(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｏ：０.０１〜１.０質量％、Ｐ：０.００５〜０.５質量％を含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、ＣｏとＰの金属間化合物が均一に析出されてなることを特徴とするバッキングプレート用銅合金。
【請求項２】
Ｃｏ：０.０１〜１.０質量％、Ｐ：０.００５〜０.５質量％を含み、更にＺｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ａｇの少なくとも１種以上合計で０.００１〜１.０質量％を含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、ＣｏとＰの金属間化合物が均一に析出されてなることを特徴とするバッキングプレート用銅合金。
【請求項３】
Ｃｏ：０.０１〜１.０質量％、Ｐ：０.００５〜０.５質量％を含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金またはＣｏ：０.０１〜１.０質量％、Ｐ：０.００５〜０.５質量％を含み、更にＺｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ａｇの少なくとも１種以上合計で０.００１〜１.０質量％を含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金を鋳造後、８００〜１０００℃の温度で６０分以上加熱して熱間圧延を行う工程と、得られた熱延板を６００℃以上の温度から水急冷により１０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却する工程と、冷却した板材を２〜５０ｍｍの板厚に仕上げた後４００〜７００℃の温度範囲で１〜２４時間保持する工程とからなるバッキングプレート用銅合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリングに用いられるバッキングプレート用材料として好適な銅合金とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバッキングプレート用材料としては、ろう付け性および熱伝導性が良好な無酸素銅が広く知られている。
近年、バッキングプレート材の形状の複雑化、スパッタリングの高速化および高融点ろう材のろう付け時の加熱において、以下のような特性が要求されてきている。
（１）切削加工性に優れていること。
（２）電気及び熱の伝導性に優れていること。
（３）耐軟化特性に優れていること。
（４）ろう付け性に優れていること。
しかしながら、従来の銅及び銅合金では、こうした特性を充分満足しているとは言えなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記のようなバキングプレート材として求められている切削加工性、熱伝導性、耐熱特性およびろう付け性に優れた特性を兼ね備えたバッキングプレート用銅合金とその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は第１に、Ｃｏ：０.０１〜１.０質量％、Ｐ：０.００５〜０.５質量％を含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、ＣｏとＰの金属間化合物が均一に析出されてなることを特徴とするバッキングプレート用銅合金；第２に、Ｃｏ：０.０１〜１.０質量％、Ｐ：０.００５〜０.５質量％を含み、更にＺｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ａｇの少なくとも１種以上合計で０.００１〜１.０質量％を含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、ＣｏとＰの金属間化合物が均一に析出されてなることを特徴とするバッキングプレート用銅合金；第３に、Ｃｏ：０.０１〜１.０質量％、Ｐ：０.００５〜０.５質量％を含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金またはＣｏ：０.０１〜１.０質量％、Ｐ：０.００５〜０.５質量％を含み、更にＺｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ａｇの少なくとも１種以上合計で０.００１〜１.０質量％を含み、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる銅合金を鋳造後、８００〜１０００℃の温度で６０分以上加熱して熱間圧延を行う工程と、得られた熱延板を６００℃以上の温度から水急冷により１０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却する工程と、冷却した板材を２〜５０ｍｍの板厚に仕上げた後４００〜７００℃の温度範囲で１〜２４時間保持する工程とからなるバッキングプレート用銅合金の製造方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は上記のように構成された銅合金であり、切削加工性、熱伝導性、耐熱特性、ろう付け性に優れており、バッキングプレート材料として好適なものである。
【０００６】
次に、本発明合金を構成する合金成分の添加理由と限定理由を説明する。
Ｃｏを添加するのは、Ｃｏが析出効果によりＣｕの導電性を低下することなく、耐熱性を上げ熱ひずみによる変形を小さく抑える添加元素であり、切削加工性を良好にすると同時にろう付け性を向上させることができるからである。Ｃｏ含有量の範囲を０．０１〜１．０ｗｔ％としたのは、０．０１ｗｔ％未満ではその効果が小さく、１．０ｗｔ％を超えると導電性の低下が避けられない。
【０００７】
Ｐを添加するのは、ＣｏとＰの金属間化合物により強度、耐熱特性を高める効果があり、また脱酸効果を有するからである。Ｐ含有量を０．００５〜０．５ｗｔ％としたのは、０．００５ｗｔ％未満では強度、脱酸効果が小さく、０．５ｗｔ％を超えると強度の向上が見られず、脱酸効果も飽和するためである。さらにろう付け性も劣化させてしまう。
【０００８】
またＺｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ａｇのうち一種以上の元素を添加するのは、熱伝導性を大きく低下させることなく耐熱性を向上させるためである。その合計含有量を０．００１〜１．０ｗｔ％としたのは、０．００１ｗｔ％未満ではその効果が小さく、１．０ｗｔ％を超えると導電性を大きく低下させてしまうからである。さらにろう付け性も劣化させてしまうからである。
【０００９】
本発明において、上記組成範囲の銅合金を鋳造後８００〜１０００℃で６０分以上加熱したのは、鋳造時に生成された不均一な析出物を消失させ、Ｃｕマトリクス中に均一に固溶させるためである。８００℃以下ではその効果が不十分であり、１０００℃以上では材料の一部が溶解する恐れがある。また、加熱時間が６０分未満ではその効果が不十分である。加熱後熱間圧延により板厚２〜５０ｍｍに仕上げ、６００℃以上の温度から水急冷により冷却速度１０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却するのは、１０℃／ｓｅｃ未満の速度では一度固溶させた析出物が析出するからである。その後４００〜７００℃で熱処理するのは、一度均一に固溶させたＣｏおよびＰ系化合物を均一に析出させるためであり、４００℃未満では析出が充分促進されず、７００℃を超えると析出物が粗大化してしまうからである。保持時間を１〜２４時間にしたのは、１時間未満では充分な析出が促進されず、一方２４時間を超えると析出物が粗大化してしまうからである。
【００１０】
【実施例１】
図１は本発明に係わる合金試験片の作成工程を示す概略説明図で、表１に示す成分組成の合金となるように高周波溶解炉にて溶解し、３７０ｍｍ（幅）×１０００ｍｍ（長さ）×１８０ｍｍ（厚み）のインゴットに鋳造した。９００℃で熱間圧延し、厚さ２０ｍｍの板とした後、６００℃以上の温度から水で急冷した。その後、４００〜７００℃の温度範囲で２〜６時間保持して加熱処理した後、片側の表面に２ｍｍの面削を行った。
【００１１】
このようにして調整された試料を評価するため、試験片を１５ｍｍ×１５ｍｍ×１６ｍｍにマイクロカッターで切断し、５％Ｈ2ＳＯ4で酸洗後、アセトンによる脱脂を行い、Ｉｎ浴中に５分間浸漬し、ろうが均一に濡れるかどうか目視観察してろう付け性の評価を行った。また、加熱前後の試験片の硬度をビッカース硬度計により測定し、３０分間加熱後の硬度が初期硬度の８０％となる温度を求め、この値で耐熱特性を評価した。
【００１２】
スパッタリング後の変形は、次のようにして評価した。まず試験片を１６ｍｍ（厚み）×１９０ｍｍ（直径）に切削加工し、これをバッキングプレートとし、その上に厚さ５ｍｍ、直径１２０ｍｍのＡｌのターゲットを融点直上まで加熱したＩｎろうでろう付けした。スパッタリングは、電流１５Ａ、電圧４００Ｖの条件で行った。バッキングプレートの熱ひずみによる変形量は、定盤上でノギスでバッキングプレートの浮き上がり高さを測定し、最大反り曲がり部分の浮き上がり高さが３．０ｍｍになるまでのスパッタリングの繰り返し回数で評価した。熱伝導性については熱伝導測定機を使用した。その結果を表１に示す。
【００１３】
【表１】
0003896422.tif 000002
【００１４】
表１に示すように、本発明に係わる合金は、充分な熱伝導度、ろう付け性、耐熱特性を示し、スパッタリング使用回数においても格段の向上が見られ、スパッタリング用バッキングプレート材として好適であることがわかる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明に係わる銅合金は、上記実施例から分かるように、ろう付け性、熱伝導度、耐熱特性及びスパッタリング繰り返し使用による耐熱ひずみに優れ、高い信頼性が要求されるバッキングプレート材として好適である。
また、本発明の合金を使用する場合、溶解、熱間圧延、熱処理等が極めて容易で技術的困難が全く無い。したがって特殊な熱処理や複雑な工程を必要とする従来の銅基合金に比べて簡単な工程で低コストでバッキングプレート材を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる合金試験片の作成工程を示す概略説明図である。
【図１】
0003896422.tif 000003