JP6073268B2 - 高強度チタン銅箔及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、オートフォーカスカメラモジュール等の導電性ばね材として好適な、優れた強度及び曲げ加工性を備えたＣｕ−Ｔｉ系合金箔に関する。
携帯電話のカメラレンズ部にはオートフォーカスカメラモジュールと呼ばれる電子部品が使用される。携帯電話のカメラのオートフォーカス機能は、オートフォーカスカメラモジュールに使用される材料のばね力でレンズを一定方向に動かす一方、周囲に巻かれたコイルに電流を流すことで発生する電磁力によりレンズを材料のばね力が働く方向とは反対方向へ動かす。このような機構でカメラレンズが駆動しオートフォーカス機能が発揮される（例えば、特許文献１、２）。
したがって、オートフォーカスカメラモジュールに使用される銅合金箔には、電磁力による材料変形に耐えるほどの強度が必要になる。強度が低いと、電磁力による変位に材料が耐えることができず、永久変形（へたり）が発生する。へたりが生じると、一定の電流を流したとき、レンズが所望の位置に移動できずオートフォーカス機能が発揮されない。
オートフォーカスカメラモジュールには、箔厚０．１ｍｍ以下で、１０００ＭＰａ以上の０．２％耐力を有するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系銅合金箔が使用されてきた。しかし、近年のコストダウン要求により、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系銅合金箔より比較的材料価格が安いチタン銅箔が使用されるようになり、その需要は増加しつつある。
しかし、チタン銅箔の強度はＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系銅合金箔より低く、へたりが生じる問題があるため、その高強度化が望まれている。オートフォーカスカメラモジュールに好適な高強度チタン銅箔を得るため、特許文献３では、熱間圧延及び冷間圧延を行った後、溶体化処理、圧下率５５％以上の冷間圧延、２００〜４５０℃の時効、圧下率３５％以上の冷間圧延を順次行い、銅合金箔の表面粗さを制御する方法、特許文献４では、熱間圧延及び冷間圧延を行った後、溶体化処理、圧下率５５％以上の冷間圧延、２００〜４５０℃の時効、圧下率５０％以上の冷間圧延、必要に応じて歪取り焼鈍を順次行い、溶体化後の冷間圧延の圧下率を制御することで、Ｉ(220)／Ｉ(311)を制御する方法が提案されている。特許文献３及び特許文献４に記載のチタン銅箔においては、圧延方向に平行な方向での０．２％耐力について１１００ＭＰａ以上が達成可能であると記載されている。
一方で、オートフォーカスカメラモジュールに使用される銅合金箔には曲げ加工が施される場合がある。この場合、銅合金箔は単に強度が高いだけでなく、優れた曲げ加工性が求められる。チタン銅の強度及び曲げ加工性を向上させる方策として、特許文献５では、熱間圧延、冷間圧延、及び溶体化処理を行った後、時効前の冷間圧延、時効処理、時効後の冷間圧延を順次行い、時効後の圧下率を３％以上、時効前及び時効後の冷間圧延の総圧下率を１５〜５０％とする方法、特許文献６では、熱間圧延、冷間圧延、及び溶体化処理を行った後、時効処理、圧下率４０％以下の冷間圧延、歪取り焼鈍を順次行うことにより、｛２２０｝面のＸ線回折強度ピークの半価幅を制御する方法が提案されている。
しかしながら、従来技術では、オートフォーカスカメラモジュールの小型化に伴い、材料に加わる変位が大きいと、へたりが発生し、曲げ加工が施されるとクラックが発生するという問題が生じることが分かった。
そこで、本発明はオートフォーカスカメラモジュール等の電子機器部品に使用される導電性ばね材としてより好適な高強度及び曲げ加工性を有するチタン銅箔を提供することを目的とする。また、本発明はそのようなチタン銅箔の製造方法を提供することを別の目的とする。
本発明者らはチタン銅箔の圧延平行方向及び圧延直角方向の０．２％耐力及びばね限界値とへたりの関係を調査した結果、両方向の０．２％耐力だけでなく、ばね限界値が高いほどへたり量が小さくなることを見出した。更に、溶体化後の冷間圧延の１パス毎の圧下率を制御することで優れた曲げ加工性を兼備できることを見出した。本発明は以上の知見を背景として完成したものであり、以下によって特定される。
（１）２．０〜４．０質量％Ｔｉを含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなり、圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力が共に１０００ＭＰａ以上であり、且つ、圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値が共に８００ＭＰａ以上であり、圧延方向に対して直角方向にＪＩＳ Ｈ３１３０：２０１２に記載されたＷ曲げ試験を幅０．５ｍｍで行った際、曲げ半径／板厚＝２で割れが生じないことを特徴とするチタン銅箔。
（２）圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力が共に１１００ＭＰａ以上である（１）のチタン銅箔。
（３）圧延方向に直角な方向でのばね限界値が１０００ＭＰａ以上である（１）又は（２）のチタン銅箔。
（４）箔厚が０．１ｍｍ以下である（１）〜（３）の何れかのチタン銅箔。
（５）Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＣｒおよびＺｒのうち１種以上を総量で０〜１．０質量％含有する（１）〜（４）の何れかのチタン銅箔。
（６）２．０〜４．０質量％Ｔｉを含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなるインゴットを作製し、このインゴットに対して熱間圧延、冷間圧延を順に行い、次いで、７００〜１０００℃で５秒間〜３０分間の溶体化処理、１パス当たりの圧下率を１０％以下で総圧下率９５％以上の冷間圧延を順次行った後、１５℃／ｈ以下の速度で昇温し、２００〜４００℃の範囲で１〜２０時間保持し、１５０℃まで１５℃／ｈ以下の速度で冷却する時効処理を行うことを含むチタン銅箔の製造方法。
（７）前記インゴットがＡｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＣｒおよびＺｒのうち１種以上を総量で０〜１．０質量％含有する（６）のチタン銅箔の製造方法。
（８）（１）〜（５）の何れかのチタン銅箔を備えた伸銅品。
（９）（１）〜（５）の何れかのチタン銅箔を備えた電子機器部品。
（１０）電子機器部品がオートフォーカスカメラモジュールである（９）の電子機器部品。
（１１）レンズと、このレンズを光軸方向の初期位置に弾性付勢するばね部材と、このばね部材の付勢力に抗する電磁力を生起して前記レンズを光軸方向へ駆動可能な電磁駆動手段を備え、前記ばね部材が（１）〜（５）の何れかのチタン銅箔であるオートフォーカスカメラモジュール。
（１）２．０〜４．０質量％Ｔｉを含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなり、圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力が共に１０００ＭＰａ以上であり、且つ、圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値が共に８００ＭＰａ以上であり、圧延方向に対して直角方向にＪＩＳ Ｈ３１３０：２０１２に記載されたＷ曲げ試験を幅０．５ｍｍで行った際、曲げ半径／板厚＝２で割れが生じないことを特徴とするチタン銅箔。
（２）圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力が共に１１００ＭＰａ以上である（１）のチタン銅箔。
（３）圧延方向に直角な方向でのばね限界値が１０００ＭＰａ以上である（１）又は（２）のチタン銅箔。
（４）箔厚が０．１ｍｍ以下である（１）〜（３）の何れかのチタン銅箔。
（５）Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＣｒおよびＺｒのうち１種以上を総量で０〜１．０質量％含有する（１）〜（４）の何れかのチタン銅箔。
（６）２．０〜４．０質量％Ｔｉを含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなるインゴットを作製し、このインゴットに対して熱間圧延、冷間圧延を順に行い、次いで、７００〜１０００℃で５秒間〜３０分間の溶体化処理、１パス当たりの圧下率を１０％以下で総圧下率９５％以上の冷間圧延を順次行った後、１５℃／ｈ以下の速度で昇温し、２００〜４００℃の範囲で１〜２０時間保持し、１５０℃まで１５℃／ｈ以下の速度で冷却する時効処理を行うことを含むチタン銅箔の製造方法。
（７）前記インゴットがＡｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＣｒおよびＺｒのうち１種以上を総量で０〜１．０質量％含有する（６）のチタン銅箔の製造方法。
（８）（１）〜（５）の何れかのチタン銅箔を備えた伸銅品。
（９）（１）〜（５）の何れかのチタン銅箔を備えた電子機器部品。
（１０）電子機器部品がオートフォーカスカメラモジュールである（９）の電子機器部品。
（１１）レンズと、このレンズを光軸方向の初期位置に弾性付勢するばね部材と、このばね部材の付勢力に抗する電磁力を生起して前記レンズを光軸方向へ駆動可能な電磁駆動手段を備え、前記ばね部材が（１）〜（５）の何れかのチタン銅箔であるオートフォーカスカメラモジュール。
オートフォーカスカメラモジュール等の電子機器部品に使用される導電性ばね材としてより好適な高強度Ｃｕ−Ｔｉ系合金箔が得られる。
オートフォーカスカメラモジュールのレンズのオートフォーカス機能は、レンズに設置された材料のばね力と、その反対方向に働く電磁力による変位によって発揮される。材料に加わる変位は材料の圧延面に対して垂直方向であり、材料には曲げ変形が加わる。したがって、材料は圧延に対して平行な方向の高い０．２％耐力だけでなく、直角な方向の０．２％耐力も必要であり、更には、圧延に対して平行及び直角な方向の高いばね限界値も必要と考えられる。
また、オートフォーカスカメラモジュールを組み立てる際、材料に曲げ加工が施される場合、材料は優れた曲げ加工性が必要である。
（１）Ｔｉ濃度
本発明に係るチタン銅箔においては、Ｔｉ濃度を２．０〜４．０質量％とする。チタン銅は、溶体化処理によりＣｕマトリックス中へＴｉを固溶させ、時効処理により微細な析出物を合金中に分散させることにより、強度及び導電率を上昇させる。
Ｔｉ濃度が２．０質量％未満になると、析出物の析出が不充分となり所望の強度が得られない。Ｔｉ濃度が４．０質量％を超えると、加工性が劣化し、圧延の際に材料が割れやすくなる。強度及び加工性のバランスを考慮すると、好ましいＴｉ濃度は２．５〜３．５質量％である。
本発明に係るチタン銅箔においては、Ｔｉ濃度を２．０〜４．０質量％とする。チタン銅は、溶体化処理によりＣｕマトリックス中へＴｉを固溶させ、時効処理により微細な析出物を合金中に分散させることにより、強度及び導電率を上昇させる。
Ｔｉ濃度が２．０質量％未満になると、析出物の析出が不充分となり所望の強度が得られない。Ｔｉ濃度が４．０質量％を超えると、加工性が劣化し、圧延の際に材料が割れやすくなる。強度及び加工性のバランスを考慮すると、好ましいＴｉ濃度は２．５〜３．５質量％である。
（２）その他の添加元素
本発明に係るチタン銅箔においては、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＣｒおよびＺｒのうち１種以上を総量で０〜１．０質量％含有させることにより、強度を更に向上させることができる。これら元素の合計含有量が０、つまり、これら元素を含まなくても良い。これら元素の合計含有量の上限を１．０質量％としたのは、１．０質量％を超えると、加工性が劣化し、圧延の際に材料が割れやすくなるからである。強度及び加工性のバランスを考慮すると、上記元素の１種以上を総量で０．００５〜０．５質量％含有させることが好ましい。
本発明に係るチタン銅箔においては、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＣｒおよびＺｒのうち１種以上を総量で０〜１．０質量％含有させることにより、強度を更に向上させることができる。これら元素の合計含有量が０、つまり、これら元素を含まなくても良い。これら元素の合計含有量の上限を１．０質量％としたのは、１．０質量％を超えると、加工性が劣化し、圧延の際に材料が割れやすくなるからである。強度及び加工性のバランスを考慮すると、上記元素の１種以上を総量で０．００５〜０．５質量％含有させることが好ましい。
（３）０．２％耐力
本発明に係るチタン銅箔の一実施形態においては、圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力が共に１０００ＭＰａ以上を達成することができる。圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力が共に１０００ＭＰａ以上というのは、オートフォーカスカメラモジュールの導電性ばね材として利用する上で望ましい特性である。本発明に係るチタン銅箔の圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力は好ましい実施形態において共に１１００ＭＰａ以上であり、より好ましい実施形態において共に１２００ＭＰａ以上である。また、本発明に係るチタン銅箔の好ましい実施形態においては、圧延方向に直角な方向での０．２％耐力を１３００ＭＰａ以上とすることも可能である。０．２％耐力の上限値は、本発明が目的とする強度の点からは特に規制されないが、手間及び費用がかかるため、本発明に係るチタン銅箔の圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力は一般には共に２０００ＭＰａ以下であり、典型的には共に１６００ＭＰａ以下である。
本発明においては、チタン銅箔の圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力は、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１（金属材料引張試験方法）に準拠して測定する。
本発明に係るチタン銅箔の一実施形態においては、圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力が共に１０００ＭＰａ以上を達成することができる。圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力が共に１０００ＭＰａ以上というのは、オートフォーカスカメラモジュールの導電性ばね材として利用する上で望ましい特性である。本発明に係るチタン銅箔の圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力は好ましい実施形態において共に１１００ＭＰａ以上であり、より好ましい実施形態において共に１２００ＭＰａ以上である。また、本発明に係るチタン銅箔の好ましい実施形態においては、圧延方向に直角な方向での０．２％耐力を１３００ＭＰａ以上とすることも可能である。０．２％耐力の上限値は、本発明が目的とする強度の点からは特に規制されないが、手間及び費用がかかるため、本発明に係るチタン銅箔の圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力は一般には共に２０００ＭＰａ以下であり、典型的には共に１６００ＭＰａ以下である。
本発明においては、チタン銅箔の圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力は、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１（金属材料引張試験方法）に準拠して測定する。
（４）ばね限界値
本発明に係るチタン銅箔の一実施形態においては、圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値が共に８００ＭＰａ以上を達成することができる。圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値が共に８００ＭＰａ以上であるというのは、耐へたり性が優れていることを指し、オートフォーカスカメラモジュールの導電性ばね材として望ましい特性である。本発明に係るチタン銅箔の好ましい実施形態においては、圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値が共に９００ＭＰａ以上を達成することができ、更には共に１０００ＭＰａ以上を達成することもできる。本発明に係るチタン銅箔のより好ましい実施形態においては、圧延方向に直角な方向でのばね限界値が１０００ＭＰａ以上であり、更に好ましくは１２００ＭＰａ以上であり、更により好ましくは１４００ＰＭａ以上であり、更により好ましくは１６００ＭＰａ以上であり、更により好ましくは１７００ＭＰａ以上である。
ばね限界値の上限値は、本発明が目的とする強度の点からは特に規制されないが、手間及び費用がかかるため、本発明に係るチタン銅箔の圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値は一般には共に２０００ＭＰａ以下であり、典型的には共に１９００ＭＰａ以下である。
本発明においては、チタン銅箔の圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値は、ＪＩＳ Ｈ３１３０：２０１２（合金番号Ｃ１９９０）に準拠して、繰り返し式たわみ試験を実施し、永久歪が残留する曲げモーメントから表面最大応力を測定する。
本発明に係るチタン銅箔の一実施形態においては、圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値が共に８００ＭＰａ以上を達成することができる。圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値が共に８００ＭＰａ以上であるというのは、耐へたり性が優れていることを指し、オートフォーカスカメラモジュールの導電性ばね材として望ましい特性である。本発明に係るチタン銅箔の好ましい実施形態においては、圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値が共に９００ＭＰａ以上を達成することができ、更には共に１０００ＭＰａ以上を達成することもできる。本発明に係るチタン銅箔のより好ましい実施形態においては、圧延方向に直角な方向でのばね限界値が１０００ＭＰａ以上であり、更に好ましくは１２００ＭＰａ以上であり、更により好ましくは１４００ＰＭａ以上であり、更により好ましくは１６００ＭＰａ以上であり、更により好ましくは１７００ＭＰａ以上である。
ばね限界値の上限値は、本発明が目的とする強度の点からは特に規制されないが、手間及び費用がかかるため、本発明に係るチタン銅箔の圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値は一般には共に２０００ＭＰａ以下であり、典型的には共に１９００ＭＰａ以下である。
本発明においては、チタン銅箔の圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値は、ＪＩＳ Ｈ３１３０：２０１２（合金番号Ｃ１９９０）に準拠して、繰り返し式たわみ試験を実施し、永久歪が残留する曲げモーメントから表面最大応力を測定する。
（５）曲げ加工性
本発明に係るチタン銅箔は、高強度に加えて優れた曲げ加工性を有しているという点が特徴の一つである。本発明に係るチタン銅箔の一実施形態においては、圧延方向に対して直角方向にＪＩＳ Ｈ３１３０：２０１２に記載されたＷ曲げ試験を幅０．５ｍｍで行った際、曲げ半径／板厚＝２で割れが生じない。
本発明に係るチタン銅箔は、高強度に加えて優れた曲げ加工性を有しているという点が特徴の一つである。本発明に係るチタン銅箔の一実施形態においては、圧延方向に対して直角方向にＪＩＳ Ｈ３１３０：２０１２に記載されたＷ曲げ試験を幅０．５ｍｍで行った際、曲げ半径／板厚＝２で割れが生じない。
（６）銅箔の厚み
本発明に係るチタン銅箔の一実施形態においては、箔厚が０．１ｍｍ以下であり、典型的な実施形態においては箔厚が０．０８〜０．０１ｍｍであり、より典型的な実施形態においては箔厚が０．０５〜０．０２ｍｍである。
本発明に係るチタン銅箔の一実施形態においては、箔厚が０．１ｍｍ以下であり、典型的な実施形態においては箔厚が０．０８〜０．０１ｍｍであり、より典型的な実施形態においては箔厚が０．０５〜０．０２ｍｍである。
（７）製造方法
本発明に係るチタン銅箔は以下に説明する方法により製造可能である。本発明に係るチタン銅箔の製造プロセスでは、まず溶解炉で電気銅、Ｔｉ等の原料を溶解し、所望の組成の溶湯を得る。そして、この溶湯をインゴットに鋳造する。チタンの酸化磨耗を防止するため、溶解及び鋳造は真空中又は不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。その後、熱間圧延、冷間圧延１、溶体化処理、冷間圧延２、時効処理をこの順で実施し、所望の厚み及び特性を有する箔に仕上げる。
本発明に係るチタン銅箔は以下に説明する方法により製造可能である。本発明に係るチタン銅箔の製造プロセスでは、まず溶解炉で電気銅、Ｔｉ等の原料を溶解し、所望の組成の溶湯を得る。そして、この溶湯をインゴットに鋳造する。チタンの酸化磨耗を防止するため、溶解及び鋳造は真空中又は不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。その後、熱間圧延、冷間圧延１、溶体化処理、冷間圧延２、時効処理をこの順で実施し、所望の厚み及び特性を有する箔に仕上げる。
熱間圧延及びその後の冷間圧延１の条件はチタン銅の製造で行われている慣例的な条件で行えば足り、特段要求される条件はない。また、溶体化処理についても慣例的な条件で構わないが、例えば７００〜１０００℃で５秒間〜３０分間の条件で行うことができる。
上述の０．２％耐力及びばね限界値を得るために、冷間圧延２の総圧下率を９５％以上に規定するのが好ましい。より好ましくは９６％以上、更に好ましくは９８％以上である。この圧下率が９５％未満になると、１０００ＭＰａ以上の０．２％耐力及び／又は８００ＭＰａ以上のばね限界値を得るのは困難になる。圧下率の上限は、本発明が目的とする耐へたり性の点からは特に規定されないが、工業的に９９．８％を超えることはない。
更に、上述の曲げ加工性を得るために、冷間圧延２の１パス当たりの圧下率を１０％以下に規定するのが好ましい。但し、１パス当たりの圧下率を小さくし過ぎると強度が低下する傾向にあることから、５％以上とすることが好ましく、８％以上とすることがより好ましい。なお、１パス当たりの圧下率を低くすると、所望の板厚を得るためのパス回数が多くなり、多大な時間を要し製造コストが上昇するため、工業的には好ましくない。このため、通常の工業における圧延の１パス当たりの圧下率は１５％以上であることから、上述した１パス当たりの圧下率はかなり低いといえる。
時効処理は、２００〜４００℃の範囲内の所定の温度まで速度１５℃／ｈ以下、好ましくは１２℃／ｈ以下、より好ましくは１０℃／ｈ以下で昇温し、２００〜４００℃の温度範囲で１〜２０時間保持する。２００〜４００℃の範囲に材料温度を保持している最中は、温度を一定に保つことが望ましいが、実質的な影響を与えないことから、設定した保持温度から±２０℃以内であれば温度変化が生じても問題はない。加熱保持後、１５０℃まで速度１５℃／ｈ以下、好ましくは１２℃／ｈ以下、より好ましくは１０℃／ｈ以下で冷却する。所定の温度での保持時間を１時間以上としたのは時効硬化による強度発現を確保するためである。また、所定の温度での保持時間を２０時間以内としたのは過時効による強度低下を防止するためである。保持時間は好ましくは１〜１８時間であり、より好ましくは２〜１５時間である。
昇温又は冷却速度が１５℃／ｈを超えると、圧延方向に平行な方向及び直角な方向において共に１０００ＭＰａ以上の０．２％耐力を達成することと、圧延方向に平行な方向及び直角な方向において共に８００ＭＰａ以上のばね限界値を達成することの両立が困難になる。更に、保持温度が２００℃未満又は４００℃を超えると、同様に、１０００ＭＰａ以上の０．２％耐力と８００ＭＰａ以上のばね限界値の両立が困難になる。保持時間が１時間未満又は２０時間を超えると、これも同様に、１０００ＭＰａ以上の０．２％耐力と８００ＭＰａ以上のばね限界値の両立が困難になる。
昇温及び冷却速度の下限は、本発明が目的とするばね限界値の点からは特に規定されないが、５℃／ｈ未満になると製造コストが上がり工業的に好ましくない。一般的な工業における時効の昇温及び冷却速度は２０℃／ｈ以上であることからみて、上述した昇温及び冷却速度はかなり低いといえる。
なお、昇温時の速度は昇温開始温度から２００〜４００℃の範囲内の設定温度に到達するまでの時間から算出し、冷却時の速度は冷却開始温度から１５０℃に到達するまでの時間から算出する。
さらに、時効処理後に冷間圧延を行うと８００ＭＰａ以上のばね限界値を得ることが困難になり、その後、歪取り焼鈍を行っても８００ＭＰａ以上のばね限界値を得ることが困難になる。従って、本発明に係るチタン銅箔を製造する上では時効処理後に冷間圧延及び歪取り焼鈍の何れも行わないことが好ましい。
（８）用途
本発明に係るチタン銅箔は、限定的ではないが、スイッチ、コネクタ、ジャック、端子、リレー等の電子機器用部品の材料として好適に使用することができ、とりわけオートフォーカスカメラモジュール等の電子機器部品に使用される導電性ばね材として好適に使用することができる。
本発明に係るチタン銅箔は、限定的ではないが、スイッチ、コネクタ、ジャック、端子、リレー等の電子機器用部品の材料として好適に使用することができ、とりわけオートフォーカスカメラモジュール等の電子機器部品に使用される導電性ばね材として好適に使用することができる。
オートフォーカスカメラモジュールは一実施形態において、レンズと、このレンズを光軸方向の初期位置に弾性付勢するばね部材と、このばね部材の付勢力に抗する電磁力を生起して前記レンズを光軸方向へ駆動可能な電磁駆動手段を備える。電磁駆動手段は例示的には、コの字形円筒形状のヨークと、ヨークの内部壁の内側に収容されるコイルと、コイルを囲繞すると共にヨークの外周壁の内側に収容されるマグネットを備えることができる。
図１は、本発明に係るオートフォーカスカメラモジュールの一例を示す断面図であり、図２は、図１のオートフォーカスカメラモジュールの分解斜視図であり、図３は、図１のオートフォーカスカメラモジュールの動作を示す断面図である。
オートフォーカスカメラモジュール１は、コの字形円筒形状のヨーク２と、ヨーク２の外壁に取付けられるマグネット４と、中央位置にレンズ３を備えるキャリア５と、キャリア５に装着されるコイル６と、ヨーク２が装着されるベース７と、ベース７を支えるフレーム８と、キャリア５を上下で支持する２個のばね部材９ａ、９ｂと、これらの上下を覆う２個のキャップ１０ａ、１０ｂとを備えている。２個のばね部材９ａ、９ｂは同一品であり、同一の位置関係でキャリア５を上下から挟んで支持すると共に、コイル６への給電経路として機能している。コイル６に電流を印加することによってキャリア５は上方に移動する。尚、本明細書においては、上及び下の文言を適宜、使用するが、図１における上下を指し、上はカメラから被写体に向う位置関係を表わす。
ヨーク２は軟鉄等の磁性体であり、上面部が閉じたコの字形の円筒形状を成し、円筒状の内壁２ａと外壁２ｂを持つ。コの字形の外壁２ｂの内面には、リング状のマグネット４が装着（接着）される。
キャリア５は底面部を持った円筒形状構造の合成樹脂等による成形品であり、中央位置でレンズを支持し、底面外側上に予め成形されたコイル６が接着されて搭載される。矩形上樹脂成形品のベース７の内周部にヨーク２を嵌合させて組込み、更に樹脂成形品のフレーム８でヨーク２全体を固定する。
ばね部材９ａ、９ｂは、いずれも最外周部がそれぞれフレーム８とベース７に挟まれて固定され、内周部１２０°毎の切欠き溝部がキャリア５に嵌合し、熱カシメ等にて固定される。
ばね部材９ｂとベース７及びばね部材９ａとフレーム８間は接着および熱カシメ等にて固定され更に、キャップ１０ｂはベース７の底面に取付け、キャップ１０ａはフレーム８の上部に取付けられ、それぞればね部材９ｂをベース７とキャップ１０ｂ間に、ばね部材９ａをフレーム８とキャップ１０ａ間に挟み込み固着している。
コイル６の一方のリード線は、キャリア５の内周面に設けた溝内を通って上に伸ばし、ばね部材９ａに半田付する。他方のリード線はキャリア５底面に設けた溝内を通って下方に伸ばし、ばね部材９ｂに半田付する。
ばね部材９ａ、９ｂは、本発明に係るチタン銅箔の板バネである。バネ性を持ち、レンズ３を光軸方向の初期位置に弾性付勢する。同時に、コイル６への給電経路としても作用する。ばね部材９ａ、９ｂの外周部の一箇所は外側に突出させて、給電端子として機能させている。
円筒状のマグネット４はラジアル（径）方向に磁化されており、コの字形状ヨーク２の内壁２ａ、上面部及び外壁２ｂを経路とした磁路を形成し、マグネット４と内壁２ａ間のギャップには、コイル６が配置される。
ばね部材９ａ、９ｂは同一形状であり、図１及び２に示すように同一の位置関係で取付けているので、キャリア５が上方へ移動したときの軸ズレを抑制することができる。コイル６は、巻線後に加圧成形して製作するので、仕上がり外径の精度が向上し、所定の狭いギャップに容易に配置することができる。キャリア５は、最下位置でベース７に突当り、最上位置でヨーク２に突当るので、上下方向に突当て機構を備えることとなり、脱落することを防いでいる。
図３は、コイル６に電流を印加して、オートフォーカス用にレンズ３を備えたキャリア５を上方に移動させた時の断面図を示している。ばね部材９ａ、９ｂの給電端子に電圧が印加されると、コイル６に電流が流れてキャリア５には上方への電磁力が働く。一方、キャリア５には、連結された２個のばね部材９ａ、９ｂの復元力が下方に働く。従って、キャリア５の上方への移動距離は電磁力と復元力が釣合った位置となる。これによって、コイル６に印加する電流量によって、キャリア５の移動量を決定することができる。
上側ばね部材９ａはキャリア５の上面を支持し、下側ばね部材９ｂはキャリア５の下面を支持しているので、復元力はキャリア５の上面及び下面で均等に下方に働くこととなり、レンズ３の軸ズレを小さく抑えることができる。
従って、キャリア５の上方への移動に当って、リブ等によるガイドは必要なく、使っていない。ガイドによる摺動摩擦がないので、キャリア５の移動量は、純粋に電磁力と復元力の釣合いで支配されることとなり、円滑で精度良いレンズ３の移動を実現している。これによってレンズブレの少ないオートフォーカスを達成している。
なお、マグネット４は円筒形状として説明したが、これに拘わるものでなく、３乃至４分割してラジアル方向に磁化し、これをヨーク２の外壁２ｂの内面に貼付けて固着しても良い。
以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。
表１に示す合金成分を含有し残部が銅及び不可避的不純物からなる合金を実験材料とし、合金成分及び製造条件が０．２％耐力、ばね限界値、へたり及び曲げ加工性に及ぼす影響を調査した。
真空溶解炉にて電気銅２．５ｋｇを溶解し、表１に記載の合金組成が得られるよう合金元素を添加した。この溶湯を鋳鉄製の鋳型に鋳込み、厚さ３０ｍｍ、幅６０ｍｍ、長さ１２０ｍｍのインゴットを製造した。このインゴットを、次の工程順で加工し、表１に記載の所定の箔厚をもつ製品試料を作製した。
（１）熱間圧延：インゴットを９５０℃で３時間加熱し、厚さ１０ｍｍまで圧延した。
（２）研削：熱間圧延で生成した酸化スケールをグラインダーで除去した。研削後の厚みは９ｍｍであった。
（３）冷間圧延１：冷間圧延２の総圧下率に応じて所定の厚みまで圧延した。
（４）溶体化処理：８００℃に昇温した電気炉に試料を装入し、５分間保持した後、試料を水槽に入れて急冷却した。
（５）冷間圧延２：表１に示す条件で箔厚まで圧延した。ただし、最終パスは表１に示す「１パス当たりの圧下率」より小さい圧下率で圧延し箔厚を調整した。また、圧延を実施しなかったものについては「なし」と記載し、冷間圧延３を実施したものについては圧下率に応じて所定の厚みまで圧延した。
（６）時効処理：表１に示す条件でＡｒ雰囲気中で加熱した。
（７）冷間圧延３：表１に示す箔厚まで圧延した。冷間圧延３を実施しなかったものについては「なし」と記載した。
（８）歪取り焼鈍：冷間圧延３を行った後、４００℃に昇温した電気炉に試料を装入し、１０秒間保持した後、試料を水槽に入れて急冷却した。表１には、この歪取り焼鈍を実施したものについては「あり」、実施しなかったものについては「なし」と記載した。
（１）熱間圧延：インゴットを９５０℃で３時間加熱し、厚さ１０ｍｍまで圧延した。
（２）研削：熱間圧延で生成した酸化スケールをグラインダーで除去した。研削後の厚みは９ｍｍであった。
（３）冷間圧延１：冷間圧延２の総圧下率に応じて所定の厚みまで圧延した。
（４）溶体化処理：８００℃に昇温した電気炉に試料を装入し、５分間保持した後、試料を水槽に入れて急冷却した。
（５）冷間圧延２：表１に示す条件で箔厚まで圧延した。ただし、最終パスは表１に示す「１パス当たりの圧下率」より小さい圧下率で圧延し箔厚を調整した。また、圧延を実施しなかったものについては「なし」と記載し、冷間圧延３を実施したものについては圧下率に応じて所定の厚みまで圧延した。
（６）時効処理：表１に示す条件でＡｒ雰囲気中で加熱した。
（７）冷間圧延３：表１に示す箔厚まで圧延した。冷間圧延３を実施しなかったものについては「なし」と記載した。
（８）歪取り焼鈍：冷間圧延３を行った後、４００℃に昇温した電気炉に試料を装入し、１０秒間保持した後、試料を水槽に入れて急冷却した。表１には、この歪取り焼鈍を実施したものについては「あり」、実施しなかったものについては「なし」と記載した。
作製した製品試料について、次の評価を行った。
（イ）０．２％耐力
引張試験機を用いて上述した測定方法に従い圧延方向と平行な方向及び直角な方向の０．２％耐力を測定した。
（ロ）ばね限界値
高力板ばね試験機を用いて上述した測定方法に従い圧延方向と平行な方向及び直角な方向のばね限界値を測定した。
（ハ）へたり
幅１２．５ｍｍ、長さ１５ｍｍの短冊試料を長手方向が圧延平行方向となるように採取し、図４のように、試料の片端を固定し、この固定端から距離Ｌの位置に、先端をナイフエッジに加工したポンチを１ｍｍ／分の移動速度で押し当て、試料に距離ｄのたわみを与えた後、ポンチを初期の位置に戻し除荷した。除荷後、へたり量δを求めた。
試験条件は試料の箔厚が０．０５ｍｍ以下の場合、Ｌ＝３ｍｍ、ｄ＝３ｍｍであり、箔厚が０．０５ｍｍより厚い場合、Ｌ＝５ｍｍ、ｄ＝５ｍｍである。また、へたり量は０．０１ｍｍの分解能で測定し、へたりが検出されなかった場合は＜０．０１ｍｍと表記している。なお、ｄの値は特許文献３よりも大きくし、銅箔がへたり易い条件とした。
（ニ）曲げ加工性
圧延方向に対して直角方向にＪＩＳ Ｈ３１３０：２０１２に記載されたＷ曲げ試験を幅０．５ｍｍ、曲げ半径／板厚＝２の条件で行った。割れが生じなかったものを「○」、割れが生じたものを「×」と評価した。
（イ）０．２％耐力
引張試験機を用いて上述した測定方法に従い圧延方向と平行な方向及び直角な方向の０．２％耐力を測定した。
（ロ）ばね限界値
高力板ばね試験機を用いて上述した測定方法に従い圧延方向と平行な方向及び直角な方向のばね限界値を測定した。
（ハ）へたり
幅１２．５ｍｍ、長さ１５ｍｍの短冊試料を長手方向が圧延平行方向となるように採取し、図４のように、試料の片端を固定し、この固定端から距離Ｌの位置に、先端をナイフエッジに加工したポンチを１ｍｍ／分の移動速度で押し当て、試料に距離ｄのたわみを与えた後、ポンチを初期の位置に戻し除荷した。除荷後、へたり量δを求めた。
試験条件は試料の箔厚が０．０５ｍｍ以下の場合、Ｌ＝３ｍｍ、ｄ＝３ｍｍであり、箔厚が０．０５ｍｍより厚い場合、Ｌ＝５ｍｍ、ｄ＝５ｍｍである。また、へたり量は０．０１ｍｍの分解能で測定し、へたりが検出されなかった場合は＜０．０１ｍｍと表記している。なお、ｄの値は特許文献３よりも大きくし、銅箔がへたり易い条件とした。
（ニ）曲げ加工性
圧延方向に対して直角方向にＪＩＳ Ｈ３１３０：２０１２に記載されたＷ曲げ試験を幅０．５ｍｍ、曲げ半径／板厚＝２の条件で行った。割れが生じなかったものを「○」、割れが生じたものを「×」と評価した。
試験結果を表２に示す。本発明の規定範囲内である発明例１〜３１は、圧延方向に対して、平行方向及び直角方向のいずれもが１０００ＭＰａ以上の０．２％耐力、８００ＭＰａ以上のばね限界値が得られ、それらのへたり量は０．１ｍｍ以下と小さく、曲げ加工性も良好であった。
冷間圧延２の圧下率が９５％未満である比較例１は、０．２％耐力が１０００ＭＰａ未満、ばね限界値が８００ＭＰａ未満となり、へたり量は０．１ｍｍを越えた。
冷間圧延２の１パス当たりの圧下率が１０％を超えた比較例２及び３は、曲げ加工でクラックが発生した。
時効処理の昇温速度が１５℃／ｈを超えた比較例４及び５は圧延方向に対して平行方向のばね限界値が８００ＭＰａ未満となり、へたり量は０．１ｍｍを越えた。
時効処理の温度が２００〜４００℃の範囲外である比較例６及び７、時効処理の時間が１〜２０時間の範囲外である比較例８及び９は、０．２％耐力が１０００ＭＰａ未満または／及びばね限界値が８００ＭＰａ未満となり、へたり量は０．１ｍｍを越えた。
時効処理の冷却速度が１５℃／ｈを超えた比較例１０及び１１は、圧延方向に対して平行方向のばね限界値が８００ＭＰａ未満となり、へたり量は０．１ｍｍを越えた。
Ｔｉ濃度が２．０質量％未満である比較例１２は、０．２％耐力が１０００ＭＰａ未満、圧延方向に対して平行方向のばね限界値が８００ＭＰａ未満となり、へたり量は０．１ｍｍを越えた。一方、Ｔｉ濃度が４．０質量％を越えた比較例１３、Ｔｉ以外の添加元素の総量が１．０質量％を越えた比較例１４は圧延中に割れが発生し評価できなかった。
また、比較例１５は冷間圧延２の１パス当たりの圧下率が１０％を超え、時効処理後に冷間圧延を実施した例であり、比較例１６は冷間圧延２の１パス当たりの圧下率が１０％を超え、時効処理後に冷間圧延、歪取り焼鈍を順次実施した例である。いずれもばね限界値が８００ＭＰａ未満となり、へたり量は０．１ｍｍを越え、曲げ加工でクラックが発生した。
比較例１７は冷間圧延２を実施せず、時効処理後に冷間圧延を実施した例である。ばね限界値が８００ＭＰａ未満となり、へたり量は０．１ｍｍを越えた。
比較例１８は冷間圧延２の１パス当たりの圧下率が１０％を超え、時効処理の昇温及び冷却速度の両方が１５℃／ｈを超えた例である。圧延方向に対して平行方向のばね限界値が８００ＭＰａ未満となり、へたり量は０．１ｍｍを越え、曲げ加工でクラックが発生した。
比較例１９は冷間圧延２の圧下率が９５％未満、且つ１パス当たりの圧下率が１０％を超え、時効処理の昇温及び冷却速度の両方が１５℃／ｈを超え、時効処理後に冷間圧延、歪取り焼鈍を順次実施した例である。圧延方向に対して直角方向の０．２％耐力が１０００ＭＰａ未満、圧延方向に対して直角方向のばね限界値が８００ＭＰａ未満となり、へたり量は０．１ｍｍを越え、曲げ加工でクラックが発生した。
比較例２０及び２１は冷間圧延２の１パス当たりの圧下率が１０％を超え、時効処理の昇温及び冷却速度の両方が１５℃／ｈを超え、時効処理後に冷間圧延を実施した例である。ばね限界値が８００ＭＰａ未満となり、へたり量は０．１ｍｍを越え、曲げ加工でクラックが発生した。
１ オートフォーカスカメラモジュール
２ ヨーク
３ レンズ
４ マグネット
５ キャリア
６ コイル
７ ベース
８ フレーム
９ａ 上側のばね部材
９ｂ 下側のばね部材
１０ａ、１０ｂ キャップ
２ ヨーク
３ レンズ
４ マグネット
５ キャリア
６ コイル
７ ベース
８ フレーム
９ａ 上側のばね部材
９ｂ 下側のばね部材
１０ａ、１０ｂ キャップ
Claims (11)
- ２．０〜４．０質量％Ｔｉを含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなり、圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力が共に１０００ＭＰａ以上であり、且つ、圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値が共に８００ＭＰａ以上であり、圧延方向に対して直角方向にＪＩＳ Ｈ３１３０：２０１２に記載されたＷ曲げ試験を幅０．５ｍｍで行った際、曲げ半径／板厚＝２で割れが生じないことを特徴とするチタン銅箔。
- 圧延方向に平行な方向及び直角な方向での０．２％耐力が共に１１００ＭＰａ以上である請求項１に記載のチタン銅箔。
- 圧延方向に直角な方向でのばね限界値が１０００ＭＰａ以上である請求項１又は２に記載のチタン銅箔。
- 箔厚が０．１ｍｍ以下である請求項１〜３の何れか一項に記載のチタン銅箔。
- Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＣｒおよびＺｒのうち１種以上を総量で０〜１．０質量％含有する請求項１〜４の何れか一項に記載のチタン銅箔。
- ２．０〜４．０質量％Ｔｉを含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなるインゴットを作製し、このインゴットに対して熱間圧延、冷間圧延を順に行い、次いで、７００〜１０００℃で５秒間〜３０分間の溶体化処理、１パス当たりの圧下率を１０％以下で総圧下率９５％以上の冷間圧延を順次行った後、１５℃／ｈ以下の速度で昇温し、２００〜４００℃の範囲で１〜２０時間保持し、１５０℃まで１５℃／ｈ以下の速度で冷却する時効処理を行うことを含む請求項１〜４の何れか一項に記載のチタン銅箔の製造方法。
- 前記インゴットがＡｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、ＣｒおよびＺｒのうち１種以上を総量で０〜１．０質量％含有する請求項６に記載のチタン銅箔の製造方法。
- 請求項１〜５の何れか一項に記載のチタン銅箔を備えた伸銅品。
- 請求項１〜５の何れか一項に記載のチタン銅箔を備えた電子機器部品。
- 電子機器部品がオートフォーカスカメラモジュールである請求項９に記載の電子機器部品。
- レンズと、このレンズを光軸方向の初期位置に弾性付勢するばね部材と、このばね部材の付勢力に抗する電磁力を生起して前記レンズを光軸方向へ駆動可能な電磁駆動手段を備え、前記ばね部材が請求項１〜５の何れか一項に記載のチタン銅箔であるオートフォーカスカメラモジュール。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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