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KR-20260061470-A - 구리 합금판, 전자 부품 및 구리 합금판의 제조 방법

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Abstract

본 개시는, 높은 강도를 갖는 구리 합금판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 개시의 구리 합금판은, 1.5 내지 4.6질량％의 Ni, 0.10 내지 0.80질량％의 Co, 0.10 내지 1.3질량％의 Si를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 압연 방향에 대해 직각인 방향에 있어서의 인장 강도가 930㎫ 이상이다.

Inventors

  • 츠지에 겐타
  • 기타가와 히로유키
  • 마츠모토 소시
  • 츠카세 다이키

Assignees

  • 제이엑스금속주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20240725
Priority Date
20231207

Claims (20)

  1. 1.5 내지 4.6질량％의 Ni, 0.10 내지 0.80질량％의 Co, 0.10 내지 1.3질량％의 Si를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 압연 방향에 대해 직각인 방향에 있어서의 인장 강도가 930㎫ 이상인, 구리 합금판.
  2. 제1항에 있어서, Mg, Fe, P, Cr, Ag, Zn, Sn, Pb, Zr, Al, As, Se, Te, Sb, Bi, Au, Ti, Nb, V, Ta, W, Mo 및 Mn으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.010 내지 5.0질량％ 더 함유하는, 구리 합금판.
  3. 제1항에 있어서, 0.010 내지 0.50질량％의 Cr을 더 함유하는, 구리 합금판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 직각인 방향에 있어서의 인장 강도가 1000㎫ 이상인, 구리 합금판.
  5. 제1항에 있어서, 압연 방향에 대해 직각인 방향에 있어서의 0.2％ 내력이 895㎫ 이상인, 구리 합금판.
  6. 제1항에 있어서, 압연 방향과 평행한 방향에 있어서의 인장 강도가 870㎫ 이상인, 구리 합금판.
  7. 제1항에 있어서, 압연 방향과 평행한 방향에 있어서의 0.2％ 내력이 845㎫ 이상인, 구리 합금판.
  8. 제1항에 있어서, 압연 방향에 대해 45° 경사지는 방향에 있어서의 인장 강도가 885㎫ 이상인, 구리 합금판.
  9. 제1항에 있어서, 압연 방향에 대해 22.5° 경사지는 방향에 있어서의 인장 강도가 880㎫ 이상인, 구리 합금판.
  10. 제1항에 있어서, 압연 방향과 평행한 방향에 있어서의 도전율이 35％IACS 이상인, 구리 합금판.
  11. 1.5 내지 4.6질량％의 Ni, 0.10 내지 0.80질량％의 Co, 0.10 내지 1.3질량％의 Si를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 압연 방향에 대해 45° 경사지는 방향에 있어서의 인장 강도가 885㎫ 이상인, 구리 합금판.
  12. 제11항에 있어서, Mg, Fe, P, Cr, Ag, Zn, Sn, Pb, Zr, Al, As, Se, Te, Sb, Bi, Au, Ti, Nb, V, Ta, W, Mo 및 Mn으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 합계로 0.010 내지 5.0질량％ 더 함유하는, 구리 합금판.
  13. 제11항에 있어서, 0.010 내지 0.50질량％의 Cr을 더 함유하는, 구리 합금판.
  14. 제11항에 있어서, 상기 45° 경사지는 방향에 있어서의 인장 강도가 900㎫ 이상인, 구리 합금판.
  15. 제11항에 있어서, 압연 방향에 대해 45° 경사지는 방향에 있어서의 0.2％ 내력이 845㎫ 이상인, 구리 합금판.
  16. 제11항에 있어서, 압연 방향과 평행한 방향에 있어서의 인장 강도가 870㎫ 이상인, 구리 합금판.
  17. 제11항에 있어서, 압연 방향에 대해 직각인 방향에 있어서의 인장 강도가 930㎫ 이상인, 구리 합금판.
  18. 제11항에 있어서, 압연 방향에 대해 22.5° 경사지는 방향에 있어서의 인장 강도가 880㎫ 이상인, 구리 합금판.
  19. 제11항에 있어서, 압연 방향과 평행한 방향에 있어서의 도전율이 35％IACS 이상인, 구리 합금판.
  20. 1.5 내지 4.6질량％의 Ni, 0.10 내지 0.80질량％의 Co, 0.10 내지 1.3질량％의 Si를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 압연 방향에 대해 22.5° 경사지는 방향에 있어서의 인장 강도가 880㎫ 이상인, 구리 합금판.

Description

구리 합금판, 전자 부품 및 구리 합금판의 제조 방법 본 발명은 구리 합금판, 전자 부품 및 구리 합금판의 제조 방법에 관한 것이다. 콜슨 합금은, Cu 매트릭스 중에 Ni-Si, Co-Si, Ni-Co-Si 등의 금속간 화합물을 석출시킨 합금이며, 높은 강도, 높은 도전율을 겸비하고 있다. 콜슨 합금은, 그러한 특성을 갖기 때문에 전자 부품 중의 구리 합금 부품으로서, 예를 들어 반도체 패키지 중에서 반도체 소자를 지지 고정하여 내부 배선을 형성하는 리드 프레임으로서 사용될 수 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 도 1은 용체화 처리 후의 구리 합금판의 중간체에 대한 도전율(A), 0.2％ 내력(B) 및 인장 강도(C)를 사용하여 식(X＝(A×B)/(C)···(1))으로 표시되는 파라미터 X와, 구리 합금판(예를 들어 변형 제거 어닐링 후)의 압연 방향과 평행한 방향에 있어서의 인장 강도의 관계를 정리한 그래프이다. 이하, 본 개시의 실시 형태를 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 개시에 있어서 「A 내지 B」란, 「A 이상 또한 B 이하」를 의미한다. 여기서, A 및 B는, 수치를 나타낸다. [구리 합금판] 〔제1 실시 형태〕 제1 실시 형태의 구리 합금판은, 1.5 내지 4.6질량％의 Ni, 0.10 내지 0.80질량％의 Co, 0.10 내지 1.3질량％의 Si를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 합금판이다. 즉, 본 실시 형태의 구리 합금판은, Cu-Ni-Co-Si계 합금이다. Ni, Co 및 Si는, 적당한 열처리를 행함으로써 Ni-Co-Si계의 금속간 화합물의 석출 입자를 형성하여, 고도전율 및 고강도화를 도모할 수 있다. 제1 실시 형태의 구리 합금판의 조성에 있어서, Ni의 농도는 1.5 내지 4.6질량％이고, Co의 농도는 0.10 내지 0.80질량％이다. 이에 의해, 구리 합금판의 높은 도전율을 유지하면서 구리 합금판의 강도를 보다 향상시킬 수 있다. Ni의 농도가 1.5질량％ 미만인 경우는, 원하는 강도가 얻어지지 않는다. Co의 농도가 0.10질량％ 미만인 경우는, 원하는 강도나 도전성이 얻어지지 않는다. Ni의 농도가 4.6질량％를 초과하거나, 또는 Co의 농도가 0.80질량％를 초과하는 경우는, 충분히 강도가 얻어지기는 하지만 도전성의 저하를 초래한다. Ni의 농도는, 바람직하게는 2.0 내지 4.6질량％이고, 바람직하게는 2.3 내지 4.6질량％이고, 더욱 바람직하게는 3.0 내지 4.3질량％이다. 또한 Co의 농도는, 바람직하게는 0.10 내지 0.80질량％이고, 바람직하게는 0.13 내지 0.60질량％이고, 보다 바람직하게는 0.18 내지 0.50질량％이다. 제1 실시 형태의 구리 합금판의 조성에 있어서, Si의 농도는 0.10 내지 1.3질량％이다. 이에 의해, 구리 합금판의 높은 도전율을 유지하면서 구리 합금판의 강도를 보다 향상시킬 수 있다. Si의 농도가 0.10질량％ 미만이면, 원하는 강도를 얻을 수 없다. 또한, Si의 농도가 1.3질량％ 초과이면, 충분한 강도가 얻어지기는 하지만 도전성 저하를 초래한다. Si의 농도는, 바람직하게는 0.30 내지 1.3질량％이고, 바람직하게는 0.60 내지 1.3질량％이고, 보다 바람직하게는 0.60 내지 1.0질량％이다. Ni, Co 및 Si에 의해 형성되는 Ni-Co-Si계 석출물은, 상술한 바와 같이, (Ni+Co)Si를 주로 하는 금속간 화합물이라고 생각된다. 그러나 구리 합금 중의 Ni, Co 및 Si는, 구리 합금판의 제조 공정 중의 시효 처리에 의해 모두가 석출물이 된다고는 할 수 없고, 어느 정도는 Cu 매트릭스 중에 고용된 상태로 존재할 수 있다. 고용 상태의 Ni, Co 및 Si는, 구리 합금판의 강도를 약간 향상시킬 수 있지만, 석출 상태와 비교하여 그 효과는 작고, 또한 도전율을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 그 때문에, Ni, Co 및 Si의 함유량의 비는, (Ni+Co)Si의 조성비에 근접시키는 것이 바람직하다. 따라서, Si에 대한 Ni 및 Co의 합계의 질량비는, 바람직하게는 3.4 내지 5.4이고, 보다 바람직하게는 3.8 내지 5.0이다. 제1 실시 형태의 구리 합금판의 조성에 있어서, 상기한 원소 이외의 원소로서, Mg, Fe, P, Cr, Ag, Zn, Sn, Pb, Zr, Al, As, Se, Te, Sb, Bi, Au, Ti, Nb, V, Ta, W, Mo 및 Mn으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소(이하, 「첨가 원소」라고도 함)를 합계로 0.010 내지 5.0질량％ 더 함유할 수 있다. 이에 의해, 구리 합금판의 강도, 내열성, 내응력 완화성 등을 개선할 수 있다. 첨가 원소는, Cr이어도 된다. 첨가 원소의 합계량이 0.010질량％ 이상임으로써, 상기한 원하는 효과가 얻어지기 쉬운 경향이 있다. 또한 첨가 원소의 합계량이 5.0질량％ 이하임으로써, 원하는 특성을 얻으면서, 도전성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 첨가 원소의 합계량은, 바람직하게는 0.030 내지 4.0질량％이고, 보다 바람직하게는 0.050 내지 3.0질량％이다. 제1 실시 형태에 있어서, 상기 이외의 성분인 잔부는, Cu 및 불가피 불순물로 이루어진다. 여기서, 불가피 불순물이란, 제조 공정 중에, 재료 중으로의 혼입을 피할 수 없는 불순물 원소를 의미한다. 당해 불가피 불순물의 각 원소의 농도로서는, 예를 들어 0.015질량％ 이하로 할 수 있고, 바람직하게는 0％(검출 불가)이다. 구리 합금의 조성은, 습식 분석에 의해 측정할 수도 있다. Ni는 구리 분리 디메틸글리옥심 중량법(JIS-H1056(2003))을 사용해도 되고, Si는 이산화규소 중량법(JIS-H1061(2006))을 사용해도 된다. 그 밖의 첨가 원소 및 불순물 원소는 ICP 발광 분광 분석법을 사용해도 되고, 그 밖의 첨가 원소의 분석은 내부 표준법을 사용하여 행하고, 내부 표준 물질로서는 Y(이트륨)를 사용하여 분석한다. 내부 표준 물질은 Y 이외의 원소를 선택해도 된다. ICP 발광 분광 분석은, 히타치 하이테크 사이언스사제 ICP 발광 분광 분석 장치(ICP-OES) SPS3100 또는 이와 동등한 장치를 사용하여 측정을 행한다. ICP 발광 분광 분석법의 경우는, 구리 합금의 샘플을 염산 및 질산을 포함하는 혼산(염산, 질산, 및 물을 체적비 2:1:2로 포함함)에 용해시킨 것을 희석하여 사용한다. 또한, 구리 합금의 조성은, 형광 X선 분석을 사용하여 측정해도 된다. 형광 X선 분석 장치로서, 리가쿠사제 Simultix14 또는 이와 동등한 장치를 사용할 수 있다. 분석면은 표면 최대 조도 Rz(JIS-B0601(2013))가 6.3㎛ 이하가 되도록 절삭 혹은 기계 연마한 것을 사용하면 된다. 용해 주조 중의 용탕으로부터 형광 X선 분석용의 샘플을 채취하는 경우는 30 내지 40㎜Φ, 두께 50 내지 80㎜ 정도의 형상으로 주입한 후, 두께 10 내지 20㎜ 정도로 절단한 후 절단면을 분석면으로 한다. 형광 X선 분석은 JIS K 0119:2008에 기초하여 행하고, 파장 분산 방식으로 측정한다. 제1 실시 형태의 구리 합금판은, 상기한 조성으로 이루어지고, 소정의 두께의 입체적 형상을 갖는 물체라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 제1 실시 형태의 구리 합금판의 「판」에는, 시트, 조, 박도 포함된다. 또한, 제1 실시 형태의 구리 합금판에는, 예를 들어 전자 부품에 사용하기 위해 가공하기 전의 구리 합금판뿐만 아니라, 가공 중 또는 가공한 후의 상태의 구리 합금판도 포함된다. 제1 실시 형태의 구리 합금판의 두께는, 예를 들어 0.03 내지 1.2㎜이다. 당해 두께는, 바람직하게는 0.03 내지 0.60㎜이고, 더욱 바람직하게는 0.08 내지 0.30㎜이다. 제1 실시 형태의 구리 합금판에서는, 압연 방향에 대해 직각인 방향에 있어서의 인장 강도가 930㎫ 이상이다. 구리 합금판에 있어서는, 측정하는 방향에 따라 인장 강도가 다를 수 있지만, 제1 실시 형태의 구리 합금판은, 압연 방향에 대해 직각인 방향에 있어서 높은 인장 강도를 갖는다. 당해 직각인 방향에 있어서의 인장 강도가 930㎫ 이상임으로써, 구리 합금판으로 제조되는 전자 부품용의 미세화된 구리 합금 부품 또는 구리 합금 부품 중의 부분에 대해, 전자 부품의 제조 공정 중의 변형을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 변형될 수 있는 구리 합금 부품 또는 그 안의 부분은, 가공하기 전의 구리 합금판 내에 있어서, 구리 합금판의 압연 방향에 대해 여러 방향으로 연장될 수 있다. 제1 실시 형태의 구리 합금판은, 압연 방향에 대해 직각인 방향에 있어서 높은 인장 강도를 가지므로, 전자 부품의 제조 공정 중, 구체적으로는 구리 합금판을 가공하여 구리 합금 부품(예를 들어 리드 프레임)을 제조하는 공정도 포함하는, 전자 부품을 제조할 때까지의 일련의 공정 중에서 발생할 수 있는 변형을 억제할 수 있다. 압연 방향에 대해 직각인 방향에 있어서의 인장 강도는, 바람직하게는 1000㎫ 이상이다. 압연 방향에 대해 직각인 방향에 있어서의 인장 강도의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 당해 인장 강도는, 예를 들어 1200㎫ 이하여도 되고, 1100㎫ 이하여도 된다. 압연 방향에 대해 직각인 방향을 포함하여 각 방향에 있어서의 인장 강도는, 후술하는 실시예의 난에 기재된 방법으로 측정할 수 있다. 인장 시험에 사용하는 인장 시험기로서, 주식회사 티·에스·이(TSE)제 오토컴 AC-100KN-C 또는 이와 동등한 장치를 사용할 수 있다. 또한 각 방향에서의 인장 강도는, 구리 합금판의 조성을 상술한 제1 실시 형태의 구리 합금판의 조성으로 함과 함께, 후술하는 제조 방법으로 제조함으로써, 원하는 범위로 할 수 있다. 후술하는 제조 방법에 있어서의 파라미터 X를 작게 조정하는 것 등에 의해, 각 방향에서의 인장 강도의 값을 크게 할 수 있다. 제1 실시 형태의 구리 합금판에서는, 압연 방향과 평행한 방향에 있어서의 인장 강도가 870㎫ 이상이어도 된다. 이와 같이 압연 방향과 평행한 방향에 있어서 높은 인장 강