JPH0440417B2 - - Google Patents

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JPH0440417B2
JPH0440417B2 JP62106931A JP10693187A JPH0440417B2 JP H0440417 B2 JPH0440417 B2 JP H0440417B2 JP 62106931 A JP62106931 A JP 62106931A JP 10693187 A JP10693187 A JP 10693187A JP H0440417 B2 JPH0440417 B2 JP H0440417B2
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less
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alloy
alloys
conductivity
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JP62106931A
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Masato Asai
Michiaki Terashita
Yoshimasa Ooyama
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は改善された電子・電気機器用銅合金に
関するもので、特に強度、加工性、導電性(熱伝
導性)、耐食性、耐熱性が優れ、小型化された精
密部品の製造に適したものである。 〔従来の技術〕 電子機器、特に半導体(IC、トランジスター)
のリード、コネクター、スイツチ、接点ばね等に
は強度、加工性、耐食性及び導電性に優れたCu
合金が要求されている。このような合金として強
度が優れたCu−Be系合金やCu−Ti系合金が知ら
れているが、これ等は高価であり、Cu−Ni−Sn
系スピノーダル合金は導電性が10%IACS以下と
低く、加工性も乏しく、またCu−Ni−Al系合金
も同様である。このためCu−Sn系合金、即ちリ
ン青銅、特にSnを6〜8wt%(以下wt%を%と
略記)含むばね用リン青銅が多用されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記ばね用リン青銅は、60〜80Kg/mm2程度の強
度を有するも、比較的高価なSnを多量に含むば
かりか、導電率が10〜15%IACSと低く、更に半
田接合強度の経時劣化や腐食割れ感受性の面から
実用上大きな欠陥となつている。このためCu−
Fe系合金、例えばC194合金やC195合金が1部で
利用されているが、強度が45〜65Kg/mm2程度で加
工性が劣るため、用途が限定されている。 近年電子機器は小型化、高集積化の傾向にあ
り、これ等を使用するCu合金として強度と導電
性の向上が強く望まれている。また多量に使用す
るためには、安価であり、面実装化の動向に答え
るためには、半田接合強度やSn、Sn−Pb合金メ
ツキの密着信頼性も要求される。このような要求
に応えて従来合金に替わるには、より高性能で、
低コストなパフオーマンスの合金が必要である。
即ち、 (1) 強度と導電率のより高度なバランスの取れた
合金、例えば強度50〜100Kg/mm2、導電率10〜
50%IACSの特性を有すること。 (2) コスト的に安いこと、例えば合金成分が安価
であると同時に、製造プロセスが単純化されて
いること。 (3) 加工性、耐食性、耐応力腐食割れ性に優れて
いること。 (4) 半田接合強度やSn、Sn−Pb合金メツキの密
着性が長期にわたり安定していること。 (5) 電子機器用途ではSn、Sn−Pb合金の他に
Au、Ag、Ni等のメツキが多用されており、こ
れ等のメツキ性にも優れていること。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、特に強
度、加工性、導電性(熱伝導性)、耐食性、耐熱
性が優れ、小型化された精密部品、特に半導体の
リードフレームに適した電子・電気機器用銅合金
を開発したものである。 本発明合金の一つは、Sn2.0〜8.0%、Ni4.0%
を超え10.0%以下、Si0.6〜5.0%と、Cr、Mn、
Al、Feの少なくとも1種以上を合計0.03〜2.0%
とを含み、残部Cuと不可避的不純物中のPを
500ppm以下、Sを10ppm以下、O2を50ppm以下
とするとことを特徴とするものである。 また本発明合金の他の一つは、Sn2.0〜8.0%、
Ni4.0%を超え10.0%以下、Si0.6〜5.0%と、Cr、
Mn、Al、Feの少なくとも1種以上を合計0.03〜
2.0%以下とを含み、更にAg0.2%以下、Mg0.2%
以下、Ca0.2%以下、MM(メツシユメタル)0.2
%以下、Te0.2%以下、B0.2%以下、Nb0.2%以
下、In0.2%以下、V0.2%以下、La0.2%以下、
Y0.2%以下、Be1.5%以下、Zr1.5%以下、Zn1.5
%以下、Co1.5%以下、Cd1.5%以下の範囲内で少
なくとも1種以上を合計1.5%以下含み、残部Cu
と不可避的不純物中のPを500ppm以下、Sを
10ppm以下、O2を50ppm以下とすることを特徴
とするものである。 即ち本発明合金は、上記組成に配合して溶解鋳
造した鋳塊に熱間加工と冷間加工を施して造られ
る。例えば700〜1000℃に加熱して熱間圧延又は
熱間押出を行ない、600℃以上で加工を終了し、
直ちに水冷し、望ましくは10℃/sec以上の速度
で400℃以下まで冷却する。これをミーリング、
シエービング又は酸洗により表面を清浄化したか
ら冷間圧延、引抜等の加工を施し、次に350〜700
℃で少なくとも5分間以上の加熱処理と冷間加工
を組み合せて仕上げる。また最終の冷間加工後に
200〜550℃の調質焼鈍、テンシヨンレベラー、テ
ンシヨンアニーリング等と組み合せることによ
り、より高い特性を得ることができる。また本発
明合金の鋳塊を直接冷間加工してから熱処理する
こともできる。 〔作用〕 上記製造法により作られた本発明合金は組成に
もよるが、強度50〜100Kg/mm2、伸び3〜20%、
導電率10〜40%IACSの特性を示す。このような
本発明合金はCu−Sn均一固溶合金マトリツクス
にNixSiyが分散析出し、強度と導電率の向上を
可能にする。更にCr、Mn、Al、FeはNixSiy以
外のNiやSiと結合し、強度や導電率の向上、更
には半田接合面の脆化抑制や熱間加工性を良好に
する。 しかして本発明合金の組成を上記の如く限定し
たのは、次の理由によるものである。 Sn含有量を2.0〜8.0%と限定したのは、含有量
が2.0%未満では強度が不十分となり、8.0%を超
えると、より大きな強度が得られるが不経済であ
るばかりか、過剰なSnのために熱間加工性が低
下し、生産性に重大な障害となる。 NiとSiは化学量論比で化合析出するので、両
者の比(重量)は約3〜6:1の範囲とすること
が望ましく、この範囲内において高い強度と優れ
た導電性が同時に得らえる。しかしてNi含有量
とSi含有量の何れかが下限未満では十分な強度が
得られず、上限を超えると半田付け性を悪化させ
ると共に加工性、特に熱間加工法を悪くし、健全
な鋳塊を得ることが困難となる等製造性を害す
る。 Cr、Mn、Al、Feの少なくとも1種以上を合計
0.03〜2.0%添加したのは、これ等元素は強度及
び導電性を向上させ、更に半田脆化の抑制や熱間
加工性の向上に寄与するものであるが合計含有量
が0.03%未満では効果が見られず、2.0%を超え
ると湯流れの低下による鋳造性の低下や熱間加工
時に割れを生じやすくなり、製造性を著しく悪化
する。特にCu含有量が多いとメツキ性が悪くな
り、メツキ剥離の原因となる。またMn、Al、Fe
等の含有量が多いと半田接合面の脆化や半田濡れ
性等の半田付け性が劣化する。 Ag、Mg、Ca、MM、Te、B、Nb、In、V、
La、Y、Be、Zr、Zn、Co、Cd(以下副成分とい
う)の添加は脱酸・脱硫効果を示し、鋳造性や熱
間加工性を良好にする。特にAg、Mg、Ca、Zn、
In等は半田との接合面の脆化を抑制し、半田剥離
を予防する効果がある。しかして何れも上限を超
えるか又は合計含有量が1.5%を超えると逆に鋳
造性、加工性及び応力腐食割れ性等を悪化させた
り、高価となるため不経済となる。 更に不可避的不純物中のP含有量を500ppm以
下、S含有量を10ppm以下と限定したのは、Pは
半田層との界面へのPの凝縮による半田脆化を起
すのを防ぐためと、Niとの化合物を必要以上に
形成させないためであり望ましくは100ppm程度
以下がよく、Sは結晶粒界に濃化することにより
熱間加工性を著しく低下させるのを防ぐためであ
る。またO2含有量を50ppm以下と限定したのは、
Cr、Ti、Si等の酸化物発生によるメツキ密着性
の劣化を抑制するためである。 〔実施例〕 第1表に示す組成の銅合金を溶解・鋳造し、厚
さ50mm、幅120mm、長さ200mmの鋳塊を得た。これ
を面削した後、850℃で3時間均質化処理し、し
かる後830℃で熱間圧延し、これを水冷して厚さ
10mmの板とした。これに冷間圧延と中間焼鈍
(570℃、1時間)を繰返し、最終加工率40%で厚
さ0.25mmの板に仕上げ、300℃で0.5時間の調質焼
鈍を施した。これ等の板について、試験片を切り
出し、引張強さ、曲げ成型性、メツキ密着性、半
田接合強度及び応力腐食割れ性を調べた。これ等
の結果を従来合金(C5210、C725)と比較して第
2表に示す。 引張強さはJIS−Z2241に基づき、導電率はJIS
−H0505に基づいて測定した。曲げ成形性はJIS
−Z2248のブロツク法に基づいて試験を行ない、
試験片表面に割れを生じさせる最小曲げ半径
(R)を試験片の厚さ(t)で割つた値で示した。 メツキ密着性は30×30mmの試験片について、表
面清浄後、Agメツキで行ない、これを大気中550
℃で5分間加熱し、その後メツキ表面の脹れを観
察し、脹れのないものを○印、脹れのあるものを
×印で示した。 半田接合強度については、25×25mmの試験片の
直径9mmの面積に60/40共晶半田を用いて無酸素
銅のリード線を接合し、150℃で500時間の加熱加
速試験の前後に引張試験を行ない、その強度が加
速試験前の80%以上のものを○印で、50〜80%の
ものを△印、それ以下のものを×印で表わした。 応力腐食割れはJIS−C8306に基づき、アンモ
ニア3vol%の雰囲気中にて30Kg/mm2の引張加重を
かれた定荷重試験を行ない、割れが発生するまで
の時間を測定した。
【表】
【表】
〔発明の効果〕
このように本発明によれば、強度、導電性(熱
伝導性)、成型加工性及び耐食性が優れ、半田付
け、メツキ、ボンデイングの信頼性が大巾に改善
され、電子・電気機器用として、例えば半導体リ
ードフレーム、コネクター、スイツチなどのばね
材、端子、熱交換器、各種導体として有用であ
り、電子・電気機器の小型化、高集積度化を可能
にする等工業上顕著な効果を奏するものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Sn2.0〜8.0wt%、Ni4.0wt%を超え10.0wt%
    以下、Si0.6〜5.0wt%と、Cr、Mn、Al、Feの少
    なくとも1種以上を合計0.03〜2.0wt%とを含み、
    残部Cuと不可避的不純物中のPを500ppm以下、
    Sを10ppm以下、O2を50ppm以下とする電子・
    電気機器用銅合金。 2 Sn2.0〜8.0wt%、Ni4.0wt%を超え10.0wt%
    以下、Si0.6〜5.0wt%と、Cr、Mn、Al、Feの少
    なくとも1種以上を合計0.03〜2.0wt%とを含み、
    更にAg0.2wt%以下、Mg0.2wt%以下、Ca0.2wt
    %以下、MM(メツシユメタル)0.2wt%以下、
    Te0.2wt%以下、B0.2wt%以下、Nb0.2wt%以
    下、In0.2wt%以下、V0.2wt%以下、La0.2wt%
    以下、Y0.2wt%以下、Be1.5wt%以下、Zr1.5wt
    %以下、Zn1.5wt%以下、Co1.5wt%以下、
    Cd1.5wt%以下の範囲内で少なくとも1種以上を
    合計1.5wt%以下含み、残部Cuと不可避的不純物
    中のPを500ppm以下、Sを10ppm以下、O2
    500ppm以下とする電子・電気機器用銅合金。
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