JP6296727B2

JP6296727B2 - 導電性及び曲げたわみ係数に優れる銅合金板

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Publication number: JP6296727B2
Application number: JP2013182194A
Authority: JP
Inventors: 波多野　隆紹; 隆紹波多野
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: JP2015048517A

Description

本発明は銅合金板及び通電用又は放熱用電子部品に関し、特に、電機・電子機器、自動車等に搭載される端子、コネクタ、リレー、スイッチ、ソケット、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電子部品の素材として使用される銅合金板、及び該銅合金板を用いた電子部品に関する。中でも、電気自動車、ハイブリッド自動車等で用いられる大電流用コネクタや端子等の大電流用電子部品の用途、又はスマートフォンやタブレットＰＣで用いられる液晶フレーム等の放熱用電子部品の用途に好適な銅合金板及び該銅合金板を用いた電子部品に関するものである。

電機・電子機器、自動車等には、端子、コネクタ、スイッチ、ソケット、リレー、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電気又は熱を伝えるための部品が組み込まれており、これら部品には銅合金が用いられている。ここで、電気伝導性と熱伝導性は比例関係にある。

近年、電子部品の小型化に伴い、曲げたわみ係数を高めることが求められている。コネクタ等が小型化すると、板ばねの変位を大きくとることが難しくなる。このため、小さな変位で高い接触力を得ることが必要になり、より高い曲げたわみ係数が求められるのである。

また、曲げたわみ係数が高いと曲げ加工の際のスプリングバックが小さくなり、プレス成形加工が容易になる。厚肉材が使用される大電流コネクタ等では、特にこのメリットは大きい。

さらに、スマートフォンやタブレットＰＣの液晶には、液晶フレームと呼ばれる放熱部品が用いられているが、このような放熱用途の銅合金板においても、より高い曲げたわみ係数が求められる。曲げたわみ係数を高めると外力が加わった際の放熱板の変形が軽減され、放熱板周りに配置される液晶部品、ＩＣチップ等に対する保護性が改善されるためである。

ここで、コネクタ等の板ばね部は、通常、その長手方向が圧延方向と直交する方向（曲げ変形の際の曲げ軸が圧延方向と平行）に採取される。以下、この方向を板幅方向（ＴＤ）と称する。したがって、曲げたわみ係数の上昇は、ＴＤにおいて特に重要である。

一方、電子部品の小型化に伴い、通電部における銅合金の断面積が小さくなる傾向にある。断面積が小さくなると、通電した際の銅合金からの発熱が増大する。また、成長著しい電気自動車やハイブリッド電気自動車で用いられる電子部品には、バッテリー部のコネクタ等の著しく高い電流が流される部品があり、通電時の銅合金の発熱が問題になっている。発熱が過大になると、銅合金は高温環境に晒されることになる。

コネクタ等の電気接点では、銅合金板にたわみが与えられ、このたわみで発生する応力により、接点での接触力を得ている。たわみを与えた銅合金板を高温下に長時間保持すると、応力緩和現象により、応力すなわち接触力が低下し、接触電気抵抗の増大を招く。この問題に対処するため銅合金には、発熱量が減ずるよう導電性により優れることが求められ、また発熱しても接触力が低下しないよう応力緩和特性により優れることも求められている。同様に放熱用途の銅合金板においても、外力による放熱板のクリープ変形を抑制する点から、応力緩和特性に優れることが望まれている。

例えば、特許文献１では、銅合金板の（１１１）面の法線がＴＤと成す角度が２０度以下である結晶の面積率を５０％超に調整することにより、ＴＤの曲げたわみ係数を改善している。

特開２０１２−１８０５９３号公報

しかしながら、従来の銅合金は、高い導電率と強度を有するものの、そのＴＤの曲げたわみ係数は大電流を流す部品の用途又は大熱量を放散する部品の用途として満足できるレベルではなかった。また、従来の銅合金は比較的良好な応力緩和特性を有するものの、その応力緩和特性のレベルは大電流を流す部品の用途又は大熱量を放散する部品の用途として必ずしも十分とはいえなかった。

例えば、特許文献１の実施例によれば、曲げたわみ係数を改善した銅合金板の応力緩和特性は必ずしも良好とはいえない。また、特許文献１では、曲げたわみ係数を改善するために通常の熱間圧延の後に第二種高温圧延と称する特殊な工程を付加しており、これは製造コストの著しい増大を招く。

そこで、本発明は、高強度、高導電性、高い曲げたわみ係数および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金板及び大電流用途又は放熱用途に好適な電子部品を提供することを目的とする。

本発明者は鋭意検討を重ねた結果、銅合金板の圧延面に配向する結晶粒の方位がＴＤの曲げたわみ係数に影響を及ぼすことを見出した。具体的には、該曲げたわみ係数を高めるためには、圧延面において（１１１）面および（２２０）面を増やすことが有効であり、逆に（２００）面の増加は有害であった。

本発明に係る銅合金板は一実施態様において、ＡｇおよびＰの一種以上を合計で０．００５〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、８０〜１０２％ＩＡＣＳの導電率および３００ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたものである。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）

本発明に係る銅合金板は別の一実施態様において、Ｃｒを０．２１〜０．５質量％、Ｓｎを０．１〜０．５質量％、Ｚｎを０．１〜０．５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、７０〜９０％ＩＡＣＳの導電率および３００ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたものである。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、Ｆｅを１〜３質量％、Ｐを０．０１〜０．２質量％、Ｚｎを０．０５〜０．５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、６０〜８０％ＩＡＣＳの導電率および３００ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたものである。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、Ｎｉを０．５〜３質量％、Ｓｎを０．２〜２質量％、Ｐを０．０２〜０．２質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、３０〜６０％ＩＡＣＳの導電率および３００ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたものである。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、Ｍｇを０．２〜１質量％、Ｐを０．００１〜０．１質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、５０〜７０％ＩＡＣＳの導電率および３００ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたものである。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、Ｚｎを１〜１５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、ＳｉおよびＳｎのうちの一種以上を合計で０〜０．５質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、３０〜７０％ＩＡＣＳの導電率および３００ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたものである。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、Ｎｉを０．６２〜０．７３質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、Ｆｅを０．０１〜０．３質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、５０〜９０％ＩＡＣＳの導電率および６４２〜７２３ＭＰａの引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたものである。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、板幅方向の曲げたわみ係数が１１５ＧＰａ以上である。

本発明に係る銅合金板は更に別の一実施態様において、板幅方向の曲げたわみ係数が１１５ＧＰａ以上、１５０℃で１０００時間保持後の板幅方向の応力緩和率が５０％以下である。

本発明は別の一側面において、上記銅合金板を用いた大電流用電子部品である。

本発明は更に別の一側面において、上記銅合金板を用いた放熱用電子部品である。

本発明によれば、高強度、高導電性、高い曲げたわみ係数および優れた応力緩和特性を兼ね備えた銅合金板及び大電流用途又は放熱用途に好適な電子部品を提供することが可能である。この銅合金板は、端子、コネクタ、スイッチ、ソケット、リレー、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電子部品の素材として好適に使用することができ、特に大電流を通電する電子部品の素材又は大熱量を放散する電子部品の素材として有用である。

熱伸縮率測定用の試験片を説明する図である。応力緩和率の測定原理を説明する図である。応力緩和率の測定原理を説明する図である。

以下、本発明について説明する。
（目標特性）
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、３０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有し、且つ３００ＭＰａ以上の引張強さを有する。導電率が３０％ＩＡＣＳ以上であれば、通電時の発熱量が抑制される。また、引張強さが３００ＭＰａ以上であれば、大電流を通電する部品の素材又は大熱量を放散する部品の素材として必要な強度を有しているといえる。

本発明の実施の形態に係る銅合金板のＴＤの曲げたわみ係数は１１５ＧＰａ以上、より好ましくは１２０ＧＰａ以上である。ばねたわみ係数とは、片持ち梁に弾性限界を超えない範囲で荷重をかけ、その時のたわみ量から算出される値である。弾性係数の指標としては引張試験により求めるヤング率もあるが、ばねたわみ係数の方がコネクタ等の板ばね接点における接触力とより良好な相関を示す。銅合金板の曲げたわみ係数を１１５ＧＰａ以上に調整することで、コネクタ等に加工した後に明らかに接触力が向上し、また、放熱板等に加工した後に外力に対して明らかに弾性変形しにくくなる。

本発明の実施の形態に係る銅合金板の応力緩和特性については、ＴＤに０．２％耐力の８０％の応力を付加し１５０℃で１０００時間保持した時の応力緩和率（以下、単に応力緩和率と記す）が５０％以下であり、好ましくは４０％以下、より好ましくは３０％以下、さらに好ましくは２０％以下である。応力緩和率を５０％以下にすることで、コネクタに加工した後に大電流を通電しても接触力低下に伴う接触電気抵抗の増加が生じ難くなり、また、放熱板に加工した後に熱と外力が同時に加わってもクリープ変形が生じ難くなる。

（合金成分）
本発明の作用効果は、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜２０質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金において良好に発揮され、また、例えば下記のＡ〜Ｆの銅合金において特に高い効果が発揮される。

（合金Ａ）
Ａｇ、Ｐ、Ｓｎ、ＦｅおよびＮｉの一種以上を合計で０．００５〜１質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金である。この銅合金の導電率は８０〜１０２％ＩＡＣＳである。より好ましい成分は、Ａｇ、Ｐ、Ｓｎ、ＦｅおよびＮｉの一種以上を合計で０．０１〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、このときの導電率は８３〜９７％ＩＡＣＳである。

（合金Ｂ）
Ｃｒを０．１〜０．５質量％、Ｓｎを０．１〜０．５質量％、Ｚｎを０．１〜０．５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金である。この銅合金の導電率は７０〜９０％ＩＡＣＳである。より好ましい成分は、Ｃｒを０．２〜０．４質量％、Ｓｎを０．２〜０．３質量％、Ｚｎを０．２〜０．３質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、この銅合金の導電率は７０〜８０％ＩＡＣＳである。

（合金Ｃ）
Ｆｅを１〜３質量％、Ｐを０．０１〜０．２質量％、Ｚｎを０．０５〜０．５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金である。この銅合金の導電率は６０〜８０％ＩＡＣＳである。より好ましい成分は、Ｆｅを２〜２．５質量％、Ｐを０．０２〜０．１５質量％、Ｚｎを０．１〜０．２質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、この銅合金の導電率は６０〜７５％ＩＡＣＳである。

（合金Ｄ）
Ｎｉを０．５〜３質量％、Ｓｎを０．２〜２質量％、Ｐを０．０２〜０．２質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有する銅合金である。この銅合金の導電率は３０〜６０％ＩＡＣＳである。より好ましい成分範囲は、Ｎｉを０．８〜１．２質量％、Ｓｎを０．４〜０．６質量％、Ｐを０．０５〜０．１５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金、およびＮｉを０．８〜１．２質量％、Ｓｎを０．８〜１．０質量％、Ｐを０．０５〜０．１５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、それぞれの銅合金の導電率は４５〜５５％ＩＡＣＳおよび３５〜４５％ＩＡＣＳである。

（合金Ｅ）
Ｍｇを０．２〜１質量％、Ｐを０．００１〜０．１質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金である。この銅合金の導電率は５０〜７０％ＩＡＣＳである。より好ましい成分は、Ｍｇを０．５〜０．９質量％、Ｐを０．００１〜０．０２質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、この銅合金の導電率は５０〜６５％ＩＡＣＳである。

（合金Ｆ）
Ｚｎを１〜１５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．５質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金である。この銅合金の導電率は３０〜７０％ＩＡＣＳである。より好ましい成分は、Ｚｎを７〜９質量％、Ｓｎを０．２〜０．４質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金、およびＺｎを２〜４質量％、Ｓｎを０．１〜０．３質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、それぞれの銅合金の導電率は３５〜４５％ＩＡＣＳおよび５５〜６５％ＩＡＣＳである。

（合金Ｇ）
Ｎｉを０．１〜５質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、Ｆｅを０．０１〜０．３質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金である。この銅合金の導電率は５０〜９０％ＩＡＣＳである。より好ましい成分範囲は、Ｎｉを０．５〜０．９質量％、Ｐを０．０２〜０．２質量％、Ｆｅを０．０５〜０．１５質量％、Ｚｎを０．０３〜０．２質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなる銅合金であり、この銅合金の導電率は６０〜８０％ＩＡＣＳである。

合金成分の濃度が高くなるに従い、引張強さが上昇する半面、導電率が低下する。

（圧延面の結晶方位）
次式で与えられる結晶方位指数Ａ（以下、単にＡ値と記す）を０．５以上、より好ましくは１．０以上に調整する。ここで、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
Ａ値を０．５以上に調整すると、曲げたわみ係数が１１５ＧＰａ以上になり、同時に応力緩和特性も向上する。Ａ値の上限値については、曲げたわみ係数および応力緩和特性改善の点からは制限されないものの、Ａ値は典型的には１０．０以下の値をとる。

（熱伸縮率）
銅合金板に熱を加えると、極微小な寸法変化が生じる。本発明ではこの寸法変化の割合を「熱伸縮率」と称する。本発明者は、Ａ値を制御した銅合金板につき、熱伸縮率を調整することにより、応力緩和率を著しく改善できることを見出した。本発明では、熱伸縮率として、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の寸法変化率を用いる。この熱伸縮率の絶対値（以下、単に熱伸縮率と記す）を８０ｐｐｍ以下に調整することが好ましく、５０ｐｐｍ以下に調整することがさらに好ましい。熱伸縮率の下限値については、銅合金板の特性の点からは制限されないが、熱伸縮率が１ｐｐｍ以下になることは少ない。Ａ値を０．５以上に調整することに加え、熱伸縮率を８０ｐｐｍ以下に調整することにより、応力緩和率が５０％以下となる。

（厚み）
製品の厚みは０．１〜２．０ｍｍであることが好ましい。厚みが薄すぎると、通電部断面積が小さくなり通電時の発熱が増加するため大電流を流すコネクタ等の素材として不適であり、また、わずかな外力で変形するようになるため放熱板等の素材としても不適である。一方で、厚みが厚すぎると、曲げ加工が困難になる。このような観点から、より好ましい厚みは０．２〜１．５ｍｍである。厚みが上記範囲となることにより、通電時の発熱を抑えつつ、曲げ加工性を良好なものとすることができる。

（用途）
本発明の実施の形態に係る銅合金板は、電機・電子機器、自動車等で用いられる端子、コネクタ、リレー、スイッチ、ソケット、バスバー、リードフレーム、放熱板等の電子部品の用途に好適に使用することができ、特に、電気自動車、ハイブリッド自動車等で用いられる大電流用コネクタや端子等の大電流用電子部品の用途、又はスマートフォンやタブレットＰＣで用いられる液晶フレーム等の放熱用電子部品の用途に有用である。

（製造方法）
純銅原料として電気銅等を溶解し、合金元素を添加し、厚み３０〜３００ｍｍ程度のインゴットに鋳造する。このインゴットを熱間圧延により厚み３〜３０ｍｍ程度の板とした後、冷間圧延と再結晶焼鈍とを繰り返し、最終の冷間圧延で所定の製品厚みに仕上げ、最後に歪取り焼鈍を施す。Ａ値を０．５以上に調整する方法は特定の方法に限定されないが、例えば熱間圧延条件の制御により可能となる。

本発明の熱間圧延では、８５０〜１０００℃に加熱したインゴットを一対の圧延ロール間に繰り返し通過させ、目標の板厚に仕上げてゆく。Ａ値には１パスあたりの加工度が影響を及ぼす。ここで、１パスあたりの加工度Ｒ（％）とは、圧延ロールを１回通過したときの板厚減少率であり、Ｒ＝（Ｔ₀−Ｔ）／Ｔ₀×１００（Ｔ₀：圧延ロール通過前の厚み、Ｔ：圧延ロール通過後の厚み）で与えられる。

このＲについて、全パスのうちの最大値（Ｒｍａｘ）を２５％以下にし、全パスの平均値（Ｒａｖｅ）を２０％以下にすることが好ましい。これら両条件を満足することで、Ａ値が０．５以上になる。より好ましくはＲａｖｅを１９％以下とする。

再結晶焼鈍では、圧延組織の一部又は全てを再結晶化させる。最終冷間圧延前の再結晶焼鈍（最終再結晶焼鈍）では、銅合金板の平均結晶粒径を５０μｍ以下に調整する。平均結晶粒径が大きすぎると、引張強さ３００ＭＰａ以上に調整することが難しくなる。

最終再結晶焼鈍の条件は、目標とする焼鈍後の結晶粒径に基づき決定する。具体的には、バッチ炉又は連続焼鈍炉を用い、炉内温度を２５０〜８００℃として焼鈍を行えばよい。バッチ炉では２５０〜６００℃の炉内温度において３０分から３０時間の範囲で加熱時間を適宜調整すればよい。連続焼鈍炉では４５０〜８００℃の炉内温度において５秒から１０分の範囲で加熱時間を適宜調整すればよい。

最終冷間圧延では、一対の圧延ロール間に材料を繰り返し通過させ、目標の板厚に仕上げていく。最終冷間圧延の加工度は１０〜９９％とするのが好ましい。ここで加工度ｒ（％）は、ｒ＝（ｔ₀−ｔ）／ｔ₀×１００（ｔ₀：圧延前の板厚、ｔ：圧延後の板厚）で与えられる。ｒが小さすぎると、引張強さを３００ＭＰａ以上に調整することが難しくなる。ｒが大きすぎると、圧延材のエッジが割れることがある。

熱間圧延条件制御によるＡ値の調整に加え、製品の熱伸縮率を８０ｐｐｍ以下に調整することにより、応力緩和率が５０％以下となる。熱伸縮率を８０ｐｐｍ以下に調整する方法は、特定の方法に限定されないが、例えば最終圧延後に適切な条件で歪取焼鈍を行うことにより可能となる。

すなわち、歪取焼鈍後の引張強さを歪取焼鈍前（最終圧延上がり）の引張強さに対し、１０〜１００ＭＰａ低い値、好ましくは２０〜８０ＭＰａ低い値に調整することにより、熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下となる。引張強さの低下量が小さすぎると、熱伸縮率を８０ｐｐｍ以下に調整することが難しくなる。引張強さの低下量が大きすぎると製品の引張強さが３００ＭＰａ未満になることがある。

具体的には、バッチ炉を用いる場合には１００〜５００℃の炉内温度において３０分から３０時間の範囲で加熱時間を適宜調整することにより、また連続焼鈍炉を用いる場合には３００〜７００℃の炉内温度において５秒から１０分の範囲で加熱時間を適宜調整することにより、引張強さの低下量を上記範囲に調整すればよい。

以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。

溶銅に合金元素を添加した後、厚みが２００ｍｍのインゴットに鋳造した。インゴットを９５０℃で３時間加熱し、熱間圧延により厚み１５ｍｍの板にした。熱間圧延後の板表面の酸化スケールを研削、除去した後、焼鈍と冷間圧延を繰り返し、最終の冷間圧延で所定の製品厚みに仕上げた。最後に歪取焼鈍を行った。

熱間圧延では、１パスあたりの加工度の最大値（Ｒｍａｘ）および平均値を（Ｒａｖｅ）を種々変化させた。

最終冷間圧延前の焼鈍（最終再結晶焼鈍）は、バッチ炉を用い、加熱時間を５時間とし炉内温度を２５０〜７００℃の範囲で調整し、焼鈍後の結晶粒径を５〜２０μｍの範囲に調整した。ここでいう結晶粒径とは、圧延方向と直交する断面において、ＪＩＳＨ０５０１（１９９９年）の切断法に従い測定された平均結晶粒径である。

最終冷間圧延では、加工度（ｒ）を種々変化させた。

歪取り焼鈍では、連続焼鈍炉を用い、炉内温度を５００℃として加熱時間を１秒から１０分の間で調整し、引張強さの低下量を種々変化させた。なお、一部の実施例では歪取り焼鈍を行わなかった。

製造途中の材料および歪取焼鈍後（歪取焼鈍を行ってない実施例では最終冷間圧延後）の材料（製品）につき、次の測定を行った。
（成分）
歪取焼鈍後の材料の合金元素濃度をＩＣＰ−質量分析法で分析した。

（結晶方位）
歪取焼鈍後の材料の圧延面に対し、厚み方向に（ｈｋｌ）面のＸ線回折積分強度（Ｉ_(hkl)）を測定した。また、銅粉末銅粉末（関東化学株式会社製、銅（粉末）、２Ｎ５、＞９９．５％、３２５ｍｅｓｈ）に対しても、（ｈｋｌ）面のＸ線回折積分強度（Ｉ_0(hkl)）を測定した。Ｘ線回折装置には（株）リガク製ＲＩＮＴ２５００を使用し、Ｃｕ管球にて、管電圧２５ｋＶ、管電流２０ｍＡで測定を行った。測定面（（ｈｋｌ））は（１１１）、（２２０）および（２００）の三面とし、次式によりＡ値を算出した。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)

（引張強さ）
歪取焼鈍後の材料につき、ＪＩＳＺ２２４１に規定する１３Ｂ号試験片を引張方向が圧延方向と平行になるように採取し、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して圧延方向と平行に引張試験を行い、引張強さを求めた。

（熱伸縮率）
歪取焼鈍後の材料から、幅２０ｍｍ、長さ２１０ｍｍの短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と平行になるように採取し、図１のようにＬ₀（＝２００ｍｍ）の間隔を空け二点の打痕を刻印した。その後、２００℃で３０分加熱し、加熱後の打痕間隔（Ｌ）を測定した。そして、熱伸縮率（ｐｐｍ）として、（Ｌ−Ｌ₀）／Ｌ₀×１０⁶の式で算出される値の絶対値を求めた。

（導電率）
歪取焼鈍後の材料から、試験片の長手方向が圧延方向と平行になるように試験片を採取し、ＪＩＳＨ０５０５に準拠し四端子法により２０℃での導電率を測定した。

（曲げたわみ係数）
歪取焼鈍後の材料につき、ＴＤの曲げたわみ係数を日本伸銅協会（ＪＡＣＢＡ）技術標準「銅及び銅合金板条の片持ち梁による曲げたわみ係数測定方法」に準じて測定した。
板厚ｔ、幅ｗ（＝１０ｍｍ）の短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と直交するように採取した。この試料の片端を固定し、固定端からＬ（＝１００ｔ）の位置にＰ（＝０．１５Ｎ）の荷重を加え、このときのたわみｄから、次式を用い曲げたわみ係数Ｂを求めた。
Ｂ＝４・Ｐ・（Ｌ／ｔ）³／（ｗ・ｄ）

（応力緩和率）
歪取焼鈍後の材料から、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍの短冊形状の試験片を、試験片の長手方向が圧延方向と直交するように採取した。図２のように、ｌ＝５０ｍｍの位置を作用点として、試験片にｙ₀のたわみを与え、ＴＤの０．２％耐力（ＪＩＳＺ２２４１に準拠して測定）の８０％に相当する応力（ｓ）を負荷した。ｙ₀は次式により求めた。
ｙ₀＝（２／３）・ｌ²・ｓ／（Ｅ・ｔ）
ここで、ＥはＴＤの曲げたわみ係数であり、ｔは試料の厚みである。１５０℃にて１０００時間加熱後に除荷し、図３のように永久変形量（高さ）ｙを測定し、応力緩和率｛［ｙ（ｍｍ）／ｙ₀（ｍｍ）］×１００（％）｝を算出した。

表１、２、３、４、５、６および７は、それぞれ合金Ａ、合金Ｂ、合金Ｃ、合金Ｄ、合金Ｅ、合金Ｆおよび合金Ｇに関する実施例である。表８には、表１〜６に記載した以外の合金の参考例を示す。また、表９には、熱間圧延の各パスにおける材料の仕上げ厚みおよび１パスあたりの加工度として、表１〜７の発明例１、発明例４、比較例１および比較例２のものを例示する。

表１〜７における発明例及び表８における参考例１〜１９の銅合金板では、熱間圧延においてＲｍａｘを２５％以下、Ｒａｖｅを２０％以下としたため、Ａ値が０．５以上となり、１１５ＧＰａ以上の曲げたわみ係数が得られた。

さらに、表１〜７における発明例及び表８における参考例１〜１９の銅合金板では、最終圧延後の歪取焼鈍において引張強さを１０〜１００ＭＰａ低下させたため、熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下となり、その結果５０％以下の応力緩和率も得られた。一方、表１〜表７の所定の比較例は歪取焼鈍での引張強さ低下量が１０ＭＰａに満たなかったため、また、表１〜表７の所定の比較例は歪取焼鈍を実施しなかったため、熱伸縮率が８０ｐｐｍを超え、その結果応力緩和率が５０％を超えた。

表１〜７における比較例１〜３では、Ｒｍａｘ又はＲａｖｅが本発明の規定から外れたため、Ａ値が０．５未満になった。その結果、曲げたわみ係数が１１５ＧＰａに満たなかった。さらに、引張強さを１０〜１００ＭＰａ低下させる条件で歪取焼鈍を行うことにより熱伸縮率を８０ｐｐｍ以下に調整したにもかかわらず、応力緩和率が５０％を超えた。

Claims

ＡｇおよびＰの一種以上を合計で０．００５〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、８０〜１０２％ＩＡＣＳの導電率および３００ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたことを特徴とする銅合金板。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）
Ｃｒを０．２１〜０．５質量％、Ｓｎを０．１〜０．５質量％、Ｚｎを０．１〜０．５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、７０〜９０％ＩＡＣＳの導電率および３００ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたことを特徴とする銅合金板。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）
Ｆｅを１〜３質量％、Ｐを０．０１〜０．２質量％、Ｚｎを０．０５〜０．５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、６０〜８０％ＩＡＣＳの導電率および３００ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたことを特徴とする銅合金板。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）
Ｎｉを０．５〜３質量％、Ｓｎを０．２〜２質量％、Ｐを０．０２〜０．２質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、３０〜６０％ＩＡＣＳの導電率および３００ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたことを特徴とする銅合金板。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）
Ｍｇを０．２〜１質量％、Ｐを０．００１〜０．１質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、５０〜７０％ＩＡＣＳの導電率および３００ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたことを特徴とする銅合金板。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）
Ｚｎを１〜１５質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、ＳｉおよびＳｎのうちの一種以上を合計で０〜０．５質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、３０〜７０％ＩＡＣＳの導電率および３００ＭＰａ以上の引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたことを特徴とする銅合金板。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）
Ｎｉを０．６２〜０．７３質量％、Ｐを０．０１〜０．３質量％、Ｆｅを０．０１〜０．３質量％、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、ＺｎおよびＺｒのうちの一種以上を合計で０〜０．２質量％含有し、残部が銅およびその不可避的不純物からなり、５０〜９０％ＩＡＣＳの導電率および６４２〜７２３ＭＰａの引張強さを有し、次式で与えられるＡ値が０．５以上であり、２００℃で３０分加熱した時の圧延方向の熱伸縮率が８０ｐｐｍ以下に調整されたことを特徴とする銅合金板。
Ａ＝２Ｘ₍₁₁₁₎＋Ｘ₍₂₂₀₎−Ｘ₍₂₀₀₎
Ｘ_(hkl)＝Ｉ_(hkl)／Ｉ_0(hkl)
（ただし、Ｉ_(hkl)およびＩ_0(hkl)はそれぞれＸ線回折法を用い圧延面および銅粉に対し求めた（ｈｋｌ）面の回折積分強度である。）
板幅方向の曲げたわみ係数が１１５ＧＰａ以上であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の銅合金板。
板幅方向の曲げたわみ係数が１１５ＧＰａ以上、１５０℃で１０００時間保持後の板幅方向の応力緩和率が５０％以下であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の銅合金板。
請求項１〜９の何れか１項に記載の銅合金板を用いた大電流用電子部品。
請求項１〜９の何れか１項に記載の銅合金板を用いた放熱用電子部品。