JP2984051B2 - 低鉄低亜鉛含有の高導電性銅合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主としてリードフレームなどの電子機器部
品用材料として用いられる高導電性銅合金に関する。

［従来の技術］ 0.05〜0.5重量％のFeと、0.005〜0.05重量％のＰとを
含有する銅合金は、45kgf/mm2以上の引張強さと70％IAC
S以上の導電性を有する耐熱銅合金であり、従来よりリ
ードフレームを始めとする各種導電材料として広く用い
られてきた。

この合金の高い耐熱性は主として微細に析出したFe−
Ｐ化合物の効果によるものである。

Ｐは溶湯の脱酸効果を有するので広く銅合金の添加元
素として用いられているが、上記合金においては0.005
〜0.05重量％を残留させることにより、素地中にFe−Ｐ
化合物を析出させる素材の強度・耐熱性を改善してい
る。

リードフレーム、又は、その他の用途を目的として、
銅合金の板または条を所望の形状に加工する場合には、
大きく分けてプレスによる打ち抜き加工とエッチングに
よる方法の２種類が採られる。

この場合、プレスによる成形は量産性に優れるので、
比較的形状が単純で大量の製品を生産する場合にはプレ
スによる成形が用いられることが多い。

ところが、本公知合金のプレス加工性は必ずしも十分
でなく、プレス打ち抜き加工においては、多数回の加工
により金型が摩耗し、成形品の加工精度が低下したり、
切断面が塑性変形を起こし残留応力が発生したり、製品
の端部にバリが生じるなどの問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は従来のCu−Fe−Ｐ系合金のプレスによる成形
性を改良し、プレス加工時の金型摩耗を軽減する事によ
って、金型の寿命を改善するとともに、プレス成形品の
加工精度及び塑性変形に基づいて生じてくる成形品内部
の残留応力を低減しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明による合金をリードフレームなどの電子機器部
品のプレス加工に用いることにより、プレス加工時の金
型摩耗を低下させて、金型の寿命を著しく改善すること
ができるとともに、プレス成形品の加工精度を高め、成
形品の残留応力を低減することができる。

すなわち本発明の第１発明は、0.05〜0.5重量％のFe
と、0.01〜0.3重量％のZnとを含み、かつＰ及びSiの夫
々の含有量が0.001重量％未満であり、残部が実質的にC
uからなることを特徴とする高導電性銅合金である。

そして本発明の第２発明は、0.05〜0.5重量％のFeと,
0.01〜0.3重量％のZnとを含み、さらに、Sn、Sb、Al,Mg
のうちから１種または２種以上を合計で0.001〜0.1重量
％含有し、かつＰ及びSiの夫々の含有量が0.001重量％
未満であり、残部が実質的にCuからなることを特徴とす
る高導電性銅合金である。

［作用］ Feは銅マトリックス中に微細に析出することにより、
合金の強度及び耐熱性を高める効果があるので、0.05〜
0.5重量％含まれる。

ここで0.05重量％未満の含有量では耐熱性の改善が十
分でなく、また0.5重量％を越えて含有すると、素材の
導電率及び冷間圧延の曲げ加工性などを低下させるの
で、Fe含有量は0.05〜0.5重量％とする。

Znは溶解中の溶湯に対して脱酸効果があると共に、合
金中に0.05〜0.5重量％含有することにより、ハンダメ
ッキの耐候性を改善する。

ここで、Znの含有量が0.05重量％未満では、溶湯の脱
酸効果及びハンダメッキの耐候性が十分でなく、また0.
5重量％を越えると導電率の低下が著しくなって来るの
で、Znの含有量は0.05〜0.5重量％と規定する。

Ｐ及びSiの夫々は、溶湯の脱酸効果があるので銅合金
の添加元素として広く用いられたり、また不純物として
混入しやすい。

しかし0.001重量％以上含有された場合には、合金中
でFeと化合して分散相を形成する。この化合物は極めて
硬いのでプレス加工時に金型を摩耗させ、金型寿命、プ
レス成形品の加工精度などを低下させる。

したがって、合金中のＰおよびSi含有量は0.001重量
％未満とする必要がある。

Sn,Sb,Al,Mgはいずれも脱酸効果があり、また合金の
強度を高める効果があるので0.001〜0.3重量％含有す
る。

ここで含有量が0.001重量％未満では脱酸効果及び強
度の上昇効果が十分でなく、また0.1重量％を越えて添
加すると導電率の低下が著しいので、Sn,Sb,Al,Mgの含
有量は0.001〜0.1重量％と規定する。

本合金の製造に当たっては、通常の大気溶解、雰囲気
溶解、真空溶解が用いられる。

しかし、溶湯の酸化を抑制するためには窒素、アルゴ
ンなどを用いた雰囲気溶解、または真空溶解が望まし
い。

得られた鋳塊は熱間圧延の後、冷間圧延、中間焼鈍を
経て薄板または条に加工される。

［実施例］ 原料としての、電気銅、電解鉄、電解亜鉛を所定の組
成となるように秤量し、高周波誘導溶解炉を用いて、ア
ルゴン雰囲気下で溶解した。

またP,Si,Sn,Sb,Al,Mg等の添加原料は、これらの元素
を含む銅基母合金を添加することにより配合した。

炉内で添加元素が完全に溶解した後、溶湯の温度を12
00℃とし、35mm×200mm×400mmの金型に鋳造し鋳塊とし
た。

第１表に各鋳塊試料の化学分析結果を示す。

各鋳塊は面削により30mm厚さとした後、950℃におい
て10mm厚さまで熱間圧延し、その後、室温まで水冷し
た。

熱間圧延材は、これを面削して酸化膜を除去した後、
2.5mm厚みまで冷間圧延したところ、窒素雰囲気中450℃
で4hの焼鈍を行った。

さらに冷間圧延により0.5mmまで加工した後、450℃で
2hの焼鈍を加え、再度冷間圧延をして、0.25mm厚の板材
を得た。

この冷間圧延材に250℃で1hのひずみ取り焼鈍を加え
試料とした。

次に、各試料の機械的性質についてはJIS5号引張試験
片を用いた引張試験を行い、引張強さ及び破断伸びを求
めた。

電気的性質は四端子法により導電率を求めた。

メッキ性は、約５μｍのAgメッキを施した試料を400
℃の真空中で30分の焼鈍を行い、試料表面に現れるフク
レの有無を目視で観察した。

ハンダメッキの耐候性はPb−Sn系共晶ハンダを施した
試料を150℃、1000h焼鈍後、180゜曲げを行い剥離の有
無を観察した。

プレス成形性については、炭素工具鋼SK1焼鈍材のプ
レス打ち抜き金型を用いて、5mm×15mmの長方形試料の
多数回の打ち抜きを行い、せん断部のバリの発生状況お
よびせん断面の観察を、実体顕微鏡を用いて行った。

これらの観察結果から、せん断面に最大20μｍのバリ
を生じた打ち抜き回数をもって金型寿命とした。

各試験の結果を第２表に示す。

第１発明の合金例No.1〜２ではいずれも45kgf/mm2以
上の引っ張り強さ、70％IACS以上の導電率、及び6000回
以上の金型寿命を有することがわかる。

それに対し、Fe量の少ない比較合金例No.7、およびFe
の多い比較合金例No.8ではそれぞれ強度及び導電率が劣
る。

またZnを含まない比較例合金No.9ではハンダメッキ耐
候性が、Znを多く含む比較合金例No.10では導電率がそ
れぞれ劣っている。

またSi、及びＰを含有する比較合金例No.11〜13では
金型寿命が著しく低下している。

さらにSn,Sb,Al,Mgを添加した第２発明の合金例No.3
〜６では、強度がさらに改善されており、導電率も70％
以上となっている。以上の試験結果より本発明合金は導
電性、強度、メッキ性、ハンダメッキ耐候性など電子機
器部品材料として要求される諸特性に優れ、またプレス
打ち抜き加工時の金型摩耗が少なく、プレス加工に好適
な材料であることがわかる。

［発明の効果］ 以上の記述により明らかなように、本発明合金は強度
・導電性・耐熱性などリードフレームを初めとする電子
機器部品に要求される特性に優れると同時に、従来合金
と異なり合金中に硬質なFe化合物を含まない。

従って、本合金を主としてプレス成形用材料などとし
て用いることにより、プレス金型の摩耗量が著しく低減
され、金型寿命が改善されるとともに、加工精度、残留
応力などにおいて優れた成形品を得ることができる。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】0.05〜0.5重量％のFeと、0.01〜0.3重量％
   のZnとを含み、かつ含有Ｐ及びSiの夫々の含有量が0.00
   1重量％未満であり、残部が実質的にCuからなることを
   特徴とする低鉄低亜鉛含有の高導電性銅合金。
2. 【請求項２】0.05〜0.5重量％のFeと,0.01〜0.3重量％
   のZnとを含み、さらに、Sn、Sb、Al,Mgのうちから１種
   または２種以上を合計で0.001〜0.1重量％含有し、かつ
   含有Ｐ及びSiの夫々の含有量が0.001重量％未満であ
   り、残部が実質的にCuからなることを特徴とする低鉄低
   亜鉛含有の高導電性銅合金。