散熱零件用銅合金板、散熱零件及散熱零件之製造方法
[0001] 本揭示係關於接合複數之零件而製造蒸氣室(平板狀熱交換管)等之散熱零件時所使用之散熱零件用銅合金板、及使用該銅合金板所製造之散熱零件。尤其，關於製造散熱零件之製程的一部分包含擴散接合或硬焊等加熱至650℃以上之溫度的製程時所使用之散熱零件用銅合金板、及使用該銅合金板所製造之散熱零件。
[0002] 桌上型PC、筆記型PC、平板終端、以智慧手機為代表之行動電話等所搭載之CPU的動作速度之高速化及高積體密度化急速地進展，來自此等CPU之每單位面積的發熱量更加地增大。若CPU之溫度上升至一定以上之溫度，因成為誤作動、熱失控等之原因，故來自CPU等之半導體裝置的有效散熱成為迫切的問題。 就吸收半導體裝置之熱，並散發至大氣中之散熱零件而言，已使用散熱體(heat sink)。因於散熱體被要求高導熱性，故使用導熱率大的銅、鋁等作為原材料。在桌上型PC中，係使用將CPU之熱傳導至設置於散熱體之散熱片等，並以設置於桌上型PC殼體內之小型風扇除去熱的方法。 [0003] 但，在無設置風扇之空間的筆記型PC、平板終端等，就以有限之面積具有更高的熱輸送能力之散熱零件而言，遂使用蒸氣室(平板狀熱交換管)。熱交換管係藉由使被封入於內部之冷媒的蒸發(來自CPU之吸熱)與凝結(所吸收之熱的釋放)進行循環，相較於散熱體可發揮更高的散熱特性。又，提出藉由將熱交換管與如散熱體或風扇之散熱零件組合，以解決半導體裝置之發熱問題。 [0004] 蒸氣室係使管狀熱交換管之散熱性能進一步提升者(參照專利文獻1～4)。就蒸氣室而言，已提出為了有效率地進行冷媒之凝結與蒸發，與管狀熱交換管同樣地，在內面以粗面化加工、溝加工、粉末燒結以形成微細孔者等。 又，就蒸氣室而言，已提出有由外部構件(殼體)、及被收容固定在外部構件之內部的內部構件所構成者。為了促進冷媒之凝結、蒸發、輸送，在外部構件之內部配置一個或複數個內部構件，其被加工成各種形狀的鰭片(fin)、突起、孔、狹縫等。該形式之蒸氣室係將內部構件配置在外部構件之內部後，藉由擴散接合、硬焊等之方法使外部構件彼此間及外部構件與內部構件接合成一體來製造。蒸氣室係於內部置入冷媒後，以硬焊等之方法密封。 電子零件之發熱更大，且超過蒸氣室之除去熱能力時，可使用具有與蒸氣室同樣之內部構造，從外部連續地供給冷媒之形式的散熱零件(不須使內部為低壓)。使用於該型式之散熱零件的殼體之構件、及殼體之製造方法係基本上與蒸氣室相同(參照專利文獻5) 。 [0005] 蒸氣室之殼體的原材料大多使用由導熱率、耐蝕性、加工性及蝕刻性優異之無氧銅(OFC)所構成之例如板厚約0.3～1.0mm的軟質材(質別O)～硬質材(質別H)的板材(包含條)。參照圖1而說明使用OFC板材之蒸氣室的製作步驟之一例時，為如以下者。 首先，在從OFC板材切出之矩形的板構件之單面，藉由蝕刻加工或使用模具之衝壓加工以形成複數之溝槽、凹凸等的圖型。其次，使形成有前述圖型之面作為內側，而使板構件1、2上下重疊，以其狀態藉由擴散接合或硬焊來互相接合前述板構件1、2。擴散接合係在較10-2
氣壓更高真空環境中，對接合部位施加約2～6MPa之應力(加壓力)的狀態，昇溫至800～900℃之高溫，到達預定溫度後保持於同溫度10～120分鐘左右來進行。又，擴散接合中之接合部位的加壓亦可在板構件1、2到達前述預定溫度後進行。又，板構件1、2之間嵌入未圖示之噴嘴(細徑管)，該噴嘴亦被接合。 接合後係在真空或減壓環境中，經由前述噴嘴而在蒸氣室之內部置入作動流體(水等)，然後，密封前述噴嘴。 [0006] 藉由硬焊製作蒸氣室時，上下重疊後之板構件之間，夾住接合部之形狀的銀銅焊料、磷銅焊料等之薄板或箔，以其狀態連續地插入加熱爐並加熱，進行硬焊接合。硬焊之環境係10-1
氣壓左右之真空環境、還原環境、或惰性氣體環境，加熱溫度係650～900℃。又，在硬焊加熱步驟中，為避免因振動等在接合部產生偏移，以在接合部位施加2～5MPa左右之應力(加壓力)的狀態，進行加熱及硬焊。 [先前技術文獻] [專利文獻] [0007] [專利文獻1]日本特開2004-238672號公報 [專利文獻2]日本特開2007-315745號公報 [專利文獻3]日本特開2014-134347號公報 [專利文獻4]日本特開2015-121355號公報 [專利文獻5]國際公開第2014/171276號
[發明欲解決之課題] [0008] 就蒸氣室等之散熱零件的殼體之原材料而言，大多使用無氧銅(OFC)之板(在JISH3100規定之C1020)。無氧銅之板係具有導熱率佳(導電率：102%IACS)，熱發散性優，耐蝕性及加工性(彎曲、蝕刻、壓印(Stamping)等)優異，擴散接合性，硬焊性亦優之優點。另一方面，無氧銅之板例如蒸氣室之情況時，因製造時之高溫加熱(擴散接合或硬焊時之加熱)而軟化，搬送製造後之蒸氣室，安裝於散熱體或半導體裝置，或組入於PC殼體時等容易變形。若蒸氣室變形，例如殼體之平坦性惡化時，則難以使蒸氣室發揮預定之性能。繼而，因必須防止該變形，有無法使原材料之銅板薄化(蒸氣室之輕量化)的問題。又，使用無氧銅之板時，即使在製造製程之一部分包含擴散接合或硬焊之其他散熱零件中，亦產生同樣之問題。 [0009] 因此，本發明之實施形態係有關蒸氣室等之散熱零件的原材料之銅板改良，目的在於提高擴散接合或硬焊時之高溫加熱後的強度，謀求前述銅板之薄化、輕量化。 [用以解決課題之手段] [0010] 本發明之實施形態的散熱零件用銅板(銅合金板)，其特徵係於製造散熱零件之製程的一部分而包含擴散接合或以硬焊所為的接合之情形下使用，且含有Mg：0.05～0.5質量%，剩餘部分由Cu及不可避免的雜質所構成，具有100MPa以上之0.2%耐力、3%以上之延伸及優異的彎曲加工性、及優異的擴散接合性及硬焊性，在850℃加熱30分鐘後經冷卻時之0.2%耐力為50MPa以上、且導電率為70%IACS以上。 又，有關本發明之實施形態的散熱零件，其特徵係具有含有Mg：0.05～0.5質量%，剩餘部分為由Cu及不可避免的雜質所構成之組成，由藉由擴散接合或硬焊而互相接合之複數的銅合金板所構成，前述銅合金板之0.2%耐力為50MPa以上，且導電率為70%IACS以上。 [0011] 上述銅合金板係以滿足上述之特性為前提，依需要而進一步單獨含有以下所示之 (1)～(3)的元素或元素群、或組合含有(1)～(3)之中2種以上。(1)Zn：0.6質量%以下(不包含0質量%)，(2)P：0.05質量%以下(不包含0質量%)，(3)選自由Sn、Al、Mn、Fe、Ni、Co、Si、Ag、Ti、Cr、Zr之1種或2種以上的元素合計為0.3質量%以下。 [發明效果] [0012] 上述銅合金板係在850℃加熱30分鐘後(假定以擴散接合或硬焊所為之接合的加熱後)之強度為50MPa以上，相較於習知的無氧銅之板，強度更高，可薄化，可使散熱零件(殼體)更輕量化。又，上述銅合金板係因具有70%IACS以上之導電率，故相較於習知的無氧銅之板，具有並不遜色之熱散發性。 又，上述銅合金板係高溫加熱時容易蒸發，可抑制使擴散接合性及硬焊性降低之Mg、Zn、P的含量至較低，故在擴散接合或硬焊中，相較於習知之無氧銅的板，具有不遜色之優異的接合性。
[用以實施發明之形態] [0014] 以下，在有關本發明之實施形態的散熱零件用銅合金板中，舉出蒸氣室為例，更詳細地說明。 [銅合金之組成] 有關本發明之實施形態的銅合金係含有Mg：0.05～0.5質量%，且剩餘部分為由Cu及不可避免的雜質所構成。又，依需要，進一步各自或組合而含有(1)Zn：0.6質量%以下(不包含0質量%)，(2)P：0.05質量%以下(不包含0質量%)，(3)選自由Sn、Al、Mn、Fe、Ni、Co、Si、Ag、Ti、Cr、Zr之1種或2種以上的元素合計為0.3質量%以下(不包含0質量%)。 [0015] Mg係原子半徑比Cu更大，即使少量之添加，藉由固熔強化亦會提升銅合金之強度。但，Mg含量為未達0.05質量%時，高溫加熱後之強度不充分。另一方面，若Mg含量超過0.5質量%，被加熱至高溫時，Mg會蒸發而使擴散接合性及硬焊性降低，又，導電率會降低。因此，Mg含量設為0.05～0.5質量%之範圍。Mg含量之上限值較佳係0.4質量%，更佳係0.3質量%。 [0016] Zn會改善焊料之耐熱剝離性及Sn鍍敷之耐熱剝離性。蒸氣室係有時焊接在散熱部之電子零件上，又，為了改善耐蝕性，有時對蒸氣室進行Sn鍍敷。如此之情形，適宜使用含有Zn作為蒸氣室之殼體的原材料之銅合金板。Zn即使少量添加，亦具有改善上述耐熱剝離性之效果，其含量較佳係0.001質量%以上，更佳係0.01質量%以上。另一方面，若Zn含量超過0.6質量%，加熱至高溫時，Zn會蒸發，擴散接合性及硬焊性降低。因此，含有Zn時，Zn含量係設為0.6質量%以下(不含0質量%)之範圍。Zn含量之上限值較佳係0.4質量%，更佳係0.3質量%。 [0017] P會在銅合金中形成Mg-P化合物，使銅合金板之強度提高。為獲得以P提高強度之效果，只要使高溫加熱(擴散接合或硬焊)後之蒸氣室在400～600℃加熱30分鐘～4小時左右，使Mg-P化合物析出即可。P即使少量添加，亦具有提升強度之效果，其含量較佳係0.001質量%以上，更佳係0.005質量%以上。另一方面，若P含量超過0.05質量%，銅合金之導電率會降低。因此，含有P之時，P含量係設為0.05質量%以下(不包含0質量%)之範圍。 [0018] Sn、Al、Mn、Fe、Ni、Co、Si、Ag、Ti、Cr、Zr會使銅合金板之強度提升。但，該等之元素當為了使銅合金板的導電率降低，而含有此等之元素1種或2種以上時，該等之元素的1種或2種以上之合計含量的上限值係設為0.3質量%(不包含0質量%)，高溫加熱後之導電率以不成為未達70%IACS之範圍添加。 其中，Sn、Al、Mn、Si、Ti使銅合金板之導電率降低之作用強，該等元素之含量較佳係各自為0.03質量%以下，2種以上之合計較佳為0.1質量%以下。Fe、Ni、Co係使銅合金固熔強化之外，銅合金含有P時，在銅合金中形成P化物，使銅合金進行析出強化。為了利用該效果，Fe、Ni、Co之含量較佳係各自或合計為0.05質量%以上。Cr、Zr係使銅合金進行析出強化之外，將銅合金板加熱至650℃以上之高溫時，具有防止結晶粒粗大化的效果。為了利用該效果，Cr、Zr之含量較佳係分別為0.005質量%以上。又，相較於Cu，Cr與Zr容易被氧化，在銅合金板之表面形成氧化膜，而使擴散接合性及硬焊性降低，因此有關Cr宜設為0.2%以下，有關Zr宜設為0.1%以下。Ag係具有提升銅合金之強度及耐熱性的效果。Ag含量較佳係設為0.005～0.1質量%之範圍。 [0019] 不可避免的雜質之H、O、S、Pb、Bi、Sb、Se、As，若銅合金板長時間被加熱至650℃以上之溫度，有可能聚集在粒界，並引起加熱中及加熱後之粒界龜裂以及粒界脆化等，較佳為降低該等之元素的含量。 其中，H係在加熱中聚集在粒界及介在物與母材之界面，且產生膨脹，故較佳係設為未達1.5ppm(質量ppm，以下相同)，更佳係設為未達1ppm。O較佳係設為未達20ppm，更佳係設為未達15ppm。S、Pb、Bi、Sb、Se、As較佳係合計為未達30ppm，更佳係設為未達20ppm。尤其，有關Bi、Sb、Se、As較佳係使該等元素之合計含量設為未達10ppm，更佳係設為未達5ppm。 [0020] [銅合金板之特性] 本發明之實施形態的散熱零件用銅合金板係藉由具有上述合金組成，相較於無氧銅板，具有不遜色之優異的接合性(擴散接合性、硬焊性)。 散熱零件用銅合金板係在擴散接合或硬焊前，藉由衝壓成形、沖切加工、切削、蝕刻、彎曲加工等加工成預定形狀，經過高溫加熱(用以除去氣體、接合(硬焊、擴散接合、焊接(TIG、MIG、雷射等)、燒結等之加熱)，加工成散熱零件，例如蒸氣室之殼體零件。銅合金板較佳係在前述加工時之運送及操作中具有不容易變形之強度，且具有不阻礙前述加工而可實施之機械特性。更具體地，本發明之實施形態的銅合金板係0.2%耐力為100MPa以上，延伸為3%以上，具有優異的彎曲加工性。延伸係以5%以上為佳。該等特性能夠以具有本發明之實施形態的組成之銅合金板而較容易達成。又，若具有該等特性，銅合金板之調質不成為問題。例如經熱處理，使經熱處理之材料經冷壓延者等任一者均可使用。 [0021] 加工成蒸氣室之殼體零件後的銅合金板，如上所述，經過高溫加熱(擴散接合或硬焊時等之加熱)，被精加工成蒸氣室之殼體。在擴散接合與硬焊雖前述高溫加熱之加熱條件相異，但在本發明之實施形態係假定使前述高溫加熱以650℃～1050℃左右進行之情形。 本發明之實施形態的銅合金板係在850℃加熱30分鐘後經水冷後之強度(0.2%耐力)為50MPa以上，導電率為70%IACS以上。在850℃加熱30分鐘為假定在蒸氣室之殼體的製造中之接合製程(擴散接合、硬焊)的加熱條件。使用本發明之實施形態的銅合金板之蒸氣室的殼體比無氧銅板之強度高，安裝於散熱體、半導體裝置、或組入於PC殼體等時，可防止變形。又，本發明之實施形態的銅合金板係高溫加熱後之強度比無氧銅板還高，故可進行薄化(0.1～1.0mm厚)，藉此，可提高蒸氣室之散熱性能，並彌補相較於無氧銅板時之導電率的降低量。 又，本發明之實施形態的銅合金板，即使高溫加熱之溫度為未達850℃(650℃以上)或超過850℃(1050℃以下)，亦可達成50MPa附近或其以上之0.2%耐力、及70%IACS附近或其以上之導電率。 [0022] 使用本發明之實施形態的銅合金板所製造之蒸氣室係上述高溫加熱後，依需要，以耐蝕性及硬焊性之提升作為主要目的，至少在外表面之一部分形成Sn被覆層。在Sn被覆層係包含電鍍、無電解鍍敷或該等鍍敷後，加熱至Sn之熔點以下或熔點以上所形成者。於Sn被覆層係包含Sn金屬與Sn合金，Sn合金係可舉例如在Sn以外含有Bi、Ag、Cu、Ni、In、Zn之中1種以上合計為5質量%以下作為合金元素者。 [0023] 在Sn被覆層之下可形成Ni、Co、Fe等之基底鍍敷。該等之基底鍍敷係具有作為防止來自母材之Cu及合金元素之擴散的屏障之機能、及以增大散熱零件之表面硬度而防止刮傷的機能。在前述基底鍍敷之上鍍敷Cu，進一步鍍敷Sn後，進行加熱至Sn之熔點以下或熔點以上之熱處理而形成Cu-Sn合金層，亦可設為基底鍍敷、Cu-Sn合金層及Sn被覆層之3層構造。Cu-Sn合金層係具有防止來自母材之Cu及合金元素的擴散之屏障的機能，及以增大散熱零件之表面硬度藉而防止刮傷之機能。 [0024] 又，使用本發明之實施形態的銅合金板所製造之蒸氣室，於上述高溫加熱後，依需要，至少在外表面之一部分形成Ni被覆層。Ni被覆層係具有防止來自母材之Cu及合金元素之擴散的屏障，增大散熱零件之表面硬度以防止刮傷，及提升耐蝕性之機能。 [0025] [銅合金板之製造方法] 本發明之實施形態的銅合金板係與一般的固熔強化型銅合金板相同，可藉由熔解、鑄造、均質化處理、熱壓延、冷壓延、熱處理之步驟而製造。熱處理係可藉由批式爐或連續熱處理爐來進行。藉由批式爐進行熱處理時，以銅合金板材之實體溫度到達350～600℃後保持0.5～4小時之條件為佳。藉由連續熱處理爐進行熱處理時，只要使爐內環境溫度設為450～700℃之環境，進行連續通板即可。藉由該等之熱處理，銅合金板材係成為具備回復或再結晶，預定之強度與延伸及優異的彎曲加工性。冷壓延、熱處理之步驟可重複複數次。 冷壓延-熱處理之後，依需要進行冷壓延，進一步可依需要進行去變形退火。 藉由以上之製造方法，可製造0.2%耐力為100MPa以上、延伸為3%以上並具有優異的彎曲加工性，且具有優異的接合性之散熱零件用銅合金板。又，所製造之銅合金板係在850℃加熱30分鐘後冷卻時，具有50MPa以上之0.2%耐力、及70%IACS以上之導電率。 又，為了可於650℃以上之溫度藉由擴散接合、硬焊等之方法使良好的接合(無接合不良、接合強度高等)成為可能，銅合金板(製品)之表面粗度以算術平均粗度Ra計為0.3μm以下，以最大高度粗度Rz計為1.5μm以下，內部氧化深度為0.5μm以下，較佳係0.3μm以下。 為了使銅合金板(製品)之表面粗度為Ra：0.3μm、Rz：1.5μm以下，係使在最終冷壓延所使用之壓延輥的輥軸方向之表面粗度為例如Ra：0.15μm、Rz：1.0μm以下，或對最終冷壓延後之銅合金板進行拋光研磨、電解研磨等之研磨即可。又，使銅合金板(製品)之內部氧化深度為0.5μm以下，係只要使退火環境為還原性，以及使露點為 -5℃以下，或藉由使退火後之銅合金板進行機械研磨(拋光、刷磨等)或電解研磨，以除去所生成之內部氧化層或進行薄化即可。 [0026] 在前述彎曲加工中，要求在彎曲部不產生龜裂。進一步，在彎曲線及其附近，不產生表面粗糙為佳。即使為相同材質之銅合金板，因彎曲所致之龜裂及表面粗糙之產生容易性係依存於彎曲半徑R與板厚t之比率R/t。使用銅合金板而製造蒸氣室等之散熱零件時，就銅合金板之彎曲加工性而言，被要求至少在壓延直角方向(彎曲線垂直於壓延方向)進行R/t≦2之彎曲時不產生龜裂。就銅合金板之彎曲加工性而言，以R/t≦1.5之彎曲不產生龜裂為較佳，以R/t≦1.0之彎曲不產生龜裂為更佳。銅合金板之彎曲加工性一般以板寬度10mm之試驗片進行試驗(參照後述之實施例的彎曲加工性試驗)。將銅合金板材進行彎曲加工時，彎曲寬度愈大愈容易產生龜裂，故彎曲寬度特別大時，以板寬10mm之試驗片試驗時，以R/t=1.0之彎曲不產生龜裂為佳，以R/t=0.5之彎曲不產生龜裂為更佳。又，為了不使彎曲線及其附近產生表面粗糙，在銅合金板之表面中於板寬方向測定後之平均結晶粒徑(切斷法)為20μm以下較佳，以15μm以下為更佳，以10μm以下為再更佳。 [實施例] [0027] 使表1所示之組成的銅合金在真空環境中熔解/鑄造，分別製作厚度60mm、寬度200mm、長度80mm之鑄塊。在表1之No.1(無氧銅)中，不可避免的雜質之H為0.6ppm，O為7ppm，S、Pb、Bi、Sb、Se、As合計為6ppm。No.1以外之銅合金係不可避免的雜質之H為未達1ppm，O為未達15ppm，S、Pb、Bi、Sb、Se、As合計為未達15ppm。 [0028][0029] 對於各鑄塊，以900℃進行1小時之均熱處理，然後，進行熱壓延而為板厚20mm之熱壓延材(寬度200mm)，從650℃以上之溫度進行水冷，將水冷後之熱壓延材的兩面每次1mm地進行削面(厚度18mm)。將削面後之材料冷壓延至厚度14.7mm。取得冷壓延材(厚度14.7mm)之一部分，以此作為供試材，依下述要領進行擴散接合性之測定。 [0030] 對於冷壓延材(厚度14.7mm)之剩餘部分，進一步進行冷壓延而為板厚0.4mm，繼而，進行400℃×2小時之熱處理，進一步進行冷壓延至板厚0.3mm(加工率：25%)。其後，藉由硝石爐以250℃熱處理15秒鐘(No.1)或以300℃熱處理20秒鐘(No.2～27)，製造散熱零件用銅板(No.1)及銅合金板(No.2～27)。以該銅板及銅合金板作為供試材，依下述要領進行硬焊性及機械的特性之測定。又，以板厚0.3mm之各散熱零件用銅板分析後之組成亦為與表1之值相同。又，有關任一者之熱壓延材，其表面粗度係Ra：0.08～0.15μm，Rz：0.8～1.2μm，研磨板厚剖面而藉由掃描電子顯微鏡(觀察倍率15000倍)所測定後之內部氧化深度係0.1μm以下。 又，將前述銅板及銅合金板(板厚0.3mm)以850℃加熱30分鐘後水冷，以此作為供試材，依下述要領進行導電率及機械的特性之測定。 將各測定結果表示於表2。 [0031] [擴散接合性] 就擴散接合性之指標而言，求出擴散接合強度之原材料強度比(將擴散接合強度除以原材料強度者)。擴散接合強度、原材料強度、及擴散接合強度之原材料強度比係依以下之順序求出。 (擴散接合強度) (1)從No.1～27之各供試材切出14.7mm×70mm×30mm之塊體，進行400℃×2小時之熱處理後，進行冷壓延至板厚11mm(加工率25%)。又，該熱處理條件及最終冷壓延之加工率係與冷壓延成板厚0.3mm之供試材(散熱零件用銅板及銅合金板)的熱處理條件及最終冷壓延之加工率相同。 (2)從各塊體，製作直徑10mm、長度30mm之圓柱形的試驗片各6個。該試驗片之長方向係平行於壓延方向。 (3)各試驗片之一端面(直徑10mm之面)以剛砂紙研磨後，進行拋光研磨，將前述端面之表面粗度調整成為大約最大高度Rz：0.8μm、算術平均粗度Ra：0.06μm。 (4)擴散接合試驗裝置係為可進行腔室內之抽真空、氣體置換、昇溫、使端面互抵之試驗片彼此間的加壓、及加壓狀態的維持之試驗裝置。在裝置內置入使研磨後之端面彼此間對向之試驗片(以2個為1組)，使裝置內進行真空排氣。 (5)真空度到達2×10-2
Pa之後，以平均昇溫速度100℃/min進行昇溫，試驗片溫度到達850℃後，端面彼此間以壓力4MPa互抵，保持30分鐘。然後，在裝置內導入N2
氣體，在加壓下冷卻至200℃(平均冷卻速度約20℃/分鐘)。到達200℃後，從裝置取出被擴散接合之試驗片(接合試驗片)。 (6)接合試驗片係製作每一供試材各3個。從各接合試驗片製作全長60mm、平行部直徑6mm、平行部長度30mm、抓取部直徑10mm、抓取部長度各10mm之拉伸試驗片。對於該拉伸試驗片在室溫進行拉伸試驗，測定拉伸強度，使3個之接合試驗片的拉伸強度之最小值設為擴散接合強度。又，後述之擴散接合強度的原材料強度比為0.95(95%)以上之合格材中，係在拉伸試驗片之長方向的中央部扎緊後產生破裂。 [0032] (原材料強度) (1)從No.1～27之各供試材，切出14.7mm×40mm× 60mm之塊體，進行400℃×2小時之熱處理後，進行冷壓延至板厚11mm(加工率25%)，該熱處理條件及最終冷壓延之加工率係與冷壓延成板厚0.3mm後之供試材(散熱零件用銅板及銅合金板)的熱處理條件及最終冷壓延之加工率為相同。 (2)從各塊體，製作全長60mm、平行部直徑6mm、平行部長度30mm、抓取部直徑10mm、抓取部長度各10mm之拉伸試驗片各3個。拉伸試驗片之長方向係平行於壓延方向。 (3)將各拉伸試驗片置入於熱處理裝置內，在真空度下(2×10-2
Pa)以平均昇溫速度100℃/min昇溫，試驗片溫度到達850℃後，保持30分鐘。然後，在裝置內導入N2
氣體冷卻至200℃(平均冷卻速度約20℃/分鐘)，到達200℃後，從裝置取出拉伸試驗片。該熱處理條件係除了在擴散接合強度之測定進行的擴散接合時之加熱冷卻條件、及不加上加壓力之點以外，為相同。 (4)使用各試驗片，依據JISZ2241之規定，在室溫進行拉伸試驗。將其結果所得之拉伸強度(3個平均值)設為各別之原材料強度。 [0033] (擴散接合強度之原材料強度比) 從兩試驗結果，求出擴散接合強度之原材料強度比(將擴散接合強度除以原材料強度者)。將該值視為散熱零件用銅板及銅合金板之擴散接合強度的原材料強度比，該值以0.95(95%)以上作為合格。 若藉由SEM(掃描型電子顯微鏡)觀察拉伸試驗後之破面，在合格材中，全面被小凹坑(dimple)被覆，呈現典型之延性破面。此係表示經互抵之試驗材的端面彼此間藉由擴散接合形成一體化。另一方面，在不合格材之破面中，小凹坑之面積比少，表示未充分產生因擴散接合所致之一體化。又，不合格材之情形，在擴散接合試驗後，為了可從裝置外觀察擴散接合裝置內部所設置之石英玻璃的窗口之內面側，可看到半透明之附著物。藉由EPMA(電子探針微分析儀)分析該附著物，結果檢測出在試驗片之材料所含的Zn、Mg。從此等之事實，推測在不合格材中，因擴散接合時之高溫加熱，Zn、Mg從試驗片之表面蒸發時，因壓力直接妨礙擴散接合，所蒸發之Zn、Mg附著於試驗材之接合端面而受到環境中所含之氧而氧化，或Zn、Mg從接合端面蒸發時被氧化，成為氧化物而附著，阻礙在端面之擴散接合。 [0034] [硬焊性] 硬焊性係以焊料之潤濕擴展試驗測定。 將供試材進行酸洗而除去氧化膜後，從各冷壓延材，切取正方形(50mm×50mm)之試驗片，以＃2000剛砂紙研磨，及拋光研磨而調整成表面粗度Ra：0.07μm，進一步進行溶劑脫脂及電解脫脂。焊料材係使用直徑2mm之BCuP-2(Cu-7質量%P)，將此切出質量0.38g之長度(相當於長度15mm)而使用。在試驗片上載置焊料材並放入真空爐中，在室溫中形成壓力10-3
Pa之真空環境後，保持該真空環境而加熱至840℃(平均昇溫速度100℃/分鐘)。試驗片之溫度到達840℃後保持30秒鐘，然後，冷卻至室溫(至200℃之平均降溫速度20℃/分鐘)，從爐內取出試驗片。試驗片上之焊料藉由CCD照相機VHX-600(Keyence股份公司製)觀察，藉由該照相機內所內藏之圖像解析裝置，將焊料擴展之部分與其以外之部分進行2值化而識別，求出焊料之潤濕擴展面積。潤濕擴展面積為5cm2
以上者作為合格。 推測在不合格材中係與擴散接合試驗同樣地，藉由高溫加熱，Zn、Mg從試驗材之表面蒸發，藉由與擴散接合之情形同樣之機制，妨礙焊料之潤濕展開。 [0035] [機械特性] 從供試材，以長方向成為壓延平行方向之方式切出JIS5號拉伸試驗片，依據JIS-Z2241實施拉伸試驗，測定耐力及延伸。耐力係相當於永久延伸0.2%之拉伸強度。 [彎曲加工性] 彎曲加工性之測定係依照在伸銅協會標準JBMA-T307所規定之W彎曲試驗方法實施。從各供試材切出寬度10mm、長度30mm之試驗片，使用成為R/t=0.5之治具，進行G.W.(Good Way(彎曲線垂直於壓延方向))之彎曲。然後，藉由100倍之光學顯微鏡目視觀察在彎曲部之龜裂的有無，無龜裂發生者評估為P(P：Pass、合格)。 [導電率] 導電率之測定係依據JIS-H0505所規定之非鐵金屬材料導電率測定法，以使用雙電橋(Double Bridge)之四端子法進行。 [0036][0037] 如表1，2所示，由無氧銅所構成之No.1(習知材)係擴散接合強度之原材料強度比高，焊料潤濕擴展面積大，擴散接合性及硬焊性優異。在擴散接合中亦看不到石英窗之模糊。又，No.1之850℃×30分鐘加熱後的特性係導電率高(102%IACS)，0.2%耐力極低(38MPa)。 另一方面，合金組成為本發明之實施形態的規定範圍內之No.3～7、9～11、13～15、17～19、21、22、26、27係擴散接合強度之原材料強度比為95%以上，焊料潤濕擴展面積為5.0cm2
以上，習知材之No.1具有不遜色之擴散接合性及硬焊性。在擴散接合中亦看不到石英窗之模糊。又，在850℃加熱30分鐘後之特性係0.2%耐力為50MPa以上，相較於習知材之No.1，相當高，導電率為70%IACS以上。 [0038] 相對於此，合金組成為本發明之實施形態的規定範圍外之No.2、8、12、16、20、23～25係擴散接合強度之原材料強度比(擴散接合性)、焊料潤濕擴展面積(硬焊性)、在850℃加熱30分鐘後之0.2%耐力或導電率之任一個以上之特性差。 No.2係因Mg含量不足，故在850℃×30分鐘加熱後之0.2%耐力未達50MPa。 No.8係因Mg含量過剩，故擴散接合性及硬焊性差，在擴散接合中產生石英窗之模糊。又，850℃×30分鐘加熱後之導電率低。 No.12係因Zn含量過剩，故擴散接合性及硬焊性差，在擴散接合中產生石英窗之模糊。 No.16係因P含量過剩，故850℃×30分鐘加熱後之導電率低。 No.20係因Zn含量過剩，故擴散接合性及硬焊性差，在擴散接合中產生石英窗之模糊。又，因P含量過剩，故850℃×30分鐘加熱後之導電率低。 No.23係因P含量過剩，故在850℃加熱30分鐘後之導電率低至58%IACS。 No.24係其他元素(Al、Si、Mn)之合計含量過剩，故850℃×30分鐘加熱後之導電率低。又，擴散接合性及硬焊性差。推測此係850℃×30分鐘加熱時，Al、Si、Mn在板表面進行氧化，妨礙接合。 No.25係因其他元素(Fe、Sn)之合計含量過剩，故850℃×30分鐘加熱後之導電率低。 [0039] 本說明書之揭示內容係包含以下之態樣。 態樣1： 一種散熱零件用銅合金板，其特徵係含有Mg：0.05～0.5質量%，剩餘部分為由Cu及不可避免的雜質所構成，具有100MPa以上之0.2%耐力、3%以上之延伸及優異的彎曲加工性，及優異的擴散接合性及硬焊性，在850℃加熱30分鐘後經冷卻時之0.2%耐力為50MPa以上，且導電率為70%IACS以上，於製造散熱零件之製程的一部分包含擴散接合或以硬焊所為之接合。 態樣2： 如態樣1之散熱零件用銅合金板，其中進一步含有Zn：0.6質量%以下(不包含0質量%)。 態樣3： 如態樣1或2之散熱零件用銅合金板，其中進一步含有P：0.05質量%以下(不包含0質量%)。 態樣4： 如態樣1～3中任一項之散熱零件用銅合金板，其中進一步含有選自由Sn、Al、Mn、Fe、Ni、Co、Si、Ag、Ti、Cr、Zr之1種或2種以上的元素合計為0.3質量%以下(不包含0質量%)。 態樣5： 一種散熱零件，其特徵係具有含有Mg：0.05～0.5質量%，且剩餘部分為由Cu及不可避免的雜質所構成之組成，由藉由擴散接合或硬焊而互相接合之複數的銅合金板所構成，前述銅合金板之0.2%耐力為50MPa以上，且導電率為70%IACS以上。 態樣6： 如態樣5之散熱零件，其中前述銅合金板進一步包含Zn：0.6質量%以下(不包含0質量%)。 態樣7： 如態樣5或6之散熱零件，其中前述銅合金板進一步包含P：0.05質量%以下(不包含0質量%)。 態樣8： 如態樣5～7中任一項之散熱零件，其中前述銅合金板進一步含有選自由Sn、Al、Mn、Fe、Ni、Co、Si、Ag、Ti、Cr、Zr之1種或2種以上的元素合計為0.3質量%以下(不包含0質量%)。 態樣9： 一種散熱零件之製造方法，其特徵係將態樣1～4中任一項之散熱零件用銅合金板加工成預定形狀之後，施予加熱至650℃以上之製程，獲得具有50MPa以上之0.2%耐力及70%IACS以上之導電率的散熱零件。 態樣10： 如態樣9之散熱零件之製造方法，其中，加熱至650℃以上之製程後，在散熱零件之外表面的至少一部分形成Sn被覆層。 態樣11： 如態樣9之散熱零件之製造方法，其中，加熱至650℃以上之製程後，在散熱零件之外表面的至少一部分形成Ni被覆層。 [0040] 本申請案係伴隨申請日為2016年10月3日之日本專利申請案，且以日本特願第2016-195431號作為基礎申請案之優先權主張。日本特願第2016-195431號係藉由參照而摘入於本說明書中。
[0041] 1、2‧‧‧板構件
[0013] 第1圖係說明蒸氣室之擴散接合，且為用以使圖型形成後之2片板構件(蒸氣室之殼體零件)接合而使其疊合之狀態的剖面圖。