JP2015030892A - 銅条、めっき付銅条及びリードフレーム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第1の態様によれば、下地めっき層が成長されることとなる銅条であって、前記下地めっき層の成長速度が前記銅条の下地めっき層成長面で面内均一となるように、前記下地めっき層成長面には、非晶質な領域又は微細な結晶粒からなる領域の少なくともいずれかが形成されている銅条が提供される。
まず、本発明の実施形態の説明に先立ち、発明者等が得た知見について説明する。
まず、本発明の一実施形態にかかる銅条及びめっき付銅条の構成について、主に図1を用いて説明する。図1は、本実施形態にかかるめっき付銅条1の概略断面図である。
以下では、EBSD法にて、銅条2の下地めっき層成長面を測定することで、下地めっき層成長面のCI値を得る方法について説明する。
(式1)
CI値=(V1−V2)/Videal
ここで、V1は最も大きいVote数、V2は二番目に大きいVote数、Videalは組み合わせ数である。例えば、7本のバンドから3本のバンドを選ぶ際、Videalは35となる。
次に、本実施形態にかかる銅条2及びめっき付銅条1の製造方法の一実施形態について、主に図2を用いて説明する。図2は、本実施形態にかかる銅条2及びめっき付銅条1の製造工程を示すフロー図である。
図2に示すように、まず、例えば坩堝式溶解炉、チャネル式溶解炉等の電気炉を用い、母材である銅(Cu)を溶解して銅の溶湯を製造する。なお、銅合金の鋳塊を鋳造する場合は、銅の溶湯中に所定量の所定元素を添加し、銅合金の溶湯を製造する。そして、この銅の溶湯又は銅合金の溶湯を鋳型に供給して、厚さが150mm〜250mm程度、幅が400mm〜1000mm程度であり、矩形断面を有する銅又は銅合金の鋳塊(ケーク)を鋳造する。
鋳造工程(S10)が終了した後、鋳造したケークを所定温度に加熱して熱間圧延処理を行い、所定厚さの熱延材を形成する。すなわち、所定温度(例えば800℃以上1000℃以下)に加熱した加熱炉中にケークを搬入する。そして、加熱炉中で所定時間(例えば30分以上)ケークを保持してケークを加熱する。所定時間経過後、ケークを加熱炉から搬出し、熱間圧延機を用い、例えば室温でケークを所定厚さ(例えば10mm〜15mm)となるように圧延して熱延材を形成する。熱間圧延処理が終了した後は、なるべく速やかに熱延材を例えば室温程度まで冷却するとよい。
熱間圧延工程(S20)が終了した後、面削を行うことで、熱間圧延処理により熱延材の表面に形成された酸化膜(酸化スケール)を削り、酸化膜を除去する。
面削工程(S30)が終了した後、熱延材に、所定の加工度の冷間圧延処理(冷間圧延工程(S40))と、所定温度で所定時間加熱する焼鈍処理(焼鈍工程(S50))とを所定回数繰り返して行い、所定厚さの生地と呼ばれる冷延材を形成する。熱延材に冷間圧延処理による加工歪みを与えることで、銅条2の強度を向上させることができる。なお、焼鈍処理は、時効処理を含んでいてもよい。
冷間圧延工程(S40)と焼鈍工程(S50)とを所定回数繰り返して行った後、冷延材の圧延面、すなわち下地めっき層成長面となる面を研磨するバフ処理を行う。バフ処理は、銅条2の下地めっき層成長面(すなわち圧延面)に、非晶質な領域又は微細結晶粒領域の少なくともいずれかが形成されるように行う。すなわち、バフ処理は、EBSD法にて、測定領域を90μm×120μmとし、ステップサイズを0.2μmとして測定することで得られる下地めっき層成長面のCI値が0.1以下である測定点の割合が50%以上、好ましくは68%以上となるように行うとよい。バフ処理は、例えば、表面に研磨砥粒が付着した円筒状のバフを用いて行う。そして、このようなバフを、銅条2の下地めっき層成長面上で所定方向(例えば時計回り方向)に回転させることで、バフの表面上の研磨砥粒により、銅条2の下地めっき層成長面の表面を研磨し、下地めっき層成長面に非晶質な領域又は微細結晶粒領域の少なくともいずれかを形成する。このとき、研磨砥粒として、番手が#600〜#3000相当の粒径を有するものを用いるとよい。
バフ研磨工程(S60)が終了した後、冷延材に、所定の加工度で仕上圧延処理を行い、所定厚さ(例えば0.2mm)の銅条2を形成する。なお、仕上圧延工程(S70)が終了した後は、銅条2に焼鈍処理を行わない方が良い。仕上圧延工程(S70)が終了した後に焼鈍処理を行うと、銅条2の下地めっき層成長面の結晶組織が変わることがある。すなわち、下地めっき層成長面に形成された非晶質な領域又は微細結晶粒領域が、非晶質な領域又は微細結晶粒領域でなくなることがある。これにより、本実施形態にかかる銅条2が製造される。
仕上圧延工程(S70)が終了した後、銅条2の下地めっき層成長面(圧延面)上に、所定厚さの下地めっき層3を形成する。下地めっき層3として、例えばCuめっき層又はNiめっき層の少なくともいずれかを形成する。
下地めっき層形成工程(S80)が終了したら、下地めっき層3上に、光を反射させる表面めっき層4として例えばAgめっき層を形成する。これにより、本実施形態にかかるめっき付銅条1が製造されて、その製造工程を終了する。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
以上、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
実施例1では、2.1wt%〜2.6wt%の鉄(Fe)と、0.05wt%〜0.2wt%の亜鉛(Zn)と、0.015wt%〜0.15wt%の燐(P)とが含まれ、残部が97wt%以上の銅(Cu)及び不可避的不純物から成る銅合金(C194:CDA No.C19400)を用いた。このとき、Cuは銅合金中に97wt%以上含まれている。そして、坩堝式溶解炉を用い、窒素雰囲気下にて上記銅合金を溶解して溶湯を作製した。その後、溶湯を鋳型に供給し、所定厚さで所定幅のケークを鋳造した。
実施例2〜9及び比較例1〜8では、銅合金の種類を表1に示す通りとするとともに、バフ処理条件を変更した。この他は、上述の実施例1と同様にして銅条を作製した。これらをそれぞれ、実施例2〜9及び比較例1〜8の試料とした。
次に、実施例1〜9及び比較例1〜8の各試料に、表2に示す条件で、陰極電解脱脂工程と酸洗工程とを行い、試料の表面を清浄化する前処理を行った。すなわち、前処理を行うことで、各試料の表面に形成されてしまった自然酸化膜や、各試料の表面に付着してしまった汚染物質を除去した。なお、本実施例における酸洗工程の処理条件は、各試料に表面めっき層としての銀(Ag)めっき層を成長させて形成する際の量産Agめっきラインにおける酸洗処理の条件を想定した。また、酸洗処理の条件は、量産Agめっきラインにおける酸洗処理の条件の範囲内でエッチング量が多くなる条件とした。具体的には、量産Agめっきラインにおける酸洗処理でエッチングされる量(エッチング量)は一般的に50nm〜100nmである。従って、本実施例においても、酸洗工程でのエッチング量が50nm〜100nmとなるような処理条件とした。
前処理工程が終了した実施例1〜9及び比較例1〜8の各試料について、各試料の下地めっき層成長面(すなわち圧延面)の評価を行った。前処理工程が終了した後に下地めっき層成長面の評価を行うことで、評価をより正確に行うことができる。
まず、表3に示す条件で、実施例1〜9及び比較例1〜8の各試料の下地めっき層成長面のCI値が0.1以下である測定点の割合の算出を行った。その結果を、表1に示す。
得られたIPFマップの一例を図3に示す。図3は、銅合金としてC194を用いた実施例1、実施例2、実施例9、比較例1及び比較例2の各試料のIPFマップである。図3から、実施例1、実施例2及び実施例9の各試料の下地めっき層成長面は、非晶質な領域又は微細結晶粒領域が多く形成されていることを確認した。すなわち、実施例1、実施例2及び実施例9の各試料の下地めっき層成長面は、連続した複数の測定点が同じ結晶方位を示す、又は方位差が許容角度(Tolerance Angle;本実施例では5°)未満を示すため同一の結晶粒とみなされ、粒径の大きな結晶粒が形成されていると認識される箇所が点在しているが、観察領域のほとんどは、測定点毎にランダムな結晶方位を示す結晶粒により形成されていることを確認した。また、これら各試料の下地めっき層成長面は、非晶質な領域又は微細結晶粒領域が、観察領域内に均一に分布している、すなわち特定の箇所に偏って存在していないことを確認した。
また、実施例1、実施例2、実施例9、比較例1及び比較例2の各試料のCI値の積算分布の解析結果を図4に示す。図4は、CI値とCI値の積算割合との関係を示すグラフ図である。すなわち、図4に示すグラフ図において、例えばCI値が0.3の箇所のCI値の積算割合とは、CI値が0.3以下である全ての測定点(例えばCI値が0.1や0.2である測定点も含む)の割合を示している。図4及び表1から、所定の観察領域において、CI値が0.1以下である測定点の割合は、実施例1の試料では85%であり、実施例2の試料では68%であり、実施例9の試料では52%であり、比較例1の試料では37%であり、比較例2の試料では16%であることを確認した。また、図4から、実施例1、実施例2及び実施例9の各試料では、CI値が0.1を超える測定点が少ないため、CI値が0.1を超えると、積算グラフの勾配がゆるやかになることを確認した。また、比較例1及び比較例2の各試料では、CI値が0.1を超える測定点が多いため、実施例1、実施例2及び実施例9の各試料の積算グラフと比べて、CI値が0.1を超える箇所のグラフの勾配が大きくなることを確認した。
図3及び図4から、銅条の下地めっき層成長面は、CI値が0.1以下である測定点が多いほど、観察領域内に非晶質な領域又は微細結晶粒領域が多く形成されていることを確認した。すなわち、CI値が0.1以下である測定点は、非晶質な領域又は微細結晶粒領域であるため、結晶方位が正しく測定できない箇所であることを確認した。
次に、実施例1〜9及び比較例1〜8の各試料の下地めっき層成長面上に、表4に示す条件で下地めっき層を成長させて形成し、下地めっき層上に表面めっき層を成長させて形成してめっき付銅条をそれぞれ作製した。そして、表面めっき層の反射率を測定して評価した。
すなわち、まず、実施例1〜9及び比較例1〜8の各試料に、表4に示す条件で、陰極電解脱脂工程と酸洗工程とを行い、試料の表面を清浄化する前処理を行った。すなわち、陰極電解脱脂工程では、陽極としてSUS板を用い、水酸化ナトリウム20g/Lと、炭酸ナトリウム20g/Lとを含む水溶液中にて、液温を40℃とし、電流密度を5A/dm2とし、処理時間を30秒として、各試料に電解脱脂処理を行った。陰極電解脱脂工程が終了した後、各試料を水洗した。その後、酸洗工程では、硫酸5wt%と、過硫酸カリウム120g/Lとを含む水溶液中に、水溶液の液温を室温として、各試料を10秒間水溶液に浸漬し、酸洗処理を行った。酸洗工程において、温度条件や過硫酸カリウム(酸化剤)の劣化等でエッチング速度が変動した場合は、エッチング量が50nm〜100nmとなるように、例えば酸洗処理の処理時間(浸漬時間)を適宜調整すればよい。これにより、各試料の表面に形成されてしまった自然酸化膜や、各試料の表面に付着してしまった汚染物質を除去した。
次に、上述の前処理工程が終了した実施例1〜9及び比較例1〜8の各試料の下地めっき層成長面に、表4に示す条件で、所定厚さの下地めっき層を成長させて形成した。下地めっき層として、銅(Cu)めっき層又はニッケル(Ni)めっき層のいずれかを成長させた。なお、下地めっき層の目標めっき厚(目標成膜量)は1μmとした。
続いて、下地めっき層を形成した実施例1〜9及び比較例1〜8の各試料に、表4に示す条件で、表面めっき層を成長させて形成した。すなわち、各試料の下地めっき層上に、表面めっき層としての銀(Ag)めっき層を成長させて形成した。なお、表面めっき層の目標めっき厚(目標成膜量)は3μmとした。
次に、実施例1〜9及び比較例1〜8の各試料を用いて作製しためっき付銅条の反射率の測定を行った。反射率の測定は、表面めっき層形成工程終了後の各試料について行った。すなわち、反射率の測定は、下地めっき層及び表面めっき層が形成された各試料について行った。各試料の反射率の測定は、表5に示す条件で、以下に示すように行った。
図5に、各波長における実施例1及び比較例2の各試料を用いて形成しためっき付銅条の反射率の測定結果をグラフ図で示す。図5から、実施例1の試料を用いて形成しためっき付銅条は、比較例2の試料を用いて形成しためっき付銅条と比べて、全可視光波長域にわたって(すなわち、いずれの波長においても)反射率が高くなることを確認した。例えば、人間の目における感度が最も高い550nmの波長の光を照射した際、実施例1の試料を用いて形成しためっき付銅条の反射率は113%であるのに対し、比較例2の試料を用いて形成しためっき付銅条の反射率は98%であった。なお、上述したように、反射率は、標準板の反射光量を100%としたときの相対反射率である。従って、反射率が113%であるとは、標準板よりも13%多く反射したことを意味する。
表1から、実施例1〜9にかかる試料を用いて形成しためっき付銅条は、標準板と比較して、反射率が高くなることを確認した。すなわち、CI値が0.1以下である測定点の割合が50%以上である試料は、銅条の形成材料によらず、反射率が108%〜116%となることを確認した。このことから、実施例1〜9にかかる試料のように、下地めっき層成長面に非晶質な領域又は微細結晶粒領域が形成されていると、下地めっき層の成長速度が下地金属成長面で面内均一となり、下地めっき層の表面が平坦になることを確認した。その結果、下地めっき層上に形成される表面めっき層(Agめっき層)の表面が平坦となり、反射率が高くなることを確認した。
2 銅条
3 下地めっき層
4 表面めっき層
Claims (7)
- 下地めっき層が成長されることとなる銅条であって、
前記下地めっき層の成長速度が前記銅条の下地めっき層成長面で面内均一となるように、前記下地めっき層成長面には、非晶質な領域又は微細な結晶粒からなる領域の少なくともいずれかが形成されている
ことを特徴とする銅条。 - 前記下地めっき層成長面は、EBSD法にて、測定領域を90μm×120μmとし、測定間隔を0.2μmとして測定することで得られる信頼性指数が0.1以下である測定点の割合が50%以上である面である
ことを特徴とする請求項1に記載の銅条。 - 下地めっき層が成長されることとなる銅条であって、
前記銅条の下地めっき層成長面は、EBSD法にて、測定領域を90μm×120μmとし、測定間隔を0.2μmとして測定することで得られる信頼性指数が0.1以下である測定点の割合が50%以上である面である
ことを特徴とする銅条。 - 前記信頼性指数の測定は、ケミカルエッチングにより前記下地めっき層成長面が50nm以上除去された後、行われる
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の銅条。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の銅条の下地めっき層成長面に、下地めっき層として、Cuめっき層又はNiめっき層の少なくともいずれかが成長されて形成されている
ことを特徴とするめっき付銅条。 - 前記下地めっき層上には、光を反射させる前記表面めっき層としてAgめっき層が成長されて形成されている
ことを特徴とする請求項5に記載のめっき付銅条。 - 請求項5又は6に記載のめっき付銅条を用いて形成した
ことを特徴とするリードフレーム。
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