ガラス糸巻銅線及びガラス糸巻銅線の製造方法
【課題】生産性が高く、導電率、軟化温度及び表面品質に優れたガラス糸巻銅線及びガラス糸巻銅線の製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス糸巻銅線１は、導体と、導体にガラス糸束を巻いて形成されるガラス糸巻層と、ガラス糸巻層に絶縁塗料を含浸させた絶縁層と、を備え、導体が、純銅と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量の酸素と、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素と、を含み、残部が不可避的不純物である。
【解決手段】ガラス糸巻銅線１は、導体と、導体にガラス糸束を巻いて形成されるガラス糸巻層と、ガラス糸巻層に絶縁塗料を含浸させた絶縁層と、を備え、導体が、純銅と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量の酸素と、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素と、を含み、残部が不可避的不純物である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス糸巻銅線及びガラス糸巻銅線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、軟化温度が低く、かつ、導電率の高い無酸素銅材の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この無酸素銅材の製造方法では、上方引き上げ連続鋳造装置にて、酸素量が０．０００１質量％以下の無酸素銅に、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）又はバナジウム（Ｖ）等の金属を微量（０．０００７〜０．００５質量％）添加した銅溶湯を用いて荒引き材を製造し、この荒引き材に冷間伸線加工を実施することにより冷間伸線材を作製した後、この冷間伸線材に熱処理を実施して無酸素銅材を製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５５４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の無酸素銅材を用いてガラス糸巻銅線を作製する場合、従来のガラス糸巻銅線の製造方法では、３号平角銅線（ＪＩＳ Ｃ３１０４−１９９４に規定されている軟質の電気用の平角銅線）を作製する際、１号平角銅線（ＪＩＳ Ｃ３１０４−１９９４に規定されている硬質の電気用の平角銅線）を、電気抵抗炉等を使用して十分に軟化焼鈍することが必要となる。しかし、この軟化焼鈍工程を含む製造工程は、焼鈍工程において消費する電力等のエネルギー費用、焼鈍工程の設備費用、設備メンテナンス費用、焼鈍工程にかかる時間及び人件費等によりガラス糸巻銅線の製造コストが高くなることが問題となる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、生産性が高く、導電率、軟化温度及び表面品質に優れたガラス糸巻銅線及びガラス糸巻銅線の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、導体と、導体にガラス糸束を巻いて形成されるガラス糸巻層と、ガラス糸巻層に絶縁塗料を含浸させた絶縁層と、を備え、導体が、純銅と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量の酸素と、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素と、を含み、残部が不可避的不純物であるガラス糸巻銅線を提供する。
【０００７】
また、上記のガラス糸巻銅線が、添加元素がＴｉであり、導体は、２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のＴｉと、を含むことが好ましい。
【０００８】
また、上記のガラス糸巻銅線が、硫黄（Ｓ）及びＴｉが、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物又はＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物の凝集物として含まれ、残部のＴｉ及びＳが固溶体として含まれることが好ましい。
【０００９】
また、上記のガラス糸巻銅線が、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物又は凝集物が結晶粒内に分布しており、ＴｉＯが、２００ｎｍ以下のサイズを有し、ＴｉＯ２が、１０００ｎｍ以下のサイズを有し、ＴｉＳが、２００ｎｍ以下のサイズを有し、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物又は凝集物が、３００ｎｍ以下のサイズを有し、５００ｎｍ以下の粒子が９０％以上であることが好ましい。
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量の酸素と、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素と、を含む希薄銅合金線を最終線径に加工を実施した硬質導体を作製する導体作製工程と、硬質導体の外周にガラス糸束を巻いてガラス糸巻層を形成するガラス糸巻層形成工程と、ガラス糸巻層上に絶縁材料を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、絶縁層を焼き付ける焼付工程と、を含み、焼付工程が、絶縁層を焼き付けると共に、焼付工程で発生する熱量によって硬質導体を軟質導体に変質させるガラス糸巻銅線の製造方法を提供する。
【００１１】
また、上記のガラス糸巻銅線の製造方法において、添加元素がＴｉであり、硬質導体が２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のＴｉと、を含むことが好ましい。
【００１２】
また、上記のガラス糸巻銅線の製造方法において、導体作製工程が、ＳＣＲ連続鋳造圧延により、１１００℃以上１３２０℃以下の溶銅温度で溶湯として希薄銅合金材料を作製し、希薄銅合金材料を熱間圧延して希薄銅合金線を作製する工程を含むことが好ましい。
【００１３】
また、上記のガラス糸巻銅線の製造方法において、希薄銅合金線を作製する工程が、熱間圧延加工における圧延ロールの温度が８８０℃以下５５０℃以上で行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るガラス糸巻銅線及びガラス糸巻銅線の製造方法によれば、生産性が高く、導電率、軟化温度及び表面品質に優れたガラス糸巻銅線及びガラス糸巻銅線の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、ＴｉＳ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図２】図２は、図１の分析結果を示す図である。
【図３】図３は、ＴｉＯ２粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図４】図４は、図３の分析結果を示す図である。
【図５】図５は、Ｔｉ−Ｏ−Ｓ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図６】図６は、図５の分析結果を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、実施の形態に係るガラス糸巻銅線の断面図であり、（ｂ）は、ガラス糸巻銅線の変形例である。
【図８】図８は、ガラス糸巻銅線を所定の角度で折り曲げた時点における測定装置の概略図である。
【図９】図９は、ガラス糸巻銅線のスプリングバック角度を測定中の測定装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施の形態の要約］
実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、導体と、導体にガラス糸束を巻いて形成されるガラス糸巻層と、ガラス糸巻層に絶縁塗料を含浸させた絶縁層と、を備え、導体が、純銅と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量の酸素と、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素と、を含み、残部が不可避的不純物である。
【００１７】
添加元素として、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＣｒからなる群から選択されたものを選んだ理由は、これらの元素は他の元素と結合しやすい活性元素であり、Ｓと結合しやすいためＳをトラップすることができ、銅母材（マトリクス）を高純度化することができるためである。添加元素は１種類以上含まれていてもよい。また、合金の性質に悪影響を及ぼすことのないその他の元素および不純物を合金に含有させることもできる。
また、以下に説明する好適な実施の形態においては、酸素含有量が２を超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下が良好であることを説明しているが、添加元素の添加量およびＳの含有量によっては、合金の性質を備える範囲において、２を超え４００ｍａｓｓ ｐｐｍを含むことができる。
【００１８】
［実施の形態］
（ガラス糸巻銅線の構成）
本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、例えば、自動車等に用いられるパワーモジュールの小型化、及び／又はパワーモジュールに供給される電流の電流密度の増大の観点から、アルミニウム（Ａｌ）よりも熱伝導率の高い材料である銅（Ｃｕ）から構成する。
【００１９】
例えば、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、導電率９８％ＩＡＣＳ（万国標準軟銅（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅｌｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ）以上、抵抗率１．７２４１×１０−８Ωｍを１００％とした場合の導電率）、好ましくは１００％ＩＡＣＳ以上、より好ましくは１０２％ＩＡＣＳ以上を満足する軟質型銅材としての軟質希薄銅合金材料を用いて構成される。
【００２０】
また、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、ＳＣＲ（Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｒｏｄ）連続鋳造設備を用い、表面の傷が少なく、製造範囲が広く、安定生産が可能である。またワイヤロッドに対する加工度９０％（例えば、φ８ｍｍからφ２．６ｍｍのワイヤへの加工）での軟化温度が１４８℃以下の材料を用いて構成される。
【００２１】
また、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、Ｔｉを添加元素とする場合、２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄（Ｓ）と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素（Ｏ）と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のチタン（Ｔｉ）とを含む。更に、硫黄（Ｓ）及びチタン（Ｔｉ）は、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物又はＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物の凝集物としてガラス糸巻銅線に含まれ、残部のＴｉ及びＳは、固溶体としてガラス糸巻銅線に含まれる。２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素を含有していることから、この実施の形態では、いわゆる低酸素銅（ＬＯＣ）を対象としている。
【００２２】
また、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物又は凝集物はガラス糸巻銅線を構成する結晶粒の内部に分布しており、ＴｉＯは、２００ｎｍ以下のサイズを有し、ＴｉＯ２は、１０００ｎｍ以下のサイズを有し、ＴｉＳは、２００ｎｍ以下のサイズを有し、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物又は凝集物は、３００ｎｍ以下のサイズを有する。更に、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、５００ｎｍ以下の粒子を９０％以上含む。また、結晶粒とは、銅の結晶組織のことを意味する。
【００２３】
（ガラス糸巻銅線の製造方法）
本実施の形態に係るガラス糸巻銅線の製造方法は以下のとおりである。例として、Ｔｉを添加元素に選択した場合を説明する。まず、ガラス糸巻銅線の導体の製造方法について説明する。例えば、この導体の原料としてのチタン（Ｔｉ）を含む軟質希薄銅合金材料を準備する（原料準備工程）。次に、この軟質希薄銅合金材料を１１００℃以上１３２０℃以下の溶銅温度で溶湯にする（溶湯製造工程）。次に、溶湯からワイヤロッドを作製する（ワイヤロッド作製工程）。続いて、ワイヤロッドに８８０℃以下５５０℃以上の温度で、圧延ロールを用いた熱間圧延加工を施す（熱間圧延工程）。更に、熱間圧延工程を経たワイヤロッドに伸線加工を施す（伸線加工工程）。これにより、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線の導体が製造される。
【００２４】
また、ガラス糸巻銅線の導体の製造には、２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄（Ｓ）と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素（Ｏ）と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のチタン（Ｔｉ）とを含む軟質希薄銅合金材料を用いる。具体的に、φ２．６ｍｍのサイズで１３０℃以上１４８℃以下の軟化温度を有する軟質希薄銅合金材料を用いる。
【００２５】
以下、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線の導体の実現において、本発明者が検討した内容を説明する。
【００２６】
まず、純度が６Ｎ（つまり、９９．９９９９％）の高純度銅は、加工度９０％における軟化温度は１３０℃である。したがって、本発明者は、安定生産することができる１３０℃以上１４８℃以下の軟化温度で軟質材の導電率が９８％ＩＡＣＳ以上、好ましくは１００％ＩＡＣＳ以上、より好ましくは１０２％ＩＡＣＳ以上である軟質銅を安定して製造することができる軟質希薄銅合金材料と、この軟質希薄銅合金材料の製造方法について検討した。
【００２７】
ここで、酸素濃度が１〜２ｍａｓｓ ｐｐｍである高純度銅（４Ｎ）を準備して、実験室に設置した小型連続鋳造機（小型連鋳機）を用い、この銅（Ｃｕ）を銅（Ｃｕ）の溶湯にした。そして、この溶湯にチタン（Ｔｉ）を数ｍａｓｓ ｐｐｍ添加した。続いて、チタン（Ｔｉ）を添加した溶湯からφ８ｍｍのワイヤロッドを製造した。次に、φ８ｍｍのワイヤロッドをφ２．６ｍｍに加工した（つまり、加工度が９０％である）。このφ２．６ｍｍのワイヤロッドの軟化温度は１６０℃〜１６８℃であり、この温度より低い軟化温度にはならなかった。また、このφ２．６ｍｍのワイヤロッドの導電率は、１０１．７％ＩＡＣＳ程度であった。つまり、ワイヤロッドに含まれる酸素濃度を低下させ、チタン（Ｔｉ）を溶湯に添加してもワイヤロッドの軟化温度を低下させることができないと共に、高純度銅（６Ｎ）の導電率１０２．８％ＩＡＣＳよりも導電率が低いという知見を本発明者は得た。
【００２８】
軟化温度を低下させることができず、導電率が６Ｎの高純度銅より低くなった原因は、溶湯の製造中に不可避的不純物としての数ｍａｓｓ ｐｐｍ以上の硫黄（Ｓ）が含まれることに起因すると推測された。すなわち、溶湯に含まれている硫黄（Ｓ）とチタン（Ｔｉ）との間でＴｉＳ等の硫化物が十分に形成されないことに起因して、ワイヤロッドの軟化温度が低下しないものと推測された。
【００２９】
そこで、本発明者は、ガラス糸巻銅線の導体の軟化温度の低下と、ガラス糸巻銅線の導体の導電率の向上とを実現すべく、以下の二つの方策を検討した。そして、以下の二つの方策をガラス糸巻銅線の導体の製造に併せ用いることで、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線を得た。
【００３０】
図１は、ＴｉＳ粒子のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）像であり、図２は、図１の分析結果を示す。また、図３は、ＴｉＯ２粒子のＳＥＭ像であり、図４は、図３の分析結果を示す。更に、図５は、Ｔｉ−Ｏ−Ｓ粒子のＳＥＭ像であり、図６は、図５の分析結果を示す。なお、ＳＥＭ像において図の中心付近に各粒子が示されている。図１〜図６は、表１の実施例１の上から三段目に示す酸素濃度、硫黄濃度、Ｔｉ濃度をもつφ８ｍｍの銅線（ワイヤロッド）の横断面をＳＥＭ観察及びＥＤＸ分析にて評価したものである。観察条件は、加速電圧１５ＫｅＶ、エミッション電流１０μＡとした。
【００３１】
まず、第１の方策は、酸素濃度が２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える銅に、チタン（Ｔｉ）を添加した状態で、銅（Ｃｕ）の溶湯を作製することである。この溶湯中においては、ＴｉＳとチタン（Ｔｉ）の酸化物（例えば、ＴｉＯ２）とＴｉ−Ｏ−Ｓ粒子とが形成されると考えられる。これは、図１のＳＥＭ像と図２の分析結果、図３のＳＥＭ像と図４の分析結果からの考察である。なお、図２、図４、及び図６において、白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）はＳＥＭ観察する際に観察対象物に蒸着する金属元素である。
【００３２】
次に、第２の方策は、銅（Ｃｕ）中に転位を導入することにより硫黄（Ｓ）の析出を容易にすることを目的として、熱間圧延工程における温度を通常の銅の製造条件における温度（つまり、９５０℃〜６００℃）より低い温度（８８０℃〜５５０℃）に設定することである。このような温度設定により、転位上への硫黄（Ｓ）の析出、又はチタン（Ｔｉ）の酸化物（例えば、ＴｉＯ２）を核として硫黄（Ｓ）を析出させることができる。一例として、図５及び図６のように、溶銅と共にＴｉ−Ｏ−Ｓ粒子等が形成される。
【００３３】
以上の第１の方策及び第２の方策により、銅（Ｃｕ）に含まれる硫黄（Ｓ）が晶出すると共に析出するので、所望の軟化温度と所望の導電率とを有する銅ワイヤロッドを冷間伸線加工後に得ることができる。
【００３４】
また、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線の導体は、ＳＣＲ連続鋳造圧延設備を用いて製造する。ここで、ＳＣＲ連続鋳造圧延設備を用いる場合における製造条件の制限として、以下の３つの条件を設けた。
【００３５】
（１）組成について
導電率が９８％ＩＡＣＳ以上の軟質銅材を得る場合、不可避的不純物を含む純銅（ベース素材）として、３〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄（Ｓ）と、２を超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素（Ｏ）と、４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍのチタン（Ｔｉ）とを含む軟質希薄銅合金材料を用い、この軟質希薄銅合金材料からワイヤロッド（荒引き線）を製造する。
【００３６】
ここで、導電率が１００％ＩＡＣＳ以上の軟質銅材を得る場合には、不可避的不純物を含む純銅（ベース素材）として、２〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄（Ｓ）と、２〜３０ｍａｓｓ ｐｐｍの酸素（Ｏ）と、４〜３７ｍａｓｓ ｐｐｍのチタン（Ｔｉ）とを含む軟質希薄銅合金材料を用いる。また、導電率が１０２％ＩＡＣＳ以上の軟質銅材を得る場合には、不可避的不純物を含む純銅（ベース素材）として、３〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄（Ｓ）と、２を超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素（Ｏ）と、４〜２５ｍａｓｓ ｐｐｍのチタン（Ｔｉ）とを含む軟質希薄銅合金材料を用いる。
【００３７】
通常、純銅の工業的製造において、電気銅を製造する際に硫黄（Ｓ）が銅（Ｃｕ）の中に取り込まれるので、硫黄（Ｓ）を３ｍａｓｓ ｐｐｍ以下にすることは困難である。汎用電気銅の硫黄濃度の上限は、１２ｍａｓｓ ｐｐｍである。
【００３８】
酸素濃度が低い場合、ガラス糸巻銅線の導体の軟化温度が低下しにくいので、酸素濃度は２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量に制御する。また、酸素濃度が高い場合、熱間圧延工程でガラス糸巻銅線の導体の表面に傷が生じやすくなるので、３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下に制御する。
【００３９】
（２）分散している物質について
ガラス糸巻銅線の導体内に分散している分散粒子のサイズは小さいことが好ましく、また、ガラス糸巻銅線の導体内に分散粒子が多く分散していることが好ましい。その理由は、分散粒子は、硫黄（Ｓ）の析出サイトとしての機能を有するからであり、析出サイトとしてはサイズが小さく、数が多いことが要求されるからである。
【００４０】
ガラス糸巻銅線の導体に含まれる硫黄（Ｓ）及びチタン（Ｔｉ）は、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物又はＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物の凝集物として含まれ、残部のＴｉ及びＳが固溶体として含まれる。ガラス糸巻銅線の導体の原料である軟質希薄銅合金材料としては、ＴｉＯが２００ｎｍ以下のサイズを有し、ＴｉＯ２が１０００ｎｍ以下のサイズを有し、ＴｉＳが２００ｎｍ以下のサイズを有し、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物が３００ｎｍ以下のサイズを有しており、これらが結晶粒内に分布している軟質希薄銅合金材料を用いる。
【００４１】
なお、鋳造時の溶銅の保持時間及び冷却条件に応じて結晶粒内に形成される粒子サイズが変動するので、鋳造条件も適切に設定することを要する。
【００４２】
（３）鋳造条件について
ＳＣＲ連続鋳造圧延により、鋳塊ロッドの加工度が９０％（３０ｍｍ）〜９９．８％（５ｍｍ）でワイヤロッドを作製する。一例として、加工度９９．３％でφ８ｍｍのワイヤロッドを製造する条件を採用する。以下、鋳造条件（ａ）〜（ｃ）について説明する。
【００４３】
［鋳造条件（ａ）］
溶解炉内での溶銅温度は１１００℃以上１３２０℃以下に制御する。溶銅の温度が高いとブローホールが多くなり、傷が発生すると共に粒子サイズが大きくなる傾向にあるので１３２０℃以下に制御する。また、１１００℃以上に制御する理由は、銅（Ｃｕ）が固まりやすく、製造が安定しないことが理由であるものの、溶銅温度は可能な限り低い温度が望ましい。
【００４４】
［鋳造条件（ｂ）］
熱間圧延加工の温度は、最初の圧延ロールにおける温度を８８０℃以下に制御すると共に、最終圧延ロールでの温度を５５０℃以上に制御する。
【００４５】
通常の純銅の製造条件と異なり、溶銅中での硫黄（Ｓ）の晶出及び熱間圧延中における硫黄（Ｓ）の析出の駆動力である固溶限をより小さくすることを目的として、溶銅温度及び熱間圧延加工の温度を「鋳造条件（ａ）」及び「鋳造条件（ｂ）」において説明した条件に設定することが好ましい。
【００４６】
また、通常の熱間圧延加工における温度は、最初の圧延ロールにおいて９５０℃以下、最終圧延ロールにおいて６００℃以上であるが、固溶限をより小さくすることを目的として、本実施の形態では、最初の圧延ロールにおいて８８０℃以下、最終圧延ロールにおいて５５０℃以上に設定する。
【００４７】
なお、最終圧延ロールにおける温度を５５０℃以上に設定する理由は、５５０℃未満の温度では得られるワイヤロッドの傷が多くなり、製造されるガラス糸巻銅線を製品として扱うことができないからである。熱間圧延加工における温度は、最初の圧延ロールにおいて８８０℃以下の温度、最終圧延ロールにおいて５５０℃以上の温度に制御すると共に、可能な限り低い温度であることが好ましい。このような温度設定にすることで、ガラス糸巻銅線の導体の軟化温度（φ８〜φ２．６ｍｍに加工した後の軟化温度）を、６Ｎの高純度銅の軟化温度（つまり、１３０℃）に近づけることができる。
【００４８】
［鋳造条件（ｃ）］
無酸素銅の導電率は１０１．７％ＩＡＣＳ程度であり、６Ｎの高純度銅の導電率は１０２．８％ＩＡＣＳである。本実施の形態においては、直径φ８ｍｍサイズのワイヤロッドの導電率が９８％ＩＡＣＳ以上、好ましくは１００％ＩＡＣＳ以上、より好ましくは１０２％ＩＡＣＳ以上である。また、本実施の形態においては、冷間伸線加工後の線材（例えば、φ２．６ｍｍ）のワイヤロッドの軟化温度が１３０℃以上１４８℃である軟質希薄銅合金を製造し、この軟質希薄銅合金をガラス糸巻銅線の導体の製造に用いる。
【００４９】
工業的に用いるためには、電気銅から製造した工業的に利用される純度の軟質銅線の導電率として、９８％ＩＡＣＳ以上の導電率が要求される。また、軟化温度は工業的価値から判断して１４８℃以下である。６Ｎの高純度銅の軟化温度は１２７℃〜１３０℃であるので、得られたデータから軟化温度の上限値を１３０℃に設定する。このわずかな違いは、６Ｎの高純度銅には含まれていない不可避的不純物の存在に起因する。
【００５０】
ベース材の銅（Ｃｕ）は、シャフト炉で溶解された後、還元状態で樋に流すことが好ましい。すなわち、還元ガス（例えば、ＣＯ）雰囲気下において、希薄合金の硫黄濃度、チタン濃度、及び酸素濃度を制御しつつ鋳造すると共に、材料に圧延加工を施すことにより、ワイヤロッドを安定的に製造することが好ましい。なお、銅酸化物が混入すること、及び／又は粒子サイズが所定サイズより大きいことは、製造されるガラス糸巻銅線の品質を低下させる。
【００５１】
ここで、ガラス糸巻銅線の導体にチタン（Ｔｉ）を添加元素として添加した理由は次のとおりである。すなわち、（ａ）チタン（Ｔｉ）は溶融銅の中で硫黄（Ｓ）と結合することにより化合物になりやすく、（ｂ）ジルコニウム（Ｚｒ）等の他の添加金属に比べて加工が容易で扱いやすく、（ｃ）ニオブ（Ｎｂ）などに比べて安価であり、（ｄ）酸化物を核として析出しやすいからである。
【００５２】
以上より、生産性が高く、導電率、軟化温度、表面品質に優れた実用的な軟質希薄銅合金材料を、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線の導体の原料として得ることができる。なお、軟質希薄銅合金材料の表面にめっき層を形成することもできる。めっき層は、例えば、錫（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）を主成分とする材料、又はＰｂフリーめっきを用いることができる。更に、軟質希薄銅合金材料の形状は特に限定されず、断面丸形状、棒状、又は平角導体上にすることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、ＳＣＲ連続鋳造圧延法によりワイヤロッドを作製すると共に、熱間圧延にて軟質材を作製したが、双ロール式連続鋳造圧延法又はプロペルチ式連続鋳造圧延法を採用することもできる。以下に、上記の製造方法によって作製されたガラス糸巻銅線の導体の実施例と比較例とについて説明する。
【実施例１】
【００５４】
表１は実験条件と結果とを示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
まず、実験材として、表１に示した酸素濃度、硫黄濃度、チタン濃度を有するφ８ｍｍの銅線（ワイヤロッド、加工度９９．３％）を作製した。φ８ｍｍの銅線は、ＳＣＲ連続鋳造圧延により、熱間圧延加工を施したものである。Ｔｉは、シャフト炉で溶解された銅溶湯を還元ガス雰囲気で樋に流し、樋に流した銅溶湯を同じ還元ガス雰囲気の鋳造ポットに導き、この鋳造ポットにて、Ｔｉを添加した後、これをノズルを通して鋳造輪と無端ベルトとの間に形成される鋳型にて鋳塊ロッドを作成した。この鋳塊ロッドを熱間圧延加工してφ８ｍｍの銅線を作成したものである。次に、各実験材に冷間伸線加工を施した。これにより、φ２．６ｍｍサイズの銅線を作製した。そして、φ２．６ｍｍサイズの銅線の半軟化温度と導電率とを測定すると共に、φ８ｍｍの銅線における分散粒子サイズを評価した。
【００５７】
酸素濃度は、酸素分析器（レコ（Ｌｅｃｏ（登録商標）酸素分析器）で測定した。硫黄、チタンの各濃度はＩＣＰ発光分光分析で分析した。
【００５８】
φ２．６ｍｍサイズにおける半軟化温度の測定は、４００℃以下で各温度１時間の保持後、水中急冷し、引張試験を実施し、その結果から求めた。室温での引張試験の結果と４００℃で１時間のオイルバス熱処理した軟質銅線の引張試験の結果を用いて求め、この２つの引張試験の引張強さを足して２で割った値を示す強度に対応する温度を半軟化温度と定義して求めた。
【００５９】
上述のとおり、ガラス糸巻銅線の導体内に分散している分散粒子のサイズは小さいことが好ましく、また、ガラス糸巻銅線の導体内に分散粒子が多く分散していることが好ましい。したがって、直径５００ｎｍ以下の分散粒子が９０％以上である場合を合格とした。ここに「サイズ」とは化合物のサイズであり、化合物の形状の直径と短径のうちの長径のサイズを意味する。また、「粒子」とは、前記ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、Ｔｉ−Ｏ−Ｓのことを示す。また、「９０％」とは、全体の粒子数に対しての該当粒子数の割合を示すものである。
【００６０】
表１において比較例１は、実験室でアルゴン（Ａｒ）雰囲気において直径φ８ｍｍの銅線を試作した結果であり、銅溶湯にチタン（Ｔｉ）を０〜１８ｍａｓｓ ｐｐｍ添加した。チタン（Ｔｉ）を添加していない銅線の半軟化温度が２１５℃であったのに対し、１３ｍａｓｓ ｐｐｍのチタン（Ｔｉ）を添加した銅線の軟化温度は１６０℃まで低下した（実験した中では最小温度である。）。表１に示すとおり、Ｔｉ濃度が１５ｍａｓｓ ｐｐｍ、１８ｍａｓｓ ｐｐｍに増加するにつれ、半軟化温度も上昇しており、要求されている軟化温度である１４８℃以下を実現することはできなかった。また、工業的に要求されている導電率は９８％ＩＡＣＳ以上であったものの、総合評価は不合格（以下、不合格を「×」と表す）であった。
【００６１】
そこで、比較例２として、ＳＣＲ連続鋳造圧延法を用い、酸素濃度を７〜８ｍａｓｓ ｐｐｍに調整したφ８ｍｍ銅線（ワイヤロッド）を試作した。
【００６２】
比較例２においては、ＳＣＲ連続鋳造圧延法で試作した中でＴｉ濃度が最小（つまり、０ｍａｓｓ ｐｐｍ、２ｍａｓｓ ｐｐｍ）の銅線であり、導電率は１０２％ＩＡＣＳ以上であったものの、半軟化温度が１６４℃、１５７℃であり、要求されている１４８℃以下ではなかったことから、総合評価は「×」であった。
【００６３】
実施例１においては、酸素濃度と硫黄濃度とが略一致（つまり、酸素濃度：７〜８ｍａｓｓ ｐｐｍ、硫黄濃度：５ｍａｓｓ ｐｐｍ）すると共に、Ｔｉ濃度が４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍの範囲内で異なる銅線を試作した。
【００６４】
Ｔｉ濃度が４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍの範囲では、軟化温度が１４８℃以下であり、導電率も９８％ＩＡＣＳ以上１０２％ＩＡＣＳ以上であり、分散粒子サイズは５００ｎｍ以下の粒子が９０％以上であり良好であった。また、ワイヤロッドの表面もきれい（つまり、表面が滑らか）であり、いずれも製品性能を満たしていたので、総合評価は合格（以下、合格を「○」と表す）であった。
【００６５】
ここで、導電率１００％ＩＡＣＳ以上を満たす銅線は、Ｔｉ濃度が４〜３７ｍａｓｓ ｐｐｍの場合であり、１０２％ＩＡＣＳ以上を満たす銅線は、Ｔｉ濃度が４〜２５ｍａｓｓ ｐｐｍの場合であった。Ｔｉ濃度が１３ｍａｓｓ ｐｐｍの場合に導電率は最大値である１０２．４％ＩＡＣＳを示し、この濃度の周辺では、導電率はわずかに低い値であった。これは、Ｔｉ濃度が１３ｍａｓｓ ｐｐｍの場合に、銅（Ｃｕ）の中の硫黄分を化合物として捕捉することで、高純度銅（６Ｎ）に近い導電率を示すためである。
【００６６】
よって、酸素濃度を高くし、チタン（Ｔｉ）を添加することで、半軟化温度と導電率との双方を満足させることができる。
【００６７】
比較例３においては、Ｔｉ濃度を６０ｍａｓｓ ｐｐｍにした銅線を試作した。比較例３に係る銅線は、導電率は要求を満たすものの、半軟化温度は１４８℃以上であり、製品性能を満たしていなかった。更に、ワイヤロッドの表面の傷も多く、製品として採用することは困難であった。よって、チタン（Ｔｉ）の添加量は６０ｍａｓｓ ｐｐｍ未満が好ましいことが示された。
【００６８】
実施例２に係る銅線おいては、硫黄濃度を５ｍａｓｓ ｐｐｍに設定すると共に、Ｔｉ濃度を１３〜１０ｍａｓｓ ｐｐｍの範囲で制御して、酸素濃度を変更することにより酸素濃度の影響を検討した。
【００６９】
酸素濃度に関しては、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下まで、大きく濃度が異なる銅線をそれぞれ作製した。ただし、酸素濃度が２ｍａｓｓ ｐｐｍ未満の銅線は生産が困難で安定的に製造できないので、総合評価は「△」とした（なお、「△」は「○」と「×」との中間の評価である。）。また、酸素濃度を３０ｍａｓｓ ｐｐｍにしても半軟化温度及び導電率の双方とも、要求を満たした。
【００７０】
比較例４においては、酸素濃度が４０ｍａｓｓ ｐｐｍの場合に、ワイヤロッドの表面の傷が多く、製品として採用することができない状態であった。
【００７１】
よって、酸素濃度を２を超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の範囲にすることで、半軟化温度、導電率１０２％ＩＡＣＳ以上、分散粒子サイズのいずれの特性も満足させることができ、また、ワイヤロッドの表面もきれいであり、製品性能を満足させることができることが示された。
【００７２】
実施例３は、酸素濃度とＴｉ濃度とを互いに近づけた濃度に設定すると共に、硫黄濃度を４〜２０ｍａｓｓ ｐｐｍの範囲内で変更した銅線である。実施例３においては、硫黄濃度が２ｍａｓｓ ｐｐｍより小さい銅線については、原料の制約上、実現できなかった。しかしながら、Ｔｉ濃度と硫黄濃度とをそれぞれ制御することで、半軟化温度及び導電率の双方とも、要求を満たすことができた。
【００７３】
比較例５においては、硫黄濃度が１８ｍａｓｓ ｐｐｍであり、Ｔｉ濃度が１３ｍａｓｓ ｐｐｍである場合には、半軟化温度が１６２℃と高く、要求される特性を満足しなかった。また、特に、ワイヤロッドの表面品質が悪く、製品化は困難であった。
【００７４】
以上より、硫黄濃度が２〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの範囲の場合には、半軟化温度、導電率１０２％ＩＡＣＳ以上、分散粒子サイズのいずれの特性も満足させることができ、また、ワイヤロッドの表面もきれいであり、製品性能を満足させることができることが示された。
【００７５】
比較例６は、６Ｎの高純度銅を用いた銅線である。比較例６に係る銅線においては、半軟化温度が１２７℃〜１３０℃であり、導電率が１０２．８％ＩＡＣＳであり、分散粒子サイズも５００ｎｍ以下の粒子は全く認められなかった。
【００７６】
表２には、製造条件としての溶融銅の温度と圧延温度とを示す。
【００７７】
【表２】
【００７８】
比較例７においては、溶銅温度が１３３０℃〜１３５０℃で、かつ、圧延温度が９５０〜６００℃でφ８ｍｍのワイヤロッドを作製した。比較例７に係るワイヤロッドは、半軟化温度及び導電率は要求を満たすものの、分散粒子サイズに関しては１０００ｎｍ程度の粒子が存在しており、５００ｎｍ以上の粒子も１０％を超えて存在していた。よって、実施例７に係るワイヤロッドは不適と判定した。
【００７９】
実施例４においては、溶銅温度を１２００℃〜１３２０℃の温度範囲で制御すると共に、圧延温度を８８０℃〜５５０℃の温度範囲に制御してφ８ｍｍのワイヤロッドを作製した。実施例４に係るワイヤロッドは、ワイヤロッド表面の品質、分散粒子サイズが良好であり、総合評価は「○」であった。
【００８０】
比較例８においては、溶銅温度を１１００℃に制御すると共に、圧延温度を８８０℃〜５５０℃の温度範囲に制御してφ８ｍｍのワイヤロッドを作製した。比較例８に係るワイヤロッドは、溶銅温度が低いことからワイヤロッドの表面の傷が多く製品としては適さなかった。これは、溶銅温度が低いことから、圧延時に傷が発生しやすいことに起因するからである。
【００８１】
比較例９においては、溶銅温度を１３００℃に制御すると共に、圧延温度を９５０℃〜６００℃の温度範囲に制御してφ８ｍｍのワイヤロッドを作製した。比較例９に係るワイヤロッドは、熱間圧延工程における温度が高いことからワイヤロッドの表面の品質は良好であるものの、分散粒子サイズには大きいサイズが含まれ、総合評価は「×」になった。
【００８２】
比較例１０においては、溶銅温度を１３５０℃に制御すると共に、圧延温度を８８０℃〜５５０℃の温度範囲に制御してφ８ｍｍのワイヤロッドを作製した。比較例１０に係るワイヤロッドは、溶銅温度が高いことに起因して分散粒子サイズに大きなサイズが含まれ、総合評価は「×」になった。以下に、上記に示す導体を用いて作製されるガラス糸巻銅線について説明する。
【００８３】
（ガラス糸巻銅線について）
図７（ａ）は、実施の形態に係るガラス糸巻銅線の断面図であり、（ｂ）は、ガラス糸巻銅線の変形例である。
【００８４】
このガラス糸巻銅線１は、図７（ａ）に示すように、導体２と、導体２を被覆する下層ガラス糸巻層３と、下層ガラス糸巻層３を被覆する上層ガラス糸巻層４と、上層ガラス糸巻層４を被覆する絶縁膜５と、を備えて概略構成されている。なお、図７（ｂ）に示すガラス糸巻銅線１ａは、図７（ａ）に示すガラス糸巻銅線１の変形例であり、導体２と、導体２を被覆するガラス糸巻層３ａと、ガラス糸巻層３ａを被覆する絶縁膜５と、を備えて概略構成されている。以下では、主に、ガラス糸巻銅線１について説明する。
【００８５】
なお、以下では、断面が矩形状を有する二重ガラス巻平角銅線を例にとって、ガラス糸巻銅線１の特性を具体的に説明するが、断面の形状が円形状である一重ガラス巻銅線及び二重ガラス巻銅線にも適用することができる。
【００８６】
導体２は、上記の各実施例に記載の方法に従って製造された銅ワイヤロッドである。また、導体２の断面形状は、平角形状（矩形状）である。
【００８７】
導体２は、例えば、熱間圧延加工工程を経ることで矩形状の導体に成形される。この熱間圧延加工工程は、双ロールにより挟み込むロール圧延加工に限定されず、丸線をコンフォーム押出機で押し出して平角形状の導体を成形するコンフォーム押出加工であっても良い。
【００８８】
下層ガラス糸巻層３及び上層ガラス糸巻層４の形成に用いられるガラス糸束は、例えば、ＪＩＳ Ｒ３４１３（ガラス糸）で規定されている無アルカリガラス糸である。なお、ガラス糸束は、ＪＩＳ Ｒ３４１３（ガラス糸）で規定されている無アルカリガラス糸に限定されず、当該ガラス糸以上の品質のガラス糸を使用しても良い。
【００８９】
また、ガラス糸巻銅線１及びガラス糸巻銅線１ａは、導体２上にメッキを被覆しないものであったがこれに限定されず、メッキ処理が施されていても良い。
【００９０】
絶縁膜５は、例えば、製造するガラス糸巻銅線の用途に応じ、Ｅ種（１３０℃）、Ｆ種（１５５℃）又はＨ種（１８０℃）の耐熱クラス応じた絶縁膜材料を用いて形成される。本実施の形態に係る絶縁膜５は、一例として、Ｆ種（耐熱クラス１５５℃）の絶縁塗料（例えば、日立化成ＷＦ６５１）を用いて形成される。
【００９１】
（実施例７〜実施例９について）
実施例７〜実施例９のガラス糸巻銅線１の製造方法は以下のとおりである。まず、表１の実施例１の上から５番目の素材のワイヤロッドφ２．６ｍｍを伸線加工してφ１２ｍｍの丸線を作製する。
【００９２】
次に、焼鈍工程を経ることなく、ロールによる熱間圧延加工工程を行って丸線から平角線材（導体厚さ２．０ｍｍ、導体幅５．０ｍｍ）を作製する。
【００９３】
次に、ＪＩＳ Ｒ３４１３（ガラス糸）で規定されている無アルカリガラス糸を平角線材に緊密に横巻きして下層ガラス糸巻層３を形成する。
【００９４】
次に、下層ガラス糸巻層３上に同じガラス糸を、下層ガラス糸巻層３の巻き方向とは逆方向に横巻きして上層ガラス糸巻層４を形成して二重のガラス層を備えたガラス巻銅線を作製する。なお、ＪＩＳ Ｒ３４１３（ガラス糸）で規定されている無アルカリガラス糸は、φ７μｍのガラス糸を２００本束ねた撚り糸を、更に、下層に１４本、上層に１２本束ねた二層構造を有する糸束である。
【００９５】
次に、Ｆ種（耐熱クラス１５５℃）の絶縁塗料（例えば、日立化成ＷＦ６５１）を均一に塗布し、絶縁塗料の焼付けを行う。
【００９６】
具体的に、絶縁塗料の塗布は、例えば、ガラス糸が巻きつけられたガラス巻銅線を絶縁塗料の入っているタンク内を通過させて絶縁塗料を含浸させる絶縁塗料塗布装置を用いて行う。また、絶縁塗料の焼付けは、絶縁焼付け装置によって行われる。この絶縁塗料の焼付けは、絶縁塗料を塗布した後、温度４８０℃で炉長４ｍの絶縁塗料塗布装置の電気炉内を５．０ｍ／分の速度でガラス糸巻銅線を通過させることにより行った。
【００９７】
次に、絶縁塗料が焼付けられたガラス糸巻銅線を放置して室温とした。
【００９８】
次に、上記の絶縁塗料の塗布、及び絶縁塗料の焼付けを３回繰り返して行い、絶縁膜５を形成してガラス糸巻銅線１を作製した。
【００９９】
次に、作製したガラス糸巻銅線１をボビンに巻き付け、同一ボビンから長さ約４００ｍｍの試料を３本採り、それぞれを実施例７、実施例８及び実施例９とした。
【０１００】
（比較例１３〜比較例１５について）
比較例１３〜比較例１５のガラス糸巻銅線は、導体を作製するためにタフピッチ銅（ＴＰＣ：Tough-Pitch Copper）を用いた点と、上記の丸線を平角形状に成形するための熱間圧延加工工程を通った平角線材に対して温度３００℃、３０分の条件でバッチ式焼鈍による焼鈍工程を行った点と、を除いて、実施例７、実施例８及び実施例９と同様の条件でガラス糸巻銅線を作製した。
【０１０１】
また、作製したガラス糸巻銅線をボビンに巻き付け、同一ボビンから長さ約４００ｍｍの試料を３本採り、それぞれを比較例１３、比較例１４及び比較例１５とした。
【０１０２】
（実施例７〜実施例９及び比較例１３〜比較例１５のガラス糸巻銅線の軟化特性について）
図８は、ガラス糸巻銅線を所定の角度で折り曲げた時点における測定装置の概略図である。図９は、ガラス糸巻銅線のスプリングバック角度を測定中の測定装置の概略図である。
【０１０３】
上記の製造方法にて作製された実施例７〜実施例９及び比較例１３〜比較例１５のガラス糸巻銅線の軟化特性を測定するため、ＪＩＳ Ｃ３００６−１９９ １０．２で規定する軟らかさ試験を図８及び図９に示す測定装置６を用いて実施した。
【０１０４】
図８及び図９に示す測定装置６は、クランプ６０と、レバーアーム６１と、分度器６２と、を備えて概略構成されている。
【０１０５】
クランプ６０は、ガラス糸巻銅線の試料７を挟んで固定するものである。
【０１０６】
レバーアーム６１は、板形状を有し、支点を中心に回転可能に構成されている。また、レバーアーム６１は、例えば、支点から、試料７の導体の厚みの４０倍の点に刃６１０を有する。ここで、導体２の厚みは、図７の紙面の鉛直方向の厚みである。このレバーアーム６１が、支点を中心に回転することにより、クランプ６０の付け根から試料７が折れ曲がる。
【０１０７】
分度器６２は、後述する試料７のスプリングバック角度を測定するものである。
【０１０８】
軟らかさ試験は、次のように行われる。まず、実施例７〜実施例９及び比較例１３〜比較例１５の試料７を真っすぐにした後、一部をクランプ６０に固定し、図８に示すように、試料７を２〜５秒かけて３０度曲げる。次に、試料７が３０°の位置に達した後、２秒以内にレバーアーム６１を元の位置に戻す。次に、刃６１０が試料から離れた後、図９に示すように、刃６１０が試料７を曲げることなく接触するまでレバーアーム６１を移動させ、接触した試料７のスプリングバック角度を分度器６２で測定する。
【０１０９】
また、「伸び％」の測定方法は、ＪＩＳ Ｃ３００６−１９９９ ９で規定する方法を採用した。更に、「導体寸法」及び「両側絶縁厚さ」については、ＪＩＳ Ｃ３００６−１９９９ ９で規定する５．１．２．１．２及び５．１．５に規定する方法を採用した。
【０１１０】
実施例７〜実施例９及び比較例１３〜比較例１５の試料７を上記の軟らかさ試験で測定した結果を表３に示す。
【０１１１】
【表３】
【０１１２】
この表３に示すように、実施例７のスプリングバック角度は３．５°であり、実施例８のスプリングバック角度は３．５°であり、実施例９のスプリングバック角度は４．０°であった。また、比較例１３のスプリングバック角度は３．５°であり、比較例１４のスプリングバック角度は４．０°であり、比較例１５のスプリングバック角度は４．０°であった。この測定結果より、実施例７〜実施例９の試料７であるガラス糸巻銅線は、最終線径に到達した後、焼鈍工程を実施していないにも関わらず、最終線径に到達した後、焼鈍工程を実施した無酸素銅（ＯＦＣ：Oxygen Free Copper）を使用した比較例１３〜比較例１５のガラス糸巻銅線と同等レベルのスプリングバック角度を示した。
【０１１３】
また、実施例７〜実施例９は、「導体寸法」及び「両側絶縁厚さ」が比較例１３〜比較例１５と同じであり、「伸び％」が比較例１３〜比較例１５とほぼ同等であった。
【０１１４】
上記の結果から所定の酸素含有量及び所定の硫黄含有量の銅材料にチタン（Ｔｉ）を微量、添加した素材を平角銅線に用いることにより、従来行われていた平角銅線の加工歪みを除去する焼鈍工程を実施しなくても、下層ガラス糸巻層３と上層ガラス糸巻層４の形成後の絶縁塗料焼付け工程における熱量で、硬質銅線を十分に焼き鈍し、軟質銅線に変質させることができることがわかる。
【０１１５】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、銅の高純度化（９９．９９９９質量％以上）処理を要さず、安価な連続鋳造圧延法により高い導電率を実現することができるので、低コスト化ができる。ガラス糸巻銅線は、高い導電率の素材から形成されるので、放熱性の向上により半導体素子の温度上昇を抑制でき信頼性が向上する。添加したチタン（Ｔｉ）が不純物である硫黄（Ｓ）をトラップするので、銅母相（マトリックス）が高純度化し、素材の軟質特性が向上する。
【０１１６】
また、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、平角銅線の焼鈍工程を省略することができるため、硬質銅線の周りにガラス糸束を巻き付ける製造方法を採用することができ、焼鈍工程において消費する電力等のエネルギー費用、焼鈍工程の設備費用、設備メンテナンス費用、焼鈍工程にかかる時間及び人件費等を削減することができる。
【０１１７】
以上、本発明の実施の形態及びその変形例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び変形例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【０１１８】
１…ガラス糸巻銅線
１ａ…ガラス糸巻銅線
２…導体
３…下層ガラス糸巻層
３ａ…ガラス糸巻層
４…上層ガラス糸巻層
５…絶縁膜
６…測定装置
７…試料
６０…クランプ
６１…レバーアーム
６２…分度器
６１０…刃
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス糸巻銅線及びガラス糸巻銅線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、軟化温度が低く、かつ、導電率の高い無酸素銅材の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この無酸素銅材の製造方法では、上方引き上げ連続鋳造装置にて、酸素量が０．０００１質量％以下の無酸素銅に、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）又はバナジウム（Ｖ）等の金属を微量（０．０００７〜０．００５質量％）添加した銅溶湯を用いて荒引き材を製造し、この荒引き材に冷間伸線加工を実施することにより冷間伸線材を作製した後、この冷間伸線材に熱処理を実施して無酸素銅材を製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５５４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の無酸素銅材を用いてガラス糸巻銅線を作製する場合、従来のガラス糸巻銅線の製造方法では、３号平角銅線（ＪＩＳ Ｃ３１０４−１９９４に規定されている軟質の電気用の平角銅線）を作製する際、１号平角銅線（ＪＩＳ Ｃ３１０４−１９９４に規定されている硬質の電気用の平角銅線）を、電気抵抗炉等を使用して十分に軟化焼鈍することが必要となる。しかし、この軟化焼鈍工程を含む製造工程は、焼鈍工程において消費する電力等のエネルギー費用、焼鈍工程の設備費用、設備メンテナンス費用、焼鈍工程にかかる時間及び人件費等によりガラス糸巻銅線の製造コストが高くなることが問題となる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、生産性が高く、導電率、軟化温度及び表面品質に優れたガラス糸巻銅線及びガラス糸巻銅線の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、導体と、導体にガラス糸束を巻いて形成されるガラス糸巻層と、ガラス糸巻層に絶縁塗料を含浸させた絶縁層と、を備え、導体が、純銅と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量の酸素と、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素と、を含み、残部が不可避的不純物であるガラス糸巻銅線を提供する。
【０００７】
また、上記のガラス糸巻銅線が、添加元素がＴｉであり、導体は、２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のＴｉと、を含むことが好ましい。
【０００８】
また、上記のガラス糸巻銅線が、硫黄（Ｓ）及びＴｉが、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物又はＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物の凝集物として含まれ、残部のＴｉ及びＳが固溶体として含まれることが好ましい。
【０００９】
また、上記のガラス糸巻銅線が、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物又は凝集物が結晶粒内に分布しており、ＴｉＯが、２００ｎｍ以下のサイズを有し、ＴｉＯ２が、１０００ｎｍ以下のサイズを有し、ＴｉＳが、２００ｎｍ以下のサイズを有し、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物又は凝集物が、３００ｎｍ以下のサイズを有し、５００ｎｍ以下の粒子が９０％以上であることが好ましい。
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量の酸素と、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素と、を含む希薄銅合金線を最終線径に加工を実施した硬質導体を作製する導体作製工程と、硬質導体の外周にガラス糸束を巻いてガラス糸巻層を形成するガラス糸巻層形成工程と、ガラス糸巻層上に絶縁材料を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、絶縁層を焼き付ける焼付工程と、を含み、焼付工程が、絶縁層を焼き付けると共に、焼付工程で発生する熱量によって硬質導体を軟質導体に変質させるガラス糸巻銅線の製造方法を提供する。
【００１１】
また、上記のガラス糸巻銅線の製造方法において、添加元素がＴｉであり、硬質導体が２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のＴｉと、を含むことが好ましい。
【００１２】
また、上記のガラス糸巻銅線の製造方法において、導体作製工程が、ＳＣＲ連続鋳造圧延により、１１００℃以上１３２０℃以下の溶銅温度で溶湯として希薄銅合金材料を作製し、希薄銅合金材料を熱間圧延して希薄銅合金線を作製する工程を含むことが好ましい。
【００１３】
また、上記のガラス糸巻銅線の製造方法において、希薄銅合金線を作製する工程が、熱間圧延加工における圧延ロールの温度が８８０℃以下５５０℃以上で行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るガラス糸巻銅線及びガラス糸巻銅線の製造方法によれば、生産性が高く、導電率、軟化温度及び表面品質に優れたガラス糸巻銅線及びガラス糸巻銅線の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、ＴｉＳ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図２】図２は、図１の分析結果を示す図である。
【図３】図３は、ＴｉＯ２粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図４】図４は、図３の分析結果を示す図である。
【図５】図５は、Ｔｉ−Ｏ−Ｓ粒子のＳＥＭ像を示す図である。
【図６】図６は、図５の分析結果を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、実施の形態に係るガラス糸巻銅線の断面図であり、（ｂ）は、ガラス糸巻銅線の変形例である。
【図８】図８は、ガラス糸巻銅線を所定の角度で折り曲げた時点における測定装置の概略図である。
【図９】図９は、ガラス糸巻銅線のスプリングバック角度を測定中の測定装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施の形態の要約］
実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、導体と、導体にガラス糸束を巻いて形成されるガラス糸巻層と、ガラス糸巻層に絶縁塗料を含浸させた絶縁層と、を備え、導体が、純銅と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量の酸素と、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素と、を含み、残部が不可避的不純物である。
【００１７】
添加元素として、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＣｒからなる群から選択されたものを選んだ理由は、これらの元素は他の元素と結合しやすい活性元素であり、Ｓと結合しやすいためＳをトラップすることができ、銅母材（マトリクス）を高純度化することができるためである。添加元素は１種類以上含まれていてもよい。また、合金の性質に悪影響を及ぼすことのないその他の元素および不純物を合金に含有させることもできる。
また、以下に説明する好適な実施の形態においては、酸素含有量が２を超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下が良好であることを説明しているが、添加元素の添加量およびＳの含有量によっては、合金の性質を備える範囲において、２を超え４００ｍａｓｓ ｐｐｍを含むことができる。
【００１８】
［実施の形態］
（ガラス糸巻銅線の構成）
本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、例えば、自動車等に用いられるパワーモジュールの小型化、及び／又はパワーモジュールに供給される電流の電流密度の増大の観点から、アルミニウム（Ａｌ）よりも熱伝導率の高い材料である銅（Ｃｕ）から構成する。
【００１９】
例えば、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、導電率９８％ＩＡＣＳ（万国標準軟銅（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅｌｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ）以上、抵抗率１．７２４１×１０−８Ωｍを１００％とした場合の導電率）、好ましくは１００％ＩＡＣＳ以上、より好ましくは１０２％ＩＡＣＳ以上を満足する軟質型銅材としての軟質希薄銅合金材料を用いて構成される。
【００２０】
また、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、ＳＣＲ（Ｓｏｕｔｈｗｉｒｅ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｒｏｄ）連続鋳造設備を用い、表面の傷が少なく、製造範囲が広く、安定生産が可能である。またワイヤロッドに対する加工度９０％（例えば、φ８ｍｍからφ２．６ｍｍのワイヤへの加工）での軟化温度が１４８℃以下の材料を用いて構成される。
【００２１】
また、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、Ｔｉを添加元素とする場合、２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄（Ｓ）と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素（Ｏ）と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のチタン（Ｔｉ）とを含む。更に、硫黄（Ｓ）及びチタン（Ｔｉ）は、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物又はＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物の凝集物としてガラス糸巻銅線に含まれ、残部のＴｉ及びＳは、固溶体としてガラス糸巻銅線に含まれる。２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素を含有していることから、この実施の形態では、いわゆる低酸素銅（ＬＯＣ）を対象としている。
【００２２】
また、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物又は凝集物はガラス糸巻銅線を構成する結晶粒の内部に分布しており、ＴｉＯは、２００ｎｍ以下のサイズを有し、ＴｉＯ２は、１０００ｎｍ以下のサイズを有し、ＴｉＳは、２００ｎｍ以下のサイズを有し、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物又は凝集物は、３００ｎｍ以下のサイズを有する。更に、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、５００ｎｍ以下の粒子を９０％以上含む。また、結晶粒とは、銅の結晶組織のことを意味する。
【００２３】
（ガラス糸巻銅線の製造方法）
本実施の形態に係るガラス糸巻銅線の製造方法は以下のとおりである。例として、Ｔｉを添加元素に選択した場合を説明する。まず、ガラス糸巻銅線の導体の製造方法について説明する。例えば、この導体の原料としてのチタン（Ｔｉ）を含む軟質希薄銅合金材料を準備する（原料準備工程）。次に、この軟質希薄銅合金材料を１１００℃以上１３２０℃以下の溶銅温度で溶湯にする（溶湯製造工程）。次に、溶湯からワイヤロッドを作製する（ワイヤロッド作製工程）。続いて、ワイヤロッドに８８０℃以下５５０℃以上の温度で、圧延ロールを用いた熱間圧延加工を施す（熱間圧延工程）。更に、熱間圧延工程を経たワイヤロッドに伸線加工を施す（伸線加工工程）。これにより、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線の導体が製造される。
【００２４】
また、ガラス糸巻銅線の導体の製造には、２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄（Ｓ）と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素（Ｏ）と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のチタン（Ｔｉ）とを含む軟質希薄銅合金材料を用いる。具体的に、φ２．６ｍｍのサイズで１３０℃以上１４８℃以下の軟化温度を有する軟質希薄銅合金材料を用いる。
【００２５】
以下、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線の導体の実現において、本発明者が検討した内容を説明する。
【００２６】
まず、純度が６Ｎ（つまり、９９．９９９９％）の高純度銅は、加工度９０％における軟化温度は１３０℃である。したがって、本発明者は、安定生産することができる１３０℃以上１４８℃以下の軟化温度で軟質材の導電率が９８％ＩＡＣＳ以上、好ましくは１００％ＩＡＣＳ以上、より好ましくは１０２％ＩＡＣＳ以上である軟質銅を安定して製造することができる軟質希薄銅合金材料と、この軟質希薄銅合金材料の製造方法について検討した。
【００２７】
ここで、酸素濃度が１〜２ｍａｓｓ ｐｐｍである高純度銅（４Ｎ）を準備して、実験室に設置した小型連続鋳造機（小型連鋳機）を用い、この銅（Ｃｕ）を銅（Ｃｕ）の溶湯にした。そして、この溶湯にチタン（Ｔｉ）を数ｍａｓｓ ｐｐｍ添加した。続いて、チタン（Ｔｉ）を添加した溶湯からφ８ｍｍのワイヤロッドを製造した。次に、φ８ｍｍのワイヤロッドをφ２．６ｍｍに加工した（つまり、加工度が９０％である）。このφ２．６ｍｍのワイヤロッドの軟化温度は１６０℃〜１６８℃であり、この温度より低い軟化温度にはならなかった。また、このφ２．６ｍｍのワイヤロッドの導電率は、１０１．７％ＩＡＣＳ程度であった。つまり、ワイヤロッドに含まれる酸素濃度を低下させ、チタン（Ｔｉ）を溶湯に添加してもワイヤロッドの軟化温度を低下させることができないと共に、高純度銅（６Ｎ）の導電率１０２．８％ＩＡＣＳよりも導電率が低いという知見を本発明者は得た。
【００２８】
軟化温度を低下させることができず、導電率が６Ｎの高純度銅より低くなった原因は、溶湯の製造中に不可避的不純物としての数ｍａｓｓ ｐｐｍ以上の硫黄（Ｓ）が含まれることに起因すると推測された。すなわち、溶湯に含まれている硫黄（Ｓ）とチタン（Ｔｉ）との間でＴｉＳ等の硫化物が十分に形成されないことに起因して、ワイヤロッドの軟化温度が低下しないものと推測された。
【００２９】
そこで、本発明者は、ガラス糸巻銅線の導体の軟化温度の低下と、ガラス糸巻銅線の導体の導電率の向上とを実現すべく、以下の二つの方策を検討した。そして、以下の二つの方策をガラス糸巻銅線の導体の製造に併せ用いることで、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線を得た。
【００３０】
図１は、ＴｉＳ粒子のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）像であり、図２は、図１の分析結果を示す。また、図３は、ＴｉＯ２粒子のＳＥＭ像であり、図４は、図３の分析結果を示す。更に、図５は、Ｔｉ−Ｏ−Ｓ粒子のＳＥＭ像であり、図６は、図５の分析結果を示す。なお、ＳＥＭ像において図の中心付近に各粒子が示されている。図１〜図６は、表１の実施例１の上から三段目に示す酸素濃度、硫黄濃度、Ｔｉ濃度をもつφ８ｍｍの銅線（ワイヤロッド）の横断面をＳＥＭ観察及びＥＤＸ分析にて評価したものである。観察条件は、加速電圧１５ＫｅＶ、エミッション電流１０μＡとした。
【００３１】
まず、第１の方策は、酸素濃度が２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える銅に、チタン（Ｔｉ）を添加した状態で、銅（Ｃｕ）の溶湯を作製することである。この溶湯中においては、ＴｉＳとチタン（Ｔｉ）の酸化物（例えば、ＴｉＯ２）とＴｉ−Ｏ−Ｓ粒子とが形成されると考えられる。これは、図１のＳＥＭ像と図２の分析結果、図３のＳＥＭ像と図４の分析結果からの考察である。なお、図２、図４、及び図６において、白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）はＳＥＭ観察する際に観察対象物に蒸着する金属元素である。
【００３２】
次に、第２の方策は、銅（Ｃｕ）中に転位を導入することにより硫黄（Ｓ）の析出を容易にすることを目的として、熱間圧延工程における温度を通常の銅の製造条件における温度（つまり、９５０℃〜６００℃）より低い温度（８８０℃〜５５０℃）に設定することである。このような温度設定により、転位上への硫黄（Ｓ）の析出、又はチタン（Ｔｉ）の酸化物（例えば、ＴｉＯ２）を核として硫黄（Ｓ）を析出させることができる。一例として、図５及び図６のように、溶銅と共にＴｉ−Ｏ−Ｓ粒子等が形成される。
【００３３】
以上の第１の方策及び第２の方策により、銅（Ｃｕ）に含まれる硫黄（Ｓ）が晶出すると共に析出するので、所望の軟化温度と所望の導電率とを有する銅ワイヤロッドを冷間伸線加工後に得ることができる。
【００３４】
また、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線の導体は、ＳＣＲ連続鋳造圧延設備を用いて製造する。ここで、ＳＣＲ連続鋳造圧延設備を用いる場合における製造条件の制限として、以下の３つの条件を設けた。
【００３５】
（１）組成について
導電率が９８％ＩＡＣＳ以上の軟質銅材を得る場合、不可避的不純物を含む純銅（ベース素材）として、３〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄（Ｓ）と、２を超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素（Ｏ）と、４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍのチタン（Ｔｉ）とを含む軟質希薄銅合金材料を用い、この軟質希薄銅合金材料からワイヤロッド（荒引き線）を製造する。
【００３６】
ここで、導電率が１００％ＩＡＣＳ以上の軟質銅材を得る場合には、不可避的不純物を含む純銅（ベース素材）として、２〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄（Ｓ）と、２〜３０ｍａｓｓ ｐｐｍの酸素（Ｏ）と、４〜３７ｍａｓｓ ｐｐｍのチタン（Ｔｉ）とを含む軟質希薄銅合金材料を用いる。また、導電率が１０２％ＩＡＣＳ以上の軟質銅材を得る場合には、不可避的不純物を含む純銅（ベース素材）として、３〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄（Ｓ）と、２を超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素（Ｏ）と、４〜２５ｍａｓｓ ｐｐｍのチタン（Ｔｉ）とを含む軟質希薄銅合金材料を用いる。
【００３７】
通常、純銅の工業的製造において、電気銅を製造する際に硫黄（Ｓ）が銅（Ｃｕ）の中に取り込まれるので、硫黄（Ｓ）を３ｍａｓｓ ｐｐｍ以下にすることは困難である。汎用電気銅の硫黄濃度の上限は、１２ｍａｓｓ ｐｐｍである。
【００３８】
酸素濃度が低い場合、ガラス糸巻銅線の導体の軟化温度が低下しにくいので、酸素濃度は２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量に制御する。また、酸素濃度が高い場合、熱間圧延工程でガラス糸巻銅線の導体の表面に傷が生じやすくなるので、３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下に制御する。
【００３９】
（２）分散している物質について
ガラス糸巻銅線の導体内に分散している分散粒子のサイズは小さいことが好ましく、また、ガラス糸巻銅線の導体内に分散粒子が多く分散していることが好ましい。その理由は、分散粒子は、硫黄（Ｓ）の析出サイトとしての機能を有するからであり、析出サイトとしてはサイズが小さく、数が多いことが要求されるからである。
【００４０】
ガラス糸巻銅線の導体に含まれる硫黄（Ｓ）及びチタン（Ｔｉ）は、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物又はＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物の凝集物として含まれ、残部のＴｉ及びＳが固溶体として含まれる。ガラス糸巻銅線の導体の原料である軟質希薄銅合金材料としては、ＴｉＯが２００ｎｍ以下のサイズを有し、ＴｉＯ２が１０００ｎｍ以下のサイズを有し、ＴｉＳが２００ｎｍ以下のサイズを有し、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物が３００ｎｍ以下のサイズを有しており、これらが結晶粒内に分布している軟質希薄銅合金材料を用いる。
【００４１】
なお、鋳造時の溶銅の保持時間及び冷却条件に応じて結晶粒内に形成される粒子サイズが変動するので、鋳造条件も適切に設定することを要する。
【００４２】
（３）鋳造条件について
ＳＣＲ連続鋳造圧延により、鋳塊ロッドの加工度が９０％（３０ｍｍ）〜９９．８％（５ｍｍ）でワイヤロッドを作製する。一例として、加工度９９．３％でφ８ｍｍのワイヤロッドを製造する条件を採用する。以下、鋳造条件（ａ）〜（ｃ）について説明する。
【００４３】
［鋳造条件（ａ）］
溶解炉内での溶銅温度は１１００℃以上１３２０℃以下に制御する。溶銅の温度が高いとブローホールが多くなり、傷が発生すると共に粒子サイズが大きくなる傾向にあるので１３２０℃以下に制御する。また、１１００℃以上に制御する理由は、銅（Ｃｕ）が固まりやすく、製造が安定しないことが理由であるものの、溶銅温度は可能な限り低い温度が望ましい。
【００４４】
［鋳造条件（ｂ）］
熱間圧延加工の温度は、最初の圧延ロールにおける温度を８８０℃以下に制御すると共に、最終圧延ロールでの温度を５５０℃以上に制御する。
【００４５】
通常の純銅の製造条件と異なり、溶銅中での硫黄（Ｓ）の晶出及び熱間圧延中における硫黄（Ｓ）の析出の駆動力である固溶限をより小さくすることを目的として、溶銅温度及び熱間圧延加工の温度を「鋳造条件（ａ）」及び「鋳造条件（ｂ）」において説明した条件に設定することが好ましい。
【００４６】
また、通常の熱間圧延加工における温度は、最初の圧延ロールにおいて９５０℃以下、最終圧延ロールにおいて６００℃以上であるが、固溶限をより小さくすることを目的として、本実施の形態では、最初の圧延ロールにおいて８８０℃以下、最終圧延ロールにおいて５５０℃以上に設定する。
【００４７】
なお、最終圧延ロールにおける温度を５５０℃以上に設定する理由は、５５０℃未満の温度では得られるワイヤロッドの傷が多くなり、製造されるガラス糸巻銅線を製品として扱うことができないからである。熱間圧延加工における温度は、最初の圧延ロールにおいて８８０℃以下の温度、最終圧延ロールにおいて５５０℃以上の温度に制御すると共に、可能な限り低い温度であることが好ましい。このような温度設定にすることで、ガラス糸巻銅線の導体の軟化温度（φ８〜φ２．６ｍｍに加工した後の軟化温度）を、６Ｎの高純度銅の軟化温度（つまり、１３０℃）に近づけることができる。
【００４８】
［鋳造条件（ｃ）］
無酸素銅の導電率は１０１．７％ＩＡＣＳ程度であり、６Ｎの高純度銅の導電率は１０２．８％ＩＡＣＳである。本実施の形態においては、直径φ８ｍｍサイズのワイヤロッドの導電率が９８％ＩＡＣＳ以上、好ましくは１００％ＩＡＣＳ以上、より好ましくは１０２％ＩＡＣＳ以上である。また、本実施の形態においては、冷間伸線加工後の線材（例えば、φ２．６ｍｍ）のワイヤロッドの軟化温度が１３０℃以上１４８℃である軟質希薄銅合金を製造し、この軟質希薄銅合金をガラス糸巻銅線の導体の製造に用いる。
【００４９】
工業的に用いるためには、電気銅から製造した工業的に利用される純度の軟質銅線の導電率として、９８％ＩＡＣＳ以上の導電率が要求される。また、軟化温度は工業的価値から判断して１４８℃以下である。６Ｎの高純度銅の軟化温度は１２７℃〜１３０℃であるので、得られたデータから軟化温度の上限値を１３０℃に設定する。このわずかな違いは、６Ｎの高純度銅には含まれていない不可避的不純物の存在に起因する。
【００５０】
ベース材の銅（Ｃｕ）は、シャフト炉で溶解された後、還元状態で樋に流すことが好ましい。すなわち、還元ガス（例えば、ＣＯ）雰囲気下において、希薄合金の硫黄濃度、チタン濃度、及び酸素濃度を制御しつつ鋳造すると共に、材料に圧延加工を施すことにより、ワイヤロッドを安定的に製造することが好ましい。なお、銅酸化物が混入すること、及び／又は粒子サイズが所定サイズより大きいことは、製造されるガラス糸巻銅線の品質を低下させる。
【００５１】
ここで、ガラス糸巻銅線の導体にチタン（Ｔｉ）を添加元素として添加した理由は次のとおりである。すなわち、（ａ）チタン（Ｔｉ）は溶融銅の中で硫黄（Ｓ）と結合することにより化合物になりやすく、（ｂ）ジルコニウム（Ｚｒ）等の他の添加金属に比べて加工が容易で扱いやすく、（ｃ）ニオブ（Ｎｂ）などに比べて安価であり、（ｄ）酸化物を核として析出しやすいからである。
【００５２】
以上より、生産性が高く、導電率、軟化温度、表面品質に優れた実用的な軟質希薄銅合金材料を、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線の導体の原料として得ることができる。なお、軟質希薄銅合金材料の表面にめっき層を形成することもできる。めっき層は、例えば、錫（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）を主成分とする材料、又はＰｂフリーめっきを用いることができる。更に、軟質希薄銅合金材料の形状は特に限定されず、断面丸形状、棒状、又は平角導体上にすることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、ＳＣＲ連続鋳造圧延法によりワイヤロッドを作製すると共に、熱間圧延にて軟質材を作製したが、双ロール式連続鋳造圧延法又はプロペルチ式連続鋳造圧延法を採用することもできる。以下に、上記の製造方法によって作製されたガラス糸巻銅線の導体の実施例と比較例とについて説明する。
【実施例１】
【００５４】
表１は実験条件と結果とを示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
まず、実験材として、表１に示した酸素濃度、硫黄濃度、チタン濃度を有するφ８ｍｍの銅線（ワイヤロッド、加工度９９．３％）を作製した。φ８ｍｍの銅線は、ＳＣＲ連続鋳造圧延により、熱間圧延加工を施したものである。Ｔｉは、シャフト炉で溶解された銅溶湯を還元ガス雰囲気で樋に流し、樋に流した銅溶湯を同じ還元ガス雰囲気の鋳造ポットに導き、この鋳造ポットにて、Ｔｉを添加した後、これをノズルを通して鋳造輪と無端ベルトとの間に形成される鋳型にて鋳塊ロッドを作成した。この鋳塊ロッドを熱間圧延加工してφ８ｍｍの銅線を作成したものである。次に、各実験材に冷間伸線加工を施した。これにより、φ２．６ｍｍサイズの銅線を作製した。そして、φ２．６ｍｍサイズの銅線の半軟化温度と導電率とを測定すると共に、φ８ｍｍの銅線における分散粒子サイズを評価した。
【００５７】
酸素濃度は、酸素分析器（レコ（Ｌｅｃｏ（登録商標）酸素分析器）で測定した。硫黄、チタンの各濃度はＩＣＰ発光分光分析で分析した。
【００５８】
φ２．６ｍｍサイズにおける半軟化温度の測定は、４００℃以下で各温度１時間の保持後、水中急冷し、引張試験を実施し、その結果から求めた。室温での引張試験の結果と４００℃で１時間のオイルバス熱処理した軟質銅線の引張試験の結果を用いて求め、この２つの引張試験の引張強さを足して２で割った値を示す強度に対応する温度を半軟化温度と定義して求めた。
【００５９】
上述のとおり、ガラス糸巻銅線の導体内に分散している分散粒子のサイズは小さいことが好ましく、また、ガラス糸巻銅線の導体内に分散粒子が多く分散していることが好ましい。したがって、直径５００ｎｍ以下の分散粒子が９０％以上である場合を合格とした。ここに「サイズ」とは化合物のサイズであり、化合物の形状の直径と短径のうちの長径のサイズを意味する。また、「粒子」とは、前記ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、Ｔｉ−Ｏ−Ｓのことを示す。また、「９０％」とは、全体の粒子数に対しての該当粒子数の割合を示すものである。
【００６０】
表１において比較例１は、実験室でアルゴン（Ａｒ）雰囲気において直径φ８ｍｍの銅線を試作した結果であり、銅溶湯にチタン（Ｔｉ）を０〜１８ｍａｓｓ ｐｐｍ添加した。チタン（Ｔｉ）を添加していない銅線の半軟化温度が２１５℃であったのに対し、１３ｍａｓｓ ｐｐｍのチタン（Ｔｉ）を添加した銅線の軟化温度は１６０℃まで低下した（実験した中では最小温度である。）。表１に示すとおり、Ｔｉ濃度が１５ｍａｓｓ ｐｐｍ、１８ｍａｓｓ ｐｐｍに増加するにつれ、半軟化温度も上昇しており、要求されている軟化温度である１４８℃以下を実現することはできなかった。また、工業的に要求されている導電率は９８％ＩＡＣＳ以上であったものの、総合評価は不合格（以下、不合格を「×」と表す）であった。
【００６１】
そこで、比較例２として、ＳＣＲ連続鋳造圧延法を用い、酸素濃度を７〜８ｍａｓｓ ｐｐｍに調整したφ８ｍｍ銅線（ワイヤロッド）を試作した。
【００６２】
比較例２においては、ＳＣＲ連続鋳造圧延法で試作した中でＴｉ濃度が最小（つまり、０ｍａｓｓ ｐｐｍ、２ｍａｓｓ ｐｐｍ）の銅線であり、導電率は１０２％ＩＡＣＳ以上であったものの、半軟化温度が１６４℃、１５７℃であり、要求されている１４８℃以下ではなかったことから、総合評価は「×」であった。
【００６３】
実施例１においては、酸素濃度と硫黄濃度とが略一致（つまり、酸素濃度：７〜８ｍａｓｓ ｐｐｍ、硫黄濃度：５ｍａｓｓ ｐｐｍ）すると共に、Ｔｉ濃度が４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍの範囲内で異なる銅線を試作した。
【００６４】
Ｔｉ濃度が４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍの範囲では、軟化温度が１４８℃以下であり、導電率も９８％ＩＡＣＳ以上１０２％ＩＡＣＳ以上であり、分散粒子サイズは５００ｎｍ以下の粒子が９０％以上であり良好であった。また、ワイヤロッドの表面もきれい（つまり、表面が滑らか）であり、いずれも製品性能を満たしていたので、総合評価は合格（以下、合格を「○」と表す）であった。
【００６５】
ここで、導電率１００％ＩＡＣＳ以上を満たす銅線は、Ｔｉ濃度が４〜３７ｍａｓｓ ｐｐｍの場合であり、１０２％ＩＡＣＳ以上を満たす銅線は、Ｔｉ濃度が４〜２５ｍａｓｓ ｐｐｍの場合であった。Ｔｉ濃度が１３ｍａｓｓ ｐｐｍの場合に導電率は最大値である１０２．４％ＩＡＣＳを示し、この濃度の周辺では、導電率はわずかに低い値であった。これは、Ｔｉ濃度が１３ｍａｓｓ ｐｐｍの場合に、銅（Ｃｕ）の中の硫黄分を化合物として捕捉することで、高純度銅（６Ｎ）に近い導電率を示すためである。
【００６６】
よって、酸素濃度を高くし、チタン（Ｔｉ）を添加することで、半軟化温度と導電率との双方を満足させることができる。
【００６７】
比較例３においては、Ｔｉ濃度を６０ｍａｓｓ ｐｐｍにした銅線を試作した。比較例３に係る銅線は、導電率は要求を満たすものの、半軟化温度は１４８℃以上であり、製品性能を満たしていなかった。更に、ワイヤロッドの表面の傷も多く、製品として採用することは困難であった。よって、チタン（Ｔｉ）の添加量は６０ｍａｓｓ ｐｐｍ未満が好ましいことが示された。
【００６８】
実施例２に係る銅線おいては、硫黄濃度を５ｍａｓｓ ｐｐｍに設定すると共に、Ｔｉ濃度を１３〜１０ｍａｓｓ ｐｐｍの範囲で制御して、酸素濃度を変更することにより酸素濃度の影響を検討した。
【００６９】
酸素濃度に関しては、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下まで、大きく濃度が異なる銅線をそれぞれ作製した。ただし、酸素濃度が２ｍａｓｓ ｐｐｍ未満の銅線は生産が困難で安定的に製造できないので、総合評価は「△」とした（なお、「△」は「○」と「×」との中間の評価である。）。また、酸素濃度を３０ｍａｓｓ ｐｐｍにしても半軟化温度及び導電率の双方とも、要求を満たした。
【００７０】
比較例４においては、酸素濃度が４０ｍａｓｓ ｐｐｍの場合に、ワイヤロッドの表面の傷が多く、製品として採用することができない状態であった。
【００７１】
よって、酸素濃度を２を超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の範囲にすることで、半軟化温度、導電率１０２％ＩＡＣＳ以上、分散粒子サイズのいずれの特性も満足させることができ、また、ワイヤロッドの表面もきれいであり、製品性能を満足させることができることが示された。
【００７２】
実施例３は、酸素濃度とＴｉ濃度とを互いに近づけた濃度に設定すると共に、硫黄濃度を４〜２０ｍａｓｓ ｐｐｍの範囲内で変更した銅線である。実施例３においては、硫黄濃度が２ｍａｓｓ ｐｐｍより小さい銅線については、原料の制約上、実現できなかった。しかしながら、Ｔｉ濃度と硫黄濃度とをそれぞれ制御することで、半軟化温度及び導電率の双方とも、要求を満たすことができた。
【００７３】
比較例５においては、硫黄濃度が１８ｍａｓｓ ｐｐｍであり、Ｔｉ濃度が１３ｍａｓｓ ｐｐｍである場合には、半軟化温度が１６２℃と高く、要求される特性を満足しなかった。また、特に、ワイヤロッドの表面品質が悪く、製品化は困難であった。
【００７４】
以上より、硫黄濃度が２〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの範囲の場合には、半軟化温度、導電率１０２％ＩＡＣＳ以上、分散粒子サイズのいずれの特性も満足させることができ、また、ワイヤロッドの表面もきれいであり、製品性能を満足させることができることが示された。
【００７５】
比較例６は、６Ｎの高純度銅を用いた銅線である。比較例６に係る銅線においては、半軟化温度が１２７℃〜１３０℃であり、導電率が１０２．８％ＩＡＣＳであり、分散粒子サイズも５００ｎｍ以下の粒子は全く認められなかった。
【００７６】
表２には、製造条件としての溶融銅の温度と圧延温度とを示す。
【００７７】
【表２】
【００７８】
比較例７においては、溶銅温度が１３３０℃〜１３５０℃で、かつ、圧延温度が９５０〜６００℃でφ８ｍｍのワイヤロッドを作製した。比較例７に係るワイヤロッドは、半軟化温度及び導電率は要求を満たすものの、分散粒子サイズに関しては１０００ｎｍ程度の粒子が存在しており、５００ｎｍ以上の粒子も１０％を超えて存在していた。よって、実施例７に係るワイヤロッドは不適と判定した。
【００７９】
実施例４においては、溶銅温度を１２００℃〜１３２０℃の温度範囲で制御すると共に、圧延温度を８８０℃〜５５０℃の温度範囲に制御してφ８ｍｍのワイヤロッドを作製した。実施例４に係るワイヤロッドは、ワイヤロッド表面の品質、分散粒子サイズが良好であり、総合評価は「○」であった。
【００８０】
比較例８においては、溶銅温度を１１００℃に制御すると共に、圧延温度を８８０℃〜５５０℃の温度範囲に制御してφ８ｍｍのワイヤロッドを作製した。比較例８に係るワイヤロッドは、溶銅温度が低いことからワイヤロッドの表面の傷が多く製品としては適さなかった。これは、溶銅温度が低いことから、圧延時に傷が発生しやすいことに起因するからである。
【００８１】
比較例９においては、溶銅温度を１３００℃に制御すると共に、圧延温度を９５０℃〜６００℃の温度範囲に制御してφ８ｍｍのワイヤロッドを作製した。比較例９に係るワイヤロッドは、熱間圧延工程における温度が高いことからワイヤロッドの表面の品質は良好であるものの、分散粒子サイズには大きいサイズが含まれ、総合評価は「×」になった。
【００８２】
比較例１０においては、溶銅温度を１３５０℃に制御すると共に、圧延温度を８８０℃〜５５０℃の温度範囲に制御してφ８ｍｍのワイヤロッドを作製した。比較例１０に係るワイヤロッドは、溶銅温度が高いことに起因して分散粒子サイズに大きなサイズが含まれ、総合評価は「×」になった。以下に、上記に示す導体を用いて作製されるガラス糸巻銅線について説明する。
【００８３】
（ガラス糸巻銅線について）
図７（ａ）は、実施の形態に係るガラス糸巻銅線の断面図であり、（ｂ）は、ガラス糸巻銅線の変形例である。
【００８４】
このガラス糸巻銅線１は、図７（ａ）に示すように、導体２と、導体２を被覆する下層ガラス糸巻層３と、下層ガラス糸巻層３を被覆する上層ガラス糸巻層４と、上層ガラス糸巻層４を被覆する絶縁膜５と、を備えて概略構成されている。なお、図７（ｂ）に示すガラス糸巻銅線１ａは、図７（ａ）に示すガラス糸巻銅線１の変形例であり、導体２と、導体２を被覆するガラス糸巻層３ａと、ガラス糸巻層３ａを被覆する絶縁膜５と、を備えて概略構成されている。以下では、主に、ガラス糸巻銅線１について説明する。
【００８５】
なお、以下では、断面が矩形状を有する二重ガラス巻平角銅線を例にとって、ガラス糸巻銅線１の特性を具体的に説明するが、断面の形状が円形状である一重ガラス巻銅線及び二重ガラス巻銅線にも適用することができる。
【００８６】
導体２は、上記の各実施例に記載の方法に従って製造された銅ワイヤロッドである。また、導体２の断面形状は、平角形状（矩形状）である。
【００８７】
導体２は、例えば、熱間圧延加工工程を経ることで矩形状の導体に成形される。この熱間圧延加工工程は、双ロールにより挟み込むロール圧延加工に限定されず、丸線をコンフォーム押出機で押し出して平角形状の導体を成形するコンフォーム押出加工であっても良い。
【００８８】
下層ガラス糸巻層３及び上層ガラス糸巻層４の形成に用いられるガラス糸束は、例えば、ＪＩＳ Ｒ３４１３（ガラス糸）で規定されている無アルカリガラス糸である。なお、ガラス糸束は、ＪＩＳ Ｒ３４１３（ガラス糸）で規定されている無アルカリガラス糸に限定されず、当該ガラス糸以上の品質のガラス糸を使用しても良い。
【００８９】
また、ガラス糸巻銅線１及びガラス糸巻銅線１ａは、導体２上にメッキを被覆しないものであったがこれに限定されず、メッキ処理が施されていても良い。
【００９０】
絶縁膜５は、例えば、製造するガラス糸巻銅線の用途に応じ、Ｅ種（１３０℃）、Ｆ種（１５５℃）又はＨ種（１８０℃）の耐熱クラス応じた絶縁膜材料を用いて形成される。本実施の形態に係る絶縁膜５は、一例として、Ｆ種（耐熱クラス１５５℃）の絶縁塗料（例えば、日立化成ＷＦ６５１）を用いて形成される。
【００９１】
（実施例７〜実施例９について）
実施例７〜実施例９のガラス糸巻銅線１の製造方法は以下のとおりである。まず、表１の実施例１の上から５番目の素材のワイヤロッドφ２．６ｍｍを伸線加工してφ１２ｍｍの丸線を作製する。
【００９２】
次に、焼鈍工程を経ることなく、ロールによる熱間圧延加工工程を行って丸線から平角線材（導体厚さ２．０ｍｍ、導体幅５．０ｍｍ）を作製する。
【００９３】
次に、ＪＩＳ Ｒ３４１３（ガラス糸）で規定されている無アルカリガラス糸を平角線材に緊密に横巻きして下層ガラス糸巻層３を形成する。
【００９４】
次に、下層ガラス糸巻層３上に同じガラス糸を、下層ガラス糸巻層３の巻き方向とは逆方向に横巻きして上層ガラス糸巻層４を形成して二重のガラス層を備えたガラス巻銅線を作製する。なお、ＪＩＳ Ｒ３４１３（ガラス糸）で規定されている無アルカリガラス糸は、φ７μｍのガラス糸を２００本束ねた撚り糸を、更に、下層に１４本、上層に１２本束ねた二層構造を有する糸束である。
【００９５】
次に、Ｆ種（耐熱クラス１５５℃）の絶縁塗料（例えば、日立化成ＷＦ６５１）を均一に塗布し、絶縁塗料の焼付けを行う。
【００９６】
具体的に、絶縁塗料の塗布は、例えば、ガラス糸が巻きつけられたガラス巻銅線を絶縁塗料の入っているタンク内を通過させて絶縁塗料を含浸させる絶縁塗料塗布装置を用いて行う。また、絶縁塗料の焼付けは、絶縁焼付け装置によって行われる。この絶縁塗料の焼付けは、絶縁塗料を塗布した後、温度４８０℃で炉長４ｍの絶縁塗料塗布装置の電気炉内を５．０ｍ／分の速度でガラス糸巻銅線を通過させることにより行った。
【００９７】
次に、絶縁塗料が焼付けられたガラス糸巻銅線を放置して室温とした。
【００９８】
次に、上記の絶縁塗料の塗布、及び絶縁塗料の焼付けを３回繰り返して行い、絶縁膜５を形成してガラス糸巻銅線１を作製した。
【００９９】
次に、作製したガラス糸巻銅線１をボビンに巻き付け、同一ボビンから長さ約４００ｍｍの試料を３本採り、それぞれを実施例７、実施例８及び実施例９とした。
【０１００】
（比較例１３〜比較例１５について）
比較例１３〜比較例１５のガラス糸巻銅線は、導体を作製するためにタフピッチ銅（ＴＰＣ：Tough-Pitch Copper）を用いた点と、上記の丸線を平角形状に成形するための熱間圧延加工工程を通った平角線材に対して温度３００℃、３０分の条件でバッチ式焼鈍による焼鈍工程を行った点と、を除いて、実施例７、実施例８及び実施例９と同様の条件でガラス糸巻銅線を作製した。
【０１０１】
また、作製したガラス糸巻銅線をボビンに巻き付け、同一ボビンから長さ約４００ｍｍの試料を３本採り、それぞれを比較例１３、比較例１４及び比較例１５とした。
【０１０２】
（実施例７〜実施例９及び比較例１３〜比較例１５のガラス糸巻銅線の軟化特性について）
図８は、ガラス糸巻銅線を所定の角度で折り曲げた時点における測定装置の概略図である。図９は、ガラス糸巻銅線のスプリングバック角度を測定中の測定装置の概略図である。
【０１０３】
上記の製造方法にて作製された実施例７〜実施例９及び比較例１３〜比較例１５のガラス糸巻銅線の軟化特性を測定するため、ＪＩＳ Ｃ３００６−１９９ １０．２で規定する軟らかさ試験を図８及び図９に示す測定装置６を用いて実施した。
【０１０４】
図８及び図９に示す測定装置６は、クランプ６０と、レバーアーム６１と、分度器６２と、を備えて概略構成されている。
【０１０５】
クランプ６０は、ガラス糸巻銅線の試料７を挟んで固定するものである。
【０１０６】
レバーアーム６１は、板形状を有し、支点を中心に回転可能に構成されている。また、レバーアーム６１は、例えば、支点から、試料７の導体の厚みの４０倍の点に刃６１０を有する。ここで、導体２の厚みは、図７の紙面の鉛直方向の厚みである。このレバーアーム６１が、支点を中心に回転することにより、クランプ６０の付け根から試料７が折れ曲がる。
【０１０７】
分度器６２は、後述する試料７のスプリングバック角度を測定するものである。
【０１０８】
軟らかさ試験は、次のように行われる。まず、実施例７〜実施例９及び比較例１３〜比較例１５の試料７を真っすぐにした後、一部をクランプ６０に固定し、図８に示すように、試料７を２〜５秒かけて３０度曲げる。次に、試料７が３０°の位置に達した後、２秒以内にレバーアーム６１を元の位置に戻す。次に、刃６１０が試料から離れた後、図９に示すように、刃６１０が試料７を曲げることなく接触するまでレバーアーム６１を移動させ、接触した試料７のスプリングバック角度を分度器６２で測定する。
【０１０９】
また、「伸び％」の測定方法は、ＪＩＳ Ｃ３００６−１９９９ ９で規定する方法を採用した。更に、「導体寸法」及び「両側絶縁厚さ」については、ＪＩＳ Ｃ３００６−１９９９ ９で規定する５．１．２．１．２及び５．１．５に規定する方法を採用した。
【０１１０】
実施例７〜実施例９及び比較例１３〜比較例１５の試料７を上記の軟らかさ試験で測定した結果を表３に示す。
【０１１１】
【表３】
【０１１２】
この表３に示すように、実施例７のスプリングバック角度は３．５°であり、実施例８のスプリングバック角度は３．５°であり、実施例９のスプリングバック角度は４．０°であった。また、比較例１３のスプリングバック角度は３．５°であり、比較例１４のスプリングバック角度は４．０°であり、比較例１５のスプリングバック角度は４．０°であった。この測定結果より、実施例７〜実施例９の試料７であるガラス糸巻銅線は、最終線径に到達した後、焼鈍工程を実施していないにも関わらず、最終線径に到達した後、焼鈍工程を実施した無酸素銅（ＯＦＣ：Oxygen Free Copper）を使用した比較例１３〜比較例１５のガラス糸巻銅線と同等レベルのスプリングバック角度を示した。
【０１１３】
また、実施例７〜実施例９は、「導体寸法」及び「両側絶縁厚さ」が比較例１３〜比較例１５と同じであり、「伸び％」が比較例１３〜比較例１５とほぼ同等であった。
【０１１４】
上記の結果から所定の酸素含有量及び所定の硫黄含有量の銅材料にチタン（Ｔｉ）を微量、添加した素材を平角銅線に用いることにより、従来行われていた平角銅線の加工歪みを除去する焼鈍工程を実施しなくても、下層ガラス糸巻層３と上層ガラス糸巻層４の形成後の絶縁塗料焼付け工程における熱量で、硬質銅線を十分に焼き鈍し、軟質銅線に変質させることができることがわかる。
【０１１５】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、銅の高純度化（９９．９９９９質量％以上）処理を要さず、安価な連続鋳造圧延法により高い導電率を実現することができるので、低コスト化ができる。ガラス糸巻銅線は、高い導電率の素材から形成されるので、放熱性の向上により半導体素子の温度上昇を抑制でき信頼性が向上する。添加したチタン（Ｔｉ）が不純物である硫黄（Ｓ）をトラップするので、銅母相（マトリックス）が高純度化し、素材の軟質特性が向上する。
【０１１６】
また、本実施の形態に係るガラス糸巻銅線は、平角銅線の焼鈍工程を省略することができるため、硬質銅線の周りにガラス糸束を巻き付ける製造方法を採用することができ、焼鈍工程において消費する電力等のエネルギー費用、焼鈍工程の設備費用、設備メンテナンス費用、焼鈍工程にかかる時間及び人件費等を削減することができる。
【０１１７】
以上、本発明の実施の形態及びその変形例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び変形例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【０１１８】
１…ガラス糸巻銅線
１ａ…ガラス糸巻銅線
２…導体
３…下層ガラス糸巻層
３ａ…ガラス糸巻層
４…上層ガラス糸巻層
５…絶縁膜
６…測定装置
７…試料
６０…クランプ
６１…レバーアーム
６２…分度器
６１０…刃
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と、
前記導体にガラス糸束を巻いて形成されるガラス糸巻層と、
前記ガラス糸巻層に絶縁塗料を含浸させた絶縁層と、
を備え、
前記導体が、純銅と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量の酸素と、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素と、を含み、残部が不可避的不純物であるガラス糸巻銅線。
【請求項２】
前記添加元素がＴｉであり、前記導体は、２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のＴｉと、を含む請求項１に記載のガラス糸巻銅線。
【請求項３】
前記硫黄（Ｓ）及び前記Ｔｉが、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物又は前記ＴｉＯ、前記ＴｉＯ２、前記ＴｉＳ、若しくは前記Ｔｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物の凝集物として含まれ、前記残部のＴｉ及びＳが固溶体として含まれる請求項１に記載のガラス糸巻銅線。
【請求項４】
前記ＴｉＯ、前記ＴｉＯ２、前記ＴｉＳ、前記Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物又は凝集物が結晶粒内に分布しており、
前記ＴｉＯが、２００ｎｍ以下のサイズを有し、
前記ＴｉＯ２が、１０００ｎｍ以下のサイズを有し、
前記ＴｉＳが、２００ｎｍ以下のサイズを有し、
前記Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物又は凝集物が、３００ｎｍ以下のサイズを有し、
５００ｎｍ以下の粒子が９０％以上である請求項３に記載のガラス糸巻銅線。
【請求項５】
２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量の酸素と、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素と、を含む希薄銅合金線を最終線径に加工を実施した硬質導体を作製する導体作製工程と、
前記硬質導体の外周にガラス糸束を巻いてガラス糸巻層を形成するガラス糸巻層形成工程と、
前記ガラス糸巻層上に絶縁材料を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層を焼き付ける焼付工程と、
を含み、
前記焼付工程が、前記絶縁層を焼き付けると共に、前記焼付工程で発生する熱量によって前記硬質導体を軟質導体に変質させるガラス糸巻銅線の製造方法。
【請求項６】
前記添加元素がＴｉであり、
前記硬質導体が２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のＴｉと、を含む請求項５に記載のガラス糸巻銅線の製造方法。
【請求項７】
前記導体作製工程が、ＳＣＲ連続鋳造圧延により、１１００℃以上１３２０℃以下の溶銅温度で溶湯として前記希薄銅合金材料を作製し、前記希薄銅合金材料を熱間圧延して希薄銅合金線を作製する工程を含む請求項６に記載のガラス糸巻銅線の製造方法。
【請求項８】
前記希薄銅合金線を作製する工程が、熱間圧延加工における圧延ロールの温度が８８０℃以下５５０℃以上で行われる請求項７に記載のガラス糸巻銅線の製造方法。
【請求項１】
導体と、
前記導体にガラス糸束を巻いて形成されるガラス糸巻層と、
前記ガラス糸巻層に絶縁塗料を含浸させた絶縁層と、
を備え、
前記導体が、純銅と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量の酸素と、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素と、を含み、残部が不可避的不純物であるガラス糸巻銅線。
【請求項２】
前記添加元素がＴｉであり、前記導体は、２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のＴｉと、を含む請求項１に記載のガラス糸巻銅線。
【請求項３】
前記硫黄（Ｓ）及び前記Ｔｉが、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、ＴｉＳ、若しくはＴｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物又は前記ＴｉＯ、前記ＴｉＯ２、前記ＴｉＳ、若しくは前記Ｔｉ−Ｏ−Ｓ結合を有する化合物の凝集物として含まれ、前記残部のＴｉ及びＳが固溶体として含まれる請求項１に記載のガラス糸巻銅線。
【請求項４】
前記ＴｉＯ、前記ＴｉＯ２、前記ＴｉＳ、前記Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物又は凝集物が結晶粒内に分布しており、
前記ＴｉＯが、２００ｎｍ以下のサイズを有し、
前記ＴｉＯ２が、１０００ｎｍ以下のサイズを有し、
前記ＴｉＳが、２００ｎｍ以下のサイズを有し、
前記Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形の化合物又は凝集物が、３００ｎｍ以下のサイズを有し、
５００ｎｍ以下の粒子が９０％以上である請求項３に記載のガラス糸巻銅線。
【請求項５】
２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量の酸素と、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素と、を含む希薄銅合金線を最終線径に加工を実施した硬質導体を作製する導体作製工程と、
前記硬質導体の外周にガラス糸束を巻いてガラス糸巻層を形成するガラス糸巻層形成工程と、
前記ガラス糸巻層上に絶縁材料を塗布して絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層を焼き付ける焼付工程と、
を含み、
前記焼付工程が、前記絶縁層を焼き付けると共に、前記焼付工程で発生する熱量によって前記硬質導体を軟質導体に変質させるガラス糸巻銅線の製造方法。
【請求項６】
前記添加元素がＴｉであり、
前記硬質導体が２ｍａｓｓ ｐｐｍ以上１２ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、４ｍａｓｓ ｐｐｍ以上５５ｍａｓｓ ｐｐｍ以下のＴｉと、を含む請求項５に記載のガラス糸巻銅線の製造方法。
【請求項７】
前記導体作製工程が、ＳＣＲ連続鋳造圧延により、１１００℃以上１３２０℃以下の溶銅温度で溶湯として前記希薄銅合金材料を作製し、前記希薄銅合金材料を熱間圧延して希薄銅合金線を作製する工程を含む請求項６に記載のガラス糸巻銅線の製造方法。
【請求項８】
前記希薄銅合金線を作製する工程が、熱間圧延加工における圧延ロールの温度が８８０℃以下５５０℃以上で行われる請求項７に記載のガラス糸巻銅線の製造方法。
【図２】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１】
【図３】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−８９３５９（Ｐ２０１２−８９３５９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３５２６４（Ｐ２０１０−２３５２６４）
【出願日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【出願人】（５９２１７８３８１）日立製線株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【出願人】（５９２１７８３８１）日立製線株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]