電子電氣設(shè)備用銅合金、電子電氣設(shè)備用銅合金薄板、電子電氣設(shè)備用導(dǎo)電元件及端子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用作半導(dǎo)體裝置的連接器、其他端子、或者電磁繼電器的可動(dòng)導(dǎo) 電片、或引線框架等電子電氣設(shè)備用導(dǎo)電元件的化-Zn-Sn系電子電氣設(shè)備用銅合金、使 用該電子電氣設(shè)備用銅合金的電子電氣設(shè)備用銅合金薄板、電子電氣設(shè)備用導(dǎo)電元件及端 子。
[0002] 本申請基于2013年3月18日在日本申請的專利申請2013-055076號主張優(yōu)先權(quán)， 并將其內(nèi)容援用于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 作為上述電子電氣設(shè)備用導(dǎo)電元件，從強(qiáng)度、加工性、成本平衡等觀點(diǎn)來看，化-zn 合金一直W來被廣泛使用。
[0004] 并且，當(dāng)為連接器等端子時(shí)，為了提高與相對側(cè)導(dǎo)電部件的接觸的可靠性，有時(shí)對 由化-化合金構(gòu)成的基材（原材料板）的表面實(shí)施鍛錫（Sn)來使用。W化-化合金作為 基材對其表面實(shí)施鍛Sn的連接器等導(dǎo)電元件中，為了提高鍛Sn材的再利用性，并且提高強(qiáng) 度，有時(shí)使用在化-化合金中還添加Sn的化-Zn-Sn系合金。 陽0化]例如連接器等電子電氣設(shè)備用導(dǎo)電元件一般是通過對厚度為0. 05~1. 0mm左右 的薄板（社制板）實(shí)施沖壓加工而作成規(guī)定形狀，且通過對其至少一部分實(shí)施彎曲加工而 制造。此時(shí)，上述導(dǎo)電元件W在彎曲部分附近與相對側(cè)導(dǎo)電部件進(jìn)行接觸來獲得與相對側(cè) 導(dǎo)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(cè)導(dǎo)電部件的接觸狀態(tài)的方式 使用。
[0006] 使用于運(yùn)種電子電氣設(shè)備用導(dǎo)電元件的電子電氣設(shè)備用銅合金，希望導(dǎo)電性、社 制性或沖壓加工性優(yōu)異。而且，如前所述，W實(shí)施彎曲加工并通過其彎曲部分的彈性來構(gòu)成 在彎曲部分附近維持與相對側(cè)導(dǎo)電部件的接觸狀態(tài)的方式使用的連接器等的銅合金的情 況下，要求銅合金的彎曲加工性、耐應(yīng)力松弛特性優(yōu)異。 陽007] 因此，例如專利文獻(xiàn)1~3中提出了用于提高化-Zn-Sn系合金的、銅合金的耐應(yīng) 力松弛特性的方法。
[0008] 專利文獻(xiàn)1中示出了通過使化-Zn-Sn系合金中含有Ni而生成Ni-p系化合物，從 而能夠提高銅合金的耐應(yīng)力松弛特性，且添加化對于提高銅合金的耐應(yīng)力松弛特性也有 效。
[0009] 專利文獻(xiàn)2中記載了通過在化-Zn-Sn系合金中與P-同添加Ni、化而生成化合 物，從而能夠提高強(qiáng)度、彈性、耐熱性。上述強(qiáng)度、彈性、耐熱性的提高意味著銅合金的耐應(yīng) 力松弛特性的提高。
[0010] 并且，專利文獻(xiàn)3中記載了在化-Zn-Sn系合金中添加Ni，并且將Ni/Sn比調(diào)整為 在特定范圍內(nèi)，由此能夠提高銅合金的耐應(yīng)力松弛特性，并且記載有微量添加化對于銅合 金的耐應(yīng)力松弛特性的提高也有效的內(nèi)容。
[0011] 而且，W引線框架材料作為對象的專利文獻(xiàn)4中，記載有在化-Zn-Sn系合金中與 P-同添加Ni、Fe，將（Fe+W) /P的原子比調(diào)整為在0. 2~3的范圍內(nèi)，從而生成化-P系化 合物、Ni-P系化合物、化-Ni-P系化合物，由此能夠提高銅合金的耐應(yīng)力松弛特性的內(nèi)容。
[0012] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利公開平05-33087號公報(bào)（A)
[0013] 專利文獻(xiàn)2 :日本專利公開2006-283060號公報(bào)（A)
[0014] 專利文獻(xiàn)3:日本專利第3953357號公報(bào)度）
[0015] 專利文獻(xiàn)4 :日本專利第3717321號公報(bào)度）
[0016] 然而，專利文獻(xiàn)1、2中僅考慮Ni、Fe、P的個(gè)別含量，僅調(diào)整運(yùn)些個(gè)別含量并不一定 能夠可靠且充分地提高銅合金的耐應(yīng)力松弛特性。
[0017] 并且，專利文獻(xiàn)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(yīng)力 松弛特性的關(guān)系，無法實(shí)現(xiàn)銅合金的耐應(yīng)力松弛特性的充分且可靠的提高。
[0018] 而且，專利文獻(xiàn)4中，僅調(diào)整化、Ni、P的合計(jì)量與（Fe+Ni)/P的原子比，無法實(shí)現(xiàn) 銅合金的耐應(yīng)力松弛特性的充分提高。
[0019] 如上所述，W往所提出的方法無法充分提高化-Zn-Sn系合金的、銅合金的耐應(yīng)力 松弛特性。因此，上述結(jié)構(gòu)的連接器等中，隨時(shí)間或者在高溫環(huán)境下，殘余應(yīng)力松弛而無法 維持與相對側(cè)導(dǎo)電部件的接觸壓力，從而存在容易在早期產(chǎn)生接觸不良等缺陷的問題。為 避免運(yùn)種問題，W往不得不加大材料的壁厚，從而導(dǎo)致材料成本上升、重量增加。
[0020] 因此，強(qiáng)烈希望進(jìn)一步可靠且充分地改善銅合金的耐應(yīng)力松弛特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 本發(fā)明是W如上所述的情況為背景而完成的，其課題在于提供一種銅合金的耐應(yīng) 力松弛特性可靠且充分，并且強(qiáng)度、彎曲加工性優(yōu)異的電子電氣設(shè)備用銅合金、使用該電子 電氣設(shè)備用銅合金的電子電氣設(shè)備用銅合金薄板、電子電氣設(shè)備用導(dǎo)電元件及端子。
[0022] 本發(fā)明人們重復(fù)積極地實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)在化-Zn-Sn系合金中適量添加Ni及 Fe，并且適量添加P，且將化及Ni的含量比化/Ni、Ni及化的合計(jì)含量（Ni+Fe)與P的含 量之比（Ni+Fe)/P、Sn的含量與Ni及化的合計(jì)含量（Ni+Fe)之比Sn/(Ni+Fe)分別W原子 比計(jì)調(diào)整為在適當(dāng)范圍內(nèi)，由此適當(dāng)?shù)匚龀龊谢?或Ni和P的析出物，同時(shí)通過適當(dāng) 地調(diào)整母材（a相主體）中的W邸SD法測定的特殊晶界中S3、X9、X27a、X27b的各晶 界長度之和L0相對于晶界總長度L的比率、即特殊晶界長度比率化0 /L)，能夠獲得可靠 且充分提高銅合金的耐應(yīng)力松弛特性的同時(shí)，強(qiáng)度、彎曲加工性優(yōu)異的銅合金，從而完成本 發(fā)明。
[0023] 而且，發(fā)現(xiàn)通過與上述的Ni和/或Fe、P-同添加適量的Co,能夠更進(jìn)一步提高 銅合金的耐應(yīng)力松弛特性及強(qiáng)度。
[0024]本發(fā)明的第1方式所設(shè)及的電子電氣設(shè)備用銅合金含有大于2質(zhì)量％且小于23 質(zhì)量％的化、0. 1質(zhì)量％W上且0. 9質(zhì)量％W下的Sn、0. 05質(zhì)量％ ^上且小于1. 0質(zhì)量％ 的Ni、0. 001質(zhì)量％ ^上且小于0. 10質(zhì)量％的化、0.005質(zhì)量％W上且0. 1質(zhì)量％W下的 P，剩余部分由化及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，化的含量與Ni的含量之比化/NiW原子比計(jì)，滿 足0. 002《Fe/Ni< 1. 5,Ni及化的合計(jì)含量（Ni+Fe)與P的含量之比（Ni+Fe)/PW原子 比計(jì)，滿足3 < (Ni+Fe)/P< 15，Sn的含量與Ni及化的合計(jì)量（Ni+Fe)之比SrV(Ni+Fe) W原子比計(jì)，滿足0.3 <SrV(Ni+Fe) < 5,并且，通過邸SD法wo.lym測定間隔的步長測 定1000 上的測定面積，并排除通過數(shù)據(jù)分析軟件0IM分析的CI值為0. 1W下的測 定點(diǎn)而對含有Cu、Zn及Sn的a相進(jìn)行分析，將相鄰的測定點(diǎn)間的方位差大于15°的測定 點(diǎn)間作為晶界，且S3、X9、X27a及X27b的各晶界長度之和Lo相對于晶界總長度L的 比率、即特殊晶界長度比率化0/L)為10%W上。
[0025] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的電子電氣設(shè)備用銅合金，通過與P-同添加Ni及化，且限制Sn、 NiJe及P相互間的添加比率，從而使從母相（a相主體）析出的含有化和/或Ni和P的 [Ni，F(xiàn)e]-P系析出物適當(dāng)?shù)卮嬖冢虼算~合金的耐應(yīng)力松弛特性可靠且充分優(yōu)異，而且強(qiáng)度 (屈服強(qiáng)度）也高。
[00%] 并且，通過將特殊晶界長度比率化0 /L)設(shè)定為10%W上來增加結(jié)晶性較高的晶 界（原子排列的素亂較少的晶界），從而可減少彎曲加工時(shí)成為破壞的起點(diǎn)的晶界的比例， 使彎曲加工性優(yōu)異。
[0027] 另外，其中所謂[Ni，F(xiàn)e]-P系析出物為Ni-Fe-P的S元系析出物，或者化-P或 Ni-P的二元系析出物，而且包括在運(yùn)些析出物中含有其他元素例如主成分化、Zn、Sn，雜質(zhì) 0、S、C、Co、C;r、Mo、Mn、Mg、Zr、Ti等的多元系析出物。并且，該帆，F(xiàn)e]-P系析出物W憐化 物或固溶憐的合金形態(tài)存在。
[0028] 另外，所謂邸SD法是指基于附帶有背散射衍射圖像系統(tǒng)的掃描式電子顯微鏡的 電子束反射衍射巧lectronBackscatterDiffraction化tte;rns:EBSD)法。在邸SD法中， 對在掃描式電子顯微鏡中W大幅傾斜的狀態(tài)配置的試料表面照射電子束，并基于通過電子 束的反射衍射形成的結(jié)晶圖案（菊池圖案），測定出測定點(diǎn)的結(jié)晶方位。結(jié)晶圖案W多個(gè)帶 的形式獲得。從結(jié)晶圖案選出=條帶作為結(jié)晶方位算出一個(gè)或者多個(gè)解。對于=條帶的整 個(gè)組合進(jìn)行該計(jì)算，由各組合計(jì)算出的解中，將整體上出現(xiàn)最多的解作為測定點(diǎn)的結(jié)晶方 位。
[0029] 并且，0IM為利用基于邸SD法的測定數(shù)據(jù)來分析結(jié)晶方位的數(shù)據(jù)分析軟件 (Orientation Imaging Microscopy :0IM)。在數(shù)據(jù)分析軟件0IM中，由W邸SD法測定的結(jié) 晶方位，通過總結(jié)顯示相同結(jié)晶方位的連續(xù)的測定點(diǎn)來定義晶粒，由此建立微觀組織的信 息。
[0030] 而且，所謂的CI值為可靠性指數(shù)（ConfidenceIndex),在利用邸SD裝置的分析軟 件0IMAnalysis(Ver. 5. 3)進(jìn)行分析時(shí)，作為代表結(jié)晶方位決定的可靠性的數(shù)值來表示的 數(shù)值（例如，「邸SD読本：0IM杏使用子吝C衣t〇 了（改定第3版）」鈴木清一著、2009年 9月、株式會社TSLyy-シ3シ義発行（《邸SD讀本：使用0IM(改定第3版）》鈴木清 一著、2009年9月、株式會社TSLSolutions發(fā)行））。更詳細(xì)而言，針對在邸SD法中決定 一個(gè)測定點(diǎn)的結(jié)晶方位時(shí)所算出的各個(gè)解，能夠根據(jù)其出現(xiàn)數(shù)進(jìn)行加權(quán)。根據(jù)加權(quán)而求出 的最終決定下來的該點(diǎn)的結(jié)晶方位的可靠性為CI值。即，若結(jié)晶圖案明確，則CI值高，結(jié) 晶圖案不明確時(shí)CI值低。在此，利用邸SD測定并利用0IM分析的測定點(diǎn)的組織為加工組 織時(shí)，由于結(jié)晶圖案不明確，因此結(jié)晶方位決定的可靠性降低，CI值降低。尤其CI值為0. 1 W下時(shí)，判斷為該測定點(diǎn)的組織為加工組織。
[0031] 并且，所謂特殊晶界是指根據(jù)結(jié)晶學(xué)上的C化理論（Kronbergetal:化ans. Met.Soc.AIME，185,501(1949))定義的S值且屬于3《S《29的對應(yīng)晶界，且定義為 該對應(yīng)晶界的固有對應(yīng)部位晶格方位缺陷Dq滿足Dq《15° /5：1/2化G.化andon:Acta.Metallurgica.Vol. 14，p. 1479,（1966))的晶界。
[0032] 本發(fā)明的第2方式的電子電氣設(shè)備用銅合金含有大于2質(zhì)量％且小于23質(zhì)量％ 的化、0. 1質(zhì)量％W上且0. 9質(zhì)量％W下的Sn、0. 05質(zhì)量％ ^上且小于1. 0質(zhì)量％的Ni、 0. 001質(zhì)量％ ^上且小于0. 10質(zhì)量％的化、〇. 001質(zhì)量％ ^上且小于0. 1質(zhì)量％的Co、 0. 005質(zhì)量％W上且0. 1質(zhì)量％W下的P，剩余部分由化及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，化及Co 的合計(jì)含量與Ni的含量之比（Fe+Co)/NiW原子比計(jì)，滿足0. 002《（Fe+Co)/Ni< 1. 5， 且Ni、化及Co的合計(jì)含量（Ni+Fe+Co)與P的含量之比（Ni+Fe+Co)/PW原子比計(jì)，滿足 3 < (Ni+Fe+Co)/P< 15,而且，Sn的含量與Ni、化及Co的合計(jì)含量（Ni+Fe+Co)之比Sn/ (Ni+Fe+Co)W原子比計(jì)，滿足 0. 3 <SrV(Ni+Fe+Co) < 5,并且，通過邸SD法W0. 1ym測 定間隔的步長測定1000ym2W上的測定面積，并排除通過數(shù)據(jù)分析軟件0IM分析的CI值 為0. 1W下的測定點(diǎn)而對含有Cu、Zn及Sn的a相進(jìn)行分析，將相鄰的測定點(diǎn)間的方位差 大于15°的測定點(diǎn)間作為晶界，且相對于晶界總長度L的X3、X9、X27a及X27b的各晶 界長度之和LO的比率、即特殊晶界長度比率化0/L)為10%W上。
[0033] 另外，上述第2方式所設(shè)及的銅合金為上述第1方式所設(shè)及的銅合金，而且還可W 為含有0.001質(zhì)量％ ^上且小于0. 1質(zhì)量％的Co,且化及Co的合計(jì)含量與Ni的含量之 比（Fe+Co)/NiW原子比計(jì)，滿足0. 002《（Fe+Co)/Ni< 1. 5、而且Ni、化及Co的合計(jì)含 量（Ni+Fe+Co)與P的含量之比（Ni+Fe+Co)/PW原子比計(jì)，滿足 3 < (Ni+Fe+Co)/P< 15、 并且Sn的含量與NiJe及Co的合計(jì)含量（Ni+Fe+Co)之比SrV(Ni+Fe+Co)W原子比計(jì)，滿 足 0. 3 <Sn/(Ni+Fe+Co) < 5 的銅合金。