JP7394025B2 - 電気・電子機器用部品 - Google Patents
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Description
本発明は、電気・電子機器用部品に関する。
近年、電気・電子機器の高機能化、高性能化によって発熱量が増加する傾向がある。また、電気・電子機器の小型化が進むことで、発熱密度が増加するため、発生した熱を冷却することが重要になってきている。発生した熱を冷却するための部材としては、例えば、面状のヒートパイプであるベーパーチャンバが挙げられる。ベーパーチャンバの素材としては、高い熱伝導率を有する銅系材料（純銅、銅合金）を用いることが望まれる。
ここで、べーパーチャンバは、複数枚の板を重ねた状態で外周部を接合して形成した内部空間に作動液を入れ、その後、減圧封入することによって接合された密閉構造を有する。かかる接合方法としては、例えば、レーザ溶接、抵抗溶接、拡散接合、ＴＩＧ溶接が挙げられる。
これら溶接で接合される場合、溶接部は、高温に加熱されることにより一度溶融させた後に再凝固させることによって形成されるため、板材に焼きなましをした場合と同様、軟質化して、板材自体の強度よりも軟質化して強度が低くなるという問題がある。強度が低くなると、変形しやすくなる。
これら溶接で接合される場合、溶接部は、高温に加熱されることにより一度溶融させた後に再凝固させることによって形成されるため、板材に焼きなましをした場合と同様、軟質化して、板材自体の強度よりも軟質化して強度が低くなるという問題がある。強度が低くなると、変形しやすくなる。
このような問題に対して、特許文献１には、複数の部品を拡散接合やろう付けで接合してベーパーチャンバを製造する方法において、筐体の素材として析出硬化型銅合金を用い、時効処理して析出硬化させることで、筐体の強度等を向上させる技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１の技術では、析出硬化型銅合金を用いる必要があり、非析出型銅合金や、純銅には適用できないという問題がある。また、特許文献１の技術では、時効処理を行う必要があり、工程数増加に伴う生産性の低下が生じるという問題がある。
このため、析出硬化型銅合金を用い時効処理して析出硬化させる方法以外の方法によって、溶接部の強度を高くすることが望まれる。
しかしながら、特許文献１の技術では、析出硬化型銅合金を用いる必要があり、非析出型銅合金や、純銅には適用できないという問題がある。また、特許文献１の技術では、時効処理を行う必要があり、工程数増加に伴う生産性の低下が生じるという問題がある。
このため、析出硬化型銅合金を用い時効処理して析出硬化させる方法以外の方法によって、溶接部の強度を高くすることが望まれる。
上述した溶接部の強度が低くなるという問題は、ベーパーチャンバに限らず、バスバー等のその他の電気・電子機器においても同様に存在する。
なお、特許文献２には、レーザを特定の軌跡で照射することにより、接合強度を向上させる技術が開示されているが、特許文献２の技術は、アルミと銅との接合に関する技術であり、銅系材料同士の接合には適用し難い。詳述すると、銅系材料は、熱伝導率が高いため熱が逃げやすく、また、レーザ光が反射しやすいため、銅系材料は、レーザ溶接による接合をし難い材料である。このため、特許文献２のように、レーザ光を用いた単純な溶接では、接合強度が低く十分に接合できない。
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、銅系材料からなる複数の板材が溶接により接合された電気・電子機器用部品であって、溶接部の強度が高い電気・電子機器用部品を提供することを課題とする。
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、９０質量％以上のＣｕを含有する成分組成の板材を用い、レーザ溶接条件を制御することで、溶接部のＧＡＭ値および平均結晶粒径を制御でき、溶接部のビッカース硬さＨＶを高く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、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）９０質量％以上のＣｕを含有する複数の板材で構成され、前記複数の板材同士を、互いに突き合わせた状態又は重ね合わせた状態で溶接により線状又は点状に接合して一体化する溶接部を有し、前記溶接部は、前記板材の厚さ全体に亘って延在し、接合された前記複数の板材が延在する方向に前記溶接部を切断したときの断面において、前記溶接部の溶接幅と前記板材の厚さとで区画される長方形の領域にて、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ法の結晶方位解析データから得られるＧＡＭ値を測定したとき、前記ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒は、測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が２０％以上であり、かつ、前記測定面積に存在する前記全ての結晶粒から求めた平均結晶粒径は、前記複数の板材のうち、薄い方の板材の厚さと同等以下の寸法である、電気・電子機器用部品。
（２）前記板材が、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＰからなる群より選択される１種以上の元素を含む、上記（１）に記載の電気・電子機器用部品。
（３）前記ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒は、前記測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が４２％以上であり、かつ前記平均結晶粒径は、前記板材の厚さの６０％以下の寸法である、上記（２）に記載の電気・電子機器用部品。
（４）前記板材が、９９．９６質量％以上のＣｕおよび不可避不純物である、上記（１）に記載の電気・電子機器用部品。
（５）前記電気・電子機器用部品がベーパーチャンバである、上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の電気・電子機器用部品。
（６）前記電気・電子機器用部品がバスバーである、上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の電気・電子機器用部品。
（１）９０質量％以上のＣｕを含有する複数の板材で構成され、前記複数の板材同士を、互いに突き合わせた状態又は重ね合わせた状態で溶接により線状又は点状に接合して一体化する溶接部を有し、前記溶接部は、前記板材の厚さ全体に亘って延在し、接合された前記複数の板材が延在する方向に前記溶接部を切断したときの断面において、前記溶接部の溶接幅と前記板材の厚さとで区画される長方形の領域にて、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ法の結晶方位解析データから得られるＧＡＭ値を測定したとき、前記ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒は、測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が２０％以上であり、かつ、前記測定面積に存在する前記全ての結晶粒から求めた平均結晶粒径は、前記複数の板材のうち、薄い方の板材の厚さと同等以下の寸法である、電気・電子機器用部品。
（２）前記板材が、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＰからなる群より選択される１種以上の元素を含む、上記（１）に記載の電気・電子機器用部品。
（３）前記ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒は、前記測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が４２％以上であり、かつ前記平均結晶粒径は、前記板材の厚さの６０％以下の寸法である、上記（２）に記載の電気・電子機器用部品。
（４）前記板材が、９９．９６質量％以上のＣｕおよび不可避不純物である、上記（１）に記載の電気・電子機器用部品。
（５）前記電気・電子機器用部品がベーパーチャンバである、上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の電気・電子機器用部品。
（６）前記電気・電子機器用部品がバスバーである、上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の電気・電子機器用部品。
本発明によれば、９０質量％以上のＣｕを含有する銅系材料からなる複数の板材が溶接により接合された電気・電子機器用部品であって、溶接部の強度が高い電気・電子機器用部品を提供することができる。
以下に、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明は、本発明における実施の形態の一例であって、特許請求の範囲を限定するものではない。
本発明の実施形態となる電気・電子機器用部品は、９０質量％以上のＣｕを含有する複数の板材で構成され、複数の板材同士を、互いに突き合わせた状態又は重ね合わせた状態で溶接により線状又は点状に接合して一体化する溶接部を有し、溶接部は、板材の厚さ全体に亘って延在し、接合された複数の板材が延在する方向に溶接部を切断したときの断面において、溶接部の溶接幅と板材の厚さとで区画される長方形の領域にて、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ法の結晶方位解析データから得られるＧＡＭ値を測定したとき、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒は、測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が２０％以上であり、かつ、測定面積に存在する全ての結晶粒から求めた平均結晶粒径は、複数の板材のうち、薄い方の板材の厚さと同等以下の寸法である。
図１（ａ）は、２枚のＣｕ板材１、２を突き合わせた状態で線状にレーザ溶接してＣｕ接合体１０（２枚のＣｕ板材の接合体）を形成したときの概略斜視図であり、図１（ｂ）は、２枚のＣｕ板材１、２を重ね合わせた状態で線状にレーザ溶接してＣｕ接合体１０Ａを形成したときの概略斜視図である。図１（ａ）に示す実施態様では、Ｃｕ板材１、２同士を突き合わせた状態で線状に接合して一体化する溶接部３を有し、その部分をレーザ溶接で接合している。また、図１（ｂ）に示す実施態様では、Ｃｕ板材１、２を重ね合わせた状態で一体化する溶接部３Ａを有し、その部分をレーザ溶接で接合している。そして、溶接部３は、板材１、２の厚さ全体に亘って延在している。すなわち、図１（ａ）及び図１（ｂ）においては、溶接部３は、レーザを照射した側の表面から反対側の表面（裏面）まで溶け込むように溶融し凝固して、板材１、２を厚さ方向に貫通するように存在している。なお、ここでいう「Ｃｕ板材」とは、９０質量％以上のＣｕ（銅）を含有する板材を意味する。
ここで、「９０質量％以上のＣｕを含有する板材」は、Ｃｕの含有量が９０質量％以上である板材であればよく、純ＣｕでもいずれのＣｕ合金でもよく、特に限定はされない。
板材がＣｕ合金の場合には、板材は、合金成分としてＡｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｐから選ばれる１種から２種以上の元素を含み残部のＣｕが９０質量％以上である成分組成を有することが好ましい。Ｃｕ合金は、析出硬化型Ｃｕ合金でも、非析出硬化型Ｃｕ合金でもよい。板材がＣｕ合金の場合、板材のビッカース硬さＨＶは、添加する合金成分の種類や添加量によっても異なるため、特に限定はしないが、例えば、一般的には７５以上２４０以下である。
板材がＣｕ合金の場合には、板材は、合金成分としてＡｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｐから選ばれる１種から２種以上の元素を含み残部のＣｕが９０質量％以上である成分組成を有することが好ましい。Ｃｕ合金は、析出硬化型Ｃｕ合金でも、非析出硬化型Ｃｕ合金でもよい。板材がＣｕ合金の場合、板材のビッカース硬さＨＶは、添加する合金成分の種類や添加量によっても異なるため、特に限定はしないが、例えば、一般的には７５以上２４０以下である。
また、板材が純Ｃｕの場合には、板材は、Ｃｕの含有量が９９．９６質量％以上であり、不可避不純物としてのＣｄ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｂｉ、Ｓｅ及びＴｅが合計５ｐｐｍ以下かつＡｇ及びＯの合計が４００ｐｐｍ以下である。純Ｃｕでは、熱伝導性に優れているため放熱・冷却部材として優れた性能を発揮することができる。なお、いわゆる純Ｃｕは、電気銅、無酸素銅（ＯＦＣ）、ＴＰＣ等を例に挙げることができる。板材が純Ｃｕの場合、板材のビッカース硬さは、特に限定はしないが、例えば、一般的には６５以上１２０以下である。
また、本発明でいう「板材」とは、所定の形状、例えば、板、条、箔、棒、平角線などに加工されたものであって、所定の厚みを有する形状のものであり、広義には条材を含む意味である。本発明において、板材の厚さ（板厚）は、特に限定されるものではないが、好ましくは０．０５～１．０ｍｍ、さらに好ましくは０．１～０．８ｍｍである。なお、接合する複数の板材の形状や板材の厚さ（板厚）は、それぞれ同じでも、異なっていてもよい。
図２は、突き合わせた２枚のＣｕ板材１、２をレーザ溶接したＣｕ接合体１０のレーザを照射した側の表面状態を示す写真である。Ｘ軸方向がレーザ掃引方向、すなわち溶接方向であることを示している。また、レーザ光の照射を受けて、Ｃｕ板材の圧延の加工痕が消失している部分があることが分かる。さらに、Ｃｕ板材１、２が溶融して、再度凝固した部分があり、これを溶接部３と称している。
図３は、突き合わせた２枚のＣｕ板材１、２をレーザ溶接したＣｕ接合体１０のレーザを照射した側とは反対側の表面状態を観察したときの光学顕微鏡写真であり、図２の裏面の表面状態を観察したときの光学顕微鏡写真である。
図２及び図３に示すように、溶接部３は、板材１、２の厚さ全体に亘って延在しているため、レーザ溶接の痕は、Ｃｕ接合体１０のレーザを照射した側の表面（表）とレーザを照射した側とは反対側の表面（裏）に現れる。そして、図２及び図３に示すように、レーザを照射した側の表面のレーザ溶接の痕の幅は、レーザを照射した側とは反対側の表面のレーザ溶接の痕よりも広くなる。このレーザを照射した側の表面のレーザ溶接の痕の幅を本発明における溶接幅と規定し、また点線状の断面観察位置で切断し、断面組織の観察を行った。
図４は、Ｃｕ板材をレーザ溶接してＣｕ接合体を形成したときの断面状態を示す光学顕微鏡写真である。図４に示すように、レーザが照射されて溶融し、再度凝固した溶接部の、レーザが照射された側の表面の幅が溶接幅に相当する。図４に示す断面図からも、溶接幅を認めることができる。
図３は、突き合わせた２枚のＣｕ板材１、２をレーザ溶接したＣｕ接合体１０のレーザを照射した側とは反対側の表面状態を観察したときの光学顕微鏡写真であり、図２の裏面の表面状態を観察したときの光学顕微鏡写真である。
図２及び図３に示すように、溶接部３は、板材１、２の厚さ全体に亘って延在しているため、レーザ溶接の痕は、Ｃｕ接合体１０のレーザを照射した側の表面（表）とレーザを照射した側とは反対側の表面（裏）に現れる。そして、図２及び図３に示すように、レーザを照射した側の表面のレーザ溶接の痕の幅は、レーザを照射した側とは反対側の表面のレーザ溶接の痕よりも広くなる。このレーザを照射した側の表面のレーザ溶接の痕の幅を本発明における溶接幅と規定し、また点線状の断面観察位置で切断し、断面組織の観察を行った。
図４は、Ｃｕ板材をレーザ溶接してＣｕ接合体を形成したときの断面状態を示す光学顕微鏡写真である。図４に示すように、レーザが照射されて溶融し、再度凝固した溶接部の、レーザが照射された側の表面の幅が溶接幅に相当する。図４に示す断面図からも、溶接幅を認めることができる。
本発明では、接合された複数の板材が延在する方向に溶接部を切断したときの断面において、溶接部の溶接幅と板材の厚さとで区画される長方形の領域にて、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ法の結晶方位解析データから得られるＧＡＭ値を測定したとき、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒は、測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が２０％以上である。
また、本発明では、接合された複数の板材が延在する方向に溶接部を切断したときの断面において、上述のＧＡＭ値の測定面積に存在する全ての結晶粒から求めた平均結晶粒径は、接合された複数のＣｕ板材のうち、薄い方の板材の厚さと同等以下の寸法である。
このように、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上で、かつ平均結晶粒径が板材の厚さと同等以下の寸法である特定の結晶組織を有することで、後述する実施例に示すように、溶接部のビッカース硬さを高くすることができ、例えば、溶接部のビッカース硬さを６０以上、さらには１００以上にすることができる。
上述のビッカース硬さは、接合された２枚の板材が延在する方向に溶接部を切断したときの断面において、溶接部の、板材の厚さの半分の寸法に相当する位置において測定したときのビッカース硬さである。なお、本明細書において、ビッカース硬さＨＶは、ＪＩＳ Ｚ２２４４（２００９）に規定の方法に準拠して測定される。
詳述すると、図１（ａ）のように、２枚のＣｕ板材１、２を互いに突き合わせた状態で線状に接合して一体化する溶接部３を有する場合は、溶接方向（レーザ掃引方向）をＸ軸方向、溶接方向に対して垂直な方向（板材の幅方向）をＹ軸方向、板材法線方向（板材の厚さ方向）をＺ軸方向とするとき、接合された２枚の板材１、２が延在する方向Ｌは、板材を突き合せ状態にするため接近させる方向、すなわちＹ軸方向である。このような接合体１０の構成を有する本実施形態の電気・電子機器用部品の場合は、Ｙ軸方向にＣｕ接合体１０を切断したときの断面Ａに存在する溶接部３は、Ｃｕ板材１、２の厚さａの半分の寸法に相当する位置ｂにおいて、ビッカース硬さを、６０以上にすることができる。
また、図１（ｂ）のように、２枚のＣｕ板材１、２を互いに重ね合わせた状態で線状に接合して一体化する溶接部３Ａを有する場合は、接合された２枚の板材１、２が延在する方向は、溶接方向に対して垂直な方向、すなわちＹ軸方向である。このような接合体１０Ａの構成を有する本実施形態の電気・電子機器用部品の場合は、Ｙ軸方向にＣｕ接合体１０Ａを切断したときの、Ｃｕ板材１の断面Ａ１に存在する溶接部のＣｕ板材１の厚さａ１の半分の寸法に相当する位置ｂ１と、Ｃｕ板材２の断面Ａ２に存在する溶接部のＣｕ板材２の厚さａ２の半分の寸法に相当する位置ｂ２との双方において、ビッカース硬さを６０以上にすることができる。
上記では、線状にレーザ溶接したときについて説明したが、点状にレーザ溶接した場合を図５（ａ）及び（ｂ）に示す。図５（ａ）は、２枚のＣｕ板材１、２を突き合わせた状態で点状にレーザ溶接してＣｕ接合体１０Ｂを形成したときの概略斜視図であり、図５（ｂ）は、２枚のＣｕ板材１，２を重ね合わせた状態で点状にレーザ溶接してＣｕ接合体１０Ｃを形成したときの概略斜視図である。
図５（ａ）に示すように、互いに突き合わせた状態で点状に接合して一体化する溶接部３Ｂを有するＣｕ接合体１０Ｂの構成を有する本実施形態の電気・電子機器用部品の場合は、板材表面における溶接部３Ｂの中心ｃを通り、Ｃｕ板材１、２の延在方向Ｌに接合体１０Ｂを切断したときの断面Ａに存在する溶接部３Ｂの板材の厚さａの半分の寸法に相当する位置ｂにおいて、ビッカース硬さを６０以上にすることができる。
また、図５（ｂ）に示すように、互いに重ね合わせた状態で点状に接合して一体化する溶接部３Ｂを有するＣｕ接合体１０Ｃの構成を有する本実施形態の電気・電子機器用部品の場合は、板材表面における溶接部の中心ｃを通り、板材の積層方向に溶接部を切断したときの、Ｃｕ板材１の断面Ａ１に存在する溶接部のＣｕ板材１の厚さａ１の半分の寸法に相当する位置ｂ１と、Ｃｕ板材２の断面Ａ２に存在する溶接部のＣｕ板材１の厚さａ２の半分の寸法に相当する位置ｂ２の双方において、ビッカース硬さを６０以上にすることができる。
なお、本明細書において、線状にレーザ溶接した場合のビッカース硬さＨＶは、溶接方向（Ｘ軸方向）に１ｍｍの間隔で切断した５つの断面Ａ（ＹＺ面）において測定し、それらの測定結果の平均値として求める。
次に、ＧＡＭ値について、説明する。ＧＡＭ（ｇｒａｉｎ ａｖｅｒａｇｅ ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）値は、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ法の結晶方位解析データから得られる値であり、１５°以上の方位差を有する大角度粒界で区別される結晶粒内において、測定点間の距離（以下、ステップサイズともいう）を０．１μｍで測定して隣り合った測定点ごとの方位差を計算し、計算された方位差を同一結晶粒内で平均値として算出した値である。
ＧＡＭ値が小さいとは、結晶粒内の平均方位差が小さい、ひずみの非常に少ない均一な結晶粒である、連続的な方位勾配を有する、などを意味し、１つの結晶粒内の局所的なひずみが小さいことを示す。一方、ＧＡＭ値が大きいとは、結晶粒内の平均方位差が大きいことを意味し、１つの結晶粒内の局所的なひずみが大きいことを示す。ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒は、これらの間の特性を持つ結晶粒であり、１つの結晶粒内に局所的なひずみがある程度大きいことを示す。なお、板材に焼きなましを施した場合、ＧＡＭ値は、通常では０°以上０．５°未満となり、１つの結晶粒内の局所的なひずみは小さくなる。
ＧＡＭ値は、高分解能走査型分析電子顕微鏡（日本電子株式会社製、ＪＳＭ－７００１ＦＡ）に付属するＥＢＳＤ検出器を用いて連続して測定した結晶方位データから解析ソフト（ＴＳＬ社製、ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いて算出した結晶方位解析データから得られることができる。「ＥＢＳＤ」とは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎの略で、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）内で試料である銅板材に電子線を照射したときに生じる反射電子菊池線回折を利用した結晶方位解析技術のことである。「ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ」とは、ＥＢＳＤにより測定されたデータの解析ソフトである。
本発明において、測定領域は、上記断面Ａ、Ａ１、Ａ２の表面について、電解研磨で鏡面仕上げされた表面において、溶接部の溶接幅と板材の厚さとで区画される長方形の領域全体である。所定範囲内のＧＡＭ値の結晶粒の面積割合は、０°以上０．２５°未満のＧＡＭ値を第１区分とし、０．２５°刻みで１５区分、０°以上３．７５°未満までのＧＡＭ値を測定対象とし、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ法で得られるＳＥＭ画像全体に占める各区分の結晶粒の面積割合の合計から算出することができる。
本発明において、測定領域は、上記断面Ａ、Ａ１、Ａ２の表面について、電解研磨で鏡面仕上げされた表面において、溶接部の溶接幅と板材の厚さとで区画される長方形の領域全体である。所定範囲内のＧＡＭ値の結晶粒の面積割合は、０°以上０．２５°未満のＧＡＭ値を第１区分とし、０．２５°刻みで１５区分、０°以上３．７５°未満までのＧＡＭ値を測定対象とし、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ法で得られるＳＥＭ画像全体に占める各区分の結晶粒の面積割合の合計から算出することができる。
次に、平均結晶粒径について説明する。本発明では、結晶粒径は、接合された複数の板材が延在する方向に溶接部を切断したときの断面、すなわち、ビッカース硬さおよびＧＡＭ値の測定において用いた断面Ａ、Ａ１、Ａ２を観察して、求める。具体的には、ＯＩＭ ａｎａｌｙｓｉｓにより、１５°以上の方位差を結晶粒界と定義し、結晶粒界を描写した図を作成する。その図から、板厚方向（Ｚ軸方向）と板厚方向に垂直な方向（Ｙ軸方向）とに対し、それぞれＪＩＳＨ０５０１－１９８６に規定されている結晶粒度の測定方法（切断法）に基づいて、結晶粒径を測定する。測定された板厚方向の結晶粒径および板厚方向に垂直な方向の結晶粒径の平均を、平均結晶粒径とする。
本発明では、このようにして求めた平均結晶粒径が、接合された複数のＣｕ板材のうち、薄い方の板材の厚さと同等以下の寸法である。
本発明では、このようにして求めた平均結晶粒径が、接合された複数のＣｕ板材のうち、薄い方の板材の厚さと同等以下の寸法である。
溶接で接合される場合、溶接部は、高温に加熱されることにより一度溶融させた後に再凝固させることによって形成されるため、従来の接合方法では、板材を焼きなましをした場合と同様、組織が変化し軟質化して、板材自体の強度よりも軟質化して強度が低くなるという問題がある。強度が低くなると、変形しやすくなる。
しかしながら、後述する実施例に示すように、９０質量％以上のＣｕを含有する組成の板材を用い、レーザ溶接条件を制御することにより、溶接部の組織であるＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合および平均結晶粒径を制御することができ、溶接部の軟質化による強度低下を抑制できる。
このため、本実施形態では、溶接部のビッカース硬さを高くすることができ、溶接部のビッカース硬さを６０以上、さらには１００以上にすることができる。本発明における溶接部はビッカース硬さが高いため、強度が高く耐変形性に優れた電気・電子機器用部品を提供することができる。ビッカース硬さと強度には比例関係があるため、ビッカース硬さを高くすることにより、強度を高くすることができる。なお、特許文献１のように時効処理を行う場合、硬化型銅合金を用いない限りは、溶接部を含むＣｕ接合体全体が加熱されて軟化する傾向があることから、溶接部のビッカース硬さ６０以上、さらには１００以上を維持することは難しいと考えられる。
しかしながら、後述する実施例に示すように、９０質量％以上のＣｕを含有する組成の板材を用い、レーザ溶接条件を制御することにより、溶接部の組織であるＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合および平均結晶粒径を制御することができ、溶接部の軟質化による強度低下を抑制できる。
このため、本実施形態では、溶接部のビッカース硬さを高くすることができ、溶接部のビッカース硬さを６０以上、さらには１００以上にすることができる。本発明における溶接部はビッカース硬さが高いため、強度が高く耐変形性に優れた電気・電子機器用部品を提供することができる。ビッカース硬さと強度には比例関係があるため、ビッカース硬さを高くすることにより、強度を高くすることができる。なお、特許文献１のように時効処理を行う場合、硬化型銅合金を用いない限りは、溶接部を含むＣｕ接合体全体が加熱されて軟化する傾向があることから、溶接部のビッカース硬さ６０以上、さらには１００以上を維持することは難しいと考えられる。
板材としてＣｕ合金を用いる場合、上述のＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒は、測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が４２％以上であり、かつ上述の平均結晶粒径は、薄い方の板材の厚さの６０％以下の寸法であることが好ましい。上述のＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒は、測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が４２％以上であり、かつ上述の平均結晶粒径は、薄い方の板材の厚さの６０％以下の寸法（例えば８０μｍ以下）であると、合金成分として添加した元素の合計量にもよるが、Ｃｕ合金の場合、溶接部のビッカース硬さを、１００以上にすることができる。Ｃｕ合金の場合、合金成分であるＡｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、ＭｇやＰが含まれることで、固溶強化され、板材の硬さが上昇する。このようなＣｕ合金からなる板材では、溶接部と板材との硬さの差が大きくなりやすいが、上述のＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒は、測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が４２％以上であり、かつ上述の平均結晶粒径が、薄い方の板材の厚さの６０％以下の寸法であると、溶接部と板材との硬さの差を小さくすることができる。合金成分として添加した元素の合計量は、１．３０質量％以上が好ましい。
溶接部のビッカース硬さＨＶの上限は、特に限定されないが、純Ｃｕの場合は、例えば１１０以下であり、また、Ｃｕ合金の場合は、例えば１３０以下である。
この電気・電子機器用部品に用いるＣｕ板材は、９０質量％以上のＣｕを含有し、他の金属元素を含むＣｕ合金、または、９９．９６質量％以上のＣｕおよび不可避不純物である純Ｃｕであることが好ましい。９０質量％以上のＣｕ板材を用いることで熱伝導性を備えることができる。もともと、Ｃｕは高い熱伝導性を備えているが、添加元素が多くなり、また、第２相が現れることで熱伝導性が低下する。したがって、本実施形態の電気・電子機器用部品に用いるＣｕ板材は、９０質量％以上のＣｕを含有することで、熱伝導性の低下を抑え、高い強度を備えることができる。
次に、本発明の電気・電子機器用部品を構成する板材の好適な成分組成の限定理由について以下で説明する。
本発明の電気・電子機器用部品を構成する板材は、９０質量％以上のＣｕを含有する板材であればよく、Ｃｕ合金でも純Ｃｕでもいずれでもよい。
本発明の電気・電子機器用部品を構成する板材は、９０質量％以上のＣｕを含有する板材であればよく、Ｃｕ合金でも純Ｃｕでもいずれでもよい。
まず、板材がＣｕ合金の場合の成分組成を説明する。
（１）板材がＣｕ合金である場合
板材は、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＰからなる群より選択される１種以上の元素を含むことが好ましい。
（１）板材がＣｕ合金である場合
板材は、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＰからなる群より選択される１種以上の元素を含むことが好ましい。
（Ａｇ：０．０５～５．００質量％）
Ａｇ（銀）は、電気的特性を損ねることなく機械的特性を向上させる作用を有する成分であり、かかる作用を発揮させる場合には、Ａｇ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。また、Ａｇ含有量の上限については特に設ける必要はないが、Ａｇは高価であるため、材料コストの観点から、Ａｇ含有量の上限を５．０質量％とすることが好ましい。
Ａｇ（銀）は、電気的特性を損ねることなく機械的特性を向上させる作用を有する成分であり、かかる作用を発揮させる場合には、Ａｇ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。また、Ａｇ含有量の上限については特に設ける必要はないが、Ａｇは高価であるため、材料コストの観点から、Ａｇ含有量の上限を５．０質量％とすることが好ましい。
（Ｆｅ：０．０５～０．５０質量％）
Ｆｅ（鉄）は、機械的特性を向上する作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｆｅ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。しかしながら、Ｆｅを０．５０質量％より多く含有させても、それ以上の向上効果が期待できず、さらに耐食性低下の懸念が生じる。このため、Ｆｅ含有量は、０．０５～０．５０質量％とすることが好ましい。
Ｆｅ（鉄）は、機械的特性を向上する作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｆｅ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。しかしながら、Ｆｅを０．５０質量％より多く含有させても、それ以上の向上効果が期待できず、さらに耐食性低下の懸念が生じる。このため、Ｆｅ含有量は、０．０５～０．５０質量％とすることが好ましい。
（Ｎｉ：０．０５～５．００質量％）
Ｎｉ（ニッケル）は、Ｃｕの母相（マトリクス）中に、単体またはＳｉとの化合物からなる第二相粒子の析出物として、例えば５０～５００ｎｍ程度の大きさで微細析出し、この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させる作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｎｉ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｎｉ含有量が５．００質量％を超えると、導電率や熱伝導率の低下が顕著になることから、Ｎｉ含有量の上限は５．００質量％とすることが好ましい。
Ｎｉ（ニッケル）は、Ｃｕの母相（マトリクス）中に、単体またはＳｉとの化合物からなる第二相粒子の析出物として、例えば５０～５００ｎｍ程度の大きさで微細析出し、この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させる作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｎｉ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｎｉ含有量が５．００質量％を超えると、導電率や熱伝導率の低下が顕著になることから、Ｎｉ含有量の上限は５．００質量％とすることが好ましい。
（Ｃｏ：０．０５～２．００質量％）
Ｃｏ（コバルト）は、Ｃｕの母相（マトリクス）中に、単体またはＳｉとの化合物からなる第二相粒子の析出物として、例えば５０～５００ｎｍ程度の大きさで微細析出し、この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させる作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｃｏ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｃｏ含有量が２．００量％を超えると、導電率や熱伝導率の低下が顕著になることから、Ｃｏ含有量の上限は２．００質量％以下にすることが好ましい。
Ｃｏ（コバルト）は、Ｃｕの母相（マトリクス）中に、単体またはＳｉとの化合物からなる第二相粒子の析出物として、例えば５０～５００ｎｍ程度の大きさで微細析出し、この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させる作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｃｏ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｃｏ含有量が２．００量％を超えると、導電率や熱伝導率の低下が顕著になることから、Ｃｏ含有量の上限は２．００質量％以下にすることが好ましい。
（Ｓｉ：０．０５～１．１０質量％）
Ｓｉ（珪素）は、Ｃｕの母相（マトリクス）中に、ＮｉやＣｏなどとともに化合物からなる第二相粒子の析出物として微細析出し、この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させる作用を有する重要な成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｓｉ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｓｉ含有量が１．１０質量％を超えると、導電率や熱伝導率の低下が顕著になることから、Ｓｉ含有量の上限は１．１０質量％にすることが好ましい。
Ｓｉ（珪素）は、Ｃｕの母相（マトリクス）中に、ＮｉやＣｏなどとともに化合物からなる第二相粒子の析出物として微細析出し、この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させる作用を有する重要な成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｓｉ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｓｉ含有量が１．１０質量％を超えると、導電率や熱伝導率の低下が顕著になることから、Ｓｉ含有量の上限は１．１０質量％にすることが好ましい。
（Ｃｒ：０．０５～０．５０質量％）
Ｃｒ（クロム）は、Ｃｕの母相（マトリクス）中に、化合物や単体として、例えば１０～５００ｎｍ程度の大きさの析出物の形で微細析出し、この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させる作用を有する成分である。この作用を発揮させる場合には、Ｃｒ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。また、Ｃｒ含有量が０．５０質量％を超えると、導電率および熱伝導率の低下が顕著になることから、Ｃｒ含有量は、０．０５～０．５０質量％とすることが好ましい。
Ｃｒ（クロム）は、Ｃｕの母相（マトリクス）中に、化合物や単体として、例えば１０～５００ｎｍ程度の大きさの析出物の形で微細析出し、この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させる作用を有する成分である。この作用を発揮させる場合には、Ｃｒ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。また、Ｃｒ含有量が０．５０質量％を超えると、導電率および熱伝導率の低下が顕著になることから、Ｃｒ含有量は、０．０５～０．５０質量％とすることが好ましい。
（Ｓｎ：０．０５～９．５０質量％）
Ｓｎ（錫）は、Ｃｕの母相（マトリクス）中に固溶し、Ｃｕ合金の強度向上に寄与する成分であり、Ｓｎ含有量は０．０５質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｓｎ含有量が９．５０質量％を超えると脆化が生じやすくなる。このため、Ｓｎ含有量は０．０５～９．５０質量％とすることが好ましい。また、Ｓｎの含有は、導電率および熱伝導率を低下させる傾向があることから、導電率及び熱伝導率の低下を抑制する場合には、Ｓｎ含有量を０．０５～０．５０質量％とするのがより好ましい。
Ｓｎ（錫）は、Ｃｕの母相（マトリクス）中に固溶し、Ｃｕ合金の強度向上に寄与する成分であり、Ｓｎ含有量は０．０５質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｓｎ含有量が９．５０質量％を超えると脆化が生じやすくなる。このため、Ｓｎ含有量は０．０５～９．５０質量％とすることが好ましい。また、Ｓｎの含有は、導電率および熱伝導率を低下させる傾向があることから、導電率及び熱伝導率の低下を抑制する場合には、Ｓｎ含有量を０．０５～０．５０質量％とするのがより好ましい。
（Ｚｎ：０．０５～０．５０質量％）
Ｚｎ（亜鉛）は、Ｓｎめっきやはんだめっきの密着性やマイグレーション特性を改善する作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｚｎ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｚｎ含有量が０．５０質量％を超えると、溶接時に亜鉛の蒸気量が増え、溶接部に欠陥が生じる恐れがある。このため、Ｚｎ含有量は、０．０５～０．５０質量％とすることが好ましい。
Ｚｎ（亜鉛）は、Ｓｎめっきやはんだめっきの密着性やマイグレーション特性を改善する作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｚｎ含有量を０．０５質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｚｎ含有量が０．５０質量％を超えると、溶接時に亜鉛の蒸気量が増え、溶接部に欠陥が生じる恐れがある。このため、Ｚｎ含有量は、０．０５～０．５０質量％とすることが好ましい。
（Ｍｇ：０．０１～０．５０質量％）
Ｍｇ（マグネシウム）は、機械的特性を向上させる作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｍｇ含有量を０．０１質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｍｇ含有量が０．５０質量％を超えると、導電率や熱伝導率が低下する傾向がある。このため、Ｍｇ含有量は、０．０１～０．５０質量％とすることが好ましい。
Ｍｇ（マグネシウム）は、機械的特性を向上させる作用を有する成分である。かかる作用を発揮させる場合には、Ｍｇ含有量を０．０１質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｍｇ含有量が０．５０質量％を超えると、導電率や熱伝導率が低下する傾向がある。このため、Ｍｇ含有量は、０．０１～０．５０質量％とすることが好ましい。
（Ｐ：０．０１～０．５０質量％）
Ｐ（リン）はＣｕ合金の脱酸材として寄与するだけでなく、ＦｅやＮｉなどと化合物として２０～５００ｎｍ程度の大きさの析出物の形で微細析出し、この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させることができる。かかる作用を発揮させるためにはＰ含有量を０．０１質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｐ含有量が０．５０質量％を超えると、溶接後の凝固部で割れが生じやすくなる傾向がある。このため、Ｐ含有量は、０．０１～０．５０質量％とする。
Ｐ（リン）はＣｕ合金の脱酸材として寄与するだけでなく、ＦｅやＮｉなどと化合物として２０～５００ｎｍ程度の大きさの析出物の形で微細析出し、この析出物が転位移動を抑制することにより析出硬化させ、さらに、粒成長が抑制されて結晶粒の微細化によって材料強度を上昇させることができる。かかる作用を発揮させるためにはＰ含有量を０．０１質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｐ含有量が０．５０質量％を超えると、溶接後の凝固部で割れが生じやすくなる傾向がある。このため、Ｐ含有量は、０．０１～０．５０質量％とする。
（２）板材が導電性や放熱性に優れた純Ｃｕである場合
板材は、９９．９６％以上のＣｕかつ、不可避不純物として、たとえばＣｄ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅが合計５ｐｐｍ以下かつ、Ａｇ、Ｏがそれぞれ４００ｐｐｍ以下である成分組成を有する純Ｃｕであることが好ましい。
板材は、９９．９６％以上のＣｕかつ、不可避不純物として、たとえばＣｄ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅが合計５ｐｐｍ以下かつ、Ａｇ、Ｏがそれぞれ４００ｐｐｍ以下である成分組成を有する純Ｃｕであることが好ましい。
（電気・電子機器用部品の製造方法）
本発明の一実施形態である電気・電子機器用部品の製造方法は、９０質量％以上のＣｕを含有する複数の板材同士を、互いに突き合わせた状態又は重ね合わせた状態にセットした後に、接合する箇所を、４００～１２００ｎｍの波長を有し且つ異なるスポット径を持つ複数のレーザ光を照射すると共に、溶融部に非酸化性ガスを主成分するガスを噴射しながら溶接することで、複数の板材同士を線状に接合して一体化する溶接工程を含む。
本発明の一実施形態である電気・電子機器用部品の製造方法は、９０質量％以上のＣｕを含有する複数の板材同士を、互いに突き合わせた状態又は重ね合わせた状態にセットした後に、接合する箇所を、４００～１２００ｎｍの波長を有し且つ異なるスポット径を持つ複数のレーザ光を照射すると共に、溶融部に非酸化性ガスを主成分するガスを噴射しながら溶接することで、複数の板材同士を線状に接合して一体化する溶接工程を含む。
溶接工程において照射する複数のレーザ光は、波長が小さいレーザ光ほどスポット径が大きく、最小波長かつ最大スポット径のレーザ光以外のレーザ光のスポット（すなわち、照射範囲）が、最小波長かつ最大スポット径のレーザ光のスポットに含まれるようにする。そして、溶接工程において照射する複数のレーザ光は、少なくとも４００～５００ｎｍの波長を有するレーザ光と８００～１２００ｎｍの波長を有するレーザ光とを含む。さらに、溶接工程において照射する複数のレーザ光は、最小波長かつ最大スポット径のレーザ光のスポット径Φｍａｘと最大波長かつ最小スポット径のレーザ光のスポット径Φｍｉｎとの比Φｍｉｎ／Φｍａｘが、０．０５～０．２５である。なお、スポット径とは、照射されたレーザ光の板材表面での直径である。
例えば、照射する複数のレーザ光として、４００～５００ｎｍの波長を有する第１レーザ光と８００～１２００ｎｍの波長を有する第２レーザ光との２つを用いる場合、第１レーザ光のスポット径は第２レーザ光のスポット径よりも大きく、第１レーザ光以外のレーザ光のスポット（すなわち、第２レーザ光のスポット）が、第１レーザ光のスポットに含まれるようにする。そして、最小波長かつ最大スポット径のレーザ光である第１レーザ光のスポット径Φｍａｘと最大波長かつ最小スポット径のレーザ光である第２レーザ光のスポット径Φｍｉｎとの比Φｍｉｎ／Φｍａｘが、０．０５～０．２５を満たすようにする。
２つのレーザ光を照射する場合について説明したが、４００～１２００ｎｍの波長を有し且つ異なるスポット径を持つ３つ以上のレーザ光であって、上述のスポット（照射範囲）及びスポット径の関係を満たす３つ以上のレーザ光を照射してもよい。
２つのレーザ光を照射する場合について説明したが、４００～１２００ｎｍの波長を有し且つ異なるスポット径を持つ３つ以上のレーザ光であって、上述のスポット（照射範囲）及びスポット径の関係を満たす３つ以上のレーザ光を照射してもよい。
溶接工程において溶融部に噴霧する非酸化性ガスを主成分とするガスは、非酸化性ガスを５０体積％以上含む。非酸化性ガスを主成分とするガスは、非酸化性ガスを９９．０体積％以上含むことが好ましい。非酸化性ガスは、板材を酸化しないガスであり、アルゴン、ヘリウム、窒素等から適宜選択することができる。非酸化性ガスを主成分とするガスは、少量であれば酸素を含んでいてもよい。
このような、特定の波長を有し特定のスポット（照射範囲）及びスポット径の関係を満たす複数のレーザ光を同時に照射すると共に、溶融部に非酸化性ガスを主成分するガスを噴射しながら溶接することにより、従来困難であったＣｕ板材同士の溶接を容易にさせた上、溶接部において、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が２０％以上であり、かつ、測定面積に存在する全ての結晶粒から求めた平均結晶粒径が、複数の板材のうち、薄い方の板材の板厚と同等以下の寸法となる。このような溶接部は、ビッカース硬さが高く、例えば溶接部のビッカース硬さを６０以上にすることができ、強度の高い溶接部を得ることができる。
４００～１２００ｎｍの波長を有し且つ異なるスポット径を持つ複数のレーザ光を照射することで、溶融池に局所的な温度勾配を生じさせることが可能になり、凝固時に適度なひずみが導入される。また、最小波長かつ最大スポット径のレーザ光以外のレーザ光のスポット（照射範囲）が、最小波長かつ最大スポット径のレーザ光のスポットに含まれるようにすることで、溶接部表面の均一性を高めることができる。また、４００～５００ｎｍの波長を有するレーザ光と８００～１２００ｎｍの波長を有するレーザ光とを照射することで、レーザ溶接時に温度差を生じさせることができる。
結晶粒が成長した溶接部では、板厚に対し１個の結晶粒が占め、さらに、板材の面内方向には板厚以上の大きさに結晶粒が成長し粗大になることがあり、溶接部の剛性の低下を招く。しかしながら、溶融部に非酸化性ガスを噴射することで、熱を効率的に逃がし、冷却を行うことにより、結晶粒の成長を抑制することができる。また、非酸化性ガスの溶融部への噴射は、溶融部の酸化を抑制する機能も有する。
詳細は不明だが、このような照射レーザ光の作用および非酸化性ガスを主成分として含むガスの作用並びにこれらの相互作用により、溶接部において、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が２０％以上であり、かつ、測定面積に存在する全ての結晶粒から求めた平均結晶粒径が、複数の板材のうち、薄い方の板材の厚さと同等以下の寸法になると推測される
（レーザ溶接法）
レーザ溶接法は、指向性や集中性の良い波長の光をレンズで集め、きわめて高いエネルギー密度のレーザ光を熱源とする溶接方法である。レーザ光の出力を調整することで、深さに対して幅の狭い溶込み溶接も可能である。また、レーザ光は、アーク溶接のアークに比べてきわめて小さく絞り込むことができる。集光レンズにより高密度化されたエネルギーで、レーザ溶接装置は局所の溶接や融点の異なる材料の接合が可能である。溶接による熱影響が少なく溶接の模様は細く、加工反力も発生しないため、微細な溶接にも向いている。
レーザ溶接法は、指向性や集中性の良い波長の光をレンズで集め、きわめて高いエネルギー密度のレーザ光を熱源とする溶接方法である。レーザ光の出力を調整することで、深さに対して幅の狭い溶込み溶接も可能である。また、レーザ光は、アーク溶接のアークに比べてきわめて小さく絞り込むことができる。集光レンズにより高密度化されたエネルギーで、レーザ溶接装置は局所の溶接や融点の異なる材料の接合が可能である。溶接による熱影響が少なく溶接の模様は細く、加工反力も発生しないため、微細な溶接にも向いている。
（レーザ溶接装置）
図６は、レーザ溶接装置の概略構成の一例を示す図である。レーザ溶接装置２０は、レーザ制御部２１、発振器２２１、２２２、レーザヘッド２９、加工台（図示せず）およびガス供給ノズル３０を備えている。加工台上に、被加工材であるＣｕ板材１１１，１１２を突き合せた状態又は重ね合わせた状態にして配置する。レーザ制御部２１は、レーザ光を発振するレーザ発振器２２１、２２２、図示しないスキャナ、レーザヘッド２９、加工台等の制御を行う。制御部２１は、例えば、図示しないＸ軸モータ及びＹ軸モータの回転を制御することによって、被加工材であるＣｕ板材１１１、１１２の進路方向を制御する。また、制御部２１は、レーザ光２３１、２３２を移動させ制御するものであってもよい。これは、被加工材の大きさによって適宜選択することができる。制御部２１は、発振器２２１、２２２から発振される複数の第１及び第２レーザ光２３１、２３２を発振する。発振した第１及び第２レーザ光２３１、２３２は、グラスファイバー２５を通して、レーザヘッド２９内のそれぞれの第１及び第２集光レンズ２６１、２６２によって平行な光に集められる。この第１及び第２レーザ光２３１、２３２を第１及び第２ミラー２７１、２７２で加工台の方向に変更し、この第１及び第２レーザ光２３１、２３２を、集束レンズ２８を通してＣｕ板材１１１、１１２の接合すべき位置に集束させて照射することで、溶接を実施する。このとき、ガス供給ノズル３０から、非酸化性ガスを主成分とするガスを供給する。
図６は、レーザ溶接装置の概略構成の一例を示す図である。レーザ溶接装置２０は、レーザ制御部２１、発振器２２１、２２２、レーザヘッド２９、加工台（図示せず）およびガス供給ノズル３０を備えている。加工台上に、被加工材であるＣｕ板材１１１，１１２を突き合せた状態又は重ね合わせた状態にして配置する。レーザ制御部２１は、レーザ光を発振するレーザ発振器２２１、２２２、図示しないスキャナ、レーザヘッド２９、加工台等の制御を行う。制御部２１は、例えば、図示しないＸ軸モータ及びＹ軸モータの回転を制御することによって、被加工材であるＣｕ板材１１１、１１２の進路方向を制御する。また、制御部２１は、レーザ光２３１、２３２を移動させ制御するものであってもよい。これは、被加工材の大きさによって適宜選択することができる。制御部２１は、発振器２２１、２２２から発振される複数の第１及び第２レーザ光２３１、２３２を発振する。発振した第１及び第２レーザ光２３１、２３２は、グラスファイバー２５を通して、レーザヘッド２９内のそれぞれの第１及び第２集光レンズ２６１、２６２によって平行な光に集められる。この第１及び第２レーザ光２３１、２３２を第１及び第２ミラー２７１、２７２で加工台の方向に変更し、この第１及び第２レーザ光２３１、２３２を、集束レンズ２８を通してＣｕ板材１１１、１１２の接合すべき位置に集束させて照射することで、溶接を実施する。このとき、ガス供給ノズル３０から、非酸化性ガスを主成分とするガスを供給する。
レーザは溶接用のレーザとして公知のものの中から適宜選択することができる。レーザの一例としてＣＯ２レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、半導体レーザ、ファイバレーザなどが挙げられる。出力やレーザ光の集光性などの点からファイバレーザを用いることが好ましい。レーザ溶接装置のその他の構成は、従来公知のあらゆる構成から選択することができる。
（レーザ溶接）
図７は、レーザ溶接装置のレーザ光のスポット径を示す図である。４００～５００ｎｍの波長をもつ第１レーザ光２３１と、８００～１２００ｎｍの波長をもつ第２レーザ光２３２とを照射する場合、図７に示すように、第１レーザ光２３１のスポット径が第２レーザ光２３２のスポット径よりも大きく、且つ、第２レーザ光２３２のスポット（照射範囲）が、第１レーザ光２３１のスポットに含まれる。また、第１レーザ光のスポット径Φｍａｘと第２レーザ光のスポット径Φｍｉｎとの比Φｍｉｎ／Φｍａｘは、０．２５～０．７５の範囲内である。図７においては、第１レーザ光２３１と第２レーザ光２３２が板材表面で同心円となって重なるように照射した例を示している。波長が４００～５００ｎｍである第１レーザ光のスポット径は例えば１５０～６５０μｍであり、波長が８００～１２００ｎｍである第２レーザ光のスポット径は例えば２０～６０μｍである。
図７は、レーザ溶接装置のレーザ光のスポット径を示す図である。４００～５００ｎｍの波長をもつ第１レーザ光２３１と、８００～１２００ｎｍの波長をもつ第２レーザ光２３２とを照射する場合、図７に示すように、第１レーザ光２３１のスポット径が第２レーザ光２３２のスポット径よりも大きく、且つ、第２レーザ光２３２のスポット（照射範囲）が、第１レーザ光２３１のスポットに含まれる。また、第１レーザ光のスポット径Φｍａｘと第２レーザ光のスポット径Φｍｉｎとの比Φｍｉｎ／Φｍａｘは、０．２５～０．７５の範囲内である。図７においては、第１レーザ光２３１と第２レーザ光２３２が板材表面で同心円となって重なるように照射した例を示している。波長が４００～５００ｎｍである第１レーザ光のスポット径は例えば１５０～６５０μｍであり、波長が８００～１２００ｎｍである第２レーザ光のスポット径は例えば２０～６０μｍである。
（電気・電子機器への適用）
本発明の電気・電子機器用部品は、半導体装置、ＬＳＩ、あるいはこれらを利用した多くの電子機器で使用することが考えられる、さらに、例えば、特に小型化、高集積化の必要がある、家庭用ゲーム機、医療機器、ワークステーション、サーバー、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション、携帯電話、ロボットのコネクタ、バッテリー端子、ジャック、リレー、スイッチ、オートフォーカスカメラモジュール、リードフレーム等の電気・電子機器への利用が可能である。
本発明の電気・電子機器用部品は、半導体装置、ＬＳＩ、あるいはこれらを利用した多くの電子機器で使用することが考えられる、さらに、例えば、特に小型化、高集積化の必要がある、家庭用ゲーム機、医療機器、ワークステーション、サーバー、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション、携帯電話、ロボットのコネクタ、バッテリー端子、ジャック、リレー、スイッチ、オートフォーカスカメラモジュール、リードフレーム等の電気・電子機器への利用が可能である。
（ベーパーチャンバ）
本発明の電気・電子機器用部品は、優れた熱伝導性を有する純ＣｕやＣｕ合金からなり、且つ強度が高く耐変形性に優れるため、ヒートパイプや、ベーパーチャンバに適用することが好ましい。
本発明の電気・電子機器用部品は、優れた熱伝導性を有する純ＣｕやＣｕ合金からなり、且つ強度が高く耐変形性に優れるため、ヒートパイプや、ベーパーチャンバに適用することが好ましい。
（バスバー）
また、本発明の電気・電子機器用部品は、優れた熱伝導性を有する純ＣｕやＣｕ合金からなり、且つ強度が高く耐変形性に優れるため、バスバーとして好適である。バスバーは、電気的に接続する電気経路、また、放熱のための輸送経路としても適用することができ、特に、発熱部分からバスバーをつないで放熱部分又は外部まで経路を設けることで冷却装置としても適用できる。
また、本発明の電気・電子機器用部品は、優れた熱伝導性を有する純ＣｕやＣｕ合金からなり、且つ強度が高く耐変形性に優れるため、バスバーとして好適である。バスバーは、電気的に接続する電気経路、また、放熱のための輸送経路としても適用することができ、特に、発熱部分からバスバーをつないで放熱部分又は外部まで経路を設けることで冷却装置としても適用できる。
本発明の実施例について以下に説明する。本発明は様々な態様が可能であり、以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１～１０および比較例１～１７（突き合せ溶接）、実施例１１～２０および比較例１８～２７（重ね合わせ溶接））Ｃｕ合金からなる２枚の同じ板材の接合
実施例１～１０および比較例１～１７では、表１に記載の成分組成を持つＣｕ合金からなる板材を厚さ０．１５ｍｍ、幅２０ｍｍ、長さ１０００ｍｍに２枚切り出した。切り出した２枚の板材について、長さ方向に延在する端面同士を互いに接近させる方向に移動させて、図１（ａ）に示すような突き合せ状態に配置した。そして、波長が４００～５００ｎｍ及びスポット径（以下、「ビーム径」と記すことがある。）Φｍａｘが１５０～６６０μｍである第１レーザ光と、波長が８００～１２００ｎｍ及びスポット径Φｍｉｎが２５～４０μｍである第２レーザ光とを、図７に示すようなスポット径の位置関係を維持しながら、５０ｍｍ／秒で掃引しながら照射することで、レーザ溶接した。レーザ条件を、表１及び表２に示す。レーザ溶接は、溶融部に、非酸化性ガスを含むガスを供給しながら行った。非酸化性ガスを含むガスとして、９９．９９９５Ｖｏｌ％Ｎ２を使用した。
また、実施例１１～２０および比較例１８～２７では、突合せ配置することに代えて、図１（ｂ）に示す重ね合わせ配置にして実施例１と同様な条件でレーザ溶接を行った。
実施例１～１０および比較例１～１７では、表１に記載の成分組成を持つＣｕ合金からなる板材を厚さ０．１５ｍｍ、幅２０ｍｍ、長さ１０００ｍｍに２枚切り出した。切り出した２枚の板材について、長さ方向に延在する端面同士を互いに接近させる方向に移動させて、図１（ａ）に示すような突き合せ状態に配置した。そして、波長が４００～５００ｎｍ及びスポット径（以下、「ビーム径」と記すことがある。）Φｍａｘが１５０～６６０μｍである第１レーザ光と、波長が８００～１２００ｎｍ及びスポット径Φｍｉｎが２５～４０μｍである第２レーザ光とを、図７に示すようなスポット径の位置関係を維持しながら、５０ｍｍ／秒で掃引しながら照射することで、レーザ溶接した。レーザ条件を、表１及び表２に示す。レーザ溶接は、溶融部に、非酸化性ガスを含むガスを供給しながら行った。非酸化性ガスを含むガスとして、９９．９９９５Ｖｏｌ％Ｎ２を使用した。
また、実施例１１～２０および比較例１８～２７では、突合せ配置することに代えて、図１（ｂ）に示す重ね合わせ配置にして実施例１と同様な条件でレーザ溶接を行った。
その後、溶接部について、ＧＡＭ値と平均結晶粒径を下記方法により測定した。また、溶接部についてビッカース硬さを測定し、ビッカース硬さが１００以上ある場合を、耐変形性が優れているとして「◎」と記載し、ビッカース硬さが６０以上である場合を、耐変形性が良好であるとして「〇」と記載し、そして、ビッカース硬さが６０未満である場合を、耐変形性が悪いとして「×」と記載した。結果を表１に示す。なお、溶接できなかった比較例については、測定せず、表において「－」と記載した。
［ビッカース硬さ］
ビッカース硬さＨＶは、ＪＩＳ Ｚ２２４４（２００９）に規定の方法に準拠して測定した。このときの荷重（試験力）は２０～１００ｇｆの間から、圧痕の対角線長さが０．０３ｍｍを超えない範囲で選択して試験した。なお、圧子の圧下時間（押し込み時間）は１５ｓｅｃである。
板材を突き合せた実施例および比較例では、図１（ａ）に示すように、溶接方向をＸ軸方向、溶接方向に対して垂直な方向をＹ軸方向、板材法線方向をＺ軸方向とした時、このＹ軸方向に溶接部を切断したときの断面Ａに存在する溶接部の板材の厚さａの半分の寸法に相当する位置ｂにおいて、ビッカース硬さを測定した。溶接方向（Ｘ軸方向）に１ｍｍの間隔で切断した５つの断面Ａ（ＹＺ面）において測定し、それらの測定結果の平均値として求めた。
また、板材を重ね合わせた実施例および比較例では、図１（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に溶接部を切断したときの断面Ａ１に存在する溶接部の板材の厚さａ１の半分の寸法に相当する位置ｂ１、および、Ｙ軸方向に溶接部を切断したときの断面Ａ２に存在する溶接部の板材の厚さａ２の半分の寸法に相当する位置ｂ２において、ビッカース硬さを測定した。溶接方向（Ｘ軸方向）に１ｍｍの間隔で切断したそれぞれ５つの断面Ａ１、Ａ２（ＹＺ面）において測定し、それらの測定結果の平均値として求めた。
ビッカース硬さＨＶは、ＪＩＳ Ｚ２２４４（２００９）に規定の方法に準拠して測定した。このときの荷重（試験力）は２０～１００ｇｆの間から、圧痕の対角線長さが０．０３ｍｍを超えない範囲で選択して試験した。なお、圧子の圧下時間（押し込み時間）は１５ｓｅｃである。
板材を突き合せた実施例および比較例では、図１（ａ）に示すように、溶接方向をＸ軸方向、溶接方向に対して垂直な方向をＹ軸方向、板材法線方向をＺ軸方向とした時、このＹ軸方向に溶接部を切断したときの断面Ａに存在する溶接部の板材の厚さａの半分の寸法に相当する位置ｂにおいて、ビッカース硬さを測定した。溶接方向（Ｘ軸方向）に１ｍｍの間隔で切断した５つの断面Ａ（ＹＺ面）において測定し、それらの測定結果の平均値として求めた。
また、板材を重ね合わせた実施例および比較例では、図１（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に溶接部を切断したときの断面Ａ１に存在する溶接部の板材の厚さａ１の半分の寸法に相当する位置ｂ１、および、Ｙ軸方向に溶接部を切断したときの断面Ａ２に存在する溶接部の板材の厚さａ２の半分の寸法に相当する位置ｂ２において、ビッカース硬さを測定した。溶接方向（Ｘ軸方向）に１ｍｍの間隔で切断したそれぞれ５つの断面Ａ１、Ａ２（ＹＺ面）において測定し、それらの測定結果の平均値として求めた。
［ＧＡＭ値］
ＧＡＭ値は、高分解能走査型分析電子顕微鏡（日本電子株式会社製、ＪＳＭ－７００１ＦＡ）に付属するＥＢＳＤ検出器を用いて連続して測定した結晶方位データから解析ソフト（ＴＳＬ社製、ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いて算出した結晶方位解析データから得た。測定は、４００μｍ×８００μｍの視野領域において、ステップサイズ０．１μｍで行った。測定領域は、上記断面Ａ、Ａ１、Ａ２の表面について、電解研磨で鏡面仕上げされた表面において、溶接部の溶接幅と板材の厚さとで区画される長方形の領域全体である。
所定範囲内のＧＡＭ値の結晶粒の面積割合は、０°以上０．２５°未満のＧＡＭ値を第１区分とし、０．２５°刻みで１５区分、０°以上３．７５°未満までのＧＡＭ値を測定対象とし、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ法で得られるＳＥＭ画像全体に占める各区分の結晶粒の面積割合の合計から算出した。なお、２ピクセル以上からなる結晶粒を解析の対象とする。
板材を重ね合わせた場合は、２枚の板材それぞれについて測定された、ＧＡＭ値の結晶粒の面積割合の平均値を求め、この平均値を表に記載した。
ＧＡＭ値は、高分解能走査型分析電子顕微鏡（日本電子株式会社製、ＪＳＭ－７００１ＦＡ）に付属するＥＢＳＤ検出器を用いて連続して測定した結晶方位データから解析ソフト（ＴＳＬ社製、ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いて算出した結晶方位解析データから得た。測定は、４００μｍ×８００μｍの視野領域において、ステップサイズ０．１μｍで行った。測定領域は、上記断面Ａ、Ａ１、Ａ２の表面について、電解研磨で鏡面仕上げされた表面において、溶接部の溶接幅と板材の厚さとで区画される長方形の領域全体である。
所定範囲内のＧＡＭ値の結晶粒の面積割合は、０°以上０．２５°未満のＧＡＭ値を第１区分とし、０．２５°刻みで１５区分、０°以上３．７５°未満までのＧＡＭ値を測定対象とし、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ法で得られるＳＥＭ画像全体に占める各区分の結晶粒の面積割合の合計から算出した。なお、２ピクセル以上からなる結晶粒を解析の対象とする。
板材を重ね合わせた場合は、２枚の板材それぞれについて測定された、ＧＡＭ値の結晶粒の面積割合の平均値を求め、この平均値を表に記載した。
［平均結晶粒径］
上記ビッカース硬さおよびＧＡＭ値の測定において用いた上記断面Ａ、Ａ１、Ａ２について、１５°以上の方位差を結晶粒界と定義し、結晶粒界を描写した図を作成した。その図から、板厚方向と板厚方向に垂直な方向とに対し、それぞれＪＩＳＨ０５０１－１９８６に規定されている結晶粒度の測定方法（切断法）に基づいて、結晶粒径を測定した。測定された板厚方向の結晶粒径および板厚方向に垂直な方向の結晶粒径の平均値を、平均結晶粒径とした。
上記ビッカース硬さおよびＧＡＭ値の測定において用いた上記断面Ａ、Ａ１、Ａ２について、１５°以上の方位差を結晶粒界と定義し、結晶粒界を描写した図を作成した。その図から、板厚方向と板厚方向に垂直な方向とに対し、それぞれＪＩＳＨ０５０１－１９８６に規定されている結晶粒度の測定方法（切断法）に基づいて、結晶粒径を測定した。測定された板厚方向の結晶粒径および板厚方向に垂直な方向の結晶粒径の平均値を、平均結晶粒径とした。
実施例１～２０によれば、Ｃｕ合金からなる２枚の同じ板材の接合において、特定の溶接条件、すなわち、４００～１２００ｎｍの波長を有し且つ異なるスポット径を持つ複数のレーザ光を照射すると共に、溶融部に非酸化性ガスを主成分するガスを噴射しながら溶接し、照射する複数のレーザ光は、波長が小さいレーザ光ほどスポット径が大きく、最小波長かつ最大スポット径のレーザ光以外のレーザ光のスポットが、最小波長かつ最大スポット径のレーザ光のスポットに含まれ、４００～５００ｎｍの波長を有するレーザ光と８００～１２００ｎｍの波長を有するレーザ光とを含み、最小波長かつ最大スポット径のレーザ光のスポット径Φｍａｘと最大波長かつ最小スポット径のレーザ光のスポット径Φｍｉｎとの比Φｍｉｎ／Φｍａｘが、０．０５～０．２５であることで、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上で、かつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法とすることができ、これにより、溶接部のビッカース硬さを６０以上とすることができたことが分かる。中でも、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が４２％以上であり、かつ平均結晶粒径が、板厚の６０％以下である実施例３～６、１０および１４～１７は、ビッカース硬さが１００以上であり特に高かった。
一方、上記特定の溶接条件を満たさなかった比較例１～２７は、内部酸化が過剰になり脆化が生じ損傷が大きい（比較例１）、接合しない（比較例１３）、溶断（比較例１４）となり、溶接できないか、または、溶接はできたが、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上でかつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法であることを満たさなかった。このため、溶接部のビッカース硬さは６０未満であった。
一方、上記特定の溶接条件を満たさなかった比較例１～２７は、内部酸化が過剰になり脆化が生じ損傷が大きい（比較例１）、接合しない（比較例１３）、溶断（比較例１４）となり、溶接できないか、または、溶接はできたが、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上でかつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法であることを満たさなかった。このため、溶接部のビッカース硬さは６０未満であった。
（実施例２１～２４および比較例２８～３３（突き合せ溶接）、実施例２５および比較例３４（重ね合わせ溶接））純Ｃｕからなる２枚の同じ板材の接合
実施例２１～２４および比較例２８～３３は、表３に記載の成分組成を持つ純Ｃｕからなる２枚の板材を用い、表３に記載した溶接条件で溶接したことの他は、実施例１（突き合わせ溶接）と同様にした。
実施例２５および比較例３４では、表４に記載の成分組成を持つ純Ｃｕからなる２枚の板材を用い、表４に記載した溶接条件で溶接したことの他は、実施例１１（重ね合わせ溶接）と同様にした。
実施例２１～２４および比較例２８～３３は、表３に記載の成分組成を持つ純Ｃｕからなる２枚の板材を用い、表３に記載した溶接条件で溶接したことの他は、実施例１（突き合わせ溶接）と同様にした。
実施例２５および比較例３４では、表４に記載の成分組成を持つ純Ｃｕからなる２枚の板材を用い、表４に記載した溶接条件で溶接したことの他は、実施例１１（重ね合わせ溶接）と同様にした。
実施例２１～２５によれば、純Ｃｕからなる２枚の同じ板材の接合において、上記の特定の溶接条件で溶接することで、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上で、かつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法とすることができ、これにより、溶接部のビッカース硬さを６０以上とすることができたことが分かる。
一方、上記特定の溶接条件を満たさなかった比較例２８～３４は、接合せず溶接できないか（比較例３３）、または、溶接はできたが、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上でかつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法であることを満たさなかった。このため、溶接部のビッカース硬さは６０未満であった。
一方、上記特定の溶接条件を満たさなかった比較例２８～３４は、接合せず溶接できないか（比較例３３）、または、溶接はできたが、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上でかつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法であることを満たさなかった。このため、溶接部のビッカース硬さは６０未満であった。
（実施例２６～２８および比較例３５～３８）Ｃｕ合金からなり成分組成の異なる２枚の板材の接合
実施例２６～２８および比較例３５～３８では、表５に記載の成分組成を持つＣｕ合金からなる板材を用い、表５に記載した溶接条件で溶接したことの他は、実施例１と同様にした。結果を表５に示す。
実施例２６～２８および比較例３５～３８では、表５に記載の成分組成を持つＣｕ合金からなる板材を用い、表５に記載した溶接条件で溶接したことの他は、実施例１と同様にした。結果を表５に示す。
実施例２６～２８によれば、Ｃｕ合金からなり成分組成の異なる２枚の板材の接合において、上記の特定の溶接条件で溶接することで、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上で、かつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法とすることができ、これにより、溶接部のビッカース硬さを６０以上とすることができたことが分かる。
一方、上記特定の溶接条件を満たさなかった比較例３５～３８は、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上でかつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法であることを満たさなかった。このため、溶接部のビッカース硬さは６０未満であった。
一方、上記特定の溶接条件を満たさなかった比較例３５～３８は、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上でかつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法であることを満たさなかった。このため、溶接部のビッカース硬さは６０未満であった。
（実施例２９～３０および比較例３９～４１）純Ｃｕからなり成分組成の異なる２枚の板材の接合
実施例２９～３０および比較例３９～４１では、表６に記載の成分組成を持つ純Ｃｕからなる板材を用い、表６に記載した溶接条件で溶接したことの他は、実施例１と同様にした。結果を表６に示す。
実施例２９～３０および比較例３９～４１では、表６に記載の成分組成を持つ純Ｃｕからなる板材を用い、表６に記載した溶接条件で溶接したことの他は、実施例１と同様にした。結果を表６に示す。
実施例２９～３０によれば、純Ｃｕからなり成分組成の異なる２枚の板材の接合において、上記の特定の溶接条件で溶接することで、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上で、かつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法とすることができ、これにより、溶接部のビッカース硬さを６０以上とすることができたことが分かる。
一方、上記特定の溶接条件を満たさなかった比較例３９～４１は、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上でかつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法であることを満たさなかった。このため、溶接部のビッカース硬さは６０未満であった。
一方、上記特定の溶接条件を満たさなかった比較例３９～４１は、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上でかつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法であることを満たさなかった。このため、溶接部のビッカース硬さは６０未満であった。
（実施例３１および比較例４２～４４）純Ｃｕからなる板材とＣｕ合金からなる板材との接合
実施例３１および比較例４２～４４では、表７に記載の成分組成を持つ純Ｃｕからなる板材とＣｕ合金からなる板材を用い、表７に記載した溶接条件で溶接したことの他は、実施例１と同様にした。結果を表７に示す。
実施例３１および比較例４２～４４では、表７に記載の成分組成を持つ純Ｃｕからなる板材とＣｕ合金からなる板材を用い、表７に記載した溶接条件で溶接したことの他は、実施例１と同様にした。結果を表７に示す。
実施例３１によれば、純Ｃｕからなる板材とＣｕ合金からなる板材との接合において、上記の特定の溶接条件で溶接することで、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上で、かつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法とすることができ、これにより、溶接部のビッカース硬さを６０以上とすることができたことが分かる。
一方、上記特定の溶接条件を満たさなかった比較例４２～４４は、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上でかつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法であることを満たさなかった。このため、溶接部のビッカース硬さは６０未満であった。
一方、上記特定の溶接条件を満たさなかった比較例４２～４４は、ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒の面積割合が２０％以上でかつ平均結晶粒径が板材の板厚と同等以下の寸法であることを満たさなかった。このため、溶接部のビッカース硬さは６０未満であった。
１、２ 板材
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 溶接部
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 接合体
２０ レーザ溶接装置
２１ レーザ制御部
２５ グラスファイバー
２６ 集光レンズ
２８ 集束レンズ
２９ レーザヘッド
３０ ガス供給ノズル
２２１，２２２ レーザ発振器
２３１ 第１レーザ光
２３２ 第２レーザ光
２６１ 第１集光レンズ
２６２ 第２集光レンズ
２７１ 第１ミラー
２７２ 第２ミラー
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 溶接部
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 接合体
２０ レーザ溶接装置
２１ レーザ制御部
２５ グラスファイバー
２６ 集光レンズ
２８ 集束レンズ
２９ レーザヘッド
３０ ガス供給ノズル
２２１，２２２ レーザ発振器
２３１ 第１レーザ光
２３２ 第２レーザ光
２６１ 第１集光レンズ
２６２ 第２集光レンズ
２７１ 第１ミラー
２７２ 第２ミラー
Claims (6)
- ９０質量％以上のＣｕを含有する複数の板材で構成され、
前記複数の板材同士を、互いに突き合わせた状態又は重ね合わせた状態で溶接により線状又は点状に接合して一体化する溶接部を有し、
前記溶接部は、前記板材の厚さ全体に亘って延在し、
接合された前記複数の板材が延在する方向に前記溶接部を切断したときの断面において、
前記溶接部の溶接幅と前記板材の厚さとで区画される長方形の領域にて、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ法の結晶方位解析データから得られるＧＡＭ値を測定したとき、前記ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒は、測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が２０％以上であり、かつ、
前記測定面積に存在する前記全ての結晶粒から求めた平均結晶粒径は、前記複数の板材のうち、薄い方の板材の厚さと同等以下の寸法である、電気・電子機器用部品。 - 前記板材が、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、ＭｇおよびＰからなる群より選択される１種以上の元素を含む、請求項１に記載の電気・電子機器用部品。
- 前記ＧＡＭ値が０．５°以上２．０°未満である結晶粒は、前記測定面積に存在する全ての結晶粒に対する面積割合が４２％以上であり、かつ前記平均結晶粒径は、薄い方の板材の厚さの６０％以下の寸法である、請求項２に記載の電気・電子機器用部品。
- 前記板材が、９９．９６質量％以上のＣｕおよび不可避不純物である、請求項１に記載の電気・電子機器用部品。
- 前記電気・電子機器用部品がベーパーチャンバである、請求項１～４のいずれか１項に記載の電気・電子機器用部品。
- 前記電気・電子機器用部品がバスバーである、請求項１～４のいずれか１項に記載の電気・電子機器用部品。
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| JP2012136726A (ja) | 2010-12-24 | 2012-07-19 | Mitsubishi Shindoh Co Ltd | 曲げ加工後の耐疲労特性及びばね特性に優れたＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金板及びその製造方法 |
| JP2014187000A (ja) | 2012-07-27 | 2014-10-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 端子、端子の製造方法及び電線の終端接続構造体 |
| WO2018159857A1 (ja) | 2017-03-03 | 2018-09-07 | 古河電気工業株式会社 | 溶接方法および溶接装置 |
-
2020
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Patent Citations (3)
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| JP2014187000A (ja) | 2012-07-27 | 2014-10-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 端子、端子の製造方法及び電線の終端接続構造体 |
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