底板和底板的制造方法
底板和底板的制造方法
【專利摘要】該底板（2）由復合材料構成，該復合材料通過由奧氏體類不銹鋼形成的第一層（21）、由Cu或Cu合金形成且層疊于第一層的第二層（22）和由奧氏體類不銹鋼形成且層疊于第二層的與第一層相反的一側的第三層（23）軋制接合而成，第二層的厚度為復合材料的厚度的15%以上。
【專利說明】底板和底板的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及適合于例如內置伴隨有散熱的電子部件的便攜設備用途的底板(chassis)和該底板的制造方法,特別涉及使用不銹鋼和Cu的底板和該底板的制造方法。
【背景技術】
[0002]以往，在便攜設備等中，為了保護用于顯示圖像的顯示部不受到來自外部的沖擊，使用由具有高機械強度的不銹鋼形成的底板。例如，在日本特開2006-113589號公報中，公開了具備面板單元和用于固定和支承面板單元的底板的顯示裝置。此外，日本特開2006-113589號公報中雖然沒有明確記載,但可以認為顯不裝置的底板由作為一般底板板厚的約0.3mm?約0.4mm的板厚的不銹鋼形成。
[0003]另一方面，近年來，要求同時實現便攜設備的高性能化和小型化(薄型化)。在使便攜設備高性能化的情況下，因CPU (Central Processing Unit)等的集成電路(IC)中的處理速度的高速化和隨之而來的消費電力的增大等，便攜設備的電子部件中的發熱量增大。因此，為了在確保充分的散熱性能的同時進行便攜設備的小型化，要求便攜設備的底板具有作為散熱部件的功能。
[0004]此外，為了提高電子部件與底板之間的導熱性，例如，在日本特開2012-7090號公報中，公開了在電子部件與底板之間，設置通過包含氧化鋁來提高導熱性的導熱性壓敏粘接片。
[0005]但是，日本特開2006-113589號公報中記載的不銹鋼制的底板中，不銹鋼的導熱率較低，所以存在使用日本特開2012-7090號公報中記載的導熱性壓敏粘接片的情況下底板的散熱性能仍然不足的問題。
[0006]此外，對于日本特開2006-113589號公報中記載的不銹鋼制的底板，能夠通過粘接例如日本特開2010-215441號公報中記載的石墨片、或比石墨片更廉價的Cu箔等來提高散熱性能。但是，存在因追加的石墨片等導致部件個數增多和便攜設備厚度增大等問題，要求提高底板自身的散熱性能。
[0007]因此，作為用于提高底板自身的散熱性能的結構，例如在日本特開2007-12928號公報中，提出了使用機械強度較高的不銹鋼和導熱率較高的Cu合金的散熱基板(底板)。
[0008]在日本特開2007-12928號公報中，如圖14所示，公開了一種散熱基板602，其包括:由Cu-Mo復合材料構成的矩形的嵌合部件622 ;和形成有用于壓入嵌合部件622的矩形的孔部621a的由SUS304構成的基件621。該散熱基板602的嵌合部件622以上表面622a小于下表面622b的方式形成,在外側面形成有高低差622c。此外,壓入嵌合部件622的基件621的孔部621a與嵌合部件622的形狀對應地形成，在孔部621a的內側面形成有高低差621b。然后，以嵌合部件622從下方(Z2 —側)插入到基件621的孔部621a的狀態進行相互嵌合，使嵌合部件622與基件621接合。
[0009]現有技術文獻
[0010]專利文獻[0011]專利文獻1:日本特開2006-113589號公報
[0012]專利文獻2:日本特開2012-7090號公報
[0013]專利文獻3:日本特開2010-215441號公報
[0014]專利文獻4:日本特開2007-12928號公報
【發明內容】
[0015]發明要解決的技術問題
[0016]但是，日本特開2007-12928號公報所公開的散熱基板602(底板)中，使用由導熱率較高的Cu-Mo復合材料構成的嵌合部件622和由機械強度較高的SUS304構成的基件621，另一方面，對于嵌合部件622和基件621分別形成高低差622c和621b,所以需要在嵌合部件622和基件621雙方使厚度確保為一定程度。因此，存在底板的厚度增大，難以使使用底板的便攜設備等薄型化的問題。此外，從上方(Zl —側)對于底板施加外力的情況下，存在插入基件621的孔部621a的嵌合部件622脫落的可能性，所以還具有作為底板在結構上強度不足的問題。
[0017]本發明是為了解決上述技術問題，并且還考慮了底板與大氣接觸的問題而得出的，本發明的目的之一在于，運用使用機械強度高的不銹鋼和導熱率高的Cu或Cu合金的現有技術的有效性，提供使不銹鋼部分與Cu或Cu合金部分在結構上以高強度接合且實現薄型化的底板和該底板的制造方法。
[0018]用于解決技術問題的手段
[0019]本發明的第一方面的底板由復合材料構成，該復合材料通過由奧氏體類不銹鋼形成的第一層、由Cu或Cu合金形成的層疊于第一層的第二層和由奧氏體類不銹鋼形成的層疊于第二層的與第一層相反的一側的第三層軋制接合而成，第二層的厚度為復合材料的厚度的15%以上。
[0020]本發明的第一方面的底板如上所述由復合材料構成，第一層和第三層由奧氏體類不銹鋼形成，在兩層之間夾著由Cu或Cu合金形成的第二層，進行軋制接合而得到該復合材料。復合材料以不在各自的層形成高低差等的方式軋制接合。從而，通過將復合材料應用于底板，能夠使底板的厚度比現有技術變薄不設置上述高低差的量。此外，應用了復合材料的底板不需要設為圖14所示的部件彼此的嵌合結構。從而，也無需擔心底板的部分脫落，能夠抑制在通常的使用方式下受到的外力引起的底板的破損。
[0021]其中，本發明中所謂的“底板”指的是需要良好的散熱性能和高機械強度的用途的底板。例如，包括為了保護用于顯示圖像的顯示部不受到來自外部的沖擊的底板、用于保護便攜設備的基板上安裝的集成電路的底板等用于保護便攜設備中的電子部件的底板。并且，還包括便攜設備的框體等用于提高便攜設備整體的機械強度的底板、具有用于電連接的引線的功能的底板、和用于屏蔽電磁的底板等。
[0022]此外，通過在與大氣接觸的面積大的第一層和第三層應用奧氏體類不銹鋼，能夠對底板的表面付與耐蝕性，所以能夠抑制因磁化或生銹引起的不良。此外，在被第一層和第三層夾著的第二層中，應用金屬材料中散熱性能優秀的Cu或Cu合金。并且，通過使該第二層的厚度為復合材料的厚度的15%以上，能夠充分確保由導熱性優秀的Cu或Cu合金形成的第二層的厚度。例如，能夠獲得與在上述不銹鋼制的底板上貼合了石墨片的底板中可以得到的貼合前后的溫度差(20°C左右)同等以上的良好的散熱性能。由此，能夠使來自易于發熱的電子部件的熱迅速分散到底板整體進行散熱。此外，關于這一點，已經通過后述的發明人的測定確認。此外，第二層的厚度也可以在實用上機械強度允許降低的范圍內比15%增大任意量，可以認為通過使第二層的厚度為復合材料的厚度的例如80%以下，能夠獲得優秀的散熱性能。
[0023]此外，通過使第一層和第三層由奧氏體類不銹鋼形成，與第一層和第三層由作為強磁體的鐵氧體類不銹鋼和馬氏體類不銹鋼等形成的情況不同，能夠抑制第一層和第三層被磁化。由此，能夠抑制使用底板的便攜設備等因磁化后的第一層和第三層的磁力而發生不良。此外，與第一層和第三層由鐵氧體不銹鋼形成的情況不同，能夠抑制第一層和第三層生銹。
[0024]在上述第一方面的底板中，第二層的厚度優選的下限是復合材料的厚度的20%以上，進一步優選的下限是復合材料的厚度的30%以上。這樣構成時，與不銹鋼相比，導熱性良好的Cu或Cu合金所占有的比例增加，所以能夠獲得更良好的散熱性能。此外，關于這一點，也已經通過后述的發明人的測定確認。
[0025]此外，在上述第一方面的底板中，第二層的厚度優選的上限是復合材料的厚度的60%以下，進一步優選的上限是復合材料的厚度的50%以下。這樣構成時，能夠充分確保由機械強度高的奧氏體類不銹鋼形成的第一層和第三層的厚度。例如，在用0.2%條件屈服強度進行評價的情況下，能夠獲得在防止底板變形的觀點上一般要求的400MPa程度的機械強度、或在此之上的較高的機械強度。
[0026]此外，在上述第一方面的底板中，優選使第一層和第三層由奧氏體類不銹鋼形成。該情況下，第三層的厚度的平均值優選為第一層的厚度的平均值的95%以上105%以下。這樣構成時，能夠使底板在厚度方向上成為大致對稱的結構。即，能夠成為相同的材質(奧氏體類不銹鋼)和大致相等的厚度，所以不需要區別底板的正反面，能夠使制造過程中的處理變得容易。此外，通過使第三層的硬度為第一層的硬度的±30HV的硬度，在復合材料形成時和沖壓加工時，能夠減少因第一層的特性與第三層的特性不同而發生底板的制造和加工的不良的風險。
[0027]此外，在上述第一方面的底板中，復合材料的厚度能夠薄至0.3mm以下。這樣使底板較薄的情況下，也能夠通過占復合材料的厚度的15%以上的第二層的良好的散熱性能和由奧氏體類不銹鋼構成的第一層和第三層的高機械強度，獲得同時具備充分耐實用的散熱性能和機械強度的底板。
[0028]此外，在上述第一方面的底板中，優選使第一層和第三層由奧氏體類不銹鋼形成，并且使第二層由Cu形成。這樣構成時，通過由導熱率更高的Cu形成的第二層，能夠進一步提高底板的散熱性能。
[0029]如上所述，對于第一層和第三層應用奧氏體類不銹鋼的情況下，優選選定一般經常使用的容易獲得和再利用的SUS304。其中，SUS304雖然存在因復合材料形成時和沖壓加工時等的加工使組織馬氏體化而帶有磁性的情況，但是會因制造過程中實施的熱處理等退磁，推測最終得到的底板被磁化的可能性非常低。此外，也優選對于使材質相同的第一層和第三層選定SUS301。SUS301與SUS304同樣容易獲得和再利用，并且如后所述機械強度高于SUS304，所以能夠提高底板的機械強度。此外，關于Ni量少于SUS304的SUS301，推測其磁化的可能性也同樣低。
[0030]此外，在上述第一方面的底板中，優選對于底板的表面的至少一部分，形成表面金屬層。這樣構成時，在底板中，能夠通過表面金屬層實現耐蝕性的提高、接觸電阻的降低、可焊性的提高等。此外，進一步優選對于底板的大致整個面形成表面金屬層。由此，能夠在底板的表面的大致整個面，實現耐蝕性的提高、接觸電阻的降低、可焊性的提高等。
[0031]此外，在形成有表面金屬層的底板中，優選對于底板的表面的至少一部分，通過鍍層形成表面金屬層。由此，能夠容易地形成表面金屬層。特別是在底板的表面的大致整個面形成表面金屬層的情況下，不需要在不形成表面金屬層的位置形成掩模，所以通過鍍層能夠更容易地形成表面金屬層。其中，鍍層的形成方法可以是電解鍍，也可以是無電解鍍。
[0032]此外，在形成有表面金屬層的底板中，優選對于底板的至少一部分，將表面金屬層軋制接合。這樣構成時，通過在第一層、第二層和第三層之外也加入表面金屬層軋制接合，不需要在由第一層、第二層和第三層構成的復合材料上另外形成表面金屬層的工序，所以能夠簡化制造工序，提高生產效率。
[0033]此外，在具有表面金屬層的底板中，優選底板的至少一部分表面金屬層是由Sn或Sn合金構成的表面金屬層(例如鍍層)。將不具有Sn或Sn合金形成的表面金屬層(Sn類表面金屬層)的底板軟釬焊在支承部的情況下，存在焊錫中含有的Sn異常生長(晶須)的情況，所以優選對于底板表面的至少與軟釬焊相關的部分，形成Sn類表面金屬層。該Sn類表面金屬層，考慮生產效率時，進一步優選存在于底板的由奧氏體類不銹鋼構成的正反面(兩面)的大致整個面。
[0034]此外，在具有表面金屬層的底板中，優選表面金屬層由Ni或Ni合金構成。這樣構成時，通過由Ni或Ni合金構成的表面金屬層(Ni類表面金屬層)，能夠抑制底板與其他部件的接觸部分的電阻(接觸電阻)增大，所以不僅能夠將底板用作散熱部件和保護不受沖擊的結構部件，還能夠將其用作用于使電路接地的電流通路。即，能夠更有效地使用底板。此夕卜，通過使底板的表面具有由耐蝕性高的Ni或Ni合金構成的表面金屬層，能夠提高底板的耐蝕性。此外，優選對于底板的至少與電路連接的部分，形成由Ni或Ni合金構成的表面金屬層。此外，該由Ni或Ni合金構成的金屬層，考慮生產效率等，進一步優選存在于正反面(兩面)的大致整個面。
[0035]此外，本發明的底板能夠用作內置伴隨有散熱的電子部件的便攜設備的底板。對于要求小型化的便攜設備，通過應用上述本發明的能夠薄型化的底板，能夠使便攜設備至少與底板的厚度的減少程度相應地小型化(薄型化)和輕量化。此外，因為能夠使來自易于發熱的電子部件的熱通過本發明的底板高效率地散熱，所以能夠抑制向電子部件的蓄熱，能夠抑制蓄熱引起的電子部件的誤動作。此外，伴隨有散熱的電子部件與底板接觸的情況下，能夠使來自電子部件的熱更有效率地散熱。此外，“電子部件”中不僅包括顯示器和集成電路(IC)等利用電力的部件，也包括電池等供給電力的部件。
[0036]本發明的第二方面的底板的制造方法包括:在由奧氏體類不銹鋼形成的第一層、由Cu或Cu合金形成的第二層和由奧氏體類不銹鋼形成的第三層按該順序層疊的狀態下，通過軋制接合，以第二層的厚度成為復合材料的厚度的15%以上的方式形成復合材料的工序，其中，形成復合材料的工序包括:使第一層、第二層和第三層在層疊的狀態下進行軋制的工序；和使復合材料擴散退火的工序。[0037]本發明的第二方面的底板的制造方法如上所述，使由奧氏體類不銹鋼形成的第一層、由Cu或Cu合金形成的第二層和由奧氏體類不銹鋼形成的第三層在按該順序層疊的狀態下，通過軋制接合，以第二層的厚度為復合材料的厚度的15%以上的方式形成復合材料。復合材料以不在各自的層形成高低差等的方式軋制接合。從而，通過將復合材料應用于底板，能夠使底板的厚度比現有技術變薄不設置上述高低差的程度以上。此外，因為不需要成為嵌合結構，所以也無需擔心底板的部分脫落，能夠提供可抑制在通常的使用方式下受到的外力弓I起的底板的破損的制造方法。
[0038]此外，通過使形成復合材料的工序包括對第一層、第二層和第三層在層疊的狀態下進行軋制的工序，和對復合材料進行擴散退火的工序，在軋制工序中，即使由奧氏體類不銹鋼形成的第一層和第三層馬氏體化而帶有磁性的情況下，也能夠在擴散退火工序中退磁。由此，能夠抑制制造被磁化后的底板的情況。
[0039]此外，在上述第二方面的底板的制造方法中，優選使第一層、第二層和第三層在層疊的狀態下進行軋制的工序和使復合材料擴散退火的工序交替地進行多次。由此，在通過多次進行軋制工序對復合材料逐漸軋制使其變薄的情況下，也能夠在之后的擴散退火工序中退磁，所以能夠可靠地抑制制造被磁化后的底板的情況。
[0040]發明的效果
[0041]根據本發明，如上所述，通過應用將已知具有優秀的耐蝕性的奧氏體類不銹鋼、和已知具有良好的導熱性的Cu或Cu合金適當組合而得到的復合材料，能夠獲得在材質的觀點上具有良好的散熱性能、高機械強度和耐蝕性，并且在結構的觀點上以高強度接合且被薄型化的新的底板。特別適合內置伴隨有散熱的電子部件的便攜設備用的底板。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1是表示本發明的一個實施方式的便攜設備的內部結構的立體圖。
[0043]圖2是表示本發明的一個實施方式的便攜設備的內部結構的分解立體圖。
[0044]圖3是表示本發明的一個實施方式的便攜設備的底板的結構的截面圖。
[0045]圖4是用于說明本發明的一個實施方式的便攜設備的底板的制造工藝的示意圖。
[0046]圖5是表示形成有本發明的比較例的Cu箔層的板材的結構的截面圖。
[0047]圖6是用于說明為了確認本發明的效果而進行的底板和板材的溫度狀態的觀察的示意圖。
[0048]圖7是表示為了確認本發明的效果而進行的測定中使用SUS304的情況下的底板和板材的測定結果的表。
[0049]圖8是表示為了確認本發明的效果而進行的測定中使用SUS301的情況下的底板和板材的測定結果的表。
[0050]圖9是表示為了確認本發明的效果而進行的測定中Cu板厚比率與溫度差的關系的曲線圖。
[0051]圖10是表示為了確認本發明的效果而進行的測定中Cu板厚比率與0.2%條件屈服強度的關系的曲線圖。
[0052]圖11是表示本發明的一個實施方式的第一變形例的便攜設備的內部結構的分解立體圖。[0053]圖12是表示本發明的一個實施方式的第二變形例的底板和基板的截面圖。
[0054]圖13是表示本發明的一個實施方式的第三變形例的底板和基板的截面圖。
[0055]圖14是用于說明(日本)特開2007-12928號公報中公開的先前技術的截面圖。
【具體實施方式】
[0056]以下，基于【專利附圖】
【附圖說明】將本發明具體化的實施方式。
[0057]首先，參考圖1?圖3，說明本發明的一個實施方式的便攜設備100的內部結構。
[0058]本實施方式的便攜設備100中，如圖1和圖2所示，從上方(Zl —側)起使顯示器
1、底板2、基板3、電池4按該順序配置。其中，顯示器1、底板2和基板3形成為平面觀察時在長邊方向上具有約IOOmm的長度L1、且在短邊方向上具有約50mm的長度L2的大致長方形形狀。此外，電池4形成為平面觀察時比基板3小的矩形。
[0059]顯示器I由液晶顯示器或有機EL顯示器等構成，具有在Zl—側的上表面顯示圖像的功能。該顯示器I的Z2 —側的下表面與底板2的Zl —側的上表面抵接(接觸)。BP,顯示器I配置在底板2的附近。此外，顯示器I構成為在顯示圖像時發熱，顯示器I中產生的熱主要通過底板2向外部釋放。其中，顯示器I是本發明的“電子部件”的一例。
[0060]底板2由在Z方向上具有約0.3mm的厚度tl的大致長方形的板材構成。該底板2具有保護顯示器I不受到來自外部的沖擊的功能，和使來自顯示器I和CPU31的熱向外部釋放的功能。電池4具有對顯示器I和基板3等供給電力的功能，配置在基板3的Z2 —側的下表面。
[0061]此外，在基板3的Zl —側的上表面設置有執行用于控制便攜設備100的程序等的CPU31。該CPU31的Zl —側的上表面與底板2的Z2 —側的下表面抵接(接觸)。即，CPU31配置在底板2的附近。此外，CPU31構成為通過執行用于控制便攜設備100整體的程序等而發熱，CPU31中產生的熱主要通過底板2向外部釋放。其中，CPU31是本發明的“電子部件”的一例。
[0062]此處,本實施方式中，如圖3所示,底板2由SUS (Steel Use Stainless)層21、在SUS層21的Z2 —側的下表面層疊的Cu層22、在Cu層22的Z2 —側的下表面(與層疊有SUS層21的Zl —側的上表面相反的一側)層疊的SUS層23壓接接合得到的三層的復合材料構成。該SUS層21和23與Cu層22通過軋制接合來相互牢固地接合。其中，SUS層21、Cu層22和SUS層23分別是本發明的“第一層”、“第二層”和“第三層”的一例。
[0063]SUS層21和SUS層23均由作為奧氏體類不銹鋼的SUS304或SUS301形成。即，SUS層21和SUS層23由化學成分和組織形態等材質相等的奧氏體類不銹鋼形成。此外，SUS304和SUS301在材質上為非磁體，通常具有不帶磁性的性質。Cu層22由無氧銅、韌銅和磷脫氧銅等純度99.9%以上的Cu形成。
[0064]此外，SUS304和SUS301具有約15W/(mXK)的導熱率。另一方面，Cu具有約400W/(mXK)的導熱率。即，Cu具有比SUS304和SUS301高的導熱率。
[0065]此外，SUS304具有約840MPa的0.2%條件屈服強度，SUS301具有與SUS304同等或超過其一定程度的0.2%條件屈服強度。另一方面，Cu具有約200MPa的0.2%條件屈服強度。即，SUS304和SUS301的機械強度高于Cu。
[0066]此外，本實施方式中，SUS層21、Cu層22、SUS層23分別在Z方向上具有厚度t2、t3、t4。此處，SUS層21的厚度t2與SUS層23的厚度t4大致相同。此處，SUS層21、Cu層22、SUS層23的各界面也可以不是平坦面狀而呈起伏狀地形成。這樣的情況下，SUS層21的厚度t2的平均值為SUS層23的厚度t4的平均值的95%以上105%以下的情況下，在實際制造中，視為SUS層21的厚度t2與SUS層23的厚度t4大致相同地進行處理也沒有問題。
[0067]此外，使Cu層22的厚度t3相對于底板2的厚度tl (=t2+t3+t4)的板厚比率形成為15%以上。此外，優選Cu層22的厚度t3的板厚比率為底板2的厚度tl的約20%以上，進一步優選為底板2的厚度tl的約30%以上。此外，優選Cu層22的厚度t3的板厚比率為底板2的厚度tl的約60%以下，進一步優選為底板2的厚度tl的約50%以下。
[0068]接著，參考圖1、圖3和圖4，說明本發明的一個實施方式的底板2的制造工藝。
[0069]首先，如圖4所示，準備由SUS304或SUS301中的任一方形成的SUS板材121和SUS板材123，以及由⑶形成的Cu板材122。此時，調整各板材的厚度，使得SUS板材121的厚度與SUS板材123的厚度大致相同，并且Cu板材122的厚度為將SUS板材121的厚度、Cu板材122的厚度和SUS板材123的厚度合計后的厚度的15%以上。
[0070]然后，在將Cu板材122配置在SUS板材121與SUS板材123之間的狀態下，使用輥105以約60%的壓下率連續地進行軋制接合。由此，連續地形成具有約Imm的厚度且SUS層21、Cu層22和SUS層23按該順序層疊得到的復合材料102。
[0071]之后，在約1000°C的還原氣氛下，使形成了的復合材料102擴散退火。然后，對復合材料102連續地進行軋制直到成為約1/3的厚度(目標值:0.33mm)。然后，在約1000°C的還原氣氛下，再次使復合材料102擴散退火后，以約10%的壓下率連續地進行軋制。由此，連續地形成具有約0.3mm的厚度tl (參考圖3)的復合材料102。此處，SUS304和SUS301在以大的壓下率進行軋制加工的情況下，存在因加工而使組織馬氏體化并帶有磁性的情況。但是，因為經過上述擴散退火使其退磁，所以可以認為不會產生特別的問題。
[0072]之后，如圖1所示，通過將復合材料102 (參考圖4)沖孔成為長邊方向上具有約IOOmm的長度L1、且短邊方向上具有約50mm的長度L2的大致長方形形狀,制造底板2。此夕卜，底板2通過沖壓加工等被加工為規定的形狀。
[0073]本實施方式中，如上所述，使底板2由SUS層21、在SUS層21的Z2—側的下表面層疊的Cu層22、在Cu層22的Z2 —側的下表面層疊的SUS層23壓接接合得到的三層復合材料構成。由此，各層能夠不形成高低差地接合，能夠使底板2的厚度tl較薄。結果，能夠使便攜設備100至少與底板2的厚度tl減少的程度相應地小型化(薄型化)和輕量化。此夕卜，因為不需要成為圖14所示的嵌合結構，所以無需擔心底板2的一部分脫落，能夠抑制在通常的使用方式下受到的外力引起的底板2的破損。
[0074]此外，本實施方式中，因為各層在層疊的狀態下通過軋制牢固地接合，所以由SUS304或SUS301形成的SUS層21和23與由Cu形成的Cu層22的接合不會因厚度方向(Z方向)的外力而容易地剝離。
[0075]此外，本實施方式中，因為作為機械強度較高的奧氏體類不銹鋼的SUS304或SUS301位于底板2的Zl側和Z2側這兩側，所以能夠容易地提高底板2的機械強度。此外，因為能夠對底板2的表面付與耐蝕性，所以能夠抑制磁化或生銹引起的不良。
[0076]此外，本實施方式中，通過使Cu層22的厚度t3為底板2的厚度tl的15%以上，能夠充分確保由導熱性優秀的Cu形成的Cu層22的厚度t3，因此能夠使來自CPU31的熱迅速分散到底板2的整體進行散熱。由此，能夠從底板2的整體向外部散熱，所以能夠獲得良好的散熱性能。此外，例如優選使Cu層22的厚度t3為底板2的厚度tl的60%以下，進一步優選為底板2的厚度tl的50%以下。通過這樣構成，能夠具有Cu層22的散熱特性，并且充分確保由機械強度高的SUS304或SUS301形成的SUS層21的厚度t2和SUS層23的厚度t4。
[0077]此外，本實施方式中，通過使SUS層21、23在材質上由作為非磁性的奧氏體類不銹鋼的SUS304或SUS301形成，能夠抑制SUS層21、23磁化。從而，能夠抑制便攜設備因底板的磁化產生的磁力而產生不良。即，抑制了最終形成于底板2的SUS層21、23的磁化。此夕卜，能夠通過由耐蝕性好的奧氏體類不銹鋼構成的SUS層21、23來抑制生銹。進而，因為將容易獲得的SUS304或SUS301用于SUS層21、23，所以能夠降低底板2的制造成本。
[0078]此外，本實施方式中，使Cu層22的厚度t3為底板2的厚度11的約20%以上時，可以獲得更良好的散熱性能，使Cu層22的厚度t3為底板2的厚度tl的約30%以上時，能夠進一步獲得良好的散熱性能。
[0079]此外，本實施方式中，通過使SUS層21和23由化學成分和組織形態等材質相等的奧氏體類不銹鋼構成，且使SUS層21的厚度t2與SUS層23的厚度t4大致相等，不需要區別底板2的正反面，能夠使制造過程等中的處理變得容易。此外，因為能夠使SUS層21與SUS層23的加工特性實質上同等，所以在復合材料102形成時和沖壓加工時等，能夠減少因SUS層21與SUS層23的加工特性不同而發生底板2的制造和加工的不良的風險。
[0080]此外，本實施方式中，還能夠使復合材料的厚度如上所述成為0.3mm，所以通過使用該復合材料，底板2的厚度tl變得充分薄，因而能夠容易使便攜設備100薄型化和輕量化。此外，通過使Cu層22由導熱率高的Cu形成，能夠有效提高底板2的導熱性。
[0081]此外，本實施方式中，由Ni量多于SUS301的SUS304形成SUS層21、23的情況下，出于復合材料102形成時和沖壓加工時難以磁化的觀點是有利的。即，對于SUS層21、23，使用SUS304比使用SUS301更易于抑制最終得到的底板2的磁化。
[0082]此外，本實施方式中，由機械強度高于SUS304的SUS301形成SUS層21、23的情況下，能夠在確保底板2的散熱性能的同時提高機械強度。對于這一點，基于圖8在后文敘述。
[0083]此外，本實施方式中，如圖1所示，通過將顯示器I和CPU31配置在具有良好的散熱性能的底板2的附近，能夠使來自顯示器I和CPU31的熱從底板2有效地散熱。進而，通過使顯示器I和CPU31與具有良好的散熱性能的底板2抵接，能夠使來自顯示器I和CPU31的熱從底板2有效地散熱。由此，能夠抑制熱在顯示器I和CPU31中蓄積，能夠抑制顯示器I和CPU31因熱而誤動作的情況。
[0084]此外，本實施方式中，在將Cu板材122配置在SUS板材121與SUS板材123之間的狀態下，使用輥105以約60%的壓下率連續地進行軋制接合后，在約1000°C的還原氣氛下，使形成了的復合材料102擴散退火。然后，對復合材料102連續地進行軋制直到成為約1/3的厚度。然后，在約1000°C的還原氣氛下，再次使復合材料102擴散退火后，以約10%的壓下率連續地進行軋制。經過這樣的制造工序，即使由奧氏體類不銹鋼形成的SUS層21和23馬氏體化而帶有磁性的情況下，也能夠在擴散退火工序中退磁。進而，在通過多次進行軋制工序對復合材料102逐漸軋制使其變薄的情況下，也能夠在之后的擴散退火工序中退磁。其結果，能夠可靠地抑制制造被磁化后的底板2的情況。
[0085](實施例)
[0086]接著，參考圖2、圖3、圖5?圖10，說明為了確認本發明的效果而進行的散熱性能的測定和機械強度的測定。其中，只要沒有特別的記載，“厚度”和“板厚”指的是平均值。
[0087]本實施例中，使用圖3所示的上述實施方式的底板2。具體而言，實施例1?8(參考圖7)使用由SUS304形成的SUS層21、由Cu形成的Cu層22、由SUS304形成的SUS層23按該順序層疊得到的復合材料構成的底板2。此外，實施例9?13 (參考圖8)使用由SUS301形成的SUS層21、由Cu形成的Cu層22、由SUS301形成的SUS層23按該順序層疊得到的復合材料構成的底板2。
[0088]此外，在實施例1?13中，使底板2的厚度tl (=t2+t3+t4，總板厚)為0.3mm，且使SUS層21的厚度t2與SUS層23的厚度t4相同。此外，在使用SUS304的實施例1?8(參考圖7)中，使Cu層22的厚度t3相對于底板2的厚度tl的比率(Cu板厚比率)分別為
15.0%、20.0%、30.0%、34.0%、42.8%,50.0%、55.6% 和 60.0%。此外，在使用 SUS301 的實施例9?13 (參考圖8)中，使Cu層22的厚度t3的比率(Cu板厚比率)分別為34.0%、42.8%、50.0%、55.6% 和 60.0%。
[0089]此外，比較例I (參考圖7和圖8)使用具有0.3mm的厚度的SUS304的單一板材。此外，比較例2 (參考圖7)與上述實施例1?8同樣使用由SUS304形成的SUS層、由Cu形成的Cu層、由SUS304形成的SUS層按該順序層疊得到的具有0.3mm厚度的三層復合材料構成的板材。其中，比較例2中，使Cu板厚比率為14.0%。此外，比較例3 (參考圖7和圖8)使用具有0.3mm厚度的Cu的單一板材。此外，比較例4 (參考圖7)使用在由具有0.3mm厚度的SUS304構成的平板上在Zl —側(參考圖3)的上表面上貼合了厚度30 μ m的石墨片的板材。其中，石墨片的厚度相對于上述由SUS304構成的平板的厚度的比率(片厚度/SUS304 厚度)為 10.0%。
[0090]進而，比較例5 (參考圖7)使用具有大于比較例I的上述厚度(0.3mm)的0.4mm厚度的SUS304的單一板材。此外，比較例6 (參考圖7)如圖5所示，使用由具有0.4mm厚度t5的SUS304構成，且在Zl側的上表面上形成具有30 μ m厚度t6的Cu箔層202a的板材202。該比較例6中，為了提高板材202的散熱性能而形成Cu箔層202a。此外，Cu箔層202a的厚度t6相對于板材202的厚度t5的比率(Cu箔厚/SUS304的厚度)為7.5%。
[0091](散熱性能)
[0092]為了評價散熱性能，對于實施例1?13的各個底板2和比較例I?6的各板材，觀察在其表面上配置了熱源的情況下的溫度分布。具體而言，如圖6所示，準備在長邊方向(X方向)上具有IOOmm的長度L1、且在短邊方向(Y方向)上具有50mm的長度L2的實施例1?13的各底板2和比較例I?6的各板材。然后，在各底板2和板材的Z2 —側的下表面上貼合與本實施方式的熱源即CPU31 (參考圖2)對應的加熱器31a。該加熱器31a在X方向和Y方向上具有IOmm的長度L3。其中，比較例4和比較例6中，將加熱器31a貼合在與Zl 一側的上表面相反一側的Z2 —側的下表面上。
[0093]之后，通過對加熱器31a供給IW的電力使加熱器31a加熱。然后，用紅外線熱成像裝置從上方(Zl —側)觀察5分鐘后的底板2和板材的溫度分布。然后，在各個底板2和板材中，測定溫度最高的場所的溫度，將該測定值作為最高溫度。之后，求出由具有0.3mm厚度的SUS304的單一板材構成的比較例I的最高溫度(76.7°C)與實施例1?13和比較例2?6的各最高溫度的差作為與比較例I的溫度差量(以下，稱作“溫度差”)。
[0094]在實施例1?13的各底板2和比較例I?3的各板材中，如圖7?圖9所示，隨著Cu板厚比率增大，最高溫度減小，溫度差增大。可以認為這是因為導熱率(約400W/(mXK))高的Cu的比例增加，所以各底板2和板材的導熱性提高的結果，最高溫度減小。
[0095]此處，在Cu板厚比率為15.0%以上的實施例1?13和比較例3中，溫度差為20°C以上。另一方面，Cu板厚比率不足15.0%( 14.0%)的比較例2中，溫度差不足20°C(19.4°C)。該比較例2中產生的溫度差(19.4°C)比具有大于比較例I的厚度(0.3mm)的厚度(0.4mm)的比較例5中產生的溫度差(20.6°C)小。由此，得知可以確認比較例2的板材與厚度相同的比較例I的板材相比散熱性能提高，但與具有更大厚度的比較例5的板材相比散熱性能較差。結果，認為比較例2的板材不足以在減小厚度的同時獲得良好的散熱性能。另一方面，確認了實施例1?13的各底板2和比較例3的板材能夠減小厚度并且獲得良好的散熱性能。
[0096]此外，實施例1中產生的溫度差(21.3°C)與貼合了石墨片的比較例4中產生的溫度差(21.7°C)差異微小，實施例2?13和比較例3中產生的溫度差明顯大于比較例4中產生的溫度差。由此，也確認了實施例1?13的各底板2和比11較例3的板材能夠減小厚度并且獲得良好的散熱性能。
[0097]此外，在Cu板厚比率為20.0%以上的實施例2?13和比較例3中，溫度差為25°C以上。由此，確認了實施例2?13的各底板2和比較例3的板材能夠減小厚度并且獲得更好的散熱性能。
[0098]并且，Cu板厚比率為30.0%以上的實施例3?13和比較例3中，溫度差為30°C以上。該溫度差明顯大于形成了用于提高散熱性能的Cu箔層202a (參考圖5)且具有較大厚度(0.4mm)的比較例6中產生的溫度差(28.8°C)。由此，確認了因為實施例3?13的各底板2和比較例3的板材即使不設置用于提高散熱性能的Cu箔層也能夠獲得充分的散熱性能，所以能夠在減小厚度的同時獲得更良好的散熱性能。
[0099]此外，根據圖7和圖9所示的實施例1?8和比較例I?3的結果，確認了隨著Cu板厚比率即Cu層(第二層)的厚度相對于復合材料的厚度的比率增大，與比較例I的溫度差的增加比例減小。此外，根據圖7?圖9所示的實施例4?7和實施例9?12的結果，確認了與用SUS301形成SUS層21、23的情況相比，用SUS304形成SUS層21、23的情況下，溫度差有若干減小。但是，不認為該程度的變化是明顯的差異，奧氏體類不銹鋼的材質不會對散熱性能的優劣產生較大的影響。
[0100](機械強度)
[0101]此外，為了評價機械強度，對于實施例1?13的各底板2和比較例I?6的各板材，測定應力應變曲線，求出發生0.2%的永久應變時的應力(0.2%條件屈服強度)。
[0102]各底板2和板材的0.2%條件屈服強度，如圖7、圖8和圖10所示，隨著Cu板厚比率增大而減小。此處，在Cu板厚比率為60%以下的實施例1?13、比較例1、2中，0.2%條件屈服強度為400MPa以上。其中，實施例8的0.2%條件屈服強度(395MPa)雖然不足400MPa，但是推測其為制造上不均勻。另一方面，在Cu板厚比率大于60% (100.0%)的比較例3中，
0.2%條件屈服強度不足400MPa (210MPa)。由此，可以認為比較例3的板材不足以在減小厚度的同時獲得較高的機械強度。另一方面，確認了實施例1?13的各底板2和比較例1、2的各板材能夠減小厚度并且獲得高的機械強度。
[0103]并且，使SUS層21、23由SUS304形成的情況下、且Cu板厚比率為42.8%以下的實施例I?5、比較例1、2中，0.2%條件屈服強度為500MPa以上。同樣，使SUS層21、23由SUS301形成的情況下、且Cu板厚比率為50.0%以下的實施例9?11中，0.2%條件屈服強度為500MPa以上。由此，確認了實施例1?5和實施例9?11的各底板2以及比較例1、2的各板材能夠減小厚度并且獲得更高的機械強度。
[0104]此外，根據實施例4?8和實施例9?13的結果，通過用SUS301形成SUS層21、23，與用SUS304形成SUS層21,23的情況相比，0.2%條件屈服強度有若干增大。例如，Cu板厚比率為34.0%的情況下，實施例9 (SUS301)的0.2%條件屈服強度(649MPa)比實施例4 (SUS304)的0.2%條件屈服強度(583MPa)大66MPa。其結果，確認了通過用SUS301形成SUS層21、23，能夠獲得具有更高機械強度的底板2。
[0105]基于上述散熱性能和機械強度的評價，得知隨著Cu板厚比率增大，與比較例I的溫度差增大，散熱性能提高，另一方面，0.2%條件屈服強度減小，機械強度降低。其中，得知Cu板厚比率為15.0%以上的實施例1?13的各底板2能夠在減小厚度的同時獲得良好的散熱性能。進而，得知了 Cu板厚比率為30.0%以上的實施例3?5和實施例9?11的各底板2能夠在減小厚度的同時獲得更良好的散熱性能。此外，得知為了實現上述具有良好的散熱性能且具有更高的機械強度的底板而優選的Cu板厚比率的上限為60%以下，進一步優選為50%以下。
[0106]此外，應當認為本次公開的實施方式和實施例在所有方面均為舉例而不是限制性的。本發明的范圍不是由上述實施方式和實施例的說明表示而是由技術方案表示，還包括在與技術方案均等的含義和范圍內的所有變更。
[0107]例如，上述實施方式中，表示了將電池4配置在基板3的Z2 —側的下表面側的例子，但本發明不限于此。本發明中，也可以構成為如圖11中表示的上述實施方式的第一變形例的便攜設備300所示，以與基板303在短邊方向(Y方向)上相鄰的方式配置電池304，且使CPU31和電池304均與底板2抵接。由此，能夠使來自顯示器I和CPU31的熱和來自電池304的熱從底板2高效率地釋放。其中，電池304是本發明的“電子部件”的一例。
[0108]此外，上述實施方式中，圖1中表示了使CPU31的Zl —側的上表面與底板2的Z2一側的下表面抵接的例子，但本發明不限于此。本發明中，也可以不使CPU與底板抵接。例如，也可以如圖12中表示的上述實施方式的第二變形例所示，在基板403的上表面(Zl —側的面)上，使用焊錫432接合將CPU31包圍的框狀的支承部433。然后，以由三層的復合材料構成的蓋狀的底板402的下表面(Z2 —側的面)與支承部433的上表面抵接的方式，將底板402固定在支承部433上。由此，因為將具有良好的散熱性能和高機械強度的底板402配置在CPU31的附近，所以能夠使來自易于發熱的CPU31的熱從底板402有效地散熱，同時確保設置了基板403的便攜終端的機械強度。此時，優選使支承部433由SUS304等奧氏體類不銹鋼形成。
[0109]此外，如圖12所示，優選在底板402的表面形成Sn類鍍層402b。此外，優選在支承部433的表面形成Sn類鍍層433a。對于支承部433安裝底板402，也能夠機械地通過螺栓或鉚接進行，但是在電子部件等領域較多通過軟釬焊進行。將不具有Sn類鍍層的底板軟釬焊到支承部等的情況下，存在焊錫中含有的Sn異常生長(晶須)的情況。從而，優選對于底板402的至少與軟釬焊相關的部分，形成Sn類鍍層402b。該Sn類鍍層402b可以在形成底板402前的復合材料的表面形成，也可以在形成底板402的形狀后在底板402的表面形成。考慮生產效率和形成鍍層所需的工夾具等時，優選在底板402的由奧氏體類不銹鋼構成的正反面(兩面)的大致整個面形成Sn類鍍層402b。其中，能夠應用由Sn或Sn合金構成的鍍層作為Sn類鍍層，進而優選由純度99%以上的Sn構成的鍍層。其中，Sn類鍍層402b是本發明的“表面金屬層”的一例。
[0110]此外，上述實施方式中，表示了底板2由三層的復合材料構成的例子，但本發明不限于此。本發明中，也可以如圖13中表示的上述實施方式的第三變形例所示，遍及底板502的表面的大致整個面地形成Ni層502b。可以使該Ni層502b由鍍層形成，也可以通過將Ni層、第一層、第二層、第三層、Ni層在按該順序層疊的狀態下軋制接合，作為復合材料與底板502 一體地形成。由此，能夠抑制底板502與電路的接觸部分的電阻(接觸電阻)增大，所以也能夠將底板502用作用于電路接地的電流回路。其中，Ni層502b在底板502的表面上至少與便攜設備的電子部件接觸的位置形成即可。此外，還能夠通過Ni層502b來提高底板502的耐蝕性。此外，能夠應用由Ni或N1-P合金等Ni合金構成的材料作為構成Ni層502b的金屬材料。其中，Ni層502b是本發明的“表面金屬層”的一例。
[0111]此外，上述實施方式中，表示了將底板2設置在具備顯示器I的便攜設備100中的例子，但本發明不限于此。例如，也可以將底板設置在不具有顯示器的可攜帶的路由器等中。該情況下，能夠使來自路由器的電池和CPU的熱通過底板高效率地釋放。此外，也可以將底板用于固定設置型的小型設備。
[0112]此外，上述實施方式中，表示了使用顯示器I和CPU31作為易于發熱的電子部件的例子，上述變形例中，表示了使用顯示器1、CPU31和電池304作為易于發熱的電子部件的例子，但本發明不限于此。本發明中，也可以使用例如電源電路等電子部件作為易于發熱的電子部件。
[0113]此外，上述實施方式中，表示了使底板2的厚度11為0.3mm的例子，但本發明不限于此。
[0114]此外，上述實施方式中，表示了使用一個由三層的復合材料構成的底板2的例子，但本發明不限于此。本發明中，也能夠使用多個由三層的復合材料構成的底板用部件，構成本發明的底板。
[0115]此外，上述實施方式中，使SUS層21 (第一層)和SUS層23 (第三層)均由SUS304形成或均由SUS301形成的例子，但本發明不限于此。本發明中，也可以使第一層和第三層由SUS304和SUS301以外的奧氏體類不銹鋼形成。例如，通過使第一層和第三層均由Ni量多于SUS304的SUS316形成，能夠提高對于第一層和第三層的磁化的抑制效果。此外，也可以使第一層和第三層由相互不同的奧氏體類不銹鋼形成。例如，能夠與使用條件等相應地考慮SUS304和SUS301、SUS316和SUS304等幾種組合。
[0116]此外，上述實施方式中，表示了 Cu層22由純度99.9%以上的Cu形成的例子，但本發明不限于此。本發明中，也可以用由Cu-2.30Fe-0.lOZn-0.03P構成的C19400(CDA規格)等Cu純度為97%以上的Cu合金形成Cu層。這些Cu合金的機械強度比上述Cu高，所以能夠進一步提聞底板的機械強度。[0117]此外，上述實施方式中，表示了在底板2的上表面不形成任何部件的例子，但本發明不限于此。本發明中，可以如圖5中表示的比較例6所示在本發明的底板的上表面上形成Cu箔層，也可以在本發明的底板的上表面上配置用于接合顯示器的導熱性粘合片。如果是具有這樣的結構的底板，則能夠推測其作為具有優秀的散熱性能的較薄的底板，在市場中的有效性會進一步提聞。
[0118]此外，上述實施方式中，表示了 CPU31的Zl—側的上表面與底板2的Z2—側的下表面抵接的例子，但本發明不限于此。本發明中，可以使CPU和底板通過粘合劑接合，也可以通過其他部件配置CPU和底板。
[0119]符號的說明
[0120]I顯示器(電子部件)
[0121]2、402 底板
[0122]21 SUS 層(第一層)
[0123]22 Cu 層(第二層)
[0124]23 SUS 層(第三層)
[0125]31 CPU (電子部件)
[0126]100,300 便攜設備
[0127]304 電池(電子部件)
[0128]402b Sn類鍍層(表面金屬層)
[0129]502b Ni層(表面金屬層)
【權利要求】
1.一種底板，其特征在于: 由復合材料構成，所述復合材料通過由奧氏體類不銹鋼形成的第一層(21)、由Cu或Cu合金形成且層疊于所述第一層的第二層(22)和由奧氏體類不銹鋼形成且層疊于所述第二層的與所述第一層相反的一側的第三層(23)軋制接合而成，所述第二層的厚度為所述復合材料的厚度的15%以上。
2.如權利要求1所述的底板，其特征在于: 所述第二層的厚度為所述復合材料的厚度的20%以上。
3.如權利要求2所述的底板，其特征在于: 所述第二層的厚度為所述復合材料的厚度的30%以上。
4.如權利要求1所述的底板，其特征在于: 所述第二層的厚度為所述復合材料的厚度的60%以下。
5.如權利要求4所述的底板，其特征在于: 所述第二層的厚度為所述復合材料的厚度的50%以下。
6.如權利要求1所述的底板，其特征在于: 所述第一層和所述第三層由奧氏體類不銹鋼形成，所述第三層的厚度的平均值為所述第一層的厚度的平均值的95%以上105%以下。
7.如權利要 求1所述的底板，其特征在于: 所述復合材料的厚度為0.3mm以下。
8.如權利要求1所述的底板，其特征在于: 所述第一層和所述第三層由奧氏體類不銹鋼形成，所述第二層由Cu形成。
9.如權利要求8所述的底板，其特征在于: 所述第一層和所述第三層由SUS304形成。
10.如權利要求8所述的底板，其特征在于: 所述第一層和所述第三層由SUS301形成。
11.如權利要求1所述的底板，其特征在于: 作為將伴隨有散熱的電子部件(I)內置的便攜設備(100)的所述底板來使用。
12.如權利要求11所述的底板，其特征在于: 所述伴隨有散熱的電子部件與所述底板接觸。
13.如權利要求1所述的底板，其特征在于: 對于所述底板的至少一部分，具有表面金屬層(402b, 502b)ο
14.如權利要求13所述的底板，其特征在于: 對于所述底板的大致整個面，具有所述表面金屬層。
15.如權利要求13所述的底板，其特征在于: 對于所述底板的至少一部分，具有由鍍層形成的所述表面金屬層。
16.如權利要求13所述的底板，其特征在于: 對于所述底板的至少一部分，具有通過軋制接合而成的所述表面金屬層。
17.如權利要求13所述的底板，其特征在于: 所述表面金屬層(402b)由Sn或Sn合金構成。
18.如權利要求13所述的底板，其特征在于:所述表面金屬層(502b)由Ni或Ni合金構成。
19.一種底板的制造方法，其特征在于，包括: 使由奧氏體類不銹鋼形成的第一層(21)、由Cu或Cu合金形成的第二層(22)和由奧氏體類不銹鋼形成的第三層(23)在按該順序層疊的狀態下，通過軋制接合，以所述第二層的厚度成為復合材料(102)的厚度的15%以上的方式形成所述復合材料的工序， 形成所述復合材料的工序包括:使所述第一層、所述第二層和所述第三層在層疊的狀態下進行軋制的工序；和使所述復合材料擴散退火的工序。
20.如權利要求19所述的底板的制造方法，其特征在于: 使所述第一層、所述第二層和所述第三層在層疊的狀態下進行軋制的工序和使所述復合材料擴散退火的工序交替·地進行多次。
【文檔編號】H05K7/20GK103858529SQ201380003400
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年7月1日 優先權日:2012年7月10日
【發明者】織田喜光, 渡邊啟太, 石尾雅昭 申請人:株式會社新王材料, 日立金屬株式會社
【專利摘要】該底板（2）由復合材料構成，該復合材料通過由奧氏體類不銹鋼形成的第一層（21）、由Cu或Cu合金形成且層疊于第一層的第二層（22）和由奧氏體類不銹鋼形成且層疊于第二層的與第一層相反的一側的第三層（23）軋制接合而成，第二層的厚度為復合材料的厚度的15%以上。
【專利說明】底板和底板的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及適合于例如內置伴隨有散熱的電子部件的便攜設備用途的底板(chassis)和該底板的制造方法,特別涉及使用不銹鋼和Cu的底板和該底板的制造方法。
【背景技術】
[0002]以往，在便攜設備等中，為了保護用于顯示圖像的顯示部不受到來自外部的沖擊，使用由具有高機械強度的不銹鋼形成的底板。例如，在日本特開2006-113589號公報中，公開了具備面板單元和用于固定和支承面板單元的底板的顯示裝置。此外，日本特開2006-113589號公報中雖然沒有明確記載,但可以認為顯不裝置的底板由作為一般底板板厚的約0.3mm?約0.4mm的板厚的不銹鋼形成。
[0003]另一方面，近年來，要求同時實現便攜設備的高性能化和小型化(薄型化)。在使便攜設備高性能化的情況下，因CPU (Central Processing Unit)等的集成電路(IC)中的處理速度的高速化和隨之而來的消費電力的增大等，便攜設備的電子部件中的發熱量增大。因此，為了在確保充分的散熱性能的同時進行便攜設備的小型化，要求便攜設備的底板具有作為散熱部件的功能。
[0004]此外，為了提高電子部件與底板之間的導熱性，例如，在日本特開2012-7090號公報中，公開了在電子部件與底板之間，設置通過包含氧化鋁來提高導熱性的導熱性壓敏粘接片。
[0005]但是，日本特開2006-113589號公報中記載的不銹鋼制的底板中，不銹鋼的導熱率較低，所以存在使用日本特開2012-7090號公報中記載的導熱性壓敏粘接片的情況下底板的散熱性能仍然不足的問題。
[0006]此外，對于日本特開2006-113589號公報中記載的不銹鋼制的底板，能夠通過粘接例如日本特開2010-215441號公報中記載的石墨片、或比石墨片更廉價的Cu箔等來提高散熱性能。但是，存在因追加的石墨片等導致部件個數增多和便攜設備厚度增大等問題，要求提高底板自身的散熱性能。
[0007]因此，作為用于提高底板自身的散熱性能的結構，例如在日本特開2007-12928號公報中，提出了使用機械強度較高的不銹鋼和導熱率較高的Cu合金的散熱基板(底板)。
[0008]在日本特開2007-12928號公報中，如圖14所示，公開了一種散熱基板602，其包括:由Cu-Mo復合材料構成的矩形的嵌合部件622 ;和形成有用于壓入嵌合部件622的矩形的孔部621a的由SUS304構成的基件621。該散熱基板602的嵌合部件622以上表面622a小于下表面622b的方式形成,在外側面形成有高低差622c。此外,壓入嵌合部件622的基件621的孔部621a與嵌合部件622的形狀對應地形成，在孔部621a的內側面形成有高低差621b。然后，以嵌合部件622從下方(Z2 —側)插入到基件621的孔部621a的狀態進行相互嵌合，使嵌合部件622與基件621接合。
[0009]現有技術文獻
[0010]專利文獻[0011]專利文獻1:日本特開2006-113589號公報
[0012]專利文獻2:日本特開2012-7090號公報
[0013]專利文獻3:日本特開2010-215441號公報
[0014]專利文獻4:日本特開2007-12928號公報
【發明內容】
[0015]發明要解決的技術問題
[0016]但是，日本特開2007-12928號公報所公開的散熱基板602(底板)中，使用由導熱率較高的Cu-Mo復合材料構成的嵌合部件622和由機械強度較高的SUS304構成的基件621，另一方面，對于嵌合部件622和基件621分別形成高低差622c和621b,所以需要在嵌合部件622和基件621雙方使厚度確保為一定程度。因此，存在底板的厚度增大，難以使使用底板的便攜設備等薄型化的問題。此外，從上方(Zl —側)對于底板施加外力的情況下，存在插入基件621的孔部621a的嵌合部件622脫落的可能性，所以還具有作為底板在結構上強度不足的問題。
[0017]本發明是為了解決上述技術問題，并且還考慮了底板與大氣接觸的問題而得出的，本發明的目的之一在于，運用使用機械強度高的不銹鋼和導熱率高的Cu或Cu合金的現有技術的有效性，提供使不銹鋼部分與Cu或Cu合金部分在結構上以高強度接合且實現薄型化的底板和該底板的制造方法。
[0018]用于解決技術問題的手段
[0019]本發明的第一方面的底板由復合材料構成，該復合材料通過由奧氏體類不銹鋼形成的第一層、由Cu或Cu合金形成的層疊于第一層的第二層和由奧氏體類不銹鋼形成的層疊于第二層的與第一層相反的一側的第三層軋制接合而成，第二層的厚度為復合材料的厚度的15%以上。
[0020]本發明的第一方面的底板如上所述由復合材料構成，第一層和第三層由奧氏體類不銹鋼形成，在兩層之間夾著由Cu或Cu合金形成的第二層，進行軋制接合而得到該復合材料。復合材料以不在各自的層形成高低差等的方式軋制接合。從而，通過將復合材料應用于底板，能夠使底板的厚度比現有技術變薄不設置上述高低差的量。此外，應用了復合材料的底板不需要設為圖14所示的部件彼此的嵌合結構。從而，也無需擔心底板的部分脫落，能夠抑制在通常的使用方式下受到的外力引起的底板的破損。
[0021]其中，本發明中所謂的“底板”指的是需要良好的散熱性能和高機械強度的用途的底板。例如，包括為了保護用于顯示圖像的顯示部不受到來自外部的沖擊的底板、用于保護便攜設備的基板上安裝的集成電路的底板等用于保護便攜設備中的電子部件的底板。并且，還包括便攜設備的框體等用于提高便攜設備整體的機械強度的底板、具有用于電連接的引線的功能的底板、和用于屏蔽電磁的底板等。
[0022]此外，通過在與大氣接觸的面積大的第一層和第三層應用奧氏體類不銹鋼，能夠對底板的表面付與耐蝕性，所以能夠抑制因磁化或生銹引起的不良。此外，在被第一層和第三層夾著的第二層中，應用金屬材料中散熱性能優秀的Cu或Cu合金。并且，通過使該第二層的厚度為復合材料的厚度的15%以上，能夠充分確保由導熱性優秀的Cu或Cu合金形成的第二層的厚度。例如，能夠獲得與在上述不銹鋼制的底板上貼合了石墨片的底板中可以得到的貼合前后的溫度差(20°C左右)同等以上的良好的散熱性能。由此，能夠使來自易于發熱的電子部件的熱迅速分散到底板整體進行散熱。此外，關于這一點，已經通過后述的發明人的測定確認。此外，第二層的厚度也可以在實用上機械強度允許降低的范圍內比15%增大任意量，可以認為通過使第二層的厚度為復合材料的厚度的例如80%以下，能夠獲得優秀的散熱性能。
[0023]此外，通過使第一層和第三層由奧氏體類不銹鋼形成，與第一層和第三層由作為強磁體的鐵氧體類不銹鋼和馬氏體類不銹鋼等形成的情況不同，能夠抑制第一層和第三層被磁化。由此，能夠抑制使用底板的便攜設備等因磁化后的第一層和第三層的磁力而發生不良。此外，與第一層和第三層由鐵氧體不銹鋼形成的情況不同，能夠抑制第一層和第三層生銹。
[0024]在上述第一方面的底板中，第二層的厚度優選的下限是復合材料的厚度的20%以上，進一步優選的下限是復合材料的厚度的30%以上。這樣構成時，與不銹鋼相比，導熱性良好的Cu或Cu合金所占有的比例增加，所以能夠獲得更良好的散熱性能。此外，關于這一點，也已經通過后述的發明人的測定確認。
[0025]此外，在上述第一方面的底板中，第二層的厚度優選的上限是復合材料的厚度的60%以下，進一步優選的上限是復合材料的厚度的50%以下。這樣構成時，能夠充分確保由機械強度高的奧氏體類不銹鋼形成的第一層和第三層的厚度。例如，在用0.2%條件屈服強度進行評價的情況下，能夠獲得在防止底板變形的觀點上一般要求的400MPa程度的機械強度、或在此之上的較高的機械強度。
[0026]此外，在上述第一方面的底板中，優選使第一層和第三層由奧氏體類不銹鋼形成。該情況下，第三層的厚度的平均值優選為第一層的厚度的平均值的95%以上105%以下。這樣構成時，能夠使底板在厚度方向上成為大致對稱的結構。即，能夠成為相同的材質(奧氏體類不銹鋼)和大致相等的厚度，所以不需要區別底板的正反面，能夠使制造過程中的處理變得容易。此外，通過使第三層的硬度為第一層的硬度的±30HV的硬度，在復合材料形成時和沖壓加工時，能夠減少因第一層的特性與第三層的特性不同而發生底板的制造和加工的不良的風險。
[0027]此外，在上述第一方面的底板中，復合材料的厚度能夠薄至0.3mm以下。這樣使底板較薄的情況下，也能夠通過占復合材料的厚度的15%以上的第二層的良好的散熱性能和由奧氏體類不銹鋼構成的第一層和第三層的高機械強度，獲得同時具備充分耐實用的散熱性能和機械強度的底板。
[0028]此外，在上述第一方面的底板中，優選使第一層和第三層由奧氏體類不銹鋼形成，并且使第二層由Cu形成。這樣構成時，通過由導熱率更高的Cu形成的第二層，能夠進一步提高底板的散熱性能。
[0029]如上所述，對于第一層和第三層應用奧氏體類不銹鋼的情況下，優選選定一般經常使用的容易獲得和再利用的SUS304。其中，SUS304雖然存在因復合材料形成時和沖壓加工時等的加工使組織馬氏體化而帶有磁性的情況，但是會因制造過程中實施的熱處理等退磁，推測最終得到的底板被磁化的可能性非常低。此外，也優選對于使材質相同的第一層和第三層選定SUS301。SUS301與SUS304同樣容易獲得和再利用，并且如后所述機械強度高于SUS304，所以能夠提高底板的機械強度。此外，關于Ni量少于SUS304的SUS301，推測其磁化的可能性也同樣低。
[0030]此外，在上述第一方面的底板中，優選對于底板的表面的至少一部分，形成表面金屬層。這樣構成時，在底板中，能夠通過表面金屬層實現耐蝕性的提高、接觸電阻的降低、可焊性的提高等。此外，進一步優選對于底板的大致整個面形成表面金屬層。由此，能夠在底板的表面的大致整個面，實現耐蝕性的提高、接觸電阻的降低、可焊性的提高等。
[0031]此外，在形成有表面金屬層的底板中，優選對于底板的表面的至少一部分，通過鍍層形成表面金屬層。由此，能夠容易地形成表面金屬層。特別是在底板的表面的大致整個面形成表面金屬層的情況下，不需要在不形成表面金屬層的位置形成掩模，所以通過鍍層能夠更容易地形成表面金屬層。其中，鍍層的形成方法可以是電解鍍，也可以是無電解鍍。
[0032]此外，在形成有表面金屬層的底板中，優選對于底板的至少一部分，將表面金屬層軋制接合。這樣構成時，通過在第一層、第二層和第三層之外也加入表面金屬層軋制接合，不需要在由第一層、第二層和第三層構成的復合材料上另外形成表面金屬層的工序，所以能夠簡化制造工序，提高生產效率。
[0033]此外，在具有表面金屬層的底板中，優選底板的至少一部分表面金屬層是由Sn或Sn合金構成的表面金屬層(例如鍍層)。將不具有Sn或Sn合金形成的表面金屬層(Sn類表面金屬層)的底板軟釬焊在支承部的情況下，存在焊錫中含有的Sn異常生長(晶須)的情況，所以優選對于底板表面的至少與軟釬焊相關的部分，形成Sn類表面金屬層。該Sn類表面金屬層，考慮生產效率時，進一步優選存在于底板的由奧氏體類不銹鋼構成的正反面(兩面)的大致整個面。
[0034]此外，在具有表面金屬層的底板中，優選表面金屬層由Ni或Ni合金構成。這樣構成時，通過由Ni或Ni合金構成的表面金屬層(Ni類表面金屬層)，能夠抑制底板與其他部件的接觸部分的電阻(接觸電阻)增大，所以不僅能夠將底板用作散熱部件和保護不受沖擊的結構部件，還能夠將其用作用于使電路接地的電流通路。即，能夠更有效地使用底板。此夕卜，通過使底板的表面具有由耐蝕性高的Ni或Ni合金構成的表面金屬層，能夠提高底板的耐蝕性。此外，優選對于底板的至少與電路連接的部分，形成由Ni或Ni合金構成的表面金屬層。此外，該由Ni或Ni合金構成的金屬層，考慮生產效率等，進一步優選存在于正反面(兩面)的大致整個面。
[0035]此外，本發明的底板能夠用作內置伴隨有散熱的電子部件的便攜設備的底板。對于要求小型化的便攜設備，通過應用上述本發明的能夠薄型化的底板，能夠使便攜設備至少與底板的厚度的減少程度相應地小型化(薄型化)和輕量化。此外，因為能夠使來自易于發熱的電子部件的熱通過本發明的底板高效率地散熱，所以能夠抑制向電子部件的蓄熱，能夠抑制蓄熱引起的電子部件的誤動作。此外，伴隨有散熱的電子部件與底板接觸的情況下，能夠使來自電子部件的熱更有效率地散熱。此外，“電子部件”中不僅包括顯示器和集成電路(IC)等利用電力的部件，也包括電池等供給電力的部件。
[0036]本發明的第二方面的底板的制造方法包括:在由奧氏體類不銹鋼形成的第一層、由Cu或Cu合金形成的第二層和由奧氏體類不銹鋼形成的第三層按該順序層疊的狀態下，通過軋制接合，以第二層的厚度成為復合材料的厚度的15%以上的方式形成復合材料的工序，其中，形成復合材料的工序包括:使第一層、第二層和第三層在層疊的狀態下進行軋制的工序；和使復合材料擴散退火的工序。[0037]本發明的第二方面的底板的制造方法如上所述，使由奧氏體類不銹鋼形成的第一層、由Cu或Cu合金形成的第二層和由奧氏體類不銹鋼形成的第三層在按該順序層疊的狀態下，通過軋制接合，以第二層的厚度為復合材料的厚度的15%以上的方式形成復合材料。復合材料以不在各自的層形成高低差等的方式軋制接合。從而，通過將復合材料應用于底板，能夠使底板的厚度比現有技術變薄不設置上述高低差的程度以上。此外，因為不需要成為嵌合結構，所以也無需擔心底板的部分脫落，能夠提供可抑制在通常的使用方式下受到的外力弓I起的底板的破損的制造方法。
[0038]此外，通過使形成復合材料的工序包括對第一層、第二層和第三層在層疊的狀態下進行軋制的工序，和對復合材料進行擴散退火的工序，在軋制工序中，即使由奧氏體類不銹鋼形成的第一層和第三層馬氏體化而帶有磁性的情況下，也能夠在擴散退火工序中退磁。由此，能夠抑制制造被磁化后的底板的情況。
[0039]此外，在上述第二方面的底板的制造方法中，優選使第一層、第二層和第三層在層疊的狀態下進行軋制的工序和使復合材料擴散退火的工序交替地進行多次。由此，在通過多次進行軋制工序對復合材料逐漸軋制使其變薄的情況下，也能夠在之后的擴散退火工序中退磁，所以能夠可靠地抑制制造被磁化后的底板的情況。
[0040]發明的效果
[0041]根據本發明，如上所述，通過應用將已知具有優秀的耐蝕性的奧氏體類不銹鋼、和已知具有良好的導熱性的Cu或Cu合金適當組合而得到的復合材料，能夠獲得在材質的觀點上具有良好的散熱性能、高機械強度和耐蝕性，并且在結構的觀點上以高強度接合且被薄型化的新的底板。特別適合內置伴隨有散熱的電子部件的便攜設備用的底板。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1是表示本發明的一個實施方式的便攜設備的內部結構的立體圖。
[0043]圖2是表示本發明的一個實施方式的便攜設備的內部結構的分解立體圖。
[0044]圖3是表示本發明的一個實施方式的便攜設備的底板的結構的截面圖。
[0045]圖4是用于說明本發明的一個實施方式的便攜設備的底板的制造工藝的示意圖。
[0046]圖5是表示形成有本發明的比較例的Cu箔層的板材的結構的截面圖。
[0047]圖6是用于說明為了確認本發明的效果而進行的底板和板材的溫度狀態的觀察的示意圖。
[0048]圖7是表示為了確認本發明的效果而進行的測定中使用SUS304的情況下的底板和板材的測定結果的表。
[0049]圖8是表示為了確認本發明的效果而進行的測定中使用SUS301的情況下的底板和板材的測定結果的表。
[0050]圖9是表示為了確認本發明的效果而進行的測定中Cu板厚比率與溫度差的關系的曲線圖。
[0051]圖10是表示為了確認本發明的效果而進行的測定中Cu板厚比率與0.2%條件屈服強度的關系的曲線圖。
[0052]圖11是表示本發明的一個實施方式的第一變形例的便攜設備的內部結構的分解立體圖。[0053]圖12是表示本發明的一個實施方式的第二變形例的底板和基板的截面圖。
[0054]圖13是表示本發明的一個實施方式的第三變形例的底板和基板的截面圖。
[0055]圖14是用于說明(日本)特開2007-12928號公報中公開的先前技術的截面圖。
【具體實施方式】
[0056]以下，基于【專利附圖】
【附圖說明】將本發明具體化的實施方式。
[0057]首先，參考圖1?圖3，說明本發明的一個實施方式的便攜設備100的內部結構。
[0058]本實施方式的便攜設備100中，如圖1和圖2所示，從上方(Zl —側)起使顯示器
1、底板2、基板3、電池4按該順序配置。其中，顯示器1、底板2和基板3形成為平面觀察時在長邊方向上具有約IOOmm的長度L1、且在短邊方向上具有約50mm的長度L2的大致長方形形狀。此外，電池4形成為平面觀察時比基板3小的矩形。
[0059]顯示器I由液晶顯示器或有機EL顯示器等構成，具有在Zl—側的上表面顯示圖像的功能。該顯示器I的Z2 —側的下表面與底板2的Zl —側的上表面抵接(接觸)。BP,顯示器I配置在底板2的附近。此外，顯示器I構成為在顯示圖像時發熱，顯示器I中產生的熱主要通過底板2向外部釋放。其中，顯示器I是本發明的“電子部件”的一例。
[0060]底板2由在Z方向上具有約0.3mm的厚度tl的大致長方形的板材構成。該底板2具有保護顯示器I不受到來自外部的沖擊的功能，和使來自顯示器I和CPU31的熱向外部釋放的功能。電池4具有對顯示器I和基板3等供給電力的功能，配置在基板3的Z2 —側的下表面。
[0061]此外，在基板3的Zl —側的上表面設置有執行用于控制便攜設備100的程序等的CPU31。該CPU31的Zl —側的上表面與底板2的Z2 —側的下表面抵接(接觸)。即，CPU31配置在底板2的附近。此外，CPU31構成為通過執行用于控制便攜設備100整體的程序等而發熱，CPU31中產生的熱主要通過底板2向外部釋放。其中，CPU31是本發明的“電子部件”的一例。
[0062]此處,本實施方式中，如圖3所示,底板2由SUS (Steel Use Stainless)層21、在SUS層21的Z2 —側的下表面層疊的Cu層22、在Cu層22的Z2 —側的下表面(與層疊有SUS層21的Zl —側的上表面相反的一側)層疊的SUS層23壓接接合得到的三層的復合材料構成。該SUS層21和23與Cu層22通過軋制接合來相互牢固地接合。其中，SUS層21、Cu層22和SUS層23分別是本發明的“第一層”、“第二層”和“第三層”的一例。
[0063]SUS層21和SUS層23均由作為奧氏體類不銹鋼的SUS304或SUS301形成。即，SUS層21和SUS層23由化學成分和組織形態等材質相等的奧氏體類不銹鋼形成。此外，SUS304和SUS301在材質上為非磁體，通常具有不帶磁性的性質。Cu層22由無氧銅、韌銅和磷脫氧銅等純度99.9%以上的Cu形成。
[0064]此外，SUS304和SUS301具有約15W/(mXK)的導熱率。另一方面，Cu具有約400W/(mXK)的導熱率。即，Cu具有比SUS304和SUS301高的導熱率。
[0065]此外，SUS304具有約840MPa的0.2%條件屈服強度，SUS301具有與SUS304同等或超過其一定程度的0.2%條件屈服強度。另一方面，Cu具有約200MPa的0.2%條件屈服強度。即，SUS304和SUS301的機械強度高于Cu。
[0066]此外，本實施方式中，SUS層21、Cu層22、SUS層23分別在Z方向上具有厚度t2、t3、t4。此處，SUS層21的厚度t2與SUS層23的厚度t4大致相同。此處，SUS層21、Cu層22、SUS層23的各界面也可以不是平坦面狀而呈起伏狀地形成。這樣的情況下，SUS層21的厚度t2的平均值為SUS層23的厚度t4的平均值的95%以上105%以下的情況下，在實際制造中，視為SUS層21的厚度t2與SUS層23的厚度t4大致相同地進行處理也沒有問題。
[0067]此外，使Cu層22的厚度t3相對于底板2的厚度tl (=t2+t3+t4)的板厚比率形成為15%以上。此外，優選Cu層22的厚度t3的板厚比率為底板2的厚度tl的約20%以上，進一步優選為底板2的厚度tl的約30%以上。此外，優選Cu層22的厚度t3的板厚比率為底板2的厚度tl的約60%以下，進一步優選為底板2的厚度tl的約50%以下。
[0068]接著，參考圖1、圖3和圖4，說明本發明的一個實施方式的底板2的制造工藝。
[0069]首先，如圖4所示，準備由SUS304或SUS301中的任一方形成的SUS板材121和SUS板材123，以及由⑶形成的Cu板材122。此時，調整各板材的厚度，使得SUS板材121的厚度與SUS板材123的厚度大致相同，并且Cu板材122的厚度為將SUS板材121的厚度、Cu板材122的厚度和SUS板材123的厚度合計后的厚度的15%以上。
[0070]然后，在將Cu板材122配置在SUS板材121與SUS板材123之間的狀態下，使用輥105以約60%的壓下率連續地進行軋制接合。由此，連續地形成具有約Imm的厚度且SUS層21、Cu層22和SUS層23按該順序層疊得到的復合材料102。
[0071]之后，在約1000°C的還原氣氛下，使形成了的復合材料102擴散退火。然后，對復合材料102連續地進行軋制直到成為約1/3的厚度(目標值:0.33mm)。然后，在約1000°C的還原氣氛下，再次使復合材料102擴散退火后，以約10%的壓下率連續地進行軋制。由此，連續地形成具有約0.3mm的厚度tl (參考圖3)的復合材料102。此處，SUS304和SUS301在以大的壓下率進行軋制加工的情況下，存在因加工而使組織馬氏體化并帶有磁性的情況。但是，因為經過上述擴散退火使其退磁，所以可以認為不會產生特別的問題。
[0072]之后，如圖1所示，通過將復合材料102 (參考圖4)沖孔成為長邊方向上具有約IOOmm的長度L1、且短邊方向上具有約50mm的長度L2的大致長方形形狀,制造底板2。此夕卜，底板2通過沖壓加工等被加工為規定的形狀。
[0073]本實施方式中，如上所述，使底板2由SUS層21、在SUS層21的Z2—側的下表面層疊的Cu層22、在Cu層22的Z2 —側的下表面層疊的SUS層23壓接接合得到的三層復合材料構成。由此，各層能夠不形成高低差地接合，能夠使底板2的厚度tl較薄。結果，能夠使便攜設備100至少與底板2的厚度tl減少的程度相應地小型化(薄型化)和輕量化。此夕卜，因為不需要成為圖14所示的嵌合結構，所以無需擔心底板2的一部分脫落，能夠抑制在通常的使用方式下受到的外力引起的底板2的破損。
[0074]此外，本實施方式中，因為各層在層疊的狀態下通過軋制牢固地接合，所以由SUS304或SUS301形成的SUS層21和23與由Cu形成的Cu層22的接合不會因厚度方向(Z方向)的外力而容易地剝離。
[0075]此外，本實施方式中，因為作為機械強度較高的奧氏體類不銹鋼的SUS304或SUS301位于底板2的Zl側和Z2側這兩側，所以能夠容易地提高底板2的機械強度。此外，因為能夠對底板2的表面付與耐蝕性，所以能夠抑制磁化或生銹引起的不良。
[0076]此外，本實施方式中，通過使Cu層22的厚度t3為底板2的厚度tl的15%以上，能夠充分確保由導熱性優秀的Cu形成的Cu層22的厚度t3，因此能夠使來自CPU31的熱迅速分散到底板2的整體進行散熱。由此，能夠從底板2的整體向外部散熱，所以能夠獲得良好的散熱性能。此外，例如優選使Cu層22的厚度t3為底板2的厚度tl的60%以下，進一步優選為底板2的厚度tl的50%以下。通過這樣構成，能夠具有Cu層22的散熱特性，并且充分確保由機械強度高的SUS304或SUS301形成的SUS層21的厚度t2和SUS層23的厚度t4。
[0077]此外，本實施方式中，通過使SUS層21、23在材質上由作為非磁性的奧氏體類不銹鋼的SUS304或SUS301形成，能夠抑制SUS層21、23磁化。從而，能夠抑制便攜設備因底板的磁化產生的磁力而產生不良。即，抑制了最終形成于底板2的SUS層21、23的磁化。此夕卜，能夠通過由耐蝕性好的奧氏體類不銹鋼構成的SUS層21、23來抑制生銹。進而，因為將容易獲得的SUS304或SUS301用于SUS層21、23，所以能夠降低底板2的制造成本。
[0078]此外，本實施方式中，使Cu層22的厚度t3為底板2的厚度11的約20%以上時，可以獲得更良好的散熱性能，使Cu層22的厚度t3為底板2的厚度tl的約30%以上時，能夠進一步獲得良好的散熱性能。
[0079]此外，本實施方式中，通過使SUS層21和23由化學成分和組織形態等材質相等的奧氏體類不銹鋼構成，且使SUS層21的厚度t2與SUS層23的厚度t4大致相等，不需要區別底板2的正反面，能夠使制造過程等中的處理變得容易。此外，因為能夠使SUS層21與SUS層23的加工特性實質上同等，所以在復合材料102形成時和沖壓加工時等，能夠減少因SUS層21與SUS層23的加工特性不同而發生底板2的制造和加工的不良的風險。
[0080]此外，本實施方式中，還能夠使復合材料的厚度如上所述成為0.3mm，所以通過使用該復合材料，底板2的厚度tl變得充分薄，因而能夠容易使便攜設備100薄型化和輕量化。此外，通過使Cu層22由導熱率高的Cu形成，能夠有效提高底板2的導熱性。
[0081]此外，本實施方式中，由Ni量多于SUS301的SUS304形成SUS層21、23的情況下，出于復合材料102形成時和沖壓加工時難以磁化的觀點是有利的。即，對于SUS層21、23，使用SUS304比使用SUS301更易于抑制最終得到的底板2的磁化。
[0082]此外，本實施方式中，由機械強度高于SUS304的SUS301形成SUS層21、23的情況下，能夠在確保底板2的散熱性能的同時提高機械強度。對于這一點，基于圖8在后文敘述。
[0083]此外，本實施方式中，如圖1所示，通過將顯示器I和CPU31配置在具有良好的散熱性能的底板2的附近，能夠使來自顯示器I和CPU31的熱從底板2有效地散熱。進而，通過使顯示器I和CPU31與具有良好的散熱性能的底板2抵接，能夠使來自顯示器I和CPU31的熱從底板2有效地散熱。由此，能夠抑制熱在顯示器I和CPU31中蓄積，能夠抑制顯示器I和CPU31因熱而誤動作的情況。
[0084]此外，本實施方式中，在將Cu板材122配置在SUS板材121與SUS板材123之間的狀態下，使用輥105以約60%的壓下率連續地進行軋制接合后，在約1000°C的還原氣氛下，使形成了的復合材料102擴散退火。然后，對復合材料102連續地進行軋制直到成為約1/3的厚度。然后，在約1000°C的還原氣氛下，再次使復合材料102擴散退火后，以約10%的壓下率連續地進行軋制。經過這樣的制造工序，即使由奧氏體類不銹鋼形成的SUS層21和23馬氏體化而帶有磁性的情況下，也能夠在擴散退火工序中退磁。進而，在通過多次進行軋制工序對復合材料102逐漸軋制使其變薄的情況下，也能夠在之后的擴散退火工序中退磁。其結果，能夠可靠地抑制制造被磁化后的底板2的情況。
[0085](實施例)
[0086]接著，參考圖2、圖3、圖5?圖10，說明為了確認本發明的效果而進行的散熱性能的測定和機械強度的測定。其中，只要沒有特別的記載，“厚度”和“板厚”指的是平均值。
[0087]本實施例中，使用圖3所示的上述實施方式的底板2。具體而言，實施例1?8(參考圖7)使用由SUS304形成的SUS層21、由Cu形成的Cu層22、由SUS304形成的SUS層23按該順序層疊得到的復合材料構成的底板2。此外，實施例9?13 (參考圖8)使用由SUS301形成的SUS層21、由Cu形成的Cu層22、由SUS301形成的SUS層23按該順序層疊得到的復合材料構成的底板2。
[0088]此外，在實施例1?13中，使底板2的厚度tl (=t2+t3+t4，總板厚)為0.3mm，且使SUS層21的厚度t2與SUS層23的厚度t4相同。此外，在使用SUS304的實施例1?8(參考圖7)中，使Cu層22的厚度t3相對于底板2的厚度tl的比率(Cu板厚比率)分別為
15.0%、20.0%、30.0%、34.0%、42.8%,50.0%、55.6% 和 60.0%。此外，在使用 SUS301 的實施例9?13 (參考圖8)中，使Cu層22的厚度t3的比率(Cu板厚比率)分別為34.0%、42.8%、50.0%、55.6% 和 60.0%。
[0089]此外，比較例I (參考圖7和圖8)使用具有0.3mm的厚度的SUS304的單一板材。此外，比較例2 (參考圖7)與上述實施例1?8同樣使用由SUS304形成的SUS層、由Cu形成的Cu層、由SUS304形成的SUS層按該順序層疊得到的具有0.3mm厚度的三層復合材料構成的板材。其中，比較例2中，使Cu板厚比率為14.0%。此外，比較例3 (參考圖7和圖8)使用具有0.3mm厚度的Cu的單一板材。此外，比較例4 (參考圖7)使用在由具有0.3mm厚度的SUS304構成的平板上在Zl —側(參考圖3)的上表面上貼合了厚度30 μ m的石墨片的板材。其中，石墨片的厚度相對于上述由SUS304構成的平板的厚度的比率(片厚度/SUS304 厚度)為 10.0%。
[0090]進而，比較例5 (參考圖7)使用具有大于比較例I的上述厚度(0.3mm)的0.4mm厚度的SUS304的單一板材。此外，比較例6 (參考圖7)如圖5所示，使用由具有0.4mm厚度t5的SUS304構成，且在Zl側的上表面上形成具有30 μ m厚度t6的Cu箔層202a的板材202。該比較例6中，為了提高板材202的散熱性能而形成Cu箔層202a。此外，Cu箔層202a的厚度t6相對于板材202的厚度t5的比率(Cu箔厚/SUS304的厚度)為7.5%。
[0091](散熱性能)
[0092]為了評價散熱性能，對于實施例1?13的各個底板2和比較例I?6的各板材，觀察在其表面上配置了熱源的情況下的溫度分布。具體而言，如圖6所示，準備在長邊方向(X方向)上具有IOOmm的長度L1、且在短邊方向(Y方向)上具有50mm的長度L2的實施例1?13的各底板2和比較例I?6的各板材。然后，在各底板2和板材的Z2 —側的下表面上貼合與本實施方式的熱源即CPU31 (參考圖2)對應的加熱器31a。該加熱器31a在X方向和Y方向上具有IOmm的長度L3。其中，比較例4和比較例6中，將加熱器31a貼合在與Zl 一側的上表面相反一側的Z2 —側的下表面上。
[0093]之后，通過對加熱器31a供給IW的電力使加熱器31a加熱。然后，用紅外線熱成像裝置從上方(Zl —側)觀察5分鐘后的底板2和板材的溫度分布。然后，在各個底板2和板材中，測定溫度最高的場所的溫度，將該測定值作為最高溫度。之后，求出由具有0.3mm厚度的SUS304的單一板材構成的比較例I的最高溫度(76.7°C)與實施例1?13和比較例2?6的各最高溫度的差作為與比較例I的溫度差量(以下，稱作“溫度差”)。
[0094]在實施例1?13的各底板2和比較例I?3的各板材中，如圖7?圖9所示，隨著Cu板厚比率增大，最高溫度減小，溫度差增大。可以認為這是因為導熱率(約400W/(mXK))高的Cu的比例增加，所以各底板2和板材的導熱性提高的結果，最高溫度減小。
[0095]此處，在Cu板厚比率為15.0%以上的實施例1?13和比較例3中，溫度差為20°C以上。另一方面，Cu板厚比率不足15.0%( 14.0%)的比較例2中，溫度差不足20°C(19.4°C)。該比較例2中產生的溫度差(19.4°C)比具有大于比較例I的厚度(0.3mm)的厚度(0.4mm)的比較例5中產生的溫度差(20.6°C)小。由此，得知可以確認比較例2的板材與厚度相同的比較例I的板材相比散熱性能提高，但與具有更大厚度的比較例5的板材相比散熱性能較差。結果，認為比較例2的板材不足以在減小厚度的同時獲得良好的散熱性能。另一方面，確認了實施例1?13的各底板2和比較例3的板材能夠減小厚度并且獲得良好的散熱性能。
[0096]此外，實施例1中產生的溫度差(21.3°C)與貼合了石墨片的比較例4中產生的溫度差(21.7°C)差異微小，實施例2?13和比較例3中產生的溫度差明顯大于比較例4中產生的溫度差。由此，也確認了實施例1?13的各底板2和比11較例3的板材能夠減小厚度并且獲得良好的散熱性能。
[0097]此外，在Cu板厚比率為20.0%以上的實施例2?13和比較例3中，溫度差為25°C以上。由此，確認了實施例2?13的各底板2和比較例3的板材能夠減小厚度并且獲得更好的散熱性能。
[0098]并且，Cu板厚比率為30.0%以上的實施例3?13和比較例3中，溫度差為30°C以上。該溫度差明顯大于形成了用于提高散熱性能的Cu箔層202a (參考圖5)且具有較大厚度(0.4mm)的比較例6中產生的溫度差(28.8°C)。由此，確認了因為實施例3?13的各底板2和比較例3的板材即使不設置用于提高散熱性能的Cu箔層也能夠獲得充分的散熱性能，所以能夠在減小厚度的同時獲得更良好的散熱性能。
[0099]此外，根據圖7和圖9所示的實施例1?8和比較例I?3的結果，確認了隨著Cu板厚比率即Cu層(第二層)的厚度相對于復合材料的厚度的比率增大，與比較例I的溫度差的增加比例減小。此外，根據圖7?圖9所示的實施例4?7和實施例9?12的結果，確認了與用SUS301形成SUS層21、23的情況相比，用SUS304形成SUS層21、23的情況下，溫度差有若干減小。但是，不認為該程度的變化是明顯的差異，奧氏體類不銹鋼的材質不會對散熱性能的優劣產生較大的影響。
[0100](機械強度)
[0101]此外，為了評價機械強度，對于實施例1?13的各底板2和比較例I?6的各板材，測定應力應變曲線，求出發生0.2%的永久應變時的應力(0.2%條件屈服強度)。
[0102]各底板2和板材的0.2%條件屈服強度，如圖7、圖8和圖10所示，隨著Cu板厚比率增大而減小。此處，在Cu板厚比率為60%以下的實施例1?13、比較例1、2中，0.2%條件屈服強度為400MPa以上。其中，實施例8的0.2%條件屈服強度(395MPa)雖然不足400MPa，但是推測其為制造上不均勻。另一方面，在Cu板厚比率大于60% (100.0%)的比較例3中，
0.2%條件屈服強度不足400MPa (210MPa)。由此，可以認為比較例3的板材不足以在減小厚度的同時獲得較高的機械強度。另一方面，確認了實施例1?13的各底板2和比較例1、2的各板材能夠減小厚度并且獲得高的機械強度。
[0103]并且，使SUS層21、23由SUS304形成的情況下、且Cu板厚比率為42.8%以下的實施例I?5、比較例1、2中，0.2%條件屈服強度為500MPa以上。同樣，使SUS層21、23由SUS301形成的情況下、且Cu板厚比率為50.0%以下的實施例9?11中，0.2%條件屈服強度為500MPa以上。由此，確認了實施例1?5和實施例9?11的各底板2以及比較例1、2的各板材能夠減小厚度并且獲得更高的機械強度。
[0104]此外，根據實施例4?8和實施例9?13的結果，通過用SUS301形成SUS層21、23，與用SUS304形成SUS層21,23的情況相比，0.2%條件屈服強度有若干增大。例如，Cu板厚比率為34.0%的情況下，實施例9 (SUS301)的0.2%條件屈服強度(649MPa)比實施例4 (SUS304)的0.2%條件屈服強度(583MPa)大66MPa。其結果，確認了通過用SUS301形成SUS層21、23，能夠獲得具有更高機械強度的底板2。
[0105]基于上述散熱性能和機械強度的評價，得知隨著Cu板厚比率增大，與比較例I的溫度差增大，散熱性能提高，另一方面，0.2%條件屈服強度減小，機械強度降低。其中，得知Cu板厚比率為15.0%以上的實施例1?13的各底板2能夠在減小厚度的同時獲得良好的散熱性能。進而，得知了 Cu板厚比率為30.0%以上的實施例3?5和實施例9?11的各底板2能夠在減小厚度的同時獲得更良好的散熱性能。此外，得知為了實現上述具有良好的散熱性能且具有更高的機械強度的底板而優選的Cu板厚比率的上限為60%以下，進一步優選為50%以下。
[0106]此外，應當認為本次公開的實施方式和實施例在所有方面均為舉例而不是限制性的。本發明的范圍不是由上述實施方式和實施例的說明表示而是由技術方案表示，還包括在與技術方案均等的含義和范圍內的所有變更。
[0107]例如，上述實施方式中，表示了將電池4配置在基板3的Z2 —側的下表面側的例子，但本發明不限于此。本發明中，也可以構成為如圖11中表示的上述實施方式的第一變形例的便攜設備300所示，以與基板303在短邊方向(Y方向)上相鄰的方式配置電池304，且使CPU31和電池304均與底板2抵接。由此，能夠使來自顯示器I和CPU31的熱和來自電池304的熱從底板2高效率地釋放。其中，電池304是本發明的“電子部件”的一例。
[0108]此外，上述實施方式中，圖1中表示了使CPU31的Zl —側的上表面與底板2的Z2一側的下表面抵接的例子，但本發明不限于此。本發明中，也可以不使CPU與底板抵接。例如，也可以如圖12中表示的上述實施方式的第二變形例所示，在基板403的上表面(Zl —側的面)上，使用焊錫432接合將CPU31包圍的框狀的支承部433。然后，以由三層的復合材料構成的蓋狀的底板402的下表面(Z2 —側的面)與支承部433的上表面抵接的方式，將底板402固定在支承部433上。由此，因為將具有良好的散熱性能和高機械強度的底板402配置在CPU31的附近，所以能夠使來自易于發熱的CPU31的熱從底板402有效地散熱，同時確保設置了基板403的便攜終端的機械強度。此時，優選使支承部433由SUS304等奧氏體類不銹鋼形成。
[0109]此外，如圖12所示，優選在底板402的表面形成Sn類鍍層402b。此外，優選在支承部433的表面形成Sn類鍍層433a。對于支承部433安裝底板402，也能夠機械地通過螺栓或鉚接進行，但是在電子部件等領域較多通過軟釬焊進行。將不具有Sn類鍍層的底板軟釬焊到支承部等的情況下，存在焊錫中含有的Sn異常生長(晶須)的情況。從而，優選對于底板402的至少與軟釬焊相關的部分，形成Sn類鍍層402b。該Sn類鍍層402b可以在形成底板402前的復合材料的表面形成，也可以在形成底板402的形狀后在底板402的表面形成。考慮生產效率和形成鍍層所需的工夾具等時，優選在底板402的由奧氏體類不銹鋼構成的正反面(兩面)的大致整個面形成Sn類鍍層402b。其中，能夠應用由Sn或Sn合金構成的鍍層作為Sn類鍍層，進而優選由純度99%以上的Sn構成的鍍層。其中，Sn類鍍層402b是本發明的“表面金屬層”的一例。
[0110]此外，上述實施方式中，表示了底板2由三層的復合材料構成的例子，但本發明不限于此。本發明中，也可以如圖13中表示的上述實施方式的第三變形例所示，遍及底板502的表面的大致整個面地形成Ni層502b。可以使該Ni層502b由鍍層形成，也可以通過將Ni層、第一層、第二層、第三層、Ni層在按該順序層疊的狀態下軋制接合，作為復合材料與底板502 一體地形成。由此，能夠抑制底板502與電路的接觸部分的電阻(接觸電阻)增大，所以也能夠將底板502用作用于電路接地的電流回路。其中，Ni層502b在底板502的表面上至少與便攜設備的電子部件接觸的位置形成即可。此外，還能夠通過Ni層502b來提高底板502的耐蝕性。此外，能夠應用由Ni或N1-P合金等Ni合金構成的材料作為構成Ni層502b的金屬材料。其中，Ni層502b是本發明的“表面金屬層”的一例。
[0111]此外，上述實施方式中，表示了將底板2設置在具備顯示器I的便攜設備100中的例子，但本發明不限于此。例如，也可以將底板設置在不具有顯示器的可攜帶的路由器等中。該情況下，能夠使來自路由器的電池和CPU的熱通過底板高效率地釋放。此外，也可以將底板用于固定設置型的小型設備。
[0112]此外，上述實施方式中，表示了使用顯示器I和CPU31作為易于發熱的電子部件的例子，上述變形例中，表示了使用顯示器1、CPU31和電池304作為易于發熱的電子部件的例子，但本發明不限于此。本發明中，也可以使用例如電源電路等電子部件作為易于發熱的電子部件。
[0113]此外，上述實施方式中，表示了使底板2的厚度11為0.3mm的例子，但本發明不限于此。
[0114]此外，上述實施方式中，表示了使用一個由三層的復合材料構成的底板2的例子，但本發明不限于此。本發明中，也能夠使用多個由三層的復合材料構成的底板用部件，構成本發明的底板。
[0115]此外，上述實施方式中，使SUS層21 (第一層)和SUS層23 (第三層)均由SUS304形成或均由SUS301形成的例子，但本發明不限于此。本發明中，也可以使第一層和第三層由SUS304和SUS301以外的奧氏體類不銹鋼形成。例如，通過使第一層和第三層均由Ni量多于SUS304的SUS316形成，能夠提高對于第一層和第三層的磁化的抑制效果。此外，也可以使第一層和第三層由相互不同的奧氏體類不銹鋼形成。例如，能夠與使用條件等相應地考慮SUS304和SUS301、SUS316和SUS304等幾種組合。
[0116]此外，上述實施方式中，表示了 Cu層22由純度99.9%以上的Cu形成的例子，但本發明不限于此。本發明中，也可以用由Cu-2.30Fe-0.lOZn-0.03P構成的C19400(CDA規格)等Cu純度為97%以上的Cu合金形成Cu層。這些Cu合金的機械強度比上述Cu高，所以能夠進一步提聞底板的機械強度。[0117]此外，上述實施方式中，表示了在底板2的上表面不形成任何部件的例子，但本發明不限于此。本發明中，可以如圖5中表示的比較例6所示在本發明的底板的上表面上形成Cu箔層，也可以在本發明的底板的上表面上配置用于接合顯示器的導熱性粘合片。如果是具有這樣的結構的底板，則能夠推測其作為具有優秀的散熱性能的較薄的底板，在市場中的有效性會進一步提聞。
[0118]此外，上述實施方式中，表示了 CPU31的Zl—側的上表面與底板2的Z2—側的下表面抵接的例子，但本發明不限于此。本發明中，可以使CPU和底板通過粘合劑接合，也可以通過其他部件配置CPU和底板。
[0119]符號的說明
[0120]I顯示器(電子部件)
[0121]2、402 底板
[0122]21 SUS 層(第一層)
[0123]22 Cu 層(第二層)
[0124]23 SUS 層(第三層)
[0125]31 CPU (電子部件)
[0126]100,300 便攜設備
[0127]304 電池(電子部件)
[0128]402b Sn類鍍層(表面金屬層)
[0129]502b Ni層(表面金屬層)
【權利要求】
1.一種底板，其特征在于: 由復合材料構成，所述復合材料通過由奧氏體類不銹鋼形成的第一層(21)、由Cu或Cu合金形成且層疊于所述第一層的第二層(22)和由奧氏體類不銹鋼形成且層疊于所述第二層的與所述第一層相反的一側的第三層(23)軋制接合而成，所述第二層的厚度為所述復合材料的厚度的15%以上。
2.如權利要求1所述的底板，其特征在于: 所述第二層的厚度為所述復合材料的厚度的20%以上。
3.如權利要求2所述的底板，其特征在于: 所述第二層的厚度為所述復合材料的厚度的30%以上。
4.如權利要求1所述的底板，其特征在于: 所述第二層的厚度為所述復合材料的厚度的60%以下。
5.如權利要求4所述的底板，其特征在于: 所述第二層的厚度為所述復合材料的厚度的50%以下。
6.如權利要求1所述的底板，其特征在于: 所述第一層和所述第三層由奧氏體類不銹鋼形成，所述第三層的厚度的平均值為所述第一層的厚度的平均值的95%以上105%以下。
7.如權利要 求1所述的底板，其特征在于: 所述復合材料的厚度為0.3mm以下。
8.如權利要求1所述的底板，其特征在于: 所述第一層和所述第三層由奧氏體類不銹鋼形成，所述第二層由Cu形成。
9.如權利要求8所述的底板，其特征在于: 所述第一層和所述第三層由SUS304形成。
10.如權利要求8所述的底板，其特征在于: 所述第一層和所述第三層由SUS301形成。
11.如權利要求1所述的底板，其特征在于: 作為將伴隨有散熱的電子部件(I)內置的便攜設備(100)的所述底板來使用。
12.如權利要求11所述的底板，其特征在于: 所述伴隨有散熱的電子部件與所述底板接觸。
13.如權利要求1所述的底板，其特征在于: 對于所述底板的至少一部分，具有表面金屬層(402b, 502b)ο
14.如權利要求13所述的底板，其特征在于: 對于所述底板的大致整個面，具有所述表面金屬層。
15.如權利要求13所述的底板，其特征在于: 對于所述底板的至少一部分，具有由鍍層形成的所述表面金屬層。
16.如權利要求13所述的底板，其特征在于: 對于所述底板的至少一部分，具有通過軋制接合而成的所述表面金屬層。
17.如權利要求13所述的底板，其特征在于: 所述表面金屬層(402b)由Sn或Sn合金構成。
18.如權利要求13所述的底板，其特征在于:所述表面金屬層(502b)由Ni或Ni合金構成。
19.一種底板的制造方法，其特征在于，包括: 使由奧氏體類不銹鋼形成的第一層(21)、由Cu或Cu合金形成的第二層(22)和由奧氏體類不銹鋼形成的第三層(23)在按該順序層疊的狀態下，通過軋制接合，以所述第二層的厚度成為復合材料(102)的厚度的15%以上的方式形成所述復合材料的工序， 形成所述復合材料的工序包括:使所述第一層、所述第二層和所述第三層在層疊的狀態下進行軋制的工序；和使所述復合材料擴散退火的工序。
20.如權利要求19所述的底板的制造方法，其特征在于: 使所述第一層、所述第二層和所述第三層在層疊的狀態下進行軋制的工序和使所述復合材料擴散退火的工序交替·地進行多次。
【文檔編號】H05K7/20GK103858529SQ201380003400
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年7月1日 優先權日:2012年7月10日
【發明者】織田喜光, 渡邊啟太, 石尾雅昭 申請人:株式會社新王材料, 日立金屬株式會社
相關技術
網友詢問留言
已有0條留言
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！
1