JP2000328158A - プレス打抜き性が優れた銅合金板 - Google Patents
プレス打抜き性が優れた銅合金板Info
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Abstract
を保持しながら、優れたプレス打抜き性を持つ銅合金板
を得る。 【構成】 Fe:0.005〜0.5wt%、P:0.
005〜0.2wt%を含み、必要に応じてさらにZ
n:0.01〜10wt%、Sn:0.01〜5wt%
のいずれか一方又は双方を含み、残部Cuと不可避不純
物からなり、板表面における{200}面からのX線回
折強度をI{200}、{311}面からのX線回折強度を
I{311}、{220}面からのX線回折強度をI{220}と
したとき、下記式を満たすことを特徴とするプレス打抜
き性が優れた銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}<0.4
Description
ドフレーム、端子、コネクタ、スイッチ、リレーなどの
電子部品に用いるに好適なプレス打ち抜き性が優れた銅
合金板に関するものである。
いられている。近年、電子部品の軽薄短小化の流れが急
速に進展している。それに伴い、リードフレーム、端
子、コネクタ、スイッチ、リレーなどに用いられる銅合
金板は、高強度、高導電率はもちろんのこと、微細な形
状にスタンピング加工されるため優れたプレス打抜き性
が要求されることが多くなってきている。なかでもCu
−Fe−P系合金は、高強度、高耐熱性及び高導電率を
兼備する合金としてこれらの用途に広く用いられてい
る。しかし、これらの特性とプレス打抜き性との両立は
難しいのが現状であった。
向上の方法として、Pb、Caなどの微量成分添加、あ
るいは破断の起点となる化合物を分散させるなど、化学
成分に着目することが常套手段であった。しかしこのよ
うな方法は、微量成分の制御が困難であったり、他の特
性を劣化させたり、コストアップにつながるなどの問題
を有していた。本発明は従来技術の上記問題点に鑑みて
なされたもので、Cu−Fe−P系合金の優れた強度、
導電率等を保持しながら、優れたプレス打抜き性を持つ
銅合金板を得ることを目的とする。
解決するためにCu−Fe−P系合金板について鋭意研
究した結果、結晶方位の集積度を制御することによりプ
レス打抜き性を向上できることを見い出し、本発明をな
すに至った。すなわち、本発明に係る銅合金板は、F
e:0.005〜0.5wt%、P:0.005〜0.
2wt%を含み、残部Cuと不可避不純物からなり、さ
らに板表面における{200}面からのX線回折強度を
I{200}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、
{220}面からのX線回折強度をI{220}としたと
き、下記式を満たすことを特徴とする。 [I{200}+I{311}]/I{220}<0.4
〜10wt%、Sn:0.01〜5wt%のいずれか一
方又は双方を含有することができる。さらに、上記の銅
合金板は、B、C、S、Ca、V、Ga、Ge、Nb、
Mo、Hf、Ta、Bi、Pbの各元素0.0001〜
0.1wt%(2種以上添加する場合は合計で0.1w
t%以下)、Be、Mg、Al、Si、Ti、Cr、M
n、Ni、Co、Zr、Ag、Cd、In、Sb、T
e、Auの各元素0.001〜1wt%のうちから選ば
れた、1種又は2種以上の元素を合計で1wt%以下含
有することができる。
及び結晶方位等の限定理由について説明する。 (Fe及びP)これらの成分は、共存した状態でFeと
Pの金属間化合物を形成することにより、導電率を大幅
に低下させることなく強度を向上させる効果がある。F
eが0.005wt%未満又は/及びPが0.005w
t%未満ではその効果がなく、Feが0.5wt%を超
え又は/及びPが0.2wt%を超えると熱間加工性が
著しく低下する。従って、両成分はFe:0.005〜
0.5wt%、P:0.005〜0.2wt%とする。
なお、Fe、Pは結晶方位指数([I{200}+I{311}]
/I{220})を下げ、プレス打ち抜き性を向上させる作
用がある。
マイグレーション性を向上させる作用があるが、0.0
1wt%未満ではその効果が十分ではない。10wt%
を超えると導電率が低下するだけでなく、はんだ付け性
が低下するとともに、耐応力腐食割れ感受性が高くなり
好ましくない。従って、Znは0.01〜10wt%と
する。なお、Znは結晶方位指数を下げ、プレス打ち抜
き性を向上させる作用をもつ。 (Sn)Snは、固溶強化により強度を向上させる成分
である。0.01wt%未満ではその効果が十分ではな
く、5wt%を超えるとその効果が飽和するとともに、
熱間及び冷間加工性が劣化する。従って、Snは0.0
1〜5wt%とする。なお、Snは結晶方位指数を下
げ、プレス打ち抜き性を向上させる作用をもつ。
Ge、Nb、Mo、Hf、Ta、Bi、Pbの各元素は
プレス打抜き性を一層向上させる役割を有する。これら
の元素は、0.0001wt%未満ではその効果がな
く、0.1wt%を超えると熱間加工性が劣化する。ま
た、Be、Mg、Al、Si、Ti、Cr、Mn、N
i、Co、Zr、Ag、Cd、In、Sb、Te、Au
の各元素はプレス打抜き性を向上させる役割を有し、加
えてFe−P化合物との共存により強度を一層向上させ
る。これらの元素は、0.001wt%未満ではその効
果がなく、1wt%を超えると熱間及び冷間加工性が劣
化するとともに導電率も低下する。従って、上記B〜P
bについては各元素0.0001〜0.1wt%(2種
以上添加する場合は合計で0.1wt%以下)、上記B
e〜Auについては各元素0.001〜1wt%とし、
両方合計で1wt%以下とする。
は、再結晶しその粒径が大きくなるに従って板表面への
{200}、{311}面の集積割合が増し、圧延する
と{220}面の集積割合が増してくる。本発明に係る
銅合金板は、例えば熱間圧延、冷間圧延、析出焼鈍、仕
上げ冷間圧延及び歪み取り焼鈍という工程で製造される
が、この製造工程において、例えば析出焼鈍(焼鈍温
度、時間)とその後の冷間圧延工程(加工率)を調整す
ることで、この集積割合を制御することができる。具体
的には焼鈍温度は475℃以下、析出焼鈍後の累計加工
率は55%以上が好ましい条件である。なお、この集積
割合はその後の再結晶を伴わない歪み取り焼鈍によって
は大きく変化しない。また、FeとPの含有量、さらに
はそれ以外の元素の含有量も集積割合に影響する。本発
明では、これらの集積割合がプレス打抜き性と強い相関
を持ち、板表面へのこれらの集積割合を制御することに
よりプレス打抜き性を向上できるとの知見をもとに、前
記式に示すとおり、適正な結晶方位指数の範囲を求めた
ものである。なお、結晶方位指数の値は板の曲げ加工性
にも関係し、この値が余り小さくなると板の曲げ加工性
が悪下することから、この値は0.1以上が望ましい。
もに以下に説明する。表1に示す化学組成の銅合金を、
クリプトル炉にて木炭被覆下で大気溶解し、ブックモー
ルドに鋳造し、50×80×200mmの鋳塊を作製し
た。この鋳塊を930℃に加熱し熱間圧延後、直ちに水
中急冷し厚さ15mmの熱延材とした。この熱延材の表
面の酸化スケールを除去するため、表面をグラインダで
切削した。これを冷間圧延した後、425℃で2時間の
析出焼鈍を施し、さらに60%の冷間加工率の仕上げ冷
間圧延により板厚0.25mmに調整した。この材料に
350℃で20秒の歪み取り焼鈍を施した後、試験に供
した。
積割合の銅合金板を得るため、No.3の組成の合金に
ついては、析出焼鈍温度を425℃の他に450℃(N
o.3-2)、500℃(No.3-5)の条件にて製作し
た。また析出焼鈍後の冷間加工率も60%の他に30%
(No.3-6)、40%(No.3-7)、50%(No.
3-3)及び70%(No.3-4)の条件にて製作した。い
ずれの条件によっても、最終板厚は0.25mmに調整
した。
力、導電率、ばり高さ及び結晶方位を下記要領にて調査
した。その結果を表2及び表3に示す。また、耐応力腐
食割れ性についても下記要領で評価した。 <引張強さ、耐力>JIS Z 2241に記載の方法
に準じた。なお、耐力はオフセット法で永久伸び0.2
%を採用した。試験片は、JIS Z 2201の5号
試験片を用いた。 <導電率>JIS H 0505に記載の方法に準じ
た。電気抵抗の測定はダブルブリッジを用いた。 <ばり高さ>金型クリアランスを10%とし、250s
pmの打抜き速度で、長さ30mm、幅0.5mmのリ
ードを打抜き、ばり高さをSEM観察にて測定した。 <結晶方位>最終製品状態(0.25mm厚さ)の銅合
金板表面にX線を入射させ、各回折面からの強度を測定
した。表面からの測定深さは入射角によって変化する
が、最大で約20〜30μmの深さまでの結晶方位デー
タが得られる。その中から曲げ加工性と相関が強い{2
00}、{311}及び{220}面の回折強度の割合
を比較し、結晶方位指数を求めた。なお、X線照射の条
件は、X線の種類:CuK−α1、管電圧:40kV、
管電流:200mAであり、試料を平面内で回転させな
がら測定した。 <耐応力腐食割れ性>トンプソン氏の方法(D.H.Thomps
on:Materials Research & Standards 1(1961),108)に準
じて試験を行った。試験片寸法を0.25mmt×1
2.7mmw×150mmlとし、図1(a)に示すよ
うにループ状に結んだ後、14wt%のアンモニア水飽
和蒸気中に暴露した。結びを解いたときの試験片両端の
距離を測定し、下記式にて応力緩和率を測定した。20
時間以内に応力緩和率が50%以上になったものを耐応
力腐食割れ性が劣ると評価した。 応力緩和率(%)=[(l1−l2)/l1×100 l1:アンモニア暴露前の試験片両端の距離 l2:アンモニア暴露後の試験片両端の距離
ずれの特性も良好である。このうち、No.1とNo.
2はFeとPが低めであり、強度がやや低く、結晶方位
指数が高めで、ばりがやや大きい。逆に、No.4と5
はFeとPが高めであるため、強度がやや高く、結晶方
位指数が低めで、ばりが小さい。またNo.3-2、3-3は
結晶方位指数が高めであり、ばりがやや大きくなってい
る。一方、表3に示す比較例のNo.19はFeとPが
低いため、強度が低く、結晶方位指数が高いため、ばり
が大きい。比較例No.20はFeとPが高いため、熱
間圧延で割れが発生した。比較例No.21はZnが多
いため、耐応力腐食割れ性が低く、導電率も低くなって
いる。比較例No.22、No.23はSn又はPb含
有量が高く、熱間圧延で割れが発生した。No.24は
Fe含有量が高く、熱間圧延で微小割れが発生するとと
もに、導電率も低くなっている。No.3-5、3-6、3-7
は結晶方位指数が高く、ばりが大きい。
等を保持しながら、優れたプレス打抜き性を持つリード
フレーム、端子、コネクタ、スイッチ、リレーなどの電
子部品用の銅合金板を得ることができる。
ある。
Claims (5)
- 【請求項1】 Fe:0.005〜0.5wt%、P:
0.005〜0.2wt%を含み、残部Cuと不可避不
純物からなり、さらに板表面における{200}面から
のX線回折強度をI{200}、{311}面からのX線回
折強度をI{311}、{220}面からのX線回折強度を
I{220}としたとき、下記式を満たすことを特徴とする
プレス打抜き性が優れた銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}<0.4 - 【請求項2】 Fe:0.005〜0.5wt%、P:
0.005〜0.2wt%、Zn:0.01〜10wt
%を含み、残部Cuと不可避不純物からなり、さらに板
表面における{200}面からのX線回折強度をI{20
0}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、{2
20}面からのX線回折強度をI{220}としたとき、下
記式を満たすことを特徴とするプレス打抜き性が優れた
銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}<0.4 - 【請求項3】 Fe:0.005〜0.5wt%、P:
0.005〜0.2wt%、Sn:0.01〜5wt%
を含み、残部Cuと不可避不純物からなり、さらに板表
面における{200}面からのX線回折強度をI{20
0}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、{2
20}面からのX線回折強度をI{220}としたとき、下
記式を満たすことを特徴とするプレス打抜き性が優れた
銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}<0.4 - 【請求項4】 Fe:0.005〜0.5wt%、P:
0.005〜0.2wt%、Zn:0.01〜10wt
%、Sn:0.01〜5wt%を含み、残部Cuと不可
避不純物からなり、さらに板表面における{200}面
からのX線回折強度をI{200}、{311}面からのX
線回折強度をI{311}、{220}面からのX線回折強
度をI{220}としたとき、下記式を満たすことを特徴と
するプレス打抜き性が優れた銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}<0.4 - 【請求項5】 B、C、S、Ca、V、Ga、Ge、N
b、Mo、Hf、Ta、Bi、Pbの各元素0.000
1〜0.1wt%、Be、Mg、Al、Si、Ti、C
r、Mn、Ni、Co、Zr、Ag、Cd、In、S
b、Te、Auの各元素0.001〜1wt%のうちか
ら選ばれた、1種又は2種以上の元素を合計で1wt%
以下含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか
に記載されたプレス打抜き性が優れた銅合金板。
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JP13338999A JP4056175B2 (ja) | 1999-05-13 | 1999-05-13 | プレス打抜き性が優れたリードフレーム、端子、コネクタ、スイッチ又はリレー用銅合金板 |
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