电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用铜合金的制造方法、电子电气设备用导电元件以及端子技术

本发明专利技术提供一种电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用铜合金的制造方法、电子电气设备用导电元件以及端子，在所述铜合金中，以质量%计，含有超过2.0%且36.5%以下的Zn、0.1%以上且0.9%以下的Sn、0.05%以上且不到1.0%的Ni、0.001%以上且不到0.10%的Fe以及0.005%以上且0.10%以下的P，剩余部分包括Cu及不可避免杂质，并且，作为这些元素的含量的相互比率，以原子比计，满足0.002≤Fe/Ni＜1.5、3＜（Ni+Fe）/P＜15、0.3＜Sn/（Ni+Fe）＜5，并且含有Cu、Zn及Sn的α相的晶粒的平均粒径为0.1～50μm，且包括含有Fe和/或Ni以及P的析出物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用铜合金的制造方法、电子电气设备用导电元件以及端子
本专利技术涉及一种用作半导体装置的连接器或其他端子、或者电磁继电器的可动导电片或引线框架等电子电气设备用的导电元件的铜合金。本专利技术尤其涉及一种在黄铜(Cu-Zn合金)中添加Sn而成的Cu-Zn-Sn系电子电气设备用铜合金、使用该电子电气设备用铜合金的电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用铜合金的制造方法、电子电气设备用导电元件以及端子。本申请主张基于2012年I月6日于日本申请的日本专利申请2012-001177号及2012年9月14日于日本申请的日本专利申请2012-203517号的优先权，并将其内容援用于本说明书中。
技术介绍
作为半导体装置的连接器等端子或者电磁继电器的可动导电片等电子电气用的导电元件，使用铜或铜合金，其中，从强度、加工性、成本平衡等的观点考虑，一直以来广泛使用黄铜(Cu-Zn合金)。并且，当为连接器等端子时，主要为了提高与相对侧的导电部件的接触可靠性，大多在包括Cu-Zn合金的基材(原板)的表面实施镀锡(Sn)来使用。在如上述以Cu-Zn合金为基材在其表面实施镀Sn的连接器等导电元件中，为了提高镀Sn材的再利用性的同时提高强度，有时对作为基材的Cu-Zn合金本身也使用添加作为合金成分的Sn的Cu-Zn-Sn系合金。作为半导体的连接 器等电子电气设备用导电元件的制造工艺，一般情况下，通常通过轧制加工将原材料铜合金做成厚度为0.05~1.0mm左右的薄板(条材)，通过冲切加工做成预定的形状，进而对其至少局部实施弯曲加工。此时，导电元件大多以如下方式使用:在弯曲部分附近与对方侧导电部件接触来获得与对方侧导电部件的电连接，并且通过弯曲部分的弹性来维持与对方侧导电部件的接触状态。在用于这种连接器等导电元件的铜合金中，为了抑制在通电时产生电阻发热而希望其导电性优异，并且希望强度高、且通过轧制成薄板(条材)并实施冲切加工的方面考虑希望轧制性和冲切加工性优异。此外，当为如前所述以实施弯曲加工并通过其弯曲部分的弹性在弯曲部分附近维持与对方侧导电部件的接触状态的方式使用的连接器等时，不仅对铜合金部件要求弯曲加工性优异，而且为了长时间(或在高温氛围下也)良好地保持弯曲部分附近处的与对方侧导电部件的接触而要求耐应力松弛特性优异。即，在利用弯曲部分的弹性维持与对方侧导电部件的接触状态的连接器等端子中，如果铜合金部件的耐应力松弛特性差，且弯曲部分的残余应力随时间而变得松弛，或者弯曲部分的残余应力在高温使用环境下变得松弛，则无法充分确保与对方侧导电部件的接触压力，从而容易提前产生接触不良的问题。作为用于提高在连接器等导电元件中使用的Cu-Zn-Sn系合金的耐应力松弛特性的对策，以往例如提出了如专利文献I~专利文献3所示的提案。另外，作为引线框架用的Cu-Zn-Sn系合金，在专利文献4中也示出了用于提高耐应力松弛特性的对策。在专利文献I中示出了如下内容:在Cu-Zn-Sn系合金中含有Ni并生成N1-P系化合物，从而提高耐应力松弛特性，并且Fe的添加也有效地提高耐应力松弛特性。并且，在专利文献2的提案中记载了如下内容:在Cu-Zn-Sn系合金中与P —同添加N1、Fe而生成化合物，从而能够提高合金的强度、弹性以及耐热性。虽然其中未直接记载耐应力松弛特性，但是可以认为上述的强度、弹性以及耐热性的提高意味着耐应力松弛特性的提高。如这些专利文献1、2的提案所示，本专利技术人等也确认到了在Cu-Zn-Sn系合金中添加N1、Fe、P会有效地提高耐应力松弛特性这一点，但是在专利文献1、2的提案中，只考虑了N1、Fe、P的个别的含量。本专利技术人等通过实验和研究，明确了仅仅通过这种个别含量的调整未必能够可靠且充分地提高耐应力松弛特性这一点。而在专利文献3的提案中，记载了能够通过在Cu-Zn-Sn系合金中添加Ni且将Ni/Sn比调整为特定范围内来提高耐应力松弛特性的内容，并且记载了 Fe的微量添加也有效地提高耐应力松弛特性的内容。虽然这种专利文献3的提案所示的Ni/Sn比的调整也确实有效地提高耐应力松弛特性，但是完全没有提到P化合物与耐应力松弛特性的关系。即，尽管可以想到如专利文献1、2所示，P化合物对耐应力松弛特性带来较大的影响，但在专利文献3的提案中，关于生成P化合物的Fe、Ni等元素却完全没有考虑到其含量与耐应力松弛特性的关系，在本专利技术人等的实验中也明确了仅仅按照专利文献3的提案是无法充分且可靠地提高耐应力松弛特性这一点。在以引线框架为对象的专利文献4的提案中记载了如下内容:在Cu-Zn-Sn系合金中与P—同添加附^一’同时将^一+祖)/?的原子比调整为0.2~3的范围内，并生成Fe-P系化合物、N1-P系化合物或者Fe-N1-P系化合物，从而能够提高耐应力松弛特性。然而，根据本专利技术人等的实验，明确了如专利文献4所规定仅仅通过调整Fe、N1、P的合计量和(Fe+Ni)/P的原子比是无法充分提高耐应力松弛特性这一点。其理由虽然不是很明确，但是通过本专利技术人等的实验和研究明确了如下原因:为了可靠且充分地提高耐应力松弛特性，除了调整Fe、N1、P的合计量和(Fe+Ni)/P之外，重要的是Fe/Ni比的调整以及Sn/ (Ni+Fe)的调整，若不均衡地调整这些各含量比率，就无法可靠且充分地提高耐应力松弛特性。如以上所述，作为包括Cu-Zn-Sn系合金的电子电气设备用铜合金,在用于提高耐应力松弛特性的以往提案中，耐应力松弛特性的提高效果尚未可靠和充分，有待于进一步改善。即，如连接器，在具有轧制成薄板(条)并实施弯曲加工的弯曲部分、且以在其弯曲部分附近与对方侧导电部件接触并通过弯曲部分的弹性维持与对方侧导电部件的接触状态的方式使用的元件中，残余应力随时间或在高温环境下变得松弛而无法保持与对方侧导电部件的接触压力，其结果存在容易提前产生接触不良等不良情况之类的问题。为了避免这种问题，以往不得不加大材料的壁厚，因此导致材料成本的上升，而且导致重量的增加。专利文献1:日本特开平5-33087号公报专利文献2:日本特开2006-283060号公报专利文献3:日本专利第3953357号公报专利文献4:日本专利第3717321号公报如前所述，用作镀Sn黄铜条的基材的以往的Cu-Zn-Sn系合金在作为以实施弯曲加工并在其弯曲部分附近保持与对方侧导电部件的接触的方式使用的薄板材料(条材)时，耐应力松弛特性尚未可靠且充分地优异，因此强烈希望更进一步可靠且充分地改善耐应力松弛特性。
技术实现思路
本专利技术是以以上情况为背景而完成的，其课题在于提供一种电子电气设备用铜合金以及使用该电子电气设备用铜合金的电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用铜合金的制造方法、电子电气设备用导电元件以及端子，其中，作为用作连接器或其他端子、电磁继电器的可动导电片、引线框架等电子电气设备的导电元件的铜合金，尤其作为Cu-Zn-Sn系合金，耐应力松弛特性可靠且充分优异，且能够使元件原材料比以往更加薄壁化,而且强度也高,并且弯曲加工性和导电率等各种特性也优异。为了解决上述课题，本专利技术人等进行了深入实验和研究的结果，得知以下见解从而完成了本专利技术:在Cu-Zn-Sn本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.06 JP 2012-001177;2012.09.14 JP 2012-203511.一种电子电气设备用铜合金，其中， 以质量％计，含有超过2.0%且36.5%以下的Ζη、0.1%以上且0.9%以下的Sn、0.05%以上且不到1.0%的N1、0.001%以上且不到0.10%的Fe以及0.005%以上且0.10%以下的P，剩余部分包括Cu及不可避免杂质，并且，规定成: Fe的含量与Ni的含量之比Fe/Ni以原子比计满足0.002 ( Fe/Ni < 1.5， Ni及Fe的合计含量Ni+Fe与P的含量之比Ni+Fe/P以原子比计满足3 < Ni+Fe/P<15， Sn的含量与Ni及Fe的合计量Ni+Fe之比Sn/Ni+Fe以原子比计满足0.3 < Sn/Ni+Fe<5, 含有Cu、Zn及Sn的α相的晶粒的平均粒径在0.1~50 μ m的范围内， 所述电子电气设备用铜合金包括含有Fe和/或Ni以及P的析出物。2.根据权利要求1所述的电子电气设备用铜合金，其中， 含有Fe和/或Ni以及P的所述析出物的平均粒径为IOOnm以下。3.根据权利要求2所述的电子电气设备用铜合金，其中， 以体积分率计，含有Fe和/或Ni以及P且平均粒径为IOOnm以下的所述析出物的析出密度在0.001~1.0%范围内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子电气设备用铜合金，其中， 含有Fe和/或Ni以及P的所述析出物具有Fe2P系或Ni2P系结晶结构。5.一种电子电气设备用铜合金，其中， 以质量％计，含有超过2.0%且36.5%以下的Ζη、0.1%以上且0.9%以下的Sn、0.05%以上且不到1.0%的Ni,0.001%以上且不到0.10%的Fe,0.001%以上且不到0.10%的Co以及0.005%以上且0.10%以下的P，剩余部分包括Cu及不可避免杂质，并且，规定成: Fe及Co的合计含量与Ni的含量之比Fe+Co/Ni以原子比计满足0.002 ( Fe+Co/Ni<1.5， N1、Fe及Co的合计含量Ni+Fe+Co与P的含量之比Ni+Fe+Co/P以原子比计满足3<Ni+Fe+Co/P < 15， Sn的含量与N1、Fe及Co的合计含量Ni+Fe+Co之比Sn/Ni+Fe+Co以原子比计满足0.3<Sn/Ni+Fe+Co < 5， 包括含有Cu、Zn及Sn的α相的晶粒的平均粒径在0.1~50 μ m的范围内， 所述电子电气设备用铜合金包括含有选自Fe、Ni和Co中的一种以上的元素和P的析出物。6.根据权利要求5所述的电子电气设备用铜合金，其中， 含有选自Fe、Ni和Co中的一种以上的元素和P的所述析出物的平均粒径为IOOnm以下。7.根据权利要求6所述的电子电气设备用铜合金，其中， 以体积分率计，含有选自Fe、Ni和Co中的一种以上的元素和P且平均粒径为IOOnm以下的所述析出物的析出密度在0.001~1.0%的范围内。8.根据权利要求5至7中任一项所述的电子电气设备用铜合金，其中， 含有选自Fe、Ni和Co中的一种以上的元素和P的所述析出物具有Fe2P系或Ni2P系结晶结构。9.根据权利要求1或5所述的电子电气设备用铜合金，其中， 所述电子电气设备用铜合金具有0.2%屈服强度为300MPa以上的力学特性。10.一种电子电气设备用铜合金薄板，其包括权利要求1或5所述的铜合金的轧材，并且所述电子电气设备用铜合金薄板的厚度在0.05~1.0mm的范围内。11.一种电子电气设备用铜合金薄板，其在权利要求10所述的铜合金薄板的表面实施了镀 Sn。12.一种电子电气设备用铜合金的制造方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：牧一诚，森广行，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，三菱伸铜株式会社，
类型：
国别省市：