WO2015001683A1 - 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品及び端子 - Google Patents

電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品及び端子 Download PDF

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WO2015001683A1
WO2015001683A1 PCT/JP2013/070336 JP2013070336W WO2015001683A1 WO 2015001683 A1 WO2015001683 A1 WO 2015001683A1 JP 2013070336 W JP2013070336 W JP 2013070336W WO 2015001683 A1 WO2015001683 A1 WO 2015001683A1
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WO
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plane
ray diffraction
mass
electronic
diffraction intensity
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PCT/JP2013/070336
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牧 一誠
裕隆 松永
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三菱マテリアル株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/05Alloys based on copper with manganese as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/06Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the present invention relates to a copper alloy for electronic / electric equipment used as a terminal for a connector of a semiconductor device, a movable conductive piece of an electromagnetic relay, or a component for electronic / electric equipment such as a lead frame, and an electronic / electronic device using the same.
  • the present invention relates to copper alloy thin plates for electrical equipment, parts for electronic and electrical equipment, and terminals.
  • Non-Patent Document 1 a copper alloy having high proof strength is desirable as a copper alloy used as a component for electronic and electrical equipment such as a terminal such as a connector, a relay, and a lead frame.
  • Patent Document 1-3 provides a Cu—Ni—Si based alloy (so-called Corson alloy).
  • Corson alloy is a precipitation hardening type alloy in which precipitates made of Ni 2 Si are dispersed, and has a relatively high conductivity and strength. For this reason, it is widely used as a terminal for automobiles and signal system small terminals, and has been actively developed in recent years.
  • the ratio R ⁇ 200 ⁇ of the diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane on the material surface is set to 0.3 or more, so that the bending workability can be improved.
  • a special grain for the total grain boundary length of the grain boundary measured by the EBSD method using a scanning electron microscope with a backscattered electron diffraction image system.
  • the bending workability is determined by defining the ratio R ⁇ 200 ⁇ of the diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane on the material surface.
  • the stress relaxation resistance is improved by adjusting the component composition. Therefore, when the amount of additive elements is reduced to ensure conductivity, the stress relaxation resistance becomes insufficient, and the stress relaxation resistance is reduced. There was a risk that it could not be used.
  • the ratio of the total special grain boundary length of the special grain boundary to the total grain boundary length of the crystal grain boundary is defined as 60 to 70%. However, since the crystal orientation is not taken into consideration, there is a possibility that sufficient bending workability and stress relaxation characteristics cannot be obtained.
  • the present invention has been made in the background as described above, and has an excellent proof stress-bending balance and is particularly excellent in stress relaxation resistance, such as terminals of connectors, relays, lead frames, etc. It is an object of the present invention to provide a copper alloy for electronic / electric equipment, a copper alloy thin plate for electronic / electric equipment, electronic / electric equipment parts and terminals suitable for electric equipment parts.
  • the copper alloy for electronic and electrical equipment of the present invention contains Ni in an amount of 1.0 mass% to 5.0 mass%, Si in an amount of 0.1 mass% to 1.5 mass%, and the rest It consists of Cu and inevitable impurities and has a composition in which Ni / Si (mass ratio) is in the range of 2.0 or more and 6.0 or less, and a measurement area of 1000 ⁇ m 2 or more by the EBSD method at a measurement interval of 0.1 ⁇ m step.
  • Ni is contained in an amount of 1.0 mass% to 5.0 mass%
  • Si is contained in an amount of 0.1 mass% to 1.5 mass%
  • the remainder is Cu.
  • the particles can be dispersed in the copper matrix, and the strength can be improved while ensuring high electrical conductivity.
  • the ratio of the sum L ⁇ of the grain boundary lengths of ⁇ 3, ⁇ 9, ⁇ 27a, and ⁇ 27b to all the crystal grain boundary lengths L Since the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) is 30% or more and the ratio R ⁇ 200 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane on the material surface is 0.2 or more, Grain boundaries with high crystallinity (grain boundaries with less disorder of atomic arrangement) increase in the structure of the copper alloy oriented in the ⁇ 200 ⁇ plane.
  • the special grain boundary can improve the stress relaxation resistance because the grain boundary diffuses slower than the random grain boundary.
  • the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) is preferably 45% or more, and more preferably 50% or more.
  • the ratio R ⁇ 200 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane on the material surface is preferably 0.25 or more, and more preferably 0.3 or more.
  • the EBSD method means an electron beam diffraction diffraction pattern (EBSD) method using a scanning electron microscope with a backscattered electron diffraction image system.
  • EBSD electron beam diffraction diffraction pattern
  • an electron beam is irradiated on the surface of a sample placed in a greatly inclined state in a scanning electron microscope, and the crystal orientation of a measurement point is determined based on a crystal pattern (Kikuchi pattern) formed by reflection diffraction of the electron beam. taking measurement.
  • the crystal pattern is obtained as a plurality of bands. Three bands are selected from the crystal pattern, and one or a plurality of solutions are calculated as crystal orientations.
  • OIM is data analysis software (OIM) for analyzing crystal orientation using measurement data obtained by the EBSD method.
  • OIM data analysis software
  • a crystal grain is defined by collecting continuous measurement points showing the same crystal orientation from the crystal orientation measured by the EBSD method, thereby constructing microstructure information.
  • the CI value is a reliability index, which is displayed as a numerical value representing the reliability of crystal orientation determination when analyzed using analysis software OIM Analysis (Ver. 5.3) of an EBSD device.
  • each solution calculated when determining the crystal orientation of one measurement point in the EBSD method can be weighted according to the number of appearances.
  • the CI value obtained by determining the reliability of the crystal orientation at that point finally determined based on the weighting is the CI value. That is, if the crystal pattern is clear, the CI value is high, and if the crystal pattern is not clear, the CI value is low.
  • the structure of the measurement point measured by EBSD and analyzed by OIM is a processed structure
  • the crystal pattern is not clear, the reliability of crystal orientation determination is lowered, and the CI value is lowered.
  • the CI value is 0.1 or less, it is determined that the structure of the measurement point is a processed structure.
  • the special grain boundary is a ⁇ value defined crystallographically based on CSL theory (Kronberg et al: Trans. Met. Soc. AIME, 185, 501 (1949)) and corresponding to 3 ⁇ ⁇ ⁇ 29.
  • the grain boundary and the inherent corresponding site lattice orientation defect Dq at the corresponding grain boundary is Dq ⁇ 15 ° / ⁇ 1/2 (DG Brandon: Acta. Metallurgica. Vol. 14, p. 1479, (1966)).
  • a random grain boundary is a grain boundary other than a special grain boundary that has a corresponding orientation relationship with a ⁇ value of 29 or less and satisfies Dq ⁇ 15 ° / ⁇ 1/2 .
  • the copper alloy for electronic and electrical equipment of the present invention contains 1.0 mass% or more of Ni, and contains one or more of Co, Mn, and Fe, and Ni, Co, Mn , Fe content is 1.0 mass% to 5.0 mass% or less, Si is contained 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less, the remainder is made of Cu and inevitable impurities, and (Ni + Co + Mn + Fe) / Si (Mass ratio) has a composition in the range of 2.0 or more and 6.0 or less, measures the measurement area of 1000 ⁇ m 2 or more by the EBSD method at the measurement interval of 0.1 ⁇ m step, and analyzes it by the data analysis software OIM The analysis is performed except for the measurement points having a CI value of 0.1 or less, and the crystal grain boundary is defined as the crystal grain boundary between the measurement points where the orientation difference between adjacent measurements exceeds 15 °.
  • the intensity is I ⁇ 311 ⁇
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 331 ⁇ plane is I ⁇ 331 ⁇
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 420 ⁇ plane is I ⁇ 420 ⁇
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane is
  • Ni is contained in an amount of 1.0 mass% or more, and contains any one or more of Co, Mn, Fe, The total content of Ni, Co, Mn, and Fe is 1.0 mass% and 5.0 mass% or less, Si is contained 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less, and the remainder consists of Cu and inevitable impurities, Since (Ni + Co + Mn + Fe) / Si (mass ratio) has a composition in the range of 2.0 or more and 6.0 or less, Co, Mn, and Fe substitute a part of Ni, and Ni 2 Precipitate particles composed of an intermetallic compound mainly containing Si can be dispersed in a copper matrix, and strength can be improved while ensuring high electrical conductivity.
  • the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) which is the ratio of the sum L ⁇ of the grain boundary lengths of ⁇ 3, ⁇ 9, ⁇ 27a, and ⁇ 27b to all the grain boundary lengths L, is set to 30% or more. Since the ratio R ⁇ 200 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane on the material surface is 0.2 or more, the yield strength-bending balance can be dramatically improved and excellent stress resistance Relaxation properties can be obtained.
  • any one or more of Ti, Cr, Zr, P, and B is further added in a total amount of 0.01 mass% or more and 2.0 mass%. It may be included within the following range. Elements such as Ti, Cr, Zr, P, and B have the effect of improving strength by forming precipitates. Therefore, the strength can be further improved by appropriately adding these elements.
  • any one or more of Mg, Sn, Zn, Al, and Ag is added in a total amount of 0.01 mass% to 2.0 mass%. It may be included within the range.
  • Elements such as Mg, Sn, Zn, Al, and Ag have a function of improving the strength by dissolving in a copper mother. Therefore, the strength can be further improved by appropriately adding these elements.
  • the average crystal grain size is in the range of 0.5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the average crystal grain size is relatively fine within the range of 0.5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, the strength and bending workability can be improved reliably.
  • the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) is defined, the stress relaxation resistance can be maintained even if the crystal grain size is fine.
  • the average crystal grain size is preferably in the range of 1.0 to 75 ⁇ m, more preferably in the range of 2.0 to 50 ⁇ m.
  • 0.2% yield strength has a mechanical characteristic of 400 Mpa or more.
  • the 0.2% proof stress is 400 MPa or more, plastic deformation does not easily occur, so that it is particularly suitable for electronic / electronic device parts such as terminals such as connectors, relays, and lead frames.
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 111 ⁇ plane on the material surface is I ⁇ 111 ⁇
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane is I ⁇ 200 ⁇
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 220 ⁇ plane is I ⁇ 220 ⁇
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 311 ⁇ plane is I ⁇ 311 ⁇
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 331 ⁇ plane is I ⁇ 331 ⁇
  • ⁇ 420 ⁇ X-ray diffraction intensity from the plane is I ⁇ 420 ⁇
  • the ⁇ 220 ⁇ plane is due to the rolling texture, and when bending is performed so that the bending axis is parallel to the rolling direction, the sliding system is less likely to act on the bending stress direction. It becomes a relationship. Therefore, local deformation occurs during bending, and cracks are likely to occur. Therefore, by defining the ratio R ⁇ 220 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 220 ⁇ plane on the material surface as 0.8 or less, it becomes possible to improve the bending workability. In order to surely achieve the above-described effects, the ratio R ⁇ 220 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 220 ⁇ plane on the material surface is preferably 0.75 or less, and 0.7 or less. More preferably.
  • the copper alloy thin plate for electronic / electric equipment of the present invention is made of the above-described rolled material of copper alloy for electronic / electric equipment, and has a thickness in the range of 0.01 mm to 2.0 mm.
  • the copper alloy sheet for electronic and electrical equipment with this structure has excellent strength-bending balance and excellent stress relaxation characteristics, so connectors, other terminals, movable conductive pieces of electromagnetic relays, lead frames, etc. Can be suitably used.
  • Sn plating may be applied to the surface.
  • the component for electronic / electrical equipment of the present invention is characterized by comprising the above-described copper alloy for electronic / electrical equipment. Furthermore, the component for electronic / electrical equipment of the present invention is characterized by comprising the above-described copper alloy thin plate for electronic / electrical equipment.
  • the electronic / electrical device parts in the present invention include terminals, connectors, relays, lead frames and the like.
  • the terminal of the present invention is characterized by comprising the above-described copper alloy for electronic and electrical equipment. Furthermore, the terminal of the present invention is characterized by comprising the above-described copper alloy thin plate for electronic and electrical equipment.
  • the terminals in the present invention include connectors and the like.
  • the components and terminals for electronic / electrical devices with this structure are manufactured using copper alloy for electronic / electrical devices with excellent strength, bending workability, and stress relaxation resistance. Residual stress is less likely to be relaxed. For example, when the structure is made to press against the mating conductive material by the spring property of the bent portion, the contact pressure with the mating conductive member can be maintained. Further, it is possible to reduce the thickness of parts for electronic / electrical equipment and terminals.
  • the copper for electronic / electric equipment has excellent proof stress-bending balance and is particularly excellent in stress relaxation resistance, and is suitable for electronic / electrical equipment parts such as terminals of connectors, relays, lead frames, etc. Alloys, copper alloy thin plates for electronic / electrical equipment, electronic / electrical equipment parts and terminals can be provided.
  • the copper alloy for electronic / electric equipment according to the present embodiment contains Ni in an amount of 1.0 mass% to 5.0 mass%, Si is contained in an amount of 0.1 mass% to 1.5 mass%, and the remainder is made of Cu and inevitable impurities. Further, the Ni / Si (mass ratio) is in the range of 2.0 or more and 6.0 or less.
  • the copper alloy for electronic / electrical equipment may be one in which a part of the Ni is replaced with Co, Mn, Fe.
  • Ni is contained in an amount of 1.0 mass% or more, and one or more of Co, Mn, and Fe are contained, and the total content of Ni, Co, Mn, and Fe is 1 0.0 mass% to 5.0 mass% or less
  • Si is contained in an amount of 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less, and the remainder is composed of Cu and inevitable impurities
  • (Ni + Co + Mn + Fe) / Si (mass ratio) is 2 It may be within the range of 0.0 or more and 6.0 or less.
  • the copper alloy for electronic / electrical equipment which is this embodiment is 0.01 mass% or more and 2.0 mass% or less in total on any 1 type or 2 types or more in Ti, Cr, Zr, P, and B. It may be included within the range.
  • the copper alloy for electronic / electrical equipment which is this embodiment is 0.01 mass% or more and 2.0 mass% or less in total in any 1 type or 2 types or more in Mg, Sn, Zn, Al, and Ag. It may be included within the range.
  • the measurement area of 1000 ⁇ m 2 or more is measured at a measurement interval of 0.1 ⁇ m by the EBSD method, and the CI value analyzed by the data analysis software OIM is 0. , Except for measurement points that are less than or equal to 1, and a crystal grain boundary between the measurement points where the orientation difference between adjacent measurement points exceeds 15 °, and ⁇ 3, ⁇ 9, ⁇ 27a for all crystal grain boundary lengths L
  • the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) which is the ratio of the sum L ⁇ of the grain boundary lengths of ⁇ 27b, is set to 30% or more.
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 111 ⁇ plane on the material surface is I ⁇ 111 ⁇
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane is I ⁇ 200.
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 220 ⁇ plane is I ⁇ 220 ⁇
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 311 ⁇ plane is I ⁇ 311 ⁇
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 331 ⁇ plane is I ⁇ 331 ⁇
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 420 ⁇ plane is I ⁇ 420 ⁇
  • the copper alloy for electronic / electrical equipment which is this embodiment is used as a rolled plate, the above-mentioned X-ray diffraction intensity is measured on the plate surface (rolled surface) of the rolled plate.
  • the average crystal grain size (including twins) is in the range of 0.5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • Ni is an element that forms fine precipitates dispersed in the parent phase of copper when co-added with Si, and has the effect of greatly improving strength while maintaining conductivity.
  • the Ni content is set within a range of 1.0 mass% to 5.0 mass%.
  • the Ni content is preferably set to 1.5 mass% or more.
  • [Si] Si is an element that forms fine precipitates dispersed in the copper matrix by being co-added with Ni, and has the effect of greatly improving the strength while maintaining the electrical conductivity.
  • the Si content is set within a range of 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less.
  • the Si content is preferably set to 0.3 mass% or more.
  • Ni and Si form fine precipitates dispersed in the copper matrix as described above.
  • This deposit consists of an intermetallic compound mainly composed of Ni 2 Si.
  • the mass ratio Ni / Si of Ni and Si is less than 2.0, the number of precipitates is insufficient, and the strength may not be sufficiently improved. Moreover, there exists a possibility that electrical conductivity may fall with excess Si.
  • the mass ratio Ni / Si of Ni and Si exceeds 6.0, the number of precipitates may be insufficient and the strength may not be sufficiently improved.
  • the mass ratio of Ni and Si: Ni / Si is in the range of 3.0 to 5.0.
  • Ni elements such as Co, Mn, and Fe form fine precipitates made of an intermetallic compound together with Si, and have the effect of greatly improving strength while maintaining conductivity. Therefore, Co, Mn, and Fe can be substituted for part of Ni.
  • the Ni content is less than 1.0 mass%, or the total content of Ni, Co, Mn, and Fe is 1.0 mass% or less, the number of fine precipitates is insufficient, and the strength May not be sufficiently improved.
  • the total content of Ni, Co, Mn, and Fe exceeds 5.0 mass%, cracks may occur during hot working.
  • the Ni content is set within a range of 1.0 mass% or more and the total content of Ni, Co, Mn, and Fe is within a range of 1.0 mass% to 5.0 mass%. ing.
  • the total content of Ni, Co, Mn, and Fe is preferably set to 4.0 mass% or less.
  • Ni, Co, Mn, Fe and Si form fine precipitates dispersed in the copper matrix as described above.
  • This deposit consists of an intermetallic compound mainly composed of Ni 2 Si.
  • the mass ratio of Ni, Co, Mn, Fe and Si: (Ni + Co + Mn + Fe) / Si is less than 2.0, the number of precipitates may be insufficient, and the strength may not be sufficiently improved. is there. Moreover, there exists a possibility that electrical conductivity may fall with excess Si.
  • the mass ratio of Ni, Co, Mn, Fe and Si: (Ni + Co + Mn + Fe) / Si exceeds 6.0, the number of precipitates may be insufficient and the strength may not be sufficiently improved. .
  • the mass ratio of Ni, Co, Mn, Fe and Si: (Ni + Co + Mn + Fe) / Si is within a range of 3.0 to 5.0. .
  • Ti, Cr, Zr, P, B Elements such as Ti, Cr, Zr, P, and B form a precipitate made of an intermetallic compound together with Cu, Ni, and Si, and have an effect of greatly improving strength while maintaining conductivity. Therefore, it is preferable to add appropriately when further improving the strength.
  • the total content of any one or more of Ti, Cr, Zr, P, and B is less than 0.01 mass%, the above-described effects can be reliably achieved. It may not be possible.
  • the total content of any one or more of Ti, Cr, Zr, P, and B exceeds 2.0 mass%, the conductivity may be significantly reduced.
  • the total content of any one or more of Ti, Cr, Zr, P, and B is 0. It is preferable to be within the range of 0.01 mass% or more and 2.0 mass% or less.
  • Mg, Sn, Zn, Al, Ag Elements such as Mg, Sn, Zn, Al, and Ag are dissolved in the copper matrix and have the effect of significantly improving the strength. Therefore, it is preferable to add appropriately when further improving the strength.
  • the total content of any one or more of Mg, Sn, Zn, Al, and Ag is less than 0.01 mass%, the above-described effects can be reliably achieved. It may not be possible.
  • the conductivity may be significantly reduced.
  • the total content of any one or more of Mg, Sn, Zn, Al, and Ag is 0. It is preferable to be within the range of 0.01 mass% or more and 2.0 mass% or less.
  • inevitable impurities include Ca, Sr, Ba, Sc, Y, rare earth elements, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Re, Ru, Os, Se, Te, Rh, Ir. , Pd, Pt, Au, Cd, Ga, In, Ge, As, Sb, Tl, Pb, Bi, S, O, C, Be, N, H, Hg, and the like. These inevitable impurities are desirably 0.3% by mass or less in total.
  • the special grain boundary is a grain boundary with high crystallinity (a grain boundary with little disorder of atomic arrangement), and thus it becomes difficult to be a starting point of fracture during processing. Therefore, when the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L), which is the ratio of the sum L ⁇ of the grain boundary lengths of ⁇ 3, ⁇ 9, ⁇ 27a, and ⁇ 27b with respect to all the grain boundary lengths L, is increased, It is possible to reduce the ratio of grain boundaries that are the starting points of fracture, and to improve bending workability.
  • the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) is set to 30% or more.
  • the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) is preferably 35% or more, and more preferably 40% or more. More preferably, it is 50% or more.
  • the CI value (reliability index) when analyzed by the analysis software OIM of the EBSD device is small when the crystal pattern of the measurement point is not clear, and the analysis result is obtained when the CI value is 0.1 or less. Difficult to trust. Therefore, in the present embodiment, measurement points with low reliability whose CI value is 0.1 or less are excluded.
  • the ratio R ⁇ 200 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane is preferably 0.25 or more, and more preferably 0.3 or more, even within the above range.
  • the upper limit of the ratio R ⁇ 200 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane is not particularly specified, but is preferably 0.9 or less.
  • the ratio R ⁇ 220 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 220 ⁇ plane is preferably 0.75 or less and more preferably 0.7 or less even within the above range.
  • the lower limit of the ratio R ⁇ 220 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 220 ⁇ plane is not particularly specified, but is preferably 0.1 or more.
  • the crystal grain size of the material also has some influence on the stress relaxation resistance. Generally, the stress relaxation resistance decreases as the crystal grain size decreases.
  • good stress relaxation can be achieved by appropriately adjusting the ratio of the component composition and each alloy element and by appropriately adjusting the ratio of the special grain boundary having high crystallinity. Since the characteristics can be secured, the crystal grain size can be reduced to improve the strength and bending workability. Therefore, in the copper alloy for electronic and electrical equipment according to the present embodiment, the average crystal grain size of the crystal grains constituted by the grain boundaries (random grain boundaries and special grain boundaries) is in the range of 0.5 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the average grain size is preferably 1.0 ⁇ m or more, and more preferably 2.0 ⁇ m or more. Moreover, in order to ensure the strength and bending workability, the average crystal grain size is preferably 75 ⁇ m or less, and more preferably 50 ⁇ m or less. As described above, in the copper alloy for electronic / electric equipment according to the present embodiment, it is preferable to adjust the average crystal grain size according to the required characteristics.
  • An atmospheric furnace may be used for melting the raw material, but an atmosphere furnace having a vacuum furnace, an inert gas atmosphere, or a reducing atmosphere may be used to suppress oxidation of the additive element.
  • the copper alloy melt whose components are adjusted is cast by an appropriate casting method, for example, a batch casting method such as die casting, a continuous casting method, a semi-continuous casting method, or the like to obtain an ingot.
  • Heating step: S02 Thereafter, if necessary, a homogenization heat treatment is performed in order to eliminate segregation of the ingot and make the ingot structure uniform. Alternatively, a solution heat treatment is performed to dissolve the crystallized product and the precipitate.
  • the conditions for this heat treatment are not particularly limited, but it may be usually heated at 700 to 1100 ° C. for 5 minutes to 24 hours. When the heat treatment temperature is less than 700 ° C. or the heat treatment time is less than 5 minutes, there is a possibility that a sufficient homogenization effect or solution effect cannot be obtained.
  • the heat treatment temperature exceeds 1100 ° C.
  • a part of the segregated part may be dissolved
  • the heat treatment time exceeds 24 hours, only the cost increases.
  • the cooling conditions after the heat treatment may be determined as appropriate, but usually water quenching may be performed. After the heat treatment, chamfering is performed as necessary.
  • hot working may be performed on the ingot in order to increase the efficiency of roughing and make the structure uniform.
  • the conditions for this hot working are not particularly limited, but it is usually preferable that the starting temperature is 600 to 1100 ° C., the finishing temperature is 300 to 850 ° C., and the working rate is about 10 to 99%.
  • the ingot heating up to the hot working start temperature may also serve as the heating step S02 described above.
  • Cooling conditions after hot working may be determined as appropriate, but usually water quenching may be performed.
  • it chamfers as needed.
  • it does not specifically limit about the processing method of hot processing What is necessary is just to apply hot rolling, when a final shape is a board or a strip. If the final shape is a wire or a rod, extrusion or groove rolling may be applied, and if the final shape is a bulk shape, forging or pressing may be applied.
  • the temperature condition in the roughing step S04 is not particularly limited, but it is preferable to be within a range of ⁇ 200 ° C. to + 200 ° C. that is cold or warm working.
  • the processing rate of the rough processing is not particularly limited, but is usually about 10 to 99%, preferably 50 to 99%.
  • rolling may be applied when the final shape is a plate or strip. When the final shape is a wire or a rod, extrusion or groove rolling can be applied. When the final shape is a bulk shape, forging or pressing can be applied. Note that S02 to S04 may be repeated for thorough solution.
  • Intermediate heat treatment step: S05 After the rough or warm processing step S04, an intermediate heat treatment is performed for thorough solution treatment and recrystallization.
  • the preferable heating temperature and heating time of the intermediate heat treatment vary depending on the specific heat treatment method, as will be described below. That is, as a specific method of the intermediate heat treatment step S05, a batch-type heating furnace may be used, or continuous heating may be performed using a continuous annealing line. When using a batch-type heating furnace, it is desirable to heat at a temperature of 300 to 800 ° C. for 5 minutes to 24 hours, and when using a continuous annealing line, the heating temperature is 500 to 900 ° C., and It is preferable to keep the temperature within the range without holding or for about 1 second to 5 minutes.
  • the atmosphere for the intermediate heat treatment is preferably a non-oxidizing atmosphere (nitrogen gas atmosphere, inert gas atmosphere, reducing atmosphere).
  • the cooling conditions after the intermediate heat treatment are not particularly limited, but usually water quenching may be performed. If necessary, the roughing step S04 and the intermediate heat treatment step S05 may be repeated a plurality of times.
  • the intermediate processing step S06 is a finishing heat treatment step S07, which will be described later, and is a step performed to form a special grain boundary by strain-induced grain boundary movement, and the processing rate is preferably 1% or more and less than 40%. .
  • the processing rate is 40% or more, strain-induced grain boundary migration hardly occurs in the subsequent finishing heat treatment step S07, and general recrystallization (by the nucleation / growth mechanism) occurs.
  • the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) may not be sufficiently improved.
  • the processing rate is preferably 1% or more and 30% or less, and preferably 1% or more and 25% or less. More preferably.
  • the processing method is not particularly limited, but rolling is employed when the final form is a plate or a strip. In addition, forging, pressing, and groove rolling may be employed.
  • the temperature is not particularly limited, but is preferably ⁇ 200 to + 200 ° C. which is cold or warm so that precipitation does not occur.
  • a batch-type heating furnace When a batch-type heating furnace is used, it is preferably heated at a temperature of 300 to 800 ° C. for 5 minutes to 24 hours, more preferably at a temperature of 400 to 700 ° C. for 5 minutes to 24 hours.
  • the heating temperature is 350 to 900 ° C., and that the temperature within that range is not held or held for about 1 second to 5 minutes, and the heating temperature is 500 to 800 ° C. Further, it is more preferable that the temperature is maintained within the range without holding or for about 1 second to 5 minutes.
  • the atmosphere for the finish heat treatment is preferably a non-oxidizing atmosphere (nitrogen gas atmosphere, inert gas atmosphere, reducing atmosphere).
  • the temperature rising rate between 200 ° C. and 400 ° C. is set to 200 ° C. ° C / min. It is preferable to set it as the above, 600 degreeC / min. More preferably, the above is used. Note that by repeating the intermediate working step S06 and the finish heat treatment step S07, strain-induced grain boundary movement is promoted and the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) increases, so the intermediate working step S06 and the finish heat treatment step S07. Is preferably repeated twice or more, more preferably three or more times.
  • finishing heat treatment step S07 when sufficient precipitates of intermetallic compounds containing Ni and Si are not formed, aging heat treatment may be performed for further precipitation of intermetallic compounds containing Ni and Si. Good.
  • the conditions for this aging heat treatment are not particularly limited, but it is usually desirable to heat at a heat treatment temperature of 200 to 600 ° C. for 5 minutes to 48 hours.
  • the finishing process may be performed to the final dimension and the final shape on the material subjected to the finishing heat treatment step S07 or the material subjected to the aging heat treatment S08.
  • the processing method in the finish processing step S09 is not particularly limited, but when the final product form is a plate or a strip, rolling (cold rolling) may be applied. In addition, forging, pressing, groove rolling, or the like may be applied depending on the final product form. In the present embodiment, cold rolling is performed as the finishing process S09 to produce a rolled material. What is necessary is just to select a processing rate suitably according to final board thickness and final shape. Here, if the processing rate is less than 1%, the effect of improving the yield strength may not be sufficiently obtained.
  • the processing rate in the finishing step S09 is preferably 1 to 70%, more preferably 1 to 50%, and particularly preferably 5 to 40%. After the finish processing step S09, it may be used as a product as it is, but normally, it will be subjected to a lower temperature annealing.
  • Low temperature annealing step S10 After the finish processing step S09, low temperature annealing is performed as necessary to improve stress relaxation resistance and low temperature annealing hardening, or to remove residual strain.
  • the low-temperature annealing step S10 is desirably performed at a temperature in the range of 150 to 800 ° C. for 0.1 second to 24 hours.
  • the heat treatment temperature in the low temperature annealing step S10 is low, the heat treatment may be performed for a long time, and when the heat treatment temperature is high, the heat treatment may be performed for a short time. If the temperature of the low-temperature annealing step S10 is less than 150 ° C.
  • the time of the low-temperature annealing step S10 is less than 0.1 seconds, there is a possibility that a sufficient effect of removing strain may not be obtained, while the temperature of the low-temperature annealing step S10 is 800 If it exceeds ° C., there is a risk of recrystallization, and if the time of the low-temperature annealing step S10 exceeds 24 hours, it only increases the cost. If the finishing process S09 is not performed, the low-temperature annealing process S10 may be omitted.
  • the copper alloy for electronic / electric equipment can be obtained.
  • the 0.2% proof stress is 400 MPa or more.
  • a copper alloy thin plate (strip material) for electronic / electrical equipment having a thickness of about 0.05 to 1.0 mm can be obtained.
  • Such a thin plate may be used as it is for parts for electronic and electrical equipment.
  • Sn plating with a film thickness of about 0.1 to 10 ⁇ m is applied to one or both sides of the plate, and copper with Sn plating is applied.
  • As an alloy strip it is usually used for electronic and electrical equipment parts such as connectors and other terminals.
  • the Sn plating method is not particularly limited. In some cases, a reflow treatment may be performed after electrolytic plating. Furthermore, the electronic / electric device parts and terminals according to the present embodiment are manufactured by punching, bending, or the like the above-described copper alloy thin plate for electronic / electric devices.
  • Ni is contained in an amount of 1.0 mass% to 5.0 mass%
  • Si is contained in an amount of 0.1 mass% to 1.5 mass%.
  • the remainder is composed of Cu and inevitable impurities, and the composition is such that Ni / Si (mass ratio) is in the range of 2.0 to 6.0.
  • Co, Mn, and Fe are added as a substitute for a part of Ni, and the Ni content is 1.0 mass% or more, and one or more of Co, Mn, and Fe are added.
  • the composition is as follows. Therefore, it is possible to disperse fine precipitate particles made of an intermetallic compound mainly composed of Ni 2 Si in the copper matrix, ensuring high electrical conductivity and greatly improving the strength. it can.
  • the special grain boundary length that is the ratio of the sum L ⁇ of the grain boundary lengths of ⁇ 3, ⁇ 9, ⁇ 27a, and ⁇ 27b to all the grain boundary lengths L
  • the thickness ratio (L ⁇ / L) is set to 30% or more
  • the ratio R ⁇ 200 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane on the material surface (plate surface) is set to 0.2 or more.
  • the presence ratio of the (200) plane which has an orientation relationship in which the sliding system is likely to be active with respect to the stress direction of the bending process on the surface of the material, is high, and there is a grain boundary with high crystallinity (grain boundary with little disorder of atomic arrangement). Many bends will greatly improve bending workability, and the yield strength-bending balance will be dramatically improved. In addition, since the special grain boundary has a slower grain boundary diffusion than the random grain boundary, the stress relaxation resistance can be improved.
  • the ratio R ⁇ 220 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 220 ⁇ plane on the material surface (plate surface) is 0.8 or less.
  • the ratio of the (220) plane, which is the rolling texture on the surface of the material, is reduced, it is possible to suppress the occurrence of cracks due to local deformation during bending, and the bending workability can be improved reliably. It becomes.
  • any one or two or more of Ti, Cr, Zr, P, and B are added in a range of 0.01 mass% to 2.0 mass% in total. When added within the range, the strength can be further improved by securing the number of precipitate particles dispersed in the copper matrix.
  • any one or more of Mg, Sn, Zn, Al, and Ag is further added in a range of 0.01 mass% to 2.0 mass% in total. When added in the above, the strength can be further improved by dissolving these elements in the copper matrix.
  • the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) is set to 30% or more, so that it is possible to suppress deterioration of the stress relaxation resistance. Therefore, strength, bending workability, and stress relaxation resistance can be improved in a well-balanced manner.
  • the copper alloy thin plate for electronic / electric equipment according to the present embodiment is made of the above-mentioned copper alloy rolled sheet for electronic / electric equipment, it has excellent stress relaxation resistance, and is suitable for connectors, other terminals, and electromagnetic relays. It can be suitably used for a movable conductive piece, a lead frame, and the like.
  • the electronic device parts and terminals according to the present embodiment are manufactured using the above-described copper alloy for electronic devices, and thus have high yield strength and excellent bending workability. Even if it is a simple shape, there will be no cracks and the reliability will be improved. Furthermore, since it has excellent stress relaxation resistance, it can be used in a high temperature environment.
  • the copper alloy for electronic / electric equipment As described above, the copper alloy for electronic / electric equipment, the copper alloy thin plate for electronic / electric equipment, the component for electronic / electric equipment, and the terminal according to the embodiment of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto.
  • the invention can be changed as appropriate without departing from the technical idea of the invention.
  • an example of a method for manufacturing a copper alloy for electronic / electric equipment has been described with reference to the flowchart of FIG. 1, but the manufacturing method is not limited to this embodiment, The production method may be selected as appropriate.
  • a copper raw material made of oxygen-free copper (ASTM B152 C10100) having a purity of 99.99% by mass or more was prepared, charged in a high-purity graphite crucible, and melted at high frequency in an atmosphere furnace having an Ar gas atmosphere. .
  • Various additive elements were added to the obtained molten copper to prepare the component compositions shown in Tables 1 and 2, and poured into a carbon mold to produce an ingot.
  • the size of the ingot was about 25 mm thick ⁇ about 50 mm wide ⁇ about 200 mm long.
  • each ingot was subjected to water quenching after being held at 980 ° C. for 4 hours in an Ar gas atmosphere as a homogenization treatment (heating step S02).
  • hot rolling was performed as a hot working step S03. Reheating is performed so that the hot rolling start temperature is 980 ° C., the hot rolling is performed at a rolling rate of about 50% with the width direction of the ingot being the rolling direction, and the rolling end temperature is 300 to 800 ° C. The water quenching was performed. Thereafter, cutting and surface grinding were performed to produce a hot rolled material having a thickness of about 11 mm ⁇ width of about 160 mm ⁇ length of about 100 mm. The presence or absence of cracks was confirmed in this hot working step S03. The confirmation results are shown in Tables 3 and 4. In addition, when the crack generate
  • the roughing step S04 and the intermediate heat treatment step S05 were each performed once or repeated twice. Specifically, when each of the roughing step S04 and the intermediate heat treatment step S05 is performed once, the intermediate heat treatment for recrystallization is performed after cold rolling (roughing) at a rolling rate of about 90% or more. Then, a heat treatment was performed at 300 to 800 ° C. for 5 minutes to 24 hours, or at 500 to 900 ° C. for 1 second to 5 minutes, and water quenching was performed. Thereafter, the rolled material was cut, and surface grinding was performed to remove the oxide film.
  • the roughing step S04 and the intermediate heat treatment step S05 are each performed twice, after performing the primary cold rolling (primary roughing) with a rolling rate of about 50 to 90%, Secondary cold rolling (secondary roughing) with a rolling rate of about 50-90% after water quenching at 800 ° C for 5 minutes to 24 hours or 500-900 ° C for 1 second to 5 minutes. Then, a secondary intermediate heat treatment was performed at 300 to 800 ° C. for 5 minutes to 24 hours, or at 500 to 900 ° C. for 1 second to 5 minutes, followed by water quenching. Thereafter, the rolled material was cut, and surface grinding was performed to remove the oxide film.
  • an aging heat treatment step S08 water quenching was performed by holding at a temperature described in Tables 3 and 4 for 8 hours using a salt bath. After that, cold rolling was performed at the rolling rates described in Tables 3 and 4 as the finish rolling step S09. Finally, after performing low temperature annealing at 200 to 500 ° C. for 1 second to 1 hour, water quenching, cutting and surface polishing, and then a strip for characteristic evaluation having a thickness of 0.20 mm ⁇ width of about 160 mm was produced.
  • the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L), the average crystal grain size, the ratio R ⁇ 220 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 220 ⁇ plane on the plate surface, the ⁇ The ratio R ⁇ 200 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the 200 ⁇ plane, electrical conductivity, mechanical properties (yield strength), bending workability, and stress relaxation resistance were evaluated.
  • the test method and measurement method for each evaluation item are as follows.
  • Crystal grain boundaries (special grain boundaries and random grain boundaries) and crystals are as follows: The orientation difference distribution was measured. After mechanical polishing using water-resistant abrasive paper and diamond abrasive grains, final polishing was performed using a colloidal silica solution. And an EBSD measuring device (Quanta FEG 450 made by FEI, EDAX / TSL (current AMETEK) OIM Data Collection) and analysis software (EDAX / TSL (current AMETEK) OIM Data Analysis ver.
  • the measurement interval is 0.1 ⁇ m and the measurement area is 1000 ⁇ m 2 or more and the CI value is 0.1 or less.
  • a crystal grain boundary was defined between the measurement points where the orientation difference between adjacent measurement points was 15 ° or more.
  • the total grain boundary length L of the crystal grain boundaries in the measurement range is measured to determine the position of the crystal grain boundary where the interface between adjacent crystal grains constitutes the special grain boundary, and among the special grain boundaries, ⁇ 3, ⁇ 9 , ⁇ 27a, ⁇ 27b
  • the grain boundary length ratio L ⁇ / L between the sum L ⁇ of the grain boundary lengths and the total grain boundary length L of the crystal grain boundaries measured above is obtained, and the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L).
  • crystal grain size As described above, the grain boundaries (special grain boundaries and random grain boundaries) and the crystal orientation difference distribution on the TD plane and the crystal orientation difference distribution are measured by the EBSD measuring apparatus and the OIM analysis software, and the grain boundaries are determined using the specified grain boundaries. A map was created, and in accordance with the cutting method of JIS H 0501: 1986 (corresponding to ISO 2624-1973), 5 vertical and horizontal line segments were drawn at a time from the grain boundary map. The number of crystal grains that were completely cut was counted, and the average value of the cut lengths was taken as the average crystal grain size.
  • the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 111 ⁇ plane on the plate surface is I ⁇ 111 ⁇ , the X-ray diffraction intensity I ⁇ 200 ⁇ from the ⁇ 200 ⁇ plane, the X-ray diffraction intensity I ⁇ 220 ⁇ from the ⁇ 220 ⁇ plane, ⁇ 311 ⁇ plane X-ray diffraction intensity I ⁇ 311 ⁇ , ⁇ 331 ⁇ plane X-ray diffraction intensity I ⁇ 331 ⁇ , ⁇ 420 ⁇ plane X-ray diffraction intensity I ⁇ 420 ⁇ Measured with A measurement sample was collected from the strip for characteristic evaluation, and the X-ray diffraction intensity around one rotation axis was measured with respect to the measurement sample by a reflection method.
  • test piece having a width of 10 mm and a length of 150 mm was taken from the strip for characteristic evaluation, and the electric resistance was determined by a four-terminal method. Moreover, the dimension of the test piece was measured using the micrometer, and the volume of the test piece was calculated. And electrical conductivity was computed from the measured electrical resistance value and volume. In addition, the test piece was extract
  • Bending was performed in accordance with four test methods of Japan Copper and Brass Association Technical Standard JCBA-T307: 2007.
  • a plurality of test pieces having a width of 10 mm and a length of 30 mm are taken from the strip for property evaluation so that the rolling direction and the longitudinal direction of the test piece are perpendicular to each other.
  • a W bending test was performed by applying a load by applying a W-shaped upper mold of the jig to a test piece placed on a W-shaped lower mold of the jig. And when the outer peripheral part of the bending part was confirmed visually and a crack was observed, it determined as x, and the case where a fracture
  • Stress relaxation resistance In the stress relaxation resistance test, stress was applied by applying a displacement to the free end of the test piece supported with one end as a fixed end in accordance with the cantilevered screw type of JCBA-T309: 2004. And the residual stress rate after hold
  • a specimen width 10 mm
  • the initial deflection displacement is set so that the maximum surface stress of the specimen is 80% of the proof stress.
  • the span length was adjusted to 2 mm.
  • the maximum surface stress is determined by the following equation.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1 in which the contents of Ni and Si were less than the range of the present invention, the proof stress and the stress relaxation resistance were low. In Comparative Example 2 in which the Ni content was larger than the range of the present invention, large ear cracks occurred during hot rolling, and the subsequent processes and evaluation were stopped. In Comparative Example 3 in which the total content of Ni, Co, Mn, and Fe is larger than the range of the present invention, large ear cracks occurred during hot rolling, and the subsequent steps and evaluation were stopped.
  • Comparative Example 4 In Comparative Example 4 in which the mass ratio Ni / Si of Ni and Si was larger than the range of the present invention, the proof stress and the stress relaxation resistance were low. In Comparative Example 5 in which the mass ratio Ni / Si between Ni and Si was smaller than the range of the present invention, large ear cracks occurred during hot rolling, and the subsequent steps and evaluation were stopped. In Comparative Example 6 in which the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) and R ⁇ 200 ⁇ are lower than the range of the present invention, bending workability and stress relaxation resistance were insufficient. In Comparative Example 7 in which the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) is lower than the range of the present invention, the bending workability and the stress relaxation resistance were insufficient.
  • each alloy element is within the range defined by the present invention, the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L), and the X-ray diffraction intensity of the ⁇ 200 ⁇ plane on the material surface Inventive example No. in which the ratio R ⁇ 200 ⁇ is within the scope of the present invention. It was confirmed that all of Nos. 1 to 41 were excellent in yield strength, electrical conductivity, bending workability, and stress relaxation resistance.
  • the electronic / electric equipment is particularly excellent in strength, bending workability and stress relaxation resistance, and suitable for electronic / electric equipment parts such as terminals of connectors, relays, lead frames, etc. It was confirmed that a copper alloy can be provided.
  • the Ni content or the total content of Ni, Co, Mn, and Fe is 1.0 mass% to 5.0 mass%, and the Si content is 0.1 mass% to 1. 5 mass% or less, the remainder is made of Cu and inevitable impurities, and Ni / Si (mass ratio) or (Ni + Co + Mn + Fe) / Si (mass ratio) has a composition in the range of 2.0 or more and 6.0 or less,
  • the special grain boundary length ratio (L ⁇ / L) is 30% or more, and the ratio R ⁇ 200 ⁇ of the X-ray diffraction intensity from the ⁇ 200 ⁇ plane on the material surface is 0.2 or more.
  • Copper alloy for electronic / electric equipment, electronic / electric equipment suitable for electronic / electric equipment parts such as connectors, terminals, relays, lead frames, etc. Copper alloy sheet, the parts and terminals for electronic and electrical equipment can be provided.

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Abstract

 Niを1.0mass%以上5.0mass%以下、Siを0.1mass%以上1.5mass%以下含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなり、Ni/Si(質量比)が2.0以上6.0以下の範囲内となる組成を有し、全ての結晶粒界長さLに対するΣ3、Σ9、Σ27a、Σ27bの各粒界長さの和Lσの比率である特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が30%以上であるとともに、材料表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}が0.2以上である。

Description

電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品及び端子
 本発明は、半導体装置のコネクタ等の端子、あるいは電磁リレーの可動導電片や、リードフレームなどの電子・電気機器用部品として使用される電子・電気機器用銅合金と、それを用いた電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品及び端子に関するものである。
 本願は、2013年7月3日に、日本に出願された特願2013-139995号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来、電子機器や電気機器等の小型化にともない、これら電子機器や電気機器等に使用されるコネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品の小型化および薄肉化が図られている。このため、電子・電気機器用部品を構成する材料として、ばね性、強度、曲げ加工性に優れた銅合金が要求されている。特に、非特許文献1に記載されているように、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品として使用される銅合金としては、耐力が高いものが望ましい。
 ここで、端子、コネクタ、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品として使用される銅合金として、例えば特許文献1-3には、Cu-Ni-Si系合金(いわゆるコルソン合金)が提供されている。このコルソン合金は、NiSiからなる析出物を分散させる析出硬化型合金であり、比較的高い導電率と強度とを有するものである。このため、自動車用端子や信号系小型端子用途として多用されており、近年、活発に開発が進んでいる。
 例えば、特許文献2に記載された電子・電気機器用銅合金においては、材料表面における{200}面からの回折強度の割合R{200}を0.3以上とすることによって、曲げ加工性の向上を図っている。
 また、特許文献3に記載された電子・電気機器用銅合金においては、後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡によるEBSD法にて測定した結晶粒界の全粒界長さに対する特殊粒界の全特殊粒界長さの比率を60~70%に規定することによって、深絞り加工性及び耐疲労特性の向上を図っている。
特開平11-036055号公報 特開2009-007666号公報 特開2012-122114号公報
野村幸矢、「コネクタ用高性能銅合金条の技術動向と当社の開発戦略」、神戸製鋼技報Vol.54No.1(2004)p.2-8
 ところで、最近では、電子・電気機器のさらなる軽量化にともない、これら電子機器や電気機器等に使用されるコネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品のさらなる薄肉化が図られている。このため、コネクタ等の端子においては、接圧を確保するために、厳しい曲げ加工を行う必要があり、従来よりも優れた耐力-曲げバランスが要求されている。さらに、これらの電子・電気機器用部品は、自動車のエンジンルーム等の高温環境下で使用する用途にも適用されており、従来よりも優れた耐応力緩和特性が要求されている。
 ここで、特許文献2に記載された電子・電気機器用銅合金においては、上述のように、材料表面における{200}面からの回折強度の割合R{200}を規定することによって曲げ加工性の向上を図っているが、十分な耐力-曲げバランスを得ることができないおそれがあった。また、成分組成を調整することによって耐応力緩和特性の向上を図っているため、導電率を確保するために添加元素量を低減した場合には、耐応力緩和特性が不十分となり、高温環境下で使用できないおそれがあった。
 また、特許文献3に記載された電子・電気機器用銅合金においては、結晶粒界の全粒界長さに対する特殊粒界の全特殊粒界長さの比率を60~70%に規定しているが、結晶方位について考慮していないため、十分な曲げ加工性および応力緩和特性を得ることができないおそれがあった。
 本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであって、優れた耐力-曲げバランスを有するとともに、耐応力緩和特性に特に優れ、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品に適した電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品及び端子を提供することを目的とする。
 この課題を解決するために、本発明の電子・電気機器用銅合金は、Niを1.0mass%以上5.0mass%以下、Siを0.1mass%以上1.5mass%以下含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなり、Ni/Si(質量比)が2.0以上6.0以下の範囲内となる組成を有し、EBSD法により1000μm以上の測定面積を測定間隔0.1μmステップで測定して、データ解析ソフトOIMにより解析されたCI値が0.1以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定間の方位差が15°を超える測定点間を結晶粒界とし、全ての結晶粒界長さLに対するΣ3、Σ9、Σ27a、Σ27bの各粒界長さの和Lσの比率である特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が30%以上であるとともに、材料表面における{111}面からのX線回折強度をI{111}、{200}面からのX線回折強度をI{200}、{220}面からのX線回折強度をI{220}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、{331}面からのX線回折強度をI{331}、{420}面からのX線回折強度をI{420}、{200}面からのX線回折強度の割合R{200}を、R{200}=I{200}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311}+I{331}+I{420})とした場合に、R{200}が0.2以上であることを特徴としている。
 上述の構成とされた本発明の電子・電気機器用銅合金においては、Niを1.0mass%以上5.0mass%以下、Siを0.1mass%以上1.5mass%以下含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなり、Ni/Si(質量比)が2.0以上6.0以下の範囲内となる組成を有していることから、NiSiを主とする金属間化合物からなる析出物粒子を銅の母相中に分散させることができ、高い導電率を確保しつつ強度の向上を図ることができる。
 そして、上述の構成とされた本発明の電子・電気機器用銅合金においては、全ての結晶粒界長さLに対するΣ3、Σ9、Σ27a、Σ27bの各粒界長さの和Lσの比率である特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が30%以上とされるとともに、材料表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}が0.2以上とされているので、{200}面に配向させた銅合金の組織において結晶性の高い粒界(原子配列の乱れが少ない粒界)が増加することになる。
 ここで、{200}面は、曲げ加工の応力方向に対して、滑り系が活動し易い方位関係となるため、局所的な変形を抑制することができる。さらに、結晶性の高い粒界(原子配列の乱れが少ない粒界)が増加することにより、曲げ加工時の破壊の起点となる粒界の割合が少なくなる。本発明の電子・電気機器用銅合金においては、これらの相乗効果によって、耐力―曲げバランスが飛躍的に向上することになる。また、特殊粒界は、ランダム粒界と比べて粒界の拡散が遅いことから、耐応力緩和特性を向上させることができる。
 上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)を45%以上とすることが好ましく、50%以上とすることがさらに好ましい。また、材料表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}を0.25以上とすることが好ましく、0.3以上とすることがさらに好ましい。
 なお、EBSD法とは、後方散乱電子回折像システム付の走査型電子顕微鏡による電子線反射回折(Electron Backscatter Diffraction Patterns:EBSD)法を意味する。EBSD法では、走査型電子顕微鏡中に大きく傾斜した状態で配置した試料表面に電子線を照射し、電子線の反射回折によって形成される結晶パターン(菊池パターン)に基づき、測定点の結晶方位を測定する。結晶パターンは複数のバンドとして得られる。結晶パターンから3本のバンドを選び、結晶方位として1もしくは複数の解を算出する。3本のバンドの全組合せに対しこの計算が行われ、各組合せから計算される解のうち全体として最も多く現れた解を、測定点における結晶方位とする。
 またOIMは、EBSD法による測定データを用いて結晶方位を解析するためのデータ解析ソフト(Orientation Imaging Microscopy:OIM)である。データ解析ソフトOIMでは、EBSD法で測定した結晶方位から、同じ結晶方位を示す連続した測定点をまとめることにより結晶粒を定義するものであり、これによりミクロ組織の情報を構築するものである。
 さらにCI値とは、信頼性指数(Confidence Index)であって、EBSD装置の解析ソフトOIM Analysis(Ver.5.3)を用いて解析したときに、結晶方位決定の信頼性を表す数値として表示される数値である(例えば、「EBSD読本:OIMを使用するにあたって(改定第3版)」鈴木清一著、2009年9月、株式会社TSLソリューションズ発行)。より詳細には、EBSD法において一つの測定点の結晶方位を決定する際に算出されたそれぞれの解について、その出現数に応じて重み付けができる。最終的に決定されたその点の結晶方位の信頼性を、重み付けに基づいて求めたものがCI値である。すなわち、結晶パターンが明確であればCI値が高く、結晶パターンが明確でない場合はCI値が低い。ここで、EBSDにより測定してOIMにより解析した測定点の組織が加工組織である場合、結晶パターンが明確ではないため結晶方位決定の信頼性が低くなり、CI値が低くなる。特にCI値が0.1以下の場合にその測定点の組織が加工組織であると判断される。
 また、特殊粒界とは、結晶学的にCSL理論(Kronberg et al:Trans.Met.Soc.AIME,185,501(1949))に基づき定義されるΣ値で3≦Σ≦29に属する対応粒界であって、かつ、当該対応粒界における固有対応部位格子方位欠陥Dqが、Dq≦15°/Σ1/2(D.G.Brandon:Acta.Metallurgica.Vol.14,p.1479,(1966))を満たす結晶粒界であるとして定義される。
 一方、ランダム粒界とは、Σ値が29以下の対応方位関係があってかつDq≦15°/Σ1/2を満たす特殊粒界以外、の粒界である。
 また、本発明の電子・電気機器用銅合金は、Niを1.0mass%以上含有するとともに、Co,Mn,Feのうちのいずれか1種または2種以上を含有し、Ni,Co,Mn,Feの含有量の合計が1.0mass%超え5.0mass%以下とされ、Siを0.1mass%以上1.5mass%以下含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなり、(Ni+Co+Mn+Fe)/Si(質量比)が2.0以上6.0以下の範囲内となる組成を有し、EBSD法により1000μm以上の測定面積を測定間隔0.1μmステップで測定して、データ解析ソフトOIMにより解析されたCI値が0.1以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定間の方位差が15°を超える測定点間を結晶粒界とし、全ての結晶粒界長さLに対するΣ3、Σ9、Σ27a、Σ27bの各粒界長さの和Lσの比率である特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が30%以上であるとともに、材料表面における{111}面からのX線回折強度をI{111}、{200}面からのX線回折強度をI{200}、{220}面からのX線回折強度をI{220}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、{331}面からのX線回折強度をI{331}、{420}面からのX線回折強度をI{420}、{200}面からのX線回折強度の割合R{200}をR{200}=I{200}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311}+I{331}+I{420})とした場合に、R{200}が0.2以上であることを特徴としている。
 上述の構成とされた本発明の電子・電気機器用銅合金においては、Niを1.0mass%以上含有するとともに、Co,Mn,Feのうちのいずれか1種または2種以上を含有し、Ni,Co,Mn,Feの含有量の合計が1.0mass%超え5.0mass%以下とされ、Siを0.1mass%以上1.5mass%以下含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなり、(Ni+Co+Mn+Fe)/Si(質量比)が2.0以上6.0以下の範囲内となる組成を有していることから、Co,Mn,FeがNiの一部を代替することになり、NiSiを主とする金属間化合物からなる析出物粒子を銅の母相中に分散させることができ、高い導電率を確保しつつ強度の向上を図ることができる。
 また、全ての結晶粒界長さLに対するΣ3、Σ9、Σ27a、Σ27bの各粒界長さの和Lσの比率である特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が30%以上とされるとともに、材料表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}が0.2以上とされているので、耐力―曲げバランスを飛躍的に向上させることができるとともに、優れた耐応力緩和特性を得ることができる。
 ここで、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、さらに、Ti,Cr,Zr,P,Bのうちのいずれか1種または2種以上を合計で0.01mass%以上2.0mass%以下の範囲内で含んでいてもよい。
 Ti,Cr,Zr,P,Bといった元素は、析出物を形成することによって強度を向上させる作用を有する。よって、これらの元素を適宜添加することにより、さらに強度を向上させることが可能となる。
 また、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、さらに、Mg,Sn,Zn,Al,Agのうちのいずれか1種または2種以上を合計で0.01mass%以上2.0mass%以下の範囲内で含んでいてもよい。
 Mg,Sn,Zn,Al,Agといった元素は、銅の母中に固溶して強度を向上させる作用を有する。よって、これらの元素を適宜添加することにより、さらに強度を向上させることが可能となる。
 また、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、平均結晶粒径が0.5μm以上100μm以下の範囲内とされていることが好ましい。
 この場合、平均結晶粒径が0.5μm以上100μm以下の範囲内と比較的微細にされているので、強度及び曲げ加工性を確実に向上させることができる。また、上述のように、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)を規定していることから、結晶粒径を微細としても耐応力緩和特性を維持することができる。
 上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、平均結晶粒径を1.0μm以上75μm以下の範囲内とすることが好ましく、さらには2.0μm以上50μm以下の範囲内とすることが好ましい。
 また、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、0.2%耐力が400MPa以上の機械特性を有することが好ましい。
 0.2%耐力が400MPa以上である場合には、容易に塑性変形しなくなるため、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品に特に適している。
 また、本発明の電子・電気機器用銅合金においては、材料表面における{111}面からのX線回折強度をI{111}、{200}面からのX線回折強度をI{200}、{220}面からのX線回折強度をI{220}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、{331}面からのX線回折強度をI{331}、{420}面からのX線回折強度をI{420}、{220}面からのX線回折強度の割合R{220}をR{220}=I{220}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311}+I{331}+I{420})とした場合に、R{220}が0.8以下とされていることが好ましい。
 {220}面は、圧延集合組織によるものであり、圧延方向に対して曲げ軸が平行になるように曲げ加工を行った場合に、曲げ加工の応力方向に対して滑り系が活動しにくい方位関係となる。よって、曲げ加工時に局所的な変形が生じてクラックが発生しやすくなる。そこで、材料表面における{220}面からのX線回折強度の割合R{220}を0.8以下と規定することにより、曲げ加工性を向上させることが可能となる。
 なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、材料表面における{220}面からのX線回折強度の割合R{220}を0.75以下とすることが好ましく、0.7以下とすることがさらに好ましい。
 本発明の電子・電気機器用銅合金薄板は、上述の電子・電気機器用銅合金の圧延材からなり、厚みが0.01mm以上2.0mm以下の範囲内にあることを特徴としている。
 このような構成の電子・電気機器用銅合金薄板は、耐力―曲げバランスに優れ、かつ、耐応力緩和特性に優れているので、コネクタ、その他の端子、電磁リレーの可動導電片、リードフレームなどに好適に使用することができる。
 ここで、本発明の電子・電気機器用銅合金薄板においては、表面にSnめっきが施されていてもよい。
 本発明の電子・電気機器用部品は、上述の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とする。
 さらに、本発明の電子・電気機器用部品は、上述の電子・電気機器用銅合金薄板からなることを特徴とする。
 なお、本発明における電子・電気機器用部品とは、端子、コネクタ、リレー、リードフレーム等を含むものである。
 本発明の端子は、上述の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とする。
 さらに、本発明の端子は、上述の電子・電気機器用銅合金薄板からなることを特徴とする。
 なお、本発明における端子は、コネクタ等を含むものである。
 この構成の電子・電気機器用部品及び端子は、強度、曲げ加工性、耐応力緩和特性に優れた電子・電気機器用銅合金を用いて製造されているので、経時的に、もしくは高温環境で、残留応力が緩和されにくく、例えば曲げ部分のバネ性により相手側導電材に圧接させる構造とした場合に、相手側導電部材との接触圧を保つことができる。また、電子・電気機器用部品及び端子の薄肉化を図ることができる。
 本発明によれば、優れた耐力-曲げバランスを有するとともに、耐応力緩和特性に特に優れ、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品に適した電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品及び端子を提供することができる。
本実施形態である電子・電気機器用銅合金の製造方法の一例を示すフロー図である。
 以下に、本発明の実施形態について説明する。
 本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、Niを1.0mass%以上5.0mass%以下、Siを0.1mass%以上1.5mass%以下含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる組成とされ、さらにNi/Si(質量比)が2.0以上6.0以下の範囲内とされている。
 また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、上記のNiの一部をCo,Mn,Feで代替したものであってもよい。具体的には、Niを1.0mass%以上含有するとともに、Co,Mn,Feのうちのいずれか1種または2種以上を含有し、Ni,Co,Mn,Feの含有量の合計が1.0mass%超え5.0mass%以下とされ、Siを0.1mass%以上1.5mass%以下含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる組成とされ、(Ni+Co+Mn+Fe)/Si(質量比)が2.0以上6.0以下の範囲内とされていてもよい。
 さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、Ti,Cr,Zr,P,Bのうちのいずれか1種または2種以上上を合計で0.01mass%以上2.0mass%以下の範囲内で含んでいてもよい。
 また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金は、Mg,Sn,Zn,Al,Agのうちのいずれか1種または2種以上を合計で0.01mass%以上2.0mass%以下の範囲内で含んでいてもよい。
 そして、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、EBSD法により1000μm以上の測定面積を測定間隔0.1μmステップで測定して、データ解析ソフトOIMにより解析されたCI値が0.1以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定点間の方位差が15°を超える測定点間を結晶粒界とし、全ての結晶粒界長さLに対するΣ3、Σ9、Σ27a、Σ27bの各粒界長さの和Lσの比率である特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が30%以上とされている。
 また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、材料表面における{111}面からのX線回折強度をI{111}、{200}面からのX線回折強度をI{200}、{220}面からのX線回折強度をI{220}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、{331}面からのX線回折強度をI{331}、{420}面からのX線回折強度をI{420}、{200}面からのX線回折強度の割合R{200}を、R{200}=I{200}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311}+I{331}+I{420})とした場合に、R{200}が0.2以上とされている。
 さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、材料表面における{220}面からのX線回折強度の割合R{220}を、R{220}=I{220}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311}+I{331}+I{420})とした場合に、R{220}が0.8以下とされている。
 なお、本実施形態である電子・電気機器用銅合金を圧延板とした場合には、圧延板の板表面(圧延面)において、上述のX線回折強度を測定することになる。
 また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、平均結晶粒径(双晶を含む)が0.5μm以上100μm以下の範囲内とされている。
 ここで、上述のように成分組成、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)、X線回折強度、平均結晶粒径を規定した理由について以下に説明する。
〔Ni〕
 Niは、Siと共添されることにより、銅の母相中に分散する微細な析出物を形成する元素であり、導電率を維持したまま強度を大幅に向上させる作用効果を有する。
 ここで、Niの含有量が1.0mass%未満の場合には、析出物の個数が不足し、強度を十分に向上させることができないおそれがある。一方、Niの含有量が5.0mass%を超える場合には、熱間加工時に割れが発生するおそれがある。
 以上のことから、本実施形態では、Niの含有量を1.0mass%以上5.0mass%以下の範囲内に設定している。なお、析出物の個数を確保して強度を確実に向上させるためには、Niの含有量を1.5mass%以上とすることが好ましい。また、熱間加工時の割れを確実に抑制するためには、Niの含有量を4.0mass%以下とすることが好ましい。
〔Si〕
 Siは、Niと共添されることにより、銅の母相中に分散する微細な析出物を形成する元素であり、導電率を維持したまま強度を大幅に向上させる作用効果を有する。
 ここで、Siの含有量が0.1mass%未満の場合には、析出物の個数が不足し、強度を十分に向上させることができないおそれがある。一方、Siの含有量が1.5mass%を超える場合には、熱間加工時に割れが発生するおそれがある。
 以上のことから、本実施形態では、Siの含有量を0.1mass%以上1.5mass%以下の範囲内に設定している。なお、析出物の個数を確保して強度を確実に向上させるためには、Siの含有量を0.3mass%以上とすることが好ましい。また、熱間加工時の割れを確実に抑制するためには、Siの含有量を1.3mass%以下とすることが好ましい。
〔NiとSiの質量比:Ni/Si〕
 NiとSiは、上述のように銅の母相中に分散する微細な析出物を形成する。この析出物は、NiSiを主とする金属間化合物からなる。
 ここで、NiとSiの質量比Ni/Siが2.0未満の場合には、析出物の個数が不足し、強度を十分に向上させることができないおそれがある。また、過剰なSiによって導電率が低下してしまうおそれがある。一方、NiとSiの質量比Ni/Siが6.0を超える場合には、析出物の個数が不足して強度を十分に向上させることができないおそれがある。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、NiとSiの質量比:Ni/Siを3.0以上5.0以下の範囲内とすることが好ましい。
〔Co,Mn,Fe〕
 Co,Mn,Feといった元素は、Niと同様に、Siとともに金属間化合物からなる微細な析出物を形成し、導電率を維持したまま強度を大幅に向上させる作用効果を有する。よって、Niの一部をCo,Mn,Feを代替することができる。
 ここで、Niの含有量が1.0mass%未満、またはNi,Co,Mn,Feの含有量の合計が1.0mass%以下である場合には、微細な析出物の個数が不足し、強度を十分に向上させることができないおそれがある。一方、Ni,Co,Mn,Feの含有量の合計が5.0mass%を超える場合には、熱間加工時に割れが発生するおそれがある。
 以上のことから、本実施形態では、Niの含有量を1.0mass%以上、Ni,Co,Mn,Feの含有量の合計を1.0mass%超え5.0mass%以下の範囲内に設定している。なお、熱間加工時の割れを確実に抑制するためには、Ni,Co,Mn,Feの含有量の合計を4.0mass%以下とすることが好ましい。
〔Ni,Co,Mn,FeとSiの質量比:(Ni+Co+Mn+Fe)/Si〕
 Ni,Co,Mn,FeとSiは、上述のように銅の母相中に分散する微細な析出物を形成する。この析出物は、NiSiを主とする金属間化合物からなる。
 ここで、Ni,Co,Mn,FeとSiの質量比:(Ni+Co+Mn+Fe)/Siが2.0未満の場合には、析出物の個数が不足し、強度を十分に向上させることができないおそれがある。また、過剰なSiによって導電率が低下してしまうおそれがある。一方、Ni,Co,Mn,FeとSiの質量比:(Ni+Co+Mn+Fe)/Siが6.0を超える場合には、析出物の個数が不足して強度を十分に向上させることができないおそれがある。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Ni,Co,Mn,FeとSiの質量比:(Ni+Co+Mn+Fe)/Siを3.0以上5.0以下の範囲内とすることが好ましい。
〔Ti,Cr,Zr,P,B〕
 Ti,Cr,Zr,P,Bといった元素は、Cu,Ni,Siとともに金属間化合物からなる析出物を形成し、導電率を維持したまま強度を大幅に向上させる作用効果を有する。よって、さらなる強度向上を図る場合には、適宜添加することが好ましい。
 ここで、Ti,Cr,Zr,P,Bのうちのいずれか1種または2種以上の含有量の合計が0.01mass%未満の場合には、上述した作用効果を確実に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Ti,Cr,Zr,P,Bのうちのいずれか1種または2種以上の含有量の合計が2.0mass%を超える場合には、導電率が大幅に低下するおそれがある。
 以上のことから、Ti,Cr,Zr,P,Bといった元素を添加する場合には、Ti,Cr,Zr,P,Bのうちのいずれか1種または2種以上の含有量の合計を0.01mass%以上2.0mass%以下の範囲内とすることが好ましい。
〔Mg,Sn,Zn,Al,Ag〕
 Mg,Sn,Zn,Al,Agといった元素は、銅の母相中に固溶し、強度を大幅に向上させる作用効果を有する。よって、さらなる強度向上を図る場合には、適宜添加することが好ましい。
 ここで、Mg,Sn,Zn,Al,Agのうちのいずれか1種または2種以上の含有量の合計が0.01mass%未満の場合には、上述した作用効果を確実に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Mg,Sn,Zn,Al,Agのうちのいずれか1種または2種以上の含有量の合計が2.0mass%を超える場合には、導電率が大幅に低下するおそれがある。
 以上のことから、Mg,Sn,Zn,Al,Agといった元素を添加する場合には、Mg,Sn,Zn,Al,Agのうちのいずれか1種または2種以上の含有量の合計を0.01mass%以上2.0mass%以下の範囲内とすることが好ましい。
〔不可避不純物〕
 なお、上述した元素以外の不可避不純物としては、Ca,Sr,Ba,Sc,Y,希土類元素,Hf,V,Nb,Ta,Mo,W,Re,Ru,Os,Se,Te,Rh,Ir,Pd,Pt,Au,Cd,Ga,In,Ge,As,Sb,Tl,Pb,Bi,S,O,C,Be,N,H,Hg等が挙げられる。これらの不可避不純物は、総量で0.3質量%以下であることが望ましい。
〔特殊粒界長さ比率(Lσ/L)〕
 特殊粒界は結晶性の高い粒界(原子配列の乱れが少ない粒界)であるため、加工時の破壊の起点となりにくくなる。よって、全ての結晶粒界長さLに対するΣ3、Σ9、Σ27a、Σ27bの各粒界長さの和Lσの比率である特殊粒界長さ比率(Lσ/L)を高くすると、曲げ加工時の破壊の起点となる粒界の割合を少なくすることができ、曲げ加工性を向上させることができる。また、後述する{200}面の割合を増加させた組織中に特殊粒界を導入することにより、相乗効果により曲げ加工時の破壊の起点は大幅に減少し、曲げ加工性は飛躍的に上昇する。さらに、特殊粒界はランダム粒界に比べて粒界の拡散が遅いことから、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)を高くすることで結晶粒径を小さくしても、耐応力緩和特性が劣化することを抑制できる。
 そこで、本実施形態においては、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)を30%以上に設定している。上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)を35%以上とすることが好ましく、40%以上とすることがさらに好ましい。より好ましくは50%以上である。
 なお、EBSD装置の解析ソフトOIMにより解析したときのCI値(信頼性指数)は、測定点の結晶パターンが明確ではない場合にその値が小さくなり、CI値が0.1以下ではその解析結果を信頼することが難しい。よって、本実施形態では、CI値が0.1以下である信頼性の低い測定点を除いた。
〔X線回折強度比:R{200}〕
 {200}面は、曲げ加工の応力方向に対して、滑り系が活動し易い方位関係となるため、局所的な変形を抑制することができ、曲げ加工時のクラックの発生を抑制することが可能となる。また、上述した特殊粒界比率の高い組織において{200}面割合を高めることで、相乗効果により曲げ加工時の破壊の起点は大幅に減少し、曲げ加工性は飛躍的に上昇する。
 このため、材料表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}を0.2以上とすることにより、曲げ加工性を向上させることが可能となる。ここで、{200}面からのX線回折強度の割合R{200}は、上記の範囲内でも0.25以上が好ましく、0.3以上がさらに好ましい。
 なお、{200}面からのX線回折強度の割合R{200}の上限には、特に規定はないが、0.9以下とすることが好ましい。
〔X線回折強度比:R{220}〕
 材料表面における{220}面は、圧延集合組織によるものであり、この{220}面の割合が高くなると、圧延方向に対して垂直方向に曲げ加工を行った場合に、曲げ加工の応力方向に対して滑り系が活動しにくい方位関係となる。これにより、曲げ加工時に変形が局所的に発生し、クラックの原因となる。
 このため、材料表面における{220}面からのX線回折強度の割合R{220}を0.8以下に抑制することにより、クラックの発生を抑制でき、曲げ加工性が向上するものと考えられる。ここで、{220}面からのX線回折強度の割合R{220}は、上記の範囲内でも0.75以下が好ましく、0.7以下がさらに好ましい。
 なお、{220}面からのX線回折強度の割合R{220}の下限には、特に規定はないが、0.1以上とすることが好ましい。
〔平均結晶粒径〕
 耐応力緩和特性には、材料の結晶粒径もある程度の影響を与えることが知られており、一般には結晶粒径が小さいほど耐応力緩和特性は低下する。本実施形態である電子・電気機器用銅合金の場合、成分組成と各合金元素の比率の適切な調整、及び、結晶性の高い特殊粒界の比率を適切にすることによって良好な耐応力緩和特性を確保できるため、結晶粒径を小さくして、強度と曲げ加工性の向上を図ることができる。
 したがって、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、粒界(ランダム粒界及び特殊粒界)によって構成される結晶粒の平均結晶粒径を、0.5μm以上100μm以下の範囲内とすることが好ましい。なお、耐応力緩和特性をさらに向上させるためには、平均結晶粒径を1.0μm以上とすることが好ましく、2.0μm以上とすることがさらに好ましい。また、強度、曲げ加工性を確実に確保するためには、平均結晶粒径を75μm以下とすることが好ましく、50μm以下とすることがさらに好ましい。
 以上のように、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、要求される特性に応じて平均結晶粒径を調整することが好ましい。
 次に、このような構成とされた本実施形態である電子・電気機器用銅合金の製造方法について、図1に示すフロー図を参照して説明する。
〔溶解・鋳造工程:S01〕
 まず、銅原料を溶解して得られた銅溶湯に、前述の元素を添加して成分調整を行い、銅合金溶湯を製出する。銅原料としては、純度が99.99%以上の4NCu(無酸素銅等)を使用することが望ましいが、スクラップを原料として用いてもよい。また、各種元素の添加には、元素単体や母合金等を用いることができる。また、各種元素を含む原料を銅原料とともに溶解してもよい。また、リサイクル材およびスクラップ材を用いてもよい。
 原料の溶解には、大気雰囲気炉を用いてもよいが、添加元素の酸化を抑制するために、真空炉、不活性ガス雰囲気又は還元性雰囲気とされた雰囲気炉を用いてもよい。
 次いで、成分調整された銅合金溶湯を、適宜の鋳造法、例えば金型鋳造などのバッチ式鋳造法、あるいは連続鋳造法、半連続鋳造法などによって鋳造して鋳塊を得る。
〔加熱工程:S02〕
 その後、必要に応じて、鋳塊の偏析を解消して鋳塊組織を均一化するために均質化熱処理を行う。または晶出物、析出物を固溶させるために溶体化熱処理を行う。この熱処理の条件は特に限定しないが、通常は700~1100℃において5分~24時間加熱すればよい。熱処理温度が700℃未満、あるいは熱処理時間が5分未満では、十分な均質化効果または溶体化効果が得られないおそれがある。一方、熱処理温度が1100℃を超えれば、偏析部位が一部溶解してしまうおそれがあり、さらに熱処理時間が24時間を超えることはコスト上昇を招くだけである。熱処理後の冷却条件は、適宜定めればよいが、通常は水焼入れすればよい。なお、熱処理後には、必要に応じて面削を行う。
〔熱間加工工程:S03〕
 次いで、粗加工の効率化と組織の均一化のために、鋳塊に対して熱間加工を行ってもよい。この熱間加工の条件は特に限定されないが、通常は、開始温度600~1100℃、終了温度300~850℃、加工率10~99%程度とすることが好ましい。なお、熱間加工開始温度までの鋳塊加熱は、前述の加熱工程S02と兼ねてもよい。熱間加工後の冷却条件は、適宜定めればよいが、通常は水焼入れすればよい。なお、熱間加工後には、必要に応じて面削を行う。熱間加工の加工方法については、特に限定されないが、最終形状が板や条の場合は熱間圧延を適用すればよい。また最終形状が線や棒の場合には、押出や溝圧延を、また最終形状がバルク形状の場合には、鍛造やプレスを適用すればよい。
〔粗加工工程:S04〕
 次に、加熱工程S02で均質化処理を施した鋳塊、あるいは熱間圧延などの熱間加工工程S03を施した熱間加工材に対して、粗加工を施す。この粗加工工程S04における温度条件は特に限定はないが、冷間又は温間加工となる-200℃から+200℃の範囲内とすることが好ましい。粗加工の加工率も特に限定されないが、通常は10~99%程度とし、好ましくは50~99%とする。加工方法は特に限定されないが、最終形状が板、条の場合は、圧延を適用すればよい。また最終形状が線や棒の場合には、押出や溝圧延、さらに最終形状がバルク形状の場合には、鍛造やプレスを適用する事ができる。なお、溶体化の徹底のために、S02~S04を繰り返してもよい。
〔中間熱処理工程:S05〕
 冷間もしくは温間での粗加工工程S04の後に、溶体化の徹底、再結晶処理のため中間熱処理を施す。中間熱処理の好ましい加熱温度、加熱時間は、次に説明するように、具体的な熱処理の手法によっても異なる。すなわち中間熱処理工程S05の具体的手法としては、バッチ式の加熱炉を用いても、あるいは連続焼鈍ラインを用いて連続的に加熱してもよい。バッチ式の加熱炉を使用する場合は、300~800℃の温度で、5分~24時間加熱することが望ましく、また連続焼鈍ラインを用いる場合は、加熱到達温度を500~900℃とし、かつその範囲内の温度で、保持なし、もしくは1秒~5分程度保持することが好ましい。また、中間熱処理の雰囲気は、非酸化性雰囲気(窒素ガス雰囲気、不活性ガス雰囲気、還元性雰囲気)とすることが好ましい。
 中間熱処理後の冷却条件は、特に限定しないが、通常は水焼入れすればよい。
 なお、必要に応じて、上記の粗加工工程S04と中間熱処理工程S05を、複数回繰り返してもよい。
〔中間加工工程:S06〕
 次に、中間熱処理工程S05を施した中間熱処理材に対して、中間加工を施す。この中間加工工程S06は、後述する仕上熱処理工程S07で、ひずみ誘起粒界移動により特殊粒界を形成させるために実施される工程であり、加工率は1%以上40%未満とすることが好ましい。加工率が40%以上であると、次工程の仕上熱処理工程S07において、ひずみ誘起粒界移動が起こりにくく、一般的な(核生成・成長機構による)再結晶が生じ、ランダム粒界の割合が増加し、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)を十分に向上させることができないおそれがある。次工程の仕上熱処理工程S07において、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)を確実に向上させるためには、加工率を1%以上30%以下とすることが好ましく、1%以上25%以下とすることがさらに好ましい。
 ここで、加工方法は特に限定されないが、最終形態が板や条である場合、圧延を採用する。他には鍛造やプレス、溝圧延を採用しても良い。温度も特に限定されないが、析出が起こらないように、冷間または温間となる-200~+200℃が好ましい。
〔仕上熱処理工程:S07〕
 中間加工工程S06の後に、再結晶処理のための仕上熱処理を施す。この仕上熱処理を実施することで、ひずみ誘起粒界移動が起こり多数の特殊粒界が形成される。このとき、保持温度、到達温度は一般的な再結晶温度と比較して低温のときにひずみ誘起粒界移動が起こり易いが、低温すぎるとひずみ誘起粒界移動が生じないため好ましくない。
 仕上熱処理工程S07の具体的手法としては、Ni及びSiを含有する金属間化合物を析出させるために、バッチ式の加熱炉を用いてもよい。あるいは連続焼鈍ラインを用いて連続的に加熱してもよい。バッチ式の加熱炉を使用する場合は、300~800℃の温度で、5分~24時間加熱することが好ましく、400~700℃の温度で、5分~24時間加熱することがさらに好ましい。また連続焼鈍ラインを用いる場合は、加熱到達温度350~900℃とし、かつその範囲内の温度で、保持なし、もしくは1秒~5分程度保持することが好ましく、加熱到達温度500~800℃とし、かつその範囲内の温度で、保持なし、もしくは1秒~5分程度保持することがさらに好ましい。
 また、仕上熱処理の雰囲気は、非酸化性雰囲気(窒素ガス雰囲気、不活性ガス雰囲気、還元性雰囲気)とすることが好ましい。
 さらに、昇温過程でのひずみの解放を抑制してひずみ誘起粒界移動を生じ易くし、特殊粒界を十分に形成させるためには、200℃から400℃の間の昇温速度を、200℃/min.以上とすることが好ましく、600℃/min.以上とすることがさらに好ましい。
 なお、中間加工工程S06と仕上熱処理工程S07を繰り返すことにより、ひずみ誘起粒界移動が促進され、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が増加するため、中間加工工程S06と仕上熱処理工程S07を2回以上繰り返すことが好ましく、3回以上繰り返すことがさらに好ましい。
〔時効熱処理工程:S08〕
 仕上熱処理工程S07においてNi、Siを含有する金属間化合物の析出物が十分に形成されなかった場合には、Ni、Siを含有する金属間化合物の更なる析出のため、時効熱処理を施してもよい。この時効熱処理の条件は特に限定されないが、通常は、熱処理温度200~600℃の温度で、5分~48時間加熱することが望ましい。
〔仕上加工工程:S09〕
 次に、仕上熱処理工程S07を施した材料、あるいは時効熱処理S08を施した材料に対して、最終寸法、最終形状まで仕上加工を行ってもよい。仕上加工工程S09における加工方法は特に限定されないが、最終製品形態が板や条である場合には、圧延(冷間圧延)を適用すればよい。その他、最終製品形態に応じて、鍛造やプレス、溝圧延などを適用してもよい。なお、本実施形態では、仕上加工工程S09として冷間圧延を実施し、圧延材を製出している。
 加工率は最終板厚や最終形状に応じて適宜選択すればよい。ここで、加工率が1%未満では、耐力を向上させる効果が十分に得られなくなるおそれがある。一方、加工率が70%を超えれば、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が減少するとともに、再結晶組織が失われて加工組織となることでR{200}が減少、R{220}が増大し、曲げ加工性、耐応力緩和特性が低下してしまうおそれがある。以上のことから、仕上加工工程S09における加工率は1~70%とすることが好ましく、1~50%とすることがさらに好ましく、5~40%とすることが特に好ましい。仕上加工工程S09後は、これをそのまま製品として用いてもよいが、通常は、さら低温焼鈍を施すことになる。
〔低温焼鈍工程:S10〕
 仕上加工工程S09後には、必要に応じて、耐応力緩和特性の向上および低温焼鈍硬化のために、または残留ひずみの除去のために、低温焼鈍を行う。この低温焼鈍工程S10においては、150~800℃の範囲内の温度で、0.1秒~24時間行うことが望ましい。この低温焼鈍工程S10における熱処理温度が低い場合は長時間、熱処理温度が高い場合は短時間の熱処理をすればよい。低温焼鈍工程S10の温度が150℃未満、または低温焼鈍工程S10の時間が0.1秒未満では、十分な歪み取りの効果が得られなくなるおそれがあり、一方、低温焼鈍工程S10の温度が800℃を超える場合は再結晶のおそれがあり、さらに低温焼鈍工程S10の時間が24時間を超えることは、コスト上昇を招くだけである。なお、仕上加工工程S09を実施しない場合には、低温焼鈍工程S10は省略してもよい。
 以上のようにして、本実施形態である電子・電気機器用銅合金を得ることができる。この電子・電気機器用銅合金においては、0.2%耐力が400MPa以上とされている。
 また、中間加工工程S06または仕上加工工程S09における加工方法として圧延を適用した場合、板厚0.05~1.0mm程度の電子・電気機器用銅合金薄板(条材)を得ることができる。このような薄板は、これをそのまま電子・電気機器用部品に使用してもよいが、板面の一方、もしくは両面に、膜厚0.1~10μm程度のSnめっきを施し、Snめっき付き銅合金条として、コネクタその他の端子などの電子・電気機器用部品に使用するのが通常である。この場合のSnめっきの方法は特に限定されない。また、場合によっては電解めっき後にリフロー処理を施してもよい。
 さらに、本実施形態である電子・電気機器用部品及び端子は、上述の電子・電気機器用銅合金の薄板等に対して、打ち抜き加工、曲げ加工等を施すことによって製造される。
 以上のような構成とされた本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、Niを1.0mass%以上5.0mass%以下、Siを0.1mass%以上1.5mass%以下含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなり、Ni/Si(質量比)が2.0以上6.0以下の範囲内となる組成とされている。あるいは、Niの一部の代替としてCo,Mn,Feを添加し、Niの含有量が1.0mass%以上とされるとともに、Co,Mn,Feのうちのいずれか1種または2種以上を含有し、Ni,Co,Mn,Feの含有量の合計が1.0mass%超え5.0mass%以下とされ、(Ni+Co+Mn+Fe)/Si(質量比)が2.0以上6.0以下の範囲内となる組成とされている。
 よって、銅の母相中に、NiSiを主とする金属間化合物からなる微細な析出物粒子を分散させることができ、高い導電率を確保できるとともに、強度の大幅な向上を図ることができる。
 また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、全ての結晶粒界長さLに対するΣ3、Σ9、Σ27a、Σ27bの各粒界長さの和Lσの比率である特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が30%以上とされるとともに、材料表面(板表面)における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}が0.2以上とされているので、材料表面において曲げ加工の応力方向に対して滑り系が活動し易い方位関係となる(200)面の存在比率が高くなるとともに、結晶性の高い粒界(原子配列の乱れが少ない粒界)が多く存在し、曲げ加工性が大幅に向上することになり、耐力―曲げバランスが飛躍的に向上することになる。また、特殊粒界は、ランダム粒界と比べて粒界の拡散が遅いことから、耐応力緩和特性の向上を図ることができる。
 さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、材料表面(板表面)における{220}面からのX線回折強度の割合R{220}が0.8以下とされているので、材料表面において圧延集合組織である(220)面の存在比率が低くなり、曲げ加工時に局所的な変形が生じてクラックが発生することを抑制でき、曲げ加工性を確実に向上させることが可能となる。
 本実施形態である電子・電気機器用銅合金において、さらにTi,Cr,Zr,P,Bのうちのいずれか1種または2種以上を合計で0.01mass%以上2.0mass%以下の範囲内で添加した場合には、銅の母相中に分散する析出物粒子の個数を確保することにより、強度をさらに向上させることが可能となる。
 本実施形態である電子・電気機器用銅合金において、さらにMg,Sn,Zn,Al,Agのうちのいずれか1種または2種以上を合計で0.01mass%以上2.0mass%以下の範囲内で添加した場合には、銅の母相中にこれらの元素を固溶させることにより、強度をさらに向上させることが可能となる。
 また、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、平均結晶粒径が0.5μm以上100μm以下の範囲内とされているので、強度及び曲げ加工性を確実に向上させることができる。ここで、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)を30%以上としているので、耐応力緩和特性が劣化することを抑制できる。よって、強度、曲げ加工性、耐応力緩和特性をバランス良く向上させることができる。
 さらに、本実施形態である電子・電気機器用銅合金においては、0.2%耐力が400MPa以上の機械的特性を有しているので、容易に塑性変形しなくなり、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子機器用部品の素材として好適に用いることが可能となる。
 本実施形態である電子・電気機器用銅合金薄板は、上述の電子・電気機器用銅合金の圧延材からなることから、耐応力緩和特性に優れており、コネクタ、その他の端子、電磁リレーの可動導電片、リードフレームなどに好適に使用することができる。
 また、本実施形態である電子・電気機器用部品及び端子は、上述の電子・電気機器用銅合金を用いて製造されているので、耐力が高く、かつ、曲げ加工性に優れており、複雑な形状であっても割れ等がなく、信頼性が向上することになる。さらに、耐応力緩和特性に優れていることから、高温環境下で使用することができる。
 以上、本発明の実施形態である電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品及び端子について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
 例えば、上述の実施形態では、電子・電気機器用銅合金の製造方法の一例について、図1のフロー図を参照して説明したが、製造方法は本実施形態に限定されることはなく、既存の製造方法を適宜選択して製造してもよい。
 以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。なお、以下の実施例は、本発明の効果を説明するためのものであって、実施例に記載された構成、プロセス、条件が本発明の技術的範囲を限定するものでない。
 純度99.99質量%以上の無酸素銅(ASTM B152 C10100)からなる銅原料を準備し、これを高純度グラファイト坩堝内に装入して、Arガス雰囲気とされた雰囲気炉内において高周波溶解した。得られた銅溶湯内に、各種添加元素を添加して表1、2に示す成分組成に調製し、カーボン鋳型に注湯して鋳塊を製出した。ここで、鋳塊の大きさは、厚さ約25mm×幅約50mm×長さ約200mmとした。
 続いて各鋳塊について、均質化処理(加熱工程S02)として、Arガス雰囲気中において、980℃で4時間保持後、水焼き入れを実施した。
 次に、熱間加工工程S03として熱間圧延を実施した。熱間圧延開始温度が980℃となるように再加熱して、鋳塊の幅方向が圧延方向となるようにして、圧延率約50%の熱間圧延を行い、圧延終了温度300~800℃から水焼入れを行った。その後、切断および表面研削を行い、厚さ約11mm×幅約160mm×長さ約100mmの熱間圧延材を製出した。この熱間加工工程S03において割れの有無を確認した。確認結果を表3,4に示す。なお、熱間加工で割れが生じた場合には、その後の工程及び評価を中止した。
 その後、粗加工工程S04および中間熱処理工程S05を、それぞれ1回行うか、又は2回繰り返して実施した。
 具体的には、粗加工工程S04および中間熱処理工程S05をそれぞれ1回実施する場合には、圧延率約90%以上の冷間圧延(粗加工)を行った後、再結晶のための中間熱処理として、300~800℃で5分~24時間、もしくは500~900℃で1秒~5分の熱処理を実施し、水焼入れした。その後、圧延材を切断し、酸化被膜を除去するために表面研削を実施した。
 一方、粗加工工程S04および中間熱処理工程S05をそれぞれ2回実施する場合には、圧延率約50~90%の一次冷間圧延(一次粗加工)を行った後、一次中間熱処理として、300~800℃で5分~24時間、もしくは500~900℃で1秒~5分の熱処理を実施して水焼入れした後、圧延率約50~90%の二次冷間圧延(二次粗加工)を施し、300~800℃で5分~24時間、もしくは500~900℃で1秒~5分の二次中間熱処理を実施し、水焼入れした。その後、圧延材を切断し、酸化被膜を除去するために表面研削を実施した。
 次に、中間加工工程S06として、表3,4に記載された条件で冷間圧延を実施した。その後、仕上熱処理工程S07として、ソルトバス、または急速熱処理炉を用いて表3,4に記載された条件で熱処理を行い、水焼入れを実施した。
 なお、この中間加工工程S06と仕上熱処理工程S07とを繰り返し実施した。表3,4に、中間加工工程S06と仕上熱処理工程S07との繰り返し回数を記載した。
 次に、時効熱処理工程S08として、ソルトバスを用いて表3,4に記載された温度で8時間保持し、水焼入れを実施した。
 その後、仕上圧延工程S09として、表3,4に記載された圧延率で冷間圧延を実施した。
 そして、最後に、200~500℃で1秒~1時間の低温焼鈍を実施した後に水焼入れし、切断および表面研磨を実施した後、厚さ0.20mm×幅約160mmの特性評価用条材を製出した。
 これらの特性評価用条材について、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)、平均結晶粒径、板表面における{220}面からのX線回折強度の割合R{220}、板表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}、導電率、機械的特性(耐力)、曲げ加工性、耐応力緩和特性を評価した。各評価項目についての試験方法、測定方法は次の通りである。
〔特殊粒界長さ比率(Lσ/L)〕
 圧延の幅方向に対して垂直な面、すなわちTD面(Transverse direction)を観察面として、EBSD測定装置及びOIM解析ソフトによって、次のように結晶粒界(特殊粒界とランダム粒界)および結晶方位差分布を測定した。
 耐水研磨紙、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨を行った後、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を行った。そして、EBSD測定装置(FEI社製Quanta FEG 450,EDAX/TSL社製(現 AMETEK社) OIM Data Collection)と、解析ソフト(EDAX/TSL社製(現 AMETEK社)OIM Data Analysis ver.5.3)によって、電子線の加速電圧20kV、測定間隔0.1μmステップで1000μm以上の測定面積で、CI値が0.1以下である測定点を除いて、各結晶粒の方位差の解析を行い、隣接する測定点間の方位差が15°以上となる測定点間を結晶粒界とした。また、測定範囲における結晶粒界の全粒界長さLを測定し、隣接する結晶粒の界面が特殊粒界を構成する結晶粒界の位置を決定するとともに、特殊粒界のうちΣ3、Σ9、Σ27a、Σ27b粒界の各長さの和Lσと、上記測定した結晶粒界の全粒界長さLとの粒界長さ比率Lσ/Lを求め、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)とした。
〔結晶粒径〕
 上述のように、EBSD測定装置及びOIM解析ソフトによって、TD面の結晶粒界(特殊粒界とランダム粒界)および結晶方位差分布を測定し、特定された結晶粒界を用いて結晶粒界マップを作成し、JIS H 0501:1986(ISO 2624-1973と対応する)の切断法に準拠し、結晶粒界マップに対して、縦、横の所定長さの線分を5本ずつ引き、完全に切られる結晶粒数を数え、その切断長さの平均値を平均結晶粒径とした。
〔X線回折強度〕
 板表面における{111}面からのX線回折強度をI{111}、{200}面からのX線回折強度I{200}、{220}面からのX線回折強度I{220}、{311}面からのX線回折強度I{311}、{331}面からのX線回折強度I{331}、{420}面からのX線回折強度I{420}を、次のような手順で測定した。
 特性評価用条材から測定試料を採取し、反射法で、測定試料に対して1つの回転軸の回りのX線回折強度を測定した。ターゲットにはCuを使用し、KαのX線を使用した。管電流40mA、管電圧40kV、測定角度40~150°、測定ステップ0.02°の条件で測定し、回折角とX線回折強度のプロファイルにおいて、X線回折強度のバックグラウンドを除去後、各回折面からのピークのKα1とKα2を合わせた積分X線回折強度Iを求めた。
 そして、R{220}=I{220}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311}+I{331}+I{420})から、板表面における{220}面からのX線回折強度の割合R{220}を算出した。
 さらに、R{200}=I{200}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311}+I{331}+I{420})から、板表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}を算出した。
〔導電率〕
 特性評価用条材から幅10mm×長さ150mmの試験片を採取し、4端子法によって電気抵抗を求めた。また、マイクロメータを用いて試験片の寸法測定を行い、試験片の体積を算出した。そして、測定した電気抵抗値と体積とから、導電率を算出した。なお、試験片は、その長手方向が特性評価用条材の圧延方向に対して垂直になるように採取した。
〔機械的特性〕
 特性評価用条材からJIS Z 2201:1998(現在のJIS Z 2241:2011に対応し、JIS Z 2241:2011はISO 6892-1:2009に基づく)に規定される13B号試験片を採取し、JIS Z 2241:2011のオフセット法により、ヤング率E、0.2%耐力σ0.2を測定した。ここで、オフセット法とは、引張試験において塑性伸びが伸び計標点距離(引張前の長さ)に対する規定の百分率に等しくなったときの応力を測定するものである。本実施例では前記規定の百分率が0.2%となったときの応力を測定した。なお、試験片は、圧延方向に垂直な方向で採取した。
〔曲げ加工性〕
 日本伸銅協会技術標準JCBA-T307:2007の4試験方法に準拠して曲げ加工を行った。
 圧延方向と試験片の長手方向が垂直になるように、特性評価用条材から幅10mm×長さ30mmの試験片を複数採取し、曲げ角度が90度、曲げ半径0.3のW型の治具を用い、この治具のW形の下型に載せた試験片にこの治具のW形の上型を当てて荷重を加えることにより、W曲げ試験を行った。
 そして、曲げ部の外周部を目視で確認し割れが観察された場合は×、破断や微細な割れを確認できない場合を○として判定を行った。
〔耐応力緩和特性〕
 耐応力緩和特性試験は、日本伸銅協会技術標準JCBA-T309:2004の片持はりねじ式に準じた、一端を固定端として支持された試験片の自由端に変位を与える方法によって応力を負荷し、下記に示す条件(温度、時間)で保持した後の残留応力率を測定した。
 試験方法としては、各特性評価用条材から圧延方向に対して平行な方向に試験片(幅10mm)を採取し、試験片の表面最大応力が耐力の80%となるよう、初期たわみ変位を2mmと設定し、スパン長さを調整した。上記表面最大応力は次式で定められる。
  表面最大応力(MPa)=1.5Etδ0/Ls 2
ただし、
  E:ヤング率(MPa)
  t:試料の厚み(t=0.25mm)
  δ:初期たわみ変位(2mm)
  L:スパン長さ(mm)
である。耐応力緩和特性の評価は、150℃の温度で、1000h保持後の曲げ癖から、残留応力率を測定し、耐応力緩和特性を評価した。なお、残留応力率は次式を用いて算出した。
  残留応力率(%)=(1-δt0)×100
ただし、
  δ:150℃で1000h保持後の永久たわみ変位(mm)-常温で24h保持後の永久たわみ変位(mm)
  δ:初期たわみ変位(mm)
である。
 残留応力率が、70%以上のものを○、70%未満ものを×と評価した。
 成分組成、製造条件、評価結果について、表1-6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 Ni、Siの含有量が本発明の範囲よりも少ない比較例1においては、耐力、耐応力緩和特性が低かった。
 Niの含有量が本発明の範囲よりも多い比較例2においては、熱間圧延時に大きな耳割れが発生したため、その後の工程及び評価を中止した。
 Ni、Co、Mn、Feの含有量の合計が本発明の範囲よりも多い比較例3においては、熱間圧延時に大きな耳割れが発生したため、その後の工程及び評価を中止した。
 NiとSiの質量比Ni/Siが本発明の範囲よりも大きい比較例4においては、耐力、耐応力緩和特性が低かった。
 NiとSiの質量比Ni/Siが本発明の範囲よりも小さい比較例5においては、熱間圧延時に大きな耳割れが発生したため、その後の工程及び評価を中止した。
 特殊粒界長さ比率(Lσ/L)及びR{200}が本発明の範囲よりも低い比較例6においては、曲げ加工性、耐応力緩和特性が不十分であった。
 特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が本発明の範囲よりも低い比較例7においては、曲げ加工性、耐応力緩和特性が不十分であった。
 これに対して、各合金元素の個別の含有量が本発明で規定する範囲内であり、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)、及び、材料表面における{200}面のX線回折強度比R{200}が本発明の範囲内とされた本発明例No.1~41は、いずれも、耐力、導電率、曲げ加工性、耐応力緩和特性に優れていることが確認された。
 以上のことから、本発明例によれば、強度、曲げ加工性、耐応力緩和特性に特に優れ、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品に適した電子・電気機器用銅合金を提供することができることが確認された。
 本発明によれば、Niの含有量、または、Ni,Co,Mn,Feの含有量の合計を1.0mass%以上5.0mass%以下とし、Siの含有量を0.1mass%以上1.5mass%以下とし、残りがCuおよび不可避不純物からなり、Ni/Si(質量比)または(Ni+Co+Mn+Fe)/Si(質量比)が2.0以上6.0以下の範囲内となる組成を有し、特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が30%以上であるとともに、材料表面における{200}面からのX線回折強度の割合R{200}が0.2以上となっているので、優れた耐力-曲げバランスを有するとともに、耐応力緩和特性に特に優れ、コネクタ等の端子、リレー、リードフレーム等の電子・電気機器用部品に適した電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品及び端子を提供することができる。

Claims (13)

  1.  Niを1.0mass%以上5.0mass%以下、Siを0.1mass%以上1.5mass%以下含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなり、Ni/Si(質量比)が2.0以上6.0以下の範囲内となる組成を有し、
     EBSD法により1000μm以上の測定面積を測定間隔0.1μmステップで測定して、データ解析ソフトOIMにより解析されたCI値が0.1以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定間の方位差が15°を超える測定点間を結晶粒界とし、全ての結晶粒界長さLに対するΣ3、Σ9、Σ27a、Σ27bの各粒界長さの和Lσの比率である特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が30%以上であるとともに、
     材料表面における{111}面からのX線回折強度をI{111}、{200}面からのX線回折強度をI{200}、{220}面からのX線回折強度をI{220}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、{331}面からのX線回折強度をI{331}、{420}面からのX線回折強度をI{420}、{200}面からのX線回折強度の割合R{200}を、R{200}=I{200}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311}+I{331}+I{420})とした場合に、R{200}が0.2以上であることを特徴とする電子・電気機器用銅合金。
  2.  Niを1.0mass%以上含有するとともに、Co,Mn,Feのうちのいずれか1種または2種以上を含有し、Ni,Co,Mn,Feの含有量の合計が1.0mass%超え5.0mass%以下とされ、Siを0.1mass%以上1.5mass%以下含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなり、(Ni+Co+Mn+Fe)/Si(質量比)が2.0以上6.0以下の範囲内となる組成を有し、
     EBSD法により1000μm以上の測定面積を測定間隔0.1μmステップで測定して、データ解析ソフトOIMにより解析されたCI値が0.1以下である測定点を除いて解析し、隣接する測定間の方位差が15°を超える測定点間を結晶粒界とし、全ての結晶粒界長さLに対するΣ3、Σ9、Σ27a、Σ27bの各粒界長さの和Lσの比率である特殊粒界長さ比率(Lσ/L)が30%以上であるとともに、
     材料表面における{111}面からのX線回折強度をI{111}、{200}面からのX線回折強度をI{200}、{220}面からのX線回折強度をI{220}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、{331}面からのX線回折強度をI{331}、{420}面からのX線回折強度をI{420}、{200}面からのX線回折強度の割合R{200}をR{200}=I{200}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311}+I{331}+I{420})とした場合に、R{200}が0.2以上であることを特徴とする電子・電気機器用銅合金。
  3.  さらに、Ti,Cr,Zr,P,Bののうちのいずれか1種または2種以上を合計で0.01mass%以上2.0mass%以下の範囲内で含んでいることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子・電気機器用銅合金。
  4.  さらに、Mg,Sn,Zn,Al,Agのうちのいずれか1種または2種以上を合計で0.01mass%以上2.0mass%以下の範囲内で含んでいることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金。
  5.  平均結晶粒径が0.5μm以上100μm以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金。
  6.  0.2%耐力が400MPa以上の機械特性を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金。
  7.  材料表面における{111}面からのX線回折強度をI{111}、{200}面からのX線回折強度をI{200}、{220}面からのX線回折強度をI{220}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、{331}面からのX線回折強度をI{331}、{420}面からのX線回折強度をI{420}、{220}面からのX線回折強度の割合R{220}をR{220}=I{220}/(I{111}+I{200}+I{220}+I{311}+I{331}+I{420})とした場合に、R{220}が0.8以下とされていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金。
  8.  請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金の圧延材からなり、厚みが0.01mm以上2.0mm以下の範囲内にあることを特徴とする電子・電気機器用銅合金薄板。
  9.  表面にSnめっきが施されていることを特徴とする請求項8に記載の電子・電気機器用銅合金薄板。
  10.  請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とする電子・電気機器用部品。
  11.  請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の電子・電気機器用銅合金からなることを特徴とする端子。
  12.  請求項8または請求項9に記載の電子・電気機器用銅合金薄板からなることを特徴とする電子・電気機器用部品。
  13.  請求項8または請求項9に記載の電子・電気機器用銅合金薄板からなることを特徴とする端子。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6382726B2 (ja) * 2015-01-08 2018-08-29 住友電気工業株式会社 コイル用導体線、及びコイル用電線
JP6306632B2 (ja) * 2016-03-31 2018-04-04 Jx金属株式会社 電子材料用銅合金
JP6385383B2 (ja) * 2016-03-31 2018-09-05 Jx金属株式会社 銅合金板材および銅合金板材の製造方法
CN107326215A (zh) * 2017-08-15 2017-11-07 徐高杰 一种槽楔用铜合金的加工方法
JP7218270B2 (ja) * 2019-10-18 2023-02-06 株式会社神戸製鋼所 銅合金圧延板及びその良否判定方法
CN111621841B (zh) * 2020-05-21 2022-05-10 南京理工大学 一种基于TiAl单晶EBSD样品的电解抛光液及其电解方法
TWI823044B (zh) * 2020-09-28 2023-11-21 財團法人工業技術研究院 電解銅箔與鋰電池負極集電體
CN113293323B (zh) * 2021-05-27 2022-04-15 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 一种硅青铜棒材及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009007666A (ja) * 2007-05-31 2009-01-15 Furukawa Electric Co Ltd:The 電気・電子機器用銅合金
JP2012102398A (ja) * 2010-10-15 2012-05-31 Dowa Metaltech Kk 銅合金板材およびその製造方法
JP2012122114A (ja) * 2010-12-10 2012-06-28 Mitsubishi Shindoh Co Ltd 深絞り加工性及び耐疲労特性に優れたCu−Ni−Si系銅合金板及びその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002302721A (ja) * 2001-01-31 2002-10-18 Nippon Mining & Metals Co Ltd りん青銅条およびこれを用いた端子・コネクタ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009007666A (ja) * 2007-05-31 2009-01-15 Furukawa Electric Co Ltd:The 電気・電子機器用銅合金
JP2012102398A (ja) * 2010-10-15 2012-05-31 Dowa Metaltech Kk 銅合金板材およびその製造方法
JP2012122114A (ja) * 2010-12-10 2012-06-28 Mitsubishi Shindoh Co Ltd 深絞り加工性及び耐疲労特性に優れたCu−Ni−Si系銅合金板及びその製造方法

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