JPH0718355A

JPH0718355A - 電子機器用銅合金およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0718355A
Application number: JP5161719A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kubozono; 健治久保薗; Toshikazu Kawabata; 俊和川畑; Kimio Hashizume; 公男橋爪; Akira Maeda; 晃前田; Keizo Kitakaze; 敬三北風
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-01-20

Abstract

(57)【要約】【構成】Ｆeを５〜１２重量％、Ｐを０.０１〜１.０
重量％および／またはＺnを０.０１〜１.０重量％含有
し、好ましくは、Ｓi、Ｍn、Ｍgのうち１種または２種
以上合計で０.０１〜１.０重量％、Ａｌ、Ｐb、Ａs、Ｓ
b、Ｂ、Ｃo、Ｔe、Ｉn、Ｔi、Ｚr、Ｈf、Ａg、Ｇeのう
ち１種または２種合計で０.００１〜１.０重量％残部が
Ｃｕである電子機器用銅合金。この銅合金は、上記各成
分を溶解した後、固化することにより製造される。【効果】本発明の合金は、Ｆeの含有量を低く押えた
Ｃu−Ｆe系合金であるため、従来のＣu−Ｆe系合金が有
する優れた強度および高い導電性を生かしつつ、磁化の
発生を押えることができ、さらに高強度と高電導性を有
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電子機器用銅合金に関
するものであり、さらに詳しくは本発明は、コネクタ、
ＩＣのリードフレーム等の電子部品用材料として、強
度、電気伝導性に優れ、しかも安価な電子機器用銅合金
およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コネクタ、ＩＣリードフレーム等の電子
機器用銅合金としては、従来、黄銅、リン青銅をはじめ
とする多くの銅合金が使用されている。また近年電子部
品の小型化や表面実装化の動きにより薄板化、強度の向
上、高導電性、高熱伝導性とともに安価な材料が求めら
れている。このような動きの中で上記材料として銅−鉄
系合金が注目されており、例えば特公平４−２４４１９
号公報にて提案されている。この銅−鉄系合金は銅を２
０〜９０重量％以下含み、残部が主として鉄からなる合
金の溶湯を１００℃／秒以上の冷却速度で鋳造した鋳塊
を、冷間圧延後、時効処理または焼鈍後時効処理を実施
して得られるリードフレーム用合金である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記銅−
鉄系合金は、鉄を多く含むためにリードフレームとして
必要な強度を得やすいが磁化しやすく、コネクタ、ＩＣ
リードフレームとして使用する場合、磁界の影響で、微
少電流が発生し、誤動作の原因になりがちであるという
問題があった。この発明は比較的強度および導電性が高
いという銅−鉄合金の特徴を生かしつつ、磁化の発生を
押さえることができる銅−鉄合金およびその最適な製造
方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、上記のような課題を解決することができた。すな
わち本発明は、以下に示す電子機器用銅合金を提供する
ものである。なお、以下の記述において、％とあるのは
特記しない限り重量％である。

【０００５】(1) Ｆeを５〜１２％、Ｐを０.０１〜１.
０％および／またはＺnを０.０１〜１.０％含有し、残
部がＣｕおよび不可避不純物からなることを特徴とす
る、電子機器用銅合金。

【０００６】(2) Ｓi、Ｍn、Ｍgのうち１種または２種
以上合計で０.０１〜０.１重量％またはＡl、Ｐb、Ａ
s、Ｓb、Ｂ、Ｃo、Ｔe、Ｉn、Ｔi、Ｚr、Ｈf、Ａg、Ｇe
のうち１種または２種以上合計で０.００１〜１.０重量
％、およびＦｅを５〜１２重量％含有し、残部がＣｕお
よび不可避不純物からなることを特徴とする、電子機器
用銅合金。

【０００７】(3) Ｐを０.０１〜１.０重量％および／
またはＺｎを０.０１〜１.０重量％含有することを特徴
とする、(2)に記載の電子機器用銅合金。

【０００８】(4) Ｃｕに少なくともＦｅを５重量％添
加し、溶解した後、１００℃／秒以上の割合で急冷凝固
することにより固化することを特徴とする、電子機器用
銅合金。

【０００９】(5) Ｃuに少なくともＦeを５重量％添加
し、溶解した後、１００℃／秒以上の割合で急冷凝固す
ることにより固化することを特徴とする、電子機器用銅
合金の製造方法。

【００１０】(6) ＣuにＦeを５〜１２重量％、Ｐを０.
０１〜１.０重量％および／またはＺnを０.０１〜１.０
重量％を溶解した後、固化することを特徴とする電子機
器用銅合金の製造方法。

【００１１】(7) 溶解後、１００℃／秒以上の割合で
急冷凝固することにより固化する、(1)ないし(3)のいず
れか１項に記載の電子機器用銅合金の製造方法。

【００１２】(8) ＣuにＳi、Ｍn、Ｍgのうち１種また
は２種以上合計で０.０１〜１.０重量％、および／また
はＡl、Ｐb、Ａs、Ｓb、Ｂ、Ｃo、Ｔe、Ｉn、Ｔi、Ｚ
r、Ｈf、Ａg、Ｇeのうち１種または２種以上合計で０.
００１〜１.０重量％およびＦｅを５〜１２重量％を溶
解した後、固化することを特徴とする電子機器用銅合金
の製造方法。

【００１３】(9) Ｐを０.０１〜１.０重量％および／
またはＺnを０.０１〜１.０重量％添加したことを特徴
とする(8)に記載の電子機器用銅合金の製造方法。

【００１４】(10) Ｚnを０.０１〜１.０重量％添加し
たことを特徴とする、(5)または(8)に記載の電子機器用
銅合金の製造方法。

【００１５】(11) (5)ないし(10)のいずれか１項に記
載の製造方法により造塊した鋳塊の仕上圧延前に、６０
０℃〜８００℃の温度範囲で１分間以上加熱し、冷間圧
延する工程を含むことを特徴とする、電子機器用銅合金
の製造方法。

【００１６】(12) (5)ないし(10)のいずれか１項に記
載の製造方法により造塊した鋳塊の仕上圧延前に、６０
０℃〜８００℃の温度範囲で１分間以上加熱し、冷間圧
延後、２５０〜５００℃の温度範囲で１０分以上加熱す
る工程を含むことを特徴とする、電子機器用銅合金の製
造方法。

【００１７】(13) (5)ないし(10)のいずれか１項に記
載の製造方法により造塊した鋳塊の仕上圧延前に、７０
０℃〜１０００℃で１分間以上加熱し、水中または油中
で急冷する工程と、その後の冷間加工の有無にかかわら
ず３５０〜５００℃の温度範囲で１０分間以上加熱する
ことを特徴とする、電子機器用銅合金の製造方法。

【００１８】

【作用】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本発明
の電子機器用銅合金を構成する合金成分の添加理由とそ
の組成範囲の限定理由について説明する。ＦeはＣu中へ
の固溶と、その固溶した一部が時効処理により析出分散
することにより、Ｃu自体の具備する高電導性を損なう
ことなく、機械的強度を向上させることができる。但し
その添加量が５％未満では１００℃／秒以下の割合で冷
却する急冷凝固法にて固化しても組織が微細化しなくな
り、また所望の機械的強度が得られない。また１２％を
超えると電気的特性、特に必要な電気電導度を得ること
ができない。

【００１９】ＦｅをＣｕ中に固溶させるには、仕上圧延
前に７００〜１０００℃の温度が必要である。１０００
℃を超えると、結晶が大きくなり好ましくない。続く時
効処理においては３５０〜５００℃で１０分以上の加熱
を行うことができる。なお、焼なましは、６００〜８０
０℃で１分以上が好適である。この時効処理の温度範囲
により、Ｆｅが析出分散することにより、上記のように
機械的強度を向上させることができる。

【００２０】なお、最終の圧延上りの段階において圧延
時に生じた加工歪の除去のため、歪取り焼鈍（低温焼
鈍）として２５０〜５００℃で１時間程度加熱すること
はバネ特性の向上及び成形加工性の改善に有効な調質手
段である。

【００２１】Ｐは脱酸剤として、またＦeとの化合物を
形成し機械的強度、電気電導度を向上させるために添加
しているが、０.０１％以下ではその添加による効果が
なく、１％を越えると、化合物が粗大化し、電気電導
度、ハンダ付性が低下する。またＰはＦeの添加による
機械的強度と電気電導度のバランスを考慮して添加量を
設定した。

【００２２】またＳi、ＭnおよびＭgは、主に脱酸剤と
して脱酸効果を高めるために添加されているが、０.０
１％未満ではその添加による効果がなく、１％を超える
と化合物が粗大化し電気、機械的特性が低下する。

【００２３】また、Ａl、Ｐb、Ａs、Ｓb、Ｂ、Ｃo、Ｔ
e、Ｉn、Ｔi、Ｚr、Ｈf、Ａg、Ｇeも主に脱酸剤として
脱酸効果を高めるために添加されているが、０.００１
％未満ではその添加による効果がなく、１％を超えると
化合物が粗大化し電気、機械的特性が低下する。

【００２４】さらにＺnは脱酸剤としても効果がある
が、ここではハンダ付あるいはハンダメッキ後の高温環
境下におけるハンダ層の剥離等の信頼性劣化を抑える目
的で添加するもので、最小必要量の０.０１％を下限と
し、上限については応力腐食性の面から１.０％とし
た。

【００２５】本発明は、従来の連続鋳造法に代わり、双
ロール法等により１００℃／秒以上の割合で冷却する急
冷凝固法にて固化すると、マトリックス中に化合物相を
均一に分散でき、特に成形加工性の特性改善に有効であ
る。またこの双ロール法では、通常の鋳造方式よりも薄
い鋳塊厚さのものが造塊でき、通常の鋳造方式での中間
の加工・熱処理工程がかなり省略できるため、省エネル
ギーの面でも有利である。

【００２６】

【実施例】表１は、各組成のＣu−Ｆe系合金を高周波溶
解炉にて溶解し、鋳塊とし、さらにこの鋳塊の表面を面
削後、冷間圧延および熱処理等をくり返し、最終３７％
の冷間圧延加工を施して０.４mmから０.２５mmの板状に
仕上げたものについて硬さ、電気電導度、ハンダ耐熱性
を示したものである。ここで電気電導性は、試料の電気
抵抗を測定することにより、電気伝導率（％ＩＡＣＳ）
で表示した。また、硬さは、ＪＩＳＺ２２４４のビッ
カース硬さ試験方法に準じ測定した。ハンダ耐熱性は、
試料を９０％Ｓn−１０％Ｐbのハンダ浴中に浸漬し、ハ
ンダメッキ後１５０℃で加熱保持後にハンダメッキ部の
密着曲げを行い、剥離が生じるまでの時間を測定して評
価した。

【００２７】この結果から実施例４〜１０、１３〜１
７、１９、２０、２２〜２７、２９〜３２、３３に示す
ように、ＣuにＦeを５％以上１２％以下、Ｐを０.０１
％以上０.９５％以下添加するとリードフレーム等の電
子機器用銅合金として必要な特性、硬さ（Ｈv）１４０
以上、電気電導性３０％ＩＡＣＳ以上、ハンダ耐熱性２
５０時間以上を満たす材料が得られる。

【００２８】また実施例６２、６３、６５、６６に示す
ようにＣuにＦeおよび、ＳiまたはＭnまたはＭgを添加
しても必要な特性を有する合金が得られる。さらに実施
例６７〜７１、７３〜７５、７７〜７９、８１〜８３、
８５〜８７、８９〜９１に示すようにＣuにＦeを５％以
上、Ｐを０.０１％以上、Ｓi、Ｍn、Ｍgの合計を１％以
下添加しても所定の特性の銅合金が得られる。

【００２９】さらに実施例４６および４７に示すよう
に、少なくともＣuにＦeを５％添加すれば、その後の加
工を経て所定の特性の銅合金を製造することができる。

【００３０】また実施例３９〜４４、４９〜６０、比較
例３８および４５等に示すようにＺnを添加するとハン
ダ耐熱性が向上することがわかる。

【００３１】また実施例４〜１０、１５〜１７、３９〜
４１に示すように、表１に示すＡ〜Ｄのいずれの方法で
加工しても所定の特性の材料が得られる。

【００３２】さらに実施例１３と１４の比較により、双
ロール鋳造機による急冷凝固法にて造塊した鋳塊から加
工した試料の方が、化合物相がより微細に均一分散する
ため機械的特性が良好となっていることが分かる。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】

【発明の効果】本発明の合金は、Ｆeの含有量を低く押
えたＣu−Ｆe系合金であるため、従来のＣu−Ｆe系合金
が有する優れた強度および高い導電性を生かしつつ、磁
化の発生を押えることができる。また、Ｃu−Ｆe系合金
の鋳造において特定の元素を添加することにより鋳造品
質が良好な鋳塊が得られる。さらにそれを薄板材に加工
する過程において特定の熱処理を施すことにより高強度
と高電導性を併せもたせることが可能になる。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年９月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】(2) Ｓi、Ｍn、Ｍgのうち１種または２種
以上合計で０.０１〜０.１重量％および／またはＡl、
Ｐb、Ａs、Ｓb、Ｂ、Ｃo、Ｔe、Ｉn、Ｔi、Ｚr、Ｈf、
Ａg、Ｇeのうち１種または２種以上合計で０.００１〜
１.０重量％、およびＦｅを５〜１２重量％含有し、残
部がＣｕおよび不可避不純物からなることを特徴とす
る、電子機器用銅合金。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】この結果から実施例３〜９、１２〜１８、
２０〜２５、３０〜３３に示すように、ＣuにＦeを５％
以上１２％以下、Ｐを０.０１％以上０.９５％以下添加
するとリードフレーム等の電子機器用銅合金として必要
な特性、硬さ（Ｈv）１４０以上、電気電導性３０％Ｉ
ＡＣＳ以上、ハンダ耐熱性２５０時間以上を満たす材料
が得られる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】また実施例３〜９、１４〜１６、２０〜２
５、２７〜３３、３９〜４４に示すように、表１に示す
Ａ〜Ｄのいずれの方法で加工しても所定の特性の材料が
得られる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】

【表１】

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】

【表３】

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】

【表４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田晃尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者北風敬三尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社材料デバイス研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆeを５〜１２重量％、Ｐを０.０１〜
１.０重量％および／またはＺnを０.０１〜１.０重量％
含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなることを
特徴とする、電子機器用銅合金。
【請求項２】Ｓi、Ｍn、Ｍgのうち１種または２種以
上合計で０.０１〜０.１重量％またはＡl、Ｐb、Ａs、
Ｓb、Ｂ、Ｃo、Ｔe、Ｉn、Ｔi、Ｚr、Ｈf、Ａg、Ｇeの
うち１種または２種以上合計で０.００１〜１.０重量
％、およびＦｅを５〜１２重量％含有し、残部がＣｕお
よび不可避不純物からなることを特徴とする、電子機器
用銅合金。
【請求項３】Ｐを０.０１〜１.０重量％および／また
はＺｎを０.０１〜１.０重量％含有することを特徴とす
る請求項２に記載の電子機器用銅合金。
【請求項４】Ｃｕに少なくともＦｅを５重量％添加
し、溶解した後、１００℃／秒以上の割合で急冷凝固す
ることにより固化することを特徴とする、電子機器用銅
合金。
【請求項５】Ｃuに少なくともＦeを５重量％添加し、
溶解した後、１００℃／秒以上の割合で急冷凝固するこ
とにより固化することを特徴とする、電子機器用銅合金
の製造方法。
【請求項６】ＣuにＦeを５〜１２重量％、Ｐを０.０
１〜１.０重量％および／またはＺnを０.０１〜１.０重
量％を溶解した後、固化することを特徴とする電子機器
用銅合金の製造方法。
【請求項７】溶解後、１００℃／秒以上の割合で急冷
凝固することにより固化する、請求項１ないし３のいず
れか１項に記載の電子機器用銅合金の製造方法。
【請求項８】ＣuにＳi、Ｍn、Ｍgのうち１種または２
種以上合計で０.０１〜１.０重量％、および／またはＡ
l、Ｐb、Ａs、Ｓb、Ｂ、Ｃo、Ｔe、Ｉn、Ｔi、Ｚr、Ｈ
f、Ａg、Ｇeのうち１種または２種以上合計で０.００１
〜１.０重量％およびＦｅを５〜１２重量％を溶解した
後、固化することを特徴とする電子機器用銅合金の製造
方法。
【請求項９】Ｐを０.０１〜１.０重量％および／また
はＺnを０.０１〜１.０重量％添加したことを特徴とす
る請求項８に記載の電子機器用銅合金の製造方法。
【請求項１０】Ｚnを０.０１〜１.０重量％添加した
ことを特徴とする、請求項５または８に記載の電子機器
用銅合金の製造方法。
【請求項１１】請求項５ないし１０のいずれか１項に
記載の製造方法により造塊した鋳塊の仕上圧延前に、６
００℃〜８００℃の温度範囲で１分間以上加熱し、冷間
圧延する工程を含むことを特徴とする、電子機器用銅合
金の製造方法。
【請求項１２】請求項５ないし１０のいずれか１項に
記載の製造方法により造塊した鋳塊の仕上圧延前に、６
００℃〜８００℃の温度範囲で１分間以上加熱し、冷間
圧延後、２５０〜５００℃の温度範囲で１０分以上加熱
する工程を含むことを特徴とする、電子機器用銅合金の
製造方法。
【請求項１３】請求項５ないし１０のいずれか１項に
記載の製造方法により造塊した鋳塊の仕上圧延前に、７
００℃〜１０００℃で１分間以上加熱し、水中または油
中で急冷する工程と、その後の冷間加工の有無にかかわ
らず３５０〜５００℃の温度範囲で１０分間以上加熱す
ることを特徴とする、電子機器用銅合金の製造方法。