(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ：０．２〜０．４質量％、Ｐ：０．００５〜０．２質量％、Ｚｎ：０．０１〜１０質量％を含み、残部Ｃｕと不可避不純物からなり、さらに板表面における｛２００｝面からのＸ線回折強度をＩ{200}、｛３１１｝面からのＸ線回折強度をＩ{311}、｛２２０｝面からのＸ線回折強度をＩ{220}としたとき、下記式を満たすことを特徴とするプレス打抜き性が優れたリードフレーム、端子、コネクタ、スイッチ又はリレー用銅合金板。
［Ｉ{200}＋Ｉ{311}］／Ｉ{220}＜０．４
【請求項２】
Ｆｅ：０．２〜０．４質量％、Ｐ：０．００５〜０．２質量％、Ｓｎ：０．０１〜５質量％を含み、残部Ｃｕと不可避不純物からなり、さらに板表面における｛２００｝面からのＸ線回折強度をＩ{200}、｛３１１｝面からのＸ線回折強度をＩ{311}、｛２２０｝面からのＸ線回折強度をＩ{220}としたとき、下記式を満たすことを特徴とするプレス打抜き性が優れたリードフレーム、端子、コネクタ、スイッチ又はリレー用銅合金板。
［Ｉ{200}＋Ｉ{311}］／Ｉ{220}＜０．４
【請求項３】
Ｆｅ：０．２〜０．４質量％、Ｐ：０．００５〜０．２質量％、Ｚｎ：０．０１〜１０質量％、Ｓｎ：０．０１〜５質量％を含み、残部Ｃｕと不可避不純物からなり、さらに板表面における｛２００｝面からのＸ線回折強度をＩ{200}、｛３１１｝面からのＸ線回折強度をＩ{311}、｛２２０｝面からのＸ線回折強度をＩ{220}としたとき、下記式を満たすことを特徴とするプレス打抜き性が優れたリードフレーム、端子、コネクタ、スイッチ又はリレー用銅合金板。
［Ｉ{200}＋Ｉ{311}］／Ｉ{220}＜０．４
【請求項４】
Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ｃａ、Ｖ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｐｂの各元素０．０００１〜０．１質量％（ただし２種以上添加する場合は合計で０．１質量％以下）、Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ａｕの各元素０．００１〜１質量％のうちから選ばれた、１種又は２種以上の元素を合計で１質量％以下含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載されたプレス打抜き性が優れたリードフレーム、端子、コネクタ、スイッチ又はリレー用銅合金板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は銅合金板、特にリードフレーム、端子、コネクタ、スイッチ、リレーなどの電子部品に用いるに好適なプレス打ち抜き性が優れた銅合金板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種電子部品に、各種銅及び銅合金が用いられている。近年、電子部品の軽薄短小化の流れが急速に進展している。それに伴い、リードフレーム、端子、コネクタ、スイッチ、リレーなどに用いられる銅合金板は、高強度、高導電率はもちろんのこと、微細な形状にスタンピング加工されるため優れたプレス打抜き性が要求されることが多くなってきている。
なかでもＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金は、高強度、高耐熱性及び高導電率を兼備する合金としてこれらの用途に広く用いられている。しかし、これらの特性とプレス打抜き性との両立は難しいのが現状であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、プレス打抜き性向上の方法として、Ｐｂ、Ｃａなどの微量成分添加、あるいは破断の起点となる化合物を分散させるなど、化学成分に着目することが常套手段であった。しかしこのような方法は、微量成分の制御が困難であったり、他の特性を劣化させたり、コストアップにつながるなどの問題を有していた。
本発明は従来技術の上記問題点に鑑みてなされたもので、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金の優れた強度、導電率等を保持しながら、優れたプレス打抜き性を持つ銅合金板を得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決するためにＣｕ−Ｆｅ−Ｐ系合金板について鋭意研究した結果、結晶方位の集積度を制御することによりプレス打抜き性を向上できることを見い出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明に係るリードフレーム、端子、コネクタ、スイッチ又はリレー用銅合金板は、Ｆｅ：０．２〜０．４質量％、Ｐ：０．００５〜０．２質量％を含み、残部Ｃｕと不可避不純物からなり、さらに板表面における｛２００｝面からのＸ線回折強度をＩ{200}、｛３１１｝面からのＸ線回折強度をＩ{311}、｛２２０｝面からのＸ線回折強度をＩ{220}としたとき、下記式を満たすことを特徴とする。
［Ｉ{200}＋Ｉ{311}］／Ｉ{220}＜０．４
【０００５】
なお、上記の銅合金板は、Ｚｎ：０．０１〜１０質量％、Ｓｎ：０．０１〜５質量％のいずれか一方又は双方を含有することができる。さらに、上記の銅合金板は、Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ｃａ、Ｖ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｐｂの各元素０．０００１〜０．１質量％（２種以上添加する場合は合計で０．１質量％以下）、Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ａｕの各元素０．００１〜１質量％のうちから選ばれた、１種又は２種以上の元素を合計で１質量％以下含有することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る銅合金の成分及び結晶方位等の限定理由について説明する。
（Ｆｅ及びＰ）
これらの成分は、共存した状態でＦｅとＰの金属間化合物を形成することにより、導電率を大幅に低下させることなく強度を向上させる効果がある。Ｆｅが０．００５質量％未満又は／及びＰが０．００５質量％未満ではその効果がなく、Ｆｅが０．５質量％を超え又は／及びＰが０．２質量％を超えると熱間加工性が著しく低下する。従って、両成分はＦｅ：０．００５〜０．５質量％、Ｐ：０．００５〜０．２質量％とする。なお、Ｆｅ、Ｐは結晶方位指数（［Ｉ{200}＋Ｉ{311}］／Ｉ{220}）を下げ、プレス打ち抜き性を向上させる作用がある。
【０００７】
（Ｚｎ）
Ｚｎは、はんだ耐熱剥離性及び耐マイグレーション性を向上させる作用があるが、０．０１質量％未満ではその効果が十分ではない。１０質量％を超えると導電率が低下するだけでなく、はんだ付け性が低下するとともに、耐応力腐食割れ感受性が高くなり好ましくない。従って、Ｚｎは０．０１〜１０質量％とする。なお、Ｚｎは結晶方位指数を下げ、プレス打ち抜き性を向上させる作用をもつ。
（Ｓｎ）
Ｓｎは、固溶強化により強度を向上させる成分である。０．０１質量％未満ではその効果が十分ではなく、５質量％を超えるとその効果が飽和するとともに、熱間及び冷間加工性が劣化する。従って、Ｓｎは０．０１〜５質量％とする。なお、Ｓｎは結晶方位指数を下げ、プレス打ち抜き性を向上させる作用をもつ。
【０００８】
（副成分）
Ｂ、Ｃ、Ｓ、Ｃａ、Ｖ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｐｂの各元素はプレス打抜き性を一層向上させる役割を有する。これらの元素は、０．０００１質量％未満ではその効果がなく、０．１質量％を超えると熱間加工性が劣化する。また、Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ａｕの各元素はプレス打抜き性を向上させる役割を有し、加えてＦｅ−Ｐ化合物との共存により強度を一層向上させる。これらの元素は、０．００１質量％未満ではその効果がなく、１質量％を超えると熱間及び冷間加工性が劣化するとともに導電率も低下する。従って、上記Ｂ〜Ｐｂについては各元素０．０００１〜０．１質量％（２種以上添加する場合は合計で０．１質量％以下）、上記Ｂｅ〜Ａｕについては各元素０．００１〜１質量％とし、両方合計で１質量％以下とする。
【０００９】
（結晶方位）
ＦｅとＰを含有する銅合金板は、再結晶しその粒径が大きくなるに従って板表面への｛２００｝、｛３１１｝面の集積割合が増し、圧延すると｛２２０｝面の集積割合が増してくる。本発明に係る銅合金板は、例えば熱間圧延、冷間圧延、析出焼鈍、仕上げ冷間圧延及び歪み取り焼鈍という工程で製造されるが、この製造工程において、例えば析出焼鈍（焼鈍温度、時間）とその後の冷間圧延工程（加工率）を調整することで、この集積割合を制御することができる。具体的には焼鈍温度は４７５℃以下、析出焼鈍後の累計加工率は５５％以上が好ましい条件である。なお、この集積割合はその後の再結晶を伴わない歪み取り焼鈍によっては大きく変化しない。また、ＦｅとＰの含有量、さらにはそれ以外の元素の含有量も集積割合に影響する。
本発明では、これらの集積割合がプレス打抜き性と強い相関を持ち、板表面へのこれらの集積割合を制御することによりプレス打抜き性を向上できるとの知見をもとに、前記式に示すとおり、適正な結晶方位指数の範囲を求めたものである。なお、結晶方位指数の値は板の曲げ加工性にも関係し、この値が余り小さくなると板の曲げ加工性が悪下することから、この値は０．１以上が望ましい。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明の実施例について、比較例とともに以下に説明する。
表１に示す化学組成の銅合金を、クリプトル炉にて木炭被覆下で大気溶解し、ブックモールドに鋳造し、５０×８０×２００ｍｍの鋳塊を作製した。この鋳塊を９３０℃に加熱し熱間圧延後、直ちに水中急冷し厚さ１５ｍｍの熱延材とした。この熱延材の表面の酸化スケールを除去するため、表面をグラインダで切削した。これを冷間圧延した後、４２５℃で２時間の析出焼鈍を施し、さらに６０％の冷間加工率の仕上げ冷間圧延により板厚０．２５ｍｍに調整した。この材料に３５０℃で２０秒の歪み取り焼鈍を施した後、試験に供した。
【００１１】
【表１】
0004056175.tif 000002
【００１２】
また、上記工程以外に、種々の結晶方位集積割合の銅合金板を得るため、Ｎｏ．３の組成の合金については、析出焼鈍温度を４２５℃の他に４５０℃（Ｎｏ．3-2）、５００℃（Ｎｏ．3-5）の条件にて製作した。また析出焼鈍後の冷間加工率も６０％の他に３０％（Ｎｏ．3-6）、４０％（Ｎｏ．3-7）、５０％（Ｎｏ．3-3）及び７０％（Ｎｏ．3-4）の条件にて製作した。いずれの条件によっても、最終板厚は０．２５ｍｍに調整した。
【００１３】
これらの供試材について、引張強さ、耐力、導電率、ばり高さ及び結晶方位を下記要領にて調査した。その結果を表２及び表３に示す。また、耐応力腐食割れ性についても下記要領で評価した。
＜引張強さ、耐力＞
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に記載の方法に準じた。なお、耐力はオフセット法で永久伸び０．２％を採用した。試験片は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１の５号試験片を用いた。
＜導電率＞
ＪＩＳ  Ｈ  ０５０５に記載の方法に準じた。電気抵抗の測定はダブルブリッジを用いた。
＜ばり高さ＞
金型クリアランスを１０％とし、２５０ｓｐｍの打抜き速度で、長さ３０ｍｍ、幅０．５ｍｍのリードを打抜き、ばり高さをＳＥＭ観察にて測定した。
＜結晶方位＞
最終製品状態（０．２５ｍｍ厚さ）の銅合金板表面にＸ線を入射させ、各回折面からの強度を測定した。表面からの測定深さは入射角によって変化するが、最大で約２０〜３０μｍの深さまでの結晶方位データが得られる。その中から曲げ加工性と相関が強い｛２００｝、｛３１１｝及び｛２２０｝面の回折強度の割合を比較し、結晶方位指数を求めた。なお、Ｘ線照射の条件は、Ｘ線の種類：Ｃｕ  Ｋ−α１、管電圧：４０ｋＶ、管電流：２００ｍＡであり、試料を平面内で回転させながら測定した。
＜耐応力腐食割れ性＞
トンプソン氏の方法（D.H.Thompson:Materials Research & Standards 1(1961),108)に準じて試験を行った。試験片寸法を０．２５ｍｍｔ×１２．７ｍｍｗ×１５０ｍｍｌとし、図１（ａ）に示すようにループ状に結んだ後、１４質量％のアンモニア水飽和蒸気中に暴露した。結びを解いたときの試験片両端の距離を測定し、下記式にて応力緩和率を測定した。２０時間以内に応力緩和率が５０％以上になったものを耐応力腐食割れ性が劣ると評価した。
応力緩和率（％）＝［（ｌ１−ｌ２）／ｌ１×１００
ｌ１：アンモニア暴露前の試験片両端の距離
ｌ２：アンモニア暴露後の試験片両端の距離
【００１４】
【表２】
0004056175.tif 000003
【００１５】
【表３】
0004056175.tif 000004
【００１６】
表２に示すＮｏ．１〜１８はいずれの特性も良好である。このうち、Ｎｏ．１とＮｏ．２はＦｅとＰが低めであり、強度がやや低く、結晶方位指数が高めで、ばりがやや大きい。逆に、Ｎｏ．４と５はＦｅとＰが高めであるため、強度がやや高く、結晶方位指数が低めで、ばりが小さい。またＮｏ．3-2、3-3は結晶方位指数が高めであり、ばりがやや大きくなっている。
一方、表３に示す比較例のＮｏ．１９はＦｅとＰが低いため、強度が低く、結晶方位指数が高いため、ばりが大きい。比較例Ｎｏ．２０はＦｅとＰが高いため、熱間圧延で割れが発生した。比較例Ｎｏ．２１はＺｎが多いため、耐応力腐食割れ性が低く、導電率も低くなっている。比較例Ｎｏ．２２、Ｎｏ．２３はＳｎ又はＰｂ含有量が高く、熱間圧延で割れが発生した。Ｎｏ．２４はＦｅ含有量が高く、熱間圧延で微小割れが発生するとともに、導電率も低くなっている。Ｎｏ．3-5、3-6、3-7は結晶方位指数が高く、ばりが大きい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、優れた強度及び導電率等を保持しながら、優れたプレス打抜き性を持つリードフレーム、端子、コネクタ、スイッチ、リレーなどの電子部品用の銅合金板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  耐応力腐食割れ性試験の方法を説明する図である。
【図１】
0004056175.tif 000005