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JP2000073130A - プレス打抜き性が優れた銅合金板 - Google Patents

プレス打抜き性が優れた銅合金板

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JP2000073130A
JP2000073130A JP10245058A JP24505898A JP2000073130A JP 2000073130 A JP2000073130 A JP 2000073130A JP 10245058 A JP10245058 A JP 10245058A JP 24505898 A JP24505898 A JP 24505898A JP 2000073130 A JP2000073130 A JP 2000073130A
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ray diffraction
copper alloy
diffraction intensity
plane
alloy sheet
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Tetsuzo Ogura
哲造 小倉
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Cu−Ni−Si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。 【構成】 Ni:0.4〜5wt%、Si:0.1〜1
wt%を含み、必要に応じてZn:0.01〜10wt
%、Sn:0.01〜5wt%のいずれか一方又は双方
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{20
0}、{311}面からのX線回折強度をI{311}、{2
20}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
銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}<0.5

Description

【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
−Ni−Si系合金は、高強度、高耐熱性、高い耐応力
緩和特性及び比較的高い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−Ni−Si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−Ni−Si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、本発明に係る銅合金板は、N
i:0.4〜5wt%、Si:0.1〜1wt%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}、{22
0}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}<0.5
【0005】なお、上記の銅合金板は、Zn:0.01
〜10wt%、Sn:0.01〜5wt%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、P、S、Ca、V、Ga、Ge、N
b、Mo、Hf、Ta、Bi、Pbの各元素0.000
1〜0.1wt%(2種以上添加する場合は合計で0.
1wt%以下)、Be、Mg、Al、Ti、Cr、M
n、Fe、Co、Zr、Ag、Cd、In、Sb、T
e、Auの各元素0.001〜1wt%のうちから選ば
れた、1種又は2種以上の元素を合計で1wt%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。 (Ni及びSi)これらの成分は、共存した状態でNi
とSi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。Niが0.4wt%未満又は/及びSiが0.1w
t%未満ではその効果がなく、Niが5wt%を超え又
は/及びSiが1wt%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Ni:0.4〜5wt%、
Si:0.1〜1wt%とする。なお、Ni、Si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、0.0
1wt%未満ではその効果が十分ではない。10wt%
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0.01〜10wt%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。0.01wt%未満ではその効果が十分ではな
く、5wt%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0.0
1〜5wt%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、P、S、Ca、V、G
a、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、0.0001wt%未満ではその効果が
なく、0.1wt%を超えると熱間加工性が劣化する。
また、Be、Mg、Al、Ti、Cr、Mn、Fe、C
o、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N
i−Si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、0.001wt%未満ではその効果が
なく、1wt%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0.0001〜0.1wt%(2種以上
添加する場合は合計で0.1wt%以下)、上記Be〜
Auについては各元素0.001〜1wt%とし、両方
合計で1wt%以下とする。
【0009】(結晶方位)NiとSi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、溶体化処
理、冷間圧延、析出焼鈍、必要に応じてさらに仕上げ冷
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、例えば溶体化処理(溶体化温度、
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
は溶体化処理温度は710℃以下、溶体化処理後の累計
加工率は50%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析出焼鈍あるいは歪み取り焼鈍によ
っては大きく変化しない。また、NiとSi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、この値が余り大
き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、700℃で20秒の
溶体化処理、50%の冷間圧延、480℃で2時間の析
出焼鈍を施した後、20%の仕上冷間圧延を施した。こ
のようにして板厚0.25mmに調整した材料を、45
0℃で20秒の歪み取り焼鈍を施した後、試験に供し
た。
【0011】
【表1】
【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、溶体化処理温度を700℃の他に750℃
(No.3-2)、800℃(No.3-5)の条件にて製作
した。また溶体化処理後の冷間加工率も50%の他に3
0%(No.3-3)、0%(No.3-6)の条件にて製作
した。さらに、析出焼鈍後の仕上冷間加工率も20%の
他に10%(No.3-4)、0%(No.3-7)の条件に
て製作した。析出焼鈍後に仕上冷間加工を施さない材料
(No.3-7)については、歪み取り焼鈍を省略した。
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。 <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、250s
pm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{2
00}、{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:CuK−α1、管電圧:40kV、
管電流:200mAであり、試料を平面内で自転させな
がら測定した。
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】表2に示す本発明例の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NiとSi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NiとSi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、3-4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
NiとSi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NiとSi
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、導電率が低く、耐応力腐食割れ
性が低い。比較例No.22、No.23はSn又はP
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22F 1/00 630 C22F 1/00 630Z 661 661A 683 683 684 684A 685 685Z 686 686Z H01L 23/50 H01L 23/50 V

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ni:0.4〜5wt%、Si:0.1
    〜1wt%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{31
    1}、{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
    が優れた銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}<0.5
  2. 【請求項2】 Ni:0.4〜5wt%、Si:0.1
    〜1wt%、Zn:0.01〜10wt%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}、{31
    1}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銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}<0.5
  3. 【請求項3】 Ni:0.4〜5wt%、Si:0.1
    〜1wt%、Sn:0.01〜5wt%を含み、残部C
    uと不可避不純物からなり、さらに板表面における{2
    00}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銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}<0.5
  4. 【請求項4】 Ni:0.4〜5wt%、Si:0.1
    〜1wt%、Zn:0.01〜10wt%、Sn:0.
    01〜5wt%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
    性が優れた銅合金板。 [I{200}+I{311}]/I{220}<0.5
  5. 【請求項5】 B、C、P、S、Ca、V、Ga、G
    e、Nb、Mo、Hf、Ta、Bi、Pbの各元素0.
    0001〜0.1wt%、Be、Mg、Al、Ti、C
    r、Mn、Fe、Co、Zr、Ag、Cd、In、S
    b、Te、Auの各元素0.001〜1wt%のうちか
    ら選ばれた、1種又は2種以上の元素を合計で1wt%
    以下含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか
    に記載されたプレス打抜き性が優れた銅合金板。
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