JP6248388B2 - 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用部品及び端子 - Google Patents
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本発明は、半導体装置のコネクタ等の端子、あるいは電磁リレーの可動導電片や、リードフレームなどの電子・電気機器用部品として使用される電子・電気機器用銅合金と、それを用いた電子・電気機器用部品及び端子に関するものである。
従来、電子機器や電気機器等の小型化にともない、これら電子機器や電気機器等に使用されるコネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品の小型化および薄肉化が図られている。このため、電子・電気機器用部品を構成する材料として、ばね性、強度、曲げ加工性に優れた銅合金が要求されている。特に、非特許文献１に記載されているように、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品として使用される銅合金としては、耐力が高いものが望ましい。
ここで、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品として使用される銅合金として、非特許文献２に記載されているＣｕ−Ｍｇ合金、や、特許文献１に記載されているＣｕ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｂ合金等が開発されている。
これらのＣｕ−Ｍｇ系合金では、図１に示すＣｕ−Ｍｇ系状態図から分かるように、Ｍｇの含有量が３．３原子％以上の場合、溶体化処理と、析出処理を行うことで、ＣｕとＭｇからなる金属間化合物を析出させることができる。すなわち、これらのＣｕ−Ｍｇ系合金においては、析出硬化によって比較的高い導電率と強度を有することが可能となるのである。
これらのＣｕ−Ｍｇ系合金では、図１に示すＣｕ−Ｍｇ系状態図から分かるように、Ｍｇの含有量が３．３原子％以上の場合、溶体化処理と、析出処理を行うことで、ＣｕとＭｇからなる金属間化合物を析出させることができる。すなわち、これらのＣｕ−Ｍｇ系合金においては、析出硬化によって比較的高い導電率と強度を有することが可能となるのである。
しかしながら、非特許文献２および特許文献１に記載されたＣｕ−Ｍｇ系合金では、母相中に多くの粗大なＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が分散されていることから、曲げ加工時にこれらの金属間化合物が起点となって割れ等が発生しやすいため、複雑な形状の電子・電気機器用部品を成形することができないといった問題があった。
特に、携帯電話やパソコン等の民生品に使用される電子・電気機器用部品においては、小型化及び軽量化が求められており、強度と曲げ加工性とを両立した電子・電気機器用銅合金が求められている。しかしながら、上述のＣｕ−Ｍｇ系合金のような析出硬化型合金においては、析出硬化によって強度及び耐力を向上させると曲げ加工性が著しく低下してしまうことになる。このため、薄肉で複雑な形状の電子・電気機器用部品を成形することはできなかった。
特に、携帯電話やパソコン等の民生品に使用される電子・電気機器用部品においては、小型化及び軽量化が求められており、強度と曲げ加工性とを両立した電子・電気機器用銅合金が求められている。しかしながら、上述のＣｕ−Ｍｇ系合金のような析出硬化型合金においては、析出硬化によって強度及び耐力を向上させると曲げ加工性が著しく低下してしまうことになる。このため、薄肉で複雑な形状の電子・電気機器用部品を成形することはできなかった。
そこで、特許文献２には、Ｃｕ−Ｍｇ合金を溶体化後に急冷することによって作製したＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体の加工硬化型銅合金が提案されている。
このＣｕ−Ｍｇ合金は、優れた強度、導電率、曲げ性のバランスに優れており、上述の電子・電気機器用部品の素材として、特に適している。
このＣｕ−Ｍｇ合金は、優れた強度、導電率、曲げ性のバランスに優れており、上述の電子・電気機器用部品の素材として、特に適している。
野村幸矢、「コネクタ用高性能銅合金条の技術動向と当社の開発戦略」、神戸製鋼技報Ｖｏｌ．５４Ｎｏ．１（２００４）ｐ．２−８
掘茂徳、他２名、「Ｃｕ−Ｍｇ合金における粒界型析出」、伸銅技術研究会誌Ｖｏｌ．１９（１９８０）ｐ．１１５−１２４
ところで、最近では、電子・電気機器のさらなる軽量化にともない、これら電子機器や電気機器等に使用されるコネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品の薄肉化が図られている。このため、コネクタ等の端子においては、接圧を確保するために、厳しい曲げ加工を行う必要があり、従来にも増して、優れた耐力−曲げバランスが要求されている。
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、耐力−曲げバランスに特に優れ、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品に適した電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用部品及び端子を提供することを目的とする。
この課題を解決するために、本発明の電子・電気機器用銅合金は、Ｍｇを３．３原子％以上６．９原子％以下の範囲で含み、残部がＣｕ及び不可避不純物とされ、ＥＢＳＤ法により１０００μｍ２以上の測定面積を測定間隔０．１μｍステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭ（登録商標）ｖｅｒ．５．３により解析された信頼性指数ＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析したとき、隣接する測定点間の方位差が１５°以上の測定点間を粒界としたときの結晶粒の結晶粒径（双晶を含む）の長径ａと短径ｂで表されるアスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合が、Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎで測定した結晶粒数全体の９０％以下とされていることを特徴としている。
上述の構成とされた電子・電気機器用銅合金においては、結晶粒径（双晶を含む）の長径ａと短径ｂで表されるアスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合が、Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎで、測定した結晶粒数全体の９０％以下とされているので、高い加工ひずみの結晶が存在する割合が少なく、耐力を維持したまま曲げ加工性を向上させることができる。よって、耐力−曲げバランスを著しく向上させることができ、電子・電気機器用部品の素材として特に適している。
なお、ＥＢＳＤ法とは、後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡による電子線反射回折法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｓ：ＥＢＳＤ）法を意味し、またＯＩＭは、ＥＢＳＤによる測定データを用いて結晶方位を解析するためのデータ解析ソフトＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＯＩＭ）である。さらにＣＩ値とは、信頼性指数（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ Ｉｎｄｅｘ）であって、ＥＢＳＤ装置の解析ソフトＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（Ｖｅｒ．５．３）を用いて解析したときに、結晶方位決定の信頼性を表す数値として表示される数値である（例えば、「ＥＢＳＤ読本：ＯＩＭを使用するにあたって（改定第３版）」鈴木清一著、２００９年９月、株式会社ＴＳＬソリューションズ発行）。ここで、ＥＢＳＤにより測定してＯＩＭにより解析した測定点の加工ひずみが高い場合、結晶パターンが明確ではないため結晶方位決定の信頼性が低くなり、ＣＩ値が低くなる。特にＣＩ値が０．１以下の場合にその測定点の組織は著しく加工ひずみが高いと判断される。
ここで、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、ＥＢＳＤ法により１０００μｍ２以上の測定面積を測定間隔０．１μｍステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭ（登録商標）ｖｅｒ．５．３により解析された信頼性指数ＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析したとき、隣接する測定点間の方位差が１５°を超える測定点間を大傾角粒界とし、前記方位差が２°以上１５°以下となる測定点間を小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーとしたとき、測定した全粒界における前記小傾角粒界および前記サブグレインバウンダリーの割合がＰａｒｔｉｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎで８０％以下とされていることが好ましい。
小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーは、加工時に導入された転位の密度が高い領域であるため、これらの割合が高くなると、実質的に加工組織が残存していることになる。そこで、小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合を８０％以下に設定することで、再結晶組織を維持させることが可能となり、曲げ加工性が優れることになる。
小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーは、加工時に導入された転位の密度が高い領域であるため、これらの割合が高くなると、実質的に加工組織が残存していることになる。そこで、小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合を８０％以下に設定することで、再結晶組織を維持させることが可能となり、曲げ加工性が優れることになる。
また、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、走査型電子顕微鏡観察において、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の平均個数が、１個／μｍ２以下とされていることが好ましい。
この場合、図１の状態図に示すように、Ｍｇを固溶限度以上の３．３原子％以上６．９原子％以下の範囲で含有しており、かつ、走査型電子顕微鏡観察において、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の平均個数が、１個／μｍ２以下とされていることから、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の析出が抑制されており、Ｍｇが母相中に過飽和に固溶したＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体となる。
この場合、図１の状態図に示すように、Ｍｇを固溶限度以上の３．３原子％以上６．９原子％以下の範囲で含有しており、かつ、走査型電子顕微鏡観察において、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の平均個数が、１個／μｍ２以下とされていることから、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の析出が抑制されており、Ｍｇが母相中に過飽和に固溶したＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体となる。
なお、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の平均個数は、電界放出型走査電子顕微鏡を用いて、倍率：５万倍、視野：約４．８μｍ２で１０視野の観察を行って算出する。
また、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の粒径は、金属間化合物の長径（途中で粒界に接しない条件で粒内に最も長く引ける直線の長さ）と短径（長径と直角に交わる方向で、途中で粒界に接しない条件で最も長く引ける直線の長さ）の平均値とする。
また、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の粒径は、金属間化合物の長径（途中で粒界に接しない条件で粒内に最も長く引ける直線の長さ）と短径（長径と直角に交わる方向で、途中で粒界に接しない条件で最も長く引ける直線の長さ）の平均値とする。
このようなＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体からなる銅合金においては、母相中には、割れの起点となる粗大なＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が多く分散されておらず、曲げ加工性が向上することになる。よって、複雑な形状のコネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品等を成形することが可能となる。
さらに、Ｍｇを過飽和に固溶させていることから、加工硬化によって強度を向上させることが可能となる。
さらに、Ｍｇを過飽和に固溶させていることから、加工硬化によって強度を向上させることが可能となる。
また、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、導電率σ（％ＩＡＣＳ）が、Ｍｇの含有量をＡ原子％としたときに、
σ≦１．７２４１／（−０．０３４７×Ａ２＋０．６５６９×Ａ＋１．７）×１００の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、図１の状態図に示すように、Ｍｇを固溶限度以上の３．３原子％以上６．９原子％以下の範囲で含有しており、かつ、導電率が上記の範囲内とされていることから、Ｍｇが母相中に過飽和に固溶したＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体となる。
よって、上述のように、母相中には、割れの起点となる粗大なＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が多く分散されておらず、曲げ加工性が向上することになる。
さらに、Ｍｇを過飽和に固溶させていることから、加工硬化によって強度を向上させることが可能となる。
σ≦１．７２４１／（−０．０３４７×Ａ２＋０．６５６９×Ａ＋１．７）×１００の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、図１の状態図に示すように、Ｍｇを固溶限度以上の３．３原子％以上６．９原子％以下の範囲で含有しており、かつ、導電率が上記の範囲内とされていることから、Ｍｇが母相中に過飽和に固溶したＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体となる。
よって、上述のように、母相中には、割れの起点となる粗大なＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が多く分散されておらず、曲げ加工性が向上することになる。
さらに、Ｍｇを過飽和に固溶させていることから、加工硬化によって強度を向上させることが可能となる。
また、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、さらに、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｐのうち１種または２種以上を合計で０．０１原子％以上０．４原子％以下の範囲内で含んでいてもよい。
これらの元素は、Ｃｕ−Ｍｇ合金の強度等の特性を向上させる作用効果を有することから、要求特性に応じて適宜添加することが好ましい。ここで、上述の元素の添加量の合計が０．０１原子％未満では、上述した強度向上の作用効果を十分に得ることができない。
一方、上述の元素の添加量の合計が０．４原子％を超えると導電率が大きく低下することになる。そこで、本発明では、上述の元素の添加量の合計を０．０１原子％以上０．４原子％以下の範囲内に設定している。
これらの元素は、Ｃｕ−Ｍｇ合金の強度等の特性を向上させる作用効果を有することから、要求特性に応じて適宜添加することが好ましい。ここで、上述の元素の添加量の合計が０．０１原子％未満では、上述した強度向上の作用効果を十分に得ることができない。
一方、上述の元素の添加量の合計が０．４原子％を超えると導電率が大きく低下することになる。そこで、本発明では、上述の元素の添加量の合計を０．０１原子％以上０．４原子％以下の範囲内に設定している。
さらに、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、０．２％耐力が４００ＭＰａ以上の機械的特性を有することが好ましい。
このような０．２％耐力が４００ＭＰａ以上の機械特性を有する電子・電気機器用銅合金は、例えば電磁リレーの可動導電片あるいは端子のバネ部のごとく、特に高強度が要求される電子・電気機器用部品に適している。なお、０．２％耐力は、５２０ＭＰａ以上とされていることが好ましい。
このような０．２％耐力が４００ＭＰａ以上の機械特性を有する電子・電気機器用銅合金は、例えば電磁リレーの可動導電片あるいは端子のバネ部のごとく、特に高強度が要求される電子・電気機器用部品に適している。なお、０．２％耐力は、５２０ＭＰａ以上とされていることが好ましい。
本発明の電子・電気機器用部品は、上述の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴としている。なお、本発明における電子・電気機器用部品とは、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等を含むものである。
また、本発明の端子は、上述の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴としている。
この構成の電子・電気機器用部品及び端子は、耐力―曲げバランスに優れた電子・電気機器用銅合金を用いて製造されているので、複雑な形状であっても割れ等が発生せず、信頼性が向上することになる。
また、本発明の端子は、上述の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴としている。
この構成の電子・電気機器用部品及び端子は、耐力―曲げバランスに優れた電子・電気機器用銅合金を用いて製造されているので、複雑な形状であっても割れ等が発生せず、信頼性が向上することになる。
本発明によれば、耐力−曲げバランスに特に優れ、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品に適した電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用部品及び端子を提供することができる。
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態である電子・電気機器用銅合金の成分組成は、Ｍｇを３．３原子％以上６．９原子％以下の範囲で含み、残部が実質的にＣｕ及び不可避不純物とされており、いわゆるＣｕ−Ｍｇの２元系合金とされている。
また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、０．２％耐力が４００ＭＰａ以上とされている。
本実施形態である電子・電気機器用銅合金の成分組成は、Ｍｇを３．３原子％以上６．９原子％以下の範囲で含み、残部が実質的にＣｕ及び不可避不純物とされており、いわゆるＣｕ−Ｍｇの２元系合金とされている。
また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、０．２％耐力が４００ＭＰａ以上とされている。
ここで、導電率σ（％ＩＡＣＳ）が、Ｍｇの含有量をＡ原子％としたときに、
σ≦１．７２４１／（−０．０３４７×Ａ２＋０．６５６９×Ａ＋１．７）×１００の範囲内とされている。
また、走査型電子顕微鏡観察において、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の平均個数が、１個／μｍ２以下とされている。
すなわち、本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物がほとんど析出しておらず、Ｍｇが母相中に固溶限度以上に固溶したＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体とされているのである。
σ≦１．７２４１／（−０．０３４７×Ａ２＋０．６５６９×Ａ＋１．７）×１００の範囲内とされている。
また、走査型電子顕微鏡観察において、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の平均個数が、１個／μｍ２以下とされている。
すなわち、本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物がほとんど析出しておらず、Ｍｇが母相中に固溶限度以上に固溶したＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体とされているのである。
そして、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、ＥＢＳＤ法により１０００μｍ２以上の測定面積を測定間隔０．１μｍステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析したとき、結晶粒径（双晶を含む）の長径ａと短径ｂで表されるアスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合が、Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎで、測定した結晶粒数全体の９０％以下とされている。
さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、ＥＢＳＤ法により１０００μｍ２以上の測定面積を測定間隔０．１μｍステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭにより解析したときの隣接する測定間の方位差が１５°を超える測定点間を大傾角粒界とし、前記方位差が２°以上１５°以下となる測定点間を小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーとしたとき、測定した全粒界における小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合がＰａｒｔｉｔｉｏｎ Ｆｒａｃｔｉｏｎで８０％以下とされている。
ここで、上述のように成分組成、導電率、析出物の個数、結晶組織を規定した理由について以下に説明する。
（組成）
Ｍｇは、導電率を大きく低下させることなく、強度を向上させるとともに再結晶温度を上昇させる作用効果を有する元素である。また、Ｍｇを母相中に固溶させることにより、優れた曲げ加工性が得られる。
ここで、Ｍｇの含有量が３．３原子％未満では、その作用効果を奏功せしめることはできない。一方、Ｍｇの含有量が６．９原子％を超えると、溶体化のために熱処理を行った際に、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が残存してしまい、その後の加工等で割れが発生してしまうおそれがある。このような理由から、Ｍｇの含有量を、３．３原子％以上６．９原子％以下に設定している。
なお、Ｍｇの含有量が少ないと、強度が十分に向上しない。また、Ｍｇは活性元素であることから、過剰に添加されることによって、溶解鋳造時に、酸素と反応して生成されたＭｇ酸化物を巻きこむおそれがある。したがって、Ｍｇの含有量を、３．７原子％以上６．３原子％以下の範囲とすることが、さらに好ましい。
Ｍｇは、導電率を大きく低下させることなく、強度を向上させるとともに再結晶温度を上昇させる作用効果を有する元素である。また、Ｍｇを母相中に固溶させることにより、優れた曲げ加工性が得られる。
ここで、Ｍｇの含有量が３．３原子％未満では、その作用効果を奏功せしめることはできない。一方、Ｍｇの含有量が６．９原子％を超えると、溶体化のために熱処理を行った際に、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が残存してしまい、その後の加工等で割れが発生してしまうおそれがある。このような理由から、Ｍｇの含有量を、３．３原子％以上６．９原子％以下に設定している。
なお、Ｍｇの含有量が少ないと、強度が十分に向上しない。また、Ｍｇは活性元素であることから、過剰に添加されることによって、溶解鋳造時に、酸素と反応して生成されたＭｇ酸化物を巻きこむおそれがある。したがって、Ｍｇの含有量を、３．７原子％以上６．３原子％以下の範囲とすることが、さらに好ましい。
なお、不可避不純物としては、Ａｇ，Ｂ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，希土類元素，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｏ，Ｃ，Ｂｅ，Ｎ，Ｈ，Ｈｇ等が挙げられる。これらの不可避不純物は、総量で０．３質量％以下であることが望ましい。
（導電率σ）
ＣｕとＭｇとの２元系合金において、導電率σが、Ｍｇの含有量をＡ原子％としたときに、σ≦１．７２４１／（−０．０３４７×Ａ２＋０．６５６９×Ａ＋１．７）×１００の範囲内である場合には、金属間化合物がほとんど存在しないことになる。
すなわち、導電率σが上記式を超える場合には、金属間化合物が多量に存在し、サイズも比較的大きいことから、曲げ加工性が大幅に劣化することになる。よって、導電率σが、上記式の範囲内となるように、製造条件を調整する。
なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、導電率σ（％ＩＡＣＳ）を、
σ≦１．７２４１／（−０．０２９２×Ａ２＋０．６７９７×Ａ＋１．７）×１００の範囲内とすることが好ましい。この場合、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物がより少量であるために、曲げ加工性がさらに向上することになる。
ＣｕとＭｇとの２元系合金において、導電率σが、Ｍｇの含有量をＡ原子％としたときに、σ≦１．７２４１／（−０．０３４７×Ａ２＋０．６５６９×Ａ＋１．７）×１００の範囲内である場合には、金属間化合物がほとんど存在しないことになる。
すなわち、導電率σが上記式を超える場合には、金属間化合物が多量に存在し、サイズも比較的大きいことから、曲げ加工性が大幅に劣化することになる。よって、導電率σが、上記式の範囲内となるように、製造条件を調整する。
なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、導電率σ（％ＩＡＣＳ）を、
σ≦１．７２４１／（−０．０２９２×Ａ２＋０．６７９７×Ａ＋１．７）×１００の範囲内とすることが好ましい。この場合、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物がより少量であるために、曲げ加工性がさらに向上することになる。
（析出物）
本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、走査型電子顕微鏡で観察した結果、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の平均個数が、１個／μｍ２以下とされている。すなわち、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物がほとんど析出しておらず、Ｍｇが母相中に固溶しているのである。
ここで、溶体化が不完全であったり、溶体化後にＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が析出することにより、サイズの大きい金属間化合物が多量に存在すると、これらの金属間化合物が割れの起点となり、加工時に割れが発生したり、曲げ加工性が大幅に劣化することになる。
本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、走査型電子顕微鏡で観察した結果、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の平均個数が、１個／μｍ２以下とされている。すなわち、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物がほとんど析出しておらず、Ｍｇが母相中に固溶しているのである。
ここで、溶体化が不完全であったり、溶体化後にＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が析出することにより、サイズの大きい金属間化合物が多量に存在すると、これらの金属間化合物が割れの起点となり、加工時に割れが発生したり、曲げ加工性が大幅に劣化することになる。
組織を調査した結果、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が合金中に１個／μｍ２以下の場合、すなわち、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が存在しないあるいは少量である場合、良好な曲げ加工性が得られることになる。
さらに、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、粒径０．０５μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の個数が合金中に１個／μｍ２以下であることが、より好ましい。
さらに、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、粒径０．０５μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の個数が合金中に１個／μｍ２以下であることが、より好ましい。
なお、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の平均個数は、電界放出型走査電子顕微鏡を用いて、倍率：５万倍、視野：約４．８μｍ２で１０視野の観察を行い、その平均値を算出する。
また、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の粒径は、金属間化合物の長径（途中で粒界に接しない条件で粒内に最も長く引ける直線の長さ）と短径（長径と直角に交わる方向で、途中で粒界に接しない条件で最も長く引ける直線の長さ）の平均値とする。
ここで、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物は、化学式ＭｇＣｕ２、プロトタイプＭｇＣｕ２、ピアソン記号ｃＦ２４、空間群番号Ｆｄ−３ｍで表される結晶構造を有するものである。
また、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の粒径は、金属間化合物の長径（途中で粒界に接しない条件で粒内に最も長く引ける直線の長さ）と短径（長径と直角に交わる方向で、途中で粒界に接しない条件で最も長く引ける直線の長さ）の平均値とする。
ここで、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物は、化学式ＭｇＣｕ２、プロトタイプＭｇＣｕ２、ピアソン記号ｃＦ２４、空間群番号Ｆｄ−３ｍで表される結晶構造を有するものである。
（アスペクト比）
結晶粒径の長径をａ、短径をｂとしたとき、ｂ／ａで表されるアスペクト比は、材料の加工度を表す指標であり、アスペクト比が小さい結晶粒（すなわち、長径ａと短径ｂとの差が大きい結晶粒）の割合が高くなるほど加工度も高くなる。このアスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合を、Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎで、測定した結晶粒数全体の９０％以下に制御することによって、耐力を維持したまま、曲げ加工性を向上させることができる。一方、アスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合が、結晶粒数全体の９０％を超えると、高い加工ひずみの結晶が存在している割合が高くなり、曲げ加工性が損なわれる。
以上のことから、本実施形態では、アスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合が、Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎで、測定した結晶粒数全体の９０％以下となるように設定している。なお、アスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合は、上記の範囲内でも８５％以下が好ましく、さらには８０％以下が好ましい。
ここで、ＥＢＳＤ装置の解析ソフトＯＩＭにより解析したときのＣＩ値（信頼性指数）は、測定点の結晶パターンが明確ではない場合にその値が小さくなり、ＣＩ値が０．１以下ではその解析結果を信頼することが難しい。よって、本実施形態では、アスペクト比の評価においてＣＩ値が０．１以下である信頼性の低い測定点を除いた。
結晶粒径の長径をａ、短径をｂとしたとき、ｂ／ａで表されるアスペクト比は、材料の加工度を表す指標であり、アスペクト比が小さい結晶粒（すなわち、長径ａと短径ｂとの差が大きい結晶粒）の割合が高くなるほど加工度も高くなる。このアスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合を、Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎで、測定した結晶粒数全体の９０％以下に制御することによって、耐力を維持したまま、曲げ加工性を向上させることができる。一方、アスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合が、結晶粒数全体の９０％を超えると、高い加工ひずみの結晶が存在している割合が高くなり、曲げ加工性が損なわれる。
以上のことから、本実施形態では、アスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合が、Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎで、測定した結晶粒数全体の９０％以下となるように設定している。なお、アスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合は、上記の範囲内でも８５％以下が好ましく、さらには８０％以下が好ましい。
ここで、ＥＢＳＤ装置の解析ソフトＯＩＭにより解析したときのＣＩ値（信頼性指数）は、測定点の結晶パターンが明確ではない場合にその値が小さくなり、ＣＩ値が０．１以下ではその解析結果を信頼することが難しい。よって、本実施形態では、アスペクト比の評価においてＣＩ値が０．１以下である信頼性の低い測定点を除いた。
（小傾角粒界およびサブグレインバウンダリー）
小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーは加工時に導入された転位の密度が高い領域であるため、この小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合を８０％以下に制御することによって、耐力を維持したまま、さらに曲げ加工性を向上させることができる。なお、小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合は、上記の範囲内でも７５％以下が好ましく、さらには７０％以下が好ましい。
小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーは加工時に導入された転位の密度が高い領域であるため、この小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合を８０％以下に制御することによって、耐力を維持したまま、さらに曲げ加工性を向上させることができる。なお、小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合は、上記の範囲内でも７５％以下が好ましく、さらには７０％以下が好ましい。
次に、このような構成とされた本実施形態である電子・電気機器用銅合金の製造方法及び電子・電気機器用銅合金塑性加工材の製造方法について、図２に示すフロー図を参照して説明する。
（溶解・鋳造工程Ｓ０１）
まず、銅原料を溶解して得られた銅溶湯に、前述の元素を添加して成分調整を行い、銅合金溶湯を製出する。なお、Ｍｇの添加には、Ｍｇ単体やＣｕ−Ｍｇ母合金等を用いることができる。また、Ｍｇを含む原料を銅原料とともに溶解してもよい。また、本合金のリサイクル材およびスクラップ材を用いてもよい。
ここで、銅溶湯は、純度が９９．９９質量％以上とされたいわゆる４ＮＣｕとすることが好ましい。また、溶解工程では、Ｍｇの酸化を抑制するために、真空炉、あるいは、不活性ガス雰囲気または還元性雰囲気とされた雰囲気炉を用いることが好ましい。
そして、成分調整された銅合金溶湯を鋳型に注入して鋳塊を製出する。なお、量産を考慮した場合には、連続鋳造法または半連続鋳造法を用いることが好ましい。
まず、銅原料を溶解して得られた銅溶湯に、前述の元素を添加して成分調整を行い、銅合金溶湯を製出する。なお、Ｍｇの添加には、Ｍｇ単体やＣｕ−Ｍｇ母合金等を用いることができる。また、Ｍｇを含む原料を銅原料とともに溶解してもよい。また、本合金のリサイクル材およびスクラップ材を用いてもよい。
ここで、銅溶湯は、純度が９９．９９質量％以上とされたいわゆる４ＮＣｕとすることが好ましい。また、溶解工程では、Ｍｇの酸化を抑制するために、真空炉、あるいは、不活性ガス雰囲気または還元性雰囲気とされた雰囲気炉を用いることが好ましい。
そして、成分調整された銅合金溶湯を鋳型に注入して鋳塊を製出する。なお、量産を考慮した場合には、連続鋳造法または半連続鋳造法を用いることが好ましい。
（加熱工程Ｓ０２）
次に、得られた鋳塊の均質化および溶体化のために加熱処理を行う。鋳塊の内部には、凝固の過程においてＭｇが偏析で濃縮することにより発生したＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物等が存在することになる。そこで、これらの偏析および金属間化合物等を消失または低減させるために、鋳塊を４００℃以上９００℃以下にまで加熱する加熱処理を行うことで、鋳塊内において、Ｍｇを均質に拡散させたり、Ｍｇを母相中に固溶させたりするのである。なお、この加熱工程Ｓ０２は、非酸化性または還元性雰囲気中で実施することが好ましい。
ここで、加熱温度が４００℃未満では、溶体化が不完全となり、母相中にＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が多く残存するおそれがある。一方、加熱温度が９００℃を超えると、銅素材の一部が液相となり、組織や表面状態が不均一となるおそれがある。よって、加熱温度を４００℃以上９００℃以下の範囲に設定している。より好ましくは５００℃以上８５０℃以下、更に好ましくは５２０℃以上８００℃以下とする。
次に、得られた鋳塊の均質化および溶体化のために加熱処理を行う。鋳塊の内部には、凝固の過程においてＭｇが偏析で濃縮することにより発生したＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物等が存在することになる。そこで、これらの偏析および金属間化合物等を消失または低減させるために、鋳塊を４００℃以上９００℃以下にまで加熱する加熱処理を行うことで、鋳塊内において、Ｍｇを均質に拡散させたり、Ｍｇを母相中に固溶させたりするのである。なお、この加熱工程Ｓ０２は、非酸化性または還元性雰囲気中で実施することが好ましい。
ここで、加熱温度が４００℃未満では、溶体化が不完全となり、母相中にＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が多く残存するおそれがある。一方、加熱温度が９００℃を超えると、銅素材の一部が液相となり、組織や表面状態が不均一となるおそれがある。よって、加熱温度を４００℃以上９００℃以下の範囲に設定している。より好ましくは５００℃以上８５０℃以下、更に好ましくは５２０℃以上８００℃以下とする。
（熱間加工工程Ｓ０３）
そして、加熱工程Ｓ０２において４００℃以上９００℃以下にまで加熱された銅素材を、その温度をスタート温度として、熱間加工する。これにより、組織の均一化及び粗加工の効率化を図ることが可能となる。
この熱間加工工程Ｓ０３においては、加工後の冷却を、２００℃以下の温度にまで、６０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度となるように設定することが好ましい。これにより、母相中に固溶したＭｇが、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物として析出することを抑制し、銅素材をＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体とすることができる。なお、熱間加工の加工方法に特に限定はなく、例えば最終形態が板や条の場合には圧延、線や棒の場合には線引きや押出や溝圧延等、バルク形状の場合には鍛造やプレス、を採用することができる。
そして、加熱工程Ｓ０２において４００℃以上９００℃以下にまで加熱された銅素材を、その温度をスタート温度として、熱間加工する。これにより、組織の均一化及び粗加工の効率化を図ることが可能となる。
この熱間加工工程Ｓ０３においては、加工後の冷却を、２００℃以下の温度にまで、６０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度となるように設定することが好ましい。これにより、母相中に固溶したＭｇが、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物として析出することを抑制し、銅素材をＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体とすることができる。なお、熱間加工の加工方法に特に限定はなく、例えば最終形態が板や条の場合には圧延、線や棒の場合には線引きや押出や溝圧延等、バルク形状の場合には鍛造やプレス、を採用することができる。
（中間加工工程Ｓ０４）
熱間加工工程Ｓ０３を経た銅素材を必要に応じて切断するとともに、表面に生成された酸化膜等を除去するために必要に応じて表面研削を行う。そして、所定の形状へと塑性加工を行う。
なお、この中間加工工程Ｓ０４における温度条件は特に限定はないが、冷間または温間加工となる−２００℃から２００℃の範囲内とすることが好ましい。また、加工率は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、最終形状を得るまでの中間熱処理工程Ｓ０５の回数を減らすためには、２０％以上とすることが好ましい。また、加工率を３０％以上とすることがより好ましい。塑性加工方法は特に限定されないが、例えば最終形態が板や条の場合には圧延、線や棒の場合には線引きや押出や溝圧延等、バルク形状の場合には鍛造やプレス、を採用することができる。さらに、溶体化の徹底のために、Ｓ０２〜Ｓ０４を繰り返しても良い。
熱間加工工程Ｓ０３を経た銅素材を必要に応じて切断するとともに、表面に生成された酸化膜等を除去するために必要に応じて表面研削を行う。そして、所定の形状へと塑性加工を行う。
なお、この中間加工工程Ｓ０４における温度条件は特に限定はないが、冷間または温間加工となる−２００℃から２００℃の範囲内とすることが好ましい。また、加工率は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、最終形状を得るまでの中間熱処理工程Ｓ０５の回数を減らすためには、２０％以上とすることが好ましい。また、加工率を３０％以上とすることがより好ましい。塑性加工方法は特に限定されないが、例えば最終形態が板や条の場合には圧延、線や棒の場合には線引きや押出や溝圧延等、バルク形状の場合には鍛造やプレス、を採用することができる。さらに、溶体化の徹底のために、Ｓ０２〜Ｓ０４を繰り返しても良い。
（中間熱処理工程Ｓ０５）
中間加工工程Ｓ０４後に、溶体化の徹底、再結晶組織化または加工性向上のための軟化を目的として熱処理を実施する。
熱処理の方法は特に限定はないが、好ましくは４００℃以上９００℃以下の条件で、非酸化雰囲気または還元性雰囲気中で熱処理を行う。より好ましくは４００℃以上８５０℃以下、さらに好ましくは４２０℃以上８００℃以下とする。
なお、中間加工工程Ｓ０４及び中間熱処理工程Ｓ０５は、繰り返し実施してもよい。
中間加工工程Ｓ０４後に、溶体化の徹底、再結晶組織化または加工性向上のための軟化を目的として熱処理を実施する。
熱処理の方法は特に限定はないが、好ましくは４００℃以上９００℃以下の条件で、非酸化雰囲気または還元性雰囲気中で熱処理を行う。より好ましくは４００℃以上８５０℃以下、さらに好ましくは４２０℃以上８００℃以下とする。
なお、中間加工工程Ｓ０４及び中間熱処理工程Ｓ０５は、繰り返し実施してもよい。
ここで、中間熱処理工程Ｓ０５においては、４００℃以上９００℃以下にまで加熱された銅素材を、２００℃以下の温度にまで、６０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で冷却することが好ましい。このように急冷することによって、母相中に固溶したＭｇがＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物として析出することが抑制されることになり、銅素材をＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体とすることができる。
（仕上加工工程Ｓ０６）
中間熱処理工程Ｓ０５後の銅素材を所定の形状に仕上加工を行う。なお、この仕上加工工程Ｓ０６における温度条件は特に限定はないが、常温で行うことが好ましい。また、加工率は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、加工硬化によって強度を向上させるためには、２０％以上とすることが好ましい。また。さらなる強度の向上を図る場合には、加工率を３０％以上とすることがより好ましい。ここで、加工方法に特に限定はなく、例えば最終形態が板や条の場合には圧延、線や棒の場合には線引きや押出や溝圧延等、バルク形状の場合には鍛造やプレス、を採用することができる。
中間熱処理工程Ｓ０５後の銅素材を所定の形状に仕上加工を行う。なお、この仕上加工工程Ｓ０６における温度条件は特に限定はないが、常温で行うことが好ましい。また、加工率は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、加工硬化によって強度を向上させるためには、２０％以上とすることが好ましい。また。さらなる強度の向上を図る場合には、加工率を３０％以上とすることがより好ましい。ここで、加工方法に特に限定はなく、例えば最終形態が板や条の場合には圧延、線や棒の場合には線引きや押出や溝圧延等、バルク形状の場合には鍛造やプレス、を採用することができる。
（仕上熱処理工程Ｓ０７）
次に、仕上加工工程Ｓ０６によって得られた塑性加工材に対して、仕上熱処理を実施する。
熱処理温度は、１００℃以上８００℃以下の範囲内とすることが好ましい。なお、この仕上熱処理工程Ｓ０７においては、溶体化されたＭｇが析出しないように、熱処理条件（温度、時間、冷却速度）を設定する必要がある。例えば１００℃では１分〜２４時間程度、８００℃では１秒〜５秒程度とすることが好ましい。この熱処理は、非酸化雰囲気または還元性雰囲気中で行うことが好ましい。
次に、仕上加工工程Ｓ０６によって得られた塑性加工材に対して、仕上熱処理を実施する。
熱処理温度は、１００℃以上８００℃以下の範囲内とすることが好ましい。なお、この仕上熱処理工程Ｓ０７においては、溶体化されたＭｇが析出しないように、熱処理条件（温度、時間、冷却速度）を設定する必要がある。例えば１００℃では１分〜２４時間程度、８００℃では１秒〜５秒程度とすることが好ましい。この熱処理は、非酸化雰囲気または還元性雰囲気中で行うことが好ましい。
また、冷却方法は、水焼入など、加熱された前記銅素材を、６０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で、１００℃以下にまで冷却することが好ましい。このように急冷することにより、母相中に固溶したＭｇがＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物として析出することが抑制されることになり、銅素材をＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体とすることができる。
さらに、上述の仕上加工工程Ｓ０６と仕上熱処理工程Ｓ０７とを、繰り返し実施してもよい。
さらに、上述の仕上加工工程Ｓ０６と仕上熱処理工程Ｓ０７とを、繰り返し実施してもよい。
このようにして、本実施形態である電子・電気機器用銅合金及び電子・電気機器用銅合金塑性加工材が製出されることになる。
また、本実施形態である電子・電気機器用部品及び端子は、上述の電子・電気機器用銅合金塑性加工材に対して、打ち抜き加工、曲げ加工等を施すことによって製造される。
また、本実施形態である電子・電気機器用部品及び端子は、上述の電子・電気機器用銅合金塑性加工材に対して、打ち抜き加工、曲げ加工等を施すことによって製造される。
以上のような構成とされた本実施形態である電子・電気機器用銅合金によれば、ＥＢＳＤ法により１０００μｍ２以上の測定面積を測定間隔０．１μｍステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭにより解析されたＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析したとき、結晶粒径（双晶を含む）の長径ａと短径ｂで表されるアスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合が、Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎで、測定した結晶粒数全体の９０％以下とされているので、高い加工ひずみの結晶粒が存在する割合が少なく、耐力を維持したまま曲げ加工性を向上させることができ、耐力−曲げバランスを著しく向上させることが可能となる。
また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、ＥＢＳＤ法により１０００μｍ２以上の測定面積を測定間隔０．１μｍステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭにより解析したときの隣接する測定間の方位差が１５°を超える測定点間を大傾角粒界とし、方位差が２°以上１５°以下となる測定点間を小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーとしたとき、測定した全粒界における小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合がＰａｒｔｉｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎで８０％以下とされているので、加工時に導入された転位の密度が高い領域である小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合が少なく、再結晶組織を維持させることができ、さらに曲げ加工性を向上させることが可能となる。
また、本実施形態の電子・電気機器用銅合金においては、走査型電子顕微鏡観察において、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の平均個数が、１個／μｍ２以下とされるとともに、導電率σ（％ＩＡＣＳ）が、Ｍｇの含有量をＡ原子％としたときに、
σ≦１．７２４１／（−０．０３４７×Ａ２＋０．６５６９×Ａ＋１．７）×１００の範囲内とされており、Ｍｇが母相中に過飽和に固溶したＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体とされている。
このため、母相中には、割れの起点となる粗大なＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が多く分散されておらず、曲げ加工性が向上することになる。よって、複雑な形状のコネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品等を成形することが可能となる。さらに、Ｍｇを過飽和に固溶させていることから、加工硬化によって強度を向上させることが可能となる。
σ≦１．７２４１／（−０．０３４７×Ａ２＋０．６５６９×Ａ＋１．７）×１００の範囲内とされており、Ｍｇが母相中に過飽和に固溶したＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体とされている。
このため、母相中には、割れの起点となる粗大なＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物が多く分散されておらず、曲げ加工性が向上することになる。よって、複雑な形状のコネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品等を成形することが可能となる。さらに、Ｍｇを過飽和に固溶させていることから、加工硬化によって強度を向上させることが可能となる。
ここで、本実施形態では、上述の組成とされた銅素材を４００℃以上９００℃以下の温度にまで加熱するとともに、加熱された銅素材を６０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で、２００℃以下にまで冷却する加熱工程Ｓ０２及び熱間加工工程Ｓ０３、中間熱処理工程Ｓ０５と、銅素材を塑性加工する中間加工工程Ｓ０４及び仕上加工工程Ｓ０６と、を有する製造方法によって製造されているので、電子・電気機器用銅合金を、上述のように、Ｍｇが母相中に過飽和に固溶したＣｕ−Ｍｇ過飽和固溶体とすることができる。
さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、０．２％耐力が４００ＭＰａ以上とされているので、耐力―曲げバランスに優れており、特に高強度が要求される電子・電気機器用部品に適用することができる。
また、本実施形態である電子・電気機器用部品及び端子は、上述の電子・電気機器用銅合金塑性加工材を用いて製造されているので、耐力が高く、かつ、曲げ加工性に優れており、複雑な形状であっても割れ等がなく、信頼性が向上することになる。
また、本実施形態である電子・電気機器用部品及び端子は、上述の電子・電気機器用銅合金塑性加工材を用いて製造されているので、耐力が高く、かつ、曲げ加工性に優れており、複雑な形状であっても割れ等がなく、信頼性が向上することになる。
以上、本発明の実施形態である電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金塑性加工材、電子・電気機器用部品及び端子について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の実施形態では、電子・電気機器用銅合金の製造方法及び電子・電気機器用銅合金塑性加工材の製造方法の一例について説明したが、製造方法は本実施形態に限定されることはなく、既存の製造方法を適宜選択して製造してもよい。
例えば、上述の実施形態では、電子・電気機器用銅合金の製造方法及び電子・電気機器用銅合金塑性加工材の製造方法の一例について説明したが、製造方法は本実施形態に限定されることはなく、既存の製造方法を適宜選択して製造してもよい。
また、本実施形態では、Ｃｕ−Ｍｇの２元系合金を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｐのうち１種または２種以上を合計で０．０１原子％以上３．０原子％以下の範囲内で含んでいてもよい。
Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｐといった元素は、Ｃｕ−Ｍｇ合金の強度等の特性を向上させる元素であることから、要求特性に応じて適宜添加することが好ましい。ここで、添加量の合計を０．０１原子％以上としているので、Ｃｕ−Ｍｇ合金の強度を確実に向上させることができる。一方、添加量の合計を３．０原子％以下としているので、導電率を確保することができる。
なお、上述の元素を含有する場合には、実施形態で説明した導電率の規定は適用されないが、析出物の分布状態からＣｕ−Ｍｇの過飽和固溶体であることを確認することができる。
Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｐといった元素は、Ｃｕ−Ｍｇ合金の強度等の特性を向上させる元素であることから、要求特性に応じて適宜添加することが好ましい。ここで、添加量の合計を０．０１原子％以上としているので、Ｃｕ−Ｍｇ合金の強度を確実に向上させることができる。一方、添加量の合計を３．０原子％以下としているので、導電率を確保することができる。
なお、上述の元素を含有する場合には、実施形態で説明した導電率の規定は適用されないが、析出物の分布状態からＣｕ−Ｍｇの過飽和固溶体であることを確認することができる。
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
純度９９．９９質量％以上の無酸素銅（ＡＳＴＭ Ｂ１５２ Ｃ１０１００）からなる銅原料を準備し、これを高純度グラファイト坩堝内に装入して、Ａｒガス雰囲気とされた雰囲気炉内において高周波溶解した。得られた銅溶湯内に、各種添加元素を添加して表１に示す成分組成に調製し、カーボン鋳型に注湯して鋳塊を製出した。なお、鋳塊の大きさは、厚さ約１５０ｍｍ×幅約３５０ｍｍ×長さ約２０００ｍｍとした。
純度９９．９９質量％以上の無酸素銅（ＡＳＴＭ Ｂ１５２ Ｃ１０１００）からなる銅原料を準備し、これを高純度グラファイト坩堝内に装入して、Ａｒガス雰囲気とされた雰囲気炉内において高周波溶解した。得られた銅溶湯内に、各種添加元素を添加して表１に示す成分組成に調製し、カーボン鋳型に注湯して鋳塊を製出した。なお、鋳塊の大きさは、厚さ約１５０ｍｍ×幅約３５０ｍｍ×長さ約２０００ｍｍとした。
得られた鋳塊から鋳肌近傍を１０ｍｍ以上面削し、１００ｍｍ×２００ｍｍ×１００ｍｍのブロックを切り出した。
このブロックを、Ａｒガス雰囲気中において、表１に記載の温度条件で４時間の加熱を行う加熱工程を実施した。
このブロックを、Ａｒガス雰囲気中において、表１に記載の温度条件で４時間の加熱を行う加熱工程を実施した。
次に、加熱工程において所定の温度にまで加熱されたブロックに対して熱間鍛造を行った後に水焼入れを行い、厚さ１０ｍｍ×幅２００ｍｍの熱間鍛造体を得た。
この熱間鍛造体を切断するとともに、酸化被膜を除去するために表面研削を実施した。その後、常温で、表１に記載された圧延率で中間圧延を実施した。
そして、得られた条材に対して、表１に記載された条件でソルトバスにて中間熱処理を実施した。その後、水焼入れを実施した。
この熱間鍛造体を切断するとともに、酸化被膜を除去するために表面研削を実施した。その後、常温で、表１に記載された圧延率で中間圧延を実施した。
そして、得られた条材に対して、表１に記載された条件でソルトバスにて中間熱処理を実施した。その後、水焼入れを実施した。
次に、表１に示す圧延率で仕上圧延を実施し、厚さ０．２５ｍｍ、幅約２００ｍｍの条材を製出した。
そして、仕上圧延後に、表１に示す条件で、Ａｒ雰囲気中で仕上熱処理を実施し、その後、水焼入れを行い、特性評価用条材を作成した。
そして、仕上圧延後に、表１に示す条件で、Ａｒ雰囲気中で仕上熱処理を実施し、その後、水焼入れを行い、特性評価用条材を作成した。
（加工性評価）
加工性の評価として、前述の中間圧延及び仕上圧延時における耳割れの有無を観察した。目視で耳割れが全くあるいはほとんど認められなかったものを◎、長さ１ｍｍ未満の小さな耳割れが発生したものを○、長さ１ｍｍ以上３ｍｍ未満の耳割れが発生したものを△、長さ３ｍｍ以上の大きな耳割れが発生したものを×、耳割れに起因して圧延途中で破断したものを××とした。
なお、耳割れの長さとは、圧延材の幅方向端部から幅方向中央部に向かう耳割れの長さのことである。
加工性の評価として、前述の中間圧延及び仕上圧延時における耳割れの有無を観察した。目視で耳割れが全くあるいはほとんど認められなかったものを◎、長さ１ｍｍ未満の小さな耳割れが発生したものを○、長さ１ｍｍ以上３ｍｍ未満の耳割れが発生したものを△、長さ３ｍｍ以上の大きな耳割れが発生したものを×、耳割れに起因して圧延途中で破断したものを××とした。
なお、耳割れの長さとは、圧延材の幅方向端部から幅方向中央部に向かう耳割れの長さのことである。
（析出物観察）
各試料の圧延面に対して、鏡面研磨、イオンエッチングを行った。ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の析出状態を確認するため、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出型走査電子顕微鏡）を用い、1万倍の視野（約１２０μｍ２／視野）で観察を行った。
次に、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の密度（個／μｍ２）を調査するために、金属間化合物の析出状態が特異ではない１万倍の視野（約１２０μｍ２／視野）を選び、その領域で、５万倍で連続した１０視野（約４．８μｍ２／視野）の撮影を行った。金属間化合物の粒径については、金属間化合物の長径（途中で粒界に接しない条件で粒内に最も長く引ける直線の長さ）と短径（長径と直角に交わる方向で、途中で粒界に接しない条件で最も長く引ける直線の長さ）の平均値とした。そして、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の密度（個／μｍ２）を求めた。
各試料の圧延面に対して、鏡面研磨、イオンエッチングを行った。ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の析出状態を確認するため、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出型走査電子顕微鏡）を用い、1万倍の視野（約１２０μｍ２／視野）で観察を行った。
次に、ＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の密度（個／μｍ２）を調査するために、金属間化合物の析出状態が特異ではない１万倍の視野（約１２０μｍ２／視野）を選び、その領域で、５万倍で連続した１０視野（約４．８μｍ２／視野）の撮影を行った。金属間化合物の粒径については、金属間化合物の長径（途中で粒界に接しない条件で粒内に最も長く引ける直線の長さ）と短径（長径と直角に交わる方向で、途中で粒界に接しない条件で最も長く引ける直線の長さ）の平均値とした。そして、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の密度（個／μｍ２）を求めた。
（アスペクト比）
特性評価用条材の圧延方向に対して垂直な面、すなわちＲＤ（ｒｏｌｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）面に対し、耐水研磨紙、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨を行った後、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を行った。そして、ＥＢＳＤ測定装置（ＦＥＩ社製Ｑｕａｎｔａ ＦＥＧ ４５０，ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製（現 ＡＭＥＴＥＫ社） ＯＩＭ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）と、解析ソフト（ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製（現 ＡＭＥＴＥＫ社）ＯＩＭ Ｄａｔａ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｖｅｒ．５．３）によって、電子線の加速電圧２０ｋV、測定間隔０．１μｍステップで１０００μｍ２以上の測定面積で、ＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて各結晶粒（双晶を含む）の方位差の解析を行い、隣接する測定点間の方位差が１５°以上となる測定点間を粒界として、各結晶粒の結晶粒径の長径をａ、短径をｂとしたとき、ｂ／ａであらわされるアスペクト比を測定した。また、アスペクト比の測定ではＥＢＳＤ上のＧｒａｉｎ Ｓｉｚｅとして、Ｇｒａｉｎ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ Ａｎｇｌｅを５°、Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｇｒａｉｎ Ｓｉｚｅを２ピクセルとして測定した。
特性評価用条材の圧延方向に対して垂直な面、すなわちＲＤ（ｒｏｌｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）面に対し、耐水研磨紙、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨を行った後、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を行った。そして、ＥＢＳＤ測定装置（ＦＥＩ社製Ｑｕａｎｔａ ＦＥＧ ４５０，ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製（現 ＡＭＥＴＥＫ社） ＯＩＭ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）と、解析ソフト（ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製（現 ＡＭＥＴＥＫ社）ＯＩＭ Ｄａｔａ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｖｅｒ．５．３）によって、電子線の加速電圧２０ｋV、測定間隔０．１μｍステップで１０００μｍ２以上の測定面積で、ＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて各結晶粒（双晶を含む）の方位差の解析を行い、隣接する測定点間の方位差が１５°以上となる測定点間を粒界として、各結晶粒の結晶粒径の長径をａ、短径をｂとしたとき、ｂ／ａであらわされるアスペクト比を測定した。また、アスペクト比の測定ではＥＢＳＤ上のＧｒａｉｎ Ｓｉｚｅとして、Ｇｒａｉｎ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ Ａｎｇｌｅを５°、Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｇｒａｉｎ Ｓｉｚｅを２ピクセルとして測定した。
（小傾角粒界、サブグレインバウンダリー）
特性評価用条材の圧延方向に対して垂直な面、すなわちＲＤ（ｒｏｌｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）面に対し、耐水研磨紙、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨を行った後、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を行った。そして、ＥＢＳＤ測定装置（ＦＥＩ社製Ｑｕａｎｔａ ＦＥＧ ４５０，ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製（現 ＡＭＥＴＥＫ社） ＯＩＭ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）と、解析ソフト（ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製（現 ＡＭＥＴＥＫ社）ＯＩＭ Ｄａｔａ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｖｅｒ．５．３）によって、電子線の加速電圧２０ｋV、測定間隔０．１μｍステップで１０００μｍ２以上の測定面積で、ＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて、各結晶粒の方位差の解析を行ない、隣接する測定点間の方位差が１５°以上となる測定点間を大傾角粒界とし、２°以上１５°以下を小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーとして、測定した全粒界における小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合を、Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ Ｆｒａｃｔｉｏｎにより算出した。
なお、この小傾角粒界、サブグレインバウンダリーの測定は、実際には、前述の（アスペクト比）の測定と兼ねて行った。
特性評価用条材の圧延方向に対して垂直な面、すなわちＲＤ（ｒｏｌｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）面に対し、耐水研磨紙、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨を行った後、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を行った。そして、ＥＢＳＤ測定装置（ＦＥＩ社製Ｑｕａｎｔａ ＦＥＧ ４５０，ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製（現 ＡＭＥＴＥＫ社） ＯＩＭ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）と、解析ソフト（ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製（現 ＡＭＥＴＥＫ社）ＯＩＭ Ｄａｔａ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｖｅｒ．５．３）によって、電子線の加速電圧２０ｋV、測定間隔０．１μｍステップで１０００μｍ２以上の測定面積で、ＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて、各結晶粒の方位差の解析を行ない、隣接する測定点間の方位差が１５°以上となる測定点間を大傾角粒界とし、２°以上１５°以下を小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーとして、測定した全粒界における小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合を、Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ Ｆｒａｃｔｉｏｎにより算出した。
なお、この小傾角粒界、サブグレインバウンダリーの測定は、実際には、前述の（アスペクト比）の測定と兼ねて行った。
（機械的特性）
特性評価用条材からＪＩＳ Ｚ ２２０１に規定される１３Ｂ号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１のオフセット法により、０．２％耐力を測定した。なお、試験片は、圧延方向に垂直な方向で採取した。
特性評価用条材からＪＩＳ Ｚ ２２０１に規定される１３Ｂ号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１のオフセット法により、０．２％耐力を測定した。なお、試験片は、圧延方向に垂直な方向で採取した。
（導電率）
特性評価用条材から幅１０ｍｍ×長さ１５０ｍｍの試験片を採取し、４端子法によって電気抵抗を求めた。また、マイクロメータを用いて試験片の寸法測定を行い、試験片の体積を算出した。そして、測定した電気抵抗値と体積とから、導電率を算出した。なお、試験片は、その長手方向が特性評価用条材の圧延方向に対して垂直になるように採取した。
特性評価用条材から幅１０ｍｍ×長さ１５０ｍｍの試験片を採取し、４端子法によって電気抵抗を求めた。また、マイクロメータを用いて試験片の寸法測定を行い、試験片の体積を算出した。そして、測定した電気抵抗値と体積とから、導電率を算出した。なお、試験片は、その長手方向が特性評価用条材の圧延方向に対して垂直になるように採取した。
（曲げ加工性）
日本伸銅協会技術標準ＪＣＢＡ−Ｔ３０７：２００７の４試験方法に準拠して曲げ加工を行った。
圧延方向と試験片の長手方向が垂直になるように、特性評価用条材から幅１０ｍｍ×長さ３０ｍｍの試験片を複数採取し、曲げ角度が９０度、曲げ半径０．２５ｍｍのＷ型の治具を用い、Ｗ曲げ試験を行った。
そして、曲げ部の外周部を目視で確認し割れが観察された場合は×、破断や微細な割れを確認できない場合を○として判定を行った。
日本伸銅協会技術標準ＪＣＢＡ−Ｔ３０７：２００７の４試験方法に準拠して曲げ加工を行った。
圧延方向と試験片の長手方向が垂直になるように、特性評価用条材から幅１０ｍｍ×長さ３０ｍｍの試験片を複数採取し、曲げ角度が９０度、曲げ半径０．２５ｍｍのＷ型の治具を用い、Ｗ曲げ試験を行った。
そして、曲げ部の外周部を目視で確認し割れが観察された場合は×、破断や微細な割れを確認できない場合を○として判定を行った。
条件、評価結果について、表１、２に示す。
Ｍｇの含有量が本発明の範囲よりも低い比較例１においては、０．２％耐力が５１８ＭＰａと低かった。
Ｍｇの含有量が本発明の範囲よりも高い比較例２においては、中間圧延時に大きな耳割れが発生し、その後の特性評価を実施することが不可能であった。
また、アスペクト比が０．３以下の割合、小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合が本発明の範囲よりも高い比較例３，４においては、曲げ加工性に劣ることが確認された。
Ｍｇの含有量が本発明の範囲よりも高い比較例２においては、中間圧延時に大きな耳割れが発生し、その後の特性評価を実施することが不可能であった。
また、アスペクト比が０．３以下の割合、小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合が本発明の範囲よりも高い比較例３，４においては、曲げ加工性に劣ることが確認された。
これに対して、アスペクト比が０．３以下の割合、小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーの割合が本発明の範囲内とされた本発明例１−１３においては、０．２％耐力が高く、かつ、曲げ加工性も良好であり、耐力―曲げバランスに優れていた。
以上のことから、本発明例によれば、優れた曲げ加工性を有し、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品に適した電子・電気機器用銅合金を提供することができることが確認された。
Claims (8)
- Ｍｇを３．３原子％以上６．９原子％以下の範囲で含み、残部がＣｕ及び不可避不純物とされ、
ＥＢＳＤ法により１０００μｍ２以上の測定面積を測定間隔０．１μｍステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭ（登録商標）ｖｅｒ．５．３により解析された信頼性指数ＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析したとき、隣接する測定点間の方位差が１５°以上の測定点間を粒界としたときの結晶粒の結晶粒径（双晶を含む）の長径ａと短径ｂで表されるアスペクト比ｂ／ａが０．３以下となる結晶粒数の割合が、Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎで測定した結晶粒数全体の９０％以下とされていることを特徴とする電子・電気機器用銅合金。 - ＥＢＳＤ法により１０００μｍ２以上の測定面積を測定間隔０．１μｍステップで測定して、データ解析ソフトＯＩＭ（登録商標）ｖｅｒ．５．３により解析された信頼性指数ＣＩ値が０．１以下である測定点を除いて解析したとき、隣接する測定点間の方位差が１５°を超える測定点間を大傾角粒界とし、前記方位差が２°以上１５°以下となる測定点間を小傾角粒界およびサブグレインバウンダリーとしたとき、測定した全粒界における前記小傾角粒界および前記サブグレインバウンダリーの割合がＰａｒｔｉｔｉｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎで８０％以下とされていることを特徴とする請求項１に記載の電子・電気機器用銅合金。
- 走査型電子顕微鏡観察において、粒径０．１μｍ以上のＣｕとＭｇを主成分とする金属間化合物の平均個数が、１個／μｍ２以下とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子・電気機器用銅合金。
- 導電率σ（％ＩＡＣＳ）が、Ｍｇの含有量をＡ原子％としたときに、
σ≦１．７２４１／（−０．０３４７×Ａ２＋０．６５６９×Ａ＋１．７）×１００の範囲内とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金。 - さらに、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｐのうち１種または２種以上を合計で０．０１原子％以上０．４原子％以下の範囲内で含んでいることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金。
- ０．２％耐力が４００ＭＰａ以上の機械的特性を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金。
- 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とする電子・電気機器用部品。
- 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とする端子。
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