CN113366131B - 钛铜箔、伸铜制品、电子设备部件以及自动对焦相机模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钛铜箔，其具有用作弹簧时所需要的高强度，并且蚀刻性良好、永久应变小，能够合适地用作在自动对焦相机模块等的电子设备部件中使用的导电性弹簧材。本发明的钛铜箔，含有1.5～5.0质量％的Ti，余量由Cu以及不可避免的杂质构成，在通过STEM－EDX沿厚度方向对与轧制方向平行的断面进行分析得到的Ti浓度曲线上，沿厚度方向交错存在低浓度Ti层和高浓度Ti层，该低浓度Ti层的Ti浓度小于Ti浓度曲线上的Ti浓度的平均值，该高浓度Ti层的Ti浓度为Ti浓度曲线上的Ti浓度的平均值以上，本说明书中定义的HH以及HL满足1.0质量％≤HH≤30质量％并且HH/HL≥1.1。

Description

钛铜箔、伸铜制品、电子设备部件以及自动对焦相机模块
技术领域
本发明涉及一种钛铜箔、伸铜制品、电子设备部件以及自动对焦相机模块，特别涉及一种能够适合用作自动对焦相机模块等的导电性弹簧材料的钛铜箔、伸铜制品、电子设备部件以及自动对焦相机模块。
背景技术
在便携电话的相机透镜部中，使用被称作自动对焦相机模块的电子设备部件。便携电话的相机的自动对焦功能是指，通过自动对焦相机模块中所使用的材料的弹簧力，使得透镜朝向一定方向移动，并且通过电流流过卷绕于外周的线圈而产生的电磁力，使得透镜朝向与材料的弹簧力的作用方向相反的方向运动。通过这样的机构驱动相机透镜而发挥自动对焦功能(例如，专利文献1、2)。
因此，用于自动对焦相机模块的弹簧材料的铜合金箔，需要其弹簧强度是能够耐受电磁力导致的材料变形的程度。若弹簧强度低，则材料无法承受电磁力导致的位移，会发生永久变形(永久应变)并且在除去电磁力后无法回到初始位置。若发生永久应变，则无法在流过一定的电流时使透镜移动到所需的位置，而无法发挥自动对焦功能。
自动对焦相机模块，使用箔厚为0.1mm以下，且具有1100MPa以上的抗拉强度或0.2％屈服强度的Cu－Ni－Sn系铜合金箔。但是，由于近年的降低成本的需求，使用与Cu－Ni－Sn系铜合金箔相比材料价格比较便宜的钛铜箔，其需求正在增大。
另一方面，钛铜箔的强度比Cu－Ni－Sn系铜合金箔更低，存在产生永久应变的问题，因此期望其高强度化。
作为提高钛铜的强度的方法，例如有专利文献3、4所公开的方法。专利文献3中公开了以下方法：通过钛铜的制造步骤选用固溶化处理、亚时效处理、冷轧制、时效处理，并且分两个阶段进行固溶化处理后的热处理，由此增大调幅分解(Spinodal decomposition)产生的Ti浓度的幅度(浓淡)，提高强度与弯曲加工性的平衡。另外，在专利文献4中记载了，钛铜的制造步骤中选用固溶化处理、预备时效处理、时效处理、精轧制、去应力退火，同样有效地增大Ti浓度的波动。
此外，作为进一步改善钛铜的强度的技术，还有专利文献5～8所公开的方法。在专利文献5中公开了通过最终再结晶退火调节平均晶粒粒径，之后，依次进行冷轧制、时效处理的方法。专利文献6中公开了在固溶化处理后依次进行冷轧制、时效处理、冷轧制的方法。专利文献7中公开了如下方法：在进行热轧制以及冷轧制之后，在750～1000℃的温度区域内保持5秒～5分钟进行固溶化处理，接着，依次进行轧制率0～50％的冷轧制、300～550℃的时效处理、以及轧制率0～30％的精冷轧制，由此调节板面上的{420}晶面的X射线衍射强度。专利文献8中公开了如下方法：按照规定的条件依次进行第一固溶化处理、中间轧制、最终的固溶化处理、退火、最终的冷轧制以及时效处理，由此调节轧制面上的{220}晶面的X射线衍射强度的半峰宽。
另外，作为着眼于组织控制的技术，专利文献9公开了如下方法：对于具有在0.5mass％以上至3.5mass％以下的范围内含有Ti，且余量由Cu以及不可避免的杂质构成的组成的钛铜，进行轧制率超过90％的冷的或温的精轧制，并进行时效处理，从而在时效处理后形成层片状组织，并提高强度和电导率的平衡。
进一步，为了在增大强度的同时减少永久应变的发生，专利文献10中公开了如下方法：在进行热轧制以及冷轧制之后，依次进行固溶化处理、压下率55％以上的冷轧制，200～450℃的时效处理，压下率35％以上的冷轧制，并且控制铜合金箔的表面粗糙度。另外，专利文献11中公开了，通过在进行热轧制以及冷轧制后，依次进行固溶化处理、压下率55％以上的冷轧制、200～450℃的时效处理、压下率50％以上的冷轧制，以及根据需要的去应力退火，并控制固溶化处理后的冷轧制的压下率，由此控制I(220)/I(311)。在专利文献10以及专利文献11中公开的钛铜箔中，与轧制方向平行的方向上的0.2％屈服强度能够达到1100MPa以上。
另外，在专利文献12中公开了，在800～1000℃下热轧制到厚度为5～20mm之后，进行加工度30～99％的冷轧制，400～500℃下的平均升温速度选用1～50℃/秒并且在500～650℃的温度带保持5～80秒钟，由此进行软化度为0.25～0.75的预退火，并进行压下率为7～50％的冷轧制，接着，在700～900℃下进行5～300秒钟的固溶化处理，以及，在350～550℃下进行2～20小时的时效处理，由此缩小杨氏模量。
此外，在专利文献13中公开了如下方法：进行热轧制、冷轧制后，依次在700～1000℃下进行5秒钟～30分钟的固溶化处理、压下率为95％以上的冷轧制，之后，进行以15℃/h以下的速度升温，在200～400℃的范围下保持1～20小时，并进行以15℃/h以下的速度冷却到150℃的时效处理，由此能够改善永久应变。专利文献13所公开的钛铜箔，与轧制方向平行的方向以及垂直的方向上的0.2％屈服强度均为1200MPa以上，并且，与轧制方向平行的方向以及垂直的方向上的弹簧限界值均能够达到800MPa以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－280031号公报
专利文献2：日本特开2009－115895号公报
专利文献3：日本特开2015－098622号公报
专利文献4：日本特开2015－127438号公报
专利文献5：日本特开2002－356726号公报
专利文献6：日本特开2004－091871号公报
专利文献7：日本特开2010－126777号公报
专利文献8：日本特开2011－208243号公报
专利文献9：日本特开2014－173145号公报
专利文献10：日本特开2014－037613号公报
专利文献11：日本特开2014－080670号公报
专利文献12：日本特开2014－074193号公报
专利文献13：日本特开2016－050341号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，在专利文献3、4中，主要目的是提高钛铜的强度以及弯曲加工性，没有关注永久应变问题。
在专利文献5～8的说明书所记载的实施例以及比较例中，发现了若干具有1100MPa以上的0.2％屈服强度的钛铜。但是，在专利文献5～8所提出的现有技术中，如果在对材料施加负载并使其变形后除去负载，则会产生永久应变，因此可知仅仅具有高强度仍然无法用作自动对焦相机模块等的导电性弹簧材料。
另外，在专利文献9中，虽然公开了通过层片组织能够增大强度，但是用于需要更高的强度的自动对焦相机模块等用途时材料会发生破裂，因此存在无法作为弹簧材料发挥功能的问题。因此，基于无法兼顾强度和减少永久应变的观点，是不合适的。
在专利文献10～12中，公开了抑制永久应变的发生的方法。然而，对于箔厚比较薄的材料，可知在专利文献10～12提出的技术中，其效果无法发挥到所需要的程度。即，在专利文献10～12提出的技术中，虽然箔厚达到某个程度时可发挥较强的效果，但是在箔厚较薄的情况下，无法发挥达到根据箔厚较厚时所预测的程度的充分效果。
在专利文献13中，虽然有强度高且永久应变的钛铜箔的记载，但是没有着眼于蚀刻性。
进一步，近年伴随着图像传感器的高像素化等相机的高功能化，存在透镜的个数增多的倾向，因此当相机模块落回时，对材料施加了可使其塑性变形的程度的较强的力。因此，需要比以往更难以产生永久应变。另外，当在自动对焦模块中使用时，由于通过蚀刻加工形成弹簧材料，因此除了上述以外，蚀刻性(蚀刻时的回路直线性)也是一个重要的特性。
基于以上的背景，在近年的相机模块中，不产生永久应变非常重要，除此之外还需要良好的蚀刻性(蚀刻中的回路直线性)，因此上述的钛铜箔仍有改善的余地。
本发明的课题是解决上述技术问题，在一实施方式中，其目的在于提供一种用作弹簧时具有所需要的高强度、蚀刻性良好、并且永久应变小的钛铜箔。另外，本发明在另一实施方式中，目的在于提供一种具有这样的钛铜箔的伸铜制品。另外，本发明在再一实施方式中，目的在于提供一种具备这样的钛铜箔的电子设备部件。另外，本发明在又一实施方式中，目的在于提供一种具有这样的钛铜箔的自动对焦相机模块。
解决技术问题的方法
本发明人，研究金属组织对永久应变产生的影响，结果发现，金属组织中的规定的微小的层状组织不仅可以抑制永久应变，在改善蚀刻性以及低循环疲劳特性上也很有效。另外还发现，这样的Cu和Ti的微小的层状组织，可通过调节铸造时的凝固速度和在热轧制后进行温轧制得到。
基于以上知识，本发明在一个方面，提供一种钛铜箔，含有1.5～5.0质量％的Ti，余量由Cu以及不可避免的杂质构成，在通过STEM－EDX沿厚度方向对与轧制方向平行的断面进行分析得到的Ti浓度曲线上，沿厚度方向交错地存在低浓度Ti层和高浓度Ti层，该低浓度Ti层的Ti浓度低于Ti浓度曲线上的Ti浓度的平均值，高浓度Ti层的Ti浓度为Ti浓度曲线上的Ti浓度的平均值以上，本说明书中定义的HH以及HL，满足1.0质量％≤HH≤30质量％且HH/HL≥1.1。
在本发明的钛铜箔的一实施方式中，对与轧制方向平行的方向进行遵照JISP8115：2001的MIT试验时，弯曲次数为800次以上。
在本发明的钛铜箔的一实施方式中，与轧制方向平行的方向上的抗拉强度为1100MPa以上。
在本发明的钛铜箔的一实施方式中，还含有总量为1.0质量％以下的从Ag、B、Co、Fe、Mg、Mn、Mo、Ni、P、Si、Cr以及Zr中选择的一种以上的元素。
另外，在本发明的另一方面，是具备以上任一项所述的钛铜箔的伸铜制品。
另外，在本发明的再一方面，是具备以上任一项所述的钛铜箔的电子设备部件。
本发明的电子设备部件在一实施方式中，是自动对焦相机模块。
另外，在本发明的又一方面，是一种自动对焦相机模块，其具备：透镜；朝向光轴方向的初始位置对该透镜进行弹性施力的弹簧部件；产生与该弹簧部件的施加力对抗的电磁力并能够沿光轴方向驱动所述透镜的电磁驱动单元，所述弹簧部件为以上任一项所述的钛铜箔。
发明的效果
根据本发明，能够得到蚀刻性良好、高强度并且永久应变小的钛铜箔，该钛铜箔，能够合适地用作在自动对焦相机模块等的电子设备部件中使用的导电性弹簧材料。
附图说明
图1是示出在本发明的钛铜箔的一实施方式中，对与轧制方向平行的断面进行STEM－EDX分析得到的Ti映射图。
图2是示出在本发明的钛铜箔的一实施方式中，对与轧制方向平行的断面进行STEM－EDX的线分析得到的与轧制方向平行的断面的厚度方向上的Ti浓度曲线的图谱的示意图的一示例。
图3是对现有的钛铜的与轧制方向平行的断面进行STEM－EDX分析得到的Ti映射图的一示例。
图4是示出本发明的自动对焦相机模块的剖面图。
图5是图4的自动对焦相机模块的分解立体图。
图6是示出图4的自动对焦相机模块的动作的剖面图。
图7是示出测量永久应变量的方法的概略图。
具体实施方式
以下，详细说明本发明的具体的实施方式。需要说明的是，本发明不限于以下的实施方式，在不改变本发明的要旨的范围内能够进行各种变更。
[1.钛铜箔]
在本发明的钛铜箔的一实施方式中，含有1.5～5.0质量％的Ti，余量由铜以及不可避免的杂质构成，在使用STEM－EDX沿厚度方向对与轧制方向平行的断面进行分析得到的Ti浓度曲线上，交错存在低浓度Ti层和高浓度Ti层，该低浓度Ti层的Ti浓度低于Ti浓度曲线上的Ti浓度的平均值，且该高浓度Ti层的Ti浓度为Ti浓度曲线上的Ti浓度的平均值以上，下文中定义的HH以及HL，满足1.0质量％≤HH≤30质量％并且HH/HL≥1.1。需要说明的是，在本发明中，STEM－EDX是指，使用扫描型透射电子显微镜(STEM)的能量分散型X射线光谱法(EDX)进行的分析。
(Ti浓度)
在本发明的钛铜箔的一实施方式中，Ti浓度为1.5～5.0质量％。钛铜箔，通过固溶化处理使得Ti固溶在Cu基体中，并通过时效处理使得微小的析出物分散在合金中，由此提高强度以及电导率。
基于析出物的析出不会过多或不足、且得到所需的强度的观点，Ti浓度为1.5质量％以上，优选为2.5质量％以上，更优选为2.7质量％以上。另外，基于加工性良好，因而轧制时材料难以破裂的观点，Ti浓度为5.0质量％以下，优选为4.5质量％以下，更优选为4.3质量％以下。
(其他的添加元素)
本发明的钛铜箔，在一实施方式中，通过含有以总量计为1.0质量％以下的Ag、B、Co、Fe、Mg、Mn、Mo、Ni、P、Si、Cr以及Zr中的一种以上，能够进一步提高强度。但是，这些元素的总含量可以为0，也就是说，也可以不含有这些元素。这些元素的总含量的上限选用1.0质量％的理由是，若超过1.0质量％，则加工性变差，轧制时材料容易产生破裂。若考虑强度以及加工性的平衡，则优选含有以总量计为0.005～0.5质量％的上述元素的一种以上。需要说明的是，在本发明中，即使不含有上述添加元素，也具有所需的效果。
另外，Ag的优选添加量为0.5质量％以下，更优选的添加量为0.1质量％以下。B的优选添加量为0.5质量％以下，更优选的添加量为0.05质量％以下。Co的优选添加量为0.5质量％以下，更优选的添加量为0.1质量％以下。Fe的优选添加量为0.5质量％以下，更优选的添加量为0.25质量％以下。Mg的优选添加量为0.5质量％以下，更优选的添加量为0.1质量％以下。Mn的优选添加量为0.5质量％以下，更优选的添加量为0.1质量％以下。Mo的优选添加量为0.5质量％以下，更优选的添加量为0.3质量％以下。Ni的优选添加量为0.5质量％以下，更优选的添加量为0.1质量％以下。P的优选添加量为0.5质量％以下，更优选的添加量为0.1质量％以下。Si的优选添加量为0.1质量％以下，更优选的添加量为0.05质量％以下。Cr的优选添加量为0.5质量％以下，更优选的添加量为0.4质量％以下。Zr的优选添加量为0.5质量％以下，更优选的添加量为0.1质量％以下。但是，不限于上述添加量。
(抗拉强度)
在本发明的钛铜箔的一实施方式中，与轧制方向平行的方向上的抗拉强度，例如能够为1100MPa以上，进一步能够达到1200MPa以上。在用作自动对焦相机模块的导电性弹簧材料方面，与轧制方向平行的方向上的抗拉强度为1200MPa以上的特性是优选的。在优选的实施方式中，与轧制方向平行的方向以及垂直的方向上的抗拉强度均为1300MPa以上，在进一步优选的实施方式中均为1400MPa以上。
另一方面，关于抗拉强度的上限值，基于本发明欲得到的强度，没有特别限制，但是如果考虑到劳力以及成本，则与轧制方向平行的方向以及垂直的方向上的抗拉强度通常为2000MPa以下，典型地为1800MPa以下。
在本发明中，钛铜箔的与轧制方向平行的方向上的抗拉强度，遵照JIS Z2241：2011(金属材料抗拉试验方法)进行测量。
(低循环疲劳特性)
低循环疲劳特性，通过重复进行弯曲试验直到断裂为止的次数(弯曲次数)进行评价。在本发明的钛铜箔的一实施方式中，在弯曲试验中到断裂为止的重复次数例如为500次，进一步能够达到1000次以上。在用作自动对焦模块的导电性弹簧材料方面，在弯曲试验中到断裂为止的重复次数为1000次以上的特性是优选的。弯曲次数越高则低循环疲劳特性越好，优选为500次以上，更优选为800次以上，还更优选为1000次以上。需要说明的是，低循环疲劳特性是指，使得材料产生变形(弯曲)时不会断裂的性质，因此强度(抗拉强度、0.2％屈服强度)高的材料不一定低循环疲劳特性也好。
另外，在本发明中，弯曲次数的测量，进行遵照JIS P8115：2001的MIT试验。
(永久应变)
永久应变，将该钛铜箔裁成规定大小以采取短条试样，将试样的长度方向上的一个端部固定，在距离该固定端L的位置处，在另一个端部的顶端推压有被加工成刀刃状的冲头，对试样施加距离为d的挠度后，卸除负载使冲头回到初始位置(参照图7)。卸除上述冲头的负载后，求出永久应变量δ。永久应变量越低则耐永久应变性越好，其优选为0.3以下，更优选为0.1以下，还更优选为0.05以下，进一步优选为低于0.01。需要说明的是，关于试验条件，可根据试样的厚度调节上述L和d。
(蚀刻性)
蚀刻性，使用规定的蚀刻溶液，对该钛铜箔进行蚀刻，形成具有固定的大小的直线回路，并通过STEM观察该回路。这里，最大回路宽度和最小回路宽度之差，越小则蚀刻性越好，优选小于10μm。
(层状组织)
本发明的钛铜箔的一实施方式，如图1、2所示，对与轧制方向平行的断面进行使用扫描型透射电子显微镜(STEM)的能量分散型X射线光谱法(EDX)的分析(STEM－EDX分析)，在这种情况下，在与轧制方向平行的断面上，Ti浓度低于平均浓度的低浓度Ti层，和Ti浓度为平均浓度以上的高浓度Ti层，在厚度方向(图1中为上下方向)交错存在。换言之，本发明的钛铜箔在一实施方式中，Ti浓度在厚度方向上变化。即，在本发明中，具有由Cu以及高浓度Ti构成的层和由Cu以及低浓度Ti构成的层交错存在的层状组织。
可认为由于这样的层状组织在与轧制方向平行的断面上连续地稳定地存在，因此对挠度的抵抗得到强化且难以产生永久变形，即使是厚度为0.1mm以下的较薄的铜箔，也能够有效地减少永久应变，但是本发明并不限于这样的理论。
该“层状组织”的定义是，低浓度Ti层和高浓度Ti层在厚度方向上交错地存在的组织，且各个层在轧制方向上连续50nm以上。即，可以说在轧制方向上，Ti浓度的变化小。另一方面，轧制方向上的层的长度小于50nm的各个层被定义为斑点组织。即，可以说，在轧制方向上，与层状组织相比其Ti浓度的变化较大。
如下说明研究层状组织的方法。例如，在进行上述STEM－EDX分析的情况下，在1个视野(倍率1,000,000倍，观察视野：140nm×140nm)中，首先在厚度方向上进行线分析，得到Ti浓度曲线。接着，在该Ti浓度曲线的Ti浓度内的任意1点，沿着与厚度方向垂直的方向(轧制方向)进行线分析，求出该Ti浓度的偏差在所选择的测量值的±5％的范围内的轧制方向上的长度。在不同的视野中进行3次上述长度测量，在长度的平均值为50nm以上的情况下，可以说是存在层状组织。
另一方面，现有的钛铜箔，如图3所示，在与轧制方向平行的断面上，Ti浓度较高的部分和较低的部分不连续地且呈斑点状地分布，并且，厚度方向上的Ti浓度的多个峰值大致均等。在这种情况下，对于厚度较薄的箔，由于组织不连续，故而对挠度的抵抗没有那么强，容易产生弹性限度内的永久变形，因此可认为无法充分抑制永久应变。
另外，能够规定厚度方向上的高浓度Ti层的高度，以及高浓度Ti层的高度与低浓度Ti层的高度之比，作为表征该层状组织的指标。
该分析，通过STEM－EDX分析进行。若使用STEM－EDX沿着厚度方向对与轧制方向平行的断面进行线分析，则取决于Ti浓度的大小，每个测量点的Ti浓度会变化。在本发明中，测量1个视野(倍率1,000,000倍，观察视野：140nm×140nm)中的Ti浓度，得到如图2所示的与厚度方向的距离对应的Ti浓度曲线。Ti浓度曲线中的高浓度Ti层和低浓度Ti层，将JISB0601中规定的与表面性状相关的轮廓曲线替换成Ti浓度曲线使用。即，用B(Ti浓度曲线的平均值)截断Ti浓度曲线时，在X轴方向上相邻的两个交叉点所夹着的曲线部分中的，Ti浓度为Ti浓度曲线的平均值或者大于该平均值的上侧部分，被定义为高浓度Ti层。另外，用B(Ti浓度曲线的平均值)截断Ti浓度曲线时，在X轴方向上相邻的两个交叉点夹着的曲线部分中的，Ti浓度低于Ti浓度曲线的平均值的下侧部分，被定义为低浓度Ti层。
(高浓度Ti层的高度、低浓度Ti层的高度)
为了得到上文所述的钛铜箔，使所述Ti浓度曲线中的高浓度Ti层的高度HH为规定值以上很重要。基于可发现优良的低循环疲劳特性的观点，上述高度HH为1.0质量％以上，优选为2.0质量％以上，更优选为3.0质量％以上，进一步优选为4.5质量％以上。基于得到良好的蚀刻性的观点，上述高度HH为30质量％以下，优选为20质量％以下，更优选为15质量％以下，进一步优选为10质量％以下。
在下文中说明求出高浓度Ti层的高度HH和低浓度Ti层的高度HL的方法。如图2所示，在厚度方向上的140nm中，浓度最高的一侧依次选择5个上述Ti浓度曲线上的峰并记做A1、A2、A3、A4、A5，并且从浓度最低的一侧依次选择5个Ti浓度曲线的各个谷部并记做C1、C2、C3、C4、C5，并将上述Ti浓度曲线的平均Ti浓度记做B，此时，高浓度Ti层的高度HH用以下的式(1)定义，低浓度Ti层的高度HL用以下的式(2)定义。
式(1) HH＝{(A1－B)+(A2－B)+(A3－B)+(A4－B)+(A5－B)}/5
式(2) HL＝{(B－C1)+(B－C2)+(B－C3)+(B－C4)+(B－C5)}/5
如此，求出各视野的HH和HL，将多个(至少3个以上)的不同视野的HH和HL的平均值用作HH和HL的测量值。
需要说明的是，由于发现Cu和Ti的层状组织与轧制方向平行，因此上述线分析必须在钛铜箔的厚度方向上进行。
(高浓度Ti层与低浓度Ti层相比的高度之比的定义)
高浓度Ti层与低浓度Ti层相比的高度之比，使用上述的HH、HL定义为HH/HL。
为了得到上文所述的钛铜箔，需要适当调节上述Ti浓度曲线中的HH/HL。
若HH/HL小，则难以得到良好的低循环疲劳特性。为了得到上述的低循环疲劳特性，优选使得HH/HL为1.1以上，更优选为1.2以上，还更优选为1.3以上。但是，虽然HH/HL过高不会带来任何不利，但是考虑到劳力、成本，通常优选将其调节到10以下，更优选调节到8以下，还更优选调节到5以下。
(钛铜箔的厚度)
本发明的钛铜箔在一实施方式中，例如厚度为0.1mm以下，在典型的实施方式中，厚度为0.018mm～0.08mm，在更典型的实施方式中厚度为0.02mm～0.06mm。
[2.钛铜箔的制造方法]
为了制造如上文所述的钛铜箔，首先使用熔融炉熔融电解铜、Ti等原料，得到所需的组成的熔液。然后，将该熔液供应到铸模的铸造空间中，在此铸造铸锭。为了防止钛的氧化损耗，熔融以及铸造优选在真空中或者在惰性气体氛围中进行。
这里，为了得到上文所述的钛铜箔的规定的层状组织，调节铸模并调节热轧制后的温轧制条件非常重要。通过调节铸模和调节温轧制的条件，能够控制层状组织中的高浓度Ti层的高度，并能够控制高浓度Ti层与及低浓度Ti层相比的高度之比。
虽然没有特别指定铸模的厚度，但是优选调节到与铸锭的厚度为同等程度。铸模的周壁部分的厚度，沿着与铸锭的厚度平行的方向进行测量。
另外，铸模的周壁部分的材质，优选为耐火砖。以往，铸模的周壁部分的材质选用铸铁或铜，但是通过将它们替代成耐火砖，能够减缓供应熔液后的冷却速度，并减缓铸锭的冷却。然后，通过减缓铸锭的冷却，能够调节Ti的层状组织。
之后，典型地，对铸锭依次进行：热轧制、温轧制、冷轧制1、固溶化处理、冷轧制2、时效处理，得到具有所需的厚度以及特性的箔。当然，通过上述方法，除了箔以外还能够加工成条的形状。
热轧制按照钛铜箔的制造方法所采用的惯例条件进行即足够，这里没有特别要求的条件。例如，在热轧制中，基于加工性的观点，加热温度优选为500℃以上，更优选为700℃以上，还更优选为900℃以上。但是，基于生产效率的观点，优选为950℃以下。
这里，通过在热轧制后引入温轧制，能够调节层状组织中的高浓度Ti层的分布状況。为了得到良好的低循环疲劳特性，温轧制的加热温度优选为300～450℃，更优选为320～430℃，进一步优选为350～420℃。另外，基于得到良好的低循环疲劳特性的观点，加热保持时间优选为5小时以下，更优选为3小时以下，还更优选为2小时以下。若低于上述的温度，则高浓度Ti层的高度过高，会导致蚀刻性降低。另外，在超过上述温度的情况下或在长时间加热的情况下，难以得到良好的循环疲劳特性。但是，基于得到1100MPa以上的抗拉强度的观点，加热保持时间优选为1小时以上。需要说明的是，基于减少温度差导致的裂纹的观点，温轧制中的轧制材料的结束温度优选为300℃以上。
另外，为了调节高浓度Ti层与低浓度Ti层相比的高度之比，温轧制时的压下率很重要，但是若压下率过高则材料会变脆，在此后的轧制中容易发生破裂。因此，本发明中，温轧制的压下率小于50％，优选为45％以下，更优选为40％以下。另外，若压下率过低则容易发生永久应变。因此，温轧制的压下率为5％以上，优选为10％以上，更优选为20％以上。需要说明的是，压下率R(％)由下式(3)定义。
式(3) R＝{(t0－t)/t0}×100(t0：轧制前的板厚，t：轧制后的板厚)
此后的冷轧制1的条件按照制造钛铜箔所采用的惯例条件即足够，这里没有特别要求的条件。另外，固溶化处理也可以采用惯例的条件，例如能够在700～1000℃、5秒钟～30分钟的条件下进行。
为了得到高强度，能够在固溶化处理之后进行冷轧制2。冷轧制2的压下率优选超过90％，更优选为95％以上。在90％以下的情况下，难以得到1100MPa以上的抗拉强度。基于本发明欲得到的强度，压下率的上限没有特别限制，但是工业上不会超过99.8％。
时效处理的加热温度优选选用200～450℃，加热时间优选选用2～20小时。在加热温度小于200℃的情况和超过450℃的情况下，难以得到1100MPa以上的抗拉强度。在加热时间小于2小时的情况和超过20小时的情况下，难以得到1100MPa以上的抗拉强度。
需要说明的是，通常，在热处理后，为了除去表面生成的氧化膜或氧化物层，进行表面的酸洗、研磨等。在本发明中，也能够在热处理后进行表面的酸洗、研磨等。
[3.用途]
本发明的钛铜箔，没有限定，能够适合地用作开关、连接器、插座、端子，继电器等电子设备用部件的材料，或者能够适合地用作伸铜制品，尤其适合用作在自动对焦相机模块等电子设备部件中使用的导电性弹簧材料。
自动对焦相机模块在一实施方式中，具备：透镜；弹簧部件，其朝向光轴方向上的初始位置对该透镜进行弹性施力；电磁驱动单元，其产生与该弹簧部件的施加力对抗的电磁力并能够沿光轴方向驱动所述透镜。电磁驱动单元，示例性地能够具备：“コ”字形圆筒形状的磁轭；线圈，其被收纳在磁轭的内部壁的内侧；磁铁，其围绕线圈并且被收纳在磁轭的外周壁的内侧。
图4是示出本发明的自动对焦相机模块的一示例的剖面图，图5是图4的自动对焦相机模块的分解立体图，图6是示出图4的自动对焦相机模块的动作的剖面图。
自动对焦相机模块1具备：“コ”字形圆筒形状的磁轭2；设置于磁轭2的外壁的磁铁4；在中央位置具备透镜3的支架(carrier)5；安装于支架5的线圈6；安装磁轭2的基座7；支撑基座7的框架8；在上下支撑支架5的2个弹簧部件9a、9b；上下覆盖这些部件的2个盖10a、10b。2个的弹簧部件9a、9b为相同部件，以相同的位置关系从上下夹持并支撑支架5，并且发挥作为给线圈6供电的路径的功能。通过在线圈6上施加电流，向上方移动支架5。需要说明的是，在本说明书中，适当地使用“上”以及“下”的术语，是指图4中的上下，“上”表示从相机朝向被拍摄物体的位置关系。
磁轭2是软铁等磁性体，并形成上表面部闭合的“コ”字形圆筒形状，具有圆筒状的内壁2a和外壁2b。在“コ”字形的外壁2b的内表面上，安装(接合)有环状的磁铁4。
支架5呈具有底面部的圆筒形状结构并且是由合成树脂等制成的成形品，在中央位置处支撑透镜，在底面外侧上接合搭载有预先成形的线圈6。矩形状树脂成形品的基座7的内周部嵌合并组装有磁轭2，进一步通过树脂成形品的框架8固定磁轭2整体。
弹簧部件9a、9b，各自的最外周部分别被框架8和基体7夹持并固定，在内周部上的每间隔120°的切槽与支架5嵌合，通过热铆接等进行固定。
弹簧部件9b与基座7以及弹簧部件9a与框架8之间通过接合或热铆接等进行固定，进一步，将盖10b安装在基座7的底面，将盖10a安装在框架8的上部，并分别将弹簧部件9b夹持固定在基座7与盖10b之间，将弹簧部件9a夹持固定在框架8与盖10a之间。
线圈6的一端的引线，穿过设置于支架5的内周面的槽内向上延伸，并焊接在弹簧部件9a上。另一端的引线穿过设置于支架5的底面的槽内向下方延伸，并焊接在弹簧部件9b上。
弹簧部件9a、9b，是本发明的钛铜箔的板弹簧。具有弹簧特性，朝向光轴方向上的初始位置对透镜3进行弹性施力。同时，还发挥给线圈6供电的路径的作用。弹簧部件9a、9b的外周部的一个部位向外侧突出，发挥供电端子的功能。
圆筒状的磁铁4沿径向(径)方向被磁化，形成以“コ”字形状的磁轭2的内壁2a、上表面部以及外壁2b为路径的磁路，在磁铁4与内壁2a之间的间隙中，配置有线圈6。
弹簧部件9a、9b形状相同，并且如图4以及5所示以相同的位置关系进行安装，因此在支架5朝向上方移动时能够避免轴偏移。线圈6，是在卷绕后进行加压成形而制作的，成品外径的精度提高，能够容易地配置在规定的狭小间隙中。支架5，在最下位置处抵接基座7，在最上位置处抵接磁轭2，因此具备在上下方向上进行抵接的机构，可防止脱落。
图6是示出在线圈6上施加电流，使得具备透镜3的支架5朝向上方移动的剖面图。若在弹簧部件9a、9b的供电端子上施加电压，则电流流过线圈6从而对支架5在施加朝向上方的电磁力。另一方面，所连接的2个弹簧部件9a、9b的恢复力朝向下方施加于支架5。因此，支架5的朝向上方的移动距离位于电磁力与恢复力平衡的位置。由此，通过施加于线圈6的电流量，能够决定支架5的移动量。
上侧弹簧部件9a支撑支架5的上表面，下侧弹簧部件9b支撑支架5的下表面，因此恢复力在支架5的上表面以及下表面均匀地朝向下方施力，能够将透镜3的轴偏移抑制为较小。
因此，在支架5朝向上方移动中，不需要要肋等形成的引导件，也未使用。由于没有引导件引起的滑动摩擦，因此支架5的移动量，纯粹受电磁力和恢复力的平衡的支配，实现了顺滑地且以高精度移动透镜3。由此，能够实现透镜抖动较小的自动对焦。
需要说明的是，以磁铁4为圆筒形状进行了说明，但是不限于此，能够将磁铁4分割成3份至4份并沿径向方向进行磁化，并可以将其贴附固定在磁轭2的外壁2b的内表面。
实施例
以下与比较例一起示出本发明的实施例，但是提供这些实施例仅仅是为了更好地理解本发明及其优点，并非意图限定本发明。
将含有如表1所示的合金成分并且余量由铜以及不可避免的杂质构成的合金用作实验材料，并研究合金成分以及制造条件对组织、抗拉强度、低循环疲劳特性、蚀刻性以及永久应变产生的影响。
＜制造条件＞
首先，使用真空熔融炉熔融2.5kg的电解铜，并添加合金元素以得到如表1以及2所记载的合金组成。将该熔液铸入如下所示的铸模，制造厚度为30mm、宽度为60mm、长度为120mm的铸锭。依次按照以下的步骤加工该铸锭，制造具有如表1以及2所记载的规定的厚度的制品试样。
(1)熔融铸造：铸造温度选用1300℃，铸模从耐火砖、铸铁中进行选择，并改变铸造时的平均冷却速度。铸铁的冷却速度比耐火砖快。铸模的厚度为30mm。
(2)热轧制：进一步将上述铸锭在950℃下加热并保持3小时后，轧制到10mm。
(3)温轧制：将上述热轧制材料在300～450℃下加热并保持2小时后，按照压下率轧制到规定的厚度。结束温度均为300℃以上。
(4)研磨：用研磨机除去在热轧制中生成的氧化皮。研磨后的厚度为9mm。
(5)冷轧制1：考虑冷轧制2的压下率和制品试样的厚度，轧制到规定的厚度。
(6)固溶化处理：将试样装入升温到800℃的电炉1中，保持5分钟后，将试样放入水槽中进行急速冷却。
(7)冷轧制2：按照表1以及2所示的压下率轧制到各个制品厚度。
(8)时效处理：将温度和时间分别设为300℃、2小时，在Ar氛围中进行加热。
对于如上所述制造的各个制品试样，进行以下的评价。
＜1.组织分析＞
如上文所述，通过STEM－EDX(扫描型透射电子显微镜)对与轧制方向平行的断面进行观察，基于得到的图像判断是层状组织还是斑点的组织。这里使用的STEM－EDX，是JEOL公司制造的JEM－2100F，测量条件为试样倾斜角度0°，加速电压200kV。
另外，通过STEM－EDX沿厚度方向对与轧制方向平行的断面进行线分析，得到与厚度方向上的距离对应的Ti浓度曲线。需要说明的是，测量3个不同视野内的Ti浓度，并测量各视野中的如下式(1)以及(2)所示的HH和HL，将不同视野内的平均值用作测量值。
式(1) HH＝{(A1－B)+(A2－B)+(A3－B)+(A4－B)+(A5－B)}/5
式(2) HL＝{(B－C1)+(B－C2)+(B－C3)+(B－C4)+(B－C5)}/5
进一步，按照上文所述的方法，通过STEM－EDX进行组织分析。其结果在表1中示出。
＜2.抗拉强度＞
基于JIS Z2241：2011，使用拉伸试验机测量与轧制方向平行的方向上的抗拉强度。
＜3.低循环疲劳特性＞
低循环疲劳特性使用东洋精机制造的MIT试验机(D型)进行评价。以长度方向是轧制平行方向的方式裁取宽度3.2mm、长度110mm的短条试样，负载为250g，弯曲部曲率半径为2mm，左右的弯曲角度为135°，弯曲速度为175cpm(次/min)，上述以外的条件按照JISP8115：2001进行。另外，关于各个样品，将到断裂为止的重复次数为1000次以上评价为「◎」，将800次以上且小于1000次评价为「○」，将小于800次评价为「×」。
＜4.永久应变＞
以长度方向为轧制平行方向的方式裁取宽度15mm、长度25mm的短条试样，如图7所示，固定试样的一端，在距离该固定端L的位置处，顶端被加工成刀刃状的冲头以1mm/分的移动速度进行推压，对试样施加距离为d的挠度后，使冲头返回到初始的位置并卸除负载。卸除负载后，求出永久应变量δ。
试验条件是，在试样的箔厚为0.05mm以下的情况下，条件为L＝3mm、d＝2mm，在箔厚比0.05mm更厚的情况下，条件为L＝5mm、d＝4mm。另外，永久应变量通过0.01mm的分辨率进行测量，在没有检测到永久应变的情况下，在表1以及2中记做「＜0.01mm」。
＜5.蚀刻直线性＞
使用37质量％，波美度40°的氯化亚铁水溶液，对各个样品箔进行蚀刻，形成线宽100μm、长度150mm的直线回路。使用扫描型电子显微镜(日立制造，S－4700)观察回路(观察长度200μm)，将最大回路宽度和最小回路宽度之差小于10μm评价为○，将10μm以上评价为×。
【表1】
Figure BDA0003022251610000131
根据实施例1～26，可确认到能够得到蚀刻性良好、强度高且永久应变小的钛铜箔。
实施例1～8、10～13以及15～25中，温轧制的温度以及压下率满足了合适的范围，因此满足HH为1.0以上且HH/HL为1.1以上，故而兼具低循环疲劳特性和抑制永久应变。
实施例9中，满足HH为1.0以上且HH/HL为1.1以上，且得到了良好的强度，能够抑制永久应变，但是由于温轧制时间稍长，因此低循环疲劳特性较差。
实施例14中，由于母相的Ti浓度略低，因此与实施例1～13以及15～25相比抗拉强度略低、永久应变略高，但是由于进行了合适的温轧制，因此满足HH为1.0以上且HH/HL为1.1以上且低循环疲劳特性良好。
实施例26中，虽然满足了HH为1.0以上且HH/HL为1.1以上，但是冷轧制2的压下率为90％以下，所以没有得到良好的强度以及低循环疲劳特性。
【表2】
Figure BDA0003022251610000151
比较例1中，由于温轧制时的压下率低，因此HH/HL小于1.1，发生永久应变。
比较例2中，由于温轧制时的压下率高，因此在此后的轧制中发生破裂，无法进行样品的配制，和强度、低循环疲劳特性以及永久应变的测量。
比较例3中，由于温轧制的温度低，因此HH超过30质量％，蚀刻性变差。
比较例4中，由于温轧制的温度高，因此HH小于1.0质量％，在MIT试验中发生破断。
比较例5中，由于母相的Ti浓度超过5质量％，因此在热轧制中发生破裂，无法进行样品的配制，以及强度、永久应变的测量。
比较例6中，由于次要成分的总量超过1.0质量％，因此在热轧制中发生破裂，无法进行样品的配制，以及强度、永久应变的测量。
比较例7中，由于铸模为铸铁，因此铸模的材质导致铸锭的冷却较快，故而组织呈斑点状，在MIT中发生断裂。另外，发生永久应变。
比较例8中，由于未进行温轧制，因此HH超过30质量％并且HH/HL低于1.1，故而导致蚀刻性变差。
附图标记说明
1 自动对焦相机模块
2 磁轭
3 透镜
4 磁铁
5 支架
6 线圈
7 基座
8 框架
9a 上侧的弹簧部件
9b 下侧的弹簧部件
10a、10b 盖

Claims (9)

1.一种钛铜箔，含有1.5～5.0质量%的Ti，余量由Cu以及不可避免的杂质构成，在通过STEM－EDX沿厚度方向分析与轧制方向平行的断面得到的Ti浓度曲线上，沿厚度方向交错存在各个层在轧制方向上连续50nm以上的低浓度Ti层和高浓度Ti层，所述低浓度Ti层的Ti浓度小于Ti浓度曲线上的Ti浓度的平均值，所述高浓度Ti层的Ti浓度为Ti浓度曲线中的Ti浓度的平均值以上，所述高浓度Ti层的高度HH以及所述低浓度Ti层的高度HL满足1.0质量%≤HH≤30质量%并且HH/HL≥1.1。
2.如权利要求1所述的钛铜箔，其中，对与轧制方向平行的方向进行遵照JIS P8115：2001的MIT试验时，弯曲次数为800次以上。
3.如权利要求1或2所述的钛铜箔，其中，与轧制方向平行的方向上的抗拉强度为1100MPa以上。
4.如权利要求1或2所述的钛铜箔，其中，还含有总量为1.0质量%以下的从Ag、B、Co、Fe、Mg、Mn、Mo、Ni、P、Si、Cr以及Zr中选择的一种以上的元素。
5.如权利要求3所述的钛铜箔，其中，还含有总量为1.0质量%以下的从Ag、B、Co、Fe、Mg、Mn、Mo、Ni、P、Si、Cr以及Zr中选择的一种以上的元素。
6.一种具备如权利要求1～5中任一项所述的钛铜箔的伸铜制品。
7.一种具备如权利要求1～5中任一项所述的钛铜箔的电子设备部件。
8.如权利要求7所述的电子设备部件，其中，所述电子设备部件是自动对焦相机模块。
9.一种自动对焦相机模块，具备：透镜；弹簧部件，其朝向光轴方向上的初始位置对所述透镜进行弹性施力；电磁驱动单元，其产生与所述弹簧部件的施加力对抗的电磁力并且能够沿光轴方向驱动所述透镜，其中所述弹簧部件为如权利要求1～5中任一项所述的钛铜箔。
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