JP4042920B2 - 強度および打抜き加工性に優れた電気電子部品用Cu合金 - Google Patents
強度および打抜き加工性に優れた電気電子部品用Cu合金 Download PDFInfo
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、電気電子部品の製造に適したCu合金に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに熱間加工性および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Cu合金として、重量%で(以下%は重量%を示す)、
Ni:0.5〜3%、 Sn:0.1〜0.9%、
Si:0.08〜0.8%、 Zn:0.1〜3%、
Fe:0.007〜0.25%、 P:0.001〜0.2%、
Mg:0.001〜0.2%、
を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有するCu合金があることはすでに知られているところである(特開平6−145877号公報参照、以下、このCu合金を従来Cu合金という)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、電気電子部品の量産化とともに製造コストおよび加工コストの一層の低減が求められており、それと同時に従来よりも一層強度の優れたCu合金が求められている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は、上記従来のCu合金の有する導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ性、耐マイグレーション性、熱間加工性などの特性はそのまま維持しつつ、強度および打抜き加工性を従来よりも一層向上させるべく研究を行った結果、
従来のNi:0.5〜3%、Sn:0.1〜0.9%、Si:0.08〜0.8%、Zn:0.1〜3%、Fe:0.007〜0.25%、P:0.001〜0.2%、Mg:0.001〜0.2%を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有するCu合金に、さらに、C:0.0001〜0.001%(一層好ましくは、0.0002〜0.0008%)を添加すると、強度および打抜き加工性は一層向上し、さらに必要に応じて、CrおよびZrのうちの1種または2種:0.001〜0.3%(一層好ましくは0.01%を越え〜0.2%)を添加すると、NiおよびSi化合物は微細化して合金の強度をさらに向上させるとともにCをCu合金中に一層含有させやすくするという知見を得たのである。
【0005】
この発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、
(1) Ni:0.5〜3%、 Sn:0.1〜0.9%、
Si:0.08〜0.8%、 Zn:0.1〜3%、
Fe:0.007〜0.25%、 P:0.001〜0.2%、
Mg:0.001〜0.2%、 C:0.0001〜0.001%、
を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Cu合金、
(2) Ni:1.3〜2.7%、 Sn:0.2〜0.79%、
Si:0.2〜0.8%、 Zn:0.4〜2.0%、
Fe:0.01〜0.12%、 P:0.002〜0.10%、
Mg:0.001〜0.10%、 C:0.0002〜0.0008%、
を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Cu合金、
(3) Ni:0.5〜3%、 Sn:0.1〜0.9%、
Si:0.08〜0.8%、 Zn:0.1〜3%、
Fe:0.007〜0.25%、 P:0.001〜0.2%、
Mg:0.001〜0.2%、 C:0.0001〜0.001%、
を含有し、さらに、
CrおよびZrのうちの1種または2種:0.001〜0.3%、
を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Cu合金、
(4) Ni:1.3〜2.7%、 Sn:0.2〜0.79%、
Si:0.2〜0.8%、 Zn:0.4〜2.0%、
Fe:0.01〜0.12%、 P:0.002〜0.10%、
Mg:0.001〜0.10%、 C:0.0002〜0.0008%、
を含有し、さらに、
CrおよびZrのうちの1種または2種:0.01%を越え〜0.2%、
を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Cu合金、
に特徴を有するものである。
【0006】
つぎに、この発明のCu合金の成分組成を上述の如く限定した理由を説明する。
【0007】
(a) NiおよびSi
これらの成分は、共存した状態で化合物を形成し、もって導電性を大幅に低下させることなく強度およびばね性を向上させるとともに、軟化温度を高め、高温下での耐クリープ特性を向上させる作用があるが、その含有量がNi:0.5%未満でも、またSi:0.08%未満でも化合物の形成が不十分で、上記作用に所望の効果が得られず、一方、Niの含有量が3%を越えても、またSi含有量が0.8%を越えても熱間圧延性および導電性が低下するようになることから、その含有量をそれぞれNi:0.5〜3%、Si:0.08〜0.8%と定めた。NiおよびSiの一層好ましい範囲は、それぞれNi:1.3〜2.7%、S:0.2〜0.8%である。
【0008】
(b) Sn
Sn成分には、ばね性および曲げ加工性を一段と向上させる作用があるが、その含有量が0.1%未満では所望のばね性を確保することができず、一方、その含有量が0.9%を越えると耐マイグレーション特性および導電性に低下傾向が現われるようになることから、その含有量を0.1〜0.9%と定めた。
【0009】
Sn含有量の一層好ましい範囲は0.2〜0.79%である。
【0010】
(c) Zn
Zn成分には、はんだ耐熱剥離性および耐マイグレーション特性を向上させる作用があるが、その含有量が0.1%未満では上記作用に所望の効果が得られず、一方、その含有量が3%を越えると、はんだ付け性が損なわれるようになることから、その含有量を0.1〜3%と定めた。Zn含有量の一層好ましい範囲は0.4〜2.0%である。
【0011】
(d) Fe
Fe成分には、熱間圧延性を向上させる効果(表面割れや耳割れの発生を抑制する効果)およびNiとSiの化合物析出を微細化し、よってメッキ加熱密着性を向上させる効果等を通じて、コネクタの信頼性を高める作用があるが、その含有量が0.007%未満では上記作用に所望の効果が得られず、一方、その含有量が0.25%を越えると熱間圧延性効果が飽和し、むしろ低下傾向が現われるようになると共に、導電性にも悪影響を及ぼすようになることから、その含有量を0.007〜0.25%と定めた。
Fe含有量の一層好ましい範囲は0.01〜0.12%である。
【0012】
(e) P
P成分には、曲げ加工によって起るばね性の低下を抑制し、よって成型加工して得たコネクタの挿抜特性を向上させる作用および耐マイグレーション特性を向上させる作用があるが、その含有量が0.001%未満では所望の効果が得られず、一方、その含有量が0.2%を越えると、はんだ耐熱剥離性を著しく損なうようになることから、その含有量を0.001〜0.2%と定めた。P含有量の一層好ましい範囲は0.002〜0.10%である。
【0013】
(f) Mg
Mg成分には、鋳塊の大型化によって助長される凝固歪およびSその他の不純物元素の偏析等による熱間圧延割れを抑制し、かつ打抜き加工性を高めて打抜き金型の摩耗を減少させる作用があるが、その含有量が0.001%未満では所望の効果が得られず、一方、その含有量が0.2%を越えると、鋳塊にMg酸化物などが巻き込まれ易くなり、かえって熱間圧延性(熱間加工性)が損なわれるようになるとともに、導電性も低下するようになることから、その含有量を0.001〜0.2%と定めた。Mg含有量の一層好ましい範囲は0.001〜0.10%である。
【0014】
(g) C
C成分には打抜き加工性を向上させる作用があり、さらにNiとSiの化合物を微細化させることにより合金の強度を向上させる作用があるが、その含有量が0.0001%未満では所望の効果が得られず、一方、0.001%を越えて含有すると熱間加工性に悪い影響を与えるので好ましくない。したがって、C含有量は0.0001〜0.001%に定めた。C含有量の一層好ましい範囲は0.0002〜0.0008%である。
【0015】
(h) Cr,Zr
これら成分はCとの親和力が強くCu合金中にCを含有させ易くするほか、NiおよびSiの化合物を一層微細化して合金の強度を向上させる作用およびそれ自身の析出によって強度を一層向上させる作用を有するが、CrおよびZrのうちの1種または2種の含有量が0.001%未満含有されていても合金の強度向上効果が得られず、一方、0.3%を越えて含有するとCrおよび/またはZrの大きな析出物が生成し、そのためにめっき性が悪くなり、打抜き加工性も悪くなるとともにさらに熱間加工性が損われるようになるので好ましくない。
【0016】
したがって、CrおよびZrのうちの1種または2種の含有量は0.001〜0.3%に定めた。CrおよびZrのうちの1種または2種の一層好ましい範囲は0.01%を越え0.2%以下である。
【0017】
【実施例】
通常の低周波溝型溶解炉を用い、表1に示される成分組成を有する本発明Cu合金1〜12、比較Cu合金1〜4および従来Cu合金の各溶湯を調製し、半連続鋳造法にて厚さ:170mm、幅:520mm、長さ:4800mmの寸法を有する鋳塊を製造した。この鋳塊に750〜950℃の範囲内の所定の圧延開始温度にて熱間圧延を施し、厚さ:11mmの熱延板を作製し、ついで水冷後、上記熱延板の上下両面を0.5mmづつ面削して厚さ:10mmとした。この面削板を通常の条件にて冷間圧延と焼鈍とを交互に繰り返し行ない、最終的に250〜550℃の範囲内の所定温度に1時間保持の条件で焼鈍を施すことにより本発明Cu合金1〜12、比較Cu合金1〜4および従来Cu合金からなる厚さ:0.25mmのCu合金板を作製した。
【0018】
【表1】
【0019】
各種Cu合金の熱間加工性を評価する目的で、上記面削段階で熱延板全長にわたって目視にて5mm以上の側端部割れの数および最大側端部割れの長さを観察し、その結果を表2に示した。
【0020】
上記側端部割れが観察された熱延板については、粗圧延後、割れ部をスリットして除き、それ以降は5mm以上の側端部割れのない熱延板と同様の工程で製造した。
【0021】
このようにして得られた本発明Cu合金1〜12、比較Cu合金1〜4および従来Cu合金からなるCu合金板について、下記の引張試験、導電率測定試験および打抜き加工性試験を行った。
【0022】
(1) 引張試験
上記各種Cu合金板の圧延方向に平行に採取したJIS5号試験片を用いて引張強さと伸びを測定し、それらの測定結果を表2に示した。
【0023】
(2) 導電率測定試験
JISH0505に定める測定方法で導電率を測定し、その測定結果を表2に示した。
【0024】
(3) 打抜き加工性試験
金型として市販のCo:16%、WC:残りからなる組成を有するWC基超硬合金製のものを用い、直径:5mmの円形チップを100万個打抜き、打抜き加工開始から20個の穴径と100万個の打抜き加工終了直前の20個の穴径をそれぞれ測定し、それぞれの20個の平均値から変化量を求めて金型の摩耗量とし、表1の従来Cu合金からなるCu合金板を打抜き加工して摩耗した金型の摩耗量を1とし、これに対する相対値として表わした値を表2に示した。
【0025】
【表2】
【0026】
表1〜表2に示される結果から、本発明Cu合金1〜12は、従来Cu合金と比較して引張り強さが優れ、さらに打抜き加工による金型摩耗量が小さいところから打抜き加工性に優れていることがわかる。
【0027】
しかし、Cの含有量が0.001%を越えて含有する比較Cu合金4は熱間加工性が悪くなり、さらにCrおよび/またはZrの添加によりCu合金の引張り強さが一層向上するが、0.3%を越えて含有する比較Cu合金2,3および4は熱間加工性が悪くなるとともに打抜き加工性の改善も小さくなることがわかる。
【0028】
なお、本発明Cu合金1〜12について、初期状態のばね限界値、曲げ加工によるばね限界値の低下率、応力緩和率(耐熱クリープ特性)、曲げ部のはんだ剥離の有無、メッキふくれ発生の有無、最大漏洩電流(耐マイグレーション特性)等について測定したが、いずれも従来Cu合金と比べて差がないところから、この発明の範囲内でのCおよびCr,Zr添加による諸特性に対して悪影響を与えないことも確認した。一方、比較Cu合金2,3,4についてはメッキふくれが観察された。
【0029】
【発明の効果】
この発明の電気電子部品用Cu合金は、従来のCu合金のもつ優れた導電性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性、耐メッキふくれ性、曲げ部の耐はんだ剥離性および熱間加工性を維持し、さらに強度および打抜き加工性にも優れているもので、この発明のCu合金を用いて板を製造する場合、溶体化処理−時効硬化処理等の製造工程を行なわずとも比較的高い強度が得られるとともに、打抜き加工性に優れているところから金型の補修および交換回数を減らすことができ、電気電子部品製造の高効率化および生産性向上にも大いに寄与し、産業上すぐれた効果をもたらすものである。
Claims (4)
- 重量%で、
Ni:0.5〜3%、 Sn:0.1〜0.9%、
Si:0.08〜0.8%、 Zn:0.1〜3%、
Fe:0.007〜0.25%、 P:0.001〜0.2%、
Mg:0.001〜0.2%、 C:0.0001〜0.001%、
を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Cu合金。 - 重量%で、
Ni:1.3〜2.7%、 Sn:0.2〜0.79%、
Si:0.2〜0.8%、 Zn:0.4〜2.0%、
Fe:0.01〜0.12%、 P:0.002〜0.10%、
Mg:0.001〜0.10%、 C:0.0002〜0.0008%、
を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Cu合金。 - 重量%で、
Ni:0.5〜3%、 Sn:0.1〜0.9%、
Si:0.08〜0.8%、 Zn:0.1〜3%、
Fe:0.007〜0.25%、 P:0.001〜0.2%、
Mg:0.001〜0.2%、 C:0.0001〜0.001%、
を含有し、さらに、
CrおよびZrのうちの1種または2種:0.001〜0.3%を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Cu合金。 - 重量%で、
Ni:1.3〜2.7%、 Sn:0.2〜0.79%、
Si:0.2〜0.8%、 Zn:0.4〜2.0%、
Fe:0.01〜0.12%、 P:0.002〜0.10%、
Mg:0.001〜0.10%、 C:0.0002〜0.0008%、
を含有し、さらに、
CrおよびZrのうちの1種または2種:0.01%を越え〜0.2%を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Cu合金。
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JP05652695A JP4042920B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 強度および打抜き加工性に優れた電気電子部品用Cu合金 |
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JPH08225869A JPH08225869A (ja) | 1996-09-03 |
JP4042920B2 true JP4042920B2 (ja) | 2008-02-06 |
Family
ID=13029560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP05652695A Expired - Lifetime JP4042920B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 強度および打抜き加工性に優れた電気電子部品用Cu合金 |
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-
1995
- 1995-02-21 JP JP05652695A patent/JP4042920B2/ja not_active Expired - Lifetime
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