JPH0249169B2 - - Google Patents

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JPH0249169B2
JPH0249169B2 JP58198049A JP19804983A JPH0249169B2 JP H0249169 B2 JPH0249169 B2 JP H0249169B2 JP 58198049 A JP58198049 A JP 58198049A JP 19804983 A JP19804983 A JP 19804983A JP H0249169 B2 JPH0249169 B2 JP H0249169B2
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ultra
wire conductor
single crystal
alloy
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Minoru Yokota
Kazuo Sawada
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026Alloys based on copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/04Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of rods or wire
    • B21C37/047Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of rods or wire of fine wires
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/52Alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、たとえば電子時計用マグネツトに
使用される巻線や集積回路の配線に使用されるボ
デイングワイヤ等の超極細線導体に関するもので
ある。なお、本明細書で用いる超極細線とは、線
径50μm以下の線を意味する。
先行技術の説明 近年、電子材料や電子機器等の発達に伴い、電
子時計用マグネツトに使用される巻線や集積回路
の配線に使用されるボンデイングワイヤ等の導体
はますます細線化が要求されてきた。これらの細
線化は、電子機器の小型化や密な配線を可能にす
るための重要な鍵の1つである。
しかしながら、従来、鋳塊を順次加工してゆき
たとえば直径50μm以下の超極細線を得ようとす
ると、種々の問題点が生じていた。すなわち、素
材となるべき鋳塊が半連続式鋳造法や連続式鋳造
法等の通常の鋳造法で作られているものならば、
伸線加工性が優れず、加工途中において断線し所
望の製品を得ることが困難であつたりした。ま
た、伸線加工時における断線頻度数が多く(言い
換えれば、断線後新たに伸線加工された線材が次
に断線するまでの重量が、小さい)、そのため生
産効率の悪化、歩留りの低下、製品のコストアツ
プなどを来たしていた。
上述の問題点は、主に超極細線の素材となるべ
き鋳塊に起因する。なぜなら、通常の鋳造法によ
つて製造された鋳塊には、溶解・鋳造工程で異
物が混入する、凝固時に引け巣が生ずる、鋳
塊中にガスが残存する。含有合金成分の偏析が
生ずる、結晶学的方位がその後の加工にとつて
必ずしも好ましいものではない、等の欠点が存在
しており、これらが原因となつて鋳塊の伸線加工
性を悪くしているからである。
発明の目的 それゆえに、この発明の主たる目的は、素材と
なるべき鋳塊が上述の欠点を有しないようにし、
そしてこの鋳塊の順次加工していくことによつて
超極細線導体を得ようとする、超極細線導体の製
造方法を提供することである。
発明の構成 この発明は、面心立方格子型結晶構造となるべ
き組成の合金を、溶融状態からの結晶育成によつ
て単結晶となるように処理し、その後、この合金
に冷間加工または温間加工を施すことによつて超
極細線導体を得ることを特徴とする、線径50μm
以下の超極細線導体の製造方法である。
「面心立方格子型結晶構造となるべき組成の合
金」としたのは、この結晶構造ならばすべり面が
多く、結晶学的に塑性加工しやすく超極細線にま
で加工するのに適しているからである。
「溶融状態からの結晶育成によつて単結晶とな
るように処理する」としたのは、このようにすれ
ば従来よく見られていた鋳造欠陥が生じにくいか
らである。すなわち、まず第1に、単結晶である
ので、従来よく見られていた結晶粒界における偏
析をなくすことができるからである。さらに、単
結晶は、一般的に、温度勾配を持たせて一方向的
に凝固させて作られるものであるので、鋳塊中に
異物が混入または残存するのを防止できること、
脱ガスを完全に行なうことができること、引け巣
を生じさせないこと、等の利点が得られるからで
ある。
なお、上述した単結晶の長手方向の方位は、結
晶の<111>方向または<112>方向であるのが望
ましい。なぜなら、この結晶方位であるならば、
良好な伸線加工性が得られるからである。
上述のように、素材となるべき鋳塊が伸線加工
性に優れたものであるので、冷間加工における減
面率を99%以上にすることも可能となる。同様
に、温間加工における減面率を99%以上にするこ
とも可能となる。従来、細い線径で減面率が99%
を越えると、断線が頻繁に発生していたが、本発
明のような単結晶体を加工すれば、減面率が99%
を越えても断線が発生しにくくなる。こうして、
生産効率、歩留りが向上し、コスト低減に寄与す
る。より大きな減面率を確保するために、中間焼
鈍を行なうようにしてもよい。また、鋳造欠陥を
有せずかつ伸線加工性に優れた素材に冷間加工ま
たは温間加工を施すことによつて得られた超極細
線導体は、たとえば電子機器のマグネツトワイヤ
用巻線として使用される。この場合、使用される
材料はCu、またはCu合金等であり、好ましくは、
導体上に、エナメルが被覆されさらに焼付処理さ
れている。エナメルを被覆・焼付するのは、絶縁
のためである。
なお、合金の単結晶処理は、ブリツジマン法や
浮遊帯溶融法等の公知の単結晶作成方法によつて
行なわれる。
実施例 実施例 1 第1図に模式的に示すブリツジマン法単結晶作
成装置によつて、再電解銅(純度99.997%)から
なる直径20mmの単結晶インゴツトを得た。より詳
しく説明する。図において、鉛直に吊り下げられ
た上下に長いるつぼ1内には、溶融状態の銅2が
入つている。そして、るつぼ1の移動経路を囲む
ように、管状の加熱炉3が配置される。加熱炉3
内は、Arbガス雰囲気下に置かれ、その長手方向
の温度勾配は3℃/mmであつた。なお、るつぼ1
の先端部には毛細管4が設けられており、そこに
種子結晶5を挿入して結晶の成長方位を<112>
となうようにした。そして、るつぼ1を8mm/hr
の速度で下方に移動させていくと、銅2はるつぼ
1の底から上方に徐々に凝固してゆき、単結晶の
インゴツトが得られた。
このインゴツトに、冷間圧延、冷間伸線および
中間段階での焼鈍の各処理を1回実施して、直径
0.03mmの超極細線に加工した。このとき、中間焼
鈍後の冷間加工度は、減面率99.2%で実施した。
この場合において、最終伸線加工時の1断線あ
たりの平均伸線加工重量は、約25Kgであつた。一
方、同一原材料を用いて従来の半連続鋳造、熱間
圧延、および冷間伸線(最終冷間加工度は99.2
%)を行なつて超極細線を製造した場合、その加
工重量は約2Kgである。したがつて、この発明に
従つて製造された超極細線導体は、従来のものに
比べて、極めて伸線加工性に優れていることが判
明した。
実施例 2 実施例1に示された製造方法(この発明の一実
施例)によつて作成された銅導体上に、エナメル
を被覆・焼付けしてマグネツトワイヤ用巻線を製
造した。同様に、従来の方法によつて作成された
銅導体上に、エナメルを被覆・焼付けしてマグネ
ツトワイヤ用巻線を製造した。この両巻線の破断
荷重とそのときの伸びとを比較調査したところ、
以下の結果が得られた。
すなわち、この発明に従つて製造された銅導体
では、破断荷重が20g、伸びが28%であつたのに
対し、従来の製造法によつて得られた銅導体で
は、破断荷重が18g、伸びが22%であつた。つま
り、破断荷重および伸びの両者において、この発
明に従つて製造された銅導体の方が優れているこ
とが判明した。
実施例 3 第1図に示される装置を使用して、Cu−5%
Sn合金からなる直径10mmの単結晶インゴツトを
製造した。なお、長手方向の結晶方位は<111>
方向となるようにされた。このインゴツトを、直
径1mmにて中間焼鈍した後、冷間伸線によつて直
径0.04mmにまで伸線加工した(冷間加工度は約
99.8%)。
このときの1断線あたりの平均伸線重量は、約
27Kgであつた。一方、従来の水平連続鋳造法によ
つて得られた直径10mmのインゴツトを同様の加
工・熱処理工程を経て伸線加工した場合、1断線
あたりの平均伸線重量は、約4Kgである。したが
つて、この発明に従つて超極細線を製造すれば、
優れた伸線加工性が得られることが判明した。
実施例 4 第2図は、公知の浮遊溶融法による単結晶作成
装置を示す図である。図において、11は多結晶
試料棒であり、この実施例ではAl−1%Si多結
晶棒が使用された。12は溶融帯、13は種子結
晶、14は高周波コイルを示す。この装置は、よ
く知られているように、多結晶試料棒11を両端
で鉛直に保持し、その一部を高周波コイル14に
よつて加熱溶融して溶融帯12を作り、この溶融
帯12を試料棒の一端から他端にまで移動させる
ことにより、単結晶化するものである。
この装置によつて、真空下でAl−1%Siから
なる直径10mmの単結晶インゴツトを作成した。な
お、このとき、種子結晶13を用いて、結晶の成
長方位が<111>方向となるようにした。このイ
ンゴツトを直径1mmにて中間軟化した後、直径
0.03mmにまで冷間にて伸線加工した。
比較のため、従来の半連続式鋳造と熱間押出し
法によつて得られた同一組成の合金からなる直径
10mmの芯引線を、それ以後同一工程で冷間伸線と
中間軟化の各処理を施すことによつて直径0.03mm
にまで加工した。
1断線あたりの平均伸線重量は、前者(この発
明に従つて製造された超極細線)の場合950gで
あり、後者(従来の製造法によつて製造された超
極細線)の場合120gであつた。
また、上述のようにして得られた超極細線を
ICのボンデイングワイヤとして使用したところ、
この発明の製造法に従つて製造されたAl−1%
Si合金は、高強度で信頼性が高いものであつた。
効 果 以上のように、この発明によれば、面心立方格
子型結晶構造となるべき組成の合金を、単結晶と
なるように処理し、その後、この合金に冷間加工
または温間加工を施すことによつて超極細線導体
を得ようとするものであるので、素材となるべき
鋳塊の伸線加工性を大幅に向上させることがで
き、伸線加工工程での断線を少なくすることがで
きる。その結果、歩留りの向上や生産性の向上を
図ることができ、ひいては超極細線導体の製造コ
スト、製品コストを低減することができる。さら
に、結晶の成長方位を制御することが可能である
ので、超極細線の機械的特性を良好にすることが
できる。
そのような良好な超極細線は、たとえば、電子
機器のマグネツト用超極細線巻線導体(この場
合、たとえばCu、Cu合金が用いられる)として、
または、集積回路の配線用ボンデイングワイヤ
(この場合にはたとえば、Au、Au合金、Al、Al
合金、Ag、Ag合金が用いられる)として、また
は電子機器の配線用導体(この場合にはたとえ
ば、Cu、Cu合金等が用いられる)として、有効
に利用されるであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ブリツジマン法単結晶作成装置を模
式的に示す図である。第2図は、浮遊帯溶融法に
よる単結晶作成装置を模式的に示す図である。 図において、1はるつぼ、2は銅、3は管状加
熱炉、4は毛細管、5は種子結晶、11は多結晶
試料棒、12は溶融帯、13は種子結晶、14は
高周波コイルを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 面心立方格子型結晶構造となるべき組成の合
    金を、溶融状態からの結晶育成によつて単結晶と
    なるように処理し、その後、該合金に冷間加工ま
    た温間加工を施すことによつて超極細線導体を得
    ることを特徴とする、線径50μm以下の超極細線
    導体の製造方法。 2 前記単結晶の長手方向の方位は、結晶の<
    111>方向または<112>方向であることを特徴と
    する、特許請求の範囲第1項記載の超極細線導体
    の製造方法。 3 前記冷間加工または温間加工における減面率
    は、99%以上であることを特徴とする、特許請求
    の範囲第1項または第2項記載の超極細線導体の
    製造方法。 4 前記冷間加工または温間加工を施すことによ
    つて得られた超極細線導体上に、エナメルを被覆
    し、かつ、焼付けることを特徴とする、特許請求
    の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の超
    極細線導体の製造方法。
JP58198049A 1983-10-21 1983-10-21 超極細線導体の製造方法 Granted JPS6092011A (ja)

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JPH07118216B2 (ja) * 1987-02-26 1995-12-18 住友電気工業株式会社 音響・画像機器用導体
DE10339867B4 (de) * 2003-08-25 2007-12-27 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Verfahren zur Herstellung von metallischen Flachdrähten oder Bändern mit Würfeltextur
KR20040088448A (ko) 2004-09-21 2004-10-16 정세영 단결정 와이어 제조방법
KR100825836B1 (ko) 2007-01-02 2008-04-28 부산대학교 산학협력단 단결정 케이블 제조방법 및 그 단결정 케이블
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