JPH0256193B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

利用産業分野 この発明は、電子部品用クラツド板の製造方法
に係り、基板表面の全面あるいは所要箇所に、品
質および密着性良好に、１層または多層の被着材
料を高能率にクラツドできる製造方法に関する。 背景技術 電子部品用クラツド材料として、42％Ni―Fe
合金板（基板）―Al板（被着材料）（以下同配
列）、46％Ni―Fe合金板―Al板、コバール合金
板―Agろう板、Cu板―Ag板、ステンレス鋼板−
Cu板等の基板材と被着材料とからなる２層クラ
ツド板、あるいはさらに、複数の被着材料を積層
した多層クラツド板が利用されている。 上記の電子部品用クラツド板の製造方法は、基
板表面に１条または複数条の被着材を設ける所謂
ストライプ状クラツド板の場合は、基板コイルを
巻き戻しながら、圧接被着予定表面をワイヤブラ
ツシング等の機械的研摩法にて清浄化し、被着材
料を基板表面に冷間圧接する。 しかし、機械的研摩では、所要圧接予定表面以
外の基板表面、例えば全表面まで研摩され、研摩
によつて研摩表面に微細亀裂の発生や鱗片状金属
粉の発生付着及び異物が残存する恐れがあり、被
着材の圧接の際に圧接面に金属粉、該異物あるい
は気体の巻き込みが起り、被着材表面の膨れを生
じる問題がある。また、クラツド板表面の品質を
劣化させる等の問題を有していた。 また、クラツド板の製造において、冷間圧接前
に圧接面にレーザービームを照射する方法が提案
されている（特開昭52―60256号公報、特開昭56
―114590号公報）。 前者公報方法は、移動中の金属板の少なくとも
一方を他方に向けて、Ｖ形部を形成して、該Ｖ形
部の接触部分（溶接される部分）に集光するよう
に、レーザービームを照射して溶接するため、レ
ーザービームのＶ形接触部分に集光させるための
調整が極めて面倒であり、また、移動する金属板
は振動しながら移送されるため、レーザービーム
の焦点を常に溶接位置に安定されることは容易で
ない。 また、後者公報方法は、溶接すべき２枚の金属
板の溶接部に焦点を結ばない（集束状態にない）
エネルギービームを用いるため、２枚の金属板の
対向面の直接加熱に有効に利用され、反射による
散逸などがないため、極めて効率的な溶接法では
ある。 しかし、前記両方法は、いずれもエネルギービ
ーム（レーザービーム）を溶接対象物の加熱溶着
のための熱源として使用されるため、溶融による
合金層の形成は避けられず、合金層の形成が問題
となる電子部品用クラツド板では加熱溶着による
方法では製造困難であり、また加熱溶着法では溶
融合金層厚が100μm程度であるため、板厚が
100μm以下の被着材料や基板を使用する電子部品
用クラツド板の製造には適用できない。 発明の目的 この発明は、従来のクラツド法において、金属
板表面の清浄化に起因する問題点を解消し、被着
材表面の膨れ防止とすぐれたクラツド板表面品質
が得られる電子部品用クラツド板を高能率に製造
する方法の提供を目的としている。 発明の概要 この発明は、 金属または合金の基板表面を予備加熱した後、
該基板表面にレーザービーム照射し、該照射によ
り形成した基板の照射層表面に、被着材料を冷間
圧接する手段を、少なくとも１回行ない、金属ま
たは合金の基板表面に、１層または多層の被着材
料をクラツデイングしたことを特徴とする電子部
品用クラツド板の製造方法である。 さらに詳述すれば、走行中の金属または合金の
基板表面を非酸化性雰囲気中で予備加熱した後、
金属または合金の基板とレーザー照射装置のレー
ザービームとを相対的に移動させて、基板の被着
予定表面、すなわち、基板表面の全面あるいは所
要位置に所要寸法の１以上の局部面に、レーザー
ビームによる照射層を形成したのち、金属または
合金の被着材料を該照射層表面に冷間圧接するこ
とを特徴とするクラツド板の製造方法である。 さらに、この発明は、非酸化性雰囲気中で予備
加熱した後、金属または合金の基板とレーザー照
射装置のレーザービームとを相対的に移動させ
て、基板の被着予定表面に、レーザービームによ
る照射層を形成したのち、金属または合金の被着
材料を該照射層表面に冷間圧接し、さらに、レー
ザービームにより形成した照射層表面に被着材料
を冷間圧接する前記の手段を繰返し、被着材料表
面に１または複数の他の被着材料層を設けて多層
となすことを特徴とするクラツド板の製造方法で
ある。 本発明者は、基板表面の清浄化とクラツド板の
被着材表面の品質改善ならびに被着強度の向上を
目的に種々検討した結果、走行中の基板表面の被
着予定表面を、非酸化性雰囲気中で、加熱装置に
て予備加熱した後、基板表面の被着予定表面に、
全面均一なレーザービームの照射を行ない、表面
の付着物、油脂、水分を除去するとともに、2μm
以下、望ましくはサブミクロンオーダーの極表面
層を、溶融凝固させて硬化層を形成し、被着材の
冷間圧接時に、基板表面の硬化層表面にすべり変
形等により微細なマイクロクラツクを形成し、新
生面の露出により基板と被着材料との密着強度を
著しく向上させることができ、従来の機械的研摩
にともなう表面の微細亀裂、金属粉、残留異物の
発生、付着を防止でき、気体の巻き込みが発生せ
ずにクラツド材表面の膨れがなくなることを知見
したのである。 また、レーザービームを部分的に照射した被着
材料の表面状態は、前記の如く、照射表面の清浄
化と極表面層の溶融凝固による硬化層を形成し、
非照射部分も周囲の照射部分の熱影響により、表
面が清浄化されている。 このため、レーザービームの照射部分に被着材
料を冷間圧接すると、前述の如く、照射部分にお
いて、被着材料と基板材料が強固に接着し、非照
射部分も表面が清浄化されるため、被着材料と基
板材料との密着性が向上して充分な接着強度が得
られる。 この発明の製造方法によつて、基板表面の高清
浄化とクラツド板の被着材表面の品質改善ならび
に密着強度向上が得られ、圧延時の圧下率の低減
を図ることができ、軟質のクラツド板を得ること
ができる利点がある。 発明の構成と効果 この発明において、予備加熱後にレーザービー
ムの照射を行なうが、レーザービームの照射方法
は、被着材料の被着予定表面にスポツト状のビー
ムをミラーを用いて２次元的に走行、あるいはレ
ンズ、ミラーを用いて、ビームを拡げて板幅方向
に一括照射を行ない、被着予定表面の全面に均一
に照射するか、あるいは被着予定表面上にビーム
をジグザグ走行、蛇行させたり、縞状に部分照射
を行なうのもよい。 この発明において、予備加熱は、Arガス等の
非酸化性雰囲気中で、例えば、光ビーム、YAG
レーザー、CO₂レーザー、高周波等の加熱装置に
て、200℃〜600℃に予備加熱するのが好ましい。
加熱温度が200℃未満では、表面の清浄化の点で
好ましくなく、また、600℃を越えると、極表面
酸化や基板の変形の点で好ましくなく、予備加熱
温度は200℃〜600℃が好ましい。 この発明において、基板及び被着材料の種類や
組み合せは任意でクラツドできる組み合せであれ
ばよく、また、レーザービームの照射は、表面の
付着物、油脂、水分の除去並びに2μm以下の極表
面層の溶融凝固が可能であればいかなる方法でも
よく、例えば、スポツト状にビームを集光させて
基板表面の直交方向に照射し、基板とレーザービ
ームとを基板の長手方向に同方向あるいは逆方向
に移動させたり、さらには、レーザービームを基
板幅方向に振動させながら基板長手方向に移動さ
せるなどの方法が採用できる。 また、この発明による電子部品用クラツド板と
して、全面クラツド板の場合、その板厚は、0.05
〜1.0mmが好ましく、ストライブ状クラツド板の
場合、その板厚は、0.1〜1.0mmが好ましく、目的
用途に応じて板厚を適宜選定するとよい。 発明の図面に基づく開示 第１図はこの発明によるクラツド法を示す基板
の斜視説明図である。ここでは、42％Ni―Fe合
金板の幅方向中央にAl板を１条、ストライプ状
に冷間圧接する例を説明する。 42％Ni―Fe合金板１コイルは、アンコイリン
グされて冷間圧接ロール２へ進行する。圧接ロー
ル２後方には、通過する合金板１の上面にレーザ
ービームを照射するための照射ボツクス３が配置
され、照射ボツクス３は合金板１全体を包囲し、
内部にArガスを通気してあり、Arガス雰囲気中
でレーザービームを照射できる構成である。 さらに、レーザービームの照射前に、合金板１
の表面を予備加熱するための予備加熱装置９が設
置されており、ここでは、非酸化性雰囲気である
照射ボツクス３内で予備加熱できるように、光ビ
ーム照射装置あるいはYAGレーザー装置等のビ
ーム、レーザー照射装置を用いている。 レーザービームは、レーザー発振器４から発振
されてコリメーター５、ガルバニツクミラー６を
介して、f〓レンズ７により集光し焦点を結んだの
ち、焦点より所要距離、離間した位置で、合金板
１の幅方向中央位置の所要幅部分を照射できるよ
う、f〓レンズ７位置が調整される。 合金板１は幅方向中央位置の所要幅部分をレー
ザービーム照射されて、極表面層が溶融凝固し、
表面の付着物、油脂、水分が除去された新生面と
なる。 一方、Al板８はアンコイリングされたのち、
合金板１上方より圧接ロール２へ送給され、前記
のレーザービーム照射による照射面上に圧接され
る。 この際、圧接により照射面の溶融凝固層表面に
すべり変形等によりマイクロクラツクが発生し、
内部の新生面が露出してAl板８が圧接されるた
め、従来の機械的研摩表面に比較して、清浄度が
すぐれ、合金板１とAl板８との密着強度が向上
し、従来法より圧延率を小さくでき、かつ、レー
ザービーム照射前に基板表面を予備加熱するた
め、ライン速度の向上が計られ、軟質製品を高効
率で得ることができる。 例えば、リードフレーム材料の場合、クラツド
後の工程で、打抜き加工及び折曲げ加工が容易に
なり、材料のリード強度、品質の向上に極めて有
利である。 第１図では、合金板上に１条の被着材料を冷間
圧接した例を説明したが、合金板全面であつて
も、また、複数条であつても同様に製造でき、さ
らには、同様の手段を圧接したい箇所にくりかえ
し行なうことにより、被着材料上に他の被着材料
をクラツドでき、すぐれた密着強度と製品性状を
得ることができる。 従つて、基板となる材料の材質や寸法、さらに
被着材料の材質寸法等により、レーザービームの
発振方法や照射出力、f〓レンズによる焦点と照射
表面までの距離、被照射側の移動速度などを適宜
選定する必要がある。 実施例 実施例 １ 金属板には、板厚0.35mm、板幅25mmの42％Ni―
Fe合金板、 被着材料には、板厚0.08mm、板幅5.5mmのAl板、 照射ボツクス内雰囲気ガス、Arガス、 基板移動速度80cm／ｓ、 基板幅方向中央部の幅5.5mm部分を、光ビーム
にて400℃に予備加熱する。 レーザー照射装置には、出力500W連続発振
YAGレーザー、または、50W出力、10kHzＱス
イツチYAGレーザーを用い、レンズ焦点間距離
100mmの条件で、上述した第１図のこの発明によ
る方法で、基板幅方向中央部に幅5.5mmで、基板
長手方向に連続して、レーザービームによる均一
な照射面を形成し、同照射面に、前記Al板を圧
接ロールにて、圧延率24％で冷間圧接した。 その後、１回の冷間圧延を施して、板厚0.25
mm、板幅25mm寸法からなるこの発明によるストラ
イプ状クラツド板を得た。なお、全圧延率は29％
であつた。 また、比較のため、同種の金属基板と被着材料
を用い、基板表面に、0.3mmΦワイヤー回転ブラ
シ、移動速度17m／ｓのワイヤーブラツシング条
件で、従来の機械的研摩を施したのち、Al板を
冷間圧接し、同一寸法のストライプ状クラツド板
を得た。 得られた２種のクラツド板の寸法、外観性状及
び機械的性質を調べ、その結果を第１表に示す。 第１表から明らかなように、本発明方法による
と、従来法より軟質製品を得ることができ、かつ
外観性状がすぐれ、すこぶる品質のよいクラツド
板が得られることが分る。

【表】 実施例 ２ 実施例１と同一の金属基板、被着材料を使用
し、同一の予備加熱条件及びレーザービーム照射
条件で、第２図に示す如く、金属基板上にレーザ
ービームをジグザグ状に照射し、照射部分ａと非
照射部分ｂとを形成し、被着材料であるAlの冷
間圧接を施したのち、１回の冷間圧延を施して、
板厚0.254mm、板幅25mm寸法からなるこの発明に
よるストライプ状クラツド板を得た。なお、全圧
延率は27％であつた。 さらに、本発明におけるレーザービーム照射後
の基板の圧接前表層から内部にかけての硬さの状
況及び比較例のワイヤーブラツシング後の基板表
層から内部にかけての硬さの状況を測定し、第３
図にその結果を示す。 第３図から明らかなように、ワイヤーブラツシ
ング後の表層は約10μmの厚さにわたり、硬化し
ており、硬化層は内部より変形能力が劣るため、
圧接時の変形により亀裂を生じ、その亀裂に現わ
れる新生面に被着材がよく密着する。このこと
は、圧接後の密着性試験として加熱処理を施す
と、この亀裂が拡散の起点となることから理解さ
れる。 ワイヤーブラツシングで生じる上記の態様は、
圧接前の表面処理として有効であるが、その反
面、付着物、油脂、水分を減少させ、圧接に必要
な清浄面を得るまでかかる処理を行なうと、研摩
面は著しく粗面となり、鱗片状金属粉の発生付着
及び圧接面への気体の巻き込む障害を残す恐れが
あり、また、かかる研摩を、基板上の細いストラ
イプ状の被着予定部分に、限定して施すことは困
難である。 これに対して、この発明によるレーザービーム
照射では、実施例の如く、ストライプ状の所要部
分に限定して施すことが可能であり、照射条件の
選定により、粗面が生じることなく、付着物、油
脂、水分が除去され、溶融凝固層の厚さをコント
ロールできる。 また、この溶融凝固層は、圧接時にマイクロク
ラツクの発生により、比較例の場合より新生面が
均一且つ密に分布しているため、被着材がよく密
着する。かかる良好な密着は、加熱処理を施すと
拡散が均一に進行することからも確認できた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるクラツド法を示す基板
及び装置の斜視説明図である。第２図は実施例に
おけるレーザービームの照射方法を示す基板の上
面図である。第３図はこの発明によるクラツド板
の基板深さとビツカース硬さとの関係を示すグラ
フである。 １……合金板、２……圧接ロール、３……照射
ボツクス、４……レーザー発振器、５……コリメ
ータ、６……ガルバニツクミラー、７……f〓レン
ズ、８……Al板、９……予備加熱装置、ａ……
照射部分、ｂ……非照射部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属または合金の基板表面を予備加熱した
   後、該基板表面にレーザービーム照射し、該照射
   により形成した基板の照射層表面に、被着材料を
   冷間圧接する手段を、少なくとも１回行ない、金
   属または合金の基板表面に、１層または多層の被
   着材料をクラツデイングしたことを特徴とする電
   子部品用クラツド板の製造方法。