WO2014010455A1 - シャーシおよびシャーシの製造方法 - Google Patents

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chassis
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clad material
sus
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喜光 織田
啓太 渡辺
石尾　雅昭
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株式会社Ｎｅｏｍａｘマテリアル
日立金属株式会社
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    • Y10T428/2495—Thickness [relative or absolute]

Definitions

  • the present invention relates to a chassis suitable for use in a portable device containing electronic components with heat dissipation, for example, and a method for manufacturing the chassis, and more particularly to a chassis using stainless steel and Cu and a method for manufacturing the chassis.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2006-113589 discloses a display device that includes a panel unit and a chassis for fixing and supporting the panel unit.
  • the chassis of the display device is formed of stainless steel having a plate thickness of about 0.3 mm to about 0.4 mm, which is a plate thickness of a general chassis. It is thought that there is.
  • alumina is contained between the electronic component and the chassis to improve the thermal conductivity.
  • a graphite sheet described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-215441 or Cu foil that is less expensive than the graphite sheet is bonded to the stainless steel chassis described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-113589. It is possible to improve.
  • disadvantages such as an increase in the number of parts due to the added graphite sheet or the like and an increase in the thickness of the portable device, and improvement of the heat dissipation performance of the chassis itself has been desired.
  • a rectangular fitting part 622 made of a Cu—Mo composite material and a rectangular hole 621a into which the fitting part 622 is press-fitted are formed.
  • a heat dissipation substrate 602 including a base material 621 made of SUS304 is disclosed.
  • the fitting component 622 of the heat dissipation board 602 is formed such that the upper surface 622a is smaller than the lower surface 622b, and a step 622c is formed on the outer surface.
  • the hole 621a of the base material 621 into which the fitting component 622 is press-fitted is formed so as to correspond to the shape of the fitting component 622, and a step 621b is formed on the inner surface of the hole 621a.
  • the fitting component 622 and the base material 621 are joined by mutually fitting in the state inserted in the hole 621a of the base material 621 from the downward direction (Z2 side).
  • a fitting component 622 made of a Cu—Mo composite material having high thermal conductivity and a base material 621 made of SUS304 having high mechanical strength are provided.
  • the steps 622c and 621b with respect to the fitting component 622 and the base material 621 it is necessary to secure a certain thickness in both the fitting component 622 and the base material 621.
  • the thickness of a chassis becomes large, and there exists a problem that it becomes difficult to reduce in thickness the portable apparatus etc. in which a chassis is used.
  • the fitting component 622 inserted into the hole 621a of the base material 621 may drop off, so that the chassis is structurally There is also a problem that the strength is insufficient.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems and also by considering that the chassis is exposed to the atmosphere.
  • One object of the present invention is stainless steel having high mechanical strength and thermal conductivity. Taking advantage of the effectiveness of the prior art using Cu or Cu alloy having a high thickness, a stainless steel portion and a Cu or Cu alloy portion are structurally joined with high strength and a thinned chassis and a method for manufacturing the chassis are provided. It is to be.
  • the chassis according to the first aspect of the present invention is formed of a first layer formed of austenitic stainless steel, a second layer formed of Cu or Cu alloy and laminated on the first layer, and austenitic stainless steel,
  • the second layer is made of a clad material in which a third layer laminated on the opposite side of the first layer is roll-bonded, and the thickness of the second layer is 15% or more of the thickness of the clad material.
  • the first layer and the third layer are formed of austenitic stainless steel, and the second layer formed of Cu or Cu alloy is sandwiched between both layers. It is made of a clad material rolled and joined. The clad material is rolled and joined without forming a step in each layer. Therefore, by applying the clad material to the chassis, the thickness of the chassis can be reduced more than the conventional thickness without providing the step. Further, the chassis to which the clad material is applied does not need to have a fitting structure between parts as shown in FIG. Accordingly, the chassis can be prevented from being damaged due to an external force received in a normal usage pattern without fear of dropping off a part of the chassis.
  • the “chassis” in the present invention refers to an application that requires good heat dissipation performance and high mechanical strength.
  • portable devices such as a chassis for protecting a display unit for displaying an image from an external impact and a chassis for protecting an integrated circuit mounted on a substrate of the portable device.
  • the chassis is included.
  • a chassis for improving the mechanical strength of the entire portable device such as a frame of the portable device, a chassis having a lead function for electrical connection, a chassis for blocking electromagnetics, and the like are also included. .
  • the thickness of the second layer may be somewhat larger than 15% within a range in which a decrease in mechanical strength is allowed practically, and the thickness of the second layer is, for example, 80% or less of the thickness of the clad material. Therefore, it is considered that excellent heat dissipation performance can be obtained.
  • the first layer and the third layer are formed of austenitic stainless steel, and unlike the case where the first layer and the third layer are formed of ferromagnetic ferritic stainless steel or martensitic stainless steel, Magnetization (magnetization) of the first layer and the third layer can be suppressed. Thereby, it can suppress that a malfunction arises in the portable apparatus etc. in which a chassis is used resulting from the magnetic force of the magnetized 1st layer and 3rd layer. Further, unlike the case where the first layer and the third layer are formed of ferritic stainless steel, it is possible to suppress the occurrence of rust on the first layer and the third layer.
  • a preferable lower limit of the thickness of the second layer is 20% or more of the thickness of the cladding material, and a more preferable lower limit is 30% or more of the thickness of the cladding material. If comprised in this way, since the ratio for which Cu or Cu alloy whose heat conductivity is better than stainless steel will occupy increases, further better heat dissipation performance can be obtained. This point has also been confirmed by the inventor's measurement described later.
  • the preferable upper limit of the thickness of the second layer is 60% or less of the thickness of the cladding material, and the more preferable upper limit is 50% or less of the thickness of the cladding material. If comprised in this way, the thickness of the 1st layer and 3rd layer which are formed with austenitic stainless steel with high mechanical strength can fully be ensured. For example, when evaluated with 0.2% proof stress, a mechanical strength of about 400 MPa, which is generally required from the viewpoint of preventing deformation of the chassis, or a high mechanical strength exceeding this can be obtained.
  • the first layer and the third layer are made of amber austenitic stainless steel.
  • the average value of the thickness of the third layer is preferably 95% or more and 105% or less of the average value of the thickness of the first layer. If comprised in this way, a chassis can be made into a substantially symmetrical structure in the thickness direction. That is, since the same material (austenitic stainless steel) and substantially the same thickness can be used, it is not necessary to distinguish between the front and the back of the chassis, and the handling in the manufacturing process can be facilitated.
  • the characteristics of the first layer and the third layer can be obtained at the time of forming a clad material or during press working. It is possible to reduce the risk of occurrence of problems in manufacturing and processing the chassis due to the difference in characteristics.
  • the thickness of the clad material can be reduced to 0.3 mm or less. Even when the chassis is thinned in this way, good heat dissipation performance by the second layer occupying 15% or more of the thickness of the clad material, and high mechanical properties by the first and third layers made of austenitic stainless steel Depending on the strength, it is possible to obtain a chassis that has both heat radiation performance and mechanical strength that can withstand practical use.
  • the first layer and the third layer are made of austenitic stainless steel and the second layer is made of Cu. If comprised in this way, the thermal radiation performance of a chassis can be improved more by the 2nd layer formed with Cu with higher heat conductivity.
  • SUS304 which is generally used and is easy to obtain and recycle.
  • SUS304 is demagnetized by a heat treatment or the like performed in the manufacturing process, although the structure may become martensite and become magnetized due to processing such as formation of a clad material or press processing. We estimate that the resulting chassis is very unlikely to be magnetized.
  • SUS301 for the first layer and the third layer that are made of the same material. Like SUS304, SUS301 is easy to obtain and recycle, and since mechanical strength is higher than SUS304 as will be described later, the mechanical strength of the chassis can be improved. It should be noted that SUS301 having a smaller amount of Ni than SUS304 is similarly estimated to have a low possibility of being magnetized.
  • a surface metal layer is formed on at least a part of the surface of the chassis. If comprised in this way, in a chassis, improvement of corrosion resistance, reduction of contact resistance, improvement of solderability, etc. can be aimed at by a surface metal layer. More preferably, a surface metal layer is formed on substantially the entire surface of the chassis. As a result, it is possible to improve the corrosion resistance, reduce the contact resistance, improve the solderability, etc. over substantially the entire surface of the chassis.
  • the surface metal layer is preferably formed by plating on at least a part of the surface of the chassis.
  • a surface metal layer can be formed easily.
  • the plating method may be electrolytic plating or electroless plating.
  • the surface metal layer is preferably roll-bonded to at least a part of the chassis. If comprised in this way, in addition to a 1st layer, a 2nd layer, and a 3rd layer, a surface metal layer is also roll-bonded together, and it is separately attached to the cladding material consisting of a 1st layer, a 2nd layer, and a 3rd layer Since the process of forming the surface metal layer is not necessary, the manufacturing process can be simplified and the productivity can be improved.
  • the surface metal layer of at least a part of the chassis is preferably a surface metal layer (for example, a plating layer) made of Sn or Sn alloy.
  • a chassis that does not have a surface metal layer (Sn-based surface metal layer) of Sn or Sn alloy is soldered to a support portion or the like, Sn contained in the solder may grow abnormally (whiskers).
  • Sn-based surface metal layer is formed on at least a part of the surface of the chassis involved in soldering. It is more preferable that this Sn-based surface metal layer has substantially the entire front and back surfaces (both surfaces) made of austenitic stainless steel of the chassis in consideration of productivity and the like.
  • the surface metal layer is preferably made of Ni or Ni alloy. If comprised in this way, it can suppress that the electrical resistance (contact resistance) in the contact part of a chassis and another member becomes large with the surface metal layer (Ni-type surface metal layer) which consists of Ni or Ni alloy. Therefore, it can be used not only as a structural member for protecting the chassis from a heat radiating member or an impact, but also as a current path for grounding an electric circuit. That is, the chassis can be used more effectively. Moreover, the corrosion resistance of a chassis can be improved by having the surface metal layer which consists of Ni or Ni alloy with high corrosion resistance on the surface of a chassis.
  • a surface metal layer made of Ni or Ni alloy is preferably formed on at least a portion of the chassis connected to the circuit.
  • the surface metal layer made of Ni or Ni alloy is provided on substantially the entire front and back surfaces (both surfaces) in consideration of productivity.
  • the chassis of the present invention can be used as a chassis of a portable device that contains electronic components with heat dissipation.
  • the portable device can be reduced in size (thinned) and reduced in weight by at least a reduction in the thickness of the chassis.
  • heat from the electronic component that easily generates heat can be efficiently radiated through the chassis of the present invention, heat storage in the electronic component is suppressed, and malfunction of the electronic component due to heat storage can be suppressed.
  • heat from the electronic component can be radiated more efficiently.
  • the “electronic component” includes not only a component that uses power such as a display or an integrated circuit (IC) but also a component that supplies power such as a battery.
  • the chassis manufacturing method includes a first layer formed of austenitic stainless steel, a second layer formed of Cu or Cu alloy, and a third layer formed of austenitic stainless steel. Are laminated in this order, and a step of forming the clad material so that the thickness of the second layer is 15% or more of the thickness of the clad material by rolling joining. It includes a step of rolling in a state where the first layer, the second layer, and the third layer are laminated, and a step of diffusion annealing the clad material.
  • the manufacturing method of the chassis according to the second aspect of the present invention includes the first layer formed of austenitic stainless steel, the second layer formed of Cu or Cu alloy, and the austenitic stainless steel.
  • the clad material is formed by rolling joining so that the thickness of the second layer is 15% or more of the thickness of the clad material.
  • the clad material is rolled and joined without forming a step in each layer. Therefore, by applying the clad material to the chassis, the thickness of the chassis can be reduced more than the conventional thickness without providing the step.
  • a manufacturing method capable of suppressing damage to the chassis due to external force received in a normal use mode without fear of dropping off a part of the chassis. Can do.
  • the step of forming the clad material includes a step of rolling in a state where the first layer, the second layer, and the third layer are laminated, and a step of diffusion annealing the clad material. Even when the first layer and the third layer formed of austenitic stainless steel are martensite and become magnetic, they can be demagnetized in the diffusion annealing step. Thereby, it can suppress that the magnetized chassis is manufactured.
  • the step of rolling in a state where the first layer, the second layer, and the third layer are laminated, and the step of diffusion annealing the clad material It is performed several times alternately. Accordingly, even when the clad material is gradually rolled and thinned by performing a plurality of rolling processes, it can be demagnetized in the subsequent diffusion annealing process, so that a magnetized chassis is manufactured. Can be reliably suppressed.
  • austenitic stainless steel known to have excellent corrosion resistance
  • Cu or Cu alloy known to have good thermal conductivity.
  • it is suitable for a chassis for a portable device in which an electronic component with heat dissipation is included.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2007-12928.
  • the display 1, the chassis 2, the substrate 3, and the battery 4 are arranged in this order from the top (Z1 side).
  • the display 1, the chassis 2 and the substrate 3 are formed in a substantially rectangular shape having a length L1 of about 100 mm in the longitudinal direction and a length L2 of about 50 mm in the lateral direction when viewed in a plan view. Yes.
  • the battery 4 is formed in a rectangular shape smaller than the substrate 3 when viewed in plan.
  • the display 1 includes a liquid crystal display, an organic EL display, and the like, and has a function of displaying an image on the upper surface on the Z1 side.
  • the lower surface of the display 1 on the Z2 side is in contact (contact) with the upper surface of the chassis 2 on the Z1 side. That is, the display 1 is arranged in the vicinity of the chassis 2.
  • the display 1 generates heat when displaying an image, and the heat generated in the display 1 is configured to be released to the outside mainly through the chassis 2.
  • the display 1 is an example of the “electronic component” in the present invention.
  • the chassis 2 is made of a substantially rectangular plate material having a thickness t1 of about 0.3 mm in the Z direction.
  • the chassis 2 has a function of protecting the display 1 from an external impact and a function of releasing heat from the display 1 and the CPU 31 to the outside.
  • the battery 4 has a function of supplying power to the display 1, the substrate 3, and the like, and is disposed on the lower surface of the substrate 3 on the Z2 side.
  • a CPU 31 for executing a program for controlling the mobile device 100 is provided on the upper surface of the substrate 3 on the Z1 side.
  • the upper surface of the CPU 31 on the Z1 side is in contact (contact) with the lower surface of the chassis 2 on the Z2 side. That is, the CPU 31 is disposed in the vicinity of the chassis 2.
  • the CPU 31 generates heat when a program for controlling the entire portable device 100 is executed, and heat generated in the CPU 31 is configured to be released to the outside mainly through the chassis 2. Yes.
  • the CPU 31 is an example of the “electronic component” in the present invention.
  • the chassis 2 includes a SUS (Steel Use Stainless) layer 21, a Cu layer 22 laminated on the lower surface of the SUS layer 21 on the Z2 side, and a Cu layer 22. It is composed of a three-layer clad material in which the SUS layer 23 laminated on the lower surface on the Z2 side (the side opposite to the upper surface on the Z1 side on which the SUS layer 21 is laminated) is pressure-welded.
  • the SUS layers 21 and 23 and the Cu layer 22 are firmly bonded to each other by roll bonding.
  • the SUS layer 21, the Cu layer 22, and the SUS layer 23 are examples of the “first layer”, “second layer”, and “third layer” of the present invention, respectively.
  • Both the SUS layer 21 and the SUS layer 23 are formed of SUS304 or SUS301, which are austenitic stainless steel. That is, the SUS layer 21 and the SUS layer 23 are formed of austenitic stainless steel having the same material such as chemical components and structure. Note that SUS304 and SUS301 are non-magnetic in terms of material, and usually have a property of not being magnetized.
  • the Cu layer 22 is made of Cu having a purity of 99.9% or more, such as oxygen-free copper, tough pitch copper, and phosphorus deoxidized copper.
  • SUS304 and SUS301 have a thermal conductivity of about 15 W / (mxK).
  • Cu has a thermal conductivity of about 400 W / (m ⁇ K). That is, Cu has higher thermal conductivity than SUS304 and SUS301.
  • SUS304 has a 0.2% proof stress of about 840 MPa
  • SUS301 has a 0.2% proof strength equivalent to or slightly higher than SUS304.
  • Cu has a 0.2% proof stress of about 200 MPa. That is, SUS304 and SUS301 have higher mechanical strength than Cu.
  • the SUS layer 21, the Cu layer 22, and the SUS layer 23 have thicknesses t2, t3, and t4 in the Z direction, respectively.
  • the thickness t2 of the SUS layer 21 and the thickness t4 of the SUS layer 23 are substantially equal.
  • the interfaces of the SUS layer 21, the Cu layer 22, and the SUS layer 23 are not flat surfaces and may be formed so as to wave. In such a case, when the average value of the thickness t2 of the SUS layer 21 is 95% or more and 105% or less of the average value of the thickness t4 of the SUS layer 23, in actual production, There is no problem even if the thickness t2 and the thickness t4 of the SUS layer 23 are regarded as substantially the same.
  • the plate thickness ratio of the thickness t3 of the Cu layer 22 is preferably about 20% or more of the thickness t1 of the chassis 2, and more preferably about 30% or more of the thickness t1 of the chassis 2.
  • the plate thickness ratio of the thickness t3 of the Cu layer 22 is preferably about 60% or less of the thickness t1 of the chassis 2, and more preferably about 50% or less of the thickness t1 of the chassis 2.
  • a SUS plate 121 and a SUS plate 123 formed of either SUS304 or SUS301, and a Cu plate 122 formed of Cu are prepared.
  • the thickness of the SUS plate 121 and the thickness of the SUS plate 123 are substantially equal, and the thickness of the Cu plate 122 is the sum of the thickness of the SUS plate 121, the thickness of the Cu plate 122, and the thickness of the SUS plate 123.
  • the thickness of each plate material is adjusted so as to be 15% or more.
  • the roller 105 is used for continuous rolling joining at a rolling reduction of about 60%.
  • the clad material 102 having a thickness of about 1 mm and having the SUS layer 21, the Cu layer 22, and the SUS layer 23 laminated in this order is continuously formed.
  • the formed clad material 102 is diffusion-annealed in a reducing atmosphere of about 1000 ° C. Then, the clad material 102 is continuously rolled until the thickness becomes about 1/3 (target value: 0.33 mm). In addition, after the clad material 102 is diffusion-annealed again in a reducing atmosphere at about 1000 ° C., the rolling is continuously performed at a rolling reduction of about 10%. Thereby, the clad material 102 having a thickness t1 (see FIG. 3) of about 0.3 mm is continuously formed.
  • the structure may become martensite and become magnetized due to the processing. However, since it is demagnetized through the diffusion annealing, it can be said that no particular problem occurs.
  • the chassis 2 is manufactured.
  • the chassis 2 is processed into a predetermined shape by pressing or the like.
  • the chassis 2 includes the SUS layer 21, the Cu layer 22 stacked on the lower surface of the SUS layer 21 on the Z2 side, and the SUS layer stacked on the lower surface of the Cu layer 22 on the Z2 side.
  • the clad material is composed of a three-layer clad material that is pressure-welded to 23. Thereby, each layer can be joined without forming a step, and the thickness t1 of the chassis 2 can be reduced. As a result, the portable device 100 can be reduced in size (thinned) or reduced in weight by at least a reduction in the thickness t1 of the chassis 2. Further, since it is not necessary to have a fitting structure as shown in FIG. 14, the chassis 2 can be prevented from being damaged due to an external force received in a normal usage mode without fear of dropping off a part of the chassis 2. .
  • each layer since each layer is laminated
  • SUS304 or SUS301 which is austenitic stainless steel having high mechanical strength, is located on both sides of the chassis 2 on the Z1 side and the Z2 side, the mechanical strength of the chassis 2 can be easily improved. Moreover, since corrosion resistance can be provided to the surface of the chassis 2, the malfunction resulting from magnetization or rust can be suppressed.
  • the thickness t3 of the Cu layer 22 is 15% or more of the thickness t1 of the chassis 2 to ensure a sufficient thickness t3 of the Cu layer 22 formed of Cu having excellent thermal conductivity. Therefore, the heat from the CPU 31 can be quickly dispersed and dissipated throughout the chassis 2. Thereby, since heat can be radiated from the entire chassis 2 to the outside, a good heat radiation performance can be obtained.
  • the thickness t3 of the Cu layer 22 is preferably 60% or less of the thickness t1 of the chassis 2, and more preferably 50% or less of the thickness t1 of the chassis 2.
  • the thickness t2 of the SUS layer 21 and the thickness t4 of the SUS layer 23 formed by SUS304 or SUS301 having heat dissipation characteristics by the Cu layer 22 and high mechanical strength are sufficiently secured. be able to.
  • the SUS layers 21 and 23 are formed of SUS304 or SUS301, which is a nonmagnetic austenitic stainless steel, so that the SUS layers 21 and 23 are magnetized (magnetized). Can be suppressed. Therefore, it can suppress that a malfunction arises in a portable apparatus resulting from the magnetic force by the magnetization of a chassis. That is, the magnetization of the SUS layers 21 and 23 finally formed in the chassis 2 is suppressed. Moreover, according to the SUS layers 21 and 23 made of austenitic stainless steel having good corrosion resistance, the occurrence of rust can be suppressed. Furthermore, since SUS304 or SUS301 that can be easily obtained is used for the SUS layers 21 and 23, the manufacturing cost of the chassis 2 can be reduced.
  • the thickness t3 of the Cu layer 22 is about 20% or more of the thickness t1 of the chassis 2, better heat dissipation performance can be obtained, and the thickness t3 of the Cu layer 22 is equal to the thickness t1 of the chassis 2. If it is about 30% or more, even better heat dissipation performance can be obtained.
  • the SUS layers 21 and 23 are made of austenitic stainless steel having the same material such as chemical composition and structure, and the thickness t2 of the SUS layer 21 and the thickness t4 of the SUS layer 23 are substantially equal. Therefore, the front and back of the chassis 2 need not be distinguished, and handling in the manufacturing process can be facilitated. Further, since the processing characteristics of the SUS layer 21 and the SUS layer 23 can be made substantially equal, the processing characteristics of the SUS layer 21 and the SUS layer 23 are different at the time of forming the clad material 102 or at the time of pressing. This can reduce the risk of problems in the production and processing of the chassis 2 due to the above.
  • the thickness of the clad material can be set to 0.3 mm as described above, and thus the thickness t1 of the chassis 2 is sufficiently thinned by using this clad material. 100 can be easily reduced in thickness and weight. Moreover, the thermal conductivity of the chassis 2 can be effectively improved by forming the Cu layer 22 with Cu having a higher thermal conductivity.
  • the SUS layers 21 and 23 are formed by SUS304 having a larger amount of Ni than SUS301, it is advantageous from the viewpoint that it is difficult to magnetize when forming the clad material 102 or during press working. That is, it is easier to suppress magnetization of the chassis 2 finally obtained by using SUS304 than SUS301 for the SUS layers 21 and 23.
  • the mechanical strength can be improved while ensuring the heat dissipation performance of the chassis 2. This will be described later with reference to FIG.
  • the heat from the display 1 and the CPU 31 is effectively transmitted from the chassis 2 by arranging the display 1 and the CPU 31 in the vicinity of the chassis 2 having a good heat dissipation performance. It can dissipate heat. Furthermore, heat from the display 1 or the CPU 31 can be radiated from the chassis 2 more effectively by bringing the display 1 or the CPU 31 into contact with the chassis 2 having good heat dissipation performance. Thereby, since it can suppress that heat is accumulate
  • the formed cladding material 102 is diffusion-annealed in a reducing atmosphere at about 1000 ° C. Then, the clad material 102 is continuously rolled until it has a thickness of about 1/3. In addition, after the clad material 102 is diffusion-annealed again in a reducing atmosphere at about 1000 ° C., the rolling is continuously performed at a rolling reduction of about 10%.
  • the chassis 2 of the above embodiment shown in FIG. 3 was used. Specifically, as Examples 1 to 8 (see FIG. 7), a SUS layer 21 formed of SUS304, a Cu layer 22 formed of Cu, and a SUS layer 23 formed of SUS304 are stacked in this order. The chassis 2 made of the clad material was used. Further, as Examples 9 to 13 (see FIG. 8), a clad in which a SUS layer 21 formed of SUS301, a Cu layer 22 formed of Cu, and a SUS layer 23 formed of SUS301 are stacked in this order. A chassis 2 made of a material was used.
  • the ratio of the thickness t3 of the Cu layer 22 to the thickness t1 of the chassis 2 (Cu plate thickness ratio) is 15.0% and 20.0%, respectively. 30.0%, 34.0%, 42.8%, 50.0%, 55.6% and 60.0%.
  • the ratio of the thickness t3 of the Cu layer 22 (Cu plate thickness ratio) is 34.0%, 42.8%, 50.0%, 55.6% and 60.0%.
  • Comparative Example 1 a single plate material of SUS304 having a thickness of 0.3 mm was used.
  • Comparative Example 2 as in Examples 1 to 8, the SUS layer formed of SUS304, the Cu layer formed of Cu, and the SUS layer formed of SUS304 are A plate material made of a three-layer clad material having a thickness of 0.3 mm, which was sequentially laminated, was used. In Comparative Example 2, the Cu plate thickness ratio was set to 14.0%.
  • Comparative Example 3 a single Cu plate having a thickness of 0.3 mm was used.
  • Comparative Example 4 see FIG.
  • Comparative Example 5 a single plate material of SUS304 having a thickness of 0.4 mm larger than the thickness (0.3 mm) of Comparative Example 1 was used.
  • Comparative Example 6 as shown in FIG. 5, a Cu foil layer 202a made of SUS304 having a thickness t5 of 0.4 mm and having a thickness t6 of 30 ⁇ m is formed on the upper surface on the Z1 side. The plate material 202 was used. In Comparative Example 6, the Cu foil layer 202a was formed in order to improve the heat dissipation performance of the plate material 202.
  • the ratio of the thickness t6 of the Cu foil layer 202a to the thickness t5 of the plate material 202 (Cu foil thickness / SUS304 thickness) is 7.5%.
  • Heat dissipation performance In order to evaluate the heat dissipation performance, the temperature distribution was observed for each chassis 2 of Examples 1 to 13 and the plate materials of Comparative Examples 1 to 6 when a heat generation source was arranged on the surface. Specifically, as shown in FIG. 6, each of Examples 1 to 13 having a length L1 of 100 mm in the longitudinal direction (X direction) and a length L2 of 50 mm in the short direction (Y direction). Chassis 2 and the plate materials of Comparative Examples 1 to 6 were prepared. And the heater 31a corresponding to CPU31 (refer FIG. 2) which is a heat source of this embodiment was affixed on the lower surface by the side of Z2 of each chassis 2 or board
  • the heater 31a was heated by supplying 1 W of power to the heater 31a. And the temperature distribution of the chassis 2 and board
  • the temperature difference was 20 ° C. or more.
  • Comparative Example 2 in which the Cu plate thickness ratio was less than 15.0% (14.0%), the temperature difference was less than 20 ° C. (19.4 ° C.).
  • the temperature difference (19.4 ° C.) generated in Comparative Example 2 is the temperature difference (20.6) generated in Comparative Example 5 having a thickness (0.4 mm) larger than that of Comparative Example 1 (0.3 mm). ° C).
  • the plate material of Comparative Example 2 was found to be inferior in heat dissipation performance to the plate material of Comparative Example 5 having a larger thickness, although an improvement in heat dissipation performance was recognized as compared with the plate material of Comparative Example 1 having the same thickness. did. As a result, it is considered that the plate material of Comparative Example 2 is insufficient to obtain good heat dissipation performance while reducing the thickness. On the other hand, it was confirmed that each of the chassis 2 of Examples 1 to 13 and the plate material of Comparative Example 3 can obtain good heat dissipation performance while reducing the thickness.
  • Example 1 the temperature difference (21.3 ° C.) generated in Example 1 is slightly different from the temperature difference (21.7 ° C.) generated in Comparative Example 4 in which the graphite sheet was bonded, and Examples 2 to 13 and The temperature difference produced in Comparative Example 3 was clearly greater than the temperature difference produced in Comparative Example 4. From this, it was confirmed that the chassis 2 of each of Examples 1 to 13 and the plate material of Comparative Example 3 can obtain good heat dissipation performance while reducing the thickness.
  • the temperature difference was 30 ° C. or more.
  • This temperature difference is the temperature difference (28.8 ° C.) generated in Comparative Example 6 in which the Cu foil layer 202a (see FIG. 5) for improving the heat dissipation performance is formed and has a large thickness (0.4 mm). Obviously bigger than.
  • the chassis 2 of each of Examples 3 to 13 and the plate material of Comparative Example 3 can obtain sufficient heat dissipation performance without providing a Cu foil layer for improving the heat dissipation performance. It was confirmed that it was possible to obtain even better heat dissipation performance while reducing the size.
  • the Cu plate thickness ratio that is, the ratio of the thickness of the Cu layer (second layer) to the thickness of the clad material increases. It was confirmed that the rate of increase in temperature difference from Comparative Example 1 was small. Further, from the results of Examples 4 to 7 and Examples 9 to 12 shown in FIGS. 7 to 9, when the SUS layers 21 and 23 are formed of SUS304, compared to the case where the SUS layers 21 and 23 are formed of SUS301, The temperature difference is slightly smaller. However, this degree of change is not recognized as a clear difference, and it has been confirmed that the material of austenitic stainless steel does not significantly affect the superiority or inferiority of the heat dissipation performance.
  • the 0.2% proof stress of each chassis 2 and plate material decreased as the Cu plate thickness ratio increased.
  • the 0.2% proof stress was 400 MPa or more.
  • the 0.2% proof stress (395 MPa) of Example 8 is estimated to be a manufacturing variation although it is less than 400 MPa.
  • Comparative Example 3 in which the Cu plate thickness ratio was larger than 60% (100.0%), the 0.2% proof stress was less than 400 MPa (210 MPa). Thereby, it is considered that the plate material of Comparative Example 3 is insufficient to obtain a high mechanical strength while reducing the thickness.
  • the respective chassis 2 of Examples 1 to 13 and the plate members of Comparative Examples 1 and 2 can obtain high mechanical strength while reducing the thickness.
  • the 0.2% proof stress is higher than when the SUS layers 21 and 23 are formed from SUS304. Slightly larger.
  • the 0.2% yield strength (649 MPa) of Example 9 (SUS301) is greater than the 0.2% yield strength (583 MPa) of Example 4 (SUS304). It increased by 66 MPa.
  • the chassis 2 having higher mechanical strength can be obtained by forming the SUS layers 21 and 23 from SUS301.
  • each of the chassis 2 of Examples 1 to 13 having a Cu plate thickness ratio of 15.0% or more can obtain good heat dissipation performance while reducing the thickness.
  • each of the chassis 2 of Examples 3 to 5 and Examples 9 to 11 having a Cu plate thickness ratio of 30.0% or more can obtain a better heat dissipation performance while reducing the thickness.
  • the upper limit of the preferred Cu plate thickness ratio is 60% or less, and more preferably 50% or less, for realizing a chassis having the above-described good heat dissipation performance and higher mechanical strength. There was found.
  • the battery 304 is disposed so as to be adjacent to the substrate 303 in the short direction (Y direction) as in the mobile device 300 of the first modification of the embodiment shown in FIG. Both may be configured to abut against the chassis 2. Thereby, not only the heat from the display 1 and the CPU 31 but also the heat from the battery 304 can be efficiently released from the chassis 2.
  • the battery 304 is an example of the “electronic component” in the present invention.
  • the present invention is not limited to this.
  • the CPU does not have to contact the chassis.
  • a frame-shaped support portion 433 that surrounds the CPU 31 is joined to the upper surface (the surface on the Z1 side) of the substrate 403 using the solder 432.
  • the chassis 402 may be fixed to the support portion 433 so that the lower surface (Z2 side surface) of the lid-like chassis 402 made of the three-layer clad material comes into contact with the upper surface of the support portion 433.
  • the chassis 402 having good heat dissipation performance and high mechanical strength is disposed in the vicinity of the CPU 31, so that the substrate 403 is provided while effectively radiating heat from the CPU 31 that easily generates heat from the chassis 402. It is possible to ensure the mechanical strength of the mobile terminal.
  • the support portion 433 is preferably formed of austenitic stainless steel such as SUS304.
  • an Sn-based plating layer 402b on the surface of the chassis 402.
  • the chassis 402 can be attached to the support portion 433 mechanically by screws or caulking, but is often soldered in the field of electronic components.
  • Sn contained in the solder may grow abnormally (whiskers). Therefore, it is preferable to form the Sn-based plating layer 402b on at least the portion of the chassis 402 that is involved in soldering.
  • the Sn-based plating layer 402b may be formed on the surface of the clad material before being formed on the chassis 402, or may be formed on the surface of the chassis 402 after forming the shape of the chassis 402. In consideration of productivity and jigs and tools required for plating formation, it is preferable to form the Sn-based plating layer 402b on the entire front and back surfaces (both surfaces) of the austenitic stainless steel of the chassis 402. In addition, as Sn system plating, what consists of Sn or a Sn alloy can be applied, and what consists of Sn of 99% or more of purity is more preferable.
  • the Sn-based plating layer 402b is an example of the “surface metal layer” in the present invention.
  • the Ni layer 502b may be formed over substantially the entire surface of the chassis 502, as in the third modification of the embodiment shown in FIG.
  • the Ni layer 502b may be formed by plating, or by rolling and joining the Ni layer, the first layer, the second layer, the third layer, and the Ni layer in this order, the chassis as a clad material It may be formed integrally with 502. As a result, it is possible to suppress an increase in electrical resistance (contact resistance) at the contact portion between the chassis 502 and the electric circuit, so that the chassis 502 is used as a current circuit for grounding the electric circuit.
  • the Ni layer 502b may be formed at least on the surface of the chassis 502 at a position in contact with the electronic component of the portable device. Further, the corrosion resistance of the chassis 502 can be improved by the Ni layer 502b. Further, as the metal material constituting the Ni layer 502b, a material made of Ni or a Ni alloy such as a Ni—P alloy can be applied.
  • the Ni layer 502b is an example of the “surface metal layer” in the present invention.
  • the chassis 2 is provided in the portable device 100 including the display 1
  • the present invention is not limited thereto.
  • the chassis may be provided in a portable router that does not have a display. In this case, it is possible to efficiently release the heat from the battery of the router and the CPU through the chassis. Further, the chassis may be used for a stationary small device.
  • produce was shown, and in the said modification, the example which uses the display 1, CPU31 and the battery 304 as an electronic component which is easy to generate
  • the invention is not limited to this.
  • an electronic component such as a power supply circuit may be used as the electronic component that easily generates heat.
  • the present invention is not limited to this.
  • chassis of the present invention can also be configured by using a plurality of chassis members made of a three-layer clad material.
  • the SUS layer 21 (first layer) and the SUS layer 23 (third layer) are both formed of SUS304 or both of them are formed of SUS301. It is not limited to this.
  • the first layer and the third layer may be formed of austenitic stainless steel other than SUS304 or SUS301.
  • the first layer and the third layer may be formed of different austenitic stainless steels. For example, some combinations such as SUS304 and SUS301, SUS316 and SUS304, etc. can be considered according to usage conditions.
  • the Cu layer 22 is formed of Cu having a purity of 99.9% or more.
  • the present invention is not limited to this.
  • the Cu layer may be formed of a Cu alloy having a purity of 97% or more, such as C19400 (CDA standard) made of Cu-2.30Fe-0.10Zn-0.03P. Since these Cu alloys have higher mechanical strength than Cu, the mechanical strength of the chassis can be further improved.
  • a Cu foil layer may be formed on the upper surface of the chassis of the present invention as in Comparative Example 6 shown in FIG. 5, and the thermal conductivity for bonding the display on the upper surface of the chassis of the present invention.
  • An adhesive sheet may be disposed. If it is a chassis which has such a structure, it can be guessed that the usefulness in a market further increases as a thin chassis which has the outstanding heat dissipation performance.
  • the present invention is not limited to this.
  • the CPU and the chassis may be bonded via an adhesive, or the CPU and the chassis may be arranged via other members.

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Abstract

　このシャーシ（２）は、オーステナイト系ステンレスにより形成される第１層（２１）と、ＣｕまたはＣｕ合金により形成され、第１層に積層される第２層（２２）と、オーステナイト系ステンレスにより形成され、第２層の第１層とは反対側に積層される第３層（２３）とが圧延接合されたクラッド材からなり、第２層の厚みは、クラッド材の厚みの１５％以上である。

Description

シャーシおよびシャーシの製造方法
　この発明は、たとえば放熱を伴う電子部品を内在する携帯機器用途に好適なシャーシおよびそのシャーシの製造方法に関し、特に、ステンレスとＣｕとを用いるシャーシおよびそのシャーシの製造方法に関する。
　従来、携帯機器などでは、画像を表示するための表示部を外部からの衝撃から保護するために、高い機械的強度を有するステンレスにより形成されたシャーシが用いられている。たとえば、特開２００６－１１３５８９号公報には、パネルユニットと、パネルユニットを固定および支持するためのシャーシとを備える表示装置が開示されている。なお、特開２００６－１１３５８９号公報には明記されていないが、表示装置のシャーシは、一般的なシャーシの板厚である約０．３ｍｍ～約０．４ｍｍの板厚のステンレスにより形成されていると考えられる。
　一方、近年では、携帯機器における高性能化と小型化（薄型化）との両立が望まれている。携帯機器を高性能化する場合は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などの集積回路（ＩＣ）における処理スピードの高速化やそれに伴う消費電力の増大などに起因して、携帯機器の電子部品における発熱量が増大する。このため、十分な放熱性能を確保しつつ携帯機器の小型化を行うために、携帯機器のシャーシに放熱部材としての機能を持たせることが要求されている。
　また、電子部品とシャーシとの間の熱伝導性を向上させるために、たとえば、特開２０１２－７０９０号公報では、電子部品とシャーシとの間に、アルミナを含有させて熱伝導性を向上させた熱伝導性感圧接着性シートを設けることが開示されている。
　しかしながら、特開２００６－１１３５８９号公報に記載のステンレス製のシャーシでは、ステンレスの熱伝導率が比較的低いため、特開２０１２－７０９０号公報に記載した熱伝導性感圧接着性シートを用いた場合であってもシャーシの放熱性能が不十分であるという不都合があった。
　また、特開２００６－１１３５８９号公報に記載のステンレス製のシャーシに対し、たとえば特開２０１０－２１５４４１号公報に記載のグラファイトシートや、グラファイトシートよりも安価なＣｕ箔などを貼り合わせることにより放熱性能を向上させることが可能である。しかしながら、追加するグラファイトシートなどにより部品点数が増大することや携帯機器の厚みが大きくなるなどの不都合があり、シャーシ自体の放熱性能の向上が望まれていた。
　このため、シャーシ自体の放熱性能を向上させるための構造として、たとえば、特開２００７－１２９２８号公報では、機械的強度の高いステンレスと熱伝導率の高いＣｕ合金とを用いる放熱基板（シャーシ）が提案されている。
　特開２００７－１２９２８号公報には、図１４に示すように、Ｃｕ－Ｍｏ複合材料からなる矩形状の嵌合部品６２２と、嵌合部品６２２が圧入される矩形状の穴部６２１ａが形成されたＳＵＳ３０４からなる基材６２１とを備える放熱基板６０２が開示されている。この放熱基板６０２の嵌合部品６２２は、上面６２２ａが下面６２２ｂよりも小さくなるように形成されており、外側面には段差６２２ｃが形成されている。また、嵌合部品６２２が圧入される基材６２１の穴部６２１ａは、嵌合部品６２２の形状に対応するように形成されており、穴部６２１ａの内側面には段差６２１ｂが形成されている。そして、嵌合部品６２２が下方（Ｚ２側）から基材６２１の穴部６２１ａに挿入された状態で互いに嵌め合わされることによって、嵌合部品６２２と基材６２１とが接合されている。
特開２００６－１１３５８９号公報 特開２０１２－７０９０号公報 特開２０１０－２１５４４１号公報 特開２００７－１２９２８号公報
　しかしながら、特開２００７－１２９２８号公報に開示された放熱基板６０２（シャーシ）では、熱伝導率の高いＣｕ－Ｍｏ複合材料からなる嵌合部品６２２と機械的強度の高いＳＵＳ３０４からなる基材６２１とを用いる一方、嵌合部品６２２と基材６２１に対してそれぞれ段差６２２ｃおよび６２１ｂを形成するために、嵌合部品６２２と基材６２１との両方において厚みをある程度確保する必要がある。このため、シャーシの厚みが大きくなり、シャーシが用いられる携帯機器などを薄型化するのが困難になるという問題点がある。また、シャーシに対して上方（Ｚ１側）から外力が加わった場合には、基材６２１の穴部６２１ａに挿入された嵌合部品６２２が脱落する可能性があるため、シャーシとしては構造的に強度が不足するという問題点もある。
　本発明は、上記のような課題を解決するために、またシャーシが大気に触れることも考慮してなされたものであり、本発明の１つの目的は、機械的強度が高いステンレスと熱伝導率が高いＣｕまたはＣｕ合金を用いる従来技術の有効性を活かし、ステンレス部分とＣｕまたはＣｕ合金部分とが構造的に高い強度で接合され、かつ、薄肉化されたシャーシおよびそのシャーシの製造方法を提供することである。
　本発明の第１の局面によるシャーシは、オーステナイト系ステンレスにより形成される第１層と、ＣｕまたはＣｕ合金により形成され、第１層に積層される第２層と、オーステナイト系ステンレスにより形成され、第２層の第１層とは反対側に積層される第３層とが圧延接合されたクラッド材からなり、第２層の厚みは、クラッド材の厚みの１５％以上である。
　本発明の第１の局面によるシャーシは、上記のように、第１層と第３層とがオーステナイト系ステンレスにより形成され、両層の間にＣｕまたはＣｕ合金により形成される第２層が挟み込まれて圧延接合されたクラッド材からなる。クラッド材は各々の層に段差などを形成することなく圧延接合されたものである。したがって、シャーシにクラッド材を適用することにより、シャーシの厚みを従来よりも上記段差を設けない分以上に薄肉化できる。また、クラッド材を適用したシャーシは、そもそも図１４に示すような部品同士の嵌合構造にする必要がなくなる。したがって、シャーシの一部分の脱落を危惧することもなく、通常の使用形態において受ける外力に起因するシャーシの破損を抑制することができる。
　なお、本発明でいう「シャーシ」とは、良好な放熱性能と高い機械的強度とが必要とされる用途のものをいう。たとえば、画像を表示するための表示部を外部からの衝撃から保護するためのシャーシや、携帯機器の基板に実装された集積回路を保護するためのシャーシなど、携帯機器における電子部品を保護するためのシャーシが含まれる。さらに、携帯機器の枠体など、携帯機器全体の機械的強度を向上させるためのシャーシ、電気的な接続のためのリードの機能を有するシャーシ、および、電磁気を遮断するためのシャーシなども含まれる。
　また、大気に触れる面積の大きい第１層と第３層にオーステナイト系ステンレスを適用することにより、シャーシの表面に耐食性を付与することができるので、着磁や錆に起因する不具合を抑止することができる。また第１層と第３層により挟み込まれる第２層には、金属材料の中でも放熱性能に優れているＣｕまたはＣｕ合金を適用する。そして、その第２層の厚みをクラッド材の厚みの１５％以上とすることによって、熱伝導性に優れたＣｕまたはＣｕ合金により形成される第２層の厚みを十分に確保することができる。たとえば、上述したステンレス製のシャーシにグラファイトシートを貼り合わせたシャーシにおいて得られる、貼り合わせ前後の温度差（２０℃程度）と同等以上の良好な放熱性能を得ることができる。これにより、発熱しやすい電子部品からの熱をシャーシの全体に迅速に分散して放熱することができる。なお、この点に関しては、後述する発明者の測定により確認済みである。加えて、第２層の厚みは、実用的に機械的強度の低下が許容される範囲において１５％よりも幾ら大きくしてもよく、第２層の厚みをクラッド材の厚みのたとえば８０％以下にすることにより、優れた放熱性能を得ることができると考えられる。
　また、第１層および第３層がオーステナイト系ステンレスにより形成されることによって、第１層および第３層が強磁性体のフェライト系ステンレスやマルテンサイト系ステンレスなどにより形成される場合と異なり、第１層および第３層が着磁する（磁化される）ことを抑制することができる。これにより、着磁した第１層および第３層の磁力に起因してシャーシが用いられる携帯機器などに不具合が生じることを抑制することができる。また、第１層および第３層がフェライト系ステンレスにより形成される場合と異なり、第１層および第３層にさびが発生することを抑制することができる。
　上記第１の局面によるシャーシにおいて、第２層の厚みの好ましい下限は、クラッド材の厚みの２０％以上であり、より好ましい下限は、クラッド材の厚みの３０％以上である。このように構成すれば、ステンレスよりも熱伝導性の良いＣｕまたはＣｕ合金の占める割合が増えるため、さらに良好な放熱性能を得ることができる。なお、この点に関しても、後述する発明者の測定により確認済みである。
　また、上記第１の局面によるシャーシにおいて、第２層の厚みの好ましい上限は、クラッド材の厚みの６０％以下であり、より好ましい上限は、クラッド材の厚みの５０％以下である。このように構成すれば、機械的強度の高いオーステナイト系ステンレスにより形成される第１層および第３層の厚みを十分に確保することができる。たとえば、０．２％耐力で評価した場合、シャーシの変形防止の観点で一般的に求められる４００ＭＰａ程度の機械的強度、あるいはこれを超える高い機械的強度を得ることができる。
　また、上記第１の局面によるシャーシにおいて、好ましくは、第１層および第３層を オーステナイト系ステンレスにより形成することである。この場合、第３層の厚みの平均値は、第１層の厚みの平均値の９５％以上１０５％以下であることが好ましい。このように構成すれば、シャーシを厚み方向において略対称な構造にすることができる。つまり、等しい材質（オーステナイト系ステンレス）かつ略等しい厚みにすることができるので、シャーシの表裏の区別が不要になって、製造過程などでの取扱いを容易化することができる。加えて、第３層の硬さを、第１層の硬さの±３０ＨＶの硬さにすることにより、クラッド材の形成時やプレス加工時などにおいて、第１層の特性と第３層の特性とが異なることに起因してシャーシの作製および加工の不具合が発生するリスクを低減することができる。
　また、上記第１の局面によるシャーシにおいて、クラッド材の厚みは、０．３ｍｍ以下に薄肉化できる。このようにシャーシを薄肉化した場合であっても、クラッド材の厚みの１５％以上を占める第２層による良好な放熱性能と、オーステナイト系ステンレスからなる第１層および第３層による高い機械的強度とにより、十分に実用に耐える放熱性能かつ機械的強度を兼ね備えたシャーシを得ることができる。
　また、上記第１の局面によるシャーシにおいて、好ましくは、第１層および第３層を オーステナイト系ステンレスにより形成した上で、第２層をＣｕにより形成することである。このように構成すれば、熱伝導率がより高いＣｕにより形成される第２層によって、シャーシの放熱性能をより向上させることができる。
　上記のように、第１層および第３層に対し、オーステナイト系ステンレスを適用する場合には、一般によく使用され入手やリサイクルが容易なＳＵＳ３０４を選定することが好ましい。なお、ＳＵＳ３０４は、クラッド材の形成時やプレス加工時などの加工に起因して組織がマルテンサイト化して磁性を帯びることがあるものの、製造過程で実施する熱処理などにより脱磁され、最終的に得られるシャーシが着磁される可能性は極めて低いと推量する。また、材質を等しくする第１層および第３層に対し、ＳＵＳ３０１を選定することもまた好ましい。ＳＵＳ３０１は、ＳＵＳ３０４と同様に入手やリサイクルが容易である上に、後述するようにＳＵＳ３０４よりも機械的強度が高いため、シャーシの機械的強度を向上させることができる。なお、ＳＵＳ３０４よりもＮｉ量が少ないＳＵＳ３０１についても、着磁される可能性については同様に低いと推量する。
　また、上記第１の局面によるシャーシにおいて、好ましくは、シャーシの表面の少なくとも一部分に対して、表面金属層を形成することである。このように構成すれば、シャーシにおいて、耐食性の向上や、接触抵抗の低減、半田付け性の向上などを表面金属層により図ることができる。また、より好ましくは、シャーシの略全面に対して、表面金属層を形成することである。これにより、シャーシの表面の略全面において、耐食性の向上や、接触抵抗の低減、半田付け性の向上などを図ることができる。
　また、表面金属層が形成されたシャーシにおいて、好ましくは、シャーシの表面の少なくとも一部分に対して、メッキにより表面金属層を形成することである。これにより、容易に、表面金属層を形成することができる。特に、シャーシの表面の略全面に表面金属層を形成する場合、表面金属層が形成されない位置にマスクを形成する必要がないので、メッキによって、より容易に表面金属層を形成することが可能である。なお、メッキの形成方法としては、電解メッキでもよいし、無電解メッキでもよい。
　また、表面金属層が形成されたシャーシにおいて、好ましくは、シャーシの少なくとも一部分に対して、表面金属層が圧延接合されていることである。このように構成すれば、第１層、第２層および第３層に加えて表面金属層も合わせて圧延接合することによって、第１層、第２層および第３層からなるクラッド材に別途表面金属層を形成する工程が不要になるので、製造工程を簡略化して生産性を向上させることができる。
　また、表面金属層を有するシャーシにおいて、シャーシの少なくとも一部分の表面金属層は、ＳｎまたはＳｎ合金からなる表面金属層（たとえば、メッキ層）が好ましい。ＳｎまたはＳｎ合金による表面金属層（Ｓｎ系表面金属層）を有さないシャーシを支持部などに半田付けした場合には、半田に含まれるＳｎが異常成長（ウィスカー）してしまうことがあるため、シャーシの表面の少なくとも半田付けに関与する部分に対し、Ｓｎ系表面金属層を形成しておくことが好ましいのである。このＳｎ系表面金属層は、生産性などを考慮すれば、シャーシのオーステナイト系ステンレスでなる表裏面（両面）の略全面に有することがより好ましい。
　また、表面金属層を有するシャーシにおいて、表面金属層が、ＮｉまたはＮｉ合金からなることが好ましい。このように構成すれば、ＮｉまたはＮｉ合金からなる表面金属層（Ｎｉ系表面金属層）により、シャーシと他の部材との接触部分における電気抵抗（接触抵抗）が大きくなるのを抑制することができるので、シャーシを放熱部材や衝撃から保護するための構造部材としてだけでなく、電気回路の接地（アース）をとるための電流経路としても用いることができる。つまり、シャーシをより有効に用いることができる。また、耐食性の高いＮｉまたはＮｉ合金からなる表面金属層をシャーシの表面に有することにより、シャーシの耐食性を向上させることができる。なお、シャーシの少なくとも回路に接続される部分に対し、ＮｉまたはＮｉ合金からなる表面金属層を形成しておくことが好ましい。なお、このＮｉまたはＮｉ合金からなる表面金属層は、生産性などを考慮すれば、表裏面（両面）の略全面に有することがより好ましい。
　また、本発明のシャーシは、放熱を伴う電子部品を内在する携帯機器のシャーシとして用いることができる。小型化が要求される携帯機器に対し、上述した本発明の薄肉化できるシャーシを適用することにより、携帯機器を少なくともシャーシの厚みの低減分は小型化（薄型化）および軽量化することができる。また、発熱しやすい電子部品からの熱を本発明のシャーシを通じて効率よく放熱することができるため、電子部品への蓄熱が抑制され、蓄熱に起因する電子部品の誤作動を抑制することができる。また、シャーシに放熱を伴う電子部品が接触している場合には、電子部品からの熱をさらに効率よく放熱することができる。なお、「電子部品」には、ディスプレイや集積回路（ＩＣ）などの電力を利用する部品だけでなく、電池などの電力を供給する部品も含まれる。
　本発明の第２の局面によるシャーシの製造方法は、オーステナイト系ステンレスにより形成される第１層と、ＣｕまたはＣｕ合金により形成される第２層と、オーステナイト系ステンレスにより形成される第３層とがこの順番で積層された状態で、圧延接合により、第２層の厚みがクラッド材の厚みの１５％以上になるようにクラッド材を形成する工程を備え、クラッド材を形成する工程は、第１層と第２層と第３層とを積層させた状態で圧延する工程と、クラッド材を拡散焼鈍する工程とを含む。
　本発明の第２の局面によるシャーシの製造方法は、上記のように、オーステナイト系ステンレスにより形成される第１層と、ＣｕまたはＣｕ合金により形成される第２層と、オーステナイト系ステンレスにより形成される第３層とがこの順番で積層された状態で、圧延接合により、第２層の厚みがクラッド材の厚みの１５％以上になるようにクラッド材を形成する。クラッド材は各々の層に段差などを形成することなく圧延接合されたものである。したがって、シャーシにクラッド材を適用することにより、シャーシの厚みを従来よりも上記段差を設けない分以上に薄肉化できる。また、嵌合構造にする必要がなくなるので、シャーシの一部分の脱落を危惧することもなく、通常の使用形態において受ける外力に起因するシャーシの破損を抑制することが可能な製造方法を提供することができる。
　また、クラッド材を形成する工程が、第１層と第２層と第３層とを積層させた状態で圧延する工程と、クラッド材を拡散焼鈍する工程とを含むことにより、圧延工程において、オーステナイト系ステンレスにより形成される第１層および第３層が、マルテンサイト化して磁性を帯びた場合であっても、拡散焼鈍工程において脱磁することができる。これにより、着磁されたシャーシが製造されるのを抑制することができる。
　また、上記第２の局面によるシャーシの製造方法において、好ましくは、第１層と第２層と第３層とを積層させた状態で圧延する工程と、クラッド材を拡散焼鈍する工程とは、交互に複数回行われる。これにより、複数回圧延工程を行うことによりクラッド材を徐々に圧延して薄板化する場合であっても、その後の拡散焼鈍工程において脱磁することができるので、着磁されたシャーシが製造されるのを確実に抑制することができる。
　本発明によれば、上記のように、優れた耐食性を有することで知られるオーステナイト系ステンレスと、良好な熱伝導性を有することで知られるＣｕまたはＣｕ合金とを、適正に組み合わせたクラッド材の適用により、材質的な観点では良好な放熱性能と高い機械的強度と、さらに耐食性を有し、かつ、構造的な観点でも高い強度で接合され、かつ、薄肉化された新規なシャーシを得ることができる。特に、放熱を伴う電子部品を内在する携帯機器用のシャーシには好適である。
本発明の一実施形態による携帯機器の内部構成を示した斜視図である。 本発明の一実施形態による携帯機器の内部構成を示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態による携帯機器のシャーシの構造を示した断面図である。 本発明の一実施形態による携帯機器のシャーシの製造プロセスを説明するための模式図である。 本発明の比較例のＣｕ箔層が形成された板材の構造を示した断面図である。 本発明の効果を確認するために行ったシャーシおよび板材の温度状態の観察を説明するための模式図である。 本発明の効果を確認するために行った測定におけるＳＵＳ３０４を用いた場合のシャーシおよび板材の測定結果を示した表である。 本発明の効果を確認するために行った測定におけるＳＵＳ３０１を用いた場合のシャーシおよび板材の測定結果を示した表である。 本発明の効果を確認するために行った測定におけるＣｕ板厚比率と温度差との関係を示したグラフである。 本発明の効果を確認するために行った測定におけるＣｕ板厚比率と０．２％耐力との関係を示したグラフである。 本発明の一実施形態の第１変形例による携帯機器の内部構成を示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態の第２変形例によるシャーシおよび基板を示した断面図である。 本発明の一実施形態の第３変形例によるシャーシおよび基板を示した断面図である。 特開２００７－１２９２８号公報に開示された先行技術を説明するための断面図である。
　以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
　まず、図１～図３を参照して、本発明の一実施形態による携帯機器１００の内部構成を説明する。
　本実施形態による携帯機器１００では、図１および図２に示すように、上方（Ｚ１側）から順に、ディスプレイ１と、シャーシ２と、基板３と、電池４とがこの順に配置されている。なお、ディスプレイ１、シャーシ２および基板３は、平面的に見て、長手方向に約１００ｍｍの長さＬ１を有するとともに、短手方向に約５０ｍｍの長さＬ２を有する略長方形形状に形成されている。また、電池４は、平面的に見て、基板３よりも小さな矩形状に形成されている。
　ディスプレイ１は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどからなり、Ｚ１側の上面に画像を表示する機能を有する。このディスプレイ１のＺ２側の下面は、シャーシ２のＺ１側の上面に当接（接触）している。つまり、ディスプレイ１はシャーシ２の近傍に配置されている。なお、ディスプレイ１は、画像を表示する際に発熱し、ディスプレイ１において発生した熱は、主にシャーシ２を介して外部に放出されるように構成されている。なお、ディスプレイ１は、本発明の「電子部品」の一例である。
　シャーシ２は、Ｚ方向に約０．３ｍｍの厚みｔ１を有する略長方形形状の板材からなる。このシャーシ２は、ディスプレイ１を外部からの衝撃から保護する機能と、ディスプレイ１およびＣＰＵ３１からの熱を外部に放出する機能とを有している。電池４は、ディスプレイ１や基板３などに電力を供給する機能を有し、基板３のＺ２側の下面に配置されている。
　また、基板３のＺ１側の上面には、携帯機器１００を制御するためのプログラムなどが実行されるＣＰＵ３１が設けられている。このＣＰＵ３１のＺ１側の上面は、シャーシ２のＺ２側の下面に当接（接触）している。つまり、ＣＰＵ３１はシャーシ２の近傍に配置されている。なお、ＣＰＵ３１は、携帯機器１００の全体を制御するためのプログラムなどが実行されることにより発熱し、ＣＰＵ３１において発生した熱は、主にシャーシ２を介して外部に放出されるように構成されている。なお、ＣＰＵ３１は、本発明の「電子部品」の一例である。
　ここで、本実施形態では、図３に示すように、シャーシ２は、ＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ　Ｕｓｅ　Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）層２１と、ＳＵＳ層２１のＺ２側の下面に積層されたＣｕ層２２と、Ｃｕ層２２のＺ２側の下面（ＳＵＳ層２１が積層されたＺ１側の上面とは反対側）に積層されたＳＵＳ層２３とが圧接接合された３層のクラッド材から構成されている。このＳＵＳ層２１および２３と、Ｃｕ層２２とは、圧延接合されることにより互いに強固に接合されている。なお、ＳＵＳ層２１、Ｃｕ層２２およびＳＵＳ層２３は、それぞれ、本発明の「第１層」、「第２層」および「第３層」の一例である。
　ＳＵＳ層２１とＳＵＳ層２３とは、共にオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３０１により形成されている。つまり、ＳＵＳ層２１とＳＵＳ層２３とは、化学成分や組織形態などの材質が等しいオーステナイト系ステンレスにより形成されている。なお、ＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３０１は材質的には非磁性体であり、通常は磁性を帯びない性質を有している。Ｃｕ層２２は、無酸素銅、タフピッチ銅およびリン脱酸銅などの純度９９．９％以上のＣｕにより形成されている。
　また、ＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３０１は、約１５Ｗ／（ｍ×Ｋ）の熱伝導率を有している。一方、Ｃｕは、約４００Ｗ／（ｍ×Ｋ）の熱伝導率を有している。つまり、Ｃｕは、ＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３０１よりも高い熱伝導率を有している。
　また、ＳＵＳ３０４は、約８４０ＭＰａの０．２％耐力を有し、ＳＵＳ３０１は、ＳＵＳ３０４と同等かもしくは若干上回る程度の０．２％耐力を有している。一方、Ｃｕは、約２００ＭＰａの０．２％耐力を有している。つまり、ＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３０１は、Ｃｕよりも機械的強度が高い。
　また、本実施形態では、ＳＵＳ層２１、Ｃｕ層２２、ＳＵＳ層２３は、それぞれＺ方向に厚みｔ２、ｔ３、ｔ４を有している。ここで、ＳＵＳ層２１の厚みｔ２とＳＵＳ層２３の厚みｔ４とは略同等である。ここで、ＳＵＳ層２１、Ｃｕ層２２、ＳＵＳ層２３の各々の界面は、平坦面状ではなく、波打つように形成される場合がある。このような場合においては、ＳＵＳ層２１の厚みｔ２の平均値が、ＳＵＳ層２３の厚みｔ４の平均値の９５％以上１０５％以下である場合には、実際の製造においては、ＳＵＳ層２１の厚みｔ２とＳＵＳ層２３の厚みｔ４とが略同等であるとみなして取り扱っても支障がない。
　また、シャーシ２の厚みｔ１（＝ｔ２＋ｔ３＋ｔ４）に対するＣｕ層２２の厚みｔ３の板厚比率は、１５％以上に形成してある。なお、Ｃｕ層２２の厚みｔ３の板厚比率は、シャーシ２の厚みｔ１の約２０％以上であるのが好ましく、シャーシ２の厚みｔ１の約３０％以上であるのがより好ましい。また、Ｃｕ層２２の厚みｔ３の板厚比率は、シャーシ２の厚みｔ１の約６０％以下であるのが好ましく、シャーシ２の厚みｔ１の約５０％以下であるのがより好ましい。
　次に、図１、図３および図４を参照して、本発明の一実施形態によるシャーシ２の製造プロセスを説明する。
　まず、図４に示すように、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３０１のいずれか一方により形成されたＳＵＳ板材１２１およびＳＵＳ板材１２３と、Ｃｕにより形成されたＣｕ板材１２２とを準備する。この際、ＳＵＳ板材１２１の厚みとＳＵＳ板材１２３の厚みとが略同等になるとともに、Ｃｕ板材１２２の厚みが、ＳＵＳ板材１２１の厚み、Ｃｕ板材１２２の厚みおよびＳＵＳ板材１２３の厚みを合計した厚みの１５％以上になるように、各々の板材の厚みを調整する。
　そして、ＳＵＳ板材１２１とＳＵＳ板材１２３との間にＣｕ板材１２２を配置した状態で、ローラ１０５を用いて、約６０％の圧下率で連続的に圧延接合を行う。これにより、約１ｍｍの厚みを有するとともに、ＳＵＳ層２１、Ｃｕ層２２およびＳＵＳ層２３がこの順に積層されたクラッド材１０２が連続的に形成される。
　その後、約１０００℃の還元雰囲気下で、形成したクラッド材１０２を拡散焼鈍させる。そして、クラッド材１０２を約１／３の厚み（目標値：０．３３ｍｍ）になるまで連続的に圧延を行う。そしてまた、約１０００℃の還元雰囲気下で、クラッド材１０２を再度拡散焼鈍させた後に、約１０％の圧下率で連続的に圧延を行う。これにより、約０．３ｍｍの厚みｔ１（図３参照）を有するクラッド材１０２が連続的に形成される。ここで、ＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３０１は、大きな圧下率で圧延加工した場合に、加工に起因して組織がマルテンサイト化して磁性を帯びることがある。しかし、上記拡散焼鈍を経て脱磁されるため、特段の問題は生じないといってよい。
　その後、図１に示すように、長手方向に約１００ｍｍの長さＬ１を有するとともに、短手方向に約５０ｍｍの長さＬ２を有する略長方形形状にクラッド材１０２（図４参照）を打ち抜くことによって、シャーシ２が製造される。なお、シャーシ２は、プレス加工などにより所定の形状に加工される。
　本実施形態では、上記のように、シャーシ２を、ＳＵＳ層２１と、ＳＵＳ層２１のＺ２側の下面に積層されたＣｕ層２２と、Ｃｕ層２２のＺ２側の下面に積層されたＳＵＳ層２３とが圧接接合された３層のクラッド材から構成する。これにより、各々の層は段差を形成することなく接合でき、シャーシ２の厚みｔ１を薄肉化できる。この結果、携帯機器１００を少なくともシャーシ２の厚みｔ１の低減分は小型化（薄型化）や軽量化することができる。また、図１４に示すような嵌合構造にする必要がなくなるため、シャーシ２の一部分の脱落を危惧することなく、通常の使用形態において受ける外力に起因するシャーシ２の破損を抑制することができる。
　また、本実施形態では、各々の層が積層された状態で圧延により強固に接合されるので、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３０１により形成されるＳＵＳ層２１および２３とＣｕにより形成されるＣｕ層２２との接合が、厚み方向（Ｚ方向）の外力に起因して容易に剥離することはない。
　また、本実施形態では、シャーシ２のＺ１側およびＺ２側の両側に機械的強度の高いオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３０１が位置するので、シャーシ２の機械的強度を容易に向上させることができる。また、シャーシ２の表面に耐食性を付与することができるので、着磁や錆に起因する不具合を抑止することができる。
　また、本実施形態では、Ｃｕ層２２の厚みｔ３をシャーシ２の厚みｔ１の１５％以上とすることによって、熱伝導性に優れたＣｕにより形成されるＣｕ層２２の厚みｔ３を十分に確保することができるので、ＣＰＵ３１からの熱をシャーシ２の全体に迅速に分散して放熱することができる。これにより、シャーシ２の全体から外部に放熱することができるので、良好な放熱性能を得ることができる。また、たとえば、Ｃｕ層２２の厚みｔ３をシャーシ２の厚みｔ１の６０％以下とすることが好ましく、シャーシ２の厚みｔ１の５０％以下とすることがより好ましい。このように構成することによって、Ｃｕ層２２による放熱特性を有し、かつ、機械的強度の高いＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３０１により形成されるＳＵＳ層２１の厚みｔ２およびＳＵＳ層２３の厚みｔ４を十分に確保することができる。
　また、本実施形態では、ＳＵＳ層２１、２３が材質的に非磁性のオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３０１により形成されることによって、ＳＵＳ層２１、２３が着磁する（磁化される）ことを抑制することができる。したがって、シャーシの着磁による磁力に起因して携帯機器に不具合が生じることを抑制できる。つまり、最終的にシャーシ２に形成されたＳＵＳ層２１、２３の着磁が抑制されるのである。また、耐食性のよいオーステナイト系ステンレスからなるＳＵＳ層２１、２３によれば、錆が発生することを抑制することができる。さらに、容易に入手可能なＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３０１をＳＵＳ層２１、２３に用いるので、シャーシ２の製造コスト低減が可能になる。
　また、本実施形態では、Ｃｕ層２２の厚みｔ３をシャーシ２の厚みｔ１の約２０％以上とすれば、より良好な放熱性能を得られ、Ｃｕ層２２の厚みｔ３をシャーシ２の厚みｔ１の約３０％以上とすれば、さらに良好な放熱性能を得ることができる。
　また、本実施形態では、ＳＵＳ層２１および２３を化学成分や組織形態などの材質が等しいオーステナイト系ステンレスから構成するとともに、ＳＵＳ層２１の厚みｔ２とＳＵＳ層２３の厚みｔ４とを略等しくすることによって、シャーシ２の表裏の区別が不要になって、製造過程などでの取扱いを容易化することができる。また、ＳＵＳ層２１とＳＵＳ層２３の加工特性を実質的に同等にすることができるので、クラッド材１０２の形成時やプレス加工時などにおいて、ＳＵＳ層２１とＳＵＳ層２３の加工特性が異なることに起因してシャーシ２の作製および加工の不具合が発生するリスクを低減することができる。
　また、本実施形態では、クラッド材の厚みを上述したように０．３ｍｍにすることもできるので、このクラッド材を用いることにより、シャーシ２の厚みｔ１は十分に薄肉化されるので、携帯機器１００を容易に薄型化および軽量化することができる。また、Ｃｕ層２２を熱伝導率がより高いＣｕにより形成することによって、シャーシ２の熱伝導性を効果的に向上させることができる。
　また、本実施形態では、ＳＵＳ３０１よりもＮｉ量が多いＳＵＳ３０４によりＳＵＳ層２１、２３を形成した場合には、クラッド材１０２の形成時やプレス加工時において着磁し難いという観点で有利である。つまり、ＳＵＳ層２１、２３に対し、ＳＵＳ３０１よりもＳＵＳ３０４を用いる方が、最終的に得られるシャーシ２の着磁を抑制しやすい。
　また、本実施形態では、ＳＵＳ３０４よりもＳ機械的強度が高いＵＳ３０１によりＳＵＳ層２１、２３を形成した場合には、シャーシ２の放熱性能を確保しつつ機械的強度を向上させることができる。この点については、図８に基づいて後述する。
　また、本実施形態では、図１に示すように、ディスプレイ１やＣＰＵ３１を良好な放熱性能を有するシャーシ２の近傍に配置することによって、ディスプレイ１やＣＰＵ３１からの熱を、シャーシ２から効果的に放熱することができる。さらに、ディスプレイ１やＣＰＵ３１を良好な放熱性能を有するシャーシ２に当接させることによって、ディスプレイ１やＣＰＵ３１からの熱を、シャーシ２からより効果的に放熱することができる。これにより、ディスプレイ１やＣＰＵ３１に熱が蓄積されることを抑制することができるので、熱に起因してディスプレイ１やＣＰＵ３１が誤作動することを抑制することができる。
　また、本実施形態では、ＳＵＳ板材１２１とＳＵＳ板材１２３との間にＣｕ板材１２２を配置した状態で、ローラ１０５を用いて、約６０％の圧下率で連続的に圧延接合を行った後に、約１０００℃の還元雰囲気下で、形成したクラッド材１０２を拡散焼鈍させる。そして、クラッド材１０２を約１／３の厚みになるまで連続的に圧延を行う。そしてまた、約１０００℃の還元雰囲気下で、クラッド材１０２を再度拡散焼鈍させた後に、約１０％の圧下率で連続的に圧延を行う。このような製造工程を経ることによって、オーステナイト系ステンレスにより形成されるＳＵＳ層２１および２３が、マルテンサイト化して磁性を帯びた場合であっても、拡散焼鈍工程において脱磁することができる。さらに、複数回圧延工程を行うことによりクラッド材１０２を徐々に圧延して薄板化する場合であっても、その後の拡散焼鈍工程において脱磁することができる。この結果、着磁されたシャーシ２が製造されるのを確実に抑制することができる。
　（実施例）
　次に、図２、図３、図５～図１０を参照して、本発明の効果を確認するために行った放熱性能の測定と機械的強度の測定とについて説明する。なお、特段の記載がない限り、「厚み」や「板厚」は平均値を意図する。
　本実施例では、図３に示す上記実施形態のシャーシ２を用いた。具体的には、実施例１～８（図７参照）として、ＳＵＳ３０４により形成されたＳＵＳ層２１と、Ｃｕにより形成されたＣｕ層２２と、ＳＵＳ３０４により形成されたＳＵＳ層２３とがこの順に積層されたクラッド材からなるシャーシ２を用いた。また、実施例９～１３（図８参照）として、ＳＵＳ３０１により形成されたＳＵＳ層２１と、Ｃｕにより形成されたＣｕ層２２と、ＳＵＳ３０１により形成されたＳＵＳ層２３とがこの順に積層されたクラッド材からなるシャーシ２を用いた。
　また、実施例１～１３において、シャーシ２の厚みｔ１（＝ｔ２＋ｔ３＋ｔ４、総板厚）を０．３ｍｍにするとともに、ＳＵＳ層２１の厚みｔ２とＳＵＳ層２３の厚みｔ４とを同一にした。また、ＳＵＳ３０４を用いる実施例１～８（図７参照）では、シャーシ２の厚みｔ１に対するＣｕ層２２の厚みｔ３の比率（Ｃｕ板厚比率）を、それぞれ、１５．０％、２０．０％、３０．０％、３４．０％、４２．８％、５０．０％、５５．６％および６０．０％にした。また、ＳＵＳ３０１を用いる実施例９～１３（図８参照）では、Ｃｕ層２２の厚みｔ３の比率（Ｃｕ板厚比率）を、それぞれ、３４．０％、４２．８％、５０．０％、５５．６％および６０．０％にした。
　また、比較例１（図７および図８参照）として、０．３ｍｍの厚みを有するＳＵＳ３０４の単一板材を用いた。また、比較例２（図７参照）として、上記実施例１～８と同様に、ＳＵＳ３０４により形成されたＳＵＳ層と、Ｃｕにより形成されたＣｕ層と、ＳＵＳ３０４により形成されたＳＵＳ層とがこの順に積層された、０．３ｍｍの厚みを有する３層のクラッド材からなる板材を用いた。なお、比較例２では、Ｃｕ板厚比率を、１４．０％にした。また、比較例３（図７および図８参照）として、０．３ｍｍの厚みを有するＣｕの単一板材を用いた。また、比較例４（図７参照）として、０．３ｍｍの厚みを有するＳＵＳ３０４からなる平板に、Ｚ１側（図３参照）の上面上に厚み３０μｍのグラファイトシートが貼り合わせた板材を用いた。なお、上記ＳＵＳ３０４からなる平板の厚みに対するグラファイトシートの厚みの比率（シート厚／ＳＵＳ３０４厚）は、１０．０％である。
　さらに、比較例５（図７参照）として、比較例１の上記厚み（０．３ｍｍ）よりも大きな０．４ｍｍの厚みを有するＳＵＳ３０４の単一板材を用いた。また、比較例６（図７参照）として、図５に示すように、０．４ｍｍの厚みｔ５を有するＳＵＳ３０４からなるとともに、Ｚ１側の上面上に３０μｍの厚みｔ６を有するＣｕ箔層２０２ａが形成された板材２０２を用いた。この比較例６では、Ｃｕ箔層２０２ａを板材２０２の放熱性能を向上させるために形成した。なお、板材２０２の厚みｔ５に対するＣｕ箔層２０２ａの厚みｔ６の比率（Ｃｕ箔厚／ＳＵＳ３０４厚）は、７．５％である。
　（放熱性能）
　放熱性能の評価のため、実施例１～１３のそれぞれのシャーシ２と、比較例１～６のそれぞれの板材について、その表面上に発熱源を配置した場合の温度分布を観察した。具体的には、図６に示すように、長手方向（Ｘ方向）に１００ｍｍの長さＬ１を有するとともに、短手方向（Ｙ方向）に５０ｍｍの長さＬ２を有する実施例１～１３のそれぞれのシャーシ２と比較例１～６のそれぞれの板材とを準備した。そして、本実施形態の発熱源であるＣＰＵ３１（図２参照）に対応するヒータ３１ａを、それぞれのシャーシ２や板材のＺ２側の下面上に張り付けた。このヒータ３１ａは、Ｘ方向およびＹ方向に１０ｍｍの長さＬ３を有している。なお、比較例４および比較例６では、ヒータ３１ａをＺ１側の上面とは反対側のＺ２側の下面に張り付けた。
　その後、ヒータ３１ａに１Ｗの電力を供給することによってヒータ３１ａを加熱した。そして、５分後のシャーシ２および板材の温度分布を、赤外線サーモグラフィ装置を用いて上方（Ｚ１側）から観察した。そして、それぞれのシャーシ２や板材のうち、最も温度が高くなった箇所の温度を測定し、その測定値を最高温度とした。その後、０．３ｍｍの厚みを有するＳＵＳ３０４の単一板材からなる比較例１の最高温度（７６．７℃）と、実施例１～１３および比較例２～６のそれぞれの最高温度との差を、比較例１との温度差分（以下、「温度差」という）として求めた。
　実施例１～１３のそれぞれのシャーシ２と比較例１～３のそれぞれの板材とでは、図７～図９に示すように、Ｃｕ板厚比率が大きくなるにしたがって、最高温度は小さくなり、温度差は大きくなった。これは、熱伝導率（約４００Ｗ／（ｍ×Ｋ））が高いＣｕの割合が増加したことによって、それぞれのシャーシ２や板材の熱伝導性が向上した結果、最高温度が小さくなったと考えられる。
　ここで、Ｃｕ板厚比率が１５．０％以上である実施例１～１３や比較例３では、温度差が２０℃以上になった。一方、Ｃｕ板厚比率が１５．０％未満（１４．０％）である比較例２では、温度差が２０℃未満（１９．４℃）になった。この比較例２で生じた温度差（１９．４℃）は、比較例１の厚み（０．３ｍｍ）よりも大きな厚み（０．４ｍｍ）を有する比較例５で生じた温度差（２０．６℃）よりも小さい。これにより、比較例２の板材は、厚みが同一である比較例１の板材よりも放熱性能の向上は認められるものの、より大きな厚みを有する比較例５の板材よりも放熱性能が劣ることが判明した。この結果、比較例２の板材は、厚みを小さくしつつ、良好な放熱性能を得るには不十分であると考えられる。一方、実施例１～１３のそれぞれのシャーシ２と比較例３の板材とは、厚みを小さくしつつ、良好な放熱性能を得ることが可能であると確認された。
　また、実施例１で生じた温度差（２１．３℃）は、グラファイトシートが貼り合わされた比較例４で生じた温度差（２１．７℃）と微差であり、実施例２～１３や比較例３で生じた温度差は、比較例４で生じた温度差よりも明らかに大きくなった。このことからも、実施例１～１３のそれぞれのシャーシ２と比較例３の板材とは、厚みを小さくしつつ、良好な放熱性能を得ることが可能であると確認された。
　また、Ｃｕ板厚比率が２０．０％以上である実施例２～１３や比較例３では、温度差が２５℃以上になった。これにより、実施例２～１３のそれぞれのシャーシ２と比較例３の板材とは、厚みを小さくしつつ、より良好な放熱性能を得ることが可能であると確認された。
　さらに、Ｃｕ板厚比率が３０．０％以上である実施例３～１３や比較例３では、温度差が３０℃以上になった。この温度差は、放熱性能を向上させるためのＣｕ箔層２０２ａ（図５参照）が形成され、かつ、大きな厚み（０．４ｍｍ）を有する比較例６で生じた温度差（２８．８℃）よりも明らかに大きい。これにより、実施例３～１３のそれぞれのシャーシ２と比較例３の板材とは、放熱性能を向上させるためのＣｕ箔層を設けなくとも十分な放熱性能を得ることが可能であるので、厚みを小さくしつつ、さらに良好な放熱性能を得ることが可能であると確認された。
　また、図７および図９に示す実施例１～８や比較例１～３の結果から、Ｃｕ板厚比率すなわちクラッド材の厚みに対するＣｕ層（第２層）の厚みの比率が大きくなるにしたがって、比較例１との温度差の増加割合が小さくなることが確認された。また、図７～図９に示す実施例４～７や実施例９～１２の結果から、ＳＵＳ層２１、２３をＳＵＳ３０１により形成した場合に比べ、ＳＵＳ層２１、２３をＳＵＳ３０４により形成した場合は、温度差が若干小さくなっている。しかし、この程度の変化は明らかな差異と認められるものでもなく、オーステナイト系ステンレスの材質が放熱性能の優劣に大きな影響を及ぼすものではないことが確認された。
　（機械的強度）
　また、機械的強度の評価のために、実施例１～１３のそれぞれのシャーシ２と比較例１～６のそれぞれの板材について、応力ひずみ線図を測定して、０．２％の永久ひずみが生じる際の応力（０．２％耐力）を求めた。
　それぞれのシャーシ２や板材の０．２％耐力は、図７、図８および図１０に示すように、Ｃｕ板厚比率が大きくなるにしたがって小さくなった。ここで、Ｃｕ板厚比率が６０％以下である実施例１～１３、比較例１、２では、０．２％耐力が４００ＭＰａ以上になった。なお、実施例８の０．２％耐力（３９５ＭＰａ）は４００ＭＰａに満たないものの製造バラツキと推量される。一方、Ｃｕ板厚比率が６０％より大きい（１００．０％）比較例３では、０．２％耐力が４００ＭＰａ未満（２１０ＭＰａ）になった。これにより、比較例３の板材は、厚みを小さくしつつ、高い機械的強度を得るには不十分であると考えられる。一方、実施例１～１３のそれぞれのシャーシ２と比較例１、２のそれぞれの板材とは、厚みを小さくしつつ、高い機械的強度を得ることが可能であると確認された。
　さらに、ＳＵＳ層２１、２３をＳＵＳ３０４により形成した場合で、かつ、Ｃｕ板厚比率が４２．８％以下である実施例１～５、比較例１、２では、０．２％耐力が５００ＭＰａ以上になった。同様に、ＳＵＳ層２１、２３をＳＵＳ３０１により形成した場合で、かつ、Ｃｕ板厚比率が５０．０％以下である実施例９～１１では、０．２％耐力が５００ＭＰａ以上になった。これにより、実施例１～５や実施例９～１１のそれぞれのシャーシ２と比較例１、２のそれぞれの板材とは、厚みを小さくしつつ、さらに高い機械的強度を得ることが可能であると確認された。
　また、実施例４～８や実施例９～１３の結果から、ＳＵＳ層２１、２３をＳＵＳ３０１により形成することによって、ＳＵＳ層２１、２３をＳＵＳ３０４により形成する場合よりも、０．２％耐力が若干大きくなった。たとえば、Ｃｕ板厚比率が３４．０％である場合、実施例９（ＳＵＳ３０１）の０．２％耐力（６４９ＭＰａ）は、実施例４（ＳＵＳ３０４）の０．２％耐力（５８３ＭＰａ）よりも、６６ＭＰａだけ大きくなった。この結果、ＳＵＳ層２１、２３をＳＵＳ３０１により形成することによって、より高い機械的強度を有するシャーシ２を得ることが可能であると確認された。
　上記放熱性能および機械的強度の評価に基づいて、Ｃｕ板厚比率が大きくなるにしたがって、比較例１との温度差分（温度差）が大きくなり、放熱性能が向上する一方、０．２％耐力は小さくなり機械的強度が低下することが判明した。その中で、Ｃｕ板厚比率が１５．０％以上である実施例１～１３のそれぞれのシャーシ２は、厚みを小さくしつつ、良好な放熱性能を得ることが可能であることが判明した。さらに、Ｃｕ板厚比率が３０．０％以上である実施例３～５や実施例９～１１のそれぞれのシャーシ２は、厚みを小さくしつつ、さらに良好な放熱性能を得ることが可能であることが判明した。そして、上述した良好な放熱性能を有し、かつ、より高い機械的強度を有するシャーシの実現のために好ましいＣｕ板厚比率の上限が６０％以下であり、より好ましくは５０％以下であることが判明した。
　なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　たとえば、上記実施形態では、電池４を基板３のＺ２側の下面側に配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１１に示す上記実施形態の第１変形例の携帯機器３００のように、基板３０３と短手方向（Ｙ方向）で隣り合うように電池３０４を配置するとともに、ＣＰＵ３１と電池３０４とが共にシャーシ２に当接するように構成してもよい。これにより、ディスプレイ１やＣＰＵ３１からの熱だけでなく、電池３０４からの熱もシャーシ２から効率よく放出することが可能である。なお、電池３０４は、本発明の「電子部品」の一例である。
　また、上記実施形態では、ＣＰＵ３１のＺ１側の上面をシャーシ２のＺ２側の下面に当接させる例を図１に示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＣＰＵをシャーシに当接させなくてもよい。たとえば、図１２に示す上記実施形態の第２変形例のように、基板４０３の上面（Ｚ１側の面）に、半田４３２を用いてＣＰＵ３１を取り囲む枠状の支持部４３３を接合する。そして、３層のクラッド材からなる蓋状のシャーシ４０２の下面（Ｚ２側の面）が支持部４３３の上面に当接するように、シャーシ４０２を支持部４３３に固定してもよい。これにより、良好な放熱性能と高い機械的強度とを有するシャーシ４０２がＣＰＵ３１の近傍に配置されるので、発熱しやすいＣＰＵ３１からの熱をシャーシ４０２から効果的に放熱しつつ、基板４０３が設けられる携帯端末の機械的強度を確保することが可能である。この際、支持部４３３をＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレスにより形成することが好ましい。
　また、図１２に示すように、シャーシ４０２の表面にＳｎ系メッキ層４０２ｂを形成することが好ましい。また、支持部４３３の表面にＳｎ系メッキ層４３３ａを形成することが好ましい。支持部４３３に対するシャーシ４０２の取り付けは、機械的にねじやカシメによることもできるが、電子部品などの分野では半田付けによることが多い。Ｓｎ系メッキ層を有さないシャーシを支持部などに半田付けした場合には、半田に含まれるＳｎが異常成長（ウィスカー）してしまうことがある。したがって、シャーシ４０２の少なくとも半田付けに関与する部分に対し、Ｓｎ系メッキ層４０２ｂを形成しておくことが好ましいのである。このＳｎ系メッキ層４０２ｂは、シャーシ４０２に形成する前のクラッド材の表面に対して形成してもよいし、シャーシ４０２の形状にした後にシャーシ４０２の表面に対して形成してもよい。生産性やメッキ形成に要する治工具などを考慮すれば、シャーシ４０２のオーステナイト系ステンレスからなる表裏面（両面）の略全面にＳｎ系メッキ層４０２ｂを形成することが好ましい。なお、Ｓｎ系メッキとしては、ＳｎまたはＳｎ合金からなるものが適用でき、純度９９％以上のＳｎからなるものはより好ましい。なお、Ｓｎ系メッキ層４０２ｂは、本発明の「表面金属層」の一例である。
　また、上記実施形態では、シャーシ２が３層のクラッド材から構成された例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１３に示す上記実施形態の第３変形例のように、シャーシ５０２の表面の略全面に亘って、Ｎｉ層５０２ｂを形成してもよい。このＮｉ層５０２ｂを、メッキにより形成してもよいし、Ｎｉ層と第１層と第２層と第３層とＮｉ層とをこの順に積層した状態で圧延接合することによって、クラッド材としてシャーシ５０２と一体的に形成してもよい。これにより、シャーシ５０２と電気回路との接触部分における電気抵抗（接触抵抗）が大きくなるのを抑制することが可能であるので、シャーシ５０２を電気回路の接地（アース）をとるための電流回路としても用いることが可能である。なお、Ｎｉ層５０２ｂは、シャーシ５０２の表面のうち、少なくとも携帯機器の電子部品と接触する位置に形成されていればよい。また、Ｎｉ層５０２ｂにより、シャーシ５０２の耐食性を向上させることも可能である。また、Ｎｉ層５０２ｂを構成する金属材料としては、Ｎｉ、または、Ｎｉ－Ｐ合金などのＮｉ合金からなるものが適用できる。なお、Ｎｉ層５０２ｂは、本発明の「表面金属層」の一例である。
　また、上記実施形態では、シャーシ２をディスプレイ１を備える携帯機器１００に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、シャーシをディスプレイを有さない携帯可能なルータなどに設けてもよい。この場合、ルータの電池やＣＰＵからの熱をシャーシによって効率よく放出することが可能である。また、シャーシを据え置き型の小型機器に用いてもよい。
　また、上記実施形態では、発熱しやすい電子部品としてディスプレイ１およびＣＰＵ３１を用いる例を示し、上記変形例では、発熱しやすい電子部品としてディスプレイ１、ＣＰＵ３１および電池３０４を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、発熱しやすい電子部品として、たとえば、電源回路などの電子部品を用いてもよい。
　また、上記実施形態では、シャーシ２の厚みｔ１を、０．３ｍｍにした例を示したが、本発明はこれに限られない。
　また、上記実施形態では、３層のクラッド材から構成されたシャーシ２を１つ用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、３層のクラッド材からなるシャーシ用部材を複数用いて、本発明のシャーシを構成することもできる。
　また、上記実施形態では、ＳＵＳ層２１（第１層）とＳＵＳ層２３（第３層）とを、共にＳＵＳ３０４により形成するか、または、共にＳＵＳ３０１により形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１層や第３層を、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３０１以外のオーステナイト系ステンレスにより形成してもよい。たとえば、第１層や第３層を共にＳＵＳ３０４よりもＮｉ量が多いＳＵＳ３１６により形成することによって、第１層や第３層に対する着磁の抑制効果を高めることが可能である。また、第１層と第３層とを互いに異なるオーステナイト系ステンレスにより形成してもよい。たとえば、ＳＵＳ３０４とＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３１６とＳＵＳ３０４など、使用条件などに合せて幾つかの組み合わせを考えることができる。
　また、上記実施形態では、Ｃｕ層２２が純度９９．９％以上のＣｕにより形成された例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｃｕ層を、Ｃｕ－２．３０Ｆｅ－０．１０Ｚｎ―０．０３ＰからなるＣ１９４００（ＣＤＡ規格）などのＣｕの純度が９７％以上のＣｕ合金により形成してもよい。これらＣｕ合金は、上記Ｃｕよりも機械的強度が高いため、シャーシの機械的強度をより向上させることが可能である。
　また、上記実施形態では、シャーシ２の上面に何も形成しない例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図５に示す比較例６のように本発明のシャーシの上面上にＣｕ箔層を形成してもよいし、本発明のシャーシの上面上にディスプレイを接着するための熱伝導性接着シートを配置してもよい。このような構成を有するシャーシであれば、優れた放熱性能を有する薄肉のシャーシとして、市場での有用性がさらに高まることが推量できる。
　また、上記実施形態では、ＣＰＵ３１のＺ１側の上面がシャーシ２のＺ２側の下面に当接する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＣＰＵとシャーシとは接着剤を介して接着されていてもよいし、他の部材を介してＣＰＵとシャーシとが配置されていてもよい。
　１　ディスプレイ（電子部品）
　２、４０２　シャーシ
　２１　ＳＵＳ層（第１層）
　２２　Ｃｕ層（第２層）
　２３　ＳＵＳ層（第３層）
　３１　ＣＰＵ（電子部品）
　１００、３００　携帯機器
　３０４　電池（電子部品）
　４０２ｂ　Ｓｎ系メッキ層（表面金属層）
　５０２ｂ　Ｎｉ層（表面金属層）

Claims (20)

  1. 　オーステナイト系ステンレスにより形成される第１層（２１）と、ＣｕまたはＣｕ合金により形成され、前記第１層に積層される第２層（２２）と、オーステナイト系ステンレスにより形成され、前記第２層の前記第１層とは反対側に積層される第３層（２３）とが圧延接合されたクラッド材からなり、前記第２層の厚みは、前記クラッド材の厚みの１５％以上である、シャーシ。
  2. 　前記第２層の厚みは、前記クラッド材の厚みの２０％以上である、請求項１に記載のシャーシ。
  3. 　前記第２層の厚みは、前記クラッド材の厚みの３０％以上である、請求項２に記載のシャーシ。
  4. 　前記第２層の厚みは、前記クラッド材の厚みの６０％以下である、請求項１に記載のシャーシ。
  5. 　前記第２層の厚みは、前記クラッド材の厚みの５０％以下である、請求項４に記載のシャーシ。
  6. 　前記第１層および前記第３層は、オーステナイト系ステンレスにより形成されており、前記第３層の厚みの平均値は、前記第１層の厚みの平均値の９５％以上１０５％以下である、請求項１に記載のシャーシ。
  7. 　前記クラッド材の厚みは、０．３ｍｍ以下である、請求項１に記載のシャーシ。
  8. 　前記第１層および前記第３層は、オーステナイト系ステンレスにより形成され、前記第２層は、Ｃｕにより形成される、請求項１に記載のシャーシ。
  9. 　前記第１層および前記第３層は、ＳＵＳ３０４により形成される、請求項８に記載のシャーシ。
  10. 　前記第１層および前記第３層は、ＳＵＳ３０１により形成される、請求項８に記載のシャーシ。
  11. 　放熱を伴う電子部品（１）を内在する携帯機器（１００）の前記シャーシとして用いられる、請求項１に記載のシャーシ。
  12. 　前記シャーシに、放熱を伴う前記電子部品が接触している、請求項１１に記載のシャーシ。
  13. 　前記シャーシの少なくとも一部分に対して、表面金属層（４０２ｂ、５０２ｂ）を有している、請求項１に記載のシャーシ。
  14. 　前記シャーシの略全面に対して、前記表面金属層を有している、請求項１３に記載のシャーシ。
  15. 　前記シャーシの少なくとも一部分に対して、メッキによる前記表面金属層を有している、請求項１３に記載のシャーシ。
  16. 　前記シャーシの少なくとも一部分に対して、圧延接合による前記表面金属層を有している、請求項１３に記載のシャーシ。
  17. 　前記表面金属層（４０２ｂ）は、ＳｎまたはＳｎ合金からなる、請求項１３に記載のシャーシ。
  18. 　前記表面金属層（５０２ｂ）は、ＮｉまたはＮｉ合金からなる、請求項１３に記載のシャーシ。
  19. 　オーステナイト系ステンレスにより形成される第１層（２１）と、ＣｕまたはＣｕ合金により形成される第２層（２２）と、オーステナイト系ステンレスにより形成される第３層（２３）とがこの順番で積層された状態で、圧延接合により、前記第２層の厚みがクラッド材（１０２）の厚みの１５％以上になるように前記クラッド材を形成する工程を備え、
    　前記クラッド材を形成する工程は、前記第１層と前記第２層と前記第３層とを積層させた状態で圧延する工程と、前記クラッド材を拡散焼鈍する工程とを含む、シャーシの製造方法。
  20. 　前記第１層と前記第２層と前記第３層とを積層させた状態で圧延する工程と、前記クラッド材を拡散焼鈍する工程とは、交互に複数回行われる、請求項１９に記載のシャーシの製造方法。
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