CN108350531A - 散热元件用铜合金板 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有高强度、优异的加工性和散热性的散热元件用铜合金板。一种含有Ni或Co中的一种或两种：0.8～4.0mass％，含有Si：0.2～1.0mass％，Ni和Co中的一种或两种与Si的质量比为3.0～7.0，余量由Cu和不可避免的杂质构成的铜合金板。轧制平行方向的抗拉强度为570MPa以上，屈服强度为500MPa以上，延伸率为5％以上，轧制直角方向的抗拉强度为550MPa以上，屈服强度为480MPa以上，延伸率为5％以上，导电率高于35％IACS，使弯曲线为轧制垂直方向，以R/t＝0.5进行90度弯曲时的弯曲加工极限宽度为70mm以上，使弯曲线为轧制垂直方向，进行密接弯曲时的弯曲加工极限宽度为20mm以上，兰克福德值(Lankford value)为0.9以上。

Description

散热元件用铜合金板
技术领域
本发明涉及一种铜合金板材，其用于使个人电脑、平板电脑终端、智能手机、移动电话和数码照相机等的电子设备所搭载的CPU和液晶等的热发散的散热元件。
背景技术
在个人电脑、平板电脑终端、智能手机、移动电话、数码照相机及数码摄像机等的电子设备中，会使用散热元件，其使从搭载的CPU、液晶和摄像元器件等的电子元件产生的热发散。散热元件用于防止电子元件的温度过度上升，防止电子元件的热失控而使之正常地发挥功能。作为散热元件，使用的是导热性高的纯铜，强度和耐腐蚀性优异的不锈钢和镍银合金，以及轻量的铝合金等作为原材加工而成的。这些散热元件不仅有散热功能，而且也承担着作为结构构件的作用，即保护所搭载的电子元件免受施加到电子设备上的外力冲击。
电子设备所搭载的电子元件，要求高速化和高功能化，电子元件的高密度化时常进展。因此，电子元件的放热量急速增大。另外，在电子设备的小型化、薄型化和轻量化的要求之下，对散热元件也要求薄壁化。但是，使散热元件薄壁化时，仍要求其维持散热性能和结构强度。
作为散热元件的原材的板材，要经过卷边弯曲(密接弯曲)、90°弯曲、胀形加工、阶梯成形加工、拉深加工等的塑性加工而成形为散热元件。在弯曲加工中，引线框和端子中，弯曲部的宽度(弯曲线的长度)为数毫米左右以下，但在散热元件中，也有弯曲部的宽度为20mm左右以上这样大的情况。可知弯曲宽度越大，板材的弯曲加工性越是急剧降低，与端子和引线框用板材相比，对于散热元件用板材则要求更严格的弯曲加工性。另外，胀形和阶梯加工中，也有成形至1mm左右高度的情况。作为表示拉深加工和胀形加工性优良与否的指标，使用兰克福德值，这时，兰克福德值高的一方能够得到良好的加工性。
作为散热元件的原材，纯铜虽然导热性优异，但是强度小，不能使散热元件薄壁化。不锈钢和镍银合金导热率低(2～6％IACS)，不能作为散热量大的电子元件用散热元件适用。铝合金其强度和导热性均不充分。另一方面，铜合金在专利文献1公开的是导电性、耐应力弛豫特性和成形加工性优异的(Ni，Co)－Si系铜合金，但关于弯曲加工性没有公开。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2015－101760号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有高强度、包括弯曲加工性在内的优异的成形性、及散热性的散热元件用铜合金板。
本发明的散热元件用铜合金板，其特征在于，含有Ni和Co中的一种或两种：0.8～4.0mass％，含有Si：0.2～1.0mass％，Ni和Co中的一种或两种与Si的质量比为3.0～7.0，余量由Cu和不可避免的杂质构成，轧制平行方向的抗拉强度为570MPa以上，屈服强度为500MPa以上，延伸率为5％以上，轧制直角方向的抗拉强度为550MPa以上，屈服强度为480MPa以上，延伸率为5％以上，导电率高于35％IACS，进行使弯曲半径R与板厚t的比R/t为0.5，并使弯曲线为轧制垂直方向的90度弯曲时的弯曲加工极限宽度为70mm以上，使进行弯曲线为轧制垂直方向的密接弯曲时的弯曲加工极限宽度为20mm以上，兰克福德值为0.9以上。还有，兰克福德值(r值)越高，胀形和拉深加工等的成形加工性越优异。
上述铜合金还能够含有Zn：2.5％以下、Sn：1％以下中的一种或两种。另外，还可以含有Mg、Al、Cr、Mn、Ca、Ti、Zr、Fe和P中的一种或两种以上，合计为1mass％以下(其中P含量为0.1mass％以下)。
在上述铜合金板的表面，根据需要通过镀敷等形成表面被覆层，能够使耐腐蚀性提高。作为表面被覆层，可考虑的是Sn层，Cu－Sn合金层，由Ni、Co、Fe、Ni－Co合金或Ni－Fe合金中的任意一种构成的镀层。
根据本发明，能够提供一种散热元件用铜合金板，其具有作为结构构件的强度，特别是耐受变形和跌落冲击性的强度，能够耐受加工成复杂形状的弯曲、胀形和拉深等的成形加工性，以及对于来自半导体元件等的热的高散热性。另外，如果在该铜合金板上形成前述表面被覆层，则耐腐蚀性提高，即使在严酷的环境下，也能够防止作为散热构件的性能降低。
附图说明
图1是说明实施例的90度弯曲试验的试验方法的图。
图2是说明实施例的胀形加工性评价试验的试验方法的图。
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式的散热元件用铜合金板详细地加以说明。
<铜合金板的组成>
铜合金的组成中，含有Ni和Co中的一种或两种：0.8～4.0mass％，并含有Si：0.2～1.0mass％，Ni和Co中的一种或两种与Si的质量比为3.0～7.0，余量由Cu和不可避免的杂质构成。
该铜合金中，根据需要，作为辅助成分，含有Zn：2.5mass％以下和Sn：1mass％以下中的一种或两种。另外，根据需要，作为辅助成分，含有Mg、Al、Cr、Mn、Ca、Ti、Zr、Fe和P中的一种或两种以上，合计1mass％以下(其中P含量为0.1mass％以下)。
Ni或Co与Si通过析出金属间化合物而使铜合金高强度化。Ni或Co中的一种或两种的含量(一种的情况下是Ni含量或Co的含量，两种的情况是Ni和Co的合计含量)低于0.8mass％，或Si含量低于0.2mass％时，Ni－Si或/和Co－Si化合物的析出量少，得不到预期的强度。另一方面，若Ni或Co中的一种或两种的含量高于4.0mass％，且Si含量高于1mass％，则热轧时发生裂纹。还有，若Ni或Co中的一种或两种的含量高于4.0mass％，或Si含量高于1mass％，则有热轧时容易发生裂纹的倾向。因此，Ni或Co中的一种或两种的含量为0.8～4.0mass％，Si含量为0.2～1mass％。
另外，若Ni或Co中的一种或两种与Si的质量比低于3或高于7，则不能同时满足预期的强度和导电率。因此，所述质量比为3.0～7.0。优选所述质量比的下限值为3.5，上限值为5.5。还有，Ni或Co中的一种或两种与Si的质量比，就是设Ni的含量为[Ni]，Co的含量为[Co]以及Si的含量为[Si]时，([Ni]+[Co])/[Si]的意思。铜合金中不包含Co时，以[Co]＝0mass％计算该质量比，不包含Ni时，以[Ni]＝0mass％计算该质量比。
作为辅助成分，根据需要而添加的Zn或/和Sn，具有使铜合金的强度提高的作用。但是，若Zn含量高于2.5mass％，或Sn含量高于1mass％，则虽然铜合金的强度提高，但是导电率和导热性降低。因此，Zn含量为2.5mass％以下，Sn含量为1mass％以下。
另外，作为辅助成分，根据需要添加的Mg、Al、Cr、Mn、Ca、Ti、Zr、Fe和P，也具有使铜合金的强度提高的作用。此外，除了P以外的辅助成分元素，都具有提高制造时的热轧性的作用。但是，这些辅助成分也同样，若一种或两种以上的合计含量高于1mass％，则铜合金的强度虽然提高，但是导电率和导热性降低。因此，这些辅助成分，其合计含量在1mass％以下的范围内，且在铜合金板的导电率不会处于35％IACS以下的范围内添加。这些辅助成分的合计含量的优选范围是0.7mass％以下，更优选的范围是0.5mass％以下。这些辅助成分之中，从防止热轧性降低这一观点出发，将P含量限制在0.1mass％以下，优选为0.05mass％以下。另外，这些辅助成分之中，除去P以外的元素的各自的添加量，优选为Mg和Fe为0.2mass％以下，Al、Cr、Mn、Ti和Zr均为0.1mass％以下，及Ca为0.05mass％以下。
<铜合金板的特性>
在散热元件中，作为结构构件的强度，特别是需要耐受变形和跌落冲击的强度。如果铜合金板的轧制平行方向的抗拉强度为570MPa以上，和屈服强度为500MPa以上，且轧制直角方向的抗拉强度为550MPa以上，和屈服强度为480MPa以上，则即便使散热构件薄壁化，也能够确保作为结构构件所需要的强度。另外，如果铜合金板的轧制平行方向的延伸率为5％以上，且轧制直角方向的延伸率为5％以上，则利用铜合金板通过拉深加工和/或弯曲加工成形散热构件时的成形加工性便不会发生特别问题。还有，屈服强度是在拉伸试验中发生0.2％的永久伸长率时的抗拉强度。
以铜合金板为原材而成形散热构件时，一般需要铜合金板有优异的弯曲加工性、拉深加工性和胀形加工性等。对于铜合金板进行弯曲半径R与板厚t的比R/t为0.5，并使弯曲线为轧制垂直方向的90度弯曲时，如果弯曲加工极限宽度为70mm以上，以及对其进行使弯曲线为轧制垂直方向的密接弯曲时，如果弯曲加工极限宽度为20mm以上，则包括弯曲加工在内的制造过程中不会发生障碍。铜合金板的弯曲加工极限宽度达不到上述的值时，则在制造散热元件的过程中，弯曲加工部发生裂缝和/或断裂，难以成形为复杂形状。此外，如果铜合金板的兰克福德值(r值)为0.9以上，则包括胀形加工或拉深加工在内的制造过程中不会发生障碍。如果该r值低于0.9，则在胀形或拉深加工部发生裂缝和/或断裂，与弯曲加工同样，难以成形为复杂形状。
为了吸收从半导体元件等发生的热，使之发散到外部，优选散热元件用铜合金板的导电率高于35％IACS，导热率高于150W/m·K。
还有，导热率能够依据Wiedemann－Franz定律，由导电率换算，如果导电率为35％IACS以上，则导热率为150W/m·K以上。
<铜合金板的制造方法>
本发明的实施方式的铜合金板，能够由熔炼铸造、均质化处理、热轧、冷轧、再结晶退火、最终冷轧和时效退火的工序制造。
在均质化处理中，将铸块加热至900～1000℃保持0.5～5小时，以此温度下开始热轧，以700℃以上的温度结束热轧，立即以20℃/秒以上的冷却速度进行急冷(优选为水冷)。
热轧的每一道次的加工率，不仅影响到热轧材，而且影响到最终制品的韧性、组织的均质性及致密化。为了制造本发明的实施方式的散热元件用铜合金板，优选使热轧的每一道次的加工率的平均值为20％以上，最大加工率为25％以上。
其理由如以下所述。
施加由轧辊进行的压下时，可知在轧辊正下方，距轧制的铸块的表面达一定的深度hc的区域，在轧制方向上压缩应力起作用，在从深度hc到铸块厚度的中央部的区域，在轧制方向上拉伸应力起作用。在压缩应力起作用的区域，距表面的深度越浅，压缩应力越大，在拉伸应力起作用的区域，越靠近铸块厚度的中心，拉伸应力越大。
从压缩应力变成拉伸应力的深度hc，能够根据轧辊直径和压下量(进轧辊侧的厚度－出轧辊侧的板厚)等以计算来求得(O.G.Muzalevskii：Stal in English，June(1970)，p.455)。根据该算式，轧辊直径一定时，压下量越大(也就是加工率越大)，hc越大。即，铸块内部的拉伸应力起作用的区域变小。
铸块中存在因缩孔和气体造成的微腔，以及合金元素的显微偏析和夹杂物等的缺陷，这些缺陷越靠近铸块厚度的中央部越多。在工业上难以使这些缺陷达到0。
若为了均质化处理而加热铸块，则由于合金元素的扩散导致显微偏析被消除，但铸块内部的微腔却没有被消除。反倒是通过均质化处理，科肯德尔微孔(Kirkendallvoid))形成，铸块中固溶后的气体成分向夹杂物－母材界面和/或晶界析出，因此铸块内部的微腔有增加的倾向。
像这样由于在铸块内部存在微腔和夹杂物，为了提高热轧材的内部品质，优选提高热轧的每一道次的加工率。因此，优选热轧的每一道次的加工率平均为20％以上，最大加工率为25％以上。更优选为热轧的每一道次的加工率的平均值为25％以上，最大加工率为30％以上。
另外，通过加大热轧的每一道次的加工率，能够减少热轧道次数，能够在更高温下结束热轧。因此，可以从更高温开始急冷(淬火)，能够增加热轧材的合金元素的固溶量。其结果是，能够改善继续进行的冷轧和热处理后的铜合金板(制品)的组织的均匀性，得到良好的弯曲加工性、拉深加工性和胀形加工性。
另一方面，若在热轧的初期，对铸块施加大的压下，则在铸块的端面邻域的轧制面发生裂纹。因此，在实际操作中，从热轧的第一道次至第三道次，一般进行的是轻加工率的轧制。
但是，若在热轧的初期持续轻加工率的轧制道次，则每一个轧制道次中，从所述hc至铸块中央的区域拉伸应力起作用，铸块内部的微腔和夹杂物－母材界面的间隙扩大，微细的裂纹发生。其后，即使加大每一道次的加工率，一旦发生的裂纹的压合延迟，热轧材的内部品质仍降低。对这样的热轧材进行冷轧和热处理而制造的铜合金板，难以进行弯曲R小的宽幅弯曲、卷边弯曲、拉深加工和胀形加工等的严酷的加工。
因此，为了制造本发明的实施方式的铜合金板，优选热轧的初期，具体来说就是从第一道次至第三道次的平均的加工率为10％以上。从第一道次至第三道次的平均的加工率更优选为12％以上，进一步优选为15％以上。
若加大热轧的初期的加工率，则容易发生铸块的热轧裂纹，为了对其加以避免，优选从第一道次开始前，用轧边机轧制铸块端面。通过活用轧边机，可以加大轧制初期的加工率，防止或减轻轧制初期的内部裂纹发生。
热轧后，根据需要对于热轧材的两面进行表面切削后，以适宜的轧制率进行冷轧。该冷轧的加工率，以能够在最终冷轧中得到规定的加工率和制品板厚的方式适宜设定即可。
接着在再结晶退火中，将冷轧材加热到620～850℃的温度范围持续10～100秒。该再结晶退火为了改善铜合金板(制品)的延伸率、弯曲加工性和胀形加工性等而进行。再结晶退火的温度低于620℃或保持时间低于10秒时，再结晶不充分，铜合金板(制品)的加工性劣化。另一方面，若再结晶退火的温度高于850℃或保持时间高于100秒，则再结晶晶粒粗大化(平均晶粒直径粗大化至10μm以上)，在铜合金板(制品)中得不到充分的强度。再结晶退火后的冷却中，为了增多Ni、Co和Si的固溶量，在后道工序的时效退火中最大限度发挥强度和导电率的提高的效果，优选使再结晶退火的温度至300℃的平均冷却速度为5℃/秒以上而进行急冷。
再结晶退火后，根据需要进行最终冷轧。进行最终冷轧时，其加工率优选在30％以下的范围内适宜设定即可。
接着进行时效退火。时效退火的条件，优选为以350～570℃在1～10小时的范围内。时效处理的温度低于350℃或保持时间低于1小时时，析出不充分，铜合金板(制品)的导电率无法提高。另一方面，若时效处理的温度高于570℃或保持时间超过10小时，则析出物粗大化，铜合金板(制品)得不到充分的强度。时效退火后，铜合金板冷却到室温。
还有，制品形态为纵长的卷材时，时效退火在卷材的状态下进行，因此退火后的卷材上会带有惯性卷绕，难以进行打开卷材进行的切断、挤压成形、冲压和蚀刻等的成形加工。因此，为了除去或减轻卷材的惯性卷绕，优选通过拉伸矫直或张力退火处理进行矫直。另外，对于挤压成形、冲压、蚀刻等的成形加工出的构件的尺寸精度、翘曲的降低、耐应力弛豫特性等的要求严格时，优选对于经过拉伸矫直或张力退火处理的卷材再进行连续低温退火。
<铜合金板的表面被覆层>
对于铜合金板通过镀敷等形成表面被覆层，则散热元件的耐腐蚀性提高，即使在严酷的环境下，也能够防止作为散热元件的性能降低。
作为形成于铜合金板的表面的表面被覆层，优选为Sn层。Sn层的厚度低于0.2μm时，耐腐蚀性的改善不充分，若高于5μm，则生产率降低，成本上升。因此，Sn层的厚度为0.2～5μm。Sn层含有Sn金属和Sn合金。
作为表面被覆层，在Sn层之下，还能够形成Cu－Sn合金层。若Cu－Sn合金层的厚度高于3μm，则弯曲加工性等降低，因此Cu－Sn合金层的厚度为3μm以下。这时，Sn层的厚度为0～5μm(包括无Sn层的情况)，Cu－Sn合金层和Sn层的合计厚度为0.2μm以上。
所述Cu－Sn合金层，也可以在表面露出(参照日本特开2006－183068号公报，日本特开2013－185193号公报等)。Cu－Sn合金层因为硬达Hv：200～400，所以具有通过处理抑制疵点的效果。Cu－Sn合金层的表面露出率(材料表面的单位面积露出的Cu－Sn合金层的表面积乘以100的值)，优选为50％以下。还有，Cu－Sn合金层之上没有Sn层时合(Sn层的厚度为0)，Cu－Sn合金层的表面露出率为100％。
在Cu－Sn合金层之下，作为衬底层还能够形成由Ni、Co、Fe、Ni－Co合金或Ni－Fe合金中的任意一种构成的镀层。若该镀层的厚度高于3μm，则弯曲加工性等降低，因此其厚度为3μm以下。该镀层的厚度优选为0.1μm以上。
另外，作为表面被覆层，能够只形成由Ni、Co、Fe、Ni－Co合金或Ni－Fe合金中的任意一种构成的镀层(不含Cu－Sn合金层或/和Sn层)。该镀层的厚度，从防止弯曲加工性等劣化的观点出发，均为3μm以下。该镀层的厚度优选为0.1μm以上。
上述各表面被覆层，能够通过电镀、回流镀、无电解镀、溅射等形成。Cu－Sn合金层，能够在作为母材的铜合金板上镀Sn，或在铜合金母材上镀Cu或镀Sn之后再进行回流处理等，使Cu与Sn反应而形成Cu－Sn合金层。回流处理的加热条件为230～600℃×5～30秒。
【实施例1】
熔化表1的No.1～26所示的组成的铜合金，利用电炉在大气中，熔炼成厚度50mm、长度80mm和宽度200mm的铸块。其后，对于该铸块以950℃加热1小时后，热轧至厚度15mm，从800℃浸渍在水中急冷。热轧辊使用辊径：的。热轧的轧制表中，为5道次加工， 括号内表示加工率。每一道次的加工率的平均值为21.3％。还有，No.1～26的铜合金的氢含量为0.5～1.1质量ppm，氧含量为4～23质量ppm。
接着，切断除去热轧材的两端边缘之后，对表面进行面切削而除去氧化膜，进行冷轧至厚度0.21mm。
接着，进行750℃×60秒的再结晶退火。再结晶退火后的板材进行水冷。还有，再结晶退火后在板表面测量的平均晶粒直径(以JISH0501所规定的切断法沿轧制平行方向测量)，均低于10μm。
接下来进行最终冷轧，使板厚为0.15mm之后，以500℃×2Hr的条件进行时效退火。
将经由以上的工序得到的铜合金条(制品板)和同板厚的市售的不锈钢板(SUS304)及铝合金(5052(H34))作为供试材，按下述要领测量机械的特性、导电率、弯曲极限宽度、兰克福德值(r值)和胀形加工性。
这些结果显示在表2中。
【表1】
另外，对于与No.2相同组成的铜合金(No.29，30)，以不同的轧制表实施热轧。
No.29的轧制表为17道次加工，按 实施。每一道次的加工率的平均值是6.8％。还有，在各道次结束时刻，用表面温度计测量热轧材的温度，其温度达到800℃附近时，再度***950℃的炉中升温，17道次结束后，浸渍在水中急冷。17道次刚结束之后的热轧材的温度是810℃。在No.29中，热轧以外的工序的条件与No.1～26相同。
No.30的轧制表为5道次加工，按 实施。在No.30中，热轧和第一次的冷轧(因为热轧材的板厚大，所以增大加工率)以外的工序的条件与No.1～26相同。
还有，再结晶退火后在板表面测量的平均晶粒直径(以JISH0501所规定的切断法沿轧制平行方向测量)，No.29、30均低于10μm。
将No.29、30的铜合金条(制品板)作为供试材，按下述要领测量机械的特性、导电率、弯曲极限宽度、兰克福德值(r值)和胀形加工性，并且加以评价。
这些结果显示在表3中。还有，表3中一并记述No.2的结果。
<机械特性>
从各供试材上，使纵长方向与轧制方向平行和垂直而提取JIS5号试验片，基于JISZ2241的规定进行拉伸试验，测量与轧制方向为平行方向(∥)和垂直方向(⊥)的抗拉强度、屈服强度(0.2％的永久伸长率发生时的抗拉强度)及延伸率。
<导电率>
导电率基于JISH0505的规定测量(测量温度：25℃)。
<90度弯曲的弯曲极限宽度>
由供试材，制作长度30mm、宽10～100mm(宽10、15、20、25…每次间隔5mm直至100mm宽)的宽度不同的四边形的试验片(各宽度制作3个)。使试验片的长度30mm的边的方向与供试材的轧制方向平行。使用该试验片，将图1所示的V字块1和卡压件2放置于液压机上，使弯曲半径R与板厚t的比R/t为0.5，使弯曲线(与图1的纸面成垂直方向)的方向为试验片3的宽度方向(Good Way弯曲)，进行90度弯曲。V字块1和卡压件2的宽度(与图1的纸面成垂直方向的厚度)为120mm。另外，液压机的载荷为，试验片的每10mm宽度为1000kgf(9800N)。
弯曲试验后，以100倍的光学显微镜观察试验片的弯曲部外侧全长，3个试验片全部都没有观察到1处裂纹时，判定为无裂纹，除此以外判定为有裂纹。判定为无裂纹的试验片的最大宽度，作为该供试材的弯曲极限宽度。还有，弯曲极限宽度为70mm以上评价为合格。
<密接弯曲的弯曲极限宽度>
以90度弯曲试验同样的方法，由供试材，制作长30mm、宽5～50mm(宽5、10、15、20…每次间隔5mm直至50mm宽)的宽度不同的四边形的试验片(各宽度制作3个)。使试验片的长度30mm的边的方向与轧制方向平行。使用该试验片，使弯曲半径R与板厚t的比R/t为2.0，以弯曲线的方向作为试验片的宽度方向(Good Way)，仿效JISZ2248的规定，大体弯曲到170度之后，进行密接弯曲。
弯曲试验后，以100倍的光学显微镜观察弯曲部有无裂纹，3个试验片全部都没有观察到1处裂纹时判定为无裂纹，除此以外判定为有裂纹。判定为无裂纹的试验片的最大宽度，作为该供试材的弯曲极限宽度。还有，弯曲极限宽度在20mm以上评价为合格。
<兰克福德值(r值)测量>
从各供试材上，沿着与轧制方向平行、45度及成直角方向切下试验片，由此制作JIS－5号拉伸试验片，实施拉伸试验。r值使用5％应变时的值，以下式计算。还有，r值在0.9以上评价为合格。
r＝0.25×(r1+2×r2+r3)
r1：使用轧制平行方向的拉伸试验片测量时的5％应变时的r值
r2：使用轧制45度方向的拉伸试验片测量时的5％应变时的r值
r3：使用轧制直角方向的拉伸试验片测量时的5％应变时的r值
<胀形加工性评价>
从供试材上切下25mm×25mm的正方形的试验片。使试验片的一组对边的方向与供试材的轧制方向平行。使用该试验片，如图2所示这样，在开有大体正四边形的孔4a的冲模4之上，使试验片的一边与冲模的孔的一边平行而放置试验片5，以正四边形的框状的压料板6压住试验片5加以固定，使一边的长度为10mm的大体正四边形的截面的冲头7以1mm/min的速度下降，实施胀形加工。冲模4的上端的内侧角部半径为1.5mm，冲头7的下端的角部半径为0.8mm。使用自动绘图仪(オートグラフ：Autograph)测量作用于冲头6的强度(载荷)，最大强度的位移作为试验片5的胀形高度。还有，胀形高度在0.8mm以上评价为合格。
【表2】
【表3】
如表1、2所示，具有本发明所规定的合金组成，并将热轧的轧制表设定为优选的条件的No.1～17，其抗拉强度、屈服强度、延伸率、导电率、90度弯曲及密接弯曲的弯曲极限宽度及兰克福德值(r值)满足本发明的规定。另外，No.1～17能够得到大的胀形高度。
另一方面，不具有本发明所规定的合金组成的No.19～23，和未将热轧的轧制表设定为优选条件的No.29、30中，其抗拉强度、屈服强度、延伸率、导电率、90度弯曲和密接弯曲的弯曲极限宽度、以及兰克福德值(r值)的某一个以上不满足本发明的规定。
还有，No.18因为Ni和Si含量过剩，No.24因为Co和Si含量过剩，No.25因为Ni和Co的合计含量及Si含量过剩，No.26因为P含量过剩，所以均在热轧时发生裂纹，不能实施以后的工序。
No.19中，Ni和Si含量不足，抗拉强度和屈服强度低。
No.20中，Sn含量过剩，导电率低，90度弯曲和密接弯曲的弯曲极限宽度小。
No.21中，Zn含量过剩，导电率低。
No.22、23中，辅助成分的含量过剩，导电率低。
No.29、30中，90度弯曲和密接弯曲的弯曲极限宽度小。另外，r值低，胀形高度小。
另外，作为市售的不锈钢板的No.27，其导电率低，作为市售的铝合金板的No.28，其强度和屈服强度低，r值低。
【实施例2】
接下来，以表1的No.2的铜合金条(制品板)为供试材，分别以规定的厚度，在表面实施镀Ni、镀Cu、镀Sn以及镀Ni－Co合金中的一种或两种以上。均是电镀，各镀敷的镀浴组成和镀敷条件显示在表4中，各镀层的厚度显示在表5中。
表5的No.31～33、36、37和39～42，在进行镀Ni或镀Ni－Co之后(或不进行)，进行镀Cu和镀Sn，接着实施回流处理，各镀层的厚度是回流处理后的厚度。回流处理以450℃×15秒实施，继回流处理之后的冷却为水冷。这是通常的回流处理条件。No.31～33、36、37和39～42的Cu－Sn层，是经过回流处理使镀Cu的Cu与镀Sn的Sn反应而形成的。镀Cu经过回流处理消失。
表5的No.38进行了镀Ni、镀Cu和镀Sn，随着时间流逝，镀Cu的Cu和镀Sn的Sn反应而形成Cu－Sn合金层，镀Cu消失。Sn镀层的厚度是镀Cu消失后的厚度。
【表4】
【表5】
各镀层的厚度测量按下述方法进行。
<Sn层>
首先，使用X射线荧光膜厚计(セイコー电子工业株式会社；型号SFT3200)，测量Sn层合计厚度(含Cu－Sn合金层在内的Sn层合计厚度)。接着以下述方法测量Cu－Sn合金层的厚度。从Sn层合计厚度中减去Cu－Sn合金层的厚度，由此求得Sn层厚度。
<Cu－Sn合金层>
在以p－硝基苯酚和苛性钠为主成分的剥离液中浸渍10分钟，使Sn层剥离后，用X射线荧光膜厚计，测量Cu－Sn合金层中的Sn量。Cu－Sn合金层的厚度是Sn换算厚度。
<Ni层和Ni－Co层>
Ni层和Ni－Co合金层的厚度，使用X射线荧光膜厚计测量。
<Cu－Sn合金层露出率>
对于镀敷后的各供试材(形成有Cu－Sn合金层的)的表面，以SEM(扫描型电子显微镜)进行观察，对于在任意的3个视野中得到的表面组成像(×200)进行二值化处理。之后，通过图像分析，测量所述3个视野中的Cu－Sn合金被覆层的材料表面露出率的平均值。
<耐腐蚀性>
镀敷后的供试材的耐腐蚀性，以盐水喷雾试验评价。使用含有5质量％的NaCl的99.0％去离子水(和光纯药工业株式会社制)，试验条件为，试验温度：35℃±1℃，喷雾液PH：6.5～7.2和喷雾压力：0.098±0.01MPa，72小时喷雾后水洗并干燥。接着以立体显微镜观察试验片的表面，观察有无腐蚀(母材腐蚀和镀敷表面的点状腐蚀)。
<镀敷材的弯曲加工性评价>
由镀敷后的各供试材，制作3个长度30mm和宽度20mm的四边形的试验片。使试验片的长度30mm的边的方向与供试材(母材)的轧制方向平行。使用该试验片，将图1所示的V字块1和卡压件2放置于液压机上，使弯曲半径R与板厚t的比R/t为2.0，使弯曲线的方向朝向与母材的轧制方向垂直的方向，进行90度弯曲。液压机的载荷为，试验片的每10mm宽度1000kgf(9800N)。
弯曲试验后，以100倍的光学显微镜观察试验片的弯曲部外侧全长，全部3个试验片都未观察到一处裂纹的情况判定为无裂纹，即使有一处观察到裂纹时，也判定为有裂纹。
如表5所示，具有本发明所规定的镀敷构成和各镀层厚度的No.31～40，在盐水喷雾试验中未观察到母材腐蚀，弯曲加工性试验中未发生裂纹。还有，未形成由Ni层或Ni－Co合金层构成的衬底层的No.33，和未残留Sn层而表面露出有Cu－Sn合金层的No.37，虽然未观察到母材腐蚀，但观察到点状腐蚀(被覆层表面发生点状腐蚀的现象)。
另一方面，镀层厚度脱离本发明的规定的No.41～43，在盐水喷雾试验中观察到母材腐蚀，或在弯曲加工性试验镀敷发生裂纹。
No.41中，Sn层的厚度薄，且Cu－Sn合金层和Sn层的合计厚度不足，母材腐蚀发生。
No.42、43中，Cu－Sn合金层或Ni层的厚度厚，弯曲加工试验中镀敷上发生裂纹。
本说明书的公开内容包括以下的方式。
方式1：
一种散热元件用铜合金板，其特征在于，含有Ni和Co中的一种或两种：0.8～4.0mass％，含有Si：0.2～1.0mass％，Ni和Co中的一种或两种与Si的质量比为3.0～7.0，余量由Cu和不可避免的杂质构成，轧制平行方向的抗拉强度为570MPa以上，屈服强度为500MPa以上，延伸率为5％以上，轧制直角方向的抗拉强度为550MPa以上，屈服强度为480MPa以上，延伸率为5％以上，导电率高于35％IACS，进行使弯曲半径R与板厚t的比R/t为0.5，并进行使弯曲线为轧制垂直方向的90度弯曲时的弯曲加工极限宽度为70mm以上，进行使弯曲线为轧制垂直方向的密接弯曲时的弯曲加工极限宽度为20mm以上，兰克福德值为0.9以上。
方式2：
根据方式1所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，还含有Zn：2.5mass％以下和Sn：1.0mass％以下中的一种或两种。
方式3：
根据方式1或方式2所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，还含有Mg、Al、Cr、Mn、Ca、Ti、Zr、Fe和P中的一种或两种以上，合计1mass％以下，其中，P的含量为0.1mass％以下。
方式4：
根据方式1～3中任一项所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，表面上形成有厚度为0.2～5μm的Sn层。
方式5：
根据方式1～3中任一项所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，表面尚按顺序形成有厚度为3μm以下的Cu－Sn合金层和厚度为0～5μm的Sn层，Cu－Sn合金层和Sn层的合计厚度为0.2μm以上。
方式6：
根据方式1～3中任一项所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，表面上按顺序形成有厚度为3μm以下的由Ni、Co、Fe、Ni－Co合金或Ni－Fe合金中的任意一种构成的镀层，厚度为3μm以下的Cu－Sn合金层和厚度为0～5μm的Sn层，Cu－Sn合金层和Sn层的合计厚度为0.2μm以上。
方式7：
根据方式1～3中任一项所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，表面上形成有厚度为3μm以下的由Ni、Co、Fe、Ni－Co合金或Ni－Fe合金中的任意一种构成的镀层。
方式8：
根据方式5或6所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，Cu－Sn合金层在最表面露出，其露出面积率为50％以下。
方式9：
一种散热元件，由方式1～7任意一项所述的散热元件用铜合金板构成。
本申请伴随以申请日为2015年11月3日的日本国专利申请，专利申请第2015－216217号为基础申请的优先权主张。专利申请第2015－216217号通过参照编入本说明书。
【符号的说明】
1 V字块
2 卡压件
3 试验片
4 冲模
5 试验片
6 压料板
7 冲头

Claims (16)

1.一种散热元件用铜合金板，其特征在于，含有Ni和Co中的一种或两种：0.8～4.0mass％，含有Si：0.2～1.0mass％，Ni和Co中的一种或两种与Si的质量比为3.0～7.0，余量由Cu和不可避免的杂质构成，轧制平行方向的抗拉强度为570MPa以上，屈服强度为500MPa以上，延伸率为5％以上，轧制直角方向的抗拉强度为550MPa以上，屈服强度为480MPa以上，延伸率为5％以上，导电率高于35％IACS，进行弯曲半径R与板厚t的比R/t为0.5，并使弯曲线为轧制垂直方向的90度弯曲时的弯曲加工极限宽度为70mm以上，进行使弯曲线为轧制垂直方向的密接弯曲时的弯曲加工极限宽度为20mm以上，兰克福德值为0.9以上。
2.根据权利要求1所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，还含有Zn：2.5mass％以下和Sn：1.0mass％以下中的一种或两种。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，还含有Mg、Al、Cr、Mn、Ca、Ti、Zr、Fe和P中的一种或两种以上，合计1mass％以下，其中，P的含量为0.1mass％以下。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，表面上形成有厚0.2～5μm的Sn层。
5.根据权利要求3所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，表面上形成有厚度为0.2～5μm的Sn层。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，表面上按顺序形成有厚度为3μm以下的Cu－Sn合金层和厚度为0～5μm的Sn层，且Cu－Sn合金层和Sn层的合计厚度为0.2μm以上。
7.根据权利要求3所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，表面上按顺序形成有厚度为3μm以下的Cu－Sn合金层和厚度为0～5μm的Sn层，且Cu－Sn合金层和Sn层的合计厚度为0.2μm以上。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，表面上按顺序形成有厚度为3μm以下的由Ni、Co、Fe、Ni－Co合金或Ni－Fe合金中的任意一种构成的镀层，厚度为3μm以下的Cu－Sn合金层和厚度为0～5μm的Sn层，且Cu－Sn合金层和Sn层的合计厚度为0.2μm以上。
9.根据权利要求3所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，表面上按顺序形成有厚度为3μm以下的由Ni、Co、Fe、Ni－Co合金或Ni－Fe合金中的任意一种构成的镀层，厚度为3μm以下的Cu－Sn合金层和厚度为0～5μm的Sn层，且Cu－Sn合金层和Sn层的合计厚度为0.2μm以上。
10.根据权利要求1或权利要求2所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，表面上形成有厚度为3μm以下的由Ni、Co、Fe、Ni－Co合金或Ni－Fe合金中的任意一种构成的镀层。
11.根据权利要求3所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，表面上形成有厚度为3μm以下的由Ni、Co、Fe、Ni－Co合金或Ni－Fe合金中的任意一种构成的镀层。
12.根据权利要求6所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，Cu－Sn合金层在最表面露出，其露出面积率为50％以下。
13.根据权利要求7所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，Cu－Sn合金层在最表面露出，其露出面积率为50％以下。
14.根据权利要求8所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，Cu－Sn合金层在最表面露出，其露出面积率为50％以下。
15.根据权利要求9所述的散热元件用铜合金板，其特征在于，Cu－Sn合金层在最表面露出，其露出面积率为50％以下。
16.一种散热元件，其由权利要求1～15中任一项所述的散热元件用铜合金板构成。
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