(57)【要約】【課題】本発明は、ＰＣカード、コンパクト・フラッシュメモリカード、ＳＤメモリカード、メモリースティック等のコンパクトで大きな容量で持ち運びの容易なカード状の情報記憶媒体に用いられるカードコネクタ用ガイドカバーについて放熱特性の優れ、かつ、安価なものを提供することである。【解決手段】導電率５％以上の銅合金において、プレス加工前の状態で４００℃で５時間焼鈍した後の平均結晶粒径が４μｍ以下、かつその結晶粒径の標準偏差が平均結晶粒径の１／３以下であり、かつその冷間圧延された銅合金条の引張強さと０．２％耐力との差異が４０ＭＰａ以下であることを特徴とした洋白で作製されたカードコネクタ用ガイドカバー。【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電率５％以上の銅合金を用いることを特徴とするカードコネクタ用ガイドカバー
【請求項２】
請求項１の銅合金が洋白であることを特徴とするカードコネクタ用ガイドカバー
【請求項３】
請求項２記載の洋白表面１０ｎｍの金属組成中のＺｎ濃度がバルクＺｎ濃度の１．２倍以上であることを特徴とするカードコネクタ用ガイドカバー
【請求項４】
請求項２もしくは請求項３記載の洋白がプレス加工前の状態で４００℃で５時間焼鈍した後の平均結晶粒径が４μｍ以下、かつその結晶粒径の標準偏差が平均結晶粒径の１／３以下であり、かつその冷間圧延された銅合金条の引張強さと０．２％耐力との差異が４０ＭＰａ以下であることを特徴とするカードコネクタ用ガイドカバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
大きな容量で持ち、しかもカード状でコンパクトなＰＣカード、コンパクト・フラッシュメモリカード、ＳＤメモリカード、メモリースティック等を電子機器や情報端末機器等に挿入されるように用いられるカードコネクタ用ガイドカバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＣカード、コンパクト・フラッシュメモリカード、ＳＤメモリカード、メモリースティック等のコンパクトで大きな容量で持ち運びの容易なカード状の情報記憶媒体が広く用いられている。カード状の情報記憶媒体は、カードコネクタによりパソコン等の電子機器に実装される。このカードコネクタのうち、金属製のガイドカバーが設けられているものがある。これは表面に帯電した電荷を放電するために導電体で、なおかつ基板のグランドと電気的接合する必要がある。このため、金属板をプレス加工で打ち抜きおよび曲げ加工を行い、ガイドカバーの形状にした後に、基板にはんだ付けで固定している。
また、これらのカードコネクタが用いられる電気製品のパソコン、ＰＤＡ、デジタルカメラ等ではそのＭＰＵが発生する熱により高温になるため、放熱特性が要求されるようになっている。現在は、ＭＰＵに導電性の高い銅合金のヒートシンクを設けたり、ファンで強制冷却をしたり、ヒートパイプで熱を伝達したりして放熱している。しかしながら、機器の小型化・高密度化もあいまって、充分な放熱を行うことが難しくなってきており、本来高熱になっては望ましくないキーボードや筐体が高温になることもある。このため、筐体の開口部となるカードカバー部の放熱機能はこれまでより重要になっている。
ところが、カードコネクタには、現在は安価で強度の高いステンレス鋼が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。ステンレス鋼は金属のなかでも導電率が低いため、熱伝導も悪く、放熱機能としては充分ではない。
さらにステンレス鋼でははんだ付け性が悪いため、電気接合のための基板へのはんだ付けが実施しにくい欠点がある。これを回避するために、はんだ付け部に部分的にＮｉや錫もしくは錫合金めっきを施す必要があった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０９６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これまで、カードコネクタのガイドカバーには素材値段が安価なステンレス鋼が用いられてきた。しかし、ステンレス鋼は導電率が低いため熱伝導性が低く、放熱性は低いものであった。特に、機器が小型化すると、外気と接触しているカードコネクタのガイドカバー部の放熱性は重要になり、より高い放熱特性を持つ素材が要求されて来た。
しかし、ステンレス鋼と同等の強度および加工性を有する銅合金は無いものと考えられていた。
さらにステンレス鋼では半田付け部の半田付け性を向上する必要があるため、部分的にめっきを施す必要があった。めっきの種類ではＳｎ−Ｐｂの半田めっきが多かったが、近年の鉛フリーの要求から、Ｐｂの入っていないＳｎ合金めっきや、場合によってはＮｉめっきが採用されるようになっている。ところが、Ｓｎ合金めっきの場合、ウィスカーと呼ばれるＳｎの針状結晶が成長することがあり、電子部品の構造材としては不適である場合が多く、半田付け性は劣るものの、Ｎｉめっきが採用される例が多くなってきた。
【０００５】
本発明は、ＰＣカード、コンパクト・フラッシュメモリカード、ＳＤメモリカード、メモリースティック等のコンパクトで大きな容量で持ち運びの容易なカード状の情報記憶媒体に用いられるカードコネクタ用ガイドカバーについて放熱特性の優れ、かつ、安価なものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、カードコネクタのガイドカバーの材料として最適な材料を鋭意研究した結果、以下の発明を見出した。
即ち、
（１）導電率５％以上の銅合金を用いることを特徴とするカードコネクタ用ガイドカバー
（２）上記（１）記載の銅合金が洋白であることを特徴とするカードコネクタ用ガイドカバー、
（３）上記（２）記載の洋白の表面から１０ｎｍまでの金属組成中のＺｎ濃度がバルクＺｎ濃度の１．２倍以上であることを特徴とするカードコネクタ用ガイドカバー、
（４）上記（２）又は（３）記載の洋白がプレス加工前の状態で４００℃で５時間焼鈍した後の平均結晶粒径が４μｍ以下、かつその結晶粒径の標準偏差が平均結晶粒径の１／３以下であり、かつその冷間圧延された銅合金条の引張強さと０．２％耐力との差異が４０ＭＰａ以下であることを特徴とするカードコネクタ用ガイドカバー、
である。
【発明の効果】
【０００７】
洋白をステンレス鋼の代替としてカードコネクタ用ガイドカバーとして用いることにより、プレス後のめっき工程を省略することができる。さらに、強度の高く、良好な曲げ加工性を有する洋白を用いることで、従来のステンレス鋼の設計に対して板厚や曲げ半径等形状を変更することなく、カードコネクタのガイドカバーを作成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
限定理由を以下に述べる。
（１）熱放散性について
従来は、金属条のみの価格から、ステンレス鋼を選択していた。銅合金をステンレス鋼の代替としてカードコネクタのガイドカバーとすることにより、熱伝導率が高くなり、放熱特性が向上するが、通常の銅合金ではステンレス鋼よりも高価であり、コストアップとなる。特にステンレス鋼に匹敵するような強度およびプレス加工性を有する銅合金はステンレス鋼に比較すると非常に高価であるため、放熱特性の向上の目的だけではなかなか採用できなかった。
【０００９】
それでも、放熱特性だけを考えれば、代表的なステンレス鋼が２〜３％ＩＡＣＳ程度であるため、本第１の発明である５％ＩＡＣＳ以上の銅合金を使用することで２倍以上の熱伝導が期待でき、カードコネクタのガイドカバーにおいて要求される特性を満足できるものとなるため、本発明において５％ＩＡＣＳ以上と規定した。
しかしながら、例えばＣ２６８０、Ｃ２６００といった黄銅等の導電率は２５％ＩＡＣＳ以上であり、１０倍以上の放熱性が期待できるが、強度がステンレスに比較して劣ることから、強度を持たせるためにリブ加工を施したり、板厚を厚くする必要がある。また、良好な半田付け性を持たせるためにはステンレス鋼と同様にめっき処理が必要である。
そこで、銅合金中、特に本第２の発明である洋白によって作製された本発明のカードコネクタのガイドカバーは、後述する本発明を実施することによって熱放散性と半田付け性に優れたカードコネクタのガイドカバーとである。
【００１０】
（２）半田付け性について
洋白は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ合金であり、よく知られているように、Ｚｎは酸化物生成の自由エネルギーが低いこと、融点が銅に比べて低く（４２０度）、しかも蒸気圧が高いことから、亜鉛を含有する洋白等の銅合金条では、この製造工程における再結晶焼鈍等の熱処理工程で容易に合金条表層の亜鉛成分が表面に拡散し酸化や蒸発等により非平衡な負偏析を生じる。すなわち、通常の工程で作成した場合、極表面にはＺｎおよびＯの存在量が多くなり、その下部では亜鉛濃度が少ない層（脱亜鉛層）が形成される。半田付け性の特性に関しては、表面のＺｎリッチな酸化膜の存在がＣｕやＮｉの酸化膜成長を抑止する効果をもち、めっき等の表面処理を行わなくても同等のはんだ付け性となることを見出した。
【００１１】
その効果は、本第３の発明である表面から１０ｎｍまでの金属成分中のＺｎ濃度がバルクのＺｎ濃度の１．２倍以上である場合に顕著であり、それを下回ると良好な半田付け性を示さない。表層Ｚｎ濃度をコントロールするには前述の脱亜鉛層を含めた表層の制御が必要である。例えば、焼鈍で生成した脱亜鉛層をその後の酸洗や研磨で取り除いたり、圧延加工で薄くしたりした後に再度焼鈍を行ったり、焼鈍時の雰囲気をコントロールしたりする。
ただし、よりはんだ付け性の良好な錫もしくは錫合金めっきに比較するとめっきを施さない洋白のはんだ付け性は劣るため、はんだ付け条件はＮｉめっきの場合と同等の条件（温度、フラックス等）である必要がある。それでも、めっき工程を省略することが可能となり、十分なコストダウンが図れる。
【００１２】
（３）強度について
洋白はＪＩＳにおける、Ｃ７５２１、Ｃ７５４１、Ｃ７７０１が対象であるが、強度の観点からはＣ７７０１が望ましい、価格の観点からはＣ７５２１が望ましい。
なお、一般に市販される洋白では、同一の曲げ加工が可能な材料強度（０．２％耐力および引張強さ）の上限は一般的に用いられるステンレス鋼であるＳＵＳ３０４には及ばない。これを解決するためには、材料を厚くしたり、リブ加工を施したりしてガイドカバーに加工後の強度を補うか、可能な範囲で質別を軟質にして材料の機械強度を犠牲にして曲げ加工を行う必要がある。
【００１３】
これに対し、本発明の洋白では、ステンレス鋼と同等程度に強度が高くなっても良好な曲げ加工性を有し、めっき処理を不要としたカードコネクタのガイドカバーを作成することができる。
本発明者らは、本第４の発明で、冷間加工後の洋白条の製品において、以下の再結晶挙動を示す洋白条が、引張強さ等の強度と曲げ加工性との高いレベルでの両立するものであるとの知見を得、その挙動を再結晶後の洋白条の平均結晶粒径とその標準偏差とを有効に特定した。具体的には、４００℃で５時間焼鈍した後の平均結晶粒径を４μｍ以下とし、かつその結晶粒径の標準偏差を平均結晶粒径の１／３以下とした。
【００１４】
一般に、焼鈍後の冷間圧延において加工度を上げていくと高強度となり、引張強さと０．２％耐力との差が減少し、それと共に延性が低下して、曲げ加工において割れが発生し易くなる。このような強度と曲げ加工を両立させるべく、４００℃で５時間焼鈍した後の平均結晶粒径を４μｍ以下とし、かつその結晶粒径の標準偏差を平均結晶粒径の１／３以下とし、引張強さと０．２％耐力との差を４０ＭＰａ以下であっても良好な曲げ加工性を有することがわかった。すなわち、曲げ加工において割れを抑制するには、引張強さと０．２％耐力との差を４０ＭＰａ以下であっても洋白条の延性の低下を少なくすることが必要であり、最終焼鈍条件とその前の冷間加工条件とを調整して、最終製品に好適な焼鈍特性を得る必要がある。
【００１５】
すなわち、上記のように、冷間圧延加工後の引張強さと０．２％耐力との差が小さくても延性の低下が少ないのは、４００℃で５時間焼鈍した後の結晶粒径が４μｍ以下である場合であり、この場合には、優れた曲げ加工性を実現することができる。このように、４００℃で５時間焼鈍した後の結晶粒径を４μｍ以下とした洋白は、焼鈍前においても結晶粒は微細であり、結晶粒径を微細化した場合には、加工硬化指数が大きくなる。すなわち、小さな歪みで大きな加工硬化が得られる。本発明の洋白条では、従来の洋白条よりも小さな加工度で同等の強度が得られるため、加工歪みの導入による延性の低下は従来の洋白条より小さく、同じ強度で比較すると、より大きな延性を維持することができる。一般に、延性が大きな材料ほど曲げ加工性は良好であり、本発明の洋白条においても同様の傾向が認められ、結晶粒を微細化することで、優れた曲げ加工性が得られる。
【００１６】
本発明の洋白は以下の製造条件を満たすものである。
最終再結晶焼鈍前の冷間圧延の加工度が４５％以上、最終冷間加工前の最終再結晶焼鈍後の結晶粒の平均粒径が３μｍ以下その粒径の標準偏差が２μｍ以下であり、最終冷間圧延が１０％以上である場合である。
【００１７】
以上から、熱放散性のよい銅合金を用いても、強度と曲げ加工性とを高いレベルで両立することができる銅合金条で製造されたカードコネクタのガイドカバーは、求められる要求特性に最適なものを提供することができる。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明する。
電気銅、銅―ニッケル母合金、金属亜鉛、およびマンガン銅を用いて低周波炉で大気溶解してＣ７７０１のインゴットを得た。
次いで、熱間圧延および冷間圧延を行い、洋白板中間材を得た。この洋白板中間材について、再結晶焼鈍と冷間圧延とを必要に応じて少なくとも１回行い、最終の再結晶焼鈍（以下、「最終再結晶焼鈍」と称する）を行って結晶粒径を調整した。つまり、最終再結晶焼鈍前の加工度、再結晶焼鈍条件、および最終加工度を調整して厚さ０．２ｍｍ、０．２５ｍｍの洋白条を作製した。
Ｚｎ濃度の測定は、グロー放電分光法を用いて表面分析を行い、バルク平均Ｚｎ濃度、最表面から１０ｎｍまでのＺｎ濃度を測定チャートから求めた。
【００１９】
（１）発明例１
Ｃ７７０１を最終再結晶焼鈍前の加工度を８０％、再結晶焼鈍後の平均結晶粒を１．６μｍ、結晶粒の標準偏差が０．６μｍになるよう条件を調整した。この際、焼鈍後表面を混酸（５〜３０ｖｏｌ％Ｈ２ＳＯ４＋１〜５ｖｏｌ％Ｈ２Ｏ２）で酸洗した後、砥粒を含むバフ研磨を用いて表層を除去した。これを最終加工度を２０％にして厚さ０．２ｍｍの洋白条を作製した。この材料の引張り強度は６９４Ｎ／ｍｍ２であり、０．２％耐力は６５９Ｎ／ｍｍ２であった。この０．２ｍｍの洋白条を４００℃×５時間焼鈍した後の平均結晶粒径は３μｍ、標準偏差は０．４μｍであり、請求項を満たすものとなっている。このようにして製造された洋白は、１／２Ｈ  ＳＵＳ３０４、板厚０．２ｍｍ材の引張り強度は７００Ｎ／ｍｍ２程度であるが、それと同等の強度であり、カードコネクタのガイドカバーとしても十分な強度を有する。また、はんだ付け性については、バルクＺｎ濃度が１８．３質量％に対して表層のＺｎ濃度が３１．８質量％であり、ＳＵＳ３０４、板厚０．２ｍｍ材に、はんだ付け部のみに部分Ｎｉめっきを０．５μｍ施した材料と同等のものが得られた。
なお、本発明の洋白で作製されたカードコネクタのガイドカバーは、従来品である１／２Ｈ  ＳＵＳ３０４、板厚０．２ｍｍ材で作製されたカードコネクタのガイドカバーよりも熱放散性がよく、要求品質を十分満足するものであった。
【００２０】
（２）発明例２
Ｃ７５２１を最終再結晶焼鈍前の加工度を８０％、再結晶焼鈍後の平均結晶粒を１．６μｍ、結晶粒の標準偏差が０．８μｍになるよう条件を調整した。この際、焼鈍後表面を混酸（５〜３０ｖｏｌ％Ｈ２ＳＯ４＋１〜５ｖｏｌ％Ｈ２Ｏ２）で酸洗した後、砥粒を含むバフ研磨を用いて表層を除去した。これを最終加工度を２０％にして厚さ０．２ｍｍの洋白条を作製した。この材料の引張り強度は６８１Ｎ／ｍｍ２であり、０．２％耐力は６６１Ｎ／ｍｍ２であった。この０．２ｍｍの洋白条を４００℃×５時間焼鈍した後の平均結晶粒径は３μｍ、標準偏差は０．５μｍであり、請求項を満たすものとなっている。このようにして製造された洋白は、１／２Ｈ  ＳＵＳ３０４、板厚０．２ｍｍ材と同等の強度であり、カードコネクタのガイドカバーとしても十分な強度を有する。また、はんだ付け性については、バルクＺｎ濃度が１８．２％に対して表層のＺｎ濃度が２２．４質量％であり、ＳＵＳ３０４、板厚０．２ｍｍ材に、はんだ付け部のみに部分Ｎｉめっきを０．５μｍ施した材料と同等のものが得られた。
【００２１】
（３）発明例３
最終再結晶焼鈍前の加工度を８０％、再結晶焼鈍後の平均結晶粒を１０μｍ、結晶粒の標準偏差が５μｍになるよう条件を調整したのち、焼鈍後表面を混酸（５〜３０ｖｏｌ％Ｈ２ＳＯ４＋１〜５ｖｏｌ％Ｈ２Ｏ２）で酸洗した後、砥粒を含むバフ研磨を用いて表層を除去した。最終加工度を２０％にして１／２Ｈ  Ｃ７７０１、板厚０．２５ｍｍを作製した。
この材料の引張り強度は５５０Ｎ／ｍｍ２であり、ステンレス鋼の１／２Ｈ  ＳＵＳ３０４、板厚０．２ｍｍ材を用いたガイドカバーと同等の強度を得るために、この材料では０．２５ｍｍ必要であった。はんだ付け性については、バルクＺｎ濃度が１８．１％に対して表層のＺｎ濃度が２３．０質量％であり、ＳＵＳ３０４、板厚０．２ｍｍ材に、はんだ付け部のみに部分Ｎｉめっきを０．５μｍ施した材料と同等のものが得られた。
なお、この洋白条を４００℃×５時間焼鈍した後の平均結晶粒径は８μｍ、標準偏差は４μｍであった。
【００２２】
（４）比較例４
ＳＵＳ３０４、板厚０．２ｍｍ材に部分めっきせずにカードコネクタのガイドカバーを作製した。その結果、はんだが全く付かず、基板に固定できなかった。
【００２３】
（５）比較例５
最終再結晶焼鈍前の加工度を８０％、再結晶焼鈍後の平均結晶粒を１０μｍ、結晶粒の標準偏差が５μｍになるよう条件を調整したのち、最終加工度を２０％にして１／２Ｈ  Ｃ７７０１、板厚０．２５ｍｍを作製した。この再結晶焼鈍後には硫酸５ｖｏｌ％の酸洗を行った。
強度としては５５１Ｎ／ｍｍ２と発明例と同等であり、ステンレス鋼の１／２Ｈ  ＳＵＳ３０４、板厚０．２ｍｍ材を用いたガイドカバーと同等の強度を得るために、この材料では０．２５ｍｍ必要であった。しかしながら、はんだ付け性については、バルクＺｎ濃度が１７．９質量％に対して表層のＺｎ濃度が１９．９質量％であり、ＳＵＳ３０４よりは優れる半田付け性であったが、Ｎｉめっきよりは劣っていた。
【００２４】
（６）比較例６（請求項４についての比較例）
Ｃ７７０１を最終再結晶焼鈍前の加工度を６０％、再結晶焼鈍後の平均結晶粒を１０μｍ、結晶粒の標準偏差が５μｍになるよう条件を調整したのち、最終加工度を４０％にして厚さ０．２ｍｍの洋白条を作製した。この材料の引張り強度は６９４Ｎ／ｍｍ２であり、０．２％耐力は６５９Ｎ／ｍｍ２であった。この０．２ｍｍの洋白条を４００℃×５時間焼鈍した後の平均結晶粒径は９μｍ、標準偏差は５μｍであり、請求項４を満たさないため、カードコネクタのガイドカバーに必要な強度は有するものの、曲げ加工性ができなかった。
【００２５】
（７）比較例７（請求項４についての比較例）
Ｃ７５２１を最終再結晶焼鈍前の加工度を６０％、再結晶焼鈍後の平均結晶粒を１２μｍ、結晶粒の標準偏差が６μｍになるよう条件を調整したのち、最終加工度を４０％にして厚さ０．２ｍｍの洋白条を作製した。この材料の引張り強度は６８１Ｎ／ｍｍ２であり、０．２％耐力は６６１Ｎ／ｍｍ２であった。この０．２ｍｍの洋白条を４００℃×５時間焼鈍した後の平均結晶粒径は１０μｍ、標準偏差は６μｍであり、請求項４を満たさないため、板厚０．２ｍｍのカードコネクタのガイドカバーに必要な強度は有するものの、曲げ加工性ができなかった。