KR101979531B1 - 방열 부품용 구리 합금판 및 방열 부품 - Google Patents

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Abstract

방열 부품을 제조하는 프로세스의 일부에 650℃ 이상의 온도로 가열하는 프로세스가 포함되는 경우에, 제조 후의 방열 부품에 충분한 강도와 방열 성능을 갖게 할 수 있는 구리 합금판을 제공한다. Fe: 0.07∼0.7질량%, P: 0.2질량% 이하를 함유하고, Fe의 함유량 [Fe]와 P의 함유량 [P]의 비 [Fe]/[P]가 2∼5이며, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 850℃에서 30분 가열 후 수냉하고, 이어서 시효 처리한 후의 0.2% 내력이 100MPa 이상, 도전율이 50% IACS 이상인 방열 부품용 구리 합금판. 구리 합금이 Sn을 포함하는 경우, Sn과 Fe의 함유량은 도 1에 나타내는 점 A(0.1, 0.006), 점 B(0.5, 0.006), 점 C(0.05, 1.1), 점 D(0.05, 0.05)로 둘러싸이는 범위 내로 한다.

Description

방열 부품용 구리 합금판 및 방열 부품
본 발명은 방열 부품용 구리 합금판 및 방열 부품에 관한 것이다.
데스크형 PC 또는 노트형 PC 등에 탑재되는 CPU의 동작 속도의 고속화 및 고밀도화가 급속하게 진전하여, 이들 CPU로부터의 발열량이 더욱 증대되고 있다. CPU의 온도가 일정 이상의 온도로 상승하면, 오작동 또는 열폭주 등의 원인이 되기 때문에, CPU 등의 반도체 장치로부터의 효과적인 방열은 절실한 문제가 되고 있다.
반도체 장치의 열을 흡수하여 대기 중에 방산시키는 방열 부품으로서 히트 싱크가 사용되고 있다. 히트 싱크에는 고열전도성이 요구되기 때문에, 소재로서 열전도율이 큰 구리 또는 알루미늄 등이 이용된다. 그러나, 대류 열저항이 히트 싱크의 성능을 제한하고 있어, 발열량이 증대되는 고기능 전자 부품의 방열 요구를 만족시키는 것이 어려워지고 있다.
이 때문에, 보다 높은 방열성을 갖는 방열 부품으로서, 높은 열전도성 및 열수송 능력을 구비하는 관상 히트 파이프 및 평면상 히트 파이프(베이퍼 챔버)가 제안되어 있다. 히트 파이프는 내부에 봉입된 냉매의 증발(CPU로부터의 흡열)과 응축(흡수한 열의 방출)이 순환적으로 행해지는 것에 의해, 히트 싱크에 비해 높은 방열 특성을 발휘한다. 또한, 히트 파이프를 히트 싱크 또는 팬과 같은 방열 부품과 조합하는 것에 의해, 반도체 장치의 발열 문제를 해결하는 것이 제안되어 있다.
방열판, 히트 싱크 또는 히트 파이프 등에 이용되는 방열 부품의 소재로서, 도전율 및 내식성이 우수한 순구리제(무산소 구리: C1020)의 판 또는 관이 다용되고 있다. 성형 가공성을 확보하기 위해, 소재로서 연질의 소둔재(O재) 또는 1/4H 조질재가 이용되지만, 후술하는 방열 부품의 제조 공정에 있어서, 변형 또는 흠집이 발생하기 쉽거나, 타발 가공 시에 버(burr)가 나오기 쉽거나 또는 타발 금형이 마모되기 쉬운 등의 문제가 있다. 한편, 특허문헌 1 및 2에는, 방열 부품의 소재로서 Fe-P계의 구리 합금판이 기재되어 있다.
방열판 및 히트 싱크는, 순구리판을 프레스 성형, 타발 가공, 절삭, 천공 가공 및 에칭 등에 의해 소정 형상으로 가공 후, 필요에 따라서 Ni 도금 또는 Sn 도금을 행하고 나서 땜납, 납 또는 접착제 등으로 CPU 등의 반도체 장치와 접합한다.
관상 히트 파이프(특허문헌 3 참조)는, 구리 분말을 관 내에 소결해서 윅(wick)을 형성하고, 가열 탈가스 처리 후, 일단을 브레이징 봉지하고, 진공 또는 감압하에서 관 내에 냉매를 넣고 나서 다른 한쪽의 단부를 브레이징 봉지하여 제조한다.
평면상 히트 파이프(특허문헌 4 및 5 참조)는, 관상 히트 파이프의 방열 성능을 더 향상시킨 것이다. 평면상 히트 파이프로서, 냉매의 응축과 증발을 효율적으로 행하기 위해서, 관상 히트 파이프와 마찬가지로, 내면에 조면화 가공 또는 홈 가공 등을 행한 것이 제안되어 있다. 프레스 성형, 타발 가공, 절삭 또는 에칭 등의 가공을 행한 상하 2매의 순구리판을 브레이징, 확산 접합 또는 용접 등의 방법에 의해 접합하고, 내부에 냉매를 넣은 후, 브레이징 등의 방법에 의해 봉지한다. 접합 공정에서 탈가스 처리가 행해지는 경우가 있다.
또한, 평면상 히트 파이프로서, 외면 부재와, 외면 부재의 내부에 수용되는 내부 부재로 구성된 것이 제안되어 있다. 내부 부재는, 냉매의 응축, 증발 및 수송을 촉진하기 위해서 외면 부재의 내부에 하나 또는 복수 배치되는 것이고, 여러 가지의 형상의 핀, 돌기, 구멍 또는 슬릿 등이 가공되어 있다. 이 형식의 평면상 히트 파이프에 있어서도, 내부 부재를 외면 부재의 내부에 배치한 후, 브레이징 또는 확산 접합 등의 방법에 의해 외면 부재와 내부 부재를 접합 일체화하고, 냉매를 넣은 후, 브레이징 등의 방법에 의해 봉지한다.
일본 특허공개 2003-277853호 공보 일본 특허공개 2014-189816호 공보 일본 특허공개 2008-232563호 공보 일본 특허공개 2007-315745호 공보 일본 특허공개 2014-134347호 공보
이들 방열 부품의 제조 공정에 있어서, 방열판 및 히트 싱크는 솔더링 또는 브레이징의 공정에서 200∼700℃ 정도로 가열된다. 관상 히트 파이프, 평면상 히트 파이프는 소결, 탈가스, 인구리납(BCuP-2 등)을 이용한 브레이징, 확산 접합 또는 용접 등의 공정에서 800∼1000℃ 정도로 가열된다.
예를 들면, 히트 파이프의 소재로서 순구리판을 이용한 경우, 650℃ 이상의 온도에서 가열을 했을 때의 연화가 심하다. 또한, 급격한 결정립의 조대화가 발생한다. 이 때문에, 히트 싱크 또는 반도체 장치에의 설치, 또는 PC 하우징에의 짜넣기 등을 할 때에, 제조한 히트 파이프가 변형되기 쉬워, 히트 파이프 내부의 구조가 변화되어 버리고, 또한 표면의 요철이 커져, 소기의 방열 성능을 발휘할 수 없게 되어 버리는 문제가 있다. 또한, 이와 같은 변형을 피하기 위해서는 순구리판의 두께를 두껍게 하면 되지만, 그렇게 하면 히트 파이프의 질량 및 두께가 증대된다. 두께가 증대된 경우, PC 하우징 내부의 극간이 작아져, 대류 전열 성능이 저하되는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 1 및 2에 기재된 구리 합금판(Fe-P계)도, 650℃ 이상의 온도에서 가열을 하면 연화되고, 더욱이 순구리에 비해 도전율이 크게 저하된다. 이 때문에, 소결, 탈가스, 브레이징 또는 확산 접합 등의 공정을 거쳐 예를 들면 평면상 히트 파이프를 제조한 경우, 동 히트 파이프의 반송 및 취급 또는 기반에의 짜넣기 공정 등에서 용이하게 변형된다. 또한, 도전율이 저하됨으로써, 히트 파이프로서의 소기의 성능이 나오지 않게 된다.
본 발명은, 순구리 또는 구리 합금판으로부터 방열 부품을 제조하는 프로세스의 일부에 650℃ 이상의 온도로 가열하는 프로세스가 포함되는 경우의 상기 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 650℃ 이상의 온도로 가열하는 프로세스를 거쳐 제조된 방열 부품에, 충분한 강도와 방열 성능을 갖게 할 수 있는 구리 합금판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
석출 경화형 구리 합금은, 용체화 처리 후, 시효 처리를 행함으로써, 강도 및 도전율이 향상된다. 그러나, 석출 경화형 구리 합금은, 용체화 처리 후, 냉간에서 소성 가공을 가하여 석출 사이트가 되는 소성 변형을 합금 중에 도입한 후, 시효 처리를 행하는 것이 아니면, 시효 처리에 의한 강도 및 도전율의 향상 효과가 낮은 경우가 있다.
브레이징, 확산 접합 또는 용접 등의 가열 공정을 거쳐 제작된 베이퍼 챔버 등의 방열 부품의 경우, 상기 가열 공정 후에 소성 가공이 가해지는 경우는 없다. 따라서, 상기 방열 부품을 석출 강화형 구리 합금의 판재로부터 제작한 경우에, 용체화 처리에 상당하는 상기 가열 공정 후, 시효 처리를 실시하더라도, 강도 및 도전율이 충분히 향상되지 않는 경우가 있다.
한편, 본 발명자들은, 석출 경화형 구리 합금 중 Cu-Fe-P계 합금에 있어서, Fe, P의 조성 범위 및 Fe/P비를 한정하는 것에 의해, 상기 가열 공정 후, 소성 가공을 가함이 없이 시효 처리한 경우라도, 방열 부품의 강도 및 도전율이 크게 향상되는 것을 발견하여, 본 발명에 도달했다.
본 발명에 따른 방열 부품용 구리 합금판은, 방열 부품을 제조하는 프로세스의 일부로서, 650℃ 이상으로 가열하는 프로세스와 시효 처리가 포함되는 경우에 이용되고, Fe: 0.07∼0.7질량%, P: 0.2질량% 이하를 함유하고, Fe의 함유량(질량%)을 [Fe]로 하고, P의 함유량(질량%)을 [P]로 했을 때의 양자의 비 [Fe]/[P]가 2∼5이며, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 850℃에서 30분 가열 후 수냉하고, 이어서 시효 처리한 후의 0.2% 내력이 100MPa 이상, 도전율이 50% IACS 이상이다. 한편, Fe의 함유량 [Fe]와 P의 함유량 [P]는 모두 질량%이다.
본 발명에 따른 방열 부품용 구리 합금판은, 합금 원소로서 추가로 Sn을 포함할 수 있다. 이 경우, 구리 합금판은, 도 1에 나타내는 점 A(0.1, 0.006), 점 B(0.5, 0.006), 점 C(0.05, 1.1), 점 D(0.05, 0.05)로 둘러싸이는 범위 내(경계선 상을 포함함)의 Fe 및 Sn을 포함한다. P의 함유량과 [Fe]/[P]는 상기와 동일하다. 이 구리 합금을 850℃에서 30분 가열 후 수냉하고, 이어서 시효 처리한 후의 0.2% 내력은 100MPa 이상, 도전율은 45% IACS 이상이다.
상기 구리 합금판은, 필요에 따라서, 합금 원소로서 추가로 Zn을 1.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하고, 또는/및 Mn: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Mg: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Si: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Al: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Cr: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Ti: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 및 Zr: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.5% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 구리 합금판은, 방열 부품을 제조하는 프로세스의 일부로서, 650℃ 이상으로 가열하는 프로세스와 시효 처리가 포함되는 경우에 사용된다. 즉, 본 발명에 따른 구리 합금판을 이용하여 제조한 방열 부품은 650℃ 이상으로 고온 가열 후 시효 처리되어, 강도가 향상되어 있다.
본 발명에 따른 구리 합금판은, 850℃에서 30분 가열하고, 이어서 시효 처리를 행했을 때, 0.2% 내력이 100MPa 이상, 도전율이 50% IACS 이상(Sn을 포함하지 않는 경우) 또는 45% IACS 이상(Sn을 포함하는 경우)이다. 본 발명에 따른 구리 합금판은, 시효 처리 후의 강도가 높기 때문에, 이 구리 합금판을 이용하여 제조한 히트 파이프 등의 방열 부품을, 히트 싱크 또는 반도체 장치에 설치, 또는 PC 하우징 등에 짜넣을 때에, 해당 방열 부품이 변형되기 어렵다. 또한, 본 발명에 따른 구리 합금판은, 도전율이 순구리판보다 낮지만, 시효 처리 후의 강도가 높기 때문에 박육화할 수 있고, 방열 성능의 점에서 도전율의 저하분을 보완할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 구리 합금판의 조성 중 Fe와 Sn의 범위를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 방열 부품용 구리 합금에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 구리 합금판은, 프레스 성형, 타발 가공, 절삭 또는 에칭 등에 의해 소정 형상으로 가공되고, 고온 가열(탈가스, 접합(브레이징, 확산 접합 또는 용접) 또는 소결 등을 위한 가열)을 거쳐, 방열 부품으로 완성된다. 방열 부품의 종류 또는 제조 방법에 따라 상기 고온 가열의 가열 조건이 상이하지만, 본 발명에서는 상기 고온 가열을 650℃∼1050℃ 정도에서 행하는 경우를 상정하고 있다. 본 발명에 따른 구리 합금판은 후술하는 조성의 Fe-P계 구리 합금으로 이루어지고, 상기 온도 범위 내로 가열하면, 가열 전에 석출되어 있던 Fe-P 화합물 또는 Fe 등의 적어도 일부가 고용되고, 결정립이 성장하여, 연화 및 도전율의 저하가 생긴다.
본 발명에 따른 구리 합금판은, 850℃에서 30분 가열 후 수냉하고, 이어서 시효 처리한 후의 강도(0.2% 내력)가 100MPa 이상, 도전율이 50% IACS 이상 또는 45% IACS 이상이다. 850℃에서 30분의 가열은 방열 부품의 제조에 있어서의 상기 고온 가열의 프로세스를 상정한 가열 조건이다. 본 발명에 따른 구리 합금판을 이 조건에서 고온 가열하면, 가열 전에 석출되어 있던 Fe-P 화합물 또는 Fe 등이 고용되고, 결정립이 성장하여, 연화 및 도전율의 저하가 생긴다. 이어서 상기 구리 합금판을 시효 처리하면, 미세한 Fe-P 화합물, Fe 등이 석출된다. 이에 의해, 상기 고온 가열에 의해 저하된 강도 및 도전율이 현저히 개선된다.
상기 시효 처리는, (a) 고온 가열 후의 냉각 공정 중에 석출 온도 범위에서 일정 시간 유지함, (b) 고온 가열 후 실온까지 냉각하고, 그 후 석출 온도 범위로 재가열해서 일정 시간 유지함, (c) 상기 (a)의 공정 후, 석출 온도 범위로 재가열해서 일정 시간 유지함 등의 방법으로 실시할 수 있다.
구체적인 시효 처리 조건으로서, 350∼600℃의 온도 범위에서 5분∼10시간 유지하는 조건을 들 수 있다. 강도의 향상을 우선할 때는 미세한 Fe-P 석출물이 생성되는 온도-시간 조건을, 도전율의 향상을 우선할 때는 고용되는 Fe 및 P가 감소하는 과시효 기미의 온도-시간 조건을 적절히 선정하면 된다.
시효 처리 후의 구리 합금판은 고온 가열 후의 순구리판에 비해 도전율은 낮지만, 강도는 순구리판에 비해 현저히 높아진다. 이 효과를 얻기 위해, 본 발명에 따른 구리 합금판을 이용하여 제조한 히트 파이프 등의 방열 부품은 고온 가열 후 시효 처리된다. 시효 처리 조건은 상기한 대로이다. 시효 처리 후의 방열 부품(구리 합금판)은 강도가 높아, 히트 싱크 또는 반도체 장치에 설치, 또는 PC 하우징 등에 짜넣을 때에, 해당 방열 부품의 변형을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 구리 합금판(시효 처리 후)은 순구리판에 비해 강도가 높기 때문에, 박육화(0.1∼1.0mm 두께)할 수 있고, 그에 의해 방열 부품의 방열 성능을 높여, 순구리판과 비교한 경우의 도전율의 저하분을 보완할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 구리 합금판은 고온 가열의 온도가 850℃ 미만(650℃ 이상) 또는 850℃ 초과(1050℃ 이하)여도, 시효 처리 후에, 100MPa 이상의 0.2% 내력, 및 50% IACS 이상 또는 45% IACS 이상의 도전율을 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 구리 합금판은 650℃ 이상의 온도로 고온 가열되기 전에, 프레스 성형, 타발 가공, 절삭 또는 에칭 등에 의해, 방열 부품의 부재로 가공된다. 구리 합금판은 상기 가공에 있어서의 반송 및 취급에 있어서 용이하게 변형되지 않는 강도를 갖고, 상기 가공이 지장 없이 실행될 수 있는 기계적 특성을 갖는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 구리 합금판은 0.2% 내력 150MPa 이상, 신도 5% 이상, 평균 결정 입경 20μm 이하, 및 우수한 굽힘 가공성(후술하는 실시예 참조)을 갖는 것이 바람직하다. 이상의 특성을 만족시키고 있으면, 구리 합금판의 조질은 문제가 되지 않는다. 예를 들면 용체화 처리재, 시효 처리재, 용체화 처리재를 냉간 압연한 것 또는 시효 처리재를 냉간 압연한 것 등, 어느 것이나 사용 가능하다.
평균 결정 입경이 20μm를 초과하면, 방열 부품으로 가공할 때의 가공(프레스 성형, 굽힘 가공, 타발 가공, 절삭, 에칭 등)에 의해, 판 표면의 표면 거칠음, 타발 또는 절삭 가공에 의한 버의 발생 또는 에칭에 의한 치수 정밀도의 저하 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 또한, 그 후의 650℃ 이상의 온도로 고온 가열에 의해 결정립이 더 조대화되어, 방열 부품으로서의 평탄성이 저하된다. 따라서, 650℃ 이상의 온도로 고온 가열되기 전의 판재 표면에서 측정한 평균 결정 입경은 20μm 이하인 것이 바람직하고, 15μm 이하인 것이 더 바람직하다.
앞서 기술한 대로, 본 발명에 따른 구리 합금판을 가공하여 제조한 방열 부품은 650℃ 이상의 온도로 고온 가열하면 연화된다. 고온 가열 후의 방열 부품은 더욱이 시효 처리를 실시할 때의 반송 및 취급에 있어서 용이하게 변형되지 않는 강도를 갖는 것이 바람직하다. 그를 위해서는, 850℃에서 30분 가열 후 수냉한 단계에서 40MPa 이상의 0.2% 내력을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 구리 합금판을 이용하여 제조된 방열 부품은, 시효 처리를 받은 후, 필요에 따라서, 내식성 및 솔더링성의 향상을 주목적으로 해서, 적어도 외표면의 일부에 Sn 피복층이 형성된다. Sn 피복층에는, 전기 도금 또는 무전해 도금, 또는 이들 도금 후, Sn의 융점 이하 또는 융점 이상으로 가열해서 형성된 것이 포함된다. Sn 피복층에는, Sn 금속과 Sn 합금이 포함되고, Sn 합금으로서는, Sn 이외에 합금 원소로서 Bi, Ag, Cu, Ni, In 및 Zn 중 1종 이상을 합계로 5질량% 이하 포함하는 것을 들 수 있다.
Sn 피복층 아래에 Ni, Co 또는 Fe 등의 하지 도금을 형성할 수 있다. 이들 하지 도금은 모재로부터의 Cu 또는 합금 원소의 확산을 방지하는 배리어로서의 기능, 및 방열 부품의 표면 경도를 크게 하는 것에 의한 흠집 방지의 기능을 갖는다. 상기 하지 도금 위에 Cu를 도금하고, 더욱이 Sn을 도금 후, Sn의 융점 이하 또는 융점 이상으로 가열하는 열처리를 행해서 Cu-Sn 합금층을 형성하여, 하지 도금, Cu-Sn 합금층 및 Sn 피복층의 3층 구성으로 할 수도 있다. Cu-Sn 합금층은 모재로부터의 Cu 또는 합금 원소의 확산을 방지하는 배리어로서의 기능, 및 방열 부품의 표면 경도를 크게 하는 것에 의한 흠집 방지의 기능을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 구리 합금판을 이용하여 제조된 방열 부품은 시효 처리를 받은 후, 필요에 따라서, 적어도 외표면의 일부에 Ni 피복층이 형성된다. Ni 피복층은 모재로부터의 Cu 또는 합금 원소의 확산을 방지하는 배리어로서의 기능, 방열 부품의 표면 경도를 크게 하는 것에 의한 흠집 방지의 기능, 및 내식성을 향상시키는 기능을 갖는다.
다음으로 본 발명에 따른 구리 합금판의 조성에 대하여, Sn을 포함하지 않는 경우와 Sn을 포함하는 경우로 나누어 설명한다.
(구리 합금이 Sn을 포함하지 않는 경우)
이 경우, 구리 합금의 조성은, Fe: 0.07∼0.7질량%, P: 0.2질량% 이하를 함유하고, Fe의 함유량 [Fe]와 P의 함유량 [P]의 비 [Fe]/[P]가 2∼5이며, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어진다. 필요에 따라서, Zn을 1.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하고, 또는/및 Mn: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Mg: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Si: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Al: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Cr: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Ti: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 및 Zr: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.5% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유할 수 있다. 이하, 각 원소의 첨가 이유에 대하여 설명한다.
Fe는 P와 화합물을 형성하여, 시효 처리 후의 구리 합금판의 강도 및 도전율을 향상시키는 작용을 갖는다. 그러나, Fe 함유량이 0.07질량% 미만이면, 고온 가열 및 시효 처리 후의 0.2% 내력이 100MPa 미만이 된다. 한편, Fe 함유량이 0.7질량%를 초과하면, 고온 가열 및 시효 처리 후의 도전율이 50% IACS 미만이 된다. 따라서, Fe 함유량은 0.07∼0.7질량%로 한다. Fe 함유량의 하한은 바람직하게는 0.15질량%이며, 상한은 바람직하게는 0.65질량%이다. 본 발명에 따른 구리 합금판의 Fe 함유량의 범위에 있어서는, 용체화 처리 후, 소성 가공하지 않고서 시효 처리한 경우, 주로 Fe-P 화합물이 석출된다. 그에 비해, Fe 단체의 석출물은 대폭으로 적어진다.
P는 탈산 작용에 의해 구리 합금에 포함되는 산소량을 저감하여, 방열 부품을 수소를 포함하는 환원 분위기에서 가열했을 때의 수소 취성을 방지하는 작용을 갖는다. 또한, 고용된 P는 석출 온도로 가열하는 것에 의해, Fe-P 화합물을 형성하여 구리 합금의 강도, 내열성 및 도전율을 향상시킨다. 그러나, P의 함유량이 0.2질량%를 초과하면, 주괴를 열간 압연할 때에 균열이 발생하여, 그 후의 가공을 할 수 없게 되기 때문에, P 함유량의 상한치는 0.2질량%로 한다.
상기 작용 때문에, P의 함유량은 어느 정도 필요시 되지만, 그 한편으로, 석출에 기여하지 않는 P의 함유량은 수소 취성을 방지할 수 있는 범위에서 되도록 적은 것이 바람직하다. 이 점에서, Fe의 함유량(질량%)을 [Fe]로 하고, P의 함유량(질량%)을 [P]로 했을 때의 양자의 비 [Fe]/[P]가 2∼5의 범위 내가 되도록 한다. [Fe]/[P]가 2 미만이면, Fe-P 화합물의 형성에 기여하지 않고 고용되는 P의 양이 많아지고, [Fe]/[P]가 5를 초과하면, 마찬가지로 고용되는 Fe의 양이 많아져, 어느 것으로 하더라도 시효 처리 후의 구리 합금판의 도전율을 50% IACS 이상으로 할 수 없다. 또한, [Fe]/[P]가 2 미만이거나 또는 5를 초과하는 경우, Fe-P 화합물의 형성에 기여하지 않는 Fe 또는 P가 많아져, 구리 합금판의 시효 처리 후의 강도가 충분히 향상되지 않는다. [Fe]/[P]의 하한치는, 바람직하게는 2.5, 보다 바람직하게는 3.0, [Fe]/[P]의 상한치는, 바람직하게는 4.5, 보다 바람직하게는 4.0이다.
Zn은 구리 합금판의 땜납의 내열박리성 및 Sn 도금의 내열박리성을 개선하는 작용을 갖기 때문에, 필요에 따라서 첨가된다. 방열 부품을 반도체 장치에 짜넣을 때, 솔더링이 필요한 경우가 있고, 또한 방열 부품을 제조 후, Sn 도금을 행하는 경우가 있다. 이와 같은 방열 부품의 제조에, Zn을 함유하는 구리 합금판이 적합하게 이용된다. 그러나, Zn의 함유량이 1.5질량%를 초과하면, 땜납 젖음성이 저하되고, 도전율도 저하되기 때문에, Zn의 함유량은 1.5질량% 이하로 한다. Zn의 함유량의 상한치는 0.7질량% 이하가 바람직하고, 0.5질량% 이하가 보다 바람직하다. 한편, Zn 함유량이 0.01질량% 미만이면, 내열박리성의 개선에는 불충분하여, Zn의 함유량은 0.01질량% 이상인 것이 바람직하다. Zn 함유량의 하한치는 0.05질량%가 보다 바람직하고, 0.1질량%가 더 바람직하다.
Mn, Mg, Si, Al, Cr, Ti, Zr은 구리 합금의 강도 및 내열성을 향상시키는 작용을 갖기 때문에, 이들의 1종 또는 2종 이상이 필요에 따라서 첨가된다. Mn, Mg, Si 및 Al은 소량 함유시켜도 구리 합금의 도전율을 저하시키기 때문에, 각각 상한치를 Mn: 0.1질량%, Mg: 0.2질량%, Si: 0.2질량% 및 Al: 0.2질량%로 한다. Cr, Ti 및 Zr은 수 μm∼수 10μm 정도의 산화물계, 황화물계 등의 개재물을 형성하기 쉬워, 냉간 압연에 의해 상기 개재물과 모재 사이에 극간이 생기고, 상기 개재물이 표면에 존재했을 때 구리 합금의 내식성을 저하시킨다. 따라서, Cr, Ti 및 Zr의 상한치는 Cr: 0.2질량%, Ti: 0.1질량% 및 Zr: 0.05질량%로 한다. 또한, Mn, Mg, Si, Al, Cr, Ti 및 Zr 중 복수 종류의 원소가 구리 합금에 포함되고, 그 합계 함유량이 0.5질량%를 초과하면, 구리 합금의 도전율이 저하된다. 따라서, 이들 원소의 합계 함유량은 0.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음)로 한다. 한편, 이들 원소의 1종 또는 2종 이상의 합계 함유량의 하한치는, 바람직하게는 0.01질량%, 보다 바람직하게는 0.02질량%, 더 바람직하게는 0.03질량%이다.
(구리 합금이 Sn을 포함하는 경우)
이 경우, 구리 합금의 조성은, 도 1에 나타내는 점 A(0.1, 0.006), 점 B(0.5, 0.006), 점 C(0.05, 1.1), 점 D(0.05, 0.05)로 둘러싸이는 범위 내(경계선 상을 포함함)의 Fe 및 Sn과, P를 0.2질량% 이하 포함하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어진다. Fe의 함유량 [Fe]와 P의 함유량 [P]의 비 [Fe]/[P]가 2∼5가 된다. 필요에 따라서, Zn을 1.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하고, 또는/및 Mn: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Mg: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Si: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Al: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Cr: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Ti: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 및 Zr: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유한다.
Fe는 P와 화합물을 형성하여, 시효 처리 후의 구리 합금판의 강도 및 도전율을 향상시키는 작용을 갖는다. Fe, Sn의 함유량이, 도 1에 나타내는 점 A, B, C 및 D로 둘러싸이는 범위 내이면, 시효 처리 후의 강도(0.2% 내력)가 100MPa 이상, 또한 도전율이 45% IACS 이상이 된다.
Fe 함유량의 하한치는, 바람직하게는 0.07질량%, 보다 바람직하게는 0.15질량%이다. 한편, 도 1로부터, Fe의 상한치는 Sn의 함유량에 의존해서 정해지고, 도 1의 선분 BC 이하의 값이 된다. 한편, Fe의 함유량(질량%)을 [Fe]로 하고, Sn의 함유량(질량%)을 [Sn]으로 했을 때, 선분 BC에 의한 [Fe]와 [Sn]의 관계식은 다음의 식으로 나타낼 수 있다.
[Fe] = -0.411×[Sn]+0.502
예를 들면, Sn의 함유량이 0.4질량%인 경우, Fe 함유량의 상한치는 0.338질량%이며, Sn의 함유량이 0.2질량%인 경우, Fe 함유량의 상한치는 0.420질량%이다.
Sn 함유량의 하한치는, 바람직하게는 0.01질량%, 보다 바람직하게는 0.02질량%, 상한치는, 바람직하게는 0.5질량%, 보다 바람직하게는 0.4질량%이다.
P 및 Zn, 및 Mn, Mg, Si, Al, Cr, Ti, Zr의 작용 및 함유량에 대해서는, 구리 합금이 Sn을 포함하지 않는 경우와 동일하여, 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 구리 합금판은, 예를 들면, 주괴를 열간 압연한 후, 냉간 압연과 열처리(시효 처리)를 1회 또는 2회 이상 반복함으로써 제조된다. 상기 조성의 구리 합금을 이용하여 이하의 조건에서 제조한 구리 합금판은 0.2% 내력이 150MPa 이상, 신도가 5% 이상, 및 우수한 굽힘 가공성을 갖는다. 또한, 850℃에서 30분 가열 후에, 40MPa 이상의 0.2% 내력을 갖고, 이어서 시효 처리한 후, 100MPa 이상의 0.2% 내력 및 50% IACS 이상 또는 45% IACS 이상의 도전율을 갖는다.
용해 또는 주조는 연속 주조 또는 반연속 주조 등의 통상의 방법에 의해 행할 수 있다. 한편, 구리 용해 원료로서, S, Pb, Bi, Se 및 As의 함유량이 적은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 구리 합금 용탕에 피복하는 목탄의 적열화(수분 제거), 지금(地金), 스크랩 원료, 통, 주형의 건조, 및 용탕의 탈산 등에 주의해서, O 및 H를 저감하는 것이 바람직하다.
주괴에 대해 균질화 처리를 행하는 것이 바람직하고, 균질화 처리는 주괴 내부의 온도가 800℃ 도달 후, 30분 이상 유지하는 것이 바람직하다. 균질화 처리의 유지 시간은 1시간 이상이 보다 바람직하고, 2시간 이상이 더 바람직하다.
균질화 처리 후, 열간 압연을 800℃ 이상의 온도에서 개시한다. 열간 압연재에 조대한 Fe 또는 Fe-P 석출물이 형성되지 않도록, 열간 압연은 600℃ 이상의 온도에서 종료하고, 그 온도로부터 수냉 등의 방법에 의해 급냉하는 것이 바람직하다. 열간 압연 후의 급냉 개시 온도가 600℃보다 낮으면, 조대한 Fe-P 석출물이 형성되고, 조직이 불균일해지기 쉬워, 구리 합금판(제품판)의 강도가 저하된다.
열간 압연 후에는, (a) 열간 압연재를 제품 두께까지 냉간 압연하고, 시효 처리하거나, (b) 열간 압연재를 냉간 압연 및 시효 처리하고, 다시 제품 두께까지 냉간 압연하거나, 또는 (c) 상기 (b)의 후에 저온 소둔(연성의 회복)을 행한다.
시효 처리(석출 처리)는 가열 온도 300∼600℃ 정도에서 0.5∼10시간 유지하는 조건에서 행한다. 이 가열 온도가 300℃ 미만이면 석출량이 적고, 600℃를 초과하면 석출물이 조대화되기 쉽다. 가열 온도의 하한은, 바람직하게는 350℃로 하고, 상한은 바람직하게는 580℃로 한다. 시효 처리의 유지 시간은 가열 온도에 따라 적절히 선택하고, 0.5∼10시간의 범위 내에서 행한다. 이 유지 시간이 0.5시간 이하이면 석출이 불충분해지고, 10시간을 초과해도 석출량이 포화되어, 생산성이 저하된다. 유지 시간의 하한은, 바람직하게는 1시간, 보다 바람직하게는 2시간으로 한다.
실시예 1
표 1∼4에 나타내는 조성의 구리 합금(비교예 13만 순구리)을 주조하여, 각각 두께 45mm의 주괴를 제작했다. 각 주괴에 대해 965℃에서 3시간의 균열(均熱) 처리를 행하고, 계속해서 열간 압연을 행하여 판 두께 15mm의 열간 압연재로 하고, 700℃ 이상의 온도로부터 담금질(수냉)했다. 담금질 후의 열간 압연재의 양면을 1mm씩 연마한 후, 목표 판 두께 0.6mm까지 냉간 조(粗)압연하고, 500℃에서 2시간 유지하는 시효 처리를 행하고, 이어서 50%의 마무리 냉간 압연을 실시하여, 판 두께 0.3mm의 구리 합금판을 제조했다.
Figure 112017103782137-pct00001
Figure 112017103782137-pct00002
Figure 112017103782137-pct00003
Figure 112017103782137-pct00004
얻어진 구리 합금판을 공시재로 해서, 하기 요령으로 도전율, 기계적 특성, 굽힘 가공성 및 땜납 젖음성의 각 측정 시험을 행했다.
또한, 얻어진 구리 합금판을 실온에서 진공 배기 후, Ar 가스로 치환해서 가열하고, 판재의 온도가 850℃에 도달하고 나서 30분간 가열 후 수냉한 것, 상기 수냉재를 다시 500℃에서 2시간 가열(시효 처리)한 것을, 각각 공시재로 해서, 도전율 및 기계적 특성의 각 측정 시험을 행했다.
각 시험 결과를 표 1∼4에 나타낸다.
(도전율의 측정)
도전율의 측정은 JIS-H0505에 규정되어 있는 비철금속 재료 도전율 측정법에 준거하여, 더블 브리지를 이용한 사단자법으로 행했다. 시험편의 치수는 폭 15mm 및 길이 300mm이다.
(기계적 특성)
공시재로부터, 길이 방향이 압연 평행 방향이 되도록 JIS 5호 인장 시험편을 잘라내고, JIS-Z2241에 준거해서 인장 시험을 실시하여, 내력과 신도를 측정했다. 내력은 영구 신도 0.2%에 상당하는 인장 강도이다.
(평균 결정 입경)
공시재로부터, 길이 30mm 및 폭 30mm의 정방형 시험편을 잘라내고, 그 표면(압연면)을 경면 연마한 후, 물 120×10-6m3, 염산 30×10-6m3, 염화제이철 10g으로 이루어지는 부식액으로 에칭했다. 에칭한 판 표면을 광학 현미경으로 관찰하고(관찰 배율 100∼400배), JIS H0501-1986의 절단법에 의해 구했다. 절단 방향은 압연 방향에 직각인 방향으로 했다. 동일 시료에 대해서 3개소에서 평균 결정 입경을 구하고, 3개소의 평균치(0.1μm의 자리를 반올림)를 그 시료의 평균 결정 입경으로 했다.
(굽힘 가공성)
굽힘 가공성의 측정은 신동협회표준 JBMA-T307로 규정되는 W 굽힘 시험 방법에 따라 실시했다. 각 공시재로부터 폭 10mm, 길이 30mm의 시험편을 잘라내고, R/t=0.2가 되는 지그를 이용하여, G. W.(Good Way(굽힘축이 압연 방향에 수직)) 및 B. W.(Bad Way(굽힘축이 압연 방향에 평행))의 굽힘을 행했다. 이어서, 굽힘부에 있어서의 균열의 유무를 100배의 광학 현미경에 의해 육안으로 관찰하고, G. W. 또는 B. W.의 쌍방에서 균열의 발생이 없는 것을 ○(합격), G. W. 또는 B. W.의 어느 일방 또는 쌍방에서 균열이 발생한 것을 ×(불합격)로 평가했다.
(땜납 젖음성)
각 공시재로부터 단책(短冊)상 시험편을 채취하고, 비활성 플럭스를 1초간 침지 도포한 후, 메니스코그래프법으로 땜납 젖음 시간을 측정했다. 땜납은 260±5℃로 유지한 Sn-3질량%Ag-0.5질량%Cu를 이용하여, 침지 속도 25mm/sec, 침지 깊이 5mm 및 침지 시간 5sec의 시험 조건에서 실시했다. 땜납 젖음 시간이 2초 이하인 것을 땜납 젖음성이 우수하다고 평가했다. 한편, 비교예 10 및 24 이외는 땜납 젖음 시간이 2초 이하였다.
표 1에 나타내는 실시예 1∼17의 구리 합금판은 합금 조성이 본 발명의 규정을 만족시키고, 850℃에서 30분간 가열하고, 이어서 시효 처리한 후의 강도(0.2% 내력)가 100MPa 이상이고, 또한 도전율이 50% IACS 이상이다.
이에 비해, 표 2에 나타내는 비교예 1∼12의 구리 합금판 및 비교예 13의 순구리판은 이하에 나타내는 바와 같이 어떤 특성이 뒤떨어진다.
비교예 1은 Fe 함유량이 적기 때문에, 시효 처리 후의 강도가 낮다.
비교예 2∼4는 [Fe]/[P]가 높아, 시효 처리 후에도 Fe-P 화합물의 석출이 충분하지 않아, 시효 처리 후의 도전율이 낮다. 비교예 2 및 3은 시효 처리 후의 강도도 낮다.
비교예 5는 Fe 함유량이 과잉이기 때문에, 시효 처리 후의 도전율이 낮다.
비교예 6은 P 함유량이 과잉이고 열간 압연 시에 균열을 일으켜, 열간 압연 후의 공정으로 진행시킬 수 없었다.
비교예 12는 Fe 함유량이 1.0%를 초과하여 Fe 함유량이 과잉이고, [Fe]/[P]가 7을 초과하기 때문에, 시효 처리 후의 도전율이 비교예 5보다 더 낮다.
비교예 7 및 8은 [Fe]/[P]가 낮기 때문에, 시효 처리 후에도 Fe-P 화합물의 석출에 기여하지 않는 P가 고용되어, 시효 처리 후의 도전율이 낮다.
비교예 9는 [Fe]/[P]가 낮기 때문에, 시효 처리 후에도 Fe-P 화합물의 석출이 적고, 강도가 낮다.
비교예 10은 Zn 함유량이 과잉이어서, 시효 처리 후의 도전율이 낮고, 또한 땜납 젖음성이 뒤떨어진다.
비교예 11은 기타 원소의 함유량이 과잉이어서, 시효 처리 후의 도전율이 낮다.
비교예 13은 종래의 순구리판이고, 도전율은 높지만, 강도는 시효 처리 후에도 낮다.
표 3에 나타내는 실시예 18∼38의 구리 합금판은 합금 조성이 본 발명의 규정을 만족시키고, 850℃에서 30분간 가열하고, 이어서 시효 처리한 후의 강도(0.2% 내력)가 100MPa 이상이고, 또한 도전율이 45% IACS 이상이다.
이에 비해, 표 4에 나타내는 비교예 14∼24의 구리 합금판은 이하에 나타내는 바와 같이 어떤 특성이 뒤떨어진다.
비교예 14는 Fe와 Sn의 함유량이 도 1의 ABCD의 범위로부터 벗어나 있기 때문에(Fe 함유량이 적기 때문에), 시효 처리 후의 강도가 낮다.
비교예 15∼17은 Fe와 Sn의 함유량이 도 1의 ABCD의 범위로부터 벗어나 있기 때문에(Sn 함유량이 과잉이기 때문에), 시효 처리 후의 도전율이 낮다.
비교예 18∼20은 Fe와 Sn의 함유량이 도 1의 ABCD의 범위로부터 벗어나 있기 때문에(Fe 함유량이 적기 때문에), 시효 처리 후의 강도가 낮다.
비교예 21은 [Fe]/[P]가 낮기 때문에, 시효 처리 후에도 Fe-P 화합물의 석출에 기여하지 않는 P가 고용되어, 시효 처리 후의 도전율이 낮다.
비교예 22는 P 함유량이 과잉이고 열간 압연 시에 균열을 일으켜, 열간 압연 후의 공정으로 진행시킬 수 없었다.
비교예 23은 [Fe]/[P]가 높기 때문에, Fe-P 화합물의 석출에 기여하지 않는 Fe가 고용되어, 시효 처리 후의 도전율이 낮다.
비교예 24는 Zn 함유량이 과잉이어서, 땜납 젖음성이 뒤떨어진다.
실시예 2
표 1∼4에 나타내는 구리 합금판 중 대표적인 것(실시예 1, 3, 19 및 24와 비교예 1, 5, 14 및 15)에 대하여, 실온에서 진공 배기 후, Ar 가스로 치환해서 가열하고, 판재의 온도가 1000℃에 도달하고 나서 30분간 가열 후 수냉하고, 다시 상기 수냉재를 500℃에서 2시간 가열(시효 처리)하고, 당해 구리 합금판을 공시재로 해서, 도전율 및 기계적 특성의 각 측정 시험을, 실시예 1에 기재한 방법으로 행했다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.
Figure 112017103782137-pct00005
표 5에 나타내는 바와 같이, 실시예 1, 3, 19 및 24는 1000℃에서 30분간 가열하고, 이어서 시효 처리한 후의 강도(0.2% 내력)가 100MPa 이상이고, 또한 도전율이 50% IACS 이상(Sn을 포함하지 않는 경우) 또는 45% IACS 이상(Sn을 포함하는 경우)이다. 개개의 수치를, 850℃에서 30분간 가열하고, 이어서 시효 처리한 후의 측정 결과(표 1 및 3 참조)와 비교하면, 수치에 큰 차이는 없다.
한편, 비교예 1, 5, 14 및 15는 1000℃에서 30분간 가열하고, 이어서 시효 처리한 후의 강도 또는 도전율의 일방 또는 쌍방이 뒤떨어진다.
본 명세서의 개시 내용은 이하의 태양을 포함한다.
태양 1:
Fe: 0.07∼0.7질량%, P: 0.2질량% 이하를 함유하고, Fe의 함유량 [Fe]와 P의 함유량 [P]의 비 [Fe]/[P]가 2∼5이며, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 850℃에서 30분 가열 후 수냉하고, 이어서 시효 처리한 후의 0.2% 내력이 100MPa 이상, 도전율이 50% IACS 이상이며, 방열 부품을 제조하는 프로세스의 일부에 650℃ 이상으로 가열하는 프로세스와 시효 처리가 포함되는 것을 특징으로 하는 방열 부품용 구리 합금판.
태양 2:
도 1에 나타내는 점 A(0.1, 0.006), 점 B(0.5, 0.006), 점 C(0.05, 1.1), 점 D(0.05, 0.05)로 둘러싸이는 범위 내(경계선 상을 포함함)의 Fe 및 Sn과, P: 0.2질량% 이하를 포함하고, Fe의 함유량 [Fe]와 P의 함유량 [P]의 비 [Fe]/[P]가 2∼5이며, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 850℃에서 30분 가열 후 수냉하고, 이어서 시효 처리한 후의 0.2% 내력이 100MPa 이상, 도전율이 45% IACS 이상이며, 방열 부품을 제조하는 프로세스의 일부에 650℃ 이상으로 가열하는 프로세스와 시효 처리가 포함되는 것을 특징으로 하는 방열 부품용 구리 합금판.
태양 3:
추가로, Zn을 1.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 1에 기재된 방열 부품용 구리 합금판.
태양 4:
추가로, Mn: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Mg: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Si: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Al: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Cr: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Ti: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 및 Zr: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 1 또는 3에 기재된 방열 부품용 구리 합금판.
태양 5:
추가로, Zn을 1.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 2에 기재된 방열 부품용 구리 합금판.
태양 6:
추가로, Mn: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Mg: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Si: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Al: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Cr: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Ti: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 및 Zr: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하는 것을 특징으로 하는 태양 2 또는 5에 기재된 방열 부품용 구리 합금판.
태양 7:
850℃에서 30분간 가열 전의 판재에서 측정한 판 표면의 평균 결정 입경이 20μm 이하인 것을 특징으로 하는 태양 1, 3 및 4 중 어느 하나에 기재된 방열 부품용 구리 합금판.
태양 8:
850℃에서 30분간 가열 전의 판재에서 측정한 판 표면의 평균 결정 입경이 20μm 이하인 것을 특징으로 하는 태양 2, 5 및 6 중 어느 하나에 기재된 방열 부품용 구리 합금판.
태양 9:
태양 1, 3, 4 및 7 중 어느 하나에 기재된 방열 부품용 구리 합금판으로 이루어지고, Fe-P 화합물이 석출되어 있고, 100MPa 이상의 0.2% 내력 및 50% IACS 이상의 도전율을 갖는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
태양 10:
태양 2, 5, 6 및 8 중 어느 하나에 기재된 방열 부품용 구리 합금판으로 이루어지고, Fe-P 화합물이 석출되어 있고, 100MPa 이상의 0.2% 내력 및 45% IACS 이상의 도전율을 갖는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
태양 11:
외표면의 적어도 일부에 Sn 피복층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 9 또는 10에 기재된 방열 부품.
태양 12:
외표면의 적어도 일부에 Ni 피복층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 9 또는 10에 기재된 방열 부품.
본 출원은, 출원일이 2015년 3월 23일인 일본 특허출원, 특원 제2015-058957호, 및 출원일이 2015년 10월 12일인 일본 특허출원, 특원 제2015-201655호를 기초 출원으로 하는 우선권 주장을 수반한다. 특원 제2015-058957호 및 특원 제2015-201655호는 참조하는 것에 의해 본 명세서에 원용된다.

Claims (22)

  1. Fe: 0.07∼0.7질량%, P: 0.2질량% 이하를 함유하고, Fe의 함유량 [Fe]와 P의 함유량 [P]의 비 [Fe]/[P]가 2∼5이며, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 850℃에서 30분 가열 후 수냉하고, 이어서 시효 처리한 후의 0.2% 내력이 100MPa 이상, 도전율이 50% IACS 이상이며, 방열 부품을 제조하는 프로세스의 일부에 650℃ 이상으로 가열하는 프로세스와 시효 처리가 포함되는 것을 특징으로 하는 방열 부품용 구리 합금판.
  2. 도 1에 나타내는 점 A(0.1, 0.006), 점 B(0.5, 0.006), 점 C(0.05, 1.1), 점 D(0.05, 0.05)로 둘러싸이는 범위 내(경계선 상을 포함함)의 Fe 및 Sn과, P: 0.2질량% 이하를 포함하고, Fe의 함유량 [Fe]와 P의 함유량 [P]의 비 [Fe]/[P]가 2∼5이며, 잔부가 Cu 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 850℃에서 30분 가열 후 수냉하고, 이어서 시효 처리한 후의 0.2% 내력이 100MPa 이상, 도전율이 45% IACS 이상이며, 방열 부품을 제조하는 프로세스의 일부에 650℃ 이상으로 가열하는 프로세스와 시효 처리가 포함되는 것을 특징으로 하는 방열 부품용 구리 합금판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    추가로, Zn을 1.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하는 것을 특징으로 하는 방열 부품용 구리 합금판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    추가로, Mn: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Mg: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Si: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Al: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Cr: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Ti: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 및 Zr: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하는 것을 특징으로 하는 방열 부품용 구리 합금판.
  5. 제 3 항에 있어서,
    추가로, Mn: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Mg: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Si: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Al: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Cr: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Ti: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 및 Zr: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하는 것을 특징으로 하는 방열 부품용 구리 합금판.
  6. 제 2 항에 있어서,
    추가로, Zn을 1.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하는 것을 특징으로 하는 방열 부품용 구리 합금판.
  7. 제 2 항에 있어서,
    추가로, Mn: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Mg: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Si: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Al: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Cr: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Ti: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 및 Zr: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하는 것을 특징으로 하는 방열 부품용 구리 합금판.
  8. 제 6 항에 있어서,
    추가로, Mn: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Mg: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Si: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Al: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Cr: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Ti: 0.1질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 및 Zr: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음) 함유하는 것을 특징으로 하는 방열 부품용 구리 합금판.
  9. 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    850℃에서 30분간 가열 전의 판재에서 측정한 판 표면의 평균 결정 입경이 20μm 이하인 것을 특징으로 하는 방열 부품용 구리 합금판.
  10. 제 2 항, 제 6 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    850℃에서 30분간 가열 전의 판재에서 측정한 판 표면의 평균 결정 입경이 20μm 이하인 것을 특징으로 하는 방열 부품용 구리 합금판.
  11. 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 방열 부품용 구리 합금판으로 이루어지고, Fe-P 화합물이 석출되어 있고, 100MPa 이상의 0.2% 내력 및 50% IACS 이상의 도전율을 갖는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  12. 제 9 항에 기재된 방열 부품용 구리 합금판으로 이루어지고, Fe-P 화합물이 석출되어 있고, 100MPa 이상의 0.2% 내력 및 50% IACS 이상의 도전율을 갖는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  13. 제 2 항, 제 6 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방열 부품용 구리 합금판으로 이루어지고, Fe-P 화합물이 석출되어 있고, 100MPa 이상의 0.2% 내력 및 45% IACS 이상의 도전율을 갖는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  14. 제 10 항에 기재된 방열 부품용 구리 합금판으로 이루어지고, Fe-P 화합물이 석출되어 있고, 100MPa 이상의 0.2% 내력 및 45% IACS 이상의 도전율을 갖는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  15. 제 11 항에 있어서,
    외표면의 적어도 일부에 Sn 피복층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  16. 제 12 항에 있어서,
    외표면의 적어도 일부에 Sn 피복층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  17. 제 11 항에 있어서,
    외표면의 적어도 일부에 Ni 피복층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  18. 제 12 항에 있어서,
    외표면의 적어도 일부에 Ni 피복층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  19. 제 13 항에 있어서,
    외표면의 적어도 일부에 Sn 피복층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  20. 제 14 항에 있어서,
    외표면의 적어도 일부에 Sn 피복층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  21. 제 13 항에 있어서,
    외표면의 적어도 일부에 Ni 피복층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  22. 제 14 항에 있어서,
    외표면의 적어도 일부에 Ni 피복층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
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