(57)【要約】【課題】熱伝導性が従来使用されている材料と同程度に優れており、熱膨張率が銅よりも低く、且つ安価に製造することができる銅合金を提供する。【解決手段】高周波溶解法により真空中で無酸素銅、Ｃｕ−Ｂ合金等の基材を溶解し、その溶湯にＢ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及び／又はＭｎを単体又はＮｉ−Ｂ、Ｆｅ−Ｂ、Ｃｕ−Ｍｇ等の合金を所定の含有量になるように添加する。これを１２ｍｍ角のインゴットに鋳造し、６００乃至９００℃で１時間加熱した後、熱間圧延で３ｍｍまで圧延する。その後、６００乃至９００℃にて熱処理を施し、所定の形状に加工する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂを０．０１乃至１０．０質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなることを特徴とする銅合金。
【請求項２】
Ｂを０．１乃至８．１質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、Ｂ単体及びＣｕ−Ｂ系金属間化合物の体積含有率の合計が全体の０．６乃至３９．０％であることを特徴とする請求項１に記載の銅合金。
【請求項３】
Ｂを０．０１乃至１０．０質量％含有し、且つＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及びＭｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素を総量で０．０５乃至４０．０質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、Ｂ単体並びにＣｕ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及びＭｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素とＢとの金属間化合物の体積含有率の合計が全体の１乃至８０％であり、Ｍｇを含有するときはＭｇの含有量が質量比でＢの含有量の５倍以下であり、Ａｌを含有するときはＡｌの含有量が質量比でＢの１０倍以下であることを特徴とする銅合金。
【請求項４】
Ｂを０．１乃至９．８質量％含有し、且つＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素を総量で０．５乃至４０．０質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、Ｂ単体並びにＣｕ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及びＭｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素とＢとの金属間化合物の体積含有率の合計が全体の３．０乃至７４．５％であることを特徴とする請求項３に記載の銅合金。
【請求項５】
Ｍｇを含有するとき、Ｍｇ−Ｂ系金属間化合物が形成されることを特徴とする請求項３又は４に記載の銅合金。
【請求項６】
Ａｌを含有するとき、Ａｌ−Ｂ金属間化合物が形成されることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の銅合金。
【請求項７】
鋳造法により製造されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の銅合金。
【請求項８】
粉末焼結法により製造されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の銅合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレーム、光通信用コネクタケース、光アンプケース及び半導体装置用ヒートシンク等に使用される銅合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、集積回路装置等に使用されるリードフレーム用材料としては、素子材料であるＳｉと同等の熱膨張率を持つＦｅ−Ｎｉ系合金及びＣｕ合金等が使用されている。また、パーソナルコンピュータのパッケージ内部又は外部に設けられ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央演算処理装置）から発生した熱を抜熱するヒートシンク用材料としては、熱伝導性に優れたＣｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｍｏ及びそれらの合金、又はＣｕ−Ｗ系合金及びＣｕ−Ｍｏ系合金が使用されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、Ｃｒを１０乃至３０質量％添加することにより、熱膨張率を半導体素子に近付け、強度を向上させた銅合金が記載されている。更に、光通信用のコネクタケース用材料又は光アンプケース用材料としては、Ｃｕ又はＣｕ合金、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｕ−Ｗ系合金、Ｃｕ−Ｍｏ系合金等が使用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−８１６６号公報  （第２−３頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近時、パーソナルコンピュータ、携帯電話及び光関連素子等の電子機器が小型化及び高集積化されるに伴い、機器の作動時における発熱が従来以上に問題になっていることから、前述の従来の技術に以下に示す問題が生じている。
【０００５】
リードフレーム用としては、発熱による素子とリードフレームとの間の熱歪みを低減し接続不良が発生することを防ぐために、熱膨張率がＳｉ等の素子材料と同等であり、且つ発生した熱を抜熱することができる材料が求められている。しかしながら、従来使用されているＦｅ−Ｎｉ系合金は熱伝導率が低いため、抜熱が十分ではない。一方、Ｃｕ又は従来のＣｕ合金材料は、熱伝導率が高いため抜熱には優れているが、熱膨張率が素子材料より高いために熱歪みが発生しやすい。
【０００６】
また、半導体装置は、今後の更なる集積化及び高速化のためにパッケージを従来のプラスチック製からセラミックス製にする動きがあり、ヒートシンク用の材料としては、抜熱のための熱伝導性に加えて、パッケージに使用されているセラミックス材料と同等の熱膨張率を有する材料が求められている。しかしながら、Ａｌ、Ｃｕ及び従来のＣｕ合金は、熱伝導率は高いが、熱膨張率が高いため、セラミックス製のパッケージとの整合性に問題がある。一方、Ｃｕ−Ｗ系合金及びＣｕ−Ｍｏ系合金等は、熱伝導率が高く、また熱膨張率が従来使用されているＡｌ、Ｃｕ及びＣｕ合金等より低いため、セラミックスの熱膨張率に近付けることができるが、高価である。また、Ｍｏ単体を使用する場合、Ｍｏは高価であり、且つ材料強度が高いためヒートシンク形状への加工が困難である。
【０００７】
更に、光通信用のコネクタケース又は光アンプケースの場合、温度変化による内部光路のずれ及びレーザ波長の変化を防止するため、熱膨張率がガラスと同等で、抜熱性が優れた材料が求められているが、従来使用されているＡｌ及びＣｕでは熱膨張率が大きいため十分ではない。一方、前述のＣｕ−Ｗ系合金及びＣｕ−Ｍｏ系合金は、特性的には優れているが、原料であるＷ及びＭｏが非常に高価な材料であるため、材料コストが増加する。また、これらのＣｕ−Ｗ系合金及びＣｕ−Ｍｏ系合金は、Ｗ及びＭｏが高融点金属であり、ＣｕとＷとが相互に反応しないため、一般に、Ｗ及びＭｏの粉末をスポンジ状に焼結成型し、そのスポンジ状のＷ又はＭｏに溶融したＣｕを含浸させる溶浸法で製造される。しかしながら、Ｃｕを含浸させることは技術的に難しく、歩留まりもよくないため、製造コストも増加する。更に、Ｍｏ単体を使用する場合、Ｍｏは高価であり、且つ材料強度が高いためにヒートシンク形状への加工が困難である。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、熱伝導性が従来使用されている材料と同程度に優れており、熱膨張率が従来の銅よりも低く、且つ安価に製造することができる銅合金を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願第１発明に係る銅合金は、Ｂを０．０１乃至１０．０質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、ＣｕにＢを添加すると、Ｃｕ中に熱膨張率が低いＢを含む化合物相が形成され、Ｂを含有しないＣｕより熱膨張率が低くなる。
【００１１】
前記銅合金は、Ｂを０．１乃至８．１質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、Ｂ単体及びＣｕ−Ｂ系金属間化合物の体積含有率の合計が全体の０．６乃至３９．０％であることが好ましい。
【００１２】
本願第２発明に係る銅合金は、Ｂを０．０１乃至１０．０質量％含有し、且つＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及びＭｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素を総量で０．０５乃至４０．０質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、Ｂ単体並びにＣｕ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及びＭｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素とＢとの金属間化合物の体積含有率の合計が全体の１乃至８０％であり、Ｍｇを含有するときはＭｇの含有量が質量比でＢの含有量の５倍以下であり、Ａｌを含有するときはＡｌの含有量が質量比でＢの１０倍以下であることを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、ＣｕにＢと、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及びＭｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素とを添加すると、Ｃｕ中に熱膨張率が低いＢ単体相、Ｃｕ−Ｂ系相、Ｃｕ−Ｘ−Ｂ系相、Ｘ−Ｂ系相からなるＢ系金属間化合物が生成し、熱伝導率が高く、熱膨張率の低い銅合金になる。また、Ｍｇを含有する場合は、Ｍｇの含有量をＢの含有量の５倍以下にすると、熱膨張率が高いＭｇを使用しても熱膨張率が上昇することを防ぐことができる。更に、Ａｌを含有する場合は、Ａｌの含有量をＢの含有量の１０倍以下にすることにより、熱膨張率が高いＡｌを使用することによる熱膨張率の上昇を防ぐことができる。
【００１４】
前記銅合金は、Ｂを０．１乃至９．８質量％含有し、且つＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素を総量で０．５乃至４０．０質量％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、Ｂ単体並びにＣｕ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及びＭｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素とＢとの金属間化合物の体積含有率の合計が全体の３．０乃至７４．５％であることが好ましい。
【００１５】
また、前記銅合金がＭｇを含有する場合、例えば、Ｍｇ−Ｂ系金属間化合物が形成される。Ｍｇ−Ｂ系金属化合物は熱膨張率が低いため、熱膨張率が高いＭｇを使用しても、熱膨張率が上昇しない。
【００１６】
更に、前記銅合金がＡｌを含有する場合、例えば、Ａｌ−Ｂ金属間化合物が形成される。これにより、熱膨張率が高いＡｌを使用しても、熱膨張率が低いＡｌ−Ｂ金属間化合物が生成するため、熱膨張率が上昇しない。
【００１７】
更に、本発明の銅合金は、例えば、鋳造法又は粉末焼結法により製造される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る銅合金について詳細に説明する。本発明者らは、上述の問題点を解決する材料として、Ｃｕ−Ｂ系合金及びＣｕ−Ｘ−Ｂ系合金が有効であることを見出した。ここで、Ｘは、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚ及びＭｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素である。本発明の銅合金は、従来の銅合金と同様に優れた熱伝導性及び導電性を有し、且つ熱膨張率は銅よりも低い。特に、銅が２０体積％以上存在している状態においては、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高い熱伝導率を有するため、抜熱が必要な用途においては、Ｃｕ−Ｗ合金及びＭｏ等と同等の優れた性能を示す。また、本発明の銅合金は、Ｂ又はＸが高融点であってもＣｕとの相互作用、又はＸとＢとが金属間化合物を形成することにより融点が低下するため、鋳造法により製造することができる。更に、鋳造法を使用すると材料内部に成分が偏析してしまう場合には、粉末焼結により製造することもできる。この粉末焼結法により製造する場合においても、Ｂ又はＸがＣｕと反応するため、低い焼結温度で製造することができる。更にまた、本発明の銅合金は、従来の銅合金と比べて、Ｃｕとその他の含有元素からなる相とが固溶しやすく、溶浸法等により製造されるＣｕ−Ｗ系合金及びＣｕ−Ｍｏ系合金より安価に製造することができる。
【００１９】
次に、本発明に係る銅合金における各成分の限定理由について説明する。
【００２０】
Ｂ：０．０１乃至１０．０質量％
Ｂは熱膨張率が低いため、ＣｕにＢを添加すると、Ｃｕ中に熱膨張率の低い相が生成する。また、Ｂは他の元素と混合又は化合しやすいため、Ｂを含む化合物の相はＣｕ中に容易に分散することができる。よって、ＣｕにＢを添加することにより、特性が均一で、熱膨張率が低い銅合金が得られる。このとき、Ｂの含有量が０．０１質量％より少ないと熱膨張率及び熱伝導率が銅と同程度になり、Ｂを添加した効果が得られない。一方、Ｂの含有量が１０．０質量％より多いとロット毎の熱膨張率のばらつきが大きくなり、また材料が脆くなるため取扱いにくくなる。なお、本発明の銅合金においては、Ｂの含有量を０．１乃至８．１質量％とし、Ｂ単体及びＣｕ−Ｂ系金属間化合物の体積含有率を０．６乃至３９．０％とすることが好ましい。
【００２１】
Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｎ：総量が０．０５乃至４０．０質量％
Ｍｇ、Ｓｉ及びＺｒはＣｕと化合物相を形成しやすく、本発明のＣｕ合金においては、ＣｕとＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ及びＺｒとの金属間化合物相中にＢが含まれた状態で存在する。このとき、Ｍｇ、Ｓｉ又はＺｒの含有量が０．０５質量％より少ない場合は、熱膨張率及び熱伝導率が銅と同程度になり添加効果が得られない。一方、これらの元素の含有量が４０．０質量％より多いとクラック等が発生して成型体として使用することが難しくなる。また、Ｃｏ及びＦｅはＣｕとは固溶しない元素であるが、本発明の銅合金においては、これらの元素は、Ｂと結合して熱膨張率が低い金属間化合物を形成し、この金属間化合物の状態で存在している。このＢとＣｏ及び／又はＦｅとの金属間化合物は、単体の元素よりも融点が低くなるため、より低い温度で溶解することにより、鋳造時における偏析が少なくなり、微細な分散がなされる。また、Ｎｉは元素単体ではＣｕと固溶しやすいが、Ｎｉ−Ｂ系の化合物はＣｕと殆ど固溶しないため、上述のＣｏ及びＦｅ−Ｂ系化合物と同様の挙動を示す。このとき、これらの添加量が０．０５質量％より少ないと熱膨張率が低下しない。また、これらの添加量が４０．０質量％より多いと銅への分散が十分に行われず、鋳造法又は粉末焼結法による成型を行うと、成型体にクラックが生じやすい。更にまた、本発明の銅合金においては、Ｂの含有量を０．１乃至９．８質量％とし、且つＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及びＭｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素の総含有量を０．５乃至４０．０質量％とすることが好ましい。
【００２２】
Ｂ単体並びにＣｕ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及びＭｎのうち少なくとも１種類の元素とＢとの金属間化合物の総量：１．０乃至８０．０体積％
Ｂ単体並びにＣｕ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及びＭｎのうち少なくとも１種類の元素とＢとの金属間化合物の合計の体積含有率が１．０％より少ないと、熱膨張率がＣｕの熱膨張率にくらべ十分に低くならない。また、体積含有率が８０．０％より多いと、熱伝導率がＣｕ−Ｗ合金及びＭｏ等と同等のレベルである１００Ｗ／ｍ・Ｋを下回る。また、本発明の銅合金においては、Ｂ単体並びにＣｕ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ又はＭｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素とＣｕとの金属間化合物の体積含有率の合計を全体の３．０乃至７４．５％とすることが好ましい。
【００２３】
Ｍｇの含有率：Ｂの含有量の５倍以下（質量比）
Ｍｇは単体では熱膨張率が高いが、Ｂと結合してＭｇ−Ｂ系金属間化合物になることにより熱膨張率が低下する。そこで、Ｍｇを添加する場合、銅合金中のＭｇ含有量が、質量比でＢの含有量の５倍以下になるようにする。Ｍｇの含有量が質量比でＢの５倍より多くなると、熱膨張率が高いＭｇ相が形成され、熱膨張率が高くなる。
【００２４】
Ａｌの含有率：Ｂの含有量の１０倍以下（質量比）
ＡｌはＭｇと同様に単体では熱膨張率が高いが、Ｂと結びついてＡｌ−Ｂ系金属間化合物になることで熱膨張率が低下する。そこで、Ａｌを添加する場合、銅合金中のＡｌ含有量が、質量比でＢの含有量の１０倍以下になるようにする。銅合金におけるＡｌの含有量が質量比でＢの１０倍より多くなると、熱膨張率が高いＡｌ相が形成され、熱膨張率がＣｕより高くなる。
【００２５】
次に、本発明の銅合金の製造方法について説明する。本発明の銅合金は、鋳造法及び粉末焼結法等により製造される。鋳造法により製造する場合は、例えば、Ｃｕ又はＣｕ−Ｂ及びＮｉ−Ｂ等の原料を、高周波溶解法又は浮遊溶解法等により溶解して鋳造する。このとき、溶解温度及び雰囲気制御等は使用する材料に応じて適時調整する。そして、６００乃至１０００℃にてソーキングを施した後、熱間圧延及び冷間圧延等の加工を行い所定の形状にする。また、前述の鋳造法では成形体にクラックが発生する又は添加元素の分散が悪い等の問題がある場合は、粉末焼結法により製造することができる。その場合、Ｃｕ又はＣｕ−Ｂ粉末と、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ又はＭｎ及びこれらの元素とＢにより作製したアトマイズ粉とを目的の組成になるように混合し、所定の形状の型を使用し、不活性ガス中で６００乃至９００℃にて焼結を行う。上述の粉末焼結法は、Ｂが５質量％以上、又はＢ以外の添加元素が２０質量％以上の場合に適用することが好ましい。
【００２６】
本発明の銅合金は、リードフレーム、光通信用のコネクタケース及び半導体装置用ヒートシンク等に加工される。本発明の銅合金を使用したこれらの成形体は、銅を使用したものより熱膨張率が低く、且つＦｅ−４２Ｎｉ等を使用した従来品より導電性及び熱伝導性が優れている。また、従来光通信用のコネクタケース及び半導体装置用ヒートシンク等に使用されているＣｕ−Ｗ系合金、Ｃｕ−Ｍｏ系合金及びＭｏ等と比較すると、熱伝導率は同等レベルの１００Ｗ／ｍ・Ｋ（Ｃｕの（１／４）程度）以上であり、更にこれらの合金よりも安価に提供することができる。
【００２７】
本発明の銅合金においては、ＣｕにＢと、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及びＭｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素とを添加することにより、Ｃｕ中に熱膨張率が低いＢ系金属間化合物が生成するため、銅合金の特徴である熱伝導率の高さを保ちながら、熱膨張率の低い材料を製造することができる。また、Ｂは他の元素と反応して金属間化合物を生成しやすいため、比較的容易な溶湯からの鋳造法により製造することができる。更に、本発明の銅合金は粉末焼結法でも製造可能である。そのため、溶浸法等の特殊な製造方法で製造されるＣｕ−Ｗ系合金及びＣｕ−Ｍｏ系合金等より安価に製造することができる。更にまた、添加するＢ化合物に安価なものを選択することにより、原料費も低減することができる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。本発明の第１の実施例として、電磁誘導による浮遊溶解法を使用し、真空中で無酸素銅又はＣｕ−Ｂ合金等の基材を溶解し、その溶湯にＢをその含有量が本発明の範囲内になるように添加した。これを１２ｍｍ角のインゴットに鋳造し、６００乃至９００℃で１時間加熱した後、熱間圧延で３ｍｍまで圧延した。その後、６００乃至９００℃にて熱処理を施し、測定に必要な試料形状に加工して実施例１及び２の銅合金を作製した。また、Ｂ粉末とＣｕ又はＣｕ−Ｂの粉末をＢの含有量が本発明の範囲内になるように混合した後、不活性ガス中で６００乃至１０００℃にて焼結した。そして、この焼結体を、測定に必要な試料形状に加工した後、６００乃至９００℃で熱処理を施して、実施例３の銅合金にした。更に、前記実施例３と同様の方法で、Ｂの含有量が本発明の範囲より多い比較例１の銅合金を作製した。
【００２９】
前述の実施例１乃至３の銅合金、比較例１の銅合金、Ｃｕ（比較例２）、Ｍｏ（比較例３）及びＦｅ−４２（比較例４）について、熱膨張率及び熱伝導率の測定を行った。熱膨張率の測定は、差動トランス法により２０乃至１５０℃の範囲で行い、その平均をとった。また、熱伝導率の測定はＪＩＳ−Ａ１４１２に従い、２５℃にて行った。更に、体積含有率の測定は、１００乃至４００倍の写真を夫々数枚撮影し、総面積に占めるＢ又はＢを含む相の面積を測定したデータより算出した。これらの結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2004331993.tif 000002
【００３１】
表１に示すように、本発明の範囲内で作製した実施例１乃至３の銅合金は熱膨張率がＣｕよりも低く、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋより高かった。これに対して、Ｃｕ以外の体積比率が本発明の範囲より多い比較例１の銅合金は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋより低く、十分な抜熱効果が見込めない。また、比較例１の銅合金は粉末焼結法により作製したが、非常に脆く、取扱いが難しかった。
【００３２】
次に、本発明の第２実施例として、前述の第１実施例と同様に、鋳造法又は粉末焼結法を使用して、本発明の範囲内である実施例４乃至３６の合同金及び本発明の範囲から外れる比較例５乃至１３の銅合金を作製した。鋳造法の場合、電磁誘導による浮遊溶解法を使用し、真空中又はＡｒ雰囲気中で無酸素銅、Ｃｕ−Ｂ合金等の基材を溶解し、その溶湯にＢ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及び／又はＭｎを単体又はＮｉ−Ｂ、Ｆｅ−Ｂ、Ｃｕ−Ｍｇ等の合金を所定の含有量になるように添加した。これを１２ｍｍ角のインゴットに鋳造し、６００乃至９００℃で１時間加熱した後、熱間圧延で３ｍｍまで圧延した。その後、６００乃至９００℃にて熱処理を施し、測定に必要な試料形状に加工した。一方、粉末焼結法の場合、ＢとＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及び／又はＭｎによりアトマイズ粉を作製し、このアトマイズ粉とＣｕ又はＣｕ−Ｂの粉末を各添加元素が所定の含有量になるように混合した後、不活性ガス中で６００乃至１０００℃にて焼結した。そして、この焼結体を、測定に必要な試料形状に加工した後、６００乃至９００℃で熱処理を施した。
【００３３】
前述の方法により作製した実施例４乃至３６及び比較例５乃至１３の銅合金を、前述の第１実施例と同様の方法で熱膨張率、熱伝導率及び体積含有率を測定した。その結果を表２乃至４に示す。なお、表２乃至４に示す成分重量比において、残部はＣｕ及び不可避的不純物である。
【００３４】
【表２】
2004331993.tif 000003
【００３５】
【表３】
2004331993.tif 000004
【００３６】
【表４】
2004331993.tif 000005
【００３７】
表２及び３に示すように、本発明の範囲内で作製した実施例４乃至３６の合同金は熱膨張率が銅よりも低く、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋより高かった。これに対して、表４に示す本発明の範囲外である比較例５及び６の銅合金は、熱膨張率が表１に示すＣｕの熱膨張率よりも高かった。これは、Ｍｇの含有量がＢの含有量の質量比で５倍以上であるため、Ｃｕに固溶したＭｇが熱膨張率を高くしたためである。同様に、比較例１０の銅合金は、Ａｌの含有量が質量比でＢの含有量の１０倍を超えているため、熱膨張率がＣｕの熱膨張率より高くなっていた。また、比較例８の銅合金は、Ｂ及びＺｒの含有量は本発明の範囲内であるが、Ｂ及びＢを含む金属間化合物の体積含有率が８０体積％を超えているため、Ｃｕより熱膨張率が低いが、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋより低くなっていた。更に、比較例７、１１及び１３の銅合金は、Ｂ以外の添加元素の量が４０質量％を超えていたため、鋳造段階で材料にクラックが入り、測定に供するための試料の作製ができず、粉末焼結法でも測定可能な試料を作製することができなかった。更にまた、比較例９及び１２の銅合金は、Ｂ以外の添加元素の量が４０質量％を超えているため非常に脆い試料になり、且つ金属間化合物の体積含有率が８０％を超えているため熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋより低くなった。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ＣｕにＢ及びＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｎからなる群から選択された少なくとも１種類の元素を添加することにより、Ｃｕ中に熱膨張率が低いＢ系金属間化合物が生成するため、熱伝導率が高く、且つ熱膨張率の低い銅合金を得ることができる。また、Ｂは他の元素と反応して金属間化合物を生成しやすいため、溶湯からの鋳造法又は粉末焼結法により製造することが可能であるため、製造コストを低減することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月9日(2003.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。本発明の第１の実施例として、高周波溶解法により真空中で無酸素銅又はＣｕ−Ｂ合金等の基材を溶解し、その溶湯にＢをその含有量が本発明の範囲内になるように添加した。これを１２ｍｍ角のインゴットに鋳造し、６００乃至９００℃で１時間加熱した後、熱間圧延で３ｍｍまで圧延した。その後、６００乃至９００℃にて熱処理を施し、測定に必要な試料形状に加工して実施例１及び２の銅合金を作製した。また、Ｂ粉末とＣｕ又はＣｕ−Ｂの粉末をＢの含有量が本発明の範囲内になるように混合した後、不活性ガス中で６００乃至１０００℃にて焼結した。そして、この焼結体を、測定に必要な試料形状に加工した後、６００乃至９００℃で熱処理を施して、実施例３の銅合金にした。更に、前記実施例３と同様の方法で、Ｂの含有量が本発明の範囲より多い比較例１の銅合金を作製した。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
次に、本発明の第２実施例として、前述の第１実施例と同様に、鋳造法又は粉末焼結法を使用して、本発明の範囲内である実施例４乃至３６の合同金及び本発明の範囲から外れる比較例５乃至１３の銅合金を作製した。鋳造法の場合、高周波溶解法により真空中又はＡｒ雰囲気中で無酸素銅、Ｃｕ−Ｂ合金等の基材を溶解し、その溶湯にＢ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及び／又はＭｎを単体又はＮｉ−Ｂ、Ｆｅ−Ｂ、Ｃｕ−Ｍｇ等の合金を所定の含有量になるように添加した。これを１２ｍｍ角のインゴットに鋳造し、６００乃至９００℃で１時間加熱した後、熱間圧延で３ｍｍまで圧延した。その後、６００乃至９００℃にて熱処理を施し、測定に必要な試料形状に加工した。一方、粉末焼結法の場合、ＢとＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ及び／又はＭｎによりアトマイズ粉を作製し、このアトマイズ粉とＣｕ又はＣｕ−Ｂの粉末を各添加元素が所定の含有量になるように混合した後、不活性ガス中で６００乃至１０００℃にて焼結した。そして、この焼結体を、測定に必要な試料形状に加工した後、６００乃至９００℃で熱処理を施した。