(57)【要約】【課題】電気・電子部品の材料加工において、歪取り焼鈍前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も同時に制御した銅合金材を提供する。【解決手段】加工率４０％以下で仕上げ圧延され、前記仕上げ圧延後に連続焼鈍炉により５００℃以上８００℃以下の温度で１秒間以上１００秒間以下の条件で熱処理された材料が、４００℃以上６００℃以下の温度で３０秒間以上１０００秒間以下の条件で歪取り焼鈍処理されて形成される銅合金材であって、前記歪取り焼鈍処理の前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も−０．０２％から＋０．０２％の範囲内である電気・電子部品用銅合金材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工率４０％以下で仕上げ圧延され、前記仕上げ圧延後に連続焼鈍炉により５００℃以上８００℃以下の温度で１秒間以上１００秒間以下の条件で熱処理された材料が、４００℃以上６００℃以下の温度で３０秒間以上１０００秒間以下の条件で歪取り焼鈍処理されて形成される銅合金材であって、前記歪取り焼鈍処理の前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も−０．０２％から＋０．０２％の範囲内であることを特徴とする電気・電子部品用銅合金材。
【請求項２】
前記歪取り焼鈍処理が電気・電子部品の材料加工工程において行われることを特徴とする請求項１に記載の電気・電子部品用銅合金材。
【請求項３】
前記電気・電子部品用銅合金材がリードフレーム材またはコネクタ材であることを特徴とする請求項１または２に記載の電気・電子部品用銅合金材。
【請求項４】
前記銅合金材がＮｉを１．５質量％以上４．５質量％以下、Ｓｉを０．３５質量％以上１．０質量％以下を含有し、さらにＭｇを０．０５質量％以上０．１５質量％以下、Ｓｎ
を０．０５質量％以上０．５質量％以下、Ｚｎを０．０５質量％以上１質量％以下、Ａｇを０．０１質量％以上０．１質量％以下、Ｃｒを０．０５質量％以上０．４質量％以下の内から選ばれるいずれか１種または２種以上の元素を含有し、残部銅及び不可避不純物からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気・電子部品用銅合金材。
【請求項５】
銅合金材を加工率４０％以下で仕上げ圧延し、前記仕上げ圧延後に５００℃以上８００℃以下の温度で１秒間以上１００秒間以下の条件で連続焼鈍炉により熱処理した材料を、４００℃以上６００℃以下の温度で３０秒間以上１０００秒間以下の条件で歪取り焼鈍処理し、前記歪取り焼鈍処理の前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も−０．０２％から＋０．０２％の範囲内とすることを特徴とする電気・電子部品用銅合金材の製造方法。
【請求項６】
前記歪取り焼鈍処理を電気・電子部品の材料加工工程において行うことを特徴とする請求項５に記載の電気・電子部品用銅合金材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気・電子部品用銅合金材に関し、詳しくは電気・電子部品用の微細な加工を施すため歪取り焼鈍が施される電気・電子部品用銅合金材において、前記歪取り焼鈍での熱処理前後の圧延平行方向と圧延直角方向の寸法変化率を同時に制御し得る電気・電子部品用銅合金材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リードフレーム、端子、コネクタ、リレー、スイッチ等の電気・電子部品に使用される銅基合金系板条材は高い強度と高い電気伝導性を両立させると共に、精密な加工が要求される。
さらに、例えば、集積回路中の回路基板として使用されるリードフレームは、銅基合金系板条材をプレス打抜き加工することによって、所要本数のリードを備えたフレーム本体が製造される。
【０００３】
近年の電気・電子部品の高密度集積化に伴い、コネクタでは微細で精密なプレス打抜き加工が必要であり、また、リード数の増大、複雑化するリードフレームの加工工程においては、少なくとも２回に分けてプレス打抜き加工を行っている。この場合、最初のプレス打抜き加工をした後に歪取り焼鈍を施し、プレス打抜き加工により付加された加工歪を開放した後、再度プレス打抜き加工を施し最終のリードフレームを製造する方法が採用されている。
【０００４】
しかしながら、従来の電気・電子部品材料は、前記歪取り焼鈍前後において素材の寸法変化が起こり、高精度の打抜き加工が困難になる事や、搬送用のパイロットピンの間隔が変化しプレス機への自動搬送が困難になるなどの問題点がある。
【０００５】
リードフレーム加工時の歪取り焼鈍前後の寸法変化を考慮している従来技術としては、例えば、以下のものが提案されている。
【０００６】
Ｆｅ−Ｎｉ系合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなるリードフレームの製造法において、製品板厚に冷間圧延した後、所定の幅にスリット加工し、次に歪取り焼鈍を施す製造工程において、張力を付加しないで歪取り焼鈍を行なうか、張力を５．０ｋｇ／ｍｍ２以下に抑えて歪取り焼鈍を行なうことにより、６５０℃において１０分間加熱した材料の元の長さに対する収縮率を０．０３％以下にするリードフレーム材料を製造する例がある。ここで、収縮率とは｛（元の長さ−加熱後の長さ）／元の長さ｝×１００で定義されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、銅又は銅合金からなるリードフレームの製造法において、材料製造工程における連続焼鈍炉に通板する際の炉内張力を通板前の材料の０．２％耐力の１．０〜８．５％以下とすることで材料加工工程における歪取り焼鈍温度または再結晶温度で加熱処理した後の、前記加熱処理の前後における収縮率が０．０１％以下のリードフレーム材料を製造する例がある。ここで、収縮率とは長手方向基準長さの加熱後における形状変化率と定義されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−１０９９６０号公報
【特許文献２】特開２００３−２８６５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
微細な加工を施す電気・電子部品用金属材料として、前記収縮率を小さくすることが注目され、前記従来例のような対策が採られてきた。しかしながら、特許文献１，２とも圧延平行方向の収縮率のみに注目しており、圧延直角方向の寸法変化率に関する記載はなされておらず、前記問題を解決するには不十分である。また、特許文献２は連続焼鈍炉の炉内張力を規定しているが、炉内温度に関しては、実施例の条件しか記載されておらず上記問題を解決するには不十分である。さらに特許文献２の実施例において用いられている銅合金はＣ１９４合金のみであり、他の銅合金一般に対して、当該実施例の条件が適用できるか否かは具体的には何ら示していない。
【０００９】
このような問題に鑑み、本発明はなされたもので、プレス打抜き加工後の歪取り焼鈍前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も同時に制御した電気・電子部品用銅合金材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、銅合金材の歪取り焼鈍前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も同時に制御するべく検討を行った結果、以下の事実を見出した。
【００１１】
プレス打ち抜き加工中あるいは加工後の歪取り焼鈍前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も同時に制御するべく種々実験研究を行ったところ、例えば搬送ピンとパイロットホールのクリアランスが片側５μｍ程度の場合、安定した自動搬送を行うためには、圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も最低でも−０．０２％から＋０．０２％の範囲内に、望ましくは−０．０１％から＋０．０１％にすることが必要であることが判明した。特に、リードフレームにおいて狭幅ピッチ化し、４方向へ突出したアウターリード部を±３μｍ程度の高精度なプレス打ち抜き加工をする場合には、特に圧延直角方向の寸法変化率が重要になっており、圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も最低でも−０．０２％から＋０．０２％の範囲内に、望ましくは−０．０１％から＋０．０１％に制御することが必要であることが判明した。
【００１２】
また本発明者らは、加熱処理前後の寸法変化の現象について、（１）圧延で導入された格子欠陥の消失（移動）と（２）母相中へのＮｉ２Ｓｉの析出・再固溶現象に着目した。すなわち、熱履歴によって圧延で導入された格子欠陥の消失（移動）による集合組織の変化に伴い母相に寸法変化が生じると推察され、圧延で導入された格子欠陥の配列に方向性があるため、寸法変化は圧延平行方向と圧延直角方向で異なる挙動を示す。その点について、種々検討の結果、特に圧延平行方向の寸法変化への寄与が大きいことが判明した。また、Ｎｉ２Ｓｉの優先成長析出および再固溶よって母相に寸法変化が生じると推察され、析出現象に優先成長方向があるため、寸法変化は圧延平行方向と圧延直角方向で異なる挙動を示し、種々検討の結果、優先成長析出および再固溶によって生じる寸法変化は特に圧延直角方向の寸法変化への寄与が大きいことを見出した。本発明は、これらの知見に基づきなすにいたったものである。
【００１３】
すなわち、本発明は、
（１）加工率４０％以下で仕上げ圧延され、前記仕上げ圧延後に連続焼鈍炉により５００℃以上８００℃以下の温度で１秒間以上１００秒間以下の条件で熱処理された材料が、４００℃以上６００℃以下の温度で３０秒間以上１０００秒間以下の条件で歪取り焼鈍処理されて形成される銅合金材であって、前記歪取り焼鈍処理の前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も−０．０２％から＋０．０２％の範囲内であることを特徴とする電気・電子部品用銅合金材、
（２）前記歪取り焼鈍処理が電気・電子部品の加工工程において行われることを特徴とする（１）に記載の電気・電子部品用銅合金材、
（３）前記電気・電子部品用銅合金材がリードフレーム材であることを特徴とする（１）または（２）に記載の電気・電子部品用銅合金材、
（４）前記銅合金材がＮｉを１．５質量％以上４．５質量％以下、Ｓｉを０．３５質量％以上１．０質量％以下を含有し、さらにＭｇを０．０５質量％以上０．１５質量％以下、Ｓｎを０．０５質量％以上０．５質量％以下、Ｚｎを０．０５質量％以上１質量％以下、Ａｇを０．０１質量％以上０．１質量％以下、Ｃｒを０．０５質量％以上０．４質量％以下の内から選ばれるいずれか１種または２種以上の元素を含有し、残部銅及び不可避不純物からなることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の電気・電子部品用銅合金材、
（５）銅合金材を加工率４０％以下で仕上げ圧延し、前記仕上げ圧延後に５００℃以上８００℃以下の温度で１秒間以上１００秒間以下の条件で連続焼鈍炉により熱処理した材料を、４００℃以上６００℃以下の温度で３０秒間以上１０００秒間以下の条件で歪取り焼鈍処理し、前記歪取り焼鈍処理の前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も−０．０２％から＋０．０２％の範囲内とすることを特徴とする電気・電子部品用銅合金材の製造方法、および、
（６）前記歪取り焼鈍処理を電気・電子部品の材料加工工程において行うことを特徴とする（５）に記載の電気・電子部品用銅合金材の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の銅合金材は、電気・電子部品の製造工程において、プレス打抜き加工中あるいは加工後の歪取り焼鈍前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も同時に、低減、制御した銅合金材料とすることができ、特に、リードフレームや携帯電話の小型化により、微細で精密なプレス打ち抜き加工が必要となるコネクタの材料として好適である。
また、本発明方法によれば、上記の優れた物性を有する電気・電子部品用銅合金材を工業的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の電気・電子部品用銅合金材は、材料製造工程において、加工率４０％以下で仕上げ圧延し、その後に５００℃以上８００℃以下の温度で１秒間以上１００秒間以下の条件で連続焼鈍炉により熱処理した電気・電子部品材を、材料加工工程でさらに加工して製造される。本発明において、材料製造工程とは、鋳塊から電気・電子部品材（板材、条材など）を製造するまでの工程をいい、仕上げ圧延の工程や連続焼鈍炉による熱処理を含むものである。
また、本発明において、材料加工工程とは、前記材料製造工程により製造された電気・電子部品材（板材、条材など）を加工して電気・電子部品を製造するまでの工程をいい、プレス加工などの工程を含むものである。
材料製造工程での仕上げ圧延の加工率が大きすぎると、表面割れの発生や格子欠陥の導入が過多になり過ぎるため、その後の工程（たとえば材料加工工程）における熱処理前後の圧延平行方向の寸法変化率が特に大きくなってしまい、圧延平行方向と圧延直角方向の寸法変化率を同時に適正な範囲に制御することが困難になってしまう。そのため、材料製造工程での仕上げ圧延の加工率は４０％以下であり、好ましくは１０％以上２０％以下である。
【００１６】
材料製造工程での連続焼鈍温度が低すぎると、圧延で導入された格子欠陥が残存してしまい、その後の工程（たとえば材料加工工程）における熱処理前後の圧延平行方向の寸法変化率が特に大きくなってしまい、圧延平行方向と圧延直角方向の寸法変化率を同時に適正な範囲に制御することが困難になってしまう。また、連続焼鈍温度が低すぎるとでは、格子欠陥を消失させるためには、多くの熱処理時間を要してしまい生産性を低下させてしまう。逆に前記連続焼鈍温度が高すぎると、その後の工程（たとえば材料加工工程）における熱処理前後において、析出現象が急速に進行するため、特に圧延直角方向の寸法変化率が大きくなってしまい、圧延平行方向と圧延直角方向の寸法変化率を同時に適正な範囲に制御することが困難になってしまう。また、連続焼鈍温度が高すぎると、材料の軟化が進行してしまい所望の機械的特性を得るのが難しくなってしまう。そのため、材料製造工程での連続焼鈍温度は、５００℃以上８００℃以下であり、好ましくは６００℃以上７５０℃以下である。
【００１７】
材料製造工程での連続焼鈍時間が長すぎると、概ね材料の軟化が進行してしまい所望の機械的特性を得ることができない事や、著しく生産性の低下を招く一因にもなってしまう。そのため、望ましくは材料製造工程での連続焼鈍時間は１００秒以下、好ましくは６０秒以下である。また、連続焼鈍時間が短すぎると安定な材料温度分布が得られず、安定な再固溶現象が起こらない事や圧延の歪を回復できない等の所望の機械的特性を得ることができないため、連続焼鈍時間は１秒以上であり、１０秒以上であることが好ましい。
【００１８】
上記の材料製造工程で製造された材料の肉厚は、特に限定されるものではないが、０．２５〜０．０５ｍｍが好ましい。また、本発明において材料とは、通常板材や条材と呼ばれているものを含む。
【００１９】
本発明においては、上記の材料製造工程で製造された材料を、４００℃以上６００℃以下の温度で３０秒間以上１０００秒間以下の歪取り焼鈍を含む材料加工工程により、加工品に加工するものである。この材料加工工程は電気・電子部品の加工工程であることが好ましい。また、材料加工工程にはプレス加工の工程が含まれることが好ましい。
材料加工工程での歪取り焼鈍温度が低すぎると、プレス加工の歪を十分に除去することができない。また、前記歪取り焼鈍温度が高すぎると、材料の軟化が進行してしまい所望の機械的特性を得られない。そのため、材料加工工程での歪取り焼鈍温度は、４００℃以上６００℃以下であり、好ましくは４５０℃以上５５０℃以下である。
【００２０】
材料加工工程での歪取り焼鈍時間が短すぎると、プレス加工の歪を十分に除去することができない。また、前記歪取り焼鈍時間が長すぎると、概ね材料の軟化が進行してしまい所望の機械的特性を得ることができない事や、著しく生産性の低下を招く一因になってしまう。そのため、材料加工工程での歪取り焼鈍時間は、３０秒以上１０００秒以下であり、好ましくは１８０秒以上６００秒以下である。
【００２１】
本発明の電気・電子部品用銅合金材は、歪取り焼鈍を行う熱処理前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も−０．０２％から＋０．０２％としたものである。圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も、好ましくは−０．０１％から＋０．０１％の範囲内とするものである。
【００２２】
次に、本発明の電気・電子部品用銅合金材の銅合金の好ましい組成について説明する。
その一例は、Ｎｉを１．５質量％以上４．５質量％以下、Ｓｉを０．３５質量％以上１．０質量％以下含有し、さらにＭｇを０．０５質量％以上０．１５質量％以下、Ｓｎを０．０５質量％以上０．５質量％以下、Ｚｎを０．０５質量％以上１質量％以下、Ａｇを０．０１質量％以上０．１質量％以下、Ｃｒを０．０５質量％以上０．４質量％以下の内から選ばれるいずれか１種または２種以上の元素を含有し、残部銅及び不可避不純物からなる合金である。
ＮｉおよびＳｉは、それぞれ銅合金中に固溶することで合金の強度を向上させる効果の他に適正な時効処理を行うことにより、Ｎｉ２Ｓｉ組成の析出物を形成し、合金の強度を著しく向上させるとともに電気伝導度も著しく向上させる。ただし、Ｎｉ含有量が１．５質量％未満またはＳｉ含有量が０．３５質量％未満の場合、所望とする機械的特性を得ることができない場合がある。また、Ｎｉの含有量が４．５質量％を超えるかまたはＳｉの含有量が１．０質量％を超える場合、導電率の著しい低下や、粗大なＮｉ−Ｓｉ粒子が母相中に生成してしまうために、圧延平行方向と圧延直角方向の寸法変化率を同時に適正な範囲に制御することが困難になってしまう場合がある。Ｎｉの含有量は２．０質量％以上４．０質量％以下であることがさらに好ましい。また、Ｓｉの含有量は０．４質量％以上０．９０質量％以下であることがさらに好ましい。更に、圧延平行方向と圧延直角方向の寸法変化率を同時に制御するためには、合金中のＮｉとＳｉの含有原子比率を化学量論組成のＮｉ２Ｓｉの原子比率に近づけることが望ましい。そのため、Ｓｉ含有量に対するＮｉ含有量の比（Ｎｉ含有量／Ｓｉ含有量）は２から８が望ましく、特に４が最も好ましい。
【００２３】
また、上記の成分に加え、Ｍｇを０．０５質量％以上０．１５質量％以下、Ｓｎを０．０５質量％以上０．５質量％以下、Ｚｎを０．０５質量％以上１質量％以下、Ａｇを０．０１質量％以上０．１質量％以下、Ｃｒを０．０５質量％以上０．４質量％以下の内から選ばれるいずれか１種または２種以上の元素が含有される。これらの金属を上記の量で含有させることにより強度増加に寄与することになる。さらに好ましくは、Ｓｎを０．１質量％以上０．１２５質量％以下、Ｚｎを０．１質量％以上０．５質量％以下の内から選ばれるいずれか１種または２種以上の元素を含有するものである。
【００２４】
なお、本発明における寸法変化率とは、圧延方向に平行な方向あるいは圧延方向に直角な方向における焼鈍前基準長さと、焼鈍後において長さが変化した前記基準長さを用い、（（焼鈍後基準長さ）−（焼鈍前基準長さ））÷（焼鈍前基準長さ）×１００をいう。
ここで、寸法変化率がプラスのものは膨張していることを示しており、マイナスのものは収縮していることを示している。
【００２５】
上述の点以外は、電気・電子部品用銅合金材の材料製造工程及び材料加工工程における通常の工程、処理をそのまま適用することができる。例えば、本発明において、仕上げ圧延前までに行われる熱間圧延の加工率は９０〜９９％であることが好ましい。また、仕上げ圧延前までに行われる冷間圧延の加工率は９０〜９９％であることが好ましい。
本発明の電気・電子部品は、リードフレーム、コネクタ、端子、リレー、スイッチ等どのようなものでも良いが、特に、リードフレーム、コネクタのように、微細で精密な加工が要求されるものが好ましい。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２７】
［実施例（本発明例）および比較例］
表１に示す各種化学組成を有する銅合金をリードフレーム用素材として採用した。前記素材は通常の方法で溶解し、冷却し、鋳塊を得た。鋳塊から熱間圧延した後焼鈍し、次いで冷間圧延‐焼鈍の繰り返し後、仕上げ圧延の加工率を表２に示すように３％、１０％、２０％、４０％または４５％として板厚０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍの種々の板厚の冷間圧延材を得た。
【００２８】
さらに、前記冷間圧延材を連続焼鈍炉の炉内張力を０．７ｋｇ／ｍｍ２に、炉内温度を４５０、５００、６００、７００、８００、または８５０℃として焼鈍時間を１０、６０、１００または１２０秒として熱処理し、表２に示すＮｏ．１〜４４の材料を得た。
【００２９】
次いで、前記材料に対して、リードフレーム加工工程のプレス打抜き加工中あるいは加工後の歪取り焼鈍を想定して、板幅５５ｍｍの材料について温度５００℃で１８０秒間のアルゴン雰囲気中の加熱処理を行って、加熱処理前に前記材料に印した圧延平行方向の基準長さ１００ｍｍおよび圧延直角方向の基準長さ５０ｍｍの加熱後における寸法変化を測定して、寸法変化率を算出した。その結果を表２に示す。Ｎｏ．１〜３２が本発明例であり、Ｎｏ．３３〜Ｎｏ．４４が比較例である。
【００３０】
【表１】
2008115465.tif 000002
【００３１】
【表２】
2008115465.tif 000003
【００３２】
表２から明らかなように、本発明例のＮｏ．１〜３２は熱処理前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も−０．０２％から＋０．０２％の範囲となり、例えば搬送ピンとパイロットホールのクリアランスが片側５μｍ程度の場合でも、安定した自動搬送ができるという優れた作用がある。
また、特に望ましい製造条件であるＮｏ．８、９、１１、１２、２０、２１、２３、２４は熱処理前後の圧延平行方向と圧延直角方向のいずれの寸法変化率も−０．０１％から＋０．０１％の範囲となり、特に優れている。
【００３３】
一方、仕上げ圧延の加工率が本発明範囲よりも大きい比較例のＮｏ．３３〜３６は、圧延平行方向の寸法変化率が大きくなってしまっている。また、連続焼鈍の炉内温度が本発明範囲よりも低いＮｏ．３７、３９は、圧延平行方向の寸法変化率が大きくなってしまっている。また、連続焼鈍の炉内温度が本発明範囲よりも高いＮｏ．３８、４０は、特に圧延直角方向の寸法変化率が大きくなってしまっている。また、連続焼鈍の焼鈍時間が本発明範囲よりも長いＮｏ．４１〜４４は、特に圧延直角方向の寸法変化率が大きくなってしまっている。