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CN110997211B - 包层材料和包层材料的制造方法 - Google Patents

包层材料和包层材料的制造方法 Download PDF

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CN110997211B CN201880048287.1A CN201880048287A CN110997211B CN 110997211 B CN110997211 B CN 110997211B CN 201880048287 A CN201880048287 A CN 201880048287A CN 110997211 B CN110997211 B CN 110997211B
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Abstract

本发明的包层材料(30)具有由不锈钢构成的第一层(31)、由Cu或Cu合金构成且轧制接合于第一层的第二层(32)和由不锈钢构成且轧制接合于第二层的与第一层相反一侧的第三层(33)。包层材料的整体厚度为1mm以下，观察沿着叠层方向的截面时，第一层的在叠层方向上的最小厚度和第三层的在叠层方向上的最小厚度分别为第一层的叠层方向上的平均厚度和第三层的叠层方向上的平均厚度的70％以上且小于100％。

Description

包层材料和包层材料的制造方法
技术领域
本发明涉及一种包层材料和该包层材料的制造方法。
背景技术
目前，例如在日本特开2005－219478号公报中公开了将由不锈钢构成的第一层和第三层与配置于第一层和第三层之间的由Cu或Cu合金构成的第二层轧制接合而成的包层材料。
日本特开2005－219478号公报所公开的包层板在由铜或铜合金构成的中心层(第二层)的两个表面分别轧制接合由不锈钢构成的覆盖层(第一层、第三层)，覆盖层隔着由Nb等构成的阻挡层而与中心层接合。另外，包层板利用热轧、温冷轧等减厚加工而被轧制接合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－219478号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
其中，本发明人进行了各种研究，结果发现，日本特开2005－219478号公报所公开的包层材料有时在由不锈钢构成的第一层或第三层产生厚度过小的部位，作为其结果，在将包层材料与其他的部件焊接时，发生焊接强度下降的情况，并且有时包层材料的机械强度产生波动。
本发明是为了解决上述那样的技术问题而完成的发明，本发明的1个目的在于：提供一种包层材料和该包层材料的制造方法，其在将包层材料与其他的部件焊接时，能够抑制焊接强度下降，并且能够抑制包层材料的机械强度产生波动。
用于解决技术问题的技术方案
本发明人为了解决上述技术问题，进行了精心研究，结果发现，由于第一层的在叠层方向上的最小厚度和第三层的在叠层方向上的最小厚度分别相对于目标厚度(目标值)过小，在将包层材料与其他的部件焊接时，发生焊接强度下降的情况，并且包层材料的机械强度产生波动。基于这样的见解，完成了本发明。即，本发明的第一方面的包层材料具有由不锈钢构成的第一层、由Cu或Cu合金构成且轧制接合于第一层的第二层和由不锈钢构成且轧制接合于第二层的与第一层相反一侧的第三层，整体厚度为1mm以下，观察沿着叠层方向的截面时，第一层的在叠层方向上的最小厚度和第三层的在叠层方向上的最小厚度分别为第一层的叠层方向上的平均厚度和第三层的叠层方向上的平均厚度的70％以上且小于100％。
其中，“不锈钢”是指含有50质量％以上的Fe(铁)作为主要成分并且至少还含有10.5质量％以上的Cr(铬)的合金。另外，“Cu合金”是指含有50质量％以上的Cu(铜)作为主要成分的合金。另外，“第一层的在叠层方向上的最小厚度”和“第三层的在叠层方向上的最小厚度”分别是指，观察沿着叠层方向的截面时，沿着包层材料的轧制方向的规定的长度范围内的第一层的厚度的最小值和第三层的厚度的最小值。
在本发明的第一方面的包层材料中，如上所述，观察沿着叠层方向的截面时，第一层的在叠层方向上的最小厚度和第三层的在叠层方向上的最小厚度分别为第一层的叠层方向上的平均厚度和第三层的叠层方向上的平均厚度的70％以上且小于100％。如此构成包层材料时，由于第一层和第三层的叠层方向上的厚度被均等化，能够抑制在第一层和第三层产生厚度过小的部位(小于平均厚度的70％的部位)。作为该结果，在将包层材料与其他的部件焊接时，能够抑制焊接强度下降，并能够抑制包层材料的机械强度产生波动。因此，例如在将包层材料与其他的部件焊接时，由于能够抑制在第一层的厚度或第三层的厚度过小的部位焊接其他的部件，能够抑制不进行充分的焊接导致的焊接强度下降。另外，由于能够抑制产生包层材料的机械强度产生波动，因此能够抑制由包层材料制作的产品发生机械强度等特性的波动。另外，该构成所产生的效果在整体厚度小至1mm以下并且第一层和第三层的平均厚度小(例如0.20mm以下)的情况下是特别有效的。另外，通过抑制第一层和第三层产生厚度过小的部位，能够抑制轧制时在第一层和第三层产生破裂或针孔而产生第二层不被包覆的部位。
另外，如上所述，第一方面的包层材料具有由不锈钢构成的第一层、由Cu或Cu合金构成且轧制接合于第一层的第二层和由不锈钢构成且轧制接合于第二层的与第一层相反一侧的第三层。如此构成包层材料时，能够由不锈钢构成的第一层和第三层确保机械强度和耐腐蚀性，并且能够利用由Cu或Cu合金构成的第二层确保导电性和导热性。作为该结果，能够提供一种适合于兼作电池用的导电部件和散热部件的底板等的包层材料。
在上述第一方面的包层材料中，优选第一层的最小厚度相对于包层材料的厚度的百分率的标准偏差和第三层的最小厚度相对于包层材料的厚度的百分率的标准偏差为1.5％以下。如此构成包层材料时，第一层和第三层的在叠层方向上的最小厚度进一步均等化，因此，能够进一步抑制在第一层和第三层产生厚度过小的部位(小于平均厚度的70％的部位)。作为该结果，能够进一步抑制在由不锈钢构成的第一层或第三层产生厚度过小的部位。因此，能够进一步抑制上述那样的焊接强度的下降。另外，还能够进一步抑制上述那样的由包层材料制作的产品的特性的波动。另外，该构成所产生的效果在第一层和第三层的平均厚度小的情况下是特别有效的。
在上述第一方面的包层材料中，优选第一层和第三层均由奥氏体系不锈钢构成。如此构成时，由于奥氏体系不锈钢与Cu或Cu合金都是非磁性，能够使包层材料整体成为非磁性。由此，例如兼作散热部件的底板使用包层材料时，能够不因底板磁化而对其他部件(例如电子部件)产生不利影响。
本发明的第二方面的包层材料的制造方法包括包层轧制，其将由不锈钢构成的第一金属板、由Cu或Cu合金构成的第二金属板和由不锈钢构成的第三金属板依次叠层，在该叠层的状态下进行轧制而接合，通过利用4.4×103N/mm以上的压接负荷进行包层轧制，制作以下的包层材料，该包层材料具有由不锈钢构成的第一层、由Cu或Cu合金构成且轧制接合于第一层的第二层和由不锈钢构成且轧制接合于第二层的与第一层相反一侧的第三层，整体厚度为1mm以下，观察沿着叠层方向的截面时，第一层的在叠层方向上的最小厚度和第三层的在叠层方向上的最小厚度分别为第一层的叠层方向上的平均厚度和第三层的叠层方向上的平均厚度的70％以上且小于100％。其中，本发明中的“压接负荷”是在包层轧制时，由轧制材料(在本发明中，为第一金属板、第二金属板和第三金属板)作用于轧制辊的力的合力，并且是每单位长度的力。该压接负荷有时也被称为轧制负荷或轧制力。
在本发明的第二方面的包层材料的制造方法，如上所述，利用4.4×103N/mm以上的压接负荷，将由不锈钢构成的第一金属板、由Cu或Cu合金构成的第二金属板和由不锈钢构成的第三金属板依次叠层，在该叠层的状态下进行包层轧制。由此，利用4.4×103N/mm以上的充分的压接负荷进行包层轧制，因此，能够抑制因由不锈钢构成的第一金属板和第三金属板与由Cu或Cu合金构成的第二金属板的延展性的差异而使各层不均匀塑性变形地被轧制。作为该结果，在包层材料中，能够抑制第一层的叠层方向的厚度和第三层的叠层方向的厚度都变得不均匀，因此，能够抑制在由不锈钢构成的第一层或第三层产生厚度过小的部位。另外，通过抑制在第一层和第三层产生厚度过小的部位，能够抑制轧制时在第一层和第三层产生破裂或针孔而第二层不被包覆。
在上述第二方面的包层材料的制造方法中，优选使压接负荷成为4.9×103N/mm以上。如此构成时，能够利用更充分的压接负荷进行包层轧制，因此，能够进一步抑制各层不均匀塑性变形地被轧制。
在上述第二方面的包层材料的制造方法中，优选所准备的第二金属板为进行退火处理后进行调质轧制而被加工硬化的金属板。如此构成时，作为由Cu或Cu合金构成的第二金属板，可以使用蓄积有内部应力(形变)被提高了机械强度(0.2％屈服强度等)的第二金属板。由此，与由不锈钢构成的第一金属板和第三金属板相比，能够使机械强度低的第二金属板的机械强度接近第一金属板和第三金属板的机械强度。作为该结果，能够利用使机械强度接近后的金属板彼此进行包层轧制，因此，各层更均匀塑性变形地被轧制，因此能够使第一金属板、第二金属板和第三金属板充分接合，并能够高精度地形成各层的厚度。
此时，优选所准备的第二金属板的调质轧制后的厚度为调质轧制前的厚度的60％以上且小于100％。如此构成时，在所准备的第二金属板中，能够抑制因调质轧制后的厚度小于调质轧制前的厚度的60％而使内部应力(形变)在所准备的第二金属板中过度蓄积。由此，能够抑制因大的内部应力(形变)而使第二层(第二金属板)的结晶粗大化，因此，能够抑制因第二层而使包层材料的伸长率(加工性)下降。
发明效果
利用本发明，如上所述，能够提供一种包层材料和其包层材料的制造方法，其在将包层材料与其他的部件焊接时，能够抑制焊接强度下降，并抑制包层材料的机械强度产生波动。
附图说明
图1是使用本发明的一个实施方式的包层材料作为底板的移动设备的示意分解立体图。
图2是表示本发明的一个实施方式的包层材料(底板)的构造的截面图。
图3是用于对本发明的一个实施方式的包层材料的制造工艺进行说明的示意
图4是用于对本发明的一个实施方式的包层材料的制造工艺进行说明的示意图。
图5是表示用于制作本发明的一个实施方式的包层材料的轧制辊的主视图。
图6是表示用于制作本发明的一个实施方式的包层材料的轧制辊的放大侧视图。
图7是为了确认本发明的效果而进行的实验(第一实施例)的压接条件3的压接材料的截面照片。
图8是为了确认本发明的效果而进行的实验(第一实施例)的压接条件13的压接材料的截面照片。
图9是为了确认本发明的效果而进行的实验(第二实施例)的本发明例的箱形图。
图10是为了确认本发明的效果而进行的实验(第二实施例)的比较例的箱形图。
图11是为了确认本发明的效果而进行的实验(第二实施例)的本发明例的条形图。
图12是为了确认本发明的效果而进行的实验(第二实施例)的比较例的条形图。
具体实施方式
以下，对于本发明，基于附图对具体的实施方式进行说明。
(移动设备的构成)
首先，参照图1和图2，对使用本发明的一个实施方式的包层材料30作为底板3的移动设备100的概略构成进行说明。
在本实施方式的移动设备100中，如图1所示，具有上侧框体1a、显示屏2、底板3、基板4、电池5和下侧框体1b。显示屏2、底板3、基板4和电池5从上方(Z1侧)依次配置在下侧框体1b内。并且，下侧框体1b从上方被上侧框体1a覆盖。
显示屏2由液晶显示屏或有机EL显示屏等构成，具有在Z1侧的上表面显示图像的功能。
底板3具有确保移动设备100的机械强度的功能和将来自显示屏2、基板4(电子部件4a)和电池5的热散发至外部的功能。即，底板3兼作散热部件。另外，底板3焊接有移动设备100的未图示的部件。
在下侧框体1b的X1侧配置有基板4，在X2侧配置有电池5。在基板4的Z1侧的上表面配置有用于驱动应用程序的CPU(中央处理器，Central Processing Unit)等电子部件4a。
(底板(包层材料)的构成)
如图2所示，底板3由将由不锈钢构成的SUS层31、由Cu或Cu合金构成的Cu层32和由不锈钢构成的SUS层33依次叠层而成的3层结构的包层材料30构成。Cu层32轧制接合于SUS层33的Z1侧的面(上表面)，并且轧制接合于SUS层31的Z2侧的面(下表面)。另外，在SUS层31与Cu层32的界面和Cu层32与SUS层33的界面，彼此的层利用扩散退火使彼此的层形成原子间接合而牢固地接合。另外，在SUS层31和SUS层33上焊接有移动设备100的未图示的部件。其中，SUS层31、Cu层32和SUS层33分别是请求保护的范围中的“第一层”、“第二层”和“第三层”的一个例子。
包层材料30的Z方向的厚度t1没有特别限定。其中，在本实施方式中，考虑移动设备100的轻质化和紧凑化，为了抑制Z方向的厚度的增加，底板3的厚度t1优选为1mm以下，更优选为0.5mm以下。另外，为了确保底板3的机械强度，以及抑制制造变得困难，底板3的厚度t1优选为0.03mm以上，更优选为0.05mm以上，进一步优选为0.1mm以上。另外，从散热性的观点考虑，优选Cu层32的厚度大于SUS层(31、33)的厚度。然而，Cu层32的厚度过大时，SUS层(31、33)的厚度变小，轧制接合于Cu层32时可能产生破裂或针孔。作为其结果，可能产生Cu层32不被SUS层(31、33)包覆的部位。因此，关于层厚比(SUS层:Cu层:SUS层)，将SUS层的厚度设为1时，优选Cu层的厚度为2以上8以下(1:2:1至1:8:1)。
构成SUS层31和SUS层33的不锈钢只要是不锈钢，就不特别限定奥氏体系、铁素体系和马氏体系等。其中，在本实施方式中，在具有电子部件4a(参照图1)的移动设备100中，不优选底板3带有磁性。因此，构成SUS层31和SUS层33的不锈钢优选为奥氏体系不锈钢，更优选由所谓的SUS300系(JIS标准)的奥氏体系不锈钢构成。
进一步而言，构成SUS层31和SUS层33的不锈钢特别优选为奥氏体系不锈钢中C(碳)的含量少、更不容易带有磁性的SUS316L(JIS标准)。其中，SUS316L是指在含有18质量％的Cr、12质量％的Ni、2.5质量％的Mo、包括C的不可避免的杂质等和剩余部分的Fe(铁)的SUS316(JIS标准)中降低了C的含量的奥氏体系不锈钢。另外，SUS层31和SUS层33并不限定于相同的组成，考虑轧制的稳定性等，优选由具有相同的组成的不锈钢构成。
Cu层32由C1000系(JIS标准)的Cu或C2000系(JIS标准)等的Cu合金构成。其中，作为Cu，有所谓的无氧铜、磷脱氧铜、韧铜等。另外，作为Cu合金，为了抑制结晶的粗大化，优选C1050(JIS标准)的Zr－Cu合金等。其中，构成Cu层32的Cu或Cu合金与构成SUS层31和SUS层33的不锈钢相比，通常导热性高，并且延展性大。另外，利用JIS H 0501的比较法测得的Cu层32(Cu或Cu合金)的结晶粒度优选为0.150mm以下，从而能够抑制Cu层32的伸长率(延展性)的降低。
另外，在本实施方式的包层材料30中，在SUS层31和33中，分别沿着轧制方向，厚度t2和t3产生了波动。作为该结果，SUS层31和33中分别存在有小于其他部分的厚度t2和t3的最小厚度t2min和t3min。另一方面，Cu层32的厚度t4几乎不会产生波动。作为该结果，厚度t2和t3产生波动时，观察沿着叠层方向(Z方向)的截面时，包层材料30的界面成为波状。其中，在图2中，夸张地图示了界面的波状。
因此，在本实施方式中，在包层材料30中，观察沿着叠层方向(Z方向)的截面时，SUS层31的叠层方向上的最小厚度t2min和SUS层33的叠层方向上的最小厚度t3min分别为SUS层31的叠层方向上的平均厚度t2avg和SUS层33的叠层方向上的平均厚度t3avg的70％以上且小于100％。
其中，SUS层31的叠层方向上的最小厚度t2min为包层材料30的轧制方向上的规定范围(长度)内的SUS层31的最小的厚度t2。同样地，SUS层33的叠层方向上的最小厚度t3min为包层材料30的轧制方向上的规定范围(长度)内的SUS层33的最小的厚度t3。其中，包层材料30的上述的规定范围(长度)只要为形成为波状的界面的波的1个波长以上的范围，就没有特别限定，从测定的可靠性的观点考虑，可以为至少15mm左右。另外，SUS层31的叠层方向上的平均厚度t2avg为包层材料30的SUS层31的厚度t2的平均。同样地，SUS层33的叠层方向上的平均厚度t3avg为包层材料30的SUS层33的厚度t3的平均。另外，在包层材料30的例如上述的规定范围(长度)内，分别随机测定多个SUS层31和33的部位(例如10个部位以上)的厚度t2和t3，分别算出测得的多个厚度t2和t3的平均，由此可以求出平均厚度t2avg和t3avg。另一方面，Cu层32的厚度t4作为平均厚度t4avg(由于几乎不产生波动，以下，简单标记为“t4”。)，可以按照与上述的SUS层31和33的平均厚度t2avg和t3avg相同的方法求出。
另外，SUS层31的最小厚度t2min相对于包层材料30的厚度t1的百分率的标准偏差(％)、和、SUS层33的最小厚度t3min相对于包层材料30的厚度t1的百分率的标准偏差(％)均优选为1.5％以下，更优选为1.2％以下。其中，在求取标准偏差时，优选分别获得更多部位(例如100个部位以上)的最小厚度t2min和t3min。
其中，在SUS层31和SUS层33中，构成各层的不锈钢的组成(材质)和平均厚度(t2avg、t3avg)相对于包层材料30的厚度(t1)的厚度比率(t2avg/t1、t3avg/t1)均相等时，可以认为在SUS层31和SUS层33中，最小厚度和最小厚度的波动同等。因此，此时可以将SUS层31和SUS层33的数据合计进行评价，作为一对SUS层的最小厚度和标准偏差进行处理。
另外，包层材料30中的SUS层31的平均厚度t2avg、Cu层32的厚度t4和SUS层33的平均厚度t3avg的比率(t2avg：t4：t3avg)没有特别限定。其中，为了使包层轧制等的延伸情况在Z方向的两侧均等化，优选均由不锈钢构成的SUS层31的平均厚度t2avg和SUS层33的平均厚度t3avg大致相等。
另外，优选根据底板3所要求的特性(导热性和机械强度)使厚度比率不同。例如在底板3特别要求机械强度时，优选使机械强度大的由不锈钢构成的SUS层31的平均厚度t2avg和SUS层33的平均厚度t3avg变大。其中，为了切实地确保包层材料30的机械强度，Cu层32的厚度t4优选为包层材料30的厚度t1的60％以下。另一方面，在底板3特别要求导热性时，优选使Cu层32的厚度t4变大。其中，为了切实地确保包层材料30的导热性，Cu层32的厚度t4优选为包层材料30的厚度t1的33％以上。另外，从压制加工性等观点考虑，包层材料30的伸长率优选为8％以上，更优选为10％以上。
(底板(包层材料)的制造方法的概要)
接着，参照图2～图6，对构成本发明的一个实施方式的底板3的包层材料30的制造方法进行说明。
首先，如图3所示，准备由Cu或Cu合金构成的带状的Cu板132。然后，对于Cu板132，使用内部设定为超过构成Cu板132的Cu或Cu合金的再结晶温度(例如220℃)的温度的退火炉101，进行软化退火。由此，Cu板132成为加工硬化所产生的内部形变被去除而组织被充分软化的状态。
然后，对于经过软化退火的Cu板132，使用轧制辊102，进行调质轧制。利用调质轧制，内部应力(形变)被蓄积，从而Cu板132被加工硬化。另外，可以适当选择调质轧制的道次数。
其中，在调质轧制中，优选进行轧制，使得调质轧制后的Cu板132的厚度t14成为调质轧制前的Cu板132的厚度t14的60％以上且小于100％。由此，在后述的包层轧制时，能够使机械强度大且延展性低的由不锈钢构成的SUS板131和133与机械强度小且延展性高的由Cu或Cu合金构成的Cu板132的延展性接近。
另外，通过使调质轧制后的Cu板132的厚度t14成为调质轧制前的Cu板132的厚度t14的60％以上，能够容易地抑制包层材料30的Cu层32的结晶的粗大化。由此，能够使所准备的Cu板132成为进行退火处理后进行调质轧制而被加工硬化的Cu板。
另外，如图4所示，除了退火处理后经过调质轧制的带状的Cu板132以外，还准备由不锈钢构成的带状的SUS板131和带状的SUS板133。另外，SUS板131和133均被充分退火。其中，与所制作的包层材料30的SUS层31与Cu层32和SUS层33的厚度比率(t2avg:t4:t3avg)匹配而适当选择SUS板131的厚度、经过调质轧制的Cu板132的厚度和SUS板133的厚度。
然后，进行，该包层轧制将充分退火后的SUS板131、退火处理后经过调质轧制的Cu板132和充分退火后的SUS板133依次叠层，在该叠层的状态使用轧制辊103进行轧制而接合。由此，制作SUS板131、Cu板132和SUS板133以依次叠层的状态彼此接合(轧制接合)而成的例如1.0mm以下或0.5mm以下的厚度的压接材料130。另外，可以适当选择包层轧制的道次数。
如图5所示，轧制辊103包含一对工作辊103a和103b、分别保持工作辊103a和103b的轴的4个轴承103c和安装于例如Z1侧的工作辊103a的轴承103c的一对负载传感器103d。一对负载传感器103d对因作用于工作辊103a的力(合力)而产生的形变进行检测，由此具有对由SUS板131、Cu板132和SUS板133(轧制材料)作用于工作辊103a的力(合力)P0(N)进行检测的功能。
进行包层轧制时，重要的是最初决定压接负荷。如《板轧制》(日本塑性加工学会编、Corona出版社、1993年2月15日初版)所记载的那样，板厚控制根据所使用的轧制机和轧制方法而不同。因此，为了形成所希望的板厚，需要对轧制机或轧制方法进行研究。另一方面，轧制辊的出口侧的压接材料的厚度可以根据压接负荷、板宽、轧制力函数、变形抗力等值进行计算。因此，通过决定压接负荷，能够设定用于形成与所使用的轧制机匹配的所希望的板厚的各条件。另外，板厚与压接负荷所产生的轧制机的变形与轧制机的辊设定位置的和相等。因此，为了形成所希望的板厚，可以通过变更辊设定位置而进行调整。
另外，如《板材的轧制》(Corona出版社、1960年10月25日初版)所记载的那样，合理的轧制计划与压接负荷有关。由于可以根据轧制前的壁厚、辊半径等各条件计算压接负荷，通过预先决定压接负荷，即使不规定其他的各条件，也能够确立合理的轧制计划。
在本实施方式的制造方法中，将包层轧制的压接负荷P设定为4.4×103N/mm以上。其中，将工作辊103a(103b)的轴向(与轧制方向和叠层方向正交的方向，也称为“宽度方向”)的辊面的长度设为L(mm)时，利用施加于工作辊103a的力P0，根据下述的式(1)可以求出压接负荷P。
P＝P0/L··· (1)
另外，压接负荷P(N/mm)还可以根据下述的式(2)作为估算值而求出。
Figure BDA0002374474750000111
其中，在上述式(2)中，将轧制力函数(与理想变形进行比较而得到的倍率)设为Qp，将平均变形抗力(在忽略宽度方向的变形时的二维变形状态下，为了进行轧制辊间的变形而要求的平均应力)设为k(N/mm2)。另外，参照图6，将工作辊103a(103b)的半径设为R(mm)，将轧制辊103的入口侧的SUS板131、Cu板132和SUS板133(轧制材料)的合计厚度设为h1(mm)，将轧制辊103的出口侧的压接材料130的厚度设为h2(mm)。
因此，通过适当组合：使工作辊103a(103b)的半径变大、使工作辊103a(103b)与轧制材料的动摩擦系数变大、使包层轧制的轧制率(＝(h1－h2)/h1)变大、使沿着施加于轧制材料的轧制方向的力(张力)变小、使轧制材料的搬送速度变小等，能够使压接负荷P变大。另外，连续进行包层轧制时，通过调整压接速度(搬送速度)或张力，能够连续进行包层轧制，并调整压接负荷P。
另外，为了抑制在最终产品的包层材料30(参照图2)中产生SUS层31的厚度t2和SUS层33的厚度t3过小的部位，压接负荷P优选为4.9×103N/mm以上，更优选为6.0×103N/mm以上，进一步优选为6.8×103N/mm以上。另一方面，在连续进行包层轧制的情况下，压接速度小时，包层材料30的生产节拍时间拉长，因而不优选。因此，优先缩短生产节拍时间时，优选使压接负荷P成为4.4×103N/mm以上，并且在4.4×103N/mm附近的值。
另外，如图4所示，在包层轧制之后的压接材料130中，SUS板131的厚度t12和SUS板133的厚度t13分别沿着轧制方向产生了波动。作为该结果，在SUS板131和133中分别部分地产生厚度的差，因此存在最小厚度t12min和t13min。
另外，在本实施方式的制造方法中，将包层轧制的压接负荷P设定为4.4×103N/mm以上。由此，观察沿着压接材料130的叠层方向(Z方向)的截面时，能够使SUS板131的叠层方向上的最小厚度t12min和SUS板133的叠层方向上的最小厚度t13min分别成为SUS板131的叠层方向上的平均厚度t12avg和SUS板133的叠层方向上的平均厚度t13avg的84％以上且小于100％。
由此，通过在包层轧制后进一步进行轧制(后述的中间轧制和精轧制)，即使SUS板131的厚度t12和SUS板133的厚度t13的沿着轧制方向的波动进一步变大，也能够使作为最终产品的包层材料30中的SUS层31的最小厚度t2min和SUS层33的最小厚度t3min分别成为平均厚度t2avg和平均厚度t3avg的70％以上且小于100％。
其中，SUS板131和133的平均厚度t12avg和t13avg可以根据包层材料的轧制方向上的规定范围(长度)求出。该规定范围(长度)只要为形成为波状的界面的波的1个波长以上的范围，就没有特别限定，从测定的可靠性的观点考虑，可以为至少15mm左右。另外，SUS板131的平均厚度t12avg为压接材料130中的SUS板131的厚度t12的平均，SUS板133的平均厚度t13avg为压接材料130中的SUS板133的厚度t13的平均。
之后，根据需要，使用端部裁切机104，裁切压接材料130的宽度方向的端部，由此可以调整压接材料130的宽度方向的长度。并且，对于压接材料130，使用轧制辊105进行中间轧制，由此调整压接材料130的厚度。由此，能够使压每个接材料130(包层材料30)的厚度的波动变小。另外，中间轧制的道次数可以适当选择。
然后，使用内部设定为超过构成SUS板131的不锈钢的再结晶温度的温度的退火炉106，进行扩散退火。此时，为了抑制因退火而导致的Cu板132的结晶粒度的粗大化，优选在850℃以上1000℃以下的温度条件下进行扩散退火。由此，SUS板131、Cu板132和SUS板133全部成为根据材质而组织被软化的状态。另外，在SUS板131与Cu板132的界面和Cu板132与SUS板133的界面，利用扩散处理彼此的层形成原子间接合而牢固地接合。
之后，为了调整扩散退火后的压接材料130的厚度，进行精轧制。作为该结果，制作图2所示的具有SUS层31、轧制接合于SUS层31的Cu层32和轧制接合于Cu层32的与SUS层31相反一侧的SUS层33的包层材料30。
之后，对于包层材料30，根据需要，适当进行形状矫正、纵向切断、压制(冲压)加工等。作为其结果，制作图2所示的由包层材料30构成的底板3。
在本实施方式中，如图4所示，构成为连续进行至少从包层轧制至精加工工序的纵向切断的工序，因此，能够有效地缩短包层材料30的生产节拍时间。其中，本发明的制造方法并不限于连续进行从包层轧制至精加工工序的纵向切断的工序的构成。
其中，对包层轧制后的压接材料130进行轧制(一般的冷轧)时，对应于其轧制率，各层的平均厚度变小，但各层的平均厚度的比率实质上同等而没有变化。基于该观点，作为上述的包层材料30的SUS层31的平均厚度t2avg，通过将所准备的SUS板131的厚度t12相对于所准备的SUS板131、Cu板132和SUS板133的合计厚度(＝t12+t13+t14)的比率(＝t12/(t12+t13+t14))与包层材料30的厚度t1(参照图2)相乘(＝t1×t12/(t12+t13+t14))而获得。同样地，作为上述的包层材料30的SUS层33的平均厚度t3avg，可以通过将所准备的SUS板133的厚度t13相对于所准备的SUS板131、Cu板132和SUS板133的合计厚度的比率(＝t13/(t12+t13+t14))与包层材料30的厚度t1相乘(＝t1×t13/(t12+t13+t14))而获得。
另外，作为上述的压接材料130的SUS板131的平均厚度t12avg，可以通过将所准备的SUS板131的厚度t12相对于所准备的SUS板131、Cu板132和SUS板133的合计厚度(＝t12+t13+t14)的比率(＝t12/(t12+t13+t14))与压接材料130的厚度t11相乘(＝t11×t12/(t12+t13+t14))而获得。同样地，作为上述的压接材料130的SUS板133的平均厚度t13avg，可以通过将所准备的SUS板133的厚度t13相对于所准备的SUS板131、Cu板132和SUS板133的合计厚度(＝t12+t13+t14)的比率(＝t13/(t12+t13+t14))与压接材料130的厚度t11相乘(＝t11×t13/(t12+t13+t14))而获得。
另外，作为平均厚度t12avg和t13avg，可以通过分别测定相对应的层和板的多个部位(例如10个部位以上)的厚度t2、t3、t12和t13并算出它们的平均而求出。
另外，在本实施方式的制造方法中，优选使扩散退火前(中间轧制后)的Cu板132的厚度t14(参照图4)成为软化退火后(调质轧制前)的Cu板132的厚度t14(参照图3)的20％以上。由此，能够使Cu层32(扩散退火后的Cu板132)中的Cu或Cu合金的结晶粒度小至150μm以下。作为该结果，包层材料30的伸长率提高，因此能够提高加工性。
＜本实施方式的效果＞
在本实施方式中，能够获得以下的效果。
在本实施方式中，如上所述，观察沿着叠层方向(Z方向)的截面时，使SUS层31的叠层方向上的最小厚度t2min和SUS层33的叠层方向上的最小厚度t3min分别成为SUS层31的叠层方向上的平均厚度t2avg和SUS层33的叠层方向上的平均厚度t3avg的70％以上且小于100％。由此，在包层材料30中，SUS层31和SUS层33的叠层方向上的厚度t2和t3分别被均等化，因此，能够抑制在SUS层31和SUS层33产生厚度过小的部位(小于平均厚度的70％的部位)。因此，例如在将由包层材料30构成的底板3与其他的部件焊接时，能够抑制其他的部件与SUS层31的厚度t2或SUS层33的厚度t3过小的部位焊接，因此能够抑制由于未进行充分的焊接导致的焊接强度下降。另外，还能够抑制由包层材料30制作的产品(底板3)产生机械强度等特性的波动。另外，通过抑制在SUS层31和SUS层33产生厚度过小的部位，能够抑制轧制时在SUS层31和SUS层33产生破裂或针孔而使Cu层32得不到包覆。
另外，在本实施方式中，包层材料30具有由不锈钢构成的SUS层31、由Cu或Cu合金构成且轧制接合于SUS层31的Cu层32和由不锈钢构成且轧制接合于Cu层32的与SUS层31相反一侧的SUS层33。由此，在包层材料30中，能够利用由不锈钢构成的SUS层31和SUS层33确保机械强度和耐腐蚀性，并利用由Cu或Cu合金构成的Cu层32确保导电性和导热性。作为该结果，能够提供适合于兼作散热部件的底板3的包层材料30。
另外，在本实施方式中，优选SUS层31的最小厚度t2min相对应包层材料30的厚度t1的百分率的标准偏差和SUS层33的最小厚度t3min相对应包层材料30的厚度t1的百分率的标准偏差为1.5％以下。如此构成时，SUS层31的叠层方向上的最小厚度t2min和SUS层33的叠层方向上的最小厚度t3min进一步均等化，因此，能够进一步抑制在SUS层31和SUS层33产生厚度过小的部位(小于平均厚度的70％的部位)。作为该结果，能够进一步抑制在SUS层31或SUS层33产生厚度过小的部位。因此，能够进一步抑制上述那样的焊接强度的下降。另外，还能够进一步抑制上述那样的由包层材料30制作的底板3的特性的波动。
另外，在本实施方式中，优选SUS层31和SUS层33均由奥氏体系不锈钢构成。如此构成时，通过奥氏体系不锈钢和Cu或Cu合金都是非磁性，能够使包层材料30全体成为非磁性。由此，能够不因由包层材料30构成的兼作散热部件的底板3磁化而对电子部件4a等产生不利影响。
另外，在本实施方式的制造方法中，将由不锈钢构成的SUS板131、由Cu或Cu合金构成的Cu板132和由不锈钢构成的SUS板133依次叠层，在该叠层的状态下利用4.4×103N/mm以上的压接负荷P进行包层轧制。由此，利用4.4×103N/mm以上的充分的压接负荷P进行包层轧制，因此，能够抑制因由不锈钢构成的SUS板131和SUS板133与由Cu或Cu合金构成的Cu板132的延展性的差异而使各层不均匀塑性变形地被轧制。作为该结果，在包层材料30中，能够抑制SUS层31的叠层方向的厚度t2和SUS层33的叠层方向的厚度t3都成为不均匀，因此观察沿着叠层方向(Z方向)的截面时，能够使SUS层31的叠层方向上的最小厚度t2min和SUS层33的叠层方向上的最小厚度t3min分别成为SUS层31的叠层方向上的平均厚度t2avg和SUS层33的叠层方向上的平均厚度t3avg的70％以上且小于100％。因此，能够抑制在由不锈钢构成的SUS层31或SUS层33产生厚度过小的部位。
另外，在本实施方式的制造方法中，优选使压接负荷P成为4.9×103N/mm以上。如此构成时，能够利用更充分的压接负荷P进行包层轧制，因此，能够进一步抑制各层不均匀塑性变形地被轧制。
另外，在本实施方式的制造方法中，使所准备的Cu板132成为进行退火处理后进行调质轧制而被加工硬化的Cu板。由此，作为由Cu或Cu合金构成的Cu板132，可以使用内部应力(形变)被蓄积而机械强度(0.2％屈服强度等)提高了的Cu板132。作为该结果，能够使机械强度比由不锈钢构成的SUS板131和SUS板133低的Cu板132的机械强度接近SUS板131和SUS板133的机械强度。因此，能够利用使机械强度接近后的金属板彼此进行包层轧制，各层更均匀塑性变形地被轧制，因此，能够使SUS板131、Cu板132和SUS板133充分接合，并能够高精度地形成各层的厚度。
另外，在本实施方式的制造方法中，优选所准备的Cu板132的调质轧制后的厚度为调质轧制前的厚度的60％以上且小于100％。如此构成时，在所准备的Cu板132中，能够抑制由于调质轧制后的厚度小于调质轧制前的厚度的60％而使内部应力(形变)在所准备的Cu板132中过度蓄积。作为该结果，能够抑制因大的内部应力(形变)而使Cu层32(Cu板132)的结晶粗大化，因此，能够抑制因Cu层32而使包层材料30的伸长率(加工性)下降。
(实施例)
接着，参照图3、图4和图7～图12，对为了确认本发明的效果而进行的第一实施例～第三实施例进行说明。
[第一实施例]
作为第一实施例，使压接负荷P不同而进行包层轧制时，在具有包层轧制之后的一对SUS板(第一金属板)和SUS板(第三金属板)的各压接材料中，获得SUS板的厚度最小的部分(最薄部)的厚度(最小厚度tαmin)和SUS板的厚度的平均值(平均厚度tαavg)。
具体而言，利用图3和图4所示的制造方法制作压接材料。首先，准备由无氧铜(C1020、JIS标准)构成的0.5mm的厚度t14的Cu板132(第二金属板)。该Cu板在轧制方向上为长的带状。然后，如图3所示，对于Cu板132，以超过构成Cu板132的Cu的再结晶温度的温度进行软化退火后，进行调质轧制。由此，使调质轧制后的Cu板132的厚度t14成为0.4mm(调质轧制前的厚度t14的80％)，并且使Cu板在某种程度上加工硬化。
另外，准备由SUS316L(JIS标准)构成的常用的0.2mm厚度的一对SUS板131和133(第一金属板和第三金属板)。其中，作为一对SUS板131和133，使用充分退火的状态的SUS板。另外，一对SUS板131和133在轧制方向上为长的带状。
其中，SUS板131的厚度t12(＝0.2mm)、Cu板132的厚度t14(＝0.4mm)和SUS板133的厚度t13(＝0.2mm)的厚度比率(t12:t14:t13)为1:2:1。另外，关于SUS板131和SUS板133，由于所准备的材料的材质和厚度相同，压接材料130中的SUS板131的厚度(平均厚度t12avg)与SUS板133的厚度(平均厚度t13avg)的厚度比率大致相同(25％)。此时，在压接材料130中，可以不区分SUS板131和SUS板133，而作为SUS板(SUS板131和133)统一评价。
然后，将SUS板131、加工硬化后的Cu板132和SUS板133依次叠层，在该叠层的状态下进行包层轧制，由此制作带状的压接材料130。此时，以包层轧制后的SUS板131的厚度t12、Cu板132的厚度t14和SUS板133的厚度t13均成为包层轧制前的厚度t12、厚度t14和厚度t13的56％的方式进行轧制。
其中，在包层轧制中，在表1所示的压接条件1～13中的任意条件下将SUS板131、加工硬化后的Cu板132和SUS板133轧制接合。然后，通过观察包层轧制之后的压接材料130的沿着轧制方向的截面、且叠层方向(Z方向)上的截面(参照图4)，获得SUS板131的最薄部的厚度(最小厚度t12min)和SUS板133的最薄部的厚度(最小厚度t13min)。
具体而言，在利用表1所示的13种压接负荷P(4.0×103N/mm(压接条件1)以上7.8×103N/mm(压接条件13)以下)中的任意压接负荷P制作的带状的压接材料130中，在轧制方向上获得10个部位的15mm的范围(长度)的试验区域。此时，在带状的压接材料130的轧制方向的两端部附近，分别随机获得5个部位。然后，在10个部位的试验区域内，分别获得SUS板131的最小厚度t12min和SUS板133的最小厚度t13min，将这些10个最小厚度t12min和10个最小厚度t13min加起来后进行平均，作为该压接材料130的SUS板(SUS板131和133)的最小厚度tαmin。因此，上述的最小厚度tαmin是基于从压接材料130得到的20个厚度的测定值的值。
另外，在10个部位的试验区域内，分别测定SUS板131中随机选取的5个部位的厚度并进行平均，获得SUS板131的平均厚度t12avg。同样地，在10个部位的试验区域的各个内，分别测定SUS板133中随机选取的5个部位的厚度并进行平均，获得SUS板133的平均厚度t13avg。然后，将从10个部位的试验区域得到的5个平均厚度t12avg和5个平均厚度t13avg加起来后进行平均，作为压接材料130的SUS板(SUS板131和133)的平均厚度tαavg。因此，上述的平均厚度tαavg是基于从压接材料130得到的100个厚度的测定值的值。
接着，算出上述的SUS板(SUS板131和133)的最小厚度tαmin相对于压接材料130的整体厚度t11的厚度比率Rα1(＝(tαmin/t11)×100(％))。另外，算出最小厚度tαmin相对于上述的SUS板(SUS板131和133)的平均厚度tαavg相对于压接材料130的整体厚度t11的厚度比率Rα2(＝(tαmin/tαavg)×100(％))。将测定结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0002374474750000191
另外，将压接条件3的压接材料的截面照片的一部分和压接条件13的压接材料的截面照片的一部分分别示于图7和图8。其中，在图7和图8中，将相同轧制材料的不同部位在叠层方向上叠层3个。
(第一实施例的结果)
根据表1所示的结果，随着使压接负荷P变大，Rα1(最小厚度tαmin相对于压接材料130的厚度t11的厚度比率)和Rα2(最小厚度tαmin相对于平均厚度tαavg的厚度比率)均有变大的倾向。并且，在以压接条件1～3的4.3×103N/mm以下(小于4.4×103N/mm)的压接负荷P进行轧制接合的压接材料中，Rα1为20.8％以下(小于21％)，Rα2为83.2％以下(小于84％)。
表1的评价基准可以判断最终产品中的SUS层的最小厚度相对于平均厚度的比率是否为70％以上。例如厚度为1mm、SUS层:Cu层:SUS层的层厚比为1:2:1的包层材料，其SUS层31和SUS层33的平均厚度为0.25mm。该包层材料的最终产品中的SUS层的最小厚度相对于平均厚度的比率为70％(0.175mm)时，没有产生裂痕。然而，包层材料的最终产品中的SUS层的最小厚度相对于平均厚度的比率为60％(0.150mm)时，有时会产生裂痕。考虑这是由于，在轧制时，与Cu层相比更高强度且更不容易延伸的SUS层在轧制方向(长度方向)上被过度拉伸了。另外，由于材料特性和轧制等实用中的波动，有包层材料和构成包层材料的各层产生厚度的波动的担忧。从这样的观点考虑，表1的评价基准以厚度比率Rβ2是否为不产生裂痕的70％以上进行判断。
其中，表1所示的厚度比率Rα1是从其它的观点(最小厚度tαmin相对于包层材料整体)出发，对厚度比率Rα2进行的规定。另外，厚度比率Rα2为包层轧制之后的SUS板的最小厚度tαmin相对于平均厚度tαavg的厚度比率。换言之，表1所示的厚度比率Rα1和Rα2为制作最终产品的途中阶段的比率。在制作最终产品的途中阶段和最终产品中，包层材料整体的厚度和各层的厚度的值不同，但在理论上，各层的厚度相对于包层材料整体的厚度的比率不会变化，因此利用进一步的轧制，最小厚度相对于平均厚度的比率不会变化。然而，在实用中，由于在轧制作业中产生波动，即使制作最终产品的途中阶段的Rα2为70％以上，最终产品的SUS层的最小厚度相对于平均厚度的比率小于70％的包层材料的评价也是“×”(不合格)。另外，Rα2为85％以上时，通过在包层轧制后进一步进行轧制(中间轧制和精轧制)，切实地使最终产品的SUS层的最小厚度相对于平均厚度的比率为70％以上的可能性高，因此其包层材料的评价是“○”(合格)。
在压接条件1～3的压接材料中，通过在包层轧制后进一步进行轧制(中间轧制和精轧制)，最小厚度的波动进一步变大，可以认为在作为最终产品的包层材料中，第一层的最小厚度和第三层的最小厚度分别小于第一层的平均厚度和第三层的平均厚度的70％。因此，关于该压接条件1～3，作为其评价，标注了“×”(不合格)。
另一方面，在以压接条件4～13的4.4×103N/mm以上的压接负荷P进行轧制接合的压接材料中，Rα1为22.0％以上(超过20.8％且为21％以上)，Rα2为88.0％以上(超过83.2％且为84％以上)。考虑这是由于，利用4.4×103N/mm以上的充分的压接负荷P，抑制了各层不均匀塑性变形地被轧制。另外，该压接条件4～13的压接材料通过在包层轧制后进一步进行轧制(中间轧制和精轧制)，即使最小厚度的波动进一步变大，也可以认为在作为最终产品的包层材料中，第一层的最小厚度和第三层的最小厚度分别为第一层的平均厚度和第三层的平均厚度的70％以上。因此，关于该压接条件4～13，作为其评价，标注了“○”(合格)。
如表1所示，以压接条件10的6.7×103N/mm以上的压接负荷P进行轧制接合的压接材料的厚度比率Rα1和厚度比率Rα2的值小于以压接条件9的6.0×103N/mm以上的压接负荷P进行轧制接合的压接材料的Rα1和Rα2的值。另外，以压接条件13的7.8×103N/mm以上的压接负荷P进行轧制接合的压接材料的Rα1和Rα2的值小于以压接条件12的7.3×103N/mm以上的压接负荷P进行轧制接合的压接材料的厚度比率Rα1和厚度比率Rα2的值。该结果可以考虑下列理由。
施加于工作辊103a的力P0由压接负荷P和辊面的长度L的积表示(参照上述式(1))。因此，如第一实施方式那样，辊面的长度L一定时，压接负荷P与施加于工作辊103a的力P0具有比例关系。即，随着压接负荷P变大，施加于工作辊103a的力P0也变大。从该观点考虑，可以认为随着力P0发生变动，轧制辊103的出口侧的压接材料130的厚度h2的值发生变动，受其影响，Rα1和Rα2偶然地变小了。
轧制辊103的出口侧的压接材料130的厚度h2变小时，各层的塑性变形比例变大。随之，不易获得轧制辊103的出口侧的压接材料130的厚度h2的均匀性，也不易获得各层的厚度的均匀性。作为其结果，不易获得轧制辊103的出口侧的压接材料130的厚度h2、厚度比率Rα1和厚度比率Rα2的均匀性，由于分散有时显示出小的值或大的值。然而，不易获得均匀性，例如对压接条件4的结果和压接条件13的结果进行比较可知，通过使压接负荷变大，厚度比率Rα1和厚度比率Rα2本身逐渐变大了。
表1所示的压接材料的Rα1的值相对于压接负荷P的变化倾向大概可以由斜率为约0.87、截距为约17.5的线性近似曲线(适于具有单纯线性关系的数据的直线)表示。同样地，表1所示的压接材料的Rα2的值相对于压接负荷P的变化倾向大概可以由斜率为约3.46、截距为约69.8的线性近似曲线表示。因此能够确认，压接负荷P与压接材料的Rα1和Rα2的值存在正相关，压接负荷P变大时，压接材料的Rα1和Rα2的值变大。
因此，在Rα2的变形近似曲线中，代入P＝4.3(×103N/mm)时，Rα2＝84.678(％)。另外，代入P＝4.4(×103N/mm)时，Rα2＝85.024(％)。如上所述，Rα2为85％以上时，切实地使最终产品的SUS层的最小厚度相对于平均厚度的比率为70％以上的可能性高，因此，使压接负荷P的下限值成为Rα2＝85.024(％)的4.4×103N/mm以上是合理的。
另外，根据图7所示的截面照片能够明确地确认，在以4.3×103N/mm的压接负荷P进行轧制接合的压接条件3的压接材料中，界面形成为波状。另一方面，根据图8所示的截面照片能够明确地确认，在以7.8×103N/mm的压接负荷P进行轧制接合的压接条件13的压接材料中，抑制了界面形成为波状。因此，在标注“×”(不合格)作为评价的压接材料和标注“○”(合格)作为评价的压接材料中，确认了界面的波状的程度(波纹的大小)明显不同。其中，关于界面的波状的程度，在压接材料中，最小厚度相对于平均厚度小(厚度比率Rα2和Rβ2的值小)时，界面的波的振幅变大，作为其结果，可知界面的波状的程度变大了(起伏更大)。即，通过使压接负荷变大，界面的波状的程度被改善。
[第二实施例]
在第二实施例中，使用第一实施例的压接条件6(压接负荷P＝4.9×103N/mm)的压接材料130，制作作为最终产品的包层材料30。其中，压接材料130中的SUS板131和SUS板133因为材质和厚度相同，压接材料130被轧制而成的包层材料30中的SUS层31的厚度(平均厚度t2avg)与SUS层33的厚度(平均厚度t3avg)的厚度比率大致相同(25％)。此时，在包层材料30中，可以不区分SUS层31和SUS层33，而作为SUS层(SUS层31和33)统一评价。从这样的观点考虑，测定包层材料30的SUS层31(第一层)的厚度最小的部分(最薄部)的厚度(最小厚度t2min)和SUS层33(第三金属板)的厚度最小的部分(最薄部)的厚度(最小厚度t3min)，获得SUS层的厚度最小的部分(最薄部)的厚度(最小厚度tβmin)和SUS层的厚度的平均值(平均厚度tβavg)。
具体而言，对于第一实施例的压接条件6(压接负荷P＝4.9×103N/mm)的带状的压接材料130，使用轧制辊105进行中间轧制。此时，以中间轧制后的压接材料130的厚度t11成为中间轧制前的压接材料130的厚度t11的67％的方式进行轧制。
之后，对压接材料在950℃的温度条件下进行扩散退火。然后，为了调整扩散退火后的压接材料130的厚度，对压接材料进行精轧制。此时，以精轧制后的压接材料130(包层材料30)的厚度t11成为精轧制前的压接材料130的厚度t11的85％的方式进行轧制。由此，制作本发明例的带状的包层材料30。其中，制作14个本发明例的带状的包层材料30。
另一方面，制作与本发明例相对应的比较例的包层材料。具体而言，准备由Cu或Cu合金构成、组织被充分软化的状态的带状的Cu板。其中，对带状的Cu板不进行调质轧制。
然后，除了带状的Cu板，准备与上述本发明例相同的由不锈钢构成的带状的一对SUS板。其中，比较例的SUS板、Cu板和SUS板的厚度比率与本发明例相同。
之后，与本发明例同样，进行以下的包层轧制，即将SUS板、Cu板和SUS板依次叠层，在该叠层的状态下使用轧制辊进行轧制而接合，由此制作压接材料。其中，在比较例中，与本发明例不同，利用4.3×103N/mm(第一实施例的压接条件3)的压接负荷P进行轧制接合。另外，比较例的包层轧制前后的压接材料的厚度变化(轧制率)与本发明例相同。
之后，与本发明例同样操作，对压接材料进行中间轧制。然后，对压接材料在950℃的温度条件下进行扩散退火。之后，与本发明例同样操作，对压接材料进行精轧制，由此制作比较例的包层材料。其中，制作15个比较例的带状的包层材料。
然后，在14个本发明例的包层材料和15个比较例的包层材料中，分别在轧制方向上获得10个部位的15mm的范围(长度)的试验区域。此时，在带状的包层材料的轧制方向的两端部附近，分别随机获得5个部位。然后，在10个部位的试验区域内，分别获得SUS层31的最小厚度t2min和SUS层33的最小厚度t3min，将10个最小厚度t2min和10个最小厚度t3min加起来后进行平均，作为包层材料30中的SUS层(SUS层31和33)的最小厚度tβmin。因此，上述的最小厚度tβmin是基于从包层材料得到的20个厚度的测定值的值。
另外，对于10个部位的试验区域的各个，测定SUS层31中随机选取的5个部位的厚度并进行平均，获得SUS层31的平均厚度t2avg。同样地，对于10个部位的试验区域的各个，测定SUS层33中随机选取的5个部位的厚度并进行平均，取得SUS层33的平均厚度t3avg。然后，将从10个部位的试验区域得到的5个平均厚度t2avg和5个平均厚度t3avg加起来后进行平均，作为包层材料30的SUS层(SUS层31和33)的平均厚度tβavg。因此，上述的平均厚度tβavg是基于从包层材料30得到的100个厚度的测定值的值。
接着，在14个本发明例的包层材料和15个比较例的包层材料的各个中，算出上述的SUS层(SUS层31和33)的最小厚度tβmin相对于包层材料的整体厚度t1的厚度比率Rβ1(＝(tβmin/t1)×100(％))。另外，算出上述的SUS层(SUS层31和33)的最小厚度tβmin相对于平均厚度tβavg的厚度比率Rβ2(＝(tβmin/tβavg)×100(％))。利用所谓的箱形图表示该结果。将本发明例的箱形图和比较例的箱形图分别示于图9和图10。
另外，使用本发明例中获得的最小厚度t2min和最小厚度t3min的280个(＝(10个t2min+10个t3min)×14个包层材料)测定值，制作关于本发明例的包层材料的Rβ1和Rβ2的频度的条形图。然后，算出本发明例的Rβ1的平均值Rβ1avg(＝(ΣRβ1)/280)和标准偏差σ(＝√((Σ(Rβ1－Rβ1avg)2)/280))。同样地，使用比较例中获得的最小厚度t2min和最小厚度t3min的300个(＝(10个t2min+10个t3min)×15个包层材料)测定值，制作关于比较例的包层材料的Rβ1和Rβ2的频度的条形图。然后，算出比较例的Rβ1的平均值Rβ1avg(＝(ΣRβ1)/300)和标准偏差σ(＝√((Σ(Rβ1－Rβ1avg)2)/300))。将本发明例的条形图和比较例的条形图分别示于图11和图12。
(第二实施例的结果)
在对压接负荷P为4.9×103N/mm(4.4×103N/mm以上)的压接材料(压接条件6的压接材料)进行中间轧制和精轧制而制作的本发明例的包层材料中，Rβ1的平均值Rβ1avg为21.2％(参照图11)。另外，如图9所示，能够确认包层材料的Rβ1为17.5％以上以及Rβ2为70.0％以上。由此能够确认，在本发明例的包层材料中，抑制了在由不锈钢构成的SUS层(第一层和第三层)产生厚度过小的部位。还确认了，各包层材料的Rβ1的第一四分位数为20％以上以及Rβ2的第一四分位数为80.0％以上。由此能够确认，在大多数包层材料中，能够切实地抑制在SUS层产生厚度过小的部位。
另外，如图11所示，本发明例的包层材料的Rβ1的标准偏差σ为1.0％(1.5％以下)，Rβ1的波动小。由此能够确认，在由本发明例的包层材料制作的产品(底板等)中，能够抑制产生机械强度等特性的波动。
另一方面，在对压接负荷P为4.3×103N/mm(小于4.4×103N/mm)的压接材料(压接条件3的压接材料)进行中间轧制和精轧制而制作的比较例的包层材料中，Rβ1的平均值Rβ1avg为18.8％(参照图12)。另外，如图10所示，能够确认包层材料的Rβ1的一部分小于17.5％以及Rβ2的一部分小于70.0％。由此能够确认，在比较例的包层材料中，有在由不锈钢构成的SUS层(第一层和第三层)产生厚度过小的部位的可能性。还能够确认，连各包层材料的Rβ1的第一四分位数的一部分都小于17.5％以及连Rβ2的第一四分位数的一部分都小于70.0％。由此能够确认，在大多数包层材料的Cu层中，有在SUS层产生厚度过小的部位的可能性。
另外，如图12所示，比较例的包层材料的Rβ1的标准偏差σ为1.7％(超过1.5％的值)，Rβ1的波动大。由此能够确认，在由比较例的包层材料制作的产品(底板等)中，容易产生机械强度等特性的波动。
其中，第一实施例的压接条件4的压接材料(按照本发明(第四方面)的范围内的压接负荷制作)的Rα1和Rα2与压接条件6的压接材料(按照本发明(第四方面)的范围内的压接负荷制作)的Rα1和Rα2分别是相同的值。因此能够推测，即使使用压接条件4的压接材料，与上述第二实施例同样进行Rβ1和Rβ2的测定，也可以得到与使用压接条件6的压接材料进行的上述第二实施例所测得的Rβ1和Rβ2实质上没有差异的结果。即，使用压接条件4的压接材料时，也能够推测作为最终产品的包层材料的Rβ1为17.5％以上以及Rβ2为70.0％以上，Rβ1的标准偏差σ为1.0％(1.5％以下)。
进一步而言，在包层轧制后的压接材料中，在Rα1和Rα2大的情况下，与Rα1和Rα2小的情况相比，界面的波状的程度小。因此，如上所述，通过在包层轧制后进一步进行轧制(中间轧制和精轧制)，即使最小厚度的波动进一步变大，Rα1和Rα2大时，也能够推测在作为最终产品的包层材料中，Rβ1和Rβ2也变大。还能够推测，通过界面的波状的程度小，Rβ1的标准偏差σ变小。
即，使用压接负荷P大于压接条件4且Rα1和Rα2大于压接条件4的压接条件5和7～13的压接材料制作最终产品的包层材料时，在作为最终产品的包层材料中，也能够推测Rβ1和Rβ2变大，并且Rβ1的标准偏差σ变小。因此，使用压接条件5和7～13的压接材料制作最终产品的包层材料时，也能够推测包层材料的Rβ1为17.5％以上以及Rβ2为70.0％以上，并且能够推测Rβ1的标准偏差σ成为小于1.7％(可能为1.5％以下)的值。
根据第一和第二实施例的结果，观察沿着最终产品的叠层方向的截面时，只要是第一层的在叠层方向上的最小厚度和第三层的在叠层方向上的最小厚度分别为第一层的叠层方向上的平均厚度和第三层的叠层方向上的平均厚度的70％以上且小于100％(厚度比率Rβ2为70％以上且小于100％)，就能够在将包层材料与其他的部件焊接时，抑制焊接强度下降，并且能够抑制包层材料的机械强度产生波动。作为其结果，基于能够得到适合于焊接用途等的包层材料这样的见解，最终产品的厚度比率Rβ2为70％以上且小于100％时，作为包层轧制时的压接负荷，可以得到4.6×103N/mm以上7.8×103N/mm以下这样的数值范围。另外，如上所述，通过成为4.4×103N/mm，第一层的在叠层方向上的最小厚度和第三层的在叠层方向上的最小厚度成为第一层的叠层方向上的平均厚度和第三层的叠层方向上的平均厚度的70％以上的确实性高。这样，可以认为使压接负荷成为4.4×103N/mm时，也可以得到相同的效果。因此，使压接负荷的范围成为4.4×103N/mm以上7.8×103N/mm以下是合理的。
另外，在求得包层轧制之后的厚度比率Rα2的第一实施例中，对压接条件1～3标注了“×”，对压接条件4～13标注了“○”。并且，在第二实施例中，对于第一实施例中标注了“×”的条件中厚度比率Rα2(SUS层的最小厚度)最大的压接条件3(压接负荷：4.3×103N/mm)的比较例和第一实施例中标注了“○”的条件中厚度比率Rα2(SUS层的最小厚度)最小的压接条件6(压接负荷：4.9×103N/mm)的实施例，求出精轧制后的厚度比率Rβ2。并且，如图9～图12所示，在实施例中，在全部试验材料中，精轧制后的厚度比率Rβ2为70％以上，另一方面，在比较例中，在全部试验材料中，产生了精轧制后的厚度比率Rβ2小于70％的部分。由此能够容易地想到，在利用厚度比率Rα2比压接条件3(压接负荷：4.3×103N/mm)小的压接条件1和2制作的包层材料中，精轧制后的厚度比率Rβ2(SUS层的最小厚度)小于压接条件3。因此，在表1中，由于压接条件3为“×”，压接条件1和2也均为“×”。
[第三实施例]
在第三实施例中，对于上述第二实施例的本发明例和比较例的包层材料，基于JISH 0501的比较法，测定Cu层的结晶粒度。另外，对于本发明例和比较例的包层材料，基于JISZ 2241进行拉伸强度试验，由此测定作为机械强度的拉伸强度(断裂时的力)和0.2％屈服强度(伸长率为0.2％时的力)与作为加工性的伸长率(((断裂时长度－试验前长度)/试验前长度)×100(％))。另外，作为磁特性，测定本发明例和比较例的包层材料的相对磁导率。将它们的测定结果示于表2。
[表2]
Figure BDA0002374474750000281
(第三实施例的结果)
作为加工性，在Cu层的结晶粒度为0.150mm以下(0.108mm)的本发明例的包层材料中，伸长率为13.5％，达到10％以上的值。即，可以认为本发明例的包层材料具有充分的加工性(容易变形)。另一方面，Cu层的结晶粒度超过0.250mm的比较例的包层材料的伸长率为5.3％，是小于10％的值。即，比较例的包层材料可能没有充分的加工性。作为该结果，可以认为通过使Cu层的结晶粒度成为0.150mm以下，能够对包层材料赋予充分的加工性。
另外，作为机械强度，拉伸强度和0.2％屈服强度在本发明例和比较例中都没有确认大的差异。由此可以认为，能够使用本发明例的包层材料作为底板等构造体。还能够确认，作为磁特性的相对磁导率在本发明例和比较例中没有大的差异，都几乎没有磁化。由此可以认为，将本发明例的包层材料用于例如兼作散热部件的底板时，能够不因底板磁化而对其他部件(例如电子部件)产生不利影响。
(变形例)
其中，本申请所记载的实施方式和实施例在所有方面都只是示例，不应被视为限制。本发明的范围包括上述的实施方式和实施例没有说明而被请求保护的范围明示以及与请求保护的范围同等的意义和范围内的所有变更。
例如，在上述实施方式中，例示了包层材料30由将由不锈钢构成的SUS层31(第一层)、由Cu或Cu合金构成的Cu层32(第二层)和由不锈钢构成的SUS层33(第三层)依次叠层而成的3层结构的包层材料30构成的例子，但本发明并不限于此。在本发明中，只要具有由不锈钢构成的第一层、由Cu或Cu合金构成且轧制接合于第一层的第二层和由不锈钢构成且轧制接合于第二层的与第一层相反一侧的第三层，包层材料也可以为4层结构以上的结构。
另外，在上述实施方式中，为了制作包层材料30，例示了进行调质轧制、包层轧制、中间轧制和精轧制的例，但本发明并不限于此。在本发明中，为了制作包层材料，只要至少进行包层轧制即可，可以不进行调质轧制、中间轧制和精轧制。例如图4所示的利用不进行中间轧制和精轧制的工序制作的包层材料，包层轧制后的压接材料(压接材料130)的厚度成为作为最终产品的包层材料(包层材料30)的厚度，形成例如1.0mm以下、0.5mm以下、0.3mm以下、进而0.2mm以下等厚度水准的作为最终产品的包层材料(包层材料30)。其中，为了容易且可靠地进行包层轧制，优选进行调质轧制。另外，为了使包层材料的厚度在每个产品中的差异变小，优选进行中间轧制和精轧制。
另外，在上述实施方式中，例示了使用包层材料30作为移动设备100的底板3的例子，但本发明并不限于此。在本发明中，也可以将包层材料用于移动设备的底板以外的用途。例如，可以将本发明的包层材料用于电池的导电部件。另外，本发明的包层材料适合于需要满足机械强度和耐腐蚀性中的任1个或2个以及导电性和导热性中的任1个或2个的用途。
符号说明
30 包层材料
31 SUS层(第一层)
32 Cu层(第二层)
33 SUS层(第三层)
131 SUS板(第一金属板)
132 Cu板(第二金属板)
133 SUS板(第三金属板)

Claims (7)

1.一种包层材料(30)，其特征在于，具有：
由不锈钢构成的第一SUS层(31)；
由Cu或Cu合金构成且轧制接合于所述第一SUS层的Cu层(32)；和
由不锈钢构成且轧制接合于所述Cu层的与所述第一SUS层相反一侧的第二SUS层(33)，
整体厚度为1mm以下，所述第一SUS层和所述第二SUS层的平均厚度为0.20mm以下，
观察沿着叠层方向的截面时，所述第一SUS层的在所述叠层方向上的最小厚度为所述第一SUS层在所述叠层方向上的平均厚度的70％以上且小于100％，所述第二SUS层的在所述叠层方向上的最小厚度为所述第二SUS层的在所述叠层方向上的平均厚度的70％以上且小于100％，
所述包层材料的伸长率为10％以上、13.5％以下。
2.如权利要求1所述的包层材料，其特征在于：
所述第一SUS层的所述最小厚度相对于所述包层材料的厚度的百分率的标准偏差和所述第二SUS层的所述最小厚度相对于所述包层材料的厚度的百分率的标准偏差为1.5％以下。
3.如权利要求1或2所述的包层材料，其特征在于：
所述第一SUS层和所述第二SUS层均由奥氏体系不锈钢构成。
4.一种包层材料(30)的制造方法，其特征在于：
包括包层轧制，其将由不锈钢构成的第一金属板(131)、由Cu或Cu合金构成的第二金属板(132)和由不锈钢构成的第三金属板(133)依次叠层，在该叠层的状态下进行轧制而接合，
通过利用4.4×103N/mm以上的压接负荷进行包层轧制，制作具有由不锈钢构成的第一SUS层、由Cu或Cu合金构成且轧制接合于所述第一SUS层的Cu层和由不锈钢构成且轧制接合于所述Cu层的与所述第一SUS层相反一侧的第二SUS层的包层材料，该包层材料的整体厚度为1mm以下，所述第一SUS层和所述第二SUS层的平均厚度为0.20mm以下，观察沿着叠层方向的截面时，所述第一SUS层的在所述叠层方向上的最小厚度为所述第一SUS层在所述叠层方向上的平均厚度的70％以上且小于100％，所述第二SUS层的在所述叠层方向上的最小厚度为所述第二SUS层在所述叠层方向上的平均厚度的70％以上且小于100％，伸长率为10％以上、13.5％以下。
5.如权利要求4所述的包层材料的制造方法，其特征在于：
使所述压接负荷为4.9×103N/mm以上。
6.如权利要求4或5所述的包层材料的制造方法，其特征在于：
所准备的所述第二金属板为进行退火处理后进行调质轧制而被加工硬化而成的金属板。
7.如权利要求6所述的包层材料的制造方法，其特征在于：
使所准备的所述第二金属板的调质轧制后的厚度为调质轧制前的厚度的60％以上且小于100％。
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