JP2009226435A - 反射異方性の少ない電子部品用銅合金板 - Google Patents

Abstract

【課題】光反射型検出器を用いて被検出物体の位置の検出及び位置決めを行う検出位置決め工程において、前記光反射型検出器の検出ミスが生じるのを防止できる電子部品用銅合金板。
【解決手段】ダルロールを用いて圧延された粗化表面を片面又は両面に有する銅合金板。前記粗化表面の算術平均粗さＲａが、圧延方向に平行方向、圧延方向に対し４５°方向及び圧延方向に対し垂直方向の全てで０．４〜０．７μｍ、最大高さ粗さＲｚが、前記３方向の全てで２〜５μｍ、さらに凹凸の平均間隔Ｒｓｍが、前記３方向の平均値で１００〜２００μｍ、かつ前記３方向の全てで前記平均値の±３０％未満である。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体装置等の電子部品の製造に用いられる銅合金板、特に製造工程の一部において光反射型検出器の被検出物体となる電子部品の製造に用いられる銅合金板に関する。

半導体装置等の電子部品の製造工程（組み立て工程）の中に、光反射型検出器を用いて被検出物体の正確な位置を検出しその位置決めを行うための検出位置決め工程がある。光反射型検出器は、光源から一定強度の入射光を被検出物体の表面に当て、被検出物体の表面で反射した光を受光部で受け、その強度（反射光強度）を検出して出力信号を得る（例えば特許文献１参照）。前記検出位置決め工程では、この出力信号に基づいて、被検出物体の正確な位置を検出し、その位置決めが行われる。
しかし、通常の電子部品用銅合金板の場合、光反射型検出器の検出ミスが起き、正確な位置決めができないことがしばしばある。

特開平９−１４８６２０号公報

反射光強度は、正反射と表面粗さに依存した指向性を持つ拡散反射の和で定義され、拡散反射は、圧延目や研磨目などで発現した材料の表面粗さに依存する値である。一方、通常の電子部品用銅合金板の表面には、圧延ロールによる圧延目や研磨目が存在し、例えば圧延方向に平行方向での反射光強度と、他の方向（例えば圧延方向に対し垂直方向）での反射光強度が異なっている。
本発明者らは、銅合金板表面にこのような反射の異方性(方向による反射光強度の差）があることが検出ミスの原因であり、銅合金板の表面粗さの異方性が小さければ拡散反射の異方性も小さく、反射光強度で示される反射の異方性が少なくなり、結果として光反射型検出器の検出ミスが減るものと推測した。

しかし、実操業レベルの銅合金板において、圧延目や研磨目に基づく銅合金板の表面粗さ及びその異方性が小さく、反射の異方性を低減させた銅合金板であっても、現実に光反射型検出器の検出ミスを防ぐことはできなかった。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、光反射型検出器の検出ミスを防止できる銅合金板を得ることを目的とする。

実操業レベルで、圧延目や研磨目に基づく銅合金板の表面粗さ及びその異方性を、ロール表面を平滑にすることにより現在レベル以上に低減することは相当困難が伴う。そこで、本発明者らは、逆に、圧延目や研磨目に基づく銅合金板の表面粗さ及びその異方性を解消し得るほどの大きい凹凸を、銅合金板表面に均一に形成することにより、表面粗さ自体は大きくなってもその異方性が小さくなり、それにより反射の異方性が少なくなり、光反射型検出器の検出ミスを防ぐことができるのではないかと推測した。
本発明者らは、この推測を基に、銅合金板をダルロールで圧延して表面を粗面化したところ、銅合金板の表面粗さ自体は大きくなるが、確かに反射の異方性が少なく、また結果的に、この銅合金板により光反射型検出器の検出ミスが防げることを見出した。

本発明に係る電子部品用銅合金板は、ダルロールを用いて圧延された粗化表面を片面又は両面に有し、前記粗化表面の算術平均粗さＲａが、圧延方向に平行方向、圧延方向に対し４５°方向及び圧延方向に対し垂直方向の全てで０．４〜０．７μｍ、最大高さ粗さＲｚが、前記３方向の全てで２〜５μｍ、さらに凹凸の平均間隔Ｒｓｍが、前記３方向の平均値で１００〜２００μｍ、かつ前記３方向の全てで前記平均値の±３０％未満であることを特徴とする。
銅合金板をダルロールにより圧延して、表面を上記表面性状を有する粗化表面とすることにより、４５°鏡面光沢度Ｇｓが前記３方向の平均値で５．０〜１５．０％、かつ前記３方向の全てで前記平均値の±２５％未満の、反射異方性の少ない銅合金板が得られる。

半導体装置等の電子部品の製造工程（組み立て工程）において、光反射型検出器を用いて被検出物体の正確な位置を検出し、その位置決めを行う検出位置決め工程があるような場合、電子部品用材料として本発明に係る前記銅合金板を用いることで、光反射型検出器の検出ミス及び位置決めミスが生じるのを防止することができる。

本発明に係る銅合金板は、冷間圧延段階の仕上げにダルロールを用いるか、調質圧延をダル圧延で行い、板表面を均一に粗化することで製造できる。本発明では、粗化表面の算術平均粗さＲａが、圧延方向に平行方向、圧延方向に対し４５°方向及び圧延方向に対し垂直方向の全てで０．４〜０．７μｍ、最大高さ粗さＲｚが、前記３方向の全てで２〜５μｍ、さらに凹凸の平均間隔Ｒｓｍが、前記３方向の平均値で１００〜２００μｍ、かつ前記３方向の全てで前記平均値の±３０％未満である。
ダル圧延による銅合金板の粗化表面を上記の表面性状としたとき、４５°鏡面光沢度Ｇｓが前記３方向の平均値で５．０〜１５．０％、かつ前記３方向の全てで前記平均値の±２５％未満の反射異方性の少ない銅合金板が得られ、この銅合金板において光反射型検出器の誤作動が生じるのを防止することができる。このように、光反射型検出器の検出ミスを防止するには、反射異方性が小さいだけではなく、理由は未解明であるが４５°鏡面光沢度Ｇｓの数値が比較的小さいことも必要であることが分かった。

粗化表面の表面性状を表す算術平均粗さＲａ、最大高さ粗さＲｚ及び凹凸の平均間隔Ｒｓｍは、いずれも表面粗さのパラメータとして一般的なものであり、本発明において、ダル圧延による粗化表面を通常圧延材や研磨材と比較して特徴付けるためのパラメータとして選択した。そして、前記パラメータの数値の規定範囲は、通常のダルロールで得られる範囲である。いずれのパラメータについても、下限値未満の場合、通常のダルロールで得ることが困難であり、上限値を超える場合、材料全体のうねりが大きくなって銅合金板に歪みが生じるとの観点から規定されている。また、凹凸の平均間隔Ｒｓｍが前記３方向の全てで前記平均値の±３０％未満との規定は、ダル圧延により板表面に均一な異方性の少ない凹凸が形成されていることを意味し、これもダル圧延による粗化表面を通常圧延材や研磨材と比較して特徴付けるためのパラメータであり、かつ通常のダル圧延により得られる値である。
ダル圧延による銅合金板の粗化表面を表す前記各パラメータが、上記規定範囲において、前記４５°鏡面光沢度Ｇｓ（前記３方向の平均値で５．０〜１５．０％、かつ前記３方向の全てで前記平均値の±２５％未満）を得ることができる。なお、前記３方向の全てで４５°鏡面光沢度Ｇｓが前記平均値の±２５％未満ということは４５°鏡面光沢度Ｇｓの異方性が少ない（反射光強度の異方性が少ない）ことを意味する。

本発明において、圧延方向に平行方向、圧延方向に対し４５°方向及び圧延方向に対し垂直方向の３方向について、前記表面性状及び４５°鏡面光沢度を規定したのは、圧延方向を基準としたこれら３方向で粗化表面の全方向の表面性状及び４５°鏡面光沢度を実質的に代表し得ると考えられるからである。また、鏡面光沢度の入射(受光)角を４５°に設定したのは、銅合金板の平均的な反射特性が得られると考えられるからである。

商品名ＳＰＫＦＣ−３（Ｓｎ，Ｚｎ入りＦｅ−Ｐ系銅合金）、ＣＡＣ５（Ｓｎ入りＮｉ−Ｐ系銅合金）及び７０Ｂ（Ｃｕ−Ｚｎ系銅合金）の銅合金条を、各々定法に従って製造した。以下、これを通常圧延材と呼ぶ。続いて、通常圧延材の一部について、回転する一対のブラシ（砥粒埋め込み）の間を通過させて両面を研磨した。以下、これを研磨材と呼ぶ。また、通常圧延材の一部について、一対のダルロールにより調質圧延を行い、両面を粗面化した。以下、これをダル圧延材と呼ぶ。

前記通常圧延材、研磨材及びダル圧延材からそれぞれ試料を採取し、圧延方向に平行方向、圧延方向に対し４５°方向及び圧延方向に対し垂直方向の３方向について、各方向に付き３カ所（ｎ＝３）、それぞれ表裏両面の算術平均粗さＲａ、最大高さ粗さＲｚ及び凹凸の平均間隔Ｒｓｍを測定した。この測定は、株式会社東京精密製の表面粗さ形状測定機（サーフコムシリーズ）を用い、評価長さ４．０ｍｍ、カットオフ値０．８ｍｍで、ＪＩＳＢ０６０１の規定に準じて行った。
圧延方向に平行方向の凹凸の平均間隔ＲｓｍをＲｓｍ（０°）、圧延方向に対し４５°方向の凹凸の平均間隔ＲｓｍをＲｓｍ（４５°）、圧延方向に対し垂直方向の凹凸の平均間隔ＲｓｍをＲｓｍ（９０°）とし（いずれもｎ＝３の平均）、それらの平均値をＲｓｍ（平均）とし、Ｒｓｍ（平均）を、Ｒｓｍ（平均）＝｛Ｒｓｍ（０°）＋Ｒｓｍ（４５°）＋Ｒｓｍ（９０°）｝／３の式により算出した。また、Ｒｓｍ（０°）、Ｒｓｍ（４５°）及びＲｓｍ（９０°）のＲｓｍ（平均）に対する割合、すなわち、Ｒｓｍ（０°）／Ｒｓｍ（平均）、Ｒｓｍ（４５°）／Ｒｓｍ（平均）及びＲｓｍ（９０°）／Ｒｓｍ（平均）を百分率で算出した。
以上の測定結果及び算出結果を表１〜３に示す。

また、前記通常圧延材、研磨材及びダル圧延材からそれぞれ試料を採取し、圧延方向に平行方向、圧延方向に対し４５°方向及び圧延方向に対し垂直方向の３方向について、各方向に付き３カ所（ｎ＝３）、それぞれ表裏両面の４５°鏡面光沢度を測定した。この測定は、スガ試験機株式会社製のデジタル変角光沢計を用い、ＪＩＳＺ８７４１の方法４により行った。
圧延方向に平行方向の鏡面光沢度ＧｓをＧｓ（０°）、圧延方向に対し４５°方向の鏡面光沢度ＧｓをＧｓ（４５°）、圧延方向に対し垂直方向の鏡面光沢度ＧｓをＧｓ（９０°）とし（いずれもｎ＝３の平均）、それらの平均値をＧｓ（平均）とし、Ｇｓ（平均）を、Ｇｓ（平均）＝｛Ｇｓ（０°）＋Ｇｓ（４５°）＋Ｇｓ（９０°）｝／３として算出した。また、Ｇｓ（０°）、Ｇｓ（４５°）及びＧｓ（９０°）のＧｓ（平均）に対する割合、すなわち、Ｇｓ（０°）／Ｇｓ（平均）、Ｇｓ（４５°）／Ｇｓ（平均）及びＧｓ（９０°）／Ｇｓ（平均）を百分率で算出した。
以上の測定結果及び算出結果を表１〜３に示す。

表１〜３に示すように、各合金系のダル圧延材は、圧延方向に平行方向、圧延方向に対し４５°方向及び圧延方向に対し垂直方向の全てにおいて、表裏の粗化表面の算術平均粗さＲａ、最大高さ粗さＲｚ、凹凸の平均間隔Ｒｓｍ（平均）、及び前記３方向の各ＲｓｍのＲｓｍ（平均）に対する割合が、全て本発明の規定範囲内である。
一方、各合金系の通常圧延材及び研磨材は、前記３方向における算術平均粗さＲａ、最大高さ粗さＲｚ、凹凸の平均間隔Ｒｓｍ（平均）、又は前記３方向の各ＲｓｍのＲｓｍ（平均）に対する割合のいずれか又は全部が本発明の規定を満たしていない。
なお、表１〜３に示すように、ダル圧延材は、通常圧延材及び研磨材に比べ、算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚが際だって大きい。また、凹凸の平均間隔Ｒｓｍの異方性が少ない。
図１〜図３に、ＳＰＫＦＣ−３の通常圧延材（図１）、研磨材（図２）及びダル圧延材（図３）の、圧延方向に平行方向、圧延方向に対し４５°方向及び圧延方向に対し垂直方向の断面曲線の例を示す。ダル圧延材の断面曲線が通常圧延材や研磨材のものとは全く異なることが理解できる。

また、表１〜３に示すように、各合金系のダル圧延材は、４５°鏡面光沢度Ｇｓ（平均）、及び前記３方向の各ＧｓのＧｓ（平均）に対する割合が、本発明の規定範囲内である。
一方、各合金系の通常圧延材及び研磨材は、４５°鏡面光沢度Ｇｓ（平均）、及び前記３方向の各ＧｓのＧｓ（平均）に対する割合のいずれかが、本発明の規定範囲外である。具体的にいえば、ＳＰＫＦＣ−３は、４５°鏡面の光沢度Ｇｓの異方性は少ないが、４５°鏡面の光沢度Ｇｓ（平均）の値が本発明の規定を満たさず、ＣＡＣ５は、４５°鏡面の光沢度Ｇｓ（平均）の値は本発明の規定を満たすが、４５°鏡面の光沢度Ｇｓの異方性が大きく、７０Ｂは、４５°鏡面の光沢度Ｇｓ（平均）の値が本発明の規定を満たさず、４５°鏡面の光沢度Ｇｓの異方性も大きい。

表１〜３に示す各合金系のダル圧延材、通常圧延材及び研磨材について、実際の半導体組み立て工程に用いたところ、通常圧延材及び研磨材は、光反射検出器による検出位置決め工程において、光反射型検出器による検出ミス及び位置決めミスが発生したが、ダル圧延材を用いた場合、光反射型検出器による検出ミス及び位置決めミスを防ぐことができた。

実施例で得られたＳＰＫＦＣ−３の通常圧延材の断面曲線である。 同じく研磨材の断面曲線である。 同じくダル圧延材の断面曲線である。

Claims (3)

1. ダルロールを用いて圧延された粗化表面を片面又は両面に有し、前記粗化表面の算術平均粗さＲａが、圧延方向に平行方向、圧延方向に対し４５°方向及び圧延方向に対し垂直方向の全てで０．４〜０．７μｍ、最大高さ粗さＲｚが、前記３方向の全てで２〜５μｍ、さらに凹凸の平均間隔Ｒｓｍが、前記３方向の平均値で１００〜２００μｍ、かつ前記３方向の全てで前記平均値の±３０％未満であることを特徴とする反射異方性の少ない電子部品用銅合金板。
2. 前記粗化表面の４５°鏡面光沢度Ｇｓが、前記３方向の平均値で５．０〜１５．０％、かつ前記３方向の全てで前記平均値の±２５％未満であることを特徴とする請求項１に記載された反射異方性の少ない電子部品用銅合金板。
3. 電子部品の製造工程の一部において光反射型検出器の被検出物体となることを特徴とする請求項１又は２に記載された電子部品用銅合金板。

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