電気自動車や再生可能エネルギー設備、データセンターで使われるパワー半導体。その性能を支える銅材料の開発が進んでいる。注目されるのは、電気と熱をよく通す無酸素銅だ。基板や放熱板に加え、ボンディングワイヤー、リードフレーム、バスバーまで視野を広げると、用途ごとに異なる銅の役割と、材料メーカーの競争軸が見えてくる。
この記事で分かること
- 無酸素銅がパワー半導体のどこで使われるのか
- 三菱マテリアルと古河電工の製品は何が違うのか
- ワイヤー、リードフレーム、バスバーで材料を使い分ける理由
- 日本・海外の主要企業と、材料から部品までの供給構造
- 銅材料の改良と接合技術の進歩が、どう関係しているのか
1．高性能なチップを支える、周囲の銅
パワー半導体は、電力の変換や制御を担う半導体である。電気自動車のモーター駆動や、太陽光発電の電力変換などで使われる。その性能を実際の機器で発揮するには、チップへ電流を運び、発生した熱を外へ逃がす部材が必要になる。
そこで重要になるのが銅だ。三菱マテリアルは2025年6月、高温の熱処理後も結晶組織を微細・均一に保つ無酸素銅「MOFC-GC」を発表した。古河電工は同年11月、耐熱性と低ヤング率を組み合わせた「TOFC」を発表している。三菱マテリアルの発表、古河電工の発表
両社が取り組むのは、電気と熱を通すという銅の長所を維持しながら、製造時の加熱や使用時の温度変化によって起きる問題を減らすことである。
銅は、必要な形に加工して接合すれば、それで役割を果たせるとは限らない。加熱によって内部の組織が変わることもあれば、他の材料との伸縮の違いによって接合部に力がかかることもある。パワー半導体向けの材料開発では、こうした問題への対応が製品の違いになる。
2．無酸素銅とは何か
無酸素銅は、銅の中に含まれる酸素や酸化物を非常に少なくした材料である。名称は「酸素が完全にゼロ」を意味するものではない。三菱マテリアルは、酸素含有量10ppm未満、銅純度99.96％以上という説明を掲載している。国内で代表的な材料記号がC1020である。※1三菱マテリアル・無酸素銅の解説
無酸素銅は電気伝導性と熱伝導性に優れ、接合工程にも適している。酸素を含む銅では高温の水素雰囲気で内部損傷が問題になるが、無酸素銅はこの水素脆化に対する耐性を持つ。Luvata・無酸素銅技術資料
ただし、純度を高めることだけが材料開発の目標ではない。部材によっては、強度、ばね性、曲げ加工性なども必要になる。銅に他の元素を加えた銅合金は、こうした性質を調整するための選択肢である。
したがって、半導体の周囲にある銅製品を、すべて無酸素銅として扱うことはできない。無酸素銅、高純度銅、銅合金、表面を被覆した銅線などを、使用場所と製造方法に応じて使い分けている。
※1 C1020は、銅含有量が99.96％以上で、酸素をほとんど含まない無酸素銅（OFC：Oxygen-Free Copper）を表すJISの材料記号です。
3．銅はどこに使われるのか
銅の用途は、「電流を運ぶ」「熱を逃がす」「チップを支える」という役割から整理できる。
| 部材 | 主な役割 | 材料に求められること |
|---|---|---|
| 絶縁基板の銅回路層 | チップに電流を運び、熱を広げる | 導電性、熱伝導性、 接合後の組織安定性 |
| 放熱板・ヒートスプレッダー | 熱を広い面積に分散させる | 熱伝導性、反りの抑制、 接合信頼性 |
| ボンディングワイヤー | チップの電極と周囲の回路をつなぐ | 接合性、電気抵抗、 繰り返し動作への耐久性 |
| リードフレーム | チップを支え、外部への接続と放熱を担う | 強度、導電性、微細加工性、 表面処理への適性 |
| バスバー | モジュールや周辺機器の間で大電流を運ぶ | 導電性、形状・ 接続部の安定性、絶縁設計 |
用途は、古河電工のモジュール材料資料、Heraeusのパワー用銅ワイヤー、新光電気工業のリードフレーム、Rogersのバスバー解説を基に整理した。
これらが必ず一つの製品に、同じ形で搭載されるわけではない。セラミックス基板を使うモジュールもあれば、リードフレームを使うパッケージもある。バスバーはモジュールの外側を含む電力回路で重要になる部材だ。
無酸素銅の用途を理解するうえで中心になるのは、銅とセラミックスを組み合わせた絶縁基板である。銅は電流と熱を通し、セラミックスは電気を絶縁しながら熱を伝える。AMB基板では、活性金属を含むろう材によって両者を接合する。三菱マテリアル・AMB基板の説明
4．三菱と古河は、銅の何を改良しているのか
結晶粒の成長を抑えるMOFC-GCとGOFC
金属の内部は、「結晶粒」と呼ばれる小さな結晶の集まりでできている。銅を高温にすると、この粒が大きく成長し、組織が不均一になることがある。
古河電工の「GOFC」は、この問題に対応した無酸素銅条である。同社の技術資料では、C1020の成分規格を変えずに組織を制御し、800℃で１時間処理した後も結晶粒の成長を抑えた結果が示されている。熱処理後の組織を整えることで、その後の接合などを安定させる狙いがある。古河電工時報・GOFC開発資料
三菱マテリアルの「MOFC-GC」は、より高い温度域での組織安定性を訴求する。同社によると、銅板単体を大気中で1,000℃まで加熱し、１時間保持した後も、微細で均一な結晶組織を維持した。表面の平滑性や、銅とセラミックスの接合界面を調べる検査の改善などが期待される。三菱マテリアル・MOFC-GC発表
ただし、1,000℃と800℃という数字だけで両製品の優劣は決められない。古河の技術資料はアルゴン雰囲気での試験であり、条件をそろえた比較ではない。また、これらは熱処理後の銅の組織に関する評価で、半導体モジュール全体をその温度で運転できるという意味ではない。
古河は板厚のばらつきにも対応
基板の品質には、銅の内部組織だけでなく、板の厚さも影響する。
セラミックスの表裏に貼り付ける銅板の厚さが違うと、加熱・冷却に伴う伸縮の影響が不均衡になり、反りの原因になる。古河電工は2022年、GOFCの板厚変動を従来比で半減したと発表した。リードフレーム材で培った板厚制御技術を活用したという。古河電工・板厚精度改善
これは、材料の成分や物性だけでなく、圧延工程の精度によっても顧客の製造歩留まりを改善できることを示している。
強度を高めるMOFC-HR、接合部への力を和らげるTOFC
三菱マテリアルは、別の方向の改良材として「MOFC-HR」も展開する。高い導電性・熱伝導性を維持しながら、強度、耐熱性、応力緩和への耐性、プレス加工性を高めた材料である。端子、バスバー、リードフレーム、放熱部材などを用途として挙げる。三菱マテリアル・MOFC-HR
一方、古河電工の「TOFC」で特徴的なのは、耐熱性に加えた低ヤング率である。ヤング率は弾性的な変形のしにくさを表す。銅とセラミックス、樹脂、半導体チップでは温度による伸縮量が異なるため、接合部に力が生じる。TOFCは、その力を和らげる方向の材料設計となっている。
古河の公表値では、TOFCのヤング率は85GPaで、比較対象のC1020は120GPa。熱伝導率はともに391W/（m・K）である。放熱性を保ちながら、接合信頼性の改善を目指している。古河電工・TOFC発表
両社の製品は、次のように整理できる。
| 製品 | 改良の中心 | 主に対応する課題 |
|---|---|---|
| 三菱 MOFC-GC | 高温処理後の結晶組織 | 結晶粒の粗大化、表面・接合・検査のばらつき |
| 古河 GOFC | 結晶粒成長の抑制、板厚制御 | 高温接合後の組織変化、基板の反り |
| 三菱 MOFC-HR | 強度、耐熱性、応力緩和への耐性 | 通電部材の機械的性能や加工精度 |
| 古河 TOFC | 耐熱性、低ヤング率 | 熱による軟化・変形、接合部への応力 |
「耐熱」という表現にも注意が必要だ。結晶粒の成長を抑える性能と、加熱による軟化を抑える性能は異なる。さらに、低ヤング率は弾性的な変形に関する性質であり、熱で軟化しにくいことと両立する。用途を確かめずに、温度や強度の数字だけを並べる比較は適切ではない。
5．ワイヤー、リードフレーム、バスバーでは、別の改良が必要になる
ボンディングワイヤー――接合しやすさと耐久性
ボンディングワイヤーは、チップの電極と周囲の回路をつなぐ線である。銅の導電性を生かせる一方、細い線を安定して接合し、使用中も接合部を維持できることが重要になる。
パワー用途の例が、ドイツのHeraeusが展開する「PowerCu Soft」である。同社は銅線の柔らかさ、微細な結晶組織、低い電気抵抗などを特徴に挙げ、電動車や再生可能エネルギー向けのパワーエレクトロニクスを用途としている。Heraeus・PowerCu Soft
国内では、日鉄マイクロメタルが銅ボンディングワイヤーを供給する。同社の事業を紹介する日鉄ケミカル＆マテリアルは、微量添加元素による特性調整や結晶粒制御を技術基盤として挙げている。日鉄ケミカル＆マテリアル・ボンディングワイヤー
銅ワイヤーには、表面を被覆した製品や合金化した製品もある。板状の無酸素銅と同様、銅の性質を用途に合わせて調整する分野だが、接合方法や加工形状が異なるため、独立した製品市場として捉える必要がある。Heraeus・銅および被覆銅ワイヤー
リードフレーム――薄くしても支えられる材料へ
リードフレームは、チップを載せる部分と外部への接続部分などを備えた金属部品である。電気や熱を通すだけでなく、加工・組み立て時に必要な形状を保つ役割も担う。
古河電工の「EFTEC-64T」は、リードフレーム向けの銅合金である。同社は、従来材C194※2などと比べた強度と導電率、薄肉での加工性を特徴としている。細かな形状を作るエッチングや、めっき、はんだ付けへの適性も重視する。古河電工・EFTEC-64T
この製品は無酸素銅ではなく、スズ、クロム、亜鉛などを含む銅合金である。古河が基板用にはGOFC、リードフレーム用にはEFTECシリーズを展開することは、使用場所によって最適な材料が変わる具体例となる。古河電工・用途別材料一覧
材料を供給する会社と、完成したリードフレームを製造する会社も区別したい。例えば新光電気工業は、銅素材にニッケル・パラジウム・金のめっきを施し、ワイヤー接続や実装への適性を持たせたリードフレームを紹介している。材料の特性に、形状加工や表面処理の技術が加わって部品になる。新光電気工業・リードフレーム
※2 C194は、銅に鉄を約2.1～2.6％と少量のりん・亜鉛を加えた銅合金で、米国の統一番号体系（UNS）の「C19400」に相当する材料の呼称です。導電性と強度・耐熱性のバランスに優れ、半導体のリードフレームなどに使われます。
バスバー――大電流を運ぶ材料と構造
バスバーは、大電流を運ぶ板状・棒状の導体である。パワーモジュールとコンデンサーなどをつなぐ電力回路でも使われる。
材料には導電性に加え、曲げ加工性、強度、接続部の安定性が求められる。三菱マテリアルの「MSP8」は、銅にマグネシウムなどを添加した銅合金で、高圧端子やバスバーを用途とする。代表導電率は82％IACSで、強度や応力緩和への耐性との両立を図っている。三菱マテリアル・MSPシリーズ
IACSは標準となる銅を基準にした導電率の指標であり、銅の純度ではない。導電率だけなら無酸素銅が有利でも、部材全体では必要な強度や加工性を含めた選択になる。
また、バスバーでは形状と絶縁構造も重要だ。Rogersの「ROLINX」は、銅やアルミニウムの導体と絶縁材料を積層した製品を展開し、低インダクタンスを特徴に挙げる。インダクタンスは電流の急変に伴う電圧の発生に関係するため、高速に電流を切り替える回路では、材料の導電性だけでなく配線構造の設計も問われる。Rogers・ROLINX
6．国内外のメーカーを、供給段階で見る
半導体用の銅を理解するには、原料、加工材料、完成部材を分ける必要がある。
電気銅などの原料 → 銅板・銅条・線材などの材料 → 基板・ワイヤー・リードフレーム・バスバー → 半導体パッケージやモジュール → 電動車・産業機器・電源設備
これは代表的な供給の流れで、各社がすべて同じ段階を担当するわけではない。
国内の無酸素銅条では、三菱マテリアルと古河電工に加え、プロテリアル金属も注目される。同社はC1020と同等の特性を保ちながら、高温処理時の結晶粒粗大化を抑えたセラミック基板用銅条を紹介している。プロテリアル金属・セラミック基板用銅条
住友金属鉱山は、原料となる電気銅を供給する。加工材料の比較では、同社と三井金属が50％ずつ出資する三井住友金属鉱山伸銅を位置付けるのが適切だ。住友金属鉱山の製品紹介には、無酸素銅条C1020Rと、半導体用ヒートスプレッダーなどの用途が記載されている。住友金属鉱山・銅条、三井住友金属鉱山伸銅・会社概要
海外にも複数の供給企業がある。
| 企業 | 主な位置付け |
|---|---|
| Wieland／ドイツ | Cu-OF、Cu-OFEなどの銅条・箔を供給。電子・パワーエレクトロニクス分野も対象 |
| KME／欧州 | 無酸素銅の圧延材料を展開。電気・電子・真空用途などを紹介 |
| Luvata／フィンランドを中心に展開 | 電子機器・真空用途などの無酸素銅を供給。検査・品質保証も訴求 |
| Poongsan／韓国 | C1020などの無酸素銅を含む銅・銅合金製品を展開 |
| Heraeus／ドイツ | 銅ボンディングワイヤーなど、実装・接合材料を展開 |
| Rogers／米国 | 積層バスバーなどの部材・構造設計を担う |
各社の位置付けは、Wieland製品情報、KME技術資料、Luvata製品情報、Poongsan材料一覧と前掲の各社資料に基づく。
Luvataは三菱マテリアル傘下であり、独立した競合として数えるべきではない。三菱は同グループを含め、無酸素銅の製造技術と生産規模を自社の強みに位置付けている。三菱マテリアル・伸銅品事業
公開資料だけでは、半導体向け無酸素銅に限定した企業別シェアは確認できない。一般無酸素銅、基板向け改良材、線材では市場の範囲が異なるため、企業全体の銅生産量から順位を推定することも難しい。
7．銅板を改良する動きと、接合方法を変える動き
銅材料の改良と並行して、基板の作り方も変わり始めている。
島津製作所は2026年8月、大阪大学、DOWAパワーデバイスとの共同研究により、銅粉末と青色半導体レーザーを使って窒化アルミニウム上に銅電極を直接形成する技術を発表した。銀を含むろう材を使わずに接合でき、同社によると、従来基板と比べたヒートサイクル耐久性は３倍以上となった。島津製作所・共同開発の発表
三菱や古河は、銅材料の性質を改良して接合工程や使用環境に対応する。一方、この新技術は、銅回路を形成する方法から見直している。
産業構造上は、銅板を接合する方式が中心なら板厚や結晶粒制御が重要になり、粉末から直接形成する方式が広がれば、粉末と加工プロセスの重要性が高まると考えられる。ただし、DOWAの発表は実用化技術の確立とサンプル出荷開始の段階であり、既存の銅条を広く置き換えると判断できる状況ではない。DOWA・サンプル出荷の発表
8．今後、何を見ればよいのか
今後の注目点は、材料単体の数値が、完成品の性能や製造コストにどう結び付くかである。
第一に、量産採用の進展だ。古河のTOFCは、2025年11月の発表時点で2025年度中の量産・販売開始を予定していた。今回確認した公開資料では、開始実績を裏付ける後続発表までは確認できていない。開発発表、サンプル供給、量産採用は分けて見る必要がある。
第二に、比較条件をそろえた評価である。熱処理後の粒径だけでなく、接合後の反り、接合強度、繰り返しの温度変化に対する寿命などを確認することで、材料変更の効果が見えてくる。
第三に、加工費を含めた経済性だ。材料価格が高くても、不良や検査のばらつきが減れば、部品全体では利点が生まれる可能性がある。逆に、物性が優れていても、加工条件や供給体制が合わなければ採用は進まない。
無酸素銅の進化が示しているのは、半導体材料の競争がチップそのものにとどまらないということだ。基板では熱処理後の組織、ワイヤーでは接合性、リードフレームでは薄肉での強度と加工性、バスバーでは通電と接続の安定性が問われる。
三菱マテリアルや古河電工の製品を比較する際も、「どちらの銅が優れているか」という問いを、「どの部材の、どの問題を解決する銅なのか」へ具体化することが、企業の技術と事業を理解する手掛かりになる。
まとめ図解
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- ボンディングワイヤーと銅クリップ――パワー半導体の接続技術
- 半導体に使われる銅の全体像――微細配線材料から放熱部材まで
参考文献・資料
企業の公式製品資料・ニュースリリースを中心に参照した。製品ページに公表日の記載がないものは日付を省略している。閲覧日：2026年10月4日。
参考資料は各節のリンクに記載。製品特性は各社の公表内容に基づき、同一条件での第三者比較試験を意味しない。
無酸素銅の性質と、三菱・古河の改良点
- 三菱マテリアル「無酸素銅・タフピッチ銅・りん脱酸銅」
無酸素銅と他の純銅の違い、導電・熱伝導性、溶接・ろう付け、主な用途。 - 三菱マテリアル「MOFC-GCに関する開発発表」、2025年6月25日。
高温熱処理後の結晶粒成長抑制と、パワーモジュール用絶縁基板への展開。 - 三菱マテリアル「MOFC-HR：高強度・高耐熱無酸素銅」
導電・熱伝導性を維持しながら、強度、耐熱性、耐応力緩和性を高める設計。 - 古河電気工業「パワー半導体向け無酸素銅条の板厚精度を向上」、2022年6月22日。
GOFCの結晶粒制御、板厚変動の低減、基板製造の歩留まりとの関係。 - 古河電気工業「低ヤング率耐熱無酸素銅TOFC™を開発」、2025年11月27日。
低ヤング率、熱伝導性、耐熱性の組み合わせと、放熱部材・端子・バスバーへの展開。 - 古河電気工業「耐熱無酸素銅条GOFCの開発」『古河電工時報』第137号、2018年２月、61–62頁。
半導体・電子部品での用途と製品群
- 三菱マテリアル「MOF-6N8：高純度銅」
半導体ターゲット素材、ボンディングワイヤ素材に用いられる高純度銅。 - 日鉄ケミカル＆マテリアル「半導体用ボンディングワイヤ」、Heraeus Electronics「Copper Thick Bonding Wires」
半導体の電極接続に用いるワイヤと、銅太線の製品展開。 - 三菱マテリアル「TAMACシリーズ」「C151／C151S」「異形条」
リードフレーム用銅合金と、通電・放熱・強度・加工性の使い分け。 - 古河電気工業「EFTEC-64T」「EFTEC-64T／64T-C製品カタログ」
リードフレーム材料に求められる導電性、エッチング性、打抜き加工性。 - 三菱マテリアル「MSPシリーズ」「HRSC」、古河電気工業「EFTEC-550T/E」「EFTEC-820」
端子、バスバー、リレー、放熱部材における強度・導電性・耐熱性・接点保持力の調整。 - 新光電気工業「PPFリードフレーム」、Rogers「ROLINX Busbars」
銅材料を加工・表面処理・組み立てして部材にするメーカーの事業例。
国内外メーカーの位置付け
- 三菱マテリアル「伸銅品・製品情報」、古河電気工業「伸銅品・製品情報」
両社の製品群と、無酸素銅から銅合金までの事業範囲。 - プロテリアル金属「セラミック基板用銅条」「放熱部材向け製品」「リードフレーム向け製品」
OFC-HC／OFC-HC2、C1020／HCL-02Z、C194／HCL-12Sの用途と特長。 - 住友金属鉱山「電気銅」「銅・銅合金伸銅品」、三井住友金属鉱山伸銅「会社情報」
原料の電気銅と、加工された伸銅品の違い、事業主体の整理。 - 三菱マテリアル「銅加工事業」、Luvata「Electronics」
Luvataのグループ内での位置付けと、電子分野向け銅製品。 - Wieland「Copper Strips and Foils」、KME「Copper Materials for Industrial Rolled Products」、Poongsan「材料安全データ資料」
海外メーカーの無酸素銅・銅圧延材料の製品例。市場シェア順位を示す資料ではない。
銅回路・セラミックス基板の製造技術
- 島津製作所「マルチビーム積層造形法による銅－窒化アルミニウム基板の実用化に成功」、DOWAホールディングス「マルチビーム積層造形法を用いた銅－窒化アルミニウム基板の実用化技術を確立」
青色半導体レーザーと銅粉末を用い、銀を使わずに銅回路とセラミックスを接合する技術。
資料の扱いについて
製品性能・用途は各社の公表内容に基づく。試験条件が異なる数値は、各社製品の優劣を直接示すものではない。熱処理温度と連続使用温度、開発発表・量産計画と量産開始実績は区別して記載する。
※本文中の図解は、公開されている参考文献、企業公式資料、報道資料などをもとに内容を独自に整理し、生成AIを用いて作成している。図解は理解を助けるための概念整理を目的としており、各社・各機関の公式図表をそのまま転載したものではない。
