材料知识1-铜材的介绍.ppt
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1、材料知識-1銅材的介紹2005.6 2005.6 編製編製為什麼是你為什麼是你?n n為什麼要用銅呢為什麼要用銅呢?l l由於銅金屬具有良好的導電、導熱及加工成型特由於銅金屬具有良好的導電、導熱及加工成型特性性,因此銅合金在現今電子產業中成為相當重要的因此銅合金在現今電子產業中成為相當重要的原材料原材料,銅合金種類也隨著不同產品之功能性及加銅合金種類也隨著不同產品之功能性及加工方面的需求日益增加工方面的需求日益增加,各式兼具高導電性與高強各式兼具高導電性與高強度的銅合金板材度的銅合金板材(如次頁所示如次頁所示)亦迅速被研究開發亦迅速被研究開發n n台灣對材料工業的投資台灣對材料工業的投資l l
2、除了企業本身積極提昇產品的競爭力及銅合金板除了企業本身積極提昇產品的競爭力及銅合金板材製程能力外材製程能力外,國內各學術及研究單位亦同時進行國內各學術及研究單位亦同時進行研究開發工作研究開發工作l l清華大學材料研究所及金屬工業發展中心清華大學材料研究所及金屬工業發展中心,共同完共同完成經濟部工業局之積體電路引線架銅板成經濟部工業局之積體電路引線架銅板l l工研院工業材料研究所輔導的銅合金板材殘留工研院工業材料研究所輔導的銅合金板材殘留應力檢測技術應力檢測技術;工研院亦提供各項業界相關之合工研院亦提供各項業界相關之合作計劃作計劃 l l其他其他銅合金板材銅合金板材抗拉強度與導電率關係圖抗拉強度
3、與導電率關係圖常用合金銅的種類常用合金銅的種類n n黃銅合金黃銅合金l lCu:64%68%;Zn:Cu:64%68%;Zn:餘量餘量l l具有漂亮色澤、衝製加工性好、延展性優良、適具有漂亮色澤、衝製加工性好、延展性優良、適合伸抽、易於電鍍及塗裝合伸抽、易於電鍍及塗裝n n磷青銅合金磷青銅合金l l51915191:約:約 6 6;Sn+P+CU99.5%;Sn+P+CU99.5%l l高強度硬度特質高強度硬度特質l l52105210:約:約 8 8;Sn+P+CU99.7%;Sn+P+CU99.7%l l耐疲勞及彈性特性佳耐疲勞及彈性特性佳n n紅銅合金紅銅合金l l以下以下l l具高熱電
4、傳導性、加工性、延展性、耐蝕性及耐具高熱電傳導性、加工性、延展性、耐蝕性及耐候性候性n n其他其他黃銅合金黃銅合金n n黃銅合金的特性黃銅合金的特性l l黃銅為銅和鋅的合金黃銅為銅和鋅的合金,金屬光澤隨鋅含量增加由橙金屬光澤隨鋅含量增加由橙紅色轉為黃色紅色轉為黃色,黃銅合金的機械性質優異黃銅合金的機械性質優異l lC2600C2600延展性優異延展性優異,深沖加工性及電鍍性良好深沖加工性及電鍍性良好;供製供製作彈殼、汽車散熱器、燈具、扣件作彈殼、汽車散熱器、燈具、扣件l lC2680C2680沖製加工性及電鍍性良好沖製加工性及電鍍性良好,與與C2600C2600比較比較;強強度增加但延展性減少
5、度增加但延展性減少,供製作連接器及輸入供製作連接器及輸入/輸出輸出之端子、篩板、燈具、扣件、衛生器材等之端子、篩板、燈具、扣件、衛生器材等l l至於至於C2800C2800強度高且具延展性強度高且具延展性,適合熱加工成型適合熱加工成型,但但耐蝕性較差耐蝕性較差,在海水中易脫鋅及應力腐蝕破壞在海水中易脫鋅及應力腐蝕破壞n n與其他合金銅比較與其他合金銅比較l l硬度硬度:較磷青銅及紅銅高較磷青銅及紅銅高l l彈性彈性:較磷青銅及紅銅差較磷青銅及紅銅差黃銅黃銅(Brass)(Brass)特性及規格一覽表特性及規格一覽表(1)化學成份(Chemical Composition)合金編號合金編號合金編
6、號合金編號 化學成份化學成份化學成份化學成份(wt.%)(wt.%)(wt.%)(wt.%)Material Material Material Material Designation Designation Designation Designation Cu Cu Cu Cu Zn Zn Zn Zn Fe Fe Fe Fe Pb Pb Pb Pb JISJISJISJISC2680 C2680 C2680 C2680 64.068.5 64.068.5 64.068.5 64.068.5 Rem.Rem.Rem.Rem.0.05(max)0.05(max)0.05(max)0.05(ma
7、x)0.15(max)0.15(max)0.15(max)0.15(max)(2)物理特性(Physical Properties)合金編號合金編號合金編號合金編號 密度密度密度密度 g/cmg/cmg/cmg/cm3 3 3 3 彈性係數彈性係數彈性係數彈性係數 GPa GPa GPa GPa 熱膨脹係數熱膨脹係數熱膨脹係數熱膨脹係數 mm/mmm/mmm/mmm/mK K K K 熱傳導係數熱傳導係數熱傳導係數熱傳導係數 W/mW/mW/mW/mK K K K 導電率導電率導電率導電率%IACS%IACS%IACS%IACS C2680 C2680 C2680 C2680 8.47 8.4
8、7 8.47 8.47 105 105 105 105 20.3 20.3 20.3 20.3 116 116 116 116 27 27 27 27 黃銅黃銅(Brass)(Brass)特性及規格一覽表特性及規格一覽表(3)機械性質(Mechanical Properties)合金合金合金合金編號編號編號編號 質別質別質別質別 符號符號符號符號 抗拉試驗抗拉試驗抗拉試驗抗拉試驗 硬度試驗硬度試驗硬度試驗硬度試驗厚度厚度厚度厚度 (mm)(mm)(mm)(mm)抗拉強度抗拉強度抗拉強度抗拉強度 (kgf/mm(kgf/mm(kgf/mm(kgf/mm2 2 2 2)延伸率延伸率延伸率延伸率(5
9、0mm)(50mm)(50mm)(50mm)(%)(%)(%)(%)HvHvHvHvThickness Thickness Thickness Thickness 0.15mm 0.15mm 0.15mm 0.15mm C2680C2680C2680C2680O O O O C2680R-O C2680R-O C2680R-O C2680R-O 0.2 0.2 0.2 0.2 28 28 28 28 40 40 40 40 7090 7090 7090 7090 H/2 H/2 H/2 H/2 C2680R-H/2 C2680R-H/2 C2680R-H/2 C2680R-H/2 0.2 0.
10、2 0.2 0.2 3646 3646 3646 3646 28 28 28 28 110130 110130 110130 110130 H H H H C2680R-H C2680R-H C2680R-H C2680R-H 0.2 0.2 0.2 0.2 4255 4255 4255 4255-140160 140160 140160 140160 EH EH EH EH C2680R-EH C2680R-EH C2680R-EH C2680R-EH 0.2 0.2 0.2 0.2 5360 5360 5360 5360-160180 160180 160180 160180 SH SH
11、SH SH C2680R-SH C2680R-SH C2680R-SH C2680R-SH 0.2 0.2 0.2 0.2 58 58 58 58-180 180 180 180 磷青銅合金磷青銅合金n n磷青銅合金的特性磷青銅合金的特性l l磷青銅是在銅錫合金中添加少量的磷磷青銅是在銅錫合金中添加少量的磷,除除了脫氧作用並可改良合金的機械性質了脫氧作用並可改良合金的機械性質,使使得磷青銅合金的延展性良好得磷青銅合金的延展性良好,彈性好彈性好,耐耐蝕、耐疲勞及耐磨耗性優良蝕、耐疲勞及耐磨耗性優良,實施稜冷加實施稜冷加工時機械強度及彈性限會顯著增加工時機械強度及彈性限會顯著增加l l可供作彈簧材
12、料、電氣用彈簧開關、連可供作彈簧材料、電氣用彈簧開關、連接器及輸入接器及輸入/輸出之端子、風箱、熔線夾、輸出之端子、風箱、熔線夾、滑動片、電子零件等產品之材料及自動滑動片、電子零件等產品之材料及自動沖床之銅質軸承、軸承襯套等沖床之銅質軸承、軸承襯套等n n與其他合金銅的比較與其他合金銅的比較l l硬度硬度:較黃銅低較黃銅低,較紅銅高較紅銅高l l彈性彈性:較黃銅好較黃銅好,較紅銅低較紅銅低磷青銅磷青銅(Phosphor Bronze)(Phosphor Bronze)特性及規格一覽表特性及規格一覽表(1)化學成份化學成份(Chemical Composition)合金編號合金編號合金編號合金編
13、號 化學成份化學成份化學成份化學成份(wt.%)(wt.%)(wt.%)(wt.%)Material Material Material Material Designation Designation Designation Designation Cu Cu Cu Cu Sn Sn Sn Sn p p p p Pb Pb Pb Pb Fe Fe Fe Fe Zn Zn Zn Zn JIS JIS JIS JIS C5191 C5191 C5191 C5191 C5210 C5210 C5210 C5210 Rem.Rem.Rem.Rem.Rem.Rem.Rem.Rem.5.57.0 5.5
14、7.0 5.57.0 5.57.0 7.09.0 7.09.0 7.09.0 7.09.0 0.030.35 0.030.35 0.030.35 0.030.35 0.030.35 0.030.35 0.030.35 0.030.35 0.050.050.050.050.05 0.05 0.05 0.05 0.100.100.100.100.10 0.10 0.10 0.10 0.300.300.300.300.30 0.30 0.30 0.15mm 0.15mm 0.15mm 0.15mm C5191 C5191 C5191 C5191 O O O O CC5191R-O CC5191R-O
15、 CC5191R-O CC5191R-O 0.2 0.2 0.2 0.2 32 32 32 32 42 42 42 42-H/4 H/4 H/4 H/4 C5191R-H/4 C5191R-H/4 C5191R-H/4 C5191R-H/4 0.2 0.2 0.2 0.2 4052 4052 4052 4052 35 35 35 35 120150 120150 120150 120150 H/2 H/2 H/2 H/2 C5191R-H/2 C5191R-H/2 C5191R-H/2 C5191R-H/2 0.2 0.2 0.2 0.2 5060 5060 5060 5060 20 20 2
16、0 20 150170 150170 150170 150170 3/4H 3/4H 3/4H 3/4H C5191R-3/4H C5191R-3/4H C5191R-3/4H C5191R-3/4H 0.2 0.2 0.2 0.2 5262 5262 5262 5262 18 18 18 18 170190 170190 170190 170190 H H H H C5191R-H C5191R-H C5191R-H C5191R-H 0.2 0.2 0.2 0.2 6070 6070 6070 6070 10 10 10 10 190210 190210 190210 190210 EH
17、EH EH EH C5191R-EH C5191R-EH C5191R-EH C5191R-EH 0.2 0.2 0.2 0.2 6575 6575 6575 6575 8 8 8 8 210230 210230 210230 210230 SH SH SH SH C5191R-SH C5191R-SH C5191R-SH C5191R-SH 0.2 0.2 0.2 0.2 75 75 75 75 5 5 5 5 230270 230270 230270 230270 磷青銅磷青銅(Phosphor Bronze)(Phosphor Bronze)特性及規格一覽表特性及規格一覽表(3)機械性質
18、機械性質(Mechanical Properties)合金編合金編合金編合金編號號號號質別質別質別質別符號符號符號符號抗拉試驗抗拉試驗抗拉試驗抗拉試驗 Tensile test Tensile test Tensile test Tensile test 硬度試驗硬度試驗硬度試驗硬度試驗 Hardness Hardness Hardness Hardness test test test test 厚度厚度厚度厚度 mmmmmmmm抗拉強度抗拉強度抗拉強度抗拉強度kgf/mmkgf/mmkgf/mmkgf/mm2 2 2 2延伸率延伸率延伸率延伸率%HvHvHvHvThickness Thic
19、kness Thickness Thickness 0.15mm 0.15mm 0.15mm 0.15mm C5210C5210C5210C5210O O O O CC5210R-O CC5210R-O CC5210R-O CC5210R-O 0.2 0.2 0.2 0.2 35 35 35 35 45 45 45 45-H/4 H/4 H/4 H/4 C5210R-H/4 C5210R-H/4 C5210R-H/4 C5210R-H/4 0.2 0.2 0.2 0.2 4052 4052 4052 4052 40 40 40 40 120150 120150 120150 120150 H/
20、2 H/2 H/2 H/2 C5210R-H/2 C5210R-H/2 C5210R-H/2 C5210R-H/2 0.2 0.2 0.2 0.2 5060 5060 5060 5060 30 30 30 30 150170 150170 150170 150170 3/4H 3/4H 3/4H 3/4H C5210R-3/4H C5210R-3/4H C5210R-3/4H C5210R-3/4H 0.2 0.2 0.2 0.2 5262 5262 5262 5262 20 20 20 20 170190 170190 170190 170190 H H H H C5210R-H C5210
21、R-H C5210R-H C5210R-H 0.2 0.2 0.2 0.2 6072 6072 6072 6072 12 12 12 12 190210 190210 190210 190210 EH EH EH EH C5210R-EH C5210R-EH C5210R-EH C5210R-EH 0.2 0.2 0.2 0.2 7080 7080 7080 7080 8 8 8 8 210230 210230 210230 210230 SH SH SH SH C5210R-SH C5210R-SH C5210R-SH C5210R-SH 0.2 0.2 0.2 0.2 75 75 75 7
22、5 5 5 5 5 230270 230270 230270 230270 n n紅銅合金的特性紅銅合金的特性l l韌煉銅韌煉銅(ETP-C1100)(ETP-C1100)及磷脫氧銅及磷脫氧銅(DLP-C1200,DHP-(DLP-C1200,DHP-C1220)C1220)合金板材具高導電導熱特性、良好延展性合金板材具高導電導熱特性、良好延展性及加工成型性及加工成型性l l一般應用在散熱鰭片、電氣開關端子、電子零件、一般應用在散熱鰭片、電氣開關端子、電子零件、印刷輥子及建築材料等產品上印刷輥子及建築材料等產品上l l近年來由於各類近年來由於各類ICIC晶片之運算處理速度日趨增進晶片之運算處理
23、速度日趨增進,所以紅銅板材在晶片之散熱器運用方面將會逐漸所以紅銅板材在晶片之散熱器運用方面將會逐漸取代傳統的鋁合金散熱器取代傳統的鋁合金散熱器,尤其在中央處理器之晶尤其在中央處理器之晶片的散熱器上片的散熱器上,將成為主流的散熱材料將成為主流的散熱材料n n與其他合金銅的比較與其他合金銅的比較l l硬度硬度:較黃銅及磷青銅低較黃銅及磷青銅低l l彈性彈性:較黃銅及磷青銅好較黃銅及磷青銅好紅銅合金紅銅合金紅銅紅銅(Copper)(Copper)特性及規格一覽表特性及規格一覽表(1)化學成份化學成份(Chemical Composition)合金編號合金編號合金編號合金編號 化學成份化學成份化學成份
24、化學成份(wt.%)(wt.%)(wt.%)(wt.%)Material Designation Material Designation Material Designation Material Designation Cu Cu Cu Cu P P P P JIS JIS JIS JIS C1100(ETP)C1100(ETP)C1100(ETP)C1100(ETP)99.9(min)99.9(min)99.9(min)99.9(min)0.0040.012 0.0040.012 0.0040.012 0.0040.012(2)物理特性物理特性(Physical Properties)合
25、金編號合金編號合金編號合金編號密度密度密度密度g/cmg/cmg/cmg/cm3 3 3 3 彈性係數彈性係數彈性係數彈性係數 GPa GPa GPa GPa 熱膨脹係數熱膨脹係數熱膨脹係數熱膨脹係數mm/mmm/mmm/mmm/mK K K K 熱傳導係數熱傳導係數熱傳導係數熱傳導係數W/mW/mW/mW/mK K K K 導電率導電率導電率導電率%IACS%IACS%IACS%IACS C1100 C1100 C1100 C1100 8.94 8.94 8.94 8.94 117 117 117 117 16.9 16.9 16.9 16.9 391.1 391.1 391.1 391.1
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