JPS63247329A - 錫または錫合金層の耐熱剥離性に優れた銅合金材料 - 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、錫または錫合金層の耐熱剥離性に優れた銅合
金材料に関するものである。

［従来の技術］ 一般に銅合金は良好な導電性とバネ性、加工性、耐食性
、熱放散性および強度を有していることから、端子・コ
ネクターおよびリードフレームなどの電子部品材料とし
て広く使用されている。

電子部品材料は、櫟林のまま部品として使用したり、錫
および錫合金層を被覆して使用することが多く、また端
子・コネクターやリードフレームなどは部品として組込
む場合、はんだ付を行なうことが多い。

電子部品において、錫および錫合金層を被覆した電子部
品材料を電子機器に組込んで使用した場合、当該電子部
品材料は、電子機器内において１００〜１８０℃程度の
高温の環境中にさらされる。

すなわち、近年電子機器の高密度実装化に伴ない、電子
機器内部の通電による発熱量が増加するために、電子部
品は、上記のような高温の環境中にさらされることとな
る。

したがって、以上のような環境下で長時間錫および錫合
金層を被覆した電子部品材料を使用した場合、錫または
錫合金層が母材から剥離するという現象が発生する。

上記のような剥離現象が発生した場合、電子機器の回路
障害１例えば信号の停止あるいは短絡などを引き起こし
、電子機器としての信頼性を著しく低下させる。

以上の剥離現象は、母材と錫または錫合金層が電子機器
内の高熱の影テを受け、ＣｕとＳｎの相互拡散が進み、
母材側からε−Ｃｕ３Ｓｎおよびη−Ｃｕ６Ｓｎｓの金
属間化合物が形成されることによる。特に、母材と６相
の界面にカーケンダルボイドと推定される空孔が発生し
て、密着性が低下して剥離する。

以上銅合金上の錫または錫合金層の熱剥離の防止法とし
て、錫または錫合金層を設ける前に、下地メッキを施こ
す方法が提案されている。

すなわち、■青化銅洛による銅下地メッキ方法■亜鉛ま
たは亜鉛合金メッキ方法（特開昭６Ｏ−■ニッケルメッ
キ方法などが提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、■の方法において製造された銅合金にお
いては、錫または錫合金層の母材からの剥離を充分防止
することができず、また青化物を使用しているために公
害対策が必要となる。

■の方法では、錫または錫合金層の母材からの剥離を防
止できるが、亜鉛の拡散によって、はんだ付性が低下し
てしまうという問題がある。

さらに、■の方法においては、加工性が劣るという問題
がある。

本発明は、上記問題点を解決し、錫または錫合金層の耐
熱剥離性に優れた銅合金材料を提供しようとするもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、以上の事情に基づいてなされたものであって
、錫または錫合金層の耐熱剥離性に優れた銅合金材料に
おいて、Ｆｅ：０．０５〜０．１５％、Ｐ：０．０２〜
０．０５％を含有し、さらにＺｎ０．１〜０．５％を含
有し、残部実質的にＣｕからなるところに要旨が存在す
る。

［作用］ 錫または錫合金層を被覆した銅合金材料においては、当
該銅合金に熱処理を施した場合、母材側からε−Ｃｕ３
　Ｓｎ、η−Ｃｕｂ　Ｓｎｓの金属間化合物を形成し、
母材とε相の界面およびその近傍にカーケンダルボイド
と推定される空孔が発生して、被覆した錫または錫合金
層の密着性が著しく低下し剥離を生じる。

本発明者は、上記銅合金材料にＺｎを添加することによ
り、金属間化合物ε相の形成を著しく抑制することに成
功した。

特に、Ｚｎを添加することにより、母材とε相との界面
に発生するカーケンダルボイドと推定される空孔の発生
を著しく抑制せしめ、この結果母材と錫メツキ合金層の
密着性が良好となり、剥離が生じなくなった。

尚、本発明に係る銅合金材料は１通常の銅合金製造法に
おいて行なわれる製造法にて製造可１走であり、特に厳
密な条件は必要としない。

以下に本発明における添加元素の限定理由、および、作
用を説明する。

（Ｆｅ）　　Ｆｅ：０．０５〜０．１５％Ｆｅは、Ｐと
共存して含有させることにより、リン化鉄を形成し強度
の向上、さらには、高温での優れたクリープ特性を保有
させる効果がある。

Ｆｅ含有量が０．０５％未満では、Ｐが０．０２〜０．
０５％含有されても、強度を向上させる効果は少なく、
また、Ｆｅ含有量が０．１５％を越えると、Ｐが０．０
２〜０．０５％含有されても、Ｆｅは母相中に固溶し、
導電率が低下する。

したがって、Ｆｅ含有量は、０．０５〜０．１５％とす
る。

（Ｐ）　　Ｐ：０．０２〜０．０５％ Ｐは、含有量が０．０２％未満では、Ｆｅと共存して含
有されても強度の向上とクリープ特性の改善はない、ま
た、０．０５％を越えて含有されると、Ｆｅとリン化鉄
を形成しきれないＰが母相中に残存し、導電率が低下す
る。

したがって、Ｐ含有量は０．０２〜０．０５％とする。

（Ｚｎ）　　　Ｚｎ：０．１−０．５％Ｚｎは、錫また
は錫合金層を被覆した場合に、発生ずる熱料離性を改善
する効果がある。

Ｚｎは含有量が０．１％以下では、錫または錫合金層被
覆の耐熱２４Ｓ性の効果が小さく、また０、５％を越え
て含有されると、耐８剥離性は向上せず、導電率、はん
だぬれ性が低下する。

したがって、Ｚｎ含有量は、Ｏ０１〜０．５％とする。

［実施例］ 以下に１本発明の実施例について説明する。

本発明の合金は、以下に説明する方法にて製造する。

すなわち、電解銅をクリプトルミ気炉を用いて、木炭被
覆下に約１２００℃で溶解する。

尚、溶解した電解銅は、全量の８０％とした。

約１２００℃で溶解した電解銅に、Ｆｅの帯片を投入し
、当該Ｆｅの溶は込みの確認後、残りの２０％電解銅を
投入し、溶解温度を１ｉａｏ〜１１９０℃まで下げ、Ｃ
ｕ−１５％Ｆ＋７）中間合金、Ｚｎを添加して攪拌沈静
後、鋳鉄製のブックモールド鋳型に鋳込み、鋳塊を製造
した。

鋳塊は、６０ｍｍＸ６０ｍｍＸ１４０ｍｍの大きさであ
る。

上記鋳塊を両面５ｍｍ面削後、９００℃に加熱し、厚さ
１５ｍｍまで熱間圧延後、７５０℃の温度から水中冷却
した。

水中冷却の後、厚さ０．６４ｍｍまで冷間圧延を行い、
５００℃で１２０分間焼鈍を行い、５０％加工を行って
、厚さ０．３２ｍｍの板材を作製した。

第１表に示す成分組成の合金を、第２表に示す条件下で
錫メッキおよびはんだ付を行い、大気中において温度１
６０℃で、５００時間およびｔｏｏｏ時間加熱処理を行
った後、半径ＩＲで９０度曲げを２回行い、曲げ部の錫
メッキおよびはんだ層の密着状況を目視で判定した。

判定結果を第３表に示す。

第３表から明らかなように、Ｎｏ、１は本発明の実施例
を示す合金であり、大気中において温度１６０℃で１０
００時間加熱処理を施しても、全く錫メッキ層あるいは
はんだ層の剥離を生じない。

ＮＯ１２は本発明の実施例に対する比較例を示す合金で
あり、１６０℃で５００時間の加熱処理を施した時点で
、すでに錫メー２キ層あるいははんだ層は剥離を生じて
いる。

第１図は、本発明の実施例および比較例のそれぞれの合
金に、１６０℃で５００時間加熱処理を施し、９０度曲
げを行なった後の断面状況を示す。

第１図から明らかなように、本発明の実施例合金と比較
例との合金とでは、加熱を加えることにより、形成する
金属間化合物の形態が異なる。

すなわち、比較例合金上のはんだ層にはε相（Ｃｕ３Ｓ
ｎ）とη相（Ｃｕ６　Ｓｎｓ　）の金属間化合物が形成
し、母材とε相近傍には、カーケンダルボイドと推定さ
れる空孔が多数発生しており、９０度曲げを行なうとは
んだ層は剥離する。

上記比較例に対し、本発明の実施例合金上のはんだ層に
は、ε相の形成はほとんどなく、金属間化合物は、はと
んどがη相である。

また、母材と金属間化合物との界面およびその付近には
層内にカーケンダルボイドの形成が、はとんどなく、富
者性に優れている。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る銅合金材料は、錫お
よび錫合金層被覆後の耐熱剥離性が極めて優れており、
端子・コネクターやリードフレームなどの電子部品材料
として、電子機塁に組込んで使用される場合にその信頼
性が向上する。

第３表 評価基準　　Ｏ：剥離なし　　×：剥離

【図面の簡単な説明】

ｆｊＳ１図は、本発明の実施例合金および実施例に対す
る比較例合金の１６０℃で５００時間加熱後の断面状況
を示すものである。 図１の浄書 第１図 １６０’Ｃ，５００１１１−４Ｆ？ｆＩ口Ｒ＜Ｌｆ）ｌ
Ｆｒ６ＸＳＬ　　（Ｘ１０００）手続補正書 昭和６２年　７月２０日 １、事件の表示 昭和６２年特許願第８３６０１号 ２、発明の名称 錫または錫合金層の耐熱剥離製に優れた銅合金材料口答
ニューマンション１０７ ６、補正により増加する発明の数　　　　　　　０７、
補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄及び図面８、補正の内容 （１）明細書第１４頁第４行の「示すもの」を「示す金
属組織写真」と補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｆｅ：０．０５〜０．１５％（重量比％：以下同じ）、
   Ｐ：０．０２〜０．０５％を含有し、さらにＺｎ：０．
   １〜０．５％を含有し、残部実質的にＣｕからなること
   を特徴とする錫または錫合金層の耐熱剥離性に優れた銅
   合金材料。