JP6744174B2 - 無酸素銅板、無酸素銅板の製造方法およびセラミック配線基板 - Google Patents
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圧延加工によって平板状に形成されてなり、
200℃の温度下で30分加熱することでビッカース硬さがHV80以下に低下し、
800℃以上1080℃以下の温度下で5分以上加熱した後の0.2%耐力が16MPa以下に収まる特性を有する無酸素銅板が提供される。
酸素濃度が0.0010質量%以下であり、燐濃度が0.0002質量%以下であり、硫黄濃度が0.0010質量%以下であり、錫濃度が0.0005質量%以下であり、銀濃度が0.0010質量%以下であり、銅濃度が99.99質量%以上である無酸素銅で形成された被圧延材に対して、1回の加工度が40%以下である冷間圧延を、総加工度が90%以上になるように複数回行う冷間圧延工程を有し、
200℃の温度下で30分加熱することでビッカース硬さがHV80以下に低下し、800℃以上1080℃以下の温度下で5分以上加熱した後の0.2%耐力が16MPa以下に収まる特性を有する無酸素銅板を形成する無酸素銅板の製造方法が提供される。
セラミック基板と、
前記セラミック基板の少なくとも一方の主面上に貼り合わされた配線パターンと、を有し、
前記配線パターンは、
200℃の温度下で30分加熱することでビッカース硬さがHV80以下に低下するとともに、800℃以上1080℃以下の温度下で5分以上加熱した後の0.2%耐力が16MPa以下である無酸素銅板で形成されているセラミック配線基板が提供される。
(1)セラミック配線基板の構成
まず、本発明の一実施形態にかかるセラミック配線基板の構成について説明する。
以下に、本発明の一実施形態にかかる無酸素銅板の構成について説明する。本実施形態にかかる無酸素銅板は、例えば上述のセラミック配線基板に好適に用いることができる。
次に、本実施形態にかかる無酸素銅板の製造方法について、溶解鋳造法を例示して説明する。
電解精製工程では、銅鉱石から溶製した粗銅を電解精製することで、溶解鋳造工程において溶解原料となる電気銅を形成する。電気銅には、O、P、S、Sn、Ag等の不純物成分が含まれている。これらの不純物成分のうち、Sn、Agの濃度は、本工程で低減することができ、また本工程で低減することが有効である。例えば、電気銅に含まれるSnやAgの濃度は、いったん電解精製で形成した電気銅を原料として再び電解精製を行う等、電解精製を複数回(n回(nは2以上の整数))繰り返し行うことで低減することができる。このようにして、最終的に形成される無酸素銅板のSn濃度を例えば0.0005質量%以下にし、Ag濃度を例えば0.0010質量%以下にすることができる濃度まで電気銅中のSn、Ag濃度を低減させる。
上述の電解精製工程を経てSn、Ag濃度を所定値まで低下させた電気銅を例えば高周波溶解炉等を用いて溶解して銅の溶湯を生成し、この銅の溶湯を鋳型に注いで冷却し、所定の組成を有する鋳塊(無酸素銅の鋳塊)を鋳造する。電気銅中に含まれる上記不純物成分のうち、O、P、Sの濃度は、溶解鋳造工程で低減することができる。
鋳塊を高温(例えば750℃以上950℃以下)に加熱した状態で、鋳塊に対して熱間圧延を行い、所定厚さ(例えば10mm)の熱間圧延材を形成する。本明細書における熱間圧延材とは、熱間圧延工程を行うことで形成された無酸素銅の板材をいう。
熱間圧延工程が終了した後、熱間圧延材に対して所定の冷間圧延を複数回行い、所定厚さ(例えば100μm以上)の平板状の無酸素銅板を形成する。冷間圧延工程では、被圧延材に再結晶等が生じないような冷間圧延を行う。具体的には、1回の加工度rが40%以下である冷間圧延(圧延パス)を、総加工度Rが90%以上となるように複数回行う。
(式1)
加工度r(%)={(t0−t)/t0}×100
(式2)
総加工度R(%)={(T0−T)/T0}×100
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
以上、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
以下に示すように、試料1〜14の無酸素銅板を作成した。
試料1では、所定の電解精製工程を経てSn、Ag濃度を所定値まで低下させた高純度の電気銅を、高周波溶解炉が有するルツボ(黒鉛ルツボ)内に投入し、高周波溶解炉を用いて大気雰囲気下でルツボ内を加熱して電気銅を溶解し、銅(無酸素銅)の溶湯を溶製した。このとき、電気銅中に含まれていたP、Sと、大気雰囲気下で溶解することにより溶湯中に取り込まれたOと、を反応させて、P、SをそれぞれP2O5ガス、SO2ガスとし、溶湯中から除去した。その後、溶湯表面を木炭で被覆し、木炭に含まれるCと、溶湯中のOと、を反応させ、OをCOガスとして、溶湯中からOを除去した。この溶湯を鋳型に注いで冷却し、所定形状の無酸素銅の鋳塊を鋳造した。この鋳塊のCu濃度(Cuの純度)は99.996質量%であった。
試料2〜12ではそれぞれ、鋳造工程で鋳造される鋳塊の組成、すなわち無酸素銅板の組成が下記の表1に示す通りになるように、無酸素銅の溶湯中にP、S、SnおよびAgのうちの所定の元素を微量添加して鋳塊を形成した。その他は、上述の試料1と同様にして無酸素銅板を形成した。これらをそれぞれ試料2〜12とした。
試料13では、冷間圧延工程において複数回行う冷間圧延のうち、1回の加工度rが40%を超える冷間圧延を少なくとも1回行った。具体的には、冷間圧延工程における冷間圧延の最大1パス加工度を44%とした。試料14では、熱間圧延工程において、厚さが7mmの熱間圧延材を形成した。また、冷間圧延工程において、総加工度Rを90%未満とした。具体的には、冷間圧延工程において、最大加工度が35%である冷間圧延を、総加工度Rが88.6%になるように複数回行った。その他は、上述の試料1と同様にして無酸素銅板を形成した。これらをそれぞれ試料13、14とした。
次に、試料1〜14を用い、セラミック配線基板を作成した。
試料1〜6から、200℃の温度下で30分加熱することによりビッカース硬さがHV80以下に低下し、800℃以上1080℃以下の温度下で5分以上加熱した後の0.2%耐力が16MPa以下に収まる特性を有している無酸素銅板は、昇温と降温とを繰り返しても、セラミック基板が割れたり、セラミック基板と無酸素銅板と(の接合界面)が剥離したりすることを抑制できることを確認した。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
圧延加工によって平板状に形成されてなり、
200℃の温度下で30分加熱することでビッカース硬さがHV80以下に低下し、
800℃以上1080℃以下の温度下で5分以上加熱した後の0.2%耐力が16MPa以下に収まる特性を有する無酸素銅板が提供される。
付記1の無酸素銅板であって、好ましくは、
200℃の温度下で30分加熱する前のビッカース硬さがHV125以上である。
付記1または2の無酸素銅板であって、好ましくは、
800℃以上1080℃以下の温度下で5分以上加熱する前の0.2%耐力が400MPa以上である。
付記1〜3のいずれか1つの無酸素銅板であって、好ましくは、
酸素濃度が0.0010質量%以下であり、燐濃度が0.0002質量%以下であり、硫黄濃度が0.0010質量%以下であり、錫濃度が0.0005質量%以下であり、銀濃度が0.0010質量%以下であり、銅濃度が99.99質量%以上である。
付記1〜4のいずれか1つの無酸素銅板であって、好ましくは、
厚さが100μm以上である。
付記5の無酸素銅板であって、好ましくは、
厚さが1mm以下である。
本発明の他の態様によれば、
酸素濃度が0.0010質量%以下であり、燐濃度が0.0002質量%以下であり、硫黄濃度が0.0010質量%以下であり、錫濃度が0.0005質量%以下であり、銀濃度が0.0010質量%以下であり、銅濃度が99.99質量%以上である無酸素銅で形成された被圧延材に対して、1回の加工度が40%以下である冷間圧延を、総加工度が90%以上になるように複数回行う冷間圧延工程を有し、
200℃の温度下で30分加熱することでビッカース硬さがHV80以下に低下し、800℃以上1080℃以下の温度下で5分以上加熱した後の0.2%耐力が16MPa以下に収まる特性を有する無酸素銅板を形成する無酸素銅板の製造方法が提供される。
付記7の無酸素銅板の製造方法であって、好ましくは、
前記冷間圧延工程では、
焼鈍を行うことなく、前記被圧延材にひずみを蓄積させる。
本発明のさらに他の態様によれば、
セラミック基板と、
前記セラミック基板の少なくとも一方の主面上に貼り合わされた配線パターンと、を有し、
前記配線パターンは、
200℃の温度下で30分加熱することでビッカース硬さがHV80以下に低下するとともに、800℃以上1080℃以下の温度下で5分以上加熱した後の0.2%耐力が16MPa以下である無酸素銅板で形成されているセラミック配線基板が提供される。
Claims (4)
- 圧延加工によって平板状に形成されてなり、
酸素濃度が0.0010質量%以下であり、燐濃度が0.0002質量%以下であり、硫黄濃度が0.0010質量%以下であり、錫濃度が0.0005質量%以下であり、銀濃度が0.0010質量%以下であり、銅濃度が99.99質量%以上であり、
200℃の温度下で30分加熱することでビッカース硬さがHV80以下に低下し、
800℃以上1080℃以下の温度下で5分以上加熱した後の0.2%耐力が16MPa以下に収まる特性を有する
無酸素銅板。 - 厚さが100μm以上である
請求項1に記載の無酸素銅板。 - 銅鉱石から溶製した粗銅に対して電解精製を複数回行って電気銅を形成する電解精製工程と、
前記電気銅を溶解して銅の溶湯を生成し、前記溶湯を鋳型に注いで鋳塊を鋳造する溶解鋳造工程と、
を行い、無酸素銅を形成する工程と、
前記無酸素銅で形成された被圧延材に対して、冷間圧延を行う冷間圧延工程と、を有し、
前記溶解鋳造工程では、
酸素が存在する雰囲気下で前記電気銅を溶解して前記溶湯を生成することにより、前記溶湯中に酸素を取り込ませ、前記溶湯中に含まれていた燐、硫黄と、前記溶湯中に取り込ませた酸素と、を反応させて、前記溶湯中に含まれていた燐および硫黄を前記溶湯中から除去し、
前記溶湯の表面を木炭で被覆して、前記木炭に含まれる炭素と前記溶湯中の酸素とを反応させて前記溶湯中の酸素を除去し、
その後、前記溶湯を鋳型に注いで鋳塊を鋳造し、
前記冷間圧延工程では、
1回の加工度が40%以下である冷間圧延を、総加工度が90%以上になるように焼鈍を挟まずに複数回行い、
酸素濃度が0.0010質量%以下であり、燐濃度が0.0002質量%以下であり、硫黄濃度が0.0010質量%以下であり、錫濃度が0.0005質量%以下であり、銀濃度が0.0010質量%以下であり、銅濃度が99.99質量%以上であり、
200℃の温度下で30分加熱することでビッカース硬さがHV80以下に低下し、800℃以上1080℃以下の温度下で5分以上加熱した後の0.2%耐力が16MPa以下に収まる特性を有する無酸素銅板を形成する
無酸素銅板の製造方法。 - セラミック基板と、
前記セラミック基板の少なくとも一方の主面上に貼り合わされた配線パターンと、を有し、
前記配線パターンは、
200℃の温度下で30分加熱することでビッカース硬さがHV80以下に低下するとともに、800℃以上1080℃以下の温度下で5分以上加熱した後の0.2%耐力が16MPa以下である無酸素銅板で形成されている
セラミック配線基板。
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