Eine der Haupteigenschaften von Kupferlegierungen ist deren hohe
elektrische und thermische Leitfähigkeit, welche diese Legierungen sehr attraktiv
macht für elektrische und elektronische Anwendungen. Mit einer beständigen
Tendenz hin zur Miniaturisierung werden Legierungen mit hoher elektrischer
Leitfähigkeit bei gleichen Festigkeitsniveaus gefordert.
Elektrische Leitfähigkeit
Die elektrische Leitfähigkeit von Kupferlegierungen wird im allgemeinen in
%IACS (International Annealed Copper Standard,) angegeben, wobei die
elektrische Leitfähigkeit von ETP Kupfer etwas größer als 100% IACS ist.
Bei einem bekannten spezifischen Widerstand (in Einheiten von µ cm), wird der
%IACS Anteil für eine Legierung berechnet mit:
%IACS=172.41/spez. Widerstand
Der Zusatz von Legierungselementen zur Verbesserung von verschiedenen
Eigenschaften von Kupfer, wie z.B. Festigkeit, reduziert die elektrische
Leitfähigkeit. Wenn sie dem Kupfer als Legierungszusatz beigefügt werden,
beeinflußt jedes Element und die Kombination verschiedener Elemente die
elektrische Leitfähigkeit auf verschiedene Weise. Hochleistungslegierungen
wurden entwickelt zur Lieferung von hoher Festigkeit mit einer geringeren
Reduzierung der Leitfähigkeit von elementarem Kupfer.
Thermische Leitfähigkeit
Nachdem die Elektronen in Metallen sowohl elektrischen Strom als auch
thermische Energie transportieren, besitzten Legierungen mit hoher
elektrischer Leitfähigkeit auch eine hohe thermische Leitfähigkeit.
Beispielsweise ist die thermische Leitfähigkeit von Phosphor-Bronze C510
mit 15% IACS elektrischer Leitfähigkeit .17 cal/sq cm/cm/sec/°C während die
thermische Leitfähigkeit der Legierung C197 mit 80% IACS elektrischer
Leitfähigkeit .77 cal/sq cm/cm/sec/°C ist.
Hitzeanstieg
Wird eine Legierung mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit ausgewählt,
reduziert die gleichzeitig gemessene hohe thermische Leitfähigkeit
drastisch den Temperaturanstieg in einem stromübertragenden Teil. Nimmt man
eine Erhitzung I2R an, kein Hitzeverlust durch Konvektion oder
Strahlung (nur Wärmeleitung), schätzt die folgende Gleichung den maximalen
Hitzeanstieg,  T in
°C für ein Teil eines Querschnitts A und einer Länge L auf,
wobei , I der Strom in Amper,  der elektrische spezifische
Widerstand in Ohm-cm und Kt die thermische Leitfähigkeit in Watts/cm°C
ist. Die Auswirkung des Stroms auf den Temperaturanstieg dreier typischer
Verbindungslegierungen werden im Folgenden dargestellt für typische 1.0 mm
und .5 mm Quadratpins.
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