JPH02149626A - 強度、導電性および耐マイグレーション性に優れた端子・コネクター用銅合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は強度、導電性および耐マイグレーション性に優
れた端子・コネクター用銅合金に関する。

［従来の技術］ 近年、電気電子機器の軽薄短小化のニーズに伴ない、使
用される部品も小型化が進んでいる。これに対応して、
端子・コネクターの電極間ピッチの近接化あるいは極数
の増加、さらには大電流容量化が進んでいる。

ところで、従来、端子・コネクター用材料としては黄銅
あるいはりん青銅が用いられていた。

しかし、従来から、端子・コネクター用材料として使用
されてきた黄銅あるいはりん青銅のように、導電率の低
い材料では、小型化のニーズ、さらには電流容量の向上
のニーズに対応できず、ジュール熱の発生と耐熱性の面
から接合部の嵌合力が低下をきたし、端子としての機能
が劣化する等の不具合いを生じるようになってきた。

すなわち、黄銅は、Ｚｎ含有量が多く、耐マイグレーシ
ョン性は優れているが、耐応力腐食割れ性に劣り、導電
率も２８％ｌＡＣ３と低いという欠点を有している。

一方りん青銅系合金はＳｎ含有量の増加に伴って、強度
、ばね限界値が向上する優れた合金であるが、導電率が
２５％ｌＡＣ３以下と低く、耐熱性も低い、又耐マイグ
レーション性も劣るという欠点を有している。

ここで、マイグレーションとは次のような現象である。

電極に結露が生じたり、外部から水分が侵入するとその
部分において銅イオンが溶出する。この溶出した銅イオ
ンはさらに電極間電位で還元され金属銅として析出する
。このような溶出・還元が繰返し生じると析出した金属
銅が成長する。かかる現象がマイグレーションであり、
マイグレーションが生じると成長した金属銅のため電極
間に短絡が生ずる。電極間距離が小さいほど短絡は生じ
やすい。

以上のような状況のもとで、端子・コネクターの小型化
・高密度化と使用環境の悪化に伴なう電流容量の増大と
耐マイグレーションの問題に対応すべく、高導電性でか
つ、強度、ばね限界値および耐マイグレーション性に優
れ、さらに耐食性、特に耐応力腐食割れ性に対しても優
れる材料が要求されている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記に説明した、従来の端子−コネクター用
銅合金の課題を解決すべくなされたものであって、耐応
力腐食割れ性、強度、導電性および耐マイグレーション
性に優れた端子・コネクター用銅合金を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、Ｎｉ：０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ：
０．１〜１．ｏｗｔ％、Ｚｎ：１．０〜５．０ｗｔ％（
１，０ｗｔ％含まず）、Ｍｇ：０．０５〜０．５ｗｔ％
とＣｒ、Ｔｉ、Ｚｒのいずれか１種以上をｏ、ｏｏｉ〜
０−０１ｗｔ％（０，０１ｗｔ％含まず）含有し、残部
がＣｕと不可避不純物からなることを特徴とする強度、
導電性および耐マイグレーション性に優れた端子・コネ
クター用銅合金に存在する。

以下に本発明の詳細な説明する。

（成分限定理由） ＮｉはＳｉと共に添加して強度を向上させる元素であり
、含有量が０．４ｗｔ％未満では、Ｓｉが０．１〜１．
０ｗｔ％含有されていても強度の向上は期待できず、又
４．０ｗｔ％を越えて含有されると加工性が悪くなり、
さらに強度の向上は少ない、よってＮｉ含有量は０．４
〜４　、０ｗｔ％とする。

ＳｉはＮｉと共に化合物を形成して強度を向上させる元
素であり、含有量が０．１ｗｔ％未満ではＮｉが０．４
〜４．０ｗｔ％含有されていても強度の向上は期待でき
ず、又１　＋　０ｗｔ％を越えて含有されると加工性と
導電率が低下する。よって、、Ｓｔ含有量はｏ、ｉ〜１
．０ｗｔ％とする。

端子、コネクター用材料に対しては、はんだおよび錫の
濡れ性・密着性は必須特性となる。Ｚｎははんだおよび
錫めっき層の剥離を抑制する。また、Ｚｎは耐マイグレ
ーション性を向上させるための必須元素である。すなわ
ち、Ｚｎは電圧が印加された電気・電子部品の極間に水
の侵入や結露等が生じた場合Ｃｕのマイグレーション形
成を抑え漏洩電流の発生を抑制する。１．０ｗｔ％以下
では黄銅と同等の特性が得られず、５．０ｗｔ％を越え
て含有された場合は耐マイグレーション性は向上するが
、導電率が小さくなるとか、応力腐食割れを起しやすく
なる等好ましくない、よってＺｎ含有量は１．０〜５．
０ｗｔ％（１、０ｗｔ％含まず）とする。

Ｍｇは熱間加工性および強度、特にばね限界値を向上さ
せるための必須元素であり、造塊時に原料より混入して
くる低融点のＳと反応し、高融点のＭｇＳを形成し、熱
間加工性を向上させる効果を有し、さらに０．０５ｖｒ
ｔ％以上含有されるとばね限界値を向上する効果が生ず
る＠　０．５　ｗ　ｔ％を越えて含有されてもばね限界
値の向上は平衡に達し、かえって溶解鋳造時の湯流れ性
および鋳造性が劣化する。したがってＭｇの含有量は０
．０５〜０．５ｗｔ％とする。

Ｃｒ　、　Ｔ　ｉ　、　Ｚ　ｒは鋳塊の粒界を強化し、
熱間加工性を向上する。０．００１ｗｔ％未満ではその
効果は少なく、又０．０１ｗｔ％以上含有すると溶湯が
酸化し易くなり、Ｉ！全な鋳塊が得られなくなる、よっ
て、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒのいずれか１種以上を０．００１
〜０．０１ｗｔ％（０、０１ｗｔ％含まず）とする。

次に製造法の一例について説明する。

■まず本題用合金を用いて通常の半連続鋳造法により鋳
塊を造塊し、８００℃〜８９０℃の温度より熱間加工す
る。

■次に、この鋳塊の焼入れを行なう、この時、焼入れ開
始時の温度は６００℃以上が望ましく、冷却速度は１５
℃／秒以上が望ましい、なぜなう、温度が６００℃未満
では冷却速度を１５℃／秒以上としても、また６００℃
以上の温度でも冷却速度が１５℃／秒未満では、いずれ
もＮｉおよびＳｉが固溶できず、析出硬化処理以前に析
出を始め、その析出物が凝集粗大化し、銅合金を強化す
る効果が低減するからである。

■続いて３０％以上の冷間加工を行ない、さらに析出硬
化処理（焼鈍）を行なう、析出硬化処理は、４００〜５
５０℃の温度で行なうことが好ましく、５００℃の温度
で行なうことが最も好ましい、なぜなら、Ｎｉ２Ｓｉの
析出量が最も多くなる温度、すなわち導電率の最も高く
なる温度が５００℃であり、４００℃未満の温度ではＮ
ｉ２Ｓｉ化合物の析出量が少ないからである。

一方６００℃を超えた温度では析出物の粗大化が生じて
しまうからである０時間は５分〜４時間が好ましい、５
分未満では完全な析出が起こらず、４時間を越えてもそ
れ以上の導電率の向上は期待できないからである。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を比較例とともに説明する。

表１に示す化学成分の合金を抵抗加熱型電気炉で大気中
にて、木炭被覆下で溶解し、厚さ５０ｍｍ、幅８０　ｍ
　ｍ　、長さ１８０　ｍｍｃ７）鋳塊を溶製した。

次いで各々の鋳塊の表裏面を約２ｍｍ固剤した後、８７
０℃に加熱し、厚さ１５ｍｍまで熱間圧延した。

熱間圧延後、７００℃に再加熱し、水中に投入し急冷し
た。この時の冷却速度は３０℃／秒であった。

次に１表面の酸化物を機械的に除去後、厚さ０．４ｍｍ
まで冷間圧延し、５００℃の温度で２時間の析出硬化処
理を行なった。

次に、厚さ０．２５ｍｍまで冷間圧延し、続いてばね限
界値および伸びの向上を目的とし、４００℃の温度で低
温焼鈍をした。

以上のようにして作成した試料を用いて以下の各事項に
ついて評価を行なった。

なお、引張試験、応力緩和率、ばね特性および導電率の
試験片は長手方向を圧延方向に平行とした。

（強度、ばね特性） 引張試験は２Ｔｏｎ万能試験機にてＪＩＳ１３号Ｂ試験
片にて行なった。また、ばね限界値についてはＪＩＳＨ
３１３０に基づいて試験を行った。

（耐応力腐食割れ性） 耐応力腐食割れ性は応力緩和率により評価した。応力緩
和率が小さいほど耐応力腐食割れ性は優れていることを
示す。

応力緩和率は、中央部の応力が耐力の８０％となるよう
に治具にて試料のＵ字曲げを行ない、１５０℃で５００
ｈｒ保持し一定時間経過後常温にて曲げぐせを測定し、
次式より算出したものである。

応力緩和率（％） ＝１００（ＩＩ−Ｉ２）／ＣＩＩ　　ＩＯ）工ｏ：治具
の長さ 工１　：開始時の試料両端部間の距離 Ｉ２　：５００ｈｒ経過後の試料両端部間の水平距離 （導電率） 導電率はＪＩＳＨＯ５０５に基づいて測定した。

（耐マイグレーション性） 耐マイグレーション性は最大漏洩電流により評価した。

最大漏洩電流が小さいほど耐マイグレーション性は優れ
ていることを示す。

漏洩電流の試験は、厚さ０．２５ｍｍ、幅３．Ｏｍｍ、
長さ８０ｍｍの試験片を２枚１組とし、試験片間に直流
電圧１４Ｖを印加して水道水中に５分間浸漬→１０分間
乾燥の乾湿繰り返し試験を５０サイクル行なった。その
間の最大漏洩電流値を高感度レコーダーで測定した。

以上の各試験における本発明合金と比較合金の測定結果
を表２に示す。

表２からも明らかなように、本発明の実施例（Ｎｏ、１
〜Ｎｏ、７）は、比較例であるＮｏ。

１２の黄銅あるいはＮｏ、１３のりん青銅よりも導電率
及び耐熱性に優れ、りん青銅差の強度とばね限界値を有
している。また、耐マイグレーション性は黄銅差に優れ
ている。耐応力腐食割れ性は黄銅あるいはりん青銅より
はるかに優れていた。

［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明に係る強度と導電性に優
れる耐マイグレーシヨン性端子・コネクター用銅合金は
ばね限界値、導電率、耐熱性および耐マイグレーション
性に優れる等の面で端子・コネクターの小型化に対応で
き、電流容量の増大に対して接合部の嵌合力の低下によ
る端子の機能の劣化が少なくなる。

電子機器の使用環境の悪化から、湿気の結露あるいは水
分の侵入によって起るＣｕのマイグレーション現象を抑
制することにより、電極間ピッチを小さくしても短絡す
るという不具合いがなくなる。

したがって、本発明合金は端子会゛コネクターに適した
ばね限界値、優れた導電性と応力緩和特性および耐マイ
グレーション性を兼備えた合金であり、電子電気機器業
界への貢献度は多大なものとなる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｎｉ：０．４〜４．０ｗｔ％，Ｓｉ：０．１〜１．０
   ｗｔ％，Ｚｎ：１．０〜５．０ｗｔ％（１．０ｗｔ％含
   まず），Ｍｇ：０．０５〜０．５ｗｔ％とＣｒ，Ｔｉ，
   Ｚｒのいずれか１種以上を０．００１〜０．０１ｗｔ％
   （０．０１ｗｔ％含まず）含有し、残部がＣｕと不可避
   不純物からなることを特徴とする強度、導電性および耐
   マイグレーション性に優れた端子・コネクター用銅合金
   。