WO2015182415A1 - 電子部品の気密封止用クラッド材及びその製造方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a clad material for hermetic sealing of electronic components and a method for manufacturing the same. Specifically, the present invention relates to a clad material for hermetic sealing of electronic components, which is excellent in punching workability, and a method for manufacturing the same.
  • Kovar is an Fe-Ni-Co alloy developed by Westinghouse in the United States, but its thermal expansion characteristics are consistent with hard glass and ceramics over a wide temperature range. It is known as an optimal material for hermetic sealing. For this reason, seal rings and lids in which silver brazing is clad on Kovar are widely used as hermetic sealing materials for electronic parts such as ceramic packages.
  • the seal rings and lids in which Kovar is clad with silver-based brazing are usually manufactured by stamping a clad thin plate made of Kovar and silver-based brazing material, but Kovar is extremely sticky and is processed and cut. However, it is not always easy to efficiently mass-produce the seal ring and the lid by punching the clad thin plate. In addition, with the recent miniaturization of electronic devices, there is an increasing demand for improved punching workability of clad materials.
  • a clad material made of Kovar and a silver-based brazing material with improved punching workability has been conducted.
  • a clad material for example, an Fe-Ni-Co-based alloy can be used.
  • the ratio of the sum of the integral strengths of the martensite phase (110), (200), (211) in the total integrated strength of (211) is 0.5% or more and 10% or less, and A region having a depth at which the ratio of the sum of the integrated strengths of the martensite phase is 0.5% or more and 10% or less is 10% of the total thickness in the thickness direction from the top surface of the plane on the Fe—Ni—Co-based alloy sheet side.
  • Patent Document 1 The clad material described in Patent Document 1 is based on the knowledge that the martensite phase introduced on the surface of the plate material has an effect of facilitating breakage during press punching and suppressing the occurrence of burrs. It is characterized in that the amount of martensite phase from the plate surface top surface of the Ni—Co alloy to the specific depth is adjusted within a specific range. And in patent document 1, about the adjustment of a martensite phase, it cold-rolls to the board
  • Patent Document 1 an industrial cold rolling apparatus is used to roll the austenite phase of Kovar in a low temperature region, and the temperature and rolling reduction during the rolling are controlled, so that martens
  • the crystal grains are refined by processing-induced transformation to the site phase.
  • punching workability of the said cladding material is implement
  • the thickness of the clad material that can be processed is limited by the cold rolling apparatus used, and the processing process is limited. From the viewpoint of equipment, it is not always easy to mass-produce a clad material of a size at a high processing rate.
  • the object of the present invention is to provide a Kovar and silver brazing material that can be mass-produced at a high processing rate and has excellent punching workability while maintaining the thermal expansion coefficient that is the original characteristic of Kovar.
  • An object of the present invention is to provide a clad material for hermetic sealing of electronic parts and a method for manufacturing the same.
  • the present inventor did not refine crystal grains by work hardening as in the prior art, but again after cold rolling processing following heat treatment.
  • heat treatment 300 to 600 ° C.
  • the crystal grains can be refined while maintaining the austenite phase state with little or no induction of the martensite phase. It has been found that the punching processability is improved, and the present invention has been completed.
  • the present invention is a clad material for hermetic sealing of electronic parts having a silver brazing material layer and a Kovar layer, On the surface of the Kovar layer, the proportion of the area of the austenite phase in the total area of Kovar crystal grains calculated from the crystal phase distribution measurement by electron beam backscatter diffraction method is 99.0 to 100.0%.
  • the Kovar crystal grain has an average crystal grain size of 0.5 to 3.5 ⁇ m, and is a clad material for hermetic sealing of electronic parts.
  • Another aspect of the present invention relates to a method for producing the clad material, that is, A first step of joining a silver brazing material layer and a Kovar layer to form a laminate; A second step of heat-treating and cold-rolling the laminate; And a third step of heat-treating the laminate again following the second step, and a method of manufacturing a clad material for hermetic sealing of electronic components.
  • the martensite phase is not included or hardly included, and since the refinement of the crystal grains is achieved in a state where the austenite phase is maintained, the high sealing reliability is maintained. It is possible to provide a clad material for hermetic sealing of electronic parts having excellent punching workability (free cutting). In addition, unlike conventional methods that achieve crystal grain refinement based on work hardening by rolling a clad material as in the prior art, there are not many restrictions due to the performance of cold rolling equipment, so various clads The material can be mass-produced at a high processing rate.
  • the clad material for hermetic sealing of electronic components according to the present invention has a silver brazing material layer and a Kovar layer.
  • the ratio of the area of the austenite phase to the total area of the Kovar crystal grains calculated from the crystal phase distribution measurement by the electron beam backscattering diffraction method is 99.0 to 100.000 on the surface of the Kovar layer.
  • the average crystal grain size of the Kovar crystal grains is 0.5 to 3.5 ⁇ m. Since the present invention has such characteristics, the crystal grains of the austenite phase are refined while retaining the austenite phase without causing a phase change in the Kovar layer of the clad material. Accordingly, it is possible to obtain a clad material that exhibits excellent performance in terms of sealing reliability and punching workability.
  • the silver-based brazing material constituting the silver-based brazing material layer is not particularly limited as long as it is a brazing material mainly composed of silver.
  • a silver-copper alloy (copper concentration 10 to 30% by mass), silver- Copper-tin alloy (copper concentration 20-40% by mass, tin concentration 1-40% by mass), silver-copper-indium alloy (copper concentration 20-40% by mass, indium concentration 1-40% by mass), silver-copper- Zinc alloys (copper concentration 20 to 40% by mass, zinc concentration 1 to 40% by mass) may be mentioned.
  • the thickness of the silver brazing material layer is usually 0.01 to 0.1 mm.
  • the Kovar constituting the Kovar layer is an Fe—Ni—Co-based alloy, and its composition is Fe (54 mass%), Ni (29 mass%), Co (17 mass%), and others. A small amount of Si, Mn, and the like is contained.
  • the thickness of the Kovar layer is usually 0.1 to 0.6 mm.
  • the clad material of the present invention is formed on the surface of the Kovar layer in the entire area of the Kovar crystal grain calculated from the crystal phase distribution measurement by the electron backscattering diffraction (EBSD) method.
  • the ratio of the area of the austenite phase ( ⁇ : fcc) to the total is 99.0 to 100.0%.
  • the clad material is an austenite single phase or a martensite phase ( ⁇ ′: bcc) generated by causing a work-induced martensite transformation during rolling is less than 1%.
  • the area ratio of the austenite phase is less than 99.0%, it becomes difficult to obtain good punching workability of the clad material, and since the martensite phase increases, the coefficient of thermal expansion is May change significantly.
  • the clad material of the present invention is characterized in that the average crystal grain size of the Kovar crystal grains is 0.5 to 3.5 ⁇ m.
  • a clad material having an average crystal grain size of Kovar crystal grains of 0.7 to 3.4 ⁇ m is used.
  • the average crystal grain size of the Kovar crystal grains is outside the range of 0.5 to 3.5 ⁇ m, it becomes difficult to obtain high punchability.
  • the surface of the Kovar layer of the clad material to be measured is subjected to a surface treatment such as mechanical polishing or electrolytic polishing to remove minute irregularities based on a rolling pattern or the like.
  • a surface treatment such as mechanical polishing or electrolytic polishing to remove minute irregularities based on a rolling pattern or the like.
  • the surface structure is observed using a scanning electron microscope attached with EBSD, and the orientation of all pixels within a predetermined measurement area on the surface of the Kovar phase is measured at a step size of 0.1 ⁇ m.
  • a boundary where an orientation difference between pixels is 15 ° or more is regarded as a crystal grain boundary, and a crystal grain is specified in the measurement area.
  • the area per crystal grain of the austenite phase is calculated, and by summing this, the crystal of the austenite phase
  • the total area of the grains can be determined.
  • the total area of the crystal grains of the martensite phase can be obtained.
  • the area ratio (%) of the austenite phase is calculated by dividing the total area of the crystal grains of the austenite phase thus obtained by the total area of the crystal grains of the austenite phase and the martensite phase and multiplying by 100. To do.
  • the average crystal grain size of the Kovar crystal grains may be measured according to JIS G0551. Specifically, according to the cutting method, the surface of the Kovar phase of the clad material is subjected to a surface treatment such as mechanical polishing so that the crystal grains can be easily observed, and then the scanning with the EBSD attached to the metal structure of the Kovar layer. Take a picture using a scanning electron microscope, draw a line with a pen etc.
  • the average number of Kovar crystal grains is measured by measuring the number of crystal grains that are cut by the lines of the lines, and then measuring the lengths of these lines and inserting the lengths and the number of crystal grains into a predetermined formula. The diameter is calculated.
  • the clad material of the present invention can be formed into a multilayer structure having three or more layers by providing an intermediate layer between the silver-based brazing material layer and the Kovar layer and / or on the Kovar layer as long as the punchability is not impaired. can do.
  • the clad material is formed by a normal punching process, that is, a die having a hole shape having a contour shape of an airtight sealing material (for example, a seal ring or a lid) of a desired electronic component, and a punch fitted into the hole shape.
  • a normal punching process that is, a die having a hole shape having a contour shape of an airtight sealing material (for example, a seal ring or a lid) of a desired electronic component, and a punch fitted into the hole shape.
  • an airtight sealing material for electronic parts having a predetermined shape can be obtained.
  • the clad material of the present invention is used particularly for producing an airtight sealing material for electronic parts, and particularly preferably for producing a seal ring.
  • the manufacturing method continues from the first step of joining the silver brazing material layer and the Kovar layer to form a laminate, the second step of heat-treating and cold-rolling the laminate, and the second step. And a third step of heat-treating the laminate again.
  • the silver brazing material layer and the Kovar layer are joined to form a laminate, but the specific method is not particularly limited.
  • cold welding for joining is performed, or, for example, laser welding is performed on the mating surface of the silver-based brazing material layer and the Kovar layer to perform cold welding for joining.
  • the bonded surfaces of the stacked layers are bonded all or partly to form a stacked body.
  • the laminate obtained in the first step is subjected to heat treatment and cold rolling.
  • the heat treatment is performed in the range of 500 to 800 ° C. for 1 to 60 minutes, and then cooled to room temperature and cold rolling is performed. By performing such heat treatment and cold rolling, bonding is ensured and a highly reliable laminate is obtained.
  • the laminate is again subjected to heat treatment and, if necessary, cold rolling.
  • the heat treatment performed in the third step needs to be performed at 300 to 600 ° C., preferably 400 to 550 ° C. for 1 to 60 minutes. If the temperature is outside the range of 300 to 600 ° C., the crystal grains are coarsened and the crystal grains are not sufficiently refined, so that the punching processability is not improved and a lot of martensite phase is generated. It may be difficult to maintain the coefficient of thermal expansion of Kovar.
  • when performing the said cold rolling since there exists a possibility that a crack may generate
  • the reduction ratio in this case is preferably less than 20%.
  • the ratio of the area of the austenite phase to the total area of the Kovar crystal grains is 99.0 to 100.0%, and the average grain size of the austenite phase grains is 0.5 to 3%.
  • a clad material having an excellent punching workability of 0.5 ⁇ m can be provided industrially stably.
  • Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 4 A silver brazing material (silver-85% by mass copper alloy) having a width of 15 mm and a thickness of 0.40 mm is applied to a Kovar layer made of a Kovar alloy having a width of 15 mm and a thickness of 1.5 mm (trade name: NAS29CO, manufactured by Nippon Yakin Co., Ltd.). After clad a silver brazing material layer made of and heat-treated under the conditions shown in Table 1 (heat treatment (1)), it was cooled to room temperature and rolled at the rolling reduction shown in Table 1 to produce a clad base material. (Rolling (1)).
  • the clad base material was heat treated again under the conditions shown in Table 1 (heat treatment (2)), cooled to room temperature, and rolled at the reduction rate shown in Table 1 (rolling (2)). Produced.
  • the thickness of the Kovar layer was 0.15 mm
  • the thickness of the silver brazing material layer was 0.04 mm.
  • the rolled surface (surface) of the produced Kovar layer of the above clad material is wet-polished and electrolytically polished to finish a mirror surface, and an EBSD system (Technology) is obtained by electron beam backscatter diffraction (EBSD) at a depth of 5 ⁇ m from the surface.
  • EBSD electron beam backscatter diffraction
  • the crystal grain area was measured.
  • the crystal grain was defined as having a crystal orientation difference of 15 ° or more.
  • the austenite phase and the martensite phase were distinguished from each other by comparing the crystal orientation map obtained by the EBSD method and the optical micrograph, and each of the austenite phase and the martensite phase was confirmed in the optical micrograph.
  • the average crystal grain size of Kovar crystals was calculated using JIS standards (JIS G 0551). Table 2 shows the results regarding the average crystal grain size ( ⁇ m) and the ratio (%) of the area of the austenite phase to the total crystal grain area of the austenite phase and the martensite phase.
  • the punch and die clearance was set to 5 ⁇ m by a press machine (manufactured by Best Co.), and from the Kovar layer side of each cladding material according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4.
  • a press test of vertical punching in the direction of the silver brazing material layer was performed. The press test is performed at a pressing speed of 1 mm / s, and the stress maximum value (N / mm 2 ) during pressing and the stress change at the end of punching from the stress maximum value are expressed as a stress difference from the stress maximum value (N / Mm 2 ).
  • the fracture surface after pressing was evaluated by observing the presence or absence of cracks and burrs (thickness of 8 ⁇ m or more) on the fracture surface using an optical microscope. The evaluation results are shown in Table 2.
  • the clad materials of Examples 1 to 4 have a high austenite phase area ratio of 99.3% or more on the surface of the Kovar layer, and compared with the clad materials of Comparative Examples 1 and 2,
  • the Kovar layer was composed of Kovar crystal grains having a small average crystal grain size. Further, as a result of the press test, it was confirmed that the clad materials of Examples 1 to 4 showed good press punching workability because the stress difference was small and no burrs were generated.

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Abstract

打ち抜き加工性に優れた、コバールと銀系ロウ材からなる、電子部品の気密封止用クラッド材及びその製造方法を提供することを課題とする。コバール層の表面において、電子線後方散乱回折法による結晶相分布測定から算出される、コバール結晶粒の全面積中に占めるオーステナイト相の面積の割合を９９．０～１００．０％とし、かつ、該コバール結晶粒の平均結晶粒径を０．５～３．５μｍとする。

Description

電子部品の気密封止用クラッド材及びその製造方法
　本発明は、電子部品の気密封止用クラッド材及びその製造方法に関する。詳しくは、打ち抜き加工性に優れた、電子部品の気密封止用クラッド材及びその製造方法に関する。
　コバール（Kovar）は、米国ウェスティングハウス社によって開発されたＦｅ-Ｎｉ-Ｃｏ系合金であるが、硬質ガラスやセラミックスと熱膨張特性が広い温度範囲で一致していることから、硬質ガラスやセラミックスとの気密封止に最適な材料として知られている。そのため、コバールに銀系ロウをクラッドしたシールリングやリッドは、セラミックスパッケージ等の電子部品の気密封止材として広く利用されている。
　コバールに銀系ロウをクラッドした前記シールリングやリッドは、通常、コバールと銀系ロウ材からなるクラッド薄板を打ち抜き加工することにより製造されるが、コバールは、非常に粘りがあり、加工・切削が難しい材料であるため、前記クラッド薄板を打ち抜き加工して前記シールリングやリッドを効率的に量産化することは必ずしも容易ではなかった。また、近年の電子機器の小型化に伴い、クラッド材の打ち抜き加工性の向上に対する要求がますます高くなっている。
　そこで、こうした状況に鑑み、打ち抜き加工性を向上させた、コバールと銀系ロウ材からなるクラッド材に関する研究が進められており、そのようなクラッド材としては、例えば、Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ系合金板材側の平面表面をエックス線回折で測定した時、エックス線回折図形におけるオーステナイト相の結晶面(200)、(111)、(220)、(311)とマルテンサイト相の結晶面(110)、(200)、(211)の積分強度の総和に占めるマルテンサイト相の結晶面(110)、(200)、(211)の積分強度の和の比率が０．５％以上１０％以下であり、且つ前記マルテンサイト相の積分強度の和の比率が０．５％以上１０％以下となる深さの領域が、前記Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ系合金板材側の平面最表面から厚さ方向に総厚の１０％以内であることを特徴とするプレス打ち抜き性に優れた封着材料が報告されている（特許文献１）。　
　特許文献１に記載された上記クラッド材は、板材表面に導入されたマルテンサイト相がプレス打ち抜き加工に際して、破断を進行しやすくし、バリの発生を抑制する効果を有するという知見に基づいて、Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ系合金の板材平面最表面から特定の深さまでのマルテンサイト相の量を特定の範囲内に調整している点に特徴がある。そして、特許文献１には、マルテンサイト相の調整について、Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ系合金の板材平面に冷間圧延を施し、加工誘起変態を利用して行うこと、及び、圧延以外の方法としては、例えば、表面研磨、ショットピーニング等の方法によっても加工誘起マルテンサイト相を生成できることが記載されている。
特許第３５３１８４号公報
　特許文献１に示された従来技術においては、工業的な冷間圧延装置を使用して、コバールのオーステナイト相を低温領域で圧延し、該圧延時の温度や圧下率を制御することで、マルテンサイト相に加工誘起変態させて、結晶粒の微細化を行っている。そして、結晶粒を微細化することにより、上記クラッド材の打ち抜き加工性の向上を実現させている。
　しかしながら、前記従来技術のように、クラッド材を圧延加工することによる加工硬化によって結晶粒の微細化を行うと、打ち抜き加工性が良好なマルテンサイト相が多くはなるものの、それによって、コバール本来の特徴である熱膨張率が大きく変化してしまう恐れがある。
　さらに、クラッド材を圧延加工のみによって、結晶粒の微細化を行う場合、使用する冷間圧延装置によって、加工できるクラッド材の厚さ等が制限されたり、加工工程が制限されたりするため、各種サイズのクラッド材を高い加工率で量産化することは設備の点から必ずしも容易ではない。
　このような状況に鑑み、本発明の課題は、高い加工率で量産化することができ、コバール本来の特徴である熱膨張率を維持しつつ、打ち抜き加工性に優れた、コバールと銀ロウ材からなる、電子部品の気密封止用クラッド材及びその製造方法を提供することにある。
　本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、前記従来技術のように、加工硬化による結晶粒の微細化を行うのではなく、熱処理に続く冷間圧延加工後に、再度、熱処理（３００～６００℃）を行うことにより、マルテンサイト相を誘起させずに、又はほとんど誘起させることなく、オーステナイト相の状態を保ったまま結晶粒の微細化を達成して、クラッド材の打ち抜き加工性を向上させることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は、銀系ロウ材層とコバール層を有する、電子部品の気密封止用クラッド材であって、
　該コバール層の表面において、電子線後方散乱回折法による結晶相分布測定から算出される、コバール結晶粒の全面積中に占めるオーステナイト相の面積の割合が９９．０～１００．０％であり、かつ、該コバール結晶粒の平均結晶粒径が０．５～３．５μｍである、電子部品の気密封止用クラッド材である。
　また、本発明の別の態様は、上記クラッド材の製造方法についてであり、すなわち、
　銀系ロウ材層とコバール層を接合して積層体を形成する第１の工程と、
　前記積層体を熱処理、冷間圧延する第２の工程と、
　第２の工程に引き続いて再度、前記積層体を熱処理する第３の工程と
を含む、電子部品の気密封止用クラッド材の製造方法である。
　本発明によれば、マルテンサイト相を含んでいない、又はほとんど含んでおらず、オーステナイト相が保持された状態で結晶粒の微細化が達成されているため、高い封止信頼性を維持しつつ、優れた打ち抜き加工性（快削性）を備えた、電子部品の気密封止用クラッド材を提供することが可能となる。また、従来技術のように、クラッド材の圧延加工による加工硬化にもとづいて、結晶粒の微細化を達成する方法とは異なり、冷間圧延装置の性能等による制約が大きくないため、各種のクラッド材を高い加工率で量産化することが可能となる。
　上記のとおり、本発明に係る電子部品の気密封止用クラッド材（以下、「クラッド材」という。）は、銀系ロウ材層とコバール層を有する。そして、該クラッド材は、コバール層の表面において、電子線後方散乱回折法による結晶相分布測定から算出される、コバール結晶粒の全面積に占めるオーステナイト相の面積の割合が９９．０～１００．０％であり、かつ、該コバール結晶粒の平均結晶粒径が０．５～３．５μｍであることを特徴とする。本発明は、このような特徴を有することにより、該クラッド材のコバール層において相変化を起こすことなく、オーステナイト相を保持したまま、該オーステナイト相の結晶粒が微細化されているため、本発明によれば、封止信頼性と打ち抜き加工性の点で優れた性能を発揮するクラッド材を得ることが可能となる。
　前記銀系ロウ材層を構成する銀系ロウ材としては、銀を主成分とするロウ材であれば特に限定されず、例えば、銀－銅合金（銅濃度１０～３０質量％）、銀－銅－錫合金（銅濃度２０～４０質量％、錫濃度１～４０質量％）、銀－銅－インジウム合金（銅濃度２０～４０質量％、インジウム濃度１～４０質量％）、銀－銅－亜鉛合金（銅濃度２０～４０質量％、亜鉛濃度１～４０質量％）が挙げられる。なお、前記銀系ロウ材層の厚さは、通常、０．０１～０．１ｍｍである。
　前記コバール層を構成するコバールは、前述したように、Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ系合金であり、その組成はＦｅ（５４質量％）、Ｎｉ（２９質量％）、Ｃｏ（１７質量％）、その他、Ｓｉ、Ｍｎ等が微量含まれる。なお、前記コバール層の厚さは、通常、０．１～０．６ｍｍである。
　前述したように、本発明のクラッド材は、コバール層の表面において、電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ（electron backscattering diffraction）法）による結晶相分布測定から算出される、コバール結晶粒の全面積中に占めるオーステナイト相（γ：ｆｃｃ）の面積の割合が９９．０～１００．０％であることを特徴とする。このことは、該クラッド材が、オーステナイト単相であるか、圧延時に加工誘起マルテンサイト変態を起こして生成したマルテンサイト相（α’：ｂｃｃ）が１％未満であることを意味する。本発明においては、オーステナイト相の面積の割合が９９．０％未満であると、クラッド材の良好な打ち抜き加工性を得ることが困難となり、また、マルテンサイト相が多くなるため、熱膨張率が大幅に変化する恐れがある。
　また、本発明のクラッド材は、コバール結晶粒の平均結晶粒径が０．５～３．５μｍであることを特徴とする。好ましくは、コバール結晶粒の平均結晶粒径が０．７～３．４μｍであるクラッド材が用いられる。コバール結晶粒の平均結晶粒径が０．５～３．５μｍの範囲外であると、高い打ち抜き加工性を得ることが困難となる。
　本発明において、電子線後方散乱回折法による結晶相分布測定からコバール結晶粒の全面積中に占めるオーステナイト相の面積の割合を算出するには、通常、以下のようにして行う。
　まず、測定対象となるクラッド材のコバール層の表面に機械研摩、電解研磨等の表面処理を施して、圧延模様等にもとづく微小凹凸を除去する。次に、ＥＢＳＤを付属する走査型電子顕微鏡を用いて上記表面の組織観察を行い、ステップサイズ０．１μｍにてコバール相の表面の所定の測定面積内の全ピクセルの方位を測定し、隣接するピクセル間の方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなし、前記測定面積において結晶粒を特定する。続いて、オーステナイト相の結晶粒内のピクセル数をカウントし、１ピクセルあたりの面積を乗じることにより、オーステナイト相の各結晶粒あたりの面積を算出し、これを合計することで、オーステナイト相の結晶粒の総面積を求めることができる。同様にして、マルテンサイト相の結晶粒の総面積を求めることができる。そして、このようにして求めたオーステナイト相の結晶粒の総面積を、オーステナイト相とマルテンサイト相との結晶粒総面積で除して１００倍することにより、オーステナイト相の面積率（％）を算出する。
　他方、コバール結晶粒の平均結晶粒径の測定は、ＪＩＳ Ｇ ０５５１に準拠して行えばよい。具体的には、切断法によれば、クラッド材のコバール相の表面に機械研摩等の表面処理を施して結晶粒を観察しやすい状態とした後、コバール層の金属組織についてＥＢＳＤを付属する走査型電子顕微鏡を用いて写真撮影し、撮影された金属組織の結晶粒界に沿ってペン等を用いて線を引いて、結晶粒界を顕在化させ、直交する２本の直線を引き、これらの線で切断される結晶粒の数を測定し、その後、これらの線の長さを測って、それらの長さと結晶粒の数を所定の式に挿入することにより、コバール結晶粒の平均粒子径が算出される。　
　本発明のクラッド材は、打ち抜き加工性を損なわない範囲で、銀系ロウ材層とコバール層の間、及び／又はコバール層の上に中間層を設けることにより、３層以上の多層構造体にすることができる。
　前記クラッド材は、通常の打ち抜き加工、すなわち、所望する電子部品の気密封止材（例えば、シールリングやリッド）の輪郭形状からなる穴型を有するダイと、該穴型に嵌入するパンチからなる金型を備えたプレス機を用いて打ち抜くことにより、所定形状の電子部品の気密封止材が得られる。本発明のクラッド材は、特に電子部品の気密封止材を製造するために用いられ、特に好ましくはシールリングを製造するために用いられる。打ち抜き加工を行う場合は、前記コバール層から前記銀系ロウ材層の方向に打ち抜き加工をすることが良好な打ち抜き性を得る上で好ましい。
　次に、本発明に係るクラッド材の製造方法について述べる。該製造方法は、銀系ロウ材層とコバール層を接合して積層体を形成する第１の工程と、前記積層体を熱処理、冷間圧延する第２の工程と、第２の工程に引き続いて再度、前記積層体を熱処理する第３の工程とを含むことを特徴とする。
　第１の工程においては、銀系ロウ材層とコバール層を接合して積層体を形成するが、その具体的な方法は特に限定されない。一般には、まず、銀系ロウ材層とコバール層の各層を構成する板材をそれぞれ用意し、それらの表面を、適宜研磨等を行って均質化した後、銀系ロウ材層とコバール層を積層して、例えば、周囲を溶接した後、接合のための冷間圧接を行い、あるいは、例えば、銀系ロウ材層とコバール層の合わせ面にレーザを照射して、接合のための冷間圧接を行うことにより、積層された層の接合面を全面又は部分的に接合して積層体を形成する。
　次に、第２の工程として、第１の工程で得られた前記積層体に対して熱処理、及び冷間圧延を行う。通常、熱処理は、５００～８００℃の範囲で、１～６０分間行い、その後、室温に冷却して、冷間圧延を行う。こうした熱処理、冷間圧延を行うことで、接合が確実となり、信頼度の高い積層体となる。
　最後に、第３の工程として、第２の工程に引き続いて再度、前記積層体に対して熱処理及び必要に応じて冷間圧延を行う。これにより、打ち抜き加工性に優れた本発明のクラッド材を得ることができる。第３の工程で行う熱処理は、３００～６００℃、好ましくは４００～５５０℃の範囲で、１～６０分間行うことを要する。３００～６００℃の範囲外の温度であると、結晶粒が粗大化して結晶粒の微細化が十分に行われないために、打ち抜き加工性が向上せず、マルテンサイト相が多く生成して、コバールの熱膨張率を維持することが困難になる恐れがある。なお、上記冷間圧延を行う場合、１回の圧下率を３０％以上にすると溶接部等にクラックが発生する恐れがあるため、１回の圧下率は、３０％未満にするのが好ましい。
　上記熱処理を行った後は、性能や厚さの調整を目的とする冷間圧延を行うことが好ましい。ただし、マルテンサイト相の生成を防ぐため、この場合の圧下率は　２０％未満にするのが好ましい。
　このようにして、コバール結晶粒の全面積に占めるオーステナイト相の面積の割合が９９．０～１００．０％であり、かつ、該オーステナイト相の結晶粒の平均結晶粒径が０．５～３．５μｍである、打ち抜き加工性に優れたクラッド材を工業的に安定して提供することができる。
　以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない
（実施例１～６、比較例１～４）
　幅１５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのコバール合金（日本冶金社製、商品名：ＮＡＳ２９ＣＯ）からなるコバール層に、幅１５ｍｍ、厚さ０．４０ｍｍの銀系ロウ材（銀－８５質量％銅合金）からなる銀系ロウ材層をクラッドし、表１に記載の条件で熱処理した後（熱処理（１））、室温まで冷却し、表１に記載の圧下率で圧延してクラッド母材を作製した（圧延（１））。次いで、該クラッド母材を表１に記載の条件で再度熱処理した後（熱処理（２））、室温まで冷却し、表１に記載の圧下率で圧延し（圧延（２））、クラッド材を作製した。このときの、コバール層の厚さは０．１５ｍｍ、銀系ロウ材層の厚さは０．０４ｍｍであった。
　作製した上記クラッド材のコバール層の圧延面（表面）を湿式研磨及び電解研磨し鏡面状態に仕上げ、表面から５μｍの深さ位置について、電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）により、ＥＢＳＤシステム（テクセムラボラトリー社製、商品名：ＯＩＭシステム）付きの走査型電子顕微鏡を用いて（日本電子社製、商品名：ＪＳＭ－６５００Ｆ）、コバール結晶粒の平均結晶粒径及びオーステナイト相とマルテンサイト相の結晶粒面積を測定した。測定面積については、３０μｍ×３０μｍの範囲で行い、隣接するピクセル間の方位差が１５°以上である境界を結晶粒界とみなし、また、走査間隔はステップ距離＝０．１μｍとした。結晶粒は、結晶方位差が１５°以上と定義した。オーステナイト相とマルテンサイト相の区別は、ＥＢＳＤ法と光学顕微鏡写真により求めた結晶方位マップの照合により行い、光学顕微鏡写真において、オーステナイト相、マルテンサイト相のそれぞれを確認した。一方、コバール結晶の平均結晶粒径は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ　Ｇ　０５５１）を用いて算出した。平均結晶粒径（μｍ）、及びオーステナイト相とマルテンサイト相との結晶粒総面積に対するオーステナイト相の面積の割合（％）についての結果を表２に示す。
　また、５ｍｍの円形の金型を用い、プレス機（ベスト社製）により、パンチとダイのクリアランスを５μｍとして、実施例１～６、比較例１～４に係る各クラッド材のコバール層側から銀系ロウ材層方向への垂直打ち抜き加工のプレス試験を行った。該プレス試験は１ｍｍ／ｓの加圧速度で行い、プレス中の応力最大値（Ｎ／ｍｍ２）と、該応力最大値から打ち抜き終了時の応力変化を該応力最大値からの応力差（Ｎ／ｍｍ２）として算出した。
　さらに、プレス後の破断面について、光学顕微鏡を用いて破断面の亀裂及びバリ（８μｍ以上のもの）の有無をそれぞれ観察して評価した。評価した結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（評価結果）
　表２に示すように、実施例１～４のクラッド材は、そのコバール層表面におけるオーステナイト相の面積率が９９．３％以上と高く、また、比較例１、２のクラッド材に比べて、平均結晶粒径が小さいコバール結晶粒でコバール層が構成されていた。また、プレス試験の結果、実施例１～４のクラッド材は、応力差が小さく、バリの発生も無いことから、良好なプレス打ち抜き加工性を示すことが確認された。

Claims (8)

  1. 　銀系ロウ材層とコバール層を有する、電子部品の気密封止用クラッド材であって、
    　該コバール層の表面において、電子線後方散乱回折法による結晶相分布測定から算出される、コバール結晶粒の全面積中に占めるオーステナイト相の面積の割合が９９．０～１００．０％であり、かつ、該コバール結晶粒の平均結晶粒径が０．５～３．５μｍである、電子部品の気密封止用クラッド材。
  2. 　シールリングを製造するために用いられる、請求項１に記載のクラッド材。
  3. 　前記コバール層から前記銀系ロウ材層への打ち抜き加工に用いられる、請求項１又は２に記載のクラッド材。
  4. 　銀系ロウ材層とコバール層を有する、電子部品の気密封止用クラッド材を打ち抜き加工して形成される気密封止材であって、
    　該コバール層の表面において、電子線後方散乱回折法による結晶相分布測定から算出される、コバール結晶粒の全面積中に占めるオーステナイト相の面積の割合が９９．０～１００．０％であり、かつ、該コバール結晶粒の平均結晶粒径が０．５～３．５μｍである気密封止材。
  5. 　前記コバール層から前記銀系ロウ材層へ打ち抜き加工して形成される請求項４に記載の気密封止材。
  6. 　前記気密封止材が、シールリングである請求項４又は５に記載の気密封止材。
  7. 　銀系ロウ材層とコバール層を有する、電子部品の気密封止用クラッド材の製造方法であって、
    　該銀系ロウ材層と該コバール層を接合して積層体を形成する第１の工程と、
    　該積層体を熱処理、冷間圧延する第２の工程と、
    　第２の工程に引き続いて再度、該積層体を熱処理する第３の工程と
    を含む、電子部品の気密封止用クラッド材の製造方法。
  8. 　第２の工程における熱処理を５００～８００℃の範囲で行い、第３の工程における熱処理を３００～６００℃の範囲で行う請求項７に記載の製造方法。
     
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