JPH05255779A - 電気電子機器用銅合金の製造方法 - Google Patents

電気電子機器用銅合金の製造方法

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JPH05255779A
JPH05255779A JP8946392A JP8946392A JPH05255779A JP H05255779 A JPH05255779 A JP H05255779A JP 8946392 A JP8946392 A JP 8946392A JP 8946392 A JP8946392 A JP 8946392A JP H05255779 A JPH05255779 A JP H05255779A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積回路等のリードフレーム材やコネクタ
ー、スイッチ、リレー等のバネ材として好適な電気電子
機器用銅合金の製造方法を提供する。 【構成】 Ni:1.0〜4.0wt%、Si:0.1〜
1.0wt%、Zn:0.1〜5.0wt%、Mn:0.0
1〜0.2wt%、P:0.01wt%以下を含有し残部が
Cu及び不可避的不純物からなるCu合金を、700℃
以上の温度で熱間加工を終了し、10℃/秒以上の速度
で急冷した後、冷間加工を施し、さらに700℃以上で
再結晶を伴なう連続焼鈍を施し、その後10℃/秒以上
の速度で急冷した後、冷間加工を施して400〜600
℃で10分〜5時間の焼鈍を行なう製造方法。 【効果】 電気電子機器部品として優れた強度、バネ
性、導電性及び曲げ成形性を有するコルソン系合金が低
コストで製造可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はトランジスターや集積回
路(IC)等のリードフレーム材、さらには端子,コネ
クター,スイッチ,リレー等のバネ材に好適な電気電子
機器用銅合金の製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気電子機器用材料、例えばリードフレ
ーム材に代表される半導体機器材料、及び電気機器用バ
ネ,コネクター,スイッチ等の代表される導電材料とし
ては、従来から黄銅,りん青銅、Sn入り銅,Fe入り
銅等が用いられていた。しかしながら電気電子機器の小
型化,軽量化と高密度化に伴いこれら材料に対して強
度,バネ性及び導電性の高度なバランスが強く要求さ
れ、従来の合金では対応が困難になってきているのが現
状である。そこでこれらの特性に優れ且つ安価なCu−
Ni−Si系のいわゆるコルソン系銅合金が使用される
に至っている。
【0003】しかしながらこのコルソン系銅合金は上記
の強度,バネ性及び導電性等の実用特性には優れている
ものの、製造性の点で著しい欠点を有しているため広く
用いられるには至っていない。即ちコルソン系銅合金は
その製造において、熱間圧延のための加熱昇温中、特に
300〜600℃の温度範囲で鋳造凝固時の残留応力の
作用により脆性割れが発生し、これがその後の熱間圧延
に悪影響を及ぼして歩留りが大幅に低下してしまうので
ある。
【0004】また上記コルソン系銅合金では良好な強度
や導電性を得るために、高温保持後に急冷処理(溶体化
処理)を施すことが必要であり、このための焼鈍方式と
して従来からバッチ式焼鈍が採用されているので製造工
程が複雑でコスト高となるという問題がある。加えて条
材をコイル状に巻いた状態で焼鈍する際には、表面に曲
げ応力が発生するためこの応力が上記残留応力と同様に
作用して前述のような脆性割れが発生することがあっ
た。この場合には後の冷間圧延で歩留りが大幅に低下す
ることになる。
【0005】一方熱間加工工程で熱間加工後の急冷によ
り溶体化処理を行う場合には、その後の焼鈍では本質的
な再結晶処理が施されないため、冷間加工による組織的
な異方性が生じて曲げ成形性等の延性が大幅に低下する
問題があった。
【0006】このような背景からコルソン系銅合金の製
造に対して歩留りの向上と工程の簡略化による製造コス
トの低減及び成形加工性等の性能向上が強く求められて
いた。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の点に鑑み
鋭意検討された結果なされたものであり、その目的はC
u−Ni−Si系合金の製造方法において、熱間圧延性
を改善すると共に溶体化焼鈍を施す場合に製造コストを
押し上げるバッチ式を採用せずに連続焼鈍方式を用いる
ことにより、強度,バネ性及び導電性に優れ、加えて曲
げ成形性も良好な電気電子機器用銅合金を低コストに製
造できる方法を提供するものである。
【0008】即ち本発明は、Ni:1.0〜4.0wt
%、Si:0.1〜1.0wt%、Zn:0.1〜5.0
wt%、Mn:0.01〜0.2wt%、P:0.01wt%
以下を含有し、又はさらにSn:0.01〜3.0wt%
を含有し、残部Cu及び不可避的不純物からなる銅合金
を、700℃以上の温度で熱間加工を終了し、その後1
0℃/秒以上の速度で急冷した後、冷間加工を施し、さ
らに700℃以上で再結晶を伴う連続焼鈍を施し、その
後10℃/秒以上の速度で急冷した後、冷間加工を施し
て400〜600℃で10分〜5時間の焼鈍を行い、又
はさらにこの熱処理の後40%以下の加工度で冷間加工
を施し、さらに250〜500℃で1分〜5時間の焼鈍
を行うものである。
【0009】
【作用】先ず合金組成の限定理由を詳細に説明する。
【0010】NiとSiは、共に強度,バネ性及び導電
性等を付与する元素であり、Ni含有量を1.0〜4.
0wt%に限定したのは、Niが1.0wt%未満ではSi
を0.1wt%以上含有させても高強度と高導電性を得る
ことは難しく、他方Niを4.0wt%を越えて含有させ
ると導電性や曲げ成形性等が低下してしまうからであ
る。
【0011】またSi含有量を0.1〜1.0wt%に限
定した理由は、Siが0.1wt%未満ではNiを1.0
wt%以上含有させても高強度と高導電性が得られず、他
方Siを1.0wt%を越えて含有させると導電性や半田
付け性が低下するからである。
【0012】Znは半田及びSnメッキの耐熱剥離性、
耐マイグレーション性を改善する元素であり、これを
0.1〜5.0wt%に限定したのは、0.1wt%未満で
は上記効果が少なく、5.0wt%を越えて含有すると導
電性や半田付け性が低下してしまうからである。
【0013】Mnは熱間加工及び連続焼鈍での脆化うを
防止する元素であり、その含有量を0.01〜0.2wt
%に限定した理由は、0.01wt%未満では上記効果が
少なく、0.2wt%を越えると導電性や半田付け性が低
下するからである。
【0014】Pは多量に含有すると熱間加工及び連続焼
鈍での脆化を著しく促進させて、後の加工に悪影響及ぼ
すためその含有量は0.01wt%以下とすることが必要
である。
【0015】なお最適量のMnの添加とP含有量の制御
を合わせて行えば、熱間加工性と焼鈍での脆化が大幅に
改善されることが判明しているが、このうちどちらかが
適性量に制御されないと改善効果は少ない。
【0016】Snは強度,バネ性及び曲げ成形性を改善
する元素であり、その含有量を0.01〜3.0wt%に
限定したのは、0.01wt%未満では上記効果が少な
く、3.0wt%を越えると導電性や熱間加工性に悪影響
を及ぼすからである。
【0017】次に製造方法の限定理由について説明す
る。上記組成の銅合金鋳塊を、700℃以上の温度で熱
間加工を終了し、即ち熱間加工の終了温度を700℃以
上とし、その後の急冷速度を10℃/秒以上と限定した
理由は、700℃未満では10℃/秒以上の速度で急冷
しても溶体化が不完全で析出が起こり、その後の連続焼
鈍での溶体化処理に悪影響を及ぼすため最終的に強度や
バネ性が劣化するからである。さらに熱間加工中に脆化
割れが発生し、その後の冷間加工が困難となるためであ
る。
【0018】また、急冷速度を10℃/秒以上に限定し
た理由は、10℃/秒未満では、熱間加工の終了温度を
700℃以上としても、冷却中に析出が起こり、連続焼
鈍で溶体化処理を行っても、最終的に良好な強度、バネ
性が得られないからである。
【0019】次に、焼鈍方式として連続焼鈍方式を採用
した理由は、バッチ式焼鈍による脆化割れを防止すると
共に工程が簡略化されるため製造コストが大幅に低減す
るからである。
【0020】また、連続焼鈍温度を700℃以上で、そ
の後の急冷速度を10℃/秒以上に限定した理由は、7
00℃未満の温度では、再結晶が起こらずに最終的な曲
げ成形性が著しく劣化するからであり、かつ700℃未
満の温度、10℃/秒未満の冷却速度では、溶体化が不
完全で析出が起こり、最終的な強度、バネ性が劣化する
ためである。
【0021】すなわち、本発明合金においては、最適な
熱間加工条件と連続焼鈍条件を組み合わせることで、低
コストで良好な特性が達成される。
【0022】次に冷間加工を施し、400℃〜600℃
で10分〜5時間焼鈍する理由は、焼鈍温度が400℃
未満では析出が不十分であり、他方600℃を越えると
析出物が再溶体化されてしまうため、強度や導電性が向
上しないためである。また焼鈍時間が10分未満では析
出が不十分であるため、強度や導電性が向上せず、他方
5時間を越えても強度や導電性はほとんど変化しないた
めエネルギー的に無駄となるからである。
【0023】前記熱処理の後、必要に応じて40%以下
の加工度で冷間加工を施す理由は、40%を越える冷間
加工を施すと異方性が増し、曲げ成形性が著しく低下し
てしまうためである。
【0024】さらに250℃〜500℃で1分〜5時間
の焼鈍を行う理由は、局部応力を除去すると共にバネ性
を改善させるものであるが、焼鈍温度が250℃未満で
は効果が少なく、500℃を越えると強度とバネ性が低
下してしまうためである。また焼鈍時間が1分未満では
効果が少なく、5時間を越えても効果は変わらないにも
かかわらずエネルギー的に無駄となるためである。な
お、焼鈍方式はバッチ式、走間式のどちらを用いても同
様な効果を示す。
【0025】以上のように本発明によればコネクター、
リードフレームなどの電気電子機器部品に使用するのに
好適な熱間加工性、強度、バネ性、導電性及び曲げ成形
性に優れたCu−Ni−Si系の銅合金の製造コストの
大幅な低減が図れ、その効果は工業的に大である。
【0026】
【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明す
る。
【0027】実施例1 表1に示す組成の銅合金を高周波溶解炉により溶解し、
厚さ100mm、幅300mm、長さ1000mmの鋳塊を製
造した。そしてこれら鋳造材を850℃の温度に加熱
し、厚さ12mmまで熱間圧延した後、750℃から50
℃/秒の冷却速度で急冷した。この圧延材を厚さ10mm
まで面削し、加工度94%の冷間圧延後、850℃の連
続焼鈍を施して、100℃/秒の速度で急冷した。続い
て、加工率40%の冷間圧延を施し、460℃で2時間
の焼鈍を行った。さらにこの焼鈍材に加工度20%の冷
間圧延を施し、その後400℃で2時間の焼鈍を施して
本発明例銅合金No.1〜No.4及び比較例銅合金No.5
〜No.10を作製した。
【0028】これらの銅合金No.1〜No.10につい
て、強度、導電率、バネ限界値、曲げ成形性、半田付け
性、半田脆化性を評価し、これらの結果を表1に示し
た。強度についてはJIS−Z2241、導電性につい
てはJIS−H0505、バネ限界値についてはJIS
−H3130にそれぞれ基づいて評価した。曲げ加工性
はJIS−Z2248に基づき、試験片表面に割れが発
生する最小曲げ半径(R)を試験片の厚さ(t)で割っ
た値で示した。また半田付け性については、約230℃
のPb−Sn基共晶半田浴中に試験片を5秒間浸漬し、
半田の濡れ状態を観察した。また、半田脆化性について
は、試験片を半田浴中に浸漬して半田付けを行い、大気
中にて150℃で500時間の熱処理を行った後、取り
出し、180度曲げを行った時の表面の半田剥離状態を
観察した。
【0029】
【表1】
【0030】表1に示すごとく、本発明例銅合金ではバ
ランスのとれた良好な特性が得られているのに対し、比
較例5では耐半田脆化性が劣化し、比較例6及び8では
半田付け性が不良である。また比較例7、9、10で
は、熱間圧延により割れが発生しており、比較例10で
は、割れ部を除去して上記の特性評価を行っても導電率
が大幅に低下している。
【0031】実施例2 次に表1のNo.2の組成の本発明例銅合金について、ほ
ぼ同一組成の鋳塊を数本製造して、表2に示すような各
種条件で製造を行い、表2に示す各種特性を評価し、そ
れらの結果を表2に併記した。なお、熱間圧延割れが発
生したものについては、その後の加工が困難となったた
めに、製造を中止した。
【0032】
【表2】
【0033】表2に示すごとく、本発明例製造法No.1
1では良好な特性が得られるが、熱間加工条件、連続焼
鈍条件、1回目もしくは2回目の焼鈍条件または最終加
工度が本発明範囲から外れると、熱間加工性、強度、導
電率、バネ限界値、曲げ加工性の何れかが劣化すること
が明かである。この効果は、Snを適正量添加した合金
でも同様である。
【0034】
【発明の効果】このように本発明によれば、端子、コネ
クター、リードフレームなどの電気電子機器部品に使用
するのに好適な強度、バネ性、導電性及び曲げ成形性に
優れたコルソン系銅合金が低コストで製造可能であり、
工業上顕著な効果を奏するものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ni:1.0〜4.0wt%、Si:0.
    1〜1.0wt%、Zn:0.1〜5.0wt%、Mn:
    0.01〜0.2wt%、P:0.01wt%以下を含有
    し、残部Cu及び不可避的不純物からなる銅合金を、7
    00℃以上の温度で熱間加工を終了し、その後10℃/
    秒以上の速度で急冷した後、冷間加工を施し、さらに7
    00℃以上で再結晶を伴う連続焼鈍を施し、その後10
    ℃/秒以上の速度で急冷した後、冷間加工を施して40
    0〜600℃で10分〜5時間の焼鈍を行うことを特徴
    とする電気電子機器用銅合金の製造方法。
  2. 【請求項2】 Ni:1.0〜4.0wt%、Si:0.
    1〜1.0wt%、Zn:0.1〜5.0wt%、Mn:
    0.01〜0.2wt%、P:0.01wt%以下を含有
    し、残部Cu及び不可避的不純物からなる銅合金を、7
    00℃以上の温度で熱間加工を終了し、その後10℃/
    秒以上の速度で急冷した後、冷間加工を施し、さらに7
    00℃以上で再結晶を伴う連続焼鈍を施し、その後10
    ℃/秒以上の速度で急冷した後、冷間加工を施して40
    0〜600℃で10分〜5時間の焼鈍を行い、しかる後
    40%以下の加工度で冷間加工を施し、さらに250〜
    500℃で1分〜5時間の焼鈍を行うことを特徴とする
    電気電子機器用銅合金の製造方法。
  3. 【請求項3】 Ni:1.0〜4.0wt%、Si:0.
    1〜1.0wt%、Zn:0.1〜5.0wt%、Mn:
    0.01〜0.2wt%、Sn:0.01〜3.0wt%、
    P:0.01wt%以下を含有し、残部Cu及び不可避的
    不純物からなる銅合金を、700℃以上の温度で熱間加
    工を終了し、その後10℃/秒以上の速度で急冷した
    後、冷間加工を施し、さらに700℃以上で再結晶を伴
    う連続焼鈍を施し、その後10℃/秒以上の速度で急冷
    した後、冷間加工を施して400〜600℃で10分〜
    5時間の焼鈍を行うことを特徴とする電気電子機器用銅
    合金の製造方法。
  4. 【請求項4】 Ni:1.0〜4.0wt%、Si:0.
    1〜1.0wt%、Zn:0.1〜5.0wt%、Mn:
    0.01〜0.2wt%、Sn:0.01〜3.0wt%、
    P:0.01wt%以下を含有し、残部Cu及び不可避的
    不純物からなる銅合金を、700℃以上の温度で熱間加
    工を終了し、その後10℃/秒以上の速度で急冷した
    後、冷間加工を施し、さらに700℃以上で再結晶を伴
    う連続焼鈍を施し、その後10℃/秒以上の速度で急冷
    した後、冷間加工を施して400〜600℃で10分〜
    5時間の焼鈍を行い、しかる後40%以下の加工度で冷
    間加工を施し、さらに250〜500℃で1分〜5時間
    の焼鈍を行うことを特徴とする電気電子機器用銅合金の
    製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006307340A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 Nikko Kinzoku Kk 曲げ加工性に優れるCu−Ni−Si系銅合金条
WO2009099198A1 (ja) * 2008-02-08 2009-08-13 The Furukawa Electric Co., Ltd. 電気電子部品用銅合金材料
KR101472348B1 (ko) * 2012-11-09 2014-12-15 주식회사 풍산 전기전자 부품용 동합금재 및 그의 제조 방법

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