JP2013231224A - 曲げ加工性に優れた電気・電子部品用銅合金材 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な強度、導電性と優れた曲げ加工性を高いレベルで兼ね備え、なおかつエッチング性やめっき性に不具合が生じるような大きな析出粒子を含まない曲げ加工性に優れた電気・電子部品用銅合金材を提供する。
【解決手段】Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、 Ｎｉ：０．０５〜０．５質量％、Ｐ：０．０２〜０．２質量％、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅合金材であって、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２であり、表面における結晶粒の長径ａと短径ｂの比がａ／ｂ≦８，短径ｂの平均値が３μｍ以下であり、それらの結晶の集合組織について黄銅方位（Ｂｒａｓｓ方位）とＳ方位と銅方位（Ｃｏｐｐｅｒ方位）の方位分布密度の合計が５０％以下としたものである。
【選択図】なし

Description

本発明は半導体リードフレームやコネクタ端子などの電気・電子部品の材料として用いられる銅合金材について、良好な強度と導電性を持つと共に優れた曲げ加工性を兼ね備えた曲げ加工性に優れた電気・電子部品用銅合金材に関するものである。

近年の電気・電子部品は小型化・薄型化が進んでおり、その材料となる銅合金材にはより薄い板厚の材料が使用され、それに伴って薄板でも十分な強度や導電性が確保できる材料が求められている。こうした電気・電子部品に用いられる銅合金材としては、熱処理によって合金成分を材料中に分散析出させることで強度・導電性を高める析出強化型の銅合金材が広く用いられている。

代表的なものとしてＮｉ：３．０質量％、Ｓｉ：０．６５質量％、Ｍｇ：０．１５質量％を含有する銅合金（Ｃ７０２５）やＦｅ：２．３質量％、Ｐ：０．０５質量％、Ｚｎ：０．１２質量％を含有する銅合金（Ｃ１９４）が標準的な合金として広く知られている。

一方、上記のような銅合金材では材料中に１μｍを超える大きさの析出粒子が多数存在し、中には１０μｍを超えるような大きさの析出粒子も生じる。こうした析出粒子を含んだ材料にリードフレームで広く用いられているエッチング加工を施した場合、エッチング面に析出粒子が残留して、その後のめっき加工において不具合が生じる等の問題がある。

こうした問題を解消する合金材料として、合金成分の含有量を下げることで大きな析出粒子の発生を抑えたＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金（特許文献１）が提案されている。この合金材料もＦｅのＰ化合物の析出によって強度・導電性が向上する材料であるが、合金成分の含有量が低いことから析出による強度の上昇は比較的小さい。

そこで、これらの材料では冷間圧延を行って材料を加工硬化させ、析出硬化と加工硬化を併せることで強度を向上させる方法が採られている。ここで、高強度を得るためには冷間圧延の加工度を高めて加工硬化させることが必要になる。

しかし、加工度の上昇は材料の延性低下を伴い、その結果として曲げ加工性を悪化させる問題がある。

近年の電気・電子部品は小型化に伴って厳しい曲げ加工を要求される用途が多く、このため電気・電子部品向けに適した材料を得るためには、材料の曲げ加工性の悪化を最小限に抑えつつ、加工硬化による強度向上を図る必要がある。

曲げ加工性を向上させる手法として集合組織を制御する方法が提案されている。

具体的にはＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金の表面における（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）と（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２２０）の比、Ｉ（２００）／Ｉ（２２０）を０．５以上１０以下にする方法（特許文献２）や、（２００）面と（３１１）面と（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）、Ｉ（３１１）、Ｉ（２２０）について｛Ｉ（２００）＋Ｉ（３１１）｝／Ｉ（２２０）を０．４以上にする方法（特許文献３）がある。また、集合組織についてＢｒａｓｓ（黄銅）方位の方位分布密度を２０％以下にし、なおかつＢｒａｓｓ方位とＳ方位とＣｏｐｐｅｒ（銅）方位の方位分布密度の合計を１０％以上５０％以下にする方法（特許文献４）も提案されている。

特開２００５−２０６８９１号公報 特開２００２−３３９０２８号公報 特開２０００−３２８１５７号公報 特開２００６−８３４６５号公報 特開２０１０−２８５６７１号公報

上記のようにＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金について集合組織を制御して強度、導電性、曲げ加工性を兼備する材料を得る方法はいずれも有効な方法といえるが、さらに高い強度と良好な曲げ加工性を安定して得るためには改善が必要である。

すなわち、強度を高めるためには素材となる合金材料をより高強度が得られやすい材料にすることが必要であり、曲げ加工性を高めるためには集合組織制御に加えて割れの起点となりやすい結晶粒界の分布を制御することが必要であるといえる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、良好な強度、導電性と優れた曲げ加工性を高いレベルで兼ね備え、なおかつエッチング性やめっき性に不具合が生じるような大きな析出粒子を含まない曲げ加工性に優れた電気・電子部品用銅合金材を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の曲げ加工性に優れた電気・電子部品用銅合金材は、 Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｎｉ：０．０５〜０．５質量％
Ｐ：０．０２〜０．２質量％
残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅合金材であって、
ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２であり、
表面における結晶粒の長径ａと短径ｂの比がａ／ｂ≦８，短径ｂの平均値が３μｍ以下であり、それらの結晶の集合組織について黄銅方位（Ｂｒａｓｓ方位）とＳ方位と銅方位（Ｃｏｐｐｅｒ方位）の方位分布密度の合計が５０％以下としたものである。

また、本発明の曲げ加工性に優れた電気・電子部品用銅合金材は、
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｎｉ：０．０５〜０．５質量％
Ｐ：０．０２〜０．２質量％
Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｒから選択された１種以上の成分を合計０．０３〜１質量％
残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅合金材であって、
ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２であり、
表面における結晶粒の長径ａと短径ｂの比がａ／ｂ≦８，短径ｂの平均値が３μｍ以下であり、それらの結晶の集合組織について黄銅方位（Ｂｒａｓｓ方位）とＳ方位と銅方位（Ｃｏｐｐｅｒ方位）の方位分布密度の合計が５０％以下としたものである。

また、本発明の曲げ加工性に優れた電気・電子部品用銅合金材の引張強さが５５０ＭＰａ以上、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上であることが好ましい。

本発明の銅合金材は、従来のＣｕ−Ｆｅ−Ｐ合金などに比べて良好な曲げ加工性を安定して維持しつつ、高い強度と導電性をバランス良く兼ね備えることを特徴とする。こうした特徴を持つ材料は、特に小型・薄型化が必要な電子部品の材料としての用途に最適であり、その信頼性向上に大きく寄与するものである。

以下、本発明の好適な一実施の形態を詳述する。

本発明では、素材となる合金材料にＣｕ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｐ系合金を用いることで、より高い強度が容易に実現できるようにすると共に、集合組織に加えて表面の結晶粒の形状を制御することで結晶粒界からの割れ発生を抑制するという新たな知見を加えた。

本発明の具体的な構成を説明する。

先ず本発明の銅合金材は、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｎｉ：０．０５〜０．５質量％、Ｐ：０．０２〜０．２質量％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなり、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２である銅合金材を素材として用いる。

この材料は、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系の合金に比べて高強度が得られやすく、曲げ加工性の悪化を抑えつつ高強度を得るための材料として適したものといえる。また、合金成分の含有量も低いことから大きな析出粒子の発生も抑えられ（特許文献５）、エッチング性やめっき性が良好である。

ここでＦｅとＮｉは、Ｐと共に添加することで、Ｐ化合物を形成して材料中に分散析出し、材料の良好な導電率を維持しながら強度を向上させる働きをする。また、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐの組成比を特定の範囲に規定することにより、導電率を低下させる銅中の固溶元素量を抑えながら析出物の分散による強度の向上を効果的に利用し、強度と導電率を好ましいバランスで兼備した材料を得ることができる。

上記の成分に加えてＳｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｒから選択された１種以上の成分を、合計０．０３〜１質量％の範囲で添加しても良く、この場合、より良好な特性を期待することができる。これらの元素は強度の向上に効果的に働く成分である。

上記の条件の限定理由について以下に説明する。

本発明の銅合金材は、ＦｅとＮｉのＰ化合物を複合して析出させることで特性を向上させるものである。

ここで、Ｐの添加量を０．０２質量％未満にすると十分な量のＰ化合物を形成することができず、満足できる強度が得られない。また、０．２質量％を超えて添加すると鋳造時や熱間加工時にＰ化合物の偏析に起因する割れが起こりやすくなる。よってＰの組成範囲は０．０２〜０．２質量％に規定する。

このＰの組成範囲に対して効果的に化合物を形成させて強度を高め、なおかつ高い導電性をバランス良く両立させるためには、Ｆｅの組成範囲を０．０５〜０．５質量％、Ｎｉの組成範囲を０．０５〜０．５質量％にし、かつＦｅとＮｉの合計とＰの質量比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０であり、ＦｅとＮｉの質量比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２になるように規定する必要がある。

ＦｅおよびＮｉの含有量が組成範囲の下限を下回る場合、Ｐ化合物の形成量が不十分になり、十分な強度を確保することができない。また、組成範囲の上限を超える場合は余剰のＦｅ、Ｎｉが銅中に固溶して導電率が低下する。さらに、ＦｅおよびＮｉの合計量がＰ量の３倍未満になる場合は、化合物形成時にＰが過剰になり、１０倍を超える場合は逆にＦｅ、Ｎｉが過剰になる。このような過剰成分は銅中に固溶状態で存在するため、導電率を害する結果となる。過剰成分をより少なくするため、規定範囲の中でも（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜６の範囲を選択することがより望ましい。

また、ＦｅとＮｉは強度と導電率の各々に対して同様の効果を期待して添加するものであるが、Ｆｅのみを添加したＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金では強度が不十分になりやすく、逆にＮｉのみの添加では低導電率の特性になりやすい。よって強度と導電率のバランスが良い材料を得るためには、ＦｅとＮｉを組み合わせて添加することが有効であり、ほぼ１対１の比率で添加した時により望ましい特性が得られる。そこで実用上支障がない範囲として、ＦｅとＮｉの質量比をＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２に規定する。

Ｓｎは、少量の添加でも強度を大きく向上させる効果を持った添加元素である。ただし、含有量が多くなると導電性を低下させる悪影響が大きくなる。Ｚｎは強度向上の効果を持つと共にはんだ濡れ性やＳｎめっき密着性の改善にも大きな効果がある副成分である。ただし、ＺｎもＳｎと同様に含有量が多くなると導電性を低下させる悪影響が大きくなる。

Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｒは強度を向上させる働きを持つとともに、導電率に与える悪影響が比較的少ないことを特徴とする副成分である。ただし、ＭｇやＺｒは含有量が多すぎると鋳造性の悪化などの悪影響が生じる。これらの元素は単独もしくは組み合わせて添加することで上記の効果が期待できるが、その合計含有量が１質量％を超えると導電率の低下や鋳造性の悪化などの悪影響が顕著になる。よってＳｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｒの合計の組成範囲は１質量％以下に規定する。

本発明のＣｕ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｐ系合金からなる素材は、上記の組成比の範囲で溶解炉で溶解され、インゴットとされた後、熱間圧延されて、所定の厚さ（例えば８ｍｍ）にされ、その後、冷間圧延と焼鈍を繰り返して、電子部品銅合金材として使用する厚さ（例えば０．２５ｍｍ）にされるが、冷間圧延の圧延とその後の焼鈍温度によって、結晶粒のアスペクト比（長径ａと短径ｂの比）と集合組織であるＢｒａｓｓ（黄銅）方位とＳ方位とＣｏｐｐｅｒ（銅）方位の方位分布密度が変化する。

このため、冷間圧延の圧延率と焼鈍温度は、結晶粒サイズと集合組織に影響し、これが引張強さや曲げによる割れを発生させるため、本発明では、結晶粒のアスペクト比とＢｒａｓｓ（黄銅）方位とＳ方位とＣｏｐｐｅｒ（銅）方位の方位分布密度を以下のように規定する。

先ず、素材を用いた材料の冷間圧延と焼鈍後の銅合金材の表面における結晶粒について、その長径ａと短径ｂの比がａ／ｂ≦８で、なおかつ短径ｂの平均値が３μｍ以下になるようにする。

ここで、表面における結晶粒の形状は曲げ加工性に大きく影響する。曲げ加工による割れは主に曲げ外側表面の結晶粒界を起点として発生しており、曲げ加工時に加わる引張応力が特定の結晶粒界に集中しやすい状態であるほど割れが発生しやすくなる。よって優れた曲げ加工性を得るには、結晶粒を微細化して応力の分散を図り、特に割れが進展しやすい曲げ軸方向に平行な結晶粒界を一定以下の長さに制御することが有効である。

これに基づき本発明では、結晶粒の長径／短径の比率と短径の長さを上記に規定することで従来以上の曲げ加工性向上が可能であるという知見を得た。

曲げ加工時の割れを抑えるには、前述のように結晶粒を微細化して特定の結晶粒界に応力が集中しないようにすると共に、割れが進展しやすい曲げ軸方向に平行な結晶粒界の長さを一定以下に制御することが有効である。

本発明のＣｕ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｐ系合金は、析出硬化と冷間圧延による加工硬化を併せることで高強度を得るため、結晶粒は圧延方向に引き伸ばされた形状になる。この場合、圧延方向に平行な曲げ軸で曲げ加工した時に割れが発生しやすくなるが、結晶粒の長径／短径の比率および短径の長さを規定することによって、結晶粒を微細化し曲げ軸方向の結晶粒界長さを一定以下に抑えることができる。

本発明では長径ａと短径ｂの比をａ／ｂ≦８に抑え、なおかつ短径ｂの平均値が３μｍ以下になるように制御する。

これによって長径方向の結晶粒界を長くても２４μｍ以下に抑えると共に、全体的な結晶粒のサイズを十分小さくすることができる。曲げ軸に平行な結晶粒界が３０μｍを超える長さになる場合、曲げ加工性への悪影響が問題となる。

次に、上記の材料の集合組織についてＢｒａｓｓ（黄銅）方位とＳ方位とＣｏｐｐｅｒ（銅）方位の方位分布密度については、その合計が５０％以下になるようにする。

ここでＢｒａｓｓ方位：｛１１０｝＜１１２＞、Ｓ方位：｛１２３｝＜６３４＞、Ｃｏｐｐｅｒ方位：｛１１２｝＜１１１＞は、それぞれ冷間圧延によって発達する集合組織であり、これらが発達するほど高強度が得られるが、同時に延性が低下して曲げ加工性の悪化につながる。曲げ加工性の悪化を抑えつつ高強度を得るためには、これらの集合組織が過度に発達しないように方位分布密度を上記範囲内に制御することが有効である。

材料の集合組織は、加工や熱処理の方法によって異なり、多くの方位因子の構成比率が変わることによって塑性変形に異方性が生じて曲げ加工性が変化する。

本発明で規定したＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位はそれぞれ冷間圧延によって発達する集合組織であり、これらが発達することによって高強度は得られるが、同時に材料の延性が低下して曲げ加工性が悪化する。

本発明の銅合金では、Ｂｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位分布密度の合計を５０％以下にすることが有効であり、これが５０％を超えると延性の低下が大きくなり曲げ加工性が悪化する。

本発明における結晶粒径や方位分布密度の測定には、後方散乱電子線回折法（ＥＢＳＤまたはＥＢＳＰ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ）による結晶方位の解析を用いる。この方法では、試料表面に斜めに電子線を当てたときに生じる菊地線と呼ばれる回折パターンを解析することでその位置の結晶方位を求める。さらに、電子線を２次元で走査して各位置の方位分布を測定し、隣接する２点の方位差が±１５゜以内のものは同一の結晶面に属すると判断して試料表面の結晶粒界分布を求め、これを基に各結晶粒の粒径を求める。また、結晶方位がＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位に属する結晶粒の面積比率を求めて各方位の方位分布密度とする。具体的な装置としては、走査電子顕微鏡（日立製作所製ＳＵ−７０など）にＥＢＳＤ装置（ＴＳＬソリューション社製）を取り付けた構成のものを用いることができ、データの測定・解析にはＴＳＬソリューション社製のＥＢＳＤ測定・解析システムＯＩＭを用いることができる。

本発明の適用により、５５０ＭＰａ以上の引張強さと６０％ＩＡＣＳ以上の導電率を持ち、なおかつ良好な曲げ加工性を兼備した高強度高導電性銅合金材を容易に得ることができるようになる。

これにより、本発明は、高強度を持った材料に適用した時に最もその有用性が発揮される。

このように本発明で対象としたＣｕ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｐ合金においては、従来、引張強さが５５０ＭＰａ以上の高強度において曲げ加工性がより低下しやすくなる問題があった。しかし本発明の適用によって、良好な曲げ加工性を兼備しつつ引張強さ５５０ＭＰａ以上、導電率６０％ＩＡＣＳ以上の特性を持つ高強度、高導電性銅合金材を得ることができるようになる。

本発明の実施例と比較例を併せて表１，表２に基づいて説明する。

実施例１：
無酸素銅を母材にして、Ｆｅ：０．２質量％、Ｎｉ：０．２質量％、Ｐ：０．１質量％を含有した銅合金を高周波溶解炉で溶製し、厚さ２５ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのインゴットに鋳造した。これを９５０℃に加熱して厚さ８ｍｍまで熱間圧延した後、厚さ２ｍｍに冷間圧延して５５０℃で１分間焼鈍した。

さらに加工工程において、これを厚さ０．７ｍｍに冷間圧延して５２０℃で１分間焼鈍した。さらにこれを厚さ０．２５ｍｍに冷間圧延して４００℃で１分間焼鈍することにより試料を製作した。

この実施例１について特性値を測定した結果、引張強さ５６０ＭＰａ、導電率６７％ＩＡＣＳという良好な特性を兼備する材料であることが確認できた。

さらに、前述したＥＢＳＤにより表面の結晶方位を解析し、結晶粒の長径および短径とＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位分布密度を測定した。その結果、長径ａと短径ｂの比ａ／ｂの最大値は６．０、短径ｂの平均値は１．２μｍ、Ｂｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位分布密度の合計は４８％であり、表面の結晶組織が本発明に規定したものであることを確認した。

次に、この実施例１について曲げ加工性を評価した。

ここで、曲げ加工性の評価はＪＩＳＨ３１００において規定されたＷ曲げ試験によって行った。曲げ軸を圧延平行方向（Ｂａｄ ｗａｙ 方向）に取り、曲げ半径Ｒを０．１ｍｍ（曲げ半径Ｒと板厚ｔの比がＲ／ｔ＝０．４）にした条件でＷ曲げ試験を行い、割れの発生状況を調べた。その結果、曲げ表面に割れは見られないことを確認した。Ｗ曲げ試験では、より小さいＲ／ｔの曲げで割れが発生しないことにより曲げ加工性が評価されるが、通常、Ｒ／ｔが０．５以下であれば良好な曲げ加工性と判断することができる。よって、実施例１は良好な曲げ加工性を持つといえる。

以上の結果から、実施例１は本発明で目的とする良好な曲げ加工性を維持しつつ高い強度と導電性を併せ持った材料ということができる。

実施例２〜１０：
さらに表１に示した組成の銅合金を溶解鋳造し、実施例１と同じ工程で、圧延、焼鈍の加工熱処理を行って厚さ０．２５ｍｍの試料を製作した。

これらの実施例２〜１０についても引張強さ、導電率、表面の結晶組織と曲げ加工性の各特性を評価した。

各実施例の特性値は表２のとおりであり、いずれの実施例も良好な曲げ加工性を維持しつつ５５０ＭＰａを超える高強度と６０％ＩＡＣＳを超える高導電性を併せ持っており、本発明が目的とする電気・電子部品用銅合金材として望ましい材料であるといえる。

比較例１〜８：
表１に示した組成の銅合金を実施例１〜１０と同様に溶解鋳造し、同じ工程で加工熱処理を行って厚さ０．２５ｍｍの試料を製作した。

各比較例１〜８の引張強さ、導電率の評価結果は表２のとおりである。

この結果、比較例１は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐの含有量が、本発明の規定範囲より添加量が少ないため、Ｗ曲げ試験では割れはないものの引張強度が４５８ＭＰａと低く十分な強度が得られない。また比較例２はＦｅ、Ｎｉ、Ｐの含有量が、本発明の規定範囲より添加量が多く、引張強度が５６４ＭＰａと十分な強度が得られ、またＷ曲げ試験では割れはないものの、導電率が５８（％ＩＡＣＳ）と低く、本発明の目的を満足させることはできない。

比較例３および比較例４は、ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比が規定範囲から外れた例である。Ｆｅ、Ｎｉが過剰になった場合もＰが過剰になった場合も導電率が大きく低下している。また、引張強さについても規定範囲内の実施例に比べて低い値となっている。

比較例５および比較例６は、ＦｅとＮｉの質量比が規定範囲から外れた例である。Ｆｅの比率が高すぎる比較例５は、引張強さが不足しており、Ｎｉの比率が高すぎる比較例６は導電率が低くなっている。

比較例７および比較例８は、副成分として添加したＳｎ、Ｚｎなどの含有量が過剰にした例である。いずれも引張強さは良好であるが、導電率が大きく低下している。

以上のように本発明の規定範囲から外れた組成を持つ比較例１〜８は、いずれも実施例１〜１０と比較して引張強さや導電率において不十分な特性しか得られない。

比較例９〜１６：
比較例９〜１６は、実施例１のＦｅ、Ｎｉ、Ｐの組成と同じ銅合金材を用い、加工工程での圧延率と焼鈍温度を変えて、表面の結晶組織の変化による影響を調べたものである。

すなわち、実施例１と同じ組成の材料を鋳造して熱間圧延した後、実施例１と同様に厚さ２ｍｍに冷間圧延して５５０℃で１分間焼鈍した材料を、表１に示す加工工程の条件で、圧延率および１分間の焼鈍温度を変えて比較例９〜１６を製作した。

これらの比較例について、引張強さ、導電率、表面の結晶組織と曲げ加工性を評価した結果を表２に示してある。

比較例９〜１１：
比較例９〜１１は、厚さ２ｍｍに冷間圧延した材料を、それぞれ１．５ｍｍに圧延し、その後焼鈍温度を４２０℃、５２０℃、６５０℃とし、その後さらに、実施例１と同様に０．２５ｍｍ圧延、４００℃焼鈍を行ったものである。

この結果、２ｍｍから１．５ｍｍに圧延した場合、いずれもアスペクト比が８を超え、Ｂｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位分布密度の合計も本発明の規定値である５０％を上回り、Ｗ曲げ試験で割れが発生した。

比較例９〜１１を比較すると焼鈍温度が高ければアスペクト比と結晶組織の方位分布密度の合計は下がる傾向にあることは認められるものの、圧延率を厚さ２ｍｍから厚さ１．５ｍｍにしたのでは、アスペクト比が高く、方位分布密度の合計も高く、曲げ加工性が悪いことがわかった。

比較例１２，１３：
比較例１２，１３は、比較例９〜１１の結果を踏まえ、厚さ２ｍｍに冷間圧延した材料を、１．２ｍｍ、１．０ｍｍに冷間圧延した後、実施例１と同様に５２０℃焼鈍したものである。

この結果、比較例１２は、焼鈍条件が同じ比較例１０に比べて、アスペクト比と方位分布密度の合計が低くなることが分かったが、曲げ加工性が依然として悪い。

比較例１４〜１６：
比較例１４〜１６は、実施例１と同様に厚さ２ｍｍに冷間圧延した材料を、０．７ｍｍに圧延し、焼鈍温度をそれぞれ変えたものである。

比較例１４は、焼鈍温度が、実施例１の５２０℃に対して、４２０℃と低くしたもので、アスペクト比は８以下となるものの、方位分布密度の合計が６２％高く、曲げ加工性が悪く割れが発生した。また比較例１５は、焼鈍温度を６５０℃、比較例１６は焼鈍温度を７００℃としたもので、焼鈍温度を上げることでアスペクト比を下げることができるものの、短径の平均径が、６μｍｍ、８μｍと結晶サイズが大きくなり、また方位分布密度の合計が少なくなるものの、Ｗ曲げ試験で割れが発生した。

以上より、インゴットを熱間で厚さ８ｍｍ、冷間圧延で厚さ２ｍｍにした材料を最終製品である厚さ０．２５ｍｍに冷間圧延する際の加工工程の条件は、材料の厚さの１／３の０．７ｍｍとするのがよく、またその際の焼鈍温度は、５２０℃±５０℃がよいことがわかった。

この圧延率と焼鈍温度は、インゴットを熱間で厚さ８ｍｍ、冷間圧延で厚さ２ｍｍにした材料での結果であり、加工工程における材料の厚さが違えば、その条件は違ってくるが、アスペクト比が８以下、方位分布密度の合計が５０％以下であれば、良好な曲げ加工性、高強度、高導電性を併せ持つものとすることができる。

以上、本発明で規定した合金組成、表面の結晶粒径および方位分布密度を持つ材料は、本発明の条件を満たさない材料に比べて良好な曲げ加工性、高強度、高導電性を併せ持っており、本発明が目的とする電気・電子部品用銅合金材として望ましい材料であるといえる。

このように、本発明の銅合金材は、良好な曲げ加工性、高強度と高導電率を安定して兼ね備えるもので、半導体リードフレーム、コネクタ端子等の電気・電子部品の材料全般において有効に活用できる特性であり、それぞれの用途での信頼性向上、製造コスト低減に効果が期待できるものである。

Claims (3)

1. Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
   Ｎｉ：０．０５〜０．５質量％
   Ｐ：０．０２〜０．２質量％
   残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅合金材であって、
   ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２であり、
   表面における結晶粒の長径ａと短径ｂの比がａ／ｂ≦８，短径ｂの平均値が３μｍ以下であり、それらの結晶の集合組織について黄銅方位（Ｂｒａｓｓ方位）とＳ方位と銅方位（Ｃｏｐｐｅｒ方位）の方位分布密度の合計が５０％以下であることを特徴とする電気・電子部品用銅合金材。
2. Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
   Ｎｉ：０．０５〜０．５質量％
   Ｐ：０．０２〜０．２質量％
   Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｚｒから選択された１種以上の成分を合計０．０３〜１質量％
   残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅合金材であって、
   ＦｅとＮｉの合計とＰの質量比が（Ｆｅ＋Ｎｉ）／Ｐ＝３〜１０、ＦｅとＮｉの質量比がＦｅ／Ｎｉ＝０．８〜１．２であり、
   表面における結晶粒の長径ａと短径ｂの比がａ／ｂ≦８，短径ｂの平均値が３μｍ以下であり、それらの結晶の集合組織について黄銅方位（Ｂｒａｓｓ方位）とＳ方位と銅方位（Ｃｏｐｐｅｒ方位）の方位分布密度の合計が５０％以下であることを特徴とする電気・電子部品用銅合金材。
3. 引張強さが５５０ＭＰａ以上、導電率が６０％ＩＡＣＳ以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載の電気・電子部品用銅合金材。