(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ：０．１〜１．８１ｗｔ％、Ｓｉ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ：０．０１〜５．０ｗｔ％、Ｓ：０．００５ｗｔ％以下を含有し、Ｓｅ：０．００３ｗｔ％以下、Ｔｅ：０．００３ｗｔ％以下、Ｓｂ：０．００３ｗｔ％以下、Ｂｉ：０．００３ｗｔ％以下の群より選択した元素の１種又は２種以上を合計で０．００５ｗｔ％以下含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなることを特徴とするスタンピング加工性に優れる電気・電子部品用銅合金。
【請求項２】
Ｎｉ：０．１〜１．８１ｗｔ％、Ｓｉ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ：０．０１〜５．０ｗｔ％、Ｓ：０．０００１〜０．００５ｗｔ％を含有し、Ｓｅ：０．００００３〜０．００３ｗｔ％、Ｔｅ：０．００００３〜０．００３ｗｔ％、Ｓｂ：０．００００３〜０．００３ｗｔ％、Ｂｉ：０．００００３〜０．００３ｗｔ％の群より選択した元素の１種又は２種以上を合計で０．００００３〜０．００５ｗｔ％含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなることを特徴とするスタンピング加工性に優れる電気・電子部品用銅合金。
【請求項３】
さらにＰｂ：０．０００１〜０．０５ｗｔ％、Ｃ：０．０００１〜０．０１ｗｔ％の群より選択した元素の１種又は２種を合計で０．０００１〜０．０５ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載されたスタンピング加工性に優れる電気・電子部品用銅合金。
【請求項４】
さらにＰ：０．０００１〜０．１ｗｔ％、Ａｌ：０．０００５〜０．３ｗｔ％の群から選択した１種又は２種を合計で０．０００１〜０．３ｗｔ％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スタンピング加工性に優れる電気・電子部品用銅合金。
【請求項５】
さらにＭｇ：０．００１〜１．５ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載されたスタンピング加工性に優れる電気・電子部品用銅合金。
【請求項６】
さらにＭｎ：０．００１〜０．５ｗｔ％、Ｆｅ：０．００１〜０．０３ｗｔ％未満、Ｃｏ：０．００１〜０．１ｗｔ％、Ａｇ：０．０００３〜０．１ｗｔ％、Ｃｒ：０．０００５〜０．０１ｗｔ％、Ｚｒ：０．０００５〜０．０１ｗｔ％、Ｔｉ：０．０００５〜０．０１ｗｔ％の群から選択した１種又は２種以上を合計で０．０００３〜０．７ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載されたスタンピング加工性に優れる電気・電子部品用銅合金。
【請求項７】
さらに酸素含有量３０ｐｐｍ以下、水素含有量１０ｐｐｍ以下含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載されたスタンピング加工性に優れる電気・電子部品用銅合金。
【請求項８】
さらにＳｎ：０．０１〜８．０ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載されたスタンピング加工性に優れる電気・電子部品用銅合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体リードフレーム、端子、コネクター、リレー、スイッチなどの電気・電子部品に用いるスタンピング加工性、めっき性、耐応力緩和率に優れる高力銅合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気・電子部品の小型化、軽量化、高集積化に伴って、実装体積を低減するためにリードフレームのリード間隔の縮小あるいはコネクタの極間ピッチの縮小、及び肉厚の低減が図られている。このため、これらの素材に対しては、従来よりの高強度、高導電率化の要求はもとより、耐マイグレーション性、耐ウィスカー性（Ｓｎめっきのウィスカー抑制）に対する要求がさらに厳しくなっている。このような厳しい要求に対応するために、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金として、例えば特開平８−３１９５２７号公報に規定されているような、Ｎｉ：０．４〜４．０ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ：１．０越〜２．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．０００１〜０．０１ｗｔ％、Ｍｇ：０．０００１〜０．００１ｗｔ％、及び必要に応じて、Ｍｎ：０．０１〜０．１ｗｔ％、Ａｌ：０．０００１〜０．０１ｗｔ％を含有する銅合金が提案されている。
【０００３】
リードフレームや端子は、銅合金素材から通常スタンピングにより製造される。スタンピングにおいては、打抜き回数の増大に伴って、金型が磨耗し、打抜き製品にバリ、だれなどが発生する。それらが許容限界を超えると製品の寸法精度、残留応力などが規格値を越えるため、操業を停止し、金型を研磨することが必要となる。このように、生産性及び歩留りの観点から、リードフレーム、端子に用いる銅合金には、前述の特性以外にも、金型を磨耗させないこと、及びスタンピング加工されたときに発生するバリ、だれなどが極力少ないことが強く要求されるようになってきた。上記銅合金においても、スタンピング加工に関しては十分とはいえず、一層の改善が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述のＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金の強度、導電率、耐応力緩和特性、めっき性などを良好に保ちつつ、スタンピング加工性（スタンピング金型の摩耗及び打抜き加工された銅合金におけるバリ、だれの低減）をさらに向上させるためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電気・電子部品用銅合金は、Ｎｉ：０．１〜１．８１ｗｔ％、Ｓｉ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ：０．０１〜５．０ｗｔ％、Ｓ：０．００５ｗｔ％以下を含有し、Ｓｅ：０．００３ｗｔ％以下、Ｔｅ：０．００３ｗｔ％以下、Ｓｂ：０．００３ｗｔ％以下、Ｂｉ：０．００３ｗｔ％以下の群より選択した元素の１種又は２種以上を０．００５ｗｔ％以下含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる。Ｓについては、０．０００１〜０．００５ｗｔ％の範囲内で、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｂｉ（以上をＡ群元素という）については、Ｓｅ：０．００００３〜０．００３ｗｔ％、Ｔｅ：０．００００３〜０．００３ｗｔ％、Ｓｂ：０．００００３〜０．００３ｗｔ％、Ｂｉ：０．００００３〜０．００３ｗｔ％の範囲内で、これらの１種又は２種以上を合計で０．００００３〜０．００５ｗｔ％含有するのが好ましい。
【０００６】
上記電気・電子部品用銅合金は、さらに、▲１▼Ｐｂ：０．０００１〜０．０５ｗｔ％、Ｃ：０．０００１〜０．０１ｗｔ％の群（Ｂ元素という）より選択した元素の１種又は２種を合計で０．０００１〜０．０５ｗｔ％、▲２▼Ｐ：０．０００１〜０．１ｗｔ％、Ａｌ：０．０００５〜０．３ｗｔ％の群（Ｃ群元素という）から選択した１種又は２種を合計で０．０００１〜０．３ｗｔ％、▲３▼Ｍｇ：０．００１〜１．５ｗｔ％、▲４▼Ｍｎ：０．００１〜０．５ｗｔ％、Ｆｅ：０．００１〜０．０３ｗｔ％未満、Ｃｏ：０．００１〜０．１ｗｔ％、Ａｇ：０．０００３〜０．１ｗｔ％、Ｃｒ：０．０００５〜０．０１ｗｔ％、Ｚｒ：０．０００５〜０．０１ｗｔ％、Ｔｉ：０．０００５〜０．０１ｗｔ％の群（Ｄ群元素という）から選択した１種又は２種以上を合計で０．０００３〜０．７ｗｔ％を、Ｂ〜Ｄ、Ｍｇをそれぞれ単独又はこれらを適宜組み合わせて含有することができる。
【０００７】
上記電気・電子部品用銅合金は、酸素含有量を３０ｐｐｍ以下、水素含有量を１０ｐｐｍ以下に規制することが望ましい。
また、上記電気・電子部品用銅合金は、さらにＳｎ：０．０１〜８．０ｗｔ％を含有することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る銅合金の成分の限定理由を説明する。
（Ｎｉ）
ＮｉはＳｉとともに添加することにより、Ｎｉ−Ｓｉ化合物を生成させ、強度、耐熱性及び耐応力緩和特性を向上させる効果を有する。０．１ｗｔ％未満ではこの効果が小さく、また４．０ｗｔ％を超えて含有すると、熱間加工性及び冷間加工性が劣化するので好ましくない。従って、Ｎｉの含有量は０．１〜４．０ｗｔ％が望ましい。
（Ｓｉ）
ＳｉはＮｉとともに添加することにより、Ｎｉ−Ｓｉ化合物を生成させ、強度、耐熱性及び耐応力緩和特性を向上させる効果を有する。０．０１ｗｔ％未満ではこの効果が小さく、また１．０ｗｔ％を超えて含有すると、熱間加工性及び冷間加工性が劣化するので好ましくない。従って、Ｓｉの含有量は０．０１〜１．０ｗｔ％とする。
【０００９】
（Ｚｎ）
耐マイグレーション性の向上、Ｓｎ及びＳｎ合金めっきのウィスカー発生の抑制、Ｓｎ及びＳｎ合金めっきの耐熱剥離性改善、耐マイグレーション性の改善、スタンピング金型の摩耗低減、酸化膜の密着性の向上、溶湯の脱酸効果、溶湯の脱水素などの効果を有する。０．０１ｗｔ％未満ではその効果がなく、５．０ｗｔ％を越えると導電率が低下し、はんだ濡れ性が悪化する。従って、その含有量を０．０１〜５．０ｗｔ％とする。
【００１０】
（Ｓ）
銅合金に添加されると、プレス金型の摩耗を小さくする作用を有し、スタンピング加工材のバリ、だれをも少なくするなど、スタンピング加工性を向上させる。Ｓ含有量が０．０００１ｗｔ％未満ではその効果が十分でない。Ｓ含有量が多いほどその効果は大きくなるが、０．００５ｗｔ％を越えて含有するとＡｇめっき性を劣化させる。すなわち、合金中において形成されるＭｇ−Ｓ化合物の量が増加し、Ａｇめっきを行った際に、合金表面に存在するＭｇ−Ｓ化合物を起点として、Ａｇが突起状に異常析出しやすくなる（以後Ａｇ突起という）。このＡｇ突起は、本合金をＡｇめっきを行うリードフレームとして用いた場合にボンディングワイアの接合やめっきの密着性に対する信頼性を低下させるため問題となる。従って、Ｓ含有量は０．０００１〜０．００５ｗｔ％とする。
【００１１】
（Ａ群元素：Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｂｉ）
これらの元素はごく微量でも銅合金に添加されると、潤滑作用によってプレス金型の摩耗を小さくする作用を有し、スタンピング加工材のバリ、だれをも少なくするなど、スタンピング加工性を向上させる。従って、プレス金型の寿命（再研磨までの打抜き回数）を向上させ、スタンピング加工されたリードフレーム、端子などの電気・電子部品の寸法精度、平面性などを向上させ、リード間隔の一層の微細化を可能とする。
【００１２】
前述の効果はＳｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｂｉの合計での含有量が多いほど大きくなるが、いずれかの含有量が０．００３ｗｔ％を越え、またはこれらの合計含有量が０．００５ｗｔ％を越えた場合には、その合金にＡｇめっき（無光沢、半光沢、光沢）を行うと、これらの元素同士の化合物、あるいはこれらの元素とＳ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｏなどとの単独又は複合化合物の存在する部分においてＡｇめっきの異常析出が発生し、光沢異常又は光沢むらとして観察される。さらには、鋳造時、鋳塊加熱時又は熱延時の鋳塊割れが発生しやすい。従って、これらの元素の含有量は、Ｓｅ：０．００３ｗｔ％以下、Ｔｅ：０．００３ｗｔ％以下、Ｓｂ：０．００３ｗｔ％以下、Ｂｉ：０．００３ｗｔ％以下の群より選択した元素の１種又は２種以上を０．００５ｗｔ％以下でなければならない。
これらの元素はごく微量でも上述の効果を有するが、Ｓｅ：０．００００３〜０．００３ｗｔ％、Ｔｅ：０．００００３〜０．００３ｗｔ％、Ｓｂ：０．００００３〜０．００３ｗｔ％、Ｂｉ：０．００００３〜０．００３ｗｔ％の群より選択した１種又は２種以上の合計含有量が０．００００３〜０．００５ｗｔ％であることが望ましい。
【００１３】
なお、合金板材表面に存在する上述の化合物粒子とＡｇめっきの光沢異常の発生条件との関係を調べたところ、前述の粒子のうち０．１μｍ以上のものが１０００個／ｍｍ2を越えるとＡｇめっきの光沢異常が発生しやすいことがわかった。従って、板表面に存在する化合物粒子は、０．１μｍ以上のものが１０００個／ｍｍ2以下であることが必要である。
【００１４】
（Ｂ群元素：Ｐｂ、Ｃ）
これらの元素は、いずれも本合金のスタンピング加工性を向上させる（スタンピング加工材のバリ、だれが少ない、スタンピング金型の摩耗を低減する）効果を有する。ＰｂとＣがともに０．０００１ｗｔ％未満のときは、前述の効果が十分でない。また、Ｐｂ：０．０５ｗｔ％越え又はＣ：０．０１ｗｔ％越えると、あるいはこれらの合計含有量が０．０５ｗｔ％を越えると、鋳造時又は鋳塊加熱時の鋳塊の割れが発生しやすく、また熱間加工性が低下する。従って、Ｐｂ：０．０００１〜０．０５ｗｔ％、Ｃ：０．０００１〜０．０１ｗｔ％の群より選択した元素の１種又は２種を合計で０．０００１〜０．０５ｗｔ％とする。
【００１５】
（Ｃ群元素：Ｐ、Ａｌ）
これらの元素は、いずれも本合金溶湯に添加すると脱酸効果を発揮し、溶解鋳造時のＭｇの酸化を防止し、鋳塊の内部品質及び表面品質を改善する効果を有する。Ｐ：０．０００１ｗｔ％未満、Ａｌ：０．０００５ｗｔ％未満のときは、前述の効果が十分でない。また、これらの元素のいずれかがＰ：０．１ｗｔ％越え、Ａｌ：０．３ｗｔ％越えると、あるいはこれらの１種又は２種の合計が０．３ｗｔ％を越えると、導電率が低下し、Ｓｎ及びＳｎ合金めっきの耐熱剥離性が低下する。従って、Ｐ：０．０００１〜０．１ｗｔ％、Ａｌ：０．０００５〜０．３ｗｔ％の群から選択した１種又は２種を合計で０．０００１〜０．３ｗｔ％とする。
【００１６】
（Ｍｇ）
銅合金に添加すると、導電率を大きく低下させることなく、強度を向上させることが可能である。さらに、耐マイグレーション性の向上、ばね限界値の向上、対応力緩和率の向上、スタンピング加工性の向上（スタンピング加工材のバリ、だれが少ない、スタンピング金型の摩耗低減）、溶湯の脱酸効果などを有する。また、溶湯中のＳをＭｇ−Ｓ化合物として固定し、熱間加工性を改善する。０．００１ｗｔ％未満ではその効果がなく、１．５ｗｔ％を越えると、溶湯の粘性上昇による鋳塊の健全性の低下及び熱延時の粒界割れが発生しやすくなる。また、加工硬化が大きくなり、冷延時の耳割れ、曲げ加工性の劣化などの問題も発生するため、その含有量を０．００１〜１．５ｗｔ％に制限する。
なお、ＭｇはＳと化合物を形成し、スタンピング加工性のみならず銀めっき性にも影響を与える。スタンピング加工性の面からはＭｇ及びＳは多い方が望ましいが、銅合金中に存在するＭｇ−Ｓ化合物が増加し、銀めっきを行った場合に板表面に存在するＭｇ−Ｓ化合物の部分でＡｇの局部的な析出が発生し、Ａｇ突起が形成される。この現象を防止するには銅合金母相に固溶するＭｇ量を増加させるとよく、合金のＭｇ含有量（ｗｔ％）を［Ｍｇ］、Ｓ含有量（ｗｔ％）を［Ｓ］としたとき、下記式を満足する割合で含有させることが望ましい。
０．２５［Ｍｇ］≧［Ｓ］
【００１７】
（Ｄ群元素：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ）
これらの元素はいずれも本合金の強度、対応力緩和特性、耐熱性を向上させる。これらの元素がいずれもＭｎ：０．００１ｗｔ％未満、Ｆｅ：０．００１ｗｔ％未満、Ｃｏ：０．００１ｗｔ％未満、Ａｇ：０．０００３ｗｔ％未満、Ｃｒ：０．０００５ｗｔ％未満、Ｚｒ：０．０００５ｗｔ％未満、Ｔｉ：０．０００５ｗｔ％未満、あるいはこれらの１種又は２種以上の合計が０．０００３ｗｔ％未満では、その効果が十分でない。また、これらの元素のいずれかが、Ｍｎ：０．５ｗｔ％越え、Ｆｅ：０．０３ｗｔ％以上、Ｃｏ：０．１ｗｔ％越え、Ａｇ：０．１ｗｔ％越え、Ｃｒ：０．０１ｗｔ％越え、Ｚｒ：０．０１ｗｔ％越え、Ｔｉ：０．０１ｗｔ％越えると、あるいはこれらの１種又は２種以上の合計が０．７ｗｔ％を越えると、材料の延性及び導電率が低下する。従って、Ｍｎ：０．００１〜０．５ｗｔ％、Ｆｅ：０．００１〜０．０３ｗｔ％未満，、Ｃｏ：０．００１〜０．１ｗｔ％、Ａｇ：０．０００３〜０．１ｗｔ％、Ｃｒ：０．０００５〜０．０１ｗｔ％、Ｚｒ：０．０００５〜０．０１ｗｔ％、Ｔｉ：０．０００５〜０．０１ｗｔ％の群から選択した１種又は２種以上を合計で０．０００３〜０．７ｗｔ％とする。
なお、本合金は必須元素としてＳｉを含み、Ｃ群元素からＰを添加した場合は、加工熱処理条件によってはＤ群元素の珪化物又は／及びりん化物が形成され、強度、耐熱性、対応力緩和特性、導電率の向上に対してさらに寄与する。
【００１８】
（酸素）
前記銅合金の酸素含有量が３０ｐｐｍを越えると、はんだ付け性の低下、めっき性の低下などを発生させ、はんだ、めっきの耐熱剥離性をも低下させる。また、合金中に酸化物が増加するため冷間加工中の延性低下によって、冷延材の割れ、曲げ加工性の低下などの現象が発生し、プレス打抜き性を低下させる。従って、その含有量を３０ｐｐｍ以下とする。本合金において、酸素含有量の望ましい範囲は２０ｐｐｍ以下、さらに望ましい範囲は１５ｐｐｍ以下である。
なお、本合金における酸素含有量は、その合金中に固溶している酸素及び銅又は／及び添加元素の酸化物として存在するものの総量とする。
【００１９】
（水素）
本合金の水素含有量が１０ｐｐｍを越えると、熱間加工性の劣化、Ａｇめっき、Ｎｉめっきなどを行った後の加熱によって膨れなどが起きやすくなり、目的とする電気・電子部品としての使用が難しくなる。従って、その含有量を１０ｐｐｍ以下とする。本合金において、水素含有量の望ましい範囲は５ｐｐｍ以下、さらに望ましい範囲は３ｐｐｍ以下である。
なお、本合金への酸素、水素の含有量は原材料の十分な乾燥や、溶解鋳造工程における雰囲気の制御によって、製品薄板中において［Ｈ］2［Ｏ］＝３〜１００の範囲に保つことができる（［Ｈ］：合金中に含有される水素量（ｐｐｍ）、［Ｏ］：合金中に含まれる酸素量（ｐｐｍ））。
【００２０】
（Ｓｎ）
Ｃｕ母相に固溶して、あるいはＭｇと化合物を形成してＭｇを含有する本合金の強度、ばね限界値をさらに向上させる。０．０１ｗｔ％未満ではその効果が小さく、８．０ｗｔ％を越えると熱間加工が難しくなり、導電率の低下も大きくなる。従って、Ｓｎの含有量は０．０１〜８．０ｗｔ％とする。
【００２１】
本発明に係る銅合金は、連続鋳造によって造塊した鋳塊を熱間圧延し、その後冷間圧延と熱処理を組合せて所定の厚さにする工程によって製造することが可能である。これ以外にも、熱間圧延を採用せず、横型連続鋳造で造塊した５〜３０ｍｍの厚さの鋳塊を熱処理と冷間圧延を行って所定の厚さとすることが可能である。
【００２２】
本発明に係る銅合金は熱間圧延性、冷間圧延性とも良好で、それぞれの工程で割れなどの問題を生じることはなく、特に熱延材のスカルピングなどのように工程中に切削加工を行う場合においても切削性が非常に優れるため、スカルパーの刃を磨耗させたり、表面に焼付きが発生することも少ない。また、本発明の銅合金は母相中にＮｉ−Ｓｉ化合物を析出させて強化されるため、溶体化処理及び時効処理が必要である。溶体化処理としては、熱延終了直後の熱延材の水冷による急冷、又は／及び冷延材の所定温度の連続加熱炉に通板後急冷する方式などで行うことができる。析出処理としては、溶体化処理によって固溶したＮｉとＳｉを十分に析出させるために、バッチ式の加熱炉を用いることが望ましいが、Ｎｉ及びＳｉの添加量が少ない場合や析出量が少なくても差し支えない場合には連続熱処理炉を用いてもよい。溶体化処理及び時効処理の条件はＮｉ及びＳｉの含有量、目的とする機械的性質、導電率、結晶粒径などを考慮して決定されるが、熱延材の溶体化処理のためには６００℃以上の温度から、連続熱処理炉を用いる場合にはその雰囲気温度を６５０℃以上とすることが望ましい。本発明の銅合金の時効処理条件は、加熱温度４００〜６００℃、保持時間５〜６００分を採用すればよい。
【００２３】
また、本発明の合金は時効処理上り又はその後冷延を加えて冷延上りとしても、あるいは冷延材にさらに延性回復、歪み改善、ばね限界値向上などを目的とする熱処理を行ってもよい。冷延上りの場合の加工率は、板厚の減少率で３〜８０％が適当である。
最終冷延後に熱処理を行う場合も、バッチ式、連続式どちらの方式で行ってもよい。バッチ式の加熱炉を用いる場合は、２００〜５００℃×５分〜５時間保持（材料到達温度×到達後保持時間）、連続焼鈍炉を用いる場合は３００〜８００℃×１０〜３００秒保持（材料到達温度×到達後保持時間）の条件で目的を達成することができる。冷延後、テンションレベリング、テンションアニーリングなどの工程を適用しても、又は冷延−焼鈍後、さらにテンションレベリング、テンションアニーリングなどの工程を適用して、歪みを矯正してもよい。
【００２４】
上記のように、冷延上り又は熱処理上りいずれの調質で用いる場合においても、その圧延方向に平行な薄板断面における板厚方向の結晶粒径が２０μｍ以下であればよい。なお、圧延加工率の増大に伴って圧延方向に平行な断面において、結晶粒は板厚方向に偏平となり、最終的には繊維状組織となるが、本発明においては、この板厚方向における結晶粒径が２０μｍ以下であればよい。
その結晶粒径が２０μｍを越えると、スタンピング加工したときのばりの発生が大きくなる。また、スタンピング後の曲げ加工時に曲げ部において、オレンジピールと呼ばれる肌荒れ及びそれに起因する割れが発生しやすくなる。さらには、強度低下をも招く。そのため、合金の結晶粒径は２０μｍ以下であることが望ましい。スタンピング加工時のばり、曲げ加工時の肌荒れ、曲げ部の割れ及び強度の点からは、結晶粒径は１５μｍ以下がより望ましく、１０μｍ以下であることがさらに望ましい。そして、結晶粒径が上記範囲であれば、本発明の銅合金はエッチング加工性も良好であり、エッチング加工用のリードフレーム素材としても用いることができる。
【００２５】
本合金の用途であるリードフレームは、Ｓｉチップの実装−パッケージング工程において２００〜３５０℃に加熱される。ワイヤボンディングの工程においては、加熱時の酸化を防止するために通常は窒素−水素混合ガスなどの非酸化性雰囲気で加熱されるが、加熱炉への大気の侵入を完全に防止することが難しいため、また不測の事態に伴うライン停止が発生した場合などには炉中に滞在する時間も長くなるため、侵入する大気によって酸化を受ける。リードフレームの表面に生成した酸化膜と母材との間の密着強度が低いと樹脂モールディング後、酸化膜が母材から剥離して生じる隙間から水分が侵入し、ＩＣの信頼性を著しく低下させる。このため、リードフレームに用いる場合には、酸化膜の密着性が重要な要求特性となる。
本合金の表面粗さが、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ越え、又は最大高さ（Ｒｍａｘ）が１．０μｍ越えになると酸化膜の密着性が低下する。この点から、表面粗さは、Ｒａ：０．２μｍ以下、かつＲｍａｘ：１．０μｍ以下であることが望ましい。そして、その表面粗さにおいてこの条件を満足するとき、めっき性、曲げ加工性などにおいても問題なく、リードフレーム、端子、コネクターなどの電気・電子部品用として好適である。
【００２６】
さらに、本発明合金においては、以上述べた元素以外に、Ｂ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｒ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｉｎ、希土類元素、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｐｔ、Ａｕなどから選ばれる１種又は２種以上の元素を各元素０．０００１ｗｔ％〜０．１ｗｔ％、総計０．０００１〜０．３ｗｔ％までなら導電率、スタンピング加工性、めっき性などを大きく低下させずに、耐熱性、対応力緩和特性及び耐食性を向上させるため、含有させてもよい。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明に係る電気・電子部品用銅合金の実施例を説明する。
（実施例１）
＜試料の作製＞
大気中で木炭被覆しながら表１〜表４に示すＮｏ．１〜２４の組成の合金をクリプトル炉により溶解し、ブックモールドに鋳造し、厚さ５０ｍｍ、幅９０ｍｍ、長さ２００ｍｍの鋳塊を作製した。また、溶湯への水素の侵入を防止する目的から、原料、フラックス、鋳型、治具などの乾燥、木炭の赤熱などの対策を行った（Ｎｏ．２３を除く）。
【００２８】
【表１】
0003797786.tif 000002
【００２９】
【表２】
0003797786.tif 000003
【００３０】
【表３】
0003797786.tif 000004
【００３１】
【表４】
0003797786.tif 000005
【００３２】
この鋳塊を９３０℃に１時間加熱後、厚さ１５ｍｍまで熱間圧延して、７５０℃以上で熱延を終了し、水冷した。なお、Ｍｇ含有量が１．５％を越えるＮｏ．１８合金、Ｓｎ含有量が８％を越えるＮｏ．１９合金及びＰの含有量の多いＮｏ．２１合金は、熱延割れのおそれがあるため、均質化のために７００℃で１時間加熱後、７５０〜８５０℃に昇温し、熱間圧延を行った。
Ｎｏ．１６、Ｎｏ．１９及びＮｏ．２１合金は熱延途中で割れが発生し、厚さ１５ｍｍの状態でその後の冷延が不可能と思われたため、以後の工程を適用しなかった。また、Ｎｏ．２３合金は熱延中端面部において軽い耳割れが発生したが、耳割れ部を除去してその後の工程を適用した。
【００３３】
熱延材は、表面の酸化スケールを機械的に除去し、０．３５７ｍｍｔまで冷間圧延した。ただし、Ｎｏ．１８は冷延途中で耳割れが激しくなったため圧延を中止し、以後の工程を適用しなかった。その後、溶体化のために６５０〜８５０℃に２０秒間加熱した後、水中急冷した。
さらに、表面の酸化膜を酸洗除去後、厚さ減少率３０％の冷間圧延を行って板厚０．２５ｍｍとし、４４０〜５００℃で２時間の熱処理を行った。熱処理後の材料は表面の酸化膜を酸洗により除去し、試験に供した。
以下、この実施例で行った合金元素等の分析方法及び合金特性の試験方法について説明する。
【００３４】
＜合金元素の含有量とガス量の分析＞
［合金元素］
薄板より試料を採取し、十分に脱脂を行って、ＪＩＳに規定されている方法（Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ａｓ）、ＩＣＰ−ＭＳ、ＧＤ−ＭＳ、原子吸光法などを用いて分析した。なお、各元素について２回分析を行い、その平均値を含有量とした。
［ガス］
薄板より試料を採取し、塩酸中で電解研磨して表面の酸化膜を十分除去してから、分析を行った。
このうち酸素は、ＪＩＳ−Ｈ１０６７に規定されている方法（不活性ガス融解赤外線吸収法）で測定した。本法では、酸化物も融解する温度まで加熱して測定するため、測定される酸素量は銅合金中に固溶している酸素と、銅及び／又は他の元素と酸化物を形成している酸素の和となる。各試料について３回測定し、それらの平均値を測定値として用いた。
水素は、ＪＩＳ−Ｚ２６１４に規定されている方法で測定した。各試料について３回測定し、それらの平均値を測定値として用いた。
【００３５】
＜試験方法＞
［機械的性質］
試験片の長手方向を圧延方向に平行にしたＪＩＳ５号試験片を加工し、引張り強さと伸びを測定した。試験片の数は各試料３個ずつとし、それらの測定値の平均値を測定結果とした。
［導電率］
ＪＩＳＨ０５０５に規定されている方法に基づき、測定には横川電機製ダブルブリッジ５７５２を用いた。試験片は各試料２個ずつとし、それらの測定値の平均値を測定結果とした。
［ばね限界値］
ＪＩＳＨ３１３０に基づき、モーメント式試験により室温における永久たわみ量を測定し、Ｋｂ0.1を算出した。試験片の長手方向は圧延方向に平行とした。試験片は各試料１０個ずつとし、それらの測定値の平均値を測定結果とした。
［応力緩和特性］
【００３６】
図１及び図２に示すように、幅１０ｍｍの試験片１を片持ち梁式にて、長さ（ｌ）８０ｍｍの位置に試験片の耐力の８０％の曲げ応力を付加し、応力を付加した状態で１６０℃で１０００時間保持した後応力を除去した。応力を負荷したときの負荷点での試験片のたわみ量（δ：１０ｍｍ）と応力を除去したときの変位量（ε1）を測定し、次式によって応力緩和率を測定した。各試料から試験片を１０個ずつ採取し、それらの測定値の平均値を測定結果として用いた。
応力緩和率（％）＝（ε1／δ）×１００
なお、曲げ応力（σ）は次式によって算出される。
σ＝（３×Ｅ×ｔ×δ）／（２×ｌ2）
ただし、
σ：曲げ応力＝試験片の耐力×０．８
Ｅ：試験片のヤング率（Ｎ／ｍｍ2）
ｔ：試験片の板厚＝０．２５ｍｍ
【００３７】
［結晶粒径］
結晶粒径は圧延方向に平行な板断面において板厚方向の結晶粒径をＪＩＳ−Ｈ０５０１に規定する切断法で測定する。各試料から試験片を５個ずつ採取し、各試験片について３視野ずつ光学顕微鏡写真を撮影した（倍率１００〜２００倍）。撮影写真に対して、切断法による測定を行い、１５個のデータの平均値を結晶粒径とした。
［Ｓｎ及びＳｎ合金めっきの耐熱剥離性］
本発明の合金においては、Ｓｎめっき及びＳｎ合金めっきのどちらを行っても同様な結果が得られるため、本実施例においてははんだめっきを行って耐熱剥離性を調査した。幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの試験片を各試料から１０個ずつ採取した。
はんだめっきとしては、アルカノールスルフォン酸第一錫１９３ｇ／ｌ、アルカノールスルフォン酸鉛３．５ｇ／ｌ、アルカンスルフォン酸１００ｇ／ｌ、添加剤３０ｃｃ／ｌからなる９０Ｓｎ／１０Ｐｂはんだめっき浴（４０℃）で電流密度３Ａ／ｄｍ2にてめっき厚さ１０μｍの９０Ｓｎ／１０Ｐｂはんだめっきを施した。その後、１５０℃オーブン中で１０００時間加熱し、２ｍｍＲで１８０°曲げた後平板に曲げ戻し、曲げ部においてはんだめっきの剥離の有無を目視で観察した。また、剥離を起こしていない試験片については、曲げ部の断面を研磨してめっき−母材の界面を光学顕微鏡で観察し、ミクロ的な剥離の有無まで確認した。
【００３８】
［Ａｇめっき性］
各試料より幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍの試験片を１０個ずつ採取し、各試験片に脱脂、酸洗後、シアン系Ａｇめっき浴を用いて厚さ１μｍの無光沢Ａｇめっきを行った。その後、Ａｇめっき表面の光沢の有無を目視調査し、光沢発生部が観察されなかった場合○、観察された場合×と評価し、その後さらに４００℃で１分間加熱して、ふくれの有無を調査し、膨れが観察されなかった場合○、観察された場合×と評価した。
また、その表面を観察し、突起の有無を調査した。５μｍ以上のものを突起として数え、１ｃｍ2あたり１個以下を合格○とした。
【００３９】
［Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ又はＢｉを含む化合物粒子］
各試料より１０ｍｍ×１０ｍｍの試験片を２個ずつ採取してその表面をＥＤＸで観察し（倍率：×１０００〜３０００）、表面に観察される粒子のＥＤＸスペクトルをとり、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ又はＢｉのうちの１種以上が含まれる粒子で、かつその直径が０．１μｍを越えるものの個数を求めた。各試験片について１ｍｍ×１ｍｍの面積を２回ずつ、従って各試料については１ｍｍ×１ｍｍの面積を４回測定して、その平均値を測定結果として用い、直径０．１μｍを越えるものの個数が１０００個／ｍｍ2以下のものを○と評価し、１０００個／ｍｍ2を越えるものを×と評価した。なお、観察には、日本電子製ＪＳＭ５８００ＬＶ走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ／ＥＤＸ）を用い、加速電圧は１５ｋＶである。
【００４０】
＜結果＞
各試料の調査結果を表５及び表６に示す。
【００４１】
【表５】
0003797786.tif 000006
【００４２】
【表６】
0003797786.tif 000007
【００４３】
明細書中に開示した適切な組成を有するＮｏ．１〜Ｎｏ．１４は、リードフレーム、端子コネクターなどの電機電子部品に要求される強度、導電率、ばね特性などに優れるだけでなく、めっき性、耐応力緩和特性などにおいても優れた特性を発揮することがわかる。
これに対して、Ｎｏ．１５は、Ｎｉの含有量が不足するため、強度が低く、Ａｇめっきした表面に突起が発生した。そして、Ｎｉ及びＳｉの含有量が過剰なＮｏ．１６は、熱延中に割れが発生し、それ以上冷延を継続することが実質的に不可能であった。
Ｚｎ含有量が本発明の下限値を下回るＮｏ．１７は、はんだめっきが５００時間で剥離し、Ｍｇ含有量が本発明の上限値を越えるＮｏ．１８は、冷延中激しい耳割れが発生して、それ以降の冷延が行えなかった。
Ｓｎ含有量が本発明の上限値を越えるＮｏ．１９は熱延温度及び加熱時間を変化させても、熱延時の割れを防止することが難しく、熱延方式による製造は困難なため、試験を行わなかった。
【００４４】
Ｄ群（Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ）の元素の含有量が本発明の上限値を越えるＮｏ．２０はＮｏ．４と比べて伸びが十分でなく、曲げ加工を行うと割れが発生しやすい。また、導電率も低めである。
Ｃ群（Ｐ、Ａｌ）の元素の含有量が本発明の上限値を越えるＮｏ．２１は熱延割れが発生し、それ以後の工程を進めることが不可能であった。
Ａ群（Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｂｉ）の元素の含有量が本発明の上限値を越えるＮｏ．２２はこれらの元素を含む化合物が大量に発生し、無光沢Ａｇめっきを行っても光沢むら（前記化合物の覆い部分でめっきに光沢が出る)が発生し、リードフレーム、端子への適用が難しい。
水素の含有量が本発明の上限値を越えるＮｏ．２３は熱延時に耳割れが発生し、熱延性が低下し、またＡｇめっき後の加熱試験でふくれが発生し、Ａｇめっきを行う用途に適用することが難しい。
酸素の含有量が本発明の上限値を越えるＮｏ．２４は製造工程上は特に問題が生じなかったが、伸びが低いため曲げ加工性が悪い。また、Ａｇめっき後の加熱試験でふくれが発生し、Ａｇめっきを行う用途に適用することがやはり難しい。
【００４５】
（実施例２）
＜試料の製作＞
表７に示す５種類の組成の合金について、大気中で木炭被覆しながらコアレス炉により溶解し、半連続鋳造によって、厚さ１５０ｍｍ、幅６００ｍｍ、長さ５０００ｍｍの鋳塊を作製した。溶解鋳造においては溶解炉及び樋のカバーを十分に行い、溶湯の酸化及び水素ガス吸収を防止した。
【００４６】
【表７】
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【００４７】
この鋳塊を９３０℃に１時間加熱後、厚さ１５ｍｍまで熱間圧延して、７００℃から水冷した。熱延材は、表面の酸化スケールをスカルパーで除去し、冷間圧延を行って０．３５７ｍｍｔのコイルを作製した。これらのコイルを８５０℃の連続焼鈍炉に通板して、溶体化処理を行った。組成ごとに予め求めておいた適正な速度で通板した。溶体化処理したコイルを酸洗後、厚さ減少率３０％の冷間圧延を行って板厚０．２５ｍｍとし、４４０〜５００℃で２時間の熱処理を行った。熱処理後の材料は表面の酸化膜を酸洗により除去し、試験に供した。
各試料のコイルについて、実施例１の要領で、引張り強さ、伸び、導電率及び結晶粒径を測定した後、以下の要領でスタンピング加工を行い、打抜き加工性を調査した。なお、コイルの全長及び幅方向において、成分、組織、機械的性質及び導電率を調査したところ、それらのばらつきはほとんどないことが確認された。
【００４８】
［打抜き加工性］
各試料の元コイルを、幅３０ｍｍにスリットして幅狭コイルとした。元コイルの幅方向の中央部付近からスリットした試料を用いて、幅０．５ｍｍ、長さ２０ｍｍのリードをプレス（ブルーダラー製）によって連続打抜き加工し、打抜かれたリード部のバリが０．０１ｍｍとなり、金型の再研磨が必要となるストローク数を測定した。ストローク数が３００万回を越えるものを○、３００万回に達しないものを×で評価した。なお、ブレス金型は超鋼製、そのクリアランスは片側０．０２５ｍｍ（リード幅の５％）、プレス打抜き条件は、打抜き速度約５００ショット／分である。
【００４９】
＜結果＞
各試料の調査結果を表８に示す。
【００５０】
【表８】
0003797786.tif 000009
【００５１】
明細書中に開示した適切な組成を有するＮｏ．２５〜Ｎｏ．２８は、優れた打抜き加工性を有することがわかる。
これに対して、Ｎｏ．２９は、Ｍｇ及びＡ群（Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｂｉ）の元素の含有量が本発明の下限値を下回るため打抜き加工性が劣る。
【００５２】
（実施例３）
＜試料の製作＞
実施例２のＮｏ．２７合金について、０．３５７ｍｍの冷延材コイルを連続焼鈍する際その通板速度を変化させ、結晶粒径の異なるものを作製した。それらを０．２５ｍｍｔに冷延し、４４０〜５００℃に加熱して時効処理を行った。
【００５３】
＜試験方法＞
以下に示す方法でスタンピング時のバリ高さに及ぼす結晶粒径の影響及び曲げ加工時の肌荒れに及ぼす結晶粒径の影響を調査した。
［スタンピングバリ高さ］
実施例２において用いたプレスを用いて、リードを打抜き加工し、各結晶粒径の試料に対して１００００ショット打抜いた時点のリード部（リード長手方向は圧延方向に直角）のバリ高さを走査電子顕微鏡で観察した。観察数は１試料について２０個とし、その平均値を各試料のバリ高さとした。
［曲げ部外観］
ＣＥＳＭ０００２金属材料曲げ試験方法に規定されているＢ型曲げ治具で幅１０ｍｍ、長さ３５ｍｍの試験片をはさみ、島津製作所製万能試験機ＲＨ−３０を使い、１Ｔｏｎの荷重で曲げ半径０．２５ｍｍの曲げ加工を行った。なお、曲げ線は圧延方向に直角となるように、各試料について５個ずつの試料を用いて試験を行った。その後、曲げ部の外側をオリンパス光学製ＳＺＨ型光学式実体顕微鏡を用い、倍率４０倍で観察して、結晶粒径の数倍程度で現れる肌荒れ発生の有無を調査した。
【００５４】
＜試験結果＞
結果を表９に示す。
【００５５】
【表９】
0003797786.tif 000010
【００５６】
結晶粒径が２０μｍ以下であるＮｏ．２７−１〜Ｎｏ．２７−４においては、スタンピングバリの発生量が小さく、曲げ試験後の肌荒れの発生もなく、良好なスタンピング性及び曲げ加工性を有する。一方、結晶粒径が２０μｍを越えるＮｏ．２７−５及びＮｏ．２７−６においては、スタンピングバリの発生量が急に大きくなり、曲げ試験後の肌荒れが発生するようになる。
【００５７】
（実施例４）
＜試料の製作＞
実施例２において用いたＮｏ．２７試料を用いた。コイル外周より１００ｍの位置より２５ｍｍ×５０ｍｍの試験片を切り出し、粗さの異なるば布で研磨することによって表面粗さを変化させた。粗さ調整を行った試料はアセトンに浸漬して超音波洗浄後、さらに電解脱脂を行い、加熱試料とした。各試料について試験片の個数は５個ずつとした。
なお、加熱前に試験片表面をＸ線光電子分析装置（ＶＧ製ＥＳＣＡＬＡＢ−２１０Ｄ）て測定し（Ｍｇ、Ｋα、１５ｋＶ、２０ｍＡ）、初期酸化状態を調査した。酸素ピーク強度と銅ピーク強度の比（Ｏ１ｓ）／（Ｃｕ２ｐ）は各試験片とも０．４で、初期酸化状態は一定であった。
【００５８】
＜試験方法＞
以下に示す方法で酸化膜密着性に及ぼす表面粗さの影響を調査した。
［表面粗さ］
アセトンで超音波洗浄した各試験片について圧延方向に平行に、長さ５ｍｍにわたりプローブを走査して粗さを測定した。各試料の５個の試験片はほぼ同一の表面粗さを示した。各試料の表面粗さとしては５個のデータの平均値を用いた。表面粗さの測定は触針式表面粗さ測定器（Ｔａｙｌｏｒ  Ｈｏｂｓｏｎ製）を用いた。なお、表面粗さの定義はＪＩＳ−Ｂ０６０１（表面粗さの定義と表示）による。
【００５９】
［酸化膜の密着性］
３００℃に保持したホットプレート（ＳＥＦＩ社製ホットプレートＨＨＰ−４０１）の上に各表面粗さの試験片を置いて３０分間加熱した。所定時間経過後、室温に冷却し、市販のアセテート粘着テープ（スリーエムＮｏ．８１０）を張付け、直ちに引き剥がしてテープ粘着面への酸化膜の付着の有無を目視で調査した。粘着面への酸化膜の付着がないものを○、粘着面に少しでも酸化膜が付着しているものを×と評価した。なお、ホットプレートによる加熱及び引き剥がし試験は、２５℃、相対湿度６０％の室内で実施した。
【００６０】
＜試験結果＞
結果を表１０に示す。
【００６１】
【表１０】
0003797786.tif 000011
【００６２】
表面粗さがＲａ：０．２μｍ以下、Ｒｍａｘ：１．０μｍ以下であるＮｏ．２７−７及びＮｏ．２７−８においては、酸化膜が剥離しないが、表面粗さが上記範囲を越えるＮｏ．２７−９及びＮｏ．２７−１０においては、酸化膜が剥離する。
【００６３】
【発明の効果】
本発明に係る銅合金は、電気・電子部品として要求される強度、導電率、はんだの耐熱剥離性などの特性を満足するとともに、スタンピング加工性（スタンピング金型の磨耗が小さく、発生するバリ、だれが小さい）、めっき性にも優れる。従って、本発明は電気・電子部品の生産性及び信頼性向上に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  応力緩和特性を評価する方法を説明するための斜視図である。
【図２】  その側面図である。
【符号の説明】
１  試験片
【図１】
0003797786.tif 000012
【図２】
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