CN103282525A - 电子设备用或电气设备用铜合金、铜合金薄板及导电部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子设备用或电气设备用铜合金、铜合金薄板及导电部件。该电子设备用或电气设备用铜合金的特征在于，以mass%计，含有23～36.5%的Zn、0.1～0.8%的Sn、0.05%以上且低于0.15%的Ni、0.005%以上且低于0.10%的Fe及0.005～0.05%的P，并且规定为如下：Fe含量与Ni含量之比Fe/Ni以原子比计，满足0.05＜Fe/Ni＜1.5，且Ni及Fe的合计含量（Ni+Fe）与P含量之比（Ni+Fe）/P以原子比计，满足3＜（Ni+Fe）/P＜15，以及Sn含量与Ni及Fe的合计量（Ni+Fe）之比Sn/（Ni+Fe）以原子比计，满足0.5＜Sn/（Ni+Fe）＜5，剩余部分由Cu及不可避免杂质构成。

Description

电子设备用或电气设备用铜合金、铜合金薄板及导电部件

技术领域

本发明涉及一种用作以半导体装置的连接器和其他端子为代表的电子/电气设备用导电组件的铜合金，尤其涉及一种在黄铜（Cu-Zn合金）中添加Sn而形成的Cu-Zn-Sn系电子/电气设备用铜合金与利用该电子/电气设备用铜合金的铜合金薄板及导电部件。

本申请根据2011年1月13日在日本申请的日本专利申请2011-5164号及2011年2月16日在日本申请的日本专利申请2011-30908号主张优先权，其内容援用于本说明书中。

背景技术

作为以半导体装置的连接器和其他端子为代表的电子/电气设备用导电组件使用铜或铜合金。其中，从强度、加工性、成本的平衡等观点来看，一直以来广泛使用黄铜（Cu-Zn合金）。并且，当为连接器等端子时，主要为了提高与对方侧导电部件的接触的可靠性，通常对由Cu-Zn合金构成的基材（原材）表面实施镀锡（Sn）而使用。

如上述，在将Cu-Zn合金作为基材来在其表面实施镀Sn的连接器等导电组件中，为了提高镀Sn材料的再利用性以及提高强度，有时对基材的Cu-Zn合金本身也使用作为合金成分添加Sn的Cu-Zn-Sn系合金。

作为以半导体的连接器和其他端子为代表的电子/电气设备导电组件的制造工艺通常如下进行：一般通过轧制加工使材料的铜合金成厚度为0.05～1.0mm左右的薄板（条材），且通过冲切加工设为预定形状，进一步对其至少一部分实施弯曲加工。此时，通常以如下用途使用，即在弯曲部分附近与对方侧导电部件接触来取得与对方侧导电部件的电连接，并且通过弯曲部分的弹性而维持与对方侧导电材料的接触状态。在这种连接器和其他端子中，为了抑制通电时的电阻发热，期望导电性优异且强度较高。并且，轧制成薄板（条材）之后实施冲切加工，所以期望轧制性或冲切加工性优异。另外，如上述，当为以实施弯曲加工且通过该弯曲部分的弹性而在弯曲部分附近维持与对方侧导电材料的接触状态的用途使用的连接器等时，不仅要求弯曲加工性优异，还要求耐应力松弛特性优异，以便在弯曲部分附近经长时间（或者在高温气氛下也）良好地保持与对方侧导电材料的接触。即，在利用弯曲部分的弹性维持与对方侧导电材料的接触状态的连接器等端子中，若耐应力松弛特性劣化而弯曲部分的残余应力随时间松弛，或者在高温使用环境下弯曲部分的残余应力松弛，则与对方侧导电部件的接触压无法充分保持，容易提早发生接触不良问题。

作为用于提高连接器等端子中使用的Cu-Zn-Sn系合金的耐应力松弛特性的对策，一直以来提出有例如如专利文献1～专利文献3所示的方案。另外，虽然与本发明中作为主要用途的连接器等端子的用途不同，但作为引线框架用Cu-Zn-Sn系合金在专利文献4中也示出有用于提高耐应力松弛特性的对策。

专利文献1中示出有如下内容：使Cu-Zn-Sn系合金中含有Ni而生成Ni-P系化合物，由此能够提高耐应力松弛特性，并且Fe的添加对耐应力松弛特性的提高也有效。并且，专利文献2的方案中记载有在Cu-Zn-Sn系合金中与P一同添加Ni、Fe来生成化合物，由此能够提高强度、弹性、耐热性。虽然其中未直接记载耐应力松弛特性，但可认为上述强度、弹性、耐热性的提高是指耐应力松弛特性的提高。

如这些专利文献1、2的方案中所示，本发明人等也证实了在Cu-Zn-Sn系合金中添加Ni、Fe、P对耐应力松弛特性的提高是有效的。但是，专利文献1、2的方案中，仅考虑了Ni、Fe、P的个别含量，本发明人等通过实验、研究明确了仅通过这种个别的含量的调整未必一定能可靠且充分提高耐应力松弛特性。

另一方面，专利文献3的方案中记载有：通过在Cu-Zn-Sn系合金中添加Ni，并且将Ni/Sn比调整在特定范围内，由此能够提高耐应力松弛特性。另外，还记载有添加微量的Fe对耐应力松弛特性的提高也是有效的主旨。

这种专利文献3的方案所示的Ni/Sn之比的调整对耐应力松弛特性的提高也确实是有效的，但完全未触及P化合物与耐应力松弛特性的关系。即认为如专利文献1、2所示P化合物较大影响耐应力松弛特性，但专利文献3的方案中，关于生成P化合物的Fe、Ni等元素，完全未考虑其含量与耐应力松弛特性的关系，本发明人等的实验中也明确了仅根据专利文献3的方案无法实现充分且可靠的耐应力松弛特性的提高。

在将引线框架作为对象的专利文献4的方案中记载有如下主旨：在Cu-Zn-Sn系合金中与P一同添加Ni、Fe，同时将（Fe+Ni）/P的原子比调整在0.2～3范围内来生成Fe-P系化合物、Ni-P系化合物或者Fe-Ni-P系化合物，由此能够提高耐应力松弛特性。

但是，根据本发明人等的实验明确，如专利文献4所规定，仅通过调整Fe、Ni、P的合计量与（Fe+Ni）/P的原子比无法实现耐应力松弛特性的充分提高。并不清楚其理由，但根据本发明人等通过实验、研究明确了如下：为了可靠且充分提高耐应力松弛特性，除了调整Fe、Ni、P的合计量与（Fe+Ni）/P之外，调整Fe/Ni比、以及调整Sn/（Ni+Fe）也是很重要的，必须均衡地调整它们的各含量比率，否则无法可靠且充分提高耐应力松弛特性。

如以上，作为由Cu-Zn-Sn系合金构成的电子/电气设备导电组件用铜合金，在用于提高耐应力松弛特性的以往的方案中，还不能说耐应力松弛特性的提高效果可靠且充分，有待于进一步改善。即，如同连接器，具有轧制成薄板（条）后被实施弯曲加工的弯曲部分，并且以在该弯曲部分附近与对方侧导电部件接触并通过弯曲部分的弹性而维持与对方侧导电部件的接触状态的用途使用的组件中，随时间或者在高温环境下，残余应力被松弛而无法保持与对方侧导电部件的接触压，其结果，存在容易提早发生接触不良等不良情况的问题。为了避免这种问题，以往不得不加大材料的厚度，因此导致材料成本的上升以及重量的增加。

专利文献1：日本特开平5-33087号公报

专利文献2：日本特开2006-283060号公报

专利文献3：日本专利第3953357号公报

专利文献4：日本专利第3717321号公报

发明内容

如上述，用作镀Sn黄铜条的基材的以往Cu-Zn-Sn系合金作为连接器和其他各种端子等、以被实施弯曲加工且在该弯曲部附近取得与对方侧导电部件的接触的用途使用的薄板材料（条材），还不能说耐应力松弛特性可靠且充分优异。因此强烈期望对耐应力松弛特性进行进一步可靠且充分的改善。

本发明是以如以上情况为背景而完成的，其课题在于提供一种作为用作连接器和其他端子等电子/电气设备的导电组件的铜合金，尤其Cu-Zn-Sn系合金，耐应力松弛特性可靠且充分优异，与以往相比，能够实现组件材料的薄壁化，并且强度或轧制性、导电率等诸多特性也优异的铜合金及使用该铜合金的铜合金薄板和导电部件。

本发明人等关于针对上述课题的解决对策反复地专心实验、研究的结果发现如下内容以至完成本发明，即，在Cu-Zn-Sn系合金中同时添加适量的Ni（镍）及Fe（铁），并且添加适量的P（磷），并且不仅调整这些各合金元素的个别含量，还分别将合金中的Ni、Fe、P及Sn彼此之间的比率、尤其Fe及Ni的含量之比Fe/Ni、Ni及Fe的合计含量（Ni+Fe）与P含量之比（Ni+Fe）/P、Sn含量与Ni及Fe的合计含量（Ni+Fe）之比Sn/（Ni+Fe）以原子比计调整在适当的范围内，由此可获得能够可靠且充分提高耐应力松弛特性，并且强度或轧制性、导电率等对连接器和其他端子所要求的诸多特性也优异的铜合金。

并且还发现通过与上述Ni、Fe、P同时添加适量的Co，能够进一步提高耐应力松弛特性。

基于本发明的基本方式（第1方式）的电子/电气设备用铜合金为如下铜合金，其特征在于，以mass%计，含有23～36.5%的Zn、0.1～0.8%的Sn、0.05%以上且低于0.15%的Ni、0.005%以上且低于0.10%的Fe、0.005～0.05%的P，并且规定为如下：Fe含量与Ni含量之比Fe/Ni以原子比计，满足

0.05＜Fe/Ni＜1.5，

且Ni含量及Fe含量的合计量（Ni+Fe）与P含量之比（Ni+Fe）/P以原子比计，满足

3＜（Ni+Fe）/P＜15，

以及Sn含量与Ni含量及Fe含量的合计量（Ni+Fe）之比Sn/（Ni+Fe）以原子比计，满足

0.5＜Sn/（Ni+Fe）＜5，

剩余部分由Cu及不可避免杂质构成。

根据以上本发明的基本方式，除添加适量的Sn，还同时与P一同添加适量的Ni及Fe，并且还适当控制Sn、Ni、Fe及P彼此之间的添加比率，由此能够获得从母相（α相主体）析出的（Ni，Fe）-P系析出物适当存在的组织的Cu-Zn-Sn系合金。关于这种Cu-Zn-Sn系合金，耐应力松弛特性可靠且充分优异，同时强度或轧制性、导电率等对连接器其他端子所要求的诸多特性也优异。即，仅靠单纯将Sn、Ni、Fe及P的个别含量调整在预定范围内，根据实际材料中的这些元素的含量有时无法实现充分的耐应力松弛特性的改善，并且其他特性有时变得不充分，但通过将这些元素的含量的相对比率控制在所述各公式中规定的范围内，能够可靠且充分提高耐应力松弛特性，同时满足对连接器等端子材料所要求的诸多特性。

其中，（Ni，Fe）-P系析出物是指包括Ni-Fe-P的三元系析出物、或者Fe-P或Ni-P的二元系析出物、以及在这些析出物中含有其他元素例如主要成分Cu、Zn、Sn、杂质O、S、C、Co、Cr、Mo等的多元系析出物的析出物。并且，该（Ni，Fe）-P系析出物以磷化物或固溶有磷的合金形态存在。

基于本发明的第2方式的电子/电气设备用铜合金为如下铜合金，其特征在于，以mass%计，含有23～36.5%的Zn、0.1～0.8%的Sn、0.05%以上且低于0.15%的Ni、0.005%以上且低于0.10%的Fe、0.005%以上且低于0.10%的Co及0.005～0.05%的P，并且规定为如下：Fe及Co的合计含量与Ni含量之比（Fe+Co）/Ni以原子比计，满足

0.05＜（Fe+Co）/Ni＜1.5，

且Ni、Fe及Co的合计含量（Ni+Fe+Co）与P含量之比（Ni+Fe+Co）/P以原子比计，满足

3＜（Ni+Fe+Co）/P＜15，

以及Sn含量与Ni、Fe及Co的合计含量（Ni+Fe+Co）之比Sn/（Ni+Fe+Co）以原子比计，满足

0.5＜Sn/（Ni+Fe+Co）＜5，

剩余部分由Cu及不可避免杂质构成。

基于以上第2方式的电子/电气设备用铜合金中，与如上述的Ni、Fe、P一同添加适量的Co而成为（Ni，Fe，Co）-P系析出物适当存在的组织，由此能够进一步提高耐应力松弛特性。

其中，（Ni，Fe，Co）-P系析出物是指包括Ni-Fe-Co-P的四元系析出物、或者Ni-Fe-P、Ni-Co-P或Fe-Co-P的三元系析出物、或者Fe-P、Ni-P或Co-P的二元系析出物、在这些析出物中含有其他元素例如主要成分Cu、Zn、Sn、杂质O、S、C、Cr、Mo等的多元系析出物的析出物。并且，该（Ni，Fe，Co）-P系析出物以磷化物或固溶有磷的合金形态存在。

并且，基于本发明的第3方式的电子/电气设备用铜合金薄板为如下铜合金薄板，其由所述第1或第2方式的铜合金的轧材构成，厚度在0.05～1.0mm范围内。

以上厚度的轧制板薄板（条材）能够优选使用于连接器、其他端子中。

另外，基于本发明的第4方式的电子/电气设备用铜合金薄板为在所述第3方式的铜合金薄板的表面实施镀Sn的铜合金薄板。

此时，镀Sn的底层基材由含有0.1～0.8%的Sn的Cu-Zn-Sn系合金构成，因此能够将使用完的连接器等组件作为镀Sn黄铜系合金废料回收而确保良好的再利用性。

并且，基于本发明的第5方式的电子/电气设备用导电部件为由所述第3或第4方式的铜合金薄板构成，并且用于与对方侧导电部件接触来取得与对方侧导电部件的电连接的导电部件，并且构成为在板面的至少一部分被实施弯曲加工且通过该弯曲部分的弹性而维持与对方侧导电材料的接触。

附图说明

图1是关于本发明的实施例的本发明例No.2合金的、基于FE-SEM（场发射式扫描电子显微镜）观察的包含析出物的部位的组织照片。

图2是表示关于图1中析出物的EDX（能量分散型X射线光谱法）分析结果的曲线图。

具体实施方式

以下，对本发明的电子/电气设备用铜合金进行进一步详细的说明。

本发明的电子/电气设备用铜合金中，作为合金元素的个别含量，以mass%计，基本上含有23～36.5%的Zn、0.1～0.8%的Sn、0.05%以上且低于0.15%的Ni、0.005%以上且低于0.10%的Fe、0.005～0.05%的P，进一步，作为各合金元素彼此之间的含量比率规定为如下：Fe含量与Ni含量之比Fe/Ni以原子比计，满足以下公式（1），

0.05＜Fe/Ni＜1.5……（1）

且Ni含量及Fe含量的合计量（Ni+Fe）与P含量之比（Ni+Fe）/P以原子比计，满足以下公式（2），

3＜（Ni+Fe）/P＜15……（2）

以及Sn含量与Ni含量及Fe含量的合计量（Ni+Fe）之比Sn/（Ni+Fe）以原子比计，满足以下公式（3），

0.5＜Sn/（Ni+Fe）＜5……（3）

上述各合金元素的剩余部分由Cu及不可避免杂质构成。

并且，本发明的电子/电气设备用铜合金也可以除了上述Zn、Sn、Ni、Fe、P之外还含有0.005%以上且低于0.10%的Co，并且作为这些合金元素彼此之间的含量比率规定为如下：Fe及Co的合计含量与Ni含量之比（Fe+Co）/Ni以原子比计，满足以下公式（1′），

0.05＜（Fe+Co）/Ni＜1.5……（1′）

且Ni、Fe及Co的合计含量（Ni+Fe+Co）与P含量之比（Ni+Fe+Co）/P以原子比计，满足以下公式（2′），

3＜（Ni+Fe+Co）/P＜15……（2′）

以及Sn含量与Ni、Fe及Co的合计含量（Ni+Fe+Co）之比Sn/（Ni+Fe+Co）以原子比计，满足以下公式（3′），

0.5＜Sn/（Ni+Fe+Co）＜5……（3′）

上述各合金元素的剩余部分由Cu及不可避免杂质构成。

因此，首先对这些本发明铜合金的成分组成及它们彼此之间的比率的限定理由进行说明。

Zn：mass%计，23～36.5%

Zn在作为本发明的对象的铜合金（黄铜）中为基本合金元素，为有效提高强度及弹性的元素。并且，Zn比Cu廉价，因此对降低铜合金的材料成本也有效。Zn低于23%时无法获得这些效果。另一方面，若Zn超过36.5%，则耐应力松弛特性下降，如后述即使根据本发明添加Fe、Ni、P，也很难确保充分的耐应力松弛特性，并且耐蚀性下降的同时因β相的大量产生而冷轧性及弯曲加工性也下降。因此Zn含量设在23～36.5%范围内。另外，Zn量在上述范围内也尤其优选在24～36%范围内。

Ni：mass%计，0.05%以上且低于0.15%

Ni与Fe、P在本发明中一同为特征性添加元素，在Cu-Zn-Sn合金中添加适量的Ni来使Ni与Fe、P共存，由此能够从母相（α相主体）析出（Ni，Fe）-P系析出物，并且，通过使Ni与Fe、Co、P共存，能够从母相（α相主体）析出（Ni，Fe，Co）-P系析出物，通过这些（Ni，Fe）-P系析出物或（Ni，Fe，Co）-P系析出物的存在，能够显著提高耐应力松弛特性。其中，Ni的添加量低于0.05%时，无法充分提高耐应力松弛特性。另一方面，若Ni的添加量成为0.15%以上，则固溶Ni增加而导电率下降，并且因昂贵的Ni原材料的使用量的增加而导致成本上升。因此，Ni的添加量设在0.05%以上且低于0.15%的范围内。另外，Ni的添加量在上述范围内也尤其优选在0.05%以上且低于0.10%范围内。

Fe：mass%计，0.005%以上且低于0.10%

Fe与Ni、P在本发明中一同为特征性添加元素，在Cu-Zn-Sn合金中添加适量的Fe来使Fe与Ni、P共存，由此能够从母相（α相主体）析出（Ni，Fe）-P系析出物，并且，通过使Fe与Ni、Co、P共存，能够从母相（α相主体）析出（Ni，Fe，Co）-P系析出物。通过这些（Ni，Fe）-P系析出物或（Ni，Fe，Co）-P系析出物的存在，能够显著提高铜合金的耐应力松弛特性。其中，Fe的添加量低于0.005%时，无法充分提高耐应力松弛特性。另一方面，若Fe的添加量为0.10%以上，则观察不到耐应力松弛特性有进一步提高，固溶Fe增加而导电率下降，并且冷轧性也下降。因此，Fe的添加量设在0.005%以上且低于0.10%的范围内。另外，Fe的添加量在上述范围内也尤其优选在0.005%～0.08%范围内。

Co：mass%计，0.005%以上且低于0.10%

Co并非必须添加元素，但若与Ni、Fe、P一同添加少量的Co，则生成（Ni，Fe，Co）-P系析出物，能够进一步提高耐应力松弛特性。其中，Co的添加量低于0.005%时，无法通过Co的添加来获得耐应力松弛特性进一步提高的效果。另一方面，若Co添加量为0.10%以上，则固溶Co增加而导电率下降，并且因昂贵的Co原材料的使用量的增加而导致成本上升。因此，将添加Co时的Co添加量设在0.005%以上且低于0.10%的范围内。另外，Co的添加量在上述范围内也尤其优选在0.005%～0.08%范围内。另外，即使不主动添加Co，有时也会以杂质形态含有低于0.005%的Co。

P：mass%计，0.005～0.05%

P与Fe、Ni以及Co的结合性较高，若与Fe、Ni一同含有适量的P，则能够析出（Ni，Fe）-P系析出物，并且，若与Fe、Ni、Co一同含有适量的P，则能够析出（Ni，Fe，Co）-P系析出物，并且通过这些析出物的存在，能够提高铜合金的耐应力松弛特性。其中，P量低于0.005%时，很难充分析出（Ni，Fe）-P系析出物或（Ni，Fe，Co）-P系析出物，无法充分提高耐应力松弛特性。另一方面，若P量超过0.05%，则P固溶量增加而铜合金的导电率下降，并且轧制性下降而易产生冷轧破裂。因此P含量设在0.005～0.05%范围内。另外，P量在上述范围内也尤其优选在0.01%～0.04%范围内。

另外，P为经常从铜合金熔解原料不可避免地混入的元素。因此为了如上控制P量，优选适当地选择熔解原料。

以上各元素的剩余部分基本上设为Cu及不可避免杂质即可。其中，作为不可避免杂质可举出Mg、Al、Mn、Si、（Co）、Cr、Ag、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Re、Ru、Os、Se、Te、Rh、Ir、Pd、Pt、Au、Cd、Ga、In、Li、Ge、As、Sb、Ti、Tl、Pb、Bi、S、O、C、Be、N、H、Hg、B、Zr、稀土类等。以总量计，优选这些不可避免杂质为0.3质量%以下。

另外，在本发明的电子/电气设备用铜合金中，重要的是不仅要将各合金元素的个别添加量范围如上述调整，还要将各元素含量的彼此比率控制成以原子比计满足所述公式（1）～（3）或者公式（1′）～（3′）。因此，以下对公式（1）～（3）、公式（1′）～（3′）的限定理由进行说明。

公式（1）：0.05＜Fe/Ni＜1.5

根据本发明人等的详细实验明确了如下：Fe/Ni比对铜合金的耐应力松弛特性的影响较大，该比在特定范围内时，才能够充分提高耐应力松弛特性。即，发现如下内容：使Fe与Ni共存，并且不仅将Fe、Ni各自的含量如上述调整，还将它们的比Fe/Ni以原子比计设在超过0.05且低于1.5的范围内时，能够充分提高耐应力松弛特性。其中，若Fe/Ni比为1.5以上，则耐应力松弛特性下降，并且Fe/Ni比低于0.05时耐应力松弛特性也下降。并且Fe/Ni比低于0.05时，昂贵的Ni的原材料使用量相对增加，导致成本上升。因此，Fe/Ni比控制在上述范围内。另外，Fe/Ni比在上述范围内也尤其优选在0.1～1.2范围内。

公式（2）：3＜（Ni+Fe）/P＜15

通过Ni及Fe与P共存来生成（Ni，Fe）-P系析出物，通过该（Ni，Fe）-P系析出物的分散，能够提高铜合金的耐应力松弛特性。但是，若P相对于（Ni+Fe）过剩含有，则随着固溶P比例的增加，耐应力松弛特性反而下降，并且，若（Ni+Fe）相对于P过剩含有，则耐应力松弛特性随着固溶的Ni、Fe比例的增加而下降，因此欲要充分提高耐应力松弛特性，（Ni+Fe）/P比也是很重要的。（Ni+Fe）/P比为3以下时，铜合金的耐应力松弛特性随着固溶P的比例的增加而下降，并且同时导电率因固溶P而下降，并且，轧制性下降而易发生冷轧破裂，进而弯曲加工性也下降。另一方面，若（Ni+Fe）P比为15以上，则铜合金的导电率随着固溶的Ni、Fe比例的增加而下降。因此，将（Ni+Fe）/P比控制在上述范围内。另外，（Ni+Fe）/P比在上述范围内也尤其优选在超过3且10以下的范围内。

公式（3）：0.5＜Sn/（Ni+Fe）＜5

如上述若Sn与Ni及Fe共存，则Sn有助于提高铜合金的耐应力松弛特性，但是若Sn/（Ni+Fe）比不在特定范围内，则无法充分发挥该耐应力松弛特性上升效果。即，Sn/（Ni+Fe）比在0.5以下时，无法充分发挥耐应力松弛特性上升效果，另一方面，若Sn/（Ni+Fe）比超过5，则（Ni+Fe）量相对变少而（Ni，Fe）-P系析出物量变少，导致耐应力松弛特性下降。另外，Sn/（Ni+Fe）比在上述范围内也尤其优选在1～4.5范围内。

公式（1′）：0.05＜（Fe+Co）/Ni＜1.5

添加Co的情况可认为是由Co取代一部分Fe，因此，公式（1′）基本上也以公式（1）为基准。即，除Fe、Ni外还添加Co时，（Fe+Co）/Ni对铜合金的耐应力松弛特性的影响较大，该比在特定范围内时，才能够充分提高耐应力松弛特性。因此使Ni与Fe及Co共存，并且不仅将Fe、Ni、Co各自的含量如上述调整，还将Fe与Co的合计含量与Ni含量之比（Fe+Co）/Ni以原子比计设在超过0.05且低于1.5范围内时，能够充分提高耐应力松弛特性。其中，若（Fe+Co）/Ni比为1.5以上，则耐应力松弛特性下降，并且（Fe+Co）/Ni比低于0.05时，耐应力松弛特性也下降。因此，（Fe+Co）/Ni比控制在上述范围内。

另外，（Fe+Co）/Ni比在上述范围内也尤其优选在0.1～1.2范围内。

公式（2′）：3＜（Ni+Fe+Co）/P＜15

添加Co时的公式（2′）也以所述公式（2）为基准。即，通过Ni、Fe及Co与P共存，生成（Ni，Fe，Co）-P系析出物，通过该（Ni，Fe，Co）-P系析出物的分散，能够提高铜合金的耐应力松弛特性。另一方面，若P相对于（Ni+Fe+Co）过剩含有，则随着固溶P比例的增加，耐应力松弛特性反而下降。因此，为了充分提高耐应力松弛特性，（Ni+Fe+Co）/P比也是很重要的。（Ni+Fe+Co）/P比为3以下时，耐应力松弛特性随着固溶P比例的增加而下降，同时导电率因固溶P而下降，并且轧制性下降而易发生冷轧破裂，进而弯曲加工性也下降。另一方面，若（Ni+Fe+Co）P比为15以上，则导电率随着固溶的Ni、Fe、Co比例的增加而下降。因此，将（Ni+Fe+Co）/P比控制在上述范围内。另外，（Ni+Fe+Co）/P比在上述范围内也尤其优选在超过3且10以下的范围内。

公式（3′）：0.5＜Sn/（Ni+Fe+Co）＜5

添加Co时的公式（3′）也以所述公式（3）为基准。即，若Sn与Ni、Fe及Co共存，则Sn有助于提高铜合金的耐应力松弛特性，但是若Sn/（Ni+Fe+Co）比不在特定范围内，则无法充分发挥该耐应力松弛特性上升效果。具体而言，Sn/（Ni+Fe+Co）比为0.5以下时，无法充分发挥耐应力松弛特性上升效果，另一方面，若Sn/（Ni+Fe+Co）比超过5，则（Ni+Fe+Co）量相对变少而（Ni，Fe，Co）-P系析出物量变少，导致耐应力松弛特性下降。另外，Sn/（Ni+Fe+Co）比在上述范围内也尤其优选在1～4.5范围内。

认为如以上将各合金元素调整为个别的含量以及各元素彼此的比率满足公式（1）～（3）或公式（1′）～（3′）的电子/电气设备用铜合金中，已叙述的（Ni，Fe）-P系析出物或（Ni，Fe，Co）-P系析出物成为从母相（α相主体）分散析出的析出物，通过这种析出物的分散析出而提高耐应力松弛特性。

另外，已知材料的结晶粒径对耐应力松弛特性带来一定程度的影响，一般结晶粒径越小耐应力松弛特性越下降，但强度与弯曲加工性却上升。本发明的合金能够通过成分组成与各合金元素比率的适当调整来确保良好的耐应力松弛特性，因此能够缩小结晶粒径来实现提高强度与弯曲加工性。具体而言，虽然未特别限定结晶粒径的具体值，但在后述的制造工艺中用于再结晶及析出的中间热处理后的阶段中，优选平均结晶粒径成为20μm以下。

接着，关于本发明的电子/电气设备用铜合金的制造方法的优选例子，以制造厚度为0.05～1.0mm左右的薄板（条材）的情况为例进行说明。

首先，熔炼如上述成分组成的熔融铜合金。在此，作为熔解原料中的铜原料优选使用纯度为99.99%以上的所谓4NCu例如无氧铜，但也可将废料作为原料使用。并且，熔解工序中，可使用大气气氛炉，但为了抑制Zn的氧化，也可使用真空炉或者设为惰性气体气氛或还原性气氛的气氛炉。

接着，通过适当的铸造法例如模具铸造等间歇式铸造法或者连续铸造法、半连续铸造法等对被调整成分的熔融铜合金进行铸造而作为铸锭（平板状铸锭等）。

之后，根据需要为了消除偏析使铸锭组织变得均匀而进行均质化处理。对该均质化处理的条件未特别限定，但通常在600～950℃下加热5分钟～24小时即可。均质化处理温度低于600℃或者均质化处理时间不到5分钟时，存在无法得到充分的均质化效果的顾虑。另一方面，若均质化处理温度超过950℃，则存在偏析部位局部熔解的顾虑，另外，均质化处理时间超过24小时，只会导致成本上升。均质化处理后的冷却条件适当规定即可，通常进行水淬即可。另外，均质化处理后根据需要进行端面切削。

接着对铸锭进行热轧而获得板厚为0.5～50mm左右的热轧板。对该热轧条件也未特别限定，通常优选设为开始温度600～950℃、结束温度300～850℃、轧制率10～90%左右。另外，在达到热轧开始温度之前的铸锭加热可与上述铸锭均质化处理一同进行。即，均质化处理后可在冷却至热轧开始温度而不是冷却至接近室温的状态下开始热轧。

在热轧后实施一次冷轧（中间轧制）而设为厚度为0.05～5mm左右的中间板厚。对该一次冷轧的轧制率未特别限定，但通常设为20～99%左右。一次冷轧后实施中间热处理。该中间热处理为用于使组织再结晶的同时使（Ni，Fe）-P系析出物或（Ni，Fe，Co）-P系析出物分散析出的重要工序，适用如生成这些析出物的加热温度、加热时间条件即可。生成这些析出物的温度区域为300～800℃，因此中间热处理在该温度区域内进行即可。并且，该温度区域中的加热时间设为可充分生成这些析出物的时间即可，即通常设为1秒～24小时。但是，如已叙述般结晶粒径也对耐应力松弛特性产生一定程度的影响，因此优选测定通过中间热处理产生的再结晶粒来适当选择加热温度、加热时间条件。另外，根据需要，可反复进行多次上述冷轧与中间热处理。

如以下说明，中间热处理的优选加热温度、加热时间还根据具体的热处理方法有所不同。

即，作为中间热处理的具体方法可使用间歇式加热炉，或者也可使用连续退火线（連続焼鈍ライン）进行连续加热。并且，在使用间歇式加热炉时，中间热处理的优选加热条件优选在300～800℃温度下加热5分钟～24小时。使用连续退火线时，优选将加热到达温度设为300～800℃，并且，在其范围内的温度下，不进行保持或保持1秒～5分钟左右。并且，该中间热处理的气氛优选设为非氧化性气氛（氮气气氛、惰性气体气氛或者还原性气氛）。

对中间热处理后的冷却条件未特别限定，但通常以2000℃/秒～100℃/小时左右的冷却速度进行冷却即可。

中间热处理之后，为了精加工至产品板厚（0.05～1.0mm左右）并且通过加工固化获得所需的强度，而再次进行冷轧（精冷轧）。该精冷轧的轧制率通常优选设为5～99%。精冷轧率低于5%时，存在作为最终板无法获得充分强度的顾虑，另一方面，若超过99%，则存在发生边缘破裂的顾虑。另外，不要求强度时，可省略精冷轧。

精冷轧后，根据需要进行低温热处理（精退火）作为去应力退火。该低温热处理优选在50～500℃范围内的温度下进行1秒～24小时。低温热处理的温度低于50℃或低温热处理的时间不到1秒时，存在无法获得充分的去应力效果的顾虑。另一方面，低温热处理的温度超过500℃时，存在再结晶的顾虑，另外，低温热处理的时间超过24小时只会导致成本上升。

如以上，能够获得（Ni，Fe）-P系析出物或（Ni，Fe，Co）-P系析出物从α相主体的母相分散析出的、板厚为0.05～1.0mm左右的Cu-Zn-Sn系合金薄板（条材）。这种薄板可直接使用于电子/电气设备用导电组件中，但通常在板面的一面或两面实施膜厚为0.1～10μm左右的镀Sn，通常以镀Sn铜合金条使用于连接器其他端子等电子/电气设备用导电组件中。对此时的镀Sn的方法未特别限定，可根据常用方法应用电镀，还可根据情况在电镀之后实施回流处理。

另外，实际使用于连接器和其他端子中时，如已叙述通常对薄板实施弯曲加工。并且，一般是以在该弯曲加工部分附近通过弯曲部分的弹性而压接于对方侧导电部件且确保与对方侧导电部件的电导通的方式使用。对于以这种方式的使用，本发明的铜合金是最佳的。

以下，将为了确认本发明的效果而进行的确认实验的结果作为本发明的实施例与比较例一同示出。另外，以下实施例用于说明本发明的效果，在实施例中记载的结构、工艺、条件并不限定本发明的技术范围。

实施例

准备由Cu-35%Zn母合金及纯度99.99质量%以上的无氧铜（ASTM B152C10100）构成的原料，将其装入到高纯度石墨坩埚内，在N₂气气氛中使用电炉熔解。在熔融铜合金内添加各种添加元素，熔炼表1及表2的No.1～No.39所示的成分组成的合金作为本发明例，及熔炼表3的No.41～No.57所示的成分组成的熔融合金作为比较例，将其浇注到碳模中来制造出铸锭。另外，铸锭的大小设为厚度约25mm×宽度约25mm×长度约150mm。对各铸锭以如表4～表6所示的条件进行处理。即，首先，作为对于铸锭的均质化处理，在Ar气气氛中，在850℃下保持预定时间之后，实施水淬。

接着，进行再加热而使热轧开始温度成为850℃之后，进行轧制率为约50%的热轧，从轧制结束温度500～700℃开始进行水淬，实施表面磨削之后，制造出厚度约11mm×宽度约25mm的热轧材料。

之后，作为一次冷轧（表4～表6中的中间轧制）进行轧制率为约80%的轧制之后，作为中间热处理（再结晶及析出处理）在550℃下实施热处理，以使中间热处理后的平均结晶粒径成为约10μm。

在中间热处理后的阶段中，如下调查平均结晶粒径。即，在中间热处理之后的各试料中进行镜面研磨、蚀刻，利用光学显微镜拍摄成中间轧制方向成为照片横向，以1000倍视场（约300μm×200μm）进行观察。接着，根据JIS H0501切割法分别划出照片纵、横向的预定长度的5个线段，并对被完全切割的晶粒数进行计数，将该切割长度的平均值设为平均结晶粒径。将如此调查出的中间热处理后的阶段的平均结晶粒径示于表4～表6中。

之后，以表4～表6中示出的轧制率实施精冷轧，制造出厚度约0.25mm×宽度约25mm的条材（薄板）。

最后，作为精加工的去应力退火（低温热处理），在Ar气气氛中，在200℃下保持1小时之后实施水淬，并实施表面磨削之后，制造出特性评价用条材。

关于这些特性评价用条材，调查轧制性、导电率、力学特性（屈服强度），并且调查耐应力松弛特性，进一步进行组织观察。对各评价项目的试验方法、测定方法如下，并且其结果示于表7～表9中。

[轧制性评价]

作为轧制性的评价，观察上述精冷轧时有无边缘破裂。分别将肉眼观察时完全或几乎看不到边缘破裂的评价为A，产生长度小于1mm的较小边缘破裂的评价为B，产生长度在1mm以上且小于3mm的边缘破裂的评价为C，产生长度为3mm以上的较大边缘破裂以及特性评价特别困难的评价为D。另外，边缘破裂的长度是指从轧材的宽度方向端部朝向宽度方向中央部的边缘破裂的长度。

[力学特性]

从特性评价用条材选取JIS Z2201中规定的13B号试验片，通过JIS Z2241的规定非比例拉伸法测定出0.2%屈服强度σ_0.2。另外，试验片以拉伸试验的拉伸方向相对于特性评价用条材的轧制方向呈水平的方式选取。

[导电率]

从特性评价用条材选取宽度10mm×长度60mm的试验片，通过四端子法求出电阻。并且，使用千分尺进行试验片的尺寸测定来计算试验片的体积。并且，由测定的电阻值与体积计算导电率。另外，试验片以其长边方向相对于特性评价用条材的轧制方向呈水平的方式选取。

[耐应力松弛特性]

耐应力松弛特性试验通过以日本伸铜协会技术标准JCBA-T309：2004悬臂梁螺纹式为基准的方法负载应力，测定在150℃温度下保持预定时间后的残余应力率。

作为试验方法，从各供试材料与长边方向平行地选取试验片（宽度10mm），将初始挠曲位移设为2mm，以使试验片的表面最大应力成为屈服强度的80%来调整Span长度。通过以下公式规定上述表面最大应力。

表面应力（MPa）=1.5Etδ₀/L_s ²

其中，

E：挠曲系数（MPa）

t：试料厚度（t=0.25mm）

δ₀：初始挠曲位移（2mm）

L_s：Span长度（mm）。

在150℃温度下保持80h后的弯曲特性测定残余应力率，将其值为70%以上的评价为A，60%以上且低于70%的评价为B，50%以上且低于60%的评价为C，低于50%的设为D。另外，利用以下公式计算残余应力率。

残余应力率（%）=（1-δ_t/δ₀）×100

其中，

δ_t：在150℃下保持80h后的永久挠曲位移（mm）

δ₀：初始挠曲位移（mm）。

[析出物的观察]

关于各特性评价用条材，为了确认析出物实施组织观察。对各试料的轧制面进行镜面磨削、蚀刻，利用FE-SEM（场发射式扫描电子显微镜）以约40000倍进行观察。并且，关于析出物的成分，利用EDX（能量分散型X射线光谱法）进行确认。

关于上述各评价结果，示于表7～表9中。并且，作为上述组织观察的一例，将本发明例的No.2试料的FE-SEM观察照片示于图1。另外，将该本发明例的No.2试料中的析出物的基于EDX（能量分散型X射线光谱法）的分析结果示于图2。

[表1]

[本发明例]

[表2]

[本发明例]

[表3]

[比较例]

[表4]

[本发明例]

[表5]

[本发明例]

[表6]

[比较例]

[表7]

[本发明例]

[表8]

[本发明例]

[表9]

[比较例]

在图1中，中央附近的白色椭圆状部分为析出物。并且，从关于该图1中的析出物的基于EDX的分析结果（图2）可确认到该析出物中含有Fe、P、即为已定义的（Ni，Fe）-P系析出物的一种。

进而，对各试料的评价结果进行说明。另外，No.1～No.16为将含有30%左右Zn的Cu-30Zn合金作为基体的本发明例，No.17～No.27为将含有25%左右Zn的Cu-25Zn合金作为基体的本发明例，No.28～No.39为将含有35%左右Zn的Cu-35Zn合金作为基体的本发明例，并且No.41、No.42、No.44～No.54、No.56、No.57为将含有30%左右Zn的Cu-30Zn合金作为基体的比较例，No.42为含有37.1%的Zn的比较例，No.55为将含有25%左右Zn的Cu-25Zn合金作为基体的比较例。

如表7、表8中所示可确认到如下：不仅各合金元素的个别含量在本发明规定的范围内，而且各合金成分彼此之间的比率在本发明规定的范围内的本发明例No.1～No.39的残余应力率均在60%以上，耐应力松弛特性优异，除此之外，导电率也在21%IACS以上，所以能够充分适用于连接器和其他端子部件中，另外，精轧时几乎不产生边缘破裂，或者即使产生其长度也小于3mm，较小，轧制性良好，并且与现有材料相比强度也毫不逊色。

另一方面，如表9所示，比较例No.41为由Cu-30Zn合金构成的现有材料，比较例No.42为在Cu-30Zn合金中仅添加Sn而成的现有材料，与将Cu-30Zn合金作为基体的本发明例No.1～No.16相比，它们的耐应力松弛特性均较差。

并且，比较例No.43的Zn量过剩，因此导致冷轧（精轧）时产生破裂，无法实施之后的低温热处理，并且也无法实施各性能评价。

另外，比较例No.44的Sn量过剩，因此导致热轧时产生破裂，无法实施之后的工序，并且也无法实施各性能评价。另一方面，由于比较例No.45中未添加Sn，因此与将Cu-30Zn合金作为基体的本发明例No.1～No.16相比，其耐应力松弛特性较差。

并且，比较例No.46的Ni量过剩，因此与将Cu-30Zn合金作为基体的本发明例No.1～No.16相比，其耐应力松弛特性较差。另一方面，由于比较例No.47中未添加Ni，因此与将Cu-30Zn合金作为基体的本发明例No.1～No.16相比，其耐应力松弛特性较差。

并且，比较例No.48的Fe量过剩，因此导电率为20%IACS以下，较低，并且与将Cu-30Zn合金作为基体的本发明例No.1～No.16相比，其耐应力松弛特性较差。另一方面，由于比较例No.49中未添加Fe，因此与将Cu-30Zn合金作为基体的本发明例No.1～No.16相比，其耐应力松弛特性较差。

比较例No.50的P量过剩，因此导致冷轧（精轧）时产生破裂，无法实施之后的低温热处理，并且也无法实施各性能评价。另一方面，比较例No.51中未添加P，因此与将Cu-30Zn合金作为基体的本发明例No.1～No.16相比，其耐应力松弛特性较差。

比较例No.52～No.57的各合金元素的个别含量均在本发明规定的范围内，但各合金元素彼此之间的含量比率（原子比）脱离本发明规定的范围。

其中，首先在No.52比较例中Fe/Ni比低于公式（1）的下限，此时，与将Cu-30Zn合金作为基体的本发明例No.1～No.16相比，其耐应力松弛特性较差。另一方面，在No.53比较例中Fe/Ni比高于公式（1）的上限，此时，与将Cu-30Zn合金作为基体的本发明例No.1～No.16相比，其耐应力松弛特性也较差。

并且，在No.54比较例中（Ni+Fe）/P比低于公式（2）的下限，此时，与将Cu-30Zn合金作为基体的本发明例No.1～No.16相比，其耐应力松弛特性较差。另一方面，在No.55比较例中（Ni+Fe）/P比高于公式（2）的上限，此时，与将Cu-25Zn合金作为基体的本发明例No.17～No.27相比，其耐应力松弛特性也较差。

另外，在No.56比较例中Sn/（Ni+Fe）比低于公式（3）的下限，此时，与将Cu-30Zn合金作为基体的本发明例No.1～No.16相比，其耐应力松弛特性较差。

另一方面，在No.57比较例中Sn/（Ni+Fe）比高于公式（3）的上限，此时，与将Cu-30Zn合金作为基体的本发明例No.1～No.16相比，其耐应力松弛特性也较差。

产业上的可利用性

根据本发明能够提供一种强度、轧制性、导电率优异，并且耐应力松弛特性优异的铜合金。这种铜合金适于构成连接器、其他端子等导电部件，能够提供特性优异的电子/电气设备用组件。

Claims (6)

1.一种电子设备用或电气设备用铜合金，其特征在于，

含有23～36.5%的Zn、0.1～0.8%的Sn、0.05%以上且低于0.15%的Ni、0.005%以上且低于0.10%的Fe、及0.005～0.05%的P，其中%表示质量%，以下相同，并且规定为如下：Fe含量与Ni含量之比Fe/Ni以原子比计，满足

0.05＜Fe/Ni＜1.5，

且Ni及Fe的合计含量（Ni+Fe）与P含量之比（Ni+Fe）/P以原子比计，满足

3＜（Ni+Fe）/P＜15，

以及Sn含量与Ni及Fe的合计量（Ni+Fe）之比Sn/（Ni+Fe）以原子比计，满足

0.5＜Sn/（Ni+Fe）＜5，

剩余部分由Cu及不可避免杂质构成。

2.一种电子设备用或电气设备用铜合金，其特征在于，

含有23～36.5%的Zn、0.1～0.8%的Sn、0.05%以上且低于0.15%的Ni、0.005%以上且低于0.10%的Fe、0.005%以上且低于0.10%的Co及0.005～0.05%的P，并且规定为如下：Fe及Co的合计含量与Ni含量之比（Fe+Co）/Ni以原子比计，满足

0.05＜（Fe+Co）/Ni＜1.5，

且Ni、Fe及Co的合计含量（Ni+Fe+Co）与P含量之比（Ni+Fe+Co）/P以原子比计，满足

3＜（Ni+Fe+Co）/P＜15，

以及Sn含量与Ni、Fe及Co的合计含量（Ni+Fe+Co）之比Sn/（Ni+Fe+Co）以原子比计，满足

0.5＜Sn/（Ni+Fe+Co）＜5，

剩余部分由Cu及不可避免杂质构成。

3.一种电子设备用或电气设备用铜合金薄板，其中，

该电子设备用或电气设备用铜合金薄板由权利要求1、权利要求2中的任一权利要求所述的铜合金的轧材形成，厚度在0.05～1.0mm范围内。

4.一种电子设备用或电气设备用铜合金薄板，其中，

在权利要求3所述的铜合金薄板表面实施镀Sn。

5.一种电子设备用或电气设备用导电部件，其由权利要求3所述的铜合金薄板构成，并且，用于与对方侧导电部件接触来取得与对方侧导电部件的电连接，其中，

该电子设备用或电气设备用导电部件构成为在板面的至少一部分实施弯曲加工且通过该弯曲部分的弹性而维持与对方侧导电材料的接触。

6.一种电子设备用或电气设备用导电部件，其由权利要求4所述的铜合金薄板构成，并且，用于与对方侧导电部件接触来取得与对方侧导电部件的电连接，其中，

该电子设备用或电气设备用导电部件构成为在板面的至少一部分实施弯曲加工且通过该弯曲部分的弹性而维持与对方侧导电材料的接触。

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