JPH0559467A - 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Info
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- JPH0559467A JPH0559467A JP11731691A JP11731691A JPH0559467A JP H0559467 A JPH0559467 A JP H0559467A JP 11731691 A JP11731691 A JP 11731691A JP 11731691 A JP11731691 A JP 11731691A JP H0559467 A JPH0559467 A JP H0559467A
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- JP
- Japan
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- stress relaxation
- copper alloy
- resistance
- plating
- improved
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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り
ん青銅系合金の改良に関する。 【構成】 Sn:0.5〜10.0%、P:0.005
〜0.3%、Mg:0.01〜0.3%、S:0.00
15%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、Mn、S
i、Ti、Zr、In、Bの1種又は2種以上を0.0
05〜1.0%を含有するもの、さらには上記のそれぞ
れにZn:0.01〜15%含有する合金である。 【効果】 強度と導電性のバランスを生かしたまま応力
緩和特性が改善され、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。
ー、スイッチ等の電子機器部品に広く用いられているり
ん青銅系合金の改良に関する。 【構成】 Sn:0.5〜10.0%、P:0.005
〜0.3%、Mg:0.01〜0.3%、S:0.00
15%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、Mn、S
i、Ti、Zr、In、Bの1種又は2種以上を0.0
05〜1.0%を含有するもの、さらには上記のそれぞ
れにZn:0.01〜15%含有する合金である。 【効果】 強度と導電性のバランスを生かしたまま応力
緩和特性が改善され、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
【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
く使用されているりん青銅系合金の改良に関するもので
ある。
コネクター、リレー、スイッチ等の電子機器用部品に広
く使用されているりん青銅系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として、り
ん青銅系合金が最も広く用いられており、特にばね材の
分野ではその優れたばね特性のため、主流材料となって
いる。
ん青銅系合金が最も広く用いられており、特にばね材の
分野ではその優れたばね特性のため、主流材料となって
いる。
【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、高信頼性が厳しく追及される
ようになり、りん青銅を改善した材料が求められてい
る。
型化が進展するとともに、高信頼性が厳しく追及される
ようになり、りん青銅を改善した材料が求められてい
る。
【0004】具体的には部品使用時の温度(最高200
℃程度)における長時間応力負荷を受けてもばね特性が
劣化しない、応力緩和特性の良好な材料がますます求め
られるようになっている。
℃程度)における長時間応力負荷を受けてもばね特性が
劣化しない、応力緩和特性の良好な材料がますます求め
られるようになっている。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる状況に鑑み、本発
明者らはりん青銅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。
明者らはりん青銅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。
【0006】その結果、りん青銅にMgを添加すること
により応力緩和特性を改善できることが判明したが、M
g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。
により応力緩和特性を改善できることが判明したが、M
g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。
【0007】すなわち、本発明は、Sn:0.5〜1
0.0%、P:0.005〜0.3%、Mg:0.01
〜0.3%、S:0.0015%以下、O:0.001
5%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、M
n、Si、Ti、Zr、In、Bのうち1種又は2種以
上を0.005〜1.0%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:0.01〜15%含有
する応力緩和特性を改善した銅合金である。
0.0%、P:0.005〜0.3%、Mg:0.01
〜0.3%、S:0.0015%以下、O:0.001
5%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、M
n、Si、Ti、Zr、In、Bのうち1種又は2種以
上を0.005〜1.0%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:0.01〜15%含有
する応力緩和特性を改善した銅合金である。
【0008】本発明合金の各成分限定理由を以下に示
す。
す。
【0009】Sn含有量を0.5〜10.0%とする理
由は、Snは本合金の基本成分であり、Cu中に固溶
し、強度、ばね性を改善するが、固溶量が多くなると導
電性が低下するため、用途に応じて導電性を重視する
か、強度を重視するか選択する必要があるが、0.5%
未満ではばね材としての強度、ばね性が低く、10.0
%を超えると加工性が劣化するためである。
由は、Snは本合金の基本成分であり、Cu中に固溶
し、強度、ばね性を改善するが、固溶量が多くなると導
電性が低下するため、用途に応じて導電性を重視する
か、強度を重視するか選択する必要があるが、0.5%
未満ではばね材としての強度、ばね性が低く、10.0
%を超えると加工性が劣化するためである。
【0010】P含有量を0.005〜0.3%とする理
由は、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、ばね性を改善するが、
0.005%未満では強度、ばね性が低く、0.3%を
超えると加工性が劣化し、めっき耐熱剥離性、耐応力腐
食割れ性も著しく劣化するためである。
由は、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、ばね性を改善するが、
0.005%未満では強度、ばね性が低く、0.3%を
超えると加工性が劣化し、めっき耐熱剥離性、耐応力腐
食割れ性も著しく劣化するためである。
【0011】Mg含有量を0.01〜0.3%とする理
由は、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成分であり、
0.01%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、0.3%を超えるとめっきの耐熱
剥離性が低下するためである。
由は、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成分であり、
0.01%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、0.3%を超えるとめっきの耐熱
剥離性が低下するためである。
【0012】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ことと、めっき
の耐熱剥離性にも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
きの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。
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ことと、めっき
の耐熱剥離性にも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
きの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。
【0013】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、めっきの耐熱
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。
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、めっきの耐熱
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。
【0014】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。
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。
【0015】副成分の含有量を0.005〜1.0%と
する理由は、副成分の添加は強度を改善するが、0.0
05%未満ではその効果がなく、1.0%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。
する理由は、副成分の添加は強度を改善するが、0.0
05%未満ではその効果がなく、1.0%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。
【0016】Zn含有量を0.01〜15%とする理由
は、Znを添加することにより、めっきの耐熱剥離性が
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、15%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。
は、Znを添加することにより、めっきの耐熱剥離性が
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、15%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。
【0017】
【実施例】次に実施例並びに比較例について説明する。
【0018】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、#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、40
0〜650℃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、2
00〜500℃の温度で歪取り焼鈍を行ない供試材とし
た。
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、#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、40
0〜650℃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、2
00〜500℃の温度で歪取り焼鈍を行ない供試材とし
た。
【0019】
【表1】 供試材について引張強さ、伸び、ばね限界値、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。ばね限界値は10mmW×100m
mlの試験片に供試材を加工後、長さLmmの自由端
(L2=4000t、t:板厚)に曲げモーメントを負
荷し、0.1mmの永久変形が発生する表面最大応力を
求めた。導電率は10mmw×100mlの試験片に加
工後四端子法により20℃にて電気抵抗を測定し、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0.3mmの試験片に標点
距離l=50mmで高さy0=20mm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×10
0mml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9
0°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450℃で2分間加熱後1
470mm2(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、14%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10m
mw×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。
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。ばね限界値は10mmW×100m
mlの試験片に供試材を加工後、長さLmmの自由端
(L2=4000t、t:板厚)に曲げモーメントを負
荷し、0.1mmの永久変形が発生する表面最大応力を
求めた。導電率は10mmw×100mlの試験片に加
工後四端子法により20℃にて電気抵抗を測定し、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0.3mmの試験片に標点
距離l=50mmで高さy0=20mm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×10
0mml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9
0°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450℃で2分間加熱後1
470mm2(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、14%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10m
mw×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2】 この表から本発明合金は良好な強度、導電性のバランス
を有し、応力緩和特性も良好であり、銀めっき性、耐応
力腐食割れ性も良好である。又、Znを添加することに
より、錫めっき耐熱剥離性が改善され、耐マイグレーシ
ョン性も良好となる。そして副成分については添加する
ことにより強度は向上するが、これらの中でNi、F
e、CoはPと金属間化合物を形成し、固溶するPの量
を減ずるため、錫めっき耐熱剥離性も向上することが判
る。
を有し、応力緩和特性も良好であり、銀めっき性、耐応
力腐食割れ性も良好である。又、Znを添加することに
より、錫めっき耐熱剥離性が改善され、耐マイグレーシ
ョン性も良好となる。そして副成分については添加する
ことにより強度は向上するが、これらの中でNi、F
e、CoはPと金属間化合物を形成し、固溶するPの量
を減ずるため、錫めっき耐熱剥離性も向上することが判
る。
【0022】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.17はSn量が低いため、高い強度、ばね特性が得
られず、応力緩和特性も悪い。No.18はMg量が低
いため応力緩和率が悪い。No.19はS又はO量が多
すぎるため、応力緩和特性があまり良好ではなく、錫め
っき耐熱剥離性、銀めっき性も悪い。No.20はZn
量が多すぎるため、錫めっき耐熱剥離性、耐マイグレー
ション性は非常に良好であるものの、耐応力腐食割れ性
が悪く、導電性も低い。
の範囲から外れるために諸特性値が劣る。すなわち、N
o.17はSn量が低いため、高い強度、ばね特性が得
られず、応力緩和特性も悪い。No.18はMg量が低
いため応力緩和率が悪い。No.19はS又はO量が多
すぎるため、応力緩和特性があまり良好ではなく、錫め
っき耐熱剥離性、銀めっき性も悪い。No.20はZn
量が多すぎるため、錫めっき耐熱剥離性、耐マイグレー
ション性は非常に良好であるものの、耐応力腐食割れ性
が悪く、導電性も低い。
【0023】
【発明の効果】本発明合金はりん青銅の応力緩和特性を
改善したものであり、りん青銅の特徴である強度と導電
性のバランスを生かしたまま応力緩和特性が改善され、
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。
改善したものであり、りん青銅の特徴である強度と導電
性のバランスを生かしたまま応力緩和特性が改善され、
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。
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。
対する電流値の変化を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 Sn:0.5〜10.0%(重量%、以
下同じ)、P:0.005〜0.3%、Mg:0.01
〜0.3%、S:0.0015%以下、O:0.001
5%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。 - 【請求項2】 Sn:0.5〜10.0%、P:0.0
05〜0.3%、Mg:0.01〜0.3%、Zn:
0.01〜15%、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。 - 【請求項3】 Sn:0.5〜10.0%、P:0.0
05〜0.3%、Mg:0.01〜0.3%、S:0.
0015%以下、O:0.0015%以下、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0.0
05〜1.0%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。 - 【請求項4】 Sn:0.5〜10.0%、P:0.0
05〜0.3%、Mg:0.01〜0.3%、Zn:
0.01〜15%、S:0.0015%以下、O:0.
0015%以下、さらに副成分としてNi、Fe、C
o、Cr、Al、Mn、Si、Ti、Zr、In、Bの
うち1種又は2種以上を0.005〜1.0%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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11731691A JPH0559467A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 応力緩和特性を改善した銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11731691A JPH0559467A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 応力緩和特性を改善した銅合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0559467A true JPH0559467A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=14708737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11731691A Pending JPH0559467A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | 応力緩和特性を改善した銅合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0559467A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5667752A (en) * | 1995-12-01 | 1997-09-16 | Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. | Copper alloy sheet for connectors and connectors formed of same |
WO2000029632A1 (en) * | 1998-11-16 | 2000-05-25 | Olin Corporation | Stress relaxation resistant brass |
JP2004003036A (ja) * | 1999-08-25 | 2004-01-08 | Kobe Steel Ltd | 電気・電子部品用銅合金 |
WO2010071220A1 (ja) * | 2008-12-19 | 2010-06-24 | 古河電気工業株式会社 | 電気電子部品用銅合金材およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-05-22 JP JP11731691A patent/JPH0559467A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5667752A (en) * | 1995-12-01 | 1997-09-16 | Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. | Copper alloy sheet for connectors and connectors formed of same |
WO2000029632A1 (en) * | 1998-11-16 | 2000-05-25 | Olin Corporation | Stress relaxation resistant brass |
US6471792B1 (en) * | 1998-11-16 | 2002-10-29 | Olin Corporation | Stress relaxation resistant brass |
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EP2374907A1 (en) * | 2008-12-19 | 2011-10-12 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Copper alloy material for electrical/electronic components, and method for producing same |
JP4875772B2 (ja) * | 2008-12-19 | 2012-02-15 | 古河電気工業株式会社 | 電気電子部品用銅合金板材およびその製造方法 |
EP2374907A4 (en) * | 2008-12-19 | 2012-07-04 | Furukawa Electric Co Ltd | COPPER ALLOY MATERIAL FOR ELECTRICAL / ELECTRONIC COMPONENTS AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
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