技術 チタン銅箔、伸銅品、電子機器部品及びオートフォーカスカメラモジュール

0001

本発明は、チタン銅箔、伸銅品、電子機器部品及びオートフォーカスカメラモジュールに関し、特にオートフォーカスカメラモジュール等の導電性ばね材として好適に用いることができるチタン銅箔、伸銅品、電子機器部品及びオートフォーカスカメラモジュールに関するものである。

0002

携帯電話のカメラレンズ部には、オートフォーカスカメラモジュールと呼ばれる電子機器部品が使用される。携帯電話のカメラのオートフォーカス機能は、オートフォーカスカメラモジュールに使用される材料のばね力により、レンズを一定方向に動かすとともに、周囲に巻かれたコイルに電流を流すことで発生する電磁力により、レンズを材料のばね力が働く方向とは反対方向へ動かす。このような機構でカメラレンズが駆動してオートフォーカス機能が発揮される（例えば、特許文献１、２）。

0003

したがって、オートフォーカスカメラモジュールのばね材に使用される銅合金箔には、電磁力による材料変形に耐えるほどのばね強度が必要になる。ばね強度が低いと、電磁力による変位に材料が耐えることができず、永久変形（へたり）が発生し電磁力を除荷したあと初期の位置に戻らない。へたりが生じると、一定の電流を流したとき、レンズが所望の位置に移動できずオートフォーカス機能が発揮されない。

0004

オートフォーカスカメラモジュールには、箔厚０．１ｍｍ以下で、１１００ＭＰａ以上の引張強さまたは０．２％耐力を有するＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系銅合金箔が使用されてきた。しかし、近年のコストダウン要求により、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系銅合金箔より比較的材料価格が安いチタン銅箔が使用されるようになり、その需要は増加しつつある。

0005

一方で、チタン銅箔の強度はＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系銅合金箔より低く、へたりが生じる問題があるため、その高強度化が望まれている。

0006

チタン銅の強度を高める手段としては、たとえば特許文献３、４に記載されたものがある。特許文献３には、チタン銅の製造工程を溶体化処理、亜時効処理、冷間圧延、時効処理とし、溶体化処理後の熱処理を二段階に分けることにより、スピノーダル分解によるＴｉ濃度の幅(濃淡)を大きくさせ、強度と曲げ加工性のバランスを向上させる方法が記載されている。また、特許文献４ではチタン銅の製造工程を溶体化処理、予備時効処理、時効処理、仕上圧延、歪取焼鈍とすることで、同様にＴｉ濃度のゆらぎを大きくすることが有効と記載されている。

0007

その他、チタン銅の強度を更に改善する技術としては、特許文献５〜８に記載されたもの等がある。特許文献５では最終再結晶焼鈍にて平均結晶粒径を調整し、その後、冷間圧延、時効処理を順次行う方法が記載されている。特許文献６では固溶化処理後に、冷間圧延、時効処理、冷間圧延を順次行う方法が記載されている。特許文献７では、熱間圧延及び冷間圧延を行った後、７５０〜１０００℃の温度域で５秒〜５分間保持する溶体化処理を行い、次いで、圧延率０〜５０％の冷間圧延、３００〜５５０℃の時効処理、及び圧延率０〜３０％の仕上げ冷間圧延を順次行うことにより板面における｛４２０｝結晶面のＸ線回折強度を調整する方法が記載されている。特許文献８では、第一溶体化処理、中間圧延、最終の溶体化処理、焼鈍、最終の冷間圧延、及び時効処理を所定の条件で順次行うことにより圧延面における｛２２０｝結晶面のＸ線回折強度の半価幅を調整する方法が記載されている。

0008

また、組織制御に着目した技術として、特許文献９では、Ｔｉを０．５ｍａｓｓ％以上３．５ｍａｓｓ％以下の範囲内で含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる組成を有するチタン銅において冷間または温間で圧延率９０％超えの仕上げ圧延、時効処理を行うことにより、時効処理後にラメラー状組織が形成され、強度と導電率のバランスを向上させる方法が記載されている。

0009

さらに、強度を高くすることに加え、へたりの発生を抑制するため、特許文献１０では、熱間圧延及び冷間圧延を行った後、溶体化処理、圧下率５５％以上の冷間圧延、２００〜４５０℃の時効処理、圧下率３５％以上の冷間圧延を順次に行い、銅合金箔の表面粗さを制御することが記載されている。また、特許文献１１では、熱間圧延及び冷間圧延を行った後、溶体化処理、圧下率５５％以上の冷間圧延、２００〜４５０℃の時効処理、圧下率５０％以上の冷間圧延、必要に応じて歪取り焼鈍を順次に行い、溶体化処理後の冷間圧延の圧下率を制御することで、Ｉ(220)／Ｉ(311)を制御することが記載されている。特許文献１０及び特許文献１１に記載のチタン銅箔においては、圧延方向に平行な方向での０．２％耐力について１１００ＭＰａ以上が達成可能であると記載されている。

0010

また、特許文献１２では、８００〜１０００℃で厚み５〜２０ｍｍまで熱間圧延した後、加工度３０〜９９％の冷間圧延を行い、４００〜５００℃の平均昇温速度を１〜５０℃／秒として５００〜６５０℃の温度帯に５〜８０秒間保持することにより軟化度０．２５〜０．７５の予備焼鈍を施し、圧下率７〜５０％の冷間圧延を行い、次いで、７００〜９００℃で５〜３００秒間の溶体化処理、及び、３５０〜５５０℃で２〜２０時間の時効処理を行うことにより、ヤング率を小さくすることが記載されている。

0011

更に、特許文献１３では、熱間圧延、冷間圧延を行った後、７００〜１０００℃で５秒間〜３０分間の溶体化処理、圧下率９５％以上の冷間圧延を順次行い、その後、１５℃／ｈ以下の速度で昇温し、２００〜４００℃の範囲で１〜２０時間保持し、１５０℃まで１５℃／ｈ以下の速度で冷却する時効処理を行うことでへたりを改善する方法が記載されている。特許文献１３に記載のチタン銅箔には、圧延方向に平行な方向及び直角方向での０．２％耐力が共に１２００ＭＰａ以上であり、且つ、圧延方向に平行な方向及び直角な方向でのばね限界値について共に８００ＭＰａ以上が達成可能であると記載されている。

0012

特開２００４−２８００３１号公報
特開２００９−１１５８９５号公報
特開２０１５−０９８６２２号公報
特開２０１５−１２７４３８号公報
特開２００２−３５６７２６号公報
特開２００４−０９１８７１号公報
特開２０１０−１２６７７７号公報
特開２０１１−２０８２４３号公報
特開２０１４−１７３１４５号公報
特開２０１４−０３７６１３号公報
特開２０１４−０８０６７０号公報
特開２０１４−０７４１９３号公報
特開２０１６−０５０３４１号公報

0013

しかし、特許文献３、４では、チタン銅の強度及び曲げ加工性の向上を主たる目的としており、へたりの問題については着目されていない。

0014

特許文献５〜８の明細書中に記載された実施例及び比較例の中には、１１００ＭＰａ以上の０．２％耐力をもつチタン銅も幾つか見受けられる。しかしながら、特許文献５〜８で提案された従来技術では、材料に荷重を加え変形させたのち荷重を除去すると、へたりが生じるため、単に高強度であるだけではオートフォーカスカメラモジュール等の導電性ばね材として使用できないことが分かった。

0015

また、特許文献９では、ラメラー組織によって強度が増加するとの記載があるが、より高い強度が必要とされるオートフォーカスカメラモジュール等の用途では材料が破断してしまうため、ばね材として機能しなくなるという問題がある。したがって、強度とへたりの抑制の両立の観点からは不適切である。

0016

特許文献１０〜１２では、へたりの発生を抑制する方法を記載している。しかしながら、箔厚が比較的薄いものについては、特許文献１０〜１２の提案技術では、その効果が所期するほどには発揮されないことが分かった。すなわち、特許文献１０〜１２の提案技術では、箔厚がある程度厚いものには大きな効果が発揮されるものの、箔厚が薄いものには、箔厚が厚いものから予測されるほどの十分な効果が発揮されないことが分かった。

0017

特許文献１３では、強度が高く、へたりが小さいチタン銅箔に関する記載があるが、エッチング性には着目していない。

0018

更に、近年はイメージセンサの高画素化など、カメラの高機能化に伴ってレンズの枚数が増加傾向にあるため、カメラモジュールが落下した際、材料に塑性変形を与えるような強い力が加わる。したがって、従来以上にへたりが生じにくいことが求められている。また、オートフォーカスモジュールに使用する際には、エッチング加工によってばね材が形成されるため、上記に加えてエッチング性(エッチング時の回路直線性)も重要な特性の一つとなる。

0019

以上の背景より、近年のカメラモジュールにおいては、へたりが生じないことが重要であり、それに加えて良好なエッチング性（エッチングにおける回路直線性）が要求されることから、上記のチタン銅箔は改善の余地がある。

0020

本発明は、このような問題を解決することを課題とするものであり、一実施形態において、ばねとして用いた際の所要の高い強度を有し、エッチング性が良好であると共に、へたりが小さい、チタン銅箔を提供することを目的とする。また、本発明は更に別の一実施形態において、そのようなチタン銅箔を備えた伸銅品を提供することを目的とする。また、本発明は更に別の一実施形態において、そのようなチタン銅箔を備えた電子機器部品を提供することを目的とする。また、本発明は更に別の一実施形態において、そのようなチタン銅箔を備えたオートフォーカスカメラモジュールを提供することを目的とする。

0021

本発明者は、へたりに及ぼす金属組織の影響を調査した結果、金属組織における所定の微細な層状組織がへたりの抑制だけでなく、エッチング性及び低サイクル疲労特性の改善に有効であることを見出した。また、このようなＣｕとＴｉの微細な層状組織は、鋳造時の凝固速度の調整と熱間圧延後の温間圧延により得られることを見出した。

0022

このような知見の下、本発明は一側面において、Ｔｉを１．５〜５．０質量％で含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、圧延方向に平行な断面をＳＴＥＭ−ＥＤＸで厚み方向に沿って分析して得られるＴｉ濃度曲線において、Ｔｉ濃度がＴｉ濃度曲線におけるＴｉ濃度の平均値未満である低濃度Ｔｉ層と、Ｔｉ濃度がＴｉ濃度曲線におけるＴｉ濃度の平均値以上である高濃度Ｔｉ層とが、厚み方向に交互に存在し、明細書中で定義されるＨH及びＨLについて、１．０質量％≦ＨH≦３０質量％かつＨH／ＨL≧１．１を満たすチタン銅箔である。

0023

本発明に係るチタン銅箔の一実施形態においては、圧延方向に平行な方向についてＪＩＳ Ｐ８１１５：２００１に従うＭＩＴ試験を行った時の屈曲回数が８００回以上である。

0024

本発明に係るチタン銅箔の一実施形態においては、圧延方向に平行な方向の引張強さが１１００ＭＰａ以上である。

0025

本発明に係るチタン銅箔の一実施形態においては、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、Ｃｒ及びＺｒから選択される一種以上の元素を、総量１．０質量％以下でさらに含有する。

0026

また、本発明の別の一側面においては、上記の何れかのチタン銅箔を備えた伸銅品である。

0027

また、本発明の別の一側面においては、上記の何れかのチタン銅箔を備えた電子機器部品である。

0028

本発明に係る電子機器部品の一実施形態においては、オートフォーカスカメラモジュールである。

0029

更に、本発明の別の一側面においては、レンズと、このレンズを光軸方向の初期位置に弾性付勢するばね部材と、このばね部材の付勢力に抗する電磁力を生起して前記レンズを光軸方向へ駆動可能な電磁駆動手段を備え、前記ばね部材が上記の何れかのチタン銅箔であるオートフォーカスカメラモジュールである。

0030

本発明によれば、エッチング性が良好であると共に、高強度かつへたりの小さいチタン銅箔を得ることができ、これは、オートフォーカスカメラモジュール等の電子機器部品に使用される導電性ばね材として好適に用いることができる。

0031

本発明に係るチタン銅箔の一実施形態について、圧延方向に平行な断面に対してＳＴＥＭ−ＥＤＸ分析を行って得られるＴｉマッピング図である。
本発明に係るチタン銅箔の一実施形態について、圧延方向に平行な断面に対してＳＴＥＭ−ＥＤＸによる線分析を行って得られる圧延方向に平行な断面の厚み方向のＴｉ濃度曲線を示すグラフの模式図の一例である。
従来のチタン銅の圧延方向に平行な断面に対してＳＴＥＭ−ＥＤＸ分析を行って得られるＴｉマッピング図の一例である。
本発明に係るオートフォーカスカメラモジュールを示す断面図である。
図４のオートフォーカスカメラモジュールの分解斜視図である。
図４のオートフォーカスカメラモジュールの動作を示す断面図である。
へたり量を測定する方法を示す概略図である。

0032

以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。

0033

［１．チタン銅箔］
本発明に係るチタン銅箔の一実施形態は、Ｔｉを１．５〜５．０質量％で含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなり、圧延方向に平行な断面をＳＴＥＭ−ＥＤＸで厚み方向に沿って分析して得られるＴｉ濃度曲線において、Ｔｉ濃度がＴｉ濃度曲線におけるＴｉ濃度の平均値未満である低濃度Ｔｉ層と、Ｔｉ濃度がＴｉ濃度曲線におけるＴｉ濃度の平均値以上である高濃度Ｔｉ層とが交互に存在し、下記に定義されるＨH及びＨLについて、１．０質量％≦ＨH≦３０質量％かつＨH／ＨL≧１．１を満たす。なお、本発明において、ＳＴＥＭ−ＥＤＸとは、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いたエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による分析をいう。

0034

（Ｔｉ濃度）
本発明に係るチタン銅箔の一実施形態では、Ｔｉ濃度を１．５〜５．０質量％とする。チタン銅箔は、溶体化処理によりＣｕマトリックス中へＴｉを固溶させ、時効処理により微細な析出物を合金中に分散させることにより、強度及び導電率を上昇させる。

0035

Ｔｉ濃度は、析出物が過不足なく析出されて、所望の強度を得るという観点から、１．５質量％以上であり、好ましくは２．５質量％以上であり、より好ましくは２．７質量％以上である。また、Ｔｉ濃度は、加工性が良好であるため、圧延の際に材料が割れにくいという観点から、５．０質量％以下であり、好ましくは４．５質量％以下であり、より好ましくは４．３質量％以下である。

0036

（その他の添加元素）
本発明に係るチタン銅箔は、一実施形態において、Ａｇ、Ｂ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、Ｃｒ及びＺｒのうち一種以上を総量で１．０質量％以下含有させることにより、強度を更に向上させることができる。但し、これらの元素の合計含有量は０、つまり、これら元素を含まなくてもよい。これらの元素の合計含有量の上限を１．０質量％とする理由については、１．０質量％を超えると、加工性が劣化し、圧延の際に材料が割れやすくなるからである。強度及び加工性のバランスを考慮すると、上記元素の一種以上を総量で０．００５〜０．５質量％含有させることが好ましい。なお、本発明においては、上記添加元素を含有しなくても、所望の効果を有する。

0037

また、Ａｇの好ましい添加量は０．５質量％以下であり、より好ましい添加量は０．１質量％以下である。Ｂの好ましい添加量は０．５質量％以下であり、より好ましい添加量は０．０５質量％以下である。Ｃｏの好ましい添加量は０．５質量％以下であり、より好ましい添加量は０．１質量％以下である。Ｆｅの好ましい添加量は０．５質量％以下であり、より好ましい添加量は０．２５質量％以下である。Ｍｇの好ましい添加量は０．５質量％以下であり、より好ましい添加量は０．１質量％以下である。Ｍｎの好ましい添加量は０．５質量％以下であり、より好ましい添加量は０．１質量％以下である。Ｍｏの好ましい添加量は０．５質量％以下であり、より好ましい添加量は０．３質量％以下である。Ｎｉの好ましい添加量は０．５質量％以下であり、より好ましい添加量は０．１質量％以下である。Ｐの好ましい添加量は０．５質量％以下であり、より好ましい添加量は０．１質量％以下である。Ｓｉの好ましい添加量は０．１質量％以下であり、より好ましい添加量は０．０５質量％以下である。Ｃｒの好ましい添加量は０．５質量％以下であり、より好ましい添加量は０．４質量％以下である。Ｚｒの好ましい添加量は０．５質量％以下であり、より好ましい添加量は０．１質量％以下である。ただし、上記の添加量に限定されない。

0038

（引張強さ）
本発明に係るチタン銅箔の一実施形態では、圧延方向に平行な方向の引張強さが、たとえば１１００ＭＰａ以上、さらには１２００ＭＰａ以上を達成することができる。圧延方向に平行な方向での引張強さが１２００ＭＰａ以上であることは、オートフォーカスカメラモジュールの導電性ばね材として利用する上で望ましい特性である。好ましい実施形態では、圧延方向に平行な方向及び垂直な方向の引張強さはともに１３００ＭＰａ以上であり、さらに好ましい実施形態ではともに１４００ＭＰａ以上である。
一方、引張強さの上限値について、本発明が目的とする強度の点では特に制限はないが、手間及びコストを考慮すると、圧延方向に平行な方向及び直角な方向の引張強さは一般には２０００ＭＰａ以下であり、典型的には１８００ＭＰａ以下である。
本発明においては、チタン銅箔の圧延方向に平行な方向での引張強さは、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１（金属材料引張試験方法）に準拠して測定する。

0039

（低サイクル疲労特性）
低サイクル疲労特性は屈曲試験による破断までの繰り返し回数（屈曲回数）で評価する。本発明に係るチタン銅箔の一実施形態では、屈曲試験での破断までの繰り返し回数が例えば５００回、さらに１０００回以上を達成することができる。屈曲試験での破断までの繰り返し回数が１０００回以上であることはオートフォーカスモジュールの導電性ばね材として利用する上で好ましい特性である。屈曲回数は高ければ高いほど低サイクル疲労特性が良好であり、５００回以上であることが好ましく、８００回以上であることがより好ましく、１０００回以上であることが更に好ましい。なお、低サイクル疲労特性は材料にたわみ（屈曲）を与えた際に破断しない性質を指すことから、必ずしも強度（引張強さや０．２％耐力）が高い材料が低サイクル疲労特性も良好とは限らない。
また、本発明において、屈曲回数の測定は、ＪＩＳ Ｐ８１１５：２００１に従うＭＩＴ試験で行う。

0040

（へたり）
へたりは、当該チタン銅箔を所定の大きさとなるように短冊試料を採取し、試料の長手方向の一方の端部を固定し、その固定端から距離Ｌの位置に、他方の端部の先端をナイフエッジに加工したポンチを押し当て、試料に距離ｄのたわみを与えた後、ポンチを初期の位置に戻すため除荷する（図７参照。）。上記ポンチを除荷した後、へたり量δを求める。へたり量は、低ければ低いほど耐へたり性が良好であり、０．３以下が好ましく、０．１以下がより好ましく、０．０５以下が更に好ましく、０．０１未満がより更に好ましい。なお、試験条件は試料の厚みに応じて、上記Ｌとｄは調整してもよい。

0041

（エッチング性）
エッチング性は、所定のエッチング溶液を用いて、当該チタン銅箔に対してエッチングを行い、所定の大きさの直線回路を形成し、この回路をＳＴＥＭで観察する。ここで、最大回路幅と最小回路幅の差が、小さければ小さいほどエッチング性が良好であり、１０μｍ未満が好ましい。

0042

（層状組織）
本発明に係るチタン銅箔の一実施形態は、図１、２に例示するように、圧延方向に平行な断面に対して走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いたエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による分析（ＳＴＥＭ−ＥＤＸ分析）を行った場合、圧延方向に平行な断面に、Ｔｉ濃度が平均濃度未満である低濃度Ｔｉ層と、Ｔｉ濃度が平均濃度以上である高濃度Ｔｉ層とが、厚み方向（図１では上下方向）に交互に存在する。換言すれば、本発明に係るチタン銅箔は一実施形態において、厚み方向にＴｉ濃度が変化する。すなわち、本発明において、Ｃｕ及び高濃度Ｔｉからなる層と、Ｃｕ及び低濃度Ｔｉからなる層とが交互に存在する層状組織を有する。
このような層状組織が圧延方向に平行な断面に連続的に安定して存在することにより、たわみに対する抵抗が強化されて永久変形が生じ難くなり、仮に厚みが０．１ｍｍ以下の薄い銅箔であっても、へたりを有効に抑制することができると考えられるが、本発明はこのような理論に限定されるものではない。
この「層状組織」とは、低濃度Ｔｉ層と高濃度Ｔｉ層とが厚み方向に交互に存在する組織であり、それぞれの層が圧延方向に５０ｎｍ以上連なるものとして定義される。すなわち、圧延方向においては、Ｔｉ濃度の変化が小さいといえる。一方、それぞれの層が圧延方向に対する層の長さが５０ｎｍ未満であるものは斑点組織と定義される。すなわち、圧延方向においては、層状組織と比べＴｉ濃度の変化が大きいといえる。
層状組織を調査する方法として下記に説明する。例えば、上記ＳＴＥＭ−ＥＤＸ分析をする場合、１視野（倍率１，０００，０００倍、観察視野：１４０ｎｍ×１４０ｎｍ）において、まず厚み方向にライン分析を行い、Ｔｉ濃度曲線を得る。続いて当該Ｔｉ濃度曲線のＴｉ濃度の内の任意の１点において、厚み方向に垂直な方向（圧延方向）にライン分析を行い、そのＴｉ濃度のばらつきが選択した測定値に対して±５％の範囲内となる、圧延方向の長さを求める。上記の長さ測定を異なる視野で３回行い、長さの平均値が５０ｎｍ以上である場合には層状組織が存在すると言える。

0043

一方、従来のチタン銅箔は、図３に示すように、圧延方向に平行な断面に、Ｔｉ濃度の高い部分と低い部分とが不連続かつ斑点状に分布しており、かつ、厚み方向のＴｉ濃度の複数のピーク値はほぼ均一である。この場合、厚みが薄いものでは、組織が不連続なため、たわみに対する抵抗がそれほど強くなく、弾性限度内での永久変形が生じやすくなるため、へたりが十分に抑制できないと考えられる。

0044

また、当該層状組織を表す指標としては、厚み方向の高濃度Ｔｉ層の高さ及び、低濃度Ｔｉ層に対する高濃度Ｔｉ層の高さの比を規定することができる。
この分析は、ＳＴＥＭ−ＥＤＸ分析により行う。ＳＴＥＭ−ＥＤＸで圧延方向に平行な断面を厚み方向に線分析すると、Ｔｉ濃度の大小により、測定点毎のＴｉ濃度が変化する。本発明においては、１視野（倍率１，０００，０００倍、観察視野：１４０ｎｍ×１４０ｎｍ）におけるＴｉ濃度を測定し、図２に示すような厚み方向の距離に対するＴｉ濃度曲線を得る。Ｔｉ濃度曲線における高濃度Ｔｉ層と低濃度Ｔｉ層は、ＪＩＳ Ｂ０６０１に規定される表面性状についての輪郭曲線をＴｉ濃度曲線に置き換えて準用する。すなわち、高濃度Ｔｉ層はＴｉ濃度曲線をＢ（Ｔｉ濃度曲線における平均値）によって分断したときにＸ軸方向に隣り合う二つの交点に挟まれた曲線部分のうち、Ｔｉ濃度曲線の平均値又は当該平均値よりＴｉ濃度が大きくなる上側の部分として定義する。また、低濃度Ｔｉ層はＴｉ濃度曲線をＢ（Ｔｉ濃度曲線における平均値）によって分断したときにＸ軸方向に隣り合う二つの交点に挟まれた曲線部分のうち、Ｔｉ濃度曲線の平均値よりＴｉ濃度が小さくなる下側の部分として定義する。

0045

（高濃度Ｔｉ層の高さ、低濃度Ｔｉ層の高さ）
先述したチタン銅箔を得るためには、前記Ｔｉ濃度曲線における高濃度Ｔｉ層の高さＨHを一定以上にすることが重要である。上記の高さＨHは、優れた低サイクル疲労特性が発現するという観点から、１．０質量％以上であり、２．０質量％以上とすることが好ましく、３．０質量％以上とすることがより好ましく、４．５質量％以上とすることが更に好ましい。上記の高さＨHは、エッチング性を良好にするという観点から、３０質量％以下とし、２０質量％以下とすることが好ましく、１５質量％以下とすることがより好ましく、１０質量％以下とすることが更に好ましい。
以下に高濃度Ｔｉ層の高さＨHと低濃度Ｔｉ層の高さＨLを求める方法について明記する。図２に示す通り、厚み方向１４０ｎｍにおいて、前記Ｔｉ濃度曲線におけるピークの濃度を高い方から順に５つ選択したＡ1、Ａ2、Ａ3、Ａ4、Ａ5とし、Ｔｉ濃度曲線のそれぞれの谷部における最小濃度を濃度の低い方から順に５つ選択したＣ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4、Ｃ5とし、前記Ｔｉ濃度曲線の平均Ｔｉ濃度をＢとした時、高濃度Ｔｉ層の高さＨHは以下の式（１）で定義され、低濃度Ｔｉ層の高さＨLは以下の式（２）で定義される。
式（１） ＨH＝｛（Ａ1−Ｂ）＋（Ａ2−Ｂ）＋（Ａ3−Ｂ）＋（Ａ4−Ｂ）＋（Ａ5−Ｂ）｝／５
式（２） ＨL＝｛（Ｂ−Ｃ1）＋（Ｂ−Ｃ2）＋（Ｂ−Ｃ3）＋（Ｂ−Ｃ4）＋（Ｂ−Ｃ5）｝／５
このようにして、各視野のＨHとＨLを求め、複数（少なくとも３以上）の異なる視野におけるＨHとＨLの平均値をＨHとＨLの測定値とする。
なお、ＣｕとＴｉの層状組織は圧延方向と平行に発現されることから、上記の線分析は必ず、チタン銅箔の厚み方向に対して行う。

0046

（低濃度Ｔｉ層に対する高濃度Ｔｉ層の高さの比の定義）
低濃度Ｔｉ層に対する高濃度Ｔｉ層の高さの比は前記のＨH、ＨLを用いることでＨH／ＨLと定義される。
先述したチタン銅箔を得るためには、上記Ｔｉ濃度曲線において、ＨH／ＨLを適切に調整する必要がある。
ＨH／ＨLが小さいと、良好な低サイクル疲労特性が得られ難くなる。上述の低サイクル疲労特性を得るためには、ＨH／ＨLを１．１以上にすることが好ましく、１．２以上にすることがより好ましく、１．３以上にすることが更に好ましい。但し、ＨH／ＨLが高すぎることによるデメリットは無いものの、手間やコストを考慮すると一般的には１０以下に調整することが好ましく、８以下に調整することがより好ましく、５以下に調整することが更に好ましい。

0047

（チタン銅箔の厚み）
本発明に係るチタン銅箔は一実施形態においては、たとえば厚みが０．１ｍｍ以下であり、典型的な実施形態では厚みが０．０１８ｍｍ〜０．０８ｍｍであり、より典型的な実施形態では厚みが０．０２ｍｍ〜０．０６ｍｍである。

0048

［２．チタン銅箔の製造方法］
上述したようなチタン銅箔を製造するには、まず溶解炉で電気銅、Ｔｉ等の原料を溶解し、所望の組成の溶湯を得る。そして、この溶湯を鋳型の鋳造空間に供給し、ここでインゴットに鋳造する。チタンの酸化磨耗を防止するため、溶解及び鋳造は真空中又は不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。

0049

ここで、先述したチタン銅箔の所定の層状組織を得るため、鋳型の調整及び熱間圧延の後の温間圧延条件を調整することが肝要である。鋳型の調整と温間圧延の条件を調整することにより、層状組織における高濃度Ｔｉ層の高さ及び低濃度Ｔｉ層に対する高濃度Ｔｉ層の高さの比を制御することができる。
鋳型の厚みは特に指定しないが、インゴットの厚みと同程度に調整することが望ましい。鋳型の周壁部分の厚みは、インゴットの厚みと平行な方向に沿って測るものとする。

0050

また、鋳型の周壁部分の材質は、耐火レンガとすることが好適である。従来は、鋳型の周壁部分の材質として鋳鉄または銅を用いていたが、これを耐火レンガに代えることにより、溶湯供給後の冷却速度が遅くなり、インゴットの冷却を遅くすることができる。そして、インゴットの冷却を遅くすることにより、Ｔｉの層状組織を調整することができる。

0051

その後、インゴットに対し、典型的には、熱間圧延、温間圧延、冷間圧延１、溶体化処理、冷間圧延２、時効処理をこの順で実施し、所望の厚み及び特性を有する箔に仕上げる。もちろん、上記方法により、箔だけでなく条の形態に仕上げても良い。

0052

熱間圧延はチタン銅箔の製造方法で行われている慣例的な条件で行えば足り、ここでは特段要求される条件はない。例えば、熱間圧延においては、加工性という観点から、加熱温度を５００℃以上とすることが好ましく、７００℃以上がより好ましく、９００℃以上が更に好ましい。但し、生産効率という観点から、９５０℃以下が好ましい。

0053

ここで、熱間圧延後に温間圧延を導入することで、層状組織における高濃度Ｔｉ層の分布状況を調整する。温間圧延の加熱温度は、良好な低サイクル疲労特性を得るために３００〜４５０℃とすることが好ましく、３２０〜４３０℃とすることがより好ましく、３５０〜４２０℃とすることが更に好ましい。また、加熱保持時間は、良好な低サイクル疲労特性を得るという観点から、５時間以下であることが好ましく、３時間以下であることがより好ましく、２時間以下であることが更に好ましい。上記の温度を下回ると、高濃度Ｔｉ層の高さが高くなりすぎ、エッチング性の低下を招く。また、上記の温度を超えた場合や加熱が長時間になった場合は、良好な低サイクル疲労特性が得られ難くなる。但し、加熱保持時間は、１１００ＭＰａ以上の引張強さを得るという観点から、１時間以上であることが好ましい。なお、温間圧延における圧延材の終了温度は、温度差によるクラック等を抑制するという観点から、３００℃以上であることが好ましい。
また、温間圧延時の圧下率は低濃度Ｔｉ層に対する高濃度Ｔｉ層の高さの比を調整するために重要であるが、圧下率を高くしすぎると材料が脆くなり、その後の圧延で割れが発生しやすくなる。そのため、本発明においては温間圧延の圧下率は５０％未満であり、４５％以下であることが好ましく、４０％以下とすることがより好ましい。また、圧下率が低すぎるとへたりが発生しやすくなる。そのため、温間圧延の圧下率は５％以上とし、１０％以上とすることが好ましく、２０％以上とすることがより好ましい。なお、圧下率Ｒ（％）は下記式（３）で定義する。
式（３） Ｒ＝｛（ｔ0−ｔ）／ｔ0｝×１００（ｔ0：圧延前の板厚、ｔ：圧延後の板厚）

0054

その後の冷間圧延１の条件はチタン銅箔の製造で行われている慣例的な条件で行えば足り、ここでは特段要求される条件はない。また、溶体化処理についても慣例的な条件で構わないが、例えば７００〜１０００℃で５秒間〜３０分間の条件で行うことができる。

0055

高強度を得るため、溶体化処理の後に冷間圧延２を行うことができる。冷間圧延２の圧下率は９０％を超えることが好ましく、９５％以上とすることがより一層好ましい。９０％以下では、１１００ＭＰａ以上の引張強さを得るのが困難になる。圧下率の上限は、本発明が目的とする強度の点からは特に制限はないが、工業的に９９．８％を超えることはない。

0056

時効処理の加熱温度は２００〜４５０℃とし、加熱時間は２〜２０時間とすることが好ましい。加熱温度が２００℃未満である場合や４５０℃を超える場合は、１１００ＭＰａ以上の引張強さを得ることが困難になる。加熱時間が２時間未満の場合や２０時間を越える場合は、１１００ＭＰａ以上の引張強さを得ることが困難になる。

0057

なお一般に、熱処理後には、表面に生成した酸化皮膜または酸化物層を除去するために、表面の酸洗や研磨等を行う。本発明でも熱処理後に表面の酸洗や研磨等を行うことも可能である。

0058

［３．用途］
本発明に係るチタン銅箔は、限定的ではないが、スイッチ、コネクタ、ジャック、端子、リレー等の電子機器用部品の材料或いは、伸銅品として好適に使用することができ、とりわけオートフォーカスカメラモジュール等の電子機器部品に使用される導電性ばね材として好適に使用することができる。

0059

オートフォーカスカメラモジュールは一実施形態において、レンズと、このレンズを光軸方向の初期位置に弾性付勢するばね部材と、このばね部材の付勢力に抗する電磁力を生起して前記レンズを光軸方向へ駆動可能な電磁駆動手段を備える。電磁駆動手段は例示的には、コの字形円筒形状のヨークと、ヨークの内部壁の内側に収容されるコイルと、コイルを囲繞すると共にヨークの外周壁の内側に収容されるマグネットを備えることができる。

0060

図４は、本発明に係るオートフォーカスカメラモジュールの一例を示す断面図であり、図５は、図４のオートフォーカスカメラモジュールの分解斜視図であり、図６は、図４のオートフォーカスカメラモジュールの動作を示す断面図である。

0061

オートフォーカスカメラモジュール１は、コの字形円筒形状のヨーク２と、ヨーク２の外壁に取付けられるマグネット４と、中央位置にレンズ３を備えるキャリア５と、キャリア５に装着されるコイル６と、ヨーク２が装着されるベース７と、ベース７を支えるフレーム８と、キャリア５を上下で支持する２個のばね部材９ａ、９ｂと、これらの上下を覆う２個のキャップ１０ａ、１０ｂとを備えている。２個のばね部材９ａ、９ｂは同一品であり、同一の位置関係でキャリア５を上下から挟んで支持すると共に、コイル６への給電経路として機能している。コイル６に電流を印加することによってキャリア５は上方に移動する。尚、本明細書においては、上及び下の文言を適宜、使用するが、図４における上下を指し、上はカメラから被写体に向う位置関係を表わす。

0062

ヨーク２は軟鉄等の磁性体であり、上面部が閉じたコの字形の円筒形状を成し、円筒状の内壁２ａと外壁２ｂを持つ。コの字形の外壁２ｂの内面には、リング状のマグネット４が装着（接着）される。

0063

キャリア５は底面部を持った円筒形状構造の合成樹脂等による成形品であり、中央位置でレンズを支持し、底面外側上に予め成形されたコイル６が接着されて搭載される。矩形上樹脂成形品のベース７の内周部にヨーク２を嵌合させて組込み、更に樹脂成形品のフレーム８でヨーク２全体を固定する。

0064

ばね部材９ａ、９ｂは、いずれも最外周部がそれぞれフレーム８とベース７に挟まれて固定され、内周部１２０°毎の切欠き溝部がキャリア５に嵌合し、熱カシメ等にて固定される。

0065

ばね部材９ｂとベース７及びばね部材９ａとフレーム８間は接着及び熱カシメ等にて固定され更に、キャップ１０ｂはベース７の底面に取付け、キャップ１０ａはフレーム８の上部に取付けられ、それぞればね部材９ｂをベース７とキャップ１０ｂ間に、ばね部材９ａをフレーム８とキャップ１０ａ間に挟み込み固着している。

0066

コイル６の一方のリード線は、キャリア５の内周面に設けた溝内を通って上に伸ばし、ばね部材９ａに半田付けする。他方のリード線はキャリア５の底面に設けた溝内を通って下方に伸ばし、ばね部材９ｂに半田付けする。

0067

ばね部材９ａ、９ｂは、本発明に係るチタン銅箔の板バネである。バネ性を持ち、レンズ３を光軸方向の初期位置に弾性付勢する。同時に、コイル６への給電経路としても作用する。ばね部材９ａ、９ｂの外周部の一箇所は外側に突出させて、給電端子として機能させている。

0068

円筒状のマグネット４はラジアル（径）方向に磁化されており、コの字形状ヨーク２の内壁２ａ、上面部及び外壁２ｂを経路とした磁路を形成し、マグネット４と内壁２ａ間のギャップには、コイル６が配置される。

0069

ばね部材９ａ、９ｂは同一形状であり、図４及び５に示すように同一の位置関係で取付けているので、キャリア５が上方へ移動したときの軸ズレを抑制することができる。コイル６は、巻線後に加圧成形して製作するので、仕上がり外径の精度が向上し、所定の狭いギャップに容易に配置することができる。キャリア５は、最下位置でベース７に突当り、最上位置でヨーク２に突当るので、上下方向に突当て機構を備えることとなり、脱落することを防いでいる。

0070

図６は、コイル６に電流を印加して、オートフォーカス用にレンズ３を備えたキャリア５を上方に移動させた時の断面図を示している。ばね部材９ａ、９ｂの給電端子に電圧が印加されると、コイル６に電流が流れてキャリア５には上方への電磁力が働く。一方、キャリア５には、連結された２個のばね部材９ａ、９ｂの復元力が下方に働く。従って、キャリア５の上方への移動距離は電磁力と復元力が釣合った位置となる。これによって、コイル６に印加する電流量によって、キャリア５の移動量を決定することができる。

0071

上側ばね部材９ａはキャリア５の上面を支持し、下側ばね部材９ｂはキャリア５の下面を支持しているので、復元力はキャリア５の上面及び下面で均等に下方に働くこととなり、レンズ３の軸ズレを小さく抑えることができる。

0072

従って、キャリア５の上方への移動に当って、リブ等によるガイドは必要なく、使っていない。ガイドによる摺動摩擦がないので、キャリア５の移動量は、純粋に電磁力と復元力の釣合いで支配されることとなり、円滑で精度良いレンズ３の移動を実現している。これによってレンズブレの少ないオートフォーカスを達成している。

0073

なお、マグネット４は円筒形状として説明したが、これに拘わるものでなく、３乃至４分割してラジアル方向に磁化し、これをヨーク２の外壁２ｂの内面に貼付けて固着しても良い。

0074

以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。

0075

表１に示す合金成分を含有し残部が銅及び不可避的不純物からなる合金を実験材料とし、合金成分及び製造条件が組織、引張強さ、低サイクル疲労特性、エッチング性及びへたりに及ぼす影響を調査した。

0076

＜製造条件＞
まず、真空溶解炉にて電気銅２．５ｋｇを溶解し、表１及び２に記載の合金組成が得られるよう合金元素を添加した。この溶湯を以下に示す鋳型に鋳込み、厚さ３０ｍｍ、幅６０ｍｍ、長さ１２０ｍｍのインゴットを製造した。このインゴットを、次の工程順で加工し、表１及び２に記載の所定の厚みをもつ製品試料を作製した。
（１）溶解鋳造：鋳造温度は１３００℃とし、鋳型は耐火レンガ、鋳鉄から選択し、鋳造時の平均冷却速度を変化させた。冷却速度は速い順に鋳鉄、耐火レンガである。鋳型の厚みは３０ｍｍとした。
（２）熱間圧延：上記のインゴットをさらに９５０℃で３時間加熱保持した後、１０ｍｍまで圧延した。
（３）温間圧延：上記の熱間圧延材を３００〜４５０℃で２時間加熱保持した後、圧下率に応じて所定の厚みまで圧延した。終了温度はいずれも３００℃以上とした。
（４）研削：熱間圧延で生成した酸化スケールをグラインダーで除去した。研削後の厚みは９ｍｍであった。
（５）冷間圧延１：冷間圧延２の圧下率と製品試料の厚みを考慮して、所定の厚みまで圧延した。
（６）溶体化処理：８００℃に昇温した電気炉１に試料を装入し、５分間保持した後、試料を水槽に入れて急冷却した。
（７）冷間圧延２：表１及び２に示す圧下率でそれぞれ製品厚みまで圧延した。
（８）時効処理：温度と時間はそれぞれ３００℃、２時間とし、Ａｒ雰囲気中で加熱した。

0077

上述したようにして作製した各製品試料について、次の評価を行った。
＜１．組織分析＞
先述したように、圧延方向に平行な断面に対してＳＴＥＭ−ＥＤＸ（走査型透過電子顕微鏡）により観察を行い、それによる画像から層状又は斑点のいずれの組織であるかを判断した。ここで用いたＳＴＥＭ−ＥＤＸは、ＪＥＯＬ社製のＪＥＭ−２１００Ｆであり、測定条件は試料傾斜角度０°、加速電圧２００ｋＶとした。
また、ＳＴＥＭ−ＥＤＸで圧延方向に平行な断面を厚み方向に線分析し、厚み方向の距離に対するＴｉ濃度曲線を得た。なお、３つの異なる視野におけるＴｉ濃度を測定し、各視野における、下記式（１）及び（２）に示されるＨHとＨLを測定し、異なる視野における平均値を測定値とした。
式（１） ＨH＝｛（Ａ1−Ｂ）＋（Ａ2−Ｂ）＋（Ａ3−Ｂ）＋（Ａ4−Ｂ）＋（Ａ5−Ｂ）｝／５
式（２） ＨL＝｛（Ｂ−Ｃ1）＋（Ｂ−Ｃ2）＋（Ｂ−Ｃ3）＋（Ｂ−Ｃ4）＋（Ｂ−Ｃ5）｝／５

0078

さらに、先述した方法により、ＳＴＥＭ−ＥＤＸで組織分析を行った。その結果を表１に示す。

0079

＜２．引張強さ＞
ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に基づき、引張試験機を用いて圧延方向と平行な方向の引張強さを測定した。

0080

＜３．低サイクル疲労特性＞
低サイクル疲労特性は東洋精機製ＭＩＴ試験機（Ｄ型）を用いて評価した。幅３．２ｍｍ、長さ１１０ｍｍの短冊試料を長手方向が圧延平行方向となるように採取し、荷重は２５０ｇ、曲げ部曲率半径は２ｍｍ、左右の曲げ角度は１３５°、折り曲げ速度は１７５ｃｐｍ（回／ｍｉｎ）とし、上記以外の条件はＪＩＳ Ｐ８１１５：２００１に準じて行った。また、それぞれのサンプルについて、破断までの繰り返し回数が１０００回以上であったものを「◎」、８００回以上１０００回未満であったものを「○」、８００回未満であったものを「×」として評価した。

0081

＜４．へたり＞
幅１５ｍｍ、長さ２５ｍｍの短冊試料を長手方向が圧延平行方向となるように採取し、図７のように、試料の片端を固定し、この固定端から距離Ｌの位置に、先端をナイフエッジに加工したポンチを１ｍｍ／分の移動速度で押し当て、試料に距離ｄのたわみを与えた後、ポンチを初期の位置に戻し除荷した。除荷後、へたり量δを求めた。
試験条件は試料の箔厚が０．０５ｍｍ以下の場合、Ｌ＝３ｍｍ、ｄ＝２ｍｍとし、箔厚が０．０５ｍｍより厚い場合、Ｌ＝５ｍｍ、ｄ＝４ｍｍとした。また、へたり量は０．０１ｍｍの分解能で測定し、へたりが検出されなかった場合は、表１及び２に「＜０．０１ｍｍ」と表記している。

0082

＜５．エッチング直線性＞
３７質量％、ボーメ度４０°の塩化第二鉄水溶液を用いて、各サンプル箔に対してエッチングを行い、線幅１００μｍ、長さ１５０ｍｍの直線回路を形成した。走査型電子顕微鏡(日立製、Ｓ−４７００)を用いて回路を観察し（観察長さ２００μｍ）、最大回路幅と最小回路幅の差が１０μｍ未満であるものを○、１０μｍ以上であるものを×で評価した。

0083

0084

実施例１〜２６によって、エッチング性が良好であると共に、高強度かつへたりの小さいチタン銅箔を得ることができることを確認した。

0085

実施例１〜８、１０〜１３及び１５〜２５は温間圧延の温度及び圧下率が適切な範囲を満たしたため、ＨHが１．０以上かつＨH／ＨLが１．１以上を満たし、低サイクル疲労特性とへたりの抑制を両立した。

0086

実施例９はＨHが１．０以上かつＨH／ＨLが１．１以上を満たし、良好な強度が得られ、へたりを抑制することが出来たが、温間圧延の時間がわずかに長かったため、低サイクル疲労特性が低かった。

0087

実施例１４は母相のＴｉ濃度がやや低かったため、実施例１〜１３及び１５〜２５と比べると引張強さが若干低く、へたりが若干高かったが、適切な温間圧延を行ったため、ＨHが１．０以上かつＨH／ＨLが１．１以上を満たし低サイクル疲労特性が良好であった。

0088

実施例２６はＨHが１．０以上かつＨH／ＨLが１．１以上を満たしたが、冷間圧延２の圧下率が９０％以下であったため、良好な強度及び低サイクル疲労特性が得られなかった。

0089

0090

比較例１は温間圧延時の圧下率が低かったため、ＨH／ＨLが１．１より小さくなり、へたりが発生した。

0091

比較例２は温間圧延時の圧下率が高かったため、その後の圧延で割れが発生し、サンプルの調製、強度、低サイクル疲労特性及びへたりの測定が出来なかった。

0092

比較例３は温間圧延の温度が低かったため、ＨHが３０質量％を超え、エッチング性が悪化した。

0093

比較例４は温間圧延の温度が高かったため、ＨHが１．０質量％を下回り、ＭＩＴ試験で破断した。

0094

比較例５は母相のＴｉ濃度が５質量％を超えたため熱間圧延で割れが発生し、サンプルの調製及び強度、へたりの測定が出来なかった。

0095

比較例６は副成分の合計が１．０質量％を超えたため熱間圧延で割れが発生し、サンプルの調製及び強度、へたりの測定が出来なかった。

0096

比較例７は鋳型が鋳鉄であったため、鋳型の材質に起因してインゴットの冷却が速かったので、組織が斑点状となり、ＭＩＴ試験で破断した。また、へたりが発生した。

0097

比較例８は温間圧延を行わなかったため、ＨHが３０質量％を超えかつＨH／ＨLが１．１を下回ったため、エッチング性の悪化を招いた。

0098

１オートフォーカスカメラモジュール
２ヨーク
３レンズ
４マグネット
５キャリア
６コイル
７ベース
８フレーム
９ａ 上側のばね部材
９ｂ 下側のばね部材
１０ａ、１０ｂ キャップ