[发明专利]科森合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合作为连接器、端子、继电器、开关等导电弹簧材料、晶体管、集成电路(IC)等半导体设备的引线框材料的，具备优秀的强度、疲劳特性、弯曲加工性、耐应力松弛特性、导电性等的科森(Corson)合金及其制造方法。 

背景技术

近年来，电气、电子部件的小型化得到发展，对用于这些部件的铜合金要求良好的强度、导电率以及弯曲加工性。响应该要求，替代以往的磷青铜、黄铜等固溶强化型铜合金，具有高强度以及导电率的科森合金等析出强化型铜合金的需求增加。科森合金为在Cu基质中析出了Ni-Si、Co-Si、Ni-Co-Si等金属间化合物的合金，兼具高强度、高导电率、良好的弯曲加工性。 

例如，连接器由母端子和公端子构成，通过使两个端子嵌合来获得电连接。在电接点处，母端子通过其弹簧力来保持公端子，以获得期望的接触力。 

若母端子材料的强度低，则在插入公端子时，在母端子产生永久变形(退变(へたり))。若产生退变，则电接点部处的接触力降低，电阻增大。因此，为了抑制退变的发生，开发了屈服强度、弹性极限值高的铜合金材料(例如专利文献1等)。 

另外，在专利文献2中，提案有为了使连接器的弹性位移较大而将轧制方向的弯曲挠度系数调整为105GPa以下的科森合金。然而，该材料的退变特性特别是在对弹簧施加反复挠曲的情况下不能说是充分的，而且，还存在引起弹簧接触力的显著降低的问题。 

现有技术文献 

专利文献

专利文献1：日本特开2004-131829号公报；

专利文献2：WO2011/068134公报。

发明内容

发明要解决的问题 

为了改善铜合金材料的退变特性，有效的是提高屈服强度、弹性极限值等强度特性。然而，由于加工性伴随高强度化而恶化等理由，仅凭高强度化来进行退变改善存在极限。

因此，在本发明中，以提供通过还利用高强度化以外的方案来显著地抑制了退变发生的科森合金及其制造方法为课题。 

用于解决问题的方案 

将连接器的弹簧部简化为悬臂梁，以说明退变发生的原理。如图1所示，若对从一端固定的板簧的固定端开始长度L的位置施加挠曲d，则获得以下列算式1表示的接触力P，在板簧的固定端表面发生以下列算式2表示的最大应力S：

P=dEwt³/4L³   (算式1)

S=3tEd/2L²   (算式2)

在此E为杨氏模量，w为板宽，t为板厚。

若S超过为板簧的素材的铜合金的屈服强度，则板簧永久变形，在板簧产生退变。根据算式2，素材的杨氏模量越低，则开始发生退变的挠曲越大，即，可以认为越难发生退变。 

通常，连接器等的弹簧部的长度方向设计为在轧制平面中与轧制方向正交(图2的90度方向)。因而，可以说，重要的是，与轧制方向成90度角度的方向的杨氏模量低。 

另一方面，对连接器等的弹簧部施加的挠曲不仅仅为一次，多是通过端子的插拔等而施加数千次以上的挠曲。特别是在继电器等中，挠曲次数显著较多。 

本发明人发现了：对于在与轧制方向成90度角度的方向上施加反复挠曲的情况下的退变而言，不仅是与轧制方向成90度角度的方向的杨氏模量，与轧制方向成45度角度的方向的杨氏模量也带来较大影响。 

基于以上发现而完成的本发明在一个侧面中为一种科森合金，含有Ni以及Co之中的一种以上0.8～4.5质量%，含有Si0.2～1.0质量%，剩余部分由铜以及不可避免的杂质构成，90度方向(度为与铜箔的轧制平面中的轧制方向所成的角度，以下同样)的杨氏模量(弯曲挠度系数)为100～120GPa，45度方向的杨氏模量(弯曲挠度系数)为140GPa以下。 

在本发明所涉及的科森合金的一个实施方式中，含有Ni以及Co之中的一种以上0.8～4.5质量%，含有Si0.2～1.0质量%，剩余部分由铜以及不可避免的杂质构成，90度方向的杨氏模量(弯曲挠度系数)为106～120GPa，45度方向的杨氏模量(弯曲挠度系数)为106～140GPa。 

在本发明所涉及的科森合金的另外的一个实施方式中，按总量计算，含有Sn、Zn、Mg、Fe、Ti、Zr、Cr、Al、P、Mn以及Ag之中的一种以上0.005～3.0质量%。