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オーディオケーブル用導体 D.U.C.C.®（Dia Ultra Crystallized Copper）の開発

電線・ケーブル1 まえがき

オーディオ業界でケーブルの交換によりシステムから出てくる音質が変化すると言われ始めたのは，1970年代のことである。それまで何の疑問もなくオーディオケーブル用導体として使われてきたタフピッチ銅／ TPC

を，無酸素銅／ OFCにすることにより音質が変わることがわかり始め，次に銅に含まれる不純物の多くが結晶粒界（結晶と結晶の境界）に存在するとの認識から，導体の長手方向に結晶を成長させた繊維状結晶が 1980年頃に各社から提案された。以降，オーディオケーブル用導体は伝送路上の不純物を避けるべく高純度化に向かい，当社では純度の測定限界（純度 99 .99998％）にある世界最高レベル７Nクラス高純度銅を使用したケーブル用導体およびこれを使ったケーブルを供給してきた。純度を極限まで高めた高純度銅は，一般の純銅よりも結晶粒を大きく成長（粗大化）させることが可能になる。当該導体も上述特性を利用し結晶を粗大化しており音質に悪影響を及ぼすと言われている結晶粒界が少ないという特長も兼ね備えている。このように従来の銅導体の改善手法の大きな流れは，伝送路上の不純物を回避するための高純度化と結晶の粗大化であった。オーディオケーブルに最適な導体開発を目的に，導体

における物理的方向性の有無と不純物の存在形態を調査し，ケーブル用導体の横断面において結晶格子が極端な配向性を示すこと，またこれまで結晶粒界に存在すると考えられていた不純物が結晶粒内にも存在することを観測したので，ここに報告する。

2 オーディオケーブル用導体

オーディオケーブルが，オーディオシステムの音質に大きな影響を及ぼす一つのコンポーネントであると認識されてから，さまざまな高音質化の理論によって，数多くの製品が開発されてきている。それらのケーブルを構成する素材の中でも，導体（純銅）は最も重要なものの一つであることは疑う余地はなく，特殊な処理で長手方向に結晶粒を大きくしたもの a

や，特殊な連続鋳造法を用いて導体を単結晶体に近い状態にしたもの bが開発され，それらの導体を使用したケーブルが一般的な OFC（Oxygen Free Copper；無酸素銅）線よりも高音質であると人気を博したのが 1980年代のことである。ただし，これらの導体も銅の純度としてはOFCと同等の 4 N（99 .99％）レベルのものであった。その後，粒子加速器などの特殊な機器にしか使用されていなかった純度 6 N（99 .9999％）以上の高純度銅を導体としたオーディオケーブルが開発され，その音質の

オーディオケーブル用導体 D.U.C.C.®（Dia Ultra Crystallized Copper）の開発Development of D.U.C.C.® Conductor for Audio Cables

ケーブル事業部電線システム部

技術本部総合研究所

吉田　広 田窪　毅■ H. Yoshida ■ T. Takubo

従来，高音質を目標とするオーディオケーブル用導体は，オーディオ信号が通過する伝送路上の不純物を避けるため高純度化と結晶の粗大化が行われてきた。オーディオケーブルに最適な導体開発を目的に，導体における物理的方向性の有無と不純物の存在形態を調査し，ケーブル用導体の横断面において結晶格子が強い配向性を示すこと，また，これまで結晶粒界に存在すると考えられていた不純物が結晶粒中にも存在することを観測したので，ここに報告する。

〔キーワード〕 オーディオケーブル，スピーカーケーブル，RCAケーブル，電源ケーブル，6N，7N，D.U.C.C.，高純度銅

Conventionally, high fidelity sound was pursued by increasing the purity and crystal size of copper used in audio cables in order to avoid

impurities in transmitting audio signals in electrical channels. For the purpose of developing an ideal conductor for audio cables, we have

investigated the state of the impurities in high purity copper conductors and if the conductors have physical directionality.

We have found that the crystalline lattice shows strong crystal orientation in the cross section of the conductor. Moreover, we have newly

found that impurities, considered only to exist in boundaries of crystal grains, exist also in the inside of a crystal grain.

〔Key words〕 Audio Cable, Speaker Cable, RCA Cable, Power Cable, 6 N, 7 N, D.U.C.C., High Purity Copper

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高さからこれも大ヒットとなった（図 1）。現在では，ほとんど全てのオーディオケーブル製品の特性表に導体の純度が記載されており，ユーザー側も特に重視する項目の一つとなっている。

3 高純度導体 D.U.C.C.

銅の純度を極限まで高めることで，熱処理によって結晶粒を一般的な純銅の数十倍以上の大きさに成長させる（粗大化）ことが可能になる。前述のオーディオケーブルに使用されていた高純度（6 N）導体も，結晶粒が粗大化されており，音質に悪影響を及ぼすといわれている伝送系路上の結晶粒界（結晶と結晶の境界面）が少ないという特長があった。金属の結晶には，大きさ以外にもう一つ，方向性があるという特徴がある。これはほとんど全ての金属に見られるものであるが，これまでこの方向性に着目して開発されたオーディオケーブル用導体は存在しなかった。当社は「純度」「結晶の大きさ」に加え「結晶の方向」をも最適化した導体を開発すべく研究を重ね c，従来の高純度導体と同等の結晶サイズを持ちながら（図 2），かつ結晶の方向が最適に制御されたハイエンドオーディオケーブル専用の高純度銅導体「D.U.C.C.（Dia Ultra

Crystallized Copper）」を完成させた。

特殊な無酸素銅（巨大結晶，連続鋳造など）

タフピッチ銅（TPC） 無酸素銅

（OFC）

Cu Purit

And More･･･

高純度銅

＞4N（＞99.99％）

＞6N（＞99.9999％）

Ｑｕａｌ

図 1 オーディオケーブル用導体の変遷The transition of materials for conductors of Hi-Fi audio cables

特殊な無酸素銅（巨大結晶，連続鋳造など）

タフピッチ銅（TPC） 無酸素銅

（OFC）

Cu Purit

And More･･･

高純度銅

＞4N（＞99.99％）

＞6N（＞99.9999％）

Ｑｕａｌ

図 1 オーディオケーブル用導体の変遷The transition of materials for conductors of Hi-Fi audio cables

D.U.C.C. 一般的なOFC

図 2 D.U.C.C. と一般的なOFC の金属組織の比較Comparison of microstructures of D.U.C.C and typical oxygen free

copper conductors

D.U.C.C. 一般的なOFC

図 2 D.U.C.C. と一般的なOFC の金属組織の比較Comparison of microstructures of D.U.C.C and typical oxygen free

copper conductors

4 結晶の方向とその測定方法

原子が規則的に配列していることを「結晶構造」と呼び，ケーブルの導体に使用される銅も結晶構造を持っている。銅の結晶構造は面心立方（FCC；Face Centered

Cubic）格子構造と呼ばれ，図 3に示したような配列になっているが，導体中の原子全てが同じように規則的に並んでいるわけではない。原子が規則的に並んだ一つの集合を結晶と呼ぶが，通常金属は多数の結晶がそれぞれランダムな方向に向いた状態で集合した構造（図 4）になっており，これを多結晶体と呼んでいる。

結晶が導体の長手方向に対してどの方向を向いているのかを，X線を使用して調べることが可能である。図 5

に示したように，結晶中には幾何学的に平面状に原子が並んでいる部分が無数にあり，FCC格子の 3軸を x軸，y軸および z軸とし，原子が並んだ面の法線方向（面に垂直な方向）を（a b c）とすると，面は（1 /a 1 /b 1 /c）面と表現される。そして面同士の間隔はアルファベットの d

で表現されるが，この面にある角度qで波長lの X線を照射した場合，Bragg条件と呼ばれる 2 dsin q＝ nl（図 6）を満たす角度で回折した X線の強度が強くなる。

原子

図 3 銅の結晶構造（面心立方格子）Crystal structure of copper (face centered cubic lattice)

原子

図 3 銅の結晶構造（面心立方格子）Crystal structure of copper (face centered cubic lattice)

原子結晶粒

図 4 多結晶体の概念図Schematic diagram of polycrystalline meterial

原子結晶粒

図 4 多結晶体の概念図Schematic diagram of polycrystalline meterial

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これが X線の回折現象で，X線の照射角度に対する回折強度を測定する（図 7）ことで，照射面に対して結晶がどの方向を向ているのかを知ることが可能になる。

多くのケーブル用銅導体は，太いサイズの母線からダイスを通し順次径を細くしてゆき所定のサイズまで線径を落としていく，これを伸線工程と呼んでいる（図 8）。

（100）面 （111）面（110）面

図 5 結晶中の面の表し方Indexing method of crystal lattice planes

（100）面 （111）面（110）面

図 5 結晶中の面の表し方Indexing method of crystal lattice planes

Ｘ線

結晶

図 6 Bragg の回折条件Bragg Diffraction

Ｘ線

結晶

図 6 Bragg の回折条件Bragg Diffraction

40 60 80 100 120

2 （Degree）

Intensity (arb. unit)

（111）

（200） （311）（222）

4Ｎ6Ｎ

図 7 伸線後の純銅 X 線回折測定例Example for X-ray diffraction pattern of high purity copper

conductors after drawing

40 60 80 100 120

2 （Degree）

Intensity (arb. unit)

（111）

（200） （311）（222）

4Ｎ6Ｎ

図 7 伸線後の純銅 X 線回折測定例Example for X-ray diffraction pattern of high purity copper

conductors after drawing

ほとんどのオーディオケーブルで使用されている伸線工程後の導体を調査したところ，純度に関係なく導体の横断面は，（111）面の非常に強い配向性を示すことを観測した。前述図 7は，OFC（4 N）および高純度銅（6 N）の測定例である。さらに，高純度銅（6 N）においては，アニール（焼鈍）を行うと伸線後よりさらに（111）面に配向することが観測された。

5 結晶粒粗大化銅に含まれる不純物の観察

結晶粒粗大化処理を行った 6 N，OFC（4 N），TPC（3 N）を試料とし，試料表面から不純物が欠落するのを避けるためアルゴンイオンビームにより試料表面の研磨を行い，エネルギー分散型 X線分光（EDS）を装備した電界放出形走査電子顕微鏡（FE-SEM）を用い，不純物と結晶粒界を同時に観察した。観測例を図 9および図 10に示すように TPCからは圧倒的に多くの不純物が観測された。また，どの純度においても結晶粒界とは無関係に不純物が存在することを確認できた。

母線

伸線ダイス

熱処理（焼鈍）

図 8 導体伸線工程のイメージ図Image of wire conductor drawing process

母線

伸線ダイス

熱処理（焼鈍）

図 8 導体伸線工程のイメージ図Image of wire conductor drawing process

図 9 純銅（6Ｎ，４Ｎ，3Ｎ）の COMPO像Compo image of high purity coppers (6 N,4 N,3 N)

図 9 純銅（6Ｎ，４Ｎ，3Ｎ）の COMPO像Compo image of high purity coppers (6 N,4 N,3 N)

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当該観測により，従来伝送路上の不純物を回避するため結晶の粗大化が行われてきたが，必ずしも結晶の粗大化が伝送路上の不純物回避にはならないことがわかった。

6 結晶方向の制御

上述検知をもとに，多結晶体であることのメリットを利用し，可能な限り多くの結晶を「オーディオ信号の伝送に最適な方向」に揃えることを目標として，銅線の加工・熱処理プロセスを上流から見直すことで，最適なプロセスを確立することに成功した。このプロセスで製造された高純度導体 D.U.C.C.は，従来製品とは一線を画す伝送性能を有しており，これを導体としたオーディオ用ケーブルは，デジタルライン，アナログライン，パワーラインのいずれにおいても最高のパフォーマンスを発揮する。

7 D.U.C.C.を用いたオーディオケーブルの特徴

導体はオーディオケーブルにとって重要なパーツではあるが，導体が全ての音を決めるわけではない。そこで同構造，同材質のケーブルで，導体のみを従来品とD.U.C.C.にした物で聴感上の比較を行った。ケーブルと特定システムとの相性により音質評価がブレないように価格差のある複数のシステムを使用して比較試聴を行った。その結果，多くの被験者が D.U.C.C.導体を使ったケーブルの音は情報の欠落がなく，余分な音の付帯を感じないと回答している。また，エネルギー感やボリュームが上がったと回答した被験者も多い。

図 10 純銅中に観測された不純物の COMPO像Compo image of impurities observed in high purity coppers

図 10 純銅中に観測された不純物の COMPO像Compo image of impurities observed in high purity coppers

8 む す び

D.U.C.C.の開発過程において，従来，ケーブルに使われていた導体は強い結晶の配向性を示すこと，結晶粒界に多く存在していると思われていた不純物は銅組織の状態によっては，結晶粒中にも多く存在することを観測できた。近年，オーディオ評論家やオーディオマニアの間で導体の方向を変えることにより音質が変わると言われだした。工学的に人間の聴感（感覚）と物理現象の相関をつけるのは非常に難しいが，本報のケーブル導体の結晶配向性との相関が気になるところである。

謝　辞高純度導体中に含まれる不純物の存在場所や存在形を確認するための前処理方法，観察方法検討にあたりご協力戴いた（財）ひょうご科学技術協会・コア研究室殿に深く感謝申し上げます。

注）「D.U.C.C.」は当社の登録商標です。

参考文献a 星川ほか．大サイズ結晶粒銅線のAV機器接続ケーブルへの応用.日立電線．（9）, 1990, p. 71～76.

b 根岸ほか．オーディオケーブルの開発.古河電工時報．（87）, 1990, p. 88～95.

c 田窪ほか．銅線の再結晶挙動に及ぼす純度の影響．銅と銅合金．46（1）, 2007, p. 17～20.