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JP5286507B2 - Method for producing Cr-Cu alloy plate - Google Patents

Method for producing Cr-Cu alloy plate Download PDF

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JP5286507B2 JP2008066675A JP2008066675A JP5286507B2 JP 5286507 B2 JP5286507 B2 JP 5286507B2 JP 2008066675 A JP2008066675 A JP 2008066675A JP 2008066675 A JP2008066675 A JP 2008066675A JP 5286507 B2 JP5286507 B2 JP 5286507B2
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Description

本発明は、電子機器に搭載された半導体素子等の発熱体から発生する熱を速やかに放散させるために用いられる放熱板(すなわちヒートシンク材またはヒートスプレッダー材)や所定の形状に加工された放熱部品の素材として好適なCr−Cu合金板の製造方法に関するものである。
なお、ここでは放熱板と放熱部品を総称して放熱用材料と記す。
The present invention relates to a heat radiating plate (that is, a heat sink material or a heat spreader material) used to quickly dissipate heat generated from a heating element such as a semiconductor element mounted on an electronic device, or a heat radiating component processed into a predetermined shape. The present invention relates to a method for producing a Cr—Cu alloy plate suitable as a material for the above.
Here, the heat radiating plate and the heat radiating component are collectively referred to as a heat radiating material.

半導体素子等の電子部品を搭載した電子機器を作動させる際には、電子回路への通電に伴い電子部品が発熱する。電子機器の高出力化、高密度化に伴い、作動時の発熱量はますます増加する傾向にあるが、温度が上昇し過ぎると半導体素子等の電子部品の特性が変化し、電子機器の動作が不安定になる問題が生じる。また長時間にわたって使用することによって過剰な高温に曝されると、電子部品の接合材(たとえばハンダ等)や絶縁材(たとえば合成樹脂等)が変質して、電子機器の故障の原因になる。そのため、電子部品から発熱する熱を速やかに放散させる必要がある。そこで、放熱用材料を介して熱を放散させる技術が種々検討されている。   When an electronic device equipped with an electronic component such as a semiconductor element is operated, the electronic component generates heat as the electronic circuit is energized. With the increase in output and density of electronic devices, the amount of heat generated during operation tends to increase. However, if the temperature rises too much, the characteristics of electronic components such as semiconductor elements change, and the operation of electronic devices The problem that becomes unstable occurs. Further, when exposed to an excessively high temperature after being used for a long period of time, a bonding material (for example, solder) or an insulating material (for example, synthetic resin) of an electronic component is altered, causing a failure of the electronic device. Therefore, it is necessary to quickly dissipate the heat generated from the electronic component. Therefore, various techniques for dissipating heat through a heat dissipation material have been studied.

半導体素子は、放熱用材料に直接、あるいはたとえば窒化アルミニウム(AlN)にAl電極をダイレクトボンディングした基板(いわゆるDBA基板)上にハンダ付けあるいはロウ付けされた後、放熱用材料の上に同様の方法により固定される。その際、シリコンの熱膨張率は3.5×10-6-1であり、DBA基板の熱膨張率は5〜7×10-6-1であるため、接合される放熱用材料としてはこれらに近い熱膨張率を有することが要求される。現在使用されている放熱用材料としては、W−Cu系複合材料の熱膨張率が6〜9×10-6-1であり、Mo−Cu系複合材料の熱膨張率が7〜14×10-6-1である。このように接合される相手材に近い熱膨張率を有することにより、半導体素子の発熱によって発生する熱応力の影響を小さく抑えることができる。 A semiconductor element is soldered or brazed directly onto a heat dissipation material or onto a substrate (so-called DBA substrate) in which an Al electrode is directly bonded to, for example, aluminum nitride (AlN), and then a similar method is applied on the heat dissipation material. It is fixed by. At that time, the thermal expansion coefficient of silicon is 3.5 × 10 −6 K −1 , and the thermal expansion coefficient of the DBA substrate is 5 to 7 × 10 −6 K −1. It is required to have a coefficient of thermal expansion close to. As heat dissipation materials currently used, the thermal expansion coefficient of W-Cu composite materials is 6-9 × 10 −6 K −1 , and the thermal expansion coefficient of Mo—Cu composite materials is 7-14 ×. 10 −6 K −1 . By having a coefficient of thermal expansion close to that of the counterpart material to be joined in this way, it is possible to suppress the influence of thermal stress generated by heat generation of the semiconductor element.

放熱用材料は、熱膨張が小さいことに加えて、熱伝導率が大きいことが要求されるが、単相材料で両者を同時に達成することは難しい。そのため、熱膨張率の小さい材料と熱伝導率の大きい材料を組み合わせた複合材料が多く用いられている。
このような例として、たとえば特許文献1には、W−Cu,Mo−Cu等の金属−金属系複合材料が提案されている。W,Moは熱膨張率が小さく、他方、Cuは熱伝導率が大きいという特性を利用する技術である。
The heat dissipation material is required to have high thermal conductivity in addition to low thermal expansion, but it is difficult to achieve both simultaneously with a single-phase material. For this reason, a composite material in which a material having a low thermal expansion coefficient and a material having a high thermal conductivity are combined is often used.
As such an example, for example, Patent Document 1 proposes a metal-metal composite material such as W-Cu and Mo-Cu. W and Mo are technologies that utilize the characteristic that the coefficient of thermal expansion is small, while Cu is large in thermal conductivity.

また特許文献2には、SiC−Al,Cu2O−Cu等のセラミックス−金属系の複合材料が開示されている。
さらに特許文献3にはCr−Cu,Nb−Cu等の金属−金属系複合材料が開示されている。この技術は、鋳造した後で熱間圧延し、さらに冷間圧延して所定の形状を得てから溶体化熱処理し、時効熱処理を行なってCuマトリックス中から粒子状Cr相を析出させ、それによって熱膨張率の低減を図るものである。特許文献3は、Cr−Cu系合金について、低熱膨張率と高熱伝導率を共に達成するための技術である。この技術は、2〜50質量%のCrを含有するCu合金について、第2相として存在する凝固の際に析出する初晶Cr相のアスペクト比を10以上とすることによって、複合則から予想されるよりも低い熱膨張率を得ることが可能になるというものである。しかしながら、製造方法は溶解鋳造法を前提としているので、開示されている方法ではCr含有量が増加すると、融点が高くなる上、凝固偏析により均質な合金製造が困難である。これを均質化するためには、高温長時間の均質化熱処理に加えて、熱間鍛造や熱間圧延工程が必要となる。したがって、特許文献3の実施例には、30質量%を超えるCrを含有する例は開示されていない。加えて、この方法では凝固の際の1次析出相であるCr相のアスペクト比を100以上として、やっと複合則より10%程度の熱膨張率低下が得られる程度である。Cr相のアスペクト比を100とするだけでも、たとえば冷間圧延では90%以上の圧下を必要とする。その結果、製造コストの上昇を招き、しかも製品として提供できる放熱用材料の寸法が制限されるという問題がある。
Patent Document 2 discloses a ceramic-metal composite material such as SiC-Al and Cu 2 O—Cu.
Further, Patent Document 3 discloses metal-metal composite materials such as Cr—Cu and Nb—Cu. This technology involves hot rolling after casting, and further cold rolling to obtain a predetermined shape, followed by solution heat treatment, and aging heat treatment to precipitate a particulate Cr phase from the Cu matrix, thereby This is intended to reduce the coefficient of thermal expansion. Patent Document 3 is a technique for achieving both a low thermal expansion coefficient and a high thermal conductivity for a Cr—Cu alloy. This technique is expected from the compound law by setting the aspect ratio of the primary Cr phase that precipitates during solidification existing as the second phase to 10 or more for Cu alloys containing 2 to 50 mass% of Cr. It is possible to obtain a lower coefficient of thermal expansion than the above. However, since the production method is premised on the melt casting method, when the Cr content increases, the melting point increases and the production of a homogeneous alloy is difficult due to solidification segregation. In order to homogenize this, a hot forging or hot rolling process is required in addition to the high temperature and long time homogenization heat treatment. Therefore, the example of Patent Document 3 does not disclose an example containing Cr exceeding 30% by mass. In addition, with this method, the aspect ratio of the Cr phase that is the primary precipitation phase during solidification is set to 100 or more, and a thermal expansion coefficient reduction of about 10% is finally obtained from the composite law. Even if the aspect ratio of the Cr phase is only 100, for example, cold rolling requires a reduction of 90% or more. As a result, there is a problem in that the manufacturing cost is increased and the size of the heat dissipating material that can be provided as a product is limited.

非特許文献1には、30質量%以上のCrを含むCr−Cu合金を溶解と冷間加工によって均一に製造する技術が開示されている。すなわち、CrとCuの混合粉末を焼結したものを消耗電極として用い、アーク放電を用いた溶解鋳造法で鋳造し、さらに室温での延性が不十分なCrが変形し易いように押出し法によって丸棒を製造する方法である。押出し法は、Crに対してCuマトリックスからの静水圧が働くため、加工が容易となることを利用したものである。この技術では、アーク放電による溶解鋳造が高価である等、経済性に問題があり、かつ放熱材料のような薄い板状の材料の製造には適していない。   Non-Patent Document 1 discloses a technique for uniformly producing a Cr—Cu alloy containing 30 mass% or more of Cr by melting and cold working. That is, a sintered powder of mixed powder of Cr and Cu is used as a consumable electrode, cast by a melt casting method using arc discharge, and further extruded by an extrusion method so that Cr with insufficient ductility at room temperature is easily deformed. This is a method of manufacturing a round bar. The extrusion method utilizes the fact that processing is easy because the hydrostatic pressure from the Cu matrix acts on Cr. This technique has a problem in economy such as high cost for melt casting by arc discharge, and is not suitable for manufacturing a thin plate-like material such as a heat dissipation material.

非特許文献2には、15質量%のCrを含み、20μm程度の微細Cr相を析出させたCr−Cu合金に対し、冷間で強加工を施すことにより、低い熱膨張率を達成する技術が開示されている。この技術では、Cr相を1μmほどの厚さとなるまで強加工を行なう必要があり、経済性に問題がある。また、たとえば30質量%以上のCrを含む場合に、このような強加工を行なうことは困難であると考えられる。   Non-Patent Document 2 discloses a technique for achieving a low coefficient of thermal expansion by subjecting a Cr-Cu alloy containing 15 mass% of Cr and having a fine Cr phase of about 20 μm to cold processing. Is disclosed. In this technique, it is necessary to perform strong processing until the Cr phase has a thickness of about 1 μm. In addition, for example, when 30% by mass or more of Cr is included, it is considered difficult to perform such strong processing.

また発明者らは、特許文献4に、熱処理によって熱膨張率を調整したCr−Cu材を放熱用材料に適用する技術を開示している。特許文献4に開示した粉末冶金法では、Cr粉末を使用し、Cuと焼結あるいは溶浸を行なって合金化し、同様に時効熱処理を行なってCrマトリックス中から粒子状Cr相の析出を図るものである。これらの方法では、粒子状Cr相の析出は3次元でランダムであり、どの方向に対しても膨張率は一定である。一方、半導体用放熱材料では、一般的に薄板形状が多く、この場合、板面上に半導体が接合されるので、半導体の接合部を含む面、つまり板の面内の方向の熱膨張率を小さくすることが要求される。   Moreover, the inventors have disclosed a technique in which a Cr—Cu material whose thermal expansion coefficient is adjusted by heat treatment is applied to a heat dissipation material in Patent Document 4. In the powder metallurgy method disclosed in Patent Document 4, Cr powder is used, alloyed by sintering or infiltration with Cu, and similarly subjected to aging heat treatment to precipitate a particulate Cr phase from the Cr matrix. It is. In these methods, the precipitation of the particulate Cr phase is random in three dimensions, and the expansion coefficient is constant in any direction. On the other hand, semiconductor heat-dissipating materials generally have many thin plate shapes. In this case, since the semiconductor is bonded onto the plate surface, the coefficient of thermal expansion in the direction including the semiconductor junction, that is, in the direction of the plate surface, is increased. It is required to be small.

また、特許文献4に開示されたCr−Cu材では、微細析出物の析出形態を制御することのみで、熱膨張率を低減させる技術であるため、ロウ付け接合のような750℃以上の高温に加熱する接合方法では、微細析出物が変化してしまう惧れがあり、低い熱膨張率が安定して得られない。
また放熱板の場合、放熱板用材料の表面を、フライス盤等の切削加工,平面度を得るための両頭研削盤による研削,あるいはラッピングを行ない、仕上げた上で、そのまま、あるいはさらにNiめっきを施して製品となる。したがって、圧延板表面をそのまま製品表面として、あるいはそのままめっき仕上げして製品とすることができれば、コスト上非常に大きな利点となる。特許文献3,4や非特許文献1,2に開示されたCr−Cu合金は、熱特性中心の記載で、冷間圧延板表面をそのまま使用する点に関する記載はない。また、冷間圧延が容易ではなかった。Crは脆い金属であり、表面のCr相が冷間で強加工されると表面Cr相が破壊される懸念がある。そこで発明者らは、Cr−Cu材の圧延板表面をそのまま使用することを配慮しながら、冷間圧延により偏平したCr相とCuマトリックスからなる熱伝導性が大きく、さらに面内の方向の熱膨張率が小さく、高温に加熱する接合の後も低い熱膨張率を保持できるCr−Cu合金の発明(特許文献5)に至った。しかしながら特許文献5の方法では、適度なCr配合量,圧延前の素材の厚さ,圧下率であれば問題はないが、Cr配合量,圧延前の素材の厚さ,圧下率が大きくなるにつれて、冷間圧延した圧延板の側面には肉眼でも明瞭に確認できる耳割れが生じ、材料歩留りの点で好ましくないことが判明した。また、圧延板の表面には熱特性や表面粗さ等の形状面での問題はないものの、肉眼では見えない微小なクラックが発生する場合があり、その場合、圧延板の表面に直接めっきを施すと、ロウ付け接合のように高温で熱処理する際に、めっきに数μm〜数十μm程度の微小なふくれ(以下、めっきふくれという)が発生する場合があることが判明し、その場合、放熱用材料として使用するのに支障をきたすという問題が生じる。
特公平5-38457号公報 特開2002-212651号公報 特開2000-239762号公報 特開2005-330583号公報 特願2007-34405号公報 Siemens Forsch.-Ber.Bd,17(1988)No3 古河電工時報 平成13年1月 p53〜57 Trans. of the Metal. Society of AIME. Vol.230, Aug.1964 p1150-1159 Journal of the Institute of Metals. Vol.92 1963-1964 p351-356 Scripta Materialia, Vol.38, No.2 1998 p321-327
In addition, the Cr—Cu material disclosed in Patent Document 4 is a technique for reducing the coefficient of thermal expansion only by controlling the precipitation form of fine precipitates. In the joining method of heating to a low temperature, fine precipitates may change, and a low coefficient of thermal expansion cannot be obtained stably.
In the case of a heat sink, the surface of the heat sink material is cut with a milling machine, etc., ground with a double-headed grinder to obtain flatness, or lapped and finished, and then Ni plating is applied as it is. Product. Therefore, if the surface of the rolled plate can be used as it is as the product surface or can be plated as it is to obtain a product, it is a very significant advantage in terms of cost. The Cr-Cu alloys disclosed in Patent Documents 3 and 4 and Non-Patent Documents 1 and 2 are described with a focus on the thermal characteristics, and there is no description regarding the point of using the cold rolled sheet surface as it is. Moreover, cold rolling was not easy. Cr is a brittle metal, and there is a concern that the surface Cr phase is destroyed when the surface Cr phase is strongly processed cold. Therefore, the inventors consider that the rolled plate surface of the Cr-Cu material is used as it is, and the thermal conductivity of the Cr phase and Cu matrix flattened by cold rolling is large, and the heat in the in-plane direction is further increased. The invention has led to the invention of a Cr—Cu alloy (Patent Document 5) that has a low expansion coefficient and can maintain a low coefficient of thermal expansion even after bonding heated to a high temperature. However, in the method of Patent Document 5, there is no problem as long as the Cr content is appropriate, the thickness of the material before rolling, and the rolling reduction, but as the Cr content, the thickness of the material before rolling, and the rolling reduction are increased. Further, it was found that an ear crack that can be clearly confirmed with the naked eye occurred on the side surface of the cold-rolled rolled plate, which is not preferable in terms of material yield. In addition, although there are no problems in terms of shape such as thermal characteristics and surface roughness on the surface of the rolled plate, micro cracks that cannot be seen with the naked eye may occur. When it is applied, when it is heat-treated at a high temperature such as brazing, it has been found that fine blisters (hereinafter referred to as plating blisters) of several μm to several tens μm may occur in the plating. There arises a problem that the use as a heat dissipation material is hindered.
Japanese Patent Publication No. 5-38457 JP 2002-212651 A JP 2000-239762 JP 2005-330583 A Japanese Patent Application No. 2007-34405 Siemens Forsch.-Ber.Bd, 17 (1988) No3 Furukawa Electric Times January 2001, p53-57 Trans. Of the Metal. Society of AIME. Vol.230, Aug.1964 p1150-1159 Journal of the Institute of Metals. Vol.92 1963-1964 p351-356 Scripta Materialia, Vol.38, No.2 1998 p321-327

本発明は上記のような問題を解消し、熱膨張率が小さく、かつ熱伝導率が大きいという特性を有するCr−Cu合金板の耳割れを防止できる製造方法を提供することを目的とする。
また本発明を適用して製造したCr−Cu合金板は、高温で熱処理する場合でも、めっきふくれも防止するので、広範に放熱用材料として好適に使用できる。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a production method capable of preventing the ear-cracking of a Cr—Cu alloy plate having the characteristics that the thermal expansion coefficient is small and the thermal conductivity is large.
In addition, the Cr—Cu alloy plate produced by applying the present invention can be suitably used as a material for heat dissipation in a wide range because it prevents plating blistering even when heat-treated at a high temperature.

発明者らは、Cr−Cu合金板の耳割れとめっきふくれの発生原因について検討した。その結果、冷間圧延によってCr−Cu合金板の表面に発生する微小なクラックが耳割れの主たる原因であることが分かった。また、Cr−Cu合金板にめっきを施す際に、Cr−Cu合金板の表面に存在する微小なクラックにめっき液等のめっき処理中に使用される液体が浸入し、その後、ハンダ付けやロウ付けの際にめっき液が高温に曝されて気化することによって、めっきふくれが発生することが分かった。したがって、微小なクラックの発生を防止すれば、Cr−Cu合金板の耳割れとめっきふくれを防止できる。   The inventors investigated the cause of the occurrence of ear cracks and plating blisters in the Cr—Cu alloy plate. As a result, it was found that the minute cracks generated on the surface of the Cr-Cu alloy sheet by cold rolling were the main cause of the ear cracks. Also, when plating the Cr-Cu alloy plate, the liquid used during the plating process, such as plating solution, penetrates into the minute cracks existing on the surface of the Cr-Cu alloy plate. It has been found that plating blisters are generated when the plating solution is vaporized by being exposed to a high temperature during application. Therefore, if the generation of minute cracks is prevented, the ear cracks and plating blisters of the Cr—Cu alloy plate can be prevented.

そこで、冷間圧延によってCr−Cu合金板に生じる微小なクラックについて、さらに調査した。その結果、
(a)冷間圧延ではCrとCuの剛性が異なるので圧延時にCrとCuの界面に高い応力歪が発生する。またCuは優れた延性を有するのに対して、Crは脆いので、Cr−Cu合金板の表面に露出したCr相とCu相の界面から微小なクラックが発生する、あるいはCr相内で微小なクラックが発生する、
(b)Cr−Cu合金板の内部では、Cu相がCr相を包むので、クラックは発生しないということが分かった。つまり、微小なクラックはCr−Cu合金板の内部には存在せず、表層部のみに発生する。
(c)Crに延性を付与するためにCr−Cu合金素材を100〜300℃の温度範囲とする温間圧延を行なうことによって、Cr−Cu合金板の表面の微小なクラックを防止できることが判明した。
Therefore, further investigation was made on minute cracks generated in the Cr-Cu alloy sheet by cold rolling. as a result,
(a) In cold rolling, the Cr and Cu have different rigidity, so high stress strain occurs at the Cr / Cu interface during rolling. In addition, Cu has excellent ductility, whereas Cr is brittle, so microcracks are generated from the interface between the Cr phase and the Cu phase exposed on the surface of the Cr-Cu alloy plate, or in the Cr phase. Cracks occur,
(b) Inside the Cr-Cu alloy plate, it was found that the Cu phase envelops the Cr phase, so that no cracks occurred. That is, minute cracks do not exist inside the Cr—Cu alloy plate, and occur only in the surface layer portion.
(c) It turns out that microcracks on the surface of the Cr-Cu alloy sheet can be prevented by warm rolling the Cr-Cu alloy material in the temperature range of 100 to 300 ° C in order to impart ductility to Cr. did.

本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、質量%でCrを30%超え80%以下含有し、残部がCuおよび不可避的不純物からなるCr−Cu合金素材に100〜300℃の温度範囲で、圧下率を10%以上として直交する2方向に温間圧延を施した後、厚さを減少せずに所定の寸法に切り出すCr−Cu合金板の製造方法である。
本発明のCr−Cu合金板の製造方法においては、Crの原料としてCr粉末を使用することが好ましい。
The present invention has been made based on these findings.
In other words, the present invention is a Cr-Cu alloy material containing 30% to 80% by mass of Cr, with the balance being Cu and inevitable impurities, and a reduction rate of 10% or more in a temperature range of 100 to 300 ° C. after facilities between the two directions temperature rolling orthogonal, a Cr-Cu alloy plate manufacturing method of to cut out into a predetermined size without reducing the thickness.
In the method for producing a Cr—Cu alloy sheet of the present invention, it is preferable to use Cr powder as a raw material for Cr.

また、Cr粉末を焼結して多孔質体とした後、多孔質体にCuを溶浸して、Cr含有量を30%超え80%以下とした溶浸体を、Cr−Cu合金素材として用いることが好ましい。あるいは、Cr粉末とCu粉末との混合粉末を焼結して多孔質体とした後、多孔質体にCuを溶浸して、Cr含有量を30%超え80%以下とした溶浸体を、Cr−Cu合金素材として用いることが好ましい。   In addition, after sintering Cr powder to make a porous body, Cu is infiltrated into the porous body, and an infiltrated body in which the Cr content exceeds 30% and not more than 80% is used as the Cr-Cu alloy material. It is preferable. Alternatively, after sintering a mixed powder of Cr powder and Cu powder to form a porous body, Cu is infiltrated into the porous body, and an infiltrated body in which the Cr content exceeds 30% and is 80% or less, It is preferable to use it as a Cr—Cu alloy material.

さらに温間圧延を終了した後、300〜900℃の温度範囲で熱処理を施すことが好ましい。 After addition was completed the warm rolling, preferably it is subjected to a heat treatment at a temperature range of 300 to 900 ° C..

本発明によれば、Cr−Cu合金板の耳割れを防止し、歩留りを向上できる。また、本発明によって得られたCr−Cu合金板は表面の微小クラックが極めて少なく、研削等の表面加工の必要はなく、合金板表面に直接めっきを施した後でハンダ付けやロウ付けを行なっても、めっきふくれを防止できる。   According to the present invention, it is possible to prevent the cracking of the Cr—Cu alloy plate and improve the yield. Also, the Cr-Cu alloy plate obtained by the present invention has very few surface microcracks, and there is no need for surface processing such as grinding, and soldering or brazing is performed after direct plating on the alloy plate surface. However, plating blisters can be prevented.

まず、本発明を適用して得られるCr−Cu合金板におけるCr含有量の限定理由を説明する。なお各元素の含有量の単位は、いずれも質量%である。
Crは、本発明のCr−Cu合金において、熱膨張率の低減を達成するための重要な元素である。Cr含有量が30%以下では、放熱用材料(すなわち放熱板,放熱部品)に要求される低熱膨張率(約14×10-6-1以下)が得られない。一方、80%を超えると、熱伝導率が低下し、放熱用材料として十分な放熱効果が得られない。したがって、Crは30%超え80%以下とする。好ましくは40%以上70%以下である。なお、より好ましくは45%以上65%以下であり、50%超え65%以下が一層好ましい。
First, the reason for limiting the Cr content in the Cr—Cu alloy sheet obtained by applying the present invention will be described. The unit of the content of each element is mass%.
Cr is an important element for achieving a reduction in the coefficient of thermal expansion in the Cr—Cu alloy of the present invention. When the Cr content is 30% or less, the low coefficient of thermal expansion (about 14 × 10 −6 K −1 or less) required for a heat radiating material (that is, a heat radiating plate or a heat radiating component) cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 80%, the thermal conductivity decreases, and a sufficient heat dissipation effect as a heat dissipation material cannot be obtained. Therefore, Cr is over 30% and 80% or less. Preferably they are 40% or more and 70% or less. More preferably, it is 45% or more and 65% or less, and more preferably more than 50% and 65% or less.

本発明では、Crの原料をCr粉末として粉末冶金法を適用する。粉末冶金法の採用によって、Cr粉末を用い、これを単独で、あるいはCu粉末と混合して型に充填して焼結した多孔質体にCuを溶浸させることによって、30%を超えるCrを均一に分布させたCr−Cu合金の製造が可能になった。多孔質体に求められる好ましい気孔率としては、水銀圧下法(JIS規格R1655:2003)で得られる値で15〜65体積%程度である。なお多孔質体を得るにあたって、Cr粉末を単独で、またはCr粉末をCu粉末と混合して型に充填した後、圧力を加えて成形(いわゆる加圧成形)して焼結しても良いし、あるいは圧力を加えず充填したまま(いわゆる自然充填)で焼結しても良い。   In the present invention, the powder metallurgy method is applied using Cr powder as the Cr raw material. By adopting powder metallurgy method, Cr powder is used alone, or mixed with Cu powder and infiltrated into a porous body sintered by filling Cu and exceeding 30% Cr The production of uniformly distributed Cr-Cu alloys has become possible. A preferable porosity required for the porous body is about 15 to 65% by volume as a value obtained by a mercury reduction method (JIS standard R1655: 2003). In order to obtain a porous body, Cr powder may be used alone or mixed with Cu powder and filled in a mold, and then pressed (so-called pressure molding) and then sintered. Alternatively, sintering may be performed while filling without applying pressure (so-called natural filling).

使用するCr粉末は、純度99%以上、JIS規格Z2510:2004に準拠して篩分けした粒度10〜250μm(JIS規格Z8801-1:2006に規定される公称目開き寸法)が好ましい。ただし、粒度が大きくなると、粉末を均一に充填することが困難になるほか、圧延後に板厚方向で十分な熱伝導率が得られ難いという傾向がある。また、粒度が小さくなるとCr粉末の表面積が増大して酸化し易くなり、焼結して得た多孔質体にCuを溶浸することが困難になる上、酸素含有量が増加して、後述するように加工性にも悪影響を及ぼす傾向がある。したがって、より好ましい粒度は30〜250μmであり、50〜200μmが一層好ましい。   The Cr powder to be used preferably has a purity of 99% or more and a particle size of 10 to 250 μm (nominal opening size defined in JIS standard Z8801-1: 2006) sieved according to JIS standard Z2510: 2004. However, when the particle size becomes large, it becomes difficult to uniformly fill the powder, and it is difficult to obtain sufficient thermal conductivity in the plate thickness direction after rolling. In addition, when the particle size is reduced, the surface area of the Cr powder increases and it becomes easy to oxidize, it becomes difficult to infiltrate Cu into the porous body obtained by sintering, and the oxygen content increases, which will be described later. As a result, the workability tends to be adversely affected. Therefore, a more preferable particle size is 30 to 250 μm, and more preferably 50 to 200 μm.

またCr粉末中の不純物は、多孔質体にCuを溶浸した溶浸体の加工性向上の観点から、可能な限り低減することが好ましい。特にO,N,Cは多大な影響を及ぼし、大きい加工を施す場合には、O含有量を0.15%以下,N含有量を0.1%以下,C含有量を0.1%以下とすることが好ましい。より好ましくは、O含有量:0.08%以下,N含有量:0.03%以下,C含有量:0.03%以下である。   Moreover, it is preferable to reduce impurities in the Cr powder as much as possible from the viewpoint of improving the workability of the infiltrated body in which Cu is infiltrated into the porous body. In particular, O, N, and C have a great influence, and when large processing is performed, it is preferable that the O content is 0.15% or less, the N content is 0.1% or less, and the C content is 0.1% or less. More preferably, the O content is 0.08% or less, the N content is 0.03% or less, and the C content is 0.03% or less.

Cu粉末は、工業的に生産される電解銅粉,アトマイズ銅粉等を使用することが好ましい。
Cr粉末を焼結して得た多孔質体に溶浸させるCuは、工業的に製造されるタフピッチ銅,りん脱酸銅,無酸素銅等の金属Cu板、あるいは電解銅粉,アトマイズ銅粉等のCu粉末を使用するのが好ましい。
The Cu powder is preferably an industrially produced electrolytic copper powder, atomized copper powder or the like.
Cu to be infiltrated into a porous body obtained by sintering Cr powder is an industrially manufactured metal Cu plate such as tough pitch copper, phosphorous deoxidized copper, oxygen-free copper, or electrolytic copper powder, atomized copper powder. It is preferable to use Cu powder such as.

このようにして得た溶浸体をCr−Cu合金素材として、温間圧延を行なう。温間圧延を行なうことによって、Cr相に延性が付与され、クラックの発生を防止できる。
Crは、その純度や結晶粒の大きさ,熱処理によって延性−脆性遷移温度(いわゆるDBTT)が大きく変化することが知られており(非特許文献3参照)、状況によって30〜40℃の室温に近い温度でDBTTが発現する(非特許文献4,5参照)。Cr−Cu合金も、Cr粉末の純度を高める(特にO,C,Nを低減する)ことによって低いDBTTのCr相を得ることができる。Cr−Cu材の圧延試験の結果、Cr相の延性向上が圧延板表面の微小クラック発生を抑える効果のあることが判明した。したがって、温間圧延におけるCr−Cu合金素材の温度は100℃以上とする
Warm rolling is performed using the infiltrated body thus obtained as a Cr-Cu alloy material. By performing warm rolling, ductility is imparted to the Cr phase and cracks can be prevented.
It is known that Cr has a ductile-brittle transition temperature (so-called DBTT) that varies greatly depending on its purity, crystal grain size, and heat treatment (see Non-Patent Document 3). DBTT develops at near temperatures (see Non-Patent Documents 4 and 5). Cr-Cu alloys can also obtain a low DBTT Cr phase by increasing the purity of Cr powder (especially by reducing O, C, and N). As a result of the rolling test of the Cr-Cu material, it was found that the improvement of the ductility of the Cr phase has the effect of suppressing the occurrence of microcracks on the surface of the rolled sheet. Therefore, the temperature of the Cr—Cu alloy material in warm rolling is set to 100 ° C. or higher .

一方、温間圧延におけるCr−Cu合金素材の温度が300℃を超えると、Cr−Cu合金素材の表面にスケールが発生し、めっきの前処理にてスケールを除去する際にCrとCuの酸化物の溶解速度の相違により段差を生じて、表面が粗くなる。また、CrとCuの界面が過剰にエッチングされて亀裂を生じる等、めっき不良(たとえば密着不良,変色等)が発生する原因となる。したがって、温間圧延におけるCr−Cu合金素材の加熱温度は300℃以下とする。好ましくは200℃以下である。さらに好ましいのは150℃以下である。   On the other hand, when the temperature of the Cr-Cu alloy material in warm rolling exceeds 300 ° C, scale is generated on the surface of the Cr-Cu alloy material, and oxidation of Cr and Cu occurs when the scale is removed in the pretreatment of plating. Due to the difference in the dissolution rate of the object, a step is generated, and the surface becomes rough. Further, the interface between Cr and Cu is excessively etched to cause cracks and the like, which causes plating defects (for example, poor adhesion, discoloration, etc.). Therefore, the heating temperature of the Cr—Cu alloy material in warm rolling is set to 300 ° C. or less. Preferably it is 200 degrees C or less. More preferred is 150 ° C. or lower.

したがって、温間圧延におけるCr−Cu合金素材の温度が100〜300℃の範囲内となるようにCr−Cu合金素材を加熱すれば良い。好ましくは100〜200℃、より好ましくは100〜150℃である。この温度範囲では、表面の酸化膜を軽度のエッチングで除去でき、通常のめっき前処理でめっきできるため、大気中で温間圧延を行なうことが可能である。
Crに含有される不純物が増加すると、DBTTが高くなるので、温間圧延におけるCr−Cu合金素材の温度を上昇せざるを得なくなる。不純物としては、O,N,CがDBTTに多大な影響を及ぼす。ただし、温間圧延が施される溶浸体におけるO含有量:0.08質量%以下,N含有量:0.05質量%以下,C含有量:0.05質量%以下(好ましくはO含有量:0.03質量%以下,N含有量:0.02質量%以下,C含有量:0.01質量%以下)の範囲内であれば、上記の温度範囲で温間圧延する上で問題はない。
Therefore, the Cr—Cu alloy material may be heated so that the temperature of the Cr—Cu alloy material in the warm rolling is in the range of 100 to 300 ° C. Preferably 100 to 200 DEG ° C., more preferably 100 to 150 DEG ° C.. In this temperature range, the oxide film on the surface can be removed by light etching, and plating can be performed by normal plating pretreatment, so that warm rolling can be performed in the atmosphere.
When impurities contained in Cr increase, DBTT becomes high, so the temperature of the Cr—Cu alloy material in warm rolling must be increased. As impurities, O, N, and C greatly affect DBTT. However, the O content in the infiltrate subjected to warm rolling: 0.08 mass% or less, N content: 0.05 mass% or less, C content: 0.05 mass% or less (preferably O content: 0.03 mass% or less , N content: 0.02 mass% or less, C content: 0.01 mass% or less), there is no problem in warm rolling in the above temperature range.

なお、不可避的不純物は通常の範囲(たとえば合計で約1質量%以下)で問題ない。主な不可避的不純物として、たとえば0.03質量%以下のS,0.02質量%以下のP,0.3質量%以下のFeを含んでも良い。
温間圧延を行なうにあたって、Cr−Cu合金素材を所定の温度に加熱する方法は、加熱装置を用いてCr−Cu合金素材を予め加熱する、Cr−Cu合金素材と圧延ロールに温風を吹き付ける、あるいは加熱装置(たとえばヒーター等)を備えた圧延ロールを使用する等の方法が好ましい。
Inevitable impurities are not a problem in a normal range (for example, about 1 mass% or less in total). As main inevitable impurities, for example, 0.03% by mass or less of S, 0.02% by mass or less of P, and 0.3% by mass or less of Fe may be included.
In performing warm rolling, the Cr-Cu alloy material is heated to a predetermined temperature by preheating the Cr-Cu alloy material using a heating device, and blowing hot air to the Cr-Cu alloy material and the rolling roll. Alternatively, a method such as using a rolling roll equipped with a heating device (for example, a heater) is preferable.

温間圧延は、圧下率を10%以上として行なう。圧下率10%以上の圧延加工を施すと、Cr−Cu合金板の熱膨張率が圧下率の増加とともに減少し、半導体などの低熱膨張の素子に使用する放熱板として好適な合金板となる。また圧下率を変えることによって、使用する素子などの熱膨張率に適合したCr−Cu合金板を提供することができる Warm rolling will row rolling reduction as 10% or more. When rolling with a rolling reduction of 10% or more, the thermal expansion coefficient of the Cr—Cu alloy plate decreases with an increase in the rolling reduction ratio, and an alloy plate suitable as a heat sink used for a low thermal expansion element such as a semiconductor is obtained. Further, by changing the rolling reduction, it is possible to provide a Cr—Cu alloy plate suitable for the coefficient of thermal expansion of the element to be used .

そして、クロス圧延等のように、直交する2方向に圧延することによって、熱膨張率の異方性が小さいCr−Cu合金を得ること可能である。熱膨張率の異方性が小さいCr−Cu合金板は、正方形の素子など異方性の小さい部品に適用するのに好適である。
圧下率が10%未満では、温間圧延によってCr相が熱膨張率の低減に有利な方向に配向しない。そのため、熱膨張率の低減効果が現われない。
As a cross-rolling or the like, by rolling in a straight interlinking two-way direction, it is possible to anisotropy of thermal expansion coefficient to obtain a small Cr-Cu alloy. A Cr—Cu alloy plate having a small thermal expansion coefficient anisotropy is suitable for application to parts having a small anisotropy such as a square element.
When the rolling reduction is less than 10%, the Cr phase is not oriented in a direction advantageous for reducing the thermal expansion coefficient by warm rolling. Therefore, the effect of reducing the coefficient of thermal expansion does not appear.

ここで圧下率は、100×〔t0−t〕/t0(t0:圧延前の板厚,t:圧延後の板厚)とする。
溶浸体の加工性を改善するために、温間圧延を行なうに先立って、必要に応じて溶浸体(すなわちCr−Cu合金素材)を還元雰囲気あるいは真空中で300〜1050℃の温度範囲に熱処理することが好ましい。その温度が300℃未満では、加工性の改善効果が乏しい。一方、1050℃を超えると、Cu相が一部溶解する。こうしてCr−Cu合金素材を加熱した後、一旦冷却して、所定の温度で温間圧延を行なう。
Here, the rolling reduction is 100 × [t 0 −t] / t 0 (t 0 : plate thickness before rolling, t: plate thickness after rolling).
In order to improve the workability of the infiltrated body, the temperature of the infiltrated body (that is, Cr-Cu alloy material) is 300 to 1050 ° C in a reducing atmosphere or vacuum as necessary prior to warm rolling. It is preferable to heat-treat. If the temperature is less than 300 ° C, the effect of improving workability is poor. On the other hand, when it exceeds 1050 ° C., a part of the Cu phase is dissolved. After heating the Cr—Cu alloy material in this way, it is once cooled and warm-rolled at a predetermined temperature.

一方、温間圧延が終了した後、Cr−Cu合金板を還元雰囲気,不活性ガス中あるいは真空中で300〜900℃の温度範囲で熱処理を施すことが好ましい。この熱処理は、圧延後のCr−Cu合金板を軟質化するために行なうものである。熱処理の温度が300℃未満では、軟質化の効果が得られない。一方、900℃を超えると、溶浸したCuが溶解する等のため、圧延板が大きく変形する惧れがある。   On the other hand, it is preferable to heat-treat the Cr—Cu alloy sheet in a reducing atmosphere, an inert gas, or in a vacuum at a temperature range of 300 to 900 ° C. after the warm rolling is completed. This heat treatment is performed to soften the Cr—Cu alloy sheet after rolling. If the temperature of the heat treatment is less than 300 ° C., the effect of softening cannot be obtained. On the other hand, when the temperature exceeds 900 ° C., the infiltrated Cu dissolves and the rolled plate may be greatly deformed.

以上のようにして得られたCr−Cu合金板は、表面の微小なクラックが大幅に減少するので、耳割れが大幅に減少する。その結果、Cr−Cu合金板の歩留りが大幅に向上する。特に温間圧延を施すことによって得られたCr−Cu合金板の表面は、切削加工,研削加工あるいはラッピングを行なって仕上げた表面と同等の清浄度を有するので、温間圧延後そのまま、又は直接Niめっきを施して放熱用材料とすることが可能になる。また、そのCr−Cu合金板は、めっきを施した後、ロウ付け接合等のように750℃以上の高温に曝されても、めっきふくれが大幅に減少する。そのため、広範な放熱用材料として好適に使用できる。   In the Cr—Cu alloy plate obtained as described above, since micro cracks on the surface are greatly reduced, ear cracks are greatly reduced. As a result, the yield of the Cr—Cu alloy plate is greatly improved. In particular, the surface of the Cr-Cu alloy sheet obtained by performing warm rolling has the same cleanliness as the surface finished by cutting, grinding or lapping, so that it is directly or directly after warm rolling. Ni plating can be applied to make a heat dissipation material. Moreover, even if the Cr—Cu alloy plate is plated and then exposed to a high temperature of 750 ° C. or higher, such as brazing, plating blistering is greatly reduced. Therefore, it can be suitably used as a wide range of heat dissipation materials.

<実施例1>
O含有量:0.04〜0.15%,N含有量:0.01〜0.08%,C含有量:0.01〜0.08%のCr粉末(粒度50〜200μm)を型に自然充填して真空中で焼結し、気孔率41体積%の焼結体(70×70×10mm)を作製した。焼結温度は1200〜1500℃とし、焼結時間は90分とした。この気孔率41体積%の焼結体(すなわち多孔質体)のCr量は、Cuを溶浸した後のCr含有量に換算すると54%に相当する。なお、各元素の含有量の単位は質量%である。
<Example 1>
Oxygen content: 0.04-0.15%, N content: 0.01-0.08%, C content: 0.01-0.08% Cr powder (particle size 50-200μm) is naturally filled into a mold and sintered in a vacuum. A sintered body (70 × 70 × 10 mm) with a rate of 41% by volume was produced. The sintering temperature was 1200-1500 ° C., and the sintering time was 90 minutes. The amount of Cr in the sintered body (that is, the porous body) having a porosity of 41% by volume corresponds to 54% in terms of the Cr content after infiltrating Cu. The unit of the content of each element is mass%.

得られた多孔質体の上面にCu板を載置し、さらに真空中で1200℃に加熱(保持時間1.5時間)してCu板を溶解し、多孔質体にCuを溶浸させた。次いで、冷却する過程で、1200〜200℃の温度範囲を平均冷却速度200〜600℃/時間で冷却した。
得られた溶浸体のO含有量は0.01〜0.07%,N含有量は0.004〜0.04%,C含有量は0.004〜0.04%であった。
A Cu plate was placed on the upper surface of the obtained porous body, and further heated to 1200 ° C. in a vacuum (holding time 1.5 hours) to dissolve the Cu plate, and Cu was infiltrated into the porous body. Next, in the cooling process, the temperature range of 1200 to 200 ° C. was cooled at an average cooling rate of 200 to 600 ° C./hour.
The obtained infiltrant had an O content of 0.01 to 0.07%, an N content of 0.004 to 0.04%, and a C content of 0.004 to 0.04%.

さらに、かかる溶浸体の表面に残留するCuをフライス盤で除去して厚さ15mmのCr−Cu合金素材とした。
このCr−Cu合金素材を表1に示す温度に加熱して温間圧延を行ない、厚さ3.5mm(圧下率77%)のCr−Cu合金板とした。温間圧延の際の圧延ロールの温度を表1に併せて示す。発明例〜6は、Cr−Cu合金素材の温度が本発明の範囲を満足する例、参考例1〜4は、Cr−Cu合金素材の温度が本発明の範囲を外れる例である。
Furthermore, Cu remaining on the surface of the infiltrated body was removed with a milling machine to obtain a Cr-Cu alloy material having a thickness of 15 mm.
This Cr—Cu alloy material was heated to the temperature shown in Table 1 and warm-rolled to obtain a Cr—Cu alloy plate having a thickness of 3.5 mm (a reduction rate of 77%). Table 1 also shows the temperature of the rolling roll during the warm rolling. Invention Examples 3 to 6 are examples in which the temperature of the Cr—Cu alloy material satisfies the scope of the present invention, and Reference Examples 1 to 4 are examples in which the temperature of the Cr—Cu alloy material is outside the scope of the present invention.

発明例〜6および参考例3、4では、加熱装置を用いて溶浸体(Cr−Cu合金素材)を予め表1に示す温度に加熱しておき、ヒーターを内蔵した圧延ロールの温度を表1に示す温度に保持して温間圧延を行なった。ここで、圧延ロールはワークロールとして直径80mm,幅200mmの加熱装置を内蔵したものを使用した。また、0.1〜0.2mm/パスの圧下量にて約40パスの圧延を行なった。 In Invention Examples 3 to 6 and Reference Examples 3 and 4 , the infiltrated body (Cr-Cu alloy material) was previously heated to the temperature shown in Table 1 using a heating device, and the temperature of the rolling roll incorporating the heater was changed. Warm rolling was performed while maintaining the temperature shown in Table 1. Here, a rolling roll having a built-in heating device having a diameter of 80 mm and a width of 200 mm was used as a work roll. Further, rolling for about 40 passes was performed at a reduction amount of 0.1 to 0.2 mm / pass.

参考例1は、溶浸体(Cr−Cu合金素材)の予熱とロールの加熱を行なわない冷間圧延である。参考例2は夏季日中に圧延を行なったもので、ロールの加熱は行なわない。   Reference Example 1 is cold rolling in which the infiltrated body (Cr—Cu alloy material) is not preheated and the roll is not heated. Reference Example 2 was rolled during the summer day, and the roll was not heated.

Figure 0005286507
Figure 0005286507

これらのCr−Cu合金板から試験片を切り出し、800℃で熱処理した後、圧延方向の平均熱膨張率を常温〜200℃の温度範囲で測定した。その結果、平均熱膨張率は、いずれも9.1〜9.5×10-6-1であった。
また耳割れの巾は、上下表面において側面から目視で観察される最大クラック長を測定した。その結果を表1に示す。なお、Cr−Cu合金板の板巾は約70mmであった。表1から明らかなように、発明例〜6および参考例3、4では耳割れの巾が1〜2mmであったのに対して、参考例1,2では8〜10mmであった。
Test pieces were cut out from these Cr—Cu alloy plates and heat-treated at 800 ° C., and then the average thermal expansion coefficient in the rolling direction was measured in a temperature range from room temperature to 200 ° C. As a result, the average thermal expansion coefficients were all 9.1 to 9.5 × 10 −6 K −1 .
Moreover, the width | variety of the ear crack measured the maximum crack length observed visually from the side in the upper and lower surfaces. The results are shown in Table 1. The plate width of the Cr—Cu alloy plate was about 70 mm. As is clear from Table 1, the width of the ear cracks was 1-2 mm in Invention Examples 3 to 6 and Reference Examples 3 and 4 , whereas it was 8 to 10 mm in Reference Examples 1 and 2.

次に、Cr−Cu合金板の表面を実体顕微鏡で観察(倍率40倍)し、表面に発生したクラックの数を測定した。その結果を1cm2あたりの個数に換算して表1に示す。なお、ここで測定したクラックは、Cr−Cu合金板の表面に露出したCr相とCu相の界面から発生するクラック、あるいはCr相内に発生するクラックを指し、長さ数十μm程度の微小なクラックや試験片の切り出し時に発生したクラックである。ただし、温間圧延の際に異物を巻き込むことによって発生したクラックは除外した。表1から明らかなように、発明例〜6および参考例3、4では微小なクラックの数が0.4〜2.5個/cm2であったのに対して、参考例1,2では8.0〜11.0個/cm2であった。 Next, the surface of the Cr—Cu alloy plate was observed with a stereomicroscope (magnification 40 times), and the number of cracks generated on the surface was measured. The results are shown in Table 1 in terms of the number per 1 cm 2 . In addition, the crack measured here refers to the crack which generate | occur | produces from the interface of the Cr phase and Cu phase exposed on the surface of the Cr-Cu alloy plate, or the crack which generate | occur | produces in the Cr phase, and is about micro tens of micrometers in length. Cracks or cracks that occurred when the test piece was cut out. However, the crack which generate | occur | produced by involving a foreign material in the case of warm rolling was excluded. As is clear from Table 1, the number of micro cracks was 0.4 to 2.5 / cm 2 in Invention Examples 3 to 6 and Reference Examples 3 and 4 , whereas 8.0 to 11.0 in Reference Examples 1 and 2. Pieces / cm 2 .

次に、Cr−Cu合金板の表面に電解Niめっき(厚さ5μm)を施した。さらに水素雰囲気中で800℃に加熱した後、冷却し、表面をそれぞれ200cm2ずつ実顕微鏡(倍率40倍)で観察して、めっきふくれの数を測定した。その結果を1cm2あたりの個数に換算して表1に示す。なお、めっきふくれは、数μm〜数十μm程度の直径と高さを有する膨らみである。表1から明らかなように、発明例〜6および参考例3、4ではめっきふくれの数が0.0〜0.5個/cm2であったのに対して、参考例1,2では1.0〜1.5個/cm2であった。 Next, electrolytic Ni plating (thickness 5 μm) was applied to the surface of the Cr—Cu alloy plate. After further heating to 800 ° C. in a hydrogen atmosphere, then cooled, by a surface respectively 200 cm 2 was observed with entity microscope (magnification 40 times) to measure the number of blisters plating. The results are shown in Table 1 in terms of the number per 1 cm 2 . The plating blister is a bulge having a diameter and height of about several μm to several tens of μm. As is clear from Table 1, the number of plating blisters was 0.0 to 0.5 / cm 2 in Invention Examples 3 to 6 and Reference Examples 3 and 4 , whereas 1.0 to 1.5 in Reference Examples 1 and 2 / Cm 2 .

以上の結果から、本発明を適用して得られたCr−Cu合金板は、微小なクラックが大幅に減少し、その結果、耳割れが大幅に減少することが確かめられた。また、そのCr−Cu合金板は、めっきを施した後、高温に曝されて発生するめっきふくれが大幅に減少することが確かめられた。
<実施例2>
O含有量:0.04〜0.15%,N含有量:0.01〜0.08%,C含有量:0.01〜0.08%のCr粉末(粒度50〜200μm)を型に自然充填して真空中で焼結し、気孔率41体積%の焼結体(70×70×10mm)を作製した。焼結温度は1200〜1500℃とし、焼結時間は90分とした。この気孔率41体積%の焼結体(すなわち多孔質体)のCr量は、Cuを溶浸した後のCr含有量に換算すると54%に相当する。なお、各元素の含有量の単位は質量%である。
From the above results, it was confirmed that the Cr—Cu alloy sheet obtained by applying the present invention greatly reduced minute cracks and, as a result, greatly reduced ear cracks. Moreover, it was confirmed that the plating blisters generated when the Cr-Cu alloy plate was exposed to high temperature after plating were greatly reduced.
<Example 2>
Oxygen content: 0.04-0.15%, N content: 0.01-0.08%, C content: 0.01-0.08% Cr powder (particle size 50-200μm) is naturally filled into a mold and sintered in a vacuum. A sintered body (70 × 70 × 10 mm) with a rate of 41% by volume was produced. The sintering temperature was 1200-1500 ° C., and the sintering time was 90 minutes. The amount of Cr in the sintered body (that is, the porous body) having a porosity of 41% by volume corresponds to 54% in terms of the Cr content after infiltrating Cu. The unit of the content of each element is mass%.

得られた多孔質体の上面にCu板を載置し、さらに真空中で1200℃に加熱(保持時間1.5時間)してCu板を溶解し、多孔質体にCuを溶浸させた。次いで、冷却する過程で、1200〜200℃の温度範囲を平均冷却速度200〜600℃/時間で冷却した。
得られた溶浸体のO含有量は0.01〜0.07%,N含有量は0.004〜0.04%,C含有量は0.004〜0.04%であった。
A Cu plate was placed on the upper surface of the obtained porous body, and further heated to 1200 ° C. in a vacuum (holding time 1.5 hours) to dissolve the Cu plate, and Cu was infiltrated into the porous body. Next, in the cooling process, the temperature range of 1200 to 200 ° C. was cooled at an average cooling rate of 200 to 600 ° C./hour.
The obtained infiltrant had an O content of 0.01 to 0.07%, an N content of 0.004 to 0.04%, and a C content of 0.004 to 0.04%.

さらに、かかる溶浸体の表面に残留するCuをフライス盤で除去して、表2に示す厚さのCr−Cu合金素材を作製した。   Furthermore, Cu remaining on the surface of the infiltrated body was removed with a milling machine, and Cr—Cu alloy materials having thicknesses shown in Table 2 were produced.

Figure 0005286507
Figure 0005286507

このCr−Cu合金素材を120℃に加熱して、圧延ロール100℃で実施例1の発明例と同様に温間圧延を行ない、厚さ2.5mmのCr−Cu合金板とした。このときの圧下率を表2に併せて示す。なお、比較例1は圧延する前の溶浸体(Cr−Cu合金素材)である。
これらのCr−Cu合金板から試験片を切り出し、800℃で熱処理した後、Cr−Cu合金板の面内で圧延方向に平行な方向(L方向)と垂直な方向(C方向)の平均熱膨張率を常温〜200℃の温度範囲で測定した。その結果を表2に示す。
This Cr—Cu alloy material was heated to 120 ° C. and warm-rolled at a rolling roll of 100 ° C. in the same manner as the inventive example of Example 1 to obtain a Cr—Cu alloy plate having a thickness of 2.5 mm. Table 2 also shows the rolling reduction at this time. In addition, the comparative example 1 is the infiltrated body (Cr-Cu alloy raw material) before rolling.
After specimens were cut out from these Cr-Cu alloy plates and heat treated at 800 ° C., the average heat in the direction parallel to the rolling direction (L direction) and the direction perpendicular to the rolling direction (C direction) within the surface of the Cr—Cu alloy plate. The expansion coefficient was measured in the temperature range from room temperature to 200 ° C. The results are shown in Table 2.

表2に示すように、圧下率の増加とともに、L方向,C方向とも平均熱膨張率が減少し、特にL方向の減少が顕著である。
また、これらのCr−Cu合金板の耳割れの巾を実施例1と同様にして測定した。その結果、1〜3mmと十分小さく抑制されていることが確認された。
さらに、実施例1と同様に、Cr−Cu合金板の表面に発生したクラックの数、および熱処理後のめっきふくれの数を測定した。その結果、クラックの数は0.3〜0.8個/cm2,めっきふくれの数は0.0〜0.1個/cm2であった。
As shown in Table 2, as the rolling reduction increases, the average thermal expansion coefficient decreases in both the L direction and the C direction, and the decrease in the L direction is particularly remarkable.
Further, the width of the ear cracks of these Cr—Cu alloy plates was measured in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that the thickness was suppressed to be as small as 1 to 3 mm.
Furthermore, as in Example 1, the number of cracks generated on the surface of the Cr—Cu alloy plate and the number of plating blisters after heat treatment were measured. As a result, the number of cracks is 0.3 to 0.8 pieces / cm 2, the number of blisters plating was 0.0 to 0.1 pieces / cm 2.

これらの結果から、温間圧延して得られたCr−Cu合金板の表面にクラックがなく、そのCr−Cu合金板にめっきを施して得られるCr−Cu放熱部品をロウ付け等の高温で熱処理して使用される際に、めっきふくれを発生させないことが確かめられた。   From these results, there is no crack on the surface of the Cr-Cu alloy sheet obtained by warm rolling, and the Cr-Cu heat dissipating part obtained by plating the Cr-Cu alloy sheet at a high temperature such as brazing. It has been confirmed that plating blisters are not generated when used after heat treatment.

Claims (5)

質量%で、Crを30%超え80%以下含有し、残部がCuおよび不可避的不純物からなるCr−Cu合金素材に100〜300℃の温度範囲で、圧下率を10%以上として直交する2方向に温間圧延を施した後、厚さを減少せずに所定の寸法に切り出すことを特徴とするCr−Cu合金板の製造方法。 Two directions perpendicular to the Cr-Cu alloy material containing 30% and 80% or less of Cr, with the balance being Cu and inevitable impurities, in a temperature range of 100 to 300 ° C, with a rolling reduction of 10% or more. after facilities a warm rolling, the method for producing a Cr-Cu alloy plate, characterized in Succoth cut out into a predetermined size without reducing the thickness. 前記Crの原料としてCr粉末を使用することを特徴とする請求項1に記載のCr−Cu合金板の製造方法。   The method for producing a Cr-Cu alloy sheet according to claim 1, wherein Cr powder is used as the Cr raw material. 前記Cr粉末を焼結して多孔質体とした後、前記多孔質体にCuを溶浸して、Cr含有量を30%超え80%以下とした溶浸体を、前記Cr−Cu合金素材として用いることを特徴とする請求項2に記載のCr−Cu合金板の製造方法。   After the Cr powder is sintered to form a porous body, Cu is infiltrated into the porous body, and the infiltrated body having a Cr content of 30% to 80% is used as the Cr-Cu alloy material. The method for producing a Cr—Cu alloy plate according to claim 2, wherein the method is used. 前記Cr粉末とCu粉末との混合粉末を焼結して多孔質体とした後、前記多孔質体にCuを溶浸して、Cr含有量を30%超え80%以下とした溶浸体を、前記Cr−Cu合金素材として用いることを特徴とする請求項2に記載のCr−Cu合金板の製造方法。   After sintering the mixed powder of the Cr powder and Cu powder to form a porous body, Cu is infiltrated into the porous body, and the infiltrated body having a Cr content of 30% to 80%, It uses as said Cr-Cu alloy raw material, The manufacturing method of the Cr-Cu alloy board of Claim 2 characterized by the above-mentioned. 前記温間圧延を終了した後、300〜900℃の温度範囲で熱処理を施すことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のCr−Cu合金板の製造方法。 5. The method for producing a Cr—Cu alloy plate according to claim 1, wherein after the warm rolling is finished, heat treatment is performed in a temperature range of 300 to 900 ° C. 5.
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