CN109593988A - Cu-Ni-Sn系铜合金箔、伸铜制品、电子设备部件和自动对焦的相机模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种Cu-Ni-Sn系铜合金箔、伸铜制品、电子设备部件和自动对焦的相机模块,所述Cu-Ni-Sn系铜合金箔的箔厚为0.1mm以下,焊料润湿性和焊料密合强度优异,可适合用作在自动对焦的相机模块等电子设备部件中使用的导电性弹簧材料。本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,箔厚为0.1mm以下,含有14质量%~22质量%的Ni、4质量%~10质量%的Sn,其余由Cu和不可避免的杂质构成,与轧制方向平行的方向上的表面的最大高度粗糙度Rz为0.1μm~1μm。
Description
技术领域
本发明涉及一种Cu-Ni-Sn系铜合金箔、伸铜制品、电子设备部件和自动对焦的相机模块,特别是涉及一种适用于自动对焦的相机模块等的导电性弹簧材料的、具有良好的钎焊性的Cu-Ni-Sn系铜合金箔。
背景技术
便携式电话的相机镜头部分使用被称作自动对焦相机模块的电子部件。便携式电话的相机的自动对焦功能是如下实现的:利用自动对焦的相机模块中使用的材料的弹力使镜头沿一定方向移动,同时利用向缠绕在周围的线圈中通入电流而产生的电磁力使镜头向材料的弹力的作用方向的反方向移动。根据这样的机理驱动相机镜头,发挥自动对焦功能。
自动对焦的相机模块使用Cu-Be系铜合金箔。然而,由于铍化合物有害,从环境管制的角度考虑,倾向于避免使用铍化合物。另外,由于近年来降低成本的要求,人们使用与Cu-Be系铜合金相比材料价格比较便宜的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,其需求日益增加。
此外,关于这种Cu-Ni-Sn系铜合金箔,例如在专利文献1中着眼于提高合金的耐力特性。而且,在专利文献1中,为了解决这个问题,提出了“在约50%~约75%的塑性变形后,经过在约740°F~约850°F的高温下加热约3分钟~约14分钟的热应力缓和阶段,体现出所期望的成型性特性”的Cu-Ni-Sn系铜合金箔。
另外,例如专利文献2着眼于疲劳特性的问题,指出了通过调整析出物的组织来提高疲劳特性。
然而,由于Cu-Ni-Sn系铜合金含有非常活跃且容易氧化的元素的Ni、Sn,所以在最终工序的时效处理中生成牢固的氧化膜。这种牢固的氧化膜会使钎焊性显著降低,因此在制造例如Cu-Ni-Sn系铜合金板或铜合金条等厚度较厚形状的Cu-Ni-Sn系铜合金时,如专利文献3等所记载,通常是在时效处理后实施化学研磨(酸洗)、再实施机械研磨,以除去氧化膜。
为了除去生成于Cu-Ni-Sn系铜合金表面的氧化膜,首先进行化学研磨。由于含有Ni、Sn的氧化物的Cu-Ni-Sn系铜合金的氧化膜对酸非常稳定,所以在化学研磨中需要使用在氟酸或硫酸中混合有过氧化氢的溶液等腐蚀力非常高的化学研磨液。
然而,像这样使用具有极强腐蚀力的化学研磨液时,有时不仅是氧化膜、就连未氧化部分也被腐蚀,在化学研磨后的表面有可能产生不均匀的凹凸或变色。另外,腐蚀有可能没有均匀地进行,而在局部残留氧化膜。因此,为了除去表面的凹凸、变色和残留的氧化膜,在实施上述的化学研磨后,例如会使用砂轮等进行机械研磨。
机械研磨后,进行防锈处理作为最终的表面处理,制成板或条制品。在该防锈处理中,通常是使用苯并三唑(BTA)的水溶液,这在后述的Cu-Ni-Sn系铜合金箔的防锈处理中也同样。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2016-516897号公报;
专利文献2:日本特开昭63-266055号公报;
专利文献3:日本专利第5839126号公报。
发明内容
技术问题
然而,例如在厚度薄至0.1mm以下的Cu-Ni-Sn系铜合金箔中,不同于Cu-Ni-Sn系铜合金板或条的情形,其难以进行用于除去时效处理中生成的氧化膜以提高钎焊性的机械研磨。其理由有二:第一个理由与机械研磨线的通箔有关,第二个理由与机械研磨线中的厚度控制有关。
关于作为第一个理由的机械研磨线的通箔,在使用砂轮的情况下,随着砂轮辊的旋转,砂轮挂在Cu-Ni-Sn系铜合金箔上,有时Cu-Ni-Sn系铜合金箔会以挂住的位置为起点发生断裂。砂轮研磨是以圆柱形砂轮辊的中心轴为轴进行旋转,研磨Cu-Ni-Sn系铜合金箔的表面。砂轮辊是将分散有研磨粒(SiC等磨粒)的树脂固定在海绵状的有机纤维上而得到的辊,树脂的团块在Cu-Ni-Sn系铜合金箔的边缘挂在凹凸大的地方,当超过Cu-Ni-Sn系铜合金箔的强度的张力起作用时会发生断裂。
关于作为第二个理由的机械研磨线中的板厚控制,对圆柱形的砂轮辊施加轧制负载以进行研磨,另外,对Cu-Ni-Sn系铜合金箔赋予张力以使线通箔。该轧制负载和张力均或多或少地含有具有周期性的震动成分,该震动被称作震颤。根据震颤的震动周期,各自的震动有时还能够发生共振。共振大时,通过震颤在进行机械研磨的对象的研磨面出现折叠状条纹。通过震颤产生的条纹称作震颤标记。这显示了研磨量根据条纹不同而不同,换言之,Cu-Ni-Sn系铜合金箔的研磨量出现偏差。这里,当为Cu-Ni-Sn系铜合金箔时,与Cu-Ni-Sn系铜合金板或条相比厚度薄,因此研磨量的偏差所带来的影响大。即,对Cu-Ni-Sn系铜合金箔进行砂轮研磨时,厚度的变化增大,将其用作弹簧时,弹簧特性的偏差变大,并不优选。
因此,对于厚度薄的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,与Cu-Ni-Sn系铜合金板或条相比,难以使用砂轮等进行机械研磨,所以难以像Cu-Ni-Sn系铜合金板或条那样通过化学研磨和机械研磨有效地除去氧化膜。
而且,近年来,出于健康的理由,无铅焊料被广泛使用,与以往的有铅焊料相比,该无铅焊料的钎焊性差。
由此,在厚度薄的Cu-Ni-Sn系铜合金箔中,不能否认钎焊性的下降,特别是存在着以下问题:在制造自动对焦的相机模块时无法确保所需的焊料润湿性和焊料密合性。
本发明以解决上述问题为课题,其目的在于:提供一种Cu-Ni-Sn系铜合金箔、伸铜制品、电子设备部件和自动对焦的相机模块,所述Cu-Ni-Sn系铜合金箔的箔厚薄至0.1mm以下,焊料润湿性和焊料密合强度优异,可适合用作在自动对焦的相机模块等电子设备部件中使用的导电性弹簧材料。
解决问题的方案
发明人深入研究的结果发现了:对于箔厚为0.1mm以下的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,通过将与轧制方向平行的方向上的表面的最大高度粗糙度Rz调整至规定的范围内,虽然存在氧化膜,但仍然可以确保良好的焊料润湿性,同时能够发挥基于所谓的锚定效应的高密合强度。另外,还获得了以下的认知:这样的表面粗糙度Rz可以通过轧制形成油坑而发生变化;以及,由此通过控制制造Cu-Ni-Sn系铜合金箔时的最终冷轧的加工度,可以制造具有规定范围的最大高度粗糙度Rz的Cu-Ni-Sn系铜合金箔。
在所述的认知下,本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,其箔厚为0.1mm以下,含有14质量%~22质量%的Ni、4质量%~10质量%的Sn,其余由Cu和不可避免的杂质构成,与轧制方向平行的方向上的表面的最大高度粗糙度Rz为0.1μm~1μm。
这里,本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔优选与轧制方向平行的方向上的拉伸强度为1100MPa以上。
这里,本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔中的Mn、Ti、Si、Al、Zr、B、Zn、Nb、Fe、Co、Mg和Cr的总计含量可以是0质量%~1.0质量%。
本发明的伸铜制品具备上述的任一种Cu-Ni-Sn系铜合金箔。
本发明的电子设备部件具备上述的任一种Cu-Ni-Sn系铜合金箔。
该电子设备部件优选为自动对焦的相机模块。
另外,本发明的自动对焦的相机模块具备:镜头;弹簧构件,其将该镜头弹性作用在光轴方向的初始位置;以及电磁驱动单元,其产生对抗该弹簧构件的作用力的电磁力,能够使上述镜头向光轴方向驱动,上述弹簧构件为上述的任一种Cu-Ni-Sn系铜合金箔。
发明效果
根据本发明,通过将与轧制方向平行的方向上的表面的最大高度粗糙度Rz设为0.1~1μm,可以提供一种钎焊性和密合强度优异的Cu-Ni-Sn系铜合金箔。这样的Cu-Ni-Sn系铜合金箔特别适用于电子设备部件、其中的自动对焦的相机模块。
附图说明
图1是显示本发明的一实施方式的自动对焦相机模块的剖面图。
图2是图1的自动对焦相机模块的分解立体图。
图3是显示图1的自动对焦相机模块的行为的剖面图。
图4是显示实施例中的焊料密合强度试验的测定结果之一例的曲线图。
符号说明
1 自动对焦的相机模块
2 磁轭
3 镜头
4 磁铁
5 支架
6 线圈
7 基座
8 框架
9a 上侧的弹簧构件
9b 下侧的弹簧构件
10a、10b 盖
具体实施方式
下面,对本发明的实施方式进行详细说明。
本发明的一实施方式的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,其箔厚为0.1mm以下,含有14质量%~22质量%的Ni、4质量%~10质量%的Sn,其余由铜和不可避免的杂质构成,与轧制方向平行的方向上的表面的最大高度粗糙度Rz为0.1μm~1μm。
(Ni浓度)
在本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔中,Ni浓度设为14质量%~22质量%。在合金中Ni有助于固溶强化、析出强化、以及由时效处理引起的亚稳分解(spinodaldecomposition)所带来的合金的强度提高。而且,Ni会确保耐应力缓和特性和耐热性(高温下的高强度维持性)。Ni的含量不足14质量%时,在时效固化时强度没有提高。另一方面,含有超过22质量%的Ni时,电导率的下降显著,在费用方面也不优选。从该角度考虑,Ni浓度优选14.5质量%~21.5质量%,更优选15质量%~21质量%。
(Sn浓度)
在本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔中,Sn浓度设为4质量%~10质量%。在合金中Sn有助于由时效处理引起的亚稳分解所带来的合金的强度提高,而不会使合金的导电性大幅降低。Sn的含量不足4质量%时,难以发生亚稳分解,另一方面,含有超过10质量%的Sn时,容易形成低熔点的组成,偏析也变得显著,而损及加工性。因此,Sn浓度优选设为4.5质量%~9质量%,更进一步优选设为5质量%~8质量%。
(其他的添加元素)
在本发明所涉及的Cu-Ni-Sn系铜合金箔中,可以将Mn、Ti、Si、Al、Zr、B、Zn、Nb、Fe、Co、Mg和Cr的总计含量设为0质量%~1.0质量%。当含有选自Mn、Ti、Si、Al、Zr、B、Zn、Nb、Fe、Co、Mg和Cr的至少一种元素时,通过在基质中固溶或者形成析出粒子,可以期待强度的增加。这些元素的总计含量可以是0质量%,即,可以不含这些元素。将这些元素的总计含量的上限设为1.0质量%的原因在于:若超过1.0质量%,则不仅不能指望强度进一步增加,加工性还会劣化,热轧时材料容易开裂。
Mn、Ti、Si、Al、Zr、B、Zn、Nb、Fe、Co、Mg和Cr的总计含量典型地可以设为0.05质量%~1.0质量%,更典型地可以设为0.1质量%~1.0质量%。
(拉伸强度)
适合作为自动对焦的相机模块的导电性弹簧材料等的Cu-Ni-Sn系铜合金箔所需的拉伸强度为1100MPa以上,优选1200MPa以上,更优选为1300MPa以上。在本发明中,测定Cu-Ni-Sn系铜合金箔的与轧制方向平行的方向(轧制平行方向)的拉伸强度,该拉伸强度依据JIS Z2241(金属材料拉伸试验方法)来进行测定。
(表面粗糙度)
本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,其表面的与轧制方向平行的方向的最大高度粗糙度Rz处于0.1μm~1μm的范围内。由此,可以确保所需的优异的钎焊性,还能够提高焊料所产生的密合强度,因此特别是在用于自动对焦的相机模块时对其制造有利。
这里,规定与轧制方向平行的方向的最大高度粗糙度Rz的理由在于:在轧制时的油坑量多和油坑量少的情况下,表面粗糙度是在与轧制方向平行的方向上发生显著变化。
更详细而言,这是由于:轧制平行方向的最大高度粗糙度Rz在0.1μm~1μm的范围内时,实表面积不会过大,因此焊料容易润湿铺展,另外,因具有适度的凹凸,故焊料的密合性优异。此外,与轧制方向垂直的方向的最大高度粗糙度Rz也优选设为0.1μm~1μm。
换言之,当与轧制方向平行的方向的最大高度粗糙度Rz不足0.1μm时,无法获得锚定效应,密合性差。另一方面,当与轧制方向平行的方向的最大高度粗糙度Rz超过1μm时,焊料的润湿所需的时间长,焊料润湿性差。
从这个角度考虑,与轧制方向平行的方向的表面的最大高度粗糙度Rz更优选为0.1μm~0.4μm,进一步特别优选为0.1μm~0.25μm。
最大高度粗糙度Rz可以如下测定:沿着与Cu-Ni-Sn系铜合金箔的轧制方向平行的方向或垂直的方向采集基准长度为300μm的粗糙度曲线,由该曲线依据JIS B0601(2013)进行测定。
(铜合金箔的厚度)
本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,其箔厚为0.1mm以下,在典型的实施方式中箔厚为0.018mm~0.08mm,在更典型的实施方式中箔厚为0.02mm~0.05mm。
(制造方法)
如下所述,本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔可以通过依次进行熔解、铸造、均匀化退火、热轧、冷轧1、溶体化处理、冷轧2、时效处理、冷轧3(最终冷轧)和防锈处理的加工工艺来制造。
制造本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔时,在熔解铸造后,需要进行均匀化退火,以消除凝固时发生的偏析。在未进行均匀化退火的情况下,会对最终产品的表面形状产生影响,并且铸锭的热加工性差。在均匀化退火中,例如在900℃下保持3小时。
均匀化退火后,例如可以在800℃下进行加工度为50%左右的热轧,但该热轧可以省略。
之后,为了以规定的厚度进行溶体化处理,而进行冷轧1。为了通过接下来的溶体化处理得到微细的晶粒,冷轧1优选高的加工度,例如加工度可以设为90%左右。
溶体化处理必须在不析出第二相粒子的温度以上、且出现液相的温度以下进行。在这样的温度范围内不会引起强度下降,所述强度下降会抵消由晶粒的粗大化、调制结构(modulated structure)的发达带来的强度增加,因此溶体化处理的温度越低越优选。具体而言,溶体化处理的温度例如为720℃~850℃,进一步优选为固相线温度以上且800℃以下的范围。
为了通过轧制导入位错来提高时效处理前的强度、同时还提高时效处理后的强度,而进行冷轧2。通过该冷轧2,溶体化处理中得到的重结晶颗粒被拉伸。
为了获得上述的强度提高效果,冷轧2的轧制率优选设为55%以上。更优选60%以上,进一步优选为65%以上。该轧制率不足55%时,难以获得1100MPa以上的拉伸强度。从本发明的目标强度的角度考虑,对轧制率的上限没有特别限定,但在工业上不会超过99.8%。
在冷轧2之后进行时效处理。通过时效处理发生亚稳分解,变调结构发达。时效处理的加热温度设为350~500℃,加热时间设为3分钟~300分钟。加热温度低于350℃时,难以获得1100MPa以上的拉伸强度。超过500℃时会发生析出,难以获得1100MPa以上的拉伸强度,同时过剩地生成氧化膜。加热时间不足3分钟或超过300分钟时,难以获得1100MPa以上的拉伸强度。
而且,为了得到本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,在实施时效处理后,在最终冷轧(冷轧3)中最重要的做到以下三点:使用具有小径辊的轧机;控制轧制率;以及使用规定的粗糙度的工作辊进行最终道次的轧制。
具体而言,Cu-Ni-Sn系铜合金箔是高强度的硬箔,不易压破,所以在最终冷轧中优选使用具有直径为30mm~120mm的小径辊的轧机。若辊直径过大,则Cu-Ni-Sn系铜合金箔即使在目标厚度下也不会被压破,另外,在轧制时轧制油的咬入量增加,而有可能容易产生油坑,另外,若辊直径过小,则轧制速度被限制在低水平,从而会担心产率下降。因此,更优选使用辊直径为40mm~100mm的轧机。
另外,在最终冷轧中,因箔表面形成有油坑,从而导致所制造的Cu-Ni-Sn系铜合金箔的表面粗糙度Rz发生变化。因此,优选将最终冷轧的最终道次的轧制率设为9%~35%。若该轧制率过大,则卷入轧制辊和材料之间的轧制油的量减少,所制造的Cu-Ni-Sn系铜合金箔的表面粗糙度Rz变小,导致焊料密合性下降。另一方面,若轧制率过小,则卷入轧制辊和材料之间的轧制油的量增加,因此所制造的Cu-Ni-Sn系铜合金箔的表面粗糙度Rz增大,焊料润湿性下降。因此,最终道次的轧制率优选为9%~30%。
而且,所使用的工作辊的材质为模具钢,最终道次时使用表面为0.1μm以下的算术平均粗糙度Ra的工作辊进行轧制是有效的。当最终道次的工作辊的算术平均粗糙度Ra较大时,认为材料的表面粗糙度Rz容易超过1μm。该工作辊的算术平均粗糙Ra如下测定:相对于纵向、即相对于与上述材料的轧制方向垂直的方向所对应的方向,采集基准长度为400μm的粗糙度曲线,依据JIS B0601进行测定。
此外,在冷轧2后可以进行时效退火。另外,通常会在时效处理后进行表面的酸洗或研磨等,以除去表面生成的氧化覆膜或氧化物层。即使在本发明中,也可以在时效处理后进行表面的酸洗或研磨等。
最终冷轧后,可以实施防锈处理。该防锈处理可以在与以往相同的条件下进行,可以使用苯并三唑(BTA)的水溶液等。
(用途)
本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔可用于各种用途,特别是可以适合用作开关、连接器、插座、端子、继电器等电子设备用部件的材料,其中,可以适合用作自动对焦的相机模块等电子设备部件中使用的导电性弹簧材料。
自动对焦的相机模块例如可以具备:镜头;弹簧构件,其将该镜头弹性作用在光轴方向的初始位置;以及电磁驱动单元,其产生对抗该弹簧构件的作用力的电磁力,能够使上述镜头向光轴方向驱动。而且,这里的该弹簧构件可以是本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔。
电磁驱动单元例示性地可以具备:“コ”字形圆筒状的磁轭、收纳在磁轭的内周壁的内侧的线圈、以及围绕线圈同时收纳在磁轭的外周壁的内侧的磁铁。
图1是显示本发明所涉及的自动对焦的相机模块之一例的剖面图,图2是图1的自动对焦相机模块的分解立体图,图3是显示图1的自动对焦相机模块的行为的剖面图。
自动对焦的相机模块1具备:“コ”字形圆筒状的磁轭2;安装在磁轭2的外壁上的磁铁4;于中央位置具备镜头3的支架5;安装在支架5上的线圈6;安装有磁轭2的基座7;支撑基座7的框架8;从上下支撑支架5的2个弹簧构件9a、9b;以及覆盖这些弹簧构件的上下的2个盖10a、10b。2个弹簧构件9a、9b为相同物品,按照相同的位置关系从上下夹持、支撑支架5,同时起到作为向线圈6的供电路径的作用。通过对线圈6施加电流,支架5向上方移动。尚需说明的是,在本说明书中,虽然适当使用上及下的词语,但意指图1中的上下,上表示从相机朝向被拍摄体的位置关系。
磁轭2为软铁等磁性体,形成上面部分闭合的“コ”字形圆筒状,具有圆筒状的内壁2a和外壁2b。在“コ”字形的外壁2b的内面安装(粘合)有环状的磁铁4。
支架5是具有底面部的圆筒状结构的由合成树脂等制成的成型品,在中央位置支撑镜头,底面外侧上粘合、搭载有预先成型的线圈6。在矩形上树脂成型品的基座7的内周部嵌合插入磁轭2,再利用树脂成型品的框架8固定磁轭2整体。
弹簧构件9a、9b的最外周部均分别被框架8和基座7夹持、固定,内周部每120°的切口槽部嵌合在支架5中,使用热填缝材料等进行固定。
弹簧构件9b与基座7以及弹簧构件9a与框架8之间通过粘合和热填缝材料等固定,而且,盖10b安装在基座7的底面、而盖10a安装在框架8的上部,分别将弹簧构件9b夹入基座7和盖10b之间、将弹簧构件9a夹入框架8和盖10a之间进行固定。
线圈6的一根导线通过设在支架5的内周面的槽内向上延伸,焊在弹簧构件9a上。另一根导线通过设在支架5底面的槽内向下方延伸,焊在弹簧构件9b上。
弹簧构件9a、9b是本发明所涉及的Cu-Ni-Sn系铜合金箔的板弹簧。具有弹性,将镜头3弹性作用在光轴方向的初始位置。同时,还起到作为向线圈6供电的路径的作用。弹簧构件9a、9b的外周部的一处突出到外侧,起到供电端子的作用。
圆筒状的磁铁4沿径向被磁化,形成以“コ”字形磁轭2的内壁2a、上面部及外壁2b为路径的磁路,在磁铁4与内壁2a之间的空隙配置有线圈6。
弹簧构件9a、9b呈相同形状,如图1和图2所示,以相同的位置关系进行安装,因此在支架5向上方移动时可以抑制轴偏移。线圈6是在绕线后进行加压成型而制作的,因此最终外径的精度提高,可以容易地配置在规定的狭窄空隙中。支架5在最下位置碰到基座7、在最上位置碰到磁轭2,因此在上下方向具备固定定位板机构,从而防止脱落。
图3显示对线圈6施加电流、使具备自动对焦用的镜头3的支架5向上方移动时的剖面图。在弹簧构件9a、9b的供电端子上连接电源时,电流流过线圈6,在支架5中向上的电磁力起作用。另一方面,在支架5中,所连接的2个弹簧构件9a、9b的复原力向下方起作用。因此,支架5向上的移动距离成为电磁力与复原力平衡的位置。由此,可以通过对线圈6施加的电流量决定支架5的移动量。
上侧弹簧构件9a支撑支架5的上面,下侧弹簧构件9b支撑支架5的下面,因此复原力在支架5的上面及下面均衡地向下方起作用,可以将镜头3的轴偏移抑制在较小水平。
因此,当支架5向上方移动时,不需要棱线等的指引,可以不使用棱线。由于不存在指引所产生的滑动摩擦,所以支架5的移动量纯粹由电磁力和复原力的平衡来支配,可以实现圆滑且精度良好的镜头3的移动。由此,实现镜头偏移少的自动对焦。
此外,以磁铁4呈圆筒状来进行说明,但并不限于此,可以分割成3至4份沿径向磁化,将其贴在磁轭2的外壁2b的内面进行固定。
实施例
接下来,试制本发明的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,确认其效果,下面进行说明。但是,这里的说明只是为了例示,并不意图限定于此。
<制造条件>
试制品的制造如下进行。以电解铜或无氧铜作为主原料,以镍(Ni)和锡(Sn)作为副原料,利用高频熔解炉在真空中或氩环境中将原料熔解,铸造成具有表1记载的组成的45×45×90mm的铜合金铸锭。这里,根据发明例或比较例,使用25%Mn-Cu(Mn)、10%Fe-Cu(Fe)、10%Co-Cu(Co)、锌(Zn)、Si、10%Mg-Cu母合金(Mg)、海绵钛(Ti)、海绵锆(Zr)等作为其他的副原料,使成为表1所示的成分。
将上述的铸锭在900℃下保持3小时,进行均匀化退火,再依次进行800℃下加工度为50%的热轧、加工度为90%的冷轧1、800℃下加热5分钟的溶体化处理,之后将样品放入水槽中进行急冷。然后,进行冷轧2,这里,以88~97%的轧制率进行轧制,直至箔厚为0.07~0.27mm。之后,进行在400℃下加热2小时的时效处理。这里,时效处理的该温度以时效处理后的拉伸强度达到最大的方式进行选择。
时效处理后,进行冷轧3(最终冷轧)、即以70%~79%的加工度从0.14mm(0.07~0.27mm)加工至产品厚度。在冷轧3中,如表1所示,在各发明例、比较例中改变工作辊直径、最终道次轧制率。
对如上制作的试制品进行以下的各种评价。
<表面粗糙度>
沿着与试制品的轧制方向平行的方向,采集基准长度为300μm的粗糙度曲线,由该曲线依据JIS B0601(2013)测定最大高度粗糙度Rz。
<焊料润湿性·焊料密合性>
使用千住金属制造的无铅焊料M705系焊料,进行软钎焊试验。在焊料润湿性的评价中,根据JIS C60068-2-54,使用焊料测试仪(RHESCA公司制造的SAT-2000),按照与弧面状沾锡法(meniscograph method)相同的顺序进行软钎焊,观察软钎焊部的外观。测定条件如下。作为样品的前处理,使用丙酮进行脱脂。接下来,使用10vol%的硫酸水溶液进行酸洗。焊料的试验温度设为245±5℃。助熔剂没有特别指定,使用株式会社Asahi化学研究所制造的GX5。另外,浸渍深度设为2mm、浸渍时间设为10秒、浸渍速度设为25mm/秒、样品的宽度设为10mm。评价标准如下:在20倍的实体显微镜下进行目视观察,整个软钎焊部被焊料覆盖的情形为良好(○),一部分或整个软钎焊部没有被焊料覆盖的情形为不良(×)。另外,在焊料密合性的评价中,剥离强度为1N以上时判定为○、剥离强度不足1N时判定为×。该剥离强度是指将具有电镀层的Cu-Ni-Sn系铜合金箔和纯铜箔(JIS H3100(2012)中规定的合金编号C1100、箔厚为0.02mm~0.05mm)经由无铅焊料(Sn-3.0质量%的Ag-0.5质量%的Cu)进行接合。Cu-Ni-Sn系铜合金箔呈宽15mm、长200mm的短条状,纯铜箔呈宽20mm、长200mm的短条状,在相对于长度方向中央部为30mm×15mm的面积上配置无铅焊料(直径为0.4±0.02mm、长度为120±1mm)使其收纳在上述面积内,之后将接合温度设为245℃±5℃进行接合。接合后,以100mm/分钟的速度进行180°剥离试验,从而测定其密合强度。以剥离变位的30mm~70mm的40mm区间的负载(N)的平均值作为密合强度。焊料密合强度试验中的测定结果之一例见图4。
上述结果见表1。
【表1】
如表1所示,在发明例1~25中,由于在最终冷轧中使用规定直径的工作辊使最终道次达到了规定的轧制率,所以轧制平行方向的最大高度粗糙度Rz达到0.1~1.0μm,其结果,得到了良好的焊料润湿铺展性和焊料密合性。
另一方面,在比较例1中,因最终道次的轧制率小,故轧制平行方向的最大高度粗糙度Rz变大,焊料润湿铺展性差。在比较例2中,由于轧制率大,所以轧制平行方向的最大高度粗糙度Rz变小,焊料密合性下降。
在比较例3中,由于最终冷轧中使用的工作辊的直径小,所以轧制平行方向的最大高度粗糙度Rz小,焊料密合性差。在比较例4中,因工作辊直径过大,故轧制平行方向的最大高度粗糙度Rz大,焊料润湿性下降。
在比较例5中,由于Sn、Ni的含量少,所以拉伸强度不足1100MPa。
在比较例6、7、8中,由于Sn、Ni或副成分的含量多,在热轧中产生裂纹,而无法制作试制品。
由以上的结果可知:根据本发明,利用箔厚薄至0.1mm以下的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,可以提高焊料润湿性和焊料密合强度。
Claims (7)
1.一种Cu-Ni-Sn系铜合金箔,其中,
箔厚为0.1mm以下,含有14质量%~22质量%的Ni、4质量%~10质量%的Sn,其余由Cu和不可避免的杂质构成,与轧制方向平行的方向上的表面的最大高度粗糙度Rz为0.1μm~1μm。
2.根据权利要求1所述的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,其中,
与轧制方向平行的方向上的拉伸强度为1100MPa以上。
3.根据权利要求1或2所述的Cu-Ni-Sn系铜合金箔,其中,
Mn、Ti、Si、Al、Zr、B、Zn、Nb、Fe、Co、Mg和Cr的总计含量为0质量%~1.0质量%。
4.一种伸铜制品,其中,
具备权利要求1~3中任一项所述的Cu-Ni-Sn系铜合金箔。
5.一种电子设备部件,其中,
具备权利要求1~3中任一项所述的Cu-Ni-Sn系铜合金箔。
6.根据权利要求5所述的电子设备部件,其中,
电子设备部件为自动对焦的相机模块。
7.一种自动对焦的相机模块,其中,
具备:镜头、弹簧构件以及电磁驱动单元,
所述弹簧构件将该镜头弹性作用在光轴方向的初始位置;
所述电磁驱动单元产生对抗该弹簧构件的作用力的电磁力,能够使上述镜头向光轴方向驱动,
上述弹簧构件为权利要求1~3中任一项所述的Cu-Ni-Sn系铜合金箔。
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