KR20210102191A - 순구리판 - Google Patents
순구리판 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210102191A KR20210102191A KR1020217012063A KR20217012063A KR20210102191A KR 20210102191 A KR20210102191 A KR 20210102191A KR 1020217012063 A KR1020217012063 A KR 1020217012063A KR 20217012063 A KR20217012063 A KR 20217012063A KR 20210102191 A KR20210102191 A KR 20210102191A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- less
- pure copper
- copper plate
- crystal grain
- massppm
- Prior art date
Links
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 115
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 96
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 96
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 121
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 17
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 52
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 13
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 12
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 206010053759 Growth retardation Diseases 0.000 description 4
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 4
- 238000001887 electron backscatter diffraction Methods 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 230000009422 growth inhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/021—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles in a direct manner, e.g. direct copper bonding [DCB]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/52—Pre-treatment of the joining surfaces, e.g. cleaning, machining
- C04B2237/525—Pre-treatment of the joining surfaces, e.g. cleaning, machining by heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
Abstract
이 순구리판은, Cu 의 순도가 99.96 mass％ 이상이고 잔부가 불가피 불순물로 됨과 함께, P 의 함유량이 2 massppm 이하, 또한 Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량이 10 massppm 이하로 되어 있다. S 의 함유량이 2 massppm 이상 20 massppm 이하여도 된다.
Description
본 발명은 히트싱크나 후동 (厚銅) 회로 (두꺼운 구리 패턴이 형성된 회로) 등의 전기·전자 부품 (전기 부품 또는 전자 부품) 에 적합한 순구리판으로서, 특히 가열시에 있어서의 결정립의 조대화가 억제된 순구리판에 관한 것이다.
본원은 2018년 12월 13일에 일본에 출원된 특허출원 2018-233347호, 및 2019년 3월 29일에 일본에 출원된 특허출원 2019-068304호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 히트싱크나 후동 회로 등의 전기·전자 부품에는, 도전성이 높은 구리 또는 구리 합금이 이용되고 있다.
최근에는, 전자 기기나 전기 기기 등의 대전류화에 따라, 전류 밀도의 저감 및 줄 발열에 의한 열의 확산을 위해서, 이들 전자 기기나 전기 기기 등에 사용되는 전기·전자 부품의 대형화, 후육화가 도모되고 있다.
여기서, 반도체 장치에 있어서는, 예를 들어 세라믹스 기판에 구리재를 접합하고, 상기 서술한 히트싱크나 후동 회로를 구성하는 절연 회로 기판 등이 이용되고 있다.
세라믹스 기판과 구리판을 접합할 때에는, 접합 온도가 800 ℃ 이상으로 되는 경우가 많아, 접합시에 히트싱크나 후동 회로를 구성하는 구리재의 결정립이 조대화되어 버릴 우려가 있었다. 특히, 도전성 및 방열성이 특히 우수한 순구리로 이루어지는 구리재에 있어서는, 결정립이 조대화되기 쉬운 경향이 있다.
접합 후의 히트싱크나 후동 회로에 있어서 결정립이 조대화된 경우에는, 결정립이 조대화됨으로써 외관상 문제가 될 우려가 있었다.
여기서, 예를 들어 특허문헌 1 에는, 결정립의 성장을 억제한 순구리 재료가 제안되어 있다.
이 특허문헌 1 에 있어서는, S 를 0.0006 ∼ 0.0015 wt％ 의 양으로 함유함으로써, 재결정 온도 이상에서 열처리해도 일정한 크기의 결정립으로 조정 가능하다고 기재되어 있다.
그런데, 특허문헌 1 에 있어서는, S 의 함유량을 규정함으로써 결정립의 조대화를 억제하고 있는데, 열처리 조건에 따라서는 S 의 함유량을 규정하는 것만으로는, 충분한 결정립의 조대화를 억제하는 효과를 얻을 수 없는 경우가 있었다. 또, 가열 후에, 국소적으로 결정립이 조대화되어, 결정 조직이 불균일해지는 경우가 있었다.
또한, 결정립의 조대화를 억제하기 위해서, S 의 함유량을 증가시킨 경우에는, 열간 가공성이 크게 저하되어 버려, 순구리재의 제조 수율이 크게 저하되어 버린다는 문제가 있었다.
이 발명은, 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 열간 가공성이 우수하고, 또한 가열 후에 있어서도 결정립의 조대화 및 불균일화를 억제할 수 있는 순구리판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 순구리판에 미량으로 함유된 불순물 원소에는, 결정립계에 존재함으로써 결정립의 조대화를 억제하는 효과 (결정립의 성장을 억제하는 효과) 를 갖는 것이 존재한다. 그래서, 이 결정립의 성장을 억제하는 효과를 갖는 원소 (이하, 결정립의 성장을 억제하는 원소 (결정립 성장 억제 원소) 라고 칭한다) 를 활용함으로써, 가열 후에 있어서도 결정립의 조대화나 불균일화를 억제할 수 있다는 지견을 얻었다. 또, 이 결정립 성장 억제 원소를 충분히 작용시키기 위해서는, 특정 원소의 함유량을 규제하는 것이 효과적이라는 지견을 얻었다.
또한, 결정립의 성장을 억제하는 효과를 결정립 성장 억제 효과라고도 하고, 결정립의 조대화를 억제하는 효과를 결정립 조대화 억제 효과라고도 한다.
본 발명은, 상기 서술한 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 일 양태에 관련된 순구리판은, Cu 의 순도가 99.96 mass％ 이상이고 잔부가 불가피 불순물로 됨과 함께, P 의 함유량이 2 massppm 이하, 또한 Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량이 10 massppm 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이 구성의 순구리판에 의하면, P 의 함유량이 2 massppm 이하로 되어 있으므로, 입계에 미량으로 존재하는 결정립 성장 억제 원소의 효과가, 먼저 입계에 편석되는 P 에 의해 저해되는 것을 억제할 수 있어, 가열 후에 있어서도 결정립의 조대화나 불균일화를 억제하는 것이 가능해진다.
또, Pb, Se 및 Te 와 같은 원소는, Cu 중의 고용 한계가 낮고, 입계에 편석됨으로써 결정립의 조대화를 억제하는 결정립 성장 억제 원소에 해당한다. 이 때문에, Pb, Se 및 Te 는, 미량으로 포함되어 있어도 되지만, 이들 원소는 열간 가공성을 크게 저하시키는 효과도 갖는다. 이 때문에, 이들 Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량을 10 massppm 이하로 제한함으로써, 특히 Pb 의 함유량을 3 massppm 이하로 함으로써, 열간 가공성을 확보할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 양태에 관련된 순구리판에 있어서는, S 의 함유량이 2 massppm 이상 20 massppm 이하의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 서술한 결정립 성장 억제 원소에 해당하는 S 를 2 massppm 이상 포함함으로써, 가열 후에 있어서도 결정립의 조대화나 불균일화를 확실하게 억제하는 것이 가능해진다. 또, S 의 함유량을 20 massppm 이하로 제한함으로써, 열간 가공성을 충분히 확보할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태에 관련된 순구리판에 있어서는, Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량이 10 massppm 이하인 것이 바람직하다.
불가피 불순물로서 포함될 우려가 있는 Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 와 같은 원소는, 결정립 성장 억제 원소인 S, Se, Te, Pb 등과 화합물을 생성하므로, 이들 결정립 성장 억제 원소의 작용을 저해할 우려가 있다. 이 때문에, 이들 Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량을 10 massppm 이하로 제한함으로써, 결정립 성장 억제 원소에 의한 결정립 성장 억제 효과를 충분히 발휘시킬 수 있어, 가열 후에 있어서도 결정립의 조대화나 불균일화를 확실하게 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 일 양태에 관련된 순구리판에 있어서는, 압연면에 있어서의 결정립의 입경이 10 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
이 경우, 압연면에 있어서의 결정립의 입경이 10 ㎛ 이상으로 되어 있으므로, 이 순구리판을 800 ℃ 이상으로 가열했을 때에, 결정립의 조대화, 조직의 불균일화가 촉진되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 결정립의 입경은, 결정립경이라고도 한다.
또한, 본 발명의 일 양태에 관련된 순구리판에 있어서는, 압연면에 있어서의 결정립의 애스펙트비가 2 이하인 것이 바람직하다.
이 경우, 압연면에 있어서의 결정립의 애스펙트비가 2 이하로 되어 있으므로, 가공도가 낮고, 큰 변형이 축적되어 있지 않다. 즉 전위 밀도가 낮다. 이 때문에, 전위 밀도에 의한 재결정의 구동력이 작아져, 가열 후의 결정립의 조대화를 더욱 억제하는 것이 가능해진다. 여기서의 애스펙트비의 값은, 장경을 단경으로 나눈 값, 요컨대 장경/단경으로 나타낸다.
또, 본 발명의 일 양태에 관련된 순구리판에 있어서는, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리를 실시한 후의 결정립경이 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.
이 경우, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리를 실시한 후의 결정립경이 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있으므로, 가열 후에 있어서도 결정립의 조대화를 확실하게 억제할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관련된 순구리판에 있어서는, 800 ℃ 이상에서 가열되어 세라믹스 기판과 접합된 후의 결정립경이 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 일 양태에 관련된 순구리판에 있어서는, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리를 실시한 후의, 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서의 최대 결정립경 dmax 와 평균 결정립경 dave 의 비율 dmax/dave 가 10 이하인 것이 바람직하다.
이 경우, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리를 실시한 후의 최대 결정립경 dmax 와 평균 결정립경 dave 의 비율 dmax/dave 가 10 이하로 되어 있으므로, 가열 후에 있어서도 결정립이 불균일해지는 것을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 관련된 순구리판에 있어서는, 인장 강도가 500 ㎫ 이하인 것이 바람직하다.
이 경우, 인장 강도가 500 ㎫ 이하이고, 순구리판으로서의 특성이 확보되어 있으므로, 대전류 용도의 전기·전자 부품의 소재로서 특히 적합하다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 열간 가공성이 우수하고, 또한 가열 후에 있어서도 결정립의 조대화 및 불균일화를 억제할 수 있는 순구리판을 제공할 수 있다.
도 1 은 본 실시형태인 순구리판의 제조 방법의 플로도이다.
이하에, 본 발명의 일 실시형태인 순구리판에 대하여 설명한다.
본 실시형태인 순구리판은, 히트싱크나 후동 회로 등의 전기·전자 부품의 소재로서 사용되는 것으로, 전술한 전기·전자 부품을 성형 (형성) 할 때에, 예를 들어 순구리판은 800 ℃ 이상에서 가열되어 세라믹스 기판과 접합되어 사용되는 것이다.
본 실시형태인 순구리판은, Cu 의 순도가 99.96 mass％ 이상이고 잔부가 불가피 불순물로 됨과 함께, P 의 함유량이 2 massppm 이하, 또한 Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량이 10 massppm 이하로 되어 있다.
또, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, S 의 함유량이 2 massppm 이상 20 massppm 이하의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, 불가피 불순물인 Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량이 10 massppm 이하인 것이 바람직하다.
즉, 순구리판의 조성은, 이하와 같이 설명할 수도 있다.
순구리판은, 99.96 mass％ 이상의 Cu 와, 2 massppm 이하의 P 를 포함하고, 추가로 Pb, Se 및 Te 에서 선택되는 1 종 이상을, 그들의 합계 함유량이 10 massppm 이하로 포함하고, 잔부가 불가피 불순물이다. 순구리판은, 추가로 2 massppm 이상 20 massppm 이하의 S 를 포함하는 것이 바람직하다. 순구리판은, 추가로 Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, 및 Y 에서 선택되는 1 종 이상을, 그들의 합계량이 10 massppm 이하로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 Cu 이외의 원소에 관해서는, 불가피 불순물로서 포함되는 경우도, 의도적으로 포함되는 경우도, 그들의 함유량은 상기 서술한 범위이다. 또, Cu 이외의 원소는, 불가피 불순물이라고 할 수도 있다. 잔부로서의 불가피 불순물은, 상기 함유량이 특정되어 있는 원소 이외의 원소라고 할 수도 있다.
또, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, 압연면에 있어서의 결정립의 입경이 10 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, 압연면에 있어서의 결정립의 애스펙트비가 2 이하인 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리 후의 결정립경이 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.
본 실시형태인 순구리판에 있어서는, 800 ℃ 이상에서 가열되어 세라믹스 기판과 접합된 후의 결정립경이 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리 후의, 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서의 최대 결정립경 dmax 와 평균 결정립경 dave 의 비율 dmax/dave 가 10 이하인 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, 인장 강도가 500 ㎫ 이하인 것이 바람직하다.
결정립의 입경, 결정립의 애스펙트비, 열처리 후의 결정립경, 및 열처리 후의 최대 결정립경 dmax 와 평균 결정립경 dave 는, 후술하는 실시예에 기재된 평가 방법으로 측정되는 값이다.
여기서, 본 실시형태의 순구리판에 있어서, 상기 서술한 바와 같이 성분 조성, 각종 특성을 규정한 이유에 대하여 이하에 설명한다.
(Cu 의 순도 : 99.96 mass％ 이상)
대전류 용도의 전기·전자 부품에 있어서는, 통전시의 발열을 억제하기 위해서, 도전성 및 방열성이 우수한 것이 요구되고 있어, 도전성 및 방열성이 특히 우수한 순구리를 사용하는 것이 바람직하다.
그래서, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, Cu 의 순도를 99.96 mass％ 이상으로 규정하고 있다.
또한, Cu 의 순도는 99.965 mass％ 이상인 것이 바람직하고, 99.97 mass％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, Cu 의 순도의 상한에 특별히 제한은 없지만, 99.999 mass％ 를 초과하는 경우에는, 특별한 정련 공정이 필요해져 제조 비용이 대폭 증가하기 때문에, 99.999 mass％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
(P 의 함유량 : 2 massppm 이하)
불가피 불순물로서 포함되는 P 는, 구리 중의 산소를 무해화하는 원소로서 널리 사용되고 있다. 그러나, P 를 일정 이상 (특정량 이상) 함유하는 경우에는, 산소뿐만 아니라, 결정립계에 존재하는 결정립 성장 억제 원소의 작용을 저해한다. 이 때문에, 고온으로 가열했을 때에, 결정립 성장 억제 원소가 충분히 작용하지 않아, 결정립의 조대화 및 불균일화가 발생할 우려가 있다.
그래서, 본 실시형태에 있어서는, P 의 함유량을 2 massppm 이하로 제한하고 있다.
또한, P 의 함유량은, 1.5 massppm 이하로 하는 것이 바람직하고, 1 massppm 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. P 의 함유량을 0.001 massppm 미만으로 하는 것은, 비용이 높아질 뿐이다. 이 때문에, P 의 함유량은, 바람직하게는 0.001 massppm 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.005 ppm 이상이며, 보다 바람직하게는 0.01 massppm 이상이다.
(Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량 : 10 massppm 이하)
Pb, Se 및 Te 는, Cu 중의 고용 한계가 낮고, 입계에 편석됨으로써, 결정립의 조대화를 억제하는 작용을 가짐과 함께, 열간 가공성을 크게 저하시키는 원소이다.
이 때문에, 본 실시형태에 있어서는, 열간 가공성을 확보하기 위해서, Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량을 10 massppm 이하로 제한하고 있다.
또한, 열간 가공성을 보다 향상시키는 경우에는, Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량을 9 massppm 이하로 하는 것이 바람직하고, 8 massppm 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 특히 Pb 의 함유량에 대해서는, 양호한 열간 가공성을 확보하기 위해서도, 3 massppm 이하로 하는 것이 바람직하고, 2.5 massppm 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량을 0.01 massppm 미만으로 하면, 결정립경 성장의 억제 효과가 작아져, 비용이 높아진다. 이 때문에, Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량을 0.01 massppm 이상으로 하는 것이 바람직하다.
(S 의 함유량 : 2 massppm 이상 20 massppm 이하)
S 는, 결정립계 이동을 억제함으로써, 결정립의 조대화를 억제하는 작용을 가짐과 함께, 열간 가공성을 저하시키는 원소이다.
이 때문에, 본 실시형태에 있어서 S 의 함유량을 2 massppm 이상으로 한 경우에는, S 에 의한 결정립 조대화 억제 효과를 충분히 발휘할 수 있어, 가열 후에 있어서도 결정립의 조대화를 확실하게 억제하는 것이 가능해진다. 한편, S 의 함유량을 20 massppm 이하로 제한한 경우에는, 열간 가공성을 확보하는 것이 가능해진다.
또한, S 의 함유량의 하한은, 2.5 massppm 이상인 것이 바람직하고, 3 massppm 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, S 의 함유량의 상한은, 17.5 massppm 이하인 것이 바람직하고, 15 massppm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
(Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량 : 10 massppm 이하)
불가피 불순물로서 포함되는 Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 는, 결정립의 조대화를 억제하는 결정립 성장 억제 원소 (S, Se, Te, Pb 등) 와 화합물을 생성하여, 결정립 성장 억제 원소의 작용을 저해할 우려가 있다.
이 때문에, 가열 후의 결정립의 조대화를 확실하게 억제하기 위해서는, Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량을 10 massppm 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량은, 7.5 massppm 이하인 것이 바람직하고, 5 massppm 이하인 것이 더욱 바람직하다. Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량을 0.01 massppm 미만으로 하는 것은, 비용이 높아질 뿐이다. 이 때문에, Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량을 0.01 massppm 이상으로 하는 것이 바람직하다.
(그 밖의 불가피 불순물)
상기 서술한 원소 이외의 그 밖의 불가피적 불순물로는, Ag, B, Bi, Ca, Sc, 희토류 원소 (Y, Sc 를 제외한다), V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Ge, Sn, As, Sb, Tl, Be, N, C, Si, Li, H, O 등을 들 수 있다. 이들 불가피 불순물은, 도전율을 저하시킬 우려가 있으므로, 이들 불가피 불순물의 총량을 0.035 mass％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
(압연면에 있어서의 결정립의 입경 : 10 ㎛ 이상)
본 실시형태인 순구리판에 있어서, 압연면에 있어서의 결정립의 입경이 미세하면, 이 순구리판을 예를 들어 800 ℃ 이상으로 가열했을 때에, 재결정이 진행되기 쉬워, 결정립의 조대화, 조직의 불균일화가 촉진되어 버릴 우려가 있다.
이 때문에, 결정립의 조대화를 더욱 억제하기 위해서는, 압연면에 있어서의 결정립의 입경을 10 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 압연면에 있어서의 결정립의 입경은, 15 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 20 ㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 압연면에 있어서의 결정립의 입경은, 보다 바람직하게는 25 ㎛ 이상, 나아가서는 30 ㎛ 이상, 가장 바람직하게는 40 ㎛ 초과이다. 결정립경을 300 ㎛ 초과로 하는 것은, 비용이 높아진다. 또, 800 ℃ 에서 1 시간 유지 후의 결정립경이 300 ㎛ 를 초과하게 된다. 이 때문에, 압연면에 있어서의 결정립의 입경은, 바람직하게는 300 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 270 ㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 250 ㎛ 이하이다.
(압연면에 있어서의 결정립의 애스펙트비 : 2 이하)
결정립의 애스펙트비는, 재료의 가공도를 나타내는 지표로서, 애스펙트비가 높을수록 가공도가 높아져, 재료에 축적된 전위 밀도가 높아지는, 즉 변형 에너지가 높아진다. 여기서, 재료에 축적된 변형 에너지가 높으면, 재결정을 일으킬 때의 구동력이 높아져, 가열시에 결정립이 조대화되기 쉬워진다.
이 때문에, 결정립의 조대화를 더욱 억제하기 위해서는, 압연면에 있어서의 결정립의 애스펙트비를 2 이하로 하는 것이 바람직하다. 여기서의 애스펙트비의 값은, 후술하는 결정립의 애스펙트비의 측정 방법에 의해 산출한 장경을, 동일하게 후술하는 측정 방법에 의해 산출한 단경으로 나눈 값, 요컨대 장경/단경의 평균치로 나타낸다.
또한, 압연면에 있어서의 결정립의 애스펙트비는, 1.9 이하인 것이 바람직하고, 1.8 이하인 것이 더욱 바람직하다. 압연면에 있어서의 결정립의 애스펙트비의 실질적인 하한은 0.5 이다.
(800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리 후의 결정립경 : 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하)
본 실시형태인 순구리판에 있어서, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리 후의 결정립경이 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내인 경우에는, 800 ℃ 이상으로 가열했을 경우라도, 결정립이 조대화되는 것을 확실하게 억제할 수 있어, 세라믹스 기판에 접합되는 후동 회로나 히트싱크의 소재로서 특히 적합하다.
또한, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리 후의 결정립경의 하한은 110 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 120 ㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리 후의 결정립경의 상한은 290 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 280 ㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
(800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리 후의 dmax/dave : 10 이하)
본 실시형태인 순구리판에 있어서, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리 후의 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서의 최대 결정립경 dmax 와 평균 결정립경 dave 의 비율 dmax/dave 가 10 이하인 경우에는, 800 ℃ 이상으로 가열했을 경우라도, 결정립이 불균일화되는 것을 확실하게 억제할 수 있어, 세라믹스 기판에 접합되는 후동 회로나 히트싱크의 소재로서 특히 적합하다.
또한, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리 후의 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서의 최대 결정립경 dmax 와 평균 결정립경 dave 의 비율 dmax/dave 는 9 이하인 것이 바람직하고, 8 이하인 것이 더욱 바람직하다. 최대 결정립경 dmax 와 평균 결정립경 dave 의 비율 dmax/dave 의 하한은, 바람직하게는 1.03 초과이며, 보다 바람직하게는 1.05 초과이다.
(인장 강도 : 500 ㎫ 이하)
본 실시형태인 순구리판에 있어서는, 인장 강도를 500 ㎫ 이하로 함으로써, 순구리판으로서의 특성이 확보되어, 대전류 용도의 전기·전자 부품의 소재로서 특히 적합하다.
또한, 순구리판의 인장 강도는, 475 ㎫ 이하인 것이 바람직하고, 450 ㎫ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 400 ㎫ 이하인 것이 보다 바람직하고, 350 ㎫ 이하인 것이 가장 바람직하다. 순구리판의 인장 강도의 하한은, 특별히 제한은 없지만, 100 ㎫ 이상인 것이 바람직하다.
다음으로, 이와 같은 구성으로 된 본 실시형태인 순구리판의 제조 방법에 대하여, 도 1 에 나타내는 플로도를 참조하여 설명한다.
(용해·주조 공정 S01)
먼저, P 의 함유량이 0.001 massppm 이하가 되도록 정제한 구리 원료를 용해시켜, 구리 용탕을 만들어 낸다. 또한, 구리 원료로는, 예를 들어 순도가 99.99 mass％ 이상인 4N Cu, 순도가 99.999 mass％ 이상인 5N Cu 를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, S 를 첨가하는 경우에는, S 단체나 Cu-S 모합금 등을 사용할 수 있다. 또한, Cu-S 모합금을 제조할 때에도, 순도가 99.99 mass％ 이상인 4N Cu, 순도가 99.999 mass％ 이상인 5N Cu 를 사용하는 것이 바람직하다.
또, 용해 공정에서는, 수소 농도의 저감 때문에, H2O 의 증기압이 낮은 불활성 가스 분위기 (예를 들어 Ar 가스) 에 의한 분위기 용해를 실시하여, 용해시의 유지 시간은 최소한으로 두는 것이 바람직하다.
그리고, 성분 조정된 구리 용탕을 주형에 주입하여 주괴를 만들어 낸다. 또한, 양산을 고려한 경우에는, 연속 주조법 또는 반연속 주조법을 사용하는 것이 바람직하다.
(열간 가공 공정 S02)
다음으로, 조직의 균일화를 위해서, 열간 가공을 실시한다.
열간 가공 온도에 대해서는, 특별히 제한은 없지만, 500 ℃ 이상 1000 ℃ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
또, 열간 가공의 총 가공률은 50 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 60 ％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 70 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한, 열간 가공 후의 냉각 방법에 대해서는, 특별히 제한은 없지만, 공랭 또는 수랭을 실시하는 것이 바람직하다.
또, 열간 가공 공정 S02 에 있어서의 가공 방법은, 특별히 한정은 없으며, 예를 들어 압연, 압출, 홈 압연, 단조, 프레스 등을 채용할 수 있다. 최종 형상이 판, 조 (條) 인 경우에는 압연을 채용하는 것이 바람직하다.
(냉간 가공 공정 S03)
다음으로, 열간 가공 공정 S02 후의 구리 소재에 대하여, 냉간 가공을 실시하여 소정의 형상으로 가공한다. 또한, 이 냉간 가공 공정 S03 에 있어서의 온도 조건은 특별히 한정은 없지만, -200 ℃ 이상 200 ℃ 이하의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다. 또, 이 냉간 가공 공정 S03 에 있어서의 가공률은, 최종 형상에 근사하도록 적절히 선택되게 되는데, 생산성을 향상시키기 위해서는, 가공률을 30 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또, 냉간 가공 공정 S03 에 있어서의 가공 방법에 특별히 한정은 없으며, 예를 들어 압연, 압출, 홈 압연, 단조, 프레스 등을 채용할 수 있다. 최종 형상이 판, 조인 경우에는 압연을 채용하는 것이 바람직하다.
(재결정 열처리 공정 S04)
다음으로, 냉간 가공 공정 S03 후의 구리 소재에 대하여, 재결정을 목적으로 한 열처리를 실시한다. 여기서, 재결정립의 입경은 10 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 재결정립이 미세하면, 그 후에 800 ℃ 이상으로 가열했을 때에, 결정립의 조대화, 조직의 불균일화가 촉진되어 버릴 우려가 있다.
재결정 열처리 공정 S04 의 열처리 조건은, 특별히 한정되지 않지만, 200 ℃ 이상 900 ℃ 이하의 범위의 열처리 온도에서, 1 초 이상 10 시간 이하의 범위로 유지하는 것이 바람직하다.
예를 들어 350 ℃ 에서는 6 h (6 시간) 의 열처리, 700 ℃ 에서는 1 h (1 시간) 의 열처리, 850 ℃ 에서는 5 초의 열처리 등을 들 수 있다.
또, 재결정 조직의 균일화를 위해서, 냉간 가공 공정 S03 과 재결정 열처리 공정 S04 를 2 회 이상 반복하여 실시해도 된다.
(조질 가공 공정 S05)
다음으로, 재료 강도를 조정하기 위해서, 재결정 열처리 공정 S04 후의 구리 소재에 대하여 조질 가공을 실시해도 된다. 또한, 재료 강도를 높일 필요가 없는 경우에는, 조질 가공을 실시하지 않아도 된다.
조질 가공의 가공률은 특별히 한정되지 않지만, 재료 강도를 조정하기 위해서 0 ％ 초과 50 ％ 이하의 범위 내에서 실시하는 것이 바람직하다. 또, 압연면의 결정립의 애스펙트비를 2.0 이하로 하는 경우에는, 가공률을 40 ％ 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
또, 필요에 따라, 잔류 변형의 제거를 위해서, 조질 가공 후에 추가로 열처리를 실시해도 된다.
이와 같이 하여, 본 실시형태인 순구리판이 만들어지게 된다.
이상과 같은 구성으로 된 본 실시형태인 순구리판에 의하면, P 의 함유량이 2 massppm 이하로 되어 있으므로, 입계에 미량으로 존재하는 결정립 성장 억제 원소의 효과가 P 에 의해 저해되는 것을 억제할 수 있어, 가열 후에 있어서도 결정립의 조대화나 불균일화를 억제하는 것이 가능해진다.
또, Pb, Se 및 Te 와 같은 원소는, Cu 중의 고용 한계가 낮고, 입계에 편석됨으로써 결정립의 조대화를 억제한다. 이 때문에, Pb, Se 및 Te 는, 결정립 성장 억제 원소에 해당하기 때문에, 미량으로 포함되어 있어도 된다. 그러나, 이들 원소는, 열간 가공성을 크게 저하시킨다. 이와 같이 Pb, Se 및 Te 는, 열간 가공성을 저하시키는 원소이기 때문에, Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량을 10 massppm 이하로 제한함으로써, 열간 가공성을 확보할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, S 의 함유량을 2 massppm 이상 20 massppm 이하의 범위 내로 한 경우에는, 결정립 성장 억제 원소의 1 종인 S 가 입계에 편석되어, 가열시에 있어서의 결정립의 조대화 및 불균일화를 확실하게 억제하는 것이 가능해진다. 또, 열간 가공성을 확보할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량이 10 massppm 이하인 경우에는, 결정립 성장 억제 원소인 S, Se, Te, Pb 등과 화합물을 생성하는 것을 억제할 수 있다. 이로써 결정립 성장 억제 원소의 작용을 충분히 발휘할 수 있어, 가열시에 있어서의 결정립의 조대화 및 불균일화를 확실하게 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 압연면에 있어서의 결정립의 입경이 10 ㎛ 이상인 경우에는, 이 순구리판을 예를 들어 800 ℃ 이상으로 가열했을 때에, 재결정의 진행을 억제할 수 있어, 결정립의 조대화, 조직의 불균일화를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 압연면에 있어서의 결정립의 애스펙트비가 2 이하인 경우에는, 가공도가 낮고, 큰 변형이 축적되어 있지 않기 때문에, 재결정의 구동력이 작아져, 가열 후의 결정립의 조대화를 더욱 억제하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시형태에 있어서, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리 후의 결정립경이 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내인 경우에는, 가열 후에 있어서도 결정립의 조대화를 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리 후의, 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서의 최대 결정립경 dmax 와 평균 결정립경 dave 의 비율 dmax/dave 가 10 이하인 경우에는, 가열 후에 있어서도 결정립이 불균일해지는 것을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 인장 강도가 500 ㎫ 이하인 경우에는, 순구리판으로서의 특성이 충분히 확보되어 있으므로, 대전류 용도의 전기·전자 부품의 소재로서 적합하다.
이상, 본 발명의 실시형태인 순구리판에 대하여 설명했는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 그 발명의 요건을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경이 가능하다.
예를 들어, 상기 서술한 실시형태에서는 순구리판의 제조 방법의 일례에 대하여 설명했는데, 순구리판의 제조 방법은, 실시형태에 기재한 것에 한정되지 않고, 기존의 제조 방법을 적절히 선택하여 제조해도 된다.
실시예
이하에, 본 발명의 효과를 확인하기 위해 실시한 확인 실험의 결과에 대하여 설명한다.
띠용융 정제법에 의해, P 의 함유량을 0.001 massppm 이하로 정제하여, 순도가 99.999 mass％ 이상인 구리 원료를 준비하였다. 또 상기 구리 원료와 순도 99 mass％ 이상의 각종 원소 (Pb, Se, Te, S, Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y) 를 사용하여 각종 원소의 Cu-1 mass％ 모합금 (1 mass％ 의 각종 원소를 포함하는 Cu 모합금) 을 제작하였다.
이상에 의해, 순도가 99.999 mass％ 이상인 구리 원료와, 각종 원소의 Cu-1 mass％ 모합금을 준비하였다.
상기 서술한 구리 원료를 고순도 그라파이트 도가니 내에 장입하여, Ar 가스 분위기로 된 분위기로 내에 있어서 고주파 용해시켰다. 얻어진 구리 용탕에, 상기 서술한 각종 원소의 Cu-1 mass％ 모합금을 투입하여, 표 1, 2 에 나타내는 성분 조성으로 조제하였다. 또한, 표 1, 2 에 있어서, 항목 "3 원소 합계" 에는, Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량을 기재하고 있다. 또 항목 "7 원소 합계" 에는, Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량을 기재하고 있다.
얻어진 구리 용탕을, 단열재 주형에 주탕하여, 0.5 ℃/sec. 의 냉각 속도로 냉각시켜 주괴를 만들어 내었다. 또한, 주괴의 크기는, 두께 : 약 25 ㎜ × 폭 : 약 60 ㎜ × 길이 : 약 150 ∼ 200 ㎜ 로 하였다.
얻어진 주괴에 대하여, Ar 가스 분위기 중에 있어서, 표 3, 4 에 기재된 온도 조건으로 1 시간의 가열을 실시하고, 열간 압연을 실시하여, 두께 15 ㎜ 로 하였다.
열간 압연 후의 구리 소재를 절단함과 함께 표면의 산화 피막을 제거하기 위해서 표면 연삭을 실시하였다. 이 때, 그 후의 냉간 압연, 조질 압연의 압연율을 고려하여, 최종 두께가 표 3, 4 에 나타내는 것이 되도록, 냉간 압연에 제공하는 구리 소재의 두께를 조정하였다.
상기 서술한 바와 같이 두께를 조정한 구리 소재에 대하여, 표 3, 4 에 기재된 조건으로 냉간 압연을 실시하고, 수랭을 실시하였다.
다음으로, 냉간 압연 후의 구리 소재에 대하여, 표 3, 4 에 기재된 조건에 의해 재결정 열처리를 실시하였다.
그리고, 재결정 열처리 후의 구리 소재에 대하여, 표 3, 4 에 기재된 조건으로 조질 압연을 실시하고, 표 3, 4 에 나타내는 두께로 폭 60 ㎜ 의 특성 평가용 조재를 제조하였다.
그리고, 이하의 항목에 대하여 평가를 실시하였다. 평가 결과를 표 5, 6 에 나타낸다.
(가공성 평가)
가공성의 평가로서, 전술한 열간 압연, 냉간 압연시에 있어서의 에지 크랙 유무를 관찰하였다. 육안으로 에지 크랙이 전혀 확인되지 않았거나, 혹은 거의 확인되지 않은 것을 「A」라고 평가하였다. 길이 1 ㎜ 미만의 작은 에지 크랙이 발생한 것을 「B」라고 평가하였다. 길이 1 ㎜ 이상 3 ㎜ 미만의 에지 크랙이 발생한 것을 「C」라고 평가하였다. 길이 3 ㎜ 이상의 큰 에지 크랙이 발생한 것을 「D」라고 평가하였다.
또한, 에지 크랙의 길이란, 압연재의 폭 방향의 단부로부터 폭 방향의 중앙부를 향한 에지 크랙의 길이이다.
(인장 강도)
특성 평가용 조재로부터 JIS Z 2201 에 규정되는 13B 호 시험편을 채취하여, JIS Z 2241 에 의해 인장 강도를 측정하였다.
또한, 시험편은, 인장 시험의 인장 방향이 특성 평가용 조재의 압연 방향에 대하여 평행이 되도록 채취하였다.
(도전율)
특성 평가용 조재로부터 폭 10 ㎜ × 길이 60 ㎜ 의 시험편을 채취하여, 4 단자법에 의해 전기 저항을 구하였다. 또, 마이크로 미터를 사용하여 시험편의 치수를 측정하여, 시험편의 체적을 산출하였다. 그리고, 측정한 전기 저항치와 체적으로부터 도전율을 산출하였다. 또한, 시험편은, 그 길이 방향이 특성 평가용 조재의 압연 방향에 대하여 평행이 되도록 채취하였다.
(열처리 전의 결정립경)
얻어진 특성 평가용 조재로부터 20 ㎜ × 20 ㎜ 의 샘플을 잘라내어, SEM-EBSD (Electron Backscatter Diffraction Patterns) 측정 장치에 의해, 이하와 같이 평균 결정립경을 측정하였다.
압연면을, 내수 연마지, 다이아몬드 지립을 사용하여 기계 연마를 실시하였다. 이어서, 압연면을, 콜로이달 실리카 용액을 사용하여 마무리 연마를 실시하였다. 그 후, 주사형 전자 현미경을 사용하여, 시료 표면의 측정 범위 내의 개개의 측정점 (픽셀) 에 전자선을 조사하였다. 후방 산란 전자선 회절에 의한 방위 해석에 의해, 인접하는 측정점간 방위차가 15°이상이 되는 측정점간을 대각 입계로 하고, 인접하는 측정점간 방위차가 15°미만을 소각 입계로 하였다. 대각 입계를 사용하여, 결정립계 맵을 작성하였다. 그리고 JIS H 0501 의 절단법에 준거하여, 결정립계 맵에 대하여, 세로, 가로의 방향으로 소정 길이의 선분을 소정의 간격으로 5 개씩 그었다. 완전하게 잘리는 결정립수를 세어, 그 절단 길이의 평균치를 열처리 전의 결정립경으로서 산출하였다.
(결정립의 애스펙트비)
압연면에 있어서의 결정립의 애스펙트비는, 이하와 같이 측정하였다.
상기 서술한 특성 평가용 조재의 압연면에 대하여, 상기 결정립경의 측정과 마찬가지로 SEM-EBSD (Electron Backscatter Diffraction Patterns) 측정 장치를 사용하여, 결정립계 맵을 작성하였다. 그 결정립계 맵에 대하여, 압연 방향 (RD 방향) 으로 5 개의 선분과, 압연 방향과 수직인 방향 (폭 방향, TD 방향) 으로 5 개의 선분을 소정의 간격으로 그었다. 완전하게 잘리는 결정립수를 세어, 그 RD 방향의 입경을 장경으로 하고, TD 방향의 입경을 단경으로 하였다. 상세하게는, RD 방향의 선분 중, 1 개의 결정립의 윤곽으로 절단되는 선분의 길이 (선분과 결정립의 윤곽의 2 개의 교점간 거리) 를 그 결정립의 장경으로 하였다. TD 방향의 선분 중, 1 개의 결정립의 윤곽으로 절단되는 선분의 길이를 그 결정립의 단경으로 하였다. 각각의 결정립의 장경과 단경의 비 (장경/단경) 를 구하여, 그 평균치를 애스펙트비로서 산출하였다.
(열처리 후의 결정립경)
상기 서술한 특성 평가용 조재로부터 시험편을 채취하여, 800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리를 실시하였다. 이 시험편으로부터, 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 샘플을 잘라내어, 압연면을 경면 연마, 에칭을 실시하였다. 광학 현미경으로, 압연 방향이 사진의 가로가 되도록 압연면을 촬영하였다. 관찰 부위 중에서 가장 결정립이 미세하고, 또한 약 1000 × 1000 ㎛2 의 시야 내가 균일한 입도로 형성되는 부위를 선택하여, 약 1000 × 1000 ㎛2 로 결정립의 관찰 및 결정립경의 측정을 실시하였다. JIS H 0501 의 절단법에 따라, 사진의 세로, 가로의 방향으로 소정 길이의 선분을 소정의 간격으로 5 개씩 그었다. 완전하게 잘리는 결정립수를 세어, 그 절단 길이의 평균치를 열처리 후의 결정립경 (평균 결정립경 dave) 으로서 산출하였다.
(열처리 후의 입경의 편차)
상기 서술한 바와 같이, 열처리를 실시한 시험편으로부터 채취한 샘플에 대하여, 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위 내에 있어서, 쌍정 (雙晶) 을 제외하고, 가장 조대한 결정립의 장경과 단경의 평균치 (즉, 장경과 단경의 합을 2 로 나눈 값) 를 최대 결정립경 dmax 로 하였다. 가장 조대한 결정립이란, 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서, 결정립의 장경과 단경의 평균치가 최대가 되는 결정립이다. 장경은, 결정립의 윤곽 상의 2 점을 연결하는 선분 중 최장의 선분의 길이이다. 단경은, 장경에 수직으로 선을 그었을 때에 입계 (결정립의 윤곽) 에 의해 절단되는 선분 중 최장의 선분의 길이이다. 이 최대 결정립경과 상기 서술한 평균 결정립경 dave 의 비 dmax/dave 가 10 이하를 「○」(good) 로 평가하고, dmax/dave 가 10 을 초과한 경우를 「×」(bad) 로 평가하였다.
비교예 1 은, P 의 함유량이 본 실시형태의 범위보다 많기 때문에, 800 ℃, 1 시간 유지의 열처리 후의 평균 결정립경이 600 ㎛ 로 조대하고, 입경의 편차도 커졌다.
비교예 2, 3 은, Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량이 본 실시형태의 범위보다 많기 때문에, 800 ℃, 1 시간 유지의 열처리 후의 입경의 편차가 커졌다.
이에 반하여, P 의 함유량이 2 massppm 이하, 또한 Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량이 10 massppm 이하로 된 본 발명예 1 ∼ 37 에 있어서는, 800 ℃, 1 시간 유지의 열처리 후의 평균 결정립경이 작고, 또한 입경의 편차가 작아졌다. 따라서, 가열시에 있어서도, 결정립의 조대화 및 불균일화를 억제할 수 있었다.
이상으로부터, 본 발명예에 의하면, 열간 가공성이 우수하고, 또한 가열 후에 있어서도 결정립의 조대화 및 불균일화를 억제할 수 있는 순구리판을 제공할 수 있는 것이 확인되었다.
산업상 이용가능성
본 실시형태의 순구리판은, 열간 가공성이 우수하고, 또한 가열 후에 있어서도 결정립의 조대화 및 불균일화가 억제된다. 이 때문에, 본 실시형태의 순구리판은, 히트싱크나 후동 회로 등의 전기·전자 부품 (절연 회로 기판), 특히 대전류 용도의 전기·전자 부품의 소재로서 바람직하게 적용된다.
Claims (9)
- Cu 의 순도가 99.96 mass％ 이상이고 잔부가 불가피 불순물로 됨과 함께, P 의 함유량이 2 massppm 이하, 또한 Pb, Se 및 Te 의 합계 함유량이 10 massppm 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 순구리판.
- 제 1 항에 있어서,
S 의 함유량이 2 massppm 이상 20 massppm 이하의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 순구리판. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량이 10 massppm 이하인 것을 특징으로 하는 순구리판. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
압연면에 있어서의 결정립의 입경이 10 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 순구리판. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
압연면에 있어서의 결정립의 애스펙트비가 2 이하인 것을 특징으로 하는 순구리판. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리를 실시한 후의 결정립경이 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 순구리판. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
800 ℃ 이상에서 가열되어 세라믹스 기판과 접합된 후의 결정립경이 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 순구리판. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
800 ℃ 에서 1 시간 유지의 열처리를 실시한 후의, 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서의 최대 결정립경 dmax 와 평균 결정립경 dave 의 비율 dmax/dave 가 10 이하인 것을 특징으로 하는 순구리판. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
인장 강도가 500 ㎫ 이하인 것을 특징으로 하는 순구리판.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018233347 | 2018-12-13 | ||
| JPJP-P-2018-233347 | 2018-12-13 | ||
| JP2019068304 | 2019-03-29 | ||
| JPJP-P-2019-068304 | 2019-03-29 | ||
| PCT/JP2019/048451 WO2020122112A1 (ja) | 2018-12-13 | 2019-12-11 | 純銅板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210102191A true KR20210102191A (ko) | 2021-08-19 |
Family
ID=71077378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020217012063A KR20210102191A (ko) | 2018-12-13 | 2019-12-11 | 순구리판 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220025486A1 (ko) |
| EP (1) | EP3896179A4 (ko) |
| JP (2) | JP7380550B2 (ko) |
| KR (1) | KR20210102191A (ko) |
| CN (2) | CN115896532A (ko) |
| TW (1) | TW202028485A (ko) |
| WO (1) | WO2020122112A1 (ko) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6984799B1 (ja) * | 2020-03-06 | 2021-12-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 純銅板、銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板 |
| JP7078091B2 (ja) * | 2020-10-29 | 2022-05-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅合金、銅合金塑性加工材、電子・電気機器用部品、端子、バスバー、リードフレーム、放熱基板 |
| JP7078070B2 (ja) * | 2020-06-30 | 2022-05-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅合金、銅合金塑性加工材、電子・電気機器用部品、端子、バスバー、リードフレーム |
| KR20230030578A (ko) * | 2020-06-30 | 2023-03-06 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 구리 합금, 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품, 단자, 버스 바, 리드 프레임, 방열 기판 |
| JP7342923B2 (ja) * | 2020-10-23 | 2023-09-12 | 三菱マテリアル株式会社 | スリット銅材、電子・電気機器用部品、バスバー、放熱基板 |
| US20230313342A1 (en) * | 2020-10-23 | 2023-10-05 | Mitsubishi Materials Corporation | Slit copper material, part for electric/electronic device, bus bar, heat dissipation substrate |
| KR20230090309A (ko) * | 2020-10-23 | 2023-06-21 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 슬릿 동재, 전자·전기 기기용 부품, 버스 바, 방열 기판 |
| JP7342924B2 (ja) * | 2020-10-23 | 2023-09-12 | 三菱マテリアル株式会社 | スリット銅材、電子・電気機器用部品、バスバー、放熱基板 |
| JP7215627B2 (ja) * | 2021-07-02 | 2023-01-31 | 三菱マテリアル株式会社 | エッジワイズ曲げ加工用銅条、および、電子・電気機器用部品、バスバー |
| TW202314741A (zh) * | 2021-07-02 | 2023-04-01 | 日商三菱綜合材料股份有限公司 | 沿層方向彎曲加工用銅條，以及電子、電氣機器用零件、母線 |
| TW202319552A (zh) * | 2021-07-02 | 2023-05-16 | 日商三菱綜合材料股份有限公司 | 沿層方向彎曲加工用銅條，以及電子、電氣機器用零件、母線 |
| JP7243904B2 (ja) * | 2021-07-02 | 2023-03-22 | 三菱マテリアル株式会社 | エッジワイズ曲げ加工用銅条、および、電子・電気機器用部品、バスバー |
| JP7215626B2 (ja) * | 2021-07-02 | 2023-01-31 | 三菱マテリアル株式会社 | エッジワイズ曲げ加工用銅条、および、電子・電気機器用部品、バスバー |
| TW202308768A (zh) * | 2021-07-02 | 2023-03-01 | 日商三菱綜合材料股份有限公司 | 沿層方向彎曲加工用銅條，以及電子、電氣機器用零件、母線 |
| WO2023277197A1 (ja) * | 2021-07-02 | 2023-01-05 | 三菱マテリアル株式会社 | エッジワイズ曲げ加工用銅条、および、電子・電気機器用部品、バスバー |
| JP7243903B2 (ja) * | 2021-07-02 | 2023-03-22 | 三菱マテリアル株式会社 | エッジワイズ曲げ加工用銅条、および、電子・電気機器用部品、バスバー |
| WO2024024899A1 (ja) * | 2022-07-29 | 2024-02-01 | 三菱マテリアル株式会社 | 純銅材、絶縁基板、電子デバイス |
| JP7444323B2 (ja) | 2022-07-29 | 2024-03-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 純銅材、絶縁基板、電子デバイス |
| WO2024024898A1 (ja) * | 2022-07-29 | 2024-02-01 | 三菱マテリアル株式会社 | 純銅材、絶縁基板、電子デバイス |
| JP7444324B2 (ja) | 2022-07-29 | 2024-03-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 純銅材、絶縁基板、電子デバイス |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH062058A (ja) | 1992-06-23 | 1994-01-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 結晶粒成長抑制無酸素銅 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2114161A (en) * | 1935-12-04 | 1938-04-12 | Copperweld Steel Co | Electrolytic copper |
| JPS62282797A (ja) * | 1986-05-29 | 1987-12-08 | Dowa Mining Co Ltd | セラミツクス−銅直接接合用銅材 |
| JP3856581B2 (ja) * | 1999-01-18 | 2006-12-13 | 日鉱金属株式会社 | フレキシブルプリント回路基板用圧延銅箔およびその製造方法 |
| US6478902B2 (en) * | 1999-07-08 | 2002-11-12 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Fabrication and bonding of copper sputter targets |
| JP5140171B2 (ja) * | 2011-03-18 | 2013-02-06 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | 充電用電池タブ材に用いられる銅合金条 |
| JP5752736B2 (ja) * | 2013-04-08 | 2015-07-22 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリング用ターゲット |
| JP5866411B2 (ja) * | 2013-08-09 | 2016-02-17 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅合金薄板および銅合金薄板の製造方法 |
| JP6056877B2 (ja) * | 2015-01-07 | 2017-01-11 | 三菱マテリアル株式会社 | 超伝導線、及び、超伝導コイル |
| JP6057007B2 (ja) * | 2016-05-26 | 2017-01-11 | 三菱マテリアル株式会社 | 超伝導安定化材、超伝導線及び超伝導コイル |
| TWI663274B (zh) * | 2017-03-30 | 2019-06-21 | 日商Ｊｘ金屬股份有限公司 | Sputtering target and manufacturing method thereof |
| WO2018181593A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 古河電気工業株式会社 | 銅板付き絶縁基板用銅板材及びその製造方法 |
| CN110382743B (zh) * | 2017-06-01 | 2022-04-08 | 三菱综合材料株式会社 | 高纯度电解铜 |
| JP6756325B2 (ja) | 2017-10-02 | 2020-09-16 | 株式会社大真空 | 圧電振動デバイス |
-
2019
- 2019-12-11 KR KR1020217012063A patent/KR20210102191A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-12-11 JP JP2020517610A patent/JP7380550B2/ja active Active
- 2019-12-11 CN CN202211648894.6A patent/CN115896532A/zh active Pending
- 2019-12-11 CN CN201980072918.8A patent/CN112969805A/zh active Pending
- 2019-12-11 US US17/311,146 patent/US20220025486A1/en active Pending
- 2019-12-11 WO PCT/JP2019/048451 patent/WO2020122112A1/ja unknown
- 2019-12-11 EP EP19894485.2A patent/EP3896179A4/en active Pending
- 2019-12-12 TW TW108145527A patent/TW202028485A/zh unknown
-
2023
- 2023-06-30 JP JP2023108752A patent/JP2023120449A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH062058A (ja) | 1992-06-23 | 1994-01-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 結晶粒成長抑制無酸素銅 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020122112A1 (ja) | 2020-06-18 |
| JP2023120449A (ja) | 2023-08-29 |
| US20220025486A1 (en) | 2022-01-27 |
| JP7380550B2 (ja) | 2023-11-15 |
| EP3896179A1 (en) | 2021-10-20 |
| TW202028485A (zh) | 2020-08-01 |
| EP3896179A4 (en) | 2022-10-19 |
| CN115896532A (zh) | 2023-04-04 |
| JPWO2020122112A1 (ja) | 2021-09-02 |
| CN112969805A (zh) | 2021-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20210102191A (ko) | 순구리판 | |
| CN114269957B (zh) | 纯铜板 | |
| JP7342956B2 (ja) | 純銅板 | |
| WO2020122230A1 (ja) | 純銅板、電子・電気機器用部材、放熱用部材 | |
| JP7020595B2 (ja) | 純銅板 | |
| CN114787400B (zh) | 铜合金、铜合金塑性加工材、电子电气设备用组件、端子、汇流条及散热基板 | |
| JP6984799B1 (ja) | 純銅板、銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板 | |
| KR102474009B1 (ko) | 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품, 단자, 및, 버스바 | |
| KR102474714B1 (ko) | 전자·전기 기기용 구리 합금, 전자·전기 기기용 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품, 단자, 및, 버스바 | |
| JP7342957B2 (ja) | 純銅板、銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板 | |
| JP2017179490A (ja) | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金塑性加工材、電子・電気機器用部品、端子、及び、バスバー | |
| JP2017179493A (ja) | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金塑性加工材、電子・電気機器用部品、端子、及び、バスバー | |
| CN114761589B (zh) | 铜合金、铜合金塑性加工材、电子电气设备用组件、端子、汇流条及散热基板 | |
| JP6981587B2 (ja) | 銅合金、銅合金塑性加工材、電子・電気機器用部品、端子、バスバー、放熱基板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |