JPH0310035A - 電気・電子部品用銅合金 - Google Patents
電気・電子部品用銅合金Info
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- JPH0310035A JPH0310035A JP14219789A JP14219789A JPH0310035A JP H0310035 A JPH0310035 A JP H0310035A JP 14219789 A JP14219789 A JP 14219789A JP 14219789 A JP14219789 A JP 14219789A JP H0310035 A JPH0310035 A JP H0310035A
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- Conductive Materials (AREA)
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。
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］
本発明は電気・電子部品用銅合金に関し、さらに詳しく
は、たとえば、民生用、産業用あるいは自動車用として
用いられる端子・コネクター等用の銅合金に関する。
は、たとえば、民生用、産業用あるいは自動車用として
用いられる端子・コネクター等用の銅合金に関する。
［従来の技術］
端子・コネクター用材料には一般的には安価な黄銅が使
用されるが、黄銅は応力腐食割れを起こすと云う致命的
な欠陥を有することから、信頼性が要求される場合には
りん青銅が広く用いられて来た。
用されるが、黄銅は応力腐食割れを起こすと云う致命的
な欠陥を有することから、信頼性が要求される場合には
りん青銅が広く用いられて来た。
しかし、りん青銅も次に述べるような問題点を有してお
り、その改善が求められている。即ち、端子・コネクタ
ー用材料は、Ｓｎまたは半田等のＳｎ合金がめっきされ
て使用されるケースが多いが、その使用環境において温
度上昇がある場合には、該合金と半田との間で拡散が起
こり合金層を形成する。該合金がりん青銅の場合には、
この合金層形成によりＳｎまたはＳｎ合金層が剥離する
。この様な剥離現象は電子機器等の回路障害を引ぎ起こ
し、その信頼性を著しく損なう。この剥離現象は、Ｓｎ
またはＳｎ合金層をリフローめっき法により設ける場合
には、リフロー時の加熱により合金層が成長するため光
沢Ｓｎめっき法などにより設けた場合に比べ、より起こ
り易くなる。
り、その改善が求められている。即ち、端子・コネクタ
ー用材料は、Ｓｎまたは半田等のＳｎ合金がめっきされ
て使用されるケースが多いが、その使用環境において温
度上昇がある場合には、該合金と半田との間で拡散が起
こり合金層を形成する。該合金がりん青銅の場合には、
この合金層形成によりＳｎまたはＳｎ合金層が剥離する
。この様な剥離現象は電子機器等の回路障害を引ぎ起こ
し、その信頼性を著しく損なう。この剥離現象は、Ｓｎ
またはＳｎ合金層をリフローめっき法により設ける場合
には、リフロー時の加熱により合金層が成長するため光
沢Ｓｎめっき法などにより設けた場合に比べ、より起こ
り易くなる。
一方、りん青銅に光沢Ｓｎめっきを行った場合には、ウ
ィスカと呼ばれるＳｎの針状単結晶がめつき表面から成
長し、端子間の短絡等のトラブルを引き起こすことが知
られている。ウィスカの発生の防止法としてリフローめ
っき法が有効であるが、前述の理由からりん青銅へのり
フローめつぎ法適用は剥離現象の面からは不利となるた
め、りん青銅においては特に他のウィスカ発生防止対策
が望まれている。
ィスカと呼ばれるＳｎの針状単結晶がめつき表面から成
長し、端子間の短絡等のトラブルを引き起こすことが知
られている。ウィスカの発生の防止法としてリフローめ
っき法が有効であるが、前述の理由からりん青銅へのり
フローめつぎ法適用は剥離現象の面からは不利となるた
め、りん青銅においては特に他のウィスカ発生防止対策
が望まれている。
前述の使用環境における温度上昇は剥離現象のみならず
、機械的特性の劣化も引き起こす、即ち熱影響による応
力緩和により接触力が低下し、その結果接触抵抗が増大
し、電気的接続不良を引き起こす、りん青銅はこの耐熱
性が充分ではなく、特に最近、自動車のエンジンルーム
等、使用環境の温度は益々上昇する傾向にあり、りん青
銅の耐熱性向上が強く求められて来ている。
、機械的特性の劣化も引き起こす、即ち熱影響による応
力緩和により接触力が低下し、その結果接触抵抗が増大
し、電気的接続不良を引き起こす、りん青銅はこの耐熱
性が充分ではなく、特に最近、自動車のエンジンルーム
等、使用環境の温度は益々上昇する傾向にあり、りん青
銅の耐熱性向上が強く求められて来ている。
また、端子等の電極間に水分の侵入あるいは結露等で水
分が付着すると、Ｃｕイオンが露出し、さらに電極間電
位で還元され、金属Ｃｕとして析出する。この溶出・析
出現象が繰り返される結果、析出したＣｕが成長し電極
間を短絡するに至る。この現象はマイグレーションと呼
ばれるが、りん青銅はマイグレーションを起こし易い銅
合金であり、電気・電子部品の小型化に伴い電極間ピッ
チが小さくなるにつれ、耐マイグレーション性の改善が
必要となって来るみ ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記に説明したりん青銅の有する問題点に鑑み
なされたものであり、本発明は、りん青銅の特性を低下
させることなく、ＳｎまたはＳｎ合金の耐剥離性、Ｓｎ
めっきの耐ウィスカ性、耐熱性および耐マイグレーショ
ン性を改善した銅合金を提供することを目的とする。
分が付着すると、Ｃｕイオンが露出し、さらに電極間電
位で還元され、金属Ｃｕとして析出する。この溶出・析
出現象が繰り返される結果、析出したＣｕが成長し電極
間を短絡するに至る。この現象はマイグレーションと呼
ばれるが、りん青銅はマイグレーションを起こし易い銅
合金であり、電気・電子部品の小型化に伴い電極間ピッ
チが小さくなるにつれ、耐マイグレーション性の改善が
必要となって来るみ ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記に説明したりん青銅の有する問題点に鑑み
なされたものであり、本発明は、りん青銅の特性を低下
させることなく、ＳｎまたはＳｎ合金の耐剥離性、Ｓｎ
めっきの耐ウィスカ性、耐熱性および耐マイグレーショ
ン性を改善した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］
本発明に係る電気・電子部品用銅合金の特徴とするとこ
ろは、Ｓ ｎ ： ２．５〜９．０ｗｔ％（２，５％は
含まず）、Ｐｒｏ、０３〜０．３５ｗｔ％、Ｎｉ ：０
．１〜１．０ｗｔ％、 Ｚｎ：１．０〜５．０ｗｔ％
を含有し、残部実質的にＣｕよりなることにある。
ろは、Ｓ ｎ ： ２．５〜９．０ｗｔ％（２，５％は
含まず）、Ｐｒｏ、０３〜０．３５ｗｔ％、Ｎｉ ：０
．１〜１．０ｗｔ％、 Ｚｎ：１．０〜５．０ｗｔ％
を含有し、残部実質的にＣｕよりなることにある。
以下に詳細に説明する。
まず、本発明に係る電気・電子部品用銅合金の含有成分
および成分割合について説明する。
および成分割合について説明する。
Ｓｎは、Ｃｕ中に固溶することにより機械的性質即ち強
度、伸び、ばね性および成形加工性を改善する元素であ
り、２．５ｗｔ％以下ではこれらの特性は不充分であり
、９．０ｗｔ％を越えてもその割には特性の向上は少な
く不経済であるとともに、かえって加工性等の生産性を
限外する。よってＳｎ含有量は２．５〜９．０ｗｔ％と
する。
度、伸び、ばね性および成形加工性を改善する元素であ
り、２．５ｗｔ％以下ではこれらの特性は不充分であり
、９．０ｗｔ％を越えてもその割には特性の向上は少な
く不経済であるとともに、かえって加工性等の生産性を
限外する。よってＳｎ含有量は２．５〜９．０ｗｔ％と
する。
ただし、２．５％は除く。
Ｐは溶湯の脱酸を行い、渇流れ性を改善し健全な鋳塊を
得るための脱酸剤であり、０．０３ｗｔ％未満ではその
効果が少なく、０．３５ｗｔ％を越えてもその効果は飽
和し、かえって半田の耐剥離性を劣化させるなどの不具
合が生じる。よってＰの含有量は０．０３〜０．３５ｗ
ｔ％とする。
得るための脱酸剤であり、０．０３ｗｔ％未満ではその
効果が少なく、０．３５ｗｔ％を越えてもその効果は飽
和し、かえって半田の耐剥離性を劣化させるなどの不具
合が生じる。よってＰの含有量は０．０３〜０．３５ｗ
ｔ％とする。
Ｎｉは、Ｐと金属間化合物を形成することにより耐熱性
を向上させる。ＮｉとＰの金属間化合物はＣｕ−５ｎ−
Ｚｎのマトリックス中に均一微細に分布することにより
化合物自体あるいはその周りの応力場により転位の移動
をさまたげる阻害物となる。その結果、転位の移動によ
り引き起こされる応力緩和現象を抑制し、端子・コネク
ター材料としての耐熱性を向上させる。なお、Ｎｉ、Ｐ
化合物のこの様な効果を引き出す均一微細な分布を得る
ためには次のような製造工程が望ましい。
を向上させる。ＮｉとＰの金属間化合物はＣｕ−５ｎ−
Ｚｎのマトリックス中に均一微細に分布することにより
化合物自体あるいはその周りの応力場により転位の移動
をさまたげる阻害物となる。その結果、転位の移動によ
り引き起こされる応力緩和現象を抑制し、端子・コネク
ター材料としての耐熱性を向上させる。なお、Ｎｉ、Ｐ
化合物のこの様な効果を引き出す均一微細な分布を得る
ためには次のような製造工程が望ましい。
即ち、Ｎｉ、Ｐを固溶させる溶体化処理工程、それに続
く冷間圧延工程およびＮｉ、Ｐ化合物を析出させる時効
析出工程を含んだ製造工程である。
く冷間圧延工程およびＮｉ、Ｐ化合物を析出させる時効
析出工程を含んだ製造工程である。
Ｎｉの量がＯ，１ｗｔ％未満ではＰが０．０３〜０．３
５ｗｔ％あってもＮｉ、Ｐ化合物による上記の効果は少
なく、１．０ｗｔ％を越えて含有されてもＰが０．０３
〜０．３５ｗｔ％であるため、効果は飽和しており、不
経済である。よってＮｉ含有量は０．１〜１．０ｗｔ％
とする。ＮｉとＰの比率は上記の説明から明らかな様に
金属間化合物の形成を考慮して２〜１０の範囲が望まし
い。
５ｗｔ％あってもＮｉ、Ｐ化合物による上記の効果は少
なく、１．０ｗｔ％を越えて含有されてもＰが０．０３
〜０．３５ｗｔ％であるため、効果は飽和しており、不
経済である。よってＮｉ含有量は０．１〜１．０ｗｔ％
とする。ＮｉとＰの比率は上記の説明から明らかな様に
金属間化合物の形成を考慮して２〜１０の範囲が望まし
い。
ＺｎはＳｎまたはＳｎ合金の剥離を防止する元素である
。Ｃｕ−３ｎ−Ｐ−Ｎｉ系におけるＳｎまたはＳｎ合金
層の剥離現象は次の通りである。
。Ｃｕ−３ｎ−Ｐ−Ｎｉ系におけるＳｎまたはＳｎ合金
層の剥離現象は次の通りである。
即ち加熱を受けることによりＣｕとＳｎの相互拡散によ
り、母材側からε相（Ｃｕ３ Ｓ ｎ）およびη相（Ｃ
ｕａＳｎｓ）の金属間化合物層が形成される。さらに拡
散が進むと母材とε相の界面を中心にカーケンダール効
果によると推定されるボイドが多数形成され剥離に到る
。Ｚｎの添加はε相の形成およびボイドの形成を抑制し
剥離を防止するのに極めて有効であることを見出した。
り、母材側からε相（Ｃｕ３ Ｓ ｎ）およびη相（Ｃ
ｕａＳｎｓ）の金属間化合物層が形成される。さらに拡
散が進むと母材とε相の界面を中心にカーケンダール効
果によると推定されるボイドが多数形成され剥離に到る
。Ｚｎの添加はε相の形成およびボイドの形成を抑制し
剥離を防止するのに極めて有効であることを見出した。
またＺｎはＳｎめっきのウィスカ発生防止にも有効であ
り、さらにマイグレーションの防止にも有効である。
り、さらにマイグレーションの防止にも有効である。
Ｚｎが１．０ｗｔ％未満では上記の効果は少なく、また
５、０ｗｔ％を越えて含有されても上記の効果は飽和し
かえって半田濡れ性の低下や耐応力腐食割れ性の低下を
生じ易くなる。よってＺｎの含有量は１．０〜５．０ｗ
ｔ％とする。
５、０ｗｔ％を越えて含有されても上記の効果は飽和し
かえって半田濡れ性の低下や耐応力腐食割れ性の低下を
生じ易くなる。よってＺｎの含有量は１．０〜５．０ｗ
ｔ％とする。
［実施例］
次に本発明に係る電気・電子部品用銅合金について実施
例により説明する。
例により説明する。
第１表に示す成分の銅合金をクリブトル炉を使用し、木
炭被覆下、大気中で溶解後、鋳鉄製のブックそ−ルドに
鋳込み、４５ｍｍｔｘ８０ｍｍｗＸ ２０ｍｍｊ２の鋳
塊を作製した。これらの鋳塊を表裏面２．５ｍｍずつ固
剤後Ｎｏ、４以外は８１５℃の温度で厚さ１０ｍｍ迄熱
間圧延後６５０℃以上の温度から水中急冷した。スケー
ル除去後０．６４ｍｍｔ迄冷間圧延した後、５００℃の
温度で２時間加熱し、その後冷間圧延により０．３２ｍ
ｍｔの板材を得、さらにソルトバスを使用して３５０℃
の温度で２０秒の加熱を行った。またＮｏ、４について
は鋳塊を固剤して１０ｍｍの厚さに仕上げた後４ｍｍお
よび１．５ｍｍの厚さで５５０℃×２時間の焼鈍を行い
ながら冷間圧延により０．６４ｍｍｔとし、その後は他
と同じ工程で板材を仕上げた。
炭被覆下、大気中で溶解後、鋳鉄製のブックそ−ルドに
鋳込み、４５ｍｍｔｘ８０ｍｍｗＸ ２０ｍｍｊ２の鋳
塊を作製した。これらの鋳塊を表裏面２．５ｍｍずつ固
剤後Ｎｏ、４以外は８１５℃の温度で厚さ１０ｍｍ迄熱
間圧延後６５０℃以上の温度から水中急冷した。スケー
ル除去後０．６４ｍｍｔ迄冷間圧延した後、５００℃の
温度で２時間加熱し、その後冷間圧延により０．３２ｍ
ｍｔの板材を得、さらにソルトバスを使用して３５０℃
の温度で２０秒の加熱を行った。またＮｏ、４について
は鋳塊を固剤して１０ｍｍの厚さに仕上げた後４ｍｍお
よび１．５ｍｍの厚さで５５０℃×２時間の焼鈍を行い
ながら冷間圧延により０．６４ｍｍｔとし、その後は他
と同じ工程で板材を仕上げた。
これらの板材について下記に示す方法にて試験を行い、
第２表の結果を得た。
第２表の結果を得た。
（１）引張強さ、伸びは圧延方向に平行に切り出したＪ
ＩＳ１３号Ｂ試験片を用い測定した。
ＩＳ１３号Ｂ試験片を用い測定した。
（２）応力緩和率は圧延方向に平行に切り出した０、３
２ｍｍｔｘｌＯｍｍｗｘ８０ｍｍｊｌの試験片を片持ち
梁成の試験治具に取付け、表面最大応力が耐力の８０％
となる様に試験片に曲げを与えた後１２０℃の恒温槽内
に保持し、試験片の変形を所定の時間経過毎に測定し、
緩和した応力の初期応力に対する比率を算出した。第２
表には５００時間経過後の値を示す。
２ｍｍｔｘｌＯｍｍｗｘ８０ｍｍｊｌの試験片を片持ち
梁成の試験治具に取付け、表面最大応力が耐力の８０％
となる様に試験片に曲げを与えた後１２０℃の恒温槽内
に保持し、試験片の変形を所定の時間経過毎に測定し、
緩和した応力の初期応力に対する比率を算出した。第２
表には５００時間経過後の値を示す。
（３）半田の剥離は０．３２ｍｍｔｘ２０ｍｍｗｘ５０
ｍｍｊ２の試験片に６０３ｎ−４０ｐｂの半田を弱活性
フラックスを用い、２３０±５℃の温度で溶融半田めっ
きした後、１５０℃の温度で５００時間加熱後、２ｍｍ
Ｒで１８０曲げ戻しを行い、剥離の有無を調べた。
ｍｍｊ２の試験片に６０３ｎ−４０ｐｂの半田を弱活性
フラックスを用い、２３０±５℃の温度で溶融半田めっ
きした後、１５０℃の温度で５００時間加熱後、２ｍｍ
Ｒで１８０曲げ戻しを行い、剥離の有無を調べた。
（４）マイグレーションの試験は０，３２ｍｍ ｔ ｘ
３ ｍｍｗｘ ８０ ｍｍｌの試験片を作製し、２枚
を１組にして第１図（１は試験片、２はｉｎｍ厚のポリ
エチレン樹脂、３はバッテリー４は電線、５はクリップ
、６は１５ｍｍφの孔、ａは水道水浸漬長さ、）に示す
ような試験片１への通電方法で１４Ｖの直流電圧を印加
し、５分間浸漬−５分間乾燥の乾湿サイクル試験を行い
、５０サイクルに至るまでの最大漏洩電流値を白首電機
製メモリーハイコーダー８８０２により測定した。
３ ｍｍｗｘ ８０ ｍｍｌの試験片を作製し、２枚
を１組にして第１図（１は試験片、２はｉｎｍ厚のポリ
エチレン樹脂、３はバッテリー４は電線、５はクリップ
、６は１５ｍｍφの孔、ａは水道水浸漬長さ、）に示す
ような試験片１への通電方法で１４Ｖの直流電圧を印加
し、５分間浸漬−５分間乾燥の乾湿サイクル試験を行い
、５０サイクルに至るまでの最大漏洩電流値を白首電機
製メモリーハイコーダー８８０２により測定した。
（５）耐ウィスカ性の試験は０．３２ｍｍｔＸ５０ｍｍ
ｗｘ１００ｍＡの試験片に第３表に示す条件で直接Ｓｎ
めっきを行い、第２図に示すような、内幅９４ｍｍの断
面凹型治具に試験片をセットし圧縮応力を負荷させ室内
に放置した。
ｗｘ１００ｍＡの試験片に第３表に示す条件で直接Ｓｎ
めっきを行い、第２図に示すような、内幅９４ｍｍの断
面凹型治具に試験片をセットし圧縮応力を負荷させ室内
に放置した。
ウィスカ測定は圧縮応力面２０ｍｍｘ５０ｍｍ内に発生
するウィスカを実体顕微鏡により観察した。
するウィスカを実体顕微鏡により観察した。
６ケ月経過後の結果を第２表に示す。
第２表から明らかな様に本発明合金Ｎｏ、ｔ〜４は比較
例Ｎ０１５のりん青銅に比べ引張強さ、応力緩和率、半
田の剥離、最大漏洩電流、ウィスカの発生のいずれにお
いても改善されていることが分かる。これに対し比較例
Ｎｏ、６はＺｎが添加されているので半田の剥離、最大
漏洩電流、ウィスカの発生は改善されているが、Ｎｉが
添加されていないので応力緩和率が劣る。
例Ｎ０１５のりん青銅に比べ引張強さ、応力緩和率、半
田の剥離、最大漏洩電流、ウィスカの発生のいずれにお
いても改善されていることが分かる。これに対し比較例
Ｎｏ、６はＺｎが添加されているので半田の剥離、最大
漏洩電流、ウィスカの発生は改善されているが、Ｎｉが
添加されていないので応力緩和率が劣る。
［発明の効果］
以上説明した様に本発明に係る電気・電子部品用銅合金
は上記の構成を有しているものであるから、Ｓｎまたは
Ｓｎ合金層の耐剥離性、耐熱性、Ｓｎめっきの耐ウィス
カ性および耐マイグレーション性に優れると云う効果を
有している。
は上記の構成を有しているものであるから、Ｓｎまたは
Ｓｎ合金層の耐剥離性、耐熱性、Ｓｎめっきの耐ウィス
カ性および耐マイグレーション性に優れると云う効果を
有している。
第１図は耐マイグレーション性を調べるための装置図、
第２図は耐ウィスカ性を調べるための装置図である。 岩 表
第２図は耐ウィスカ性を調べるための装置図である。 岩 表
Claims (1)
- Ｓｎ：２．５〜９．０ｗｔ％（２．５％は含まず）、
Ｐ：０．０３〜０．３５ｗｔ％、Ｎｉ：０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｚｎ：１．０〜５．０ｗｔ％を含有し、残部実
質的にＣｕよりなることを特徴とする電気・電子部品用
銅合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14219789A JPH0310035A (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 電気・電子部品用銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14219789A JPH0310035A (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 電気・電子部品用銅合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0310035A true JPH0310035A (ja) | 1991-01-17 |
Family
ID=15309651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14219789A Pending JPH0310035A (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 電気・電子部品用銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0310035A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6136104A (en) * | 1998-07-08 | 2000-10-24 | Kobe Steel, Ltd. | Copper alloy for terminals and connectors and method for making same |
| FR2793810A1 (fr) * | 1999-05-20 | 2000-11-24 | Kobe Steel Ltd | Alliage de cuivre ayant une excellente propriete de resistance a la relaxation sous contrainte et procede de production de celui-ci |
-
1989
- 1989-06-06 JP JP14219789A patent/JPH0310035A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6136104A (en) * | 1998-07-08 | 2000-10-24 | Kobe Steel, Ltd. | Copper alloy for terminals and connectors and method for making same |
| FR2793810A1 (fr) * | 1999-05-20 | 2000-11-24 | Kobe Steel Ltd | Alliage de cuivre ayant une excellente propriete de resistance a la relaxation sous contrainte et procede de production de celui-ci |
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