JP6608675B2 - 放熱板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、放熱板およびその製造方法に関し、電子部品搭載基板用の放熱板およびその製造方法に関する。
電子部品搭載基板用の放熱板は、半導体素子などの電子部品から発生する熱を効率良く放散する必要があることから、熱伝導性に優れていることが求められている。
このような放熱板として、熱伝導性に優れた銅または銅合金からなる放熱板が広く使用されている。このような放熱板は、一般に、銅または銅合金の帯板材を順送金型によりプレス成形し、必要に応じてＮｉめっきなどの処理を施すことによって製造されている（例えば、特許文献１参照）。
また、電子部品搭載基板用の放熱板は、電子部品搭載基板にはんだで接合する際に、電子部品搭載基板より大きく収縮して反りが生じるため、はんだ接合前に予め放熱板を逆方向に反り（逆反り）を付けておくことが知られている（例えば、特許文献２参照）。
このような放熱板の逆反りは、放熱板を順送金型によりプレス成形して製造する場合には、レベラーによる形状の矯正の際やプレス成形の際の一連の塑性変形によって行うことができる。しかし、２５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高い熱伝導率の放熱板は、比較的柔らかく（ビッカース硬さＨＶが１３５以下）、このような柔らかい放熱板の逆反りをレベラーによる形状の矯正の際やプレス成形の際の一連の塑性変形によって行うと、放熱板の材料となる帯板材を順送（間欠送り）する際に残留応力のばらつきが生じ、安定した反り付けが困難であった。
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、反り付けした場合に、反り量のばらつきが小さい放熱板およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、焼鈍材を仕上げ冷間圧延して得られた帯板材をレベラーのロール間を通板させて形状を矯正した後にフィーダを介して順送金型に順送して順送プレス加工することによって放熱板を製造する方法において、仕上げ冷間圧延前のビッカース硬さＨＶに対する仕上げ冷間圧延後のビッカース硬さの比が１．２以上になるように仕上げ冷間圧延を行うとともに、レベラーの最後の出側のロールとフィーダの最初の入側のロールとの間の距離をＬ０とし、これらのロール間の帯板材の長さをＬ１とすると、撓み量（Ｌ１−Ｌ０）の最小値が０．５〜２．０ｍになるように、レベラーとフィーダの間で帯板材をその自重で撓ませることにより、反り付けした場合に、反り量のばらつきが小さい放熱板を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明による放熱板の製造方法は、焼鈍材を仕上げ冷間圧延して得られた帯板材をレベラーのロール間を通板させて形状を矯正した後にフィーダを介して順送金型に順送して順送プレス加工することによって放熱板を製造する方法において、仕上げ冷間圧延前のビッカース硬さＨＶに対する仕上げ冷間圧延後のビッカース硬さの比が１．２以上になるように仕上げ冷間圧延を行うとともに、レベラーの最後の出側のロールとフィーダの最初の入側のロールとの間の距離をＬ０とし、これらのロール間の帯板材の長さをＬ１とすると、撓み量（Ｌ１−Ｌ０）の最小値が０．５〜２．０ｍになるように、レベラーとフィーダの間で帯板材をその自重で撓ませることを特徴とする。
この放熱板の製造方法において、撓み量（Ｌ１−Ｌ０）の最小値が０．７〜１．２ｍであるのが好ましい。帯板材の板厚は２〜５ｍｍであるのが好ましい。焼鈍材は、銅または銅合金からなるのが好ましく、銅合金が、合計１質量％以下の添加元素を含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなるのが好ましく、添加元素が、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、ＴｉおよびＡｇからなる群から選ばれる１種以上の元素であるのが好ましい。また、プレス加工後に放熱板を反り付けしてもよく、放熱板にめっきを施してもよい。
また、本発明による放熱板は、板厚が２〜５ｍｍであり、板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）に対する板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）の比（Ｈｓ／Ｈｃ）が０．９５以下になるように、両面の表層部が中央部より軟質になっていることを特徴とする。
この放熱板は、銅または銅合金からなるのが好ましく、銅合金が、合計１質量％以下の添加元素を含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなるのが好ましく、添加元素が、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、ＴｉおよびＡｇからなる群から選ばれる１種以上の元素であるのが好ましい。また、放熱板の熱伝導率は、２８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるのが好ましい。
本発明によれば、反り付けした場合に、反り量のばらつきが小さい放熱板およびその製造方法を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明による放熱板の製造方法の実施の形態について詳細に説明する。
本発明による放熱板の製造方法の実施の形態では、焼鈍材を仕上げ冷間圧延して得られた帯板材をコイル状に巻回したコイル材を用意し、図１に示すように、このコイル材をアンコイラ１０により巻きほぐした帯板材１２を、レベラー１４のロール間を通板させて形状を矯正した後、フィーダ１６を介してプレス機の順送金型１８に順送（間欠送り）して順送プレス加工することによって、図２Ａおよび図２Ｂに示すような平面形状が略矩形の放熱板２０を製造する。
焼鈍材は、一般に、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍などの工程を経て製造される。この焼鈍材は、銅または銅合金からなるのが好ましく、熱伝導率が２８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるのが好ましい。この焼鈍材の表面のビッカース硬さＨＶは、１０５以下であるのが好ましく、１００以下であるのがさらに好ましい。このような焼鈍材は、焼鈍炉内の温度を、銅からなる場合は３５０〜５００℃、銅合金からなる場合は４５０〜６００℃として、５〜１０時間加熱することによって得ることができる。また、焼鈍材が銅合金からなる場合、銅合金は、合計１質量％以下の添加元素を含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなるのが好ましく、添加元素が、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、ＴｉおよびＡｇからなる群から選ばれる１種以上の元素であるのが好ましい。
この焼鈍材を仕上げ冷間圧延した後、スリット加工により切断して帯板材を得る。この仕上げ冷間圧延は、仕上げ冷間圧延前のビッカース硬さＨＶに対する仕上げ冷間圧延後のビッカース硬さＨＶの比が１．２以上（好ましくは１．３〜１．７）になるように行う。なお、仕上げ冷間圧延の圧延率は、４０％以下であるのが好ましく、３０％以下であるのがさらに好ましい。また、仕上げ冷間圧延後、スリット加工の前に、脱脂、酸洗、研磨、低温焼鈍などを行ってもよい。
このようにして得られた帯板材１２は、表面のビッカース硬さＨＶが１３５以下であるのが好ましく、板厚が２〜５ｍｍ、幅が５０〜２５０ｍｍであるのが好ましい。
レベラー１４は、複数（図示した実施の形態では１５本）のロールを備えており、これらのロールは、その長手方向に垂直な断面が千鳥状になるように配置されている。このレベラー１４の上側のロールと下側のロールとの間を帯板材１２が通板してレベリング（曲げ癖などの形状の矯正）が行われるようになっている。上側と下側のロール間ギャップは、入側のロール間ギャップに対する出側のロール間ギャップの比が１．０３〜１．５０になるように出側に向かって段階的に大きくして、最大ロール間ギャップが板厚の０．９５倍以下になるように調整するのが好ましい。
フィーダ１６は、複数のロールを備えており、レベラー１４から順送された帯板材１２を順送金型１８に順送するようになっている。
レベラー１４の最後の出側の（下側）ロールとフィーダ１６の最初の入側の（下側）ロールとの間の距離をＬ０とし、これらのロール間の帯板材１２の長さ（帯板材１２の支えられていない部分の長さ）をＬ１とすると、撓み量（Ｌ１−Ｌ０）の最小値が０．５〜２．０ｍ（好ましくは０．６〜１．５ｍ、さらに好ましくは０．７〜１．５ｍ）になるように、レベラー１４とフィーダ１６の間で帯板材１２をその自重で撓ませる。Ｌ０は３ｍ以上であるのが好ましい。なお、帯板材１２がフィーダ１６によって順送金型１８に順送（間欠送り）される際に撓み量が変化するので、撓み量の最小値が上記の範囲になるように帯板材１２をその自重で撓ませる。
このように帯板材１２の撓み部分の自重をテンションとして活用しながらレベリングを行うことによって、帯板材１２をプレス機の順送金型１８に順送（間欠送り）して順送プレス加工する際にテンションが緩むことなく、安定した内部応力状態を維持することができる。なお、レベラー１４によるレベリングの際と、順送金型１８によるプレス加工の際に、帯板材１２（放熱板２０）を反り付けすることができる。
フィーダ１６からプレス機の順送金型１８に順送（間欠送り）された帯板材１２は、順送プレス加工によって、放熱板２０の形状に打ち抜かれる。このプレス加工の後、放熱板２０の表面にＮｉめっきを施してもよい。
上述した放熱板の製造方法の実施の形態により、板厚が２〜５ｍｍであり、板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）に対する板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）の比（Ｈｓ／Ｈｃ）が０．９５以下になるように、両面の表層部が中央部より軟質になっている放熱板を製造することができる。
この放熱板は、銅または銅合金からなるのが好ましく、熱伝導率が２８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるのが好ましい。放熱板が銅合金からなる場合、銅合金は、合計１質量％以下の添加元素を含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなるのが好ましく、添加元素が、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、ＴｉおよびＡｇからなる群から選ばれる１種以上の元素であるのが好ましい。
上述した放熱板の製造方法の実施の形態により製造された放熱板は、反り付けした場合でも、反りのばらつきが小さく、反り値の標準偏差が５μｍ以下と小さい。
このように反りのばらつきが小さくなるのは、放熱板の両面の表層部を中央部より軟質にすることにより、曲げ変形時に最も応力がかかる表面近傍のみでばね限界値が低下し、その部分における塑性変形量が増大した影響によると考えられる。放熱板全体を軟化させると、強度不足になり、逆反りを付けたときに、ばらつきが大きくなるだけでなく、電子部品搭載基板にはんだで接合する際に、その逆反りが十分でない場合がある。
なお、反り値の測定は、プレス加工直後に反りがゆっくり戻ってしまうので、測定値のばらつきを少なくするために、プレス加工後、約３００時間経過した後に行うのが好ましい。
以下、本発明による放熱板およびその製造方法の実施例について詳細に説明する。
［実施例１］
９９．６質量％のＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３９１Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７１）を仕上げ圧下率１４％で仕上げ冷間圧延し、水酸化カリウムと界面活性剤を含むアルカリ脱脂液により脱脂した後、スリット加工により切断して、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１０８、仕上げ冷間圧延前のビッカース硬さＨＶ（ｂ）に対する仕上げ冷間圧延後のビッカース硬さＨＶ（ａ）の比ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．５２）１２を用意した。なお、ビッカース硬さＨＶは、表面に荷重５ｋｇｆを負荷してビッカース硬度計により測定した。
９９．６質量％のＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３９１Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７１）を仕上げ圧下率１４％で仕上げ冷間圧延し、水酸化カリウムと界面活性剤を含むアルカリ脱脂液により脱脂した後、スリット加工により切断して、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１０８、仕上げ冷間圧延前のビッカース硬さＨＶ（ｂ）に対する仕上げ冷間圧延後のビッカース硬さＨＶ（ａ）の比ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．５２）１２を用意した。なお、ビッカース硬さＨＶは、表面に荷重５ｋｇｆを負荷してビッカース硬度計により測定した。
次に、図１に示すような装置（本実施例で使用したレベラー１４のロールの数は上下合わせて１５本、ロール径は約３０ｍｍ）を使用し、レベラー１４のロール間ギャップを入側で０．７０×厚さ（＝２．１ｍｍ）、出側で０．８５×厚さ（＝２．５５ｍｍ）とし、レベラー１４の最後の出側のロールとフィーダ１６の最初の入側のロールとの間の距離Ｌ０を５ｍとし、これらのロール間の帯板材１２の長さＬ１との差である撓み量（Ｌ１−Ｌ０）の最小値（最小撓み量）が０．９ｍになるように、レベラー１４とフィーダ１６の間で帯板材１２をその自重で撓ませながら、順送金型１８に順送して、順送プレス加工（１２０ｍｍ×６０ｍｍにブランキング加工）により、図２Ａおよび図２Ｂに示すような平面形状が略矩形に打ち抜いた後、反り付け治具によって図２Ｃに示すような形状に連続的に反り付けし、その後、厚さ５μｍのＮｉめっきを施して１０３枚の放熱板２０を得た。なお、反り付けは、放熱板の反り値が約２９０μｍ（放熱板の長手方向の曲率半径Ｒが約５２１６ｍｍ）になるように反り付け治具の押し込み量を調整して行った。また、Ｎｉめっきは、プレス加工により打ち抜いた後に反り付された板材をアルカリ電解脱脂液に浸漬して電解脱脂を行った後、硫酸に浸漬して酸洗し、その後、スルファミン酸浴中で電着Ｎｉめっきを行った後、９０℃以下の温度で１５分間以下の時間湯洗および乾燥することによって行った。
このようにして得られた放熱板を３枚使用して、それぞれ放熱板をその圧延方向（圧延帯板材の圧延方向）に平行に且つ圧延面と垂直な断面で切り出し、その断面をバフ研磨した後、電解研磨仕上げを行って３枚の試験片を用意し、それぞれの試験片に荷重２００ｇｆを負荷してマイクロビッカース硬度計によりビッカース硬さ（ＨＶ０．２）を測定した。なお、ビッカース硬さは、試験片の両面の板厚方向１／１２位置（試験片の板厚（めっきを除いた板厚）をｔとすると、試験片の一方の表層からｔ／１２の位置と１１ｔ／１２の位置）においてそれぞれ２点ずつ（計４点）で測定し、それぞれの測定位置で３枚の試験片について測定したビッカース硬さ（ＨＶ０．２）の平均値をＨｓとし、試験片の板厚方向１／２位置（試験片の表層からｔ／２の位置）において４点で測定し、それぞれの測定位置で３枚の試験片について測定したビッカース硬さ（ＨＶ０．２）の平均値をＨｃとした。その結果、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）は９４、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）は１１０、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）は０．８５であり、試験片の両面の表層部が中央部より軟質になっていた。
また、得られた放熱板を１００枚用意し、ダイヤルゲージを使用して、図２Ｃに示すように、放熱板の凸面のプレスダレ部を除く標点間距離１１０ｍｍの中央部における浮き上がり高さの最大値（放熱板の凸面の中央部の長さ１１０ｍｍの部分における高さの差の最大値）を反り値Ｗとして測定した。この反り値の測定は、プレス加工後、約３００時間経過した後に行った。その結果、反り値の標準偏差は３．５５μｍであった。
［実施例２］
添加元素として０．０２質量％のＺｎと、０．０８質量％のＦｅと、０．０１質量％のＮｉと、０．０１質量％のＳｎと、０．０２質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１４質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５５Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７５）を仕上げ圧下率２１％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１１２．５、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．５０）を用意し、Ｎｉめっきを施さなかった以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
添加元素として０．０２質量％のＺｎと、０．０８質量％のＦｅと、０．０１質量％のＮｉと、０．０１質量％のＳｎと、０．０２質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１４質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５５Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７５）を仕上げ圧下率２１％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１１２．５、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．５０）を用意し、Ｎｉめっきを施さなかった以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１０４、Ｈｃは１１５、Ｈｓ／Ｈｃは０．９０であり、試験片の両面の表層部が中央部より軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は３．０２μｍであった。
［実施例３］
添加元素として０．１１質量％のＦｅと、０．０３質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１４質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５４Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７６）を仕上げ圧下率２１％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１１３、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．４９）を用意し、最小撓み量を１．５ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
添加元素として０．１１質量％のＦｅと、０．０３質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１４質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５４Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７６）を仕上げ圧下率２１％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１１３、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．４９）を用意し、最小撓み量を１．５ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１０６、Ｈｃは１１６、Ｈｓ／Ｈｃは０．９１であり、試験片の両面の表層部が中央部より軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は２．１０μｍであった。
［実施例４］
添加元素として０．１３質量％のＳｎと、０．１１質量％のＺｒと、０．０２質量％のＡｇを含み（添加元素の合計の含有量は０．２６質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３４０Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７２）を仕上げ圧下率２９％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１１６．６、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．６２）を用意し、最小撓み量を１．３ｍとし、Ｎｉめっきを施さなかった以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
添加元素として０．１３質量％のＳｎと、０．１１質量％のＺｒと、０．０２質量％のＡｇを含み（添加元素の合計の含有量は０．２６質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３４０Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７２）を仕上げ圧下率２９％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１１６．６、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．６２）を用意し、最小撓み量を１．３ｍとし、Ｎｉめっきを施さなかった以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１１２、Ｈｃは１１８、Ｈｓ／Ｈｃは０．９５であり、試験片の両面の表層部が中央部より軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は３．９７μｍであった。
［実施例５］
添加元素として０．６０質量％のＦｅと、０．２０質量％のＰと、０．０５質量％のＭｇと、０．０１質量％のＣｏを含み（添加元素の合計の含有量は０．８６質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３１２Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝８５）を仕上げ圧下率２２％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１１６、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．３６）を用意し、距離Ｌ０を３ｍとし、最小撓み量を０．６ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
添加元素として０．６０質量％のＦｅと、０．２０質量％のＰと、０．０５質量％のＭｇと、０．０１質量％のＣｏを含み（添加元素の合計の含有量は０．８６質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３１２Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝８５）を仕上げ圧下率２２％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１１６、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．３６）を用意し、距離Ｌ０を３ｍとし、最小撓み量を０．６ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１１１、Ｈｃは１２１、Ｈｓ／Ｈｃは０．９２であり、試験片の両面の表層部が中央部より軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は３．９８μｍであった。
［実施例６］
添加元素として０．１０質量％のＦｅと、０．５５質量％のＣｒと、０．０６質量％のＴｉと、０．０３質量％のＳｉを含み（添加元素の合計の含有量は０．７４質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３１０Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝９６）を仕上げ圧下率２５％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１２７、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．３２）を用意し、最小撓み量を１．０ｍとし、Ｎｉめっきを施さなかった以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
添加元素として０．１０質量％のＦｅと、０．５５質量％のＣｒと、０．０６質量％のＴｉと、０．０３質量％のＳｉを含み（添加元素の合計の含有量は０．７４質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３１０Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝９６）を仕上げ圧下率２５％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１２７、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．３２）を用意し、最小撓み量を１．０ｍとし、Ｎｉめっきを施さなかった以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１２１、Ｈｃは１３０、Ｈｓ／Ｈｃは０．９３であり、試験片の両面の表層部が中央部より軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は３．３０μｍであった。
［実施例７］
添加元素として０．２０質量％のＦｅと、０．１４質量％のＮｉと、０．０８質量％のＳｎと、０．０６質量％のＰとを含み（添加元素の合計の含有量は０．４８質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３０２Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７８）を仕上げ圧下率２５％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１２０、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．５４）を用意し、最小撓み量を１．０ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
添加元素として０．２０質量％のＦｅと、０．１４質量％のＮｉと、０．０８質量％のＳｎと、０．０６質量％のＰとを含み（添加元素の合計の含有量は０．４８質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３０２Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７８）を仕上げ圧下率２５％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１２０、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．５４）を用意し、最小撓み量を１．０ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１１０、Ｈｃは１１７、Ｈｓ／Ｈｃは０．９４であり、試験片の両面の表層部が中央部より軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は３．２４μｍであった。
［実施例８］
添加元素として０．１１質量％のＦｅと、０．０３質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１４質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５４Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７３）を仕上げ圧下率２５％で仕上げ冷間圧延し、板厚２ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１１７、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．６０）を用意し、距離Ｌ０を４ｍとし、最小撓み量を１．０ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
添加元素として０．１１質量％のＦｅと、０．０３質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１４質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５４Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７３）を仕上げ圧下率２５％で仕上げ冷間圧延し、板厚２ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１１７、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．６０）を用意し、距離Ｌ０を４ｍとし、最小撓み量を１．０ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１０６、Ｈｃは１１５、Ｈｓ／Ｈｃは０．９２であり、試験片の両面の表層部が中央部より軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は３．６６μｍであった。
［実施例９］
添加元素として０．１１質量％のＦｅと、０．０３質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１１質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５４Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７７）を仕上げ圧下率１４％で仕上げ冷間圧延し、板厚４ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１１２．４、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．４６）を用意し、距離Ｌ０を５．５ｍとし、最小撓み量を０．９ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
添加元素として０．１１質量％のＦｅと、０．０３質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１１質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５４Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７７）を仕上げ圧下率１４％で仕上げ冷間圧延し、板厚４ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１１２．４、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．４６）を用意し、距離Ｌ０を５．５ｍとし、最小撓み量を０．９ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは９９、Ｈｃは１１３、Ｈｓ／Ｈｃは０．８８であり、試験片の両面の表層部が中央部より軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は３．０６μｍであった。
［実施例１０］
添加元素として０．１１質量％のＦｅと、０．０３質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１１質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５４Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝８０）を仕上げ圧下率９％で仕上げ冷間圧延し、板厚５ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１０６、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．３３）を用意し、距離Ｌ０を６ｍとし、最小撓み量を０．９ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
添加元素として０．１１質量％のＦｅと、０．０３質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１１質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５４Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝８０）を仕上げ圧下率９％で仕上げ冷間圧延し、板厚５ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１０６、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．３３）を用意し、距離Ｌ０を６ｍとし、最小撓み量を０．９ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１０２、Ｈｃは１１５、Ｈｓ／Ｈｃは０．８９であり、試験片の両面の表層部が中央部より軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は３．９６μｍであった。
［比較例１］
距離Ｌ０を０．５ｍとし、最小撓み量を０ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
距離Ｌ０を０．５ｍとし、最小撓み量を０ｍとした以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１１４、Ｈｃは１１２、Ｈｓ／Ｈｃは１．０２であり、試験片の両面の表層部が中央部より僅かに硬質になっていた。また、反り値の標準偏差は９．８９μｍであった。
［比較例２］
距離Ｌ０を０．５ｍとし、最小撓み量を０ｍとした以外は、実施例２と同様の方法により、放熱板を得た。
距離Ｌ０を０．５ｍとし、最小撓み量を０ｍとした以外は、実施例２と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１１９、Ｈｃは１１６、Ｈｓ／Ｈｃは１．０３であり、試験片の両面の表層部が中央部より僅かに硬質になっていた。また、反り値の標準偏差は９．７８μｍであった。
［比較例３］
距離Ｌ０を１ｍとし、最小撓み量を０．２ｍとした以外は、実施例３と同様の方法により、放熱板を得た。
距離Ｌ０を１ｍとし、最小撓み量を０．２ｍとした以外は、実施例３と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１１３、Ｈｃは１１５、Ｈｓ／Ｈｃ０．９８であり、試験片の両面の表層部が中央部より僅かに軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は８．５４μｍであった。
［比較例４］
距離Ｌ０を２ｍとし、最小撓み量を０．３ｍとした以外は、実施例５と同様の方法により、放熱板を得た。
距離Ｌ０を２ｍとし、最小撓み量を０．３ｍとした以外は、実施例５と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１２０、Ｈｃは１２１、Ｈｓ／Ｈｃ０．９９であり、試験片の両面の表層部が中央部より僅かに軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は６．８６μｍであった。
［比較例５］
距離Ｌ０を５ｍとし、最小撓み量を２．５ｍとし、Ｎｉめっきを施さなかった以外は、実施例８と同様の方法により、放熱板の作製を試みた。しかし、金型内でパイロットピンとの擦れが大きく、放熱板を作製することができなかった。
距離Ｌ０を５ｍとし、最小撓み量を２．５ｍとし、Ｎｉめっきを施さなかった以外は、実施例８と同様の方法により、放熱板の作製を試みた。しかし、金型内でパイロットピンとの擦れが大きく、放熱板を作製することができなかった。
［比較例６］
添加元素として０．０２質量％のＺｎと、０．０８質量％のＦｅと、０．０１質量％のＮｉと、０．０１質量％のＳｎと、０．０２質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１４質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５５Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝１０８）を仕上げ圧下率２１％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１２７、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．１８）を用意した以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
添加元素として０．０２質量％のＺｎと、０．０８質量％のＦｅと、０．０１質量％のＮｉと、０．０１質量％のＳｎと、０．０２質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１４質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５５Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝１０８）を仕上げ圧下率２１％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝１２７、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．１８）を用意した以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは１２６、Ｈｃは１２８、Ｈｓ／Ｈｃは０．９８であり、試験片の両面の表層部が中央部より軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は８．８０μｍであった。
［比較例７］
添加元素として０．１１質量％のＦｅと、０．０３質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１４質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５４Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７６）を仕上げ圧下率６％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝９０．４、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．１９）を用意した以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
添加元素として０．１１質量％のＦｅと、０．０３質量％のＰを含み（添加元素の合計の含有量は０．１４質量％）、残部がＣｕからなる焼鈍材（熱伝導率３５４Ｗ／ｍ・Ｋ、ビッカース硬さＨＶ＝７６）を仕上げ圧下率６％で仕上げ冷間圧延し、板厚３ｍｍ、板幅１４０ｍｍのコイル状の圧延帯板材（ビッカース硬さＨＶ＝９０．４、ＨＶ（ａ）／ＨＶ（ｂ）＝１．１９）を用意した以外は、実施例１と同様の方法により、放熱板を得た。
このようにして得られた放熱板について、実施例１と同様の方法により、板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）、試験片の板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）、これらの比（Ｈｓ／Ｈｃ）、反り値の標準偏差を求めたところ、Ｈｓは８９、Ｈｃは９１、Ｈｓ／Ｈｃは０．９８であり、試験片の両面の表層部が中央部より軟質になっていた。また、反り値の標準偏差は６．７７μｍであった。
これらの実施例および比較例の放熱板の製造条件および特性を表１〜表３に示す。
１０ アンコイラ
１２ 帯板材
１４ レベラー
１６ フィーダ
１８ 順送金型
２０ 放熱板
１２ 帯板材
１４ レベラー
１６ フィーダ
１８ 順送金型
２０ 放熱板
Claims (13)
- 焼鈍材を仕上げ冷間圧延して得られた帯板材をレベラーのロール間を通板させて形状を矯正した後にフィーダを介して順送金型に順送して順送プレス加工することによって放熱板を製造する方法において、仕上げ冷間圧延前のビッカース硬さＨＶに対する仕上げ冷間圧延後のビッカース硬さの比が１．２以上になるように仕上げ冷間圧延を行うとともに、レベラーの最後の出側のロールとフィーダの最初の入側のロールとの間の距離をＬ０とし、これらのロール間の帯板材の長さをＬ１とすると、撓み量（Ｌ１−Ｌ０）の最小値が０．５〜２．０ｍになるように、レベラーとフィーダの間で帯板材をその自重で撓ませることを特徴とする、放熱板の製造方法。
- 前記撓み量（Ｌ１−Ｌ０）の最小値が０．７〜１．２ｍであることを特徴とする、請求項１に記載の放熱板の製造方法。
- 前記帯板材の板厚が２〜５ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の放熱板の製造方法。
- 前記焼鈍材が、銅または銅合金からなることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の放熱板の製造方法。
- 前記銅合金が、合計１質量％以下の添加元素を含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなることを特徴とする、請求項４に記載の放熱板の製造方法。
- 前記添加元素が、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、ＴｉおよびＡｇからなる群から選ばれる１種以上の元素であることを特徴とする、請求項５に記載の放熱板の製造方法。
- 前記プレス加工後に放熱板を反り付けすることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の放熱板の製造方法。
- 前記プレス加工後に放熱板にめっきを施すことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の放熱板の製造方法。
- 板厚が２〜５ｍｍであり、板厚方向１／２位置における平均硬さＨｃ（ＨＶ０．２）に対する板厚方向１／１２位置における平均硬さＨｓ（ＨＶ０．２）の比（Ｈｓ／Ｈｃ）が０．９５以下になるように、両面の表層部が中央部より軟質になっていることを特徴とする、放熱板。
- 前記放熱板が銅または銅合金からなることを特徴とする、請求項９に記載の放熱板。
- 前記銅合金が、合計１質量％以下の添加元素を含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなることを特徴とする、請求項１０に記載の放熱板。
- 前記添加元素が、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、ＴｉおよびＡｇからなる群から選ばれる１種以上の元素であることを特徴とする、請求項１１に記載の放熱板。
- 前記放熱板の熱伝導率が２８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする、請求項１０乃至１２のいずれかに記載の放熱板。
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