電子電氣設備用銅合金、電子電氣設備用銅合金薄板、電子電氣設備用導電元件及端子的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用作半導體裝置的連接器、其他端子、或者電磁繼電器的可動導 電片、或引線框架等電子電氣設備用導電元件的Cu-Zn-Sn系電子電氣設備用銅合金、使 用該電子電氣設備用銅合金的電子電氣設備用銅合金薄板、電子電氣設備用導電元件及端 子。
[0002] 本申請基于2013年7月10日在日本申請的專利申請2013-145008號、及2013年 12月27日在日本申請的專利申請2013-273549號主張優(yōu)先權，并將其內(nèi)容援用于此。
【背景技術】
[0003] 作為上述電子電氣設備用導電元件，從強度、加工性、成本平衡等觀點來看，Cu-Zn 合金一直以來被廣泛使用。
[0004] 并且，當為連接器等端子時，為了提高與相對側導電部件的接觸的可靠性，有時對 由Cu-Zn合金構成的基材（原材料板）的表面實施鍍錫（Sn)來使用。以Cu-Zn合金作為 基材對其表面實施鍍Sn的連接器等導電元件中，為了提高鍍Sn材的再利用性，并且提高強 度，有時使用Cu-Zn-Sn系合金。
[0005] 在此，例如連接器等電子電氣設備用導電元件一般是通過對厚度為0. 05~1. 0mm 左右的薄板（乳制板）實施沖壓加工而作成規(guī)定形狀，且通過對其至少一部分實施彎曲加 工而制造。此時，上述導電元件以在彎曲部分附近與對方側相對側導電部件進行接觸來獲 得與相對側導電部件的電連接，并且通過彎曲部分的彈性而維持與相對側導電部件的接觸 狀態(tài)的方式使用。
[0006] 使用于這種電子電氣設備用導電元件的電子電氣設備用銅合金，希望導電性、乳 制性和沖壓加工性優(yōu)異。并且，如前所述，實施彎曲加工并通過其彎曲部分的彈性在彎曲部 分附近維持與相對側導電部件的接觸狀態(tài)的方式使用的連接器等的情況下，要求彎曲加工 性、耐應力松弛特性優(yōu)異。
[0007] 因此，在例如專利文獻1~4中提出了用于提高Cu-Zn-Sn系合金的耐應力松弛特 性的方法。
[0008] 并且，在專利文獻4中，提出了在沖壓加工時，提高剪切加工性，以能夠抑制沖壓 模具產(chǎn)生磨損和毛刺的Cu-Zn-Sn系合金。
[0009] 專利文獻1中示出了通過使Cu-Zn-Sn系合金中含有Ni而生成Ni-P系化合物，從 而能夠提高耐應力松弛特性，且添加Fe對于提高耐應力松弛特性也有效。
[0010] 專利文獻2中記載了通過在Cu-Zn-Sn系合金中與P-同添加Ni、Fe而生成化合 物，從而能夠提高強度、彈性、耐熱性，上述強度、彈性、耐熱性的提高可以認為意味著耐應 力松她特性的提尚。
[0011] 并且，專利文獻3中記載了通過在Cu-Zn-Sn系合金中添加Ni，并將Ni/Sn比調(diào)整 為在特定的范圍內(nèi)，由此能夠提高耐應力松弛特性，并且記載有微量添加Fe對于耐應力松 弛特性的提高也有效的內(nèi)容。
[0012] 以引線框架材料作為對象的專利文獻4中，記載了通過在Cu-Zn-Sn系合金中與P 一同添加Ni、Fe，將（Fe+Ni)/P的原子比調(diào)整為在0. 2~3的范圍內(nèi)，從而生成Fe-P系化 合物、Ni-P系化合物、Fe-Ni-P系化合物，由此能夠提高耐應力松弛特性的內(nèi)容。
[0013] 并且，該專利文獻4中記載了通過在Cu-Zn-Sn系合金中添加不固溶于銅的母相中 的Pb、Bi、Se、Te、Ca、Sr及MM(混合稀土金屬）之類的元素，這些元素作為沖壓加工時的斷 裂點發(fā)揮作用，提高沖壓加工性的內(nèi)容。
[0014] 然而，最近實現(xiàn)電子電氣設備的進一步的小型化及輕量化，在用于電子電氣設備 用導電元件的電子電氣設備用銅合金中，要求進一步提高強度、彎曲加工性、耐應力松弛特 性。
[0015] 然而，專利文獻1、2中僅考慮Ni、Fe、P個別含量，僅調(diào)整這些個別含量，并不一定 能夠可靠且充分地提高耐應力松弛特性。
[0016] 并且，專利文獻3中雖公開了調(diào)整Ni/Sn比，但完全沒有考慮到P化合物與耐應力 松弛特性的關系，無法實現(xiàn)耐應力松弛特性的充分且可靠的提高。
[0017] 而且，專利文獻4中，僅調(diào)整Fe、Ni、P的合計量與（Fe+Ni)/P的原子比，無法實現(xiàn) 耐應力松弛特性的充分的提高。
[0018] 如上所述，以往所提出的方法無法使Cu-Zn-Sn系合金的耐應力松弛特性充分提 高。因此，在上述結構的連接器等中，隨時間或者在高溫環(huán)境下，殘余應力松弛而無法維持 與相對側導電部件的接觸壓力，從而有容易在早期發(fā)生接觸不良等的缺陷的問題。為避免 這種問題，以往不得不加大材料的壁厚，從而導致材料成本的上升、重量的增加。因此，強烈 希望進一步可靠且充分地改善耐應力松弛特性。
[0019] 并且，伴隨電子電氣設備的進一步的小型化及輕量化，沖壓成型（沖壓加工）的高 精度化成為重要的課題。因此，與以往相比，要求剪切加工性優(yōu)異的電子電氣設備用銅合 金。然而，上述Cu-Zn-Sn系合金在沖壓加工時，因剪切產(chǎn)生毛刺等所造成的模具的磨損、產(chǎn) 生沖壓肩成為問題，剪切加工性不充分。
[0020] 在此，專利文獻4中，公開了通過對Cu-Zn-Sn系合金添加Pb、Bi、Se、Te、Ca、Sr& MM之類的元素，從而提高剪切加工性，但僅添加這些元素，無法使剪切加工性充分提高。并 且，由于Pb、Bi、Te之類的元素為低熔點金屬，因此有可能熱加工性會大幅劣化。
[0021] 專利文獻1 :日本專利公開平05-33087號公報
[0022] 專利文獻2 :日本專利公開2006-283060號公報
[0023] 專利文獻3 :日本專利第3953357號公報
[0024] 專利文獻4 :日本專利第3717321號公報
[0025] 本發(fā)明是以如上所述的情況為背景而完成的，其課題在于提供一種耐應力松弛特 性可靠且充分，并且強度、彎曲加工性、剪切加工性優(yōu)異的電子電氣設備用銅合金、使用該 電子電氣設備用銅合金的電子電氣設備用銅合金薄板、電子電氣設備用導電元件及端子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026] 本發(fā)明人們重復積極地實驗研究的結果發(fā)現(xiàn)通過滿足以下條件（a)、（b)，能夠獲 得可靠且充分提高耐應力松弛特性，且在強度、彎曲加工性、剪切加工性優(yōu)異的銅合金，從 而完成本發(fā)明。
[0027] (a)在Cu-Zn-Sn系合金中適量添加Ni，并且適量添加P，且將Ni的含量與P的含 量之比Ni/P、及Sn的含量與Ni的含量之比Sn/Ni分別以原子比計調(diào)整為在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。
[0028] (b)同時，將含有Cu、Zn及Sn的α相的表面中的維氏硬度設為1〇〇以上。
[0029] 并且，發(fā)現(xiàn)通過與上述的Ni、Ρ同時添加適量的Fe及Co,能夠更進一步提高耐應 力松弛特性及強度。
[0030] 本發(fā)明所涉及的電子電氣設備用銅合金的特征在于，含有大于2. 0質量％且36. 5 質量％以下的Ζη、0. 10質量％以上且0.90質量％以下的Sn、0. 15質量％以上且小于1.00 質量％的附、0.005質量％以上且0. 100質量％以下的P，剩余部分由Cu及不可避免的雜質 構成，Ni的含量與P的含量之比Ni/P以原子比計，滿足3. 0 <Ni/P< 100. 0,并且，Sn的 含量與Ni的含量之比Sn/Ni以原子比計，滿足0. 10 <Sn/Ni< 2. 90,并且含有Cu、Zn及 Sn的α相的表面的維氏硬度為100以上。
[0031] 根據(jù)上述結構的電子電氣設備用銅合金，由于將含有Cu、Zn及Sn的α相的表面 的維氏硬度設為1〇〇以上，因此母相中含有位錯密度較高的組織。這種位錯密度較高的組 織由于在剪切加工時容易導致斷裂，因此抑制了塌邊和毛刺的大小，剪切加工性提高。
[0032] 而且，通過與Ρ-同添加Ni，限制Sn、Ni、及Ρ的相互間的添加比率，從而耐應力松 弛特性可靠且充分優(yōu)異，而且強度（屈服強度）也高。
[0033] 而且，基于本發(fā)明的第二方式的電子電氣設備用銅合金的特征在于，在上述電子 電氣設備用銅合中，含有Cu、Zn及Sn的α相的晶粒的平均結晶粒徑在〇. 1μπι以上且15μπι 以下的范圍內(nèi)，并且包含含有Ni與Ρ的析出物。
[0034] 在基于本發(fā)明的第二方式的電子電氣設備用銅合金中，α相的平均結晶粒徑在 0. 1μπι以上且15μπι以下的范圍內(nèi)，與Ρ-同添加Ni，限制Sn、Ni及Ρ相互間的添加比率。 由此，由于使從母相（α相主體）析出的含有Ni與P的Ni-P系析出物適當?shù)卮嬖?，因此?應力松弛特性優(yōu)異，并且強度（屈服強度）及剪切加工性提高。另外，其中所謂Ni-P系析 出物為Ni-P的二元系析出物，而且包括在這些析出物中含有其他元素例如主成分Cu、Zn、 Sn、雜質0、S、C、Fe、Co、Cr、Mo、Mn、Mg、Zr、Ti等的多元系析出物。而且，該Ni-P系析出物 以磷化物或固溶有磷的合金的形態(tài)存在。
[0035] 而且，基于本發(fā)明的第三方式的電子電氣設備用銅合金的特征在于，在上述電子 電氣設備用銅合中，通過EBSD法以0.Ιμπι測定間隔的步長測定ΙΟΟΟμπι2以上的測定面 積，并排除通過數(shù)據(jù)分析軟件〇頂分析的CI值為0. 1以下的測定點而對含有Cu、Zn及Sn 的α相進行分析，將相鄰的測定點間的方位差大于15°的測定點間作為晶界，且Σ3、Σ9、 X27a、X27b的各晶界長度之和L〇相對于晶界總長度L的比率、即特殊晶界長度比率 (L〇 /L)為 10% 以上。
[0036] 基于本發(fā)明的第三方式的電子電氣設備用銅合金中，通過將特殊晶界長度比率 (L〇 /L)設定為10%以上來增加結晶性較高的晶界（原子排列的紊亂較少的晶界）。由此， 可減少彎曲加工時成為破壞的起點的晶界的比例，使彎曲加工性優(yōu)異。
[0037] 另外，所謂EBSD法為基于附帶有背散射電子衍射圖像系統(tǒng)的掃描式電子顯微 鏡的電子反射衍射法（ElectronBackscatterDiffractionPatterns:EBSD)法。0ΙΜ 為使用基于EBSD的測定數(shù)據(jù)來分析結晶方位的數(shù)據(jù)分析軟件（OrientationImaging Microscopy:OIM)。而且所謂CI值為可靠性指數(shù)（ConfidenceIndex)，且為當使用EBSD裝 置的分析軟件OIMAnalysis(Ver. 5. 3)進行分析時，作為表示結晶方位決定的可靠性的數(shù) 值而顯示的數(shù)值（例如，「EBSD読本：0頂爸使用t§ (乙務feoT(改定第3版）」鈴木清一 著、2009年9月、株式會社TSLyy1 3 ''発行（《EBSD讀本：在使用0頂時（改定 第3版）》鈴木清一著、2009年9月、株式會社TSLSOLUTIONS發(fā)行））。
[0038] 在此，利用EBSD測定并利用0頂分析的測定點的組織為加工組織時，由于結晶圖 案不明確，因此結晶方位決定的可靠性降低，CI值降低。尤其CI值為0. 1以下時，判斷為 該測定點的組織為加工組織。
[0039] 基于本發(fā)明的第四方式的電子電氣設備用銅合金的特征在于，含有大于2.0質 量％且36. 5質量％以下的Ζη、0. 10質量％以上且0.90質量％以下的Sn、0. 15質量％以上 且小于1.00質量％的附、0. 005質量％以上且0. 100質量％以下的P，并且，含有0.001質 量％以上且小于0. 100質量％的Fe及0. 001質量％以上且小于0. 100質量％的Co的任一 方或兩方，剩余部分由Cu及不可避免的雜質構成，Ni、Fe及Co的合計含量（Ni+Fe+Co)與 P的含量之比（Ni+Fe+Co)/