JPH10195562A - 打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金を
提供する。 【解決手段】 ＣｕまたはＣｕ合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少なくとも１種を
0.002〜0.5wt%含有させた打抜加工性に優れた電気電子
機器用銅合金。 【効果】 Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素
のうちの少なくとも１種が、単体化合物、Ｃｕとの化合
物、前記元素同士の化合物などとして銅マトリックス中
に分散して打抜加工性（打抜きバリの発生具合、打抜き
端面の寸法精度と形状、打抜き金型の寿命）を向上させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、打抜加工が施され
る電気電子機器用の端子材、コネクタ材、スイッチ材、
接点材、配線配器材、ヒートシンク（ヒートスプレッ
タ）材、電極材など、特にIC等の半導体のリードフレー
ム材に適した電気電子機器用銅合金、およびその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体機器のリードフレーム
材、端子材、配器材等の電気電子機器用材料には、強
度、耐熱性、電気伝導性、熱伝導性、ばね性、曲げ加工
性などが要求され、さらにAg、Pdなどの貴金属めっき
や、Snまたは半田などのめっきが施されるため、めっき
性、半田接合性、表面平滑性なども要求される。これら
の特性を満足する材料として、 Cu-Sn系、 Cu-Zn系、Cu
-Sn-Ni系、 Cu-Ni系、Cu-Ni-Zn系等の固溶型銅合金、 C
u-Zr系、 Cu-Fe系、 Cu-Co系、 Cu-Cr系、 Cu-Ti系、 C
u-Be系、Cu-Ni-Ti系、Cu-Fe-Ti系、Cu-Cr-Zr系、Cu-Ni-
Si系、Cu-Ni-Sn系等の析出型銅合金、さらに無酸素銅、
タフピッチ銅、Ag入り銅などの純銅系合金などがある。
前記銅合金は用途に応じて使い分けされており、例え
ば、トランジスタやピン数の少ない挿入型のリードフレ
ーム材には、耐熱性や電気伝導性が良好な Cu-Fe系合
金、 Cu-Zr系合金などが使用され、ピン数が多く表面実
装型のリードフレーム材には、高強度で電気伝導性に優
れ、かつめっき性、半田接合性に優れるCu-Sn-Ni系合
金、 Cu-Cr系合金、Cu-Cr-Zr系合金などが広く使用され
ている。また端子材、コネクタ材には、コスト的に有利
で加工性の良い Cu-Zn系合金、強度とばね性等に優れる
Cu-Sn系合金などが使用されている。

【０００３】前記銅合金をリードフレームや端子に成形
する方法は、打抜加工法が主流であり、前記銅合金には
寸法精度を確保するために高度な打抜加工性が要求され
ており、この要求は、近年の半導体機器などの電気電子
機器における高集積化、小型化、高機能化、低コスト化
などに伴って益々厳しくなってきている。すなわち、多
ピンでピッチが細かい薄肉のリードフレームや、ピンが
多列に形成されたマトリックス状の小型リードフレーム
には、特に高度の寸法精度が要求されるが、これらも打
抜加工法で成形されている。また、端子、コネクタ、配
器配電部材などでは、金型磨耗やメンテナンス頻度の低
減を目的に打抜加工性の向上が求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の銅合
金を部品に打抜加工する場合、次のような問題がある。 (1)打抜きバリや粉体が部品表面に残留して部品に打痕
傷が生じ、また金型が破損する、 (2)部品に過大な加工
ひずみが発生して寸法精度が低下する、 (3)金型の磨耗
が激しく寿命が短い、 (4)リードフレームや小型端子の
ような微細加工部品では打抜きバリによりリード間に短
絡が生じる。このため、本発明者等は打抜加工性の改善
を目的に鋭意研究を進め、前記問題は銅マトリックス中
に化合物として分散する元素を適量添加することにより
改善できることを知見し、さらに研究を進めて本発明を
完成させるに至った。本発明の目的は、リードフレー
ム、端子、コネクタなどの電気電子機器用材料として好
適な打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金およびそ
の製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ＣｕにＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のう
ちの少なくとも１種を 0.002〜0.5wt%含有させたことを
特徴とする打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金で
ある。

【０００６】請求項２記載の発明は、Ｃｕ−Ｚｎ系合金
にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの
少なくとも１種を 0.002〜0.5wt%含有させたことを特徴
とする打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金であ
る。

【０００７】請求項３記載の発明は、Ｚｒを0.02〜0.2w
t%含有するＣｕ−Ｚｒ系合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少なくとも１種を 0.002
〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工性に優れ
た電気電子機器用銅合金である。

【０００８】請求項４記載の発明は、Ｃｕ−Ｓｎ系合金
にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの
少なくとも１種を 0.002〜0.5wt%含有させたことを特徴
とする打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金であ
る。

【０００９】請求項５記載の発明は、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ
系合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素の
うちの少なくとも１種を 0.002〜0.5wt%含有させたこと
を特徴とする打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金
である。

【００１０】請求項６記載の発明は、Ｓｎを 1.5〜2.5w
t%、Ｎｉを 0.1〜0.3wt%、Ｐを 0.15wt%以下含有するＣ
ｕ−Ｓｎ−Ｎｉ−Ｐ系合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、
Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少なくとも１種を 0.002〜0.
5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工性に優れた電
気電子機器用銅合金である。

【００１１】請求項７記載の発明は、Ｃｕ−Ｆｅ系合金
にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの
少なくとも１種を 0.002〜0.5wt%含有させたことを特徴
とする打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金であ
る。

【００１２】請求項８記載の発明は、Ｆｅを0.02〜0.5w
t%、Ｐを0.01〜0.2wt%含有するＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金に
Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少
なくとも１種を 0.002〜0.5wt%含有させたことを特徴と
する打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金である。

【００１３】請求項９記載の発明は、Ｆｅを 1.0〜2.6w
t%、Ｚｎを0.05〜2.0wt%、Ｐを 0.015〜0.15wt% 含有す
るＣｕ−Ｆｅ−Ｚｎ−Ｐ系合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少なくとも１種を 0.002
〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工性に優れ
た電気電子機器用銅合金である。

【００１４】請求項10記載の発明は、Ｃｕ−Ｃｒ系合金
にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの
少なくとも１種を 0.002〜0.5wt%含有させたことを特徴
とする打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金であ
る。

【００１５】請求項11記載の発明は、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ
系合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素の
うちの少なくとも１種を 0.002〜0.5wt%含有させたこと
を特徴とする打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金
である。

【００１６】請求項12記載の発明は、請求項１、２、
７、８、９のいずれかに記載の電気電子機器用銅合金
に、さらにＳｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｎ
の元素のうちの少なくとも１種を総計で0.01〜0.5wt%含
有させたことを特徴とする打抜加工性に優れた電気電子
機器用銅合金である。

【００１７】請求項13記載の発明は、請求項３に記載の
電気電子機器用銅合金に、さらにＳｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｎ
ｉ、Ａｇ、Ｍｎの元素のうちの少なくとも１種を総計で
0.01〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工性に
優れた電気電子機器用銅合金である。

【００１８】請求項14記載の発明は、請求項４に記載の
電気電子機器用銅合金に、さらにＣｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎ
ｉ、Ａｇ、Ｍｎの元素のうちの少なくとも１種を総計で
0.01〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工性に
優れた電気電子機器用銅合金である。

【００１９】請求項15記載の発明は、請求項５、６のい
ずれかに記載の電気電子機器用銅合金に、さらにＣｒ、
Ｍｇ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｍｎの元素のうちの少なくとも１種
を総計で0.01〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜
加工性に優れた電気電子機器用銅合金である。

【００２０】請求項16記載の発明は、請求項10に記載の
電気電子機器用銅合金に、さらにＳｎ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎ
ｉ、Ａｇ、Ｍｎの元素のうちの少なくとも１種を総計で
0.01〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工性に
優れた電気電子機器用銅合金である。

【００２１】請求項17記載の発明は、請求項11に記載の
電気電子機器用銅合金に、さらにＳｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａ
ｇ、Ｍｎの元素のうちの少なくとも１種を総計で0.01〜
0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工性に優れた
電気電子機器用銅合金である。

【００２２】請求項18記載の発明は、晶出物または析出
物の径が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜
17のいずれかに記載の打抜加工性に優れた電気電子機器
用銅合金である。

【００２３】請求項19記載の発明は、結晶粒の径が30μ
ｍ未満であることを特徴とする請求項１〜17のいずれか
に記載の打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金であ
る。

【００２４】請求項20記載の発明は、晶出物または析出
物の径が５μｍ以下、かつ結晶粒の径が30μｍ未満であ
ることを特徴とする請求項１〜17のいずれかに記載の打
抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金である。

【００２５】請求項21記載の発明は、請求項１〜17のい
ずれかに記載した組成の銅合金に、鋳造加工、熱間加
工、冷間加工を施すにあたり、前記鋳造加工時の冷却速
度を５℃／秒以上とし、前記鋳造加工にて得られる銅合
金鋳塊を 700〜1000℃に加熱して熱間加工し、熱間加工
後10℃／秒以上の速度で急冷し、次いで冷間加工を、途
中に 300〜600 ℃で30秒〜６時間加熱する熱処理を少な
くとも１回入れて施すことを特徴とする打抜加工性に優
れた電気電子機器用銅合金の製造方法である。

【００２６】

【発明の実施の形態】請求項１〜11記載の発明は、通常
使用されている電気電子機器用銅合金（ベース金属）
に、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素群（選
択元素群Ａ）のうちの少なくとも１種を適量添加して前
記電気電子機器用銅合金の打抜加工性を改善したもので
ある。ここで、打抜加工性は、打抜きバリの発生具
合、打抜き端面の寸法精度と形状、打抜き金型の寿
命などで評価される。

【００２７】前記合金元素は、それ自体の単体化合物、
Ｃｕとの化合物、合金元素同士の化合物などとして銅マ
トリックス中に分散する。すなわち、Ｐｂ、Ｂｉは単体
の化合物として、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、ＴｅはＣｕとの化
合物として、それぞれ銅マトリックス中に晶出または析
出分散し、前者は主に前記の向上に、後者は主に前記
の向上にそれぞれ寄与する。これら元素を２種以上添
加すると、各元素が相互に結合しながらより微細に分散
するという相乗効果が得られ、前記の打抜加工性
のすべてがより一層向上する。特にＰｂ、Ｂｉの１種以
上とＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの１種以上の組合わせによ
り、打抜加工性が著しく向上する。これら元素の含有量
を総計で 0.005〜0.2wt%に限定した理由は、0.005wt%未
満では前記の打抜加工性の改善効果が十分に得ら
れず、0.2wt%を超えると製造時、特に熱間加工時や冷間
加工時に割れ等の欠陥が発生するためである。なお、前
記選択元素群Ａの添加は、適量であれば、強度、導電
率、耐熱性、ばね性、曲げ加工性、めっき性、半田付性
などの電気電子機器用銅合金に必要とされる特性を損な
うようなことがない。

【００２８】請求項12〜17記載の発明は、請求項１〜11
記載の発明銅合金に、さらにＳｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、
Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｎの元素群（選択元素群Ｂ）のうちの少
なくとも１種を含有させたもので、これら元素は、打抜
加工性を害さずに、前記銅合金の強度、耐熱性、曲げ加
工性、耐疲労特性、応力緩和特性、ばね性、めっき性、
半田接合性、耐マイグレーション性などを改善する。前
記選択元素群Ｂの含有量を総計で0.01〜0.5wt%に限定し
た理由は、 0.01wt%未満ではその効果が十分に得られ
ず、0.5wt%を超えると導電率が低下し、また製造加工性
が悪化するためである。前記元素の他、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚ
ｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｈｆ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｐ、
Ｂ、Ｃなどにも同様の効果が認められる。

【００２９】本発明で用いられるベース金属は、通常、
リードフレーム、端子、コネクタ、配電配器部品などに
用いられている銅または銅合金である。すなわち、 Cu-
Zn系、 Cu-Sn系、Cu-Sn-Ni系、 Cu-Ni系、Cu-Ni-Zn系等
の固溶型合金、 Cu-Zr系、 Cu-Fe系、 Cu-Cr系、Cu-Cr-
Zr系、 Cu-Mg系、 Cu-Co系、Cu-Ti 系、 Cu-Be系、Cu-N
i-Ti系、Cu-Fe-Ti系、Cu-Ni-Si系、Cu-Ni-Sn系等の析出
型合金、無酸素銅、タフピッチ銅、Ag入り銅等の純銅系
合金などである。

【００３０】本発明では、前記電気電子機器用銅合金の
うち、Ｃｕ−Ｚｒ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ−Ｐ系合
金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｚｎ−Ｐ系合
金は合金元素量を限定しており、以下にその限定理由を
述べる。Ｃｕ−Ｚｒ系合金（請求項３記載）において、
Ｚｒは銅マトリックス中にＣｕ−Ｚｒ系化合物として微
細に析出して導電率をあまり低下させずに強度と耐熱性
を向上させる。その含有量を0.02〜0.2wt%に限定した理
由は、 0.02wt%未満ではその効果が十分に得られず、0.
2wt%を超えると導電率が低下するとともに、Ｃｕ−Ｚｒ
系化合物が粗大化してＡｇめっき性および打抜加工性が
低下するためである。この合金では、酸素の含有量を0.
005wt%以下にするとＺｒの効果がさらに大きく現れる。

【００３１】Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ−Ｐ系合金（請求項６記
載）において、ＳｎとＮｉは強度、導電率、およびその
他の主要特性を左右する重要な元素で、一般にリードフ
レーム材としてはＣｕ−2wt%Ｓｎ−0.2wt%Ｎｉ合金が使
用されている。前記銅合金において、Ｓｎは銅マトリッ
クス中に固溶し、曲げ加工性を損なわずに強度を向上さ
せる。その含有量を 1.5〜2.5wt%に限定した理由は、1.
5 wt%未満では十分な強度が得られず、2.5wt%を超える
と導電率が大幅に低下する上、熱間加工性が悪化するた
めである。ＮｉはＳｎと同じように銅マトリックス中に
固溶して強度向上に寄与し、また耐熱性、耐食性、結晶
粒微細化などにも効果がある。Ｎｉの含有量を 0.1〜0.
3 wt% に限定した理由は、0.1wt%未満ではその効果が十
分に得られず、0.3wt%を超えると導電率が大幅に低下す
るためである。Ｐは鋳造時に脱酸材として作用し、その
後、合金中に残存するもので、その量が 0.15wt%を超え
ると加工性や半田付性が低下する。

【００３２】Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金（請求項８記載）
は、導電性を要する用途に適した合金である。この合金
でＦｅは一部が銅マトリックス中に固溶し、他はＰと化
合物を形成して微細に析出して、導電率をあまり下げず
に強度および耐熱性を向上させる。その含有量を0.02〜
0.5wt%に限定した理由は、 0.02wt%未満ではその効果が
十分に得られず、0.5wt%を超えると導電率の低下が大き
くなるためである。ＰはＦｅと化合物を形成して強度と
耐熱性向上に寄与する。その含有量を0.01〜0.2wt%に限
定した理由は、 0.01wt%未満ではその効果が十分に得ら
れず、0.2wt%を超えると導電率の低下が大きくなるため
である。

【００３３】Ｃｕ−Ｆｅ−Ｚｎ−Ｐ系合金（請求項９記
載）は強度を要する用途に適した合金である。ここでＦ
ｅの含有量を 1.0〜2.6wt%に限定した理由は、1.0wt%未
満では十分な強度向上が得られず、2.6wt%を超えると強
度の向上効果が飽和する上、晶出物や析出物のサイズが
大きくなり、打抜加工性およびめっき性が低下するため
である。Ｐの含有量を 0.015〜0.15wt% に限定した理由
は、0.015wt%未満ではその効果が十分に得られず、 0.1
5wt%を超えると耐半田剥離性が著しく低下するためであ
る。Ｚｎは半田付性および半田めっき性の改善に寄与す
る。その含有量を0.05〜2.0wt%に限定した理由は、 0.0
5wt%未満ではその効果が十分に得られず、2.0wt%を超え
ると半田付性が却って低下するためである。なお、本発
明の銅合金は、通常の条や板材としてばかりでなく、断
面が凹凸形状の異形条などとしても使用できる。

【００３４】このように、本発明の電気電子機器用銅合
金は、従来の電気電子機器用銅合金に、晶出物または析
出物を形成する選択元素群Ａ（Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｔｅ）の元素の少なくとも１種を適量添加す
ることで、電気電子機器用銅合金としての特性を劣化さ
せることなく打抜加工性を改善したものである。また、
さらに、選択元素群Ｂ（Ｓｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎ
ｉ、Ａｇ、Ｍｎ）の元素の少なくとも１種を適量添加す
ることにより電気電子機器用銅合金としての特性を向上
させたものである。

【００３５】請求項18〜20の発明は、前記発明銅合金中
の晶出物または析出物の大きさを５μｍ未満に限定し、
または結晶粒の大きさを30μｍ未満に限定し、または晶
出物または析出物の大きさを５μｍ未満、かつ結晶粒の
大きさを30μｍ未満に限定することにより打抜加工性を
さらに改善したものである。前記晶出物または析出物の
大きさを５μｍ未満に限定した理由は、晶出物または析
出物の大きさが５μｍを超えると打抜加工性の指標の一
つである前記の向上効果が低下するためである。ま
た、結晶粒径を30μｍ未満に限定した理由は、30μｍを
超えると前記の向上効果が低下するためである。

【００３６】請求項21記載の発明は、請求項18〜20記載
の銅合金の製造方法である。この発明において、所定の
成分に調整した溶湯を鋳造する際の冷却速度を５℃／秒
以上に限定する理由は、前記冷却速度が５℃／秒未満で
は、晶出物の大きさを５μｍ以下にできないためであ
る。熱間加工前の鋳塊加熱温度および熱間加工温度を 7
00〜1000℃に限定する理由は、 700℃未満では加工性が
悪く、1000℃を超えると晶出物または析出物の大きさを
５μｍ以下にできないためである。

【００３７】熱間加工後の冷却速度を10℃／秒以上に限
定する理由は、10℃／秒未満では晶出物または析出物の
大きさを５μｍ以下にできないためである。冷間加工の
途中に熱処理を施すのは歪みを解放して加工性を高める
とともに、導電率を回復させるためであり、前記熱処理
温度を 300〜600 ℃、熱処理時間を30秒〜６時間に限定
する理由は、 300℃未満でもまた30秒未満でも歪みの解
放および導電率の回復が十分に得られず、 600℃を超え
てもまた６時間を超えても晶出物または析出物が５μｍ
を超え、また結晶粒径が30μｍを超えるためである。

【００３８】さらに前記請求項21の発明にて得られた板
材に、 60%以上の断面減少率で冷間加工を施したのち、
200〜500 ℃の温度範囲で再結晶を伴わない焼鈍を施す
ことにより、伸び、曲げ加工性、異方性、内部応力、ば
ね性などの電気電子機器用部材として必要な特性が一層
改善される。前記 300〜600 ℃での熱処理および 200〜
500 ℃での焼鈍は、バッチ式、送間式（連続式）のどち
らの方式で行っても良い。なお、前記 200〜500 ℃の焼
鈍の前、後、または前後の両方に、テンションレベラや
ローラーレベラ等の矯正処理を施すと、電気電子機器用
部材の寸法精度が向上する。

【００３９】

【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）表１〜８に示す組成の合金（ベース金属に
Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅなどの選択元素群
Ａを少なくとも１種含有させたもの）を高周波溶解炉に
より溶解し、これを６℃／秒の冷却速度で厚さ30mm、幅
100mm、長さ 150mmの鋳塊に鋳造した。次にこの鋳塊を
980℃で12mmまで熱間圧延し、その後直ちに30℃／秒の
速度で急冷した。この熱延材の酸化皮膜を除去するため
厚さ９mmまで面削したのち、厚さ 1.2mmまで冷間圧延
し、次いで 550℃で２時間の焼鈍を不活性ガス雰囲気中
で施し、さらに0.33mmまで冷間圧延後、 530℃で１時間
の熱処理を不活性ガス雰囲気中で施し、次いで 0.2mmに
仕上圧延した。その後、不活性ガス雰囲気中で 300℃で
２時間の焼鈍を施して板材とした。比較のため、本発明
条件以外の条件によっても 0.2mmの板材を製造した。

【００４０】このようにして得られた各々の板材につい
て、晶出物または析出物の大きさ、結晶粒径、および打
抜加工性を下記方法により調べた。 晶出物または析出物の大きさ：走査型電気電子顕微鏡
観察（1000倍）により10個の大きさを測定し、その平均
値で表した。 結晶粒の大きさ：光学顕微鏡(200倍) により視野内の
平均粒径を測定した。 打抜加工性：SKD11 製金型で 1mm×5mm の角穴を開
け、5001回目から10000回目までの打抜き分から20個の
サンプルを無作為に抽出し、これらのサンプルのバリ高
さＩを測定した。また打抜き面を観察して破断部の厚さ
ａを計測し、試験片の厚さｂに対する破断部割合 (a/b)
×100%を求めた。この破断部割合は打抜加工性の目安の
一つとされ、この値が大きい程、打抜加工性は良好であ
るとされ、歩留まりの向上や精密な加工が行えたと評価
される。さらに金型寿命については、金型再研磨後 500
01回目から 55000回目までの打抜き分から20個のサンプ
ルを無作為に抽出し、これらのバリ高さIIを測定して評
価した。なお、このバリの大きさは、金型磨耗が激しい
ほど高くなり、金型寿命の指標になる。バリ高さＩ、II
は針接触式形状測定機を用いて行った。結果を表１〜８
に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】

【表６】

【００４７】

【表７】

【００４８】

【表８】

【００４９】表１〜８より明らかなように、本発明例
は、いずれも打抜加工性が優れた。これに対し、表１〜
８の比較例No.1は選択元素群Ａの添加量が少ないため、
バリ高さＩ、IIが大きくなり、破断面比率も低下し、打
抜加工性の改善効果が見られない。また表１〜８の比較
例No.2は選択元素群Ａの添加量が多いため、熱間、冷間
加工時に割れが発生して製造ができなかった。表１〜８
の比較例No.3は、晶出物または、析出物の大きさが大き
いため、バリ高さＩは小さいものの、バリ高さIIが大き
くなり、打抜加工性の改善効果が半減した。さらに、表
１〜８の比較例No.4は結晶粒径が大きいため、バリ高さ
Ｉ、IIが大きくなるとともに、破断面比率も低下し、打
抜加工性の改善効果が殆ど認められなかった。

【００５０】前記実施例では、板材を熱間加工を含む工
程で製造する場合について説明したが、Ｓｎを4wt%以上
含むりん青銅合金は熱間加工が困難なため、横型連続鋳
造法で薄板を鋳造しこれを直接冷間加工する方法がとら
れている。このようなことから、Ｓｎを３〜９wt% 含
み、Ｐを0.03〜0.35wt% 含むりん青銅合金にＰｂ、Ｂ
ｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少なくとも
１種を0.002〜0.5wt%含有させた合金を横型連続鋳造法
により厚さ10mmの薄板鋳塊に鋳造し、これを均質化処理
後、途中に焼鈍を入れながら冷間圧延して 0.2mm厚さに
仕上げ、その後、不活性ガス雰囲気中で 300℃で２時間
焼鈍して板材とし、この板材について実施例１と同じ調
査を行った。その結果、Ｓｎを多量に含有するりん青銅
合金でも打抜加工性など良好な特性が得られることが確
認された。なお、この横型連続鋳造法を用いる場合は、
熱間加工工程を含まないため晶出物や析出物、結晶粒径
などを小さく制御には十分な留意が必要である。

【００５１】（実施例２）表９に示す組成の銅合金を用
い、厚さ1.2mm の冷間圧延材の焼鈍を 530℃で１時間不
活性ガス雰囲気中で行った他は、実施例１と同じ方法に
より板材を製造し、得られた板材について、晶出物と析
出物の大きさ、結晶粒径、強度、導電率、耐熱性、Ａｇ
めっき性、ばり高さ（Ｉ、II）、および破断部割合を調
べた。なお、前記銅合金は、Ｃｕ−Ｚｒ系合金に選択元
素群Ａ、または選択元素群Ａと選択元素群Ｂの両方を添
加した銅合金である。

【００５２】晶出物と析出物の大きさは走査型電気電子
顕微鏡観察（1000倍）により10個測定しその平均値を求
めた。結晶粒径は光学顕微鏡(200倍) により、視野内の
平均粒径を測定した。引張強度はJISZ2241に準じて測定
した。導電率はJISH0505に準じて測定した。Ａｇめっき
性は40mm×100mm の試験片を電解脱脂したのち、10%硫
酸溶液にて酸洗し、シアン浴にて厚さ５μｍのＡｇめっ
きを施し、大気中で 450℃×10min.加熱して顕微鏡（20
倍）により表面の膨れの有無を目視にて観察した。この
観察で明瞭に膨れが認められる場合は不良とした。半田
の耐剥離性は、230℃の共晶半田（Ｐｂ-63wt%Ｓｎ）浴
中に５秒間浸漬し、表面に半田を付着させたのち、大気
中で 150℃×1000時間加熱し、次いで 180度の密着曲げ
と曲げ戻しを行った後、半田の剥離状況を目視にて観察
した。打抜加工性は実施例１と同じ方法で測定した。結
果を表10に示す。

【００５３】

【表９】

【００５４】

【表10】

【００５５】表10より明らかなように、本発明例のNo.1
〜12は、いずれも特性に優れた。中でも、No.8〜12は選
択元素群Ｂが添加されているため、強度、導電率、耐熱
性、Ａｇめっき性などが特に優れている。これに対し
て、比較例のNo.1はＺｒの量が少ないため強度と耐熱性
に劣った。No.2はＺｒの量が多いため導電率が低下し、
また晶出物や析出物のサイズが大きくなり金型磨耗の指
標であるバリ高さIIが大きくなり、打抜加工性が低下し
た。また加熱によりＡｇめっきに膨れが生じた。比較例
のNo.3は選択元素群Ａの量が少ないためバリ高さＩ、II
が大きく、破断面割合が小さく、打抜加工性に劣った。
比較例のNo.4,5は熱間、冷間加工時に割れが発生し、加
工ができなかった。比較例のNo.6,7は選択元素群Ｂが多
いため、導電率が大幅に低下した。また比較例のNo.8,9
は晶出物や析出物のサイズが大きいためバリ高さIIが大
きくなり、また加熱によりＡｇめっきに膨れが生じた。
比較例のNo.10,11は結晶粒径が大きいためバリ高さＩ、
IIが大きく、破断面割合が小さく、打抜加工性に劣っ
た。

【００５６】（実施例３）表11に示す組成の銅合金を用
い、厚さ９mmの面削材を焼鈍せずに厚さ0.33mmに冷間圧
延し、これを500 ℃で２時間の熱処理を不活性ガス雰囲
気中で施し、次いで厚さ 0.2mm仕上げ圧延した。その
後、不活性ガス雰囲気中で 200℃で１時間熱処理して板
材を製造した。得られた板材について、晶出物と析出物
の大きさ、結晶粒径、強度、導電率、打抜加工性（ばり
高さＩ，II、破断部割合、リードの変位）、耐熱性（半
田めっき層の剥離有無、加熱後のＡｇめっき層）を調べ
た。結果を表12に示す。なお、前記銅合金は、Ｃｕ−Ｓ
ｎ−Ｎｉ−（Ｐ）系合金に選択元素群Ａを添加した銅合
金である。前記調査項目のうち、打抜加工性、金型寿命
および半田剥離性は下記方法により調査し、それ以外は
実施例１または実施例２と同じ方法により調査した。 〔打抜加工性〕 SKD11製金型を用いてリードフレーム
（リード幅0.25mm、リードピッチ0.4mm 、リード長さ20
mm、リード本数４本）を打抜き、打抜き回数1000回目ま
での打抜き分から20個のサンプルを無作為に抽出し、下
記 (a),(b),(c)の項目を測定し評価した。なお、リード
フレームはその長さ方向が板材の圧延方向に対し直角に
なるように打抜いた。 (a)破断部割合：３番リードの後
抜き側破面を観察し、実施例１と同じ方法で評価した。
(b)リードの変位：３番リードのインナー側で、水平方
向の変位量を 300倍に拡大し測定した。目標位置からの
変位量を絶対値で求めた。 (c)バリ高さＩ：針接触式形
状測定機により３番リードのバリ高さを測定した。 〔金型寿命〕２mm×４mmの角型打抜き金型を使用した。
金型再研磨後、500000回目から501000回目までの打抜き
分より20個のサンプルを無作為に抽出し、コーナー部の
バリ高さIIを求めた。バリ高さIIは金型摩耗が激しいほ
ど高くり、金型摩耗が進行したことを意味する。バリ高
さＩ、IIは実施例１と同じように針接触式計上測定機を
用いて行った。 〔ハンダ剥離性〕Ｓｎ-10%Ｐｂ半田を１μｍ厚さにめっ
きし、これを 150℃で1000時間大気中で加熱したのち、
Ｖ曲げ試験を行い曲げ部のハンダ剥離の有無を目視観察
して行った。

【００５７】

【表11】

【００５８】

【表12】

【００５９】表12より明らかなように、本発明例のNo.1
〜12は、いずれも特性に優れた。これに対し、Ｓｎ量の
少ない比較例No.13 は強度が低く、No.14 はＳｎ量が多
いため熱間加工中に割れが生じ、製造不可能であった。
比較例のNo.15 は、Ｎｉ含有量が多いため、導電率が大
幅に低下した。No. 16〜18は選択元素群Ａが少ないた
め、打抜加工性が低下した。比較例の No.19〜23は選択
元素群Ａの添加量が多いため熱間加工で割れが生じたり
（No.20,21,22)、晶出物または析出物の粗大化により金
型磨耗が激しくなり(No.19,23)、半田剥離が生じ易く、
またＡｇめっき性も劣った。No.24 はＰ含有量が多いた
め、粗大晶出物が生成し、金型磨耗の進行が早かった。
また耐半田剥離性、Ａｇめっきの耐加熱膨れ性も劣っ
た。

【００６０】（実施例４）表13に示す組成の合金を用い
て、実施例２と同じ方法により板材を製造し、得られた
板材について実施例１と同じ方法で調査した。結果を表
14に示す。

【００６１】

【表13】

【００６２】

【表14】

【００６３】表14より明らかなように、本発明例のNo.1
〜12はいずれも特性がすぐれた。これに対し、比較例の
No.1,3はＦｅ、Ｐ量が少ないため強度、耐熱性がともに
低下した。比較例のNo.2,4はＦｅ、Ｐ量が多いため導電
率が低下した。比較例のNo.5は選択元素群Ａの量が少な
いためバリ高さＩ、IIが大きく、破断面割合も小さく、
打抜加工性が悪かった。逆に選択元素群Ａの量が多い比
較例No.6,7では、熱間、冷間加工時に割れが発生して製
造ができなかった。No.8,9は選択元素群Ｂが多いため導
電率の低下が著しい。No.10,11では加熱後にＡｇめっき
層に膨れが生じ、金型磨耗の指標であるバリ高さが大き
かった。No.12,13はバリ高さＩ、IIがともに大きく、破
断部割合も小さく打抜加工性が悪かった。

【００６４】（実施例５）表15に示す組成の合金を用い
て、実施例３と同じ方法により板材を製造し、得られた
板材について実施例１と同じ方法で調査した。結果を表
16に示す。

【００６５】

【表15】

【００６６】

【表16】

【００６７】表16より明らかなように、本発明例のNo.1
〜12はいずれも特性が優れた。これに対し、比較例のN
o.13 はＦｅ量が少ないため強度が低下した。比較例のN
o.14 はＦｅ量が多いため導電率が低く、半田剥離も認
められた。No. 15はＰ量が多いため導電率が多く、半田
剥離も認められた。No. 16はＰ量が少ないため強度が低
下した。No. 17はＺｎ量が少ないため半田剥離が認めら
れ、No. 18はＺｎ量が多いため半田濡れ性が低下した。
No.19は選択元素群Ａが少ないため打抜加工性が低下し
た。No.20,21は選択元素群Ａが多いため熱間加工中に割
れが生じた。No.22,23は選択元素群Ｂが多いため導電率
が低下した。No.24,25は結晶出物や析出物のサイズが大
きいため加熱によりＡｇめっき層に膨れが生じた。また
金型磨耗の指標であるバリ高さIIが大きくなった。No.2
6,27は結晶粒径が大きいためバリ高さＩ、IIが大きく、
破断部割合が小さく、打抜加工性の改善効果が認められ
なかった。

【００６８】（実施例６）表11に示すNo.1,5,11 の組成
の合金を用いて、表17に示す条件にて鋳造、熱間圧延、
冷間加工と焼鈍を繰返す諸工程にて板材を製造し、得ら
れた板材について実施例３と同じ調査、および曲げ加工
性の調査を行った。曲げ加工性は曲げ軸が圧延方向と平
行または直角となるように90度曲げを行った。クラック
が発生しない最小曲げと半径を求め、平衡曲げと直角曲
げで最小曲げ半径の差が0.2 mm以上の場合は異方性あり
とし、 0.2mm以下の場合は異方性なしと判定した。結果
を表18に示す。表18にはNo.1,5,11 を再掲した。

【００６９】

【表17】

【００７０】

【表18】

【００７１】表18より明らかなように、本発明例の No.
25〜33はいずれも特性が優れた。これに対し、比較例の
No.34,41は鋳造時の冷却速度が遅かったため、No.35,42
は熱間加工温度が低かったため、No.36,45は熱間加工後
の冷却速度が遅かったため、いずれも晶出物や析出物が
粗大化し、金型磨耗後のバリが大きくなった。No.38,43
は冷間加工の際の熱処理温度が高かったため、結晶粒径
が大きくなり、本発明例のNo.1,5と比較してバリ高さ
Ｉ、IIが大きくなった。逆にNo.39,44は焼鈍温度が低い
ため十分に再結晶せず、異方性が大きくなり、特に圧延
方向と平行な軸での曲げ加工性が劣った。No.37,40は熱
間加工温度が1000℃を超えたため、圧延材に厚い酸化皮
膜が形成された。これらの特性は本発明のNo.1,5と同等
であり、1000℃を超える温度で熱間加工することはエネ
ルギーコストの上昇を招くだけで意味がないことが判
る。

【００７２】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の銅合金
は、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうち
の少なくとも１種が、単体化合物、Ｃｕとの化合物、前
記元素同士の化合物などとして銅マトリックス中に分散
するので打抜加工性に優れる。また晶出物または析出物
の径を５μｍ以下または／および結晶粒径を30μｍ未満
に限定することにより打抜加工性がさらに向上する。本
発明の銅合金は、通常の溶解、鋳造、熱間圧延、冷間圧
延を所定条件で行うことにより容易に製造できる。依っ
て、リードフレーム、端子、コネクタ、スイッチ、接
点、一般導電材などの打抜加工が施される電気電子機器
部品の高集積化、小型化、低コスト化などに十分対応可
能であり、工業上顕著な効果を奏する。

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣｕにＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、
   Ｔｅの元素のうちの少なくとも１種を 0.002〜0.5wt%含
   有させたことを特徴とする打抜加工性に優れた電気電子
   機器用銅合金。
2. 【請求項２】 Ｃｕ−Ｚｎ系合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、
   Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少なくとも１種を 0.0
   02〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工性に優
   れた電気電子機器用銅合金。
3. 【請求項３】 Ｚｒを0.02〜0.2wt%含有するＣｕ−Ｚｒ
   系合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素の
   うちの少なくとも１種を 0.002〜0.5wt%含有させたこと
   を特徴とする打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合
   金。
4. 【請求項４】 Ｃｕ−Ｓｎ系合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、
   Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少なくとも１種を 0.0
   02〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工性に優
   れた電気電子機器用銅合金。
5. 【請求項５】 Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ系合金にＰｂ、Ｂｉ、
   Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少なくとも１種
   を 0.002〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工
   性に優れた電気電子機器用銅合金。
6. 【請求項６】 Ｓｎを 1.5〜2.5wt%、Ｎｉを 0.1〜0.3w
   t%、Ｐを 0.15wt%以下含有するＣｕ−Ｓｎ−Ｎｉ−Ｐ系
   合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のう
   ちの少なくとも１種を 0.002〜0.5wt%含有させたことを
   特徴とする打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金。
7. 【請求項７】 Ｃｕ−Ｆｅ系合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、
   Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少なくとも１種を 0.0
   02〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工性に優
   れた電気電子機器用銅合金。
8. 【請求項８】 Ｆｅを0.02〜0.5wt%、Ｐを0.01〜0.2wt%
   含有するＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓ
   ｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少なくとも１種を 0.002
   〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工性に優れ
   た電気電子機器用銅合金。
9. 【請求項９】 Ｆｅを 1.0〜2.6wt%、Ｚｎを0.05〜2.0w
   t%、Ｐを 0.015〜0.15wt% 含有するＣｕ−Ｆｅ−Ｚｎ−
   Ｐ系合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素
   のうちの少なくとも１種を 0.002〜0.5wt%含有させたこ
   とを特徴とする打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合
   金。
10. 【請求項10】 Ｃｕ−Ｃｒ系合金にＰｂ、Ｂｉ、Ｃａ、
    Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少なくとも１種を 0.0
    02〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工性に優
    れた電気電子機器用銅合金。
11. 【請求項11】 Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金にＰｂ、Ｂｉ、
    Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｅの元素のうちの少なくとも１種
    を 0.002〜0.5wt%含有させたことを特徴とする打抜加工
    性に優れた電気電子機器用銅合金。
12. 【請求項12】 請求項１、２、７、８、９のいずれかに
    記載の電気電子機器用銅合金に、さらにＳｎ、Ｃｒ、Ｍ
    ｇ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｎの元素のうちの少なくとも
    １種を総計で0.01〜0.5wt%含有させたことを特徴とする
    打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金。
13. 【請求項13】 請求項３に記載の電気電子機器用銅合金
    に、さらにＳｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｎの元素
    のうちの少なくとも１種を総計で0.01〜0.5wt%含有させ
    たことを特徴とする打抜加工性に優れた電気電子機器用
    銅合金。
14. 【請求項14】 請求項４に記載の電気電子機器用銅合金
    に、さらにＣｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｎの元素
    のうちの少なくとも１種を総計で0.01〜0.5wt%含有させ
    たことを特徴とする打抜加工性に優れた電気電子機器用
    銅合金。
15. 【請求項15】 請求項５、６のいずれかに記載の電気電
    子機器用銅合金に、さらにＣｒ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｍ
    ｎの元素のうちの少なくとも１種を総計で0.01〜0.5wt%
    含有させたことを特徴とする打抜加工性に優れた電気電
    子機器用銅合金。
16. 【請求項16】 請求項10に記載の電気電子機器用銅合金
    に、さらにＳｎ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｎの元素
    のうちの少なくとも１種を総計で0.01〜0.5wt%含有させ
    たことを特徴とする打抜加工性に優れた電気電子機器用
    銅合金。
17. 【請求項17】 請求項11に記載の電気電子機器用銅合金
    に、さらにＳｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｎの元素のうち
    の少なくとも１種を総計で0.01〜0.5wt%含有させたこと
    を特徴とする打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合
    金。
18. 【請求項18】 晶出物または析出物の径が５μｍ以下で
    あることを特徴とする請求項１〜17のいずれかに記載の
    打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合金。
19. 【請求項19】 結晶粒の径が30μｍ未満であることを特
    徴とする請求項１〜17のいずれかに記載の打抜加工性に
    優れた電気電子機器用銅合金。
20. 【請求項20】 晶出物または析出物の径が５μｍ以下、
    かつ結晶粒の径が30μｍ未満であることを特徴とする請
    求項１〜17のいずれかに記載の打抜加工性に優れた電気
    電子機器用銅合金。
21. 【請求項21】 請求項１〜17のいずれかに記載した組成
    の銅合金に、鋳造加工、熱間加工、冷間加工を施すにあ
    たり、前記鋳造加工時の冷却速度を５℃／秒以上とし、
    前記鋳造加工にて得られる銅合金鋳塊を 700〜1000℃に
    加熱して熱間加工し、熱間加工後10℃／秒以上の速度で
    急冷し、次いで冷間加工を、途中に 300〜600 ℃で30秒
    〜６時間加熱する熱処理を少なくとも１回入れて施すこ
    とを特徴とする打抜加工性に優れた電気電子機器用銅合
    金の製造方法。