JPH04311544A

JPH04311544A - 通電材料

Info

Publication number: JPH04311544A
Application number: JP10180991A
Authority: JP
Inventors: Tamio Toe; 東江　民夫
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd; Nikko Kyodo Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1992-11-04

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リードフレーム、端子
、コネクター、バスバー（ブスバーともいう）部品間で
のマイグレーションの発生を抑えた電気部品材料用の通
電材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子、電気機器等の小型軽量化が
進み、使用されるコネクター等の部品も小型化するとと
もに、部品間の距離も著しく短くなる傾向にある。又、
回路はますます集積化される傾向にある。すなわち、従
来、個々の電子部品はリード線により接続されて回路が
形成されていたが、部品数が増すに従い回路が複雑とな
るので、これらを集積化することにより回路の小型化が
進められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の小型化、集積化
された回路において、異なる回路又は配線が小型化のた
めにわずかな間隔をおいて隔てられているが、この間隔
内に水などの電解質が介在すると電気化学的反応が生じ
、高電位側の通電部の材料となっている銅合金から溶解
した銅イオンが低電位側で析出し、更にその量が増すと
短絡する現象が生じる。この現象をマイグレーションと
いい、このようなマイグレーションが起ると、回路が正
常に機能しなくなる。したがって、近年では高い導電率
を有し、かつ、マイグレーションの発生しない材料が強
く望まれていた。

【０００４】Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ系合金は特開平１−２４２
７４０に示されているように耐マイグレーション性に優
れ、かつ高強度で高導電性を有し、リードフレームや端
子、コネクター、バスバーなどの通電材料に適した合金
であるが、本発明者が研究を進めた結果、溶接や熱間圧
延時に割れが発生し易く、製造性や半田めっき、Ｓｎめ
っきなどの耐熱剥離性に問題があり、めっきを要する製
品に使用するのには問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の問題
点に鑑み研究を進めた結果、上記の問題を解決するに至
った。即ち本発明は（１）Ｎｉ０．５〜３．０ｗｔ％，
Ｐ０．０５〜１．０ｗｔ％とＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，
Ｃｏのうち１種または２種以上を０．０５〜５．０ｗｔ
％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなり、時効処
理による析出物が存在し、その析出物の大きさが２μｍ
以下である通電材料。（２）Ｎｉ０．５〜３．０ｗｔ％
，Ｐ０．０５〜１．０ｗｔ％とＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｇ
，Ｃｏのうち１種または２種以上を０．０５〜５．０ｗ
ｔ％さらに副成分としてＴｉ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，
Ｓｂ，Ａｇ，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｚｒからなる１種または２種
以上を総量で０．００１〜５．０ｗｔ％含み、残部Ｃｕ
及び不可避的不純物からなり、時効処理による析出物が
存在し、その析出物の大きさが２μｍ以下である通電材
料。（３）Ｎｉ０．５〜３．０ｗｔ％，Ｐ０．０５〜１
．０ｗｔ％，Ｚｎ０．１〜３．０ｗｔ％とＦｅ，Ｃｒ，
Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｏのうち１種または２種以上を０．０５
〜５．０ｗｔ％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物から
なり、時効処理による析出物が存在し、その析出物の大
きさが２μｍ以下である通電材料。（４）Ｎｉ０．５〜
３．０ｗｔ％，Ｐ０．０５〜１．０ｗｔ％，Ｚｎ０．１
〜３．０ｗｔ％とＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｏのうち
１種または２種以上を０．０５〜５．０ｗｔ％さらに副
成分としてＴｉ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｓｂ，Ａｇ，
Ｐｂ，Ｂｅ，Ｚｒからなる１種または２種以上を総量で
０．００１〜５．０ｗｔ％含み、残部Ｃｕ及び不可避的
不純物からなり、時効処理による析出物が存在し、その
析出物の大きさが２μｍ以下である通電材料。（５）結晶粒度が３０μｍ以下の前記記載の通電材料で
あることを特徴とするものである。

【０００６】本発明にしたがってＣｕに添加される元素
のそれぞれの添加量は次のことを考慮して定められる。すなわち、まずＮｉは銅及び銅合金に含有されることに
より、銅及び銅合金のマイグレーション性を抑制する効
果を有する元素である。

【０００７】マイグレーション現象を抑制する機構は必
ずしも明確ではないが、Ｎｉの存在によりＣｕイオンの
溶出量が減少し、Ｎｉの化合物の生成により、析出した
Ｃｕ粒子を介する通電が妨害されることによって、電極
間のマイグレーション現象が抑制されると推察される。

【０００８】ＮｉとＰを同時に含有させるのは、Ｎｉと
Ｐは化合物をつくって、銅及び銅合金中に析出するため
、Ｎｉ又はＰを単独で含有する場合より強度、導電率を
向上させるからである。

【０００９】Ｎｉ含有量を０．５〜３．０ｗｔ％とする
理由はＮｉ含有量が０．５ｗｔ％未満では、マイグレー
ション現象を抑制する効果がなく、３．０ｗｔ％を超え
るとマイグレーション現象の抑制効果はあるが、導電率
が低下し、通電時の発熱量が大きくなり、熱放散性も低
くなるために制限されたものである。

【００１０】Ｐ含有量を０．０５〜１．０ｗｔ％とする
理由は、Ｐ含有量が０．０５ｗｔ％未満ではＮｉと化合
物をつくって強度、導電率を向上させる効果が少なく、
１．０ｗｔ％を超えると導電率の低下が著しく、又、半
田めっき、Ｓｎめっきの耐熱剥離性、溶接性及び熱間圧
延性が低下するために制限されたものである。

【００１１】Ｚｎ含有量を０．１〜３．０ｗｔ％とする
理由は、ＺｎはＮｉと共添されることによりＮｉのマイ
グレーション現象の抑制効果を助長するとともにＳｎめ
っきや半田めっきの耐熱剥離性を改善するためであり、
０．１ｗｔ％未満ではその効果は低く３．０ｗｔ％を超
えると導電率の低下が著しくなるために制限されたもの
である。

【００１２】Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｏのうち１種
又は２種以上を０．５〜５．０ｗｔ％とする理由は、こ
れらの元素はマイグレーション現象の抑制効果をもつと
ともに、Ｐと化合物を作りやすく、そのためＮｉとＰの
化合物が粗大化するのを防止して溶接性や熱間圧延性を
改善し、かつＰの固溶量を減少させ、Ｓｎめっきや半田
めっきの耐熱剥離性の改善にも寄与するものであるが、
０．５ｗｔ％未満ではその効果は低く、５．０ｗｔ％を
超えると導電率の低下が著しくなるためである。さらに
、副成分としてＴｉ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｓｂ，Ａ
ｇ，Ｂｅ，Ｚｒ，からなる群から１種又は２種以上を総
量で０．００１〜５．０ｗｔ％含む理由は、強度を向上
させるためであるが、０．００１ｗｔ％未満ではその効
果はなく、逆に５．０ｗｔ％を超えると導電性が低下す
るために制限されたものである。

【００１３】析出物の大きさを２μｍ以下に限定した理
由は析出物が２μｍを超えるような粗大なものになると
、急激にマイグレーション現象が発生し易くなるためで
ある。さらに、結晶粒度が３０μｍをこえて粗大化して
くると、加工性が低下するとともに、マイグレーション
性も低下する傾向が見られるため、結晶粒度は３０μｍ
以下であることが推奨される。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の具体例を示す。

【００１５】まず表１に示す組成の本発明合金を大気中
又は不活性雰囲気中で溶解、鋳造し、面削後熱間圧延し
、その後、冷間圧延と焼鈍酸洗をくり返し、比較合金Ｎ
ｏ．２３，Ｎｏ．２４以外は所定温度で一定時間最終焼
鈍を行なって結晶粒度と析出物の大きさを調整し、酸洗
後加工度２０％で冷間圧延した０．８ｍｍの厚さの板を
得た。そして＃１２００エメリー紙で表面研磨した。な
お、比較合金Ｎｏ．２３，Ｎｏ．２４はそれぞれ市販の
タフピッチ銅と黄銅１種を用いた。

【００１６】

【表１】こうして得られた供試材について引張強さ、伸び、導電
率、Ｓｎめっき及び半田めっきの耐熱剥離性、溶接性及
び耐マイグレーション性を評価した。結果を表２に示す
。又、溶解鋳造後面削したインゴットを用いて熱間圧延
性を調査した。なお、析出物の大きさは供試材断面を１
０００倍で２ｍｍ２検鏡し、最大の析出物の大きさによ
り求めた。

【００１７】Ｓｎめっきの耐熱剥離性は銅下地めっきを
施した１０ｍｍ×５０ｍｍの短冊試験片を１５０℃にて
所定時間加熱した後、９０°曲げを往復１回行ない、曲
げ部のめっきが剥離する時間を測定した。

【００１８】半田めっきの耐熱剥離性は９０％Ｓｎ１０
％Ｐｂの光沢半田めっきを施した１０ｍｍ×５０ｍｍの
短冊試験片を大気中で１５０℃にて所定時間加熱した後
、９０°まげを往復１回行い曲げ部のめっきが剥離する
時間を測定した。

【００１９】溶接性は、８０ｍｍ×２００ｍｍの供試材
中央にイナートガスアーク溶接により長さ１００ｍｍの
溶接ビートを作製後、割れの有無を５倍の拡大鏡にて観
察した。耐マイグレーション性は供試材を１０ｍｍ×１
００ｍｍに切断し、２枚１組として、図１に示すように
セットした供試材を図２に示すようにして水道水（３０
０ｃｃ）中に浸漬した。次にこの２枚の供試材に１４Ｖ
の直流電圧を加え、経過時間に対する電流値の変化を記
録計にて測定した。この結果の代表例を図３に示す。又
、各供試材における電流値が１．０Ａになるまでの時間
（図３中矢印）を表２に示す。

【００２０】

【表２】熱間圧延性は各供試材のインゴットを８００℃で一定時
間加熱後、板厚２５ｍｍより８ｍｍまで熱間圧延を行な
い、割れの有無を目視にて観察した。

【００２１】表２より、本発明合金Ｎｏ．１〜１２は、
いずれも導電率が５７％ＩＡＣＳ以上でかつ強度とＳｎ
めっきと半田めっきの耐熱剥離性及び耐マイグレーショ
ン性に優れ、リードフレームや自動車の端子、コネクタ
ー、バスバー等耐マイグレーション性の求められる通電
材料として最適な合金であり、さらに、溶接性と熱間圧
延性が良好で製造性に優れる合金である。また、本発明
合金Ｎｏ．５とＮｏ．６よりＺｎを含有させることによ
り、さらにＳｎめっきと半田めっきの耐熱剥離性と耐マ
イグレーション性が改善される。比較合金Ｎｏ．１３〜
１５は本発明合金Ｎｏ．５，Ｎｏ．８，Ｎｏ．１１に比
べ析出物の大きさが大きすぎるため耐マイグレーション
性が悪い。比較合金Ｎｏ．１６，Ｎｏ．１７は本発明合
金Ｎｏ．１，Ｎｏ．１０に比べ結晶粒が大きすぎるため
耐マイグレーション性が悪い。比較合金Ｎｏ．１８〜２
０は本発明合金Ｎｏ．５，Ｎｏ．８，Ｎｏ．１０に比べ
、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｏ及びＦｅを含まないため、Ｓ
ｎめっき及び半田めっきの耐熱剥離性が悪く、さらに溶
接性と熱間圧延性が悪く、また耐マイグレーション性も
低下している。比較合金Ｎｏ．２１はＰを含有しないた
め、ＮｉがＰとの化合物として析出せず強度と導電率が
低い。比較合金Ｎｏ．２２はＮｉとＰの含有量が多すぎ
るため、導電率が低く、Ｓｎめっき及び半田めっきの耐
熱剥離性と溶接性および熱間圧延性が悪い。比較合金Ｎ
ｏ．２３はタフピッチ銅だが強度が低く、耐マイグレー
ション性が悪い。Ｎｏ．２４は従来自動車のバスバー等
に用いられる黄銅１種で耐マイグレーション性は高いが
、導電率が低い。

【００２２】

【発明の効果】本発明の通電材料は高い導電率を有し、
かつ耐マイグレーション性、めっきの耐熱剥離性および
溶接性や熱間圧延性の優れた材料である。

【図面の簡単な説明】

【図１】耐マイグレーション性のテストのための供試材
の斜視図である。

【図２】同テストの説明図である。

【図３】耐マイグレーションテスト結果を示すグラフで
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　Ｎｉ０．５〜３．０ｗｔ％，Ｐ０．０
５〜１．０ｗｔ％とＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｏのう
ち１種または２種以上を０．０５〜５．０ｗｔ％含み、
残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなり、時効処理による
析出物が存在し、その析出物の大きさが２μｍ以下であ
ることを特徴とする通電材料。
【請求項２】　　Ｎｉ０．５〜３．０ｗｔ％，Ｐ０．０
５〜１．０ｗｔ％とＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｏのう
ち１種または２種以上を０．０５〜５．０ｗｔ％さらに
副成分としてＴｉ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｓｂ，Ａｇ
，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｚｒからなる１種または２種以上を総量
で０．００１〜５．０ｗｔ％含み、残部Ｃｕ及び不可避
的不純物からなり、時効処理による析出物が存在し、そ
の析出物の大きさが２μｍ以下であることを特徴とする
通電材料。
【請求項３】　　Ｎｉ０．５〜３．０ｗｔ％，Ｐ０．０
５〜１．０ｗｔ％，Ｚｎ０．１〜３．０ｗｔ％とＦｅ，
Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｏのうち１種または２種以上を０
．０５〜５．０ｗｔ％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純
物からなり、時効処理による析出物が存在し、その析出
物の大きさが２μｍ以下であることを特徴とする通電材
料。
【請求項４】　　Ｎｉ０．５〜３．０ｗｔ％，Ｐ０．０
５〜１．０ｗｔ％，Ｚｎ０．１〜３．０ｗｔ％とＦｅ，
Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｏのうち１種または２種以上を０
．０５〜５．０ｗｔ％さらに副成分としてＴｉ，Ｓｎ，
Ａｌ，Ｂ，Ａｓ，Ｓｂ，Ａｇ，Ｐｂ，Ｂｅ，Ｚｒからな
る１種または２種以上を総量で０．００１〜５．０ｗｔ
％含み、残部Ｃｕ及び不可避的不純物からなり、時効処
理による析出物が存在し、その析出物の大きさが２μｍ
以下であることを特徴とする通電材料。
【請求項５】　　結晶粒度が３０μｍ以下であることを
特徴とする請求項１〜４記載の通電材料。