JPH0499236A - 極低酸素銅の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、酸素（以下、〔０〕で示す）含ａ量が１　
ｐｐｍ以下の極低酸素銅の製造法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、一般に、９９．９９％以」二の純度をもつ純銅と
しでは、無酸素銅、脱酸銅、および真空溶解銅などが知
られており、この中で無酸素銅は、［０）含有量か最も
低く、その含有量が３〜１０ｐｐｍ程度であり、良好な
延性と加工性を有することから、例えば半導体装置のボ
ンディングワイヤ用極細線や同プリント基板用箔村など
の製造に用いられている。 Ｃ発明が解決しようとする課題〕 一方、近年の半導体装置の高集積化はめざましく、これ
に伴ない、ボンディングワイヤやプリント基板にもより
一層の細線化や薄肉化が要求されているが、上記の無酸
素銅は、上記の通り酸素含有量が３〜ｌｏｐｐｍと低い
にもかかわらず、この含有酸素が原因で、より一段の細
線化や薄肉化を可能にする十分な延性および加工性を具
備するものとはならないために、より一層の細線化や薄
肉化では断線や破断が生じ易く、実用的経済的な面がら
上記の要求には満足な対応をはかることができない。 また、従来精製方法として知られている真空溶解法やＣ
Ｏ含有ガス雰囲気溶解法などで上記無酸素銅を精製処理
する試みもなされたが、〔０〕含有量を２ｐｐω以下に
低減することかできないのが現状である。 〔課題を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の
従来無酸素銅に比して、よりＣＯ）含有量の低い極低酸
素銅を製造すべく研究を行な°った結果、 ［］　　：　３〜１０ｐｐｍ　。 水素（以下、ＣＨＩで示す）：１ｐｐｍ以下、を含有し
、純度が９９．９９９６以上の従来無酸素銅に相当する
純銅素材溶湯に、 Ｎ　２　、　Ａ　ｒ　、およびＣＯのうちの１種または
２種以上に、全体割合で０．５〜５０容量％のＨ２を混
合してなる還元性ガス、 を吹込むと、上記純銅素材溶湯中の〔０〕含有量か１　
ｐｐｍ以下に低減し、−力士記純銅素材溶湯中の［Ｈ）
含有量は０．８〜３　ｐｐｍに増加するが、この脱酸素
水素富化純銅溶湯に、 Ｎ　２　、　Ａ　ｒ　、およびＣＯのうちの１種または
２種以上からなる反応ガス、 と反応させる脱水素（１次脱水素）処理を施すと、〔０
〕含有量にほとんど変化なく、（Ｈ）含有量を０５〜１
．５ｐｐｍ以下に低減することができ、さらにこれをイ
ンゴットに鋳造した状態で、真空、あるいはＮ　２　、
Ａ　ｒなどの非酸化性雰囲気中、７００〜９００℃の範
囲内の所定温度に所定時間保持、 の条件で２次脱水素処理を施すと、同じく　〔０〕含有
量にほとんど変化なく、（Ｈ）含有量を０，３ｐｐ＋ｎ
以下に低減することができ、しかもこの結果の極低酸素
銅は、これを極細線にした場合、従来無酸素銅では、実
用的経済的に伸線が容易な極細線の直径が６０即である
のに対して、直径＝５０庫までの伸線が容易であり、ま
た箔材についても、同様に上記極低酸素銅の圧延銅箔は
、上記無酸素銅の圧延銅箔に比して著しくすぐれた屈曲
性を示すなどの研究結果を得たのである。 したがって、この発明は、上記研究結果にもとづいてな
されたものであって、 ［０１）：３〜ｌＯｐｐｍ　。 （Ｈ）＋　１ｐｐｍ以下・ を含有し、純度が９９．９９９ｏ以上の純銅素材溶湯に
、Ｎ　２　、　Ａ　ｒ　、およびＣＯのうちの１種また
は２種以上に、全体割合で０．５〜５０容ｆｆｉ　％の
Ｈ２を混合してなる還元性ガス、 を吹込んで、〔Ｏ〕および（Ｈ）含有量を、［Ｑ］：１
ｐｐｍ以下＼ ［Ｈ）：０．８〜３　ｐｐｍ、 とし、ついでこの脱酸素水素富化純銅溶湯に、Ｎ　２　
、　Ａ　ｒ　、およびＣＯのうちの１種または２種以上
からなる反応ガス、 と反応させる１次脱水素処理を施して、〔０〕および（
Ｈ）含有量を、 ［０）：　１ｐｐｍ以下、 （Ｈ）　　＋　０．５〜１．５ｐｐｍ。 とし、つぎにこの１次脱水素純銅溶渇をインゴットに鋳
造し、このインゴットに、 非酸化性雰囲気中、７００〜９００℃の範囲内の所定温
度に所定時間保持、 の条件で２次脱水素熱処理を施して、〔０〕および（Ｈ
）含有量を、 ［０）：　１ｐｐｍ以下、 ［Ｈ）　　：　０．３ｐｐｍ以下・ とした極低酸素銅の製造法に特徴を有するものである。 なお、この発明の方法における脱酸素水素富化純銅溶湯
中の〔○〕および（Ｈ）含有量は必然的に定まるもので
あり、さらに云いかえれば純銅素材溶湯の３〜１０ｐｐ
ｍの〔０〕含有量を、上記のＨ２：０．５〜５０容量％
含有の還元性ガスを用いて１　ｐｐＩ１１以下に低減し
た場合、必然的に［Ｈ）含有量が０．８〜３ｐｐ１１１
に富化された状態となり、この程度の〔Ｈ〕含有全てあ
れば次の１次および２次脱水素処理で、（０）含有量を
増加させることなく、（Ｈ）含有量を０　、３　ｐｐｍ
以下に低減できるという実験結果にもとづいて定めたも
のである。 また、この発明の方法において、還元性ガス中の８２割
合をＯ１５〜５０容量％と定めたのは、その割合か０．
５容量９６未満では所望の〔Ｏ〕低減作用が発揮されず
、一方その割合が５０容量％を越えると、脱酸素水素富
化純銅溶湯中の［Ｈ］含有量が３　ｐｐｍを越えて高く
なってしまい、これを次工程の脱水素処理で０．３ｐｐ
ｍ以下に低減するにはかなりの処理時間を必要とするよ
うになり、経済的でないという理由によるものである。 さらに、２次脱水素熱処理温度を７００〜９００℃と限
定したのは、その温度が７００℃未満では所定の脱水素
を行なうのに長時間を必要とし、一方その温度が９００
℃を越えると結晶粒の粗大化が起り、強度および延性が
低下するようになり、箔材や極細線の製造に際して破断
や断線が起り易くなるという理由にもとづくものである
。 〔実　施　例〕 つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。 通常の溶解炉にて、原料として無酸素銅を用いて、第１
表に示される純度を有し、かつ〔０〕および［Ｈ）含有
量の各種の純銅素材溶湯をｌ０ｋｇづつ溶製し、この純
銅素材溶湯に、温度：ｌ１５０℃で第１表に示される組
成の還元性ガスを１ｇ／　１ｎの割合で１０分間吹込ん
で、同じく第１表に示される［０）および［Ｈ）含有量
の脱酸素水素富化純銅溶湯とし、ついでこれに第１表に
示される組成の反応ガスを同じ＜１４７／ｗｉｎの割合
で１０分間吹込む１次脱水素処理を施して第１表に示さ
れる〔０〕および（Ｈ）含有量の１次脱水素純銅とし、
引続いてこの１次脱水素純銅溶湯を直径＋７０ｍｍのイ
ンゴットに鋳造し、このインゴットに同しく第１表に示
される条件（保持時間：６０分）で２次脱水素熱処理を
施すことにより、本発明法１〜９および比較法１〜９を
実施し、第２表に示される純度を有し、かつ〔Ｏ〕およ
び〔Ｈ〕含有量の本発明極低酸素銅１〜９および比較低
酸素銅１〜９をそれぞれ製造した。 なお、上記実施例では工程毎の変化を明確にとらえるた
めにバッチ方式を採用したが、実操業では、純銅素材を
溶解する溶解炉と、還元性ガスを純銅素材溶湯に吹込ん
で溶湯中の酸素と反応させて、これを除去する脱酸素装
置と、この結果の脱酸素水素富化純銅ｍ＆に反応ガスを
吹込み、あるいはこれを反応ガスにさらして１次脱水素
処理を行なう脱水素装置と、溶湯を鋳造する連続鋳造装
置とを、溶湯流路（樋）で気密に連結した連続精製装置
を用い、この連続精製装置からのインゴットに２次脱水
素熱処理を加える連続方式により極低酸素銅を製造する
のが望ましい。 なお、比較法１〜９は、いずれも製造条件のうちのいず
れかの条件（第１表に※印を付す）がこの発明の範囲か
ら外れたものである。 ついで、この結果得られた各種の極低酸素銅のインゴッ
トに８００℃の熱間圧延開始温度にて熱間圧延を施して
幅ニア０ｍｍＸ厚さ＋１０關の熱延板とし、引続いてこ
の熱延板に冷間圧延を施して幅・７０＋ｌ１ｍＸ厚さ＋
０．５ｍｍの冷延板とし、この冷延板に、真空中、４０
０℃に１時間保持の焼鈍を施した後、冷間圧延にて厚さ
＋３５虜の箔材を製造した。 また、同じく直径ニア０＋＋＋ｍのインゴットに８００
℃の熱間鍛造開始温度にて熱間鍛造を施して直径：２０
市の丸棒とし、この丸棒を冷間引抜き加工により直径二
０．９關の線材とし、これに真空中、４００℃に１時間
保持の条件で焼鈍を施した後、冷間伸線加工にて直径＝
５０ｕｎの極細線を製造した。 つぎに、この結果得られた箔材については、Ｊ　Ｉ　Ｓ
　−Ｐ８１１５にもとづいて耐折れ強さ試験を行ない、
幅　１５ｍ１ＩＸ長さ・ｌｌｏ＋ｏｍの寸法をもった試
験片か切れるまでの往復面げの回数を測定した。 また、極細線については、直径＝６０ＬｆＨ１から最終
寸法である直径：５０ｔＩ＃へ伸線加工するに際しての
伸線ｍ　：　ｌ００ｋｇ当りの断線回数をｍｊ定した。 これらの測定結果を第２表に示した。 〔発明の効果〕 第１表および第２表に示される結果から、本発明法１〜
９によれば、〔Ｏ〕含有量＋１ｐｐＩＩｌ以下、（Ｈ３
含有ｆｉｔ　：　０．３＋）ｐＩＩＩ以下の極低酸素銅
を製造することができ、しかもこの結果得られた極低酸
素銅は、このように〔０〕含有量か低いので、例えば厚
さ、３５扉の箔材や直径：５０ｔ！＃の極細線の製造に
際しても、破断や断線の発生かきわめて少なく、これら
の箔材や極細線の経済的製造が可能であるのに対して、
比較法１〜９に見られるように、製造条件のうちのいず
れかの条件でもこの発明の範囲から外れると、製造され
る極低酸素銅における［０３および［Ｈ］含有量のうち
の少なくともいずれかの含有量か高いものとなるため、
箔材や極細線の製造では破断や断線の発生が著しく、厚
さ：　３５１ＥＩｌの箔材や直径　５０血の極細線の製
造は実質的に不可能であることが明らかである。 上述のように、この発明の方法によれば、従来製造か不
可能であった〔０〕含有量か１　ｐｐｍ以下の極低酸素
銅を製造することができ、このように〔０〕含有量の低
い極低酸素銅は、すぐれた延性および加工性を有するの
で、これから例えば箔材や極細線を製造するに際して、
従来無酸素銅を用いる場合に比して、−段と薄肉化およ
び細線化をはかることか可能であり、したがって例えば
半導体装置の高集積化にも寄与することかできるなどＴ
梁上有用な効果かもたらされるのである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸素：３〜１０ｐｐｍ、 水素：１ｐｐｍ以下、 を含有し、純度が９９．９９％以上の純銅素材溶湯に、
   Ｎ＿２、Ａｒ、およびＣＯのうちの１種または２種以上
   に、全体割合で０．５〜５０容量％のＨ＿２を混合して
   なる還元性ガス、 を吹込んで、酸素および水素含有量を、 酸素：１ｐｐｍ以下、 水素：０．８〜３ｐｐｍ、 とし、ついでこの脱酸素水素富化純銅溶湯に、Ｎ＿２、
   Ａｒ、およびＣＯのうちの１種または２種以上からなる
   反応ガス、 と反応させる１次脱水素処理を施し、酸素および水素含
   有量を、 酸素：１ｐｐｍ以下、 水素：０．５〜１．５ｐｐｍ とした後、鋳造し、引続いてこの１次脱水素純銅インゴ
   ットに、 非酸化性雰囲気中、７００〜９００℃の範囲内の所定温
   度に所定時間保持、 の条件で２次脱水素熱処理を施して、酸素および水素含
   有量を、 酸素：１ｐｐｍ以下、 水素：０．３ｐｐｍ以下、 とすることを特徴とする極低酸素銅の製造法。