KR19990078298A

KR19990078298A - 전자부품용 동합금판

Info

Publication number: KR19990078298A
Application number: KR1019990010460A
Authority: KR
Inventors: 오구라데츠조; 하마모토다카시; 가와구치마사히로
Original assignee: 구마모토 마사히로; 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 1999-10-25
Also published as: JPH11335756A; EP0949343B1; KR100336173B1; DE69933255T2; US6334915B1; JP3739214B2; EP0949343A1; DE69933255D1

Abstract

동합금판은 0.4 내지 2.5wt%의 Ni, 0.05 내지 0.6wt%의 Si, 0.001 내지 0.05wt%의 Mg, 그리고 Cu 와 필수불가결한 불순물인 잔부를 포함하며, 그 합금판에서 평균 결정입 크기가 3 내지 20μm의 범위에 있고 Ni 과 Si의 금속간화합물의 석출물의 크기가 0.3μm 또는 그 이하의 범위에 있다. 필요하다면, 이 합금판은 0.01 내지 5wt%의 Zn, 0.01 내지 0.3wt%의 Sn, 0.01 내지 0.1 wt%의 Mn, 그리고 0.001 내지 0.1 wt%의 Cr의 하나 또는 그 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 합금판 표면에서 (200)평면으로부터 X-선 회절강도가 I(200)으로서 취해지고, (311)평면으로부터 X-선 회절강도가 I(311)으로써 취해지고, 그리고 (220)평면으로부터 X-선 회절강도가 I(220)으로써 취해질때, 하기 방정식

(I(200)+I(311)/I(220)≥0.5

이 만족된다.

Description

전자부품용 동합금판{COPPER ALLOY SHEET FOR ELECTRONIC PARTS}

본 발명은 전자부품, 특히 단자/컨넥터, 스위치, 릴레이, 리드 프레임 등과 같은 부품들로서 유용한 동합금판에 관련한 것이다. 본 발명의 동합금판은 우량한 기계적 성질과 전기 전도율을 가지고 있어서, 상기의 목적에 적합하다. 또한, 이 합금판은 양호한 내응력 완화특성 및 굽힘 성형성을 가지고 있어, 소형화가 요구되고 고온의 환경에 위치되는 단자/컨넥터, 스위치, 릴레이, 리드 프레임 그리고 그와 유사한 것과 같은 전자 부품들로서 사용될때 양호한 성능을 보인다.

지금까지는 단자/컨넥터, 황동(C26000), 인청동(C5111, C5191, C5212, C5210), Cu-Sn-Fe-P합금(C50715)를 포함하는 동합금 등과 같은 전자부품으로써 사용되어왔다. 최근에는, Cu-Ni-Sn-P합금, Cu-Ni-Si-Zn-Sn(-Ca-Pb)합금, Cu-Ni-Si-Mg(-Zn)등과 같은 동합금이 또한 사용되어 왔다. 본 발명의 동합금판과 같은 타입에 속하고 Ni 와 Si를 포함하고 있는 동합금과 관련하는 특허문헌은, 예를들면, 일본국 특개평 9-209061호 공보, 특개평 8-319527호 공보, 특개평 8-225869호 공보, 특개평 7-126779호공보, 특개평7-90520호 공보, 특개평 7-18356호 공보, 특개평 6-184681호 공보, 특개평 6-145847호 공보, 특개평 6-41660호 공보, 특개평 5-59468호 공보, 특개평 2-66130호 공보, 특개소 61-250134호 공보, 그리고 특공소 62-31060호 공보를 포함한다.

근년의 전자공학의 발전에 따라 단자와 컨넥터와 같은 전자부품은 소형화 추세에 있고 이를 위해 전자부품의 보다 향상된 신뢰성이 요구되고 있다. 이것은 예를들어 자동차분야에서 사용되는 단자에 의해 예증되고 있다. 수용공간의 확보, 수용성의 향상, 전송 와이어의 단축(엔진제어를 위해 엔진부근에 전기장치를 위치시키는 것을 허용한다)의 목적을 위해 엔진룸에 장착한 전자 및 전기 기기가 수에 있어서 증가하고 있다. 전자제어를 위한 장치의 수의 증가 및 전달 신호량의 증가는 와이어 하니스의 핀의 극수의 증가를 초래한다. 그럼에도 불구하고 이러한 증가는 협소한 공간에서 접속 블록 및 단자 박스를 필수적으로 배열시키는 것을 야기하기 때문에 보다 소형이고 경량인 컨넥터의 제조를 고려하게 되었다.

이런 소형이고 경량인 컨넥터에서, 반경 0 에서 180도 굽힘하고 도1 에서 도시된 바와 같이 노칭한후 굽힘하는 것(즉 굽힘 부분이 노치되고 그 다음 굽힘되는 것)과 같은 처리기술들이 판의 두께에 있어서의 감소에 의하여 발생된 강성의 저하를 위해 및 고치수 정밀도를 확보하기 위해 채용되어 왔다. 그런 처리기술을 받게되면 현존하는 동합금은 굽힘부에서 미세한 크랙의 발생을 받게 되어 상기된 단자가 사용될때 그의 신뢰성이 상당히 낮아지는 문제를 남긴다.

컨넥터의 접속작업에서(커넥터의 초기 접압력)×(삽입시의 마찰계수)×(핀수)으로서 표현된 삽입력이 필요된다. 단자의 초기 접압력이 동일레벨에 있다면 핀수의 증가는 결국 삽입력의 증가를 초래한다. 이것은 조립작업을 수행하는 작업자의 피로를 증대시키는 요인중에 하나이다. 핀의 수를 증가시킨후 삽입력을 증가시키는 것을 억제하기위해 단자의 초기 접압력을 핀수의 증가에 반비례하여 줄이는 것이 필요하다. 하지만, 단자가 같은 응력 완하률을 가지는 동합금 재료로 만들어 졌을때 단자로서 사용하기 위해 신뢰성을 유지하는데 필수적인 접압력의 표준값을 유지하는 것은 불가능하다. 이것은 다수의 핀을 가지는 소형단자의 초기 접압력이 낮은 수준에 있어 시간이 지남에 따라 응력완화를 단자상에 미치기 때문이다. 그러므로 다수의 핀을 갖는 단자에서 시간의 경과후에 주어진 접압력(B)을 유지하기 위해 더 작은 초기 접압력(A'< A) 및 더 작은 정도의 응력완화(C'< C), 즉 적은 수의 핀을 가지는 단자로서 사용되는 동합금재료들 보다 더 작은 응력완화률(1-B/A'< 1- B/A)을 가지는 특정한 타입의 동합금재료가 요구된다.

이것은 도 2에 상세히 도시되어 있다. 또한, 그런 합금재료는 소형스프링부로서 사용될때 충분한 접압력을 산출하도록 높은 강도(항복강도)를 갖어야 한다.

상기로부터 명백하게 되는 바와같이, 단자의 소형화로, 현존하는 동합금 보다 더 나은 굽힘성형성, 내응력 완화특성, 그리고 강도(항복강도)를 가지는 동합금재료가 요구된다. 특히 내응력 완화 특성에 관하여, 엔진의 고성능은 엔진룸에서 고온도의 원인이 된다. 이것은 150℃를 초과하는 고온도에서 내응력 완화가 우량한 동합금의 개발을 강하게 요구한다.

상기 요구를 만족하기 위한 시도들이 우량한 내응력 완화 특성과 함께 우량한 항복강도와 성형성을 가지는 스테인레스강 재료 그리고 우량한 전기 전도율과 성형성 또는 가공성을 가지는 연동/동합금의 조합물을 이용하여 단자/컨넥터의 처리단계에 의해서 행해져 왔다. 이것은 처리단계들이 비경제적으로 복잡하게 되는 문제를 나타낸다. 한편, 여기에 사용된 동합금 각각은 다음의 문제를 가진다. 전도율과 내응력 완화는 청동과 인청동에 대해 불량하고, 내응력 완화는 Cu-Sn-Fe-P동합금에 대해 불량하고 그리고 항복강도는 Cu-Ni-Sn-P합금에 대해 불량하다. 이것은 Cu-Ni-Si합금에서도 마찬가지인데, 즉 Cu-2Ni-0.5Si-1Zn-0.5Sn(-Ca-Pb)합금은 성형성및 내응력 완화에 있어서 불량하고 그리고 Cu-3Ni-0.65Si-0.15Mg합금은 성형성에서 불량하다.

따라서 본 발명의 목적은 상기 관련 물품의 문제를 극복하는 합금재료를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반경 0 에서 180도 굽힘을 보장하기에 충분한 우량한 성형성과 함께 우량한 항복강도, 전기 전도율 그리고 내응력 완화 특성을 가지고 있어 단자/커넥터, 리드 프레임등과 같은 전자부품으로서 사용하기에 적합한 합금재료를 제공하는 것이다.

도 1은 노칭을 나타내는 개략도;

도 2는 우량한 내응력 완화를 가지는 동합금 재료가 다수의 핀을 가지는 단자를 위해 필요되는지의 이유를 나타내는 도면;

도 3은 Mg의 함유량과 내응력 완화특성(잔류응력) 및 굽힘성형성 간의 관계를 도시하는 그래프;

도 4는 평균 결정립 크기 와 관련하여 항복강도 및 굽힘성형성에 있어의 변화를 도시하는 그래프; 그리고

도 5는 Sn의 함유량과 관련하여 내응력 완화(잔류응력) 및 굽힘 성형성에서의 변화를 도시한 그래프이다.

우리는 종래기술 문제를 해결하기 위해 Cu-Ni-Si합금에 대해 집중적인 연구를 하였고, 그 결과로써, 상기 목적들이 필요하다면, Zn과 Sn의 양과 더불어 Cu속의 Ni, Si 그리고 Mg의 양을 적절히 제어함에 의해 그리고 제품판의 평균결정입크기 및 Ni와 Si의 금속간 화합물의 석출물의 크기를 제어함에 의해 달성될수 있음을 알았다.

특히, 우량한 내응력 완화와 굽힘 성형성을 가지고 있어 전자부품으로서 사용되기에 적합한 동합금판으로서 0.4 내지 2.5wt%의 Ni, 0.05 내지 0.6wt%의 Si, 0.001 내지 0.05wt%의 Mg, 그리고 잔부인 Cu와 불가피한 불순물을 포함하고 있으며, 이 합금판에 있는 평균 결정립 크기가 3 내지 20㎛범위에 있고 Ni와 Si의 금속간 화합물의 석출물의 크기가 0.3㎛ 또는 그 이하의 범위에 있는 상기 동합금판을 제공하는 것을 본발명은 고려한 것이다. 동합금판은 0.01 내지 5wt%의 Zn 및 / 또는 0.01 내지 0.3wt%의 Sn을 더 포함할 수 있다. Sn이 존재한다면, Mg의 wt%에 의한 함유량이 (Mg)로 표시되고 그리고 Sn의 wt% 함유량이 (Sn)으로 표시될때 다음 방정식 0.03≤6(Mg)+(Sn)≤0.3이 만족되는 것은 바람직하다.

또한, 동합금판은 0.01 내지 0.1 wt%의 Mn 및/또는 0.001 내지 0.1%의 Cr을 더 포함할 수 있다. 별개적으로 Be, Al, Ca, Ti, V, Fe, Co, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Pb, Hf, Ta와 B중 적어도 하나는 총량으로 1wt% 또는 그 이하로 합금에 더 함유될 수 있다.

그 판 표면에 있는 평면 (200)으로부터의 X-선 회절 강도가 I(200)으로서 취해지고, 평면 (311)로부터의 X-선 회절 강도가 I(311)으로서 취해질때, 그리고 평면 (220)으로부터 X-선 회절강도가 I(220)으로서 취해질때, 다음 방정식, 즉 (I(200)+ I(311))/I(220)≥0.5가 바람직하게 만족되어야 한다.

또한, 항복 강도가 530N/㎟ 또는 그 이상인 것은 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예

본 발명의 동합금판의 성분 및 그들의 양은 아래에 기술된다.

(Ni와 Si)

이 성분들은 공존상태에서 Ni와 Si의 금속간 화합물을 형성할 수 있고 및 상당히 낮은 전기 전도율 없이 내응력 완화와 항복 강도를 향상시킬 수 있을 정도의 효과를 가진다. Ni<0.4 wt%와 Si<0.05 wt%일 때, 상기 효과는 기대될 수 없다. 반면에 Ni>2.5 wt%와 Si>0.6 wt% 일 때, 굽힘 성형성은 상당히 낮아진다. 따라서 Ni의 함유량은 0.4 내지 2.5 wt%의 범위에 있고 Si의 함유량은 0.05 내지 0.6 wt% 범위에 있다. 항복 강도와 굽힘 성형성을 고려할때, Ni의 함유량이 1.5 내지 2.0 wt% 보다 작은 범위에 그리고 Si의 함유량이 0.3 내지 0.5 wt%의 범위에 있는 것이 바람직하다.

Ni와 Si의 금속간 화합물의 석출물 사이에서, 내응력 완화 특성 및 항복 강도를 향상시키는데 기여하는 이들 석출물은 0.3㎛ 또는 그 이하의 크기를 가지는 것들임에 특히 주의해야 한다. 만일 0.3㎛를 초과하는 크기의 석출물이 형성된다면 이들 특성을 향상시키는데 기여하는 석출물은 보다 적은 양이 된다. 그런데 석출물은 0.3㎛를 초과하는 크기를 가진다면 석출물은 굽힘 성형시에 크랙이 쉽게 발생되어 굽힘 성형성의 저하를 초래한다. 따라서 Ni와 Si 금속간 화합물의 석출물 크기는 바람직하게는 0.3㎛ 또는 그 이하여야 한다.

이와 관련하여 금속간 화합물의 석출물 크기가 0.3㎛ 또는 그 이하의 범위내에서 증가할 때, 그 석출물은 굽힘을 받을시에 슬립 변형에 대해 저항하게 되어 슬립 변형이 비균일화 되기 쉬워지고 이에의해 그 표면이 주름이 잡힌다. 이런 점에서 석출물 크기는 더 바람직하게는 0.2㎛ 또는 그 이하의 범위에 있다.

(Mg)

Mg는 고용체의 형태로 Cu 매트릭스에서 존재하고 Ni와 Si의 금속간 화합물을 가지고 공존할 때 전기전도율의 상당한 저하를 포함함이 없이 단지 작은 양에서 항복 강도와 내응력 저항 특성을 상당히 증가시킬 수 있다. 하지만, 그 양이 증가될 때, 굽힘을 받을시에 가공 경화가 증가한다. 이것은 굽힘부에서 크랙을 발생시킨다. 따라서 내응력 완화 특성과 그 굽힘 성형성을 만족키 위해 적당한 함유량을 결정하는 것이 필요하다. Mg<0.001 wt%이면, 내응력 완화 특성을 향상시키는 효과는 기대될 수 없다. 이에 반하여, Mg>0.05 wt%이면, 굽힘 성형성은 상당히 낮아지며, 반경 0에서 180도 굽힘을 행하는 것은 불가능하다. 그러므로 Mg의 함유량은 0.001 내지 0.05 wt%의 범위에 있어야 하고, 바람직하게는 0.005 내지 0.02 wt%의 범위에 있어야 한다.

도 3은 내응력 완화 특성(1000시간 동안 160℃에서 유지한 후의 잔류응력 및 굽힘 성형성)과 관련하여 Cu-1.8%의 Ni-0.4%의 Si 조성에 대해서 Mg의 함유량에 있어서 변화를 도시한다. 샘플을 만드는 방법, 내응력 완화 특성의 측정 그리고 여기에 사용된 굽힘 시험방법은 각각의 실예로 기술된 것과 같다. 굽힘 시험후의 굽힘부의 관찰을 통하여, 크랙이 발생되지 않은 샘플은 ●로서 표시되고 크랙이 발생된 샘플은 그래프에서 X로서 표시된다. 특히 도 3에서 도시된 것과 같이 잔류응력은 단지 매우 작은 양에 있어서 Mg의 부가에 의해 급격하게 향상되며, 사실, 함유량이 0.005%일 때 70%를 초과한다. Mg함유량이 0.02%를 초과할 때 잔류응력의 증가는 완만하게 된다. 크랙은 함유량이 0.05%이상일 때 발생하게 된다.

(평균 결정립 크기)

굽힘성형성과 결정립사이의 관계에 관련되는 많은 문헌들이 공지되어 있다. 그들의 대부분은 결정립 크기의 측정에 관하여 또는 측정이 재결정 후에 행해졌는지의 여부에 관하여 또는 측정이 최종 제품(즉, 압연과 열처리의 완성 후에 단자 또는 리드 프레임 작업을 위해 사용가능한 상태에 있는 판 또는 스트립)의 상태에서 행해졌는지의 여부에 관하여 명확하지 않다. 본 발명의 실시에서, 적당한 결정립 크기는 굽힘성형성이 최종 동합금판의 표면에 수직한 축선을 따른 측정에 의하여 얻어진 결정립 크기 값을 제어함으로써 편의적으로 제어될 수 있다는 연구결과를 근거해서 결정되어 왔다. 결정립 크기가 3㎛ 보다 적을 때, 우량한 굽힘성형성은 얻어지지 않는다. 결정립 크기가 20㎛를 초과할 때 그 표면상의 주름이 크게 되어 크랙이 발생하기 쉽다. 따라서 평균 결정립 크기는 일반적으로 3 내지 20㎛, 바람직하게는 5 내지 15㎛ 범위에 있다. 결정립 크기가 재결정 후에 상기 한정된 범위보다 큰 곳에서 크랙의 발생이 후속하는 작업단계에 따라 억제되어 질 수 있는것에 주의되어야 하며 여기에서 최종 제품의 결정립 크기가 3 내지 20㎛의 범위내에 있도록 제어 된다. 반대로 재결정 후의 결정립 크기가 적당한(3 내지 20㎛의) 범위내에 있으면, 크랙은 후속하는 단계에서의 가공률이 커서 최종 제품에서의 결정립 크기가 3㎛ 보다 더 작을 때 발생할 수 있다.

본 발명의 동합금판은 우량한 내열성을 나타내고 단자와 컨넥터의 조립시에 또는 반도체의 장착단계에서 경험되는 바와같이 최고 약 350℃ 가열에 대해 어떠한 구조적 변화를 받지 않는다. 따라서, 평균 결정립 크기, 석출물의 크기, 결정 방위, 항복 강도 등이 그 판의 작업전의 상태로 유지되야 함이 고려 된다.

도 4는 Cu-1.8%의 Ni-0.4%의 Si-0.01%의 Mg 조성을 가지는 합금의 결정립 크기에서 변화와 관계하는 평균 결정립 크기, 항복 강도 및 굽힘성형성을 도시한다. 이를 위한 샘플은 예들(냉간압연 후의 열처리가 675℃ 내지 875℃ 및 20초 내지 10분의 범위내의 온도 및 시간 조건하에서 변하되고, 그리고 30%의 냉간압연 후의 석출물 처리가 450℃ 내지 500℃ 및 2시간의 범위내의 온도 및 시간 조건하에서 변화되는 조건으로)에서와 같은 방식으로 만들어진다. 결정립 크기와 항복 강도를 측정하는 방법 및 굽힘 시험방법 각각은 아래에 나타내는 예와 같은 방식법으로 수행된다. 굽힘 시험후의 굽힘부는 관찰되었고, 그리고 크랙이 발생되지 않는 샘플은 그래프에서 ●로서 표시되고 그리고 크랙이 발생되는 샘플은 X로 표시된다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 530 N/㎟의 항복 강도 및 양호한 굽힘성형성을 확보하는 결정립 크기는 3 내지 20㎛의 범위에 있다. 3㎛ 보다 작은 결정립을 가지는 샘플을 사용할 때, 냉간압연 후의 용체화 처리온도가 낮거나, 용체화 처리시간이 짧아서, 결정립이 연성에 있어서 만족스럽게 회복되지 않기 때문에, 굽힘성형성이 악화되는 것이 고려되어야 한다. 결정립 크기가 20㎛를 초과하는 샘플에 대하여, 그 결정립은 커서 응력 집중이 굽힘을 받을시에 결정립계에서 일어나기 쉽다. 결국, 표면주름은 크게 되고, 결국 입자간 크랙이 발생된다.

(Sn)

일반적으로 Cu 매트릭스내의 Sn의 고용체는 강도를 향상시킨다. 본 발명의 실시에서, 강도 향상효과를 산출하기 보다는 오히려 Ni와 Si의 금속간 화합물과의 작은 양의 Sn에 있는 Mg와의 공존을 통하여 내응력 완화특성을 상당히 향상의 효과를 산출하는 것이 목적이다. Sn이 본 발명의 Cu-Ni-Si 합금에 부가될 때, 내응력 완화 특성이 향상된다. 하지만, Sn<0.01wt%이면, 향상 효과는 만족스럽지 않다. 내응력 완화 특성은 Sn의 함유량이 일정수준에 도달하기 전에 향상되지만, Sn의 더 높은 함유량은 굽힘성형성을 낮게 함과 동시에 내응력 완화 특성을 더 향상시키지 못한다. Sn>0.3 wt%일 때 굽힘성형성은 상당히 낮아지며, 반경 0에서 180도의 굽힘이 불가능하게 된다. 따라서, Sn의 함유량은 0.01 내지 0.3 wt%, 바람직하게는 0.05 내지 0.2wt%의 범위 내에 있다.

Mg의 함유량과 관련하여, 0.03≤6(Mg) + (Sn)≤0.3이 바람직하다. 특히, 6(Mg) + (Sn)의 값이 0.03 wt% 보다 작을 때 만족스러운 내응력 완화 특성이 얻어지지 않는다. 그 값이 0.3 wt%를 초과할 때, 굽힘성형성이 저하된다.

도 5는 Sn이 Cu-1.8%의 Ni-0.4%의 Si-0.01%의 Mg 조성을 가지는 합금에 함유될 때 Sn의 함유량과 관련하여 내응력 완화 특성과 굽힘성형성에서의 변화를 도시한다. 샘플을 만드는 방법, 내응력 완화특성을 측정하는 방법 그리고 굽힘 시험방법 각각은 예에서 예시된 것들이다. 굽힘 시험후의 굽힘부가 관찰되고, 그림에서 어떠한 크랙의 발생도 없는 샘플이 ●로서 표시되고 크랙이 발생하는 샘플이 X로 표시된다. Mg와 비교할 때 내응력 완화 특성을 향상시키는 효과는 적다. 하지만 도 5에서 도시된 바와 같이, 잔류 응력은 급격하게 향상되어 함유량이 0.1%일 때 80%를 초과하는 값에 도달한다. 잔류 응력의 향상은 0.1의 수준에서 포화되고 0.3% 이상에서, 그 합금은 크랙을 받는다.

(Zn)

Zn은 땜납의 내열박리성 및 이동 저항을 향상시키는 작용을 한다. Zn≤0.1 wt%일 때 상기 향상효과는 만족스럽게 전개되지 않는다. 반대로, Zn>5 wt%일 때 납땜 부착성이 낮아진다. 따라서 Zn의 함유량이 0.01 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.3 내지 1.5 wt%의 범위에 있다.

(Mn, Cr)

Mn과 Cr 각각은 Ni-Si 금속간 화합물과 공존할 때 내응력 완화 특성을 더 향상시키는데 작용한다. 그 향상은 Mn의 함유량이 0.01 wt% 또는 그 이하이고 Cr의 함유량이 0.001 wt% 또는 그 이하의 범위에 있을 때 감지할 수 있을 정도는 아니다. 그들 중의 어느 하나의 함유량이 0.1 wt%를 초과하면, 그 향상효과는 포화되어서, 굽힘성형성을 낮게 한다.

(Be와 다른 성분들)

Be, Al, Ca, Mn, Ti, V, Cr, Fe, Co, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Pb, Hf, Ta, B 등은 개별적으로 Ni-Si 금속간 화합물과의 공존시 항복 강도를 더 향상시키는 작용을 한다. 이 성분들의 총량이 1 wt%를 초과하면 전기전도율이 낮아질 뿐만 아니라 굽힘성형성도 낮아진다. 따라서 이 성분들의 총량은 1 wt% 또는 그 이하의 범위 내에 존재한다.

(결정 방위)

본 발명에 따른 동합금은 판 표면상 또는 속의 (200)과 (311) 평면의 증가하는 바람직한 비율을 가지고 있기 때문에 재결정후에 결정립 크기에서 증가를 갖는다. 압연할 때, 그 판은 (220)의 평면의 바람직한 비율로 증가한다. 본 발명의 실시에서, 특히 상기에서 설명된 바와 같은, 바람직한 비율은 이 평면들이 굽힘성형성과 강한 상호 관계를 가진다는 우리 견해에 근거해서 결정되고 그리고 그 굽힘성형성은 그 판의 표면에 있는 이 평면들의 바람직한 비율을 제어함에 의해 적당히 제어될 수 있다.

본 발명의 동합금판은 다음의 제조절차에 따라 만들 수 있다. 제조절차에서 원할때, 바람직한 비율은 예를 들면 열처리 조건(가열온도와 시간) 및 후속하는 냉간 압연단계(가공율)를 제어함으로써 제어될 수 있다. 그 바람직한 비율은 석출물 처리 또는 응력 제거 어니일링에 의존하여 감지할 수 있을 정도로 변화되지 않는다.

(항복 강도)

항복 강도가 530 N/㎟ 보다 작을 때, 고접압력은 소형 단자의 스프링부에서 얻어질 수 없다.

본 발명의 동합금의 제조방법이 이제 기술된다.

동합금은 용해 및 주조되고, 그후에 필요하다면, 균질한 열처리 및 열간압연을 받으며, 냉간압연, 열처리 그리고 담금질이 뒤따른다(필요하다면, 이것은 반복될수 있다). 또한 동합금은 더 냉간압연되고 그 다음에 석출물 처리를 받으며, 필요하다면, 냉간압연 또는 응력제거 어니일링이 뒤따라서 의도된 동합금을 얻는다.

본 발명의 실시에서, 특히 냉간압연의 단계과정에서 열처리를 위해 5분 미만의 시간 및 700 내지 850℃의 온도 조건하에서 열처리(고용체 처리)를 적어도 1회 수행하는 것은 필수적이다. 열처리 온도가 700℃보다 낮다면, 재결정입 크기가 작아 Ni-Si고용체의 만족스럽지 못한 성형과 함께 우량한 굽힘성형성을 얻기가 어렵다. 반면에, 온도가 850℃를 초과할때, 재결정립 크기는 너무 크게되어, 굽힘성형시에 큰 주름을 형성하게 된다. 만일 후속하는 냉간압연율이 높다면, 본 발명에서 규정한 그 결정립 크기는 작게된다. 하지만, 이것은 (220)평면의 증가하는 바람직한 비율을 수반하여 우량한 굽힘 성형성을 확보하기가 어렵게 만든다. 부가하여, 5분 이상의 열처리는 경제적이지 않고 바람직 하지않게 재결정립 크기를 크게 만든다. 따라서 굽힘성형시에 큰 주름을 발생시키게 된다. 이런 경우에, 후속하는 냉간압연율이 높다면 본 발명에서 규정한 결정립 크기는 또한 작게 된다. 하지만, (220)평면의 바람직한 비율이 증가할때, 우량한 굽힘성형을 확보하는 것을 어렵게 만든다.

그 열처리가 5분 또는 그 이상 계속될때, Ni와 Si의 금속간 화합물의 석출물은 거칠게 만들어질 수 있거나 또는 낮은 용해점의 불순물 성분들(S, Pb, As, Bi, Se등)은 결정립계에서 집중될수 있어서, 굽힘성형성을 낮추는 결과가 된다.

냉간가공의 과정에서 열처리 온도가 더 낮을때 또는 석출물 처리온도가 높을때, Ni와 Si의 금속간 화합물의 석출물은 보다 크게됨을 유념해야 된다. 그 결정 방위 지수는 더 낮은 열처리 온도에서 또는 후속하는 냉간압연율의 더 큰 총값에서 더 작아진다.

본 발명은 특히 실시예의 방식에 의해 기술된다.

예

표 1 및 표 2에서 표시된 구성성분을 가지는 동합금은 각각 목탄피복 조건하에서 크리프톨노에서 공기로 용해되고 그리고 각각은 50㎜× 80㎜× 200㎜ 의 크기를 가지는 잉곳을 얻기 위해 북 몰드에서 주조된다. 그 잉곳은 930℃로 가열되고 15㎜의 두께로 열간압연되며, 물로 즉시 담금질을 행한다. 열간압연된 재료의 표면으로부터 산화물 스케일을 제거하기위해, 그 표면은 그라인더를 통하여 절삭된다. 그 재료는 냉간압연되며, 0.25㎜두께 샘플재료(번호 1 내지 43)를 얻기위해 20초 동안 750℃에서 열처리, 30%정도의 냉간압연, 2시간 동안 480℃에서 석출물 처리에 의하여 뒤따른다. 그 샘플들은 시험을 위해 제공된다. 더욱이 상이한 결정립 크기, 금속간화합물의 석출물 크기 그리고 방위지수를 가지는 동합금을 얻기위해, 19번의 동합금은 냉간압연을 받으며, 그후에 675 내지 875℃×20초 내지 10분범위 이내의 상이한 조건하에서 열처리되고, 30%정도의 냉간압연, 450 내지 500℃×2시간의 범위내의 상이한 조건하에서의 석출물 처리 그리고 합금의 부분을 냉간압연과 응력제거 어니일링이 뒤따라서 0.25㎜두께 재료(번호 19-1 내지 19-8)를 얻는다.

No.	주성분(wt%)	부성분(wt%)
No.	Cu	부성분(wt%)	Ni	Si	Mg	Zn	Sn	Mn	Cr
29	잔부	0.3	0.1	0.008	―	―	―	―	―
30	잔부	2.7	0.6	0.012	―	―	―	―	―
31	잔부	0.8	0.03	0.011	―	―	―	―	―
32	잔부	2.3	0.7	0.010	―	―	―	―	―
33	잔부	1.8	0.4	―	―	―	―	―	―
34	잔부	1.8	0.4	0.062	―	―	―	―	―
35	잔부	1.8	0.4	0.011	6.1	―	―	―	―
36	잔부	1.8	0.4	0.011	1.1	0.39	―	―	―
37	잔부	1.8	0.4	0.011	1.1	0.11	0.15	0.005	―
38	잔부	1.8	0.4	0.011	1.1	0.11	0.04	0.18	―
39	잔부	1.8	0.4	0.011	1.1	0.11	0.04	0.005	Be:0.02 Al:1.2
40	잔부	1.8	0.4	0.011	1.1	0.11	0.04	0.005	Ti:0.05 Co:1.3
41	잔부	1.8	0.4	0.011	1.1	0.11	0.04	0.005	Fe:1.1 Zr:0.03
42	잔부	1.8	0.4	0.011	1.1	0.11	0.04	0.005	Ta:0.009 In:1.1
43	잔부	1.8	0.4	0.011	1.1	0.11	0.04	0.005	Ag:1.2 B:0.01
* 밑줄친것들은 본 발명의 규정외의 함유량을 표시한다.

그 시험 재료 각각은 인장강도, 항복강도, 전기 전도율, 반경 0에서의 180도 굽힘, 결정립 크기, 석출물 크기, 결정 방위 그리고 땜납 내열 박리성에 관하여 다음의 절차에 따라 조사되었다. 그 결과는 표 3 내지 표 6 에 도시된다.

인장강도, 항복강도는 JIS Z 2241에서 기술된 방법에 따라 결정되었다. 적용된 항복강도가 오프-셋 방법에 의하여 결정된 0.2%의 영구신에서의 것임을 유의해야한다. 각각의 샘플들은 시료수(n=2)를 가지고 시험되고 그 평균값들이 사용되었다. 시험편은 JIS Z 2201 에서 기재된 5번 시험편이었고, 각각의 시험편의 당김 방향은 압연방향에 평행하게 결정되었다.

전기 전도율은 JIS H 0505에서 기재된 방법에 의하여 결정되었다. 전기저항의 측정은 더블 브리지의 이용에 의하여 만들어졌다.

반경 0 에서의 180 굽힘은 JIS Z 2248 에서 기술된 방법에 의하여 결정되었다. 시험편폭은 10㎜로 결정되었고 1톤의 하중하에서 180도로 굽혀졌다. 시험편의 표본방향은 G.W.(굽힘축선이 압연방향에 수직인 우량한 방향)및 B.W.(굽힘축선이 압연방향에 평행한 불량한 방향)에 있었다. 시험후, 각각의 샘플의 굽힘선은 40배율로 실체 현미경을 통하여 관찰되어, 샘플들이 선택적으로 (큰 주름없이 크랙을 받지 않은)우량한것과, 큰 주름을 받은것 그리고 크랙된 것으로 나누어졌다. 각각의 샘플들은 각각 n=5에서 반경 0에서의 180도 굽힘을 받았다. 다섯 개의 시험 샘플중의 하나가 큰 주름 또는 크랙을 받았다면, 상기 샘플 그룹은 주름진 또는 크랙있는 것으로서 판단되었다. 주름과 크랙이 실체현미경을 통하여 굽힘선의 관찰시 서로로 부터 구별되기 어려운 샘플은 굽힘선에 수직한 단면을 따라 절단되어, 그 절단된 평면이 연마되어서(50 내지 100배율로) 광학현미경을 통하여 관찰되어, 이 관찰로 부터 크랙의 존재 또는 부재가 판단되었다.

평균 결정립 크기는 JIS H 0501에서 기재된 절단방법에 따라 판의 표면에 수직한 축선을 따라 측정되었다. 그 측정치들은 이 목적을 위해 통상적으로 사용된 바와 같이 재결정의 완성 후가 아니라 제조공정의 완성 후에 얻어진(0.25㎜의 두께를 가지는) 샘플재료에 대한 것이었다. 샘플들은 그 폭을 따라 그의 중심부에서 판의 다섯 부분으로 취해졌으며 각각의 샘플은 다섯 부분에서 측정되었다. 따라서 25 개의 측정치들의 평균값은 그 샘플의 평균 결정립 크기로서 제공되었다. 본 발명의 동합금에 있어서 측정된 부분에서 결정립 크기의 값들은 그렇게 크게 변하지 않으며, 그래서 같은 측정치들이 얻어졌다.

Ni-Si 금속간 화합물의 석출물의 크기에 대하여는, 샘플이 6만 배율에서 투과전자현미경을 통하여 두개의 시계로부터 촬영되었고, 가장 큰 화합물의 석출물 에서 5번째로 큰 화합물의 석출물까지의 평균 결정립 크기가 사용하기 위한 화합물의 석출물의 크기로서 결정되었다.

결정 방위에 대하여는, 제조단계의 완성 후에, X-선은 개개의 회절 평면으로부터의 강도를 측정하기 위해(0.25㎜의 두께를 가지는) 시험샘플의 표면에 투사되었다. 이 강도들 중, 굽힘성형성과 강한 관계를 가지는 (200), (311) 및 (220)에서 회절 강도의 비율들은 서로 비교되었고, (I(200) + I(311))/I(220)의 값이 계산되었다. X선 조사 조건에 있어서 X선의 종류가 Cu K-α1이고, 관전압이 40㎸이고, 그리고 관전류가 200㎃로 되고, 그리고 그 측정이 시료를 그 자신 축선 상에서 회전시키면 만들어졌다는 것에 주의된다.

내응력 완화특성은 1000시간 동안 160℃에서 유지한 후의 잔류응력이 측정되는 상태에서 초기응력이 항복응력의 80%에 세팅되어 있는 EMAS-3003에 기재된 캔틸레버 블록 기술의 사용에 의해 조사되었다. 그 시험은 개개의 샘플들에 대해 n=5로 수행되었고 그리고 평균값은 샘플의 잔류응력으로서 제공되었다.

땜납의 내열박리성에 대하여는, 약한 활성 용제를 도포한 후에, 재료는 5초 동안 245℃에서 6Sn/4Pb 연욕에서 침지되고 납땜되었으며, 그리고 1000 시간동안 150℃에서 온도 조절 노에서 유지되어고, 그후 그 저항이 조사되었다. 조사방법은 그 재료가 1㎜의 반경을 가진 원을 따라 180도 굽혀지고 편평판으로 복귀되어서 납땜박리의 유무를 관찰하는 것이었다. 샘플링은 노에서 250시간, 500시간, 750시간 그리고 1000시간 유지된 후에 만들어졌다. 그 저항은 박리가 발생하기전의 최대시간으로 표시되었다.

No.	인장강도(N/mm²)	항복강도(N/mm²)	전기전도율(%IACS)	반경 0에서 180도 굽힘	결정립 크기(μm)	화합물의 석출물크기(μm)
No.	인장강도(N/mm²)	항복강도(N/mm²)	전기전도율(%IACS)	G.W	결정립 크기(μm)	화합물의 석출물크기(μm)	B.W
1	540	480	52	양호	양호	8	0.1
2	580	520	51	양호	양호	8	0.1
3	640	580	50	양호	양호	8	0.1
4	680	620	49	큰 주름	큰 주름	8	0.1
5	640	580	50	양호	양호	8	0.1
6	640	580	50	양호	양호	8	0.1
7	650	590	49	양호	양호	8	0.1
8	650	590	49	양호	양호	8	0.1
9	640	580	50	양호	양호	8	0.1
10	640	580	49	양호	양호	8	0.1
11	640	580	48	양호	양호	8	0.1
12	640	580	45	양호	양호	8	0.1
13	640	580	50	양호	양호	8	0.1
14	640	580	50	양호	양호	8	0.1
15	640	580	49	양호	양호	8	0.1
16	640	580	48	양호	양호	8	0.1
17	650	590	47	큰 주름	큰 주름	8	0.1
18	640	580	47	양호	양호	8	0.1
19	640	580	47	양호	양호	8	0.1
20	640	580	47	양호	양호	8	0.1
21	640	580	47	양호	양호	8	0.1
22	670	610	45	양호	양호	8	0.1
23	670	610	46	양호	양호	8	0.1
24	660	600	45	양호	양호	8	0.1
25	650	590	46	양호	양호	8	0.1
26	660	600	45	양호	양호	8	0.1
27	650	590	47	양호	양호	8	0.1
28	650	590	47	양호	양호	8	0.1
19-1	640	580	47	큰 주름	큰 주름	4	0.1
19-2	640	580	47	큰 주름	큰 주름	18	0.1
19-3	620	560	47	큰 주름	큰 주름	8	0.25
19-4	640	580	47	큰 주름	큰 주름	8	0.1

No.	인장강도(N/mm²)	항복강도(N/mm²)	전기전도율(% LACS)	반경 0에서 180도굽힘	결정립크기(μm)	화합물의 석출물 크기(μm)
No.	인장강도(N/mm²)	항복강도(N/mm²)	전기전도율(% LACS)	G.W	결정립크기(μm)	화합물의 석출물 크기(μm)	B.W
29	460	400	54	양호	양호	8	0.1
30	700	660	48	크랙	크랙	8	0.1
31	480	420	55	양호	양호	8	0.1
32	680	620	40	크랙	크랙	8	0.1
33	630	570	51	양호	양호	8	0.1
34	660	600	48	크랙	크랙	8	0.1
35	640	580	42	양호	양호	8	0.1
36	650	590	42	크랙	크랙	8	0.1
37	640	580	42	크랙	크랙	8	0.1
38	650	590	45	크랙	크랙	8	0.1
39	700	660	36	크랙	크랙	8	0.1
40	680	620	38	크랙	크랙	8	0.1
41	680	620	37	크랙	크랙	8	0.1
42	660	600	39	크랙	크랙	8	0.1
43	650	590	46	크랙	크랙	8	0.1
19-5	620	560	48	크랙	크랙	2	0.1
19-6	650	590	47	크랙	크랙	23	0.1
19-7	580	520	48	크랙	크랙	8	0.4
19-8	680	650	46	크랙	크랙	8	0.1
*밑줄친 것들은 특성이 불량한 부분을 표시한다.

No.	결정방위[I \|200\| + I \|311\|] /I \|220\|	1000시간동안 160℃에서 내응력 완화후의 잔류응력	납땜 내열 박리성(시간)	6[Mg]+[Sn](wt%)
29	0.70	64	750	0.048
30	0.70	75	250	0.072
31	0.70	70	750	0.066
32	0.70	75	250	0.060
33	0.70	64	500	0
34	0.70	78	500	0.372
35	0.70	74	1000	0.066
36	0.70	82	1000	0.456
37	0.70	85	1000	0.176
38	0.70	86	1000	0.176
39	0.70	86	1000	0.176
40	0.70	86	1000	0.176
41	0.70	86	1000	0.176
42	0.70	86	1000	0.176
43	0.70	86	1000	0.176
19-5	0.70	84	1000	0.176
19-6	0.70	85	1000	0.176
19-7	0.70	78	1000	0.176
19-8	0.42	85	1000	0.176
* 밑줄친 것들은 특성이 불량한 부분을 표시한다.

이 표들의 결과는 본 발명의 합금 번호 1 내지 28 및 19-1 내지 19-4가 우량한 특성 성질을 나타냄을 드러낸다. 하지만 합금번호 4 는 비교적 Ni/Si 의 높은 값을 가지고, 합금번호 17은 6(Mg)+(Sn)의 높은 값을 가지고, 합금번호 19-1은 결정립 크기에서 비교적 작고, 합금번호 19-2은 결정립 크기에서 크고, 합금번호 19-3은 화합물의 석출물 크기에서 비교적 크고, 그리고 합금번호 19-4 는 결정방위 지수에서 비교적 낮다. 따라서, 이 합금들은 반경 0 에서 180도 굽힘받을때 큰주름을 입는다. 하지만, 모든합금이 크랙을 받지않으며, 따라서 어떠한 실질적인 문제 없이 전자부품용으로 사용될 수 있다. 합금번호 13은 6(Mg)+(Sn)의 값에서 비교적 낮으므로, 내응력 완화 특성은 상기 합금에 부가된 Mg와 Sn을 가지는 합금들 보다 약간 더 낮다. 합금번호 19-3은 화합물의 석출물 크기에서 비교적 크므로, 내응력 완화 특성은 비교적 낮다.

한편, 합금번호 29 및 31은 항복강도 및 내응력 완화 특성이 낮을 정도로 Ni 또는Si의 함유량에서 비교적 낮다. 합금번호 30 및 32는 Ni 또는 Si 함유량에서 높으므로, 반경 0 에서 180도 굽힘을 받을때, 그들은 크랙을 받는다. 합금번호 33은 Mg가 없고 그의 내응력 완화 특성이 낮다. 합금번호 34 내지 43은 조성들중의 어느것 보다도 함유율에서 높으므로, 그들은 반경 0 에서 180도 굽힘을 받을시 크랙을 받거나, 또는 전기 전도율이 낮다.

합금번호 19-5는 결정립 크기에서 더 작으므로, 반경 0 에서 180도 굽힘을 받을시 크랙을 받는다. 합금번호 19-6은 결정립크기에서 크므로, 반경 0 에서 180도 굽힘을 받을시에 크랙을 받는다. 합금번호 19-7은 화합물의 석출물크기에서 더 크므로 낮은 내응력 완화 특성과 낮은 항복강도와 더불어 반경 0 에서 180도 굽힘을 받을시에 크랙을 받는다. 합금번호19-8은 결정방위지수에서 낮기 때문에 반경 0 에서 180도 굽힘을 받을시 크랙을 받는다.

상기로부터 명백한 바와같이, 본 발명의 동합금은 우량한 항복강도, 전기 전도율, 내응력 완화 특성 및 반경 0 에서 180도 굽힘을 보장하기에 충분한 우량한 성형성을 가지며, 단자, 컨넥터, 스위치, 릴레이, 리드 프레임 등으로서 사용하기에 적합하다.

Claims

전자부품으로서 사용하기에 적합한 동합금판에 있어서, 0.4 내지 2.5wt%의 Ni, 0.05 내지 0.6wt%의 Si, 0.001 내지 0.05wt%의 Mg 그리고 잔부인 Cu와 불가피한 불순물을 포함하고 있으며, 이 합금판에서의 평균결정립 크기가 3 내지 20㎛의 범위에 있고 그리고 Ni와 Si의 금속간 화합물의 석출물의 크기가 0.3㎛ 또는 그 이하의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 동합금판.
전자부품으로서 사용하기에 적합한 동합금판에 있어서, 0.4 내지 2.5wt%의 Ni, 0.05 내지 0.6wt%의 Si, 0.001 내지 0.05wt%의 Mg, 0.01 내지 5wt%의 Zn, 그리고 잔부인 Cu와 불가피한 불순물을 포함하고 있으며, 이 합금판에서의 평균결정립 크기가 3 내지 20㎛의 범위에 있고 그리고 Ni와 Si의 금속간 화합물의 석출물의 크기가 0.3㎛ 또는 그 이하의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 동합금판.
전자부품으로서 사용하기에 적합한 동합금판에 있어서, 0.4 내지 2.5wt%의 Ni, 0.05 내지 0.6wt%의 Si, 0.001 내지 0.05wt%의 Mg, 0.01 내지 0.3wt%의 Sn 그리고 잔부인 Cu와 불가피한 불순물을 포함하고 있으며, 이 합금판에서의 평균결정립 크기가 3 내지 20㎛의 범위에 있고 그리고 Ni와 Si의 금속간 화합물의 석출물의 크기가 0.3㎛ 또는 그 이하의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 동합금판.
전자부품으로서 사용하기에 적합한 동합금판에 있어서, 0.4 내지 2.5wt%의 Ni, 0.05 내지 0.6wt%의 Si, 0.001 내지 0.05wt%의 Mg, 0.01 내지 0.3wt%의 Sn,0.01 내지 5wt% 의 Zn 그리고 잔부인 Cu와 불가피한 불순물을 포함하고 있으며, 이 합금판에서의 평균결정립 크기가 3 내지 20㎛의 범위에 있고 Ni와 Si의 금속간 화합물의 석출물의 크기가 0.3㎛ 또는 그 이하의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 동합금판.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 0.01 내지 0.1wt%의 Mn 및/또는 0.001 내지 0.1wt%의 Cr을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동합금판.
제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 판의 표면에 있는 평면 (200)으로부터 X-선 회절 강도가 I(200)으로서 취해지고, 평면 (311)로부터 X-선 회절 강도가 I(311)으로서 취해지고, 그리고 평면 (220)으로부터 X-선 회절 강도가 I(220)으로서 취해질때, 하기 방정식

(I(200)+I(311))/I(220)≥0.5

이 만족되는 것을 특징으로 하는 동합금판.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한항에 있어서, Mg의 wt%에 의한 함유량이 (Mg)로 나타내어지고 그리고 Sn의 wt%에 의한 함유량이 (Sn)으로 나타내어질 하기의 방정식

0.03≤6(Mg)+(Sn)≤0.3

이 만족되는 것을 특징으로 하는 동합금판.
제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 1wt% 또는 그 이하의 총량으로 Be, Al, Ca, Ti, V, Fe, Co, Zr, Nb, Mo, Ag, In, Pb, Hf, Ta 및 B 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동합금판.
제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 판은 530 N/㎟ 또는 그 이상의 항복강도를 가지는 것을 특징으로 하는 동합금판.