DE4021842C2 - Kupferlegierung für Verbindungsstücke für elektrische Vorrichtungen mit hoher Verdrahtungsdichte - Google Patents

Kupferlegierung für Verbindungsstücke für elektrische Vorrichtungen mit hoher Verdrahtungsdichte

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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kupferlegierung für elektrische Verbindungsstücke mit ausgezeichneter elektrischer Leitfähigkeit, Haftung des Lots beim Biegen, Warm-Kriechfestigkeit und Ionenwanderungsbeständigkeit bei Einwirkung von Feuchtigkeit in elektrischen Vorrichtungen mit hoher Verdrahtungsdichte, so daß ein daraus hergestelltes Verbindungsstück in einer Umgebung von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit dauerhaft benutzbar ist.
Bisher wurde üblicherweise als Material für Verbindungsstücke zur Verwendung in verschiedenen elektrischen Vorrichtungen eine Kupferlegierung verwendet, deren chemische Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) im wesentlichen 1,5 bis 9% Zinn (Sn), 0,03 bis 0,35% Phosphor (P) und Rest Kupfer (Cu) und unvermeidbar Verun­ reinigungen ist (diese Legierung wird hiernach als "Phosphor­ bronze" bezeichnet).
In den letzten Jahren wurden jedoch Verbindungsstücke dieser Art gefordert, die kleiner, besonders auch dünner sind, komplizier­ tere Formen aufweisen, jedoch eine höhere elektrische Leitfähig­ keit haben sollen, um den steigenden Bedarf an verringerter Größe, erhöhter Ausgangsleistung und größere Verdrahtungsdichte von elektrischen Vorrichtungen zu befriedigen.
Weiterhin müssen mit steigender Ausgangsleistung und daher steigender Verdrahtungsdichte bei abnehmender Größe der elek­ trischen Vorrichtungen die Verbindungsstücke oft in kleinen Abständen angeordnet werden, so daß die in den Verbindungsstücken entwickelte Wärme nicht leicht abgegeben werden kann, was zu einer Überhitzung der Verbindungsstücke führt. Daher wurde auch eine hohe Wärmefestigkeit für Verbindungsstücke gefordert.
Außerdem wurden neuerdings elektrische Vorrichtungen mit erhöhter Verdrahtungsdichte, in denen Verbindungsstücke in geringen Abständen angeordnet sind, in Kraftfahrzeugen, kleinen Schiffen und dergleichen verwendet, die häufig in Umgebungen betrieben werden, wo höhere Temperatur und höhere Feuchtigkeit herrscht und wo sie manchmal mit Wasser bespritzt werden. In solchen Umgebungen mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit können Feuchtigkeit oder Wasser, die auf die Verbindungsstücke gelangen, mit metallischen Elementen, welche die Verbindungs­ stücke bilden, reagieren und die Ionisierung der metallischen Elemente bewirken. Positive Ionen wandern zur Kathode des Verbindungsstücks, wodurch in dessen Struktur kristalline metal­ lische Körner oder Fasern wachsen können, welche manchmal zu Kurzschlüssen zwischen den in kleinen Abständen angeordneten Verbindungsstücken führen. Die üblichen Verbindungsstücke, deren Größe verringert ist und die eine komplizierte Form haben, wei­ sen kurze Abstände zwischen den Elektroden auf. Daher können sie ihre richtige Funktion nicht voll befriedigend erfüllen. Außer­ dem sind die Verbindungsstücke bei Verwendung in einem Kraft­ fahrzeug oder kleinen Schiff Vibrationen und Biegekräften unterworfen, welche ein Abblättern des Lots bewirken.
Die US-PS 4 073 667 beschreibt Kupferlegierungen aus 0,5 bis 15% Nickel, 0,01 bis 10% Zinn, 0,001 bis 3% Silicium, 0,01 bis 10% Zink, 0,01 bis 10% Eisen, 0,01 bis 3% Phosphor und Rest Kupfer und unvermeidbare Verunreinigungen, besonders zur Verwendung als elektrische Kontaktfedern und Verbindungsstücke. Die heiß und kalt verarbeitbare Kupferlegierung zeichnet sich aus durch hohe Festigkeit, Duktilität, sehr gute Formbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschlechterung mechanischer Eigenschaften, wie Spannungsrelaxations-Widerstand, bei schwach erhöhter Temperatur. Das Herstellungsverfahren erfordert eine kritische Steuerung der Kühlung von Kupferlegierungen, die spinodale Zersetzung zeigen.
Diese bekannte Legierung zeigt jedoch noch Mängel hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit, welche die für Verbindungsstücke für Vorrichtungen mit erhöhter Verdrahtungsdichte erforderlichen Werte nicht bei jedem der bekannten Gehalte an Legierungselementen erreicht. Gleiches gilt für die Haftung des Lots und für die Werte der Ionenwanderungsbeständigkeit, wie sie für Verbindungsstücke für Vorrichtungen mit erhöhter Verdrahtungsdichte erforderlich sind, die in einer Umgebung von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit dauerhaft benutzbar sein sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupferlegierung für Verbindungsstücke in elektrischen Vorrichtungen mit hoher Verdrahtungsdichte anzugeben, die ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, Haftung des Lots beim Biegen, hohe Warm-Kriechfestigkeit und hohe Ionenwanderungsbeständigkeit bei Einwirkung von Feuchtigkeit aufweist.
Durch eingehende Untersuchungen der Erfinder wurde gefunden, daß diese Forderungen erfüllt werden durch die Verwendung einer Kupferlegierung mit innerhalb bestimmter enger Grenzen liegenden Anteilen der Legierungsbestandteile.
Die Aufgabe wird daher erfindungsgemäß gelöst durch Verwendung einer Kupferlegierung aus 0,5 bis 3% Nickel, 0,1 bis 0,9% Zinn, 0,08 bis 0,8% Silicium, 0,1 bis 3% Zink, 0,007 bis 0,25% Eisen, 0,001 bis 0,2% Phosphor und Kupfer als Rest mit unvermeidbarer Verunreinigungen für elektrische Verbindungsstücke mit ausgezeichneter elektrischer Leitfähigkeit, Haftung des Lots beim Biegen, Warm-Kriechfestigkeit und Ionenwanderungsbeständigkeit bei Einwirkung von Feuchtigkeit in elektrischen Vorrichtungen mit hoher Verdrahtungsdichte.
Bevorzugt verwendet wird eine solche Kupferlegierung mit 1,3 bis 2,7% Nickel, 0,1 bis 0,7% Zinn, 0,2 bis 0,8% Silicium, 0,2 bis 1,5% Zink, 0,01 bis 0,1% Eisen, 0,002 bis 0,06% Phosphor.
Die Erfindung wird mit weiteren Einzelheiten und Vorteilen erläutert durch die folgende Beschreibung. In den beigefügten Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines stufenweise gebogenen Prüfstücks aus einer Kupferlegierung und
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Prüfung des Wanderungswiderstandes eines Paars von Prüfstücken aus einer Kupferlegierung.
Unter den oben angegebenen Verhältnissen haben die Erfinder Untersuchungen durchgeführt, um eine Kupferlegierung für Verbindungsstücke zu erhalten, die ausgezeichnete Haftung des Lots am Verbindungsstück zeigt, wenn auf dieses eine äußere Biegekraft einwirkt, ausgezeichnete Warm-Kriechfestigkeit beim Erwärmen und ausgezeichnete Ionenwanderungsbeständigkeit (Migrations­ beständigkeit) aufweist, wenn das Verbindungsstück befeuchtet oder mit Wasser bespritzt wird, während gleichzeitig befriedi­ gende elektrische Leitfähigkeit gegeben ist, und haben dabei festgestellt, daß ein Verbindungsstück, das aus einer Kupferlegierung mit der oben angegebenen erfindungsgemäßen Zusammensetzung geformt ist, weit überlegene Eigenschaften der elektrischen Leitfähigkeit, Haftung des Lots am Verbindungsstück beim Biegen desselben, Warm-Kriechfestigkeit und Ionenwanderungsbeständigkeit im Vergleich zu üblichen elektrischen Verbindungsstücken aufweist, während es letzteren hinsichtlich Zugfestigkeit bei Raumtemperatur, Dehnung und Federeigenschaft (Federgrenzwert, hiernach definiert) im wesentlichen gleichkommt.
Die Erfindung beruht auf diesen Erkenntnissen, und die vorgeschlagene erfindungsgemäß zu verwendende Kupferlegierung ist demnach besonders geeignet für elektrische Verbindungsstücke in elektrischen Vorrichtungen mit hoher Verdrahtungsdichte.
Die Anteile der Legierungselemente der erfindungsgemäß zu verwendenden Kupferlegierung für elektrische Verbindungsstücke, wurden aus folgenden Gründen in der angegebenen Weise festgelegt:
(a) Nickel (Ni) und Silicium (Si)
Nickel und Silicium wirken zusammen unter Bildung einer Verbindung, welche die Zugfestigkeit und den Federgrenzwert stark erhöht, den Erweichungspunkt der Kupferlegierung erhöht und die Kriechfestigkeit bei hoher Temperatur (Warm-Kriech­ festigkeit) erhöht, ohne die elektrische Leitfähigkeit wesentlich zu verschlechtern. Wenn jedoch der Nickelgehalt weniger als 0,5% oder der Siliciumgehalt weniger als 0,08% ist, kann die Nickel-Silicium-Verbindung nicht in genügender Menge gebildet werden, und infolgedessen tritt die erwähnte Wirkung nicht im gewünschten Ausmaß ein. Wenn andererseits der Nickelgehalt 3% übersteigt oder der Siliciumgehalt 0,8% über­ steigt, zeigt die Kupferlegierung eine verschlechterte Warm- Verformbarkeit und verschlechterte elektrische Leitfähigkeit. Daher wurde der Nickelgehalt auf einen Bereich von 0,5 bis 3% und vorzugsweise von 1,3 bis 2,7% und der Siliciumgehalt auf einen Bereich von 0,08 bis 0,8%, vorzugsweise 0,2 bis 0,8% festgelegt.
(b) Zinn (Sn)
Zinn dient dazu, den Federgrenzwert und die Biegsamkeit der Kupferlegierung weiter zu verbessern. Wenn jedoch der Zinngehalt weniger als 0,1% beträgt, tritt diese Wirkung nicht im gewünschten Ausmaß ein. Wenn andererseits der Zinngehalt 0,9% übersteigt, werden die Ionenwanderungsbeständigkeit und die elektri­ sche Leitfähigkeit verschlechtert. Daher wurde der Zinngehalt auf einen Bereich von 0,1 bis 0,9%, vorzugsweise 0,1 bis 0,7% festgelegt.
(c) Zink (Zn)
Zink verbessert die Haftung des Lots am Verbindungsstück, wenn dieses gebogen wird, und die Ionenwanderungsbeständigkeit. Wenn jedoch der Zinkgehalt unter 0,1% liegt, tritt diese Wirkung nicht im gewünschten Ausmaß ein. Wenn andererseits der Zinkge­ halt 3% übersteigt, zeigt ein Verbindungsstück aus einer solchen Kupferlegierung eine verschlechterte Lötbarkeit. Daher wurde der Zinkgehalt auf einen Bereich von 0,1 bis 3%, vorzugs­ weise 0,2 bis 1,5% festgelegt.
(d) Eisen (Fe)
Eisen verbessert die Warm-Walzeigenschaft, indem es das Auftreten von Oberflächenrissen und Zipfelrissen in der Kupferlegierung verhindert, und verringert die Größe der Ausfällungen der Nickel-Silicium-Verbindung, wodurch die Haftfestigkeit einer beschichteten Oberfläche des Verbindungs­ stücks aus dieser Kupferlegierung beim Erwärmen und damit die Zuverlässigkeit des Verbindungsstücks verbessert wird. Wenn jedoch der Eisengehalt unter 0,007% liegt, tritt diese Wirkung nicht im gewünschten Ausmaß ein. Wenn andererseits der Eisenge­ halt 0,25% übersteigt, wird die Warm-Walzfähigkeit nicht mehr verbessert, sondern eher verschlechtert, und die elektrische Leitfähigkeit kann nachteilig beeinflußt werden. Daher wurde der Eisengehalt auf einen Bereich von 0,007 bis 0,25%, vorzugsweise 0,01 bis 0,1% festgelegt.
(e) Phosphor (P)
Phosphor verhindert eine Verschlechterung des Federgrenzwerts des Verbindungsstücks aus der Kupferlegierung beim Biegen und erleichtert damit das Einstecken und Herausziehen des Verbin­ dungsstücks und verbessert auch die Ionenwanderungsbeständigkeit desselben. Wenn jedoch der Phosphorgehalt weniger als 0,001% beträgt, tritt diese Wirkung nicht im gewünschten Ausmaß ein. Wenn andererseits der Phosphorgehalt 0,2% übersteigt, zeigt das Verbindungsstück aus einer solchen Kupferlegierung eine schlech­ tere Haftung des Lots am Verbindungsstück beim Erwärmen. Daher wurde der Phosphorgehalt auf einen Bereich von 0,001 bis 0,2%, vorzugsweise 0,002 bis 0,06% festgelegt.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert.
Beispiel
Kupferlegierungen mit den in der Tabelle angegebenen chemischen Zusammensetzungen wurden jeweils in einem üblichen Nieder­ frequenz-Schmelzofen vom Kanaltyp geschmolzen. Dann wurden die geschmolzenen Legierungen nach einem halbkontinuierlichen Gießverfahren zu Kupferlegierungs-Barren von jeweils 150 mm Dicke, 400 mm Breite und 1600 mm Länge gegossen. Die Barren wurden jeder mit einer anfänglichen Warm-Walztemperatur im Bereich von 750 bis 900°C zu einer warmgewalzten Platte mit einer Dicke von 11 mm gewalzt. Die warmgewalzten Platten wurden jede mit Wasser gekühlt und dann auf den entgegengesetzten Seiten 0,5 mm, d.h. auf eine Dicke von 10 mm abgebeizt, um Risse und Zunder zu entfernen, worauf sie wiederholt abwechselnd kaltgewalzt und getempert wurden. Die kaltgewalzten Platten wurden zuletzt bei einer Temperatur im Bereich von 250 bis 55°C eine Stunde lang getempert und dann geschnitten, um die Bleche Nr. 1 bis 9 aus der erfindungsgemäß zu verwendenden Kupferlegierung für Verbindungsstücke zu erhalten.
Zum Vergleich wurden die Kupferlegierungsbleche Nr. 10 bis 18 für elektrische Verbindungsstücke in der gleichen Weise wie die Bleche Nr. 1 bis 9 hergestellt, außer daß der Gehalt an wenigstens einem Legierungselement außerhalb der Bereiche der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung liegt, wie in der Tabelle gezeigt (dieses Element ist mit einem Stern gekennzeichnet). Die Vergleichs­ legierungsbleche Nr. 17 und 18 für elektrische Verbindungsstücke wurden jeweils aus einer Legierungsschmelze mit einer chemischen Zusammensetzung hergestellt, die im Bereich der üblichen Kupfer­ legierung (Phosphorbronze) für elektrische Verbindungsstücke liegt.
Dann wurden die Kupferlegierungsbleche Nr. 1 bis 9 und die Vergleichslegierungsbleche Nr. 10 bis 18 Prüfungen der Zugfestigkeit, des Federgrenzwerts, der elektrischen Leit­ fähigkeit, der Hoch-Warmfestigkeit (durch Bestimmung des Span­ nungs-Relaxations-Verhältnisses), Haftung des Lots am Verbin­ dungsstück beim Biegen, Haftfestigkeit einer beschichteten Oberfläche beim Erwärmen und Ionenwanderungsbeständigkeit (durch Messung des maximalen Leckstroms) unterworfen.
(1) Zugfestigkeit
Es wurden Prüfstücke verwendet, die aus dem Kupferlegierungs­ blech in der Walzrichtung gemäß JIS (Japanischer Industrie­ standard) Prüfstück Nr. 5, geschnitten waren. An diesen wurden die Zugfestigkeit und Dehnung bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle aufgeführt.
(2) Federgrenzwert
Es wurden Prüfstücke mit einer Größe von 0,25 mm Dicke, 10 mm Breite und 80 mm Länge verwendet, die aus dem Kupferlegierungs­ blech in der Walzrichtung geschnitten worden waren. Die Prüf­ stücke wurden je einer Kurzzeitprüfung gemäß JIS H 3130 unter­ worfen, um den Federgrenzwert zu bestimmen (hiernach bezeichnet als "Federgrenzwert vor dem Biegen"). Der Ausdruck "Federgrenz­ wert" ist definiert als der maximale Oberflächen-Spannungswert (N/mm2/9,8 = MPa/9,8) der erreicht wird, wenn der durch Einwir­ kung einer Last auf das Prüfstück erhaltene Betrag der dauernden Biegung 0,075 mm erreicht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben.
Dann wurden Prüfstücke, wie in Fig. 1 gezeigt, von gleicher Größe wie die obigen Prüfstücke (10) jedes mit einem Biegewinkel von A = 130° gebogen, um einen Stufenteil mit einer Stufentiefe D = 2 mm, jedoch ohne Biegungsradius und somit ein abgestuft gebogenes Prüfstück zu erhalten. Die stufenweise abgebogenen Prüfstücke wurden auch einer Kurzzeit-Prüfung nach JIS H 3130 unterworfen, um den Federgrenzwert zu messen (hiernach bezeich­ net als Federgrenzwert nach dem Biegen). Die Prüfergebnisse sind in der Tabelle angegeben.
Um die auf das Biegen zurückzuführende Verschlechterung der Federeigenschaft zu bewerten, wurde der Verringerungsgrad (%) des Federgrenzwerts entsprechend der folgenden Gleichung bestimmt:
Die so bestimmten Werte des Verschlechterungsgrades sind in der Tabelle angegeben.
Wenn ein Material einen großen Verschlechterungsgrad des Federgrenzwerts hat, ist es zur Verwendung für elektrische Verbindungsstücke nicht geeignet, da das Herstellungsverfahren von Verbindungsstücken im allgemeinen Biegevorgänge umfaßt.
(3) Elektrische Leitfähigkeit
Die Kupferlegierungsbleche wurden jede auf elektrische Leit­ fähigkeit nach JIS H 0505 geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben (IACS = Intern. Annealed Copper Standard = Standard-Leitfähigkeit nach IEC).
(4) Warm-Kriechfestigkeit
Prüfstücke von jeweils 0,25 mm Dicke, 12,7 mm Breite und 120 mm Länge (= L0) wurden aus den Kupferlegierungsblechen geschnitten. Zur Prüfung wurde eine Aufspannvorrichtung mit einer horizontal angeordneten länglichen Rinne verwendet. Jedes Prüfstück wurde in die Vorrichtung so eingesetzt, daß es mit seinen entgegenge­ setzten Enden von den entgegengesetzten Enden der Rinne gehalten wurde und nach oben gebogen war. Der Abstand von 110 mm zwischen den entgegengesetzten Enden des eingesetzten gebogenen Prüf­ stücks wird als L1 bezeichnet. Die eingesetzten Prüfstücke wurden jedes tausend Stunden auf eine Temperatur von 150°C erwärmt. Danach wurde jedes Prüfstück aus der Vorrichtung entnommen und der Abstand L2 zwischen seinen entgegengesetzten Enden im freien Zustand gemessen. Zur Bestimmung der Warm-Kriechfestigkeit wurde das Spannungs-Relaxations-Verhältnis jedes Prüfstücks unter Anwendung des folgenden Ausdrucks bestimmt:
Die so bestimmten Werte des Spannungs-Relaxations-Verhältnisses sind in der Tabelle angegeben.
(5) Haftung des Lots am Verbindungsstück beim Biegen
Prüfstücke von jeweils 0,25 mm Dicke, 15 mm Breite und 60 mm Länge wurden aus den Kupferlegierungsblechen geschnitten. Nach Behandlung mit einem Harz-Flußmittel wurden die Prüfstücke jeweils mit einem Lot beschichtet, indem man sie in ein Lotbad tauchte, das mit einem geschmolzenen Lot einer 60%-Sn-40%- Pb-Legierung bei einer Temperatur von 230°C gefüllt war. Nach dem Herausnehmen aus dem Lotbad wurden die Prüfstücke jedes in einer Luftatmosphäre bei 150°C tausend Stunden erwärmt und dann um 180 Grad flach auf sich selbst und um 180 Grad zurückgebogen, um die Haftung des Lots an dem Kupferlegierungsblech beim Biegen zu bestimmen. Die Prüfstücke wurden jeweils auf Fehlen oder Auftreten von Abblättern des Lots im gebogenen Bereich untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben.
(6) Haftfestigkeit einer beschichteten Oberfläche beim Erhitzen
Prüfstücke von je 0,25 mm Dicke, 25 mm Breite und 100 mm Länge wurden aus den Kupferlegierungsblechen geschnitten. Die Prüf­ stücke wurden jeweils nach einem üblichen Heiß-Tauchverfahren mit Silber bis zu einer Beschichtungsdicke von 2 µm beschichtet. Die beschichteten Prüfstücke wurden jeweils drei Minuten auf 400°C erhitzt. Um die Haftfestigkeit der beschichteten Oberfläche beim Erhitzen zu prüfen, wurden die beschichteten Prüfstücke jeweils auf das Vorhandensein von Blasen in ihrer beschichteten Oberfläche untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben.
(7) Ionenwanderungsbeständigkeit
Ein Paar von Prüfstücken von je 0,25 mm Dicke, 5 mm Breite und 100 mm Länge, die aus den Kupferlegierungsblechen geschnitten waren, wurde unter Verwendung einer Prüfvorrichtung wie in Fig. 2 gezeigt, untersucht. Diese Prüfvorrichtung weist einen elektrischen Stromkreis auf, der aus einer auf konstante Span­ nung geregelten Gleichstromquelle 1, einem Amperemeter 2, einem Voltmeter 3, einem Wassertank 4, der Leitungswasser 5 enthält, Prüfstücken 6 und einem isolierenden Kunstharzstück 7 mit einer Dicke von 1 mm besteht, welches das Paar der Prüfstücke 6 auf entgegengesetzten Oberflächen trägt. Das isolierende Kunstharz­ stück 7 weist ein Loch 8 mit einem Durchmesser von 10 mm auf. Leitungsdrähte 9 verbinden ein Prüfstück 6 mit einem positiven Pol der Stromquelle 1 und das andere Prüfstück mit einem negati­ ven Pol der Stromquelle. Die vom isolierenden Kunstharzstück 7 getragenen Prüfstücke 6 wurden drei Minuten in das Leitungswas­ ser 5 im Wassertank 4 eingetaucht, wobei eine Spannung von 14 V an sie angelegt wurde. Nach dem Herausnehmen aus dem Leitungs­ wasser 5 wurden die beschichteten Prüfstücke drei Minuten getrocknet. Der Zyklus des Eintauchens und Trocknens wurde wiederholt. Um die Ionenwanderungsbeständigkeit zu bewerten, wurde der Maximalwert des Leckstroms bestimmt, der durch die Prüf­ stücke 6 fließt, nachdem 50 Zyklen durchlaufen wurden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben.
Entsprechend den in der Tabelle angegebenen Ergebnissen sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Kupferlegierungen Nr. 1 bis 9 für elektrische Verbindungsstücke hinsichtlich elektrischer Leitfähigkeit und Haftung des Lots den Vergleichsmaterialien Nr. 17 und 18 (welche übliche chemische Zusammensetzungen haben, nämlich Phosphor­ bronze) überlegen, während sie fast die gleichen Werte der Zugfestigkeit, Dehnung, Federgrenzwert und Haftfestigkeit der beschichteten Oberfläche (bezogen auf die Anwesenheit oder Abwesenheit von Blasen) zeigen, wie letztere. Weiter zeigen die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen Nr. 1 bis 9 sämtlich geringere Werte des Spannungs-Relaxationsverhältnisses und des maximalen Leckstroms als die Vergleichslegierungen Nr. 17 und 18, was bedeutet, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen den letzteren (Phosphorbronze) hinsichtlich Warm-Kriechfestigkeit und Ionenwan­ derungsbeständigkeit überlegen sind.
Andererseits zeigt die Vergleichs-Legierung Nr. 10 mit einem niedrigeren Ni-Gehalt und einem niedrigeren Si-Gehalt als der Bereich der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung schlechtere Werte der Zugfestigkeit, des Federgrenzwerts vor dem Biegen und des Spannungs-Relaxa­ tionsverhältnisses gegenüber den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen. Die Vergleichs-Legierungen Nr. 11 und 14, die jeweils einen höheren Ni-Gehalt oder einen höheren Sn-Gehalt als der Bereich der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung aufweisen, zeigen keine befriedigend höhere elektrische Leitfähigkeit als die Vergleichs-Legierungen Nr. 17 und 18 aus üblicher Phosphorbronze. Die Vergleichs-Legierungs­ stücke Nr. 12 und 15 mit jeweils einem höheren Si-Gehalt oder einem höheren P-Gehalt als der Bereich der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung zeigten Abblättern des Lots an ihren gebogenen Abschnitten. Wenn sowohl der Sn-Gehalt wie der Zn-Gehalt und der Fe-Gehalt außerhalb des Bereichs der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung liegen, wie beim Vergleichs-Legie­ rungsstück Nr. 13, zeigen sich Abblättern des Lots und Blasen in der beschichteten Oberfläche, der Federgrenzwert vor dem Biegen ist wesentlich schlechter und der maximale Leckstrom wesentlich größer und somit die Ionenwanderungsbeständigkeit stark verschlech­ tert.
Bei der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung ist P ein wichtiger Bestand­ teil. Insbesondere wenn P nicht enthalten ist, wie im Ver­ gleichs-Legierungsstück Nr. 16, nimmt der Verschlechterungsgrad des Federgrenzwerts nach dem Biegen stark zu. Da Verbindungs­ stücke für elektrische Vorrichtungen im allgemeinen durch Biegen hergestellt werden, sind Verbindungsstücke aus Legierungen, die große Verschlechterungsgrade des Federgrenzwerts beim Biegen zeigen, nicht in der Lage, die oben erwähnten strengen Anforde­ rungen zu erfüllen.
Wie oben angegeben, zeigt ein Verbindungsstück aus einer Kupfer­ legierung, bei der der Gehalt an irgendeinem der Bestandteile außerhalb des Bereichs der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung liegt (in der Tabelle mit einem Stern gekennzeichnet), keine höhere elektrische Leit­ fähigkeit als die Vergleichs-Legierungen Nr. 17 und 18 aus üblicher Phosphorbronze oder solche Verbindungsstücke zeigen schlechtere Werte der Zugfestigkeit und Dehnung, des Federgrenz­ werts vor dem Biegen oder des Spannungs-Relaxations-Verhält­ nisses und damit der Warm-Kriechfestigkeit, oder sie zeigen Abblättern des Lots nach dem Biegen oder Blasen in der beschich- teten Oberfläche nach dem Erhitzen oder einen größeren maximalen Leckstrom und damit schlechtere Ionenwanderungsbeständigkeit.

Claims (2)

1. Verwendung einer Kupferlegierung aus 0,5 bis 3% Nickel, 0,1 bis 0,9% Zinn, 0,08 bis 0,8% Silicium, 0,1 bis 3% Zink, 0,007 bis 0,25% Eisen, 0,001 bis 0,2% Phosphor und Kupfer als Rest mit unvermeidbare Verunreinigungen für elektrische Verbindungsstücke mit ausgezeichneter elektrischer Leitfähigkeit, Haftung des Lots beim Biegen, Warm-Kriechfestigkeit und Ionenwanderungsbeständigkeit bei Einwirkung von Feuchtigkeit in elektrischen Vorrichtungen mit hoher Verdrahtungsdichte.
2. Verwendung einer Kupferlegierung nach Anspruch 1 mit 1,3 bis 2,7% Nickel, 0,1 bis 0,7% Zinn, 0,2 bis 0,8% Silicium, 0,2 bis 1,5% Zink, 0,01 bis 0,1% Eisen, 0,002 bis 0,06% Phosphor für den Zweck nach Anspruch 1.
DE4021842A 1989-07-25 1990-07-09 Kupferlegierung für Verbindungsstücke für elektrische Vorrichtungen mit hoher Verdrahtungsdichte Expired - Lifetime DE4021842C2 (de)

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