JPH02190431A

JPH02190431A - 接続機器用銅合金

Info

Publication number: JPH02190431A
Application number: JP1061189A
Authority: JP
Inventors: Masato Asai; 真人浅井; Satoru Sasaki; 覚佐々木
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1990-07-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は電子、電気機器内外の接続部品、特にＩＣソケ
ット、コネクター、コンセント、スイッチ、リレー、接
点ばね、端子等として強度。

導電性、メツキ性、半田付は性、応力緩和特性。

疲労特性等の実用特性に優れた接続機器用銅合金に関す
るものである。

〔従来の技術〕

電子、電気機器の部品や部材にはＣｕ合金が多用されて
いるが、近時小型化、高密度化、高精度化に加えて経済
性も指向され、従来の純銅。

黄銅、りん青銅に替ってより高い性能と経済性の両立が
要求されるようになった。例えば黄銅に比べてはるかに
機械的特性が優れたりん青銅でも、応力緩和特性や応力
腐食割れ（ＳＣＣ）感受性に加えて、電子、電気機器の
部品の接続に普遍的な半田合金との接合の信頼性の問題
が大きい。

これと同種の欠陥として電気接点や接続部に貴金属に代
えてＳｎやｐｂ金合金半田）メツキを用いる場合経時的
に密着性が失なわれ、前記半田接合部と同様に剥離現象
を超す。これはＣｕとＳｎとの拡散反応に起因する現象
で、１００℃以下の低温でも進行するため、特公昭５１
４１２２２号公報や特開昭４９−１０８５６２号公報に
例示されている如く、厚いＣｕやＮｉのバリヤー層をメ
ツキ等により予め形成する等余分の工程を必要とする。

このため一部ではＣｕ−Ｆｅ合金、例えばＣ１９４（２
，３ｗｔ％Ｆ　ｅ、　Ｑ、ｌ２ｗｔ％Ｚｎ、θ、　０３
ｗｔ％Ｐ、残部ＣｕＨ以下Ｗ１％を％と略記）やＣ１９
５（１，５％Ｆｅ、０．６％Ｓｎ、０．２％Ｃｏ、０．
０３％Ｐ、残部Ｃｕ）等が用いられている。これ等の合
金は多量のＦｅ分をリン化合物や金属単体状に析出分散
させたもので、強度や導電性をあるレベルで合せ持つが
、電子、電気機器の高性能化に対処するには、不充分な
性能であり、また磁性の面でも問題があり、更に前記半
田接合の信頼性に劣る問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような状況下において、電子、電気機器の小型、高
密度、高精度化による高性能化をはかるため、下記のよ
うな特性を有する銅合金が強く望まれている。

（１）小型、高密度化をはかるために、強度と導電性は
相反する関係にあるがこれをより高い値で両立させるこ
と。

（２）応力緩和特性が良いこと。

（３）　ＳＣＣを起さないこと。

（４）半田接合やＳｎ、５ｎ−Ｐｂ合金メツキの経時剥
離を起さないこと。

（５）磁性の影響が少ないこと。

（６）熱間加工において、割れなどの欠陥を起さない製
造上有利な組成であること。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、電子。

電気機器内外の接続部品、特にＩＣソケットコネクター
　コンセント　スイッチ、リレー接点ばね、端子等とし
て、強度、導電性、メツキ性、半田付は性、応力緩和特
性、疲労特性等の実用特性に優れた接続機器用銅合金を
開発したものである。

即ち本発明銅合金の一つは、Ｎｉ１．５〜６．０％、５
ｉ（１，１〜３．０％、ＰＯ，＋２〜１．０％を含み、
Ｏ２含有量が２０ｐｐｍ以下、Ｓ含有量がｌ０ｐｐｎ以
下、残部Ｃｕと不可避的不純物からなることを特徴とす
るものである。

また本発明銅合金の他の一つのは、Ｎｉ１．５〜６．０
％，Ｓｉ０．Ｉ〜３．０％、ＰＯ，１２〜１．０％。

Ｚ　ｎ　５．０％以下を含み、更にＭｇ０．６％以下。

Ｍ　ｎ　０．６％以下、Ｃｒ０．３５％以下、ＶＱ、１
％以下、Ｔｉ０Ｊ５以下、Ｃｏ０．６％以下の範囲内で
何れか１種又は２種以上を合計１．［１％以下を含み、
０２含有量が２０ｐｐｍ以下、Ｓ含有量が１０ｐｐｉ以
下、残部Ｃｕと不可避的不純物からなることを特徴とす
ものである。

〔作　用〕

本発明銅合金は、上記の如＜Ｎｉ含有量を１．５〜６．
０％、Ｓｉ含有量を０．１〜３．０％、Ｐ含有量を０．
１２〜１．０％としたものであり、これらＮｉ、Ｓｔ、
Ｐは互いに共感しあう事により、高い強度と優れた導電
性及び応力緩和特性やぼね特性を良好にするものである
。即ちこれらは合金中おいてＮｊ−Ｓｉ化合物やＮｊ−
Ｐ化合物、或いは（Ｎｉ、Ｐ）−３ｉａ元化合物を形成
し、前記特性を飛躍的に高める働きを示す。

しかしてＮｉ、Ｓｉ、Ｐの各含有量が下限未満では、こ
れらの共感による効果が薄く、十分な強度を得ることが
難しい。また上限を越えると共感効果に対してＮｉ、Ｓ
ｉ、Ｐの各々若しくは一部元素が過剰となって、未結合
のＮｉ。

Ｓｉ、Ｐが鋼中に存在するようになり、熱間加工性、半
田付は性、磁性、導電性等を著しく損なうためである。

次に０２含有量を２９ｐｐｍ以下と限定したのは、０２
はメツキ密着性を害し、上記化合物を粗大化せしめてし
まう働きを示すもので、範囲内においては良好な特性を
有するも、これを越えて含有すると化合物による強度向
上の効果が薄れると共に、メツキ密着性が低下し、膨れ
やハガレの原因となり、信頼性を劣化させるためである
。またＳ含有量をＩＱｐｐｎ以下と限定したのは、その
含有量が熱間加工性に大きく寄与するも、範囲を越えて
含有すると熱間加工における条件、特に熱間加工温度範
囲が著しく狭まくなり、生産性を低下すると共に熱間割
れが発生し易くなるためである。

更に、Ｚｎを５．０％以下含有せしめるのは、Ｚｎは半
田付は性、特に半田と合金基材との接合性を高め、信頼
性を良好にする働きを示すと共に、耐マイグレーション
性を改善するが、この範囲を越えて含有せしめると、こ
れ等の効果は維持されるが、導電性を損ない、接続に伴
う発熱の放熱性が不充分となるためである。

またＭ　ｇ　０．６％以下、Ｍｎ０．６％以下、Ｃｒ０
．３５％以下、ＶＯ，１％以下，Ｔｉ０．３５％以下。

Ｃｏ　Ｏ，６％以下の範囲内で何れか１種又は２種以上
を合計１．０％以下含有せしめるのは、これ等は何れも
上記範囲で製造工程における加工性を向上する。特にＭ
ｇとＭｎは半田付は性、熱間加工性及び強度の向上に寄
与し、Ｃｒ、Ｖ。

Ｔｉ、及びＣＯは製造工程の中間における熱処理時の結
晶粒の粗大化を著しく抑制しこれにより、曲げ加工時の
表面性状を平滑にし、表面割れを予防し、曲げ加工性を
良くする働きを示すと共に、鋼中に固溶している過剰な
Ｎ　ｉ、　　Ｓ　Ｉ。

Ｐと化合物を構成し、導電性を高める。しかしてこれ等
添加元素は、各々上限を越えて含有せしめると、鋳造性
を悪化し、健全な鋳塊を得ることが困難となるばかりか
、熱間加工性についても悪影響を与えるようになり、更
にメツキの密着性や電導性を損なうためである。

次に本発明合金の製造は、熱間加工後の急冷、例えば水
冷処理を経た後に、冷間加工と時効処理を組み合せて繰
り返し行って製造する方法や、熱間加工後、中間工程に
おける溶体化処理を行い、構成元素を固溶せしめた後、
冷間加工や時効処理を組み合せ、上記化合物を微細に分
散析出させて性能を高める製造方法等によって主に製造
される。また最終の冷間加工後に２００〜５５０℃の調
質焼鈍、テンションレベラー、４００〜８５０℃の温度
範囲でのテンションレベラーアニーリング等を組み合せ
ることにより、より高い特性を得ることができる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例について説明する。

実施例１第１表に示す組成の銅合金を木炭被覆中で溶解鋳造し、
９００℃で熱間圧延を施し、その直後に水中に没入して
冷却した。これを面側して厚さ８ｍの板にした。この板
に冷間加工と５２０℃の熱処理を繰り返し行い、厚さ０
．５Ｍの板とした後、８５０℃の温度で８０秒間加熱保
持した後急冷し、溶体化処理を施した。これに表面酸洗
研削を施した後、加工率４０％の冷間加工を行い、厚さ
０．３ｍｍの板に仕上げ、４００℃の温度で１時間調質
焼鈍を加え供試材とした。この供試材を用いて、機械的
性質、導電率、加工性、耐熱半田剥離性、応力腐食割れ
性、応力緩和特性、メツキ性を調べた。その結果を第２
表に示す。

機械的性質（引張強さ及び伸び）は月Ｓ−７２２４＋　
＋、：基づイテ測定し、伝導率はＪＩＳ−Ｈｏ２Ｏ３に
基づいて測定した。曲げ加工性はＩｔｓ−Ｘ２２４８に
基づきＶブロック法により試験を行い、試験片表面に割
れを生じる最小曲げ率（Ｒ）を同試験片の厚さ（１）で
割った値（Ｒ／　ｔ　）で示した。耐熱半田剥離性は、
幅５ｍｍの短冊状に切り出し、これに６０／４０共品半
田をロジン系フラックスを用いて半田浸漬した後、１７
０℃の温度で７００時間加速試験を行ってから、１８０
度の密着曲げを行い、半田剥離の有無を観察した。応力
腐食割れ性はＩｔｓ−Ｃ８３０６に準じ、３　ｖｏ１％
ＮＨ，蒸気中の定荷重法により割れ時間を求めた。荷重
は引張強さの５０％とした。応力緩和特性は、初期応力
を０．２％耐力の５０％として、１５０℃の恒温槽中で
１０００時間の試験を行った後の応力緩和率を測定し、
１０％以内をＯ印、１０％以上をＸ印で表わした。メツ
キ性はシアン化合浴を用いてＡｇを５．０μｍの厚さに
メツキしてから４５０℃で１０分間加熱した後、テープ
剥離試験を行い、その剥離の有無を検鏡した。

実施例２実施例１における厚さ８　ｍｍの熱間圧延板に９３．８
％の加工率で冷間加工を行い、厚さ０．５閣の板とした
。これに４５０℃の温度で２時間の熱処理を施してから
、４０％の加工率で冷間加工を行い、厚さ０．３＋ｎｍ
の板とし、更に４００℃の温度で１時間調質焼鈍を施し
たものを供試材とし、実施例１と同様な試験を行ない、
その結果を第３表に示す。

第１表、第２表及び第３表から明らかなように、本発明
合金Ｎα１〜１３は何れも従来合金阻２０〜２２と比較
し、各特性においてまんべんなく優れている。

これに対し本発明合金の組成範囲より外れる比較合金Ｎ
α１４〜１９では特性の一つ以上が劣っていることが判
る。即ちＮｉ、Ｐ量の少ない比較合金１！１１４では満
足すべき強度が得られず、Ｓｉ又はＰ含有量の多い比較
合金ｋ１５．　＋６では伝導率が著しく低く、更に半田
耐熱剥離性やメツキ密着性が大きく劣化していることが
判る。またＯ２含有量の多い比較合金Ｎα１８では強度
やメツキ密着性が損なわれており、副成分（Ｍｇ。

Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｏ）の多い比較合金Ｎα１７
では鋳造性が悪く、Ｓ含有量の多い比較合金ＮＣＬ１９
では熱間圧延で著しい割れが、生じてしまい、各々供試
片を作ることができなかった。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、優れた導電性と強度を合せ
て有しており、同時に良好な曲げ加工性やメツキ性、半
田付は性、応力緩和特性、疲労特性、耐食性等の実用特
性に優れ、電子、電気機器の接続機器への使用に際し、
その小型化、高密度化、高精度化を可能にする等、工業
上顕著な効果を奏するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｎｉ１．５〜６．０ｗｔ％，Ｓｉ０．１〜３．０
ｗｔ％，Ｐ０．１２〜１．０ｗｔ％を含み、Ｏ＿２含有
量が２０ｐｐｍ以下、Ｓ含有量が１０ｐｐｍ以下、残部
Ｃｕと不可避的不純物からなる接続機器用銅合金。
（２）Ｎｉ１．５〜６．０ｗｔ％，Ｓｉ０．１〜３．０
ｗｔ％，Ｐ０．１２〜１．０ｗｔ％，Ｚｎ５．０ｗｔ％
以下を含み、更にＭｇ０．６ｗｔ％以下，Ｍｎ０．６ｗ
ｔ％以下，Ｃｒ０．３５ｗｔ％以下，Ｖ０．１ｗｔ％以
下，Ｔｉ０．３５ｗｔ％以下，Ｃｏ０．６ｗｔ％以下の
範囲内で何れか１種又は２種以上を合計１．０ｗｔ％以
下含み、Ｏ＿２含有量が２０ｐｐｍ以下，Ｓ含有量が１
０ｐｐｍ以下、残部Ｃｕと不可避的不純物からなる接続
機器用銅合金。