JP2002226929A - 高周波回路用銅合金箔 - Google Patents

高周波回路用銅合金箔

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JP2002226929A
JP2002226929A JP2001022140A JP2001022140A JP2002226929A JP 2002226929 A JP2002226929 A JP 2002226929A JP 2001022140 A JP2001022140 A JP 2001022140A JP 2001022140 A JP2001022140 A JP 2001022140A JP 2002226929 A JP2002226929 A JP 2002226929A
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Naohiko Era
尚彦 江良
Yasuo Tomioka
靖夫 富岡
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Nippon Mining Holdings Inc
Eneos Corp
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Nippon Mining and Metals Co Ltd
Nippon Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】銅の高い導電性を持ちながら高強度を持ち,な
お且つインピーダンスの低い銅合金箔の開発。 【解決手段】質量百分率(%)に基づいて(以下,%と
表記する)Fe:0.05%〜3.5%およびP:0.
01%〜0.4%を含有し,残部が実質的に銅及び不可
避不純物とし,表面粗さにおいて,最大高さ(以下Ryと
する)を0.3μm〜3.5μm,算術平均粗さ(以下Ra
とする)を0.02μm〜0.2μmとした高周波回路用
銅合金箔。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,強度,導電性,表
面性状に優れた銅合金箔に関するものであり,例えばIC
カードのアンテナ等のような高周波回路の用途に最適で
ある。
【0002】
【従来の技術】近年の高機能電子機器に対する小型化,
処理速度の高速化からの要求から,その配線に用いられ
る材料には,一般に狭ピッチ化軽量化に有利な薄型化が
要求されたり,高周波電流に対するインピーダンスの良
いことが要求されている。その一つの例が,ICカードで
ある。これまで,カードは薄型で携帯に便利であること
から,これまで主に磁気信号を記録させた磁気カードと
して,キャッシュカードやクレジットカードをはじめ,
テレフォンカード,ポイントカードなど種々の分野で幅
広く利用されてきている。これに対しICカードはカード
内にICを内蔵するので,より高度な判断,複雑な演算が
可能であり,記憶容量は磁気カードの100倍大きい。ま
た,情報の読み書きが可能であり,安全性が高いという
特徴もある。さらに,ICカードの情報伝達方法には,接
点への物理的接触により交信する接触型以外に,電磁波
などを用いて最大数m程度の空間的な距離をあけて交信
することのできる非接触型のものもある。
【0003】これらの特徴により,例えば,IDカード,
乗車券(定期券),電子マネー,高速道路ゲート,免許
証,健康保険証,住民票,IDカード,医療カード,物流
管理等といった非常に広い範囲での利用が見こまれてい
る。また,非接触型ICカードはその通信距離により,密
着型(通信距離〜2mm),近接型(同10cm),近傍型
(同70cm),マイクロ波型(同数m)の4タイプに分かれ
ており,通信周波数は密着型では4.91MHz,近接型,近
傍型では13.56MHz,マイクロ波型では2.45 GHzおよび5.
8GHzと高周波数域までわたっている。
【0004】この非接触型ICカードの基本構造は,絶縁
シート,アンテナ,ICチップからなり,ICチップには強
誘電体メモリ,不揮発性メモリ,ROM,RAM,変復調回
路,電源回路,暗号回路,制御回路等が組みこまれてい
る。このアンテナ用材料としては,被覆銅線巻き線,銀
ペースト,アルミ箔,銅箔などがあり,巻き数,用途,
製造コストなどにより使い分けられている。巻き数が少
なく高導電性が必要なケースでは,アンテナ用材料とし
て純銅箔や電解銅箔を用いることが多い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし,アンテナ材料
として純銅の箔を用いた場合には材料強度が低いため,
部品を組み立てる工程で箔が変形したり,狭ピッチの配
線のため,引張応力がかかると破断し生産性を下げてし
まうという不具合があった。また,さらに電解銅箔のよ
うな表面粗さの大きい箔を用いた場合には,高周波の信
号の発信,受信の際インピーダンスが増大し,高周波領
域では使用できない場合がある。従って,銅の高い導電
性を持ちながら高強度を持ち,なお且つインピーダンス
の低い銅合金箔が待たれていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は,上記課題を
開発すべく鋭意研究を行った結果,高強度と高導電性を
あわせもち,なお且つ表面粗さの小さい銅合金の箔を圧
延により製造しこれを適用することにより上記課題を解
決することができた。以下に,上記銅合金箔を具体的に
開示する。
【0007】かくして本発明は(1)Fe:0.05%
〜3.5%およびP:0.01%〜0.4%を含有し,
残部が実質的に銅及び不可避不純物とし,表面粗さにお
いて,Ryを0.3μm〜3.5μm, Raを0.02μm〜
0.2μmとした高周波回路用銅合金箔。 (2)Fe:0.05%〜3.5%およびP:0.01
%〜0.4%を含有し,さらに0.05%〜5.0%の
Znおよび0.05%〜3.0%のSnのうち1種または
2種を含有し,残部が実質的に銅及び不可避不純物と
し,表面粗さにおいて,Ryを0.3μm〜3.5μm,Ra
を0.02μm〜0.2μmとした高周波回路用銅合金
箔。 (3)Fe:0.05%〜3.5%およびP:0.01
%〜0.4%を含有し,更にMg,Co,Pb,Zr,Cr,Mn,
Al,Ni,Si,In,B,Ag,およびHfの1種以上を総量で
0.01%〜2.0%をも含有させ,残部が実質的に銅
及び不可避不純物とし,表面粗さにおいて,Ryを0.3
μm〜3.5μm,Raを0.02μm〜0.2μmとした高
周波回路用銅合金箔。 (4)Fe:0.05%〜3.5%およびP:0.01
%〜0.4%を含有し,さらに0.05%〜5.0%の
Znおよび0.05%〜3.0%のSnのうち1種または
2種を含有し,更にMg,Co,Pb,Zr,Cr,Mn,Al,Ni,
Si,In,B,Ag,およびHfの1種以上を総量で0.01%
〜2.0%をも含有させ,残部が実質的に銅及び不可避
不純物とし,表面粗さにおいて,Ryを0.3μm〜3.
5μm,Raを0.02μm〜0.2μmとした高周波回路
用銅合金箔。である。
【0008】
【発明の実施の形態】次に本発明と関与する成分元素の
限定理由を述べる。 Fe:Feは,マトリックス中にFeまたはFe-P化合物と
して微細に分散し,合金の強度,耐熱性を向上させる作
用があるが,その含有量が0.05%未満であると所望
の高強度が得られない。一方,3.5%を超える割合で
Feを含有させると,加工性が低下するとともに導電性
が著しく低下し,さらには粗大なFe粒子が母相中に残
留する。この結果,圧延時の破断,ピンホール発生等に
より生産性の低下を招くことになる。こうした理由でF
eの含有量を0.05%〜3.5%と定めた。
【0009】P:PはFeと金属間化合物を形成して,
導電率を下げずに強度を向上させるが,0.01%未満
ではその効果がなく,他方0.4%を超えると加工性が
著しく低下するとともに導電率が著しく低下することか
ら,P含有量は0.01%〜0.4%と定めた。
【0010】Zn:Znは溶解鋳造時の脱酸剤として作
用するとともに,半田接合部の耐熱性を改善する効果が
あるが,その含有量が0.05%未満ではその効果が顕
著でなく,一方Znの含有量が5.0%を超えると,導
電率の低下が著しくなることから,Zn含有量は0.0
5%〜5.0%と定めた。
【0011】Sn:Snには,合金の強度を確保する作
用があるが,その含有量が0.05%未満では強度の向
上が十分でなく,一方Sn含有量が3.0%を超えると
導電率の低下が著しくなるとともに,合金の熱間加工性
を低下させることから,Sn含有量は0.05%〜3.
0%と定めた。
【0012】Mg,Co,Pb,Zr,Cr,Mn,Al,Ni,Si,I
n,B,Ag,およびHf:Mg,Co,Pb,Zr,Cr,Mn,Al,N
i,Si,In,B,Ag,およびHfは以下のように作用する。
これらの成分は,いずれも合金の導電性を大きく低下さ
せずに主として固溶強化により強度を向上させる作用を
有しており,したがって必要により1種または2種以上の
添加がなされるが,その含有量が総量で0.01%未満
であると前記作用による所望の効果が得られず,一方,
総量で2.0%を超える場合には合金の導電率が著しく
低下する。このため,単独添加または2種以上の複合添
加がなされるMg,Co,Pb,Zr,Cr,Mn,Al,Ni,Si,I
n,B,Ag,およびHfの含有量を総量で0.01〜2.0%と定
めた。ここで,不可避不純物とは,銅精練にて不可避的
に含まれる不純物,溶解原料として繰り返し使用する際
に不可避的に混入する不純物を言い,通常,電気銅中にAg
は10質量ppm程度含有されており,Fe,Zn,Niも各々1
質量ppm程度含有されている。
【0013】最大高さ(Ry)と算術平均粗さ(R
a):表面粗さが大きくなると,高周波で通電した場合
に表皮効果のため直流抵抗が極端に増大するためインピ
ーダンスの増大を招き,正常な信号の送受信が不可能と
なる。この現象を解析した結果,表面粗さの指標として
はRy,Raの両者が影響することがわかった。即ち,Ry
については3.5μm以下,Raについては0.2μm以下とす
ればよいことがわかった。また,Ryが0.3μmより小さく
なるか,Raが0.02μmより小さくなると,表面の摩擦が
小さくなるため,箔の搬送ラインにおいてスリップが生
じることにより,蛇行したりスリップ傷が発生する。ス
リップ傷は箔を製造,取扱いする際,搬送ラインのロー
ルが材料と同調しないために発生する傷である。
【0014】板の製造,取扱いと異なり,箔の製造,取
扱いでは,箔自体の薄い厚さのため,低い張力でライン
上を搬送しなければならず,板に比べて搬送ロールが同
調し難く,スリップ傷が発生し易い。 スリップ傷は,
箔全長に渡って発生することもあり,強いスリップ傷で
Ryが2.0μmを超えるものは,この発生部位にて箔
に折れが発生することもある。大きなスリップ傷が発生
した部位を加工した部品は,スリップ傷が発生していな
い部分を加工した部品と比べ,表皮効果のため,インピ
ーダンスが大きくなり,高周波回路用として使用できな
い。そのため,スリップ傷の発生は箔の生産性を低下さ
せる。このような不具合の発生しないためには,合金成
分の添加により箔の強度を向上させる手段に加えて,製
造ラインのロールとの摩擦を大きくすると更に効果があ
る。本発明においては,箔のRyが0.3μm以上,且
つRaが0.02μm以上であれば,スリップ傷の発生
は殆どなく,生産性を低下させることはない。即ち,ス
リップ傷部も含めて,Ry,RaについてはRyが0.
3μm〜3.5μm,Raが0.02μm〜0.2μ
m,望ましくはRyが0.3μm〜2.0μm,Raが
0.02〜0.15μmとすることが必用であることが
判明した。ここで,表面粗さを制御する方法としては,
圧延,電解の方法を問わないが,このような表面粗さを
得るためには,一般には圧延の方が容易に制御でき,圧
延機のワークロールの表面粗さをRyで0.5μm〜4
μm,Raで0.05μm〜0.25μmとし,このワ
ークロールの表面プロフィルを箔に転写することによ
り,表面粗さの制御を行う。次に,本発明の効果を,好
ましい組成範囲を示す実施例により具体的に説明する。
【0015】
【実施例】まず,電気銅あるいは無酸素銅を主原料と
し,軟鋼,銅リン母合金,亜鉛,スズ,マグネシウム,
コバルト,鉛,銅ジルコニウム母合金,銅クロム母合
金,マンガン,アルミニウム,ニッケル,シリコン,イ
ンジウム,ホウ素,銀,ハフニウムを副原料とし,高周
波溶解炉にて表1に示す各種成分組成の銅合金を真空中
またはAr雰囲気中で溶製し,厚さ30mmのインゴットに鋳
造した。次に,これらの各インゴットを熱間加工および
溶体化処理,1回目の冷間圧延,時効処理,最終の冷間
圧延,歪取焼鈍の順に行い,厚さ0.035mmの箔とした。
【0016】
【表1】 このようにして得られた各合金につき諸特性の評価を行
った。引張強さについては引張試験機を用いて測定し
た。導電率は導電率(%IACS)により評価した。表
面粗さは,銅合金箔の圧延平行方向と圧延直角方向のRy
とRaを表面粗さ計にて測定することで求めた(測定はJ
IS B0601に準じる)。Raについては3次元走査型
電子顕微鏡より表面積を求めても同等の傾向が得られ
た。さらに,サンプル(長さ10m,幅60mm)を目視観
察することで表面欠陥の数を測定した。この結果欠陥数
が5個未満だったものを○,5個以上だったものを×と判
定した。
【0017】表2に本発明例の特性評価結果を表記す
る。
【0018】
【表2】
【0019】次に表3に比較例合金の化学成分,表4に比
較例の特性評価結果を表記する。
【0020】
【表3】
【0021】
【表4】
【0022】本実施例合金No.1〜23は,表から明
らかなように良好な特性の箔が得られた。これに対し比
較例合金No.24は主成分であるFe濃度が適性範囲よ
り多いため,導電率が低く,表面欠陥が多い場合であ
り,比較例合金No.25はSn成分が適性範囲を超えて
いるため導電性が劣る例であり,比較例合金No.26
はP成分を含有していないために強度が劣る例であり,
比較例合金No.27は,Fe,Pとも高いために導電
率が低く,表面欠陥が多い場合である。
【0023】更に,本発明例合金No.4,6,8,お
よび10について圧延ロールの粗さを種々準備し,表面
粗さの異なる供試材を作製し,これらをエッチングによ
り圧延方向1mm幅に加工し,100mm長さについて10MHz,
20mAの高周波電流を流し,電圧降下を測定し,インピー
ダンスを求めた。また,製品で表面検査を行い,良好だ
ったものを○,表面に長さ100mm以上のスリップ傷が発
生し,実用上製品化不可能と判断されたものを×とし
た。表5に表面粗さとインピーダンスの測定結果を表記
する。スリップ傷の発生した,hのインピーダンスはス
リップ傷の発生してない部位を加工,測定した値であり
小さい値を示している。
【0024】
【表5】
【0025】本発明例の請求項の規定水準内で実施した
本発明例合金のNo.2,4,6,8および10の組成
に各々対応する記号a〜eは良好なインピーダンス,表面
品質が得られた。これに対し比較例合金に各々対応する
記号f,g,i,jはいずれもRyまたはRaが大きいため
にインピーダンスが増加した例であり,比較例hはRaが
小さいためにスリップ傷が発生した例である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように,本発明により合金
組成と合金の表面粗さを特定することによって,非接触
ICカードアンテナ用として従来にない最適な銅合金箔が
得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 9/10 C22C 9/10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】質量百分率(%)に基づいて(以下,%と
    表記する)Fe:0.05%〜3.5%およびP:0.
    01%〜0.4%を含有し,残部が実質的に銅及び不可
    避不純物とし,表面粗さにおいて,最大高さ(以下Ryと
    する)を0.3μm〜3.5μm,算術平均粗さ(以下Ra
    とする)を0.02μm〜0.2μmとした高周波回路用
    銅合金箔。
  2. 【請求項2】Fe:0.05%〜3.5%およびP:
    0.01%〜0.4%を含有し,さらに0.05%〜
    5.0%のZnおよび0.05%〜3.0%のSnのうち
    1種または2種を含有し,残部が実質的に銅及び不可避
    不純物とし,表面粗さにおいて,最大高さ(以下Ryとす
    る)を0.3μm〜3.5μm,算術平均粗さ(以下Raと
    する)を0.02μm〜0.2μmとした高周波回路用銅
    合金箔。
  3. 【請求項3】Fe:0.05%〜3.5%およびP:
    0.01%〜0.4%を含有し,更にMg,Co,Pb,Zr,
    Cr,Mn,Al,Ni,Si,In,B,Ag,およびHfの1種以上を
    総量で0.01%〜2.0%をも含有させ,残部が実質
    的に銅及び不可避不純物とし,表面粗さにおいて,最大
    高さ(以下Ryとする)を0.3μm〜3.5μm,算術平
    均粗さ(以下Raとする)を0.02μm〜0.2μmとした
    高周波回路用銅合金箔。
  4. 【請求項4】Fe:0.05%〜3.5%およびP:
    0.01%〜0.4%を含有し,さらに0.05%〜
    5.0%のZnおよび0.05%〜3.0%のSnのうち
    1種または2種を含有し,更にMg,Co,Pb,Zr,Cr,M
    n,Al,Ni,Si,In,B,Ag,およびHfの1種以上を総量
    で0.01%〜2.0%をも含有させ,残部が実質的に
    銅及び不可避不純物とし,表面粗さにおいて,Ryを0.
    3μm〜3.5μm,Raを0.02μm〜0.2μmとした
    高周波回路用銅合金箔。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007291518A (ja) * 2006-03-30 2007-11-08 Dowa Metaltech Kk Cu−Fe−P−Mg系銅合金および製造法並びに通電部品
JP2016003373A (ja) * 2014-06-18 2016-01-12 株式会社Uacj 銅合金管
DE102004053346B4 (de) * 2003-11-05 2017-12-28 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Verfahren zum Bilden eines erweichungsbeständigen Kupferlegierungsbleches

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