(57)【要約】【課題】高導電率および応力緩和抵抗を備えたベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金を提供する。【解決手段】（０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％  Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚｒ）および／または（０．０６〜１％  Ｔｉ）］、残部銅とし、ＺｒおよびＴｉの割合の合計が概ね０．０６％〜１％の範囲内とした組成式で表され、強度を損なうことなく、導電率、曲げ成形性および応力緩和抵抗を向上させた高次ベリリウム・ニッケル・銅合金、その製造プロセス、およびその合金からなる製造品。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
本願明細書等に記載されるような、高導電率および応力緩和抵抗を備えた合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、合金に関し、特に、高導電率および応力緩和抵抗を備えた
ベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金に関する。ここで、「リーン合金」とは
ベリリウム含有量が比較的少ない合金を意味するものとする。
【背景技術】
【０００２】
ベリリウム・銅合金は、導電率、成形性、強度、および耐腐食性のいずれも高
く優れた特性をもつことで知られている。これらの理由により、ベリリウム・銅
合金は、特に、自動車用電気コネクタおよび半導体チップ用のリードフレームを
構成するのに適していると考えられている。
【０００３】
従来のベリリウム・銅合金では、強度を高めるための添加剤としてコバルトが
使用されてきた。これに関して、コバルトに代えてもしくはコバルトとともにニ
ッケルを添加することも行われており、合金の導電率を増加させるという別の利
点が得られている。コスト低減を企図して、ベリリウム含有量を減少させること
も検討されてきた。しかしながら、その結果は、強度、成形性および応力緩和抵
抗の低下、さらに場合によっては、導電率の低下をともなうことになった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、成形性や、導電率や強度を損なうことなく、優れた
応力緩和抵抗を備えた高性能ベリリウム・ニッケル・銅合金を提供することにあ
る。
【０００５】
本発明の別の目的は、優れた導電率を備えた高性能合金を提供することにある
。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、機械的特性を向上させた、低コストのベリリウム・
ニッケル・銅合金を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに別の目的は、その他所望の合金特性を損なうことなく、曲げ成
形性を向上させたベリリウム・ニッケル・銅合金の製造方法を提供することにあ
る。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、従来の方法を用いて新規な高性能合金を簡単に且
つ効率的且つ経済的に製造することにある。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、ベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金をその特性
を向上させつつ提供することにある。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、電気コネクタの性能を向上させることにある。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、半導体リードフレームの性能を高めることにある
。
【００１２】
本発明の別の目的は、ベリリウム・ニッケル・銅合金を処理する際のスズめっ
きされたスクラップを、高度の熱間加工性を維持しながら、化学的脱スズめっき
処理を行うことなく、直接的にリサイクルすることを可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によって以下が提供される：
（１）  （０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％  
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋（０．０６〜１％  Ｚｒ）、残部銅の組成
式で表され、強度を損なうことなく、導電率、曲げ成形性および応力緩和抵抗が
向上されていることを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金。
（２）  （０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％  
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋（０．０６〜１％  Ｔｉ）、残部銅の組成
式で表され、強度を損なうことなく、導電率、曲げ成形性および応力緩和抵抗が
向上されていることを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金。
（３）  （０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％  
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋（０．０６〜１％  Ｚｒ）＋（０．０６〜
１％  Ｔｉ）、残部銅であり、ＺｒおよびＴｉの割合の合計が概ね０．０６％〜
１％の範囲内とした組成式で表され、強度を損なうことなく、導電率、曲げ成形
性および応力緩和抵抗が向上されていることを特徴とする高次ベリリウム・ニッ
ケル・銅合金。
（４）  （０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％  
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚｒ）および／また
は（０．０６〜１％  Ｔｉ）］、残部銅とし、ＺｒおよびＴｉの割合の合計が概
ね０．０６％〜１％の範囲内とした組成式で表されるスズおよびジルコニウムお
よび／またはチタンを添加したベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金の製造方
法において、
（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、
（ｉｉ）得られた溶融物からビレットを鋳造し、
（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延してストリップとし、
（ｉｖ）上記ストリップを選択された予備仕上げ厚さまで冷間圧延し、
（ｖ）上記冷間圧延されたストリップを、概ね１５５０°Ｆ〜１７００°Ｆ（
８４３．３℃〜９２６．７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリングした後急
冷し、
（ｖｉ）上記アニーリングされたストリップを、概ね０％〜９０％の範囲で冷
間加工して最終厚さとし、
（ｖｉｉ）上記冷間加工されたストリップを概ね１〜１６時間にわたり、概ね
７５０°Ｆ〜９５０°Ｆ（３９８．９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬
化させるステップを備えたことを特徴とする方法。
（５）  （０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％  
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚｒ）および／また
は（０．０６〜１％  Ｔｉ）］、残部銅とし、ＺｒおよびＴｉの割合の合計が概
ね０．０６％〜１％の範囲内とした組成式で表されるスズおよびジルコニウムお
よび／またはチタンを添加したベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金の製造方
法において、
（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、
（ｉｉ）得られた溶融物をビレットに鋳造し、
（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延してストリップとし、
（ｉｖ）成形性を高めるため上記熱間圧延されたストリップを中間アニーリン
グし、
（ｖ）上記ストリップを選択された予備仕上げ厚さまで冷間圧延し、
（ｖｉ）上記冷間圧延されたストリップを、概ね１５５０°Ｆ〜１７００°Ｆ
（８４３．３℃〜９２６．７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリングした後
急冷し、
（ｖｉｉ）上記アニーリングされたストリップを、概ね０％〜９０％の範囲で
冷間加工して最終厚さとし、
（ｖｉｉｉ）上記冷間加工されたストリップを、概ね１〜１６時間にわたり、
概ね７５０°Ｆ〜９５０°Ｆ（３９８．９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時
効硬化させるステップを備えたことを特徴とする方法。
（６）  （０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％  
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚｒ）および／また
は（０．０６〜１％  Ｔｉ）］、残部銅とし、ＺｒおよびＴｉの割合の合計が概
ね０．０６％〜１％の範囲内とした組成式で表されるスズおよびジルコニウムお
よび／またはチタンを添加したベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金の製造方
法において、
（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、
（ｉｉ）得られた溶融物をビレットに鋳造し、
（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延してストリップとし、
（ｉｖ）上記熱間圧延されたストリップを選択された中間厚さまで冷間圧延し
、  （ｖ）上記冷間圧延されたストリップを中間アニーリングし、
（ｖｉ）上記アニーリングされたストリップを選択された予備仕上げ厚さまで
冷間圧延し、
（ｖｉｉ）曲げ成形性を高めるため上記冷間圧延されたストリップを最終溶体
化アニーリングし、
（ｖｉｉｉ）上記アニーリングされたストリップを、概ね０％〜９０％の範囲
で冷間加工して最終厚さとし、
（ｉｘ）上記冷間加工されたストリップを、概ね１〜１６時間にわたり、概ね
７５０°Ｆ〜９５０°Ｆ（３８９．９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬
化させるステップを備えたことを特徴とする方法。
（７）  （０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％  
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋（０．０６〜１％  Ｚｒ）、残部銅の組成
を有し、強度を損なうことなく、導電率、曲げ成形性および応力緩和抵抗を向上
させた高次ベリリウム・ニッケル・銅合金からなることを特徴とする製造品。
（８）  リードフレームからなる項目７記載の製造品。
（９）  電気コネクタからなる項目７記載の製造品。
（１０）  （０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋（０．０６〜１％  Ｔｉ）、残部銅の組
成を有し、強度を損なうことなく、導電率、曲げ成形性および応力緩和抵抗を向
上させた高次ベリリウム・ニッケル・銅合金からなることを特徴とする製造品。
（１１）  リードフレームからなる項目１０記載の製造品。
（１２）  電気コネクタからなる項目１０記載の製造品。
（１３）  （０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋（０．０６〜１％  Ｚｒ）＋（０．０６
〜１％  Ｔｉ）、残部銅とし、ＺｒおよびＴｉの割合の合計が概ね０．０６％〜
１％の範囲内にある組成を有し、強度を損なうことなく、導電率、曲げ成形性お
よび応力緩和抵抗を向上させた高次ベリリウム・ニッケル・銅合金からなること
を特徴とする製造品。
（１４）  リードフレームからなる項目１３記載の製造品。
（１５）  電気コネクタからなる項目１３記載の製造品。
（１６）  （０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚｒ）および／ま
たは（０．０６〜１％  Ｔｉ）］、残部銅であり、ＺｒおよびＴｉの割合の合計
が概ね０．０６％〜１％の範囲内である組成式で表されるスズおよびジルコニウ
ムおよび／またはチタンを添加したベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金であ
って、  （ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、
（ｉｉ）得られた溶融物をビレットに鋳造し、
（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延してストリップとし、
（ｉｖ）上記ストリップを選択された予備仕上げ厚さまで冷間圧延し、
（ｖ）上記冷間圧延されたストリップを、概ね１５５０°Ｆ〜１７００°Ｆ（
８４３．３℃〜９２６．７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリングした後急
冷し、
（ｖｉ）上記アニーリングされたストリップを、概ね０％〜９０％の範囲で冷
間加工して最終厚さとし、
（ｖｉｉ）上記冷間加工されたストリップを、概ね１〜１６時間にわたり、概
ね７５０°Ｆ〜９５０°Ｆ（３９８．９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効
硬化させるステップを備えた方法により製造される合金からなる製造品。
（１７）  電気コネクタからなる項目１６記載の製造品。
（１８）  リードフレームからなる項目１６記載の製造品。
（１９）  （０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚｒ）および／ま
たは（０．０６〜１％  Ｔｉ）］、残部銅を有し、ＺｒおよびＴｉの割合の合計
が概ね０．０６％〜１％の範囲内である組成式で表されるスズおよびジルコニウ
ムおよび／またはチタンを添加したベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金であ
って、
（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、
（ｉｉ）得られた溶融物をビレットに鋳造し、
（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延してストリップとし、
（ｉｖ）成形性を高めるため上記熱間圧延されたストリップを中間アニーリン
グし、
（ｖ）上記ストリップを選択された予備仕上げ厚さまで冷間圧延し、
（ｖｉ）上記冷間圧延されたストリップを、概ね１５５０°Ｆ〜１７００°Ｆ
（８４３．３℃〜９２６．７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリングした後
急冷し、
（ｖｉｉ）上記アニーリングされたストリップを、概ね０％〜９０％の範囲で
冷間加工して最終厚さとし、
（ｖｉｉｉ）上記冷間加工されたストリップを、概ね１〜１６時間にわたり、
概ね７５０°Ｆ〜９５０°Ｆ（３９８．９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時
効硬化させるステップを備えた方法により製造される合金からなる製造品。
（２０）  電気コネクタからなる項目１９記載の製造品。
（２１）  リードフレームからなる項目１９記載の製造品。
（２２）  （０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚｒ）および／ま
たは（０．０６〜１％  Ｔｉ）］、残部銅を有し、ＺｒおよびＴｉの割合の合計
が概ね０．０６％〜１％の範囲内とした組成式で表されるスズおよびジルコニウ
ムおよび／またはチタンを添加したベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金であ
って、
（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、
（ｉｉ）得られた溶融物をビレットに鋳造し、
（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延してストリップとし、
（ｉｖ）上記熱間圧延されたストリップを選択された中間厚さまで冷間圧延し
、  （ｖ）上記冷間圧延されたストリップを中間アニーリングし、
（ｖｉ）上記アニーリングされたストリップを選択された予備仕上げ厚さまで
冷間圧延し、
（ｖｉｉ）曲げ成形性を高めるため上記冷間圧延されたストリップを最終溶体
化アニーリングし、
（ｖｉｉｉ）上記アニーリングされたストリップを、概ね０％〜９０％の範囲
で冷間加工して最終厚さとし、
（ｉｘ）上記冷間加工されたストリップを、概ね１〜１６時間にわたり、概ね
７５０°Ｆ〜９５０°Ｆ（３９８．９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬
化させるステップを備えた方法により製造される合金からなる製造品。
（２３）  電気コネクタからなる項目２２記載の製造品。
（２４）  リードフレームからなる項目２２記載の製造品。
本発明の一態様によれば、（０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．
２５％  Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋（０．０６〜１％  Ｚｒ）、残部
銅の組成式で表され、強度を損なうことなく、導電率、曲げ成形性および応力緩
和抵抗が向上されていることを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金が
得られる。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、（０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１
．２５％  Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋（０．０６〜１％  Ｔｉ）、残
部銅の組成式で表され、強度を損なうことなく、導電率、曲げ成形性および応力
緩和抵抗が向上されていることを特徴とする高次ベリリウム・ニッケル・銅合金
が得られる。
【００１５】
本発明のさらなる態様によれば、（０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０
〜１．２５％  Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋（０．０６〜１％  Ｚｒ）
＋（０．０６〜１％  Ｔｉ）、残部銅であり、ＺｒおよびＴｉの割合の合計が概
ね０．０６％〜１％の範囲内とした組成式で表され、強度を損なうことなく、導
電率、曲げ成形性および応力緩和抵抗が向上されていることを特徴とする高次ベ
リリウム・ニッケル・銅合金が得られる。なお、ここで、「高次ベリリウム・ニ
ッケル・銅合金」とは、ベリリウム、ニッケル、その他を含む銅合金を意味する
ものとする。
【００１６】
本発明のさらに別の態様によれば、（０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４
０〜１．２５％  Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚ
ｒ）および／または（０．０６〜１％  Ｔｉ）］、残部銅とし、ＺｒおよびＴｉ
の割合の合計が概ね０．０６％〜１％の範囲内とした組成式で表されるスズおよ
びジルコニウムおよび／またはチタンを添加したベリリウム・ニッケル・銅のリ
ーン合金の製造方法において、（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、（ｉ
ｉ）得られた溶融物からビレットを鋳造し、（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延
してストリップとし、（ｉｖ）上記ストリップを選択された予備仕上げ厚さまで
冷間圧延し、（ｖ）上記冷間圧延されたストリップを、概ね１５５０°Ｆ〜１７
００°Ｆ（８４３．３℃〜９２６．７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリン
グした後急冷し、（ｖｉ）上記アニーリングされたストリップを、概ね０％〜９
０％の範囲で冷間加工して最終厚さとし、（ｖｉｉ）上記冷間加工されたストリ
ップを概ね１〜１６時間にわたり、概ね７５０°Ｆ〜９５０°Ｆ（３９８．９℃
〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬化させるステップを備えたことを特徴と
する方法が得られる。
【００１７】
本発明のさらなる態様によれば、（０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０
〜１．２５％  Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚｒ
）および／または（０．０６〜１％  Ｔｉ）］、残部銅とし、ＺｒおよびＴｉの
割合の合計が概ね０．０６％〜１％の範囲内とした組成式で表されるスズおよび
ジルコニウムおよび／またはチタンを添加したベリリウム・ニッケル・銅のリー
ン合金の製造方法において、（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、（ｉｉ
）得られた溶融物をビレットに鋳造し、（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延して
ストリップとし、（ｉｖ）成形性を高めるため上記熱間圧延されたストリップを
中間アニーリングし、（ｖ）上記ストリップを選択された予備仕上げ厚さまで冷
間圧延し、（ｖｉ）上記冷間圧延されたストリップを、概ね１５５０°Ｆ〜１７
００°Ｆ（８４３．３℃〜９２６．７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリン
グした後急冷し、（ｖｉｉ）上記アニーリングされたストリップを、概ね０％〜
９０％の範囲で冷間加工して最終厚さとし、（ｖｉｉｉ）上記冷間加工されたス
トリップを、概ね１〜１６時間にわたり、概ね７５０°Ｆ〜９５０°Ｆ（３９８
．９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬化させるステップを備えたことを
特徴とする方法が得られる。
【００１８】
本発明のさらに別の態様によれば、（０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４
０〜１．２５％  Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚ
ｒ）および／または（０．０６〜１％  Ｔｉ）］、残部銅とし、ＺｒおよびＴｉ
の割合の合計が概ね０．０６％〜１％の範囲内とした組成式で表されるスズおよ
びジルコニウムおよび／またはチタンを添加したベリリウム・ニッケル・銅のリ
ーン合金の製造方法において、（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、（ｉ
ｉ）得られた溶融物をビレットに鋳造し、（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延し
てストリップとし、（ｉｖ）上記熱間圧延されたストリップを選択された中間厚
さまで冷間圧延し、（ｖ）上記冷間圧延されたストリップを中間アニーリングし
、（ｖｉ）上記アニーリングされたストリップを選択された予備仕上げ厚さまで
冷間圧延し、（ｖｉｉ）曲げ成形性を高めるため上記冷間圧延されたストリップ
を最終溶体化アニーリングし、（ｖｉｉｉ）上記アニーリングされたストリップ
を、概ね０％〜９０％の範囲で冷間加工して最終厚さとし、（ｉｘ）上記冷間加
工されたストリップを、概ね１〜１６時間にわたり、概ね７５０°Ｆ〜９５０°
Ｆ（３９８．９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬化させるステップを備
えたことを特徴とする方法が得られる。
【００１９】
ここでは、本発明を、ベリリウム・ニッケル・銅合金に関して説明するが、ア
ルミニウム基合金やその他の銅またはニッケル基合金など各種の析出硬化性材料
の特性を高めるために用いることもできる。
【００２０】
本発明のさらなる目的および利点は以下の実施例の説明により明らかになろう
。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、ベリリウム・ニッケル・銅合金に添加される成分について、合金の
性能を維持するために必要なベリリウムの割合を減少させるだけでなく、材料の
特性を向上させることのできる成分の特別な組み合せの発見にもとづくものであ
る。
【００２２】
このような材料は、特にハイテク用途としてリードフレームや電気コネクタに
用いるのに特に好ましいものとみなされてきた。例えば、リードフレームの例は
、米国特許第５，４３７，０９６号および第５，５２５，８３６号に示されてい
る。また、電気コネクタの例は、米国特許第５，０３７，３１１号および「Conn
ectorEngineering Design Guide」−Material Selection in the Design of Sp
ring Contactsand Interconnection, by Brush Wellman Inc.−Technical Staf
f, July, 1995 に記載されている。
【００２３】
電気コネクタにおける回路保全性は、しばしば、相手コネクタの寿命にわたっ
て最小接触法線力を維持できるか否かに依存している。高温でのコネクタの動作
中に、「応力緩和」として知られる現象が起こり得る。一つの定義によれば、応
力緩和とは、高温下で長時間にわたる一定の弾性的撓みのもとでの法線力の熱作
用による消失である。電気的接続のために特定の最小法線力を必要とするコネク
タは、通常の動作温度における緩和により予期される経時的応力損失を補償する
ため、室温における法線力に関して過大に設計される必要があることがわかって
いる。
【００２４】
「過大設計」の望ましくない副次効果は、挿入力の増加である。応力緩和抵抗
が高い合金によれば、挿入力を小さくできるだけでなく、より細いストリップお
よび／またはより小さいスプリングビームを使用でき、これにより、コストを削
減できる。これは、接触性能を損なうことなく達成される。
【００２５】
応力緩和は、通常、テーパ状の片持ちビーム試料について測定される。すなわ
ち、この試料を固定具内で撓ませ、被試験ストリップの室温における０．２％オ
フセット耐力より小さい所定の初期応力を与える。応力緩和は、選択された温度
において時間を変えて（約１０００時間、場合によっては約１００００時間にわ
たって）放置した後の「％残留」初期応力として測定される。
【００２６】
通常、応力緩和抵抗は、合金中に働く強化メカニズムに応じて、導電性弾性合
金の３つのカテゴリーに合致される。最低位の緩和抵抗は、固溶体化および冷間
加工によってのみ強化される銅合金において見うけられる（例えば、Ｃ２６００
０黄銅およびＣ５１０００リン青銅）。次は、熱処理による強度発生によりかな
り高い応力緩和抵抗が得られる析出（核生成および成長）硬化型銅合金（例えば
、Ｃ１７２００、Ｃ１７５１０、Ｃ１７５００、Ｃ１７４１０およびＣ７０２５
）である。緩和抵抗のさらなる増加は、熱処理に応じてスピノーダル分解により
強化される銅合金（すなわち、スピノーダル合金）において見うけられた（例え
ば、Ｃ７２９００および４重量％Ｔｉ−Ｃｕ）。
【００２７】
別の重要なパラメータは曲げ成形性である。曲げ成形性は、「平面ひずみ」（
試料の幅対厚さの比が、約８：１よりかなり大きい）の条件下で９０度Ｖ−ブロ
ックにおいて雄型パンチにより曲げられた場合の、クラックなしの最小パンチ半
径「Ｒ」をストリップ厚さ「ｔ」で除した値である。
【００２８】
上記は、説明の目的のためのものであり、使用条件を制限するものではない。
コネクタおよびリードフレームのその他の態様は、当業者にはよく知られており
、さらなる説明は省略する。
【００２９】
本発明の一態様は、（０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％
Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋（０．０６〜１％  Ｚｒ）、残部銅の組
成式で表される高次ベリリウム・ニッケル・銅合金である。このような合金は、
導電率、曲げ成形性および応力緩和抵抗が向上し、しかも強度を損なうことがな
いという利点がある。
【００３０】
本発明の別の態様は、（０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５
％  Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋（０．０６〜１％  Ｔｉ）、残部銅の
組成式で表される高次・ベリリウム・ニッケル銅合金である。この合金も同様に
、導電率、曲げ成形性および応力緩和抵抗の向上により特徴づけられる。やはり
、強度が損なわれることはない。
【００３１】
あるいは、（０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％  Ｎｉ）
＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋（０．０６〜１％  Ｚｒ）＋（０．０６〜１％  
Ｔｉ）、残部銅の組成の合金が得られる。この合金は、ＺｒおよびＴｉの割合の
合計が概ね０．０６％〜１％の範囲内にある。前述と同様、導電率、曲げ成形性
および応力緩和抵抗が向上し、強度は維持される。
【００３２】
一般に、上記の組み合せおよび成分範囲は、高性能を要求される用途のための
ベリリウム・ニッケル・銅合金の各種特性を、調和を保ちつつ向上させた。この
ような合金は、従来の合金に匹敵する強度を提供するだけでなく、Ｃ７０２５、
Ｃ７０２６、その他ストリップ製品用の熱処理銅合金などの競合する合金よりも
優れた成形性、導電率および応力緩和抵抗をも提供する。各成分の割合は好まし
くは重量ベースであることが当業者であれば容易に理解されよう。
【００３３】
表１〜表８を参照すると、本発明による組成（表１〜表４）とプロセス及び特
性（表５〜表８）の具体例が示されている。
【００３４】
【表１】
2008081846.tif 000002
【００３５】
【表２】
2008081846.tif 000003
【００３６】
【表３】
2008081846.tif 000004
【００３７】
【表４】
2008081846.tif 000005
【００３８】
【表５】
2008081846.tif 000006
【００３９】
【表６】
2008081846.tif 000007
【００４０】
【表７】
2008081846.tif 000008
【００４１】
【表８】
2008081846.tif 000009
【００４２】
各組成を、まず、工業用炉内で空気中にて誘導加熱により溶融し、半連続鋳造
を行って、公称厚さ約７インチ（１７．５cm）のストリップ用ビレットを成形し
た。次に、従来の製造プロセスを用い、下記のとおり、成形ビレットをストリッ
プに変えた。
【００４３】
本発明の一態様によれば、スズと、ジルコニウムおよび／またはチタンを添加
したベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金が製造される。上記合金は、（０．
１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５％  Ｎｉ）＋（０〜０．２５％
Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚｒ）および／または（０．０６〜１％  Ｔｉ
）］、残部銅の組成を有し、ＺｒおよびＴｉの割合の合計が概ね０．０６％〜１
％の範囲内にある。その製造方法は、（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し
、（ｉｉ）上記溶融物を鋳造してビレットとし、（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間
圧延してストリップとし、（ｉｖ）上記ストリップを選択された予備仕上げ厚さ
まで冷間圧延し、（ｖ）上記冷間圧延されたストリップを、概ね１５５０°Ｆ〜
１７００°Ｆ（８４３．３℃〜９２６．７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニー
リングした後急冷し、（ｖｉ）上記アニーリングされたストリップを、概ね０％
〜９０％の範囲で冷間加工して最終厚さとし、（ｖｉｉ）上記冷間加工されたス
トリップを、概ね１〜１６時間にわたり、概ね７５０°Ｆ〜９５０°Ｆ（３９８
．９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬化させるステップを備えている。
【００４４】
本発明の別の態様は、（０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．２５
％  Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚｒ）および／
または（０．０６〜１％  Ｔｉ）］、残部銅の組成式で表される合金の製造方法
である。やはり、ＺｒおよびＴｉの割合の合計は概ね０．０６％〜１％の範囲内
にある。ただし、この方法は、（ｉ）上記組成式で表される組成を溶融し、（ｉ
ｉ）上記溶融物を鋳造してビレットとし、（ｉｉｉ）上記ビレットを熱間圧延し
てストリップとし、（ｉｖ）曲げ成形性を高めるため上記熱間圧延されたストリ
ップを中間アニーリングし、（ｖ）上記ストリップを選択された予備仕上げ厚さ
まで冷間圧延し、（ｖｉ）上記冷間圧延されたストリップを、概ね１５５０°Ｆ
〜１７００°Ｆ（８４３．３℃〜９２６．７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニ
ーリングした後急冷し、（ｖｉｉ）上記アニーリングされたストリップを、概ね
０％〜９０％の範囲で冷間加工して最終厚さとし、  （ｖｉｉｉ）上記冷間加工
されたストリップを、概ね１〜１６時間にわたり、概ね７５０°Ｆ〜９５０°Ｆ
（３９８．９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬化させるステップを備え
ている。
【００４５】
本発明のさらなる態様は、（０．１５〜０．５％  Ｂｅ）＋（０．４０〜１．
２５％  Ｎｉ）＋（０〜０．２５％  Ｓｎ）＋［（０．０６〜１％  Ｚｒ）およ
び／または（０．０６〜１％  Ｔｉ）］、残部銅とした組成式で表されるスズ、
ジルコニウムおよび／またはチタンを添加したベリリウムニッケル銅のリーン合
金の製造方法である。同様に、ＺｒおよびＴｉの割合の合計は概ね０．０６％〜
１％の範囲内にある。この方法によれば、まず、上記組成式で表される組成を、
例えば誘導加熱により溶融し、鋳造してビレットとする。次に、上記ビレットを
熱間圧延してストリップとし、上記ストリップを、中間の厚さまで冷間圧延する
。曲げ成形性を高めるため上記冷間圧延したストリップを中間アニーリングする
。次に、上記アニーリングされたストリップを、予備仕上げ厚さまで冷間圧延す
る。その後、上記冷間圧延されたストリップを、概ね１５５０°Ｆ〜１７００°
Ｆ（８４３．３℃〜９２６．７℃）の範囲の温度で最終溶体化アニーリングした
後急冷し、概ね０％〜９０％の範囲内で冷間加工して最終厚さとする。上記冷間
加工されたストリップに、概ね１〜１６時間にわたり、概ね７５０°Ｆ〜９５０
°Ｆ（３９８．９℃〜５１０℃）の範囲の温度で最終時効硬化を施す。
【００４６】
さらに詳細には、ビレットを公称厚さ約０．３インチ〜０．８インチ（０．７
５cm〜２cm）のストリップに熱間圧延することが好ましい。さらに、上記ストリ
ップを熱間圧延機でコイルに圧延した後、熱間最終温度から室温まで空冷（また
は、水中急冷）する。このコイルをさらに、熱間圧延された厚さで中間アニーリ
ングしてもよい。上記熱間圧延されたコイルは、次に、酸化物スケールを取り除
くために圧延することが好ましく、さらに、約０．０２０インチ（０．０５cm）
程度の予備仕上げ厚さまで冷間圧延する。上記の予備仕上げ厚さとは、一つの定
義によれば、最終厚さへの選択された量の追加の冷間加工を可能とするのに十分
な、（最終溶体化アニーリングステップを用いるために）予め定められた厚さで
ある。
【００４７】
所望に応じて、圧延した厚さと予備仕上げ厚さの間の冷間圧延プロセスの途中
で、第二の中間アニーリングおよびクリーニングステップを施してもよい。ある
いは、この第二のアニーリングステップを、熱間圧延の後に挿入してもよい。
【００４８】
予備仕上げ厚さにおいて、表５〜表８に示すように、概ね１５５０°Ｆ〜１７
００°Ｆ（８４３．３℃〜９２６．７℃）の範囲の温度でコイルを溶体化アニー
リングし、次いで急冷ならびに化学クリーニングを行う。コイルを、その後、０
％〜約６０％、もしくは８０％または約９０％まで冷間圧延して最終厚さとする
。好ましくは、概ね７５０°Ｆ〜９５０°Ｆ（３９８．９℃〜５１０℃）の範囲
の温度で、概ね１〜１６時間にわたり最終時効硬化を行う。このような温度にお
いては５時間行うことが好ましい。
【００４９】
最後に、選択されたストリップサンプルについて、１７５℃で約１０００時間
まで、０．２％オフセット耐力の約７５％の初期応力を与えて、張力特性（０．
２％オフセット耐力、最終張力および伸び）、曲げ成形性、導電率および応力緩
和抵抗について評価する。
【００５０】
本発明をストリップの製造に関して説明したが、本発明の趣旨および範囲内で
、ワイヤーやロッド型の合金を製造するために同様のプロセスを用いることがで
きる。
【００５１】
表１〜表８に示すように、強度の低い電気コネクタやリードフレームのための
所望の最小値すなわち、約６５ｋｓｉより低い耐力は、概ね（０．１２〜０．３
１％  Ｂｅ）＋（０．４８〜０．７４％  Ｎｉ）、残部銅の範囲内の組成をもち
、Ｓｎおよび／またはＺｒを任意に加えたベリリウム・ニッケル・銅のリーン合
金においてみられた。このことは、上記合金が、次のような組み合せで処理され
た場合にもあてはまった。すなわち、最も少ないＢｅ含有量に対して不十分なア
ニーリング温度、例えば、約１５５０°Ｆ（８４３．３℃）、不十分な冷間加工
、例えば、０〜約２０％および／または下記（ｉ）、（ｉｉ）の状態の最終時効
硬化の組み合せである。（ｉ）時効不足、例えば、約７００°Ｆ（３７１．１℃
）程度の低すぎると考えられる温度での、もしくは、最大時効強度に達するには
短すぎると考えられる時間、例えば、約１時間の時効硬化、または、（ｉｉ）時
効過多、例えば、約９５０°Ｆ（５１０℃）での、もしくは、時効硬化の原因と
なる析出物が粗大になり、強度の損失が回復できなくなるほど長い時間、例えば
約８〜１６時間の時効硬化である。
【００５２】
概ね６５〜９３ｋｓｉの範囲内の耐力は、（０．１２〜０．１９）重量％  Ｂ
ｅ、（０．４８〜０．７６）重量％  Ｎｉ、残部をＣｕと任意のＳｎおよび／ま
たはＺｒとした組成範囲を、約１６００°Ｆから約１７００°Ｆ（８７１．１℃
〜９２６．７℃）でアニーリングし、約２０％まで冷間圧延し、概ね７５０°Ｆ
〜９５０°Ｆ（３９８．９℃〜５１０℃）の間で約５時間時効硬化することによ
り得られた合金において達成される。
【００５３】
約６５〜約１０７ｋｓｉの間の耐力は、（０．２２〜０．３４）重量％  Ｂｅ
、（０．４３〜０．８９）重量％  Ｎｉ、残部をＣｕおよび任意のＳｎおよび／
またはＺｒとした組成範囲を、概ね１５５０°Ｆ〜１７００°Ｆ（８４３．３℃
〜９２６．７℃）の範囲内の温度でアニーリングし、約９０％まで冷間圧延し、
概ね７５０°Ｆ〜９５０°Ｆ（３９８．９℃〜５１０℃）の範囲内の温度で約１
時間〜約１６時間時効硬化するというプロセスにより得られた合金において達成
される。この範囲の低い時効温度に対しては、少なくとも約５時間とすることが
好ましい。
【００５４】
約６５〜１２０ｋｓｉの耐力は、（０．２２〜０．３３）重量％  Ｂｅ、（１
．０４〜１．２２）重量％  Ｎｉ、残部をＣｕおよび任意のＳｎおよび／または
Ｚｒとした組成範囲を、約１５５０°Ｆ〜約１７００°Ｆ（８４３．３℃〜９２
６．７℃）の間の温度でアニーリングし、約２０％まで冷間圧延し、約７５０°
Ｆ〜９５０°Ｆ（３９８．９℃〜５１０℃）の間で約１時間〜約１６時間時効硬
化させることにより得られた合金において達成される。やはり、この範囲の低い
時効温度に対しては、少なくとも約５時間が望ましい。
【００５５】
概して、本発明の様々な態様によれば、好ましいベリリウム・ニッケル・銅の
リーン合金は、（０．１〜０．４％  Ｂｅ）＋（０．４〜１．２５％  Ｎｉ）、
残部Ｃｕとし、（公称値０．１〜０．２５％  Ｓｎ）および（公称値０．１５％
Ｚｒ）を加えた公称組成範囲にあることがわかった。
【００５６】
詳説した成分範囲を含み、本発明に従って加工された合金は、代表的なストリ
ップ焼もどし品について、下記に述べる所望の特性の組み合せにかなうかそれを
上回ることがわかった。
【００５７】
（ａ）“良い”および“悪い”曲げ方向の両方において０．２５〜０．５Ｒ／
ｔの曲げ成形性を備えた６５〜８５ｋｓｉの０．２％オフセット耐力（低強度の
電気コネクタおよびリードフレームに適用される）
（ｂ）両方の曲げ方向において０．５〜１．０Ｒ／ｔの曲げ成形性を備えた８
５〜１０５ｋｓｉの耐力（中強度の電気コネクタおよび選択されたリードフレー
ムに適用される）
（ｃ）両方の曲げ方向において１．０〜１．５Ｒ／ｔの曲げ成形性を備えた１
０５〜１２０ｋｓｉの耐力（主に高強度の電気コネクタに適用される）
（ｄ）すべての強度レベルにおいて最小限の４５〜５０％導電率（ＩＡＣＳ：
国際軟銅規格による）
（ｅ）１７５℃で１０００時間の０．２％オフセット耐力の７５％の初期応力
を与えた応力緩和試験において最小限の８５〜９０％の残留応力
選択されたストリップ焼もどし品の各々について目標の耐力にかなった各組成
とプロセスの組み合せは、焼もどし品に対する目標の曲げ成形性レベルをも満足
した。Ｎｉ含有量が約１．２２重量％に近づくにつれ、導電率がＩＡＣＳで約５
０％より低くなるリスクが増加した。しかしながら、調べた合金は、目標最低値
である約４５％を満足した。
【００５８】
これらベリリウム・ニッケル・銅のリーン合金は、熱間圧延についても満足で
きるものであった。Ｚｒが含まれていてもいなくても、約０．２５重量％以下の
Ｓｎの添加では、明らかな影響はなかった。さらに、約０．２５重量％以下のＳ
ｎは、Ｎｉが約１．０４重量％以下である場合には、最終時効硬化ストリップの
許容導電率において許容された。Ｎｉ含有量が約１．０４重量％を越えると、許
容最終ストリップの導電率に関して約０．１３重量％以下のＳｎが許容された。
概して、Ｓｎ添加は耐力、曲げ成形性または応力緩和抵抗に対して影響をもたな
いと考えられる。
【００５９】
最後に、約０．１２〜０．１５重量％Ｚｒの添加は、リーン合金の約１７５℃
における応力緩和抵抗を選択されたストリップ焼もどし品に対して設定されたよ
り低い所望の目標、例えば、約８５％の残留応力に少なくとも合致するレベルま
で改善した。応力緩和抵抗について、高い方の所望の目標、例えば、約９０％の
残留応力を上回るより大きな改善は、約０．４７％Ｚｒまたは約１．１２％Ｚｒ
の添加ならびに約０．４６％Ｔｉまたは約１％Ｔｉの添加によって達成された。
ＺｒまたはＴｉなしには、この競合的な利点は達成されなかった。また、約０．
１５重量％以下のＺｒの添加は、耐力または導電率に対して何の重要性ももたな
いことがわかったし、曲げ成形性に対しては何の影響も及ぼさないかまたはわず
かに有益でしかなかった。Ｚｒが約１．１２％では、選択された目標範囲内では
あったが、耐力および導電率における多少の損失が明らかであった。約０．４６
％Ｔｉまたは約１％Ｔｉの添加は、導電率をかなり低下させ、耐力に対して様々
に影響を与えた。
【００６０】
熱間圧延された厚さにおける、もしくは、熱間圧延された厚さと予備仕上げ厚
さの間のあらゆる厚さにおける中間アニーリングは、最終ストリップの全ての強
度レベルでの曲げ成形性を向上させた。さらに、概ね７５０°Ｆ〜８５０°Ｆ（
３９８．９℃〜５１０℃）の範囲内の温度での最終時効硬化は、９５０°Ｆ（５
１０℃）での最終時効硬化よりも大きい応力緩和抵抗を与えた。
【００６１】
従来のプロセスにより、達成された特性の組み合せは、Ｃ７０２５や、Ｃ７０
２６や、同様の熱処理された銅ベース合金などの競合的銅合金よりも優れている
。さらに、上記合金は、Ｃ１７４１０ベリリウム・コバルト・銅のリーン合金と
比較して、強度を損なうことなく、導電率および“悪い方向の”曲げ成形性を改
善した。
【００６２】
Ｂｅ−Ｎｉ−Ｃｕのリーン合金に公称値０．１５％のＺｒを添加すると、１７
５℃での応力緩和抵抗が相当に向上し、その緩和作用は合金Ｃ１７４１０のもの
を上回った。公称値１％以下のＮｉ含有量に対して、成形ビレットの熱間圧延性
および導電率を損なうことなく、Ｂｅ−Ｎｉ−Ｃｕ合金に対して約０．２５％以
下のＳｎの添加が可能であることもわかった。Ｎｉが約１％を越えると、公称値
０．１５％のＳｎが、導電率に関していくぶん良好な状態で許容された。
【００６３】
ここで、経済的利点についてみると、３つの要因が、これらの合金の相対的に
低いコストに貢献すると考えられている。第一は、従来のベリリウム・コバルト
・銅合金に比べて少ないベリリウム含有量で有益な特性を達成することのできる
能力である。第二は、より高価なコバルトではなくニッケルが代わりの添加成分
として利用可能であることがわかった。最後に、本発明の成分の組み合せは、ス
ズなどの不純物固溶体合金化元素に対して、明らかに許容性が高い。このことは
、スズめっきされたスクラップを、スクラップの脱スズめっき処理に追加の費用
をかけることなく、直接溶融することを可能とする。一方、Ｃ１７４１０におけ
るスズ汚染は、導電率を低下させ、熱間圧延をより困難にすることがわかってい
る。
【００６４】
ＺｒおよびＴｉの合計が概ね０．０６％〜１％の範囲内にあることは、本発明
の作用と効果に対して相対的に重要であることがわかっている。例えば、この範
囲に及ばない場合には、応力緩和の測定可能な程度の改善は達成されない。上記
範囲を越える場合には、時効硬化反応および／または導電率に悪影響があること
がわかっている。
【００６５】
本発明はベリリウム・ニッケル・銅合金に関して説明したが、アルミニウム基
合金ならびに銅またはニッケル基合金などの他の析出硬化性材料の所望の特性を
高めるために適用することもできる。本発明の少なくとも一つの態様によれば、
本発明の用途を考慮して、スズを組成から除外することもできる。
【００６６】
いくぶん高いニッケル含有量において、応力緩和抵抗が向上した他のベリリウ
ム・銅のリーン合金も得ることができた。この種の合金は、例えば、同日付で日
本出願された“高導電率および応力緩和抵抗を備えたベリリウム・銅のリーン合
金”（JohnC. HarnkessおよびShelley J. Wolf により本件優先権主張の基礎と
なる米国出願と同日に出願された米国特許出願）に開示されている。
【００６７】
鉛、鉄、コバルト、クロム、シリコン、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムお
よび銀などの各種不純物が、本発明の合金に本来含まれていると考えられること
は、当業者には容易に理解されよう。
【００６８】
本発明の利点は、コバルトの必要性を省き、必要なベリリウムの量を削減して
、リードフレームとコネクタのコスト的に有利な大量生産を可能にし、しかも、
電子的用途に用いられる合金の性能特性を高めるものである。
【００６９】
上記合金組成は、上記に規定した量のジルコニウムおよび／またはチタンの添
加にともなって応力緩和抵抗を増加させた。これらの組成はまた、選択されたス
ズ含有量最大値までスズめっきされたスクラップを、スクラップの脱スズメッキ
処理のために追加の費用をかけることなく、ビレット状に成形して消費すること
ができるという利点を提供する。しかも、工業的に望ましい導電率と高度の熱間
加工性が維持できる。
【００７０】
以上の説明により、本発明ついての各種の修正および変更が可能であることは
言うまでもない。これらの変更や追加は、請求の範囲に規定される本発明の趣旨
および範囲内に含まれるものである。