JP2722401B2 - 耐マイグレーション性に優れた高導電性電気・電子部品配線用銅合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐マイグレーション性に優れた高導電性電気
・電子部品配線用銅合金に関し、さらに詳しくは、半導
体部品（例えばリードフレーム）、機構部品（例えば開
閉器部品、ブスバー、端子、コネクター等）およびプリ
ント配線、電極等の電気・電子部品配線用の耐マイグレ
ーション性に優れた高導電性銅合金に関する。

［従来の技術］ （背景技術） 近年、クーラー、TV、VTR等の家庭電化製品、産業用
電子機器および自動車等に搭載される電気・電子部品は
急速に小型化、および高密度実装化が進んできている。
上記の電気・電子部品の小型化、高密度実装化に伴ない
電気・電子部品を実装するための配線（すなわち電気・
電子部品相互を接続して回路を構成する導電等の導体）
もその影響を受けて、配線間距離の短縮化による高密度
化或は多層化等が進みつつある。

しかも、配線自体の微細化等に対応すべく配線を流れ
る電流容量の向上が試みられている。

（従来技術） ところで、従来電気・電子部品配線用材料としてはC
u,Cu−ＰあるいはCu−Znが用いられている。

しかし、Cu,Cu−Ｐを用いて前記した配線の高密度
化、多層化を図ろうとすると、金属の電気化学化なマイ
グレーションが生じ、配線間の絶縁性が低下してしまう
ということが見い出された。その結果、配線の高密度
化、多層化が困難となり、ひいては、電気・電子部品の
小型化および高密度実装に困難が生ずるという課題があ
った。

上記のマイグレーションとは、次のような現象であ
る。すなわち、配線間に結露あるいは水分の吸着をまね
く塵埃が付着すると、電界の影響を受けて、配線を構成
する金属原子がイオン化し、このイオン化した金属原子
がクローンフォースにより陰極に析出し（この析出物を
電析物という）、この電析物がさらにめっき（電析）と
同じように陰極から樹枝状に成長し陽極側までに達し、
配線間が短絡する現象である。これは、乾燥、結露等の
環境に応じて金属結晶中および表面に酸化物を伴なうこ
とが多く、配線を構成する物質が配線同士を絶縁してい
るプラスチック、ガラスおよびセラミック等の絶縁物の
表面上をきわめて薄膜状で走り、先端では複数本となる
ことが多い。また、このマイグレーションは印加電圧が
数ボルトから数十ボルト、電流が数アンペアから数十ア
ンペアで発生し、一般的には銀が起こり易いといわれて
きたが、最近の電気・電子部品の配線回路の高密度実装
化、多層化の進展につれて銅および銅合金にも生じる恐
れがあることを見い出した。

また、開閉器（例えばマイクロスイッチ）等において
は頻繁な開閉に耐えうるために機械的強度が必要とされ
るが、Cu−Ｐを用いた場合にはその要請に答えることが
困難であった。

一方、黄銅は耐マイグレーション性には優れている
が、導電率が低く、上述した電気・電子部品配線の電流
容量の向上に対応することができない。

［本発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記に説明したような従来における種々の問
題点に鑑みなされたものであって半導体部品、開閉機部
品、ブスバー、端子、コネクター等の機構部品、プリン
ト配線、電極などの電気・電子部品配線高密度化し、高
密度で実装化されることにより配線間の絶縁距離および
電極間距離が例えば2.54mmから0.635〜1.27mmと近接し
たり、あるいは結露したとしても、電析物の成長を抑制
しマイグレーションを起こし難くするとともに、さらに
電流容量の向上の目的にも対応できるように少なくとも
55％IACS以上の導電率を有し、かつ純銅よりも機械的性
質と耐熱性を向上させた耐マイグレーション性に優れた
高導電性電気・電子部品配線用銅合金を提供することを
目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、Mg:0.2〜1.5重量％、Zn:0.5〜2.0重量％を
含有し（ただし、Mg:0.5〜1.0でかつZn:0.5〜1.0の部分
を除く）、Ｐを実質的に含有せず、残部が実質的にCuか
らなることを特徴とする耐マイグレーション性に優れた
高導電性電気・電子部品配線用銅合金に要旨が存在す
る。

［作 用］ 本発明に係る耐マイグレーション性に優れた高導電性
電気・電子部品配線用銅合金について、以下詳細に説明
する。

先ず、本発明に係る耐マイグレーション性に優れた高
導電性電気・電子部品配線用銅合金の含有成分および成
分割合について説明する。

Mgは、電圧が印加された電気・電子部品の配線間に水
の侵入や、結露等が生じた場合のCuのマイグレーション
の発生を防止し、漏洩電流を抑制するための必須元素で
あり、0.2％未満では黄銅と同程度の抑制効果が得られ
ず、又1.5％を越えて含有された場合は、Cuのマイグレ
ーションの生成を抑え、漏洩電流の抑制効果はあるが、
Mgの酸化物が急激に増加し、溶湯の流動性が悪くなり造
塊性が低下する。また、導電性も低下する。従って、Mg
の含有量は0.2〜1.5％とする。

ZnはMgと共添されることにより導電性をより一層向上
させる。0.5％未満では、Mgと共添されてもCuのマイグ
レーション形成の抑制効果は少なく、2.0％を越えると
耐マイグレーション性は向上するが、導電性のより一層
の向上は望めない。従って、Znの含有量は0.5〜2.0％と
する。

なお、B,Al,Si,Ti,Cr,Mn,Ni,Co,Zr,Ag,InおよびSbは
１種または２種以上で導電性55％IACSを満足し得る範囲
で適宜含有しても、本発明の耐マイグレーション性が失
なわれるものではない。

［実施例］ 本発明に係る耐マイグレーション性に優れた高導電性
電気・電子部品配線用銅合金の実施例を説明する。

第１表に示す組成の銅合金を小型電気炉で大気中にて
木炭被覆下で溶解し、厚さ50mm、幅80mm、長さ180mmの
鋳塊を溶製した。

上記鋳塊の表面および裏面を各々2mm面削し、No14の
黄銅は740℃、黄銅以外は820℃の温度により熱間圧延を
行ない、厚さ15mmの板材とした。熱間圧延材の表面の酸
化スケールを20vol％硫酸水にて除去後、冷間圧延にて
途中、黄銅以外は500℃×2hr、黄銅は430℃×2hrで焼鈍
し、厚さ0.32mmに調整し板材とした。

（耐マイグレーション性） 上記板材から、厚さ0.32mm、幅3.0mm、長さ80mmの試
験片を採取した。この試験片を２枚１組とし、第１図
（ａ），（ｂ）に示すように、1mm厚のABS樹脂板（絶縁
物）２を２枚の試験片1,1の間に介在させるとともに、
試験片1,1の両端部を上下から押え板3,3で挟持し、押え
板3,3を表面絶縁性のクリップ４で押圧しすることによ
りセットし、２枚の試験片1,1間に直流電流14Vを印加し
つつ、［（水道水中に５分間浸漬）→（10分間乾燥）］
の乾湿繰り返し試験を50サイクル行った。なお、水道水
への浸漬は上方の試験片の上面（ａで示す面）が浸漬す
るように行った。その間の最大漏洩電流値を高感度レコ
ーダーで測定した。

なお、最大漏洩電流が小さいほど耐マイグレーション
性は優れていることを意味する。

（機械的強度） 引張強さ、伸びは、試験片の長手方向を圧延方向に平
行とした、JIS13号Ｂ試験片にて測定した。

（電流容量） 電流容量は導電率を測定することにより評価した。

導電率はJISH0505に基づいて測定した。

上記の実験から第２表の結果を得た。

第２表から明らかなように、本発明合金No.1、２、４
〜８は、比較合金No.12に比して最大漏洩電流が0.39〜
0.55Aと小さく、No.14の黄銅並であり、耐マイグレーシ
ョン性に優れていることがわかる。

さらに、本発明合金の導電率は、黄銅（No.14）の２
倍以上を有し、この点でも優れていることが判る。

本試験では漏洩電流の試験時の印加電圧を自動車用の
14Vとしたが、一般的には24Vあるいは100Vの交流回路に
も銅合金は使用され、より一層放電しやすい状況下にあ
るので、本発明は民生用および産業用にも適用し得るこ
とは言うまでもない。

また、本発明合金はCu−Ｐ合金（No.15）と比較し
て、はるかに高い引張強度を示しており、強度を必要と
する配線にも好適に使用しうることがわかる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る電気・電子部品配
線用銅合金はCuのマイグレーション現象を抑制すること
により、配線間距離を小さくしても短絡するという不具
合いがなくなり、しかも導電率の大きな材料が得られる
ため、電流容量の増大による発熱、焼損等も少なくな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐マイグレーション性を評価するための実験方
法を示すための平面図及び側面図である。 １……試験片、２……ABS樹脂板、３……押え板、４…
…クリップ、５……電線、６バッテーリー。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Mg:0.2〜1.5重量％、Zn:0.5〜2.0重量％を
   含有し（ただし、Mg:0.5〜1.0でかつZn:0.5〜1.0の部分
   を除く）、Ｐを実質的に含有せず、残部が実質的にCuか
   らなることを特徴とする耐マイグレーション性に優れた
   高導電性電気・電子部品配線用銅合金。