JPH03226536A - ばね特性、強度及び導電性に優れた耐マイグレーション性端子・コネクタ用銅合金 - Google Patents

ばね特性、強度及び導電性に優れた耐マイグレーション性端子・コネクタ用銅合金

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JPH03226536A
JPH03226536A JP1971990A JP1971990A JPH03226536A JP H03226536 A JPH03226536 A JP H03226536A JP 1971990 A JP1971990 A JP 1971990A JP 1971990 A JP1971990 A JP 1971990A JP H03226536 A JPH03226536 A JP H03226536A
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 大発明は、ばね特性、強度及び導電性に優れた−1でイ
グレーション性端子・コネクタ用銅合金に開するもので
ある。
[従来の技術] 端子・コネクターには各種のものが存在し、例えは第4
図に示すものがあげられる。
近年、電気電子機器の軽薄短小化のニーズに伴い、使用
される部品も小型化されるにいたっている。部品の小型
化に対応して、端子・コネクタの電極間ピッチは近接化
し、電極数は増加し、さらに電流容量も大きくなってき
ている。
ところで、従来、端子・コネクタ用材料としては、黄銅
あるいはりん青銅系合金が使用されている。
しかし、端子・コネクタ用材料としての黄銅あるいはり
ん青銅系合金は次のような問題を有している。
すなわち、導電率が、黄銅では28%IACS、りん青
銅系合金は22%I ACSと低く、耐熱性に劣ってい
る。
また、使用中に接合部の嵌合力が低下し、端子、コネク
タとしての機能が発揮できなくなってしまう。かかる嵌
合力の低下は、通電電流量の増加により発生するジュー
ル熱も多大なものとなるためと考えられる。
さらに、りん青銅系合金については、耐マイグレーショ
ンに劣るという問題も有している。ここで、マイグレー
ションとは次のような現象である。電極間に結露等が起
こるとCuがイオン化し、このイオン化したCuが電極
間のクーロンフォースにより陰極に析出し、電析と同じ
ように陰極から樹枝状に金属結晶が成長し、陽極まで達
し電極間を短絡する現象である。かかる現象は、結露、
乾燥の繰り返しによって生ずる。従来、マイグレーショ
ンはAgについて生していたが、前述した電極間の近接
化等に伴ない、りん青銅系合金についても生することか
わかっている。
また、黄銅は、耐マイグレーションは(量れているか、
耐応力腐食割れ陣に劣るという問題を有している。
従って、従来、導電性、強度、ばね限界値、嵌合力およ
び耐マイグレーション性に優れ、さらに耐食性、特に耐
応力腐食割れ性にも優れ、端子・コネクタの小型化、高
密度化と使用環境の悪化に伴う電流容量の増大問題に対
応し得るような材料は存在しなかった。
[発明が解決しようとする課U1 本発明は、導電性、強度、ばね限界値、嵌合力および耐
マイグレーション性に優れ、さらに耐食性、特に耐応力
腐食割れ性にもイ!れた端子・コネクタ用銅合金を提供
することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明のばね特性、強度及び導電性に1憂れた耐マイグ
レーション性端子・コネクタ用銅合金は、Ni:0.4
〜4.0wt%、Si:0.1〜1.0wt%、Zn 
: 1.0〜5.0wt%(但し、1.0wt%は除く
)、Mg :0.05〜05wt%、Sn:O81〜0
.5wt%とCr、Ti、Zrのいずれか1種以上をo
、oot〜0.01wt%(但し、001wt%は除く
)歿部がCuと不可避不純物からなる強度と導電性に優
れることを特徴とする。
[作用コ 本発明の作用を成分限定理由を述へることにより明らか
にする。
(N1) Niは、Siと共に添加して強度を向上させる元素であ
り、含有量が0.4wt%未満では、Siか01〜1.
0wt%含有されていても強度の同上は期待できず、ま
た4、0wt%を越えて含有されると加工性が悪くなり
、さらに強度の向上は少ない。よって、Ni含有量は0
.4〜4.0wt%とする。
(Sl) Siは、N1と共に化合物を形成して強度を向上させる
元素であり含有量が0.1wt%未満で;よ、N1か0
4〜4.0wt%含有されていても強度の同上は期待て
き、また1、0wt%を越えて金回されると加工性と導
電率が低下する。
よってS1含有量;よ01〜1.0wt%とする。
(ヱn) ;−T−俵器材料のはんだおよび錫の濡れ性、密着性は
必須特性となる。Znは、はんだおよびSnめっき層の
剥離の抑制および耐マイグレーション性を向上させるた
めの必須元素である。
Znは、電圧が印加された電気・電子部品の電極間に水
の侵入や結露等が生じた場合、電気化学的な順位差によ
りCuのマイグレーション形成を抑え漏洩電流を抑制す
る。1.0wt%以下では黄銅と同等の特性が得られず
、5.0wt%を越えて含有された場合は耐マイグレー
ション性は向上するが、導iit率が低くなるとか、応
力腐食割れ性を起し易くなる等好ましくない。よって、
Zn含有量は1.0〜5.0wt%(1,0wt%含ま
ず)とする。
(Mg) Mgは、熱間加工性および強度特にばね限界値を向上さ
せるための必須元素であり、0.05w七%以上含有さ
れると、造塊時に原料より混入してくる低融点のSと反
応し、高融点のMgSを形成し、さらに固定し、熱間加
工性を向上させる効果を有し、ざらにばね限界値を向上
する効果が生する。0.5wt%を越えて含有さゎても
ばね限界値の向上は平衡に達し、かえって溶解・鋳造時
の?S流れ性および鋳造性が劣化する。したがって、M
gの含有量は0.05〜0.5wt%とする。
(Sn) Snは、Cu中に固溶することによって、強度とばね限
界値を向上させる元素であり、含有量が0.1wt%未
満では強度とばね限界値の向上が期待できず、また0、
5wt%を越えて含有されると導電率が低下する。よっ
てSn含有量は0.1wt%〜0.5wt%とする。
(Cr、Ti、Zr) Cr、Ti、Zrは、鋳塊の粒界を強化し、熱間加工性
を向上する。0.001wt%未満ではその効果は少な
く、また0、01wt%を越えて含有されると容渇が酸
化し易くなり、健全な鋳塊が得られなくなる。よってC
r、Ti、Zrのいずれか1f!以上を0.001〜0
.01wt%(0,01wt%含まず)とする。
(製造法例) 次に製造法例について説明する。
本発明合金を通常の半連続鋳造法により鋳塊を造塊し、
900〜970℃の温度で、熱間加工する。熱間加工終
了後は650℃以上の温度から焼入れる。この時の冷却
速度は15℃/秒以上で冷却する。温度が600℃未満
では冷却速度を15℃/秒以上としても、また650℃
以上の温度でも冷却温度が15℃/秒未満では、いずれ
もNiおよびSiが固溶できず、析出硬化処理以前に析
出を始め、その析出物が凝縮粗大化し、強度への寄与が
低減する。よって、焼入温度は600℃以上とし、冷却
温度は15℃/秒以上とする。次いで30%以上の冷間
加工を行い析出硬化処理を行う。析出効果はNi2 S
iの析出量が最も多くなる温度、すなわち導電率も高く
なる温度が500℃であり、400℃未満の温度ではN
i2Siの化合物の析出量が少ない。よって、焼鈍温度
は400℃〜550℃とし、焼鈍時間は5分未満では完
全な析出が起らず、また、4時間を越えることは経済的
に無駄である。よって焼鈍時間は5分〜4時間とする。
[実施例] 本発明に係る強度と導電性に優れる耐マイグレーション
性端子・コネクタ用銅合金の実施例を説明する。
第1表に示す化学成分の合金を抵抗加熱型電気炉で大気
中にて、木炭被覆下で溶解し、厚さ50mm、幅80m
m、長さ180mmの鋳塊を溶製した。
次いで、各々の鋳塊σ表裏面を約2mm固剤した後、9
50℃に加熱、厚さ15mmまで熱間圧延して700℃
に再加熱し、水中に投入して急冷した。この時の冷却速
度は30℃/秒であった。
次に表面の酸化物を機械的に除去後、厚さ1.2mmま
で冷間圧延し、525℃の温度で3時間の析出硬化焼鈍
を行い、厚さ0.36mmまで1合間、デ延して、再び
、475℃の温度で3時間析出硬化、暁鐘後所定の仕上
げ圧延を行った。
次に、ばね限界値および伸びの向上を目的とし、400
℃の温度で低温焼鈍をした。
以上のようにして作製した試料を、引張試験、応力緩和
率、ばね特性、導電率および耐熱性の測定に供した。
引張試験、ばね限界値、応力緩和率および導電率の試験
片は長手方向を圧延方向とした。
引張試験は2ton万能試験機でJIS13号B試験片
にて行った。またばね限界値はJISH3130に基づ
いて試験を行った。
導電率はJISHO505に基づいて測定した。
耐マイグレーション性の試験は厚さ0.64mm、幅3
.0mm、長さ80mmの第1図に示す試験片を2枚1
組とし、直流電圧14Vを印加して、¥S2図に示すよ
うに、(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サイクルに至るまで行った。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。
応力緩和率は、蔦3図に示すよう片持梁成にて耐力の8
割の応力を付加し150℃で500hr保持後の変形量
(曲げぐせ)を測定した。
応力緩和率は次式より算出したものである。
Io=応力応力付加変位 1、=500hr経過後に応力除去後の変位I;応力付
加前の初期位置 応力緩和率(%) = I + / I o x 1o
 。
以上の各試験における本発明の合金と比較合金の測定結
果を第2表に示す。
第2表からも明らかなように、本発明合金は比較合金で
あるNo、14の黄銅あるいはNo。
15のりん青銅よりも導電率および耐熱性に優れ、つん
青銅並の強度とばね限界値を有する。
また耐マイグレーション性は黄銅並にイ!れている。
[発明の効果] 以上、説明したように、本発明に係る強度と導電性に優
れる耐マイグレーション性端子・コネクタ用銅合金はば
ね限界値、導電率、耐熱性および耐マイグレーション性
に優れる等の面で端子・コネクタの小型化に対応でき、
電流容量の増大に対して接合部の嵌合力の低下による端
子の機能の劣化が少なくなる。
電子機器の使用環境の悪化から、温気の結露あるいは水
分の侵入によって起るCuのマイグレーション現象を抑
制することにより、Nh間ピッチを小さくしても短絡す
るという不具合いがなくなる。
したがって、本発明合金は端子・コネクタに適したばね
限界値に優れ、導電性と応力緩和特性および耐マイグレ
ーション性を兼備えた合金であり、電子・電気機器業界
への貢献度は多大なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は耐マイグレーション性の試験方法を
示す概念図である。第3図は、応力緩和率の測定方法を
示す概念図である。第4図は、端子・コネクターの例を
示す断面図及び斜視図である。 第 図 1.0mm 第 2 図 絶縁材 第 図 第 図 (a) (b) (C) (d) (e)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Ni:0.4〜4.0wt%、Si:0.1〜1.0w
    t%、Zn:1.0〜5.0wt%(但し、1.0wt
    %は除く)、Mg:0.05〜0.5wt%、Sn:0
    .1〜0.5wt%とCr,Ti,Zrのいずれか1種
    以上を0.001〜0.01wt%(但し、0.01w
    t%は除く)残部がCuと不可避不純物からなる強度と
    導電性に優れることを特徴とするばね特性、強度及び導
    電性に優れた耐マイグレーション性端子・コネクタ用銅
    合金。
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