JPH0397816A - 耐マイグレーション性に優れる高導電性電気・電子部品用銅合金 - Google Patents

耐マイグレーション性に優れる高導電性電気・電子部品用銅合金

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JPH0397816A
JPH0397816A JP23394889A JP23394889A JPH0397816A JP H0397816 A JPH0397816 A JP H0397816A JP 23394889 A JP23394889 A JP 23394889A JP 23394889 A JP23394889 A JP 23394889A JP H0397816 A JPH0397816 A JP H0397816A
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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 本発明は、強度、ばね限界値、高温下での応力緩和特性
および耐マイグレーション性に優れる高導電性電気・電
子部品用飼合金に関し、ざらに詳しくは半導体部品、開
閉器部品、ブスバー、端子・コネクター等の機構部品お
よびプリント配線板等の電気・電子部品材料に適した強
度、ばね限界値高温下での応力緩和特性および耐マイグ
レーション性に優れた高導電性電気・電子部品用銅合金
に関する。
[従来の技術] 近年、家電製品のクーラー、TV、VTR,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、高密度実装化が進んでおり、上記の電気・電
子部品を実装する配線回路(プリント配線板、ブスバー
板等)もその影響を受けて、配線回路の高密度化あるい
は多層化が進みつつある。
また、これらの配線回路の電極間距離も近接化され、配
線回路や電極部は塵埃(塵埃は水を吸着し易い)および
電界の影響を受け易くなり、従来の材料(純銅あるいは
黄銅)を使用した電気・電子部品では、金属の電気化学
的なマイグレーションが生じやすく、絶縁性が低下しや
すい。ざらに電流容量の増大に伴う発熱あるいは短期間
での応力緩和による接圧力の低下に伴う接合部の接触抵
抗の増加などの問題により、小型化および高密度実装化
に困難があった。
ここで、マイグレーションとは、電極間に結露等が起こ
ると金属元素がイオン化し、このイオン化した金属元素
がクーロンフォースにより陰極に析出し、めっき(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
極側までに達し短絡することを意味する。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
伴うことが多く、マイグレーション化した物質は、プラ
スチック・ガラスおよびセラミックス等の絶縁物の表面
上を極めて薄膜状に分布し、その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
があることが判った。さらに、高導電性の端子材料は、
従来、雄端子として使用されて来たが、近年、雌端子と
しての機能、いわゆる、接圧型への設計が余られている
。したがって、高導電性の端子材料には従来ばね限界値
特性の要求は少なかったが、最近、ばね限界値の高い材
料が要求されている。
[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c−)る種々
の問題点に鑑みなされたものであって、開閉器部品、ブ
スバー、端子・コネクター等の機構部品、プリント配線
板および半導体部品などの電気・電子部品が小型化ざれ
、高密度で実装されることにより、配線回路の絶縁に要
する距離あるいは、電極間距離が例えば2.54mmか
ら0.635 〜1.27rnmと近接化したり、ある
いは結吊したとしても、電折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50%IA
CS以上の4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・電子部品用銅合金を提供するものである。
[課題を解決するための千段コ 本発明は、S n : 0.1〜1 .0wt%、Fe
 : 0.02 〜0.50wt%、P:0.01〜0
.1wt%、Zn : 0.3〜2.0wt%、Mg 
: 0.1 〜1.0wt%を含有し、残部が実質的C
uからなることを特徴とする強度、ばね限界値、高温応
力緩和特性および耐マイグレーション性に優れる高導電
性電気・電子部品用銅合金にに要旨が存在する。
〔作用] 先ず、本発明の銅合金の含有成分および成分割合につい
て説明する。
(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.twt%未満
では、FeとPが共添、さらにMgが添加されていても
強度とばね限界値の向上が期待できず、また、1.0w
t%を越えて含有されると導電率が低下し、また、経済
的であるという長所もなくなる。よってSn含有量は0
.1〜1.0wt%とする。
(Fe) FeはPと共に添加されることによって、りん化鉄を形
成し、ばね限界値を向上し、さらに耐熱性(特に高温で
のf量れたクリープ特性)、ひいては耐応力緩和特性を
具備させる効果があり、Fe含有量が0.02wt%未
満ではPが0.01〜0.lwt%含有されていても、
ばね限界値と耐熱性を向上させる効果は少なく、また、
o5wt%を越えて含有されるとPが0.01〜0.I
wt%含有されていてもつん化鉄を形成しきれないFe
が母相中に固溶し4電率を低下させる。よって、Fe含
有量は0.02 〜0.5wt%とする。
(P) Pは含有量が0.01wt%未満ではFeと共添されて
もばね限界値と耐熱性の向上は望めず、また、0.1w
t%を越えて含有されるとFeが0.02〜0.5wt
%含有されていてもつん化鉄を形成し得ないPが母相中
に残存し、導電率を低下させ、また、熱間加工性も劣化
させる。よってP含有量は0.01〜0.1wt%とす
る。
(Zn) Znは電圧が印加された端子・コネクター間に水が侵入
した場合のCuのマイグレーションの形成を抑制し、漏
洩電流を抑制するための必須元素であり、0.3%未満
では、黄銅並の特性は得られない。2.0wt%を越え
て含有量されると、マイグレーションの形成を卯え、漏
洩電流を抑制する効果は大きいが、導電率が低下し、ま
た、応力腐食割れを生じ易くなる等、好ましくない。
よって、Zn含有量は0.3〜2.0wt%とする。
(Mg) MgはZnと共添されることによって、電圧が印加され
た端子・コネクターの電極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形成を抑え、漏洩電
流の抑制するための必須元素であり、O.Iwt%未溝
ではZnと共添されても黄銅並の抑制効果は得られず、
また、1.0wt%を越えて含有ざれた場合はCuの7
イグレーションの形成を抑え、漏洩電流の抑制効果はあ
るが鋳塊の造塊性や導電率が低下する。よって、Mgの
含有量は0.1〜1.0wt%とする。
また、B,Be,Aj2,Si,Ti  CrMn,N
i,Co,Zr,Ag,Inおよびsbは1種または2
種以上で、導電率50%IACS以上を満足し得る範囲
で含有しても、本発明の各種特性が失われるものではな
い。
[実施例コ 本発明の実施例を以下に説明する。
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
炭被膜下で溶解し、厚さ50mm,幅80mm、長さ1
80mmの鋳塊を溶製した。
第1表 上記鋳塊の表・裏面を各2mm面削し、N01lの黄銅
は740℃,黄銅以外は850t:の温度で熱間圧延を
行い、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2oVOU%硫酸水にて除去後、冷間圧
延にて、途中、黄銅以外は500℃X2hr、黄銅は4
30’l:x2hrで焼鈍し、厚さ0.64mmに冷間
圧延し、調整した。ざら心黄銅以外は250″CX1h
r、黄銅は180txlhrのばね限界値を向上するた
めの低温焼鈍を行い、試験に供した。
第1表の板材の長手方向を圧延方向に平行とし、JIS
13号B試験片にて、引張強さ、伸びを測定した。
導電率はJIS}+0505に基づいて測定した。
耐マイグレーション性は、厚さ0.64mm、幅3.0
rnm,長さ80mmの第1図および第2図に示す試験
片を2枚1組とし、直流電圧14Vを印加して水道水中
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い評価し!こ。
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
。応力級和率は片持はり式の応力負荷方法で表面晟大曲
げ応力が耐力の80%となるように曲げ応力を加えて1
30℃の雰囲気中に1000hr保持し、曲げぐせを次
式より算出しだものである(第3図)。なお、応力緩和
率は数値が小さいほど特性は{畳れていることを意味す
る。
応力緩和率(%) 一( I + / I o ) X
 t O OI0 ・応力負荷点におけるたわみ量(m
m)1,:1000時間経過後の応力負荷点の応力除去
後の土久変形量(mm) 上記の実験結果から第2表の結果を得た。
第2表 *耐マイグレーション性最大漏洩電流 第2表から明らかなように、NO.1〜6(実施例)の
合金は引張強さ、ばね限界値および導電率に優れ、かつ
、耐マイグレーション性は黄銅(No.11)並である
No.7〜10lよ比較合金であり、No.7は、Sn
,P.Mgが本発明範囲未満であるため、引張強度、ば
ね限界値、耐応力緩和性、導電特性が劣っている。No
.8は、Fe,Znが木発明範囲未満であるためばね限
界値、耐応力緩和性が劣っている,No.9は、Snが
本発明範囲を越えているため導電率が低下している。N
o10はZnが本発明範囲を越えているため導電率が悪
く、また応力腐食割れが発生した。
なお、本例では漏洩電流の試験印加電圧を自動車用の1
4Vとしたが、一般的には100vの交流回路にも本発
明銅合金は使用可能である。この場合には一層放電しや
すい状況下となるので、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。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明C係る電気・電子部品用銅
合金は強度、ばわ限界値、高温応力緩和特性に優れ、か
つCuのマイグレーション現象を抑制することにより、
電極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
流密度の増大による発熱、焼損等も少なくなる。
したがって、本発明合金は耐マイグレーション性が改善
され品質向上、コストダウン等の効果を挙げられる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は耐マイグレーションの実験方注を
示す図である。第3図はばね限界値の測定方法を示す図
である。 第 1 図 第 2 図 第 3 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Sn:0.1〜1.0wt%、Fe:0.02〜0.5
    0wt%、P:0.01〜0.1wt%、Zn:0.3
    〜2.0wt%、Mg:0.1〜1.0wt%を含有し
    、残部が実質的Cuからなることを特徴とする強度、ば
    ね限界値、高温応力緩和特性および耐マイグレーション
    性に優れる高導電性電気・電子部品用銅合金。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995009252A1 (fr) * 1993-09-30 1995-04-06 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Alliage de cuivre pour composants electriques et electroniques
JP2010031339A (ja) * 2008-07-30 2010-02-12 Kobe Steel Ltd 導電率および強度に優れる電気・電子部品用銅合金およびSnめっき銅合金材

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995009252A1 (fr) * 1993-09-30 1995-04-06 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Alliage de cuivre pour composants electriques et electroniques
JP2010031339A (ja) * 2008-07-30 2010-02-12 Kobe Steel Ltd 導電率および強度に優れる電気・電子部品用銅合金およびSnめっき銅合金材

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