CN113684399A - 低热膨胀铝合金轧制材料及其制造方法 - Google Patents

低热膨胀铝合金轧制材料及其制造方法 Download PDF

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山之井智明
伊藤昌明
角和繁
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Abstract

本发明的课题是提供一种热传导性良好且热膨胀系数低的铝合金轧制材料。该铝合金轧制材料，化学组成含有Si：8～14质量％、Fe：0.1～1质量％、Cu：0.01～0.3质量％、Ni：0.005～0.5质量％、Cr：0.001～0.2质量％、Ga：0.01～0.5质量％、Ti：0.01～0.15质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，热膨胀系数α为19≤α≤22×10‑6/K，导电率σ为55％IACS以上。

Description

低热膨胀铝合金轧制材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及电路基板，特别涉及在搭载功率模块等发热体的金属基底基板中使用的低热膨胀铝合金轧制材料及其制造方法。
背景技术
近年来，随着受到汽车的电气安装化、各种电源电路的高效率化需求的电子部件和电子电路的飞跃性发展，金属基底印刷基板已经被广泛地用于搭载半导体元件特别是功率半导体(功率器件)、成为各种照明设备、汽车的头灯、尾灯等的光源的发光二极管(LED)的电路。
用于这样的用途的金属基底印刷基板的标准结构是在金属上重叠绝缘层，再在其上贴合作为构成电路的导体的铜箔。
特别是近年来，搭载有LED元件的照明用途的铝基底印刷基板由于能够通过使LED的发光所产生的发热扩散来实现长寿命化，因此需求提高。
另外，除了照明用LED搭载基板以外，还已知能够得到功率半导体元件的性能的稳定化、通过基板温度降低保护其不受其他电子部件的热损伤等优点。
作为该基底的金属使用铜或铝。其中，以轻量化为目的，进行了铝合金的研究，但在铝基的情况下，由于与夹着绝缘层构成电路的铜箔的热膨胀系数之差而产生的基板的翘曲、由于热循环而产生的铜箔与元件接合的焊接部的裂纹等成为课题。
对于这样的用途，JIS1100、1050、1070等纯铝合金虽然热传导性优异，但存在与铜的热膨胀系数之差大、且强度低而导致翘曲发生的问题。另一方面，作为高强度材料而公知的JIS5052等Al-Mg系合金(5000系合金)，虽然强度高，但与构成电路的铜箔的热膨胀系数之差大，因此在上述焊接部的裂纹产生方面不利。另外，由于热传导率比纯铝低，因此散热特性差。另外，也进行了使用Al-Si系合金(4000系合金)来减小与铜箔的热膨胀系数之差的尝试，但现状是未必满足印刷线路基板制造时的钻孔加工性。
例如，在专利文献1中公开了一种Al基印刷线路板，其特征在于，在Al基合金坯板的至少表面层分散含有平均粒径5μm以下的共晶Si粒子或其和最大粒径15μm以下的初晶Si粒子，并且在该坯板的两面形成有厚度5μm以上的阳极氧化皮膜，所述Al基合金坯板含有3～20％的Si，还含有0.05～2.0％的Fe、0.05～2.0％的Mg、0.05～6.0％的Cu、0.05～2.0％的Mn、0.05～3.0％的Ni、0.05～0.3％的Cr、0.05～0.3％的V、0.05～0.3％的Zr、超过1.0％且为7.0％以下的Zn中的一种或两种以上，剩余部分由Al和杂质构成。
在专利文献2和专利文献3中，作为双面包覆材料的芯材，公开了含有Si：5～30质量％，余量由Al和杂质构成，还包含Fe：1质量％以下、Ni：1质量％以下、Cu：0.3质量％以下、P：0.1质量％以下、B：0.05质量％以下、Mn：0.2质量％以下、Zn：0.2质量％以下的热膨胀系数低且加工性优异的包覆材料和印刷线路基板。
在专利文献4中，公开了在磷酸电解浴中实施阳极氧化处理的印刷电路用线路基板使用Al-Mg系(5052合金)、Al-Mg-Si系合金的印刷线路基板及其制造方法。
在专利文献5中，公开了在由成型温度在超过250℃的温度范围的高耐热性树脂形成的铝基电路基板中含有Mn：0.05～1.0重量％、Mg：3.5～5.6重量％、Cr：0.05～0.25重量％的铝合金。
在先技术文献
专利文献1：日本特开平6-41667号公报
专利文献2：日本特开2006-328530号公报
专利文献3：日本特开2007-302939号公报
专利文献4：日本特开2006-24906号公报
专利文献5：日本特开2015-88612号公报
发明内容
然而，在专利文献1中，选择低热膨胀系数的Al-Si系合金，对共晶Si粒子、初晶Si粒子的尺寸、分散度进行了研究，并且对阳极氧化皮膜进行改良而提高与绝缘接合剂层的表面密合性，但是没有研究对于钻孔/铣刨加工的被切削性。
专利文献2是想要通过两面包覆来解决在专利文献1中成为课题的表面密合性的发明，虽然将纯铝系或Al-Mn系用于成为皮材的铝合金，但由于包含包覆工序，因此工序变得复杂，在制造成本方面不利。
专利文献3与专利文献2同样是想要通过两面包覆来解决表面密合性的发明，将Al-Mg-Si系用于成为皮材的铝合金，除了密合性以外，还谋求表面硬度的提高，但是仍然包含包覆工序，因此工序变得复杂，在制造成本方面不利。
专利文献4详细研究了阳极氧化皮膜的特性改善，以得到对树脂制绝缘材料稳定的接合性并且提高接合性为目标，但铝基材为Al-Mg系或Al-Mg-Si系，没有解决由于与铜箔的热膨胀引起的课题。
在专利文献5中公开了通过将高耐热性的绝缘层与具有其耐热温度以上的退火温度的高强度铝层叠成型，防止由铝的软化引起的平面度的降低，进而作为功率模块等的用途确保在高温度环境下的耐热性的技术，但是没有解决由于与铜箔的热膨胀引起的课题。
如上所述，得到具备作为铝基板的课题的与铜箔的热膨胀差、散热性、表面密合性、被切削性的铝合金板是非常困难的。
本发明鉴于上述技术背景，目的在于提供一种具有高导电率和高强度的低热膨胀铝合金轧制材料及其制造方法。
为解决上述课题，本申请发明人进行了深入研究，结果通过研究铝轧制材料的组成和制造工序，发现能够得到一种铝合金轧制材料，其抑制了由于与构成电路的铜箔的热膨胀系数之差而产生的基板的翘曲、由于热循环而产生的铜箔与元件接合的焊接部的裂纹等，并且确保了对于钻孔/铣刨加工的被切削性，同时散热性也优异。即、本申请发明涉及以下内容。
(1)一种低热膨胀铝合金轧制材料，其特征在于，化学组成含有Si：8～14质量％、Fe：0.1～1质量％、Cu：0.01～0.3质量％、Ni：0.005～0.5质量％、Cr：0.001～0.2质量％、Ga：0.01～0.5质量％、Ti：0.01～0.15质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，并且热膨胀系数α为19≤α≤22×10-6/K，导电率σ为55％IACS以上。
(2)根据上述(1)所述的低热膨胀铝合金轧制材料，其特征在于，Mn被限制为0.05质量％以下，Mg被限制为0.05质量％以下，Zn被限制为0.05质量％以下，V被限制为0.02质量％以下，B被限制为0.03质量％以下，Zr被限制为0.02质量％以下。
(3)根据上述(1)或(2)所述的低热膨胀铝合金轧制材料，其特征在于，含有Ni：0.06～0.3质量％、Cr：0.024～0.12质量％、Ga：0.06～0.3质量％，还含有Ca：0.0002～0.04质量％和Sr：0.0002～0.04质量％中的一种以上。
(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的低热膨胀铝合金轧制材料，其特征在于，含有Ca：0.001～0.03质量％和Sr：0.001～0.03质量％中的一种以上，还将P限制为0.001质量％以下。
(5)一种低热膨胀铝合金轧制材料的制造方法，其特征在于，包括下述工序：在后续实施的面切削之前或之后，以480℃以上且550℃以下的温度、1小时以上且20小时以下的时间，对具有与上述(1)～(4)中任一项所述的低热膨胀铝合金轧制材料相同的组成的铝合金铸块实施均质化处理，然后以460℃以上且540℃以下的温度保持10分钟以上且10小时以下，然后开始热轧，通过多个压下道次实施压下率为95％以上且99.5％以下的热轧后，实施30％以上且98.5％以下的冷轧。
(6)根据上述(5)所述的低热膨胀铝合金轧制材料的制造方法，其特征在于，在实施冷轧的工序的从开始到结束的任一道次前后，至少包括1次以260℃以上且400℃以下保持0.5小时以上且10小时以下的热处理工序。
(7)根据上述(6)所述的低热膨胀铝合金轧制材料的制造方法，其特征在于，在实施冷轧的工序结束后，至少包括1次以150℃以上且240℃以下保持1小时以上且20小时以下的热处理工序。
根据上述(1)记载的发明，通过使化学组成含有Si：8～14质量％、Fe：0.1～1质量％、Cu：0.01～0.3质量％、Ni：0.005～0.5质量％、Cr：0.001～0.2质量％、Ga：0.01～0.5质量％、Ti：0.01～0.15质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，并且满足热膨胀系数α为19≤α≤22×10-6/K，导电率σ为55％IACS以上的关系，能够制成低热膨胀铝合金轧制材料。
根据上述(2)记载的发明，Mn被限制为0.05质量％以下，Mg被限制为0.05质量％以下，Zn被限制为0.05质量％以下，V被限制为0.02质量％以下，B被限制为0.03质量％以下，Zr被限制为0.02质量％以下，能够制成低热膨胀铝合金轧制材料。
根据上述(3)记载的发明，通过含有Ni：0.06～0.3质量％、Cr：0.024～0.12质量％、Ga：0.06～0.3质量％，还含有Ca：0.0002～0.04质量％和Sr：0.0002～0.04质量％中的一种以上，能够制成低热膨胀铝合金轧制材料。
根据上述(4)记载的发明，通过含有Ca：0.001～0.03质量％和Sr：0.001～0.03质量％中的一种以上，还将P限制为0.001质量％以下，能够制成低热膨胀铝合金轧制材料。
根据上述(5)记载的发明，通过在后续实施的面切削之前或之后，以480℃以上且550℃以下的温度、1小时以上且20小时以下的时间，对具有与上述(1)～(4)中任一项所述的低热膨胀铝合金轧制材料相同的组成的铝合金铸块实施均质化处理并以该状态冷却后，以460℃以上且540℃以下的温度保持5分钟以上且10小时以下，然后开始热轧，通过多个压下道次实施压下率为95％以上且99.5％以下的热轧后，实施30％以上且98.5％以下的冷轧的工序，能够制成低热膨胀铝合金轧制材料。
根据上述(6)记载的发明，通过在实施冷轧的工序的从开始到结束的任一道次前后，至少包括1次以260℃以上且400℃以下保持0.5小时以上且10小时以下的热处理工序，能够制成更优异的低热膨胀铝合金轧制材料。
根据上述(7)记载的发明，通过在实施冷轧的工序结束后，至少包括1次以150℃以上且240℃以下保持1小时以上且20小时以下的热处理工序，能够制成更优异的低热膨胀铝合金轧制材料。
具体实施方式
本申请发明人发现，在依次进行热轧、冷轧的铝合金轧制材料的制造方法中，通过控制热轧时合金材料的表面温度，并且在热轧结束后到冷轧结束前的期间内实施至少一次热处理，可得到具有高导电率和高强度的低热膨胀铝合金轧制材料，从而完成了本申请的发明。
以下，对本申请的铝合金轧制材料进行详细说明。
在本申请的铝合金组成中，各元素的添加目的和含量的限定理由如下。
(Si含量)
Si是降低铝合金的热膨胀系数所必需的元素。Si含量越多，热膨胀系数越低。在本发明中，Si含量设为8～14质量％。Si含量低于8质量％时，无法得到所期望的低热膨胀系数。另一方面，如果Si含量超过14质量％，则虽然可获得更低的热膨胀系数，但在Al-12.6质量％Si的共晶点以上熔解、铸造时结晶的初晶Si的产生量增加，热轧中的轧制性降低，并且对基板加工时的钻孔/铣刨加工性造成不良影响。Si含量优选为9质量％以上且13质量％以下，进一步优选为10质量％以上且12质量％以下。
(Fe含量)
Fe是使合金的热膨胀系数降低的元素，如果是少量则能够期待晶粒的微细化效果，对强度提高是有效的，另外也具有使耐热性提高的效果，但如果大量含有，则加工性降低，热轧、冷轧变得困难。因此，Fe含量设为0.1～1质量％。更优选为0.2质量％以上且0.8质量％以下，进一步优选为0.3质量％以上且0.6质量％以下。
(Cu含量)
Cu是对提高强度有效的元素，但如果大量含有，则耐腐蚀性降低。另外，如果大量含有，则热轧时的加工性降低，并且制品加工时的热传导率降低，对散热性带来不良影响。因此，Cu含量的范围设为0.01～0.3质量％。更优选为0.05质量％以上且0.25质量％以下，特别优选为0.1质量％以上且0.2质量％以下。
(Ni含量)
Ni是使合金的热膨胀系数降低的元素，如果是少量，则对强度提高有效，另外也具有使耐热性提高的效果，但如果大量含有，则加工性降低，热轧、冷轧变得困难，因此Ni含量设为0.005～0.5质量％。更优选为0.03质量％以上且0.4质量％以下，进一步优选为0.06质量％以上且0.3质量％以下。
(Cr含量)
Cr是对提高强度和晶粒的微细化有效的元素。但是，如果大量含有，则热轧时的加工性降低，并且制品加工后的热传导率显著降低，对散热性带来不良影响。因此，Cr的含量的范围设为0.001～0.2质量％。更优选为0.012质量％以上且0.16质量％以下，特别优选为0.024质量％以上且0.12质量％以下。
(Ga含量)
Ga是容易在晶界、结晶物界面偏析的元素，是对包含硬质颗粒的难切削材料的钻孔/铣刨加工性的改善有效的元素。但是，如果大量含有，则在热轧、冷轧中产生表面裂纹，显著降低加工性，并且制品加工后的热传导率降低，对散热性产生不良影响。因此，Ga的含量设为0.01～0.5质量％。更优选为0.03质量％以上且0.4质量％以下，进一步优选为0.06质量％以上且0.3质量％以下。
(Ti含量)
Ti具有在将合金铸造成板坯时细化晶粒的效果。但是，如果大量含有，则结晶物大量生成尺寸大的结晶物，从而导致制品的加工性、热传导性降低。因此，Ti含量设为0.01～0.15质量％以下。更优选为0.03质量％以上且0.12质量％以下，特别优选为0.06质量％以上且0.1质量％以下。
(Ca含量)
作为任选添加元素的Ca是对共晶Si颗粒的微细化有效的元素。但是，如果大量含有，则延展性降低。因此，含有Ca时的含量设为0.0002～0.04质量％。更优选为0.001质量％以上且0.03质量％以下，特别优选为0.01质量％以上且0.02质量％以下。
(Sr含量)
作为任意添加元素的Sr是对共晶Si粒子的微细化有效的元素。但是，如果大量含有，则延展性降低。因此，含有Sr时的含量设为0.0002～0.04质量％。更优选为0.001质量％以上且0.03质量％以下，特别优选为0.01质量％以上且0.02质量％以下。
(P含量)
作为任意添加元素的P对初晶Si的微细化有效，但如果与Ca或Sr共存，则其效果显著降低。因此，在本申请发明中，共晶Si粒子的微细化优先，含有P时的含量设为0.001质量％以下。
(Mn含量)
Mn是为了再结晶晶粒的微细化而通常被添加的合金元素，但如果添加必要量以上，则会导致热传导率的降低。因此，Mn的含量优选为0.05质量％以下。进一步优选为0.03质量％以下，特别优选为0.01质量％以下。
(Mg含量)
Mg是通过固溶于铝而有助于强度提高的元素。但是，在本发明中，成为使制品加工时的热传导率降低而对散热性带来不良影响的主要原因。因此，Mg的含量优选为0.05质量％以下。更优选为0.03质量％以下，特别优选为0.01质量％以下。
(Zn含量)
Zn含量增多时会使合金材料的耐腐蚀性降低，因此优选尽量少。所以Zn的含量优选为0.05质量％以下。更优选为0.03质量％以下，特别优选为0.01质量％以下。
(B含量)
B具有使铸块的结晶组织微细化的效果。但是，如果大量含有，则会大量生成硬质的结晶物，从而使制品的被切削性显著降低。因此，B的含量优选为0.03质量％以下。
(V含量)
V容易在晶界偏析，如果V含量增多则会使延展性降低，因此越少越好。所以V含量设为0.02质量％以下。
(Zr含量)
Zr容易在晶界偏析，如果Zr含量增多则会使延展性降低，因此越少越好。所以Zr含量优选为0.02质量％以下。
接着，对用于得到本申请规定的铝合金轧制材料的处理工序进行记述。
采用常规方法调整熔解成分，得到铝合金铸块。对于所得到的合金铸块，作为热轧前加热之前的工序，优选实施均质化处理。
所述均质化处理是为了使在铝合金铸块中固溶的元素浓度均匀而实施的，但如果温度过高，则会产生共晶熔解，因此优选在480℃以上且550℃以下进行，特别优选在490℃以上且540℃以下进行。时间优选以1小时以上且20小时以下进行，特别优选以2小时以上且15小时以下进行。
对铝合金铸块进行均质化处理后，进行热轧前加热。热轧前加热的优选温度范围为460℃以上且540℃以下。时间优选为10分钟以上且10小时以下。更优选的范围是温度480℃以上且530℃以下、时间1小时以上且8小时以下。再者，也可以在所述均质化处理和热轧前加热这两者的优选温度范围内兼顾均质化处理和热轧前加热，在相同的温度下加热。
在铸造后且热轧前加热前，优选为了除去铸块的表面附近的杂质层而对铸块实施面切削。面切削可以在铸造后且均质化处理前进行，也可以在均质化处理后且热轧前加热前进行。
对热轧前加热后的铝合金铸块实施热轧。热轧由粗热轧和精热轧构成，使用粗热轧机进行由多个道次构成的粗热轧后，使用与粗热轧机不同的精热轧机进行精热轧。再者，在本申请中，在将粗轧机中的最终道次作为热轧的最终道次的情况下，可以省略精热轧。热轧的总压下率优选为95％以上且99.5％以下。
在以卷材实施冷轧的情况下，只要将精热轧后的铝合金轧制材料用卷取装置卷取而制成热轧卷材即可。在省略精热轧而将热粗轧的最终道次作为热轧的最终道次的情况下，可以在热粗轧后，利用卷取装置卷取铝合金轧制材料而作为热轧卷材。
在粗热轧中，通过由粗热轧的各道次的目标板厚结构(以下称为道次计划)和冷却介质量、辊旋转速度、道次间的冷却等进行的温度控制，能够得到具有规定的片材凸度且没有在难加工材料中比较容易发生的轧制端部裂纹(以下称为边裂)和轧制表面缺陷的铝合金轧制材料。
上述粗热轧的道次间的冷却，可以一边对铝合金轧制材料进行轧制一边对轧制后的部位依次实施，也可以在对铝合金轧制材料整体进行轧制后实施。对于冷却的方法没有限定，可以是水冷，也可以是空冷，还可以利用冷却剂。
在本申请中，在粗热轧的最终道次后不进行精轧的情况下，将刚进行完热轧的最终道次后的铝合金轧制材料的表面温度作为热轧完成温度，在粗热轧的最终道次后进行精轧的情况下，将要进行精轧前的铝合金轧制材料的表面温度作为热轧完成温度。
上述热轧完成温度优选为280℃以上。通过使热轧完成温度为280℃以上，能够抑制由轧制时的温度降低引起的边裂。
再者，为了以卷材实施作为之后工序的冷轧而在热轧后实施卷材卷绕时，如果温度过低，则板宽端部的边裂容易因卷曲张力而进展。
因此，在卷取成卷材状的情况下不进行精热轧时，如上所述，优选粗热轧最终道次后的铝合金板的表面温度为280℃以上，但在粗热轧后进行精热轧时，为了防止板宽端部的边裂，优选使精热轧后的铝合金板的表面温度为250℃以上。
热轧结束后，为了得到预定的强度，优选以直到得到预定厚度的铝合金轧制材料为止的冷轧的总压下率为30％以上来实施。冷轧得到的铝合金轧制材料的总轧制率更优选为40％以上，特别优选为50％以上。考虑到加工硬化引起的伸长率的降低，总压下率的上限设为98.5％以下。
热轧结束后，在冷轧前后或在其道次之间对铝合金轧制材料实施热处理，能够改善机械性质、特别是伸长率，并且提高导电率。为了在本发明中得到上述效果，优选在260℃以上且小于400℃的温度下实施该热处理至少1次。上述热处理的温度更优选为280℃以上且380℃以下，特别优选为300℃以上且370℃以下的。
所述热轧结束后，在冷轧前后或其道次之间实施的铝合金轧制材料的热处理的时间优选为0.5小时以上且10小时以下。更优选为1小时以上且9小时以下，特别优选为2小时以上且8小时以下。
通过所述热处理后的冷轧，制成预定厚度的铝合金轧制材料。通过实施冷轧，通常在加工硬化中强度提高。热轧结束后，对通过所述热处理而时效硬化的铝合金轧制材料实施冷轧时，可期待由加工硬化带来的强度提高效果。
在冷轧之前或冷轧的道次之间，可以包括通过对板宽端部的边裂部位进行修整，进而进行冷轧来防止板断裂的工序。
实施冷轧的工序结束后，有时在轧制材料上残留残余应变，在板材上产生翘曲。在这种情况下，实施至少一次在150℃以上且240℃以下保持1小时以上且20小时以下的热处理工序是有效的。在该热处理时，在平板上设置轧制材料，用从上部放上重物的平板夹住来进行矫正(加压退火)更为有效。
另外，也可以根据需要，对冷轧后的铝合金轧制材料实施清洗。
再者，本申请发明的铝合金轧制材料的制造可以用卷材进行，也可以用单板进行。另外，可以在冷轧后的任意工序中切断铝合金轧制材料，以单板进行切断后的工序，也可以根据用途进行分切制成条。
根据上述制造方法，可以得到具有高导电率且热传导性优异的低热膨胀铝合金轧制材料。
本申请发明的铝合金轧制材料的热膨胀系数(符号α)被规定为19≤α≤22×10-6/K，导电率(符号σ)被规定为σ≥55％IACS。导电率σ更优选为56％IACS以上，特别优选为57％IACS以上。通过满足本申请发明中规定的热膨胀系数和导电率，能够得到抑制了在用于线路基板时因与铜箔的热膨胀系数之差而产生的基板的翘曲、因热循环而产生的铜箔与元件接合的焊接部的裂纹等，并且确保了对于钻孔/铣刨加工的被切削性，同时散热性也优异的铝合金轧制材料。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行说明。再者，本发明中不将发明的范围限定于在此记述的实施例，可以在符合本发明主旨的范围内适当加以变更来实施，它们也都包含在本发明的技术范围内。
首先，对表1的化学组成的铝合金板坯实施了面切削。接着，对于面切削后的合金板坯，在加热炉中实施表2记载的均质化处理后，在相同的炉中降低温度，在达到表2记载的热轧前加热温度后进行保持，在表2记载的条件下实施热轧，得到表2记载的热轧完成温度、板厚的热轧板。对精热轧后的合金板实施表2记载的中间热处理、冷轧、最终热处理，得到规定板厚的铝合金板。
Figure BDA0003046430610000131
表2
制造工序
Figure BDA0003046430610000141
对于热轧时的轧制加工性，采用以下的方法进行评价。
[边裂]
在热轧后进行卷材卷取时，从轧制板上表面记录板宽两端部的边裂从端面起的长度，将在板宽端部产生的裂纹的最大值为8mm以下记为“○”，将超过8mm且为15mm以下记为“△”，将超过15mm记为“×”。
采用以下方法评价所得到的合金板的拉伸强度、伸长率、导电率、热膨胀系数。
[拉伸强度、伸长率]
拉伸强度(σB)和伸长率(δ)是通过JISZ2201规定的JIS5号试验片，对在与轧制方向平行的方向上采取的试料，在常温下采用常规方法测定的。
将σB≥120MPa且δ≥6％记为“○”。
[导电率]
以将国际上采用的退火标准软铜(体积电阻率1.7241×10-2μΩm)的导电率设为100％IACS时的相对值(％IACS)来求出所得到的合金板的导电率。
[热膨胀系数]
关于所得到的合金板的线膨胀系数，采用热机械分析(TMA)法实施。测定条件如下所述。
·测定方法：TMA法(示差膨胀方式)
·测定温度模式：20～100℃(基准温度20℃，升温速度：5℃/min)
·试料形状：1×3×18mm
·气氛：He气体中
·参照试料：石英
由20～100℃(20℃间隔)的线膨胀量(ΔL)、与20℃的温度变化(ΔT)、室温时的长度(L0)求出各温度下的线膨胀率(ΔL/L0)，将它们平均而作为热膨胀系数。
作为印刷线路基板的翘曲的评价方法，实施了翘曲率的测定。翘曲率的测定方法如下所述。
[翘曲率]
关于翘曲的评价，实施了JIS C印刷线路板用覆铜层叠板试验方法的“5.4翘曲率和扭曲率(悬垂法)”。供试材料为：
·铝基材：1.5mm厚/绝缘层：100μm/铜箔：70μm正面贴附
·裁断尺寸：100×200mm
以印刷线路板的铝基材侧的实体温度计为220℃加热保持120秒后进行风扇空冷，计测常温下的长边侧的最大高度h1，将与加热前预先测定的最大高度h0的差异：H＝h1-h0除以长边长度：200mm得到的值作为翘曲率：W＝H/200×100(％)，将W为1.0％以下记为“○”，将超过1.0％记为“×”。
作为印刷线路基板的开孔性评价方法，实施了孔位置精度的测定和钻头折损性的判定。钻孔加工条件如下所述。
·钻头：φ0.25mm超硬钻头
·转速：125,000rpm
·进给速度：2.5m/min
·钻打次数：1000次(n＝2)
[孔位置精度]
关于孔位置精度的评价，将3张印刷线路基板重叠，1000次钻打(开孔加工)后，测定与最下部的基板孔中心部相距的误差间隔，将最大值为50μm以下记为“○”，将超过50μm且为80μm以下记为“△”，将超过80μm记为“×”。
[钻头折损性]
关于在上述条件下实施钻孔加工试验时有无钻头折损，进行了钻头折损性的评价，将在n＝2的试验中直到1000次钻打为止都没有弯折记为“○”，将在任意一次中弯折记为“×”。再者，对于在1000次钻打前钻头折损了的供试材料，利用到该时刻为止的数据评价了孔位置精度。
将热轧后的边裂、最终加工后的铝基材的拉伸强度、导电率、以及印刷线路板的翘曲、孔位置精度、钻头折损性的评价结果示于表3。由表3可以确认，满足本申请规定的化学组成、拉伸强度、伸长率和导电率的实施例记载的铝合金轧制材料。
表3
评价结果
Figure BDA0003046430610000161
产业可利用性
本发明涉及的铝合金轧制材料中，热传导性和导电率显示出良好的相关性，因此具有优异的导电率的铝合金板具有优异的热传导性，在用于线路基板时与铜箔的热膨胀系数之差小，因此能够抑制由于发热而产生的基板的翘曲、由于热循环而产生的铜箔与元件接合的焊接部的裂纹等，并且能够确保对于钻孔/铣刨加工的充分的被切削性，是有用的。

Claims (7)

1.一种低热膨胀铝合金轧制材料，其特征在于，
化学组成含有Si：8～14质量％、Fe：0.1～1质量％、Cu：0.01～0.3质量％、Ni：0.005～0.5质量％、Cr：0.001～0.2质量％、Ga：0.01～0.5质量％、Ti：0.01～0.15质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，并且热膨胀系数α为19≤α≤22×10-6/K，导电率σ为55％IACS以上。
2.根据权利要求1所述的低热膨胀铝合金轧制材料，其特征在于，
Mn被限制为0.05质量％以下，Mg被限制为0.05质量％以下，Zn被限制为0.05质量％以下，V被限制为0.02质量％以下，B被限制为0.03质量％以下，Zr被限制为0.02质量％以下。
3.根据权利要求1或2所述的低热膨胀铝合金轧制材料，其特征在于，
含有Ni：0.06～0.3质量％、Cr：0.024～0.12质量％、Ga：0.06～0.3质量％，还含有Ca：0.0002～0.04质量％和Sr：0.0002～0.04质量％中的一种以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的低热膨胀铝合金轧制材料，其特征在于，
含有Ca：0.001～0.03质量％和Sr：0.001～0.03质量％中的一种以上，还将P限制为0.001质量％以下。
5.一种低热膨胀铝合金轧制材料的制造方法，其特征在于，包括下述工序：
在后续实施的面切削之前或之后，以480℃以上且550℃以下的温度、1小时以上且20小时以下的时间，对具有与权利要求1～4中任一项所述的低热膨胀铝合金轧制材料相同的组成的铝合金铸块实施均质化处理，然后以460℃以上且540℃以下的温度保持10分钟以上且10小时以下，然后开始热轧，通过多个压下道次实施压下率为95％以上且99.5％以下的热轧后，实施30％以上且98.5％以下的冷轧。
6.根据权利要求5所述的低热膨胀铝合金轧制材料的制造方法，其特征在于，
在实施冷轧的工序的从开始到结束的任一道次前后，至少包括1次以260℃以上且400℃以下保持0.5小时以上且10小时以下的热处理工序。
7.根据权利要求6所述的低热膨胀铝合金轧制材料的制造方法，其特征在于，
在实施冷轧的工序结束后，至少包括1次以150℃以上且240℃以下保持1小时以上且20小时以下的热处理工序。
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