CN104163029B - 多层复合材料的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的制造方法包括：轧制工序，使由相互种类不同的金属材料构成的或由相同金属材料构成的第一金属板和第二金属板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到层压板；表面活化处理工序，真空中，对层压板的至少接合预定面及第三金属板的至少接合预定面进行表面活化处理；和冷压接工序，真空中，以使层压板的接合预定面与第三金属板的接合预定面抵接的方式使层压板与第三金属板重叠，并以使压下率成为0.1％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接。根据本制造方法，能够以低成本量产如下多层复合材料：其不会发生翘曲，能够高精度地控制各结构层的厚度，并且即使负载有冷热能也不会在结构层上发生裂痕或剥离。

Description

多层复合材料的制造方法
技术领域
本发明涉及一种以高生产效率制造多层复合材料的方法，该多层复合材料例如是作为用于半导体元件散热等的绝缘基板用多层材料而优选适用的多层复合材料。
此外，在本说明书中，“多层”的含义是“三层以上的复数层”。
另外，在本说明书中，“镍板”的含义中包括Ni板及Ni合金板，“钛板”的含义中包括Ti板及Ti合金板，“铝板”的含义中包括Al板及Al合金板。另外，在本说明书中，“金属板”的含义中包括由单一金属构成的金属板和合金板。
另外，在本说明书中，镍板等的“板”的含义中包括板、片、箔等，包括所有厚度为4μm～10mm的材料而称为“板”。
另外，在本说明书中，“种类不同的金属材料”的含义中不仅包括作为其构成的金属元素互不相同的金属材料(例如，一方为Ni板，另一方为Ti板)，还包括即使作为其构成的金属元素相同但其组成比例各不相同的金属材料(例如，一方是Si含有率为10质量％且Al含有率为90质量％的Al-Si合金材料，另一方是Si含有率为15质量％且Al含有率为85质量％的Al-Si合金材料)。
背景技术
功率半导体模块等半导体模块为了释放由半导体元件的动作而从半导体元件产生的热量，而具备散热部件(例：散热器(heat sink)、冷却器)。而且，在该半导体模块中，在半导体元件与散热部件之间配置有用于将从半导体元件产生的热量传递到散热部件的散热用绝缘基板。该绝缘基板在热学上是传导体，但在电学上发挥绝缘体的功能，具体来说，具备作为电绝缘层的陶瓷层、和包括接合在陶瓷层的一面上的配线层(电路层)在内的金属层(例如参照专利文献1～4)。而且，半导体元件通过软钎焊而接合在绝缘基板的金属层上。
近几年，一直使用由Al或Al合金形成的铝层来作为构成金属层的层。其理由是，铝层具有优异的电特性及热特性，另外，若使用铝层，则与以往使用Cu的绝缘基板相比，能够实现轻量化，并且还能谋求绝缘基板的制造成本的降低。
专利文献1：日本特开2004-328012号公报
专利文献2：日本特开2004-235503号公报
专利文献3：日本特开2006-303346号公报
专利文献4：日本特开2009-147123号公报
但是，铝层的软钎焊接合性较差。由此，为了能够通过软钎焊来接合半导体元件，要在铝层的表面上形成Ni镀层，但是这种情况下，会在铝层与Ni镀层的接合界面上形成强度较弱的合金层。其结果是，存在如下问题：通过随着冷热循环而产生的热应力(热应变)而较容易在该合金层上发生裂痕或剥离，并且在Ni镀层的表面上容易发生变形(凹凸不平)。
于是，本申请的发明人想到了一种将如下的材料作为布线层素材来使用的对策，该材料是使在表面上接合有半导体元件的由Ni或Ni合金形成的镍层、由Ti或Ti合金形成的钛层、和由Al或Al合金形成的铝层以该顺序通过复合轧制(clad rolling)或放电等离子烧结法(spark plasma sintering)层压而成的材料。
然而，在通过放电等离子烧结法得到的上述多层复合材料中，虽然能够与进行多层复合时的各素材的厚度的构成比例无关地进行接合，但这是一种小批量的方法，存在无法面向大量生产且制造成本较高的问题。
另一方面，通过复合轧制法得到的上述多层复合材料虽然具有优异的量产性，但在制造多层(三层以上)复合材料时，存在配置在中间的层因与配置在其外侧的材料之间的物理性值(强度、伸长率)的不同而所能够容许的构成厚度比例具有界限的问题。例如，若忽略该界限进行设计，则存在配置在中间的层(在上述多层复合材料中为钛层)会断裂，或即使不断裂也无法高精度地将厚度控制为期望厚度的问题。在无法高精度地将厚度控制为期望厚度的情况下，例如将无法得到期望的热特性。
而且，在复合轧制法中，虽然为了增加接合界面的接合强度而需要实施扩散热处理，但若对接合有两层以上的种类不同金属材料的复合材料实施热处理的话，则由于素材的伸长率的差别，还存在会在材料上发生翘曲、起伏(尤其在宽度较宽的材料上会明显地发生翘曲、起伏)且不容易卷绕成螺旋状的问题。尤其是，在通过复合轧制法制造三层以上的多层复合材料的情况下，由于在材料上会明显地发生翘曲、起伏，且无法卷绕成螺旋状，所以实质上难以进行生产。
发明内容
本发明是鉴于上述技术背景而提出的，其目的在于，提供一种多层复合材料的制造方法，能够以低成本量产如下的三层以上的多层复合材料：其不会发生翘曲，能够高精度地控制各结构层的厚度，并且即使负载有冷热能也不会在结构层上发生裂痕或剥离。
为了达成上述目的，本发明提供以下方法。
[1]一种多层复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下工序：轧制工序，使由相互种类不同的金属材料构成的、或由相同的金属材料构成的第一金属板和第二金属板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到层压板；表面活化处理工序，在真空中，对所述层压板的至少接合预定面及第三金属板的至少接合预定面进行表面活化处理；和冷压接工序，在进行了所述表面活化处理之后，在真空中，以使所述层压板的接合预定面与所述第三金属板的接合预定面抵接的方式使所述层压板与所述第三金属板重叠，并以使压下率成为0.1％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接。
[2]根据前项1所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述第一金属板的厚度是所述第二金属板的厚度的0.5倍～2.0倍，所述第三金属板的厚度超过所述第二金属板的厚度的2.0倍或者不足0.5倍。
[3]根据前项1所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述第一金属板与所述第二金属板中的至少任意一方的金属板的厚度为100μm以下。
[4]一种多层复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下工序：轧制工序，使镍板和钛板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到层压板；表面活化处理工序，在真空中，对所述层压板的至少钛板的表面及铝板的至少接合预定面进行表面活化处理；和冷压接工序，在进行了所述表面活化处理之后，在真空中，以使所述层压板的钛板的表面与所述铝板的接合预定面抵接的方式使所述层压板与所述铝板重叠，并以使压下率成为0.1％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接。
[5]根据前项4所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述镍板的厚度是所述钛板的厚度的0.5倍～2.0倍，所述铝板的厚度超过所述钛板的厚度的2.0倍或者不足0.5倍。
[6]根据前项4所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述镍板的厚度为10μm～100μm，所述钛板的厚度为5μm～30μm，所述铝板的厚度处于超过60μm但为10mm以下的范围。
[7]一种多层复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下工序：第一轧制工序，使由相互种类不同的金属材料构成的、或由相同的金属材料构成的第一金属板和第二金属板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到第一层压板；第二轧制工序，使由相互种类不同的金属材料构成的、或由相同的金属材料构成的第三金属板和第四金属板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到第二层压板；表面活化处理工序，在真空中，对所述第一层压板的至少接合预定面及所述第二层压板的至少接合预定面进行表面活化处理；和冷压接工序，在进行了所述表面活化处理之后，在真空中，以使所述第一层压板的接合预定面与所述第二层压板的接合预定面抵接的方式使所述第一层压板与所述第二层压板重叠，并以使压下率成为0.1％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接。
[8]根据前项7所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述第一金属板的厚度是所述第二金属板的厚度的0.5倍～2.0倍，所述第四金属板的厚度是所述第三金属板的厚度的0.5倍～2.0倍，所述第三金属板的厚度超过所述第二金属板的厚度的2.0倍或者不足0.5倍。
[9]根据前项7所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述第一～第四金属板中的至少一张金属板的厚度为100μm以下。
[10]一种多层复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下工序：第一轧制工序，使镍板和钛板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到第一层压板；第二轧制工序，使铝板和钎料板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到第二层压板；表面活化处理工序，在真空中，对所述第一层压板的至少钛板的表面及所述第二层压板的至少铝板的表面进行表面活化处理；和冷压接工序，在进行了所述表面活化处理之后，在真空中，以使所述第一层压板的钛板表面与所述第二层压板的铝板表面抵接的方式使所述第一层压板与所述第二层压板重叠，并以使压下率成为0.1％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接。
[11]根据前项10所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述镍板的厚度是所述钛板的厚度的0.5倍～2.0倍，所述钎料板的厚度是所述铝板的厚度的0.5倍～2.0倍，所述铝板的厚度超过所述钛板的厚度的2.0倍或者不足0.5倍。
[12]根据前项10所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述镍板的厚度为10μm～100μm，所述钛板的厚度为5μm～30μm，所述铝板的厚度处于超过60μm但为10mm以下的范围，所述钎料板的厚度为10μm～60μm。
[13]根据前项1～12中任一项所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述表面活化处理为等离子蚀刻处理。
[14]根据前项1～13中任一项所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述冷压接工序中的冷压接时的压接辊的温度处于10℃～80℃的范围内。
[15]根据前项1～14中任一项所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述轧制工序中的复合轧制的压下率为45％～65％。
[16]根据前项1～15中任一项所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述多层复合材料是绝缘基板用的多层材料。
发明效果
在[1]的发明中，在轧制工序中使第一金属板与第二金属板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，因此能够以低成本得到层压第一金属板与第二金属板而成的层压板。
接着，在真空中，对层压板的至少接合预定面(以下将层压板的要进行接合的金属板称为“第二金属板”)及第三金属板的至少接合预定面进行表面活化处理，因此能够除去接合预定面上的氧化物、吸附物等而露出洁净的表面，而能够提高接合强度。
在冷压接工序中，在真空中使层压板与第三金属板重叠，并以使压下率成为0.1％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接，因此即使在第三金属板的厚度与第二金属板的厚度相差较大的情况(例如，第三金属板的厚度超过第二金属板的厚度的2.0倍或不足0.5倍的情况)下，也能得到高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料。另外，以使压下率成为0.1％～15％的方式进行冷压接，因此具有如下优点：第三金属板与第二金属板的接合界面具有优异的平坦性，且在第三金属板与第二金属板的接合界面上不会形成合金层(该合金层会对接合强度等机械特性、电特性产生不良影响)。而且，以使压下率成为较低的0.1％～15％的方式进行冷压接，并且之后无需(不用进行)扩散热处理，因此即使在使用宽度较大的材料的情况下也能得到无翘曲的多层复合材料。
在[2]的发明中，虽然第三金属板的厚度超过第二金属板的厚度的2.0倍或者不足0.5倍而导致两板的厚度相差较大，但也能得到高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料。
在[3]的发明中，虽然第一金属板与所述第二金属板中的至少任意一方的金属板是厚度为100μm以下的薄板，但也能得到高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料。
在[4]的发明中，在轧制工序中使镍板和钛板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，因此能够以低成本得到使镍板与钛板层压而成的层压板。
接着，在真空中对层压板的至少钛板的表面及铝板的至少接合预定面进行表面活化处理，因此能够除去接合预定面上的氧化物、吸附物等而露出洁净的表面，而能够提高接合强度。
在冷压接工序中，在真空中使层压板与铝板重叠，并以使压下率成为较低的0.1％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接，因此即使在例如铝板的厚度与钛板的厚度相差较大的情况(例如，铝板的厚度超过钛板的厚度的2.0倍或不足0.5倍的情况)下，也能得到高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料。另外，以使压下率成为较低的0.1％～15％的方式进行冷压接，因此具有如下优点：铝板与钛板的接合界面具有优异的平坦性，且在铝板与钛板的接合界面上不会形成合金层(该合金层会对接合强度等机械特性、电特性产生不良影响)。而且，以使压下率成为较低的0.1％～15％的方式进行冷压接，并且之后无需(不用进行)扩散热处理，因此即使在使用宽度较大的材料的情况下也能得到无翘曲的多层复合材料。
在[5]的发明中，虽然铝板的厚度超过钛板的厚度的2.0倍或者不足0.5倍而导致两板的厚度相差较大，但也能得到高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料。
在[6]的发明中，虽然镍板的厚度为10μm～100μm，钛板的厚度为5μm～30μm，铝板的厚度处于超过60μm但为10mm以下的范围，像这样即使至少钛板的厚度较薄，但也能得到高精度地控制了这些钛板、镍板、铝板的厚度的多层复合材料。
在[7]的发明中，在第一轧制工序中使第一金属板和第二金属板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，因此能够以低成本得到层压第一金属板与第二金属板而成的第一层压板。
在第二轧制工序中使第三金属板和第四金属板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，因此能够以低成本得到层压第三金属板与第四金属板而成的第二层压板。
接着，在真空中对第一层压板的至少接合预定面(以下将第一层压板的要进行接合的金属板称为“第二金属板”)及第二层压板的至少接合预定面(以下将第二层压板的要进行接合的金属板称为“第三金属板”)进行表面活化处理，因此能够除去这些接合预定面上的氧化物、吸附物等而露出洁净的表面，而能够提高接合强度。
在冷压接工序中，在真空中使第一层压板与第二层压板重叠，并以使压下率成为较低的0.1％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接，因此即使在第三金属板的厚度与第二金属板的厚度相差较大的情况(例如，第三金属板的厚度超过第二金属板的厚度的2.0倍或不足0.5倍的情况)下，也能得到高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料。另外，以使压下率成为较低的0.1％～15％的方式进行冷压接，因此具有如下优点：第三金属板与第二金属板的接合界面具有优异的平坦性，且不会在第三金属板与第二金属板的接合界面上形成合金层(该合金层会对接合强度等机械特性、电特性产生不良影响)。而且，以使压下率成为较低的0.1％～15％的方式进行冷压接，并且之后无需(不用进行)扩散热处理，因此即使在使用宽度较大的材料的情况下也能得到无翘曲的多层复合材料。
在[8]的发明中，虽然第三金属板的厚度超过第二金属板的厚度的2.0倍或者不足0.5倍而导致两板的厚度相差较大，但也能得到高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料。
在[9]的发明中，虽然第一～第四金属板中至少一张金属板的厚度为100μm以下且包括薄板，但也能得到高精度地控制了该薄金属板的厚度的多层复合材料。
在[10]的发明中，在第一轧制工序中使镍板和钛板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，因此能够以低成本得到层压镍板与钛板而成的第一层压板。
另外，在第二轧制工序中使铝板和钎料板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，因此能够以低成本得到层压铝板与钎料板而成的第二层压板。
接着，在真空中对第一层压板的至少钛板的表面及第二层压板的至少铝板的表面进行表面活化处理，因此能够除去这些接合预定面上的氧化物、吸附物等而露出洁净的表面，而能够提高接合强度。
在冷压接工序中，在真空中使第一层压板与第二层压板重叠，并以使压下率成为较低的0.1％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接，因此即使在例如铝板的厚度与钛板的厚度相差较大的情况(例如，铝板的厚度超过钛板的厚度的2.0倍或不足0.5倍的情况)下，也能得到高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料。另外，以使压下率成为较低的0.1％～15％的方式进行冷压接，因此具有如下的优点：铝板与钛板的接合界面具有优异的平坦性，且不会在铝板与钛板的接合界面上形成合金层(该合金层会对接合强度等机械特性、电特性产生不良影响)的优点。而且，以使压下率成为较低的0.1％～15％的方式进行冷压接，并且之后无需(不用进行)扩散热处理，因此即使在使用宽度较大的材料的情况下也能得到无翘曲的多层复合材料。
在[11]的发明中，虽然铝板的厚度超过钛板的厚度的2.0倍或者不足0.5倍而导致两板的厚度相差较大，但也能得到高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料。
在[12]的发明中，虽然镍板的厚度为10μm～100μm，钛板的厚度为5μm～30μm，铝板的厚度处于超过60μm但为10mm以下的范围，钎料板的厚度为10μm～60μm，像这样即使至少钛板的厚度较薄，但也能得到高精度地控制了这些钛板、镍板、铝板及钎料板的厚度的多层复合材料。
在[13]的发明中，表面活化处理为等离子蚀刻处理，因此能够充分除去接合预定面上的氧化物、吸附物等而露出更为洁净的表面，而能够进一步提高接合强度。
在[14]的发明中，将冷压接工序中的冷压接时的压接辊的温度设定为10℃～80℃的范围，因此能够得到更高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料。
在[15]的发明中，在轧制工序中以45％～65％的压下率进行复合轧制，因此不会对设备施加过多的载荷(无需强大的设备能力且在抑制设备成本的同时)，能够稳定地制造多层复合材料。
在[16]的发明中，能够制造高精度地控制了较薄的金属板的厚度且无翘曲的绝缘基板用的多层复合材料。
附图说明
图1是表示通过本发明的第一制造方法制造的多层复合材料的一个实施方式的剖面图。
图2是表示通过本发明的第二制造方法制造的多层复合材料的一个实施方式的剖面图。
图3是以正在实施第一制造方法的状态表示在表面活化处理工序和冷压接工序中使用的制造装置的一例的示意侧视图。
图4是以正在实施第二制造方法的状态表示在表面活化处理工序和冷压接工序中使用的制造装置的一例的示意侧视图。
图5是表示使用图2的多层复合材料构成的绝缘基板的一例的剖面图。
图6是以层压前的分离状态表示使用图1的多层复合材料构成的冷却器一体型绝缘基板的一例的示意剖面图。
图7是以层压前的分离状态表示使用图2的多层复合材料构成的冷却器一体型绝缘基板的一例的示意剖面图。
图8是以层压前的分离状态表示使用图2的多层复合材料构成的冷却器一体型绝缘基板的另一例的示意剖面图。
图9是表示半导体模块的一例的示意侧视图。
附图标记说明
1…第一金属板
2…第二金属板
3…第三金属板
4…第四金属板
10…多层复合材料
20…层压板
21…第一层压板
22…第二层压板
40…装置
42A、42B…表面活化处理装置
44…压接辊
49…真空槽
具体实施方式
[第一制造方法]
参照图3对本发明的多层复合材料的第一制造方法进行说明。
(轧制工序)
使由相互种类不同的金属材料构成的、或由相同金属材料构成的第一金属板1和第二金属板2重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到层压板20。例如，使用镍板作为第一金属板1，使用钛板作为第二金属板2。即，例如使镍板1与钛板2重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到层压板20。然后，将所得到的层压板20卷绕到第一供给辊51上。
在该轧制工序中，使第一金属板1与第二金属板2重叠并进行复合轧制，因此能够以低成本获得将第一金属板1和第二金属板2层压后的层压板20。
上述轧制工序中的复合轧制优选为通过冷复合轧制来进行。在这种情况下，因为并不特别需要进行材料(金属板)的加热，所以能够提高生产性。上述冷复合轧制时的轧辊的温度优选设定为10℃～120℃的范围。
在将复合轧制前的第一金属板的厚度与第二金属板的厚度的合计作为“M”(μm)，并将通过复合轧制得到的层压板20的厚度作为“N”(μm)时，上述“压下率”是由下述算式求得的值。
压下率(％)＝{(M-N)/M}×100
此外，优选地，在上述轧制工序之前，预先机械式地研磨第一金属板1的接合预定面及第二金属板2的接合预定面。作为上述机械式的研磨，例如列举了用钢丝刷(wirebrush)进行研磨等方法，但只要是能够机械式地除去所述接合预定面的表面的氧化层的方法即可，并不特别限定。通过进行这种机械式的研磨(设置机械式的研磨工序)，例如，即使以25％～70％的压下率进行复合轧制，也能以获得充分的接合强度的方式接合。
另外，还可以在上述轧制工序之后且在接下来的表面活化处理工序之前，对通过上述复合轧制得到的层压板20以500℃～700℃的热处理温度进行扩散热处理。通过进行这种扩散热处理，能够使第一金属板1与第二金属板2的接合强度进一步提高。
(表面活化处理工序)
接着，如图3所示，将卷绕有上述层压板20的第一供给辊51配置在制造装置40的真空槽49内，并将卷绕有第三金属板3的另一方的第二供给辊52也配置在真空槽49内。例如使用铝板作为上述第三金属板3。
上述真空槽49能够通过未图示的真空装置使内部空间成为真空状态。在上述真空槽49内配置有：第一电极辊53、与该第一电极辊53分离地配置在靠近该第一电极辊53的位置上的表面活化处理装置42A、第二电极辊54、与该第二电极辊54分离地配置在靠近该第二电极辊54的位置上的表面活化处理装置42B、一对压接辊44、44、和卷绕辊55。上述表面活化处理装置42A对该装置42A内的电极与上述第一电极辊53之间施加10MHz～50MHz频率的高频电压，并对沿着该第一电极辊53的外周面接触的金属板的表面进行等离子照射，由此，能够对该金属板的表面进行等离子蚀刻处理。同样地，上述表面活化处理装置42B对该装置42B内的电极与第二电极辊54之间施加10MHz～50MHz频率的高频电压，并对沿着该第二电极辊54的外周面接触的金属板的表面进行等离子照射，由此，能够对该金属板的表面进行等离子蚀刻处理。
接着，保持上述真空槽49内为真空状态。上述真空槽49内的真空度优选设定为1×10-4Pa～1Pa。另外，还可以在将上述真空槽49内充满氮气、氩气等非活性气体而形成非活性气体环境之后，提高真空度而设定为1×10-4Pa～1Pa。
在上述真空状态的真空槽49内，使从第一供给辊51拉出的层压板20沿着第一电极辊53的外周面接触，并从表面活化处理装置42A对沿着该第一电极辊53接触的层压板20的第二金属板(例如钛板)2的表面进行等离子照射，由此，在对第二金属板(例如钛板)2的表面进行了等离子蚀刻处理之后，将层压板20送入至一对压接辊44、44之间(参照图3)。通过上述等离子蚀刻处理，能够除去层压板20的接合预定面即第二金属板(例如钛板)2的表面上的氧化物、吸附物等而露出洁净的表面。
同时，在上述真空状态的真空槽49内，使从第二供给辊52拉出的第三金属板(例如铝板)3沿着第二电极辊54的外周面接触，并从表面活化处理装置42B对沿着该第二电极辊54接触的第三金属板3的一面进行等离子照射，由此，在对第三金属板(例如铝板)3的表面(接合预定面)进行了等离子蚀刻处理之后，将第三金属板(例如铝板)3送入至一对压接辊44、44之间(参照图3)。通过上述等离子蚀刻处理，能够除去第三金属板(例如铝板)3的接合预定面上的氧化物、吸附物等而露出洁净的表面。
(冷压接工序)
接着，在上述真空状态的真空槽49内，以使上述层压板20的接合预定面即第二金属板(例如钛板)2的表面与上述第三金属板(例如铝板)3的接合预定面的表面(一面)抵接的方式，使层压板20与第三金属板3重叠，并以使压下率成为较低的0.1％～15％的方式将这两张板20、3在一对压接辊44、44之间进行冷压接(参照图3)。
然后，在上述真空状态的真空槽49内，将通过冷压接得到的多层复合材料10卷绕到卷绕辊55上(参照图3)。
如图1所示，所得到的多层复合材料10具备三层层压结构，即，在第二金属板(例如钛板)2的一个面上层压有第一金属板(例如镍板)1，并在上述第二金属板(例如钛板)2的另一个面上层压有第三金属板(例如铝板)3。
上述镍板1/钛板2/铝板3这三层层压结构的多层复合材料10还能以通过钎料箔99钎焊在DBA基板(冷却器一体型绝缘基板)95的半导体元件接合面一侧上的方式使用(参照图6)，或者还能以通过钎料箔直接钎焊在陶瓷板上的方式使用。图6是以层压前的分离状态表示冷却器一体型绝缘基板的一例的示意图，在图6中，91是作为散热部件的铝板，92是铝钎料箔，93是铝冲孔板，94是铝钎料箔，95是DBA板(Al层96/AlN层(氮化铝层)97/Al层98)，99是铝钎料箔。
此外，在如上所述地另外使用钎料箔进行接合的情况下，因为钎料是较硬的、难以轧制的材料，所以为了使钎料成为250μm以下的箔，除了需要箔轧制用的特殊装置外，成品率也不够高。另外，钎料箔的操作性(handing)也不够好。因此，更优选地，使用后述的第二制造方法，来获得镍板1/钛板2/铝板3/铝钎料板4这四层层压结构的多层复合材料10。
在上述冷压接工序中，上述压下率设定为0.1％～15％。通过将压下率设定为这种范围，而能够进一步提高第三金属板与第二金属板的接合界面上的平坦性，并且，还能得到在第三金属板与第二金属板的接合界面上不会形成合金层且更高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料10。若压下率不足0.1％，则在第三金属板与第二金属板之间无法得到充分的接合强度。另外，若压下率超过15％，则将无法获得接合界面的平坦性，并且在形成脆弱合金层的组合的金属素材的情况下，会产生在接合界面上发生裂痕的问题。其中，上述压下率优选设定为0.1％～10％，尤其优选设定为0.1％～5.0％。
在将在压接辊44、44之间进行冷压接之前的冷压接对象金属板的合计厚度(层压板的厚度与第三金属板的厚度的合计)作为“X”(μm)，并将通过冷压接得到的多层复合材料10的厚度作为“Y”(μm)时，上述“压下率”是由下述算式求得的值。
压下率(％)＝{(X-Y)/X}×100
上述冷压接工序中的冷压接时的压接辊44的温度优选设定为10℃～80℃的范围，在这种情况下，能够得到更高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料10。
在上述第一制造方法中，如后述的实施例1所述，第一金属板、第二金属板及第三金属板这三张板由相互种类不同的金属材料构成的情况是代表性的示例，但并不特别限定为这种结构。
根据上述第一制造方法，由于在冷压接工序之前进行表面活化处理，并且通过该表面活化处理，能够除去接合预定面上的氧化物、吸附物等并露出洁净的表面，所以在接下来的冷压接工序中即使是低压下率(0.1％～15％)也能确保充分的接合强度。因此，在第一制造方法中，在冷压接工序之后无需进行(用于提高接合强度的)扩散热处理，而在冷压接工序之后不进行扩散热处理(通常为300℃以上的热处理)。因此，根据第一制造方法，即使是在使用宽度较大的材料的情况下，也能得到无翘曲的多层复合材料。
[第二制造方法]
接着，参照图4对本发明的多层复合材料的第二制造方法进行说明。
(第一轧制工序)
使由相互种类不同的金属材料构成的或由相同金属材料构成的第一金属板1和第二金属板2重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到第一层压板21。例如，使用镍板作为第一金属板1，使用钛板作为第二金属板2。即，例如，使镍板1与钛板2重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到第一层压板21。然后，将所得到的第一层压板21卷绕到第一供给辊51上。
在该第一轧制工序中，使第一金属板1与第二金属板2重叠并进行复合轧制，因此能够以低成本获得将第一金属板1和第二金属板2层压而成的第一层压板21。
上述第一轧制工序中的复合轧制优选为，通过冷复合轧制来进行。在这种情况下，由于并不特别需要进行材料(金属板)的加热，所以能够提高生产性。上述冷复合轧制时的轧辊的温度优选设定为10℃～120℃的范围。
在将复合轧制前的第一金属板的厚度与第二金属板的厚度的合计作为“C”(μm)，并将通过复合轧制得到的第一层压板21的厚度作为“D”(μm)时，上述“压下率”是由下述算式求得的值。
压下率(％)＝{(C-D)/C}×100
此外，优选地，在上述第一轧制工序之前，预先机械式地研磨第一金属板1的接合预定面及第二金属板2的接合预定面。作为上述机械式的研磨，例如列举了用钢丝刷进行研磨等方法，但只要是能够机械式地除去上述接合预定面的表面的氧化层的方法即可，并不特别限定。通过进行这种机械式的研磨(设置机械式的研磨工序)，例如，即使是以25％～70％的压下率进行复合轧制，也能获得充分的接合强度进行接合。
另外，还可以在上述第一轧制工序之后且在接下来的表面活化处理工序之前，对通过上述复合轧制得到的第一层压板21以500℃～700℃的热处理温度进行扩散热处理。通过进行这种扩散热处理，能够使第一金属板1与第二金属板2的接合强度进一步提高。
(第二轧制工序)
使由相互种类不同的金属材料构成的或由相同金属材料构成的第三金属板3和第四金属板4重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到第二层压板22。例如，使用铝板作为第三金属板3，使用铝钎料板作为第四金属板4。即，例如，使铝板3与铝钎料板4重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到第二层压板22。然后，将所得到的第二层压板22卷绕到第二供给辊52上。
在该第二轧制工序中，使第三金属板3与第四金属板4重叠并进行复合轧制，因此能够以低成本获得将第三金属板3和第四金属板4层压而成的第二层压板22。
上述第二轧制工序中的复合轧制优选为通过冷复合轧制来进行。在这种情况下，由于并不特别需要进行材料(金属板)的加热，所以能够提高生产性。上述冷复合轧制时的轧辊的温度优选设定为10℃～120℃的范围。
在将复合轧制前的第三金属板的厚度与第四金属板的厚度的合计作为“E”(μm)，并将通过复合轧制得到的第二层压板22的厚度作为“F”(μm)时，上述“压下率”是由下述算式求得的值。
压下率(％)＝{(E-F)/E}×100
此外，优选地，在上述第二轧制工序之前，预先机械式地研磨第三金属板3的接合预定面及第四金属板4的接合预定面。作为上述机械式的研磨，例如列举了用钢丝刷进行研磨等方法，但只要是能够机械式地除去上述接合预定面的表面的氧化层的方法即可，并不特别限定。通过进行这种机械式的研磨(设置机械式的研磨工序)，例如，即使是以25％～70％的压下率进行复合轧制，也能获得充分的接合强度进行接合。
另外，还可以在上述第二轧制工序之后且在接下来的表面活化处理工序之前，对通过上述复合轧制得到的第二层压板22以500℃～700℃的热处理温度进行扩散热处理。通过进行这种扩散热处理，能够使第三金属板3与第四金属板4的接合强度进一步提高。
此外，第一轧制工序和第二轧制工序的实施顺序并不特别限定，可以先实施第一轧制工序，或者也可以先实施第二轧制工序，或者还可以同时并行地实施第一轧制工序和第二轧制工序。
(表面活化处理工序)
在实施了上述第一轧制工序和上述第二轧制工序这两道工序之后，实施表面活化处理工序。如图4所示，将卷绕有上述第一层压板21的第一供给辊51配置在制造装置40的真空槽49内，并将卷绕有第二层压板22的另一方的第二供给辊52也配置在真空槽49内。
上述真空槽49能够通过未图示的真空装置使内部空间成为真空状态。在上述真空槽49内配置有：第一电极辊53、与该第一电极辊53分离地配置在靠近该第一电极辊53的位置上的表面活化处理装置42A、第二电极辊54、与该第二电极辊54分离地配置在靠近该第二电极辊54的位置上的表面活化处理装置42B、一对压接辊44、44、和卷绕辊55。上述表面活化处理装置42A对该装置42A内的电极与上述第一电极辊53之间施加10MHz～50MHz频率的高频电压，并对沿着该第一电极辊53的外周面接触的金属板的表面进行等离子照射，由此，能够对该金属板的表面进行等离子蚀刻处理。同样地，上述表面活化处理装置42B对该装置42B内的电极与第二电极辊54之间施加10MHz～50MHz频率的高频电压，并对沿着该第二电极辊54的外周面接触的金属板的表面进行等离子照射，由此，能够对该金属板的表面进行等离子蚀刻处理。
接着，保持上述真空槽49内为真空状态。上述真空槽49内的真空度优选设定为1×10-4Pa～1Pa。另外，还可以在将上述真空槽49内充满氮气、氩气等非活性气体而形成非活性气体环境之后，提高真空度而设定为1×10-4Pa～1Pa。
在上述真空状态的真空槽49内，使从第一供给辊51拉出的第一层压板21沿着第一电极辊53的外周面接触，并从表面活化处理装置42A对沿着该第一电极辊53接触的第一层压板21的第二金属板(例如钛板)2的表面进行等离子照射，由此，在对第二金属板(例如钛板)2的表面进行了等离子蚀刻处理之后，将第一层压板21送入至一对压接辊44、44之间(参照图4)。通过上述等离子蚀刻处理，能够除去第一层压板21的接合预定面即第二金属板(例如钛板)2的表面上的氧化物、吸附物等而露出洁净的表面。
同时，在上述真空状态的真空槽49内，使从第二供给辊52拉出的第二层压板22沿着第二电极辊54的外周面接触，并从表面活化处理装置42B对沿着该第二电极辊54接触的第二层压板22的第三金属板(例如铝板)3的表面(接合预定面)进行等离子照射，由此，在对第三金属板(例如铝板)3的表面进行了等离子蚀刻处理之后，将第二层压板22送入至一对压接辊44、44之间(参照图4)。通过上述等离子蚀刻处理，能够除去第二层压板22的接合预定面即第三金属板(例如铝板)3的表面上的氧化物、吸附物等而露出洁净的表面。
(冷压接工序)
接着，在上述真空状态的真空槽49内，以使上述第一层压板21的接合预定面即第二金属板(例如钛板)2的表面与上述第二层压板22的接合预定面即第三金属板(例如铝板)3的表面抵接的方式，使第一层压板21与第二层压板22重叠，并以使压下率成为较低的0.1％～15％的方式将这两张板21、22在一对压接辊44、44之间进行冷压接(参照图4)。
然后，在上述真空状态的真空槽49内，将通过冷压接得到的多层复合材料10卷绕到卷绕辊55上(参照图4)。
如图2所示，所得到的多层复合材料10具备四层层压结构，即，在第二金属板(例如钛板)2的上表面上层压有第一金属板(例如镍板)1，在上述第二金属板(例如钛板)2的下表面层压有第三金属板(例如铝板)3，并在该第三金属板(例如铝板)3的下表面层压有第四金属板(例如铝钎料板)4。
上述镍板1/钛板2/铝板3/铝钎料板4这四层层压结构的多层复合材料10例如还能以直接钎焊在DBA基板(冷却器一体型绝缘基板)95的半导体元件接合面一侧上的方式使用(参照图7)，或者，还能以直接钎焊在陶瓷板61上的方式使用(参照图8)。此外，图7是以层压前的分离状态表示冷却器一体型绝缘基板的一例的示意图，在图7中，91是作为散热部件的铝板，92是铝钎料箔，93是铝冲孔板，94是铝钎料箔，95是DBA板(Al层96/AlN层(氮化铝层)97/Al层98)。另外，图8是以层压前的分离状态表示冷却器一体型绝缘基板的其他例的示意图，在图8中，91是作为散热部件的铝板，100是两个面上同时复合轧制有钎料而形成的复合材料(铝钎料92/铝板93Z/铝钎料94)，97是陶瓷板(氮化铝层)。上述钛板2作为防止因镍板1与铝板3接触而生成脆弱合金层所设的阻隔层来发挥功能。Ti的热传导率为21.9W/m·K，与热传导率为90.7W/m·K的Ni和热传导率为236W/m·K的Al相比明显较低，因此，在要求高散热特性的绝缘基板用途中，钛板2优选设定为较薄，其中，尤其优选设定为3μm～30μm。另外，关于上述铝板3，在与DBA、散热器、冷却器接合的情况下、和在直接与陶瓷板接合而作为布线层使用的情况下，其厚度的设计有较大差别。在直接与陶瓷板61接合而作为布线层来使用的情况下(参照图5)，为了抑制电阻的增大，四层层压结构的多层复合材料10中的铝板3的厚度优选设定为200μm～800μm。另一方面，在作为钎焊到DBA板上的用途来使用的情况下，为了防止钎焊时Ti层2与钎料层4的接触，四层层压结构的多层复合材料10中的铝板3的厚度优选为40μm以上。
在上述冷压接工序中，上述压下率设定为0.1％～15％。通过将压下率设定为这种范围，而能够进一步提高第三金属板与第二金属板的接合界面上的平坦性，并且，还能得到在第三金属板与第二金属板的接合界面上不会形成合金层且更高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料10。若压下率不足0.1％，则在第三金属板与第二金属板之间无法得到充分的接合强度。另外，若压下率超过15％，则无法获得接合界面的平坦性，并且在形成脆弱合金层的组合的金属素材的情况下，会产生在接合界面上发生裂痕的问题。其中，上述压下率优选设定为0.1％～10％，尤其优选设定为0.1％～5.0％。
在将在压接辊44、44之间进行冷压接之前的冷压接对象金属板的合计厚度(第一层压板的厚度与第二层压板的厚度的合计)作为“X”(μm)，并将通过冷压接得到的多层复合材料10的厚度作为“Y”(μm)时，上述“压下率”是由下述算式求得的值。
压下率(％)＝{(X-Y)/X}×100
上述冷压接工序中的冷压接时的压接辊44的温度优选设定为10℃～80℃的范围，在这种情况下，能够得到更高精度地控制了较薄的金属板的厚度的多层复合材料10。
在上述第二制造方法中，如后述的实施例3所述，第一金属板、第二金属板、第三金属板及第四金属板这四张板由相互种类不同的金属材料构成的情况是代表性的示例，但并不特别限定为这种结构。
根据上述第二制造方法，由于在冷压接工序之前进行表面活化处理，并且通过该表面活化处理，能够除去接合预定面上的氧化物、吸附物等并露出洁净的表面，所以在接下来的冷压接工序中即使是低压下率(0.1％～15％)也能确保充分的接合强度。因此，在第二制造方法中，在冷压接工序之后无需进行(用于提高接合强度的)扩散热处理，而在冷压接工序之后不进行扩散热处理(通常为300℃以上的热处理)。因此，根据第二制造方法，即使是在使用宽度较大的材料的情况下，也能得到无翘曲的多层复合材料。
[第一、二制造方法]
在本发明的制造方法中，作为上述第一金属板、上述第二金属板、上述第三金属板，虽然并不特别限定，但可以列举例如镍板、钛板、铝板等。另外，作为上述第四金属板，虽然并不特别限定，但可以列举例如镍板、钛板、铝板、铝钎料板等。
在本发明的制造方法中，还可以追加除上述记载之外的其他工序，从而制造五层层压结构、六层层压结构、七层以上的层压结构的多层复合材料，本发明的制造方法也包括这种制造方法。
图9表示将通过本发明的制造方法制造的多层复合材料10用作构成材料的一部分而制造出的半导体模块70的一例。该半导体模块70是在如图5所示构成的绝缘基板60的镍层(镍板)1的上表面上接合有半导体元件71，并在上述绝缘基板60的陶瓷层61的下表面上接合有散热部件72而构成。上述半导体元件71通过软钎焊而接合在绝缘基板60的镍层1上。
作为上述半导体元件71，虽然并未特别限定，但可以列举例如IGBT芯片、MOSFET芯片、可控硅芯片、二极管芯片等。作为上述散热部件72，虽然并未特别限定，但可以列举例如散热器、冷却器等。
上述绝缘基板60是用于将随着半导体元件71的动作从半导体元件71产生的热量向散热部件72传递的部件，在热学上是传递体，但在电学上发挥绝缘体的功能。
实施例
接着，对本发明的具体实施方式进行说明，但本发明并不特别限定于这些实施例。
<实施例1>
在用钢丝刷对厚度为60μm的镍板1和厚度为40μm的钛板2的各自的接合预定面进行了研磨之后，使镍板1与钛板2重叠并以压下率50％进行冷复合轧制(轧辊的温度：25℃)，由此得到了使镍板1与钛板2层压而成的厚度为50μm、宽度为200mm的层压板20(轧制工序)。然后，以600℃对层压板20实施了扩散热处理。
在使用图3所示的装置40而设定为1×10-3Pa的真空槽49内，对层压板20的钛板2的表面(接合预定面)及厚度为85μm、宽度为200mm的铝板3的表面(接合预定面)进行等离子照射，由此对这些表面进行了等离子蚀刻处理(表面活化处理工序)。
接着，如图3所示，在设定为1×10-3Pa的真空槽49内，以使层压板20的钛板2的表面(蚀刻处理面)与铝板3的表面(蚀刻处理面)抵接的方式使层压板20与铝板3重叠，并将这两张板在25℃(室温)的一对压接辊44、44之间进行冷压接，由此得到了厚度为130μm、宽度为200mm的多层复合材料10(冷压接工序)。
如图1所示，所得到的多层复合材料10是将厚度为30μm的镍板1/厚度为20μm的钛板2/厚度为80μm的铝板3按照该顺序层压一体化而成的三层层压结构。因此，上述冷压接工序中的压下率通过下述算式而得出为3.7％。
100×{(50+85)-130}/(50+85)＝3.7
<实施例2>
在用钢丝刷对厚度为60μm的镍板1和厚度为40μm的钛板2的各自的接合预定面进行了研磨之后，使镍板1与钛板2重叠并以压下率50％进行冷复合轧制(轧辊的温度：25℃)，由此得到了使镍板1与钛板2层压而成的厚度为50μm、宽度为200mm的层压板20(轧制工序)。然后，以600℃对层压板20实施了扩散热处理。
在使用图3所示的装置40而设定为1×10-3Pa的真空槽49内，对层压板20的钛板2的表面(接合预定面)及厚度为610μm、宽度为200mm的铝板3的表面(接合预定面)进行等离子照射，由此对这些表面进行了等离子蚀刻处理(表面活化处理工序)。
接着，如图3所示，在设定为1×10-3Pa的真空槽49内，以使层压板20的钛板2的表面(蚀刻处理面)与铝板3的表面(蚀刻处理面)抵接的方式使层压板20与铝板3重叠，并将这两张板在25℃(室温)的一对压接辊44、44之间进行冷压接，由此得到了厚度为650μm、宽度为200mm的多层复合材料10(冷压接工序)。
如图1所示，所得到的多层复合材料10是将厚度为30μm的镍板1/厚度为20μm的钛板2/厚度为600μm的铝板3按照该顺序层压一体化而成的三层层压结构。因此，上述冷压接工序中的压下率通过下述算式而得出为1.5％。
100×{(50+610)-650}/(50+610)＝1.5
<实施例3>
在用钢丝刷对厚度为60μm的镍板1和厚度为40μm的钛板2的各自的接合预定面进行了研磨之后，使镍板1与钛板2重叠并以压下率50％进行冷复合轧制(轧辊的温度：25℃)，由此得到了使镍板1与钛板2层压而成的厚度为50μm、宽度为200mm的第一层压板21(第一轧制工序)。然后，以600℃对第一层压板21实施了扩散热处理。
在用钢丝刷对厚度为180μm的铝板3和厚度为50μm的铝钎料板(Si含有率为10质量％且Al含有率为90质量％的Al-Si合金板)4的各自的接合预定面进行了研磨之后，使铝板3与铝钎料板4重叠并以压下率54％进行冷复合轧制(轧辊的温度：25℃)，由此得到了使铝板3与铝钎料板4层压而成的厚度为105μm、宽度为200mm的第二层压板22(第二轧制工序)。
在使用图4所示的装置40而设定为1×10-3Pa的真空槽49内，对第一层压板21的钛板2的表面(接合预定面)及第二层压板22的铝板3的表面(接合预定面)进行等离子照射，由此对这些表面进行了等离子蚀刻处理(表面活化处理工序)。
接着，如图4所示，在设定为1×10-3Pa的真空槽49内，以使第一层压板21的钛板2的表面(蚀刻处理面)与第二层压板22的铝板3的表面(蚀刻处理面)抵接的方式使第一层压板21与第二层压板22重叠，并将这两张板在25℃(室温)的一对压接辊44、44之间进行冷压接，由此得到了厚度为150μm、宽度为200mm的多层复合材料10(冷压接工序)。
如图2所示，所得到的多层复合材料10是将厚度为30μm的镍板1/厚度为20μm的钛板2/厚度为80μm的铝板3/厚度为20μm的铝钎料板4按照该顺序层压一体化而成的四层层压结构。因此，上述冷压接工序中的压下率通过下述算式而得出为3.2％。
100×{(50+105)-150}/(50+105)＝3.2
<实施例4>
在用钢丝刷对厚度为60μm的镍板1和厚度为40μm的钛板2的各自的接合预定面进行了研磨之后，使镍板1与钛板2重叠并以压下率50％进行冷复合轧制(轧辊的温度：25℃)，由此得到了使镍板1与钛板2层压而成的厚度为50μm、宽度为200mm的第一层压板21(第一轧制工序)。然后，以600℃对第一层压板21实施了扩散热处理。
在用钢丝刷对厚度为1400μm的铝板3和厚度为50μm的铝钎料板(Si含有率为10质量％且Al含有率为90质量％的Al-Si合金板)4的各自的接合预定面进行了研磨之后，使铝板3与铝钎料板4重叠并以压下率57％进行冷复合轧制(轧辊的温度：25℃)，由此得到了使铝板3与铝钎料板4层压而成的厚度为630μm、宽度为200mm的第二层压板22(第二轧制工序)。
在使用图4所示的装置40而设定为1×10-3Pa的真空槽49内，对第一层压板21的钛板2的表面(接合预定面)及第二层压板22的铝板3的表面(接合预定面)进行等离子照射，由此对这些表面进行了等离子蚀刻处理(表面活化处理工序)。
接着，如图4所示，在设定为1×10-3Pa的真空槽49内，以使第一层压板21的钛板2的表面(蚀刻处理面)与第二层压板22的铝板3的表面(蚀刻处理面)抵接的方式使第一层压板21与第二层压板22重叠，并将这两张板在25℃(室温)的一对压接辊44、44之间进行冷压接，由此得到了厚度为670μm、宽度为200mm的多层复合材料10(冷压接工序)。
如图2所示，所得到的多层复合材料10是将厚度为30μm的镍板1/厚度为20μm的钛板2/厚度为600μm的铝板3/厚度为20μm的铝钎料板4按照该顺序层压一体化而成的四层层压结构。因此，上述冷压接工序中的压下率通过下述算式而得出为1.5％。
100×{(50+630)-670}/(50+630)＝1.5
<比较例1>
在用钢丝刷对厚度为120μm的镍板和厚度为80μm的钛板的各自的接合预定面进行了研磨之后，使镍板与钛板重叠并以压下率50％进行冷复合轧制(轧辊的温度：25℃)，由此得到了使镍板与钛板层压而成的厚度为100μm、宽度为200mm的层压板(第一轧制工序)。然后，以600℃对层压板实施了扩散热处理。
接着，在用钢丝刷对上述层压板的钛板的表面(接合预定面)及厚度为160μm、宽度为200mm的铝板的表面(接合预定面)的各自的接合预定面进行了研磨之后，使层压板与铝板重叠并以压下率50％进行冷复合轧制(轧辊的温度：25℃)，由此得到了三层层压结构的多层复合材料10(第二轧制工序)。
接着，虽然为了使接合界面的接合强度提高，以300℃进行了十分钟的扩散热处理，但是由于是宽度为200mm的较大宽度，所以在层压板上会发生翘曲、起伏，因此，难以卷绕到卷绕辊上(无法实际生产)。
<比较例2>
在用钢丝刷对厚度为120μm的镍板和厚度为80μm的钛板的各自的接合预定面进行了研磨之后，使镍板与钛板重叠并以压下率50％进行冷复合轧制(轧辊的温度：25℃)，由此得到了使镍板与钛板层压而成的厚度为100μm、宽度为30mm的层压板(第一轧制工序)。然后，以600℃对层压板实施了扩散热处理。
接着，在用钢丝刷对上述层压板(宽度为30mm)的钛板的表面(接合预定面)及厚度为600μm、宽度为30mm的铝板的表面(接合预定面)的各自的接合预定面进行了研磨之后，使层压板与铝板重叠并以压下率50％进行冷复合轧制(轧辊的温度：25℃)，由此得到了三层层压结构的多层复合材料10(第二轧制工序)。
在用电子显微镜对所得到的多层复合材料进行了观察之后，发现钛板(钛层)发生了断裂。
<比较例3>
在用钢丝刷对厚度为60μm的镍板和厚度为40μm的钛板的各自的接合预定面进行了研磨之后，使镍板与钛板重叠并以压下率50％进行冷复合轧制(轧辊的温度：25℃)，由此得到了使镍板与钛板层压而成的厚度为50μm、宽度为200mm的层压板(第一轧制工序)。然后，以600℃对层压板实施了扩散热处理。
接着，在用钢丝刷对上述层压板的钛板的表面(接合预定面)及厚度为133μm、宽度为200mm的铝板的表面(接合预定面)的各自的接合预定面进行了研磨之后，使层压板与铝板重叠并以压下率2％进行冷复合轧制(轧辊的温度：25℃)(第二轧制工序)，虽然由此尝试了制造多层复合材料，但层压板与铝板并未接合。
<比较例4>
除了进行设定使得冷压接工序中的压下率成为0.05％之外，其他情况与实施例1相同，虽然尝试了制造多层复合材料，但无法将层压板与铝板良好地接合。
<比较例5>
除了进行设定使得冷压接工序中的压下率成为25％之外，其他情况与实施例1相同，得到了厚度为130μm、宽度为200mm的多层复合材料。
关于如上所述得到的各多层复合材料，根据下述评价方法进行了评价。这些评价结果如表1所示。
<多层复合材料中有无发生翘曲、起伏的评价方法>
使用激光式形状测量仪检查所得到的多层复合材料的表面(Ni层表面)上有无发生翘曲、起伏。
<多层复合材料的结构层的有无断裂的评价方法>
用电子显微镜观察所得到的多层复合材料的截面，来检查各结构层有无断裂。
【表1】
X：冷压接之前的压接对象金属板的合计厚度(μm)
Y：通过冷压接得到的多层复合材料的厚度(μm)
由表1可明确得知，以本发明的制造方法制造的实施例1～4的多层复合材料，虽然冷压接工序中的层压对象的一方金属板的厚度相对于另一方金属板的厚度相差较大(超过2.0倍或不足0.5倍)，但也能高精度地控制较薄的金属板的厚度，在此基础上，未发生翘曲、起伏，也没有结构层断裂。而且，实施例1～4的多层复合材料虽然是宽度为200mm的较大宽度，但也未发生翘曲、起伏。
相对于此，在比较例1中，通过用于使接合界面的接合强度提高的扩散热处理，发生了翘曲、起伏，因此，难以进行卷绕，且无法进行实际生产。另外，在比较例2中，由于在第二轧制工序中重叠的板彼此之间的厚度差较明显(一方为100μm，另一方为600μm)，所以较薄的钛层(钛板)发生了断裂。在比较例3中，由于在第二轧制工序中以压下率2％进行冷复合轧制，所以无法将层压板与铝板进行接合。
另外，在比较例4中，由于冷压接工序中的压下率与本发明中规定的范围相比较小，所以无法将层压板与铝板良好地接合。另外，在比较例5中，由于冷压接工序中的压下率与本发明中规定的范围相比较大，所以在层压板与铝板的界面中发生了裂痕。
工业实用性
通过本发明的多层复合材料的制造方法所制造的多层复合材料例如作为用于半导体元件散热等的绝缘基板用多层材料而优选适用，但并不特别限定于这种用途。通过本发明的制造方法制造的多层复合材料可以用于构成材料的一部分，来制造例如绝缘基板、半导体模块等。
本申请基于2013年5月17日提出申请的日本专利申请特愿2013-104698号主张优先权，并将其公开内容直接构成本申请的一部分。
在此使用的术语及说明用于对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不限定于此。只要是在权利要求书的范围内，本发明只要不脱离其精神的范围，能够允许任何设计上的变更。

Claims (16)

1.一种多层复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下工序：
轧制工序，使由相互种类不同的金属材料构成的、或由相同的金属材料构成的第一金属板和第二金属板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到层压板；
表面活化处理工序，在真空中，对所述层压板的至少接合预定面及第三金属板的至少接合预定面进行表面活化处理；和
冷压接工序，在进行了所述表面活化处理之后，在真空中，以使所述层压板的接合预定面与所述第三金属板的接合预定面抵接的方式使所述层压板与所述第三金属板重叠，并以使压下率成为3.2％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接。
2.根据权利要求1所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述第一金属板的厚度是所述第二金属板的厚度的0.5倍～2.0倍，
所述第三金属板的厚度超过所述第二金属板的厚度的2.0倍或者不足所述第二金属板的厚度的0.5倍。
3.根据权利要求1所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述第一金属板与所述第二金属板中的至少任意一方的金属板的厚度为100μm以下。
4.一种多层复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下工序：
轧制工序，使镍板和钛板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到层压板；
表面活化处理工序，在真空中，对所述层压板的至少钛板的表面及铝板的至少接合预定面进行表面活化处理；和
冷压接工序，在进行了所述表面活化处理之后，在真空中，以使所述层压板的钛板的表面与所述铝板的接合预定面抵接的方式使所述层压板与所述铝板重叠，并以使压下率成为3.2％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接。
5.根据权利要求4所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述镍板的厚度是所述钛板的厚度的0.5倍～2.0倍，
所述铝板的厚度超过所述钛板的厚度的2.0倍或者不足所述钛板的厚度的0.5倍。
6.根据权利要求4所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述镍板的厚度为10μm～100μm，所述钛板的厚度为5μm～30μm，所述铝板的厚度处于超过60μm但为10mm以下的范围。
7.一种多层复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下工序：
第一轧制工序，使由相互种类不同的金属材料构成的、或由相同的金属材料构成的第一金属板和第二金属板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到第一层压板；
第二轧制工序，使由相互种类不同的金属材料构成的、或由相同的金属材料构成的第三金属板和第四金属板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到第二层压板；
表面活化处理工序，在真空中，对所述第一层压板的至少接合预定面及所述第二层压板的至少接合预定面进行表面活化处理；和
冷压接工序，在进行了所述表面活化处理之后，在真空中，以使所述第一层压板的接合预定面与所述第二层压板的接合预定面抵接的方式使所述第一层压板与所述第二层压板重叠，并以使压下率成为3.2％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接。
8.根据权利要求7所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述第一金属板的厚度是所述第二金属板的厚度的0.5倍～2.0倍，
所述第四金属板的厚度是所述第三金属板的厚度的0.5倍～2.0倍，
所述第三金属板的厚度超过所述第二金属板的厚度的2.0倍或者不足所述第二金属板的厚度的0.5倍。
9.根据权利要求7所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述第一金属板～第四金属板中的至少一张金属板的厚度为100μm以下。
10.一种多层复合材料的制造方法，其特征在于，包括如下工序：
第一轧制工序，使镍板和钛板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到第一层压板；
第二轧制工序，使铝板和钎料板重叠并以25％～85％的压下率进行复合轧制，由此得到第二层压板；
表面活化处理工序，在真空中，对所述第一层压板的至少钛板的表面及所述第二层压板的至少铝板的表面进行表面活化处理；和
冷压接工序，在进行了所述表面活化处理之后，在真空中，以使所述第一层压板的钛板表面与所述第二层压板的铝板表面抵接的方式使所述第一层压板与所述第二层压板重叠，并以使压下率成为3.2％～15％的方式将这两张板在一对压接辊之间进行冷压接。
11.根据权利要求10所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述镍板的厚度是所述钛板的厚度的0.5倍～2.0倍，
所述钎料板的厚度是所述铝板的厚度的0.5倍～2.0倍，
所述铝板的厚度超过所述钛板的厚度的2.0倍或者不足所述钛板的厚度的0.5倍。
12.根据权利要求10所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述镍板的厚度为10μm～100μm，所述钛板的厚度为5μm～30μm，所述铝板的厚度处于超过60μm但为10mm以下的范围，所述钎料板的厚度为10μm～60μm。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述表面活化处理为等离子蚀刻处理。
14.根据权利要求1～12中任一项所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述冷压接工序中的冷压接时的压接辊的温度处于10℃～80℃的范围内。
15.根据权利要求1～12中任一项所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述轧制工序中的复合轧制的压下率为45％～65％。
16.根据权利要求1～12中任一项所述的多层复合材料的制造方法，其特征在于，所述多层复合材料是绝缘基板用的多层材料。
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