[发明专利]用于电气和电子部件的铜合金材料及其制造方法

说明书

本申请要求2012年11月9日提交的韩国专利申请10-2012-0126595的优先权，在此援引该专利申请作为参考，如同在这里完全阐述一样。

技术领域

本发明涉及一种用于电气和电子部件的铜合金材料及其制造方法，更特别地，涉及一种具有卓越机械强度特性、高电导率和高热稳定性的铜合金材料以及这种铜合金材料的制造方法，这种铜合金材料作为一种用于信息传输和用于家用电器及汽车的连接器等的电器插头（包括半导体引线框架）的材料。

背景技术

作为用于诸如半导体引线框架、连接器等的电气/电子部件的材料，一般来说，主要使用沉淀硬化型铜(Cu)合金材料。在这种铜合金材料当中，Corson铜合金(Cu-Ni-Si)材料具有非常高的强度和卓越的电导率，因此用于各种各样的应用中，但是为了达到高电导率，这种材料需要非常严苛地控制杂质（即，300-500ppm）。

众所周知，Cu是优良的电导体，从古代就已经广泛应用。但是，纯Cu具有弱强度，因此不适合用作需要高强度的部件。由此，在诸如美国、日本等的很多国家已正在进行通过将各种合金元素添加到Cu中来制造合金以获得高强度材料的研究。

但是，铜合金材料，例如利用合金元素通过固溶强化（solid-solution strengthening）或加工硬化（work hardening）所制得的普通黄铜或青铜，由于合金元素的添加可能会具有高于纯Cu的强度，但是具有明显低于纯Cu的电导率。因此，这种铜合金材料不适合用作需要兼具高强度和高电导率的电气/电子部件的材料，所述电气/电子部件例如晶体管、集成电路的引线框架等、电器配件、或诸如此类的部件。

在目前为止开发出的沉淀硬化型Corson铜合金中，以一确定比例包括于其中的Ni和Si是代表沉淀硬化的主要元素。

按照常规，为了在将电导率的降低减至最小的范围内增强强度特性，已经研究过，除了Ni和Si之外还添加非常小量的诸如镁(Mg)、铁(Fe)、磷(P)、锡(Sn)、钴(Co)、铬(Cr)、锰(Mn)、锌(Zn)、钛(Ti)等的合金元素。这些合金元素当中，特别是，当制作引线框架时，Mg仅发生很小的电导率降低并具有卓越的固溶强化效果，卓越的应力释放性能和高热稳定性，因此，已经采用Mg并将其用作主要的合金元素。但是，在实际操作中，Mg的强氧化强度导致氧化物的形成并降低在浇铸时熔融金属的流动性，因此在实践中导致诸如发生铸块的表面缺陷或者深层皱纹（deep wrinkles）和发生所形成的氧化物滚进铸块中或者在铸块中形成微孔这样的问题，以及在热轧中发生表面破裂和当通过冷轧制造条带时发生表面缺陷，这些都是有待解决的问题。此外，诸如P、Sn、Mn、和Ti的合金元素具有卓越的固溶强化效果，但是即使是少量添加这些合金元素，也会明显降低所制造的铜合金材料的电导率，因此，即使这些合金元素是主要的合金元素，也必须非常少量地使用这些合金元素。

为了解决这些存在的问题，目前已经公开了一些发明，其中通过优化Ni、Si和其它所添加的合金元素来控制沉淀物的尺寸以确保其质量，和当添加其它合金元素时，根据电导率降低程度适当调整其组成比率，从而增强合金的性能。但是，仍然必须严格限制当添加时会很大程度降低电导率的杂质元素的总量，所述杂质元素例如Ti、Co、Fe、砷(As)、Mn、锗(Ge)、Cr、铌(Nb)、锑(Sb)、铝(Al)、Sn等（参见韩国专利注册:10-0679913、10-0403187和10-0674396）。

关于以上描述，在参考文献中公开了电导率随着向Cu中添加合金元素而降低（参见[Niedriglegierte Kupferlegierungen,Deutsche Kupfer Institut,p.22]）。举例来说，该参考文献公开了，诸如银(Ag)、氧(O)、Zn等的合金元素按照其添加量引起相当小的电导率降低，而诸如Ti、Co、Fe、Mn、Ge、Cr、Nb、Sb、Al、Sn等的合金元素引起相当大的电导率降低。

根据现有技术，向Cu合金中引入P主要引起脱氧效应(deoxidation effects)，且使得熔融金属的流动性能够得以保障，从而增强可铸造性。此外，少量加入合金成分的合金化纯铜的方法用于防止氢脆变。