JP6031548B2 - 放熱部品用銅合金板 - Google Patents

Description

本発明は、コンピューターのＣＰＵ、ＬＥＤランプ等から発生する熱を処理する放熱板、ヒートシンク、ヒートパイプ等に用いる放熱部品用銅合金板に関する。特に、放熱部品の製造プロセスの一部として、ろう付け、拡散接合、脱気等、高温に加熱するプロセスが含まれる場合に用いられる放熱部品用銅合金板に関する。

デスク型ＰＣ、ノート型ＰＣ等に搭載されるＣＰＵの動作速度の高速化や高密度化が急速に進展し、これらのＣＰＵからの発熱量が一段と増大している。ＣＰＵの温度が一定以上の温度に上昇すると、誤作動、熱暴走などの原因となるため、ＣＰＵ等の半導体装置からの効果的な放熱は切実な問題となっている。
半導体装置の熱を吸収し、大気中に放散させる放熱部品してヒートシンクが使われている。ヒートシンクには高熱伝導性が求められることから、素材として熱伝導率の大きい銅、アルミニウムなどが用いられる。しかし、対流熱抵抗が、ヒートシンクの性能を制限しており、発熱量が増大する高機能電子部品の放熱要求を満たすことが難しくなってきている。

このため、より高い放熱性を有する放熱部品として、高い熱伝導性及び熱輸送能力を備える管状ヒートパイプや平面状ヒートパイプ（ベーパーチャンバ）が提案されている。ヒートパイプは、内部に封入した冷媒の蒸発（ＣＰＵからの吸熱）と凝縮（吸収した熱の放出）が循環的に行われることにより、ヒートシンクに比べて高い放熱特性を発揮する。また、ヒートパイプをヒートシンクやファンといった放熱部品と組合せることにより、半導体装置の発熱問題を解決することが提案されている。

放熱板、ヒートシンク、ヒートパイプ等に用いられる放熱部品の素材として、導電率及び耐食性に優れる純銅製（無酸素銅：Ｃ１０２０）の板又は管が多用されている。成形加工性を確保するため、素材として軟質の焼鈍材（Ｏ材）や１／４Ｈ調質材が用いられるが、後述する放熱部品の製造工程において、変形や疵が発生しやすい、打抜き加工時にバリが出やすい、打抜き金型が磨耗しやすい等の問題がある。一方、特許文献１，２には、放熱部品の素材としてＦｅ−Ｐ系の銅合金板が記載されている。

放熱板やヒートシンクは、純銅板をプレス成形、打抜き加工、切削、穴開け加工、エッチングなどにより所定形状に加工後、必要に応じてＮｉめっき、Ｓｎめっきを行ってからはんだ、ろう、接着剤等でＣＰＵ等の半導体装置と接合する。
管状ヒートパイプ（特許文献３参照）は、銅粉末を管内に焼結してウィックを形成し、加熱脱ガス処理後、一端をろう付け封止し、真空又は減圧下で管内に冷媒を入れてからもう一方の端部をろう付け封止して製造する。

平面状ヒートパイプ（特許文献４，５参照）は、管状ヒートパイプの放熱性能を更に向上させたものである。平面状ヒートパイプとして、冷媒の凝縮と蒸発を効率的に行うために、管状ヒートパイプと同様に、内面に粗面化加工、溝加工等を行ったものが提案されている。プレス成形、打抜き加工、切削、エッチングなどの加工を行った上下２枚の純銅板を、ろう付け、拡散接合、溶接等の方法により接合し、内部に冷媒を入れた後、ろう付け等の方法により封止する。接合工程で脱ガス処理が行われることがある。

また、平面状ヒートパイプとして、外面部材と、外面部材の内部に収容される内部部材とより構成されたものが提案されている。内部部材は、冷媒の凝縮、蒸発、輸送を促進するために、外面部材の内部に一又は複数配置されるもので、種々の形状のフィン、突起、穴、スリット等が加工されている。この形式の平面状ヒートパイプにおいても、内部部材を外面部材の内部に配置した後、ろう付け、拡散接合等の方法により外面部材と内部部材を接合一体化し、冷媒を入れた後、ろう付け等の方法により封止する。
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特開２００３−２７７８５３号公報 特開２０１４−１８９８１６号公報 特開２００８−２３２５６３号公報 特開２００７−３１５７４５号公報 特開２０１４−１３４３４７号公報

これらの放熱部品の製造工程において、放熱板、ヒートシンクは、はんだ付け、ろう付けの工程で２００〜７００℃程度に加熱される。管状ヒートパイプ、平面状ヒートパイプは、焼結、脱ガス、りん銅ロウ（ＢＣｕＰ−２等）を用いたろう付け、拡散接合、溶接などの工程で８００〜１０００℃程度に加熱される。
例えば、ヒートパイプの素材として純銅板を用いた場合、６５０℃以上の温度で加熱をしたときの軟化が激しい。このため、ヒートシンク、半導体装置への取付け、又はＰＣ筐体への組込み等の際に、製造したヒートパイプが変形しやすく、ヒートパイプ内部の構造が変化してしまい、所期の放熱性能を発揮できなくなってしまう問題がある。また、このような変形を避けるには純銅板の厚さを厚くすればよいが、そうするとヒートパイプの質量、及び厚さが増大する。厚さが増大した場合、ＰＣ筐体内部の隙間が小さくなり、対流伝熱性能が低下する問題がある。

また、特許文献１，２に記載された銅合金板（Ｆｅ−Ｐ系）も、６５０℃以上の温度で加熱をすると軟化し、さらに純銅に比べて導電率が大きく低下する。このため、焼結、脱ガス、ろう付け、拡散接合、溶接等の工程を経て例えば平面状ヒートパイプを製造した場合、同ヒートパイプの搬送及びハンドリング、基盤への組込み工程等で容易に変形する。また、導電率が低下することで、ヒートパイプとしての所期の性能が出なくなる。

本発明は、純銅又は銅合金板から放熱部品を製造するプロセスの一部に６５０℃以上の温度に加熱するプロセスが含まれる場合の上記問題点に鑑みてなされたもので、６５０℃以上の温度に加熱するプロセスを経て製造された放熱部品に、十分な強度と放熱性能を持たせることができる銅合金板を提供することを目的とする。

本発明に係る放熱部品用銅合金板は、放熱部品を製造するプロセスの一部として、６５０℃以上に加熱するプロセスと時効処理が含まれる場合に用いられ、Ｆｅ：１．０〜２．４質量％、Ｐ：０．００５〜０．１質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上、伸びが５％以上、板表面の平均結晶粒径が２０μｍ以下及び優れた曲げ加工性を有し、８５０℃で３０分加熱後水冷し、次いで５００℃で２時間加熱する時効処理をした後の０．２％耐力が１１０ＭＰａ以上、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上である。

本発明に係る放熱部品用銅合金板は、必要に応じて、合金元素としてさらに、Ｚｎを２．０質量％以下、又は／及び、Ｓｎを０．００５〜０．５質量％含有することができる。また、本発明に係る放熱部品用銅合金板は、さらにＭｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｃｏのうち１種又は２種以上を合計で０．５質量％以下含有することができる。

本発明に係る銅合金板は、放熱部品を製造するプロセスの一部として、６５０℃以上に加熱するプロセスと時効処理が含まれる場合に使用される。つまり、本発明に係る銅合金板を用いて製造した放熱部品は、６５０℃以上に高温加熱後時効処理され、強度が向上している。
本発明に係る銅合金板は、８５０℃に３０分加熱し、次いで時効処理を行ったとき、０．２％耐力が１１０ＭＰａ以上、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上である。本発明に係る銅合金板は、時効処理後の強度が高いため、この銅合金板を用いて製造したヒートパイプ等の放熱部品を、ヒートシンク、半導体装置へ取り付け、又はＰＣ筐体等に組み込む際に、該放熱部品が変形しにくい。また、本発明に係る銅合金板は、導電率が純銅板より低いが、時効処理後の強度が高いため薄肉化でき、放熱性能の点で導電率の低下分を補うことができる。

以下、本発明に係る放熱部品用銅合金板について、より詳細に説明する。
本発明に係る銅合金板は、プレス成形、打抜き加工、切削、エッチングなどにより所定形状に加工され、高温加熱（脱ガス、接合（ろう付け、拡散接合、溶接）、焼結等のための加熱）を経て、放熱部品に仕上げられる。放熱部品の種類や製造方法により前記高温加熱の加熱条件が異なるが、本発明では、前記高温加熱を６５０℃〜１０５０℃程度で行う場合を想定している。本発明に係る銅合金板は後述する組成のＦｅ−Ｐ系銅合金からなり、前記温度範囲内に加熱すると、Ｆｅ、Ｐ等の元素の少なくとも一部が固溶し、結晶粒が成長し、軟化及び導電率の低下が生じる。

本発明に係る銅合金板は、８５０℃で３０分加熱後水冷し、次いで時効処理した後の強度（０．２％耐力）が１１０ＭＰａ以上、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上である。８５０℃で３０分の加熱は、放熱部品の製造における前記高温加熱のプロセスを想定した加熱条件である。本発明に係る銅合金板をこの条件で高温加熱すると、加熱前に析出していたＦｅ、Ｐ等の元素が固溶し、結晶粒が成長し、軟化、及び導電率の低下が生じる。次いで前記銅合金板を時効処理すると、微細なＦｅ−Ｐ化合物、Ｆｅ等が析出する。これにより、前記高温加熱により低下した強度及び導電率が顕著に改善する。

前記時効処理は、（ａ）高温加熱後の冷却工程中に析出温度範囲に一定時間保持する、（ｂ）高温加熱後室温まで冷却し、その後析出温度範囲に再加熱して一定時間保持する、（ｃ）前記（ａ）の工程後、析出温度範囲に再加熱して一定時間保持する、等の方法で実施することができる。
具体的な時効処理条件として、３００〜６２０℃の温度範囲で５分〜１０時間保持する条件が挙げられる。強度の向上を優先するときは微細なＦｅ、Ｆｅ−Ｐ析出物が生成する温度−時間条件を、導電率の向上を優先するときは固溶するＦｅ、Ｐが減少する過時効気味の温度−時間条件を、適宜選定すればよい。

時効処理後の銅合金板は、高温加熱後の純銅板に比べて導電率は低いが、強度は純銅板に比べて顕著に高くなる。この効果を得るため、本発明に係る銅合金板を用いて製造したヒートパイプ等の放熱部品は、高温加熱後時効処理される。時効処理条件は、前記のとおりである。時効処理後の放熱部品（銅合金板）は強度が高く、ヒートシンク、半導体装置へ取り付け、又はＰＣ筐体等に組み込む際に、該放熱部品の変形を防止できる。また、本発明に係る銅合金板（時効処理後）は、純銅板に比べて強度が高いため、薄肉化（０．１〜１．０ｍｍ厚）することができ、そのことにより放熱部品の放熱性能を高め、純銅板と比べた場合の導電率の低下分を補うことができる。
なお、本発明に係る銅合金板は、高温加熱の温度が８５０℃未満（６５０℃以上）又は８５０℃超（１０５０℃以下）であっても、時効処理後に、１１０ＭＰａ付近又はそれ以上の０．２％耐力、及び５０％ＩＡＣＳ付近又はそれ以上の導電率を達成できる。

本発明に係る銅合金板は、６５０℃以上の温度に高温加熱される前に、プレス成形、打抜き加工、切削、エッチングなどにより、放熱部品に加工される。銅合金板は、前記加工に際しての搬送及びハンドリングにおいて容易に変形しない強度を有し、前記加工が支障なく実行できる機械的特性を有することが好ましい。より具体的には、本発明に係る銅合金板は、０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上、伸びが５％以上、板表面の平均結晶粒径が２０μｍ以下、及び優れた曲げ加工性（後述する実施例参照）を有することが好ましい。以上の特性を満たしていれば、銅合金板の調質は問題にならない。例えば溶体化処理材、時効処理上がり、時効処理上り材を冷間圧延したものなど、いずれも使用可能である。

先に述べたとおり、本発明に係る銅合金板を加工して製造した放熱部品は、６５０℃以上の温度に高温加熱すると軟化する。高温加熱後の放熱部品は、さらに時効処理を施す際の搬送及びハンドリングにおいて容易に変形しない強度を有することが好ましい。そのためには、８５０℃で３０分加熱後水冷した段階で、６０ＭＰａ以上の０．２％耐力を有することが好ましい。

本発明に係る銅合金板を用いて製造された放熱部品は、時効処理を受けた後、必要に応じて、耐食性及びはんだ付け性の向上を主目的として、少なくとも外表面の一部にＳｎ被覆層が形成される。Ｓｎ被覆層には、電気めっき、無電解めっき、あるいはこれらのめっき後、Ｓｎの融点以下又は融点以上に加熱して形成されたものが含まれる。Ｓｎ被覆層には、Ｓｎ金属とＳｎ合金が含まれ、Ｓｎ合金としては、Ｓｎ以外に合金元素としてＢｉ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｉｎ，Ｚｎのうち１種以上を合計で５質量％以下含むものが挙げられる。

Ｓｎ被覆層の下に、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ等の下地めっきを形成することができる。これらの下地めっきは、母材からのＣｕや合金元素の拡散を防止するバリアとしての機能、及び放熱部品の表面硬さを大きくすることによる傷つき防止の機能を有する。前記下地めっきの上にＣｕをめっきし、さらにＳｎをめっき後、Ｓｎの融点以下又は融点以上に加熱する熱処理を行ってＣｕ−Ｓｎ合金層を形成し、下地めっき、Ｃｕ−Ｓｎ合金層及びＳｎ被覆層の３層構成とすることもできる。Ｃｕ−Ｓｎ合金層は、母材からのＣｕや合金元素の拡散を防止するバリアとしての機能、及び放熱部品の表面硬さを大きくすることによる傷つき防止の機能を有する。

また、本発明に係る銅合金板を用いて製造された放熱部品は、時効処理を受けた後、必要に応じて、少なくとも外表面の一部にＮｉ被覆層が形成される。Ｎｉ被覆層は、母材からのＣｕや合金元素の拡散を防止するバリア、放熱部品の表面硬さを大きくすることによる傷つき防止、及び耐食性を向上させる機能を有する。

次に本発明に係る銅合金板の組成について説明する。
Ｆｅは、Ｆｅ単体又はＰと化合物を形成して析出し、時効処理後の銅合金板の強度及び導電率を向上させる作用を有する。しかし、Ｆｅ含有量が１．０質量％未満では、時効処理後の０．２％耐力が１１０ＭＰａ未満となる。一方、Ｆｅ含有量が２．４質量％を超えると、強度の向上割合が飽和し、また、溶解鋳造工程で粗大なＦｅ晶出物が形成され、その後の加工工程で消滅させることが難しい。粗大なＦｅ晶出物は耐食性、曲げ加工性、めっき性等を低下させる。従って、Ｆｅ含有量は１．０〜２．４質量％とする。Ｆｅ含有量の下限は好ましくは１．２質量％であり、上限は好ましくは２．２質量％である。

Ｐは、脱酸作用により銅合金に含まれる酸素量を低減し、放熱部品を水素を含む還元雰囲気で加熱したときの水素脆性を防止する作用を有する。水素脆化防止のために必要なＰ含有量は０．００５質量％以上である。また、固溶したＰは銅合金の導電率を低下させるが、析出温度に加熱することによりＦｅ−Ｐ化合物を形成し、これにより銅合金の強度、耐熱性、及び導電率が向上する。しかし、Ｐの含有量が０．１質量％を超えると固溶するＰの量が増加し、導電率が５０％ＩＡＣＳ未満となる。このため、Ｐの含有量は０．００５〜０．１質量％とする。

Ｚｎは、銅合金板のはんだの耐熱剥離性及びＳｎめっきの耐熱剥離性を改善する作用を有するため、必要に応じて添加される。放熱部品を半導体装置へ組み込むとき、はんだ付けが必要な場合があり、また、放熱部品を製造後、耐食性改善のためＳｎめっきを行う場合がある。このような放熱部品の製造に、Ｚｎを含有する銅合金板が好適に用いられる。しかし、Ｚｎの含有量が２．０質量％を越えると、はんだ濡れ性が低下するため、Ｚｎの含有量は２．０質量％以下とする。Ｚｎの含有量の上限値は０．７質量％以下が好ましく、０．５質量％以下がより好ましい。一方、Ｚｎ含有量が０．０１質量％未満では、耐熱剥離性の改善には不十分であり、Ｚｎの含有量は０．０１質量％以上であることが好ましい。Ｚｎ含有量の下限値は０．０５質量％がより好ましく、０．１質量％がさらに好ましい。
なお、本発明の銅合金板がＺｎを含む場合、５００℃以上の温度で加熱すると、加熱雰囲気によってはＺｎが気化し、加熱炉を汚染することがある。Ｚｎの気化を防止するとの観点からは、Ｚｎの含有量は好ましくは０．５質量％以下とし、より好ましくは０．３質量％以下、さらに好ましくは０．２質量％以下とする。

Ｓｎは銅合金母相に固溶して銅合金の強度を向上させる作用を有するため、必要に応じて添加される。また、Ｓｎの添加は耐応力緩和特性の向上にも有効である。放熱部品の使用環境が８０℃又はそれ以上となると、クリ−プ変形が生じてＣＰＵ等の熱源との接触面が小さくなり、放熱性が低下するが、耐応力緩和特性を向上させることで、この現象を抑制できる。強度及び耐応力緩和特性の向上の効果を得るため、Ｓｎ含有量は０．００５質量％以上とし、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０２質量％以上、さらに好ましくは０．０５質量％以上とする。一方、Ｓｎの含有量が０．５質量％を超えると、時効処理後の銅合金板の導電率が５０％ＩＡＣＳ未満となる。従って、Ｓｎの含有量は０．５質量％以下とする。

Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｃｏは、銅合金の強度及び耐熱性を向上させる作用を有するため、これらの１種又は２種以上が必要に応じて添加される。しかし、これらの元素の１種又は２種以上の合計含有量が０．５質量％を超えると導電率が低下する。これらの元素の１種又は２種以上の合計含有量の下限値は、好ましくは０．０１質量％、より好ましくは０．０２％、さらに好ましくは０．０３％である。
なお、任意元素であるＺｎ、Ｓｎ、及び他の強化元素（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｃｏ）を複合的に添加する場合、８５０℃で３０分加熱後水冷し、次いで時効処理した後の導電率が５０％ＩＡＣＳ未満とならない範囲で添加する。

不可避不純物であるＨ、Ｏ、Ｓ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ａｓは、銅合金板が６５０℃以上の温度に長時間加熱されると粒界に集まり、加熱中及び加熱後の粒界割れ並びに粒界脆化等を引起す可能性があるため、これらの元素の含有量は低減することが好ましい。Ｈは、加熱中に粒界、介在物と母材との界面に集まり、膨れを発生させることから、好ましくは１．５ｐｐｍ（質量ｐｐｍ、以下同じ）未満とし、より好ましくは１ｐｐｍ未満とする。Ｏは、好ましくは２０ｐｐｍ未満、より好ましくは１５ｐｐｍ未満とする。Ｓ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ａｓは、好ましくは合計で３０ｐｐｍ未満、より好ましくは２０ｐｐｍ未満とする。特にＢｉ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ａｓについては、好ましくはこれらの元素の合計含有量を１０ｐｐｍ未満、より好ましくは５ｐｐｍ未満とする。

本発明に係る銅合金板は、例えば、鋳塊を熱間圧延した後、冷間圧延と熱処理（時効処理）を１回又は２回以上繰り返すことで製造される。前記組成の銅合金を用い、以下の条件で製造した銅合金板は、０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上、伸びが５％以上、板表面の平均結晶粒径が２０μｍ以下で、優れた曲げ加工性を有する。また、８５０℃で３０分加熱し、次いで時効処理した後、１１０ＭＰａ以上の０．２％耐力、５０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有する。

溶解、鋳造は、連続鋳造、半連続鋳造などの通常の方法によって行うことができる。なお、銅溶解原料として、Ｓ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ａｓ含有量の少ないものを使用することが好ましい。また、銅合金溶湯に被覆する木炭の赤熱化（水分除去）、地金、スクラップ原料、樋、鋳型の乾燥、及び溶湯の脱酸等に注意し、Ｏ、Ｈを低減することが好ましい。

鋳塊に対し、均質化処理を行うことが好ましく、均質化処理は、鋳塊内部の温度が８００℃到達後、３０分以上保持することが好ましい。均質化処理の保持時間は１時間以上がより好ましく、２時間以上がさらに好ましい。
均質化処理後、熱間圧延を８００℃以上の温度で開始する。熱間圧延材に粗大なＦｅ、またはＦｅ−Ｐ析出物が形成されないように、熱間圧延は６００℃以上の温度で終了し、その温度から水冷等の方法により急冷することが好ましい。熱間圧延後の急冷開始温度が６００℃より低いと、粗大なＦｅ−Ｐ析出物が形成され、組織が不均一になりやすく、銅合金板（製品板）の強度が低下する。

熱間圧延後は、（ａ）熱間圧延材を製品厚さまで冷間圧延し、時効処理する、（ｂ）熱間圧延材を冷間圧延及び時効処理し、さらに製品厚さまで冷間圧延する、又は（ｃ）前記（ｂ）の後に低温焼鈍（延性の回復）を行う。
時効処理（析出処理）は、加熱温度３００〜６２０℃程度で０．５〜１０時間保持する条件で行う。この加熱温度が３００℃未満では析出量が少なく、６２０℃を超えると析出物が粗大化しやすい。加熱温度の下限は、好ましくは３５０℃、より好ましくは４００℃とし、上限は好ましくは６００℃、より好ましくは５８０℃とする。時効処理の保持時間は、加熱温度により適宜選択し、０．５〜１０時間の範囲内で行う。この保持時間が０．５時間以下では析出が不十分となり、１０時間を越えても析出量が飽和し、生産性が低下する。保持時間の下限は、好ましくは１時間、より好ましくは２時間とする。時効処理を２回以上、上記加熱温度及び保持時間の範囲内で、繰り返すこともできる。

表１に示す組成の銅合金（比較例９のみ純銅）を鋳造し、それぞれ厚さ４５ｍｍの鋳塊を作成した。この銅及び銅合金において、不可避不純物であるＨは１ｐｐｍ未満、Ｏは２０ｐｐｍ未満、より好ましくは１５ｐｐｍ未満、Ｓ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ａｓは合計で２０ｐｐｍ未満であった。
各鋳塊に対し９５０℃で２時間の均熱処理を行い、続いて熱間圧延を行って板厚１５ｍｍの熱間圧延材とし、７００℃以上の温度から焼き入れ（水冷）した。焼き入れ後の熱間圧延材の両面を１ｍｍずつ研磨した後、目標板厚０．６ｍｍまで冷間粗圧延し、５００℃で２時間保持する時効処理（再結晶を伴う）を行い、次いで５０％の仕上げ冷間圧延を施し、板厚０．３ｍｍの銅合金板を製造した。

得られた銅合金板を供試材として、下記要領で、導電率、機械的特性、平均結晶粒径、曲げ加工性、はんだ濡れ性の各測定試験を行った。
また、得られた銅合金板を８５０℃で３０分間加熱後水冷したもの、さらに５００℃で２時間加熱（時効処理）したものを、それぞれ供試材として、導電率及び機械的特性の各測定試験を行った。
各試験結果を表１に示す。

（導電率の測定）
導電率の測定は，ＪＩＳ−Ｈ０５０５に規定されている非鉄金属材料導電率測定法に準拠し，ダブルブリッジを用いた四端子法で行った。
（機械的特性）
供試材から、長手方向が圧延平行方向となるようにＪＩＳ５号引張り試験片を切り出し、ＪＩＳ−Ｚ２２４１に準拠して引張り試験を実施して、耐力と延びを測定した。耐力は永久伸び０．２％に相当する引張強さである。
（平均結晶粒径）
平均結晶粒径（円相当直径）は、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて電子後方散乱解析（ＥＢＳＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ−Ｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）により測定した。

（曲げ加工性）
曲げ加工性の測定は、伸銅協会標準ＪＢＭＡ−Ｔ３０７に規定されるＷ曲げ試験方法に従い実施した。各供試材から幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍの試験片を切り出し、Ｒ／ｔ＝０．５となる冶具を用いて、Ｇ．Ｗ．（Ｇｏｏｄ Ｗａｙ（曲げ軸が圧延方向に垂直））及びＢ．Ｗ．（Ｂａｄ Ｗａｙ（曲げ軸が圧延方向に平行））の曲げを行った。次いで、曲げ部における割れの有無を１００倍の光学顕微鏡により目視観察し、Ｇ．Ｗ．又はＢ．Ｗ．の双方で割れの発生がないものを○（合格）、Ｇ．Ｗ．又はＢ．Ｗ．のいずれか一方又は双方で割れが発生したものを×（不合格）、と評価した。

（はんだ濡れ性）
各供試材から短冊状試験片を採取し、非活性フラックスを１秒間浸漬塗布した後、メニスコグラフ法にてはんだ濡れ時間を測定した。はんだは２６０±５℃に保持したＳｎ−３質量％Ａｇ−０．５質量％Ｃｕを用い、浸漬速度を２５ｍｍ／ｓｅｃ、浸漬深さを５ｍｍ、浸漬時間を５ｓｅｃの試験条件で実施した。はんだ濡れ時間が２秒以下のものをはんだ濡れ性が優れると評価した。なお、比較例７以外は、はんだ濡れ時間が２秒以下であった。

表１に示す実施例１〜１２の銅合金板は、合金組成が本発明の規定を満たし、８５０℃で３０分間加熱し、次いで時効処理した後の強度（０．２％耐力）が１１０ＭＰａ以上で、かつ導電率が５０％ＩＡＣＳ以上である。また、８５０℃で加熱する前の銅合金板の特性は、強度（０．２％耐力）が１５０ＭＰａ以上、伸びが５％以上、平均結晶粒径が２０μｍ以下であり、曲げ加工性やはんだ濡れ性も優れている。８５０℃で加熱後も、従来材である比較例９に比べて高い７０ＭＰａ以上の強度（０．２％耐力）を有する。

これに対し、比較例１〜８の銅合金板及び比較例９の純銅板は、以下に示すように、何らかの特性が劣る。
比較例１、２は、Ｆｅ含有量が少ないため、時効処理後の強度が低い。
比較例３は、Ｐ含有量が過剰で、Ｆｅ−Ｐ化合物の析出に寄与しないＰが固溶し、時効処理後の導電率が低い。
比較例４は、ＺｎとＳｎの合計含有量が比較的多く、固溶したＺｎとＳｎの合計量が多くなったため、時効処理後の導電率が５０％ＩＡＣＳ未満となった。
比較例５、６は、Ｓｎ含有量が過剰で、固溶したＳｎにより時効処理後の導電率が低下した。
比較例７は、Ｚｎ含有量が過剰で、先に述べたようにはんだ濡れ性が劣っていた。
比較例８は、Ｚｎ、Ｓｎ及びその他元素の合計含有量が比較的多く、時効処理後の導電率が５０％ＩＡＣＳを下回る。
比較例９は従来の純銅板であり、導電率は高いが、強度は時効処理後も低い。

表１に示す銅合金板のうち代表的なもの（実施例３，７と比較例１，４）について、１０００℃で３０分間加熱後水冷し、さらに５００℃で２時間加熱（時効処理）し、当該銅合金板を供試材として、導電率及び機械的特性の各測定試験を、実施例１に記載した方法で行った。その結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例３，７及び比較例１，４は、１０００℃で３０分間加熱し、次いで時効処理した後の強度（０．２％耐力）及び導電率が、８５０℃で３０分間加熱し、次いで時効処理した後の強度及び導電率（表１参照）より低下している。しかし、実施例３，７では、強度（０．２％耐力）及び導電率の低下は小さく、１０００℃で３０分間加熱し、次いで時効処理した後の強度及び導電率として１１０ＭＰａ及び５０％ＩＡＣＳ付近又はそれ以上の値が得られている。

Claims (7)

1. Ｆｅ：１．０〜２．４質量％、Ｐ：０．００５〜０．１質量％を含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物からなり、０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上、伸びが５％以上、板表面の平均結晶粒径が２０μｍ以下で、優れた曲げ加工性を有し、８５０℃で３０分加熱後水冷し、次いで５００℃で２時間加熱する時効処理をした後の０．２％耐力が１１０ＭＰａ以上、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上であり、放熱部品を製造するプロセスの一部に６５０℃以上に加熱するプロセスと時効処理が含まれることを特徴とする放熱部品用銅合金板。
2. さらに、Ｚｎを２質量％以下含有することを特徴とする請求項１に記載された放熱部品用銅合金板。
3. さらに、Ｓｎを０．００５〜０．５質量％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載された放熱部品用銅合金板。
4. さらに、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｃｏのうち１種又は２種以上を合計で０．５質量％以下含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された放熱部品用銅合金板。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載された放熱部品用銅合金板を所定形状に加工した後、６５０℃以上に加熱するプロセスを施し、続いて時効処理を行い、１１０ＭＰａ以上の０．２％耐力及び５０％ＩＡＣＳ以上の導電率を有する放熱部品を得ることを特徴とする放熱部品の製造方法。
6. 時効処理後、放熱部品の外表面の少なくとも一部にＳｎ被覆層を形成することを特徴とする請求項５に記載された放熱部品の製造方法。
7. 時効処理後、放熱部品の外表面の少なくとも一部にＮｉ被覆層を形成することを特徴とする請求項５に記載された放熱部品の製造方法。