具有优异的冲裁模耐磨性的铜基合金及其薄板制造技术

一种具有优异的冲裁模耐磨性、反复弯曲疲劳抗力、焊接性和树脂粘附性的铜基合金，含有１．５－２．４重量％的Ｆｅ、０．００８－０．０８重量％的Ｐ、０．０１－０．５重量％的Ｚｎ、０．０００５－０．０２重量％的Ｃ，若需要，还含有０．００３－０．５重量％的Ｎｉ和０．００３－０．５重量％的Ｓｎ、总计０．０００７－０．５重量％的选自Ａｌ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｇ和Ｓｉ的一种或两种或多种元素，和余量的Ｃｕ和不可避免的杂质，其中选自Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｗ、Ｖ和Ｍｏ的一种或二种或多种元素的总计含量被限制在小于０．０１重量％。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有小的冲裁模磨损性能(后面称作“冲裁模耐磨性”)的铜基合金和具有优异的冲裁模耐磨性和树脂粘附性的铜基合金及其薄板。本专利技术还涉及具有优异的反复弯曲疲劳抗力和优异的焊接性的铜基合金，和具有优异的反复弯曲疲劳抗力和优异的焊接性、以及优异的冲裁模耐磨性和树脂粘附性的铜基合金及其薄板。通常，通过把铜基合金薄板切割成带材，然后进行金属加工例如冲孔、压制和弯曲，来制造半导体设备例如ICs和LSIs的引线框(lead frame)和各种电或电子元件的终端和接线器。各种半导体的引线框和各种终端和接线器在热固树脂的树脂包装中被使用。公知的用来制造这些半导体设备的引线框的铜基合金薄板包括铜基合金薄板，主要含有0.05-3.5重量％的Fe，0.01-0.4重量％的P，和余量的Cu和不可避免的杂质。铜基合金薄板，主要含有选自0.05-3.5重量％的Fe、0.01-0.4重量％的P、0.05-5重量％的Zn、0.05-5重量％的Sn的一种或二种元素，和余量的Cu和不可避免的杂质。铜基合金薄板，主要含有0.05-3.5重量％的Fe，0.01-0.4重量％的P，共计0.01-2重量％的选自Mg、Co、Pb、Zr、Cr、Mn、Al、Ni、Si、In和B的一种或两种或更多元素，和余量的Cu和不可避免的杂质；和铜基合金薄板，主要含有选自0.05-3.5重量％的Fe、0.01-0.4重量％的P、0.05-5重量％的Zn、0.05-5重量％的Sn的一种或二种元素，还含有共计0.01-2重量％的选自Mg、Co、Pb、Zr、Cr、Mn、Al、Ni、Si、In和B的一种或两种或更多元素，和余量的Cu和不可避免的杂质(日本公开专利公报(Kokai)No.9-296237)。近年来，半导体设备如ICs和LSIs的充填密度越来越高，尺寸越来越小，在这些半导体设备中使用的引线框厚度变低、导销数量增加、节距变窄。此外，许多尺寸小厚度低的高精度终端和接线器被用来支持性能越来越高的各种电和电子元件。支持制造这些厚度低、具有较多的导销和较小的节距的引线框、和尺寸小厚度低的高精度终端和接线器的重要因素包括尺寸公差和飞边的尺寸。若加工材料的冲裁性差，则模子使用很短时间后就会磨损。当模子磨损，尺寸公差就会降低，产生更多的飞边而不可能提供具有较多导销和较小节距的终端和接线器。传统铜基合金薄板的冲裁易于引起模子的严重磨损，因此不得不在使用很短时间后调换模子。这使成本提高，为了降低成本，需要一种具有优异的冲裁模耐磨性的铜基合金。此外，在制造ICs和LSIs和类似物时，在操作过程中在Ics和LSIs和类似物上的导销易于弯曲。而且在许多情况下，市售的半导体设备用于特殊的用途或再利用。在这种情况下，通过反复弯曲来调整半导体的导销是必要的。这些厚度小节距窄的半导体设备的导销在反复弯曲过程中因疲劳有时会折断。当导销被折断，半导体设备不能再使用，必须进行处理，这样使生产率显著降低。因此，需要一种铜基合金薄板，它在反复弯曲过程中具有优异的疲劳抗力，不会在反复弯曲过程中折断。此外，半导体设备的引线框和各种电和电子元件的终端和接线器经常被焊接，焊接面积强烈地需要变小，焊接温度和时间需要尽可能低和短。而且因为焊接中使用的活化焊剂加速腐蚀，所以近年来使用低活性或非活性焊剂焊接引线框、终端和接线器。但是，当使用低活性或非活性焊剂、并在小焊接面积上，焊接材料焊接性差的引线框、终端和接线器时，可能出现焊接不充分。这是产品可靠性损坏的原因之一，因此需要一种焊接性进一步改善的铜基合金薄板。此外，半导体集成电路块如ICs和LSIs在约200℃或更高的温度下进行模片粘合和金属线结合，然后被树脂包装，来保护其免受外界环境影响。包装树脂的压制在160℃或更高温度下进行，但若树脂与引线框的粘附强度差，就会出现树脂和引线框的分离。出现这种分离的设备吸收水气，在后面的重熔焊接过程中，包装有时会因水气的蒸汽压而破裂。该问题对于实现严格的可靠性要求构成了严重阻碍。因此，本专利技术的一个目标是提供一种具有优异的冲裁模耐磨性的铜基合金。本专利技术的另外一个目标是提供一种具有优异的冲裁模耐磨性和优异的高树脂粘附性的铜基合金。本专利技术还有一个目标是提供一种具有优异的冲裁模耐磨性、反复弯曲疲劳抗力和焊接性的铜基合金。本专利技术的另外的目标是提供一种具有优异的冲裁模耐磨性、反复弯曲疲劳抗力和焊接性以及优异的高树脂粘附性的铜基合金。为了解决上述问题，本专利技术者们进行了研究，有下述的发现(a)在铜中含有Fe、Zn和P的、用于制造半导体设备的引线框、和各种电和电子元件的终端和接线器的Fe-Zn-P铜基合金中的碳和碳化物极大地影响冲裁模耐磨性。特别是将0.0005-0.02重量％的C(优选0.001-0.02重量％的C)加入到组份为1.5-2.4重量％的Fe、0.008-0.08重量％的P、0.01-0.50重量％的Zn，余量是Cu和不可避免的杂质的Fe-Zn-P铜基合金中时，冲裁模耐磨性较传统的Fe-Zn-P铜基合金被进一步改善；(b)当将选自Al、Be、Ca、Cr、Mg和Si的一种或两种或多种元素、以共计0.0007-0.5重量％的量加入到具有冲裁模耐磨性、主要含有1.5-2.4重量％的Fe、0.008-0.08重量％的P、0.01-0.50重量％的Zn，0.0005-0.02重量％、余量是Cu和不可避免的杂质、上述段(a)中的Fe-Zn-P铜基合金中时，树脂粘附性较传统的Fe-Zn-P铜基合金进一步改善；(c)当将上述Al、Be、Ca、Cr、Mg和Si中的一种元素以0.0007-0.5重量％的量加入，则树脂粘附性被进一步改善。但是，优选加入Mg和Si。可以将Mg或Si以0.0007-0.5重量％Mg或0.0007-0.5重量％Si的量加入，或可以将Mg和Si两者以0.0007-0.5重量％Mg和0.0007-0.5重量％Si的量加入，使Mg和Si共存于合金中；和(d)当上述的如段(a)、(b)或(c)所述的、加入0.0005-0.02重量％的C(优选0.001-0.02重量％的C)的Fe-Zn-P铜基合金含有总计等于或大于0.01重量％的选自Nb、Ti、Zr、Ta、Hf、W、V和Mo(以后这些元素被称为碳化物形成元素)的一种或两种或多种元素时，因加入碳而提高冲裁模耐磨性的作用被抑制。因此，优选应该将一种或二种或多种碳化物形成元素的总计含量限制在小于0.01重量％本专利技术基于上述发现，特征在于(1)具有优异冲裁模耐磨性的铜基合金，含有1.5-2.4重量％的Fe、0.008-0.08重量％的P、0.01-0.50重量％的Zn、0.0005-0.02重量％的C，和余量的Cu和不可避免的杂质；(2)具有优异冲裁模耐磨性的铜基合金，含有1.5-2.4重量％的Fe、0.008-0.08重量％的P、0.01-0.50重量％的Zn、0.001-0.02重量％的C，和余量的Cu和不可避免的杂质；和(3)具有优异的冲裁模耐磨性的、如段(1)或(2)所述的铜基合金，其中选自Nb、Ti、Zr、Ta、Hf、W、V和Mo的一种或二种或更多元素的总计含量被限制在小于0.01重量％。当将选自Al、Be、Ca、Cr、Mg和Si的一种元素以0.0007-0本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有优异的冲裁模耐磨性的铜基合金，含有１．５－２．４重量％的Ｆｅ、０．００８－０．０８重量％的Ｐ、０．０１－０．５０重量％的Ｚｎ、０．０００５－０．０２重量％的Ｃ，和余量的Ｃｕ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：森哲人，铃木竹四，榊原直男，前义治，野上敬司，古柴丰，
申请(专利权)人：三菱伸铜株式会社，三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]