JPH05311288A - 応力緩和特性を改善した銅合金 - Google Patents

応力緩和特性を改善した銅合金

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JPH05311288A
JPH05311288A JP29007791A JP29007791A JPH05311288A JP H05311288 A JPH05311288 A JP H05311288A JP 29007791 A JP29007791 A JP 29007791A JP 29007791 A JP29007791 A JP 29007791A JP H05311288 A JPH05311288 A JP H05311288A
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JP
Japan
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alloy
stress relaxation
resistance
plating
copper alloy
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JP29007791A
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English (en)
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Takatsugu Hatano
隆紹 波多野
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Nikko Kinzoku KK
Original Assignee
Nikko Kinzoku KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リードフレーム、端子、コネクター、リレ
ー、スイッチ等の電子機器部品に広く用いられている低
錫系高導電銅合金の改良に関する。 【構成】 Sn:0.05〜0.5%、P:0.005
〜0.05%、Mg:0.005〜0.2%、S:0.
0015%以下、O:0.0015%以下、あるいはさ
らに副成分としてNi、Fe、Co、Cr、Al、M
n、Si、Ti、Zr、In、Bの1種又は2種以上を
0.005〜0.5%を含有するもの、さらには上記の
それぞれにZn:0.01〜5%含有する合金である。 【効果】 強度、耐熱性、導電性を有し、応力緩和特性
も改善され、しかもめっき耐熱剥離性、銀めっき性、対
応力腐食割れ性、耐マイグレーション性も良好な銅合金
であり、広く電子機器部品の分野に使用される。

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、リレー、スイッチ等の電子機器用部品に広
く使用されている低錫系高導電銅合金の改良に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、これら電子機器用部品の分野にお
いて、高電流が流れたり、熱放散性が要求される場合、
高導電型の銅合金が使用され、低錫系合金はその代表的
なものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、機器、部品の小
型化が進展するとともに、高信頼性が要求されるように
なり、これらの銅合金を改善したものが求められてい
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】かかる状況に鑑み、本発
明者らは低錫系高導電銅合金を改善することによりこれ
を達成すべく種々検討を行った。
【0005】その結果、低錫銅合金にMgを添加するこ
とにより、応力緩和特性が改善でき接点部の接触圧の劣
化の少ない高信頼性が得られることがわかったが、Mg
を単に添加するだけでは充分でなく、他の成分を規定す
ることにより初めて達成されることが判った。
【0006】すなわち、本発明は、Sn:0.05〜
0.5%未満、P:0.005〜0.05%、Mg:
0.005〜0.2%、S:0.0015%以下、O:
0.0015%以下、残部Cuからなる銅合金あるいは
上記にさらに副成分として、Ni、Fe、Co、Cr、
Al、Mn、Si、Ti、Zr、In、Bのうち1種又
は2種以上を0.005〜0.5%含有する銅合金、さ
らには上記両合金にそれぞれさらにZn:0.01〜5
%含有する応力緩和特性を改善した銅合金である。本発
明合金の各成分限定理由を以下に示す。
【0007】Snは本合金の添加成分の基本成分であ
り、Cu中に固溶し強度、加工性、耐熱性を改善する
が、その量を0.05〜0.5%未満とする理由は、
0.05%未満ではその効果がほとんどなく、0.5%
以上になると、導電性が低くなり、電子部品に加工した
際発熱し易く、又熱放散性も悪くなるためである。
【0008】PもSn同様、本合金の基本成分であり、
Cu中にSnとともに固溶し、強度を改善するが、その
量を0.005〜0.05%とする理由は、0.005
%未満では強度が低く、0.05%を超えると導電性が
低下し、めっき耐熱剥離性、耐応力腐食割れ性が劣化す
るためである。
【0009】Mgは応力緩和特性を向上させるが、多く
添加しすぎるとめっきの耐熱剥離性を劣化させる。その
量を0.005〜0.2%とする理由は、0.005%
未満ではS、Oを規定しても応力緩和特性を改善する事
ができず、0.2%を超えるとめっきの耐熱剥離性が劣
化し、又加工性が著しく劣化するためである。
【0010】S含有量を0.0015%以下とする理由
は、Mgの添加による応力緩和特性の向上にS含有量が
非常に重要な影響を及ぼすことが判ったためであり、S
が0.0015%を超えて存在すると、Mgが多量に硫
化物となって材料中に分散され、応力緩和特性が改善さ
れないばかりでなく、Mg含有量が低くてもめっき耐熱
剥離性が劣化するとともに、めっき品を加熱すると、し
み、ふくれといった不良が発生するようになるためであ
る。
【0011】O含有量を0.0015%以下とする理由
も、Sとまったく同様であり、Mgが酸化物となり、応
力緩和特性が改善されないばかりでなく、めっき耐熱剥
離性が劣化するとともに、めっき品を加熱すると、し
み、ふくれといった不良が発生するためである。
【0012】すなわち、S、Oの含有量をともに0.0
015%以下とする事により始めてMg添加による応力
緩和特性の改善ができ、かつめっきの耐熱剥離性も改善
できることとなった。又、S、Oの含有量の規定により
めっきのしみ、ふくれを防止できる事が判明した。
【0013】副成分の添加は強度を改善するが、その量
を0.005〜0.5%とする理由は、0.005%未
満ではその効果がなく、0.5%を超えると加工性が低
下するとともに導電性が著しく低下するためである。こ
れらの副成分の中でPと金属間化合物を形成するNi、
Fe、Coの添加は、強度を向上させるだけでなく、P
の固溶量を減じるため、めっき耐熱剥離性を向上させ
る。
【0014】Zn含有量を0.01〜5%とする理由
は、Znを添加することにより、めっき耐熱剥離性が向
上するとともに耐マイグレーション性が向上し、コスト
も低減していくが、0.01%未満ではその効果がな
く、5%を超えると応力腐食割れ感受性が急激に高くな
るためである。
【0015】
【実施例】次に実施例並びに比較例について説明する。
【0016】表1は試験をした銅合金の成分組成であ
る。これらの組成の銅合金を大気中で溶解鋳造し、30
mmt×60mmw×120mmlの大きさのインゴッ
トを得た。これらのインゴットを片面3mm面削し、表
面欠陥偏析を除去した後、焼鈍と冷間圧延を繰り返し、
0.4mm厚さの冷間圧延板を得た。これらの板を焼鈍
し、結晶粒度を20μmに調整した。その後厚さ0.3
mmまで冷間圧延を行った後、#1200エメリー紙に
より表面研磨し、スケール等の表面欠陥を除去した後、
400〜650℃の温度で最大5時間の熱処理と冷間圧
延を交互にくり返し、最終0.3mmtまで圧延を施
し、200〜500℃の温度で歪取り焼鈍を行ない供試
材とした。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】供試材について引張強さ、伸び、耐熱性、
導電率、応力緩和特性、錫めっき耐熱剥離性、銀めっき
性、耐応力腐食割れ性、耐マイグレーション性を試験し
た。引張強さ、伸びはJIS13B号−引張試験片を用
い引張試験を行い測定した。導電率は10mmw×10
0mlの試験片に加工後四端子法により電気抵抗を20
℃にて測定し、導電率に換算した。応力緩和特性は図1
の様に10mmw×100mmlに加工した板厚0.3
mmの試験片に標点距離l=50mmで高さy0=20
mmの曲げ応力を負荷し、150℃にて1000時間加
熱後の図2に示す永久変形量(高さ)yを測定し応力緩
和率{[y(mm)/y0(mm)]×100(%)}
を算出した。錫めっき耐熱剥離性は供試材に0.5〜
0.8μmの銅下地めっきを施した後、1〜1.5μm
の錫を電気めっきした後加熱リフロー処理したものにつ
いて10mmw×100mmlに切断後150℃にて所
定時間(100時間毎)加熱し、曲げ半径0.3mm
(=板厚)で片側の90°曲げを往復1回行い、20倍
の視野で表裏面の曲げ部近傍を観察しめっき剥離の有無
を確認した。銀めっき性は供試材に銅フラッシュめっき
を下地として銀めっきを1μm施したものについて45
0℃で2分間加熱後1470mm2(7mm□×30
個)の領域についてふくれの数を計測した。耐応力腐食
割れ性は12.5mmw×150mmlに加工した供試
材をループ状に固定したまま室内で12時間放置後、1
4%アンモニア水を2リットル含有する容積10リット
ルのデシケータ中に放置し、目視にて割れ発生の有無を
調べ割れ発生までの時間にて評価した。耐マイグレーシ
ョン性は供試材を10mmw×100mmlに加工し、
図3のように2枚1組でセットし、図4の様に水道水
(300ml)中に浸漬した。次にこれら2枚の供試材
間に14Vの直流電圧を印加し、経過時間に対する電流
値の変化を測定した。この結果の代表例を図5に示す。
そして耐マイグレーション性の評価は電流値が1.0A
になるまでの時間(図5中矢印)で行った。
【0020】これらの評価結果を表2に示す。
【0021】
【表3】
【0022】
【表4】
【0023】この表から本発明合金は良好な強度、耐熱
性、導電性を有し、応力緩和特性も良好であり、錫めっ
き耐熱剥離性、銀めっき性、耐応力腐食割れ性も良好で
あることが判る。又、Znを添加することにより、錫め
っき耐熱剥離性がさらに改善され、耐マイグレーション
性も良好となる。そして副成分の添加により強度が向上
し、これらの元素の中でもNi、Fe、Coを添加した
合金(No2、3、7、8、9)は錫めっき耐熱剥離性
も向上することが判る。
【0024】これらに対し比較合金については、本発明
の範囲から外れるために諸特性値が劣る。すなわち、N
o.21はC1011(無酸素銅)であり、導電率は高
いものの、強度、耐熱性が低く、応力緩和特性も悪い。
No.22、24、28はP量が多いため、導電率が低
い。これらの中でもNo.22は0.14%と含有量が多
すぎるため、錫めっき耐熱剥離性が悪く、耐応力腐食割
れ性も悪い。No.23はSn量が多すぎるため、導電率
が低い。No.24はP量が前述のように多い他に副成分
のNi量も多いため、導電率が低い。No.25、28、
30はS又はO量が多いため、応力緩和特性があまり良
好でなく、錫めっき耐熱剥離性、銀めっき性も悪い。N
o.26はMg量が少なすぎるため、応力緩和特性に改善
が認められない。No.27は逆にMg量が多すぎるた
め、伸びが小さく、錫めっき耐熱剥離性も悪い。またこ
の合金は冷間圧延時耳割れが発生した。No.29はZn
量が多く、耐マイグレーション性が非常に良好である
が、導電率が低く耐応力腐食割れ性が悪い。
【0025】
【発明の効果】本発明合金は高導電型の低錫系銅合金の
応力緩和特性を改善したものであり、強度、耐熱性、導
電性を有し、応力緩和特性も改善され、しかもめっき耐
熱剥離性、銀めっき性、耐応力腐食割れ性、耐マイグレ
ーション性も良好な銅合金であって、端子、コネクタ
ー、リレー、スイッチ等広く電子部品分野で使用される
べき銅合金である。
【図面の簡単な説明】
【図1】応力緩和特性試験法の説明図である。
【図2】応力緩和特性試験の永久変形量についての説明
図である。
【図3】耐マイグレーション性試験供試材の説明図であ
る。
【図4】耐マイグレーション性試験の説明図である。
【図5】耐マイグレーション性試験における経過時間に
対する電流値の変化を示すグラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Sn:0.05〜0.5%(重量%、以
    下同じ)未満、P:0.005〜0.05%、Mg:
    0.005〜0.2%、S:0.0015%以下、O:
    0.0015%以下、残部Cuからなることを特徴とす
    る応力緩和特性を改善した銅合金。
  2. 【請求項2】 Sn:0.05〜0.5%未満、P:
    0.005〜0.05%、Mg:0.005〜0.2
    %、Zn:0.01〜5%、S:0.0015%以下、
    O:0.0015%以下、残部Cuからなることを特徴
    とする応力緩和特性を改善した銅合金。
  3. 【請求項3】 Sn:0.05〜0.5%未満、P:
    0.005〜0.05%、Mg:0.005〜0.2
    %、S:0.0015%以下、O:0.0015%以
    下、さらに副成分としてNi、Fe、Co、Cr、A
    l、Mn、Si、Ti、Zr、In、Bのうち1種又は
    2種以上を0.005〜0.5%含有し、残部Cuから
    なることを特徴とする応力緩和特性を改善した銅合金。
  4. 【請求項4】 Sn:0.05〜0.5%未満、P:
    0.005〜0.05%、Mg:0.005〜0.2
    %、Zn:0.01〜5%、S:0.0015%以下、
    O:0.0015%以下、さらに副成分としてNi、F
    e、Co、Cr、Al、Mn、Si、Ti、Zr、I
    n、Bのうち1種又は2種以上を0.005〜0.5%
    含有し、残部Cuからなることを特徴とする応力緩和特
    性を改善した銅合金。
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