JP7248104B2 - 圧延銅材及び放熱部材 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートシンクや厚銅回路等の電気・電子部品に適した圧延銅材及び放熱部材であって、特に、加熱時における結晶粒の粗大化が抑制された圧延銅材及び放熱部材に関する。
本願は、２０１９年３月２９日に日本に出願された特願２０１９－０６８３４９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、ヒートシンクや厚銅回路等の電気・電子部品には、導電性の高い銅又は銅合金が用いられている。
最近は、電子機器や電気機器等の大電流化にともない、電流密度の低減およびジュール発熱による熱の拡散のために、これら電子機器や電気機器等に使用される電気・電子部品の大型化、厚肉化が図られている。

ここで、半導体装置においては、例えば、セラミックス基板に銅材を接合し、上述のヒートシンクや厚銅回路を構成した絶縁回路基板等が用いられている。
セラミックス基板と銅板を接合する際には、接合温度が８００℃以上とされることが多く、接合時にヒートシンクや厚銅回路を構成する銅材の結晶粒が粗大化してしまうおそれがあった。特に、導電性及び放熱性に特に優れた純銅からなる銅材においては、結晶粒が粗大化しやすい傾向にある。
接合後のヒートシンクや厚銅回路において結晶粒が粗大化した場合には、結晶粒が粗大化することで、外観上問題となるおそれがあった。

そこで、例えば特許文献１には、高温に加熱した際の結晶粒の成長の抑制を目的とした銅材が提案されている。
この特許文献１においては、Ｓを０．０００６～０．００１５ｗｔ％含有することにより、再結晶温度以上で熱処理しても、一定の大きさの結晶粒に調整可能であると記載されている。

特開平０６－００２０５８号公報

ところで、特許文献１においては、Ｓの含有量を規定することで結晶粒の粗大化を抑制しているが、単にＳの含有量を規定しても、十分な結晶粒粗大化抑制効果を得ることができなかった。また、加熱後に、局所的に結晶粒が粗大化してしまい、結晶組織が不均一となることがあった。
さらに、結晶粒の粗大化を抑制するために、Ｓの含有量を増加させた場合には、熱間加工性が大きく低下してしまい、銅材の製造歩留まりが大きく低下してしまうといった問題があった。

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、加熱後においても結晶粒の粗大化及び不均一化を抑制することができる圧延銅材、及び、この圧延銅材からなる放熱部材を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。
銅材を塑性加工した後に加熱すると、低温側で起こる一次再結晶によってひずみが解放されて均一な組織となり、高温側（例えば８００℃以上）で起こる二次再結晶によって一部の結晶粒が粗大化して不均一な組織となる。このため、高温側における二次再結晶を抑制することにより、結晶粒の粗大化及び不均一化を抑制することが可能となる。
そして、Ｃａを適量添加した銅材においては、Ｃａが不可避不純物として含まれるＳ，Ｓｅ，Ｔｅとそれぞれ化合物（以下Ｃａ系化合物という）を生成し、このＣａ系化合物の一部が８００℃以上の温度で分解し、ＣａとＳ，Ｓｅ，Ｔｅが母相に固溶することにより、これらＣａ及びＳ，Ｓｅ，Ｔｅによって結晶粒の成長を抑制することが可能となる。

本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明の圧延銅材は、Ｃａの含有量が３ｍａｓｓｐｐｍ以上４００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内、残部がＣｕ及び不可避不純物とした組成とされ、Ｃａの含有量をＸ（ｍａｓｓｐｐｍ）、前記不可避不純物として含まれるＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量をＹ（ｍａｓｓｐｐｍ）としたときに、Ｘ／Ｙ＞２とされており、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後において、平均結晶粒径Ａが２００μｍ以下とされるとともに、粒径５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲の結晶粒の面積率が６０％以上とされていることを特徴としている。

この構成の圧延銅材によれば、Ｃａの含有量が３ｍａｓｓｐｐｍ以上４００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内とされているので、鋳造時に、Ｃａと不可避不純物として含まれるＳ，Ｓｅ，Ｔｅとが反応してＣａ系化合物が生成される。このＣａ系化合物は高温で加熱すると、ＣａとＳ，Ｓｅ，Ｔｅに分解して母相に固溶し、固溶したＣａとＳ，Ｓｅ，Ｔｅによって結晶粒の成長が阻害されることになる。よって、高温側（例えば８００℃以上）で起こる二次再結晶を十分に抑制でき、加熱後においても結晶粒の粗大化及び不均一化を抑制することができる。
また、Ｃａの含有量をＸ（ｍａｓｓｐｐｍ）、前記不可避不純物として含まれるＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量をＹ（ｍａｓｓｐｐｍ）としたときに、Ｘ／Ｙ＞２とされているので、Ｃａが優先的に酸化して消費されても、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅと反応するＣａを確保することができ、Ｃａ系化合物を十分に生成することができる。
そして、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後において、平均結晶粒径Ａが２００μｍ以下とされるとともに、粒径５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲の結晶粒の面積率が６０％以上とされているので、８００℃以上に加熱した場合であっても、確実に、結晶粒の粗大化及び不均一化を抑制することができる。

ここで、本発明の圧延銅材においては、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径をＡとし、１０００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径をＢとした場合に、Ｂ／Ａ≦２であることが好ましい。
この場合、１０００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ｂと、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ａとの差が小さく、高温に加熱しても十分に結晶粒の粗大化及び不均一化を抑制することができる。

また、本発明の圧延銅材においては、上述のＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅを除いた上述の不可避不純物は、総量で０．１ｍａｓｓ％以下であることが好ましい。

本発明の放熱部材は、上述の圧延銅材からなることを特徴とする。
この構成の放熱部材によれば、上述の圧延銅材で構成されているので、接合時に８００℃以上の高温に加熱した場合であっても、結晶粒の粗大化及び不均一化を抑制することができる。

本発明によれば、加熱後においても結晶粒の粗大化及び不均一化を抑制することができる圧延銅材、及び、この圧延銅材からなる放熱部材を提供することができる。

本実施形態である銅材の製造方法のフロー図である。

以下に、本発明の一実施形態である銅材について説明する。
本実施形態である銅材は、ヒートシンクや厚銅回路等の電気・電子部品の素材として用いられるものであり、前述の電気・電子部品を成形する際に、例えばセラミックス基板に接合されて使用されるものである。

本実施形態である銅材は、Ｃａの含有量が３ｍａｓｓｐｐｍ以上４００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内、残部がＣｕ及び不可避不純物とした組成とされており、Ｃａの含有量をＸ（ｍａｓｓｐｐｍ）、不可避不純物として含まれるＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量をＹ（ｍａｓｓｐｐｍ）としたときに、Ｘ／Ｙ＞２の関係を満足するものとされている。

そして、本実施形態である銅材においては、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後において、平均結晶粒径Ａが２００μｍ以下とされるとともに、粒径５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲の結晶粒の面積率が６０％以上とされている。
さらに、本実施形態である銅材においては、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径をＡ、１０００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径をＢとした場合に、Ｂ／Ａ≦２であることが好ましい。
また、本実施形態である銅材においては、Ｏ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅを除いた不可避不純物は、総量で０．１ｍａｓｓ％以下とされている。

ここで、本実施形態の銅材において、上述のように成分組成、熱処理後の結晶粒径を規定した理由について以下に説明する。

（Ｃａの含有量：３ｍａｓｓｐｐｍ以上４００ｍａｓｓｐｐｍ以下）
Ｃａは、不可避不純物として含まれるＳ，Ｓｅ，ＴｅとＣａ系化合物を生成する。この化合物の一部が高温で分解し、ＣａとＳ，Ｓｅ，Ｔｅが固溶することになるため、固溶したＣａ及びＳ，Ｓｅ，Ｔｅによって結晶粒の成長を抑制することが可能となる。
ここで、Ｃａの含有量が３ｍａｓｓｐｐｍ未満では、Ｃａ系化合物を十分に生成することができなくなるおそれがある。一方、Ｃａの含有量が４００ｍａｓｓｐｐｍを超える場合では、粗大なＣａ系化合物が生成し、加工性が大きく低下するおそれがある。
このため、本実施形態では、Ｃａの含有量を３ｍａｓｓｐｐｍ以上４００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内としている。
なお、Ｃａの含有量の下限は３．５ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることが好ましく、４ｍａｓｓｐｐｍ以上とすることがさらに好ましい。Ｃａの含有量の上限は３５０ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることが好ましく、３００ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることがさらに好ましい。より好ましくは１００ｍａｓｓｐｐｍ以下である。

（Ｃａの含有量ＸとＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量Ｙとの比：Ｘ／Ｙ＞２）
上述のＣａは、Ｓ，Ｓｅ，ＴｅよりもＯとの反応性が高く、優先的に酸化してＣａが消費されることになる。
そこで、Ｃａの含有量Ｘと不可避不純物として含まれるＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量Ｙとの比Ｘ／Ｙを２よりも大きくすることにより、Ｃａが酸化によって消費された後の残存Ｃａ量が十分に確保され、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅと残存Ｃａが反応することにより、Ｃａ系化合物を十分に生成することが可能となる。
なお、Ｃａの含有量ＸとＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量Ｙとの比Ｘ／Ｙは、２．２以上であることが好ましく、２．５以上であることがさらに好ましい。Ｘ／Ｙの上限に特に制限はないが、実質的には５０以下となる。

（その他の不可避不純物）
上述した元素以外のその他の不可避的不純物としては、Ａｇ，Ｂ，Ｂｉ，Ｓｃ，希土類元素（但し、Ｓｃ，Ｙを除く），Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｙ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｒｅ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｔｌ，Ｂｅ，Ｎ，Ｃ，Ｓｉ，Ｌｉ，Ｈ等が挙げられる。これらの不可避不純物は、熱伝導性を低下させるおそれがあることから、総量で０．１ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。

（８００℃で１時間保持の熱処理後の平均結晶粒径Ａ：２００μｍ以下）
本実施形態である銅材において、８００℃で１時間保持の熱処理後の結晶粒径が２００μｍ以下である場合には、８００℃以上に加熱した場合であっても、結晶粒が粗大化することを確実に抑制できる。
なお、８００℃で１時間保持の熱処理後の平均結晶粒径は１８０μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以下であることがさらに好ましい。また、８００℃で１時間保持の熱処理後の平均結晶粒径の下限に特に制限はないが、実質的には、５０μｍ以上となる。

（８００℃で１時間保持の熱処理後の粒径５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲の結晶粒の面積率：６０％以上）
本実施形態である銅材において、８００℃で１時間保持の熱処理後に、粒径５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲の結晶粒の面積率が６０％以上である場合には、８００℃以上に加熱した場合であっても、結晶粒が不均一化することを確実に抑制できる。
また、８００℃で１時間保持の熱処理後の結晶の面積率の６０％以上に収まる粒径の範囲の最小粒径は７５μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがさらに好ましい。

（８００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ａと、１０００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ｂとの比：Ｂ／Ａ≦２）
本実施形態である銅材において、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ａと１０００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ｂとの比Ｂ／Ａが２以下である場合には、１０００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ｂと、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ａとの差が小さく、高温に加熱しても十分に結晶粒の粗大化及び不均一化を抑制することができる。
なお、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ａと１０００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ｂとの比Ｂ／Ａは、１．９以下であることが好ましく、１．５以下であることがさらに好ましい。また、Ｂ／Ａの下限に特に制限はないが、実質的に０．８以上となる。

次に、このような構成とされた本実施形態である銅材の製造方法について、図１に示すフロー図を参照して説明する。

（溶解・鋳造工程Ｓ０１）
まず、銅原料を溶解し、銅溶湯を製出する。なお、銅原料としては、例えば、純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅、純度が９９．９９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅を用いることが好ましい。
次いで、得られた銅溶湯に、所定の濃度となるようにＣａを添加して、成分調製を行う。なお、Ｃａを添加する際には、Ｃａ単体やＣｕ－Ｃａ母合金等を用いることができる。また、Ｃｕ－Ｃａ母合金を製造する際にも、純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅、純度が９９．９９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅を用いることが好ましい。
そして、成分調整された銅溶湯を鋳型に注入して鋳塊を製出する。なお、量産を考慮した場合には、連続鋳造法または半連続鋳造法を用いることが好ましい。
この溶解・鋳造工程Ｓ０１の過程で、添加したＣａの一部と不可避不純物として含まれるＳ，Ｓｅ，Ｔｅとが反応して、Ｃａ系化合物が生成する。

（熱間加工工程Ｓ０２）
次に、組織の均一化のために、熱間加工を実施する。この熱間加工工程における加熱時は非酸化性または還元性雰囲気中で実施することが好ましい。
熱間加工温度については、特に制限はないが、５００℃以上１０００℃以下の範囲内とすることが好ましい。後の工程でＣａ系化合物を均一に生成させるため熱間加工開始温度は加工発熱も考慮して７００℃以上となる温度とすることが望ましい。より好ましくは７５０℃以上である。
また、熱間加工の総加工率は４０％以上とすることが好ましく、６０％以上とすることがさらに好ましく、７０％以上であることがより好ましい。
熱間加工終了温度は７００℃未満とすることが好ましく。より好ましくは６５０℃以下である。
さらに、熱間加工後の冷却方法については、特に制限はないが、空冷又は水冷を行うことが好ましい。
また、熱間加工工程Ｓ０２における加工方法に特に限定はなく、例えば圧延、押出、溝圧延、鍛造、プレス等を採用することができる。最終形状が板、条の場合には圧延を採用することが好ましく、最終形状が線、棒の場合には押出や溝圧延を採用することが好ましく、最終形状がバルク材の場合には鍛造やプレスを採用することが好ましい。

（冷間加工工程Ｓ０３）
次に、熱間加工工程Ｓ０２後の銅素材に対して、冷間加工を実施して所定の形状に加工する。なお、この冷間加工工程Ｓ０３における温度条件は特に限定はないが、－２００℃以上２００℃以下の範囲で行うことが好ましい。また、この冷間加工工程Ｓ０３における加工率は、最終形状に近似するように適宜選択されることになるが、生産性を向上させるためには３０％以上とすることが好ましい。
また、冷間加工工程Ｓ０３における加工方法に特に限定はなく、例えば圧延、押出、溝圧延、鍛造、プレス等を採用することができる。最終形状が板、条の場合には圧延を採用することが好ましく、最終形状が線、棒の場合には押出や溝圧延を採用することが好ましく、最終形状がバルク材の場合には鍛造やプレスを採用することが好ましい。

（再結晶熱処理工程Ｓ０４）
次に、冷間加工工程Ｓ０３後の銅素材に対して、再結晶を目的とした熱処理を行う。ここで、再結晶熱処理工程Ｓ０４後の再結晶粒が微細であると、その後に８００℃以上に加熱した際に、結晶粒の成長、組織の不均一化が促進されてしまうおそれがある。このため、再結晶熱処理工程Ｓ０４後の再結晶粒の平均結晶粒径を１０μｍ以上とすることが好ましい。より好ましくは１５μｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ以上とすることが好ましい。再結晶時の粒径の上限は特に定めないが、実質的には２００μｍ以下である。
再結晶熱処理工程Ｓ０４の熱処理条件は、特に限定しないが、２００℃以上８５０℃以下の範囲の熱処理温度で、１秒以上２４時間以下の範囲で保持することが好ましい。この場合、再結晶後の粒径が上述した範囲にはいるように高温では短時間の熱処理、低温では長時間の熱処理とするのが好ましい。冷却速度は特に定めないが、８００℃以上の温度で熱処理をした場合は５００℃以上８００℃未満の温度で、１０℃／秒以下の冷却速度とすればよい、また、望ましくは５℃/秒以下、さらに好ましくは１℃／秒以下とすればよい。
また、再結晶組織の均一化のために、冷間加工工程Ｓ０３と再結晶熱処理工程Ｓ０４を２回以上繰り返して行っても良い。

（調質加工工程Ｓ０５）
次に、材料強度を調整するために、再結晶熱処理工程Ｓ０４後の銅素材に対して調質加工を行ってもよい。なお、材料強度を高くする必要がない場合は、調質加工を行わなくてもよい。
調質加工の加工率は特に限定しないが、材料強度を調整するために０％超え５０％以下の範囲内で実施することが好ましい。また、必要に応じて、残留ひずみの除去のために、調質加工後にさらに熱処理を行ってもよい。

このようにして、本実施形態である銅材が製出されることになる。

以上のような構成とされた本実施形態である銅材においては、Ｃａの含有量が３ｍａｓｓｐｐｍ以上４００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内とされているので、鋳造や熱間加工および再結晶熱処理時に、Ｃａと不可避不純物として含まれるＳ，Ｓｅ，Ｔｅと反応してＣａ系化合物が生成される。このＣａ系化合物は８００℃以上に加熱すると、ＣａとＳ，Ｓｅ，Ｔｅに分解して固溶し、固溶したＣａとＳ，Ｓｅ，Ｔｅによって結晶粒の成長が阻害される。よって、この銅材を例えば８００℃以上に加熱した場合であっても、二次再結晶を十分に抑制でき、加熱後においても結晶粒の粗大化及び不均一化を抑制することができる。

また、本実施形態である銅材においては、Ｃａの含有量Ｘ（ｍａｓｓｐｐｍ）と不可避不純物として含まれるＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量Ｙ（ｍａｓｓｐｐｍ）との比Ｘ／Ｙが２よりも大きく設定されているので、Ｃａが優先的に酸素と反応して消費されても、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅと反応する残存Ｃａ量を確保することができ、Ｃａ系化合物を十分に生成することができる。

さらに、本実施形態である銅材においては、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後において、平均結晶粒径Ａが２００μｍ以下とされているので、銅材を８００℃以上に加熱した場合であっても、確実に、結晶粒の粗大化を抑制することができる。
また、本実施形態である銅材においては、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後に、粒径５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲の結晶粒の面積率が６０％以上とされているので、銅材を８００℃以上に加熱した場合であっても、確実に、結晶粒の不均一化を抑制することができる。

さらに、本実施形態である銅材において、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ａと、１０００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ｂとの比Ｂ／Ａが２以下である場合には、１０００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ｂと、８００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径Ａとの差が小さく、１０００℃以上の高温にまで加熱しても十分に結晶粒の粗大化及び不均一化を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態である銅材について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の実施形態では、銅材の製造方法の一例について説明したが、銅材の製造方法は、実施形態に記載したものに限定されることはなく、既存の製造方法を適宜選択して製造してもよい。

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅からなる銅原料を高純度グラファイト坩堝内に装入して、Ａｒガス雰囲気とされた雰囲気炉内において高周波溶解した。得られた銅溶湯に、Ｃｕ－１ｍａｓｓ％Ｃａ母合金を投入し、表１に示す成分組成に調製した。
得られた銅溶湯を、鋳型に注湯して鋳塊を製出した。なお、鋳塊の大きさは、厚さ約２５ｍｍ×幅約７０ｍｍ×長さ約１６０～１９０ｍｍとした。

得られた鋳塊に対して、Ａｒガス雰囲気中において、８００℃で１時間の加熱を行い、熱間圧延を実施し、厚さ１５ｍｍとした。
熱間圧延後の銅素材を切断するとともに表面の酸化被膜を除去するために表面研削を実施した。このとき、その後の冷間圧延、調質圧延の圧延率を考慮して、最終厚さが０．８ｍｍとなるように、冷間圧延に供する銅素材の厚さを調整した。

上述のように厚さを調整した銅素材に対して、加工率９０％の条件で冷間圧延を行った。
次に、冷間圧延後の銅素材に対して、６００～８５０℃で５秒保持の条件により、再結晶熱処理を実施した。
そして、再結晶熱処理後の銅素材に対して、加工率５～５０％の条件で調質圧延を行い、厚さ０．８ｍｍ、幅６０ｍｍの銅材を製造した。

そして、以下の項目について評価を実施した。評価結果を表２に示す。

（銅材の組成分析）
得られた銅材から測定試料を採取し、ＩＣＰ－ＭＳ分析装置（ＡＧＩＬＥＮＴ社製 ７５００ＣＸ）によって組成分析を行った。その結果、表１に示す組成であることを確認した。

（８００℃で１ｈの熱処理後の平均結晶粒径Ａ）
得られた銅材に８００℃で１時間保持の熱処理を実施した。この試験片より、５０ｍｍ×５０ｍｍのサンプルを切り出し、耐水研磨紙、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨を行った後、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を行った。
ＥＢＳＤ測定装置（ＦＥＩ社製 ＱＵＡＮＴＡ ４５０ ＥＦＧ，ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製 ＡＭＥＴＥＫ９４２４）と、解析ソフト（ＴＳＬ社製 ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ７×６４）を用いて、測定間隔５μｍステップで１０００μｍ^２の測定面積において、隣接する測定点間の方位差が１５°以上となる測定点間を結晶粒界として、結晶粒界マップを作成した。結晶粒界マップを作成する際にはＣＩ値が０．１以下となる測定点は除外した。
ＪＩＳ Ｈ ０５０１の切断法に準拠し、上述の結晶粒界マップに対して、縦、横に所定長さの線分を５本ずつ引き、線分で完全に切られる結晶粒の数をカウントし、その切断長さの平均値を平均結晶粒径とした。

（８００℃で１ｈの熱処理後の粒径５０μｍ以上３００μｍ以下の結晶粒の面積率）
上記の結晶粒径Ａの測定の際に作成した粒界マップから解析ソフト（ＴＳＬ社製 ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ７×６４）を用いて、各結晶粒の結晶粒径を求め、そのＡｒｅａＦｒａｃｔｉｏｎから全ての結晶粒の全面積から、粒径５０μｍ以上３００μｍ以下となる結晶粒の面積割合を計算した。

（１０００℃で１ｈの熱処理後の平均結晶粒径Ｂ）
得られた銅材から試験片を採取し、１０００℃で１時間保持の熱処理を実施した。この試験片より、５０ｍｍ×５０ｍｍのサンプルを切り出し、上述した「８００℃で１ｈの熱処理後の平均結晶粒径Ａ」と同様の手順によって、１０００℃で１ｈの熱処理後の平均結晶粒径Ｂを算出した。

比較例１においては、Ｃａを添加しておらず、８００℃で１ｈの熱処理後の平均結晶粒径Ａが２１５μｍ、１０００℃で１ｈの熱処理後の平均結晶粒径Ｂが４７８μｍとなり、熱処理後に結晶粒が粗大化した。また、８００℃で１ｈの熱処理後の粒径５０μｍ以上３００μｍ以下の結晶の面積率が５５％と低く、熱処理後の結晶粒が不均一であった。

比較例２においては、Ｃａの含有量Ｘ（ｍａｓｓｐｐｍ）と不可避不純物として含まれるＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量Ｙ（ｍａｓｓｐｐｍ）の比が０．２とされており、８００℃で１ｈの熱処理後の平均結晶粒径Ａが２０４μｍ、１０００℃で１ｈの熱処理後の平均結晶粒径Ｂが５０６μｍとなり、熱処理後に結晶粒が粗大化した。また、８００℃で１ｈの熱処理後の粒径５０μｍ以上３００μｍ以下の結晶の面積率が４９％と低く、熱処理後の結晶粒が不均一であった。

比較例３においては、Ｃａの含有量Ｘ（ｍａｓｓｐｐｍ）と不可避不純物として含まれるＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量Ｙ（ｍａｓｓｐｐｍ）の比が１．５とされており、８００℃で１ｈの熱処理後の平均結晶粒径Ａが２３３μｍ、１０００℃で１ｈの熱処理後の平均結晶粒径Ｂが５５７μｍとなり、熱処理後に結晶粒が粗大化した。また、８００℃で１ｈの熱処理後の粒径５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲の結晶粒の面積率が５１％と低く、熱処理後の結晶粒が不均一であった。

比較例４においては、Ｃａの含有量が５４３ｍａｓｓｐｐｍとされており、加工時に割れが発生した。このため、その後の評価を中止した。鋳造時に、粗大なＣａ系化合物が生成したためと推測される。

これに対して、Ｃａの含有量が３ｍａｓｓｐｐｍ以上４００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内、残部がＣｕ及び不可避不純物とした組成とされ、Ｃａの含有量Ｘ（ｍａｓｓｐｐｍ）と、不可避不純物として含まれるＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量Ｙ（ｍａｓｓｐｐｍ）との比Ｘ／Ｙが２よりも大きい本発明例１－１５においては、８００℃で１ｈの熱処理後の平均結晶粒径Ａが１５５μｍ以下、１０００℃で１ｈの熱処理後の平均結晶粒径Ｂが１８３μｍ以下となり、熱処理後における結晶粒の粗大化が抑制されていた。また、８００℃で１ｈの熱処理後の粒径５０μｍ以上３００μｍ以下の結晶の面積率が６０％以上であり、熱処理後の結晶粒が均一であった。

以上のことから、本発明例によれば、加熱後においても、結晶粒の粗大化及び不均一化を抑制することができる銅材を提供可能であることが確認された。

産業上利用の可能性

本発明の銅材及び放熱部材は、結晶粒の粗大化を抑制して外観の変化を防止することが好ましい部材、例えば、ヒートシンクや厚銅回路等を備えた電気・電子部品に好適に利用することができる。

Claims (4)

1. Ｃａの含有量が３ｍａｓｓｐｐｍ以上４００ｍａｓｓｐｐｍ以下の範囲内、残部がＣｕ及び不可避不純物とした組成とされ、
   Ｃａの含有量をＸ(ｍａｓｓｐｐｍ)、前記不可避不純物として含まれるＯ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量をＹ(ｍａｓｓｐｐｍ)としたときに、Ｘ／Ｙ＞２とされており、
   ８００℃で１時間保持の熱処理を行った後において、平均結晶粒径が２００μｍ以下とされるとともに、粒径５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲の結晶粒の面積率が６０％以上とされていることを特徴とする圧延銅材。
2. ８００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径をＡとし、１０００℃で１時間保持の熱処理を行った後の平均結晶粒径をＢとした場合に、Ｂ／Ａ≦２であることを特徴とする請求項１に記載の圧延銅材。
3. 前記Ｏ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅを除いた前記不可避不純物は、総量で０．１ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧延銅材。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の圧延銅材からなることを特徴とする放熱部材。

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