JPS62263878A - クラツド板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、金属または合金基板上に、被る＋Ａ料を冷
間圧接法にて、全面部るいは所東箇所に局部的に、圧着
するクラッド板の製造方法に係り、冷間圧接後の拡散焼
なまし処理を必要とぜず、品質および密右１生良好に、
被着材料を高師・キζにクラッドできる製造方法に関す
る。

背案技術 電子部品用クラット材料として、 Ｆｅ−Ｎｉ系封着材料（４０〜５５％Ｎ１−Ｆｅ）　−
／Ｖ仮、（基板−被看材料、以下同配列） Ｆｅ−Ｎｉ系封着材料（４０〜５５％Ｎ１−Ｆｅ）　−
Ａｇろう仮、Ｆｅ−Ｎｉ系封着材料（４０〜５５％Ｎｉ
　−Ｆｅ）　−ＡＣ＋板、コバール合金板（２５〜５０
％Ｎｉ−１０〜２０％Ｃｏ−Ｆｅ）−Ａｇろう仮、 等からなる２層ストライプクラット板、またはｒｅ−１
ｔ＋ｉ系月着月利（４０＝５５％Ｎ１−Ｆｅ）　−基板
、コバール合金板（２５〜５０％Ｎ１−１０〜２０％Ｃ
〇−「ｅ）−Ａｇろう板、等からなる仝面りラッド仮、
おるいはさらに、積層塁仮に被着材料を圧着した多層ク
ラッド板が利用されている。

例えば、ＡＩ２ストライプ状クラット材料の製造には、
４２％Ｎｉ−４ｅ合金の金属塁仮帯を還元雰囲気中で焼
鈍し、基板表面の清浄化辺埋を施したのら、ざらに冷間
圧接すべき表面部分にバフω１１ｆを施して清浄化し、
１条あるいは所凹パターンの複数条のへρ条をこの基板
上に蛋ね合ｌて冷間圧接し、圧接後部るいは少なくとも
１回の冷間圧延を行なった後、６００°Ｃ以下て拡故焼
なまし処理して、ＪＶ条と金属基板との接合を完全にし
、ざらに、クラッド材料の寸法、形状を調整するため、
少イｊくと５１回の冷間圧延を行ない、さらに、ストラ
イプ状にクラッドすることによる基板幅方向に不均一に
残沼した内部応力歪部るいは打央き加工後のエツジ部の
残留歪を除去するため、５５０°Ｃ以下Ｃ熱処理したり
、５５０’Ｃ以下で加熱してクラット条に張力を付与し
、伸びを（’Ｊ　ＩＪＯして矯正する：に造方法が、−
暇に採用されている。

しかし、ワイヤ八）研摩等の機械的６ノ１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、研摩によって研摩表面に：’：ｌＩれの発生や鱗片
状金属粉の発生付着及び異物か残存する恐れかあり、被
石材の圧接の際に圧接面に金属粉。

該異物おるいは気体の巻き込みか起り、被着材表面の膨
れを生じる問題がある。また、基板表面に１条または復
数条の被石材を設（りる所謂ス１へライブ状りラッド仮
の場合は、特に、に１れか冷間圧接または後続の冷間圧
延時に金属＠粉を生成して、前記金属微粉かクラッド板
に付着する原因となり、クラッド板表面の品質を劣化さ
せる等の問題を何Ｊるほか、従来の製造方法では、多大
の工程や熱処理を要し、製造コストの上背、並びに拡散
炉なまし時のＡＩ、Ｍ合金面等の疵や表面品質の低下が
問題となっていた。

発明の目的 この発明は、従来のクラット法において、金属板表面の
清浄化に起因する問題点を解消し、被着材表面の崩れ防
止とすぐれたクラッド板表面品質か得られるとともに、
従来、不可欠Ｃ゛あった冷間圧接後の拡散炉なまし処理
工程を省略でき、冷間圧接工程のみで完全な接合が可能
なりラッド板の製造方法を目的としている。

発明の構成と効果 この発明は、クラッド材料の製造方法において、冷間圧
接後の拡散炉なまし処理工程を省略できる製造方法を目
的に種々検討し、かつ基板表面の清浄化とクラッド板の
被着材表面の品質改善並びに被着強度の向上を目的に種
々検討した結果、走１１中の基板表面の被着予定表面に
、少なくとも１条のレーザービームを、ジグザグ状、蛇
１１あるいは縞状に照ｑ４を行ない、接合不良となる異
物、油脂。

水分に吸収され易い波長のレーず−ビームを照ｑ１する
ことにより、表面に付ねしている置物、油脂。

水分がレーク“−光を吸収してカス化し、除去されるた
め、清浄な表面が得られ、前記表面に被着材料を圧接す
ると表面か清浄なために容易に１３；ミ子間結合が起り
、実用上、差支えない範囲の充分な被着強度か得られる
ことを知見した。

ざらに、異物等だけでなく、楢板にも１狡収され易い波
長、ずなわら、波長５μｍ以下のレーＩ７’　−ビーム
を用いれば、１０μｍ以下、望ましくｌユリブミク１］
ンオーダーの極表面層を、溶融凝固さＵて硬化層を形成
し、被着材の冷間圧接時に、基板表面の硬化層に内部の
すへり変形によって＆而に微細な亀裂を生じざＵること
により、内部の新生面を露出させて基板と被着材料との
密着強度を著しく向上させることかでき、従来の別域的
ｆｉＪｌ摩にともなう表面の割れ、金属粉、残留置物の
イご生、付４を防止でさ、気体の巻き込みか発生けりに
クラッド材表面の膨れがなくなり、特に、被着材料がＮ
の場合は、前記の拡散炉なまし処理工程が不要となり、
冷間圧接のまま、あるいは冷間圧接後の冷間圧延のみで
、打（友き後の変形がないクラッド板が得られることを
知見し、この発明を完成したしのでおる。

この発明は、金属または合金の基板表面の少なくとも１
主面に、少なくとも１条のレーザービームをジグザグ状
、蛇行必るいは縞状に照射し、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１工接する手段を、
少なくとも１回行ない、′１層または多層の金属または
合金の基板表面に、被ン１材料を圧着したことを！１−
１Ｉ徴とするクラッド板の′＋！Ｕ漬方法である。

ざらに詳述すれば、平滑な少なくとも１主面を何する金
属あるいは合金基板、例えば、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合合金
ココパール合金少なくとも１主而に、少なくとも１条の
レーザービームを、ジグザグ状。

蛇行あるい（よ縞状に照射し、該照射に照射により生成
した塁仮の照射層表面に、ＡＩ、Ａ＆合金条を２５％〜
７０％の圧下率て冷間圧接すると、該１１史化にツ（Ｊ
亀裂を生じ、この亀裂内にＡｉｌ、／Ｖ合金条か、冷間
圧接助に押込まれた状態となり、圧接か完全となり、従
来不可欠とされていた接合を支足化さけるための拡散焼
なまし］膓よ不四となる。

この発明の製造方法によって、基板表面の８清浄化とク
ラッド仮の被石材表面の品質改善ならびに密着強度向上
か得られ、圧延り、）の灯下−＋−の低減を図ることが
でき、軟質のクラッド仮をｊシＩることかできる利点か
ある。

発明の好ましい実施態様 この発明において、レーザービームの照射ノｊ法は、被
橘材料の被着予定表面にスポット法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″ＣＣ輻幅方向一括照射を行ない、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
に部分前４ＮＪするものである。

また、この発明において、レーク４−じ一ムを部ヅ）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ｑ１部分の熱影響により、表面
か清浄化されている。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Ｑ４
部分において、被る材料と基板材料か強固に接看し、非
照射部分、し表面が清浄化されるため、波谷材料と基板
材料との曹肴性か向上して充分な接４強度がＩＪられる
。

この発明にＪ−３いて、重板及び被着材料の種類や組み
合せは、任意でクラッドできる組み合せてあればよく、
また、レーザービームの照ｑ旧よ、表面の付着物、油脂
、水分の除去がでさればよく、好ましくは１０　（ｉ　
ｍ以下の極表面層の溶融凝固が可能Ｃおれば、いかなる
方法でしよく、例えば、スポット状にビームを集光させ
′Ｃ基板表面の１白交方向に照射し、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１
辰幅さぜなから基板長手方向に移動させるなとの方法が
採用できる。

また、レーザ−ビームは、レーザー介（取器から発振さ
れて、］リメータ、レンズにより染；・ｔし、光フ１イ
バーにて所要位置に導いて照則りる方法し採用できる。

この発明において、レーザ−ビームの照則条１′１とし
て、ビームのパワー密度は、１００ｋＷ　ｙ’　ｍｍ２
〜１５００に臀／”　ｍ１２の範囲が好ましく、ざらに
θｆよしくは、３００ｋＷ／’ｍ１２〜９００ｋＷ／ｍ
ｍ２テアル。

レーザ−ビームのパワー密１哀か１０［）ｋＷ７ｍｍ−
未満ては、圧接に対−する表面清浄化効果か４Ｊ：り、
また、１５００ｋＷ／ｍｍ″を越えると、表面の凹凸か
激しくなり、パワー密度の上昇に伴ない）、Ｊ、仮に孔
か牛成し好ましくない。

また、レーザー波長は、５μｍ以下であれぽイ］効であ
るが、２μｍ８！、−越えると重板への吸収効果か悪い
ため、２μｍ以下の波長を用いることか望ましい１３ この発明にあける金属また【よ合金基板（よ、ｒｅ−Ｎ
ｉ系ｉ＝Ｊ　ａ　＋４１１　（ｊ１０〜５５％Ｎ１−Ｆ
ｅ）、］バール合金板（２５〜５０％Ｎｉ−１０□〜２
０％Ｃｏ−Ｆｅ）、Ｃｕ合金板（Ｂｅ１．１％以下、　
Ｔｉ　１．０％以下、　Ｃｒ　１．６％以下、　Ｆｅ　
６．０％以下、　Ｎｉ１５．０％以下、　Ｚｎ４３％以
下、８０．５％以下、　Ｓｉ　６．０％以下、　Ｐｂ　
Ｏ，０８％以下、Ｐｏ、５以下、　Ｔｃ　Ｏ，６％以下
、　ＭＣＩ　０．６％以上。

Ｚｒ０．７％以下、　）Ｉｎ　７％以下、Ｃｏ２％以下
、　Ａｇ　１．５％以下、　Ｃｄ　１．３％以下、／Ｖ
１２％以下、　５ｎ１２％以下の少なくとし１種を含イ
ｊし、（）Ｉ　Ｌ、添ｈＯ元素を２種以上含右づる場合
、その総￥は４５％以下、残部Ｃυからなる）か好まし
い、。

この発明において、金属または合金の基板【よ、単板で
しよく、また、導電性、耐食性１強度向上のため、例え
ば、前記Ｃｕ合金と４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金、あるいは前
記Ｃｕ合金と］バール合金の積層板を用いることもＣ′
きる。

／よａ５、前記積層基板は、レーザービームを使用して
、表面清浄１〈に圧接してもよく、従来のワイＶブラッ
シングにより衣面清浄後に圧接してもよい。

また、被る材料として、ＡＵ仮、　ＡＮ仮、　Ａ＆合金
板、Ａ（Ｊ板、　Ａ（］ろう板、黄銅ろう板、はんだ仮
が好ましい。

また、この発明によるクラッド板として、仝面りラッド
板の場合、その板１テは、０．０５〜５．０ｍｍが好ま
しく、ス１〜ライブ状りラッド仮の場合、その板厚は、
０．０５〜１．０ｍｍか好ましく、［１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ッド法を示す基板の斜視説
明図である。ここでは、４２％　Ｎ１−Ｆｅ合金板の幅
り向中央にＡ／１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ックス（３）か配置さ
れ、照射ボックス（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さる構成である。

レーザービームは、例えば、ＹＡＧレーザーのレーザー
発振器（４）から発振されてコリメーター（５）、カル
バニックミラー（６）を介して、ｆθ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、ｆθレンズ（７）位置が調整される
。

なお、この発明に使用されるレーザ“−ビーム発生装置
は、ガルバニックミラー（６）に代えて、多面体ミラー
ちしくはセグメントミラーを用いることにより、レーザ
ー走査速度を速くすることができ、また、シリンダリカ
ルレンズを用いて、板幅方向を一括して照射することに
より、加工速度の向上を図ることかできる。

合金板（１）は幅方向中央位置の所要幅部分を、ジグザ
グ状おるいは縞状に、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、Ｍ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［Ｉ−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、照射面の）ｄ融凝固層か内部のすべり変形の影響に
より表面に微細な亀裂を生じ、内部の新生面が露出して
Ｎ板（８）が圧接されるため、従来の機械的ｆＩＪｉ摩
表面に比較して、ｈ′ｊ浄磨かすぐれ、合金板（１）と
Ｎ板（８）との密行強度か向上し、従来法より圧延率を
小ざくでき、軟７１製品を高効率で１ｑることかできる
。

例えば、リードフレーム十Ａ利の場合、クラッド後の工
程で、打Ｉ々き加工及び折曲げ加工か容易になり、材料
のリード強度１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、合金板全面であっても、また、複数条
でおっても同様に製造でき、１ぐれた密着強度と製品性
状をｊｑることかできる。

また、１主面のみならず、他面にも圧接した両面クラッ
ド板についても同様に製造できる、。

従って、基板となる材１１の＋Ａ質や１法、ざらに被着
材料の材質寸法等により、シー＋１−ビームの発振方法
や照射出力、ｆθ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 よ匝邸ユ 金属基板には、 板厚０．３６ｍ１１１、板幅２３ｍｍの４２％Ｎ１−Ｆ
ｅ合金板、被着材料には、 板厚０．０８　［１１１１，板幅５．５順、純−１９９
，ｒ％のＮ板を使用した。

照射ボックス内雰囲気ガス、Ａ「ガス、塞板移動速度Ｉ
Ｑ　ｍ／ｍｉｎであった。。

レーザー照０＝１装置には、１００’ｖＶ出力、　１０
　ｋｔｌｚＱスイッチレーザーを用い、上）ホした第１
図のこの発明による方法で、レンズ焦点間距離１０（＞
Ｉｍ、波長が１．００μｍレーザーパワー密度５００囮
／　ｍｍ２の条件で、枯板幅方向中央部に幅５．５ｍｍ
で、ビーム照射幅 ５．５ｍ−ピッチ幅０．５順で、基板長手方向に連続し
て、レーリービームによるジグザグ状の照射而を形成し
、第２図に示す如く、照射部分ａと非照射部分すとを形
成し、同焦ｑ・１面に、前記Ａ＆仮を圧接ロールにて、
圧延率２９％で冷間圧接した。

その後、１回の冷間圧延を施して、板厚０．２５ｍｍ、
板幅２３ｍｍ寸法からなるこの発明によるストライプ状
クラッド板を得た。なお、仝Ｌ「延・柑ま３０％であっ
た。

また、比較のため、同種の金属基板と波谷材料を用い、
基板表面に、０．１ｍｍφワイＶ−回転ブラシ、移動速
度２２　ｍ／ｓのツイヤ−バフ仙摩条イ１で、従来の機
械的ｊｌｌ摩を施したのち、Ｎ板を冷間圧接し、同一寸
法のストライプ状クラッド板を１！１だ。

ｊｑられた２種のクラッド板の寸法、外観性状及び■械
的性質を調べ、その結末を第１表に示ター。

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１ｑることかてさ、かつ外観性状がす
ぐれ、すこぶる品質のよいクラッド板が得られることが
分る。

以下余白 第１表 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ｃノての硬さの状況及び比較例
のワイヤーパフ研摩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Ａ７−ハフ仙摩後の表
層は約１０ｕｍの厚さにわたり、硬化してＪ３す、硬化
層は内部より変形能力か劣るため、圧接時の変形により
割れを生じ、その割れに現われる新生面に被る材がよく
密着覆る。このことは、圧接後の密着性試験として加熱
処理を施りと、この割れが拡散の起点となることから理
解される。

ワイＡ７−パフ研摩で生じる上記の態様は、圧接前の表
面処理としてイ］効であるが、その反面、付着物、油脂
、水分を減少させ、圧接に必黄／Ｊ：清浄面を得るまで
かかる処理を行４工うと、ＩＩ）ｌ摩面は名しく粗面と
なり、鱗片状金属粉の発生イ」？１及び圧接面への気体
の巻き込む障害を残１恐れかあり、また、かかる６７Ｆ
摩を、基板上の細いストライプ状の被る予定部分に、限
定して施づこと（３１困知である。

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施すことが
可能であり、照射部１１の選定により、粗面が生じるこ
となく、付着物、油脂、水分か除去され、溶＠凝固層の
厚さをコント［１−ルてきる。

また、この溶融凝固層には硬化か認められ、硬化層は圧
接時、内部のすべり変形の影響により表面に微細な亀裂
を生じ、その亀裂に現われる新生面は、比較例の場合よ
り、小さい圧延率でより多くの圧接面積を占め、かつ均
一に分イｆｉＬ、被着材がよく密着することは、圧接後
の密層性試験として加熱処理を施すと、拡散が均一に進
行することからも５（ｆ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ラ１〜法を示１基板及び装
置の斜視説明図でおる。７ｆ５２図は実施例にお（ブる
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ット仮の基板深さとヒラカ
ースＩｌ！ｌｌｒさとの関係を小ナグラフである。 １・・・合金板、２・・・／、ｆ接ロール、３・・・照
射ホックス、４・・・レーリー−光］取器、５・・・］
リメータ、６・・・カルバニックミラー、７・・・１°
θレンズ、８・・・／Ｖ板、ａ・・・照射部分、ｂ・・
・非照射部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　金属または合金の単板あるいは積層状基板表面の少
   なくとも１主面に、少なくとも１条のレーザービームを
   ジグザグ状、蛇行あるいは縞状に照射し、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
   ことを特徴とするクラッド板の製造方法。