KR20220149682A - 순구리판 - Google Patents
순구리판 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220149682A KR20220149682A KR1020227031104A KR20227031104A KR20220149682A KR 20220149682 A KR20220149682 A KR 20220149682A KR 1020227031104 A KR1020227031104 A KR 1020227031104A KR 20227031104 A KR20227031104 A KR 20227031104A KR 20220149682 A KR20220149682 A KR 20220149682A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- less
- massppm
- pure copper
- copper plate
- content
- Prior art date
Links
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 94
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 85
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 84
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001887 electron backscatter diffraction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 64
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 71
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 15
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 14
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 10
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 206010053759 Growth retardation Diseases 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 2
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 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
- 238000007545 Vickers hardness test Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 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
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 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
- 230000009422 growth inhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 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
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 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
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 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
- 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
-
- 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
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3736—Metallic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/03—Conductive materials
- H05K2201/0332—Structure of the conductor
- H05K2201/0335—Layered conductors or foils
- H05K2201/0355—Metal foils
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
Abstract
본 발명의 순구리판은, Cu 의 함유량이 99.96 mass％ 이상이 되고, P 의 함유량이 0.01 massppm 이상 3.00 massppm 이하가 되고, Ag 및 Fe 의 합계 함유량이 3.0 massppm 이상이 되고, 잔부가 불가피 불순물로 한 조성을 갖고, 압연면에 있어서의 결정립의 평균 결정 입경이 10 ㎛ 이상이고, EBSD 법에 의해 1 ㎟ 이상의 측정 면적을 측정 간격 5 ㎛ 스텝으로 측정하여, 데이터 해석 소프트 OIM 에 의해 해석된 CI 치가 0.1 이하인 측정점을 제외하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주한 경우의 KAM (Kernel Average Misorientation) 치가 1.5 이하이다.
Description
본 발명은, 히트싱크나 후동 회로 등의 전기·전자 부품에 적합한 순구리판으로서, 특히, 가열시에 있어서의 결정립의 조대화가 억제된 순구리판에 관한 것이다.
본원은, 2020년 3월 6일에, 일본에 출원된 일본 특허출원 2020-038770호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 히트싱크나 후동 회로 등의 전기·전자 부품에는, 도전성이 높은 구리 또는 구리 합금이 사용되고 있다.
최근에는, 전자 기기나 전기 기기 등의 대전류화에 따라, 전류 밀도의 저감 및 줄 발열에 의한 열의 확산을 위해, 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 구성한 절연 회로 기판 등이 사용되고 있다.
세라믹스 기판과 구리판을 접합할 때에는, 접합 온도가 800 ℃ 이상이 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 순구리판이 제안되어 있다. 이 특허문헌 1 에 있어서는, S 를 0.0006 ∼ 0.0015 wt％ 함유하는 것에 의해, 재결정 온도 이상에서 열처리해도, 일정한 크기의 결정립으로 조정 가능하다고 기재되어 있다.
그런데, 세라믹스 기판과 구리판을 강고하게 접합할 때에는, 세라믹스 기판과 구리판을 적층 방향으로 비교적 높은 압력 (예를 들어 0.1 ㎫ 이상) 으로 가압한 상태에서 고온의 열처리를 실시하게 된다. 이 때, 순구리판에 있어서는, 결정립이 불균일하게 성장하기 쉽고, 결정립의 조대화나 불균일한 성장에 의해, 접합 불량이나 외관 불량, 검사 공정에서의 문제를 일으키는 경우가 있다. 이 문제점을 해결하기 위해, 순구리판에는, 이종 재료와의 접합을 하기 위한 가압 열처리 후에도, 결정 입경의 변화가 적고, 또한 그 크기가 균일할 것이 요구되고 있다.
여기서, 특허문헌 1 에 있어서는, S 의 함유량을 규정함으로써 결정립의 조대화를 억제하고 있는데, 함유량을 규정하는 것만으로는, 가압 열처리 후에 있어서 충분한 결정립 조대화 억제 효과를 얻을 수 없는 경우가 있었다. 또, 가압 열처리 후에, 국소적으로 결정립이 조대화되어, 결정 조직이 불균일해지는 경우가 있었다.
또한, 결정립의 조대화를 억제하기 위해, S 의 함유량을 증가시킨 경우에는, 열간 가공성이 크게 저하되어 버려, 순구리판의 제조 수율이 크게 저하되어 버린다는 문제가 있었다.
이 발명은, 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 열간 가공성이 우수하고, 또한, 가압 열처리 후에 있어서도 결정립의 조대화 및 불균일화를 억제할 수 있는 순구리판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 이하와 같은 지견을 얻었다. 순구리판에 미량으로 함유된 불순물 원소에는, 결정립계에 존재함으로써 결정립의 조대화를 억제하는 결정립 성장 억제 효과를 갖는 것이 존재한다. 그래서, 이 결정립 성장 억제 효과를 갖는 원소 (이하, 결정립 성장 억제 원소로 칭한다) 를 활용함으로써, 가압 열처리 후에 있어서도 결정립의 조대화나 불균일화를 억제 가능하다는 지견을 얻었다. 또, 이 결정립 성장 억제 원소의 작용 효과를 충분히 성공시키기 위해서는, 특정한 원소의 함유량을 규제하는 것이 효과적이라는 지견을 얻었다.
또한, 가압 열처리시에 있어서의 결정립 성장의 구동력을 억제하기 위해, 결정립의 입경을 비교적 크게하고, 또한, 재료에 축적된 변형 에너지를 낮게 억제하는 것이 유효하다는 지견을 얻었다.
본 발명은, 상기 서술한 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 순구리판은, Cu 의 함유량이 99.96 mass％ 이상이 되고, P 의 함유량이 0.01 massppm 이상 3 massppm 이하가 되고, Ag 및 Fe 의 합계 함유량이 3 massppm 이상이 되고, 잔부가 불가피 불순물로 한 조성을 갖고, 압연면에 있어서의 결정립의 평균 결정 입경이 10 ㎛ 이상이고, EBSD 법에 의해 1 ㎟ 이상의 측정 면적을 측정 간격 5 ㎛ 스텝으로 측정하여, 데이터 해석 소프트 OIM 에 의해 해석된 CI 치가 0.1 이하인 측정점을 제외하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주한 경우의 KAM (Kernel Average Misorientation) 치가 1.5 이하인 것을 특징으로 하고 있다.
이 구성의 순구리판에 의하면, Cu 의 함유량이 99.96 mass％ 이상이 되고, P 의 함유량이 0.01 massppm 이상 3.00 massppm 이하가 되고, Ag 및 Fe 의 합계 함유량이 3.0 massppm 이상이 되고, 잔부가 불가피 불순물로 한 조성을 가지고 있으므로, Ag 및 Fe 가 구리의 모상 중에 고용되는 것에 의해, 결정립의 조대화를 억제하는 것이 가능해진다.
또, P 의 함유량이 3.00 massppm 이하로 되어 있으므로, 열간 가공성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또, 압연면에 있어서의 결정립의 평균 결정 입경이 10 ㎛ 이상으로 되어 있으므로, 가압 열처리 전의 상태에서, 입경이 비교적 크고, 가압 열처리시에 있어서의 재결정의 구동력이 작아, 입 성장을 억제하는 것이 가능해진다.
그리고, 상기 서술한 KAM 치가 1.50 이하로 되어 있으므로, 전위 밀도가 비교적 낮고, 축적된 변형 에너지가 적기 때문에, 가압 열처리시에 있어서의 재결정의 구동력이 작아, 입 성장을 억제하는 것이 가능해진다.
여기서, 본 발명의 순구리판에 있어서는, S 의 함유량이 2.0 massppm 이상 20.0 massppm 이하의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 결정립 성장 억제 원소에 해당하는 S 를 2.0 massppm 이상 함유하는 것에 의해, 열처리 후에 있어서도 결정립의 조대화나 불균일화를 확실하게 억제하는 것이 가능해진다. 또, S 의 함유량을 20.0 massppm 이하로 제한하는 것에 의해, 열간 가공성을 충분히 확보할 수 있다.
또, 본 발명의 순구리판에 있어서는, Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량이 10.0 massppm 이하인 것이 바람직하다.
불가피 불순물로서 함유될 우려가 있는 Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 와 같은 원소는, 결정립계에 편석되어 결정립의 조대화를 억제하는 결정립 조대화 억제 원소 (S, Se, Te 등) 와 화합물을 생성하고, 결정립 성장 억제 원소의 작용을 저해할 우려가 있다. 이 때문에, Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 의 합계 함유량을 10.0 massppm 이하로 제한하는 것에 의해, 결정립 성장 억제 원소에 의한 결정립 성장 억제 효과를 충분히 발휘시킬 수 있어, 열처리 후에 있어서도, 결정립의 조대화나 불균일화를 확실하게 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 순구리판에 있어서는, 가압 압력을 0.6 ㎫, 가열 온도를 850 ℃, 가열 온도에서의 유지 시간을 90 분의 조건에서의 가압 열처리를 실시한 후의, 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서의 최대 결정 입경 dmax 와 평균 결정 입경 dave 의 비율 dmax/dave 가 20.0 이하인 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 조건에서 가압 열처리한 경우에도, 결정립이 불균일해지는 것을 확실하게 억제할 수 있어, 외관 불량의 발생을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 순구리판에 있어서는, 비커스 경도가 150 HV 이하인 것이 바람직하다.
이 경우, 비커스 경도가 150 HV 이하이고, 충분히 유연하여, 순구리판으로서의 특성이 확보되어 있으므로, 대전류 용도의 전기·전자 부품의 소재로서 특히 적합하다.
본 발명에 의하면, 열간 가공성이 우수하고, 또한, 가압 열처리 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 대해 설명한다.
본 실시형태인 순구리판은, 히트싱크나 후동 회로 등의 전기·전자 부품의 소재로서 사용되는 것이고, 전술한 전기·전자 부품을 성형할 때에, 예를 들어 세라믹스 기판에 접합되어 사용되는 것이다.
본 실시형태인 순구리판은, Cu 의 함유량이 99.96 mass％ 이상이 되고, P 의 함유량이 0.01 massppm 이상 3.00 massppm 이하가 되고, Ag 및 Fe 의 합계 함유량이 3.0 massppm 이상이 되고, 잔부가 불가피 불순물로 한 조성을 갖는 것으로 되어 있다. 이하에서는,「mass％」,「massppm」를, 각각「％」,「ppm」으로 기재하는 경우가 있다.
또한, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, S 의 함유량이 2.0 massppm 이상 20.0 massppm 이하의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상 (A 원소군) 의 합계 함유량이 10.0 massppm 이하인 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, 압연면에 있어서의 결정립의 평균 결정 입경이 10 ㎛ 이상으로 되어 있다. 압연면에 있어서의 결정립의 평균 결정 입경은, 예를 들어, JIS H 0501 의 절단법에 준거하여, 압연면에 세로, 가로의 소정 길이의 선분을 5 개씩 긋고, 완전하게 잘리는 결정립 수를 세어, 그 절단 길이의 평균치로서 구할 수 있다.
그리고, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, EBSD 법에 의해 1 ㎟ 이상의 측정 면적을 측정 간격 5 ㎛ 스텝으로 측정하여, 데이터 해석 소프트 OIM 에 의해 해석된 CI 치가 0.1 이하인 측정점을 제외하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주한 경우의 KAM (Kernel Average Misorientation) 치가 1.50 이하로 되어 있다.
또한, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, 가압 압력을 0.6 ㎫, 가열 온도를 850 ℃, 가열 온도에서의 유지 시간을 90 분의 조건에서의 가압 열처리를 실시한 후의, 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서의 최대 결정 입경 dmax 와 평균 결정 입경 dave 의 비율 dmax/dave 가 20 이하인 것이 바람직하다. 최대 결정 입경 dmax 는, 예를 들어, 임의의 면적 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위를 선택하고, 그 범위 중에서 가장 결정립이 조대한 결정립의 장경과, 거기에 수직으로 선을 그었을 때에 입계에 의해 절단되는 단경의 평균치로서 구할 수 있다. 또, 본 실시형태인 순구리판에 있어서는, 비커스 경도가 150 HV 이하인 것이 바람직하다.
여기서, 본 실시형태의 순구리판에 있어서, 상기 서술한 바와 같이 성분 조성, KAM 치, 각종 특성을 규정한 이유에 대해 이하에 설명한다.
(Cu 의 순도 : 99.96 mass％ 이상)
대전류 용도의 전기·전자 부품에 있어서는, 통전시의 발열을 억제하기 위해, 도전성 및 방열성이 우수한 것이 요구되고 있고, 도전성 및 방열성이 특히 우수한 순구리를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 세라믹스 기판 등과 접합한 경우에는, 냉열 사이클 부하시에 발생하는 열 변형을 완화할 수 있도록, 변형 저항이 작은 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 필요해지고, 제조 비용이 대폭 증가하기 때문에, 99.999 mass％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
(P : 0.01 massppm 이상 3.00 massppm 이하)
P 는, 구리 중의 산소를 무해화하는 원소로서 널리 사용되고 있다. 그러나, P 를 일정 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. 또, 열간 가공성도 저하되게 된다.
그래서, 본 발명에 있어서는, P 의 함유량을 0.01 massppm 이상, 3.00 massppm 이하로 제한하고 있다.
또한, P 의 함유량의 상한은, 2.50 massppm 이하로 하는 것이 바람직하고, 2.00 massppm 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, P 의 함유량의 하한은, 0.02 massppm 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.03 massppm 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
(Ag 및 Fe 의 합계 함유량 : 3.0 massppm 이상)
Ag 및 Fe 는 구리 모상 중에 대한 고용에 의해 결정립의 조대화를 억제하는 작용을 갖는 원소이다.
이 때문에, 본 실시형태에 있어서 Ag 및 Fe 의 합계 함유량을 3.0 massppm 이상으로 한 경우에는, Ag 및 Fe 에 의한 결정립 조대화 억제 효과를 충분히 성공시킬 수 있어, 가압 열처리 후에 있어서도 결정립의 조대화를 확실하게 억제하는 것이 가능해진다.
또한, Ag 및 Fe 의 합계 함유량의 하한은, 5.0 massppm 이상인 것이 바람직하고, 7.0 massppm 이상인 것이 더욱 바람직하고, 10.0 massppm 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, Ag 및 Fe 의 합계 함유량의 상한에 특별히 제한은 없지만, 필요 이상의 첨가는 제조 비용의 증가나 도전율의 저하를 초래하기 때문에, 100.0 massppm 미만으로 하는 것이 바람직하고, 50.0 massppm 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 20.0 massppm 미만인 것이 보다 바람직하다.
(S 의 함유량 : 2.0 massppm 이상 20.0 massppm 이하)
S 는, 결정립계 이동을 억제하는 것에 의해, 결정립의 조대화를 억제하는 작용을 가짐과 함께, 열간 가공성을 저하시키는 원소이다.
이 때문에, 본 실시형태에 있어서 S 의 함유량을 2.0 massppm 이상으로 한 경우에는, S 에 의한 결정립 조대화 억제 효과를 충분히 성공시킬 수 있어, 가압 열처리 후에 있어서도 결정립의 조대화를 확실하게 억제하는 것이 가능해진다. 한편, S 의 함유량을 20.0 massppm 이하로 제한한 경우에는, 열간 가공성을 확보하는 것이 가능해진다.
또한, S 의 함유량의 하한은, 2.5 massppm 이상인 것이 바람직하고, 3.0 massppm 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, S 의 함유량의 상한은, 17.5 massppm 이하인 것이 바람직하고, 15.0 massppm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
(Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y (A 원소군) 의 합계 함유량 : 10.0 massppm 이하)
불가피 불순물로서 함유되는 Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y (A 원소군) 는, 결정립계에 편석되어 결정립의 조대화를 억제하는 결정립 조대화 억제 원소 (S, Se, Te 등) 와 화합물을 생성하고, 결정립 조대화 억제 원소의 작용을 저해할 우려가 있다.
이 때문에, 열처리 후의 결정립의 조대화를 확실하게 억제하기 위해서는, Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y (A 원소군) 의 합계 함유량을 10.0 massppm 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, Mg, Sr, Ba, Ti, Zr, Hf, Y (A 원소군) 의 합계 함유량은, 7.5 massppm 이하인 것이 바람직하고, 5.0 massppm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
(그 밖의 원소)
또한, Al, Cr, Sn, Be, Cd, Mg, Ni, Pb (M 원소군) 는 구리 모상 중에 대한 고용이나 입계에 대한 편석, 나아가서는 산화물의 형성에 의해, 입 성장을 억제하는 효과를 가진다.
이 때문에, 열처리 후의 결정립의 조대화를 확실하게 억제하기 위해서는, Al, Cr, Sn, Be, Cd, Mg, Ni, Pb (M 원소군) 를 합계로 2.0 massppm 을 초과하여 함유하는 것이 바람직하다. 또한, Al, Cr, Sn, Be, Cd, Mg, Ni, Pb (M 원소군) 를 의도적으로 함유하는 경우에는 Al, Cr, Sn, Be, Cd, Mg, Ni, Pb (M 원소군) 의 합계 함유량의 하한을 2.1 massppm 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 2.3 massppm 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 2.5 massppm 이상으로 하는 것보다 한층 더 바람직하고, 3.0 massppm 이상으로 하는 것이 최적이다.
한편, Al, Cr, Sn, Be, Cd, Mg, Ni, Pb (M 원소군) 를 필요 이상으로 함유하면 도전율의 저하가 우려되기 때문에, Al, Cr, Sn, Be, Cd, Mg, Ni, Pb (M 원소군) 의 합계 함유량의 상한을 100.0 massppm 미만으로 하는 것이 바람직하고, 50.0 massppm 미만으로 하는 것이 보다 바람직하고, 20.0 massppm 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 10.0 massppm 미만으로 하는 것이 보다 한층 바람직하다.
(그 밖의 불가피 불순물)
상기 서술한 원소 이외의 그 밖의 불가피적 불순물로는, B, Bi, Ca, Sc, 희토류 원소, V, Nb, Ta, Mo, W, Mn, Re, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Pd, Pt, Au, Zn, Hg, Ga, In, Ge, As, Sb, Tl, N, C, Si, Li, H, O 등을 들 수 있다. 이러한 불가피 불순물은, 도전율을 저하시킬 우려가 있는 점에서, 적게 하는 것이 바람직하다.
(압연면에 있어서의 결정립의 평균 결정 입경 : 10 ㎛ 이상)
본 실시형태인 순구리판에 있어서, 압연면에 있어서의 결정립의 평균 결정 입경이 미세하면, 이 순구리판을 가열했을 때에, 재결정이 진행되기 쉬워, 결정립의 성장, 조직의 불균일화가 촉진되어 버릴 우려가 있다.
이 때문에, 가압 열처리시의 결정립의 조대화를 더욱 억제하기 위해서는, 압연면에 있어서의 결정립의 평균 결정 입경을 10 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 압연면에 있어서의 결정립의 평균 결정 입경은, 15 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 20 ㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
(KAM 치 : 1.50 이하)
EBSD 에 의해 측정되는 KAM (Kernel Average Misorientation) 치는, 1 개의 픽셀과 그것을 둘러싸는 픽셀간의 방위차를 평균치화함으로써 산출되는 값이다. 픽셀의 형상은 정육각형이기 때문에, 근접 차수를 1 로 하는 경우 (1st), 인접하는 여섯 개의 픽셀과의 방위차의 평균치가 KAM 치로서 산출된다. 이 KAM 치를 사용함으로써, 국소적 방위차, 즉 변형의 분포를 가시화할 수 있다. 이 KAM 치가 높은 영역은, 가공시에 도입된 전위 밀도가 높은 영역이기 때문에, 재결정이 진행되기 쉽고, 결정립의 성장, 조직의 불균일화가 촉진되어 버릴 우려가 있다. 이 때문에, KAM 치를 1.50 이하로 제어함으로써, 결정립의 조대화나 불균일화를 억제하는 것이 가능해진다. 또한, KAM 치는, 1.40 이하인 것이 바람직하고, 1.30 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시형태에서는, 근접 차수를 1 로 하여 KAM 치를 구하고 있다. 또, 본 실시형태에서는, 해석점의 결정성의 명료성을 나타내는 CI 치가 0.1 이하인 현저하게 가공 조직이 발달하여 명료한 결정 패턴이 얻어지지 않는 영역을 제외한 조직 중에서의 KAM 치의 평균치를 구하고 있다. KAM 치의 평균치는, 예를 들어, 압연면의 중심으로부터 등거리의 3 개 지점 이상에서 측정되는 KAM 치를 사용하여 산출하는 것이 바람직하다.
(가압 열처리 후의 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서의 최대 결정 입경 dmax 와 평균 결정 입경 dave 의 비율 dmax/dave : 20.0 이하)
본 실시형태인 순구리판에 있어서, 가압 압력을 0.6 ㎫, 가열 온도를 850 ℃, 가열 온도에서의 유지 시간을 90 분의 조건에서의 가압 열처리 후의 압연면에 있어서의 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서의 최대 결정 입경 dmax 와 평균 결정 입경 dave 의 비율 dmax/dave 가 20 이하인 경우에는, 가압 열처리를 실시한 경우여도, 결정립이 불균일화되는 것을 확실하게 억제할 수 있어, 세라믹스 기판에 접합되는 후동 회로나 히트싱크의 소재로서 특히 적합하다.
또한, 상기 서술한 가압 열처리 후의 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서의 최대 결정 입경 dmax 와 평균 결정 입경 dave 의 비율 dmax/dave 는 15.0 이하인 것이 더욱 바람직하다.
(비커스 경도 : 150 HV 이하)
본 실시형태인 순구리판에 있어서는, 비커스 경도를 150 HV 이하로 하는 것에 의해, 순구리판으로서의 특성이 확보되어, 대전류 용도의 전기·전자 부품의 소재로서 특히 적합하다. 또, 충분히 유연하여, 세라믹스 기판 등의 다른 부재에 접합하여 냉열 사이클이 부하된 경우에도, 순구리판이 변형됨으로써 발생한 열 변형을 해방하는 것이 가능해진다.
또한, 순구리판의 비커스 경도는 140 HV 이하인 것이 보다 바람직하고, 130 HV 이하인 것이 더욱 바람직하고, 110 HV 이하인 것이 가장 바람직하다. 순구리판의 비커스 경도의 하한은, 특별히 제한은 없지만, 경도가 지나치게 낮은 경우, 제조시에 변형되기 쉬워, 핸들링이 어려워지기 때문에, 30 HV 이상인 것이 바람직하고, 45 HV 이상인 것이 보다 바람직하고, 60 HV 이상인 것이 가장 바람직하다.
다음으로, 이와 같은 구성으로 된 본 실시형태인 순구리판의 제조 방법에 대해, 도 1 에 나타내는 플로도를 참조하여 설명한다.
(용해·주조 공정 S01)
먼저, 구리 원료를 용해시켜, 구리 용탕을 제출 (製出) 한다. 또한, 구리 원료로는, 예를 들어, 순도가 99.99 mass％ 이상인 4NCu, 순도가 99.999 mass％ 이상인 5NCu 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 4NCu, 순도가 99.999 mass％ 이상인 5NCu 를 사용하는 것이 바람직하다.
또, 용해 공정에서는, 수소 농도 저감을 위해, H2O 의 증기압이 낮은 불활성 가스 분위기 (예를 들어 Ar 가스) 에 의한 분위기 용해를 실시하고, 용해시의 유지 시간은 최소한으로 두는 것이 바람직하다.
그리고, 성분 조정된 구리 용탕을 주형에 주입하여 주괴를 제출한다. 또한, 양산을 고려한 경우에는, 연속 주조법 또는 반연속 주조법을 이용하는 것이 바람직하다.
(열처리 공정 S02)
얻어진 주괴를 절단하고, 스케일을 제거하기 위해 표면을 연삭한다. 그 후, 균질화 및 용체화를 위해 열처리를 실시한다. 여기서, 열처리 조건은 특별히 한정하지 않지만, 바람직하게는, 석출물의 생성을 억제하기 위해, 열처리 온도를 500 ℃ 이상 900 ℃ 이하의 범위 내, 열처리 온도에서의 유지 시간을 0.1 시간 이상 100 시간 이하의 범위 내에서, 비산화성 또는 환원성 분위기 중에서 실시하는 것이 좋다. 또, 냉각 방법은, 특별히 한정하지 않지만, 물 담금질 등 냉각 속도가 200 ℃/분 이상이 되는 방법을 선택하는 것이 바람직하다.
또, 조직의 균일화를 위해, 열처리 후에 열간 가공을 넣어도 된다. 가공 방법은 특별히 한정되지 않지만, 최종 형태가 판이나 조 (條) 인 경우, 압연을 채용한다. 그 밖에 단조나 프레스, 홈 압연을 채용해도 된다. 열간 가공시의 온도도 특별히 한정되지 않지만, 500 ℃ 이상 900 ℃ 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.
(중간 압연 공정 S03)
다음으로, 열처리 공정 S02 후의 구리 소재에 대해, 중간 압연을 실시하여 소정의 형상으로 가공한다. 또한, 이 중간 압연 공정 S03 에 있어서의 온도 조건은 특별히 한정은 없지만, ―200 ℃ 이상 200 ℃ 이하의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다. 또, 이 중간 압연 공정 S03 에 있어서의 가공률은, 최종 형상에 근사하도록 적절히 선택되는 것이 되지만, 생산성을 향상시키기 위해서는 30 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
(재결정 열처리 공정 S04)
다음으로, 중간 압연 공정 S03 후의 구리 소재에 대해, 재결정을 목적으로 한 열처리를 실시한다. 여기서, 압연면에 있어서의 재결정립의 평균 결정 입경은 10 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 재결정립이 미세하면, 그 후에 가압 열처리 했을 때에, 결정립의 성장, 조직의 불균일화가 촉진되어 버릴 우려가 있다.
재결정 열처리 공정 S04 의 열처리 조건은, 특별히 한정하지 않지만, 200 ℃ 이상 900 ℃ 이하의 범위의 열처리 온도에서, 1 초 이상 10 시간 이하의 범위에서 유지하는 것이 바람직하다. 예를 들어 단시간의 열처리에서는 850 ℃ 에서 5 초 유지, 1 시간 이상의 장시간의 열처리 등에서는 400 ℃ 에서 8 시간 유지 등의 조건을 들 수 있다.
또, 재결정 조직의 균일화를 위해, 중간 압연 공정 S03 과 재결정 열처리 공정 S04 를 2 회 이상 반복하여 실시해도 된다.
(조질 가공 공정 S05)
다음으로, 재료 강도를 조정하기 위해, 재결정 열처리 공정 S04 후의 구리 소재에 대해 조질 가공을 실시해도 된다. 또한, 재료 강도를 높게 할 필요가 없는 경우에는, 조질 가공을 실시하지 않아도 된다.
조질 가공의 가공률은 특별히 한정하지 않지만, 재료 강도를 조정하기 위해 0 ％ 초과 50 ％ 이하의 범위 내에서 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 재료 강도를 보다 낮게 하고, 또한 KAM 치를 1.50 이하로 하기 위해서는 0 ％ 초과 45 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
또, 필요에 따라, 잔류 변형의 제거를 위해, 조질 가공 후에 추가로 열처리를 실시해도 된다. 최종의 두께는 특별히 한정하지 않지만, 예를 들어 0.5 ㎜ 이상 5 ㎜ 이하의 범위 내의 두께로 하는 것이 바람직하다.
이상의 각 공정에 의해, 본 실시형태인 순구리판이 제출되게 된다.
이상과 같은 구성으로 된 본 실시형태인 순구리판에 의하면, Cu 의 함유량이 99.96 mass％ 이상이 되고, P 의 함유량이 0.01 massppm 이상 3.00 massppm 이하가 되고, Ag 및 Fe 의 합계 함유량이 3.0 massppm 이상이 되고, 잔부가 불가피 불순물로 한 조성을 가지고 있으므로, Ag 및 Fe 가 구리의 모상 중에 고용되는 것에 의해, 결정립의 조대화를 억제하는 것이 가능해진다.
또, P 의 함유량을 3.00 massppm 이하로 제한하는 것에 의해, 열간 가공성을 확보할 수 있다.
또, 압연면에 있어서의 결정립의 평균 결정 입경이 10 ㎛ 이상으로 되어 있으므로, 가압 열처리 전의 상태에서, 입경이 비교적 크고, 가압 열처리시에 있어서의 재결정의 구동력이 작아, 입 성장을 억제하는 것이 가능해진다.
그리고, 상기 서술한 KAM 치가 1.50 이하로 되어 있어, 전위 밀도가 비교적 낮고, 축적된 변형 에너지가 적은 점에서, 가압 열처리시에 있어서의 재결정의 구동력이 작아, 입 성장을 억제하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시형태에 있어서, S 의 함유량을 2.0 massppm 이상 20.0 massppm 이하의 범위 내로 한 경우에는, 결정립 성장 억제 원소의 1 종인 S 가 입계에 편석되어, 가압 열처리 후에 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 (A 원소군) 의 합계 함유량이 10.0 massppm 이하인 경우에는, 이들 A 원소군의 원소와 결정립 성장 억제 원소인 S, Se, Te 등이 반응하여 화합물이 생성되는 것을 억제할 수 있어, 결정립 성장 억제 원소의 작용을 충분히 성공시키는 것이 가능해진다. 따라서, 가압 열처리 후에 있어서의 결정립의 조대화 및 불균일화를 확실하게 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 상기 가압 열처리를 실시한 후의 최대 결정 입경 dmax 와 평균 결정 입경 dave 의 비율 dmax/dave 가 20.0 이하로 되어 있는 경우에는, 가압 열처리 후에 있어서도 결정립이 불균일해지는 것을 확실하게 억제할 수 있어, 외관 불량의 발생을 한층 더 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, 비커스 경도가 150 HV 이하인 경우에는, 충분히 유연하여, 순구리판으로서의 특성이 확보되어 있으므로, 대전류 용도의 전기·전자 부품의 소재로서 특히 적합하다.
또한, 본 실시형태에 있어서, Al, Cr, Sn, Be, Cd, Mg, Ni, Pb (M 원소군) 를 2.0 massppm 을 초과하여 함유하는 경우에는, M 원소 구리군의 원소의 모상 중에 대한 고용이나 입계에 대한 편석, 나아가서는 산화물의 형성에 의해, 더욱 확실하게, 가압 열처리 후의 입 성장을 억제하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 실시형태인 순구리판에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
예를 들어, 상기 서술한 실시형태에서는, 순구리판의 제조 방법의 일례에 대해 설명했지만, 순구리판의 제조 방법은, 실시형태에 기재한 것에 한정되는 것은 아니고, 기존의 제조 방법을 적절히 선택해서 제조해도 된다.
실시예
이하에, 본 발명의 효과를 확인하기 위해 실시한 실험의 결과에 대해 설명한다.
순도가 99.999 mass％ 이상인 구리 원료와, 상기 구리 원료와 순도 99 mass％ 이상의 각종 원소를 사용하여 제조한 각종 원소의 Cu-1 mass％ 모합금을 준비하였다.
상기 서술한 구리 원료를 고순도 그라파이트 도가니 내에 장입하여, Ar 가스 분위기로 된 분위기로 (爐) 내에 있어서 고주파 용해시켰다. 얻어진 구리 용탕에, 상기 서술한 각종 원소의 Cu-1 mass％ 모합금을 투입하고, 소정의 성분 조성으로 조제하였다.
얻어진 구리 용탕을 주형에 주탕하여, 주괴를 제출했다. 또한, 주괴의 크기는, 두께 약 50 ㎜ × 폭 약 60 ㎜ × 길이 약 150 ∼ 200 ㎜ 로 하였다.
얻어진 주괴에 대해, Ar 가스 분위기 중에 있어서, 표 1, 2 에 기재된 온도 조건에서 1 시간의 가열을 실시하고, 열간 압연을 실시하여, 두께 25 ㎜ 로 하였다.
열간 압연 후의 구리 소재를 절단함과 함께 표면의 산화 피막을 제거하기 위해 표면 연삭을 실시하였다. 이 때, 그 후의 열간 압연, 중간 압연, 조질 압연의 압연율을 고려하여, 최종 두께가 표 1, 2 에 나타내는 것이 되도록, 중간 압연에 제공하는 구리 소재의 두께를 조정하였다.
상기 서술한 바와 같이 두께를 조정한 구리 소재에 대해, 표 1, 2 에 기재된 조건에서 중간 압연을 실시하고, 수랭을 실시하였다.
다음으로, 중간 압연 후의 구리 소재에 대해, 표 1, 2 에 기재된 조건에 의해, 재결정 열처리를 실시하였다.
그리고, 재결정 열처리 후의 구리 소재에 대해, 표 1, 2 에 기재된 조건에서 조질 압연을 실시하여, 표 1, 2 에 나타내는 두께로 폭 60 ㎜ 의 특성 평가용 조재 (條材) 를 제조하였다.
그리고, 이하의 항목에 대해 평가를 실시하였다.
(조성 분석)
얻어진 주괴로부터 측정 시료를 채취하고, S 는 적외선 흡수법으로, 그 밖의 원소는 그로 방전 질량 분석 장치 (GD-MS) 를 사용하여 측정하였다. 또한, 측정은 시료 중앙부와 폭 방향 단부의 2 개 지점에서 측정을 실시하여, 함유량이 많은 쪽을 그 샘플의 함유량으로 하였다. 측정 결과를 표 1, 2 에 나타낸다.
(가공성 평가)
가공성의 평가로서, 전술한 열간 압연, 중간 압연시에 있어서의 모서리 균열의 유무를 관찰하였다. 육안으로 모서리 균열이 완전히 혹은 거의 관찰되지 않았던 것을「A」, 길이 1 ㎜ 미만의 작은 모서리 균열이 발생한 것을「B」, 길이 1 ㎜ 이상의 모서리 균열이 발생한 것을「C」로 하였다.
또한, 모서리 균열의 길이란, 압연재의 폭 방향 단부로부터 폭 방향 중앙부를 향하는 모서리 균열의 길이이다.
(비커스 경도)
JIS Z2244 에 규정되어 있는 마이크로 비커스 경도 시험 방법에 준거하여, 시험 하중 0.98 N 으로 비커스 경도를 측정하였다. 또한, 측정 위치는, 특성 평가용 시험편의 압연면으로 하였다. 평가 결과를 표 3, 4 에 나타낸다.
(도전율)
특성 평가용 조재로부터 폭 10 ㎜ × 길이 60 ㎜ 의 시험편을 채취하고, 4 단자법에 의해 전기 저항을 구하였다. 또, 마이크로 미터를 사용하여 시험편의 치수 측정을 실시하여, 시험편의 체적을 산출하였다. 그리고, 측정한 전기 저항값과 체적으로부터, 도전율을 산출하였다. 평가 결과를 표 3, 4 에 나타낸다.
또한, 시험편은, 그 길이 방향이 특성 평가용 조재의 압연 방향에 대해 평행해지도록 채취하였다.
(가압 열처리 전의 평균 결정 입경)
얻어진 특성 평가용 조재로부터 20 ㎜ × 20 ㎜ 의 샘플을 잘라내어, SEM-EBSD (Electron Backscatter Diffraction Patterns) 측정 장치 (FEI 사 제조 Quanta FEG 450, EDAX/TSL 사 제조 (현 AMETEK 사) OIM Data Collection) 에 의해, 평균 결정 입경을 측정하였다.
압연면을 내수 연마지, 다이아몬드 지립을 사용하여 기계 연마를 실시한 후, 콜로이달 실리카 용액을 사용하여 마무리 연마를 실시하였다. 그 후, 주사형 전자 현미경을 사용하여, 시료 표면의 측정 범위 내의 개개의 측정점 (픽셀) 에 전자선을 조사하고, 후방 산란 전자선 회절에 의한 방위 해석에 의해, 인접하는 측정점간의 방위차가 15°이상이 되는 측정점간을 대각 입계로 하고, 15°미만을 소각 미립계로 하였다. 대각 입계를 사용하여, 결정립계 맵을 작성하고, JIS H 0501 의 절단법에 준거하여, 결정립계 맵에 대해, 세로, 가로의 소정 길이의 선분을 5 개씩 긋고, 완전하게 잘리는 결정립 수를 세어, 그 절단 길이의 평균치를 열처리 전의 평균 결정 입경으로서 기재하였다. 평가 결과를 표 3, 4 에 나타낸다.
(KAM 치)
상기에서 사용한 시료를 EBSD 측정 장치 (FEI 사 제조 Quanta FEG 450, EDAX/TSL 사 제조 (현 AMETEK 사) OIM Data Collection) 와, 해석 소프트 (EDAX/TSL 사 제조 (현 AMETEK 사) OIM Data Analysis ver.7.3.1) 에 의해, 전자선의 가속 전압 15 ㎸, 측정 간격 5 ㎛ 스텝으로 40000 ㎛2 이상의 측정 면적으로, CI 치가 0.1 이하인 측정점을 제외하고, 각 결정립의 방위차의 해석을 실시하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주하여 해석한 전픽셀의 KAM 치를 구하고, 그 평균치를 구하였다. 평가 결과를 표 3, 4 에 나타낸다.
(가압 열처리 후의 평균 결정 입경)
상기 서술한 특성 평가용 조재로부터 40 ㎜ × 40 ㎜ 의 샘플을 잘라내고, 2 장의 세라믹스 기판 (재질 : Si3N4, 50 ㎜ × 50 ㎜ × 두께 1 ㎜) 에 상기 서술한 샘플 (순구리판) 을 사이에 두고, 가압 압력 0.60 ㎫ 의 하중을 가한 상태에서 열처리를 실시하였다. 열처리는 850 ℃ 의 노에 세라믹스 기판마다 투입하고, 재온이 850 ℃ 가 된 것을 열전쌍으로 확인하고 나서 90 분 유지하고, 가열이 완료된 후에 상온이 될 때까지 노랭을 실시하였다. 상온까지 온도가 저하된 후에, 순구리판의 압연면에 대해 평균 결정 입경을 측정하기 위해, 먼저, 압연면을 내수 연마지, 다이아몬드 지립을 사용하여 기계 연마를 실시한 후, 콜로이달 실리카 용액을 사용하여 마무리 연마를 실시하였다. 그 후, 에칭을 실시하고, JIS H 0501 의 절단법에 준거하여, 세로, 가로의 소정 길이의 선분을 5 개씩 긋고, 완전하게 잘리는 결정립 수를 세어, 그 절단 길이의 평균치를 평균 결정 입경으로 하였다. 평가 결과를 표 3, 4 에 나타낸다.
(가압 열처리 후의 입경의 편차)
상기 서술한 바와 같이, 가압 열처리를 실시한 시험편으로부터 채취한 샘플에 대해, 30 ㎜ × 30 ㎜ 의 범위 내에 있어서 쌍정 (雙晶) 을 제외하고, 가장 결정립이 조대한 결정립의 장경과 거기에 수직에 선을 그었을 때에 입계에 의해 절단되는 단경의 평균치를 최대 결정 입경 dmax 로 하고, 이 최대 결정 입경과 상기 서술한 평균 결정 입경 dave 의 비 dmax/dave 가 15.0 이하를「○」로 평가하고, dmax/dave 가 15.0 을 초과 20.0 이하인 경우를「△」로 평가하고, dmax/dave 가 20.0 을 초과한 경우를「×」로 평가하였다. 평가 결과를 표 3, 4 에 나타낸다.
비교예 1 은, P 의 함유량이 160 massppm 으로 본 발명의 범위보다 많아, 가공성이 열화되었다. 또, 가압 열처리 후에 평균 결정 입경이 500 ㎛ 이상으로 조대화되고, 입경의 편차도 커졌다.
비교예 2 는, Ag 및 Fe 의 합계 함유량이 0.2 massppm 으로 본 발명의 범위보다 적고, 가압 열처리 후에 결정립이 조대화되고, 입경의 편차도 커졌다.
비교예 3 은, 조질 압연의 가공률이 62 ％ 로 본 발명의 바람직한 범위보다 높기 때문에, KAM 치가 2.12 로 본 발명의 범위보다 크고, 가압 열처리 후에 결정립이 조대화되고, 입경의 편차도 커졌다.
이에 반해, 본 발명예 1 ∼ 28 에 있어서는, 열처리 후의 평균 결정 입경이 작고, 또한, 입경의 편차도 작아졌다.
이상으로부터, 본 발명예에 의하면, 열간 가공성이 우수하고, 또한, 가압 열처리 후에 있어서도, 결정립의 조대화 및 불균일화를 억제할 수 있는 순구리판을 제공 가능한 것이 확인되었다.
Claims (5)
- Cu 의 함유량이 99.96 mass％ 이상이 되고, P 의 함유량이 0.01 massppm 이상 3.00 massppm 이하가 되고, Ag 및 Fe 의 합계 함유량이 3.0 massppm 이상이 되고, 잔부가 불가피 불순물로 한 조성을 갖고,
압연면에 있어서의 결정립의 평균 결정 입경이 10 ㎛ 이상이고,
EBSD 법에 의해 1 ㎟ 이상의 측정 면적을 측정 간격 5 ㎛ 스텝으로 측정하여, 데이터 해석 소프트 OIM 에 의해 해석된 CI 치가 0.1 이하인 측정점을 제외하고, 인접하는 픽셀간의 방위차가 5°이상인 경계를 결정립계로 간주한 경우의 KAM (Kernel Average Misorientation) 치가 1.50 이하인 것을 특징으로 하는 순구리판. - 제 1 항에 있어서,
S 의 함유량이 2.0 massppm 이상 20.0 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 10.0 massppm 이하인 것을 특징으로 하는 순구리판. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
가압 압력을 0.6 ㎫, 가열 온도를 850 ℃, 가열 온도에서의 유지 시간을 90 분의 조건에서의 가압 열처리를 실시한 후의, 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 범위에 있어서의 최대 결정 입경 dmax 와 평균 결정 입경 dave 의 비율 dmax/dave 가 20.0 이하인 것을 특징으로 하는 순구리판. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
비커스 경도가 150 HV 이하인 것을 특징으로 하는 순구리판.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020038770 | 2020-03-06 | ||
| JPJP-P-2020-038770 | 2020-03-06 | ||
| PCT/JP2021/008945 WO2021177469A1 (ja) | 2020-03-06 | 2021-03-08 | 純銅板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220149682A true KR20220149682A (ko) | 2022-11-08 |
Family
ID=77614079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020227031104A KR20220149682A (ko) | 2020-03-06 | 2021-03-08 | 순구리판 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230112081A1 (ko) |
| EP (1) | EP4116448A4 (ko) |
| JP (1) | JP7342956B2 (ko) |
| KR (1) | KR20220149682A (ko) |
| CN (1) | CN115210394B (ko) |
| TW (1) | TW202138575A (ko) |
| WO (1) | WO2021177469A1 (ko) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023134291A (ja) * | 2022-03-14 | 2023-09-27 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 銅－セラミックス接合基板およびその製造方法 |
| WO2024024909A1 (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 |
| JP7473066B2 (ja) | 2022-07-29 | 2024-04-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 純銅材、絶縁基板、電子デバイス |
| 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 |
| 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 (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| EP3128039B1 (en) * | 2008-09-30 | 2019-05-01 | JX Nippon Mining & Metals Corp. | High-purity copper sputtering target or high-purity copper alloy sputtering target |
| JP4851626B2 (ja) * | 2009-01-09 | 2012-01-11 | 三菱伸銅株式会社 | 高強度高導電銅合金圧延板及びその製造方法 |
| JP4516154B1 (ja) * | 2009-12-23 | 2010-08-04 | 三菱伸銅株式会社 | Ｃｕ−Ｍｇ−Ｐ系銅合金条材及びその製造方法 |
| JP2016020516A (ja) | 2012-09-27 | 2016-02-04 | 株式会社日立製作所 | 回転電機 |
| JP6464742B2 (ja) * | 2014-12-26 | 2019-02-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用部品、端子及びバスバー |
| JP6661951B2 (ja) | 2015-10-08 | 2020-03-11 | 三菱マテリアル株式会社 | 高純度銅スパッタリングターゲット材 |
| JP6680041B2 (ja) * | 2016-03-30 | 2020-04-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 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 |
| JP6744174B2 (ja) * | 2016-08-12 | 2020-08-19 | 株式会社Ｓｈカッパープロダクツ | 無酸素銅板、無酸素銅板の製造方法およびセラミック配線基板 |
| JP6678757B2 (ja) * | 2017-03-31 | 2020-04-08 | 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 |
| JP7121883B2 (ja) | 2018-04-09 | 2022-08-19 | 三菱マテリアル株式会社 | スパッタリングターゲット材 |
| JP7182251B2 (ja) | 2018-09-03 | 2022-12-02 | 国立大学法人東京工業大学 | 二次電池及びそれを用いた充放電方法 |
| CN110284025B (zh) * | 2019-07-29 | 2020-12-25 | 江西省鹰潭铜产业工程技术研究中心 | 一种铝青铜材料及其制备方法 |
| TW202130826A (zh) * | 2019-11-29 | 2021-08-16 | 日商三菱綜合材料股份有限公司 | 銅合金、銅合金塑性加工材、電子／電氣機器用零件、端子、匯流條、散熱基板 |
-
2021
- 2021-03-08 US US17/909,707 patent/US20230112081A1/en active Pending
- 2021-03-08 EP EP21764331.1A patent/EP4116448A4/en active Pending
- 2021-03-08 KR KR1020227031104A patent/KR20220149682A/ko unknown
- 2021-03-08 CN CN202180018747.8A patent/CN115210394B/zh active Active
- 2021-03-08 JP JP2021540094A patent/JP7342956B2/ja active Active
- 2021-03-08 WO PCT/JP2021/008945 patent/WO2021177469A1/ja unknown
- 2021-03-08 TW TW110108125A patent/TW202138575A/zh unknown
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 |
|---|---|
| EP4116448A4 (en) | 2024-03-27 |
| CN115210394A (zh) | 2022-10-18 |
| US20230112081A1 (en) | 2023-04-13 |
| JP7342956B2 (ja) | 2023-09-12 |
| TW202138575A (zh) | 2021-10-16 |
| WO2021177469A1 (ja) | 2021-09-10 |
| EP4116448A1 (en) | 2023-01-11 |
| CN115210394B (zh) | 2023-12-22 |
| JPWO2021177469A1 (ko) | 2021-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7380550B2 (ja) | 純銅板 | |
| KR20220149682A (ko) | 순구리판 | |
| CN114269957B (zh) | 纯铜板 | |
| CN115244197B (zh) | 纯铜板 | |
| WO2021107096A1 (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 | |
| JP7342957B2 (ja) | 純銅板、銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板 | |
| JP6984799B1 (ja) | 純銅板、銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板 | |
| WO2022004791A1 (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、リードフレーム、放熱基板 | |
| 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 | |
| JP7078091B2 (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、リードフレーム、放熱基板 | |
| WO2023127851A1 (ja) | 銅合金異形条材、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 | |
| KR20230030580A (ko) | 구리 합금, 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품, 단자, 버스 바, 리드 프레임, 방열 기판 | |
| KR20230030579A (ko) | 구리 합금, 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품, 단자, 방열 기판 |