电子电气设备用铜合金、电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用零件、端子及母线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种作为半导体装置的连接器、其他端子、电磁继电器的可动导电片、 引线框架、母线等电子电气设备用零件而使用的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、电子电气设备用零件、端子及母线。
[0002] 本申请主张基于2013年8月12日在日本申请的专利申请2013-167829号的优先权， 并将其内容援用于此。
【背景技术】
[0003] 以往，随着电子设备、电气设备等小型化及轻量化，使用于这些电子设备、电气设 备等中的连接器等端子、继电器、引线框架和母线等电子电气设备用零件的小型化及薄壁 化得以实现。因此作为构成电子电气设备用零件的材料，要求弹性、强度和弯曲加工性优异 的铜合金。尤其，如非专利文献1所记载，作为连接器等端子、继电器、引线框架和母线等电 子电气设备用零件而使用的铜合金，优选屈服强度较高的铜合金。
[0004] 并且，在要求特别高的导电率的用途的情况下使用⑶A合金No .15100(Cu-Zr系合 金）。并且，在专利文献1-3中提出了将上述Cu-Zr系合金作为基体而进一步提高特性的铜合 金。
[0005] 这些Cu-Zr系合金为析出硬化型铜合金，在维持较高的导电率的同时强度得到提 高，并且耐热性也优异。
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开昭52-003524号公报 [0008] 专利文献2:日本特开昭63-130737号公报 [0009] 专利文献3:日本特开平06-279895号公报 [00?0]非专利文献
[0011]非专利文献1:野村幸矢、「=氺夕夕用高性能銅合金条仍技術動向i当社仍開発 戦略」、神戸製鋼技報￥〇1.54如.1(2004)?.2 - 8(野村幸矢、"连接器用高性能铜合金条的技 术动向和本公司的开发战略"，KOBE STEEL ENGINEERING REPORTS ν〇1·54Νο·1(2004)ρ·2-8)
[0012] 然而，连接器等端子、继电器、引线框架和母线等电子电气设备用零件例如通过对 铜合金的板材进行冲压冲孔，并且根据需要实施弯曲加工等而被制造。因此，对上述铜合金 也要求良好的剪切加工性，以便在进行冲压冲孔等时能够抑制冲压模具的磨损或毛刺的产 生。
[0013] 在此，上述Cu-Zr系合金为了确保较高的导电率而具有接近于纯铜的组成，且延展 性较高，剪切加工性却并不良好。若详细叙述，则在进行冲压冲孔时，存在产生毛刺、且无法 以高尺寸精度进行冲孔的问题。另外，还存在模具容易磨损的问题或产生较多的冲孔肩的 问题。
[0014] 尤其，最近，随着电子设备、电气设备等的进一步小型化及轻量化，要求使用于这 些电子设备、电气设备等中的连接器等端子、继电器、引线框架和母线等电子电气设备用零 件的进一步小型化及薄壁化。因此从以高尺寸精度成形电子电气设备用零件的观点来看， 作为构成这些电子电气设备用零件的材料而要求充分提高剪切加工性的铜合金。
[0015] 在此，若提高铜合金的维氏硬度，则剪切加工性提高。另外，若提高铜合金的维氏 硬度，则表面的不易受损性(耐磨损性)也提高。因此，作为用作电子电气设备用零件的铜合 金，优选上述维氏硬度较高的铜合金。
[0016] 并且，在连接器等端子中，为了确保接触压力而需要进行严格的弯曲加工，要求比 以往更优异的屈服强度。
[0017] 另外，在使用于混合动力汽车、电动车等中的耗电较大的电子电气设备用零件中， 为了抑制通电时的电阻发热而需要确保较高的导电率。
【发明内容】
[0018] 本发明是以如上所述的情况为背景而完成的，其目的在于提供一种具有较高的导 电率和较高的屈服强度且维氏硬度较高，并适用于连接器等端子或继电器、母线等电子电 气设备用零件中的由Cu-Zr系合金构成的电子电气设备用铜合金、和由该电子电气设备用 铜合金构成的电子电气设备用铜合金薄板、电子电气设备用零件、端子及母线。
[0019] 为了解决该课题，本发明人等经过进行深入的研究结果发现，通过对Cu-Zr系合金 添加少量的Si并优化Zr/Si的质量比，能够提高导电率及屈服强度，并且可以大幅度提高维 氏硬度。
[0020] 本发明是根据这些见解而完成的，本发明的电子电气设备用铜合金的特征为，具 有以下组成，即含有0.01质量％以上且小于0.11质量％的2匕0.002质量％以上且小于0.03 质量％的Si，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成，且Zr的含量（质量％ )与Si的含量(质 量％ )之比Zr/Si设在2以上且30以下的范围内。
[0021] 根据上述结构的电子电气设备用铜合金，由于含有上述范围内的Zr和Si，因此通 过析出硬化，在维持较高的导电率的同时能够实现屈服强度的提高。
[0022] 或者，在维持较高的屈服强度的同时能够进一步提高导电率。并且，通过析出物粒 子分散于铜的母相中而能够提高维氏硬度。
[0023] 并且，由于将Zr的含量(质量％ )与Si的含量(质量％ )之比Zr/Si设在2以上且30以 下的范围内，因此不会存在剩余的Si或Zr，而Si或Zr固溶于铜的母相中，从而能够抑制导电 率的降低。
[0024] 在此，在本发明的电子电气设备用铜合金中，优选具有含有Cu、Zr和Si的Cu-Zr-Si 粒子。
[0025]作为含有Cu、Zr和Si的Cu-Zr-Si粒子存在以下两种粒子，即在熔解铸造时结晶或 偏析的粒径为Ιμπι以上且50μπι以下的较粗的粒子、及在随后的热处理等中析出的粒径为lnm 以上且500nm以下的微细的粒子。
[0026] 粒径为Ιμπι以上且50μπι以下左右的比较粗的Cu-Zr-Si粒子并不有助于强度的提 高，但是在实施以冲压冲孔等为代表的剪切加工时成为破裂的起点，因此可以大幅度提高 剪切加工性。
[0027] 另一方面，粒径为1~500nm左右的微细的Cu-Zr-Si粒子有助于强度的提高，在维 持较高的导电率的同时能够实现屈服强度的提高。或者在维持较高的屈服强度的同时能够 进一步提高导电率。并且，通过提高维氏硬度，在母相中形成位错密度较高的组织，且在剪 切加工时容易导致断裂，因此塌边或毛刺的大小得到抑制，剪切加工性提高。
[0028] 并且，在本发明的电子电气设备用铜合金中，优选所述Cu-Zr-Si粒子的至少一部 分的粒径设在lnm以上且500nm以下的范围内。
[0029] 如上所述，粒径设在lnm以上且500nm以下的范围内的微细的Cu-Zr-Si粒子明显有 助于强度的提高。因此在维持较高的导电率的同时能够实现屈服强度的提高。或者在维持 较高的屈服强度的同时能够进一步提高导电率。
[0030] 并且，在本发明的电子电气设备用铜合金中，进一步可以在合计0.005质量％以上 且0.1质量％以下的范围内，含有六8、311^1、附、211和1%中的任意一种或两种以上。
[0031] 该情况下，通过这些元素固溶于铜的母相中而能够进一步提高屈服强度。另外，由 于含量为〇. 1质量％以下，因此能够维持较高的导电率。
[0032] 并且，在本发明的电子电气设备用铜合金中，进一步可以在合计0.005质量％以上 且0.1质量％以下的范围内，含有Ti、Co和Cr中的任意一种或两种以上。
[0033] 该情况下，这些元素单独或者作为化合物析出，从而不用降低导电率便能够进一 步提高屈服强度。
[0034] 并且，在本发明的电子电气设备用铜合金中，进一步可以在合计0.005质量％以上 且0.1质量％以下的范围内，含有P、Ca、Te和B中的任意一种或两种以上。
[0035] 该情况下，这些元素在熔解铸造时通过结晶及偏析而形成较粗的粒子，并分散于 铜的母相中。这些较粗的粒子在实施以冲压冲孔等为代表的剪切加工时成为破裂的起点， 因此可以大幅度提高剪切加工性。
[0036] 并且，在本发明的电子电气设备用铜合金中，优选导电率为80%IACS以上。
[0037]该情况下，析出物粒子充分地分散于母相中，可以可靠地提高屈服强度。并且，能 够作为要求特别高的导电率的电子电气用零件的原材料而使用。
[0038]另外，在本发明的电子电气设备用铜合金中，优选具有0.2%屈服强度为300MPa以 上的力学性能。
[0039] 0.2%屈服强度为300MPa以上的情况下，因不容易塑性变形而尤其适合于连接器 等端子、继电器、引线框架和母线等电子电气设备用零件。
[0040] 另外，在本发明的电子电气设备用铜合金中，优选具有100HV以上的维氏硬度。
[0041] 通过将维氏硬度设为100HV以上而更可靠地在母相中形成位错密度较高的组织， 由于在剪切加工时容易导致断裂，因此塌边或毛刺的大小得到抑制，且剪切加工性提高。
[0042] 本发明的电子电气设备用铜合金薄板的特征在于，由上述电子电气设备用铜合金 的乳材构成，厚度在〇.〇5mm以上且1.0mm以下的范围内。
[0043] 这种结构的电子电气设备用铜合金薄板，能够作为连接器、其他端子、电磁继电器 的可动导电片、引线框架和母线等的原材料而适当地使用。
[0044] 在此，在本发明的电子电气设备用铜合金薄板中，也可以在表面实施有镀Sn或镀 Ag〇
[0045] 本发明的电子电气设备用零件的特征为，由上述电子电气设备用铜合金构成。另 外，本发明中的