(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｎｉ：０．５〜３％、      Ｓｎ：０．１〜０．９％、
Ｓｉ：０．０８〜０．８％、      Ｚｎ：０．１〜３％、
Ｆｅ：０．００７〜０．２５％、      Ｐ：０．００１〜０．２％、
Ｍｇ：０．００１〜０．２％、      Ｃ：０．０００１〜０．００１％、
を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Ｃｕ合金。
【請求項２】
重量％で、
Ｎｉ：１．３〜２．７％、      Ｓｎ：０．２〜０．７９％、
Ｓｉ：０．２〜０．８％、      Ｚｎ：０．４〜２．０％、
Ｆｅ：０．０１〜０．１２％、      Ｐ：０．００２〜０．１０％、
Ｍｇ：０．００１〜０．１０％、      Ｃ：０．０００２〜０．０００８％、
を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Ｃｕ合金。
【請求項３】
重量％で、
Ｎｉ：０．５〜３％、      Ｓｎ：０．１〜０．９％、
Ｓｉ：０．０８〜０．８％、      Ｚｎ：０．１〜３％、
Ｆｅ：０．００７〜０．２５％、      Ｐ：０．００１〜０．２％、
Ｍｇ：０．００１〜０．２％、      Ｃ：０．０００１〜０．００１％、
を含有し、さらに、
ＣｒおよびＺｒのうちの１種または２種：０．００１〜０．３％を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Ｃｕ合金。
【請求項４】
重量％で、
Ｎｉ：１．３〜２．７％、      Ｓｎ：０．２〜０．７９％、
Ｓｉ：０．２〜０．８％、      Ｚｎ：０．４〜２．０％、
Ｆｅ：０．０１〜０．１２％、      Ｐ：０．００２〜０．１０％、
Ｍｇ：０．００１〜０．１０％、      Ｃ：０．０００２〜０．０００８％、
を含有し、さらに、
ＣｒおよびＺｒのうちの１種または２種：０．０１％を越え〜０．２％を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Ｃｕ合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電気電子部品の製造に適したＣｕ合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに熱間加工性および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Ｃｕ合金として、重量％で（以下％は重量％を示す）、
Ｎｉ：０．５〜３％、      Ｓｎ：０．１〜０．９％、
Ｓｉ：０．０８〜０．８％、      Ｚｎ：０．１〜３％、
Ｆｅ：０．００７〜０．２５％、      Ｐ：０．００１〜０．２％、
Ｍｇ：０．００１〜０．２％、
を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有するＣｕ合金があることはすでに知られているところである（特開平６−１４５８７７号公報参照、以下、このＣｕ合金を従来Ｃｕ合金という）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、電気電子部品の量産化とともに製造コストおよび加工コストの一層の低減が求められており、それと同時に従来よりも一層強度の優れたＣｕ合金が求められている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は、上記従来のＣｕ合金の有する導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ性、耐マイグレーション性、熱間加工性などの特性はそのまま維持しつつ、強度および打抜き加工性を従来よりも一層向上させるべく研究を行った結果、
従来のＮｉ：０．５〜３％、Ｓｎ：０．１〜０．９％、Ｓｉ：０．０８〜０．８％、Ｚｎ：０．１〜３％、Ｆｅ：０．００７〜０．２５％、Ｐ：０．００１〜０．２％、Ｍｇ：０．００１〜０．２％を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有するＣｕ合金に、さらに、Ｃ：０．０００１〜０．００１％（一層好ましくは、０．０００２〜０．０００８％）を添加すると、強度および打抜き加工性は一層向上し、さらに必要に応じて、ＣｒおよびＺｒのうちの１種または２種：０．００１〜０．３％（一層好ましくは０．０１％を越え〜０．２％）を添加すると、ＮｉおよびＳｉ化合物は微細化して合金の強度をさらに向上させるとともにＣをＣｕ合金中に一層含有させやすくするという知見を得たのである。
【０００５】
この発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、
（１）  Ｎｉ：０．５〜３％、  Ｓｎ：０．１〜０．９％、
Ｓｉ：０．０８〜０．８％、  Ｚｎ：０．１〜３％、
Ｆｅ：０．００７〜０．２５％、  Ｐ：０．００１〜０．２％、
Ｍｇ：０．００１〜０．２％、  Ｃ：０．０００１〜０．００１％、
を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Ｃｕ合金、
（２）  Ｎｉ：１．３〜２．７％、  Ｓｎ：０．２〜０．７９％、
Ｓｉ：０．２〜０．８％、  Ｚｎ：０．４〜２．０％、
Ｆｅ：０．０１〜０．１２％、  Ｐ：０．００２〜０．１０％、
Ｍｇ：０．００１〜０．１０％、  Ｃ：０．０００２〜０．０００８％、
を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Ｃｕ合金、
（３）  Ｎｉ：０．５〜３％、  Ｓｎ：０．１〜０．９％、
Ｓｉ：０．０８〜０．８％、  Ｚｎ：０．１〜３％、
Ｆｅ：０．００７〜０．２５％、  Ｐ：０．００１〜０．２％、
Ｍｇ：０．００１〜０．２％、  Ｃ：０．０００１〜０．００１％、
を含有し、さらに、
ＣｒおよびＺｒのうちの１種または２種：０．００１〜０．３％、
を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Ｃｕ合金、
（４）  Ｎｉ：１．３〜２．７％、  Ｓｎ：０．２〜０．７９％、
Ｓｉ：０．２〜０．８％、  Ｚｎ：０．４〜２．０％、
Ｆｅ：０．０１〜０．１２％、  Ｐ：０．００２〜０．１０％、
Ｍｇ：０．００１〜０．１０％、  Ｃ：０．０００２〜０．０００８％、
を含有し、さらに、
ＣｒおよびＺｒのうちの１種または２種：０．０１％を越え〜０．２％、
を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、良好な導電性、曲げ部の耐はんだ剥離性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性を有すると共に、さらに強度および打抜き加工性にも優れた電気電子部品用Ｃｕ合金、
に特徴を有するものである。
【０００６】
つぎに、この発明のＣｕ合金の成分組成を上述の如く限定した理由を説明する。
【０００７】
（ａ）  ＮｉおよびＳｉ
これらの成分は、共存した状態で化合物を形成し、もって導電性を大幅に低下させることなく強度およびばね性を向上させるとともに、軟化温度を高め、高温下での耐クリープ特性を向上させる作用があるが、その含有量がＮｉ：０．５％未満でも、またＳｉ：０．０８％未満でも化合物の形成が不十分で、上記作用に所望の効果が得られず、一方、Ｎｉの含有量が３％を越えても、またＳｉ含有量が０．８％を越えても熱間圧延性および導電性が低下するようになることから、その含有量をそれぞれＮｉ：０．５〜３％、Ｓｉ：０．０８〜０．８％と定めた。ＮｉおよびＳｉの一層好ましい範囲は、それぞれＮｉ：１．３〜２．７％、Ｓ：０．２〜０．８％である。
【０００８】
（ｂ）  Ｓｎ
Ｓｎ成分には、ばね性および曲げ加工性を一段と向上させる作用があるが、その含有量が０．１％未満では所望のばね性を確保することができず、一方、その含有量が０．９％を越えると耐マイグレーション特性および導電性に低下傾向が現われるようになることから、その含有量を０．１〜０．９％と定めた。
【０００９】
Ｓｎ含有量の一層好ましい範囲は０．２〜０．７９％である。
【００１０】
（ｃ）  Ｚｎ
Ｚｎ成分には、はんだ耐熱剥離性および耐マイグレーション特性を向上させる作用があるが、その含有量が０．１％未満では上記作用に所望の効果が得られず、一方、その含有量が３％を越えると、はんだ付け性が損なわれるようになることから、その含有量を０．１〜３％と定めた。Ｚｎ含有量の一層好ましい範囲は０．４〜２．０％である。
【００１１】
（ｄ）  Ｆｅ
Ｆｅ成分には、熱間圧延性を向上させる効果（表面割れや耳割れの発生を抑制する効果）およびＮｉとＳｉの化合物析出を微細化し、よってメッキ加熱密着性を向上させる効果等を通じて、コネクタの信頼性を高める作用があるが、その含有量が０．００７％未満では上記作用に所望の効果が得られず、一方、その含有量が０．２５％を越えると熱間圧延性効果が飽和し、むしろ低下傾向が現われるようになると共に、導電性にも悪影響を及ぼすようになることから、その含有量を０．００７〜０．２５％と定めた。
Ｆｅ含有量の一層好ましい範囲は０．０１〜０．１２％である。
【００１２】
（ｅ）  Ｐ
Ｐ成分には、曲げ加工によって起るばね性の低下を抑制し、よって成型加工して得たコネクタの挿抜特性を向上させる作用および耐マイグレーション特性を向上させる作用があるが、その含有量が０．００１％未満では所望の効果が得られず、一方、その含有量が０．２％を越えると、はんだ耐熱剥離性を著しく損なうようになることから、その含有量を０．００１〜０．２％と定めた。Ｐ含有量の一層好ましい範囲は０．００２〜０．１０％である。
【００１３】
（ｆ）  Ｍｇ
Ｍｇ成分には、鋳塊の大型化によって助長される凝固歪およびＳその他の不純物元素の偏析等による熱間圧延割れを抑制し、かつ打抜き加工性を高めて打抜き金型の摩耗を減少させる作用があるが、その含有量が０．００１％未満では所望の効果が得られず、一方、その含有量が０．２％を越えると、鋳塊にＭｇ酸化物などが巻き込まれ易くなり、かえって熱間圧延性（熱間加工性）が損なわれるようになるとともに、導電性も低下するようになることから、その含有量を０．００１〜０．２％と定めた。Ｍｇ含有量の一層好ましい範囲は０．００１〜０．１０％である。
【００１４】
（ｇ）  Ｃ
Ｃ成分には打抜き加工性を向上させる作用があり、さらにＮｉとＳｉの化合物を微細化させることにより合金の強度を向上させる作用があるが、その含有量が０．０００１％未満では所望の効果が得られず、一方、０．００１％を越えて含有すると熱間加工性に悪い影響を与えるので好ましくない。したがって、Ｃ含有量は０．０００１〜０．００１％に定めた。Ｃ含有量の一層好ましい範囲は０．０００２〜０．０００８％である。
【００１５】
（ｈ）  Ｃｒ，Ｚｒ
これら成分はＣとの親和力が強くＣｕ合金中にＣを含有させ易くするほか、ＮｉおよびＳｉの化合物を一層微細化して合金の強度を向上させる作用およびそれ自身の析出によって強度を一層向上させる作用を有するが、ＣｒおよびＺｒのうちの１種または２種の含有量が０．００１％未満含有されていても合金の強度向上効果が得られず、一方、０．３％を越えて含有するとＣｒおよび／またはＺｒの大きな析出物が生成し、そのためにめっき性が悪くなり、打抜き加工性も悪くなるとともにさらに熱間加工性が損われるようになるので好ましくない。
【００１６】
したがって、ＣｒおよびＺｒのうちの１種または２種の含有量は０．００１〜０．３％に定めた。ＣｒおよびＺｒのうちの１種または２種の一層好ましい範囲は０．０１％を越え０．２％以下である。
【００１７】
【実施例】
通常の低周波溝型溶解炉を用い、表１に示される成分組成を有する本発明Ｃｕ合金１〜１２、比較Ｃｕ合金１〜４および従来Ｃｕ合金の各溶湯を調製し、半連続鋳造法にて厚さ：１７０mm、幅：５２０mm、長さ：４８００mmの寸法を有する鋳塊を製造した。この鋳塊に７５０〜９５０℃の範囲内の所定の圧延開始温度にて熱間圧延を施し、厚さ：１１mmの熱延板を作製し、ついで水冷後、上記熱延板の上下両面を０．５mmづつ面削して厚さ：１０mmとした。この面削板を通常の条件にて冷間圧延と焼鈍とを交互に繰り返し行ない、最終的に２５０〜５５０℃の範囲内の所定温度に１時間保持の条件で焼鈍を施すことにより本発明Ｃｕ合金１〜１２、比較Ｃｕ合金１〜４および従来Ｃｕ合金からなる厚さ：０．２５mmのＣｕ合金板を作製した。
【００１８】
【表１】
0004042920.tif 000002
【００１９】
各種Ｃｕ合金の熱間加工性を評価する目的で、上記面削段階で熱延板全長にわたって目視にて５mm以上の側端部割れの数および最大側端部割れの長さを観察し、その結果を表２に示した。
【００２０】
上記側端部割れが観察された熱延板については、粗圧延後、割れ部をスリットして除き、それ以降は５mm以上の側端部割れのない熱延板と同様の工程で製造した。
【００２１】
このようにして得られた本発明Ｃｕ合金１〜１２、比較Ｃｕ合金１〜４および従来Ｃｕ合金からなるＣｕ合金板について、下記の引張試験、導電率測定試験および打抜き加工性試験を行った。
【００２２】
（１）  引張試験
上記各種Ｃｕ合金板の圧延方向に平行に採取したＪＩＳ５号試験片を用いて引張強さと伸びを測定し、それらの測定結果を表２に示した。
【００２３】
（２）  導電率測定試験
ＪＩＳＨ０５０５に定める測定方法で導電率を測定し、その測定結果を表２に示した。
【００２４】
（３）  打抜き加工性試験
金型として市販のＣｏ：１６％、ＷＣ：残りからなる組成を有するＷＣ基超硬合金製のものを用い、直径：５mmの円形チップを１００万個打抜き、打抜き加工開始から２０個の穴径と１００万個の打抜き加工終了直前の２０個の穴径をそれぞれ測定し、それぞれの２０個の平均値から変化量を求めて金型の摩耗量とし、表１の従来Ｃｕ合金からなるＣｕ合金板を打抜き加工して摩耗した金型の摩耗量を１とし、これに対する相対値として表わした値を表２に示した。
【００２５】
【表２】
0004042920.tif 000003
【００２６】
表１〜表２に示される結果から、本発明Ｃｕ合金１〜１２は、従来Ｃｕ合金と比較して引張り強さが優れ、さらに打抜き加工による金型摩耗量が小さいところから打抜き加工性に優れていることがわかる。
【００２７】
しかし、Ｃの含有量が０．００１％を越えて含有する比較Ｃｕ合金４は熱間加工性が悪くなり、さらにＣｒおよび／またはＺｒの添加によりＣｕ合金の引張り強さが一層向上するが、０．３％を越えて含有する比較Ｃｕ合金２，３および４は熱間加工性が悪くなるとともに打抜き加工性の改善も小さくなることがわかる。
【００２８】
なお、本発明Ｃｕ合金１〜１２について、初期状態のばね限界値、曲げ加工によるばね限界値の低下率、応力緩和率（耐熱クリープ特性）、曲げ部のはんだ剥離の有無、メッキふくれ発生の有無、最大漏洩電流（耐マイグレーション特性）等について測定したが、いずれも従来Ｃｕ合金と比べて差がないところから、この発明の範囲内でのＣおよびＣｒ，Ｚｒ添加による諸特性に対して悪影響を与えないことも確認した。一方、比較Ｃｕ合金２，３，４についてはメッキふくれが観察された。
【００２９】
【発明の効果】
この発明の電気電子部品用Ｃｕ合金は、従来のＣｕ合金のもつ優れた導電性、耐熱クリープ特性、耐マイグレーション特性、耐メッキふくれ性、曲げ部の耐はんだ剥離性および熱間加工性を維持し、さらに強度および打抜き加工性にも優れているもので、この発明のＣｕ合金を用いて板を製造する場合、溶体化処理−時効硬化処理等の製造工程を行なわずとも比較的高い強度が得られるとともに、打抜き加工性に優れているところから金型の補修および交換回数を減らすことができ、電気電子部品製造の高効率化および生産性向上にも大いに寄与し、産業上すぐれた効果をもたらすものである。