軟質希薄銅合金材料の製造方法
【課題】本発明の目的は、高い導電性を備え、かつ、軟質材においても高い引張り強さと伸び率を有し、製造工程が単純でかつ安価である軟質希薄銅合金材料の製造方法を提供することにある。
【解決手段】本発明は、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を含み、残部が銅である軟質希薄銅合金に塑性加工を施し、次いで焼鈍処理を施す軟質希薄銅合金材料の製造方法であって、前記焼鈍処理を行う前の前記塑性加工における加工度が５０％以上である。
【解決手段】本発明は、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を含み、残部が銅である軟質希薄銅合金に塑性加工を施し、次いで焼鈍処理を施す軟質希薄銅合金材料の製造方法であって、前記焼鈍処理を行う前の前記塑性加工における加工度が５０％以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い導電性を備え、かつ軟質材においても高い引張り強さと伸び率を有する
新規な軟質希薄銅合金材料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の科学技術においては、動力源としての電力や、電気信号など、あらゆる部分に電
気が用いられており、それらを伝達するためにケーブルやリード線、電子部品の分野など
では、ボンディングワイヤなどの導線が用いられている。そして、その導線に用いられて
いる素材としては、銅、銀、金などの比較的導電率の高い金属が用いられ、とりわけ、コ
スト面などを考慮し、銅線が多く用いられている。
【０００３】
銅と一括りにする中にも、その分子の配列などに応じて、大きく分けて、硬質銅と軟質
銅とに分けられる。そして利用目的に応じて所望の性質を有する種類の銅が用いられてい
る。
【０００４】
電子部品用リード線には、硬質銅線が多く用いられるが、例えば、医療機器、産業用ロ
ボット、ノート型パソコンなどの電子機器などに用いられるケーブルは、過酷な曲げ、ね
じれ、引張りなどが組み合わさった外力が繰り返し負荷される環境下で使用されているた
め、硬直な硬質銅線は不適格であり、軟質銅線が用いられている。
【０００５】
このような用途に使用される導線には、導電性が良好（高導電率）で、かつ、引張り強
さや伸び率、屈曲特性が良好で、更には硬さが小さいという相反する特性が求められるも
のがあり、今日までに、高導電性、引張強さ及び伸び率を維持する銅材料の開発が進めら
れている。
【０００６】
例えば、特許文献１に係る発明は、引張強さ、伸び率及び導電率が良好な耐屈曲ケーブ
ル用導体に関する発明であり、特に純度９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅に、純度９
９．９９ｍａｓｓ％以上のインジウムを０．０５〜０．７０ｍａｓｓ％、純度９９．９ｍ
ａｓｓ％以上のＰを０．０００１〜０．００３ｍａｓｓ％の濃度範囲で含有させてなる銅
合金を線材に形成した耐屈曲ケーブル用導体について記載されている。
【０００７】
また、特許文献２に係る発明には、インジウムが０．１〜１．０ｍａｓｓ％、硼素が０
．０１〜０．１ｍａｓｓ％、残部が銅である耐屈曲性銅合金線について記載されている。
【０００８】
特許文献３には、ボンディングワイヤ用途として、引張強さと伸び率が良好であること
に加え、素材状態での硬さを小さくした導体などが提案されており、９９.９９９ｍａｓ
ｓ％以上の高純度銅中の不純物量を調整することで、高い引張強さと伸び率、更に軟らか
さを兼ね揃えた導体について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３６３６６８号公報
【特許文献２】特開平９−２５６０８４号公報
【特許文献３】特開昭６１−２２４４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に係る発明は、添加元素としてのＩｎの含有量が多いあくま
でも硬質銅線に関する発明であり、引張強さと伸び率に優れる軟質銅線についての検討は
なされていない。また、添加元素としてのＩｎの含有量が多いため、導電性が低下してし
まう。
【００１１】
また、特許文献２に係る発明は、軟質銅線に関する発明であるが、特許文献１に係る発
明と同様に、添加元素の添加量が多いため、導電性が低下してしまう。
【００１２】
一方で、原料となる銅材料として無酸素銅（ＯＦＣ）などの高導電性銅材を選択するこ
とで高い導電性を確保することが考えられる。しかしながら、この無酸素銅（ＯＦＣ）を
原料とし、導電性を維持すべく他の元素を添加せずに使用した場合には、銅荒引線の加工
度をあげて伸線することにより無酸素銅線内部の結晶組織を細かくすることによって高い
引張強さと伸び率を両立させることが考えられ、伸線加工による加工硬化により硬質線材
としての用途には適しているが、軟質線材への適用ができないという問題がある。
【００１３】
特許文献３に係る発明は、９９.９９９ｍａｓｓ％以上の高純度銅をベースとしている
ため、高い導電率となることが予測されるが、銅の高純度化は、帯域溶融法や真空ビーム
溶解法などの特殊な製法を必要とするため、製造工程が複雑となると共に、高コストの材
料にならざるをえない。
【００１４】
本発明の目的は、高い導電性を備え、かつ、軟質材においても高い引張り強さと伸び率
を有し、製造工程が単純で安価である軟質希薄銅合金材料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】
【００１５】
本発明は、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、残部が銅及び不可避的不純物である軟質希薄銅合金に塑性
加工を施し、次いで焼鈍処理を施す軟質希薄銅合金材料の製造方法であって、上記焼鈍処理を行う前の前記塑性加工における加工度が５０％以上であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の軟質希薄銅合金材料の製造方法は、上記焼鈍処理を、温度２５０℃〜８００℃
及び時間０．６秒〜１０．０秒の範囲において管状炉中を通過させながら連続的に行うこ
と、通電電圧２１Ｖ〜３５Ｖ及び走行速度１００ｍ/分〜６００ｍ/分の範囲において通電
アニーラによって行うこと、温度１５０℃〜７００℃及び３時間以下の範囲においてバッ
チ処理によって行うこと、又、前記軟質希薄銅合金は、２〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄
と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、前記添加元素として
Ｔｉを４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍ含むことが好ましい。
【００１７】
本発明に係る軟質希薄銅合金材料は、導電率９８％ＩＡＣＳ(万国標準軟銅(Ｉｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅｌｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ)抵抗率１．７２４１×
１０−８Ωｍを１００％とした導電率)、１００％ＩＡＣＳ、更には１０２％ＩＡＣＳ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のが好ましい。また
、副次的には、表面傷が少なく、製造範囲が広く、安定生産が可能であるＳＣＲ連続鋳造
圧延設備を用いること、又、ワイヤロッドに対する加工度９０％(例えばφ８ｍｍ→φ２
．６ｍｍ)での軟化温度が１４８℃以下の材料を用いて構成されるのが好ましい。
【００１８】
冷間伸線加工後に軟化温度と導電率を満足する銅ワイヤロッドを得るためには、以下の
（ａ）と（ｂ）により、銅中の硫黄が晶出と析出を行うことが好ましい。
【００１９】
（ａ）素材の酸素濃度を２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量に増やしてチタンを添加すること
が好ましい。これにより、先ず溶銅中ではＴｉＳとチタン酸化物（ＴｉＯ2）やＴｉ−Ｏ
−Ｓ粒子が形成されると考えられる。
【００２０】
（ｂ）次に、熟間圧延温度を、通常の銅の製造条件の９５０〜６００℃よりも低く設定す
る８８０〜５５０℃とすることで、銅中に転位を導入し、Ｓが析出し易いようにすること
が好ましい。これによって転位上へのＳの析出又はチタンの酸化物（ＴｉＯ2）を核とし
てＳを析出させ、その一例として溶銅と同様Ｔｉ−Ｏ−Ｓ粒子等を形成させる。
【００２１】
（１）添加元素について
添加元素としてＴｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群か
ら選択される元素を選択した理由は、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、特に硫黄（Ｓ）と結合しやすいためＳをトラップすることができ、マトリックスの
銅母材を高純度化し、素材の硬さを低下させることができるためである。また、Ｓをトラ
ップすることにより高い導電性を実現することができるという効果も得られる。添加元素
は１種類又は２種類以上含まれる。また、合金の性質に悪影響を及ぼすことのないその他
の元素及び不純物を合金に含有させることもできる。
【００２２】
添加元素として、Ｔｉ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒの１種又は２種以上の合計の含
有量は４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍであり、より１０〜２０ｍａｓｓ ｐｐｍが好ましく、Ｍ
ｇの含有量は２〜３０ｍａｓｓ ｐｐｍ、より５〜１０ｍａｓｓ ｐｐｍが好ましく、Ｚｒ
、Ｎｂの含有量は８〜１００ｍａｓｓ ｐｐｍ、より２０〜４０ｍａｓｓ ｐｐｍが好まし
い。
【００２３】
また、後述する好適な実施の形態においては、酸素含有量が２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え
３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下が良好であり、より５〜１５ｍａｓｓ ｐｐｍが好ましく、添加
元素の添加量及び硫黄の含有量によっては、合金の性質を備える範囲において、２ｍａｓ
ｓ ｐｐｍを超え４００ｍａｓｓ ｐｐｍを含むことができる。
【００２４】
硫黄の含有量は、３〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍ、より３〜８ｍａｓｓ ｐｐｍが好ましい。
【００２５】
導電率が９８％ＩＡＣＳ以上の軟質銅合金材料を得る場合、不可避的不純物を含む純銅
(べ一ス素材)が、３〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍ
ａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、Ｔｉを４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍ含む軟質希薄銅合金材料で
ワイヤロッド(荒引き線)を製造するものである。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（Ｌ
ＯＣ）を対象としている。
【００２６】
ここで、導電率が１００％ＩＡＣＳ以上の軟質銅合金材料を得る場合には、不可避的不
純物を含む純銅に２〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍ
ａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素とＴｉを４〜３７ｍａｓｓ ｐｐｍ含む軟質希薄銅合金材料でワ
イヤロッドとするのがよい。
【００２７】
さらに、導電率が１０２％ＩＡＣＳ以上の軟質銅合金材料を得る場合、不可避的不純物
を含む純銅に３〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍａｓ
ｓ ｐｐｍ以下の酸素と、Ｔｉを４〜２５ｍａｓｓ ｐｐｍ含む軟質希薄銅合金材料でワイ
ヤロッドとするのがよい。
【００２８】
通常、純銅の工業的製造において、電気銅を製造する際に、硫黄が銅中に取り込まれて
しまうため、硫黄を３ｍａｓｓ ｐｐｍ以下とするのは難しい。汎用電気銅の硫黄濃度上
限は１２ｍａｓｓ ｐｐｍである。
【００２９】
制御する酸素は、上述したように、少ないと軟化温度が下がり難いので２ｍａｓｓ ｐ
ｐｍを超える量とするのが好ましい。また酸素が多すぎると、熱間圧延工程で、表面傷が
出やすくなるので３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下とするのが好ましい。
【００３０】
（２）分散している物質について
分散粒子のサイズは小さく沢山分布することが望ましい。その理由は、硫黄の析出サイ
トとして働くためサイズが小さく数が多いことが要求される。
【００３１】
通常、硫黄及びチタンは、ＴｉＯ、ＴｉＯ2、ＴｉＳ、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形で化合物又は
、凝集物を形成し、残りのＴｉとＳが固溶体の形で存在している。ＴｉＯのサイズが２０
０ｎｍ以下、ＴｉＯ2は１０００ｎｍ以下、ＴｉＳは２００ｎｍ以下、Ｔｉ−Ｏ−Ｓは３
００ｎｍ以下で結晶粒内に分布している軟質希薄銅合金材料とする。「結晶粒」とは、銅
の結晶組織のことを意味する。
【００３２】
但し、鋳造時の溶銅の保持時間や冷却状況により、形成される粒子サイズが変わるので
鋳造条件の設定も必要である。
【００３３】
（３）連続鋳造圧延条件について
ＳＣＲ連続鋳造圧延法（Ｓｏｕｔｈ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｒｏｄ Ｓｙｓｔｅｍ）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
を造る。一例として、加工度９９．３％でφ８ｍｍワイヤロッドを造る方法を用いる。
【００３４】
（ａ）溶解炉内での溶銅温度は、１１００℃以上１３２０℃以下とするのが望ましい。溶
銅の温度が高いとブローホールが多くなり、傷が発生するとともに粒子サイズが大きくな
る傾向にあるので１３２０℃以下とする。１１００℃以上としたのは、銅が固まりやすく
製造が安定しないためであるが、鋳造温度は、出来るだけ低い温度が望ましい。
【００３５】
（ｂ）熱間圧延温度は、最初の圧延ロールでの温度が８８０℃以下、最終圧延ロールでの
温度が５５０℃以上とするのが望ましい。
【００３６】
通常の純銅製造条件と異なり、溶銅中での硫黄の晶出と熱間圧延中の硫黄の析出が本発
明の課題であるので、その駆動力である固溶限をより小さくするためには、溶銅温度と熱
間圧延温度を（ａ）、（ｂ）とするのがよい。
【００３７】
通常の熱間圧延温度は、最初の圧延ロールでの温度が９５０℃以下、最終圧延ロールで
の温度が６００℃以上であるが、固溶限をより小さくするためには、最初の圧延ロールで
の温度を８８０℃以下、最終圧延ロールでの温度を５５０℃以上に設定するのが望ましい。
【００３８】
このような条件で、直径φ８ｍｍサイズのワイヤロッドの導電率が９８％ＩＡＣＳ以上
、１００％ＩＡＣＳ、更に１０２％ＩＡＣＳ以上が好ましく、冷間伸線加工後の線材（例
えば、φ２．６ｍｍ）の軟化温度が１３０℃〜１４８℃である軟質希薄銅合金線又は板状
材料を得ることができる。
【００３９】
工業的に使うためには、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にて９
８％ＩＡＣＳ以上必要であり、軟化温度はその工業的価値から見て１４８℃以下である。
Ｔｉを添加しない場合は、１６０〜１６５℃である。高純度銅（６Ｎ）の軟化温度は１２
７〜１３０℃であったので、得られたデータから限界値を１３０℃とする。このわずかな
違いは、高純度銅（６Ｎ）にない不可避的不純物の存在にある。
【００４０】
導電率は、無酸素銅のレベルで１０１．７％ＩＡＣＳ程度であり、高純度銅（６Ｎ）で
１０２．８％ＩＡＣＳであるため、出来るだけ高純度銅（６Ｎ）に近い導電率であること
が望ましい。
【００４１】
ベース材の銅はシャフト炉での溶解が銅酸化物の混入や粒子サイズが大きくなり品質を
低下させるので、その溶解の後、還元状態の樋になるように制御した、すなわち還元ガス
（ＣＯ）雰囲気下で、希薄合金の構成元素の硫黄濃度、Ｔｉ濃度、酸素濃度を制御して鋳
造し、圧延するワイヤロッドを安定して製造する方法がよい。
【００４２】
以上により、本発明の製造方法によって製造された軟質希薄銅合金材料は、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得ることが可能となり、溶融半
田めっき材（線、板、箔）、エナメル線、軟質純銅、高導電率銅、やわらかい銅線として
使用できると共に、焼鈍時のエネルギーを低減できるので、高い生産性が得られる。
【００４３】
また、本発明の製造方法によって製造された軟質希薄銅合金材料は、その表面にめっき
層を形成してもよい。めっき層としては、例えば、錫、ニッケル、銀、亜鉛、パラジウム
を主成分とするものを適用可能であり、いわゆるＰｂフリーめっきを用いてもよい。
【００４４】
また、本発明の製造方法によって製造された軟質希薄銅合金材料は、線とすることによ
りそれを複数本撚り合わせた軟質希薄銅合金撚線として使用することも可能である。
【００４５】
また、本発明の製造方法によって製造された軟質希薄銅合金材料は、線又は撚線とする
ことによりそれらの周りに、絶縁層を設けたケーブルとして使用することもできる。
【００４６】
また、本発明の製造方法によって製造された軟質希薄銅合金材料は、線とすることによ
り複数本撚り合わせて中心導体とし、中心導体の外周に絶縁体被覆を形成し、絶縁体被覆
の外周に銅又は銅合金からなる外部導体を配置し、その外周にジャケット層を設けた同軸
ケーブルとして使用することもできる。また、この同軸ケーブルの複数本をシールド層内
に配置し、前記シールド層の外周にシースを設けた複合ケーブルとして使用することもで
きる。
【００４７】
また、本発明の製造方法によって製造された軟質希薄銅合金材料の用途は、放熱板など
に使用される銅板、リードフレームに使用される異形条銅材、配線基板に使用される銅箔
など幅広い用途に適合しうるものである。
【００４８】
本発明の軟質希薄銅合金材料の用途は、例えば、民生用太陽電池向け配線材、モーター
用エナメル線用導体、２００℃から７００℃で使う高温用軟質銅材料、電源ケーブル用導
体、信号線用導体、焼きなましが不要な溶融半田めっき材、ＦＰＣ用の配線用導体、熱伝
導に優れた銅材料、高純度銅代替え材料としての使用が挙げられ、これら幅広いニーズに
応えるものである。また、形状は特に限定されず、断面丸形状の導体であっても、棒状の
もの、平角導体であってもよい。
【００４９】
また、本発明の軟質希薄銅合金材料の製造方法として、ＳＣＲ連続鋳造圧延法によりワ
イヤロッドを作製し、熱間圧延にて軟質材を作製する例で説明したが、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により製造するようにしても良い。
【００５０】
（４）軟質希薄銅合金材料の加工度及び焼鈍方法について
所望の結晶組織を得るために、本発明の軟質希薄銅合金材料の製造方法は、焼鈍の熱処
理を行う前の塑性加工における加工度を５０％以上にするものである。ここで加工度とは
、次と定義できる。
【００５１】
加工度（％）＝［伸線前（軟質材）の断面積−伸線加工後の断面積］×１００
／［伸線前（軟質材）の断面積］
【００５２】
その理由として、加工度が５０％よりも小さい材料を焼鈍した場合、再結晶の過程で、
結晶の核を多数発生させるための歪エネルギーが十分でなく、少ない数の結晶の核しか存
在せず、結晶の成長する際に粗大な結晶となりやすいためである。より好ましい加工度は
、８０〜９９.８％である。
【００５３】
本発明の軟質希薄銅合金材料の製造方法は、軟質希薄銅合金の冷間による伸線加工を複
数段に亘って行ない、その加工の都度、加工度を５０％以上とし、その加工後にその都度
、焼鈍処理が行われる。
【００５４】
本発明の製造方法によって得られる軟質希薄銅合金材料は、結晶組織がその表面から内
部に向けて線径又は板厚の２０％の深さまでの平均結晶粒サイズが２０μｍ以下とするこ
とが好ましい。
【００５５】
塑性加工を実施した材料を用いて所望の結晶組織を得るための焼鈍方法として、直径１
ｍｍ未満の線形状においては、温度２５０℃〜５５０℃及び時間０．６秒〜５.０秒の範
囲において管状炉中を通過させる連続的な焼鈍が適用できる。この理由として、温度が２
５０℃よりも小さく、或いは時間が０．６秒よりも短い場合、材料には依然として加工組
織が存在し、伸び率の値は小さいためである。逆に、温度が５５０℃を超える、或いは５
．０秒よりも長い場合、結晶粒が粗大化し所望の結晶組織、或いは伸び率が得られない、
或いは、過剰に軟質化した導体が巻き取り時の張力により変形してしまう恐れがあるから
である。
【００５６】
又、直径１ｍｍ以上の線形状においては、温度３００℃〜８００℃及び時間１.０秒〜
１０.０秒の範囲において管状炉中を通過させる連続的な焼鈍が適用できる。
【００５７】
別の焼鈍方法として、直径１ｍｍ未満の線形状においては、温度１５０℃〜５５０℃及
び３時間以下の範囲においてバッチ式焼鈍が適用できる。バッチ式焼鈍の特徴として、大
容量の焼鈍炉を使用することで、一回の焼鈍作業で大量の処理が可能となることであり、
単位長さあたりの体積が小さい細サイズ導体の焼鈍に有効である。本焼鈍条件を選ぶ理由
としては、上記同様、温度が１５０℃よりも小さい場合、軟質化が十分でなく、伸び率の
値が低くなるためである。逆に、温度が５５０℃を超える、或いは３時間よりも長い場合
、結晶粒が粗大化し所望の結晶組織が得られない、或いは、伸び率が小さく、或いは、線
同士の粘着等の不具合が発生しやすくなる恐れがあるためである。
【００５８】
又、直径１ｍｍ以上の線形状においては、温度１７０℃〜７００℃及び３時間以下の範
囲においてバッチ式焼鈍が適用できる。
【００５９】
焼鈍時間の下限値としては、所望の結晶組織を得るため、かつ材料を軟質化するため、
０.５ｈｒ以上が望ましい。
【００６０】
別の焼鈍方法として、直径１ｍｍ未満の線形状においては、通電電圧２１Ｖ〜３３Ｖ及
び走行速度が３００ｍ/分〜６００ｍ/分の範囲において通電アニーラによる連続的な処理
も可能である。通電アニーラによる焼鈍は、速い製造速度で軟質化させることが可能とな
るため、高効率製造、つまり、低コスト化に寄与することができる。本焼鈍条件を選ぶ理
由としては、通電電圧が２０Ｖよりも小さい、或いは、走行速度が６００ｍ/分を超える
場合、軟質化が十分でなく、伸び率の値が低くなるためである。逆に、通電電圧が３０Ｖ
を超える、或いは３００ｍ/分小さい場合、結晶粒が粗大化し所望の結晶組織が得られな
い、或いは、伸びが小さく、或いは、過剰な熱エネルギーにより導体が変形もしくは断線
の恐れがある。
【００６１】
又、直径１ｍｍ以上の線形状においては、通電電圧２５Ｖ〜３５Ｖ及び走行速度が１０
０ｍ/分〜５００ｍ/分の範囲において通電アニーラによる連続的な処理も可能である。
【００６２】
又、これらの焼鈍には、銅合金材料の酸化を防止するため、窒素ガス或いは、アルゴン
ガスなどの不活性ガス中で行うことが望ましい。
【００６３】
（５）軟質希薄銅合金材料の結晶組織について
本発明に係る軟質希薄銅合金材料は、結晶組織が少なくとも線又は板の表面から銅導体
の内部に向けて線径又は板厚に対して最大２０％の深さまでの平均結晶粒サイズが２０μ
ｍ以下の結晶粒を表層に含み、その内部の平均結晶粒サイズが前記表層の平均結晶粒サイ
ズより大きい。
【００６４】
結晶が微細、特に表層に微細な結晶が存在することで、材料の引張強さや伸び率の向上
が期待できるためである。この理由として、引張り変形により粒界近傍に導入される局所
ひずみが，結晶粒径が微細なほど小さくなり、粒界応力集中の緩和に寄与し、これに伴い
、粒界応力集中が低減して粒界破壊が抑制されると考えられるからである。
【発明の効果】
【００６５】
本発明によれば、高い導電性を備え、かつ、軟質材においても高い引張強さと伸び率を
有し、製造工程が単純で安価である軟質希薄銅合金材料の軟質希薄銅合金材料の製造方法
を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施材１と比較材１の焼鈍温度と伸び率との関係を示す図である。
【図２】焼鈍温度５００℃における実施材１の径方向の断面組織の写真による図である。
【図３】焼鈍温度７００℃における実施材１の径方向の断面組織を示す写真による図である。
【図４】比較材１の径方向の断面組織を示す写真による図である。
【図５】屈曲疲労試験の概略を示す図である。
【図６】比較材２と実施材２における表面曲げ歪みと屈曲回数との関係を示す屈曲寿命を測定したグラフである。
【図７】実施材２の幅方向の断面組織を示す写真による図である。
【図８】比較材２の試料の幅方向の断面組織を示す写真による図である。
【図９】比較材３と実施材３における表面曲げ歪みと屈曲回数との関係を示す屈曲寿命を測定したグラフである。
【図１０】実施材３の幅方向の断面組織を示す写真による図である。
【図１１】比較材３の幅方向の断面組織を示す写真による図である。
【図１２】試料の表層における平均結晶粒サイズの測定方法の概略を示す図である。
【図１３】実施材４及び比較材４の引張強さと伸び率との関係を示す図である。
【図１４】実施材４及び比較材４の伸び率と硬さとの関係を示す図である。
【図１５】実施材４及び比較材４の引張強さと硬さとの関係を示す図である。
【図１６】実施材４の幅方向の断面組織を示す写真による図である。
【図１７】比較材４の幅方向の断面組織を示す写真による図である。
【図１８】表層における平均結晶粒サイズの測定方法の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下に記載した実施形態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、実施形態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。
【実験例】
【００６８】
（本発明に係る軟質希薄銅合金材料の製造）
実験材として、低酸素銅（酸素濃度７ｍａｓｓ ｐｐｍ〜８ｍａｓｓ ｐｐｍ、硫黄濃度
５ｍａｓｓ ｐｐｍ）に、チタン濃度１３ｍａｓｓ ｐｐｍ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連続鍛造圧延によ
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、φ
２．６ｍｍサイズの銅線（銅ボンデングワイヤ、加工度８９．４％）を作製した。
【００６９】
このφ２．６ｍｍサイズの銅線を用いて、まずは銅ボンディングワイヤに使用する素材
の特性を検証した。
【００７０】
（軟質希薄銅合金材料の軟質特性）
表１は、無酸素銅線を用いた比較材１と、低酸素銅に１３ｍａｓｓ ｐｐｍのＴｉを含
有した軟質希薄銅合金線を用いた実施材１とを試料とし、異なる焼鈍温度で１時間の焼鈍
を施したもののビッカース硬さ（Ｈｖ）を検証した表である。
【００７１】
【表１】
【００７２】
表１に示すように、焼鈍温度が４００℃のときに比較材１と、実施材１とのビッカース
硬さ（Ｈｖ）は同等レベルとなり、焼鈍温度が６００℃でも同等のビッカース硬さ（Ｈｖ
）を示している。このことから、本発明に係る軟質希薄銅合金線は十分な軟質特性を有す
るとともに、無酸素銅線と比較しても、特に焼鈍温度が４００℃を超える領域においては
優れた軟質特性を備えていることがわかる。
【００７３】
［軟質希薄銅合金線の耐力及び屈曲寿命について］
表２は、無酸素銅線を用いた比較材１と、低酸素銅に１３ｍａｓｓ ｐｐｍのＴｉを含
有した軟質希薄銅合金線を用いた実施材１の異なる焼鈍温度で１時間の焼鈍を施したもの
の０．２％耐力値の推移を検証した表である。なお、試料としては、２．６ｍｍ径の試料
を用いた。
【００７４】
【表２】
【００７５】
表２に示すように、焼鈍温度が４００℃のときに比較材１と実施材１の０．２％耐力値
が同等レベルであり、焼鈍温度６００℃では実施材１も比較材１もほぼ同等の０．２％耐
力値となっていることがわかる。
【００７６】
［軟質希薄銅合金線の伸び特性と結晶構造との関係について］
図１は、２．６ｍｍ径の無酸素銅線を用いた比較材１と２．６ｍｍ径の低酸素銅に１３
ｍａｓｓ ｐｐｍのＴｉを含有した軟質希薄銅合金線を用いた実施材１の異なる焼鈍温度
で１時間の焼鈍を施したものの伸び（％）の値の推移を検証したグラフである。図１に示
す丸記号は実施材１を示し、四角記号は比較材１を示す。
【００７７】
図１に示すように、比較材１に比して実施材１の方が、焼鈍温度１００℃を超え１３０
℃付近から９００℃の広い範囲で優れた伸び特性を示すことがわかる。
【００７８】
図２は、焼鈍温度５００℃における実施材１の銅線の断面写真を示した図である。図２
に示すように、銅合金線の断面全体において微細な結晶組織が形成されており、この微細
な結晶組織が伸び特性に寄与しているものと思われる。これに対し、焼鈍温度５００℃に
おける比較材１の断面組織は２次再結晶が進んでおり、図２の結晶組織に比して、断面組
織中の結晶粒が粗大化しているため、伸び特性が低下したものと考えられる。
【００７９】
図３は、焼鈍温度７００℃における実施材１の銅線の断面写真を示した図である。銅合
金線の断面における表層の結晶粒サイズが、内部における結晶粒サイズに比べて極めて小
さくなっていることがわかる。内部における結晶組織は２次再結晶が進んでいるものの、
外層における微細な結晶粒の層は残存している。実施材１は、内部の結晶組織が大きく成
長するが、表層に微細結晶の層が残っているため、高い伸び特性を維持しているものと思
われる。
【００８０】
図４は、比較材１の断面組織を示した断面写真である。比較材１は、表面から中央にか
けて全体的に略等しい大きさの結晶粒が均一に並んでおり、断面組織全体において２次再
結晶が進行しているため、実施材１に比して６００℃以上の高温領域における伸び特性は
、低下しているものと考えられる。
【００８１】
このように、実施材１では、比較材１よりも伸び特性の点で優れているため、この導体
を用いて撚線を製造するときの取り扱い性に優れ、耐屈曲特性に優れ、曲げやすさの点に
おいてもケーブルの配策が容易になるという利点がある。
【００８２】
つぎに、本発明に係る軟質希薄銅合金材料は、屈曲寿命の長さが要求されるが、無酸素
銅線を用いた比較材２と低酸素銅に１３ｍａｓｓ ｐｐｍのＴｉを添加した軟質希薄銅合
金線を用いた実施材２における屈曲寿命を測定した。ここでは試料としては、０．２６ｍ
ｍ径の線材に対して焼鈍温度４００℃で１時間の焼鈍を施したものを用い、比較材２は比
較材１と同様の成分組成であり、実施材２も実施材１と同様の成分組成のものを使用した
。
【００８３】
図５は、屈曲寿命の測定方法を示し、その方法により屈曲疲労試験を行った。屈曲疲労
試験は、荷重を負荷し、試料表面に引張と圧縮の繰返し曲げひずみを与える試験である。
試料は、（Ａ）のように曲げ治具（図中、リングと記載）の間にセットし、荷重を負荷し
たまま、（Ｂ）のように治具が９０度回転し曲げを与える。この操作で、曲げ治具に接し
ている線材表面には圧縮ひずみが、これに対応して反対側の表面には、引張ひずみが負荷
される。その後、再び（Ａ）の状態に戻る。次に（Ｂ）に示した向きと反対方向に９０度
回転し曲げを与える。この場合も、曲げ治具に接している線材表面には圧縮ひずみが、こ
れに対応して反対側の表面には引張ひずみが負荷され、（Ｃ）の状態になる。そして（Ｃ
）から最初の状態（Ａ）に戻る。この屈曲疲労１サイクル（Ａ）→（Ｂ）→（Ａ）→（Ｃ
）→（Ａ）に要する時間は４秒である。表面曲げ歪は以下の式により求めることができる。
【００８４】
表面曲げ歪（％）＝ｒ／（Ｒ＋ｒ）×１００（％）
｛Ｒ：素線曲げ半径（３０ｍｍ）、ｒ＝素線半径｝
【００８５】
図６は、４００℃で１時間の焼鈍処理を施した後の、無酸素銅線を用いた比較材２と、
低酸素銅にＴｉを添加した軟質希薄銅合金線を用いた実施材２における屈曲寿命を測定し
た表面曲げ歪みと屈曲回数との関係を示す図である。図６に示すように、本発明に係る実
施材２は、表面曲げ歪み０.４５％で、屈曲回数が比較材２の２０００回弱に比して、４
０００回強と２倍の高い屈曲寿命を示した。
【００８６】
図７は、実施材２の幅方向の結晶構造を示す断面組織を写真により表した図であり、図
８は、比較材２の幅方向の結晶構造を示す断面組織を写真により表した図である。実施材
２は、実施材１と同じ成分のもので、最も軟質材導電率が高い０．２６ｍｍ径の線材で、
焼鈍温度４００℃で１時間の焼鈍処理を経て作製される。又、比較材２は、無酸素銅（Ｏ
ＦＣ）からなる０．２６ｍｍ径の線材、焼鈍温度４００℃で１時間の焼鈍処理を経て作製
される。
【００８７】
表３は、実施材２及び比較材２の導電率を示す。
【００８８】
【表３】
【００８９】
表３に示すように、実施材２は、比較材２と比べて、電流を流したときに、電子の流れ
が妨げられることが少なく進むこととなり、電気抵抗が小さくなる。従って、実施材２は
、比較材２と比べて導電率（％ＩＡＣＳ）が大きくなっている。
【００９０】
図８に示すように、比較材２の結晶構造は、表面部から中央部にかけて全体的に大きさ
の等しい結晶粒が均一に並んでいることがわかる。これに対し、図７に示すように、実施
材２の結晶構造は、表層と内部とで結晶粒の大きさに差があり、表層における結晶粒サイ
ズに比べて内部の結晶粒サイズが極めて大きくなっている。
【００９１】
実施材２は、例えば、φ２．６ｍｍ、φ０．２６ｍｍとなるように加工した導体の銅中
のＳをＴｉ−Ｓ、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形で補足している。また、銅中に含まれる酸素（Ｏ）は
、例えば、ＴｉＯ２のように、ＴｉｘＯｙの形で存在しており、結晶粒内、結晶粒界に析
出している。
【００９２】
このため、銅を焼鈍して結晶組織を再結晶させたときには、実施材２は、再結晶化が進
み易く内部の結晶粒が大きく成長する。このため、実施材２は、比較材２と比べて、電流
を流したときに、電子の流れが妨げられることが少なく進むこととなり、電気抵抗が小さ
くなる。従って、実施材２は、比較材２と比べて導電率（％ＩＡＣＳ）が大きくなる。
【００９３】
以上の結果により、実施材２を用いた製品では、軟らかく、導電率が向上し、且つ屈曲
特性を向上させることができる。従来の導体では、結晶組織を実施材２のような大きさに
再結晶させるためには、高温の焼鈍処理が必要となる。しかし、焼鈍温度が高過ぎると、
Ｓが再固溶してしまう。また、従来の導体では、再結晶させると、軟らかくなり、屈曲特
性は低下する問題があった。実施材２では、焼鈍したときに双晶とならずに再結晶できる
ため、内部の結晶粒が大きくなり、軟らかくなるが、一方で表層は、微細結晶が残ってい
るため、屈曲特性が低下しない。
【００９４】
図９は、６００℃で１時間の焼鈍処理を施した後の、無酸素銅線を用いた比較材３と、
低酸素銅にＴｉを添加した軟質希薄銅合金線を用いた実施材３における屈曲寿命を測定し
た結果を表した表面曲げ歪みと屈曲回数との関係を示す図である。ここでは試料としては
、０．２６ｍｍ径の線材に対して焼鈍温度６００℃で１時間の焼鈍を施したものを用い、
比較材３は比較材１と同様の成分組成であり、実施材３も実施材１と同様の成分組成のも
のを使用した。屈曲寿命の測定方法は、図５の測定方法と同様の条件により行った。
【００９５】
図９に示すように、この場合も、本発明に係る実施材３は、表面曲げ歪み０.４５％で
、屈曲回数が比較材３の１０００回に比して、２０００回弱であるが約２倍の高い屈曲寿
命を示した。この結果は、いずれの焼鈍条件下においても実施材２、３の方が比較材２、
３に比して０．２％耐力値が大きい値を示していたことに起因するものであると理解され
る。
【００９６】
図１０は、実施材３の幅方向の結晶構造を示す断面組織を写真により表した図であり、
図１１は、比較材３の幅方向の結晶構造を示す断面組織を写真により表した図である。図
１０及び図１１に示すように、比較材３の結晶構造は、表面部から中央部にかけて全体的
に大きさの等しい結晶粒が均一に並んでいることがわかる。これに対し、実施材３の結晶
構造は、全体的に結晶粒の大きさがまばらであり、特筆すべきは、試料の断面方向の表面
付近に薄く形成されている層における結晶粒サイズが内部の結晶粒サイズに比べて極めて
小さくなっていることである。
【００９７】
発明者らは、比較材３には形成されていない、実施材３の表層に現れた微細結晶粒層が
実施材３の屈曲特性の向上に寄与しているものと考えている。
【００９８】
このことは、通常であれば、焼鈍温度６００℃で１時間の焼鈍処理を行えば、比較材３
のように再結晶により均一に粗大化した結晶粒が形成されるものであると理解されるが、
本発明の場合には、焼鈍温度６００℃で１時間の焼鈍処理を行ってもなお、その表層には
微細結晶粒層が残存していることから、軟質銅材でありながら、屈曲特性の良好な軟質希
薄銅合金材料が得られたものであると考えられる。
【００９９】
図１０及び図１１に示す結晶構造の断面写真をもとに、実施材３及び比較材３の試料の
表層における平均結晶粒サイズを測定した。
【０１００】
図１２は、表層における平均結晶粒サイズの測定方法を示す。図１２に示すように、０
．２６ｍｍ径の幅方向断面の表面から深さ方向に１０μｍ間隔で５０μｍの深さまでのと
ころの長さ１ｍｍの線上の範囲での結晶粒サイズを測定した夫々の実測値を平均した値を
表層における平均結晶粒サイズとした。
【０１０１】
測定の結果、比較材３の表層における平均結晶粒サイズは、５０μｍであったのに対し
、実施材３の表層における平均結晶粒サイズは、１０μｍである点で大きく異なっていた
。表層の平均結晶粒サイズが細かいことによって、屈曲疲労試験による亀裂の進展が抑制
され、屈曲疲労寿命が延びたと考えられる。即ち、結晶粒サイズが大きいと結晶粒界に沿
って亀裂が進展してしまうが、結晶粒サイズが小さいと亀裂の進展の方向が変わるため、
進展が抑制されるもので、このことが、上述のとおり、比較材３と実施材３との屈曲特性
の面で大きな相違を生じたものと考えられる。
【０１０２】
また、前述の２．６ｍｍ径である実施材１、比較材１の表層における平均結晶粒サイズ
として、２．６ｍｍ径の幅方向断面の表面から深さ方向に５０μｍの深さのところの長さ
１０ｍｍの範囲での結晶粒サイズを測定した。測定の結果、比較材１の表層における平均
結晶粒サイズは１００μｍであったのに対し、実施材１の表層における平均結晶粒サイズ
は２０μｍであった。本発明の効果を奏するものとして、表層の平均結晶粒サイズの上限
値としては、２０μｍ以下のものが好ましく、製造上の限界値から５μｍ以上のものが想
定される。
【実施例１】
【０１０３】
（軟質希薄銅合金材料の製造）
φ２．６ｍｍサイズの銅線を作製するところまでは、軟質希薄銅合金材料の実施材１と
同様である。これをφ０．９ｍｍまで伸線加工を施し、通電アニーラにて一旦焼鈍した後
、φ０．０５ｍｍまで伸線した。φ２.６ｍｍからφ０．９ｍｍへの加工度は８８.０％で
ある。
【０１０４】
このφ０．０５ｍｍの材料を通電アニーラにより、通電電圧２１〜３３Ｖ、巻き取り速
度５００ｍ/ｍｉｎで連続焼鈍を施し、実施材４の材料とした。比較として、φ０．０５
ｍｍの無酸素銅（純度９９.９９％以上、ＯＦＣ）も同様の加工熱処理条件で作製し比較
材４の材料とした。この場合のφ０．９ｍｍからφ０．０５ｍｍへの伸線加工度は９９.
７％である。
【０１０５】
別の焼鈍方法として、前述同様に、φ０．９ｍｍからφ０．０５ｍｍまで伸線した軟質
希薄銅合金材料を、管状炉にて４００℃〜６００℃×０．８〜４．８秒、走行焼鈍を施し
実施材４の材料とした。比較として、φ０．０５ｍｍの無酸素銅（９９.９９％以上、Ｏ
ＦＣ）も同様の加工熱処理条件で作製し比較材４の材料とした。
【０１０６】
これらの材料の機械的特性（引張強さ、伸び率）、硬さ、結晶粒サイズを測定した。表
層における平均結晶粒サイズは、０．０５ｍｍ径の幅方向断面の表面から深さ方向に１０
μｍの深さのところの長さ０．２５ｍｍの範囲での結晶粒サイズを測定した。
【０１０７】
（軟質希薄銅合金材料の軟質特性、伸び率及び引張強さ）
図１３は、無酸素銅線を用いた比較材１に係るワイヤロッドと、低酸素銅に１３ｍａｓ
ｓ ｐｐｍのＴｉを含有させた軟質希薄銅合金線から作製した実施材１に係るワイヤロッ
ドとについて、φ０.９ｍｍ（なまし材）からφ０.０５ｍｍまで伸線加工をし、通電アニ
ーラによる焼鈍（電圧２１〜３３Ｖ、巻き取り速度５００ｍ/ｍｉｎ）をしたあとの引張
強さと伸び率との関係を測定した実施材４と比較材４の結果を示す図である。
【０１０８】
図１３に示すように、ほぼ同じ伸び率で比較した場合、実施材４の引張強さは、比較材
４よりも１５ＭＰａ以上大きいことがわかる。無酸素銅との比較で、伸び率を低下させる
ことなく、引張強さを高くできることで、例えば、実施材４の軟質希薄銅合金線は、無酸
素銅を使用する導体に比して、応力付加による断線の発生を低減させることができる。
【０１０９】
図１４は、無酸素銅線を用いた比較材４に係るワイヤロッドと、低酸素銅に１３ｍａｓ
ｓ ｐｐｍのＴｉを含有させた軟質希薄銅合金線から作製した実施材４に係るワイヤロッ
ドとについて、φ０.９ｍｍ（なまし材）からφ０.０５ｍｍまで伸線加工をし、管状炉に
よる走行焼鈍（温度３００℃〜６００℃、時間０.８〜４.８秒）をしたあとの断面硬さ（
Ｈｖ）と機械的特性（伸び率）との関係を示す図である。
【０１１０】
断面硬さは、樹脂中に埋め込んだφ０.０５ｍｍワイヤの横断面を研磨し、ワイヤ中央
部のビッカース硬さを測定することで評価した。測定数はｎ＝５であり、その平均値とし
た。
【０１１１】
引張強さと伸び率の測定は、φ０.０５ｍｍワイヤを標点距離１００ｍｍ、引張速度２
０ｍｍ/ｍｉｎの条件で引張試験を行うことにより評価した。材料が破断するときの最大
の引張応力が引張強さであり、材料が破断するときの最大の変形量（ひずみ）を伸び率と
した。
【０１１２】
図１４に示すように、ほぼ同じ伸び率で比較した場合、実施材４の硬さは、比較材４よ
りも１０Ｈｖほど小さいことがわかる。無酸素銅との比較で、伸び特性を低下させること
なく、硬さを小さくできることで、例えば、実施材４の軟質希薄銅合金材料は、無酸素銅
を使用するボンディングワイヤに比して、ボンディング時のパッドダメージを低減させる
ことができる。
【０１１３】
表４は、図１３に示す評価結果のうち、実施材４と比較材４とで硬さがほぼ同等になる
条件のデータを抜粋し比較した結果を示す。実施材４は、実施材１に係るワイヤロッドを
、φ０.９ｍｍ（なまし材）からφ０.０５ｍｍまで伸線加工をし、管状炉中を４００℃×
１.２秒間の走行焼鈍したときの機械的特性及び硬さを示したものである。同じく比較材
４は、比較材１に係るワイヤロッドを、φ０.９ｍｍ（なまし材）からφ０.０５ｍｍまで
伸線加工をし、管状炉中を６００℃×２.４秒間走行焼鈍したときの機械的特性及び硬さ
を示したものである。
【０１１４】
【表４】
【０１１５】
表４に示すように、同じ硬さの材料であっても、実施材４の伸び率は、比較材４よりも
７％以上も高いため、例えば、ボンディングワイヤとして使用した場合、ワイヤボンディ
ング時の接続信頼性やハンドリング特性の向上に大きく寄与できる。また、同じ硬さであ
りながら無酸素銅を使用するボンディングワイヤに比して、引張強さが高いため、接続部
（ボールネック部）の強度信頼性に大きく寄与できる。
【０１１６】
ここでのワイヤボンディング部の接続信頼性とは、ワイヤボンディング後に樹脂モール
ドした後、銅ワイヤと樹脂材との熱膨張差により発生する応力に対する耐性のことである
。
【０１１７】
また、ハンドリング性とは、ワイヤスプールからボンディング部へワイヤを供給する際
の応力に対する耐性、その他、巻きぐせのつきにくさのことである。
【０１１８】
図１５は、硬さ（Ｈｖ）と引張強さとの関係を示す図である。図１５に示すように、ほ
ぼ同じ引張強さで比較した場合、実施材４の硬さは、比較材４よりも１０Ｈｖほど小さい
ことがわかる。引張強さを低下させることなく、硬さを小さくできることで、例えば、実
施材４の軟質希薄銅合金材料をボンディングワイヤとして使用した場合、ボンディング時
のパッドダメージを低減させることができる。
【０１１９】
表５は、実施材４と比較材４とで引張強さがほぼ同等になる条件のデータを抜粋し比較
した結果を示す。実施材４は、実施材１に係るワイヤロッドを、φ０.９ｍｍ（なまし材
）からφ０.０５ｍｍまで伸線加工をし、管状炉中を５００℃×４.８秒間の走行焼鈍した
ときの機械的特性及び硬さを示したものである。同じく比較材４は、比較材１に係るワイ
ヤロッドを、φ０.９ｍｍ（なまし材）からφ０.０５ｍｍまで伸線加工をし、管状炉中を
６００℃×２.４秒間走行焼鈍したときの機械的特性及び硬さを示したものである。
【０１２０】
【表５】
【０１２１】
表５に示すように、同じ引張強さの材料であっても、実施材４の伸びは、比較材４より
も５％も高いため、例えば、ボンディングワイヤとして使用した場合、ワイヤボンディン
グ時の接続信頼性やハンドリング特性の向上に大きく寄与できる。また、同じ引張強さの
材料でありながらも、実施材４の硬さは、比較材４よりも十分小さいため、ワイヤボンデ
ィング時のパッドダメージを小さくすることができる。
【０１２２】
ここでのワイヤボンディング部の接続信頼性及びハンドリング性は、前述と同じである
。
【０１２３】
引張強さ、伸び率及び硬さのバランスは、製品により要求される仕様は多少異なるが、
一例として、本発明によると、引張強さを重視する場合、引張り強さ２７０ＭＰａ以上、
伸び７％以上の導体が供給可能であり、更に硬さの小ささを重視する場合、２１０ＭＰａ
以上２７０ＭＰａ、伸び率１５％以上、かつ硬さ６５Ｈｖ以下の導体の供給が可能である
。
【０１２４】
（軟質希薄銅合金線の結晶構造について）
図１６は、実施材４に係る幅方向の断面組織を写真にて表した図であり、図１７は、比
較材４に係る幅方向の断面組織を写真にて表した図である。図１６（ａ）と（ｂ）とは異
なった場所でのものである。
【０１２５】
図１７に示すように、比較材４の結晶構造は、表面部から中央部にかけて全体的に大き
さの等しい結晶粒が均一に並んでいることが分かる。一方、実施材４の結晶構造は、全体
的に結晶粒の大きさがまばらであり、試料の断面方向の表面付近に薄く形成されている層
における結晶粒サイズが内部の結晶粒サイズに比べて極めて小さくなっている。
【０１２６】
本発明者らは、比較材４には形成されていない実施材４の表層に現れた微細結晶粒層が
実施材４の軟質特性を有し、かつ、引張強さと伸び特性を併せ持つことに寄与しているも
のと考えている。
【０１２７】
通常、軟質化を目的とした熱処理を行うと、比較材４のように再結晶により均一に粗大
化した結晶粒が形成されると理解される。しかし、本実施例においては、内部に粗大な結
晶粒を形成する焼鈍処理を実行しても表層には微細結晶粒層が残存している。したがって
、本実施例では、軟質銅材でありながら引張強さと伸び率に優れた軟質希薄銅合金材料が
得られたと考えられる。
【０１２８】
図１６及び図１７に示す結晶構造の断面写真を基に、実施材４及び比較材４に係る表層
における平均結晶粒サイズを測定した。
【０１２９】
図１８は、表層における平均結晶粒サイズの測定方法の概要を示す図である。図１８に
示すように、０．０５ｍｍ径の幅方向断面の表面から深さ方向に５μｍ間隔で１０μｍの
深さまでの長さ０．２５ｍｍの線上の範囲で、結晶粒サイズを測定した。そして、各測定
値（実測値）から平均値を求め、この平均値を平均結晶粒サイズにした。
【０１３０】
測定の結果、比較材４の表層における平均結晶粒サイズは、２２μｍであったのに対し
、実施材４の表層における平均結晶粒サイズは、図１６（ａ）では７μｍ及び図１６（ｂ
）では１５μｍであり、異なっていた。表層の平均結晶粒サイズが細かいことを一つの理
由として、高い引張強さと伸び率が得られたと考えられる。なお、結晶粒サイズが大きい
と、結晶粒界に沿って亀裂が進展する。しかし、結晶粒サイズが小さいと亀裂の進展方向
が変わるので、進展が抑制される。このことから、実施材４の疲労特性は、比較材４より
も優れると考えられる。疲労特性とは繰り返し応力を受けたとき、材料が破断に至るまで
の応力付加サイクル数或いは時間を示す。
【０１３１】
本実施例の効果を奏するには、表層の平均結晶粒サイズとしては１５μｍ以下が好まし
い。
【実施例２】
【０１３２】
（φ０.０５ｍｍの軟質希薄銅合金材料の管状炉、通電アニーラ及びバッチ処理）
表６〜表８は、φ０.０５ｍｍの軟質希薄銅合金材料の加工度や熱処理条件と、上述の
とおり引張強さと伸び率、屈曲特性の向上に寄与する表層の微細結晶の存在、及び、伸び
率、硬さについて評価した結果を示す。φ０.９ｍｍサイズの銅線を作製するところまで
は、上述した軟質希薄銅合金材料の実施材１と同様である。
【０１３３】
表６は、最終線径で、管状炉による走行焼鈍を行ったものであり、その時の温度と時間
に対する表層の平均結晶粒サイズと伸び率を評価したものである。
【０１３４】
表７は、最終線径で、通電アニーラによる焼鈍を行ったものであり、そのときの通電電
圧及び走行速度に対する表層の平均結晶粒サイズと導体の断面硬さを評価したものである。
【０１３５】
【表６】
【０１３６】
【表７】
【０１３７】
表６、表７の評価に用いた試料の加工度は、最終線径をいずれもφ０.０５ｍｍとし、
φ０.９ｍｍのなまし材からの加工の途中のいくつかの中間の線径サイズでなまし処理を
行うことで調整した。
【０１３８】
伸び率の値は、引張試験を行うことによる評価であり、伸び率１５％以上を合格（○）
、１０〜１５％未満を不十分（△）、１０％を下回る場合不適（×）とした。硬さの評価
は、樹脂中に埋め込んだ材料の横断面をビッカース硬さ試験にて行い、８０Ｈｖ以下を合
格（○）、８０Ｈｖを超えるものを不適（×）とした。
【０１３９】
表層の平均結晶粒サイズについては、図１８に示す方法で測定し、各測定値（実測値）
から平均値を求め、１５μｍ以下を合格（○）、１５μｍを超える場合不適（×）とした。
【０１４０】
表８は、最終線径で、バッチ焼鈍を行ったときのものであり、そのときの温度及び時間
に対する表層の平均結晶サイズと伸びを評価したものである。
【０１４１】
【表８】
【０１４２】
表８の評価に用いた試料の加工度は、最終線径をいずれもφ０.２５ｍｍとし、φ０.９
ｍｍのなまし材からの加工の途中のいくつかの中間の線径サイズでなまし処理を行うこと
で調整した。
【０１４３】
表層の平均結晶粒サイズについては、表６、表７と同様の方法で測定し、伸び率の値は
、引張試験を行うことによる評価であり、伸び率１８％以上を合格（○）、１３〜１８％
未満を不十分（△）、１３％を下回る場合不適（×）とした。
【０１４４】
（管状炉による走行焼鈍）
表６の管状炉による走行焼鈍を行ったものによると、同じ熱処理条件であっても、加工
度が異なる場合、表層の結晶粒のサイズに影響があることがわかる。表６の実施例１〜１
２に示すとおり、加工度が５０％以上であれば、引張強度、伸び率、屈曲特性を向上させ
るための微細な結晶を形成させることができ、また、伸び特性も兼ね備えている。一方、
比較例１〜７に示すとおり、加工度が５０％未満である場合、表層の平均結晶粒は、細か
くすることができない。また、一部それに付随して、高い伸び率を得ることができない。
この理由として、加工度が５０％未満である場合、再結晶の核を多数形成させるための歪
エネルギーが不十分であり、少数の結晶粒が粗大に成長してしまうためである。
【０１４５】
熱処理条件に関しては、温度が２５０℃以上５５０℃以下、時間は０.６秒以上５.０秒
以下であれば、同じく結晶粒サイズが細かく伸び率に優れる。
【０１４６】
一方、熱処理温度を２５０℃未満、或いは５５０℃を超える場合、又は、熱処理時間が
、０.５秒以下、或いは５.０秒を越える場合、微細な結晶粒サイズと高い伸び率を得るこ
とができない。これは、温度２５０℃未満或いは、時間０.５秒以下である場合、再結晶
が十分でなく、加工組織が存在しているためであり、逆に温度５５０℃を超えるか或いは
時間５.０秒を超える場合、過剰な熱により結晶が粗大化し、伸び率も低下してしまうた
めである。
【０１４７】
（通電アニーラによる焼鈍）
表７の通電アニーラによる焼鈍を行ったものによると、その熱処理条件のうち、電圧が
２１Ｖ〜３３Ｖの範囲にて、表層の結晶粒サイズが細かく、かつ軟質な導体を製造できる
ことがわかる。一方、電圧が２１Ｖよりも小さい場合、或いは３３Ｖを超える場合には、
それらの特性が得られないことがわかった。これは、電圧が２１Ｖよりも小さい場合、加
工効果による歪を十分に開放させるための熱エネルギーが不十分であるためと考えられる
。逆に３３Ｖを超える電圧で熱処理を行った場合、過剰な抵抗発熱により、材料が溶断し
てしまった。
【０１４８】
走行速度については、３００〜６００ｍ/ｍｉｎの間で同じく表層の結晶粒サイズが細
かく、かつ軟質な導体を製造できることがわかった。一方、走行速度が３００ｍ/ｍｉｎ
よりも小さい場合、或いは、６００ｍ/ｍｉｎを超える場合、それらの特性を得ることが
できないことがわかった。これは、速度が３００ｍ/ｍｉｎよりも小さい場合、熱エネル
ギーが過剰で、結晶が粗大化してしまったためであり、６００ｍ/ｍｉｎを超えると、軟
質化させるための熱エネルギーを十分に与えられなかったためと考えられる。
【０１４９】
（バッチ式による焼鈍）
表８のバッチ式による焼鈍を行ったものによると、その熱処理の温度を１５０℃以上、
５５０℃以下にした場合、表層の結晶粒サイズを小さく、かつ優れた伸びを得ることがで
きた。一方、温度を１２０℃以下、或いは５６０℃以上とした場合、上記特性を得ること
ができなかった。これは、温度が１２０℃以下の場合、再結晶が十分でなく、加工組織が
存在しているためであり、５６０℃以上の場合、過剰な熱により結晶が粗大化してしまっ
ているからである。
【０１５０】
熱処理時間に関して、３時間以内の場合、表層の結晶粒サイズを小さく、かつ優れた伸
び率を得ることができた。一方、３時間を超える場合、上記特性を得ることができなかっ
た。これは、３時間を超えると、過剰な熱エネルギーにより結晶粒が粗大化してしまうた
めである。バッチ式の場合、短時間での処理が難しいため、熱処理時間の下限値としては
、０.５時間が適当である。
【０１５１】
以上の結果から、本発明の軟質希薄銅合金材料の製造方法としては、加工度が５０％以
上であり、その線径が１．０ｍｍ未満の場合には、焼鈍処理の条件が、温度２５０℃〜５
５０℃、時間０．６秒〜５．０秒の管状炉中を通過させる連続焼鈍を行うことが望ましい。
【０１５２】
また、別の形態として、焼鈍処理の条件が、通電電圧２１Ｖ〜３３Ｖ、走行速度が３０
０ｍ/分〜６００ｍ/分の通電アニーラによる連続焼鈍を行うことが望ましい。
【０１５３】
また、別の形態として、鈍処理の条件が、温度１５０℃〜５５０℃、３時間以下のバッ
チ式焼鈍で行うことが望ましい。
【０１５４】
（φ２.６ｍｍの軟質希薄銅合金材料の管状炉、通電アニーラ及びバッチ処理）
表９〜１１は、線径の影響を確認するため、材料の加工度や熱処理条件と、引張強さと
伸び率、屈曲特性の向上に寄与する表層の微細結晶の存在、及び、伸び率、硬さについて
評価した結果を示す。φ２.６ｍｍサイズの銅線を作製するところまでは、上述した軟質
希薄銅合金材料の実験例と同様である。
【０１５５】
表９及び表１０の評価に用いた試料の加工度は、最終線径をいずれもφ２.６ｍｍとし
、φ８.０ｍｍの鋳造材からの加工の途中のいくつかの中間の線径サイズでなまし処理を
行うことで調整した。
【０１５６】
表９は、最終線径で、管状炉による走行焼鈍を行ったものであり、その時の温度と時間
に対する表層の平均結晶粒サイズと伸び率を評価した。
【０１５７】
表１０は、最終線径で、通電アニーラによる焼鈍を行ったものであり、そのときの通電
電圧及び走行速度に対する表層の平均結晶粒サイズと導体の断面硬さを評価したものであ
る。
【０１５８】
表１１は、最終線径で、バッチ式焼鈍による焼鈍を行ったものであり、そのときの温度
及び加熱保持時間に対する表層の平均結晶粒サイズと導体の断面硬さを評価したものであ
る。
【０１５９】
【表９】
【０１６０】
【表１０】
【０１６１】
【表１１】
【０１６２】
表層の平均結晶粒サイズについては、図１２に示す方法で測定し、各測定値（実測値）
から平均値を求め、平均結晶粒サイズが２０μｍ以下を合格（○）、２０μｍを超える場
合不適（×）とした。
【０１６３】
伸び率の値は、引張試験を行うことによる評価であり、伸び率１８％以上を合格（○）
、１３〜１８％未満を不十分（△）、１３％を下回る場合不適（×）とした。硬さの評価は、樹脂中に埋め込んだ材料の横断面をビッカース硬さ試験にて行い、８０Ｈｖ以下を合格（○）、８０Ｈｖを超えるものを不適（×）とした。
【０１６４】
表９〜表１１に示すように、同じ熱処理条件であっても、加工度が異なる場合、表層の
結晶粒サイズに影響があることがわかる。実施例に示すとおり、いずれの熱処理方法にお
いても、加工度５０％以上であれば、引張強度、伸び率、屈曲特性を向上させるための微
細な結晶を形成させることができ、また、伸び特性も兼ね備えている。一方、比較例に示
すとおり、加工度が５０％未満である場合、表層の平均結晶粒は、細かくすることができ
ない。また、一部それに付随して、高い伸び率を得ることができない。
【０１６５】
（管状炉による焼鈍）
熱処理条件に関しては、表９に示す管状炉による焼鈍では、温度が３００℃以上８００
℃以下、時間は１.０秒以上１０.０秒以下であれば、同じく結晶粒サイズが細かく伸びに
優れる。
【０１６６】
一方、熱処理温度を３００℃未満、或いは８２０℃を超える場合、又は、熱処理時間が
、０.５秒以下、或いは1０.０秒を越える場合、微細な結晶粒サイズと高い伸びを得るこ
とができない。これは、温度３００℃未満、或いは、時間０.５秒以下である場合、再結
晶が十分でなく、加工組織が存在しているためであり、逆に温度８２０℃を超えるか或い
は時間1０.０秒を超える場合、過剰な熱により結晶が粗大化し、伸びも低下してしまうた
めである。
【０１６７】
（通電アニーラによる焼鈍）
表１０の通電アニーラによる焼鈍では、その熱処理条件のうち、電圧が２５〜３５Ｖの
範囲にて、表層の結晶粒サイズが細かく、かつ軟質な導体を製造できることがわかる。一
方、電圧が２１Ｖよりも小さい場合、或いは３５Ｖを超える場合には、それらの特性が得
られないことがわかった。これは、電圧が２１Ｖよりも小さい場合、加工効果による歪を
十分に開放させるための熱エネルギーが不十分であるためと考えられる。逆に３５Ｖを超
える電圧で熱処理を行った場合、過剰な抵抗発熱により結晶が粗大化した。
【０１６８】
走行速度については、１００〜５００ｍ/ｍｉｎの間で同じく表層の結晶粒サイズが細
かく、かつ軟質な導体を製造できることがわかった。一方、走行速度が８０ｍ/ｍｉｎよ
りも小さい場合、或いは、７００ｍ/ｍｉｎを超える場合、それらの特性を得ることがで
きないことがわかった。これば、速度が３００ｍ/ｍｉｎよりも小さい場合、熱エネルギ
ーが過剰で、結晶が粗大化してしまったためであり、７００ｍ/ｍｉｎを超えると、軟質
化させるための熱エネルギーを十分に与えられなかったためと考えられる。８０ｍ/ｍｉ
ｎよりも小さい走行速度は生産効率が悪いため、コスト高となる。
【０１６９】
（バッチ式による焼鈍）
表１１のバッチ式による焼鈍では、その熱処理の温度を１７０℃以上、７００℃以下に
した場合、表層の結晶粒サイズを小さく、かつ優れた伸びを得ることができた。一方、温
度を１２０℃以下、或いは７５０℃以上とした場合、上記特性を得ることができなかった
。これは、温度は１２０℃以下の場合、再結晶が十分でなく、加工組織が存在しているた
めであり、７５０℃以上の場合、過剰な熱により結晶が粗大化してしまっているからであ
る。
【０１７０】
熱処理時間に関して、３時間以内の場合、表層の結晶粒サイズを小さく、かつ優れた伸
びを得ることができた。一方、５時間を超える場合、上記特性を得ることができなかった
。これは、５時間を超えると、過剰な熱エネルギーにより結晶粒が粗大化してしまうため
である。バッチ式の場合、昇温、冷却のスピードを考えると、短時間での処理が難しいた
め、熱処理時間の下限値としては、０.５時間が適当である。
【０１７１】
以上の結果から、本発明の軟質希薄銅合金材料の製造方法としては、加工度が５０％以
上であり、加工後の焼鈍処理の条件が、温度２５０℃〜８００℃、時間０．６秒〜１０．
０秒の管状炉による焼鈍が望ましい。
【０１７２】
また、別の形態として、焼鈍処理の条件が、通電電圧２１Ｖ〜３５Ｖ、走行速度が１０
０ｍ/分〜６００ｍ/分の通電アニーラによる焼鈍が望ましい。
【０１７３】
また、別の形態として、焼鈍処理の条件が、温度１５０℃〜７００℃、３時間以下のバ
ッチ式焼鈍が望ましい。
【０１７４】
更に詳しくは、加工後に焼鈍しようとする材料の線径サイズがφ１.０ｍｍ未満である
場合、焼鈍処理の条件が、温度２５０℃〜５５０℃、時間０．６秒〜５．０秒の管状炉に
よる焼鈍がより望ましく、別の形態として、焼鈍処理の条件が、通電電圧２１Ｖ〜３３Ｖ
、走行速度が３００ｍ/分〜６００ｍ/分の通電アニーラによる焼鈍がより望ましく、また
、別の形態として、焼鈍処理の条件が、温度１５０℃〜５５０℃、３時間以下のバッチ式
焼鈍がより望ましい。
【０１７５】
また、加工後に焼鈍しようとする材料の線径サイズがφ１.０ｍｍ以上である場合、焼
鈍処理の条件が、温度３００℃〜８００℃、時間１．０秒〜１０．０秒の管状炉による焼
鈍がより望ましく、別の形態として、焼鈍処理の条件が、通電電圧２５Ｖ〜３５Ｖ、走行
速度が１００ｍ/分〜５００ｍ/分の通電アニーラによる焼鈍がより望ましく、また、別の
形態として、焼鈍処理の条件が、温度１７０℃〜７００℃、３時間以下のバッチ式による
焼鈍がより望ましい。
【０１７６】
以上の本実施形態に係る軟質希薄銅合金材料の製造方法は、Ｔｉ等を含み残部が銅から
なる軟質希薄銅合金に塑性加工による加工を施し、次いで焼鈍処理を施す前の加工度を５
０％以上とすることにより、結晶組織が少なくとも表面から線径の２０％の深さまでの平
均結晶粒サイズが１５μｍ以下にできることから、高い導電性を備え、かつ、軟質材にお
いても高い引張り強さと伸び率を両立できるため、製品の接続信頼性を向上させることが
できる。
【０１７７】
又、添加したＴｉと同様に、本実施形態に係る軟質希薄銅合金材料の製造方法としてＭ
ｇ、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にお
いても不純物である硫黄（Ｓ）をトラップするので、マトリックスとしての銅母相が高純
度化し、素材の軟質特性が向上される。このため、その軟質希薄銅合金材料を銅ボンディ
ングワイヤとして用いることによりボンディング時にシリコンチップ上の脆弱なアルミパ
ットにダメージを与えることを抑制できる効果が得られることが確認されている。
【０１７８】
又、本実施形態に係る製造方法によって得られる軟質希薄銅合金材料は、銅の高純度化
（９９．９９９質量％以上）処理を要せず、安価なＳＣＲ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、生産性が高く、低コスト化ができる。
【０１７９】
更に、本実施形態に係る製造方法によって得られる軟質希薄銅合金材料からなる銅ボン
ディングワイヤは、車載用パワーモジュール用途のφ０．３ｍｍ程度のＡｌボンディング
ワイヤの代替としても適用でき、素材の高熱伝導性によるワイヤ径の減少に伴うモジュー
ルの小型化、熱伝導性向上による放熱性アップによって電流密度増大による接続信頼性の
低下を回避できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い導電性を備え、かつ軟質材においても高い引張り強さと伸び率を有する
新規な軟質希薄銅合金材料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の科学技術においては、動力源としての電力や、電気信号など、あらゆる部分に電
気が用いられており、それらを伝達するためにケーブルやリード線、電子部品の分野など
では、ボンディングワイヤなどの導線が用いられている。そして、その導線に用いられて
いる素材としては、銅、銀、金などの比較的導電率の高い金属が用いられ、とりわけ、コ
スト面などを考慮し、銅線が多く用いられている。
【０００３】
銅と一括りにする中にも、その分子の配列などに応じて、大きく分けて、硬質銅と軟質
銅とに分けられる。そして利用目的に応じて所望の性質を有する種類の銅が用いられてい
る。
【０００４】
電子部品用リード線には、硬質銅線が多く用いられるが、例えば、医療機器、産業用ロ
ボット、ノート型パソコンなどの電子機器などに用いられるケーブルは、過酷な曲げ、ね
じれ、引張りなどが組み合わさった外力が繰り返し負荷される環境下で使用されているた
め、硬直な硬質銅線は不適格であり、軟質銅線が用いられている。
【０００５】
このような用途に使用される導線には、導電性が良好（高導電率）で、かつ、引張り強
さや伸び率、屈曲特性が良好で、更には硬さが小さいという相反する特性が求められるも
のがあり、今日までに、高導電性、引張強さ及び伸び率を維持する銅材料の開発が進めら
れている。
【０００６】
例えば、特許文献１に係る発明は、引張強さ、伸び率及び導電率が良好な耐屈曲ケーブ
ル用導体に関する発明であり、特に純度９９．９９ｍａｓｓ％以上の無酸素銅に、純度９
９．９９ｍａｓｓ％以上のインジウムを０．０５〜０．７０ｍａｓｓ％、純度９９．９ｍ
ａｓｓ％以上のＰを０．０００１〜０．００３ｍａｓｓ％の濃度範囲で含有させてなる銅
合金を線材に形成した耐屈曲ケーブル用導体について記載されている。
【０００７】
また、特許文献２に係る発明には、インジウムが０．１〜１．０ｍａｓｓ％、硼素が０
．０１〜０．１ｍａｓｓ％、残部が銅である耐屈曲性銅合金線について記載されている。
【０００８】
特許文献３には、ボンディングワイヤ用途として、引張強さと伸び率が良好であること
に加え、素材状態での硬さを小さくした導体などが提案されており、９９.９９９ｍａｓ
ｓ％以上の高純度銅中の不純物量を調整することで、高い引張強さと伸び率、更に軟らか
さを兼ね揃えた導体について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３６３６６８号公報
【特許文献２】特開平９−２５６０８４号公報
【特許文献３】特開昭６１−２２４４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に係る発明は、添加元素としてのＩｎの含有量が多いあくま
でも硬質銅線に関する発明であり、引張強さと伸び率に優れる軟質銅線についての検討は
なされていない。また、添加元素としてのＩｎの含有量が多いため、導電性が低下してし
まう。
【００１１】
また、特許文献２に係る発明は、軟質銅線に関する発明であるが、特許文献１に係る発
明と同様に、添加元素の添加量が多いため、導電性が低下してしまう。
【００１２】
一方で、原料となる銅材料として無酸素銅（ＯＦＣ）などの高導電性銅材を選択するこ
とで高い導電性を確保することが考えられる。しかしながら、この無酸素銅（ＯＦＣ）を
原料とし、導電性を維持すべく他の元素を添加せずに使用した場合には、銅荒引線の加工
度をあげて伸線することにより無酸素銅線内部の結晶組織を細かくすることによって高い
引張強さと伸び率を両立させることが考えられ、伸線加工による加工硬化により硬質線材
としての用途には適しているが、軟質線材への適用ができないという問題がある。
【００１３】
特許文献３に係る発明は、９９.９９９ｍａｓｓ％以上の高純度銅をベースとしている
ため、高い導電率となることが予測されるが、銅の高純度化は、帯域溶融法や真空ビーム
溶解法などの特殊な製法を必要とするため、製造工程が複雑となると共に、高コストの材
料にならざるをえない。
【００１４】
本発明の目的は、高い導電性を備え、かつ、軟質材においても高い引張り強さと伸び率
を有し、製造工程が単純で安価である軟質希薄銅合金材料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】
【００１５】
本発明は、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、残部が銅及び不可避的不純物である軟質希薄銅合金に塑性
加工を施し、次いで焼鈍処理を施す軟質希薄銅合金材料の製造方法であって、上記焼鈍処理を行う前の前記塑性加工における加工度が５０％以上であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の軟質希薄銅合金材料の製造方法は、上記焼鈍処理を、温度２５０℃〜８００℃
及び時間０．６秒〜１０．０秒の範囲において管状炉中を通過させながら連続的に行うこ
と、通電電圧２１Ｖ〜３５Ｖ及び走行速度１００ｍ/分〜６００ｍ/分の範囲において通電
アニーラによって行うこと、温度１５０℃〜７００℃及び３時間以下の範囲においてバッ
チ処理によって行うこと、又、前記軟質希薄銅合金は、２〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄
と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、前記添加元素として
Ｔｉを４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍ含むことが好ましい。
【００１７】
本発明に係る軟質希薄銅合金材料は、導電率９８％ＩＡＣＳ(万国標準軟銅(Ｉｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅｌｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ)抵抗率１．７２４１×
１０−８Ωｍを１００％とした導電率)、１００％ＩＡＣＳ、更には１０２％ＩＡＣＳ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のが好ましい。また
、副次的には、表面傷が少なく、製造範囲が広く、安定生産が可能であるＳＣＲ連続鋳造
圧延設備を用いること、又、ワイヤロッドに対する加工度９０％(例えばφ８ｍｍ→φ２
．６ｍｍ)での軟化温度が１４８℃以下の材料を用いて構成されるのが好ましい。
【００１８】
冷間伸線加工後に軟化温度と導電率を満足する銅ワイヤロッドを得るためには、以下の
（ａ）と（ｂ）により、銅中の硫黄が晶出と析出を行うことが好ましい。
【００１９】
（ａ）素材の酸素濃度を２ｍａｓｓ ｐｐｍを超える量に増やしてチタンを添加すること
が好ましい。これにより、先ず溶銅中ではＴｉＳとチタン酸化物（ＴｉＯ2）やＴｉ−Ｏ
−Ｓ粒子が形成されると考えられる。
【００２０】
（ｂ）次に、熟間圧延温度を、通常の銅の製造条件の９５０〜６００℃よりも低く設定す
る８８０〜５５０℃とすることで、銅中に転位を導入し、Ｓが析出し易いようにすること
が好ましい。これによって転位上へのＳの析出又はチタンの酸化物（ＴｉＯ2）を核とし
てＳを析出させ、その一例として溶銅と同様Ｔｉ−Ｏ−Ｓ粒子等を形成させる。
【００２１】
（１）添加元素について
添加元素としてＴｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群か
ら選択される元素を選択した理由は、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、特に硫黄（Ｓ）と結合しやすいためＳをトラップすることができ、マトリックスの
銅母材を高純度化し、素材の硬さを低下させることができるためである。また、Ｓをトラ
ップすることにより高い導電性を実現することができるという効果も得られる。添加元素
は１種類又は２種類以上含まれる。また、合金の性質に悪影響を及ぼすことのないその他
の元素及び不純物を合金に含有させることもできる。
【００２２】
添加元素として、Ｔｉ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒの１種又は２種以上の合計の含
有量は４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍであり、より１０〜２０ｍａｓｓ ｐｐｍが好ましく、Ｍ
ｇの含有量は２〜３０ｍａｓｓ ｐｐｍ、より５〜１０ｍａｓｓ ｐｐｍが好ましく、Ｚｒ
、Ｎｂの含有量は８〜１００ｍａｓｓ ｐｐｍ、より２０〜４０ｍａｓｓ ｐｐｍが好まし
い。
【００２３】
また、後述する好適な実施の形態においては、酸素含有量が２ｍａｓｓ ｐｐｍを超え
３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下が良好であり、より５〜１５ｍａｓｓ ｐｐｍが好ましく、添加
元素の添加量及び硫黄の含有量によっては、合金の性質を備える範囲において、２ｍａｓ
ｓ ｐｐｍを超え４００ｍａｓｓ ｐｐｍを含むことができる。
【００２４】
硫黄の含有量は、３〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍ、より３〜８ｍａｓｓ ｐｐｍが好ましい。
【００２５】
導電率が９８％ＩＡＣＳ以上の軟質銅合金材料を得る場合、不可避的不純物を含む純銅
(べ一ス素材)が、３〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍ
ａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、Ｔｉを４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍ含む軟質希薄銅合金材料で
ワイヤロッド(荒引き線)を製造するものである。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（Ｌ
ＯＣ）を対象としている。
【００２６】
ここで、導電率が１００％ＩＡＣＳ以上の軟質銅合金材料を得る場合には、不可避的不
純物を含む純銅に２〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍ
ａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素とＴｉを４〜３７ｍａｓｓ ｐｐｍ含む軟質希薄銅合金材料でワ
イヤロッドとするのがよい。
【００２７】
さらに、導電率が１０２％ＩＡＣＳ以上の軟質銅合金材料を得る場合、不可避的不純物
を含む純銅に３〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍの硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍａｓ
ｓ ｐｐｍ以下の酸素と、Ｔｉを４〜２５ｍａｓｓ ｐｐｍ含む軟質希薄銅合金材料でワイ
ヤロッドとするのがよい。
【００２８】
通常、純銅の工業的製造において、電気銅を製造する際に、硫黄が銅中に取り込まれて
しまうため、硫黄を３ｍａｓｓ ｐｐｍ以下とするのは難しい。汎用電気銅の硫黄濃度上
限は１２ｍａｓｓ ｐｐｍである。
【００２９】
制御する酸素は、上述したように、少ないと軟化温度が下がり難いので２ｍａｓｓ ｐ
ｐｍを超える量とするのが好ましい。また酸素が多すぎると、熱間圧延工程で、表面傷が
出やすくなるので３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下とするのが好ましい。
【００３０】
（２）分散している物質について
分散粒子のサイズは小さく沢山分布することが望ましい。その理由は、硫黄の析出サイ
トとして働くためサイズが小さく数が多いことが要求される。
【００３１】
通常、硫黄及びチタンは、ＴｉＯ、ＴｉＯ2、ＴｉＳ、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形で化合物又は
、凝集物を形成し、残りのＴｉとＳが固溶体の形で存在している。ＴｉＯのサイズが２０
０ｎｍ以下、ＴｉＯ2は１０００ｎｍ以下、ＴｉＳは２００ｎｍ以下、Ｔｉ−Ｏ−Ｓは３
００ｎｍ以下で結晶粒内に分布している軟質希薄銅合金材料とする。「結晶粒」とは、銅
の結晶組織のことを意味する。
【００３２】
但し、鋳造時の溶銅の保持時間や冷却状況により、形成される粒子サイズが変わるので
鋳造条件の設定も必要である。
【００３３】
（３）連続鋳造圧延条件について
ＳＣＲ連続鋳造圧延法（Ｓｏｕｔｈ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｒｏｄ Ｓｙｓｔｅｍ）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
を造る。一例として、加工度９９．３％でφ８ｍｍワイヤロッドを造る方法を用いる。
【００３４】
（ａ）溶解炉内での溶銅温度は、１１００℃以上１３２０℃以下とするのが望ましい。溶
銅の温度が高いとブローホールが多くなり、傷が発生するとともに粒子サイズが大きくな
る傾向にあるので１３２０℃以下とする。１１００℃以上としたのは、銅が固まりやすく
製造が安定しないためであるが、鋳造温度は、出来るだけ低い温度が望ましい。
【００３５】
（ｂ）熱間圧延温度は、最初の圧延ロールでの温度が８８０℃以下、最終圧延ロールでの
温度が５５０℃以上とするのが望ましい。
【００３６】
通常の純銅製造条件と異なり、溶銅中での硫黄の晶出と熱間圧延中の硫黄の析出が本発
明の課題であるので、その駆動力である固溶限をより小さくするためには、溶銅温度と熱
間圧延温度を（ａ）、（ｂ）とするのがよい。
【００３７】
通常の熱間圧延温度は、最初の圧延ロールでの温度が９５０℃以下、最終圧延ロールで
の温度が６００℃以上であるが、固溶限をより小さくするためには、最初の圧延ロールで
の温度を８８０℃以下、最終圧延ロールでの温度を５５０℃以上に設定するのが望ましい。
【００３８】
このような条件で、直径φ８ｍｍサイズのワイヤロッドの導電率が９８％ＩＡＣＳ以上
、１００％ＩＡＣＳ、更に１０２％ＩＡＣＳ以上が好ましく、冷間伸線加工後の線材（例
えば、φ２．６ｍｍ）の軟化温度が１３０℃〜１４８℃である軟質希薄銅合金線又は板状
材料を得ることができる。
【００３９】
工業的に使うためには、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にて９
８％ＩＡＣＳ以上必要であり、軟化温度はその工業的価値から見て１４８℃以下である。
Ｔｉを添加しない場合は、１６０〜１６５℃である。高純度銅（６Ｎ）の軟化温度は１２
７〜１３０℃であったので、得られたデータから限界値を１３０℃とする。このわずかな
違いは、高純度銅（６Ｎ）にない不可避的不純物の存在にある。
【００４０】
導電率は、無酸素銅のレベルで１０１．７％ＩＡＣＳ程度であり、高純度銅（６Ｎ）で
１０２．８％ＩＡＣＳであるため、出来るだけ高純度銅（６Ｎ）に近い導電率であること
が望ましい。
【００４１】
ベース材の銅はシャフト炉での溶解が銅酸化物の混入や粒子サイズが大きくなり品質を
低下させるので、その溶解の後、還元状態の樋になるように制御した、すなわち還元ガス
（ＣＯ）雰囲気下で、希薄合金の構成元素の硫黄濃度、Ｔｉ濃度、酸素濃度を制御して鋳
造し、圧延するワイヤロッドを安定して製造する方法がよい。
【００４２】
以上により、本発明の製造方法によって製造された軟質希薄銅合金材料は、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得ることが可能となり、溶融半
田めっき材（線、板、箔）、エナメル線、軟質純銅、高導電率銅、やわらかい銅線として
使用できると共に、焼鈍時のエネルギーを低減できるので、高い生産性が得られる。
【００４３】
また、本発明の製造方法によって製造された軟質希薄銅合金材料は、その表面にめっき
層を形成してもよい。めっき層としては、例えば、錫、ニッケル、銀、亜鉛、パラジウム
を主成分とするものを適用可能であり、いわゆるＰｂフリーめっきを用いてもよい。
【００４４】
また、本発明の製造方法によって製造された軟質希薄銅合金材料は、線とすることによ
りそれを複数本撚り合わせた軟質希薄銅合金撚線として使用することも可能である。
【００４５】
また、本発明の製造方法によって製造された軟質希薄銅合金材料は、線又は撚線とする
ことによりそれらの周りに、絶縁層を設けたケーブルとして使用することもできる。
【００４６】
また、本発明の製造方法によって製造された軟質希薄銅合金材料は、線とすることによ
り複数本撚り合わせて中心導体とし、中心導体の外周に絶縁体被覆を形成し、絶縁体被覆
の外周に銅又は銅合金からなる外部導体を配置し、その外周にジャケット層を設けた同軸
ケーブルとして使用することもできる。また、この同軸ケーブルの複数本をシールド層内
に配置し、前記シールド層の外周にシースを設けた複合ケーブルとして使用することもで
きる。
【００４７】
また、本発明の製造方法によって製造された軟質希薄銅合金材料の用途は、放熱板など
に使用される銅板、リードフレームに使用される異形条銅材、配線基板に使用される銅箔
など幅広い用途に適合しうるものである。
【００４８】
本発明の軟質希薄銅合金材料の用途は、例えば、民生用太陽電池向け配線材、モーター
用エナメル線用導体、２００℃から７００℃で使う高温用軟質銅材料、電源ケーブル用導
体、信号線用導体、焼きなましが不要な溶融半田めっき材、ＦＰＣ用の配線用導体、熱伝
導に優れた銅材料、高純度銅代替え材料としての使用が挙げられ、これら幅広いニーズに
応えるものである。また、形状は特に限定されず、断面丸形状の導体であっても、棒状の
もの、平角導体であってもよい。
【００４９】
また、本発明の軟質希薄銅合金材料の製造方法として、ＳＣＲ連続鋳造圧延法によりワ
イヤロッドを作製し、熱間圧延にて軟質材を作製する例で説明したが、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により製造するようにしても良い。
【００５０】
（４）軟質希薄銅合金材料の加工度及び焼鈍方法について
所望の結晶組織を得るために、本発明の軟質希薄銅合金材料の製造方法は、焼鈍の熱処
理を行う前の塑性加工における加工度を５０％以上にするものである。ここで加工度とは
、次と定義できる。
【００５１】
加工度（％）＝［伸線前（軟質材）の断面積−伸線加工後の断面積］×１００
／［伸線前（軟質材）の断面積］
【００５２】
その理由として、加工度が５０％よりも小さい材料を焼鈍した場合、再結晶の過程で、
結晶の核を多数発生させるための歪エネルギーが十分でなく、少ない数の結晶の核しか存
在せず、結晶の成長する際に粗大な結晶となりやすいためである。より好ましい加工度は
、８０〜９９.８％である。
【００５３】
本発明の軟質希薄銅合金材料の製造方法は、軟質希薄銅合金の冷間による伸線加工を複
数段に亘って行ない、その加工の都度、加工度を５０％以上とし、その加工後にその都度
、焼鈍処理が行われる。
【００５４】
本発明の製造方法によって得られる軟質希薄銅合金材料は、結晶組織がその表面から内
部に向けて線径又は板厚の２０％の深さまでの平均結晶粒サイズが２０μｍ以下とするこ
とが好ましい。
【００５５】
塑性加工を実施した材料を用いて所望の結晶組織を得るための焼鈍方法として、直径１
ｍｍ未満の線形状においては、温度２５０℃〜５５０℃及び時間０．６秒〜５.０秒の範
囲において管状炉中を通過させる連続的な焼鈍が適用できる。この理由として、温度が２
５０℃よりも小さく、或いは時間が０．６秒よりも短い場合、材料には依然として加工組
織が存在し、伸び率の値は小さいためである。逆に、温度が５５０℃を超える、或いは５
．０秒よりも長い場合、結晶粒が粗大化し所望の結晶組織、或いは伸び率が得られない、
或いは、過剰に軟質化した導体が巻き取り時の張力により変形してしまう恐れがあるから
である。
【００５６】
又、直径１ｍｍ以上の線形状においては、温度３００℃〜８００℃及び時間１.０秒〜
１０.０秒の範囲において管状炉中を通過させる連続的な焼鈍が適用できる。
【００５７】
別の焼鈍方法として、直径１ｍｍ未満の線形状においては、温度１５０℃〜５５０℃及
び３時間以下の範囲においてバッチ式焼鈍が適用できる。バッチ式焼鈍の特徴として、大
容量の焼鈍炉を使用することで、一回の焼鈍作業で大量の処理が可能となることであり、
単位長さあたりの体積が小さい細サイズ導体の焼鈍に有効である。本焼鈍条件を選ぶ理由
としては、上記同様、温度が１５０℃よりも小さい場合、軟質化が十分でなく、伸び率の
値が低くなるためである。逆に、温度が５５０℃を超える、或いは３時間よりも長い場合
、結晶粒が粗大化し所望の結晶組織が得られない、或いは、伸び率が小さく、或いは、線
同士の粘着等の不具合が発生しやすくなる恐れがあるためである。
【００５８】
又、直径１ｍｍ以上の線形状においては、温度１７０℃〜７００℃及び３時間以下の範
囲においてバッチ式焼鈍が適用できる。
【００５９】
焼鈍時間の下限値としては、所望の結晶組織を得るため、かつ材料を軟質化するため、
０.５ｈｒ以上が望ましい。
【００６０】
別の焼鈍方法として、直径１ｍｍ未満の線形状においては、通電電圧２１Ｖ〜３３Ｖ及
び走行速度が３００ｍ/分〜６００ｍ/分の範囲において通電アニーラによる連続的な処理
も可能である。通電アニーラによる焼鈍は、速い製造速度で軟質化させることが可能とな
るため、高効率製造、つまり、低コスト化に寄与することができる。本焼鈍条件を選ぶ理
由としては、通電電圧が２０Ｖよりも小さい、或いは、走行速度が６００ｍ/分を超える
場合、軟質化が十分でなく、伸び率の値が低くなるためである。逆に、通電電圧が３０Ｖ
を超える、或いは３００ｍ/分小さい場合、結晶粒が粗大化し所望の結晶組織が得られな
い、或いは、伸びが小さく、或いは、過剰な熱エネルギーにより導体が変形もしくは断線
の恐れがある。
【００６１】
又、直径１ｍｍ以上の線形状においては、通電電圧２５Ｖ〜３５Ｖ及び走行速度が１０
０ｍ/分〜５００ｍ/分の範囲において通電アニーラによる連続的な処理も可能である。
【００６２】
又、これらの焼鈍には、銅合金材料の酸化を防止するため、窒素ガス或いは、アルゴン
ガスなどの不活性ガス中で行うことが望ましい。
【００６３】
（５）軟質希薄銅合金材料の結晶組織について
本発明に係る軟質希薄銅合金材料は、結晶組織が少なくとも線又は板の表面から銅導体
の内部に向けて線径又は板厚に対して最大２０％の深さまでの平均結晶粒サイズが２０μ
ｍ以下の結晶粒を表層に含み、その内部の平均結晶粒サイズが前記表層の平均結晶粒サイ
ズより大きい。
【００６４】
結晶が微細、特に表層に微細な結晶が存在することで、材料の引張強さや伸び率の向上
が期待できるためである。この理由として、引張り変形により粒界近傍に導入される局所
ひずみが，結晶粒径が微細なほど小さくなり、粒界応力集中の緩和に寄与し、これに伴い
、粒界応力集中が低減して粒界破壊が抑制されると考えられるからである。
【発明の効果】
【００６５】
本発明によれば、高い導電性を備え、かつ、軟質材においても高い引張強さと伸び率を
有し、製造工程が単純で安価である軟質希薄銅合金材料の軟質希薄銅合金材料の製造方法
を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施材１と比較材１の焼鈍温度と伸び率との関係を示す図である。
【図２】焼鈍温度５００℃における実施材１の径方向の断面組織の写真による図である。
【図３】焼鈍温度７００℃における実施材１の径方向の断面組織を示す写真による図である。
【図４】比較材１の径方向の断面組織を示す写真による図である。
【図５】屈曲疲労試験の概略を示す図である。
【図６】比較材２と実施材２における表面曲げ歪みと屈曲回数との関係を示す屈曲寿命を測定したグラフである。
【図７】実施材２の幅方向の断面組織を示す写真による図である。
【図８】比較材２の試料の幅方向の断面組織を示す写真による図である。
【図９】比較材３と実施材３における表面曲げ歪みと屈曲回数との関係を示す屈曲寿命を測定したグラフである。
【図１０】実施材３の幅方向の断面組織を示す写真による図である。
【図１１】比較材３の幅方向の断面組織を示す写真による図である。
【図１２】試料の表層における平均結晶粒サイズの測定方法の概略を示す図である。
【図１３】実施材４及び比較材４の引張強さと伸び率との関係を示す図である。
【図１４】実施材４及び比較材４の伸び率と硬さとの関係を示す図である。
【図１５】実施材４及び比較材４の引張強さと硬さとの関係を示す図である。
【図１６】実施材４の幅方向の断面組織を示す写真による図である。
【図１７】比較材４の幅方向の断面組織を示す写真による図である。
【図１８】表層における平均結晶粒サイズの測定方法の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下に記載した実施形態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、実施形態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。
【実験例】
【００６８】
（本発明に係る軟質希薄銅合金材料の製造）
実験材として、低酸素銅（酸素濃度７ｍａｓｓ ｐｐｍ〜８ｍａｓｓ ｐｐｍ、硫黄濃度
５ｍａｓｓ ｐｐｍ）に、チタン濃度１３ｍａｓｓ ｐｐｍ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連続鍛造圧延によ
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、φ
２．６ｍｍサイズの銅線（銅ボンデングワイヤ、加工度８９．４％）を作製した。
【００６９】
このφ２．６ｍｍサイズの銅線を用いて、まずは銅ボンディングワイヤに使用する素材
の特性を検証した。
【００７０】
（軟質希薄銅合金材料の軟質特性）
表１は、無酸素銅線を用いた比較材１と、低酸素銅に１３ｍａｓｓ ｐｐｍのＴｉを含
有した軟質希薄銅合金線を用いた実施材１とを試料とし、異なる焼鈍温度で１時間の焼鈍
を施したもののビッカース硬さ（Ｈｖ）を検証した表である。
【００７１】
【表１】
【００７２】
表１に示すように、焼鈍温度が４００℃のときに比較材１と、実施材１とのビッカース
硬さ（Ｈｖ）は同等レベルとなり、焼鈍温度が６００℃でも同等のビッカース硬さ（Ｈｖ
）を示している。このことから、本発明に係る軟質希薄銅合金線は十分な軟質特性を有す
るとともに、無酸素銅線と比較しても、特に焼鈍温度が４００℃を超える領域においては
優れた軟質特性を備えていることがわかる。
【００７３】
［軟質希薄銅合金線の耐力及び屈曲寿命について］
表２は、無酸素銅線を用いた比較材１と、低酸素銅に１３ｍａｓｓ ｐｐｍのＴｉを含
有した軟質希薄銅合金線を用いた実施材１の異なる焼鈍温度で１時間の焼鈍を施したもの
の０．２％耐力値の推移を検証した表である。なお、試料としては、２．６ｍｍ径の試料
を用いた。
【００７４】
【表２】
【００７５】
表２に示すように、焼鈍温度が４００℃のときに比較材１と実施材１の０．２％耐力値
が同等レベルであり、焼鈍温度６００℃では実施材１も比較材１もほぼ同等の０．２％耐
力値となっていることがわかる。
【００７６】
［軟質希薄銅合金線の伸び特性と結晶構造との関係について］
図１は、２．６ｍｍ径の無酸素銅線を用いた比較材１と２．６ｍｍ径の低酸素銅に１３
ｍａｓｓ ｐｐｍのＴｉを含有した軟質希薄銅合金線を用いた実施材１の異なる焼鈍温度
で１時間の焼鈍を施したものの伸び（％）の値の推移を検証したグラフである。図１に示
す丸記号は実施材１を示し、四角記号は比較材１を示す。
【００７７】
図１に示すように、比較材１に比して実施材１の方が、焼鈍温度１００℃を超え１３０
℃付近から９００℃の広い範囲で優れた伸び特性を示すことがわかる。
【００７８】
図２は、焼鈍温度５００℃における実施材１の銅線の断面写真を示した図である。図２
に示すように、銅合金線の断面全体において微細な結晶組織が形成されており、この微細
な結晶組織が伸び特性に寄与しているものと思われる。これに対し、焼鈍温度５００℃に
おける比較材１の断面組織は２次再結晶が進んでおり、図２の結晶組織に比して、断面組
織中の結晶粒が粗大化しているため、伸び特性が低下したものと考えられる。
【００７９】
図３は、焼鈍温度７００℃における実施材１の銅線の断面写真を示した図である。銅合
金線の断面における表層の結晶粒サイズが、内部における結晶粒サイズに比べて極めて小
さくなっていることがわかる。内部における結晶組織は２次再結晶が進んでいるものの、
外層における微細な結晶粒の層は残存している。実施材１は、内部の結晶組織が大きく成
長するが、表層に微細結晶の層が残っているため、高い伸び特性を維持しているものと思
われる。
【００８０】
図４は、比較材１の断面組織を示した断面写真である。比較材１は、表面から中央にか
けて全体的に略等しい大きさの結晶粒が均一に並んでおり、断面組織全体において２次再
結晶が進行しているため、実施材１に比して６００℃以上の高温領域における伸び特性は
、低下しているものと考えられる。
【００８１】
このように、実施材１では、比較材１よりも伸び特性の点で優れているため、この導体
を用いて撚線を製造するときの取り扱い性に優れ、耐屈曲特性に優れ、曲げやすさの点に
おいてもケーブルの配策が容易になるという利点がある。
【００８２】
つぎに、本発明に係る軟質希薄銅合金材料は、屈曲寿命の長さが要求されるが、無酸素
銅線を用いた比較材２と低酸素銅に１３ｍａｓｓ ｐｐｍのＴｉを添加した軟質希薄銅合
金線を用いた実施材２における屈曲寿命を測定した。ここでは試料としては、０．２６ｍ
ｍ径の線材に対して焼鈍温度４００℃で１時間の焼鈍を施したものを用い、比較材２は比
較材１と同様の成分組成であり、実施材２も実施材１と同様の成分組成のものを使用した
。
【００８３】
図５は、屈曲寿命の測定方法を示し、その方法により屈曲疲労試験を行った。屈曲疲労
試験は、荷重を負荷し、試料表面に引張と圧縮の繰返し曲げひずみを与える試験である。
試料は、（Ａ）のように曲げ治具（図中、リングと記載）の間にセットし、荷重を負荷し
たまま、（Ｂ）のように治具が９０度回転し曲げを与える。この操作で、曲げ治具に接し
ている線材表面には圧縮ひずみが、これに対応して反対側の表面には、引張ひずみが負荷
される。その後、再び（Ａ）の状態に戻る。次に（Ｂ）に示した向きと反対方向に９０度
回転し曲げを与える。この場合も、曲げ治具に接している線材表面には圧縮ひずみが、こ
れに対応して反対側の表面には引張ひずみが負荷され、（Ｃ）の状態になる。そして（Ｃ
）から最初の状態（Ａ）に戻る。この屈曲疲労１サイクル（Ａ）→（Ｂ）→（Ａ）→（Ｃ
）→（Ａ）に要する時間は４秒である。表面曲げ歪は以下の式により求めることができる。
【００８４】
表面曲げ歪（％）＝ｒ／（Ｒ＋ｒ）×１００（％）
｛Ｒ：素線曲げ半径（３０ｍｍ）、ｒ＝素線半径｝
【００８５】
図６は、４００℃で１時間の焼鈍処理を施した後の、無酸素銅線を用いた比較材２と、
低酸素銅にＴｉを添加した軟質希薄銅合金線を用いた実施材２における屈曲寿命を測定し
た表面曲げ歪みと屈曲回数との関係を示す図である。図６に示すように、本発明に係る実
施材２は、表面曲げ歪み０.４５％で、屈曲回数が比較材２の２０００回弱に比して、４
０００回強と２倍の高い屈曲寿命を示した。
【００８６】
図７は、実施材２の幅方向の結晶構造を示す断面組織を写真により表した図であり、図
８は、比較材２の幅方向の結晶構造を示す断面組織を写真により表した図である。実施材
２は、実施材１と同じ成分のもので、最も軟質材導電率が高い０．２６ｍｍ径の線材で、
焼鈍温度４００℃で１時間の焼鈍処理を経て作製される。又、比較材２は、無酸素銅（Ｏ
ＦＣ）からなる０．２６ｍｍ径の線材、焼鈍温度４００℃で１時間の焼鈍処理を経て作製
される。
【００８７】
表３は、実施材２及び比較材２の導電率を示す。
【００８８】
【表３】
【００８９】
表３に示すように、実施材２は、比較材２と比べて、電流を流したときに、電子の流れ
が妨げられることが少なく進むこととなり、電気抵抗が小さくなる。従って、実施材２は
、比較材２と比べて導電率（％ＩＡＣＳ）が大きくなっている。
【００９０】
図８に示すように、比較材２の結晶構造は、表面部から中央部にかけて全体的に大きさ
の等しい結晶粒が均一に並んでいることがわかる。これに対し、図７に示すように、実施
材２の結晶構造は、表層と内部とで結晶粒の大きさに差があり、表層における結晶粒サイ
ズに比べて内部の結晶粒サイズが極めて大きくなっている。
【００９１】
実施材２は、例えば、φ２．６ｍｍ、φ０．２６ｍｍとなるように加工した導体の銅中
のＳをＴｉ−Ｓ、Ｔｉ−Ｏ−Ｓの形で補足している。また、銅中に含まれる酸素（Ｏ）は
、例えば、ＴｉＯ２のように、ＴｉｘＯｙの形で存在しており、結晶粒内、結晶粒界に析
出している。
【００９２】
このため、銅を焼鈍して結晶組織を再結晶させたときには、実施材２は、再結晶化が進
み易く内部の結晶粒が大きく成長する。このため、実施材２は、比較材２と比べて、電流
を流したときに、電子の流れが妨げられることが少なく進むこととなり、電気抵抗が小さ
くなる。従って、実施材２は、比較材２と比べて導電率（％ＩＡＣＳ）が大きくなる。
【００９３】
以上の結果により、実施材２を用いた製品では、軟らかく、導電率が向上し、且つ屈曲
特性を向上させることができる。従来の導体では、結晶組織を実施材２のような大きさに
再結晶させるためには、高温の焼鈍処理が必要となる。しかし、焼鈍温度が高過ぎると、
Ｓが再固溶してしまう。また、従来の導体では、再結晶させると、軟らかくなり、屈曲特
性は低下する問題があった。実施材２では、焼鈍したときに双晶とならずに再結晶できる
ため、内部の結晶粒が大きくなり、軟らかくなるが、一方で表層は、微細結晶が残ってい
るため、屈曲特性が低下しない。
【００９４】
図９は、６００℃で１時間の焼鈍処理を施した後の、無酸素銅線を用いた比較材３と、
低酸素銅にＴｉを添加した軟質希薄銅合金線を用いた実施材３における屈曲寿命を測定し
た結果を表した表面曲げ歪みと屈曲回数との関係を示す図である。ここでは試料としては
、０．２６ｍｍ径の線材に対して焼鈍温度６００℃で１時間の焼鈍を施したものを用い、
比較材３は比較材１と同様の成分組成であり、実施材３も実施材１と同様の成分組成のも
のを使用した。屈曲寿命の測定方法は、図５の測定方法と同様の条件により行った。
【００９５】
図９に示すように、この場合も、本発明に係る実施材３は、表面曲げ歪み０.４５％で
、屈曲回数が比較材３の１０００回に比して、２０００回弱であるが約２倍の高い屈曲寿
命を示した。この結果は、いずれの焼鈍条件下においても実施材２、３の方が比較材２、
３に比して０．２％耐力値が大きい値を示していたことに起因するものであると理解され
る。
【００９６】
図１０は、実施材３の幅方向の結晶構造を示す断面組織を写真により表した図であり、
図１１は、比較材３の幅方向の結晶構造を示す断面組織を写真により表した図である。図
１０及び図１１に示すように、比較材３の結晶構造は、表面部から中央部にかけて全体的
に大きさの等しい結晶粒が均一に並んでいることがわかる。これに対し、実施材３の結晶
構造は、全体的に結晶粒の大きさがまばらであり、特筆すべきは、試料の断面方向の表面
付近に薄く形成されている層における結晶粒サイズが内部の結晶粒サイズに比べて極めて
小さくなっていることである。
【００９７】
発明者らは、比較材３には形成されていない、実施材３の表層に現れた微細結晶粒層が
実施材３の屈曲特性の向上に寄与しているものと考えている。
【００９８】
このことは、通常であれば、焼鈍温度６００℃で１時間の焼鈍処理を行えば、比較材３
のように再結晶により均一に粗大化した結晶粒が形成されるものであると理解されるが、
本発明の場合には、焼鈍温度６００℃で１時間の焼鈍処理を行ってもなお、その表層には
微細結晶粒層が残存していることから、軟質銅材でありながら、屈曲特性の良好な軟質希
薄銅合金材料が得られたものであると考えられる。
【００９９】
図１０及び図１１に示す結晶構造の断面写真をもとに、実施材３及び比較材３の試料の
表層における平均結晶粒サイズを測定した。
【０１００】
図１２は、表層における平均結晶粒サイズの測定方法を示す。図１２に示すように、０
．２６ｍｍ径の幅方向断面の表面から深さ方向に１０μｍ間隔で５０μｍの深さまでのと
ころの長さ１ｍｍの線上の範囲での結晶粒サイズを測定した夫々の実測値を平均した値を
表層における平均結晶粒サイズとした。
【０１０１】
測定の結果、比較材３の表層における平均結晶粒サイズは、５０μｍであったのに対し
、実施材３の表層における平均結晶粒サイズは、１０μｍである点で大きく異なっていた
。表層の平均結晶粒サイズが細かいことによって、屈曲疲労試験による亀裂の進展が抑制
され、屈曲疲労寿命が延びたと考えられる。即ち、結晶粒サイズが大きいと結晶粒界に沿
って亀裂が進展してしまうが、結晶粒サイズが小さいと亀裂の進展の方向が変わるため、
進展が抑制されるもので、このことが、上述のとおり、比較材３と実施材３との屈曲特性
の面で大きな相違を生じたものと考えられる。
【０１０２】
また、前述の２．６ｍｍ径である実施材１、比較材１の表層における平均結晶粒サイズ
として、２．６ｍｍ径の幅方向断面の表面から深さ方向に５０μｍの深さのところの長さ
１０ｍｍの範囲での結晶粒サイズを測定した。測定の結果、比較材１の表層における平均
結晶粒サイズは１００μｍであったのに対し、実施材１の表層における平均結晶粒サイズ
は２０μｍであった。本発明の効果を奏するものとして、表層の平均結晶粒サイズの上限
値としては、２０μｍ以下のものが好ましく、製造上の限界値から５μｍ以上のものが想
定される。
【実施例１】
【０１０３】
（軟質希薄銅合金材料の製造）
φ２．６ｍｍサイズの銅線を作製するところまでは、軟質希薄銅合金材料の実施材１と
同様である。これをφ０．９ｍｍまで伸線加工を施し、通電アニーラにて一旦焼鈍した後
、φ０．０５ｍｍまで伸線した。φ２.６ｍｍからφ０．９ｍｍへの加工度は８８.０％で
ある。
【０１０４】
このφ０．０５ｍｍの材料を通電アニーラにより、通電電圧２１〜３３Ｖ、巻き取り速
度５００ｍ/ｍｉｎで連続焼鈍を施し、実施材４の材料とした。比較として、φ０．０５
ｍｍの無酸素銅（純度９９.９９％以上、ＯＦＣ）も同様の加工熱処理条件で作製し比較
材４の材料とした。この場合のφ０．９ｍｍからφ０．０５ｍｍへの伸線加工度は９９.
７％である。
【０１０５】
別の焼鈍方法として、前述同様に、φ０．９ｍｍからφ０．０５ｍｍまで伸線した軟質
希薄銅合金材料を、管状炉にて４００℃〜６００℃×０．８〜４．８秒、走行焼鈍を施し
実施材４の材料とした。比較として、φ０．０５ｍｍの無酸素銅（９９.９９％以上、Ｏ
ＦＣ）も同様の加工熱処理条件で作製し比較材４の材料とした。
【０１０６】
これらの材料の機械的特性（引張強さ、伸び率）、硬さ、結晶粒サイズを測定した。表
層における平均結晶粒サイズは、０．０５ｍｍ径の幅方向断面の表面から深さ方向に１０
μｍの深さのところの長さ０．２５ｍｍの範囲での結晶粒サイズを測定した。
【０１０７】
（軟質希薄銅合金材料の軟質特性、伸び率及び引張強さ）
図１３は、無酸素銅線を用いた比較材１に係るワイヤロッドと、低酸素銅に１３ｍａｓ
ｓ ｐｐｍのＴｉを含有させた軟質希薄銅合金線から作製した実施材１に係るワイヤロッ
ドとについて、φ０.９ｍｍ（なまし材）からφ０.０５ｍｍまで伸線加工をし、通電アニ
ーラによる焼鈍（電圧２１〜３３Ｖ、巻き取り速度５００ｍ/ｍｉｎ）をしたあとの引張
強さと伸び率との関係を測定した実施材４と比較材４の結果を示す図である。
【０１０８】
図１３に示すように、ほぼ同じ伸び率で比較した場合、実施材４の引張強さは、比較材
４よりも１５ＭＰａ以上大きいことがわかる。無酸素銅との比較で、伸び率を低下させる
ことなく、引張強さを高くできることで、例えば、実施材４の軟質希薄銅合金線は、無酸
素銅を使用する導体に比して、応力付加による断線の発生を低減させることができる。
【０１０９】
図１４は、無酸素銅線を用いた比較材４に係るワイヤロッドと、低酸素銅に１３ｍａｓ
ｓ ｐｐｍのＴｉを含有させた軟質希薄銅合金線から作製した実施材４に係るワイヤロッ
ドとについて、φ０.９ｍｍ（なまし材）からφ０.０５ｍｍまで伸線加工をし、管状炉に
よる走行焼鈍（温度３００℃〜６００℃、時間０.８〜４.８秒）をしたあとの断面硬さ（
Ｈｖ）と機械的特性（伸び率）との関係を示す図である。
【０１１０】
断面硬さは、樹脂中に埋め込んだφ０.０５ｍｍワイヤの横断面を研磨し、ワイヤ中央
部のビッカース硬さを測定することで評価した。測定数はｎ＝５であり、その平均値とし
た。
【０１１１】
引張強さと伸び率の測定は、φ０.０５ｍｍワイヤを標点距離１００ｍｍ、引張速度２
０ｍｍ/ｍｉｎの条件で引張試験を行うことにより評価した。材料が破断するときの最大
の引張応力が引張強さであり、材料が破断するときの最大の変形量（ひずみ）を伸び率と
した。
【０１１２】
図１４に示すように、ほぼ同じ伸び率で比較した場合、実施材４の硬さは、比較材４よ
りも１０Ｈｖほど小さいことがわかる。無酸素銅との比較で、伸び特性を低下させること
なく、硬さを小さくできることで、例えば、実施材４の軟質希薄銅合金材料は、無酸素銅
を使用するボンディングワイヤに比して、ボンディング時のパッドダメージを低減させる
ことができる。
【０１１３】
表４は、図１３に示す評価結果のうち、実施材４と比較材４とで硬さがほぼ同等になる
条件のデータを抜粋し比較した結果を示す。実施材４は、実施材１に係るワイヤロッドを
、φ０.９ｍｍ（なまし材）からφ０.０５ｍｍまで伸線加工をし、管状炉中を４００℃×
１.２秒間の走行焼鈍したときの機械的特性及び硬さを示したものである。同じく比較材
４は、比較材１に係るワイヤロッドを、φ０.９ｍｍ（なまし材）からφ０.０５ｍｍまで
伸線加工をし、管状炉中を６００℃×２.４秒間走行焼鈍したときの機械的特性及び硬さ
を示したものである。
【０１１４】
【表４】
【０１１５】
表４に示すように、同じ硬さの材料であっても、実施材４の伸び率は、比較材４よりも
７％以上も高いため、例えば、ボンディングワイヤとして使用した場合、ワイヤボンディ
ング時の接続信頼性やハンドリング特性の向上に大きく寄与できる。また、同じ硬さであ
りながら無酸素銅を使用するボンディングワイヤに比して、引張強さが高いため、接続部
（ボールネック部）の強度信頼性に大きく寄与できる。
【０１１６】
ここでのワイヤボンディング部の接続信頼性とは、ワイヤボンディング後に樹脂モール
ドした後、銅ワイヤと樹脂材との熱膨張差により発生する応力に対する耐性のことである
。
【０１１７】
また、ハンドリング性とは、ワイヤスプールからボンディング部へワイヤを供給する際
の応力に対する耐性、その他、巻きぐせのつきにくさのことである。
【０１１８】
図１５は、硬さ（Ｈｖ）と引張強さとの関係を示す図である。図１５に示すように、ほ
ぼ同じ引張強さで比較した場合、実施材４の硬さは、比較材４よりも１０Ｈｖほど小さい
ことがわかる。引張強さを低下させることなく、硬さを小さくできることで、例えば、実
施材４の軟質希薄銅合金材料をボンディングワイヤとして使用した場合、ボンディング時
のパッドダメージを低減させることができる。
【０１１９】
表５は、実施材４と比較材４とで引張強さがほぼ同等になる条件のデータを抜粋し比較
した結果を示す。実施材４は、実施材１に係るワイヤロッドを、φ０.９ｍｍ（なまし材
）からφ０.０５ｍｍまで伸線加工をし、管状炉中を５００℃×４.８秒間の走行焼鈍した
ときの機械的特性及び硬さを示したものである。同じく比較材４は、比較材１に係るワイ
ヤロッドを、φ０.９ｍｍ（なまし材）からφ０.０５ｍｍまで伸線加工をし、管状炉中を
６００℃×２.４秒間走行焼鈍したときの機械的特性及び硬さを示したものである。
【０１２０】
【表５】
【０１２１】
表５に示すように、同じ引張強さの材料であっても、実施材４の伸びは、比較材４より
も５％も高いため、例えば、ボンディングワイヤとして使用した場合、ワイヤボンディン
グ時の接続信頼性やハンドリング特性の向上に大きく寄与できる。また、同じ引張強さの
材料でありながらも、実施材４の硬さは、比較材４よりも十分小さいため、ワイヤボンデ
ィング時のパッドダメージを小さくすることができる。
【０１２２】
ここでのワイヤボンディング部の接続信頼性及びハンドリング性は、前述と同じである
。
【０１２３】
引張強さ、伸び率及び硬さのバランスは、製品により要求される仕様は多少異なるが、
一例として、本発明によると、引張強さを重視する場合、引張り強さ２７０ＭＰａ以上、
伸び７％以上の導体が供給可能であり、更に硬さの小ささを重視する場合、２１０ＭＰａ
以上２７０ＭＰａ、伸び率１５％以上、かつ硬さ６５Ｈｖ以下の導体の供給が可能である
。
【０１２４】
（軟質希薄銅合金線の結晶構造について）
図１６は、実施材４に係る幅方向の断面組織を写真にて表した図であり、図１７は、比
較材４に係る幅方向の断面組織を写真にて表した図である。図１６（ａ）と（ｂ）とは異
なった場所でのものである。
【０１２５】
図１７に示すように、比較材４の結晶構造は、表面部から中央部にかけて全体的に大き
さの等しい結晶粒が均一に並んでいることが分かる。一方、実施材４の結晶構造は、全体
的に結晶粒の大きさがまばらであり、試料の断面方向の表面付近に薄く形成されている層
における結晶粒サイズが内部の結晶粒サイズに比べて極めて小さくなっている。
【０１２６】
本発明者らは、比較材４には形成されていない実施材４の表層に現れた微細結晶粒層が
実施材４の軟質特性を有し、かつ、引張強さと伸び特性を併せ持つことに寄与しているも
のと考えている。
【０１２７】
通常、軟質化を目的とした熱処理を行うと、比較材４のように再結晶により均一に粗大
化した結晶粒が形成されると理解される。しかし、本実施例においては、内部に粗大な結
晶粒を形成する焼鈍処理を実行しても表層には微細結晶粒層が残存している。したがって
、本実施例では、軟質銅材でありながら引張強さと伸び率に優れた軟質希薄銅合金材料が
得られたと考えられる。
【０１２８】
図１６及び図１７に示す結晶構造の断面写真を基に、実施材４及び比較材４に係る表層
における平均結晶粒サイズを測定した。
【０１２９】
図１８は、表層における平均結晶粒サイズの測定方法の概要を示す図である。図１８に
示すように、０．０５ｍｍ径の幅方向断面の表面から深さ方向に５μｍ間隔で１０μｍの
深さまでの長さ０．２５ｍｍの線上の範囲で、結晶粒サイズを測定した。そして、各測定
値（実測値）から平均値を求め、この平均値を平均結晶粒サイズにした。
【０１３０】
測定の結果、比較材４の表層における平均結晶粒サイズは、２２μｍであったのに対し
、実施材４の表層における平均結晶粒サイズは、図１６（ａ）では７μｍ及び図１６（ｂ
）では１５μｍであり、異なっていた。表層の平均結晶粒サイズが細かいことを一つの理
由として、高い引張強さと伸び率が得られたと考えられる。なお、結晶粒サイズが大きい
と、結晶粒界に沿って亀裂が進展する。しかし、結晶粒サイズが小さいと亀裂の進展方向
が変わるので、進展が抑制される。このことから、実施材４の疲労特性は、比較材４より
も優れると考えられる。疲労特性とは繰り返し応力を受けたとき、材料が破断に至るまで
の応力付加サイクル数或いは時間を示す。
【０１３１】
本実施例の効果を奏するには、表層の平均結晶粒サイズとしては１５μｍ以下が好まし
い。
【実施例２】
【０１３２】
（φ０.０５ｍｍの軟質希薄銅合金材料の管状炉、通電アニーラ及びバッチ処理）
表６〜表８は、φ０.０５ｍｍの軟質希薄銅合金材料の加工度や熱処理条件と、上述の
とおり引張強さと伸び率、屈曲特性の向上に寄与する表層の微細結晶の存在、及び、伸び
率、硬さについて評価した結果を示す。φ０.９ｍｍサイズの銅線を作製するところまで
は、上述した軟質希薄銅合金材料の実施材１と同様である。
【０１３３】
表６は、最終線径で、管状炉による走行焼鈍を行ったものであり、その時の温度と時間
に対する表層の平均結晶粒サイズと伸び率を評価したものである。
【０１３４】
表７は、最終線径で、通電アニーラによる焼鈍を行ったものであり、そのときの通電電
圧及び走行速度に対する表層の平均結晶粒サイズと導体の断面硬さを評価したものである。
【０１３５】
【表６】
【０１３６】
【表７】
【０１３７】
表６、表７の評価に用いた試料の加工度は、最終線径をいずれもφ０.０５ｍｍとし、
φ０.９ｍｍのなまし材からの加工の途中のいくつかの中間の線径サイズでなまし処理を
行うことで調整した。
【０１３８】
伸び率の値は、引張試験を行うことによる評価であり、伸び率１５％以上を合格（○）
、１０〜１５％未満を不十分（△）、１０％を下回る場合不適（×）とした。硬さの評価
は、樹脂中に埋め込んだ材料の横断面をビッカース硬さ試験にて行い、８０Ｈｖ以下を合
格（○）、８０Ｈｖを超えるものを不適（×）とした。
【０１３９】
表層の平均結晶粒サイズについては、図１８に示す方法で測定し、各測定値（実測値）
から平均値を求め、１５μｍ以下を合格（○）、１５μｍを超える場合不適（×）とした。
【０１４０】
表８は、最終線径で、バッチ焼鈍を行ったときのものであり、そのときの温度及び時間
に対する表層の平均結晶サイズと伸びを評価したものである。
【０１４１】
【表８】
【０１４２】
表８の評価に用いた試料の加工度は、最終線径をいずれもφ０.２５ｍｍとし、φ０.９
ｍｍのなまし材からの加工の途中のいくつかの中間の線径サイズでなまし処理を行うこと
で調整した。
【０１４３】
表層の平均結晶粒サイズについては、表６、表７と同様の方法で測定し、伸び率の値は
、引張試験を行うことによる評価であり、伸び率１８％以上を合格（○）、１３〜１８％
未満を不十分（△）、１３％を下回る場合不適（×）とした。
【０１４４】
（管状炉による走行焼鈍）
表６の管状炉による走行焼鈍を行ったものによると、同じ熱処理条件であっても、加工
度が異なる場合、表層の結晶粒のサイズに影響があることがわかる。表６の実施例１〜１
２に示すとおり、加工度が５０％以上であれば、引張強度、伸び率、屈曲特性を向上させ
るための微細な結晶を形成させることができ、また、伸び特性も兼ね備えている。一方、
比較例１〜７に示すとおり、加工度が５０％未満である場合、表層の平均結晶粒は、細か
くすることができない。また、一部それに付随して、高い伸び率を得ることができない。
この理由として、加工度が５０％未満である場合、再結晶の核を多数形成させるための歪
エネルギーが不十分であり、少数の結晶粒が粗大に成長してしまうためである。
【０１４５】
熱処理条件に関しては、温度が２５０℃以上５５０℃以下、時間は０.６秒以上５.０秒
以下であれば、同じく結晶粒サイズが細かく伸び率に優れる。
【０１４６】
一方、熱処理温度を２５０℃未満、或いは５５０℃を超える場合、又は、熱処理時間が
、０.５秒以下、或いは５.０秒を越える場合、微細な結晶粒サイズと高い伸び率を得るこ
とができない。これは、温度２５０℃未満或いは、時間０.５秒以下である場合、再結晶
が十分でなく、加工組織が存在しているためであり、逆に温度５５０℃を超えるか或いは
時間５.０秒を超える場合、過剰な熱により結晶が粗大化し、伸び率も低下してしまうた
めである。
【０１４７】
（通電アニーラによる焼鈍）
表７の通電アニーラによる焼鈍を行ったものによると、その熱処理条件のうち、電圧が
２１Ｖ〜３３Ｖの範囲にて、表層の結晶粒サイズが細かく、かつ軟質な導体を製造できる
ことがわかる。一方、電圧が２１Ｖよりも小さい場合、或いは３３Ｖを超える場合には、
それらの特性が得られないことがわかった。これは、電圧が２１Ｖよりも小さい場合、加
工効果による歪を十分に開放させるための熱エネルギーが不十分であるためと考えられる
。逆に３３Ｖを超える電圧で熱処理を行った場合、過剰な抵抗発熱により、材料が溶断し
てしまった。
【０１４８】
走行速度については、３００〜６００ｍ/ｍｉｎの間で同じく表層の結晶粒サイズが細
かく、かつ軟質な導体を製造できることがわかった。一方、走行速度が３００ｍ/ｍｉｎ
よりも小さい場合、或いは、６００ｍ/ｍｉｎを超える場合、それらの特性を得ることが
できないことがわかった。これは、速度が３００ｍ/ｍｉｎよりも小さい場合、熱エネル
ギーが過剰で、結晶が粗大化してしまったためであり、６００ｍ/ｍｉｎを超えると、軟
質化させるための熱エネルギーを十分に与えられなかったためと考えられる。
【０１４９】
（バッチ式による焼鈍）
表８のバッチ式による焼鈍を行ったものによると、その熱処理の温度を１５０℃以上、
５５０℃以下にした場合、表層の結晶粒サイズを小さく、かつ優れた伸びを得ることがで
きた。一方、温度を１２０℃以下、或いは５６０℃以上とした場合、上記特性を得ること
ができなかった。これは、温度が１２０℃以下の場合、再結晶が十分でなく、加工組織が
存在しているためであり、５６０℃以上の場合、過剰な熱により結晶が粗大化してしまっ
ているからである。
【０１５０】
熱処理時間に関して、３時間以内の場合、表層の結晶粒サイズを小さく、かつ優れた伸
び率を得ることができた。一方、３時間を超える場合、上記特性を得ることができなかっ
た。これは、３時間を超えると、過剰な熱エネルギーにより結晶粒が粗大化してしまうた
めである。バッチ式の場合、短時間での処理が難しいため、熱処理時間の下限値としては
、０.５時間が適当である。
【０１５１】
以上の結果から、本発明の軟質希薄銅合金材料の製造方法としては、加工度が５０％以
上であり、その線径が１．０ｍｍ未満の場合には、焼鈍処理の条件が、温度２５０℃〜５
５０℃、時間０．６秒〜５．０秒の管状炉中を通過させる連続焼鈍を行うことが望ましい。
【０１５２】
また、別の形態として、焼鈍処理の条件が、通電電圧２１Ｖ〜３３Ｖ、走行速度が３０
０ｍ/分〜６００ｍ/分の通電アニーラによる連続焼鈍を行うことが望ましい。
【０１５３】
また、別の形態として、鈍処理の条件が、温度１５０℃〜５５０℃、３時間以下のバッ
チ式焼鈍で行うことが望ましい。
【０１５４】
（φ２.６ｍｍの軟質希薄銅合金材料の管状炉、通電アニーラ及びバッチ処理）
表９〜１１は、線径の影響を確認するため、材料の加工度や熱処理条件と、引張強さと
伸び率、屈曲特性の向上に寄与する表層の微細結晶の存在、及び、伸び率、硬さについて
評価した結果を示す。φ２.６ｍｍサイズの銅線を作製するところまでは、上述した軟質
希薄銅合金材料の実験例と同様である。
【０１５５】
表９及び表１０の評価に用いた試料の加工度は、最終線径をいずれもφ２.６ｍｍとし
、φ８.０ｍｍの鋳造材からの加工の途中のいくつかの中間の線径サイズでなまし処理を
行うことで調整した。
【０１５６】
表９は、最終線径で、管状炉による走行焼鈍を行ったものであり、その時の温度と時間
に対する表層の平均結晶粒サイズと伸び率を評価した。
【０１５７】
表１０は、最終線径で、通電アニーラによる焼鈍を行ったものであり、そのときの通電
電圧及び走行速度に対する表層の平均結晶粒サイズと導体の断面硬さを評価したものであ
る。
【０１５８】
表１１は、最終線径で、バッチ式焼鈍による焼鈍を行ったものであり、そのときの温度
及び加熱保持時間に対する表層の平均結晶粒サイズと導体の断面硬さを評価したものであ
る。
【０１５９】
【表９】
【０１６０】
【表１０】
【０１６１】
【表１１】
【０１６２】
表層の平均結晶粒サイズについては、図１２に示す方法で測定し、各測定値（実測値）
から平均値を求め、平均結晶粒サイズが２０μｍ以下を合格（○）、２０μｍを超える場
合不適（×）とした。
【０１６３】
伸び率の値は、引張試験を行うことによる評価であり、伸び率１８％以上を合格（○）
、１３〜１８％未満を不十分（△）、１３％を下回る場合不適（×）とした。硬さの評価は、樹脂中に埋め込んだ材料の横断面をビッカース硬さ試験にて行い、８０Ｈｖ以下を合格（○）、８０Ｈｖを超えるものを不適（×）とした。
【０１６４】
表９〜表１１に示すように、同じ熱処理条件であっても、加工度が異なる場合、表層の
結晶粒サイズに影響があることがわかる。実施例に示すとおり、いずれの熱処理方法にお
いても、加工度５０％以上であれば、引張強度、伸び率、屈曲特性を向上させるための微
細な結晶を形成させることができ、また、伸び特性も兼ね備えている。一方、比較例に示
すとおり、加工度が５０％未満である場合、表層の平均結晶粒は、細かくすることができ
ない。また、一部それに付随して、高い伸び率を得ることができない。
【０１６５】
（管状炉による焼鈍）
熱処理条件に関しては、表９に示す管状炉による焼鈍では、温度が３００℃以上８００
℃以下、時間は１.０秒以上１０.０秒以下であれば、同じく結晶粒サイズが細かく伸びに
優れる。
【０１６６】
一方、熱処理温度を３００℃未満、或いは８２０℃を超える場合、又は、熱処理時間が
、０.５秒以下、或いは1０.０秒を越える場合、微細な結晶粒サイズと高い伸びを得るこ
とができない。これは、温度３００℃未満、或いは、時間０.５秒以下である場合、再結
晶が十分でなく、加工組織が存在しているためであり、逆に温度８２０℃を超えるか或い
は時間1０.０秒を超える場合、過剰な熱により結晶が粗大化し、伸びも低下してしまうた
めである。
【０１６７】
（通電アニーラによる焼鈍）
表１０の通電アニーラによる焼鈍では、その熱処理条件のうち、電圧が２５〜３５Ｖの
範囲にて、表層の結晶粒サイズが細かく、かつ軟質な導体を製造できることがわかる。一
方、電圧が２１Ｖよりも小さい場合、或いは３５Ｖを超える場合には、それらの特性が得
られないことがわかった。これは、電圧が２１Ｖよりも小さい場合、加工効果による歪を
十分に開放させるための熱エネルギーが不十分であるためと考えられる。逆に３５Ｖを超
える電圧で熱処理を行った場合、過剰な抵抗発熱により結晶が粗大化した。
【０１６８】
走行速度については、１００〜５００ｍ/ｍｉｎの間で同じく表層の結晶粒サイズが細
かく、かつ軟質な導体を製造できることがわかった。一方、走行速度が８０ｍ/ｍｉｎよ
りも小さい場合、或いは、７００ｍ/ｍｉｎを超える場合、それらの特性を得ることがで
きないことがわかった。これば、速度が３００ｍ/ｍｉｎよりも小さい場合、熱エネルギ
ーが過剰で、結晶が粗大化してしまったためであり、７００ｍ/ｍｉｎを超えると、軟質
化させるための熱エネルギーを十分に与えられなかったためと考えられる。８０ｍ/ｍｉ
ｎよりも小さい走行速度は生産効率が悪いため、コスト高となる。
【０１６９】
（バッチ式による焼鈍）
表１１のバッチ式による焼鈍では、その熱処理の温度を１７０℃以上、７００℃以下に
した場合、表層の結晶粒サイズを小さく、かつ優れた伸びを得ることができた。一方、温
度を１２０℃以下、或いは７５０℃以上とした場合、上記特性を得ることができなかった
。これは、温度は１２０℃以下の場合、再結晶が十分でなく、加工組織が存在しているた
めであり、７５０℃以上の場合、過剰な熱により結晶が粗大化してしまっているからであ
る。
【０１７０】
熱処理時間に関して、３時間以内の場合、表層の結晶粒サイズを小さく、かつ優れた伸
びを得ることができた。一方、５時間を超える場合、上記特性を得ることができなかった
。これは、５時間を超えると、過剰な熱エネルギーにより結晶粒が粗大化してしまうため
である。バッチ式の場合、昇温、冷却のスピードを考えると、短時間での処理が難しいた
め、熱処理時間の下限値としては、０.５時間が適当である。
【０１７１】
以上の結果から、本発明の軟質希薄銅合金材料の製造方法としては、加工度が５０％以
上であり、加工後の焼鈍処理の条件が、温度２５０℃〜８００℃、時間０．６秒〜１０．
０秒の管状炉による焼鈍が望ましい。
【０１７２】
また、別の形態として、焼鈍処理の条件が、通電電圧２１Ｖ〜３５Ｖ、走行速度が１０
０ｍ/分〜６００ｍ/分の通電アニーラによる焼鈍が望ましい。
【０１７３】
また、別の形態として、焼鈍処理の条件が、温度１５０℃〜７００℃、３時間以下のバ
ッチ式焼鈍が望ましい。
【０１７４】
更に詳しくは、加工後に焼鈍しようとする材料の線径サイズがφ１.０ｍｍ未満である
場合、焼鈍処理の条件が、温度２５０℃〜５５０℃、時間０．６秒〜５．０秒の管状炉に
よる焼鈍がより望ましく、別の形態として、焼鈍処理の条件が、通電電圧２１Ｖ〜３３Ｖ
、走行速度が３００ｍ/分〜６００ｍ/分の通電アニーラによる焼鈍がより望ましく、また
、別の形態として、焼鈍処理の条件が、温度１５０℃〜５５０℃、３時間以下のバッチ式
焼鈍がより望ましい。
【０１７５】
また、加工後に焼鈍しようとする材料の線径サイズがφ１.０ｍｍ以上である場合、焼
鈍処理の条件が、温度３００℃〜８００℃、時間１．０秒〜１０．０秒の管状炉による焼
鈍がより望ましく、別の形態として、焼鈍処理の条件が、通電電圧２５Ｖ〜３５Ｖ、走行
速度が１００ｍ/分〜５００ｍ/分の通電アニーラによる焼鈍がより望ましく、また、別の
形態として、焼鈍処理の条件が、温度１７０℃〜７００℃、３時間以下のバッチ式による
焼鈍がより望ましい。
【０１７６】
以上の本実施形態に係る軟質希薄銅合金材料の製造方法は、Ｔｉ等を含み残部が銅から
なる軟質希薄銅合金に塑性加工による加工を施し、次いで焼鈍処理を施す前の加工度を５
０％以上とすることにより、結晶組織が少なくとも表面から線径の２０％の深さまでの平
均結晶粒サイズが１５μｍ以下にできることから、高い導電性を備え、かつ、軟質材にお
いても高い引張り強さと伸び率を両立できるため、製品の接続信頼性を向上させることが
できる。
【０１７７】
又、添加したＴｉと同様に、本実施形態に係る軟質希薄銅合金材料の製造方法としてＭ
ｇ、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にお
いても不純物である硫黄（Ｓ）をトラップするので、マトリックスとしての銅母相が高純
度化し、素材の軟質特性が向上される。このため、その軟質希薄銅合金材料を銅ボンディ
ングワイヤとして用いることによりボンディング時にシリコンチップ上の脆弱なアルミパ
ットにダメージを与えることを抑制できる効果が得られることが確認されている。
【０１７８】
又、本実施形態に係る製造方法によって得られる軟質希薄銅合金材料は、銅の高純度化
（９９．９９９質量％以上）処理を要せず、安価なＳＣＲ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、生産性が高く、低コスト化ができる。
【０１７９】
更に、本実施形態に係る製造方法によって得られる軟質希薄銅合金材料からなる銅ボン
ディングワイヤは、車載用パワーモジュール用途のφ０．３ｍｍ程度のＡｌボンディング
ワイヤの代替としても適用でき、素材の高熱伝導性によるワイヤ径の減少に伴うモジュー
ルの小型化、熱伝導性向上による放熱性アップによって電流密度増大による接続信頼性の
低下を回避できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添
加元素を含み、残部が銅である軟質希薄銅合金に塑性加工を施し、次いで焼鈍処理を施す
軟質希薄銅合金材料の製造方法であって、
前記焼鈍処理を行う前の前記塑性加工における加工度が５０％以上であることを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記軟質希薄銅合金材料が直径１．０ｍｍ未満である線形状であり
、前記焼鈍処理を、温度２５０℃〜５５０℃及び時間０．６秒〜５．０秒の範囲にて管状炉中を通過させることによって連続的に行うことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項３】
請求項１において、前記軟質希薄銅合金材料が直径１．０ｍｍ未満である線形状であり
、前記焼鈍処理を、通電電圧２１Ｖ〜３３Ｖ及び走行速度３００ｍ/分〜６００ｍ/分の範囲にて通電アニーラによって連続的に行うことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項４】
請求項１において、前記軟質希薄銅合金材料が直径１．０ｍｍ未満である線形状であり
、前記焼鈍処理を、温度１５０℃〜５５０℃及び３時間以下の範囲にてバッチ処理によって行うことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項５】
請求項１において、前記軟質希薄銅合金材料が直径１．０ｍｍ以上である線形状であり
、前記焼鈍処理を、温度３００℃〜８００℃及び時間１．０秒〜１０.０秒の範囲にて管状炉中を通過させることによって連続的に行うことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項６】
請求項１において、前記軟質希薄銅合金材料が直径１．０ｍｍ以上である線形状であり
、前記焼鈍処理が、通電電圧２５Ｖ〜３５Ｖ及び走行速度１００ｍ/分〜５００ｍ/分の範囲にて通電アニーラによって連続的に行うことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項７】
請求項１において、前記軟質希薄銅合金材料が直径１．０ｍｍ以上である線形状であり
、前記焼鈍処理を、温度１７０℃〜７００℃及び３時間以下の範囲にてバッチ処理によって行うことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、前記軟質希薄銅合金は、２〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍ
の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、前記添加元素
としてＴｉを４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍとを含むことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の
製造方法。
【請求項１】
Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添
加元素を含み、残部が銅である軟質希薄銅合金に塑性加工を施し、次いで焼鈍処理を施す
軟質希薄銅合金材料の製造方法であって、
前記焼鈍処理を行う前の前記塑性加工における加工度が５０％以上であることを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記軟質希薄銅合金材料が直径１．０ｍｍ未満である線形状であり
、前記焼鈍処理を、温度２５０℃〜５５０℃及び時間０．６秒〜５．０秒の範囲にて管状炉中を通過させることによって連続的に行うことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項３】
請求項１において、前記軟質希薄銅合金材料が直径１．０ｍｍ未満である線形状であり
、前記焼鈍処理を、通電電圧２１Ｖ〜３３Ｖ及び走行速度３００ｍ/分〜６００ｍ/分の範囲にて通電アニーラによって連続的に行うことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項４】
請求項１において、前記軟質希薄銅合金材料が直径１．０ｍｍ未満である線形状であり
、前記焼鈍処理を、温度１５０℃〜５５０℃及び３時間以下の範囲にてバッチ処理によって行うことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項５】
請求項１において、前記軟質希薄銅合金材料が直径１．０ｍｍ以上である線形状であり
、前記焼鈍処理を、温度３００℃〜８００℃及び時間１．０秒〜１０.０秒の範囲にて管状炉中を通過させることによって連続的に行うことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項６】
請求項１において、前記軟質希薄銅合金材料が直径１．０ｍｍ以上である線形状であり
、前記焼鈍処理が、通電電圧２５Ｖ〜３５Ｖ及び走行速度１００ｍ/分〜５００ｍ/分の範囲にて通電アニーラによって連続的に行うことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項７】
請求項１において、前記軟質希薄銅合金材料が直径１．０ｍｍ以上である線形状であり
、前記焼鈍処理を、温度１７０℃〜７００℃及び３時間以下の範囲にてバッチ処理によって行うことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、前記軟質希薄銅合金は、２〜１２ｍａｓｓ ｐｐｍ
の硫黄と、２ｍａｓｓ ｐｐｍを超えて３０ｍａｓｓ ｐｐｍ以下の酸素と、前記添加元素
としてＴｉを４〜５５ｍａｓｓ ｐｐｍとを含むことを特徴とする軟質希薄銅合金材料の
製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−５７１２１（Ｐ２０１３−５７１２１Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８０７１７（Ｐ２０１２−１８０７１７）
【出願日】平成２４年８月１７日（２０１２．８．１７）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月１７日（２０１２．８．１７）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
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