(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５質量％、Ｚｎ；０．０１〜０．２質量％、Ｐｂ；０．０００５〜０．００３質量％、Ａｇ；０．０００５〜０．００１５質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有し、後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡によるＥＢＳＤ法にて測定した結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値が２．５〜５．０°であり、Ｂｒａｓｓ方位密度が８．０〜２０．０％であり、Ｃｏｐｐｅｒ方位密度が１０．０〜２２．０％であり、平均結晶粒径が２．０〜６．０μｍであることを特徴とする導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であり、４００℃にて１時間加熱した後のビッカース硬さが１００以上であり、優れたはんだ濡れ性を有する銅合金板。
【請求項２】
更にＮｉ、Ｃｏからなる元素のうち少なくとも一種を０．０１〜０．２質量％含有することを特徴とする請求項１に記載の導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であり、４００℃にて１時間加熱した後のビッカース硬さが１００以上であり、優れたはんだ濡れ性を有する銅合金板。
【請求項３】
請求項１或いは請求項２に記載の銅合金板の製造方法であって、溶解鋳造、熱間圧延、粗圧延、焼鈍、冷間圧延、最終焼鈍、仕上げ冷間圧延、テンションレベリングをこの順で含む工程で銅合金板を製造するに際して、前記冷間圧延の圧延率を２５〜９０％にて実施し、前記最終焼鈍を連続的に５００〜８００℃で２０〜３００秒間にて実施し、前記仕上げ冷間圧延を、銅合金板に負荷するバックテンションを４５〜７０Ｎ／ｍｍ２、フロントテンションを７５〜１００Ｎ／ｍｍ２にて実施し、前記テンションレベリングを、銅合金板に負荷するバックテンションを１０〜６０Ｎ／ｍｍ２、ラインテンションを１５〜９０Ｎ／ｍｍ２、フロントテンションを１０〜６０Ｎ／ｍｍ２にて実施することを特徴とする銅合金板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性、耐熱性及び曲げ加工性に優れたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板及びその製造方法に関し、特に詳しくは、半導体装置用リードフレームの素材として好適な、導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であり、４００℃にて１時間加熱後のビッカース硬さが１００以上であり、はんだ濡れ性の良好なＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体リードフレーム用銅合金板としては、銅母相中にＦｅ又はＦｅ−Ｐ等の金属間化合物を析出させた強度、導電性、熱伝導性に優れたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系の銅合金が多用されているが、最近の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行し、更なる、強度、導電性、耐熱性のアップが要求されている。
また、近年では、発光ダイオードを用いたＬＥＤランプの液晶ディスプレイ、携帯電話や情報端末のバックライト等への多方面の展開が飛躍的に進んでいる。ＬＥＤランプを種々の用途に適用する場合は、白色発光を得ることが重要となり、更に、高輝度化及び放熱性を目的として、基板（ボード）の上に複数のＬＥＤチップを搭載し、樹脂層により被覆したチップオンボード（ＣＯＢ）が開発されており、これらに使用されるリードフレーム用の銅合金基板としても、熱伝導性、プレス加工性、導電性、機械的強度とのバランスが取れたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金が使用され始めている。
特に、導電性は、発光ダイオードの小型化及びジュール熱の低減の観点より、更に優れた特性が求められており、また、耐熱性については、プレス加工などによる残留応力を除去するために、加工後に４００〜４５０℃での熱処理が施されても、銅合金の結晶組織の再結晶化による強度低下が起きないような特性が要求されている。更に、接触信頼性を向上させるために、用途に応じてＳｎ、Ａｇ、Ａｕ等のめっきが施されることが多く、また、はんだ付け工程を伴うことも多く、めっき密着性やはんだ濡れ性が良好であることも重要視されている。
【０００３】
特許文献１には、高強度化と優れた酸化膜密着性とを両立させた、Ｆｅ含有量が比較的少なく、ＦＥ−ＳＥＭによるＥＢＳＰを用いた結晶方位解析方法により測定したＢｒａｓｓ方位の方位分布密度が２５％以上である集合組織を有するとともに、平均結晶粒径を６．０μｍ以下として、高強度で、かつ、酸化膜密着性を向上させ、半導体パッケージの信頼性を高めたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板が開示されている。
特許文献２には、引張試験により求められる引張弾性率を、１２０ＧＰａ以上とする共に、均一伸びと全伸びとの比、均一伸び／全伸びを０．５０未満とし、せん断面率を低下させ、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を向上させたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板が開示されている。
特許文献３には、フレキシブル基板の導電部材に適した耐屈曲性に優れた銅合金として、圧延面についてのＸ線回折により求まる積分強度比Ｉ｛２００｝／Ｉ｛１１１｝が１.５以下の銅合金であり、具体的組成として、質量％で、Ｆｅ：０.０４５〜０.０９５％、Ｐ：０.０１０〜０.０３０％、Ｆｅ、Ｐ、Ｃｕ以外の元素の合計が１％未満、残部がＣｕからなる組成、及び、質量％で、Ｎｉ：０.５〜３.０％、Ｓｎ：０.５〜２.０％、Ｐ：０.０３〜０.１０％、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｃｕ以外の元素の合計が１％未満、残部がＣuからなる組成を有し、導電率が８５％ＩＡＣＳ以上である銅合金が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−４５２０４号公報
【特許文献２】特開２００８−８８４９９号公報
【特許文献３】特開２００６−６３４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先行技術文献に開示されているＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板では、最近の半導体装置に使用されるリードフレームの多様化に伴って要求される導電性と耐熱性とはんだ濡れ性とのバランスが不足気味であった。
【０００６】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであり、導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であり、４００℃にて１時間加熱後のビッカース硬さが１００以上であり、優れたはんだ濡れ性を有する半導体装置用リードフレームの素材として好適なＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討の結果、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５質量％、Ｚｎ；０．０１〜０．２質量％、Ｐｂ；０．０００５〜０．００３質量％、Ａｇ；０．０００５〜０．００１５質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有する銅合金板において、後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡によるＥＢＳＤ法にて測定した結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値が２．５〜５．０°であると、銅合金板の導電性が特に向上すること、更に、ＥＢＳＤ法にて測定したＣｏｐｐｅｒ方位密度が１０．０〜２２．０％であると、銅合金板の耐熱性が特に向上すること、更に、ＥＢＳＤ法にて測定した平均結晶粒径が２．０〜６．０μｍであると、銅合金板のはんだ濡れ性が特に向上すること、更に、ＥＢＳＤ法にて測定したＢｒａｓｓ方位密度が８．０〜２０．０％であると、銅合金板の引張り強度を維持できることを見出した。
【０００８】
即ち、本発明の銅合金板は、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５質量％、Ｚｎ；０．０１〜０．２質量％、Ｐｂ；０．０００５〜０．００３質量％、Ａｇ；０．０００５〜０．００１５質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる組成を有し、後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡によるＥＢＳＤ法にて測定した結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値が２．５〜５．０°であり、Ｂｒａｓｓ方位密度が８．０〜２０．０％であり、Ｃｏｐｐｅｒ方位密度が１０．０〜２２．０％であり、平均結晶粒径が２．０〜６．０μｍであることを特徴とする導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であり、４００℃にて１時間加熱した後のビッカース硬さが１００以上であり、優れたはんだ濡れ性を有することを特徴とする。
【０００９】
ＥＢＳＤ法にて測定した結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値が２．５°未満、或いは、５．０°を超えると、導電率が９０％ＩＡＣＳ以上とならない。
ＥＢＳＤ法にて測定した結晶組織内のＣｏｐｐｅｒ方位密度が１０．０％未満、或いは、２０．０％を超えると、４００℃にて１時間加熱した後のビッカース硬さが１００以上とならない。
ＥＢＳＤ法にて測定した結晶組織内のＢｒａｓｓ方位密度が８．０％未満、或いは、２０．０％を超えると、強度不足となり、例えば引張り強度が５９０ＭＰａ以上とならない。
ＥＢＳＤ法にて測定した結晶組織内の平均結晶粒径が２．０μｍ未満、或いは、６．０μｍを超えると、はんだ濡れ性が低下する。
【００１０】
本発明の導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であり、４００℃にて１時間加熱した後のビッカース硬さが１００以上であり、優れたはんだ濡れ性を有する銅合金板は、更にＮｉ、Ｃｏからなる元素のうち少なくとも一種を０．０１〜０．２質量％含有することを特徴とする。
これらの元素の添加は、耐熱性を更に向上させる効果を有する。添加量が０．０１質量％未満では効果がなく、０．２質量％を超えると導電率を低下させる。
【００１１】
本発明の導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であり、４００℃にて１時間加熱した後のビッカース硬さが１００以上であり、優れたはんだ濡れ性を有する銅合金板の製造方法は、溶解鋳造、熱間圧延、粗圧延、焼鈍、冷間圧延、最終焼鈍、仕上げ冷間圧延、テンションレベリングをこの順で含む工程で銅合金板を製造するに際して、前記冷間圧延の圧延率を２５〜９０％にて実施し、前記最終焼鈍を連続的に５００〜８００℃で２０〜３００秒間にて実施し、前記仕上げ冷間圧延を、銅合金板に負荷するバックテンションを４５〜７０Ｎ／ｍｍ２、フロントテンションを７５〜１００Ｎ／ｍｍ２にて実施し、前記テンションレベリングを、銅合金板に負荷するバックテンションを１０〜６０Ｎ／ｍｍ２、ラインテンションを１５〜９０Ｎ／ｍｍ２、フロントテンションを１０〜６０Ｎ／ｍｍ２にて実施することを特徴とする。
【００１２】
冷間圧延の圧延率が２５％未満であると、Ｂｒａｓｓ方位密度及びＣｏｐｐｅｒ方位密度が発達せず、９０％を超えると、Ｂｒａｓｓ方位密度及びＣｏｐｐｅｒ方位密度が増加し、引張強度は高くなるが、耐熱性が低下する傾向がある。この冷間圧延にて、Ｂｒａｓｓ方位密度及びＣｏｐｐｅｒ方位密度を最適な範囲内に収める素地を作り、仕上げ冷間圧延にて、Ｂｒａｓｓ方位密度及びＣｏｐｐｅｒ方位密度を最適な範囲内に収める。
【００１３】
最終焼鈍を連続的に５００〜８００℃で２０〜３００秒間にて実施することにより、
後のテンションレベリングにおいて、結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値が２．５〜５．０°、平均結晶粒径が２．０〜６．０μｍの範囲内に収まり易くなる。
最終焼鈍が５００℃、或いは、２０秒未満であると、平均結晶粒径が範囲内に収まらず、８００℃、或いは、３００秒を超えると、結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値が範囲内に収まらない傾向がある。
【００１４】
仕上げ冷間圧延において素材に作用するテンションのうち、バックテンションが４５Ｎ／ｍｍ２未満、或いは、フロントテンションが７５Ｎ／ｍｍ２未満であると、Ｃｏｐｐｅｒ方位密度が発達せず、バックテンションが７０Ｎ／ｍｍ２、或いは、フロントテンションが１００Ｎ／ｍｍ２を超えると、Ｂｒａｓｓ方位密度が発達せず、Ｃｏｐｐｅｒ方位密度は増加するが、銅合金板に亀裂或いは切断が生じる可能性がある。
【００１５】
テンションレベリングにおいて素材に作用するテンションのうち、バックテンションを１０〜６０Ｎ／ｍｍ２、ラインテンションを１５〜９０Ｎ／ｍｍ２、フロントテンションを１０〜６０Ｎ／ｍｍ２とすることにより、結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値が２．５〜５．０°となり、平均結晶粒径が２．０〜６．０μｍとなる。バックテンション及びフロントテンションは、主に結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値を制御し、ラインテンションは、主に平均結晶粒径を制御すると考えられる。
【００１６】
本発明で定義する仕上げ冷間圧延における、バックテンションとは、銅条材の圧延機において、ワークロールに挿入される材料に負荷されている張力で、アンコイラーからワークロールの間に負荷されているものであり、フロントテンションとは、銅条材の圧延機において、ワークロールから引き出される材料に負荷されている張力で、ワークロールからリコイラーの間に負荷されているものである。
本発明で定義するテンションレベリングとは、千鳥に並ぶロールに材料を通して繰り返し逆方向に曲げ加工するローラーレベラーに前後方向に張力を与えることにより材料の平坦度を矯正する加工であり、このテンションレベリングのバックテンションとは、アンコイラーと入側テンション負荷装置との間の材料に負荷される張力であり、ラインテンションとは、入側および巻取側テンション負荷装置によりローラーレベラー内の材料に負荷される張力であり、フロントテンションとはリコイラーと巻取側テンション負荷装置との間の材料に負荷される張力である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であり、４００℃にて１時間加熱後のビッカース硬さが１００以上であり、優れたはんだ濡れ性を有する半導体装置用リードフレームの素材として好適なＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板及びその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にて使用する仕上げ冷間圧延機に負荷されるバックテンション及びフロントテンションを説明するための一実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明にて使用するテンションレベラに負荷されるバックテンション、ラインテンション及びフロントテンションを説明するための一実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態であるＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板及びその製造方法について説明する。
［銅合金板の成分組成］
本発明の導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であり、４００℃にて１時間加熱後のビッカース硬さが１００以上であり、優れたはんだ濡れ性を有するＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板は、Ｆｅ；０．０５〜０．１５質量％、Ｐ；０．０１５〜０．０５質量％、Ｚｎ；０．０１〜０．２質量％、Ｐｂ；０．０００５〜０．００３質量％、Ａｇ；０．０００５〜０．００１５質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる基本組成を有し、この基本組成に対し、後述するＮｉ、Ｃｏを更に選択的に含有させても良い。
（Ｆｅ）
Ｆｅは銅の母相中に分散する析出物粒子を形成し強度、耐熱性及び導電率を向上させる効果があるが、その含有量が、０．０５質量％未満では効果がなく、０．１５質量％を超えると、強度及び耐熱性は向上するが、導電率は低下する。このため、Ｆｅの含有量は０．０５〜０．１５質量％の範囲内とすることが好ましい。
（Ｐ）
ＰはＦｅと共に銅の母相中に分散する析出物粒子を形成し強度及び耐熱性を向上させる効果があるが、その含有量が０．０１５質量％未満では効果がなく、０．０５質量％を超えて含有すると、強度及び耐熱性は向上するが、導電率及び熱間加工性が低下する。このため、Ｐの含有量は０．０１５〜０．０５質量％の範囲内とすることが好ましい。
（Ｚｎ）
Ｚｎは銅の母相中に固溶し半田耐熱剥離性を向上させる効果を有しており、０．０１質量％未満では効果がなく、０．２質量％を超えて含有しても、更なる効果を得ることが難しくなると共に、母層中への固溶量が多くなって導電率の低下をきたす。このため、Ｚｎの含有量は０．０１〜０．２質量％の範囲内とすることが好ましい。
（Ｐｂ）
Ｐｂは銅の母相中に固溶しはんだ濡れ性を向上させる効果を有しており、０．０００５質量％未満では効果がなく、０．００３質量％を超えて含有しても、更なる効果を得ることが難しくなると共に、母層中への固溶量が多くなって導電率の低下をきたす。このため、Ｐｂの含有量は０．０００５〜０．００３質量％の範囲内とすることが好ましい。
（Ａｇ）
Ａｇは銅の母相中に固溶しはんだ濡れ性を向上させる効果を有しており、０．０００５質量％未満では効果がなく、０．００１５質量％を超えて含有しても、更なる効果を得ることが難しくなると共に、母層中への固溶量が多くなって強度の低下をきたす。このため、Ａｇの含有量は０．０００５〜０．００１５質量％の範囲内とすることが好ましい。
（Ｎｉ、Ｃｏ）
Ｎｉ、Ｃｏは母相中に固溶し耐熱性及び導電性を向上させる効果を有しており、０．０１質量％未満では効果がなく、０．２質量％を超えて含有すると、導電率の低下をきたす。このため、Ｎｉ、Ｃｏの含有量は、少なくとも一種を０．０１〜０．２０質量％の範囲内とすることが好ましい。
【００２０】
［銅合金板の結晶組織］
本発明の導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であり、４００℃にて１時間加熱後のビッカース硬さが１００以上であり、優れたはんだ濡れ性を有するＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板は、結晶組織が、後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡によるＥＢＳＤ法にて測定した結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値が２．５〜５．０°であり、Ｂｒａｓｓ方位密度が８．０〜２０．０％であり、Ｃｏｐｐｅｒ方位密度が１０．０〜２２．０％であり、平均結晶粒径が２．０〜６．０μｍであることを特徴とする。
【００２１】
［後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡によるＥＢＳＤ法にて測定した結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値、Ｂｒａｓｓ方位密度、Ｃｏｐｐｅｒ方位密度］
ＥＢＳＤ法による結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の全結晶粒における平均値の測定は、試料の測定領域を通常、六角形等の領域に区切り、区切られた各領域について、試料表面に入射させた電子線の反射電子から菊地パターンを得て、電子線を試料表面に２次元で走査させ、ステップサイズ１．０μｍにて、測定面積範囲内の全ピクセルの方位を測定し、隣接するピクセル間の方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなし、結晶粒界で囲まれた個々の結晶粒の全てについて、結晶粒内の全ピクセル間の方位差の平均値である平均方位差（ＧＯＳ：Ｇｒａｉｎ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｐｒｅａｄ）を（１）式にて計算し、当該測定領域内の全ての結晶粒における値の平均値を全結晶粒における平均方位差の平均値とした。なお、２ピクセル以上が連結しているものを結晶粒とした
【００２２】
【数１】
0005795939.tif 000002
【００２３】
上式において、ｉ、ｊは結晶粒内のピクセルの番号を示す。
ｎは結晶粒内のピクセル数を示す。
αijはピクセルｉとｊの方位差を示す。
結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の全結晶粒における平均値が２．５°未満、或いは、５．０°を超えると、導電率が９０％ＩＡＣＳ以上とならない。
【００２４】
ＥＢＳＤ法によるＢｒａｓｓ方位密度の測定は、試料の測定領域を通常、六角形等の領域に区切り、区切られた各領域について、試料表面に入射させた電子線の反射電子から菊地パターンを得て、電子線を試料表面に２次元で走査させ、ステップサイズ１．０μｍにて、測定面積範囲内の全ピクセルの方位を測定し、隣接するピクセル間の方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなして、試料表面の結晶粒の分布を求めた。そして、各結晶粒が、対象とするＢｒａｓｓ方位（理想方位から１５°以内）か否かを判定し、測定領域におけるＢｒａｓｓ方位密度（結晶方位の面積率）を求めた。
Ｂｒａｓｓ方位密度が８．０％未満、或いは、２０．０％を超えると、引張り強度が５９０ＭＰａ以上とならない。
【００２５】
ＥＢＳＤ法によるＣｏｐｐｅｒ方位密度の測定は、試料の測定領域を通常、六角形等の領域に区切り、区切られた各領域について、試料表面に入射させた電子線の反射電子から菊地パターンを得て、電子線を試料表面に２次元で走査させ、ステップサイズ１．０μｍにて、測定面積範囲内の全ピクセルの方位を測定し、隣接するピクセル間の方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなして、試料表面の結晶粒の分布を求めた。そして、各結晶粒が、対象とするＣｏｐｐｅｒ方位（理想方位から１５°以内）か否かを判定し、測定領域におけるＣｏｐｐｅｒ方位密度（結晶方位の面積率）を求めた。
Ｃｏｐｐｅｒ方位密度が１０．０未満、或いは、２２．０％を超えると、４００℃にて１時間加熱した後のビッカース硬さが１００以上とならない。
【００２６】
ＥＢＳＤ法による平均結晶粒径の測定は、試料の測定領域を通常、六角形等の領域に区切り、区切られた各領域について、試料表面に入射させた電子線の反射電子から菊地パターンを得て、電子線を試料表面に２次元で走査させ、ステップサイズ１．０μｍにて、測定面積範囲内の全ピクセルの方位を測定し、隣接するピクセル間の方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなして試料表面の各結晶粒の粒径を求め、その平均値を平均結晶粒径とした。
平均結晶粒径が２．０μｍ未満、或いは、６．０μｍを超えると、はんだ濡れ性が低下する。
【００２７】
［製造方法］
次に、本発明の導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であり、４００℃にて１時間加熱後のビッカース硬さが１００以上であり、優れたはんだ濡れ性を有するＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板の製造方法について説明する。
後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡によるＥＢＳＤ法にて測定した結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値を２．５〜５．０°、Ｂｒａｓｓ方位密度を８．０〜２０．０％、Ｃｏｐｐｅｒ方位密度を１０．０〜２２．０％、平均結晶粒径を２．０〜６．０μｍとするための、冷間圧延、最終焼鈍、仕上げ冷間圧延、テンションレベリングの各条件を除き、通常の製造工程自体を大きく変えることは不要である。
【００２８】
即ち、本発明の銅合金板の製造方法は、好ましい成分範囲に調整された銅合金を溶解鋳造し、熱間圧延、粗圧延、焼鈍、冷間圧延、最終焼鈍、仕上げ冷間圧延、テンションレベリングをこの順で含む工程で銅合金を製造するに際して、前記冷間圧延の圧延率を２５〜９０％にて実施し、前記最終焼鈍を連続的に５００〜８００℃で２０〜３００秒間にて実施し、前記仕上げ冷間圧延を、銅合金板に負荷するバックテンションを４５〜７０Ｎ／ｍｍ２、フロントテンションを７５〜１００Ｎ／ｍｍ２にて実施し、前記テンションレベリングを、銅合金板に負荷するバックテンションを１０〜６０Ｎ／ｍｍ２、ラインテンションを１５〜９０Ｎ／ｍｍ２、フロントテンションを１０〜６０Ｎ／ｍｍ２にて実施することを特徴とする。
冷間圧延の圧延率が２５％未満であると、Ｂｒａｓｓ方位密度及びＣｏｐｐｅｒ方位密度が発達せず、９０％を超えるとＢｒａｓｓ方位密度及びＣｏｐｐｅｒ方位密度が増加し、引張強度は高くなるが耐熱性が低下する傾向がある。この冷間圧延にて、Ｂｒａｓｓ方位密度及びＣｏｐｐｅｒ方位密度を最適な範囲内に収める素地を作り、仕上げ冷間圧延にて、Ｂｒａｓｓ方位密度及びＣｏｐｐｅｒ方位密度を最適な範囲内に収める。
最終焼鈍を連続的に５００〜８００℃で２０〜３００秒間にて実施することにより、
後のテンションレベリングにおいて、結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値が２．５〜５．０°、平均結晶粒径が２．０〜６．０μｍの範囲内に収まり易くなる。
最終焼鈍が５００℃、或いは、２０秒未満であると、平均結晶粒径が範囲内に収まらず、８００℃、或いは、３００秒を超えると、結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値が範囲内に収まらない傾向がある。
仕上げ冷間圧延において素材に作用するテンションのうち、バックテンションが４５Ｎ／ｍｍ２未満、或いは、フロントテンションが７５Ｎ／ｍｍ２未満であると、Ｃｏｐｐｅｒ方位密度が発達せず、バックテンションが７０Ｎ／ｍｍ２、或いは、フロントテンションが１００Ｎ／ｍｍ２を超えると、Ｂｒａｓｓ方位密度が発達せず、Ｃｏｐｐｅｒ方位密度は増加するが、銅合金薄板に亀裂或いは切断が生じる可能性がある。
テンションレベリングにおいて素材に作用するテンションのうち、バックテンションを１０〜６０Ｎ／ｍｍ２、ラインテンションを１５〜９０Ｎ／ｍｍ２、フロントテンションを１０〜６０Ｎ／ｍｍ２とすることにより、結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値が２．５〜５．０°となり、平均結晶粒径が２．０〜６．０μｍとなる。バックテンション及びフロントテンションは、主に結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値を制御し、ラインテンションは、主に平均結晶粒径を制御すると考えられる。
【００２９】
銅合金板の圧延機において、バックテンションとは、ワークロールに挿入される材料に負荷されている張力で、アンコイラーからワークロールの間に負荷されているものであり、フロントテンションとは、ワークロールから引き出される材料に負荷されている張力で、ワークロールからリコイラーの間に負荷されているものである。
図１に示すように、最終焼鈍が施されアンコイラー３に巻かれた銅合金板１は、圧延機のワークロール４に挟まれて仕上げ圧延され銅合金板２となりリコイラー５に巻き取られる。この際、バックテンションＢがワークロール４に挿入される銅合金板１に負荷されている張力であり、フロントテンションＦがワークロール４から引き出される銅合金板２に負荷されている張力である。
銅合金板のテンションレベリングとは、千鳥に並ぶロールに材料を通して繰り返し逆方向に曲げ加工するローラーレベラーに前後方向に張力を与えることにより材料の平坦度を矯正する加工である。
このテンションレベリングのバックテンションとは、アンコイラーと入側テンション負荷装置との間の材料に負荷される張力であり、ラインテンションとは、入側および巻取側テンション負荷装置によりローラーレベラー内の材料に負荷される張力であり、フロントテンションとはリコイラーと巻取側テンション負荷装置との間の材料に負荷される張力である。
図２に示すように、アンコイラー９に巻かれた銅合金板６は、テンションレベラ１０の入側テンション負荷装置１１を通過し、ローラーレベラー１３により繰り返し曲げ加工されて銅合金板７となり、巻取側テンション負荷装置１２を通過後、銅合金板８となりリコイラー１４に巻き取られる。この際、バックテンションＢ１はアンコイラー９と入側テンション負荷装置１１との間の銅合金板６に負荷される。ラインテンションＬは入側テンション負荷装置１１と巻取側テンション負荷装置１２の間の銅合金板７に負荷される（ローラーレベラー１３内では均一な張力である）。フロントテンションＦ１はリコイラー１４と巻取側テンション負荷装置１２との間の銅合金板８に負荷される張力である。
【実施例】
【００３０】
表１に示す組成の銅合金（添加元素以外の成分はＣｕ及び不可避不純物）を、電気炉により還元性雰囲気下で溶解し、厚さが２０ｍｍ、幅が１２０ｍｍ、長さが２００ｍｍの鋳塊を作製し、９５０℃にて１時間加熱した後、圧延率６０％にて熱間圧延を実施して板厚８ｍｍに仕上げ、表面をフライスで板厚７ｍｍになるまで面削した。次に、粗冷間圧延、バッチ焼鈍を実施して板厚１．０ｍｍの銅合金板に仕上げた。次に、これらの銅合金板を表１に示す条件で冷間圧延、最終焼鈍を実施し、更に、表１に示す各テンションを負荷して仕上げ冷間圧延、テンションレベリングを実施し、板厚０．０７６〜０．６８ｍｍの実施例１〜１２、比較例１〜５の銅合金薄板を作製した。表１のＢＴがバックテンション、ＦＴがフロントテンション、ＬＴがラインテンションを示す。
【００３１】
【表１】
0005795939.tif 000003
【００３２】
次に、各銅合金薄板から得られた試料につき、後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡によるＥＢＳＤ法にて、結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の結晶組織内の全結晶粒における平均値、Ｂｒａｓｓ方位密度、Ｃｏｐｐｅｒ方位密度、平均結晶粒径を測定した。
ＥＢＳＤ法による結晶粒内の全ピクセル間の平均方位差の全結晶粒における平均値は次の様に測定した。
試料の測定領域を通常、六角形等の領域に区切り、区切られた各領域について、試料表面に入射させた電子線の反射電子から菊地パターンを得て、電子線を試料表面に２次元で走査させ、ステップサイズ１．０μｍにて、測定面積範囲内の全ピクセルの方位を測定し、隣接するピクセル間の方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなし、結晶粒界で囲まれた個々の結晶粒の全てについて、結晶粒内の全ピクセル間の方位差の平均値である平均方位差（ＧＯＳ：Ｇｒａｉｎ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｐｒｅａｄ）を（１）式にて計算し、当該測定領域内の全ての結晶粒における値の平均値を全結晶粒における平均方位差の平均値とした。なお、２ピクセル以上が連結しているものを結晶粒とした。
【００３３】
【数２】
0005795939.tif 000004
【００３４】
上式において、ｉ、ｊは結晶粒内のピクセルの番号を示す。
ｎは結晶粒内のピクセル数を示す。
αijはピクセルｉとｊの方位差を示す。
ＥＢＳＤ法によるＢｒａｓｓ方位密度は次の様に測定した。
試料の測定領域を通常、六角形等の領域に区切り、区切られた各領域について、試料表面に入射させた電子線の反射電子から菊地パターンを得て、電子線を試料表面に２次元で走査させ、ステップサイズ１．０μｍにて、測定面積範囲内の全ピクセルの方位を測定し、隣接するピクセル間の方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなして、試料表面の結晶粒の分布を求めた。そして、各結晶粒が、対象とするＢｒａｓｓ方位（理想方位から１５°以内）か否かを判定し、測定領域におけるＢｒａｓｓ方位密度（結晶方位の面積率）を求めた。
ＥＢＳＤ法によるＣｏｐｐｅｒ方位密度は次の様に測定した。
試料の測定領域を通常、六角形等の領域に区切り、区切られた各領域について、試料表面に入射させた電子線の反射電子から菊地パターンを得て、電子線を試料表面に２次元で走査させ、ステップサイズ１．０μｍにて、測定面積範囲内の全ピクセルの方位を測定し、隣接するピクセル間の方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなして、試料表面の結晶粒の分布を求めた。そして、各結晶粒が、対象とするＣｏｐｐｅｒ方位（理想方位から１５°以内）か否かを判定し、測定領域におけるＣｏｐｐｅｒ方位密度（結晶方位の面積率）を求めた。
ＥＢＳＤ法による平均結晶粒径は次の様に測定した。
試料の測定領域を通常、六角形等の領域に区切り、区切られた各領域について、試料表面に入射させた電子線の反射電子から菊地パターンを得て、電子線を試料表面に２次元で走査させ、ステップサイズ１．０μｍにて、測定面積範囲内の全ピクセルの方位を測定し、隣接するピクセル間の方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなして試料表面の各結晶粒の粒径を求め、その平均値を平均結晶粒径とした。
これらの測定結果を表２に示す。
【００３５】
次に、各試料につき、導電率、４００℃にて１時間加熱した後のビッカース硬さ、はんだ濡れ性を測定した。
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。
ビッカース硬さは、得られた各試料から１０×１０ｍｍの試験片を切出し、加熱炉にて４００℃で１時間保持後に、松沢精機社製のマイクロビッカース硬度計（商品名「微小硬度計」）を用いて０．５ｋｇの荷重を加えて４箇所硬さ測定を行い、硬さはそれらの平均値とした。
はんだ濡れ性は、ＪＩＳ−Ｃ００５３のはんだ付け試験方法（平衡法）に準じ、レスカ社製ＷＥＴ−６０００ソルダーチェッカーを用い、下記のフラックス塗布、はんだ付け条件にて、試料と鉛フリーはんだとの濡れ性を評価した。
（フラックス塗布）
フラックス：２５％ロジン−エタノール、フラックス温度：室温、フラックス深さ：８ｍｍ、フラックス浸漬時間：５秒、たれ切り方法：ろ紙にエッジを５秒当ててフラックスを除去し、装置に固定して３０秒保持
（はんだ付け）
はんだ組成：千住金属工業（株）製 Ｓｎ−３．０％Ａｇ−０．５％Ｃｕ、はんだ温度：２４０℃、はんだ浸漬速さ：１０±２．５ｍｍ／秒、はんだ浸漬深さ：２ｍｍ、はんだ浸漬時間：１０秒
得られた荷重／時間曲線より、浸漬開始から表面張力による浮力がゼロ（即ちはんだと試料の接触角が９０°）になるまでの時間をゼロクロス時間ｔ２（秒）とし、最大濡れ力をＷ２（ｍＮ）とした。
これらの測定結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
0005795939.tif 000005
【００３７】
表２から明らかなように、本発明の製造方法により製造されたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金板は、導電率が９０％ＩＡＣＳ以上であり、４００℃にて１時間加熱後のビッカース硬さが１００以上であり、優れたはんだ濡れ性を有しており、半導体装置用リードフレームの素材として好適であることがわかる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの記載に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  銅合金板
２  銅合金板
３  アンコイラー
４  ワークロール
５  リコイラー
Ｂ  バックテンション
Ｆ  フロントテンション
６  銅合金板
７  銅合金板
８  銅合金板
９  アンコイラー
１０  テンションレベラ
１１  入側テンション負荷装置
１２  巻取側テンション負荷装置
１３  ローラーレベラー
１４  リコイラー
Ｂ１  バックテンション
Ｆ１  フロントテンション
Ｌ  ラインテンション
【図１】
0005795939.tif 000006
【図２】
0005795939.tif 000007