铜合金材料、引线框和连接器
阅读：2发布：2020-11-21
专利汇可以提供铜合金材料、引线框和连接器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 铜 合金 材料、引线框和连接器，从而提供一种能够实现例如引线框、连接器的进一步小型化、高功能化的技术。所述 铜合金 材料包含0.2 质量 ％以上0.6质量％以下的 铁 、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部由铜和不可避免的杂质构成，导电率为75％IACS以上，0.2％ 屈服强度 为500MPa以上，在将板厚方向的结晶粒径设为a、 轧制 方向的结晶粒径设为b时，a的最大值为3μm以下，b/a的平均值为40以下。，下面是铜合金材料、引线框和连接器专利的具体信息内容。
1.一种铜合金材料，特征在于，包含0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部由铜和不可避免的杂质构成，
导电率为75％IACS以上，
0.2％屈服强度为500MPa以上，
在将板厚方向的结晶粒径设为a、将轧制方向的结晶粒径设为b时，a的最大值为3μm以下，b/a的平均值为40以下。
2.如权利要求1所述的铜合金材料，特征在于，所述铁相对于所述镍的质量比为5以上
10以下。
3.如权利要求1或2所述的铜合金材料，特征在于，在进行冲压冲裁加工时形成的冲裁截面中，剪切面的面积相对于剪切面和断裂面的合计面积的比例为50％以下。
4.如权利要求1至3中任一项所述的铜合金材料，特征在于，在W弯曲试验中不产生裂纹的最小弯曲半径R和板厚t的比R/t的值为0.5以下。
5.一种引线框，使用铜合金材料作为引线框基材，特征在于，所述铜合金材料包含0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上
0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部由铜和不可避免的杂质构成，导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上，在将板厚方向的结晶粒径设为a、将轧制方向的结晶粒径设为b时，a的最大值为3μm以下，b/a的平均值为40以下。
6.一种连接器，具备由铜合金材料形成的导体部，特征在于，所述铜合金材料包含0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上
0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部由铜和不可避免的杂质构成，导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上，在将板厚方向的结晶粒径设为a、将轧制方向的结晶粒径设为b时，a的最大值为3μm以下，b/a的平均值为40以下。
铜合金材料、引线框和连接器
技术领域
背景技术
[0003] 现有技术文献
[0005] 专利文献1：日本特开2012-1781号公报
发明内容
[0006] 发明所要解决的课题
[0007] 然而，从引线框、连接器等的进一步小型化、高功能化的观点出发，对用于引线框、连接器等的铜合金材料要求具有更高的导电性和高强度。上述Cu-Fe-P系的铜合金材料有时无法均衡地兼顾高导电性和高强度。
[0008] 本发明的目的在于，解决上述课题并提供一种能够实现引线框、连接器等的进一步小型化、高功能化的技术。
[0009] 用于解决课题的方法
[0010] 根据本发明的一个方式，提供一种铜合金材料，其包含0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部由铜和不可避免的杂质构成，导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上，在将板厚方向的结晶粒径设为a、将轧制方向的结晶粒径设为b时，a的最大值为3μm以下，b/a的平均值为40以下。
[0011] 根据本发明的另一个方式，提供一种引线框，其使用铜合金材料作为引线框基材，所述铜合金材料包含0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部由铜和不可避免的杂质构成，导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上，在将板厚方向的结晶粒径为a、将轧制方向的结晶粒径为b时，a的最大值为3μm以下，b/a的平均值为40以下。
[0012] 根据本发明的又另一个方式，提供一种连接器，其具备由铜合金材料形成的导体部，所述铜合金材料包含0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部由铜和不可避免的杂质构成，导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上，在将板厚方向的结晶粒径设为a、将轧制方向的结晶粒径设为b时，a的最大值为3μm以下，b/a的平均值为40以下。
[0013] 发明的效果
具体实施方式
[0016] 发明的效果
[0017] 1.发明人等所得到的见解
[0018] 在说明本发明的实施方式之前，对本发明人所得到的见解进行说明。
[0020] 铜合金(C19400合金)，含有2.1质量％以上2.6质量％以下的Fe、0.015质量％以上0.15质量％以下的P以及0.05质量％以上0.20质量％以下的Zn；
[0021] 铜合金(C19210合金)，含有0.05质量％以上0.15质量％以下的Fe和0.025质量％以上0.04质量％以下的P。
[0022] 近年来，对用于引线框、连接器等的铜合金材料，从小型化、高功能化的观点出发，要求具有更高的导电性和高强度。例如，对用于引线框的铜合金材料，要求如下：具有即使在使铜合金材料的厚度(板厚)更薄的情况下也不产生裂纹等这样的强度，并且具有能够确保充分的散热性这样的导电性。此外，对用于连接器的铜合金材料，要求如下：具有即使例如在与连接器连接的电线中流通的电流值增加时，焦耳热的产生也少这样的导电性，并且具有能够满足更高的弹簧性(ばね性)这样的强度。
[0023] 然而，上述C19400合金虽然具有例如0.2％屈服强度为500MPa左右这样的高强度，但导电率低至例如65％IACS程度，有时不具有所要求的导电性。此外，上述的C19210合金，虽然其导电率高至例如90％IACS左右，具有高导电性，但难以例如将0.2％屈服强度提高至高于450MPa，有时不具有所要求的强度。
[0024] 因此，提出了例如以Cu-Fe-P系合金为基础，加以改良来均衡地兼顾高导电性和高强度的Cu-Fe-P-Mg系合金。例如，提出了一种Cu-Fe-P-Mg系合金，包含0.2质量％以上0.6质量％以下的Fe、0.02质量％以上0.06质量％以下的Ni、0.07质量％以上0.3质量％以下的P以及0.01质量％以上0.2质量％以下的Mg，余部由Cu和不可避免的杂质构成。该Cu-Fe-P-Mg系合金具有例如70％IACS的导电率，并且具有例如440MPa～503MPa左右的拉伸强度、即400MPa～480MPa左右的0.2％屈服强度。
[0025] 此外，以往，引线框、连接器、端子等通过对铜合金材料进行冲压冲裁加工、弯曲加工来形成。因而，对用于引线框、连接器等的铜合金材料要求如下：在进行冲压冲裁加工时形成的冲裁截面中没有产生毛刺、塌边等，当进行弯曲加工时在弯曲部分的表面(外表面)没有产生裂纹。即，对用于引线框、连接器等的铜合金材料，要求具有优异的冲压加工性(冲裁加工性、冲压冲裁加工性)和优异的弯曲加工性。
[0026] 上述的Cu-Fe-P-Mg系合金，虽然具有优异的冲压加工性和优异的弯曲加工性，但有时无法满足近年来对冲压加工性和弯曲加工性的要求。
[0027] 因此，本发明人等，为了进一步提高Cu-Fe-P-Mg系合金的冲压加工性和弯曲加工性，进行了深入研究。其结果是，发现了对Cu-Fe-P-Mg系合金，除了控制组成以外，还通过控制金属组织，从而能够在维持高导电性和高强度的同时，更加提高冲压加工性和弯曲加工性。本发明基于本发明人等所发现的上述见解。
[0028] 2.本发明的一个实施方式
[0029] (1)引线框、连接器的构成
[0030] 首先，对本发明的一个实施方式所涉及的引线框、连接器的构成进行说明。
[0031] 本实施方式所涉及的引线框具备：载置半导体元件的芯片垫、与半导体元件电连接的引线。即，引线框通过使用板状的铜合金材料作为引线框基材，对引线框基材进行例如冲压冲裁加工，形成芯片垫和和引线而构成。
[0033] (2)铜合金材料的构成
[0034] 以下，对适合用于上述引线框、连接器的铜合金材料的构成进行说明。
[0035] 本实施方式所涉及的铜合金材料包含预定量的铁(Fe)、预定量的镍(Ni)、预定量的磷(P)和预定量的镁(Mg)，余部由铜(Cu)和不可避免的杂质构成。铜合金材料通过进行例如轧制加工而形成为板状。
[0037] 通过在铜合金材料中包含预定量的Fe和预定量的Ni和预定量的P，从而在铜合金材料中，除了Fe和P的化合物(Fe-P化合物，例如Fe2P)以外，还能够使Ni和P的化合物(Ni-P化合物，例如Ni5P2、Ni2P)分散析出。Ni-P化合物与Fe-P化合物相比，提高铜合金材料的强度的效果大。通过Fe-P化合物与Ni-P化合物的相乘效应，可以在不增加Fe、Ni各自的含量的状态下，即在不降低铜合金材料的导电率的状态下，更加提高铜合金材料的强度。即，即使使Fe、Ni的合计含量与仅含有Fe和P或仅含有Ni和P时的Fe、Ni的含量相比少，也能够在与仅含有Fe和P、或仅含有Ni和P时相比维持高的导电率的同时，更加提高强度。例如，能够在使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上的同时，使0.2％屈服强度达到500MPa以上。
[0038] 铜合金材料中的Fe的含量为例如0.2质量％以上0.6质量％以下，优选为0.3质量％以上0.5质量％以下。
[0039] 若铜合金材料中的Fe的含量小于0.2质量％，则析出于铜合金材料中的Fe-P化合物的量变少。因此，如果不增加Ni的含量，则有时无法充分地提高铜合金材料的强度。例如，有时无法使铜合金材料的0.2％屈服强度达到500MPa以上。此外，有时后述的板厚方向的结晶粒径a的最大值超过3μm，有时冲压加工性降低。
[0040] 通过将Fe的含量设为0.2质量％以上，能够使Fe-P化合物在铜合金材料中充分地析出。因此，能够在不增加Ni的含量的情况下，充分地提高铜合金材料的强度。例如，能够使铜合金材料的0.2％屈服强度达到500MPa以上。此外，能够使后述的板厚方向的结晶粒径a的最大值成为3μm以下，能够提高冲压加工性。通过将Fe的含量设为0.3质量％以上，能够使Fe-P化合物在铜合金材料中充分地析出，能够更加切实地提高铜合金材料的强度。例如，能够更加切实地使铜合金材料的0.2％屈服强度达到500MPa以上。此外，能够更加切实地使后述的板厚方向的结晶粒径a的最大值成为3μm以下，能够更加提高冲压加工性。
[0041] 然而，若Fe的含量超过0.6质量％，则例如当铜合金材料中的P含量为恒定时，有时不生成Fe-P化合物，固溶于铜合金材料中的Fe的量增加，有时铜合金材料的导电性降低。例如，有时铜合金材料的导电率成为小于75％IACS。此外，有时后述R/t的值超过0.5，有时弯曲加工性降低。
[0042] 将Fe的含量设为0.6质量％以下，能够减少固溶于铜合金材料中的Fe的量，能够抑制铜合金材料的导电性降低。例如，能够使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上。此外，能够使后述的R/t的值成为0.5以下，能够提高弯曲加工性。通过将Fe的含量设为0.5质量％以下，从而能够更加减少固溶于铜合金材料中的Fe的量。因此，能够更加切实地抑制铜合金材料的导电性降低。例如，能够更加切实地使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上。此外，能够更加切实地使后述的R/t的值成为0.5以下，能够更加提高弯曲加工性。
[0043] 铜合金材料中的Ni的含量为例如0.02质量％以上0.06质量％以下，优选为0.03质量％以上0.05质量％以下。
[0044] 若Ni的含量小于0.02质量％，则析出于铜合金材料中的Ni-P化合物的量变少。因此，如果不增加铜合金材料中的Fe的含量，则有时无法充分地提高铜合金材料的强度。例如，有时无法使铜合金材料的0.2％屈服强度达到500MPa以上。
[0045] 通过将Ni的含量设为0.02质量％以上，能够使铜合金材料中的Ni-P化合物充分地析出。因此，能够在不增加Fe的含量的情况下，充分地提高铜合金材料的强度。例如，能够使铜合金材料的0.2％屈服强度达到500MPa以上。通过将Ni的含量设为0.03质量％以上，能够使Ni-P化合物在铜合金材料中更充分地析出，能够更切实地提高铜合金材料的强度。例如，能够更切实地使铜合金材料的0.2％屈服强度达到500MPa以上。
[0046] 然而，若Ni的含量超过0.06质量％，则例如当铜合金材料中P的含量为恒定时，不生成Ni-P化合物，固溶于铜合金材料中的Ni的量增加，有时铜合金材料的导电性降低。此外，Ni比Fe更容易降低铜合金材料的导电性，因此，若其量增加，则铜合金材料的导电性更容易降低。例如，有时铜合金材料的导电率成为小于75％IACS。
[0047] 通过将Ni的含量设为0.06质量％以下，能够减少固溶于铜合金材料中且容易降低铜合金材料的导电性的Ni的量，能够抑制铜合金材料的导电性降低。例如，能够使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上。通过将Ni的含量设为0.05质量％以下，能够更加减少固溶于铜合金材料中的Ni的量。因而，能够更加切实地抑制铜合金材料的导电性降低。例如，能够更加切实地使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上。
[0048] 铜合金材料中的P的含量为例如0.07质量％以上0.3质量％以下，优选为0.1质量％以上0.2质量％以下。
[0049] 若铜合金材料中的P的含量小于0.07质量％，则析出于铜合金材料中的Fe-P化合物的量、Ni-P化合物的量变少。因此，有时无法充分地提高铜合金材料的强度。例如，有时无法使铜合金材料的0.2％屈服强度达到500MPa以上。
[0050] 通过将P的含量设为0.07质量％以上，能够使Fe-P化合物、Ni-P化合物在铜合金材料中充分地析出。因此，能够充分地提高铜合金材料的强度。例如，能够使铜合金材料的0.2％屈服强度达到500MPa以上。通过将P的含量设为0.1质量％以上，能够使Fe-P化合物、Ni-P化合物更充分地析出于铜合金材料中，能够更加切实地提高铜合金材料的强度。例如，能够更加切实地使铜合金材料的0.2％屈服强度达到500MPa以上。
[0051] 然而，若P的含量超过0.3质量％，则不生成Fe-P化合物、Ni-P化合物，且固溶于铜合金材料中的P的量增加，有时铜合金材料的导电率降低。例如，有时铜合金材料的导电率成为小于75％IACS。
[0052] 通过将P的含量设为0.3质量％以下，能够减少固溶于铜合金材料中的P的量，能够抑制铜合金材料的导电性降低。例如，能够使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上。通过将P的含量设为0.2质量％以下，能够更加减少固溶于铜合金材料中的P的量。因而，能够更加切实地抑制铜合金材料的导电性降低。例如，能够更加切实地使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上。
[0053] 铜合金材料中，优选Fe和Ni的含量各自为上述预定范围内，并且，从抑制Ni含量相对于Fe含量过于不足的观点出发，Fe相对于Ni的质量比(Fe/Ni)优选为例如5以上10以下。
[0054] 若Fe/Ni的值小于5，即，Ni的含量与Fe的含量相比相对多，则有时无法抑制因铜合金材料中含有Ni而导致的铜合金材料的导电性降低。例如，有时铜合金材料的导电率成为小于75％IACS。
[0055] 通过将Fe/Ni的值设为5以上，能够切实地抑制因铜合金材料中含有Ni而导致的铜合金材料的导电性降低。例如，能够更加切实地使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上。通过将Fe/Ni的值设为7以上，能够更进一步抑制因铜合金材料中含有Ni而导致的铜合金材料的导电性降低。例如，能够更加切实地使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上。
[0056] 然而，若Fe/Ni的值超过10，即，Ni含量与Fe含量相比相对少，则有时无法充分地得到在铜合金材料中含有Ni的效果。即，有时无法使充分量的Ni-P化合物析出于铜合金材料中。因此，如果不增加Fe的含量，则有时无法充分地提高铜合金材料的强度。例如，有时无法使铜合金材料的0.2％屈服强度达到500MPa以上。
[0057] 通过将Fe/Ni的值设为10以下，能够充分地得到在铜合金材料中含有Ni的效果。即，能够使充分量的Ni-P化合物析出于铜合金材料中，且不增加Fe的含量而提高铜合金材料的强度。例如，能够更加切实地使铜合金材料的0.2％屈服强度达到500MPa以上。
[0058] 如上所述，铜合金材料中除了上述Fe、Ni和P以外，还进一步含有Mg。Mg是主要以更加提高铜合金材料的强度为目的而添加的成分(元素)。Mg是通过固溶于铜合金材料中，能够在抑制铜合金材料的导电性降低的同时提高强度的成分。通过在铜合金材料中使Fe-P化合物和Ni-P化合物析出并且使Mg固溶，从而在更加抑制铜合金材料的导电性降低的同时，能够更加提高铜合金材料的强度。
[0059] 铜合金材料中的Mg的含量为例如0.01质量％以上0.2质量％以下，优选为0.03质量％以上0.1质量％以下。
[0060] Mg有时与存在于铜合金材料中的不可避免的杂质(例如氧(O)、硫(S))反应(结合)。因此，若铜合金材料中的Mg的含量小于0.01质量％，则Mg与不可避免的杂质反应，从而有时无法使预定量的Mg固溶于铜合金材料中。其结果是，无法得到在铜合金材料中含有Mg的效果。另外，Mg与不可避免的杂质反应而生成的MgO、MgS等不具有提高铜合金材料的强度的效果。
[0061] 通过将Mg的含量设为0.01质量％以上，即使在Mg的一部分与作为不可避免的杂质的O、S反应的情况下，也能够使一定量的Mg固溶于铜合金材料中。因此，能够得到在铜合金材料中含有Mg的效果，容易得到具有高导电性和高强度铜合金材料。通过将Mg的含量设为0.03质量％以上，能够使充分量的Mg固溶于铜合金材料中。因此，能够更加得到在铜合金材料中含有Mg的效果，更容易得到具有高导电性和高强度的铜合金材料。
[0062] 然而，若Mg的含量超过0.2质量％，则有时在铜合金材料中固溶的Mg的量变得过多。Mg是难以使铜合金材料的导电性降低的元素，但若固溶于铜合金材料中的量过多，则有时铜合金材料的导电性因Mg而降低。例如，有时导电率成为小于75％IACS。
[0063] 通过将Mg的含量设为0.2质量％以下，能够使固溶于铜合金材料中的Mg的量成为预定量，抑制因Mg而导致的铜合金材料的导电性降低。例如，能够切实地使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上。通过将Mg的含量设为0.1质量％以下，能够更加切实地使固溶于铜合金材料中的Mg的量成为预定量。因此，能够更加切实地抑制因Mg而导致的铜合金材料的导电性降低，更加切实地使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上。
[0064] 铜合金材料，从提高冲压加工性和弯曲加工性的观点出发，优选具有由微小的结晶粒构成的金属组织(结晶组织)。金属组织的控制，即结晶粒的板厚方向的结晶粒径a、后述的结晶粒的轧制方向的结晶粒径b的控制，可通过例如轧制加工来进行。
[0065] 铜合金材料中，将铜合金材料所具有的金属组织的结晶粒的板厚方向(厚度方向)的结晶粒径设为a时，a的最大值例如3μm以下为佳。另外，对a的最大值的下限值没有特别限定。
[0066] 若a的最大值超过3μm，则有铜合金材料所具有的金属组织的结晶粒变大的倾向。由此，有时冲压加工性降低。例如，在进行冲压冲裁加工时形成的冲裁截面(以下，称为“冲裁截面”。)中，容易产生剪切变形。也就是说，有时在对铜合金材料进行冲压冲裁加工时的初期阶段(例如在开始断裂之前)产生的剪切滑移所引起的冲裁截面的变形量变大，即剪切面面积变大。例如，有时在冲裁截面中，剪切面面积相对于剪切面和断裂面的合计面积的比例(以下，也称为“冲裁截面中的剪切截面的面积比例”。)超过50％。其结果是，有时例如如图1所示的在冲裁截面中上部产生的塌边、在冲裁截面中下部产生的毛刺变大。
[0067] 另外，在冲压冲裁加工的初期阶段，铜合金材料主要因剪切滑移而变形。此时，在冲裁截面中，形成凹凸少且比较平滑的面即剪切面。若进一步进行冲压冲裁加工，铜合金材料开始断裂，则形成断裂面，其是具有细微的凹凸的面。即，如图1所示，在冲裁断面中形成剪切面和断裂面。
[0068] 通过将a的最大值设为3μm以下，能够使铜合金材料所具有的金属组织的结晶粒充分小。具体而言，能够使结晶粒的大小充分小至在冲裁截面中难以产生剪切变形的程度。例如，能够使结晶粒的大小成为能够抑制下述情况的大小，所述情况为：进行冲压冲裁加工时，位错集聚于晶界，以其为起点而产生断裂，产生很大的剪切变形。
[0069] 由此，能够提高冲压加工性。例如，能够抑制进行冲压冲裁加工时在冲裁截面产生剪切变形，能够使冲裁截面成为这样的面，即与断裂面相比剪切面的比例小。例如，能够使冲裁截面中的剪切面的面积比例成为50％以下。冲裁截面中的剪切面的面积比例越小，剪切滑移所引起的冲裁截面的变形量就会越小。其结果是，能够减小在冲裁截面中的上部产生的塌边、在冲裁截面中的下部产生的毛刺。
[0070] 铜合金材料中，将结晶粒的轧制方向(长度方向)的结晶粒径设为b时，b相对于a的比率(b/a)的平均值例如40以下为佳。另外，对b/a的平均值的下限值没有特别限定。
[0071] 若b/a的平均值超过40，则结晶粒的形状成为在轧制方向上长的形状，即成为结晶粒被过度地拉伸的状态。因此，有时弯曲加工性降低。例如，有时在进行弯曲加工时，在铜合金材料的表面(外表面)上产生沿晶界的裂纹。例如，在JIS H3100所规定的W弯曲试验中不产生裂纹的最小弯曲半径R与板厚(铜合金材料的厚度)t的比率R/t的值有时超过0.5。
[0072] 通过将b/a的平均值设为40以下，能够使结晶粒的形状呈预定的形状，能够提高弯曲加工性。例如，能够使上述的R/t的值成为0.5以下。R/t的值越小，即使在强烈的弯曲下也不产生裂纹，越具有良好的弯曲加工性。
[0073] (3)铜合金材料的制造方法
[0074] 接着，对本实施方式所涉及的铜合金材料的制造方法，例示熔铸法来进行说明。
[0075] 铸造工序
[0076] 首先，使用例如高频熔炉将作为母材的例如纯度为99.9％以上的无氧铜在氮气氛下熔化，生成铜的熔融物。接下来，在铜的熔融物中添加Fe、Ni、P和Mg，生成铜合金的熔融物。另外，调节Fe、Ni、P和Mg的添加量，以使Fe的含量成为例如0.2质量％以上0.6质量％以下，Ni的含量成为例如0.02质量％以上0.06质量％以下，P的含量成为0.07质量％以上0.3质量％以下，Mg的含量成为0.01质量％以上0.2质量％以下。此时，优选进一步调节Fe和Ni的添加量，以使Fe/Ni的值成为5以上10以下。将由此生成的铜合金的熔融物注入铸模(出炉)，进行冷却，铸造具有预定组成的铸块。
[0077] 轧制工序
[0078] 铸造工序结束后，将铸块在预定温度(例如900℃以上1000℃以下)加热预定时间(例如2小时)，以预定的加工度(例如总加工度为90％以上95％以下)进行热轧，形成预定厚度(例如8mm)的热轧材料。然后，将对热轧材料以预定的加工度进行一次或多次的冷轧和根据需要进行的一次或多次的退火处理(热处理、去应力退火处理)分别交替地进行预定次数，以形成预定厚度(例如0.3mm)的冷轧材料(即铜合金材料)。
[0079] 通过进行热轧、冷轧等轧制(轧制加工)，能够将铸块中的铸造组织变成微细的金属组织(结晶组织)。即，通过轧制加工，能够将被轧制材料中的结晶粒拉伸，实现结晶粒的微细化。此外，通过轧制加工来实现结晶粒的微细化，从而能够更加提高最终制造的铜合金材料的强度。
[0080] 轧制工序中最终的冷轧的加工度越高，上述的b/a的平均值越大。因此，轧制工序中，最终的冷轧的加工度为例如小于75％，优选为40％以上70％以下。若最终的冷轧的加工度为75％以上，则有时上述b/a的平均值超过40。通过将最终的冷轧的加工度设为小于75％，能够使b/a的平均值成为40以下。通过将最终的冷轧的加工度设为70％以下，能够更加切实地使b/a的平均值成为40以下。然而，若最终的冷轧的加工度小于40％，则有时铜合金材料的生产性降低。通过使最终的冷轧的加工度成为40％以上，能够抑制铜合金材料的生产性降低。
[0081] 在轧制工序中的最终的冷轧之前(紧前)进行的热处理的温度(以下，也称为最终轧制前的热处理温度。)越高，结晶粒的板厚方向的结晶粒径a越大。即，板厚方向的结晶粒径a的最大值越大。因此，将最终轧制前的热处理温度设为例如500℃以下，优选设为380℃以上500℃以下。
[0082] 若最终轧制前的热处理温度超过500℃，则有时板厚方向的结晶粒径a的最大值超过3μm。通过将最终轧制前的热处理温度设为500℃以下，能够切实地使板厚方向的结晶粒径a的最大值成为3μm以下。
[0083] 然而，若最终轧制前的热处理温度小于380℃，则无法使Fe-P化合物、Ni-P化合物充分地分散析出于铜合金材料中，有时固溶于铜合金材料中的Fe、Ni的量增加。其结果是，有时铜合金材料的导电性降低。通过将最终轧制前的热处理温度设为380℃以上，能够使Fe-P化合物、Ni-P化合物充分地分散析出于铜合金材料中。
[0084] (4)本实施方式的效果
[0085] 根据本实施方式，发挥以下所示的一个或多个效果。
[0086] (a)对于Cu-Fe-P-Mg系合金，除了组成控制以外还进行组织控制，从而能够在维持高导电性和高强度的同时，提高冲压加工性和弯曲加工性。
[0087] (b)即，对于Cu-Fe-P-Mg系合金，进行组成控制，以使其包含0.2质量％以上0.6质量％以下的Fe、0.02质量％以上0.06质量％以下的Ni、0.07质量％以上0.3质量％以下的P以及0.01质量％以上0.2质量％以下的Mg，从而能够使铜合金材料成为具有高导电性和高强度的材料。例如，能够使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上，使0.2％屈服强度达到500MPa以上。
[0088] (c)通过将Fe/Ni的值设为5以上10以下，能够更加切实地维持高导电性和高强度。例如，能够更加切实地使铜合金材料的导电率达到75％IACS以上，并且能够更加切实地使铜合金材料的0.2％屈服强度达到500MPa以上。
[0089] (d)此外，将铜合金材料所具有的金属组织的结晶粒的板厚方向的结晶粒径设为a、轧制方向的结晶粒径设为b时，进行金属组织的控制(组织控制)以使a的最大值成为3μm以下，b/a的平均值成为40以下，从而能够在维持高导电性和高强度的同时，提高冲压加工性和弯曲加工性。例如，能够使冲裁截面中的剪切面的面积比例成为50％以下。此外，能够使W弯曲试验中不产生裂纹的最小弯曲半径R与板厚t的比率R/t的值成为0.5以下。
[0090] (e)对于Cu-Fe-P-Mg系合金进行Fe的组成控制(Fe的含量的调节)，从而能够更加切实地使板厚方向的结晶粒径a的最大值成为例如3μm以下。其结果是，能够更加切实地使b/a的平均值成为例如40以下。由此，能够更加提高冲压加工性，并且能够更加切实地使R/t的值成为0.5以下，能够更加提高弯曲加工性。
[0091] (f)通过提高冲压加工性，能够缩短开始断裂的时间，能够减少在进行冲压冲裁加工时所使用的金属模具的磨耗。
[0092] (g)本实施方式的铜合金材料，即使在将铜合金材料的厚度(板厚)设为薄至例如0.3mm左右的情况下，也在维持高导电性和高强度的同时，具有优异的冲压加工性和优异的弯曲加工性。因此，在将本实施方式所涉及的铜合金材料用于例如引线框的情况下，能够在确保充分的散热性的同时，实现引线框的进一步小型化、高功能化。此外，在将本实施方式所涉及的铜合金材料用于例如连接器(连接器的导体部)的情况下，具有即使在与连接器连接的电线中流通的电流值增加的情况下，焦耳热的产生也少这样的导电性，并且能够满足更高的弹簧性，能够实现连接器的进一步小型化、进一步高功能化。这样，本实施方式所涉及的铜合金材料，在用于引线框、连接器的导体部的情况下特别有效。
[0093] 本发明的其他实施方式
[0094] 以上，对本发明的一个实施方式进行具体说明，但本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内适宜地更改。
[0095] 上述实施方式中，使用高频熔炉来生成熔融物(铜的熔融物、铜合金的熔融物)，但不限于此。例如，可使用能够将原料加热、熔化并生成熔融物的各种熔炉。
[0096] 上述实施方式中，对将铜合金材料用于引线框、连接器的情况进行了说明，但不限于此。
[0097] 实施例
[0098] 接着，说明本发明的实施例，但本发明不限于这些。
[0099] 1.试样的制作
[0100] 试样1
[0101] 首先，向高频熔炉所具备的坩埚内投入作为母材的无氧铜、0.35质量％的Fe、0.040质量％的Ni、0.12质量％的P和0.10质量％的Mg，使用高频熔炉在氮气氛下对坩埚内进行加热，熔制铜合金的熔融物。将熔制的铜合金的熔融物注入至预定形状的铸模，铸造厚度为25mm、宽度为30mm、长度为150mm的铸块(锭)。将所得到的锭加热至950℃后，对锭进行热轧以使被轧制材料的厚度成为8mm，形成热轧材料。对热轧材料进行冷轧(第一冷轧)，以使被轧制材料的厚度成为1mm，形成第一冷轧材料。在600℃的条件下将第一冷轧材料加热1分钟，进行退火(退火处理)。对退火后的第一冷轧材料进行冷轧(第二冷轧)，以使被轧制材料的厚度成为0.8mm，形成第二冷轧材料。将第二冷轧材料在420℃的条件下保持6小时，进行热处理。另外，本试样中，将该热处理作为最终轧制前的热处理，将进行该热处理时的温度作为最终轧制前的热处理温度。并且，对热处理后的第二冷轧材料以加工度63％进行冷轧(第三冷轧，在本试样中为最终的冷轧(最终轧制))，以使被轧制材料的厚度为0.3mm，形成第三冷轧材料。将第三冷轧材料在300℃的条件下加热1分钟，进行去应力退火，制作铜合金材料。将该铜合金材料作为试样1。
[0102] 试样2～17
[0103] 试样2～17中，调节Fe、Ni、P和Mg的添加量(投入量)以使铜合金材料(锭)的组成成为如下述表1所示。其他，与上述的试样1同样地操作，制作铜合金材料。分别将它们作为试样2～17。
[0104] 试样18～23
[0105] 试样18～23中，分别将最终轧制前的热处理温度和最终轧制的加工度设为如下述表1所示。具体而言，将最终轧制前的热处理温度设为420℃～520℃，将最终轧制的加工度设为63％～85％。其他，与上述试样1同样地操作，制作铜合金材料。分别将这些作为试样18～23。另外，若将最终轧制的加工度设为63％，则铜合金材料(第三冷轧材料)的厚度成为0.3mm，若将最终轧制的加工度设为85％，则铜合金材料的厚度成为0.12mm。
[0106] 2.评价
[0107] 对试样1～23的铜合金材料，分别进行金属组织、导电性、强度、冲压加工性和弯曲加工性的评价。
[0108] 金属组织的评价
[0109] 各试样的金属组织的评价通过下述方法进行：分别测定各试样的结晶粒的板厚方向的结晶粒径a和各试样的结晶粒的轧制方向的结晶粒径b，求出a的最大值和b/a的平均值。板厚方向的结晶粒径a和轧制方向的结晶粒径b的测定分别通过遵循JIS H0501的切断法来进行。具体而言，对各试样的与轧制方向平行的面(各试样的至少一个主面)进行研磨和侵蚀。然后，通过光学显微镜，以600倍的倍数对各试样的经研磨和侵蚀的面的150μm×100μm的预定区域进行拍摄，得到金属组织照片。对所得到的金属组织照片的各自，在结晶粒的板厚方向上划1条直线，计由该直线切断的各结晶粒的个数。此外，测定由上述直线切断的各结晶粒中的其切断长度，将该切断长度设为各结晶粒的板厚方向的结晶粒径a。并且，观察结晶粒径a的最大值。此外，对由上述直线切断的各结晶粒的各自，测定轧制方向的长度，将该长度分别设为各结晶粒的轧制方向的结晶粒径b。并且，算出各结晶粒的b/a，算出其平均值。表1中示出各试样的板厚方向的结晶粒径a的最大值(a的最大值)和b/a的平均值。
[0110] 导电性的评价
[0111] 导电性的评价通过测定各试样的导电率来进行。导电率通过遵循JIS H0505的导电率测定来测定。表1中示出测定结果。
[0112] 强度的评价
[0113] 强度的评价通过测定各试样的拉伸强度、0.2％屈服强度来进行。拉伸强度、0.2％屈服强度分别通过遵循JIS Z 2241的拉伸试验方法来测定。表1中示出测定结果。
[0114] 冲压加工性的评价
[0115] 冲压加工性的评价如下进行：对各试样，测定在进行冲压冲裁加工时形成的冲裁截面中剪切面面积相对于剪切面和断裂面的合计面积的比例。具体而言，使用预定形状的金属模具，在间隙8％的条件下，对各试样进行冲压冲裁加工，将各试样分别冲裁成直径为10mm的圆板状。使用光学显微镜，以200倍的倍数对在进行冲压冲裁加工时形成的冲裁截面中的任意4处的外观进行拍摄，得到外观照片。对所得到的外观照片，分别测定剪切面面积和断裂面面积。并且，算出剪切面面积相对于剪切面和断裂面的合计面积的比例。对各试样的任意4处算出剪切面面积相对于剪切面和断裂面的合计面积的比例的平均值，将该平均值设为冲裁截面中的剪切面面积比例。表1中示出算出结果。
[0116] 弯曲加工性的评价方法
[0117] 弯曲加工性的评价，通过对在各试样的W弯曲试验中不产生裂纹的最小弯曲半径R和板厚t的比率R/t的值进行测定来进行。W弯曲试验通过遵循JISH 3100的方法来测定。具体而言，进行Badway(弯曲轴与轧制方向为相同的方向)的W弯曲试验。首先，在具有预定的弯曲半径的W字型的夹具中夹入各试样，将各试样弯曲成W字型。接着，通过目视来观察在中心的弯曲部分的外侧表面上是否产生有裂纹。在中心的弯曲部分没有产生裂纹的情况下，在具有更小的弯曲半径的W字型的夹具中夹入试样，进行如上所述的目视观察。并且，测定在各试样的表面(外侧表面)上不产生裂纹的弯曲半径的最小值，即最小弯曲半径R。并且，对各试样，分别算出最小弯曲半径R和板厚t(各试样的厚度)的比率R/t的值。R/t的值越小，则即使在强烈的弯曲下也不产生裂纹，就会具有良好的弯曲加工性。表1中分别示出W弯曲试验的R/t的算出结果。
[0118] 表1
[0119]
[0120] 另外，表1中，除了表1中所记载的构成各铜合金材料的元素以外的余部由Cu和不可避免的杂质构成。
[0121] 3.评价结果
[0122] 根据试样1～试样7、试样18，可确认通过除了铜合金材料的组成控制以外还进行组织控制，能够在均衡地兼顾高导电性和高强度的同时，提高冲压加工性和弯曲加工性。
[0123] 例如，根据试样1～试样7与试样8～试样17的比较，可确认对于Cu-Fe-P-Mg系合金，通过进行组成控制，能够使导电率达到75％IACS以上，并且能够使0.2％屈服强度达到500MPa以上。
[0124] 此外，例如，根据试样1或试样18与试样19～试样23的比较，可确认对于Cu-Fe-P-Mg系合金，通过除了组成控制以外还进行金属组织的控制，能够在以均衡地维持高导电性和高强度的同时，能够提高冲压加工性和弯曲加工性。即，可确认能够抑制在对铜合金材料进行例如冲压冲裁加工时所形成的冲裁截面中产生剪切变形，能够使冲裁截面成为与断裂面相比剪切面的比例小的面。例如可确认能够使冲裁截面中的剪切面的面积比例成为例如50％以下。此外，可确认能够使W弯曲试验中不产生裂纹的最小弯曲半径R和板厚t的比率R/t的值成为0.5以下。
[0125] 此外，例如根据试样1、试样18～23，可确认通过调节最终轧制前的热处理温度、最终轧制的加工度，能够进行金属组织的控制。例如，可确认通过提高最终轧制前的热处理温度，能够使结晶粒的板厚方向的结晶粒径a的最大值变大。此外，可确认例如通过提高最终轧制的加工度，能够使b/a的平均值变大。
[0126] 根据试样8、试样9、试样12、试样14，可确认若Fe的含量小于0.2质量％，或Ni的含量小于0.02质量％，或P的含量小于0.07质量％，或Mg的含量小于0.01质量％，虽具有高导电性，但有时强度变低。例如，可确认能够使导电率达到75％IACS以上，但另一方面，有时0.2％屈服强度低于500MPa。
[0127] 此外，可确认根据试样8、试样9，若Fe的含量小于0.2质量％，则有时无法使铜合金材料中的金属组织呈现预定的形状。可确认例如有时结晶粒的板厚方向的结晶粒径a的最大值成为3μm以上。由此可确认，有时冲压加工性降低。可确认例如有时冲裁截面中的剪切面的面积比例超过50％。
[0128] 根据试样10、试样11、试样13、试样15，可确认若Fe的含量超过0.6质量％，或Ni的含量超过0.06质量％，或P的含量超过0.3质量％，或Mg的含量超过0.2质量％，则虽然具有高强度，但有时导电性低。可确认例如能够使0.2％屈服强度达到500MPa以上，但另一方面，有时导电率成为小于75％IACS。
[0129] 此外，根据试样10，可确认若Fe的含量超过0.6质量％，即使在控制成预定的金属组织的情况下，也有时弯曲加工性降低。可确认例如有时W弯曲试验中的R/t的值超过0.5。
[0130] 根据试样16，可确认即使在将Fe的含量和Ni的含量控制于预定范围内的情况下，若Fe/Ni的值小于5，则虽然具有高导电性，但有时强度变低。例如，能够使导电率达到75％IACS以上，但另一方面，有时0.2％屈服强度成为低于500MPa。
[0131] 根据试样17，可确认即使在将Fe的含量和Ni的含量控制于预定范围内的情况下，若Fe/Ni的值超过10，则虽然具有高强度，但有时导电性变低。可确认例如能够使0.2％屈服强度达到500MPa以上，但另一方面，有时导电率会成为小于75％IACS。
[0132] 根据试样19、试样20，可确认若铜合金材料中的结晶粒的板厚方向的结晶粒径a的最大值超过3μm，则有时冲压加工性降低。可确认有时例如冲裁截面中的剪切面的面积比例超过50％。
[0133] 根据试样21～试样23，可确认若b/a的平均值超过40，则有时弯曲加工性降低。可确认例如有时W弯曲试验中的R/t的值超过0.5。
[0134] 优选的方式
[0135] 以下，对本发明的优选的方式进行附记。
[0136] 附记1
[0137] 根据本发明的一个方式，提供一种铜合金材料，包含：
[0138] 0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部由铜和不可避免的杂质构成，
[0139] 导电率为75％IACS以上，
[0140] 0.2％屈服强度为500MPa以上，
[0141] 在将板厚方向的结晶粒径设为a、将轧制方向的结晶粒径设为b时，a的最大值为3μm以下，b/a的平均值为40以下。
[0142] 附记2
[0143] 附记1的铜合金材料，优选的是，
[0144] 所述铁相对于所述镍的质量比为5以上10以下。
[0145] 附记3
[0146] 附记1或2的铜合金材料，优选的是，
[0147] 在进行冲压冲裁加工时形成的冲裁截面中，剪切面面积相对于剪切面和断裂面的合计面积的比例为50％以下。
[0148] 附记4
[0149] 附记1至3中任一项所述的铜合金材料，优选的是，
[0150] 在W弯曲试验中不产生裂纹的最小弯曲半径R与板厚t的比R/t的值为0.5以下。
[0151] 附记5
[0152] 根据本发明的另一个方式，提供一种铜合金材料的制造方法，具有：
[0153] 铸造工序，铸造含有0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷和0.01质量％以上0.2质量％以下的镁并且余部由铜和不可避免的杂质构成的铸块，
[0154] 轧制工序，对所述铸块进行热轧，形成热轧材料，将对所述热轧材料进行一次或多次的冷轧和根据需要的一次或多次的热处理分别交替地进行预定次数，形成铜合金材料。
[0155] 附记6
[0156] 附记5的铜合金材料的制造方法，优选的是，
[0157] 所述轧制工序中，将最终的所述冷轧的加工度设为小于75％。
[0158] 附记7
[0159] 附记5或6的铜合金材料的制造方法，优选的是，
[0160] 所述轧制工序中，将在最终的所述冷轧之前进行的所述热处理的温度设为500℃以下。
[0161] 附记8
[0162] 根据本发明的又另一个方式，提供一种引线框，使用铜合金材料作为引线框基材，所述铜合金材料包含0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部由铜和不可避免的杂质构成，导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上，在将板厚方向的结晶粒径设为a、将轧制方向的结晶粒径设为b时，a的最大值为3μm以下，b/a的平均值为40以下。
[0163] 附记9
[0164] 根据本发明的又另一个方式，提供一种连接器，具备由铜合金材料形成的导体部，所述铜合金材料包含0.2质量％以上0.6质量％以下的铁、0.02质量％以上0.06质量％以下的镍、0.07质量％以上0.3质量％以下的磷以及0.01质量％以上0.2质量％以下的镁，余部由铜和不可避免的杂质构成，导电率为75％IACS以上，0.2％屈服强度为500MPa以上，在将板厚方向的结晶粒径设为a、将轧制方向的结晶粒径设为b时，a的最大值为3μm以下，b/a的平均值为40以下。
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