Al content of the core material and composition of the outer skin material, which is a major objective of the present invention. Therefore, a reduction in manufacturing costs can be achieved more effectively. For this reason, when manufacturing such a cladding material, the copper alloy tube constituting the outer skin material should have a wall thickness such that its hollow internal area is 50% or less of the total cross-sectional area including the hollow part. The body will be used suitably.
(発明の効果)
従って、このような本発明に従うクラッド材にあっては
、優れた導電性および耐熱強度を維持しつつ、芯材の外
皮材に対する使用比率を低減することが可能となるので
あり、それによってCu−A1合金粉末の使用量が減少
され得て、アトマイズ粉末製造、酸化処理、還元処理お
よび粉砕作業等のビレット製造工数の減少が有効に図ら
れ得ることとなるところから、その製造コストの低減が
極めて効果的に達成され得ることとなるのである。(Effects of the Invention) Therefore, in the clad material according to the present invention, it is possible to reduce the usage ratio of the core material to the outer skin material while maintaining excellent conductivity and heat resistance strength. As a result, the amount of Cu-A1 alloy powder used can be reduced, and billet manufacturing steps such as atomized powder manufacturing, oxidation treatment, reduction treatment, and crushing operations can be effectively reduced. Cost reduction can be achieved extremely effectively.
また、かかるクラッド材にあっては、その外皮材に対し
て、特別な熱処理を施さなくても、その使用時に施され
るろう付等の熱処理によって、優れた導電性と耐熱強度
が発揮されるといった利点をも有するのである。In addition, such clad materials exhibit excellent electrical conductivity and heat-resistant strength even if no special heat treatment is applied to the outer skin material, through heat treatment such as brazing applied during use. It also has the following advantages.
そして、本発明に係るクラッド材にあっては、製造コス
トの有効な低減を図り得たところから、従来、製造コス
トが高いために性能上優れていることがわかっていたに
も拘らず、その実用化が見送られていたC u −A
1 z Oz分散強化合金材料からなる芯材を有する銅
合金クラッド材が、各種の分野に安価に供給され得、特
に半導体装置用リード線やリードフレーム、或いはスポ
ット溶接用電極などに用いられることによって、その製
品たる装置乃至は機器の性能向上が効果的に図られ得る
こととなるのである。Since the cladding material according to the present invention has been able to effectively reduce the manufacturing cost, it has been found that the cladding material has superior performance due to its high manufacturing cost. Cu-A whose practical application was postponed
A copper alloy cladding material having a core material made of a 1 z Oz dispersion strengthened alloy material can be supplied at low cost to various fields, and is particularly useful for lead wires and lead frames for semiconductor devices, electrodes for spot welding, etc. Therefore, the performance of the device or device that is the product can be effectively improved.
(実施例)
以下に、本発明を更に具体的に明らかにするために、本
発明の実施例を挙げることとするが、本発明がかかる実
施例の記載によって何等の制約をも受けるものでないこ
とは、言うまでもないところである。(Example) In order to clarify the present invention more specifically, Examples of the present invention will be given below, but the present invention is not limited in any way by the description of such Examples. It goes without saying that.
また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更を加え
た形態において実施され得るものであることが理解され
るべきである。Furthermore, in addition to the following examples and the above-mentioned specific description, various changes may be made to the present invention based on the knowledge of those skilled in the art, as long as they do not depart from the spirit of the present invention. It should be understood that the invention can be implemented in any format.
先ず、0.17〜1.2重量%の種々なるAl含有量を
有する、それぞれのCu−A1合金溶湯を用いて、通常
のArガスアトマイズ手法にて、粒径が297μm以下
の銅合金粉末を作製した。First, copper alloy powder with a particle size of 297 μm or less was produced using the usual Ar gas atomization method using molten Cu-A1 alloys having various Al contents of 0.17 to 1.2% by weight. did.
そして、これらの銅合金粉末に対して、それぞれの含有
Al量に応じて、以下に述べるA法或いはB法の何れか
の手法にて、それぞれ酸化処理を施して、耐熱性を有す
る内部酸化処理強化粉末とした。Then, these copper alloy powders are subjected to oxidation treatment using either method A or method B described below depending on the amount of Al contained in each powder to obtain heat-resistant internal oxidation treatment. It was made into a reinforced powder.
A法:銅合金(Cu−Ajり粉末のうちの所定量を取り
出して、それに予備酸化を施した後、該予備酸化物を元
の銅合金粉末に対して所定の割合にて混合せしめ、更に
この混合粉末を、Arガス中において950℃×3時間
焼鈍することにより、元の合金粉末中のA1を、予備酸
化物のCu、OによりAlzOiに変換することによる
酸化処理手法。なお、元の銅合金粉末と予備酸化物との
混合比は、950℃程度の高温に加熱した際、Alが超
微小のAl、02に変換するように、予め求めたデータ
に基づいた。Method A: Take out a predetermined amount of copper alloy (Cu-Aj) powder, pre-oxidize it, then mix the pre-oxide with the original copper alloy powder at a predetermined ratio, and This mixed powder is annealed at 950°C for 3 hours in Ar gas to convert A1 in the original alloy powder into AlzOi using preliminary oxides Cu and O. The mixing ratio of the copper alloy powder and preliminary oxide was based on data determined in advance so that when heated to a high temperature of about 950° C., Al would be converted to ultrafine Al, 02.
B法[合金(Cu−Ajり粉末を、一旦、350℃×1
時間程度の低温で表面酸化させた後、Arガス中におい
て950℃×3時間焼鈍することにより、銅合金粉末中
のAlをCut 01CuOによってAAzOzに酸化
せしめ、更にその後、800℃のH2気流中で1時間還
元処理することにより、残存する過剰のCut 01C
uOを還元することによる酸化処理手法。Method B [Alloy (Cu-Aj powder was heated at 350°C x 1
After oxidizing the surface at a low temperature of about 1 hour, annealing in Ar gas at 950°C for 3 hours oxidizes Al in the copper alloy powder to AAzOz with Cut 01CuO, and then annealing in an H2 stream at 800°C. By performing reduction treatment for 1 hour, remaining excess Cut 01C
Oxidation treatment method by reducing uO.
即ち、A法はB法に比して、泗元処理が不要とされるた
めに、かかる酸化処理が容易ではあるが、元の銅合金粉
末中のAl量が多(なるにつれて、予備酸化物が多く必
要となり、Arガス中における高温下での焼鈍後に未反
応で残存するCuz 01CuOの量も増大することと
なるのであり、そしてこれらの残存量が限界値を越した
場合には、後の冷間抽伸加工性の低下乃至は抽伸切れを
惹起することとなるところから、例えばその含有AAi
が0.4重量%以上の場合には、予め銅合金の全量を酸
化せしめた後、更に余剰の酸化物を還元処理にて取り除
くB法が好適に採用されることとなるのであり、本実施
例においても、それぞれの合金粉末のAl量に応じて、
両手法を選択、採用するものである。In other words, method A does not require the oxidation treatment compared to method B, so the oxidation treatment is easier, but as the amount of Al in the original copper alloy powder increases (as A large amount of CuO1CuO is required, and the amount of unreacted CuO1CuO remaining after annealing at high temperatures in Ar gas also increases.If the remaining amount exceeds the limit value, the amount of For example, the content of AAi may reduce cold drawing processability or cause drawing breakage.
is 0.4% by weight or more, method B is preferably adopted in which the entire amount of the copper alloy is oxidized in advance and then the excess oxide is removed by reduction treatment. In the example, depending on the amount of Al in each alloy powder,
Both methods are selected and adopted.
その後、この得られたそれぞれの酸化処理粉末を、外径
−681、長さ:150mm、肉厚;8〜15mのCu
−Zr合金管、乃至はCu−Cr−Zr合金管内に充填
して、更に950°Cに加熱した後、ダイスを通じて熱
管押出を行なうことにより16mmφの押出棒を得た。Thereafter, each of the obtained oxidized powders was made into a Cu powder with an outer diameter of -681 mm, a length of 150 mm, and a wall thickness of 8 to 15 m.
After filling a -Zr alloy tube or a Cu-Cr-Zr alloy tube and further heating it to 950°C, hot tube extrusion was performed through a die to obtain an extruded rod of 16 mmφ.
なお、この熱管押出は、テーパ加工ダイスを用い、仰角
:60度、押出速度=1〜2m/分にて行なった。そし
て、これらの得られた押出棒について、その外観を観察
し、その結果を下記第1表に示した。なお、かかる押出
棒の外観不良は、何れも芯材のカッピング割れによるも
のであった。Note that this hot tube extrusion was performed using a tapered die at an elevation angle of 60 degrees and an extrusion speed of 1 to 2 m/min. The external appearance of the obtained extruded rods was observed, and the results are shown in Table 1 below. The appearance defects of the extruded rods were all due to cupping cracks in the core material.
さらに、このようにして得られた、それぞれの押出棒を
用いて、冷間加工を施すことによって、0、76 *m
φの線材に仕上げた。そして、それらの線材に対して7
50℃×30分の焼鈍を行なった後、それぞれの線材に
おける強度および導電率を測定し、その結果を第1表に
併せ示した。なお、強度としては、ステイフネス値およ
び芯部硬さの測定を行なうこととし、ここでステイフネ
ス値としては、ASTM試験法試験法号13号モーメン
ト方式の試験機を用い、試料セット長さを170nとし
て、その端部にLogの荷重を作用せしめた際の試料の
曲がり角度にて強度を評価した。また、導電率としては
、純銅を100とした場合の導電率たる、IAC:S値
で示すこととする。Furthermore, by performing cold working using each extruded rod obtained in this way, 0,76*m
Finished as a φ wire rod. And 7 for those wires
After annealing at 50° C. for 30 minutes, the strength and conductivity of each wire were measured, and the results are also shown in Table 1. As for the strength, we will measure the stiffness value and the core hardness, and here, the stiffness value is determined using an ASTM test method test method No. 13 moment method testing machine, with a sample set length of 170n. The strength was evaluated based on the bending angle of the sample when a Log load was applied to the end. Further, the electrical conductivity is expressed as an IAC:S value, which is the electrical conductivity when pure copper is set to 100.
また、比較のために、外皮材として無酸素銅(OFG)
を用いたものについても、それぞれ同様に観察、測定を
行ない、その結果を従来品として第1表に併せ示した。For comparison, oxygen-free copper (OFG) was used as the outer skin material.
Similar observations and measurements were made for the products using the above, and the results are also shown in Table 1 as conventional products.
かかる第1表から明らかなように、本発明品(隘1〜4
)にあっては、何れも、押出結果が良好であり、線材の
熱処理(焼鈍) 1にの強度としても、ステイフネス値
が21〜46度で、充分に実用に耐え得るものであると
共に、導電率にあっても、lAC3値で84%以上であ
り、導電材料として充分なる特性を有するものであるこ
とが確認された。As is clear from Table 1, the products of the present invention (numbers 1 to 4)
), the extrusion results are good, and the strength of the heat treatment (annealing) of the wire rod is 21 to 46 degrees, which is sufficient for practical use. Even in terms of ratio, the lAC3 value was 84% or more, and it was confirmed that the material had sufficient characteristics as a conductive material.
一方、比較品のうち、患5〜7は外皮材(銅合金管)の
成分が、また隘8および9は芯材(銅合金粉末)中のA
l量が、それぞれ本発明の範囲から外れるものであるが
、第1表から明らかなように、1lh8以外は押出不良
で冷間加工に供し得ず、また隘8の線材にあっても、ス
テイフネス値が50度以上と強度不足であった。On the other hand, among the comparative products, problems 5 to 7 have A component in the outer skin material (copper alloy pipe), and Nos. 8 and 9 have A in the core material (copper alloy powder).
1 is outside the scope of the present invention, but as is clear from Table 1, wire rods other than 1lh8 cannot be subjected to cold working due to poor extrusion. The value was over 50 degrees, indicating insufficient strength.
また、無酸素銅(OFC)を外皮材として用いた従来品
にあっては、IVkLIOは強度不足、!1)1)1)
は押出不良であり、これらは何れも、その特性が本発明
品に比して極めて劣るものであった。In addition, with conventional products that use oxygen-free copper (OFC) as the outer skin material, IVkLIO lacks strength! 1)1)1)
These were defective in extrusion, and the properties of all of these were extremely inferior to those of the products of the present invention.
Claims (4)
残部が銅よりなる銅合金を内部酸化処理して得られた、
銅マトリクス中にアルミナ粒子が微細に分散せしめられ
てなる分散強化銅材料からなる芯材と、該芯材の外表面
を覆う、重量で0.03%〜0.40%のジルコニウム
を含む銅合金からなる外皮とから構成されてなる耐熱高
導電性銅合金クラッド材。(1) Contains 0.15% to 1% aluminum by weight,
Obtained by internal oxidation treatment of a copper alloy, the remainder of which is copper,
A core material made of a dispersion-strengthened copper material in which alumina particles are finely dispersed in a copper matrix, and a copper alloy containing 0.03% to 0.40% zirconium by weight, which covers the outer surface of the core material. A heat-resistant, highly conductive copper alloy cladding material consisting of an outer skin and a heat-resistant, highly conductive copper alloy cladding material.
前記外皮にて覆われている特許請求の範囲第1項記載の
銅合金クラッド材。(2) The copper alloy cladding material according to claim 1, wherein the core material is covered with the outer skin at a cross-sectional area ratio not exceeding 50%.
残部が銅よりなる銅合金を内部酸化処理して得られた、
銅マトリクス中にアルミナ粒子が微細に分散せしめられ
てなる分散強化銅材料からなる芯材と、該芯材の外表面
を覆う、重量で0.03%〜0.10%のジルコニウム
と0.3%〜1.5%のクロムとを含む銅合金からなる
外皮とから構成されてなる耐熱高導電性銅合金クラッド
材。(3) Contains 0.15% to 1% aluminum by weight;
Obtained by internal oxidation treatment of a copper alloy, the remainder of which is copper,
A core material made of a dispersion-strengthened copper material in which alumina particles are finely dispersed in a copper matrix, 0.03% to 0.10% by weight of zirconium, and 0.3% by weight of zirconium covering the outer surface of the core material. A heat-resistant and highly conductive copper alloy cladding material comprising an outer skin made of a copper alloy containing 1.5% to 1.5% of chromium.
前記外皮にて覆われている特許請求の範囲第3項記載の
銅合金クラッド材。(4) The copper alloy clad material according to claim 3, wherein the core material is covered with the outer skin at a cross-sectional area ratio not exceeding 50%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22017286A JPS6376774A (en) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | Heat resistant high electrical conductivity copper alloy clad material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22017286A JPS6376774A (en) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | Heat resistant high electrical conductivity copper alloy clad material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6376774A true JPS6376774A (en) | 1988-04-07 |
JPH0355531B2 JPH0355531B2 (en) | 1991-08-23 |
Family
ID=16747013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22017286A Granted JPS6376774A (en) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | Heat resistant high electrical conductivity copper alloy clad material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6376774A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109825733A (en) * | 2019-03-11 | 2019-05-31 | 中南大学 | A kind of short flow process of dispersion strengthening copper alloy |
CN114959343A (en) * | 2022-05-30 | 2022-08-30 | 河南科技大学 | Forging forming method of aluminum oxide dispersion strengthening copper-based composite material and composite blank |
-
1986
- 1986-09-18 JP JP22017286A patent/JPS6376774A/en active Granted
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CN114959343B (en) * | 2022-05-30 | 2024-03-29 | 河南科技大学 | Forging forming method of aluminum oxide dispersion strengthening copper-based composite material and composite blank |
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---|---|
JPH0355531B2 (en) | 1991-08-23 |
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