铝铜复合材料制造技术

本发明专利技术提供一种不夹置镍层、铝层和铜层的接合强度良好的铝铜复合材料及其制造方法。本发明专利技术的复合材料是铝层（1）和铜层（2）隔着Al-Cu类金属间化合物层（3）扩散接合的材料。设上述铜层（2）的厚度方向的中心部C1的晶粒的平均结晶粒径为Dcc、设距上述铜层（2）和金属间化合物层（3）的界面0.5μm的铜层内的界面附近部C2的平均结晶粒径为Dcs时，Dcs≤0.5×Dcc。并且上述金属间化合物层（3）的平均厚度为0.5μm～10μm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及铝层和铜层扩散接合得到的铝铜复合材料。
技术介绍
在混合动力车、各种电子机器中搭载的锂离子电池组件，根据需要，锂离子电池串联连接，再将串联连接的电池组并联连接使用。因此，大量使用连接电池之间的配线材料。锂离子电池中，正极端子由铝材料形成，负极端子由铜材料形成。因此，用于串联连接的配线材料，作为其原材料，可以适当使用铝材料和铜材料接合得到的铝铜复合材料。即，从上述复合材料制得的配线材料(引线)的铝层与一侧电池的正极端子连接，其铜层与另一个负极端子连接。通过进行这样的连接，能够防止在电极端子部的电腐蚀，此外，能够通过电阻熔接或超声波熔接等容易地接合电极端子和配线材料。 此外，上述铝铜复合材料，除了电池连接用的配线材料，还可以作为电容器的配线材料、搭载半导体元件的铜部与散热器等的铝部连接用的中间部件等的原材料合适地使用。上述铝铜金属复合，通常通过重合作为铝层的原材料的铝板、作为铜层的原材料的铜板，使该重合材料通过压延辊而压接，再对所得到的压接材料实施扩散退火制而制造。上述铝板、铜板为了提高压接性，通常使用退火材料。上述扩散退火时，在铝层和铜层的边界不可避免地生成了由Al-Cu类金属间化合物形成的脆的金属间化合物层。如果退火温度为350°C以上，则上述金属间化合物层的产生、生长显著，因此，难以通过保持时间的调整控制金属间化合物层的厚度，铝层和铜层的接合强度变差。因此，目前，在直接接合铝层和铜层时，在以扩散退火为300°C以下的低温保持数小时的退火条件下实施。但是，如上所述，利用在低温中的扩散退火将铝层和铜层扩散接合得到的铝铜金属复合存在无法得到充分的接合强度的问题。因此，日本特公昭62-46278号公报(专利文献I)和日本特开平11-156995号公报(专利文献2)中提出了能够在高温进行扩散退火、铝层和铜层的接合强度良好的铝铜复合材料。该金属复合板是隔着镍层一体压接铝层和铜层并实施扩散退火得到的。铜和镍、镍和铝在扩散退火时难以生成金属间化合物，因此铝层、镍层和铜层叠层得到的压接材料能够在高温进行扩散退火，此外，扩散退火得到的复合材料的接合强度也得到了改善。专利文献I :日本特公昭62-46278号公报专利文献2 :日本特开平11-156995号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题设置有上述镍层的铝铜复合材料，即使在扩散退火温度为500°C左右的高温，只要保持时间合适，就可以得到良好的铝层和铜层的接合强度。但是，需要设置本来不需要的镍层，镍存在与铝或铜相比导电性、热传导性差、并且昂贵的问题。本专利技术是鉴于上述问题作出的，目的在于提供一种能够在高温中进行扩散退火、不需要设置镍层、铝层和铜层的接合性优异的铝铜复合材料和其制造方法。 用于解决课题的方法本专利技术的专利技术人对直接压接铝层和铜层、在低温中扩散接合得到的复合材料，使用电子显微镜详细观察了其铝层和铜层的界面部的组织，研究了上述铝层和铜层接合强度不充分的原因。其结果发现，在低温进行扩散退火时，能够形成比较薄的金属间化合物层，但是在金属间化合物层中沿着接合界面存在极薄的氧化铝的连续膜，并且铝层和铜层沿着该连续膜容易剥离。推测上述氧化铝膜是起因于在复合材料制造时作为铝层的原材料使用的铝板的表面通过自然氧化生成的氧化铝。本专利技术基于上述见解，着眼于通过使上述氧化铝的连续膜分割、分散，能够提高接合强度，从而完成了本专利技术。S卩，本专利技术的铝铜复合材料是铝层和铜层隔着Al-CU类金属间化合物层扩散接合得到的，设上述铜层的厚度方向的中心部的晶粒的平均结晶粒径为Dcc、设距上述铜层和金属间化合物层的界面O. 5μπι的铜层内的界面附近部的平均结晶粒径为Dcs时， Dcs ( O. 5XDcc，优选Dcs ( O. 4 X Dcc，并且上述金属间化合物层的平均厚度为O. 5 μ m 10 μ m,优选为 I. O μ m 5. O μ m。代替上述铜层的界面部的平均结晶粒径Dcs的规定，设上述铝层的厚度方向的中心部的晶粒的平均结晶粒径为Dac、设距上述铝层和金属间化合物的界面O. 5 μ m的铝层内的界面附近部的平均结晶粒径为Das时，Das彡O. 5XDac，优选能够使Das彡O. 4XDac。本专利技术的复合材料中，金属间化合物层设定为接合强度不会劣化的规定的厚度。并且，使铜层界面附近部的平均结晶粒径Dcs满足Dcs ( O. 5 XDcc，优选Dcs < O. 4 XDcc，或者使铝层界面附近部的平均结晶粒径Das满足Das彡O. 5XDac，优选Das彡O. 4XDac。即，铜层和金属间化合物层或者铝层和金属间化合物层的界面部中晶粒与铜层或者铝层的中心部的晶粒相比，以规定的比例被微细化。其结果，扩散退火时，从在铜层或者铝层的界面部存在的、微细且结晶方位无规的晶粒，生成其晶粒微细且结晶方位无规的Al-Cu类金属间化合物。因此，铝层的原材料表面存在的氧化铝的连续膜，被微细且向无规方位生长的金属间化合物分割、分散。因此，能够抑制起因于上述氧化铝的连续膜的剥离，提高上述铝层和铜层的接合强度。此外，扩散退火时，金属间化合物以铜层或者铝层的界面部的微细的晶粒为起点生长，因此参与金属间化合物生长的原子的扩散在某种程度得到抑制。因此，即使扩散退火在450°C 550°C左右的高温进行，也能够通过适当地控制保持时间而能够容易地形成规定厚度的金属间化合物层。因此，扩散退火时的退火温度不被制约于低温。上述复合材料中，能够以纯铝或者导电率10%IACS以上的铝合金形成上述铝层、以纯铜或者导电率10%IACS以上的铜合金形成上述铜层。通过使用这样的铝材、铜材，能够使复合材料的导电性良好。此外，能够分别使上述铝层和铜层的厚度为O. I 2_。通过加工这样的厚度的复合材料，能够提供通用性好的配线材料。此外，本专利技术的制造方法是上述铝铜复合材料的制造方法，包括准备作为上述铝层的原材料的铝板和作为上述铜层的原材料的铜板的准备工序；使重合所准备的铝板和铜板并进行压接的压接工序；和对压接得到的压接材料进行扩散退火的扩散退火工序，设上述铜板的压接侧表面的平均表面硬度为Hc(Hv)、设上述铜板的完全退火材料的平均表面硬度为Hca (Hv)时，He彡1.6XHca，优选He彡L 7Hca，上述扩散退火中，使退火温度T (°C)为150°C 550°C，使退火时间t (min)为满足下式的范围。tmin ^ t ^ tmaxtmax =— I. 03 X T + 567— O. 19XT + 86 < O. 5 时，tmin = O. 5— O. 19XT + 86 彡 O. 5 时，tmin =— O. 19XT + 86上述扩散退火条件优选为使上述退火温度T (V)为300°C 550°C，使退火时间t (min)为满足下述式的范围。tmin ^ t ^ tmax tmax = — O. 90 X T + 478— O. 36XT + 168 < I 时，tmin = I. O— O. 36XT + 168 彡 I. O 时，tmin = — O. 36XT + 168代替上述铜层的压接侧表面的平均表面硬度的规定，设上述铝板的压接侧表面的平均表面硬度为Ha (Hv)、设上述铝板的完全退本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：织田喜光，石尾雅昭，桥本彰夫，池内建二，
申请(专利权)人：株式会社新王材料，
类型：
国别省市：