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JP2001335872A - 電子機器用低熱膨張アルミニウム合金板 - Google Patents

電子機器用低熱膨張アルミニウム合金板

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Publication number
JP2001335872A
JP2001335872A JP2000160091A JP2000160091A JP2001335872A JP 2001335872 A JP2001335872 A JP 2001335872A JP 2000160091 A JP2000160091 A JP 2000160091A JP 2000160091 A JP2000160091 A JP 2000160091A JP 2001335872 A JP2001335872 A JP 2001335872A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
less
aluminum alloy
thermal expansion
alloy sheet
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000160091A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Hattori
哲也 服部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2000160091A priority Critical patent/JP2001335872A/ja
Publication of JP2001335872A publication Critical patent/JP2001335872A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱膨張係数が小さく、絞り成形性が優れた電
子機器用低熱膨張アルミニウム合金板を提供する。 【解決手段】 電子機器用低熱膨張アルミニウム合金板
は、Si:9乃至14質量%を含有し、更にMg:2.
0質量%以下、Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3
質量%以下、Mn:1.0質量%以下及びZn:0.5
質量%以下からなる群から選択される1種又は2種以上
を含有し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物から
なる組成を有し、ブランク径:100mm、ポンチ径:
50mm、ダイス径:52mm、しわ押さえ:51Nの
条件で絞り加工を施したときの限界絞り高さが6mm以
上である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ等の
処理装置の放熱板、ヒートスプレッダ、シャッター及び
カバー用材料等として使用される電子機器用低熱膨張ア
ルミニウム合金板に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの処理能
力の向上は著しいものの、一方では、発熱量が増加する
ことによって放熱性向上の要求が高まっている。例え
ば、マイクロプロセッサの構造として、ダイと放熱板と
の接着にはその間に接着剤又はコンパウンドを挟んで加
熱及び加圧を施すが、放熱板の熱変形が大きい場合には
非接触部分をなくすために、緩衝剤として接着剤又はコ
ンパウンドを必要以上に多量に使用し、放熱性低下を防
止する手段が取られてる。更に、高温時の素材耐力が低
すぎる場合には、加圧力によっても変形を生じることが
ある。
【0003】一般に、放熱用素材としては、アルミニウ
ム又は銅等が使用されてきたが、近時、熱伝導性が高く
放熱性が優れているアルミニウム合金が広く使用され、
品種としては、汎用合金であるJIS 1100又は5
052等が主に使用されている。また、このような放熱
板及びヒートスプレッダ等は切削加工によって作製され
ているが、更に材料歩留まりを向上させてコストを低減
させるため、プレス絞り加工によって作製されており、
良好な絞り成形性が必要となる。
【0004】しかし、アルミニウム合金は熱膨張率が高
く、従って変形量が大きいため、上述した接着剤等の緩
衝剤を多量に使用する必要があり、素材コストを高めて
いる。
【0005】従来、低熱膨張率化を図ったアルミニウム
合金としては、特公平3−55535号公報及び特公平
4−80108号公報等に開示されているものが公知で
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
3−55535号公報及び特公平4−80108号公報
等に記載されたアルミニウム合金は、低熱膨張及び耐摩
耗性等の機械的特性の向上を図ったものであるが、絞り
成形性は不十分であるという問題点がある。このよう
に、電子機器用のアルミニウム合金板としては、従来、
十分な絞り成形性を有しているものがない。
【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、熱膨張率が小さく、絞り成形性が優れた電
子機器用低熱膨張アルミニウム合金板を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電子機器用
低熱膨張アルミニウム合金板は、Si:9乃至14質量
%を含有し、更にMg:2.0質量%以下、Fe:0.
8質量%以下、Cu:0.3質量%以下、Mn:1.0
質量%以下及びZn:0.5質量%以下からなる群から
選択される1種又は2種以上を含有し、残部がアルミニ
ウム及び不可避的不純物からなる組成を有し、ブランク
径:100mm、ポンチ径:50mm、ダイス径:52
mm、しわ押さえ:51Nの条件で絞り加工を施したと
きの限界絞り高さが6mm以上であることを特徴とす
る。
【0009】本発明に係る電子機器用低熱膨張アルミニ
ウム合金板の製造方法は、Si:9乃至14質量%を含
有し、更にMg:2.0質量%以下、Fe:0.8質量
%以下、Cu:0.3質量%以下、Mn:1.0質量%
以下及びZn:0.5質量%以下からなる群から選択さ
れる1種又は2種以上を含有し、残部がアルミニウム及
び不可避的不純物からなる組成を有するアルミニウム合
金鋳塊に450乃至530℃の温度で均質化熱処理を行
う工程と、75%以上の加工率で熱間圧延し、35%以
上の加工率で冷間圧延する工程と、を有することを特徴
とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本願発明者等は、上述の課題を解決すべく、鋭意
実験研究した結果、アルミニウム合金に含有するSi量
を所定範囲に規定して熱膨張率を低く制御すると共に、
必要に応じてFe、Cu、Mn、Zn及びMg等を添加
することにより、絞り成形性を維持しかつ強度を向上さ
せることができることを見出した。また、このアルミニ
ウム合金の均質化熱処理温度、熱間圧延及び冷間圧延時
の加工率を適切に制御することにより、優れた絞り成形
性が得られることを知見した。
【0011】以下、本発明の電子機器用低熱膨張アルミ
ニウム合金板の数値限定理由について説明する。
【0012】Si含有量:9乃至14質量% Siは熱膨張係数を低下させる効果を有し、9質量%未
満では、その効果が充分得られず、一方、14質量%を
超えると、圧延加工時の割れが発生して、生産性が著し
く劣化すると共に、成形性を低下させる。従って、Si
含有量は9乃至14質量%とする。
【0013】また、本願発明は、適応される製品の要求
特性に応じて、以下の元素を1種又は2種以上含有して
もよい。
【0014】Mg:2.0質量%以下 Mgはマトリックスの強度を高め、高温時の機械特性及
び切削性を向上させる効果を有する。しかし、2質量%
を超えると、絞り成形性を著しく低下させるため、Mg
の含有量は2質量%以下とする。
【0015】Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3質
量%以下、Mn:1.0質量%以下、Zn:0.5質量
%以下 Fe、Cu、Mn、Znは、Mgと同様に、いずれも機
械的性質及び切削性の改善に効果を有するものであり、
製品の要求特性によって、夫々添加する必要がある。そ
の含有量が夫々上限を超えると、粗大な晶出物を精製
し、絞り成形性を低下させる。従って、その含有量は、
夫々Fe:0.8質量%以下、Cu:0.3質量%以
下、Mn:1.0質量%以下、Zn:0.5質量%以下
とする。
【0016】次に、本発明の電子機器用低熱膨張アルミ
ニウム合金板の製造方法について説明する。先ず、上述
の組成を有するアルミニウム合金鋳塊に均質化熱処理を
施す。均質化熱処理は鋳塊のミクロ偏析を均一化し、且
つ、共晶Si粒子を球状化することによって延性を増加
させ、圧延性及び絞り成形性を向上させる。ここで、均
質化熱処理温度が450℃未満では、その効果が十分で
なく、520℃を超えると局部溶解を生じるため、均質
化熱処理温度は450乃至530℃とする。また、均質
化熱処理の時間は3乃至24時間程度の範囲内で適宜選
択することができる。
【0017】次に、熱間圧延し、更に冷間圧延を施す
が、熱間加工及び冷間加工は、共晶Si粒子を分断及び
微細化すると共に最終焼鈍後の組織を微細化し成形性を
向上させる。しかし、熱間加工率が75%未満、冷間加
工率が35%未満では、その効果が発現されない。従っ
て、熱間加工率及び冷間加工率は夫々75%以上及び3
5%以上とする。
【0018】この後、製品の要求特性によって、適宜、
最終焼鈍を施してもよい。特に、絞り成形性が要求され
る場合には、以下の条件の最終焼鈍を施すことが有効で
ある。即ち、350乃至450℃の温度にて、0.5時
間以上加熱し、100℃/時間以下の冷却速度にて冷却
するものである。
【0019】このように製造することにより、低熱膨張
であると共にブランク径:100mm、ポンチ径:50
mm、ダイス径:52mm、しわ押さえ:51Nの条件
で絞り加工を施したときの限界絞り高さが6mm以上の
優れた絞り成形性を有するアルミニウム合金板をえるこ
とができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の電子機器用低熱膨張アルミニ
ウム合金板を実際に製造し、本発明の範囲から外れる比
較例と比較してその効果について説明する。
【0021】第1実施例 下記表1に示す組成を有するアルミニウム合金につい
て、常法に従って鋳塊にし、510℃の温度にて4時間
の均質化熱処理を施した後、加工率が94%の熱間圧
延、及び加工率が73%の冷間圧延によって、板厚を
0.8mmにした後、360℃の温度で最終焼鈍を施し
た。このアルミニウム合金板について、平均線熱膨張係
数、0.2%耐力、及び絞り成形性について測定した結
果を下記表2に示す。平均線熱膨張係数は40乃至90
℃の温度における線熱膨張係数を測定しその平均値を求
めた。また、限界絞り高さは、ブランク径100mm、
ポンチ径50mm、ダイス径52mm、しわ押さえ:5
1Nとしたときの絞り高さを測定した。潤滑油として銅
板用防錆油を使用した。
【0022】0.2%耐力が45N/mm2以上を良
好、それ未満のものを不良とした。また、平均線膨張係
数が21/℃以下のものを良好、それを超えるものを不
良とした。また、限界絞り高さが6mm以上のものを良
好、6mm未満のものを不良とした。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】実施例1乃至15は、アルミニウム合金組
成及び限界絞り高さが本発明範囲内であり、優れた絞り
成形性を有すると共に平均線膨張係数が小さく、更に、
機械的特性が要求される場合においても実施例に示すよ
うに、本発明範囲内であれば、十分な絞り成形性を得る
ことができた。
【0026】比較例16乃至23は、アルミニウム合金
に含有するSi、Fe、Cu、Mn、Mg又はZnのい
ずれかの組成が本発明範囲から外れるため、限界しぼり
高さが6m未満となり、良好な絞り成形性が得られなか
った。
【0027】第2実施例 表1の実施例10と同一の化学組成を有するアルミニウ
ム合金鋳塊を下記表3に示す条件にて、均質化熱処理、
熱間圧延、冷間圧延を行って板厚0.8mmとした後、
360℃の温度で最終焼鈍を施してアルミニウム合金板
を作製した。その後、第1実施例と同様の条件にて、平
均線熱膨張係数、0.2%耐力、及び限界絞り高さを測
定した。これらの結果を下記表4に示す。
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】実施例24乃至28は、均質化熱処理温度
並びに熱間圧延及び冷間圧延の加工率が本発明範囲内で
あるため、いずれも平均線膨張係数、絞り成形性共に良
好であった。また、機械的特性が要求される場合におい
ても実施例に示すように、本発明範囲内であれば、十分
な絞り成形性を得ることができた。
【0031】比較例29乃至31は、均質化熱処理温度
が本発明範囲の下限未満か、又は、熱間圧延若しくは冷
間圧延の加工率が本発明範囲から外れるため、所望の絞
り成形性を得られなかった。また、比較例32は均質化
熱処理温度が本発明範囲を超えるためバーニングが発生
し、熱延中に割れが発生してしまい、製品を作製できな
かった。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
アルミニウム合金の化学組成並びに均質化熱処理の温
度、熱間加工率及び冷間加工率を適切に規定することに
より、必要な機械的強度が得られ、熱膨張率が低く、優
れた絞り成形性を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22F 1/00 650 C22F 1/00 682 682 683 683 685Z 685 691B 691 694A 694 H01L 23/36 M

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si:9乃至14質量%を含有し、更に
    Mg:2.0質量%以下、Fe:0.8質量%以下、C
    u:0.3質量%以下、Mn:1.0質量%以下及びZ
    n:0.5質量%以下からなる群から選択される1種又
    は2種以上を含有し、残部がアルミニウム及び不可避的
    不純物からなる組成を有し、ブランク径:100mm、
    ポンチ径:50mm、ダイス径:52mm、しわ押さ
    え:51Nの条件で絞り加工を施したときの限界絞り高
    さが6mm以上であることを特徴とする電子機器用低熱
    膨張アルミニウム合金板。
  2. 【請求項2】 Si:9乃至14質量%を含有し、更に
    Mg:2.0質量%以下、Fe:0.8質量%以下、C
    u:0.3質量%以下、Mn:1.0質量%以下及びZ
    n:0.5質量%以下からなる群から選択される1種又
    は2種以上を含有し、残部がアルミニウム及び不可避的
    不純物からなる組成を有するアルミニウム合金鋳塊に4
    50乃至530℃の温度で均質化熱処理を行う工程と、
    75%以上の加工率で熱間圧延し、35%以上の加工率
    で冷間圧延する工程と、を有することを特徴とする電子
    機器用低熱膨張アルミニウム合金板の製造方法。
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