材料知識(shí)銅材的介紹

1、材料知識(shí)銅材的介紹第1頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四為什麼是你?為什麼要用銅呢?由於銅金屬具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及加工成型特性,因此銅合金在現(xiàn)今電子產(chǎn)業(yè)中成為相當(dāng)重要的原材料,銅合金種類也隨著不同產(chǎn)品之功能性及加工方面的需求日益增加,各式兼具高導(dǎo)電性與高強(qiáng)度的銅合金板材(如次頁所示)亦迅速被研究開發(fā)臺(tái)灣對(duì)材料工業(yè)的投資除了企業(yè)本身積極提昇產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力及銅合金板材製程能力外,國內(nèi)各學(xué)術(shù)及研究單位亦同時(shí)進(jìn)行研究開發(fā)工作清華大學(xué)材料研究所及金屬工業(yè)發(fā)展中心,共同完成經(jīng)濟(jì)部工業(yè)局之積體電路引線架銅板工研院工業(yè)材料研究所輔導(dǎo)的銅合金板材殘留應(yīng)力檢測(cè)技術(shù);工研院亦提供各項(xiàng)業(yè)界相關(guān)之

2、合作計(jì)劃 其他第2頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四銅合金板材抗拉強(qiáng)度與導(dǎo)電率關(guān)係圖第3頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四常用合金銅的種類黃銅合金Cu:64%68%;Zn:餘量具有漂亮色澤、衝製加工性好、延展性優(yōu)良、適合伸抽、易於電鍍及塗裝磷青銅合金5191：Sn:5.57.5約 6;Sn+P+CU99.5%高強(qiáng)度硬度特質(zhì)5210：Sn:7.09.0約 8;Sn+P+CU99.7%耐疲勞及彈性特性佳紅銅合金P:0.004以下;Cu:99.90具高熱電傳導(dǎo)性、加工性、延展性、耐蝕性及耐候性其他第4頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四

3、黃銅合金黃銅合金的特性黃銅為銅和鋅的合金,金屬光澤隨鋅含量增加由橙紅色轉(zhuǎn)為黃色,黃銅合金的機(jī)械性質(zhì)優(yōu)異C2600延展性優(yōu)異,深沖加工性及電鍍性良好;供製作彈殼、汽車散熱器、燈具、扣件C2680沖製加工性及電鍍性良好,與C2600比較;強(qiáng)度增加但延展性減少,供製作連接器及輸入/輸出之端子、篩板、燈具、扣件、衛(wèi)生器材等至於C2800強(qiáng)度高且具延展性,適合熱加工成型,但耐蝕性較差,在海水中易脫鋅及應(yīng)力腐蝕破壞與其他合金銅比較硬度:較磷青銅及紅銅高彈性:較磷青銅及紅銅差第5頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四黃銅(Brass)特性及規(guī)格一覽表 (1)化學(xué)成份 (Chemical C

4、omposition)合金編號(hào) 化學(xué)成份 (wt.%) Material Designation Cu Zn Fe Pb JISC2680 64.068.5 Rem. 0.05(max) 0.15(max) (2)物理特性(Physical Properties)合金編號(hào) 密度 g/cm3 彈性係數(shù) GPa 熱膨脹係數(shù) mm/mK 熱傳導(dǎo)係數(shù) W/mK 導(dǎo)電率%IACS C2680 8.47 105 20.3 116 27 第6頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四黃銅(Brass)特性及規(guī)格一覽表(3)機(jī)械性質(zhì)(Mechanical Properties)合金編號(hào) 質(zhì)別 符

5、號(hào) 抗拉試驗(yàn) 硬度試驗(yàn)厚度 (mm)抗拉強(qiáng)度 (kgf/mm2) 延伸率(50mm) (%)HvThickness 0.15mm C2680O C2680R-O 0.2 28 40 7090 H/2 C2680R-H/2 0.2 3646 28 110130 H C2680R-H 0.2 4255 - 140160 EH C2680R-EH 0.2 5360 - 160180 SH C2680R-SH 0.2 58 - 180 第7頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四磷青銅合金磷青銅合金的特性磷青銅是在銅錫合金中添加少量的磷,除了脫氧作用並可改良合金的機(jī)械性質(zhì),使得磷青銅合

6、金的延展性良好,彈性好,耐蝕、耐疲勞及耐磨耗性優(yōu)良,實(shí)施稜冷加工時(shí)機(jī)械強(qiáng)度及彈性限會(huì)顯著增加可供作彈簧材料、電氣用彈簧開關(guān)、連接器及輸入/輸出之端子、風(fēng)箱、熔線夾、滑動(dòng)片、電子零件等產(chǎn)品之材料及自動(dòng)沖床之銅質(zhì)軸承、軸承襯套等與其他合金銅的比較硬度:較黃銅低,較紅銅高彈性:較黃銅好,較紅銅低第8頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四磷青銅(Phosphor Bronze)特性及規(guī)格一覽表(1)化學(xué)成份 (Chemical Composition) 合金編號(hào) 化學(xué)成份(wt. %) Material Designation Cu Sn p Pb Fe Zn JIS C5191 C

7、5210 Rem.Rem.5.57.0 7.09.0 0.030.35 0.030.35 0.050.05 0.100.10 0.300.15mm C5191 O CC5191R-O 0.2 32 42 - H/4 C5191R-H/4 0.2 4052 35 120150 H/2 C5191R-H/2 0.2 5060 20 150170 3/4H C5191R-3/4H 0.2 5262 18 170190 H C5191R-H 0.2 6070 10 190210 EH C5191R-EH 0.2 6575 8 210230 SH C5191R-SH 0.2 75 5 230270 第1

8、0頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四磷青銅(Phosphor Bronze)特性及規(guī)格一覽表(3)機(jī)械性質(zhì)(Mechanical Properties)合金編號(hào)質(zhì)別符號(hào)抗拉試驗(yàn) Tensile test 硬度試驗(yàn) Hardness test 厚度 mm抗拉強(qiáng)度kgf/mm2延伸率%HvThickness 0.15mm C5210O CC5210R-O 0.2 35 45 - H/4 C5210R-H/4 0.2 4052 40 120150 H/2 C5210R-H/2 0.2 5060 30 150170 3/4H C5210R-3/4H 0.2 5262 20 170

9、190 H C5210R-H 0.2 6072 12 190210 EH C5210R-EH 0.2 7080 8 210230 SH C5210R-SH 0.2 75 5 230270 第11頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四紅銅合金的特性韌煉銅(ETP-C1100)及磷脫氧銅(DLP-C1200, DHP-C1220)合金板材具高導(dǎo)電導(dǎo)熱特性、良好延展性及加工成型性一般應(yīng)用在散熱鰭片、電氣開關(guān)端子、電子零件、印刷輥?zhàn)蛹敖êB材料等產(chǎn)品上近年來由於各類IC晶片之運(yùn)算處理速度日趨增進(jìn),所以紅銅板材在晶片之散熱器運(yùn)用方面將會(huì)逐漸取代傳統(tǒng)的鋁合金散熱器,尤其在中央處理器之晶片的

10、散熱器上,將成為主流的散熱材料與其他合金銅的比較硬度:較黃銅及磷青銅低彈性:較黃銅及磷青銅好紅銅合金第12頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四紅銅(Copper)特性及規(guī)格一覽表(1)化學(xué)成份(Chemical Composition)合金編號(hào) 化學(xué)成份 (wt.%) Material Designation Cu P JIS C1100(ETP) 99.9(min) 0.0040.012 (2)物理特性(Physical Properties)合金編號(hào)密度g/cm3 彈性係數(shù) GPa 熱膨脹係數(shù)mm/mK 熱傳導(dǎo)係數(shù)W/mK 導(dǎo)電率 %IACS C1100 8.94 11

11、7 16.9 391.1 101 第13頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四紅銅(Copper)特性及規(guī)格一覽表(3)機(jī)械性質(zhì)(Mechanical Properties)合金編號(hào) 質(zhì)別抗 拉 試驗(yàn) 硬度試驗(yàn) 厚度(mm)抗拉強(qiáng)度(kgf/mm2)延伸率(50mm) (%)Hv Thickness 0.15mmC1100 O 0.2 30 0.2 2430 13 6080 H/2 0.2 2633 10 7090 3/4H 0.2 2935 5 80100 H 0.2 3037 4 90110 EH 0.2 3340 3 95110 SH 0.2 3541 2 100125

12、 第14頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四其他銅合金還有哪些合金類高鎳及鎳合金材料彈片材料及銅合金相關(guān)材料溫度雙金屬片半導(dǎo)體封裝材料第15頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四高鎳及鎳合金材料高鎳合金(鎳基合金)是以鎳為基礎(chǔ),再加上不同比例的鐵、鉻、鉬或其他稀有金屬而成,適用於耐高溫或不同酸、鹼值的環(huán)境鎳合金所涵蓋的應(yīng)用範(fàn)圍更廣,例如: 高級(jí)眼鏡材料、燈泡材料、快速窯滾筒、熱處理、火星塞、石化工業(yè)等常見鎳合金的種類高鎳合金 : Nickel 200 ; Nickel 212鎳鉻合金 : Inconel 600 / 601鎳鉻鐵合金 : Alloy 840

13、 / 800 / 825鎳銅合金 : Monel 400鎳基合金 : Alloy C 276 B / C / D 第16頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四彈片材料及銅合金相關(guān)材料彈片材料及銅合金相關(guān)材料可被應(yīng)用的範(fàn)圍極為廣泛,使用範(fàn)圍由民生到工業(yè)用品,諸如高級(jí)電器開關(guān)、繼電器、微動(dòng)開關(guān)各種高級(jí)端子、快速接頭及連接器等其各有不同特性(如有些特性為高彈性係數(shù)、高導(dǎo)電率、高張力強(qiáng)度高硬度等)彈片種類的銅鈹銅 (BeCu) JIS C1720/C1700鈦銅 (TiCu)白銅 CuNi18Zn20/CuNi18Zn27 JIS C7521/C7701銅鎳矽合金 ( Alloy 7

14、025 )第17頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四溫度雙金屬片溫度雙金屬片的特性將 2 或3層不同材質(zhì)的金屬合在一起,利用金屬對(duì)熱感應(yīng)的膨脹係數(shù)之不同而產(chǎn)生彎曲的特性,藉此達(dá)到溫度的測(cè)控,是對(duì)溫度雙金屬片最簡(jiǎn)易的解釋其用途以製成溫度開關(guān)、斷路器、保溫開關(guān)、電氣遮段器、過載電驛等為主,亦有以雙金屬片作為感溫素材的溫度計(jì)器溫度雙金屬片的種類高感度雙金屬片一般用雙金屬片高溫用雙金屬片溫用雙金屬片中阻抗用雙金屬片低阻抗用雙金屬片耐蝕性雙金屬片 第18頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四半導(dǎo)體封裝材料半導(dǎo)體材料的特性在於熱膨脹係數(shù)與陶瓷、硬質(zhì)玻璃、軟質(zhì)玻璃材料的

15、熱膨脹係數(shù)相類似因此成為 IC 導(dǎo)線架 、電視布朗管、真空管、二極體、燈球、照明燈管等最佳的封著用導(dǎo)線材 材料種類COBAL合金，硬質(zhì)玻璃用鎳鉻鐵合金，軟質(zhì)玻璃用鎳鐵合金，Ni42-Fe / Ni46-Fe/ Ni50-Fe系列杜鎂絲Ni42-Fe 被覆無氧化銅、硼砂膜鋁極細(xì)線 Aluminum Fine Wire鍍銀銅線 Silver Coated Wire第19頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四磷青銅(Phosphor Bronze)合金各規(guī)格對(duì)照表 合金編號(hào) Alloy No. 化 學(xué) 成 分 Chemical Composition (wt.%) Cu Sn P

16、Fe Ni Pb Zn Others CuSn 4 Rem. 3.54.5 0.010.40 0.1 0.3 0.05 0.3 - CuSn 5 4.55.5 CuSn 6 5.57.5 CuSn 8 7.59.0 C5101 Rem. 3.05.5 0.030.35 - - - - CuSnP99.5 C5191 5.57.0 C5212 7.09.0 C5111 Rem. 3.54.5 0.030.35 - - - - CuSnP99.5 C5102 4.55.5 C5191 5.57.0 C5212 7.09.0 C5210 7.09.0 0.1 - 0.05 0.2 CuSnP99.7

17、 第20頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四磷青銅(Phosphor Bronze)合金各規(guī)格對(duì)照表合金編號(hào) Alloy No. 化 學(xué) 成 分 Chemical Composition (wt.%) Cu Sn P Fe Ni Pb Zn Others C51100 Rem. 3.54.9 0.030.35 0.1 - 0.05 0.3 - C51000 4.25.8 C51900 5.07.0 C52100 7.09.0 0.2 CuSn 4 Rem. 3.54.5 0.010.35 0.1 0.3 0.05 0.3 0.2 CuSn 6 5.57.5 CuSn 8 7

18、.58.5 PB101 Rem. 3.54.5 0.020.40 - - 0.02 0.3 - PB102 4.55.5 PB103 5.57.5 第21頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四銅合金板材厚度公差(Thickness tolerances for strip)寬度Width 厚度Thickness 厚度公差Tolerance JIS Standard (H3100) 200 300 400 7000.100.15 incl. 0.0100.0200.020- 0.150.25 incl. 0.0200.0200.0200.0300.250.35 incl. 0.

19、0200.0300.0300.0400.350.50 incl. 0.0300.0300.0400.0500.500.80 incl. 0.0300.0400.0500.0600.801.20 incl. 0.0400.0500.0600.0701.202.00 incl. 0.0500.0600.0700.0802.003.00 incl. 0.0600.0700.0800.100單位:mm 紅銅 (C1100);黃銅 (C2680) 第22頁，共26頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)28分，星期四銅合金板材厚度公差(Thickness tolerances for strip)寬度Width 厚度Thickness厚度公差Tolerance JIS Standard (H3100) 400 mm 400 650 mm over 0.10 mm to 0.15 mm incl. 0.010 mm - over 0.15 mm to 0.25 mm incl. 0.015 mm - over 0.25 mm to 0.40 mm incl. 0.020 mm - over 0.4