JP3408021B2 - 電子電気部品用銅合金およびその製造方法 - Google Patents
電子電気部品用銅合金およびその製造方法Info
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強度、高導電性の電子電気部品用銅合金およびその製造
方法に関するものであり、特に小型、高密度化されたリ
ードフレーム、端子およびコネクター等に適した銅合金
およびその製造方法に関するものである。
ターは、電子電気機器等の小型化、軽量化にともない、
高強度、高導電性のものが望まれている。これらの要求
を満足すべく、Cu−Ni−Si系合金が使用されるよ
うになった。また、リード強度の向上が図られたため、
集積度の高い回路のリードフレーム材に銅合金を使用す
ることができるようになった。
Ni−Si系合金は時効処理の段階で最高強度を示すよ
うな条件で熱処理を行うと、端子、コネクターあるいは
リードフレーム等に成形時或いは成形後に曲げ加工を行
うと、粒界割れや金属組織的なシャーバンドの発生によ
り、曲げ割れが生じてしまうため、過時効となる時効条
件で熱処理する必要があった。そのため、小型端子用、
コネクター用、高集積化に対応したリードフレーム用の
材料として、性能は十分ではなかった。
々検討の結果、曲げ加工性に優れ、かつ、高強度、高導
電性の電子電気部品用銅合金およびその製造方法を開発
したものである。
〜3.0wt%、Si:0.3〜1.0wt%、Zn:
0.3〜1.0wt%、Mn:0.005〜0.1wt
%、P:0.005〜0.1wt%を含有し、残部が銅
および不可避的不純物からなる銅合金において、母相中
にCoとSiの化合物およびCoとPの化合物が存在
し、かつ母相の平均結晶粒度が20μm以下で、圧延方
向に対する板厚方向のアスペクト比が1〜3であること
を特徴とする電子電気部品用銅合金である。
〜3.0wt%、Si:0.3〜1.0wt%、Zn:
0.3〜1.0wt%、Mn:0.005〜0.1wt
%、Zr:0.05〜0.3wt%を含有し、残部が銅
および不可避的不純物からなる銅合金において、母相中
にCoとSiの化合物およびCuとZrの化合物が存在
し、かつ母相の平均結晶粒度が20μm以下で、圧延方
向に対する板厚方向のアスペクト比が1〜3であること
を特徴とする電子電気部品用銅合金である。
〜3.0wt%、Ni:1.5〜3.0wt%、かつC
o+Ni≦4.5であり、Si:0.3〜1.0wt
%、Zn:0.3〜1.0wt%、Mn:0.005〜
0.1wt%、P:0.005〜0.1wt%を含有
し、残部が銅および不可避的不純物からなる銅合金にお
いて、母相中にNiとCoとSiの化合物およびCoと
P、NiとPの化合物が存在し、かつ母相の平均結晶粒
度が20μm以下で、圧延方向に対する板厚方向のアス
ペクト比が1〜3であることを特徴とする電子電気部品
用銅合金である。
〜3.0wt%、Ni:1.5〜3.0wt%、かつC
o+Ni≦4.5であり、Si:0.3〜1.0wt
%、Zn:0.3〜1.0wt%、Mn:0.005〜
0.1wt%、Zr:0.05〜0.3wt%を含有
し、残部が銅および不可避的不純物からなる銅合金にお
いて、母相中にNiとCoとSiの化合物およびCuと
Zrの化合物が存在し、かつ母相の平均結晶粒度が20
μm以下で、圧延方向に対する板厚方向のアスペクト比
が1〜3であることを特徴とする電子電気部品用銅合金
である。
85%以上の冷間圧延を施し、450〜480℃で5〜
30分間焼鈍後、30%以下の冷間圧延を施し、更に4
50〜500℃で30〜120分間時効処理を行うこと
を特徴とする請求項1〜4記載の電子電気部品用銅合金
の製造方法である。
と、その組成範囲の限定理由について説明する。Co、
Si、PおよびZrの添加は、加熱処理によりCo−S
i化合物およびCo−PまたはCu−Zr化合物を析出
させるためである。Co−Si化合物は、結晶粒の成長
を抑える効果があり、Co−PまたはCu−Zr化合物
は、結晶粒の成長を抑える効果に加えて強度を向上させ
る効果があるためである。いずれの元素もその組成範囲
未満では上記効果を示さず、またその組成範囲を超える
添加では鋳造時に晶出相を生成して鋳造割れの原因とな
るため好ましくない。
止するためである。しかしてZn含有量を0.3〜1.
0wt%としたのは、0.3wt%未満ではその効果が
十分に得られず、1.0wt%を超えると導電率が低下
するからである。Mnの添加は、不純物として存在する
硫黄をトラップし、脆化割れの発生を防止するためであ
る。しかして、Mn含有量を0.005〜0.1wt%
としたのは、0.005wt%未満ではその効果が得ら
れず、0.1wt%を超えると導電率が低下するからで
ある。
物を形成し、また、Ni−PまたはNi−Si化合物を
形成し、さらに強度を向上させることができるが、1.
5wt%未満では金属間化合物の生成が少なくて、強度
の向上が少なく、3.0wt%を超えると加工性が劣化
するとともに、導電率が低下する。なお、Co+Ni≦
4.5とした理由は、Co+Niが4.5を越えると熱
間圧延性に劣るためである。
〜100ppm程度であることが望ましい。この理由
は、過剰の酸素分が製造加工を困難にするばかりか、強
度、成形加工性、メッキ性、半田付け性等の特性を劣化
するためである。また、さらに望ましい酸素含有量は5
〜10ppmである。
は、結晶粒度が20μmよりも大きいと、曲げ加工の際
に、変形中に導入される転位が粒界にパイルアップして
セルを形成し、割れの起点になりやすいからである。ま
た、析出物の大きさは、100nm以下が望ましく、5
〜50nmがより望ましいがこれに限定されない。
(圧延方向の結晶粒の長さ)/(板厚方向の結晶粒の長
さ)から求められる数値であり、この数値が大きければ
大きい程、結晶粒が圧延方向に長く伸びていることにな
る。本発明においてこのアスペクト比を1〜3に限定し
た理由は、アスペクト比が3を越えると変形中にそれぞ
れの結晶方位の回転が起こり難くなるため、転位のセル
が粒界の一部に集中して存在するようになり、粒界破壊
が生じ、また、結晶粒内でのシャーバンドの形成が起こ
り易くなり、粒内破壊が生じ、曲げ加工性が劣化するた
めである。
5%以上の加工率で冷間圧延した後、450〜480℃
で5〜30分間焼鈍する理由は、熱間圧延後の冷間加工
および焼鈍によって、再結晶とCo−PもしくはNi−
P化合物の析出を同時に進行させるためである。しかし
て加工率を85%以上に限定した理由は、85%未満の
加工率では、再結晶核の発生頻度が低くくなり結晶粒が
微細にならないためである。また焼鈍条件を450〜4
80℃で5〜30分間の範囲内に限定した理由は、焼鈍
温度が480℃を超えると急速に再結晶が進み、Co−
PもしくはNi−P化合物の析出が同時に進行せず、結
晶粒が粗大になってしまうためである。焼鈍時間が30
分を超えると、やはり結晶粒が粗大化するためである。
また、焼鈍温度が450℃未満あるいは焼鈍時間が5分
未満であると、再結晶が十分に起きなく、結晶粒が微細
化しないためである。
由は、圧延率が30%を超えると、結晶粒が圧延方向に
伸びてアスペクト比が高くなるか、または時効処理の際
に再結晶が起こり微結晶状態を得ることができず、曲げ
加工性が悪くなるからである。
間時効処理を行う理由は、強度を向上させるCo−Si
化合物および/またはNi−Co−Si化合物を十分に
析出させるためであり、500℃を超え、あるいは12
0分を超えると析出相が粗大化するため十分な強度が得
られず、また450℃未満、あるいは30分未満である
と析出相の生成量が不十分であり、電子電気部品として
要求される強度および導電率が得られないからである。
用いて溶解し、厚さ20mm、幅150mm、長さ30
0mmの試料を鋳造した。しかる後上記試料を980℃
に加熱して3h保持した後、厚さ10mm、又は3mm
に熱間圧延した。熱間圧延後、両面面削もしくは酸洗バ
ブ研磨を行い、それぞれ、厚さ8mm、又は2mmとし
た。次に、それぞれの試料に対して表2に示す本発明方
法Aの製造条件により、冷間圧延、焼鈍処理、冷間圧
延、時効処理の各処理を施した。
試験、導電率測定、V字曲げ試験、透過型電子顕微鏡に
よる結晶粒度測定および形状調査をおこなった。なお、
平均結晶粒径は、圧延方向の結晶粒の長さと板厚方向の
結晶粒の長さの平均値である。その結果を表3に示す。
なお、Co、Ni、Si、Zn、Mn、P、Zrの内い
ずれかが本願の範囲内よりも多い比較合金h〜kを用い
た試料(比較例8〜11)はいずれも鋳造過程あるいは
熱間圧延過程で割れを生じたため、それ以降の処理は行
わなかった。
囲内の合金(鋳塊No.a〜d)を用い、本発明の製造方
法によって製造された本発明例No. 1〜4は、いずれも
結晶粒度が20μm以下で、アスペクト比が3以下で、
請求項1〜4の限定条件を満足している。しかして、上
記合金は曲げ性の指標であるr/t(Vブロックの曲げ
半径/板厚)が0.4以下と良好な値を示し、しかも8
00N/mm2 以上の引張強さ、および45%IACS 以上の高
い導電率が得られる。それに対し製造方法は本発明の範
囲内であるが、合金組成が請求範囲から外れた比較例5
〜7は、引張強さ、0.2%耐力が低下し、結晶粒の粗大化
が起こって(請求項1〜4の発明の範囲外となり)、曲
げ性に劣っている。
同様の条件で溶解、鋳造、加熱処理、熱間圧延、両面面
削、酸洗バブ研磨を行い、表2に示す各条件(A〜M)
の各処理を施した。
電率測定、V字曲げ試験、透過型電子顕微鏡による結晶
粒度測定および形状調査をおこなった。その結果を表4
に示す。
るもの(本発明例12〜14)は結晶粒度が20μm以
下で、アスペクト比が3以下で、請求項1〜4の限定条
件を満足している。しかして上記本発明例は、曲げ性の
指標であるr/t(Vブロックの曲げ半径/板厚)が
0.4以下と良好な値を示し、しかも800N/mm2 以上
の引張強さ、および45%IACS 以上の高い導電率が得ら
れる。それに対し製造条件が請求範囲から外れたもの
(比較例15〜24)は、結晶粒、アスペクト比が本発
明の範囲外であり、曲げ性が劣っており、引張強さ、耐
力、導電率も本発明例よりも劣っている。
度、導電率の両者に優れ、しかも電子電気部品用材料と
して非常に重要な特性である曲げ加工性に優れた銅合金
を得ることができ、高集積化または小型化が図られてい
る電子電気部品用材料に十分に対応できる電子電気部品
用銅合金を提供できる。
Claims (5)
- 【請求項1】 Co:0.1〜3.0wt%、Si:
0.3〜1.0wt%、Zn:0.3〜1.0wt%、
Mn:0.005〜0.1wt%、P:0.005〜
0.1wt%を含有し、残部が銅および不可避的不純物
からなる銅合金において、母相中にCoとSiの化合物
およびCoとPの化合物が存在し、かつ母相の平均結晶
粒度が20μm以下で、圧延方向に対する板厚方向のア
スペクト比が1〜3であることを特徴とする電子電気部
品用銅合金。 - 【請求項2】 Co:0.1〜3.0wt%、Si:
0.3〜1.0wt%、Zn:0.3〜1.0wt%、
Mn:0.005〜0.1wt%、Zr:0.05〜
0.3wt%を含有し、残部が銅および不可避的不純物
からなる銅合金において、母相中にCoとSiの化合物
およびCuとZrの化合物が存在し、かつ母相の平均結
晶粒度が20μm以下で、圧延方向に対する板厚方向の
アスペクト比が1〜3であることを特徴とする電子電気
部品用銅合金。 - 【請求項3】 Co:0.1〜3.0wt%、Ni:
1.5〜3.0wt%、かつCo+Ni≦4.5であ
り、Si:0.3〜1.0wt%、Zn:0.3〜1.
0wt%、Mn:0.005〜0.1wt%、P:0.
005〜0.1wt%を含有し、残部が銅および不可避
的不純物からなる銅合金において、母相中にNiとCo
とSiの化合物およびCoとP、NiとPの化合物が存
在し、かつ母相の平均結晶粒度が20μm以下で、圧延
方向に対する板厚方向のアスペクト比が1〜3であるこ
とを特徴とする電子電気部品用銅合金。 - 【請求項4】 Co:0.1〜3.0wt%、Ni:
1.5〜3.0wt%、かつCo+Ni≦4.5であ
り、Si:0.3〜1.0wt%、Zn:0.3〜1.
0wt%、Mn:0.005〜0.1wt%、Zr:
0.05〜0.3wt%を含有し、残部が銅および不可
避的不純物からなる銅合金において、母相中にNiとC
oとSiの化合物およびCuとZrの化合物が存在し、
かつ母相の平均結晶粒度が20μm以下で、圧延方向に
対する板厚方向のアスペクト比が1〜3であることを特
徴とする電子電気部品用銅合金。 - 【請求項5】 熱間圧延後、85%以上の冷間圧延を施
し、450〜480℃で5〜30分間焼鈍後、30%以
下の冷間圧延を施し、更に450〜500℃で30〜1
20分間時効処理を行うことを特徴とする請求項1また
は2記載の電子電気部品用銅合金の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16597895A JP3408021B2 (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | 電子電気部品用銅合金およびその製造方法 |
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| JP16597895A Expired - Fee Related JP3408021B2 (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | 電子電気部品用銅合金およびその製造方法 |
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- 1995-06-30 JP JP16597895A patent/JP3408021B2/ja not_active Expired - Fee Related
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