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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025018127
(43)【公開日】2025-02-06
(54)【発明の名称】複合材および電気電子部品
(51)【国際特許分類】
C25D 5/26 20060101AFI20250130BHJP
C25D 7/00 20060101ALI20250130BHJP
C25D 3/12 20060101ALI20250130BHJP
C25D 3/38 20060101ALI20250130BHJP
【ＦＩ】
C25D5/26 Q
C25D7/00 G
C25D3/12 101
C25D3/38 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023121578
(22)【出願日】2023-07-26
(71)【出願人】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114292
【弁理士】
【氏名又は名称】来間 清志
(74)【代理人】
【識別番号】100145713
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 竜太
(72)【発明者】
【氏名】川田 紳悟
(72)【発明者】
【氏名】北河 秀一
【テーマコード（参考）】
4K023
4K024
【Ｆターム（参考）】
4K023AA12
4K023AA19
4K023BA06
4K023BA08
4K023CA01
4K023CB03
4K023CB08
4K023CB28
4K023DA02
4K023DA07
4K023DA08
4K024AA03
4K024AA09
4K024AB02
4K024AB06
4K024BA04
4K024BB09
4K024CA02
4K024CA04
4K024CA06
4K024CB21
4K024DA02
4K024DA06
4K024FA10
4K024GA01
4K024GA16
(57)【要約】
【課題】機械的特性および導電性がいずれも高い点において優れたバランスを有するとともに、基体に対して高い密着性を有するＣｕ含有層を備えた複合材と、これを用いた電気電子部品を提供する。
【解決手段】複合材は、Ｆｅ系合金からなる導電性基体の片面または両面に、Ｎｉ含有層とＣｕ含有層がこの順で積層形成された複合材であり、複合材の厚さ方向を含む断面で見て、Ｃｕ含有層の厚さが、合計で１０μｍ以上であり、かつ、複合材の総断面積に占めるＣｕ含有層の断面積の割合が、０．２０以上０．６０以下である。また、電気電子部品は、この複合材を備える。
【選択図】図１
【解決手段】複合材は、Ｆｅ系合金からなる導電性基体の片面または両面に、Ｎｉ含有層とＣｕ含有層がこの順で積層形成された複合材であり、複合材の厚さ方向を含む断面で見て、Ｃｕ含有層の厚さが、合計で１０μｍ以上であり、かつ、複合材の総断面積に占めるＣｕ含有層の断面積の割合が、０．２０以上０．６０以下である。また、電気電子部品は、この複合材を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｆｅ系合金からなる導電性基体の片面または両面に、Ｎｉ含有層とＣｕ含有層がこの順で積層形成された複合材であり、
前記複合材の厚さ方向を含む断面で見て、
前記Ｃｕ含有層の厚さが、合計で１０μｍ以上であり、かつ、
前記複合材の総断面積に占める前記Ｃｕ含有層の断面積の割合が、０．２０以上０．６０以下である、複合材。
前記複合材の厚さ方向を含む断面で見て、
前記Ｃｕ含有層の厚さが、合計で１０μｍ以上であり、かつ、
前記複合材の総断面積に占める前記Ｃｕ含有層の断面積の割合が、０．２０以上０．６０以下である、複合材。
【請求項2】
前記Ｆｅ系合金が、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｒ系またはＦｅ－Ｎｉ系合金である、請求項１に記載の複合材。
【請求項3】
前記Ｎｉ含有層は、平均結晶粒径が１．００μｍ以下である結晶粒を有する、請求項１に記載の複合材。
【請求項4】
前記Ｎｉ含有層と前記Ｃｕ含有層の積層界面を前記断面で見て、測定領域における前記積層界面の全長に対する、前記Ｎｉ含有層を構成するＮｉ結晶粒と、前記積層界面を挟んで前記Ｎｉ結晶粒と向かい合う、Ｃｕ含有層を構成するＣｕ結晶粒とが同一の結晶方位を有する前記積層界面の部分の長さを合計したときの合計長さの割合は、０．２以上の割合である、請求項１に記載の複合材。
【請求項5】
前記導電性基体は、ビッカース硬さ（ＨＶ）が３００以上である、請求項１に記載の複合材。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか１項に記載の複合材を備える、電気電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複合材および電気電子部品に関する。
【背景技術】
【0002】
機械的特性および導電性がいずれも高く、それにより高い機械的特性および高い熱伝導性において優れたバランスを有する材料として、ステンレス層と銅層を接合させたクラッド材が知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、全体の厚さが５００μｍ以下の複合金属板であって、第１銅層とステンレス層と第２銅層とがこの順で接合されており、第１銅層の厚さをＴｃ１とし、ステンレス層の厚さをＴｓとし、第２銅層の厚さをＴｃ２とするとき、Ｔｓ／（Ｔｃ１＋Ｔｃ２）で求まる厚さ比率が０．２以上５以下であり、複合金属板の平面方向の熱伝導率をＫｘとし、前記複合金属板の厚さ方向の熱伝導率をＫｚとするとき、Ｋｘ／Ｋｚで求まる熱伝導率の比率が４．４以上６．８以下である、熱拡散用複合金属板が記載されている。
【0004】
また、特許文献２には、ステンレス鋼を基材とし、該基材の一方主面にＮｉ又はＮｉ合金を、他方主面にＣｕを圧接一体化してなるクラッド材として、ステンレス鋼の厚みがクラッド材全体の厚みの９２％を超え９９％以下であり、かつ引張強さが７０ｋｇｆ／ｍｍ２以上である高強度クラッド材が記載されており、冷間圧接のみによって引張強さに優れたクラッド材を製造する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２０－０２５０９７号公報
【特許文献2】特開平１１－１０４８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献１に記載されるような、銅層とステンレス層を接合させたクラッド材では、銅層とステンレス層を接合させる際に、高温で熱拡散させる必要や、高圧下で加工を加える必要があり、製造上の制約が多い問題点があった。また、特許文献２に記載されるような、銅層とステンレス層を接合させたクラッド材では、銅層とステンレス層の界面に異物を含む可能性が高く、それにより銅層とステンレス層の密着性が低くなるため、特に微小な部品の用途に用いるのには不向きであった。
【0007】
本発明は、機械的特性および導電性がいずれも高い点において優れたバランスを有するとともに、基体に対して高い密着性を有するＣｕ含有層を備えた複合材と、これを用いた電気電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、Ｆｅ系合金からなる導電性基体の片面または両面に、Ｎｉ含有層とＣｕ含有層をこの順で積層形成することで、冷間プロセスのみで形成する場合であっても、Ｆｅ系合金とＣｕ含有層の密着性を高めることができることを見出した。また、この複合材のＣｕ含有層の厚さを、片面または両面の合計で１０μｍ以上にすることともに、複合材の総断面積に占めるＣｕ含有層の断面積の割合を０．２０以上０．６０以下の範囲にすることで、複合材の引張強さおよび導電率を高めることができ、それにより複合材の機械的特性および導電性をいずれも高められることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
（１）Ｆｅ系合金からなる導電性基体の片面または両面に、Ｎｉ含有層とＣｕ含有層がこの順で積層形成された複合材であり、前記複合材の厚さ方向を含む断面で見て、前記Ｃｕ含有層の厚さが、合計で１０μｍ以上であり、かつ、前記複合材の総断面積に占める前記Ｃｕ含有層の断面積の割合が、０．２０以上０．６０以下である、複合材。
【0010】
（２）前記Ｆｅ系合金が、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｒ系またはＦｅ－Ｎｉ系合金である、上記（１）に記載の複合材。
【0011】
（３）前記Ｎｉ含有層は、平均結晶粒径が１．００μｍ以下である結晶粒を有する、上記（１）または（２）に記載の複合材。
【0012】
（４）前記Ｎｉ含有層と前記Ｃｕ含有層の積層界面を前記断面で見て、測定領域における前記積層界面の全長に対する、前記Ｎｉ含有層を構成するＮｉ結晶粒と、前記積層界面を挟んで前記Ｎｉ結晶粒と向かい合う、Ｃｕ含有層を構成するＣｕ結晶粒とが同一の結晶方位を有する前記積層界面の部分の長さを合計したときの合計長さの割合は、０．２以上の割合である、上記（１）から（３）のいずれか１項に記載の複合材。
【0013】
（５）前記導電性基体は、ビッカース硬さ（ＨＶ）が３００以上である、上記（１）から（４）のいずれか１項に記載の複合材。
【0014】
（６）上記（１）から（５）のいずれか１項に記載の複合材を備える、電気電子部品。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、機械的特性および導電性がいずれも高い点において優れたバランスを有するとともに、基体に対して高い密着性を有するＣｕ含有層を備えた複合材と、これを用いた電気電子部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明に従う一実施形態の複合材を、厚さ方向を含む平面で切断したときの断面の要部を示す模式図である。
【図2】本発明例９の複合材における厚さ方向を含む断面を、走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）で観察したときのＳＩＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の複合材および電気電子部品の好ましい実施形態について、詳細に説明する。
【0018】
＜複合材について＞
図１は、本発明に従う一実施形態の複合材を、厚さ方向を含む平面で切断したときの断面の要部を示す模式図である。本発明の複合材１は、図１に示すように、Ｆｅ系合金からなる導電性基体２の片面または両面に、Ｎｉ含有層３１、３２とＣｕ含有層４１、４２がこの順で積層形成された複合材であり、複合材１の厚さ方向を含む断面で見て、Ｃｕ含有層４の厚さｔ１、ｔ２が、合計（ｔ１＋ｔ２）で１０μｍ以上であり、かつ、複合材１の総断面積に占めるＣｕ含有層４の断面積の割合が、０．２０以上０．６０以下である。
図１は、本発明に従う一実施形態の複合材を、厚さ方向を含む平面で切断したときの断面の要部を示す模式図である。本発明の複合材１は、図１に示すように、Ｆｅ系合金からなる導電性基体２の片面または両面に、Ｎｉ含有層３１、３２とＣｕ含有層４１、４２がこの順で積層形成された複合材であり、複合材１の厚さ方向を含む断面で見て、Ｃｕ含有層４の厚さｔ１、ｔ２が、合計（ｔ１＋ｔ２）で１０μｍ以上であり、かつ、複合材１の総断面積に占めるＣｕ含有層４の断面積の割合が、０．２０以上０．６０以下である。
【0019】
このように、Ｆｅ系合金からなる導電性基体２の片面または両面に、Ｎｉ含有層３１、３２とＣｕ含有層４１、４２をこの順で積層形成することで、導電性基体２とＣｕ含有層４１、４２の密着性を高めることができる。また、複合材１のＣｕ含有層４１、４２の厚さｔ１、ｔ２を、片面または両面の合計（ｔ１＋ｔ２）で１０μｍ以上にすることともに、複合材１の総断面積に占めるＣｕ含有層の断面積の割合を０．２０以上０．６０以下の範囲にすることで、複合材１の引張強さおよび導電率を高めることができ、それにより複合材１の機械的特性および導電性をいずれも高めることができる。したがって、機械的特性および導電性がいずれも高い点において優れたバランスを有するとともに、導電性基体２に対して高い密着性を有するＣｕ含有層４１、４２を備えた複合材１と、これを用いた電気電子部品を提供することができる。
【0020】
ここで、Ｃｕ含有層４１の表面４１ａおよび裏面４１ｂがいずれも平坦であり、Ｃｕ含有層４２の表面４２ａおよび裏面４２ｂがいずれも平坦であり、かつ、複合材１の表面１ａおよび裏面１ｂがいずれも平坦である場合、複合材１の総断面積に占めるＣｕ含有層の断面積の割合は、複合材１の厚さｔ０に対する、Ｃｕ含有層４１、４２の厚さの合計（ｔ１＋ｔ２）の割合で近似してもよい。他方で、Ｃｕ含有層４１、４２の表面４１ａ、４２ａと、Ｃｕ含有層４１、４２の裏面４１ｂ、４２ｂと、複合材１の表面１ａおよび裏面１ｂのうち少なくともいずれかは、曲面によって構成されていてもよい。
【0021】
本発明の複合材１は、Ｆｅ系合金からなる導電性基体２の片面または両面に、Ｎｉ含有層３１、３２とＣｕ含有層４１、４２とが、この順で積層形成されたものである。
【0022】
（導電性基体について）
【0023】
導電性基体２は、表面２ａと裏面２ｂの２つの面である両面と、両面同士を連結する端面２ｃおよび側面（図示せず）とを有し、板状をなしている。
【0024】
導電性基体２は、Ｆｅ系合金からなる。ここで、Ｆｅ系合金としては、ニッケル（Ｎｉ）およびクロム（Ｃｒ）のうち一方または両方を含有する合金が好ましく、特に機械的強度を高める観点では、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｒ系またはＦｅ－Ｎｉ系合金であることが好ましい。このうち、Ｆｅ－Ｎｉ系の合金としては、例えば、４２アロイ（Ｆｅ－４２質量％Ｎｉ）を挙げることができる。また、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｒ系の合金としては、例えば、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ６３０などのステンレス鋼を挙げることができる。これらＦｅ－Ｎｉ－Ｃｒ系およびＦｅ－Ｎｉ系合金としては、溶解鋳造によって作製されたものを用いてもよい。また、Ｆｅ－Ｎｉ系合金としては、電気めっきによっても作製されたものを用いてもよい。
【0025】
導電性基体２の厚さｔ５は、特に限定されないが、複合材１に十分な機械的強度をもたらす観点と、複合材を備えた電気電子部品の低背化や小型化を図る観点から、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲にすることができる。
【0026】
また、導電性基体２は、ビッカース硬さ（ＨＶ）が３００以上であることが好ましく、３３０以上がより好ましく、３５０以上がさらに好ましい。このような導電性基体２は、硬さに比例して高い引張強度を有するため、導電性基体２に後述するＮｉ含有層３１、３２やＣｕ含有層４１、４２が積層形成された複合材１の引張強度をより一層高めることができる。
【0027】
ここで、ビッカース硬さ（ＨＶ）は、例えばＪＩＳ Ｚ２２４４（２００９）に記載されるビッカース硬さの試験方法に準拠して、導電性基体の厚さ方向を含む断面におけるビッカース硬さ（ＨＶ）を測定することができる。より具体的には、試験片である導電性基体２の厚さ方向を含む断面にダイヤモンド圧子を押し込む際の荷重（試験力）を０．０４９Ｎとし、圧子の圧下時間を１５秒としたときの測定値とすることができる。
【0028】
（Ｎｉ含有層について）
Ｎｉ含有層３１、３２は、導電性基体２の片面または両面（図１では表面２ａと裏面２ｂの両面）に積層形成される層である。
Ｎｉ含有層３１、３２は、導電性基体２の片面または両面（図１では表面２ａと裏面２ｂの両面）に積層形成される層である。
【0029】
本発明の複合材１では、Ｆｅ系合金からなる導電性基体２と後述するＣｕ含有層４１、４２との間に、それぞれＮｉ含有層３１、３２を形成することで、導電性基体２とＣｕ含有層４１、４２との密着力を向上させることができる。これに関し、導電性基体２の表面に直接Ｃｕ含有層４１、４２を形成した場合には、後に加工を施した際に、Ｃｕ含有層４１、４２が剥がれ易くなる。そのため、本発明の複合材１では、導電性基体２とＣｕ含有層４１、４２との間に、Ｎｉ含有層３１、３２を形成する必要がある。
【0030】
Ｎｉ含有層３１、３２の材質は、ニッケル（Ｎｉ）またはＮｉ系合金によって構成されることが好ましい。より好ましくは、導電性基体２とＣｕ含有層４１、４２との密着力をより一層向上させる観点から、Ｎｉを９９．８質量％以上含有し、残部が不可避不純物である、ＮｉまたはＮｉ系合金によって構成されることが好ましい。
【0031】
Ｎｉ含有層３１、３２は、平均結晶粒径が１．００μｍ以下である結晶粒を有することが好ましい。Ｎｉ含有層３１、３２に含まれる結晶粒の平均結晶粒径を小さくすることで、Ｎｉ含有層３１、３２に積層形成されるＣｕ含有層４１、４２の密着力をより一層向上させることができる。特に、Ｎｉ含有層３１、３２に積層形成されるＣｕ含有層４１、４２は、複合材１を構成する物質の中で最も軟質であるため、Ｎｉ含有層３１、３２に含まれる結晶粒の平均結晶粒径を小さくすることで、複合材１を成形する際の加工による、Ｃｕ含有層４１、４２の剥離や割れを起こり難くすることができる。また、Ｎｉ含有層３１、３２に含まれる結晶粒の平均結晶粒径を小さくすることで、Ｃｕ含有層４１、４２に含まれる結晶粒の平均結晶粒径も小さくすることができる。
【0032】
Ｎｉ含有層３１、３２に含まれる平均結晶粒径の測定は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置（例えば、日立製作所製のＦＢ２０００Ａ）を用いて、複合材１の厚さ方向を含む断面を形成するとともに、その断面について走査イオン顕微鏡（Scanning Ion Microscope、セイコーインスツル社製、型番：ＳＭＩ３０５０ＴＢ）を用いて観察し、得られる走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）像に表れるチャネリングコントラスト（結晶方位情報）から、基体表面に平行な線分と結晶粒の境界とが交わる点の数をカウントして、結晶粒の境界によって区画される線分の区画ごとの平均長さを求める切断法によって、結晶粒の粒径の平均を求めることができる。
【0033】
Ｎｉ含有層３１、３２の厚さは、特に限定されるものではないが、導電性基体２の片面または両面に積層形成されているものの合計で、０．０５μｍ以上であることが好ましい。その中でも、複合材１の材料コストの上昇を抑える観点では、Ｎｉ含有層３１、３２の厚さの合計を、２．００μｍ以下にしてもよい。
【0034】
ここで、図１に記載されるように、導電性基体２の両面にＮｉ含有層３１、３２が形成される場合、導電性基体の片面または両面に積層形成されるＮｉ含有層の厚さの合計は、Ｎｉ含有層３１の厚さｔ３とＮｉ含有層３２の厚さｔ４の合計とすることができる。他方で、導電性基体２の片面のみにＮｉ含有層が形成される場合、導電性基体の片面または両面に積層形成されるＮｉ含有層の厚さの合計は、そのＮｉ含有層の厚さとすることができる（図示せず）。
【0035】
（Ｃｕ含有層について）
Ｃｕ含有層４１、４２は、導電性基体２の片面または両面（図１では表面２ａと裏面２ｂの両面）に、Ｎｉ含有層３１、３２の後に積層形成される層である。すなわち、Ｃｕ含有層４１、４２は、Ｎｉ含有層３１、３２の導電性基体２と接していない側の面のうち、一部または全部に積層形成される層である。
Ｃｕ含有層４１、４２は、導電性基体２の片面または両面（図１では表面２ａと裏面２ｂの両面）に、Ｎｉ含有層３１、３２の後に積層形成される層である。すなわち、Ｃｕ含有層４１、４２は、Ｎｉ含有層３１、３２の導電性基体２と接していない側の面のうち、一部または全部に積層形成される層である。
【0036】
本発明の複合材１では、Ｆｅ系合金からなる導電性基体２に、Ｎｉ含有層３１、３２を介して、Ｃｕ含有層４１、４２がそれぞれ形成されることで、Ｃｕ含有層４１、４２の導電性基体２に対する密着性を高めることができる。
【0037】
Ｃｕ含有層４１、４２の材質は、銅（Ｃｕ）またはＣｕ系合金によって構成されることが好ましい。より好ましくは、複合材１の引張強さや導電率をより一層向上させる観点から、Ｃｕを９９．８質量％以上含有し、残部が不可避不純物である、ＣｕまたはＣｕ系合金によって構成されることが好ましい。
【0038】
複合材１の厚さ方向を含む断面で見て、Ｃｕ含有層４１、４２の厚さは、合計で１０μｍ以上である。ここで、Ｃｕ含有層４１、４２の厚さが１０μｍ未満であると、微細な曲げ加工をする際にスプリングバックが大きくなるため、電気電子部品に用いることが難しくなる。他方で、Ｃｕ含有層４１、４２の厚さの上限は、特に限定されるものではないが、複合材１をより効率よく作製する観点から、合計で１００μｍ以下としてもよい。
【0039】
ここで、図１に記載されるように、導電性基体２の両面にＣｕ含有層４１、４２が形成される場合、導電性基体の片面または両面に積層形成されるＣｕ含有層の厚さの合計は、Ｃｕ含有層４１の厚さｔ１とＣｕ含有層４２の厚さｔ２の合計とすることができる。他方で、導電性基体２の片面のみにＣｕ含有層が形成される場合、導電性基体の片面または両面に積層形成されるＣｕ含有層の厚さの合計は、そのＣｕ含有層の厚さとすることができる（図示せず）。
【0040】
本発明の複合材１は、厚さ方向Ｙを含む断面で見て、複合材１の総断面積に占めるＣｕ含有層４１、４２の断面積の割合が、０．２０以上０．６０以下の範囲である。これにより、複合材の引張強さおよび導電率を高めることができ、それにより複合材１の機械的特性および導電性を、いずれも高めることができる。ここで、複合材１の総断面積に占めるＣｕ含有層４１、４２の断面積の割合が０．２未満だと、複合材１の導電率が不足する。他方で、複合材１の総断面積に占めるＣｕ含有層４１、４２の断面積の割合が０．６を超えると、複合材１の機械的強度が不足する。
【0041】
さらに、複合材１は、耐剥離性をより一層高める観点では、積層界面５１、５２を介して隣接するＮｉ含有層３１、３２とＣｕ含有層４１、４２における結晶方位の同一性が高いことが好ましい。より具体的に、複合材１は、Ｎｉ含有層３１、３２とＣｕ含有層４１、４２の積層界面５１、５２を、図１に示すような厚さ方向Ｙを含む断面で見たときに、測定領域１０における積層界面５１、５２の全長（２×Ｌ０）に対する、Ｎｉ含有層３１、３２を構成するＮｉ結晶粒３３、３４と、積層界面５１、５２を挟んでＮｉ結晶粒３３、３４と向かい合う、Ｃｕ含有層４１、４２を構成するＣｕ結晶粒４３、４４とが同一の結晶方位を有する積層界面の部分Ｌ１～Ｌ１０の長さを合計したときの合計長さ（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５＋Ｌ６＋Ｌ７＋Ｌ８＋Ｌ９＋Ｌ１０）の割合は、０．２以上であることが好ましい。これにより、Ｎｉ含有層３１、３２とＣｕ含有層４１、４２の変形の挙動が近似するため、Ｃｕ含有層４１、４２のＮｉ含有層３１、３２からの剥離を抑制することができる。
【0042】
積層界面５１、５２を挟んで位置するＮｉ結晶粒３３、３４とＣｕ結晶粒４３、４４の結晶方位の異同は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置（例えば、日立製作所製のＦＢ２０００Ａ）を用いて、複合材１の厚さ方向を含む断面を形成するとともに、その断面について走査イオン顕微鏡（Scanning Ion Microscope、セイコーインスツル社製、型番：ＳＭＩ３０５０ＴＢ）を用いて観察し、得られる走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）像に表れるチャネリングコントラスト（結晶方位情報）を用いて確認した。ここで、Ｎｉ含有層３１、３２のうち色が濃いＮｉ結晶粒３３、３４と、Ｃｕ含有層４１、４２のうち色が濃いＣｕ結晶粒４３、４４とが、積層界面５１、５２を挟んで位置するとき、これらが挟んで位置している積層界面５１、５２の部分を、同一の結晶方位を有する積層界面の部分とした。同様に、Ｎｉ含有層３１、３２のうち色が薄いＮｉ結晶粒３３、３４と、Ｃｕ含有層４１、４２のうち色が薄いＣｕ結晶粒４３、４４とが、積層界面５１、５２を挟んで位置するとき、これらが挟んで位置している積層界面５１、５２の部分も、同一の結晶方位を有する積層界面の部分に含めた。なお、図１では、同一の結晶方位を有する積層界面の部分Ｌ１～Ｌ１０を挟んで位置するＮｉ結晶粒３３、３４およびＣｕ結晶粒４３、４４について、他の結晶粒と区別するために、説明の便宜上、ハッチングを入れている。
【0043】
（表面被覆層について）
本発明の複合材１は、Ｃｕ含有層４１、４２に積層形成される、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、ＩｎまたはＰｔを含有する、少なくとも１層の表面被覆層をさらに有していてもよい（図示せず）。これにより、複合材１の表面１ａまたは裏面１ｂの特性を、さらに好適に調整することができる。
本発明の複合材１は、Ｃｕ含有層４１、４２に積層形成される、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、ＩｎまたはＰｔを含有する、少なくとも１層の表面被覆層をさらに有していてもよい（図示せず）。これにより、複合材１の表面１ａまたは裏面１ｂの特性を、さらに好適に調整することができる。
【0044】
＜複合材の製造方法について＞
上述の複合材１の製造方法は、特に限定されるものではないが、予め大きさ及び厚さを調整した導電性基体２を準備し、前処理として電解脱脂および酸洗を施した後で、電気めっきによりＮｉ含有層３１、３２およびＣｕ含有層４１、４２を形成する方法を行なうことができる。すなわち、複合材１の製造方法は、脱脂工程、活性化工程、Ｎｉ含有層形成工程およびＣｕ含有層形成工程を少なくとも有する。これにより、上述の複合材１は、電気めっきをはじめとする冷間プロセスのみで形成することもできる。なお、上述したいずれか一の工程と次の工程の間は、必要に応じて水洗工程を有するのが好ましい。
上述の複合材１の製造方法は、特に限定されるものではないが、予め大きさ及び厚さを調整した導電性基体２を準備し、前処理として電解脱脂および酸洗を施した後で、電気めっきによりＮｉ含有層３１、３２およびＣｕ含有層４１、４２を形成する方法を行なうことができる。すなわち、複合材１の製造方法は、脱脂工程、活性化工程、Ｎｉ含有層形成工程およびＣｕ含有層形成工程を少なくとも有する。これにより、上述の複合材１は、電気めっきをはじめとする冷間プロセスのみで形成することもできる。なお、上述したいずれか一の工程と次の工程の間は、必要に応じて水洗工程を有するのが好ましい。
【0045】
（ｉ）脱脂工程
脱脂工程と、後述する活性化工程は、導電性基体２とＮｉ含有層３１、３２との密着性を高める観点で、行なうことが好ましい。
このうち、脱脂工程としては、例えばカソード電解脱脂を行なうことができる。
カソード電解脱脂で用いる液組成および処理条件の一例を、以下に示す。
［電解脱脂処理の液組成および処理条件］
処理液：オルソケイ酸ナトリウム１００ｇ／リットル
処理温度：６０℃
陰極電流密度：２．５Ａ／ｄｍ２
処理時間：１０秒
脱脂工程と、後述する活性化工程は、導電性基体２とＮｉ含有層３１、３２との密着性を高める観点で、行なうことが好ましい。
このうち、脱脂工程としては、例えばカソード電解脱脂を行なうことができる。
カソード電解脱脂で用いる液組成および処理条件の一例を、以下に示す。
［電解脱脂処理の液組成および処理条件］
処理液：オルソケイ酸ナトリウム１００ｇ／リットル
処理温度：６０℃
陰極電流密度：２．５Ａ／ｄｍ２
処理時間：１０秒
【0046】
（ｉｉ）活性化工程
活性化工程で用いる液組成及び処理条件の一例を、以下に示す。
［活性化処理の液組成および処理条件］
処理液：１０％塩酸
処理温度：３０℃
浸漬処理時間：１０秒
活性化工程で用いる液組成及び処理条件の一例を、以下に示す。
［活性化処理の液組成および処理条件］
処理液：１０％塩酸
処理温度：３０℃
浸漬処理時間：１０秒
【0047】
（ｉｉｉ）Ｎｉ含有層形成工程
Ｎｉ含有層形成工程は、導電性基体２の両面のうちの少なくとも片面に、電気めっきによりＮｉ含有層３１、３２を形成する。すなわち、Ｎｉ含有層３１、３２は、電気めっき層によって構成することができる。これにより、Ｎｉ含有層３１、３２は、高温および高圧での加工を要することなく、冷間プロセスによって形成することができる。
Ｎｉ含有層形成工程は、導電性基体２の両面のうちの少なくとも片面に、電気めっきによりＮｉ含有層３１、３２を形成する。すなわち、Ｎｉ含有層３１、３２は、電気めっき層によって構成することができる。これにより、Ｎｉ含有層３１、３２は、高温および高圧での加工を要することなく、冷間プロセスによって形成することができる。
【0048】
Ｎｉ含有層形成工程では、電気めっきを行なう際のめっき液の攪拌を強くすることと、電流密度を高めることによって、Ｎｉ含有層３１、３２に含まれる結晶粒の微細化を図ることができる。
Ｎｉ含有層形成工程で用いる液組成および処理条件の一例を、以下に示す。
Ｎｉ含有層形成工程で用いる液組成および処理条件の一例を、以下に示す。
【0049】
［Ｎｉ含有層形成処理の液組成および処理条件］
処理液：塩化ニッケル２５０ｇ／リットル、
遊離塩酸５０ｇ／リットル
処理温度：６０℃
電流密度：８Ａ／ｄｍ２
攪拌：強
めっき厚：０．０１μｍ～１．０μｍ
処理時間：めっき厚毎に時間を調整
処理液：塩化ニッケル２５０ｇ／リットル、
遊離塩酸５０ｇ／リットル
処理温度：６０℃
電流密度：８Ａ／ｄｍ２
攪拌：強
めっき厚：０．０１μｍ～１．０μｍ
処理時間：めっき厚毎に時間を調整
【0050】
（ｉｖ）Ｃｕ含有層形成工程
Ｃｕ含有層形成工程は、Ｎｉ含有層３１、３２の表面に、電気めっきによりＣｕ含有層４１、４２を形成する。すなわち、Ｃｕ含有層４１、４２も、電気めっき層によって構成することができる。これにより、Ｃｕ含有層４１、４２も、Ｎｉ含有層３１、３２と同様に、高温および高圧での加工を要することなく、冷間プロセスによって形成することができる。
Ｃｕ含有層形成工程は、Ｎｉ含有層３１、３２の表面に、電気めっきによりＣｕ含有層４１、４２を形成する。すなわち、Ｃｕ含有層４１、４２も、電気めっき層によって構成することができる。これにより、Ｃｕ含有層４１、４２も、Ｎｉ含有層３１、３２と同様に、高温および高圧での加工を要することなく、冷間プロセスによって形成することができる。
【0051】
Ｃｕ含有層形成工程では、２段階の電気めっきを行なうとともに、１段階目の電気めっきにおいて攪拌を弱くし、また、処理液に含まれる硫酸銅を多くすることで、Ｎｉ含有層３１、３２との密着性や、積層界面５１、５２を介して隣接するＮｉ含有層３１、３２のＮｉ結晶粒３３、３４との結晶方位の同一性を高めることができる。
Ｃｕ含有層形成工程のうち、１段階目および２段階目の電気めっきで用いる液組成および処理条件の一例を、以下に示す。
Ｃｕ含有層形成工程のうち、１段階目および２段階目の電気めっきで用いる液組成および処理条件の一例を、以下に示す。
【0052】
［Ｃｕ含有層形成工程のうち、１段階目の電気めっきの液組成および処理条件］
処理液：硫酸銅２００ｇ／リットル、
遊離硫酸６０ｇ／リットル、
遊離塩酸５０ｇ／リットル
処理温度：３０℃
電流密度：１Ａ／ｄｍ２
攪拌：弱
めっき厚：０．０１μｍ～０．１μｍ
処理時間：めっき厚毎に時間を調整
処理液：硫酸銅２００ｇ／リットル、
遊離硫酸６０ｇ／リットル、
遊離塩酸５０ｇ／リットル
処理温度：３０℃
電流密度：１Ａ／ｄｍ２
攪拌：弱
めっき厚：０．０１μｍ～０．１μｍ
処理時間：めっき厚毎に時間を調整
【0053】
［Ｃｕ含有層形成工程のうち、２段階目の電気めっきの液組成および処理条件］
処理液：硫酸銅１５０ｇ／リットル、
遊離硫酸１００ｇ／リットル、
遊離塩酸５０ｇ／リットル
処理温度：３０℃
電流密度：５Ａ／ｄｍ２
攪拌：強
めっき厚：所定の厚さまで
処理時間：めっき厚毎に時間を調整
処理液：硫酸銅１５０ｇ／リットル、
遊離硫酸１００ｇ／リットル、
遊離塩酸５０ｇ／リットル
処理温度：３０℃
電流密度：５Ａ／ｄｍ２
攪拌：強
めっき厚：所定の厚さまで
処理時間：めっき厚毎に時間を調整
【0054】
（ｖ）その他の工程
Ｃｕ含有層形成工程を行なった後、Ｃｕ含有層４１、４２の表面に、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、ＩｎまたはＰｔを含有する、少なくとも１層の表面被覆層を形成する表面被覆層形成工程を行なってもよい。
Ｃｕ含有層形成工程を行なった後、Ｃｕ含有層４１、４２の表面に、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、ＩｎまたはＰｔを含有する、少なくとも１層の表面被覆層を形成する表面被覆層形成工程を行なってもよい。
【0055】
また、Ｃｕ含有層形成工程を行なった後、冷間で圧延などの加工を施す冷間加工工程を行なってもよい。これにより、表面１ａおよび裏面１ｂの平滑性を向上した複合材１を得ることができる。この冷間加工工程における総加工率は、３％以上３０％以下であることが好ましい。
【0056】
ここで、「加工率」は、冷間加工を施す前の断面積から、加工後の断面積を引いた値を、加工前の断面積で除して１００を乗じ、パーセントで表した値であり、下記式で表される。
［加工率］＝｛（［加工前の断面積］－［加工後の断面積］）／［加工前の断面積］｝×１００（％）
［加工率］＝｛（［加工前の断面積］－［加工後の断面積］）／［加工前の断面積］｝×１００（％）
【0057】
＜複合材の用途について＞
本発明の複合材１の用途としては、例えば、上述した複合材を備える、電気電子部品を挙げることができる。電気電子部品としては、例えばコネクタ、スイッチ、リレー、シールドケース、フレキシブルフラットケーブルを挙げることができる。このような電気電子部品に本発明の複合材１を用いることで、電気電子部品の機械的特性および導電性がいずれも高められるため、電気電子部品の小型化や軽量化を図ることができる。
本発明の複合材１の用途としては、例えば、上述した複合材を備える、電気電子部品を挙げることができる。電気電子部品としては、例えばコネクタ、スイッチ、リレー、シールドケース、フレキシブルフラットケーブルを挙げることができる。このような電気電子部品に本発明の複合材１を用いることで、電気電子部品の機械的特性および導電性がいずれも高められるため、電気電子部品の小型化や軽量化を図ることができる。
【0058】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【実施例0059】
次に、本発明の効果をさらに明確にするために、本発明例および比較例について説明するが、本発明はこれら本発明例に限定されるものではない。
【0060】
（本発明例１～１３、比較例１～５）
表１に示す種類の金属または合金からなる、表１に示す厚さ及びビッカース硬さを有する導電性基体２を準備し、プレス加工によって縦２０ｃｍ×横６ｃｍの大きさにした。このうち、本発明例１２、１３と比較例５については、以下に示す条件で電気めっきにより形成された４２アロイ（Ｆｅ－４２質量％Ｎｉ）を用いた。
表１に示す種類の金属または合金からなる、表１に示す厚さ及びビッカース硬さを有する導電性基体２を準備し、プレス加工によって縦２０ｃｍ×横６ｃｍの大きさにした。このうち、本発明例１２、１３と比較例５については、以下に示す条件で電気めっきにより形成された４２アロイ（Ｆｅ－４２質量％Ｎｉ）を用いた。
【0061】
ここで、導電性基体２を電気めっきにより形成する際、電気めっき液として、ニッケル（Ｎｉ）金属の濃度として４０ｇ／リットルの金属濃度である塩化ニッケルと、鉄（Ｆｅ）金属の濃度として８３ｇ／リットルの金属濃度である硫酸鉄（ＩＩ）と、３０ｇ／リットルのホウ酸と、２ｇ／リットルのサッカリンナトリウム二水和物と、５ｇ／リットルのマロン酸とを含む水溶液を調製した。次いで、めっき電解槽に、陰極電極である縦２０ｃｍ×横６ｃｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４）を配置するとともに、陰極電極の両側の板面に対向して、それぞれ陽極電極である縦２０ｃｍ×横６ｃｍの純Ｎｉ板および純Ｆｅ板をアノードバックに入れて配置し、槽内に１リットルの電気めっき液を入れて、５０℃の温度で、スターラーの回転速度を１００ｒｐｍに設定して攪拌を行ないながら、４Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、表１に記載される厚さの合金を電気めっきにより陰極電極に堆積させた。その後、得られた合金を陰極電極から剥離することで、電気めっき層からなる導電性基体２を得た。
【0062】
これらの導電性基体２について、前処理としてカソード電解脱脂および活性化処理を施した。
【0063】
ここで、カソード電解脱脂は、１００ｇ／リットルの濃度のオルソケイ酸ナトリウム水溶液を脱脂液として電解槽に入れて加熱し、導電性基体２を６０℃に加熱した脱脂液に浸漬して電解槽の陽極に接続し、２．５Ａ／ｄｍ２の電流密度で１０秒にわたり通電することで処理を行なった。
【0064】
また、活性化処理は、３０℃の１０質量％の塩酸に、カソード電解脱脂を行なった後の導電性基体２を、１０秒にわたり浸漬することで行なった。
【0065】
その後、本発明例１～１３、比較例２～５については、以下に示す条件の電気めっきで、Ｎｉ含有層３１、３２を導電性基体２の表面２ａおよび裏面２ｂ上に形成した。このうち、本発明例３、４については、導電性基体２の裏面２ｂにテープを用いてマスキングを行なうことで、導電性基体２の裏面２ｂにＮｉ含有層３２が形成されないようにした。また、本発明例９、１０については、導電性基体２の裏面２ｂにテープを用いてマスキングを行なって導電性基体２の表面２ａにＮｉ含有層３１を形成した後、マスキングを取り外し、さらにＮｉ含有層３１、３２を導電性基体２の表面２ａおよび裏面２ｂ上に形成することで、導電性基体２の表面２ａ側と裏面２ｂ側で異なる厚さのＮｉ含有層３１、３２を形成した。他方で、比較例１については、Ｎｉ含有層３１、３２を導電性基体２上に形成しなかった。
【0066】
ここで、Ｎｉ含有層３１、３２を電気めっきにより形成する際、電気めっき液として、ニッケル（Ｎｉ）金属の濃度として２５０ｇ／リットルの金属濃度である塩化ニッケルと、５０ｇ／リットルの遊離塩酸とを含む水溶液を調製した。次いで、めっき電解槽に、陰極電極である縦２０ｃｍ×横６ｃｍの板状の導電性基体を配置するとともに、陰極電極の両側の板面に対向して、陽極電極である縦２０ｃｍ×横６ｃｍの板状の純Ｎｉ板を配置し、槽内に１リットルの電気めっき液を入れて、６０℃の温度で、スターラーの回転速度を３５０ｒｐｍ～５５０ｒｐｍに設定して攪拌を行ないながら、８Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、表１に記載される厚さのＮｉ含有層３１、３２を電気めっきにより形成させた。ここで、実施例７及び比較例２については、スターラーの回転速度を１００ｒｐｍに設定して攪拌を行ないながら、１Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、表１に記載される厚さのＮｉ含有層３１、３２を電気めっきにより形成させた。
【0067】
次いで、以下に示す条件の電気めっきで、Ｃｕ含有層４１、４２を導電性基体２の表面２ａ側および裏面２ｂ側に形成した。このうち、本発明例３、４については、導電性基体２の裏面２ｂにテープを用いてマスキングを行なうことで、導電性基体２の裏面２ｂ側にＣｕ含有層４２が形成されないようにした。また、本発明例５、６、９、１０、比較例２、５については、導電性基体２の裏面２ｂ側のＮｉ含有層３２にテープを用いてマスキングを行なって導電性基体２の表面２ａ側にＣｕ含有層４１を形成した後、マスキングを取り外し、さらにＣｕ含有層４１、４２を導電性基体２の表面２ａ側および裏面２ｂ側に形成することで、導電性基体２の表面２ａ側と裏面２ｂ側で異なる厚さのＣｕ含有層４１、４２を形成した。このようにして、本発明例および比較例の複合材１を得た。
【0068】
ここで、Ｃｕ含有層４１、４２を電気めっきにより形成する際、１段階目の電気めっき液として、銅（Ｃｕ）金属の濃度として２００ｇ／リットルの金属濃度である硫酸銅と、６０ｇ／リットルの遊離硫酸と、５０ｇ／リットルの遊離塩酸とを含む水溶液を調製した。次いで、めっき電解槽に、陰極電極である縦２０ｃｍ×横６ｃｍの板状の導電性基体を配置するとともに、陰極電極の両側の板面に対向して、陽極電極である縦２０ｃｍ×横６ｃｍの板状のりん脱酸銅板を配置し、槽内に１リットルの電気めっき液を入れて、３０℃の温度で、スターラーの回転速度を１００ｒｐｍ～４００ｒｐｍに設定して攪拌を行ないながら、１Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、０．０１μｍ～０．１μｍの厚さのＣｕ含有層（Ｃｕ含有下地層）を電気めっきにより形成させた。このＣｕ含有下地層の形成は、本発明例５、６、９、１０、比較例２、５においてマスキングを取り外した直後にも行なった。
【0069】
Ｃｕ含有下地層を形成した後、２段階目の電気めっき液として、銅（Ｃｕ）金属の濃度として１５０ｇ／リットルの金属濃度である硫酸銅と、１００ｇ／リットルの遊離硫酸と、５０ｇ／リットルの遊離塩酸とを含む水溶液を調製した。次いで、めっき電解槽に１リットルの電気めっき液を入れて、３０℃の温度で、スターラーの回転速度を４００ｒｐｍに設定して攪拌を行ないながら、５Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、表１に記載される厚さのＣｕ含有層４１、４２を電気めっきにより形成させた。
【0070】
他方で、比較例６については、厚さ１００μｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４）の両面を、厚さ５０μｍの無酸素銅板で挟み込んだものを、冷間圧延することによって、複合材として、表１に記載される厚さの導電性基体およびＣｕ含有層を有するクラッド材を作製した。
【0071】
［各種測定および評価方法］
上記本発明例および比較例に用いる導電性基体と、本発明例および比較例で得られる複合材について、下記に示す特性評価を行なった。各特性の評価条件は下記のとおりである。
上記本発明例および比較例に用いる導電性基体と、本発明例および比較例で得られる複合材について、下記に示す特性評価を行なった。各特性の評価条件は下記のとおりである。
【0072】
［１］導電性基体のビッカース硬さ（ＨＶ）の測定
本発明例および比較例に用いる導電性基体について、ＪＩＳ Ｚ２２４４（２００９）に記載されるビッカース硬さの試験方法に準拠して、試験片である導電性基体を樹脂に埋め込み、機械研磨で厚さ方向を含む断面を出すことで断面試料を作製し、この断面にダイヤモンド圧子を押し込む際の荷重（試験力）を０．０４９Ｎとし、圧子の圧下時間を１５秒としたときの、導電性基体のビッカース硬さ（ＨＶ）を測定した。
本発明例および比較例に用いる導電性基体について、ＪＩＳ Ｚ２２４４（２００９）に記載されるビッカース硬さの試験方法に準拠して、試験片である導電性基体を樹脂に埋め込み、機械研磨で厚さ方向を含む断面を出すことで断面試料を作製し、この断面にダイヤモンド圧子を押し込む際の荷重（試験力）を０．０４９Ｎとし、圧子の圧下時間を１５秒としたときの、導電性基体のビッカース硬さ（ＨＶ）を測定した。
【0073】
［２］複合材の総断面積に占めるＣｕ含有層の断面積の割合の測定
作製した複合材について、導電性基体２の両面にＣｕ含有層４１、４２が形成されている例では、導電性基体２の一方の側に形成されたＣｕ含有層４１の表面４１ａおよび裏面４１ｂがいずれも平坦であり、導電性基体２の他方の側に形成されたＣｕ含有層４２の表面４２ａおよび裏面４２ｂがいずれも平坦であり、かつ、複合材１の表面１ａおよび裏面１ｂがいずれも平坦であると認められた。そのため、これらの例では、複合材１の厚さｔ０に対する、Ｃｕ含有層４１、４２の厚さの合計（ｔ１＋ｔ２）の割合を、複合材の総断面積に占めるＣｕ含有層の断面積の割合とした。
作製した複合材について、導電性基体２の両面にＣｕ含有層４１、４２が形成されている例では、導電性基体２の一方の側に形成されたＣｕ含有層４１の表面４１ａおよび裏面４１ｂがいずれも平坦であり、導電性基体２の他方の側に形成されたＣｕ含有層４２の表面４２ａおよび裏面４２ｂがいずれも平坦であり、かつ、複合材１の表面１ａおよび裏面１ｂがいずれも平坦であると認められた。そのため、これらの例では、複合材１の厚さｔ０に対する、Ｃｕ含有層４１、４２の厚さの合計（ｔ１＋ｔ２）の割合を、複合材の総断面積に占めるＣｕ含有層の断面積の割合とした。
【0074】
また、導電性基体２の片面にＣｕ含有層４１が形成されている例では、導電性基体２の片面に形成されたＣｕ含有層４１の表面４１ａおよび裏面４１ｂがいずれも平坦であり、かつ、複合材１の表面１ａおよび裏面１ｂがいずれも平坦であると認められた。そのため、これらの例では、複合材１の厚さｔ０に対する、Ｃｕ含有層４１の厚さｔ１の割合を、複合材の総断面積に占めるＣｕ含有層の断面積の割合とした。
【0075】
ここで、複合材１の厚さｔ０をマイクロメータによって求め、Ｃｕ含有層４１の厚さｔ１、Ｃｕ含有層４２の厚さｔ２およびＮｉ含有層３１、３２の厚さは、電解式膜厚計（電測社製ＧＣＴ－３１１）を用いて測定した。結果を表２に示す。
【0076】
［３］複合材のＮｉ含有層に含まれる平均結晶粒径の測定
Ｎｉ含有層３１、３２に含まれる平均結晶粒径の測定は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置（日立製作所製のＦＢ２０００Ａ）を用いて、複合材１の厚さ方向を含む断面を形成するとともに、その断面について走査イオン顕微鏡（Scanning Ion Microscope（ＳＩＭ）、セイコーインスツル社製、型番：ＳＭＩ３０５０ＴＢ）を用いて観察し、得られる走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）像に表れるチャネリングコントラスト（結晶方位情報）から、基体に平行な線分と結晶粒の境界とが交わる点の数をカウントして、結晶粒の境界によって区画される線分の区画ごとの平均長さを求める切断法によって、結晶粒の粒径の平均を求めた。ここで、ＳＩＭを用いた断面の観察は、横３μｍの範囲を１視野として、Ｎｉ含有層３１、３２の中から合計で３視野分を無作為に選択し、３視野のそれぞれについて求められた結晶粒の粒径の平均を、平均結晶粒径［μｍ］とした。結果を表２に示す。なお、Ｃｕ含有層４１、４２が厚く、複合材１の断面を形成することが困難な場合は、Ｃｕ含有層４１、４２を電解あるいは無電解で複合材１から剥離し、または複合材１をエッチングにより薄膜化した後で、Ｎｉ含有層３１、３２を有する厚さ方向を含む断面を形成した。
Ｎｉ含有層３１、３２に含まれる平均結晶粒径の測定は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置（日立製作所製のＦＢ２０００Ａ）を用いて、複合材１の厚さ方向を含む断面を形成するとともに、その断面について走査イオン顕微鏡（Scanning Ion Microscope（ＳＩＭ）、セイコーインスツル社製、型番：ＳＭＩ３０５０ＴＢ）を用いて観察し、得られる走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）像に表れるチャネリングコントラスト（結晶方位情報）から、基体に平行な線分と結晶粒の境界とが交わる点の数をカウントして、結晶粒の境界によって区画される線分の区画ごとの平均長さを求める切断法によって、結晶粒の粒径の平均を求めた。ここで、ＳＩＭを用いた断面の観察は、横３μｍの範囲を１視野として、Ｎｉ含有層３１、３２の中から合計で３視野分を無作為に選択し、３視野のそれぞれについて求められた結晶粒の粒径の平均を、平均結晶粒径［μｍ］とした。結果を表２に示す。なお、Ｃｕ含有層４１、４２が厚く、複合材１の断面を形成することが困難な場合は、Ｃｕ含有層４１、４２を電解あるいは無電解で複合材１から剥離し、または複合材１をエッチングにより薄膜化した後で、Ｎｉ含有層３１、３２を有する厚さ方向を含む断面を形成した。
【0077】
［４］複合材の積層界面の全長に対する、積層界面を挟んで向かい合うＮｉ結晶粒とＣｕ結晶粒が同一の結晶方位を有する積層界面の部分の合計長さの割合
積層界面５１、５２の全長に対する、積層界面５１、５２を挟んで向かい合うＮｉ結晶粒３３、３４とＣｕ結晶粒４３、４４が同一の結晶方位を有する積層界面５１、５２の部分の合計長さの割合は、上記［３］Ｎｉ含有層に含まれる平均結晶粒径の測定において得られた３視野のチャネリングコントラスト（結晶方位情報）から、視野ごとに、測定領域１０における積層界面５１、５２の全長を求めるとともに、積層界面５１、５２を挟んで向かい合うＮｉ結晶粒３３、３４とＣｕ結晶粒４３、４４が同一の結晶方位を有する積層界面５１、５２の部分の長さの合計を求め、これらの割合を求めた。求めた視野ごとの割合から、３視野分の割合の平均をとって、割合の測定値とした。結果を表２に示す。
積層界面５１、５２の全長に対する、積層界面５１、５２を挟んで向かい合うＮｉ結晶粒３３、３４とＣｕ結晶粒４３、４４が同一の結晶方位を有する積層界面５１、５２の部分の合計長さの割合は、上記［３］Ｎｉ含有層に含まれる平均結晶粒径の測定において得られた３視野のチャネリングコントラスト（結晶方位情報）から、視野ごとに、測定領域１０における積層界面５１、５２の全長を求めるとともに、積層界面５１、５２を挟んで向かい合うＮｉ結晶粒３３、３４とＣｕ結晶粒４３、４４が同一の結晶方位を有する積層界面５１、５２の部分の長さの合計を求め、これらの割合を求めた。求めた視野ごとの割合から、３視野分の割合の平均をとって、割合の測定値とした。結果を表２に示す。
【0078】
ここで、積層界面５１、５２を挟んで向かい合うＮｉ結晶粒３３、３４とＣｕ結晶粒４３、４４が同一の結晶方位を有する積層界面５１、５２の部分の長さは、上述のチャネリングコントラストの中で、Ｎｉ含有層３１、３２のうち色が濃いＮｉ結晶粒３３、３４と、Ｃｕ含有層４１、４２のうち色が濃いＣｕ結晶粒４３、４４とが向かい合う積層界面５１、５２の部分の長さ、および、Ｎｉ含有層３１、３２のうち色が薄いＮｉ結晶粒３３、３４と、Ｃｕ含有層４１、４２のうち色が薄いＣｕ結晶粒４３、４４とが向かい合う積層界面５１、５２の部分の長さの合計とした。
【0079】
［５］複合材の引張強さの測定および評価
引張強さの測定は、ＪＩＳ Ｚ２２４１に規定されている１３Ｂ号の３本の試験片で行ない、３本の試験片から得られた引張強さの平均値を測定値とした。本実施例では、引張強さが８００ＭＰａ以上であった場合を、引張強さが適正範囲にあり、機械的特性に優れているとして「◎」と評価した。一方、引張強さが８００ＭＰａ未満であった場合を、引張強さが適正範囲になく、機械的特性の面で不合格であるとして「×」と評価した。結果を表２に示す。
引張強さの測定は、ＪＩＳ Ｚ２２４１に規定されている１３Ｂ号の３本の試験片で行ない、３本の試験片から得られた引張強さの平均値を測定値とした。本実施例では、引張強さが８００ＭＰａ以上であった場合を、引張強さが適正範囲にあり、機械的特性に優れているとして「◎」と評価した。一方、引張強さが８００ＭＰａ未満であった場合を、引張強さが適正範囲になく、機械的特性の面で不合格であるとして「×」と評価した。結果を表２に示す。
【0080】
［６］複合材の導電率の測定および評価
導電率は、四端子法を用いて３回行ない、３回の測定によって得られた導電率の平均値を、導電率の測定値とした。本実施例では、導電率が２０％ＩＡＣＳ以上であった場合を、導電率が適正範囲にあり、導電性に優れているとして「◎」と評価した。一方、導電率が２０％ＩＡＣＳ未満であった場合を、導電率が適正範囲になく、導電性の面で不合格であるとして「×」と評価した。結果を表２に示す。
導電率は、四端子法を用いて３回行ない、３回の測定によって得られた導電率の平均値を、導電率の測定値とした。本実施例では、導電率が２０％ＩＡＣＳ以上であった場合を、導電率が適正範囲にあり、導電性に優れているとして「◎」と評価した。一方、導電率が２０％ＩＡＣＳ未満であった場合を、導電率が適正範囲になく、導電性の面で不合格であるとして「×」と評価した。結果を表２に示す。
【0081】
［７］複合材のＣｕ含有層の密着性に関する測定および評価
本発明例および比較例で得られた複合材１について、ＪＩＳ Ｈ ８５０４に規定されるテープ剥離試験によって、複合材からのＣｕ含有層４１、４２の剥離の有無を評価した。ここで、テープ剥離試験では、テープを貼り付ける前に、Ｃｕ含有層４１、４２の表面に、鋭利な刃物で一辺が２ｍｍの正方形ができるように、導電性基体２まで達する条痕を形成した。テープ剥離試験は、導電性基体２の両面に形成されたＣｕ含有層４１、４２の両方について行ない（導電性基体２の片面のみにＣｕ含有層が形成されている例では、片面に形成されたＣｕ含有層について行ない）、いずれのサンプルにもＣｕ含有層に剥離が生じなかった場合を、Ｃｕ含有層が基体に対して優れた密着性を有しているとして「◎」と評価した。また、少なくともいずれかのサンプルで条痕の近傍に微小な剥離が生じたものの、いずれのサンプルも条痕の内側および外側のＣｕ含有層に剥離が広がらなかった場合を、Ｃｕ含有層が基体に対して高い密着性を有しているとして「〇」と評価した。一方、少なくともいずれかのサンプルで、条痕の内側および外側のＣｕ含有層に剥離が広がった場合を、Ｃｕ含有層の基体に対する密着性の面で不合格であるとして「×」と評価した。結果を表２に示す。
本発明例および比較例で得られた複合材１について、ＪＩＳ Ｈ ８５０４に規定されるテープ剥離試験によって、複合材からのＣｕ含有層４１、４２の剥離の有無を評価した。ここで、テープ剥離試験では、テープを貼り付ける前に、Ｃｕ含有層４１、４２の表面に、鋭利な刃物で一辺が２ｍｍの正方形ができるように、導電性基体２まで達する条痕を形成した。テープ剥離試験は、導電性基体２の両面に形成されたＣｕ含有層４１、４２の両方について行ない（導電性基体２の片面のみにＣｕ含有層が形成されている例では、片面に形成されたＣｕ含有層について行ない）、いずれのサンプルにもＣｕ含有層に剥離が生じなかった場合を、Ｃｕ含有層が基体に対して優れた密着性を有しているとして「◎」と評価した。また、少なくともいずれかのサンプルで条痕の近傍に微小な剥離が生じたものの、いずれのサンプルも条痕の内側および外側のＣｕ含有層に剥離が広がらなかった場合を、Ｃｕ含有層が基体に対して高い密着性を有しているとして「〇」と評価した。一方、少なくともいずれかのサンプルで、条痕の内側および外側のＣｕ含有層に剥離が広がった場合を、Ｃｕ含有層の基体に対する密着性の面で不合格であるとして「×」と評価した。結果を表２に示す。
【0082】
［８］総合評価
これらの評価結果のうち、引張強さと、導電率と、Ｃｕ含有層の密着性に関する３つの評価結果について、３つとも「◎」と評価した場合を、機械的特性および導電性がいずれも高く、かつ基体に対して特に高い密着性を有する点で優れているとして「◎」と評価した。また、これら３つの評価結果のうち、引張強さおよび導電率を「◎」と評価し、かつＣｕ含有層の密着性を「〇」と評価した場合を、機械的特性および導電性がいずれも高く、かつ基体に対して高い密着性を有する点で良好であるとして「〇」と評価した。他方で、これら３つの評価結果について、少なくともいずれかで評価結果が「×」になった場合を、機械的特性および導電性のうち少なくともいずれかが不合格であり、または基体に対する密着性が低い点で不合格であるとして「×」と評価した。結果を表２に示す。
これらの評価結果のうち、引張強さと、導電率と、Ｃｕ含有層の密着性に関する３つの評価結果について、３つとも「◎」と評価した場合を、機械的特性および導電性がいずれも高く、かつ基体に対して特に高い密着性を有する点で優れているとして「◎」と評価した。また、これら３つの評価結果のうち、引張強さおよび導電率を「◎」と評価し、かつＣｕ含有層の密着性を「〇」と評価した場合を、機械的特性および導電性がいずれも高く、かつ基体に対して高い密着性を有する点で良好であるとして「〇」と評価した。他方で、これら３つの評価結果について、少なくともいずれかで評価結果が「×」になった場合を、機械的特性および導電性のうち少なくともいずれかが不合格であり、または基体に対する密着性が低い点で不合格であるとして「×」と評価した。結果を表２に示す。
【0083】
【表1】
【0084】
【表2】
【0085】
表１および表２の結果から、本発明例１～１３の複合材１は、Ｆｅ系合金からなる導電性基体２の片面または両面に、Ｎｉ含有層３１、３２とＣｕ含有層４１、４２がこの順で積層形成されており、かつ、Ｃｕ含有層４１、４２の厚さの合計と、複合材１の総断面積に占めるＣｕ含有層４１、４２の断面積の割合が、本発明の適正範囲内であった。このとき、本発明例１～１３の複合材１は、引張強さと、導電率と、Ｃｕ含有層の密着性に関する３つの評価結果が、いずれも「◎」または「〇」と評価されており、総合評価においても「◎」または「〇」と評価されるものであった。
【0086】
図２に、本発明例９の複合材における厚さ方向を含む断面を、走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）で観察したときのＳＩＭ像を示す。図２の走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）像に表れるチャネリングコントラスト（結晶方位情報）からも、本発明例９の複合材は、導電性基体の片面または両面に、Ｎｉ含有層３１、３２とＣｕ含有層４１、４２がこの順で積層形成されており、Ｎｉ含有層３１、３２とＣｕ含有層４１、４２には結晶粒がそれぞれ含まれていることがわかる。
【0087】
したがって、本発明例１～１３の複合材１は、いずれも引張強さと、導電率と、Ｃｕ含有層の密着性に関する３つの性能とも合格レベルにあり、総合評価が「◎」または「〇」であった。
【0088】
一方、比較例１の複合材は、Ｎｉ含有層３１、３２をいずれも有しないものであった。また、比較例２、５は、いずれもＣｕ含有層４１、４２の厚さの合計が本発明の適正範囲よりも小さかった。また、比較例３、４は、いずれも複合材１の総断面積に占めるＣｕ含有層４１、４２の断面積の割合が本発明の適正範囲よりも大きかった。そのため、引張強さと、導電率と、Ｃｕ含有層の密着性に関する３つの性能評価のうち、少なくともいずれかの性能が劣っており、総合評価が「×」であった。
【符号の説明】
【0089】
１ 複合材
１ａ 複合材の表面
１ｂ 複合材の裏面
１０ 複合材の測定領域
２ 導電性基体
２ａ 導電性基体の表面
２ｂ 導電性基体の裏面
３１、３２ Ｎｉ含有層
３３、３４ Ｎｉ結晶粒
４１、４２ Ｃｕ含有層
４１ａ、４２ａ Ｃｕ含有層の表面
４１ｂ、４２ｂ Ｃｕ含有層の裏面
４３、４４ Ｃｕ結晶粒
５１、５２ 積層界面
ｔ０ 複合材の厚さ
ｔ１、ｔ２ Ｃｕ含有層の厚さ
ｔ３、ｔ４ Ｎｉ含有層の厚さ
ｔ５ 導電性基体の厚さ
Ｌ１～Ｌ１０ 積層界面を挟んでＮｉ結晶粒とＣｕ結晶粒とが同一の結晶方位を有する積層界面の部分の長さ
１ａ 複合材の表面
１ｂ 複合材の裏面
１０ 複合材の測定領域
２ 導電性基体
２ａ 導電性基体の表面
２ｂ 導電性基体の裏面
３１、３２ Ｎｉ含有層
３３、３４ Ｎｉ結晶粒
４１、４２ Ｃｕ含有層
４１ａ、４２ａ Ｃｕ含有層の表面
４１ｂ、４２ｂ Ｃｕ含有層の裏面
４３、４４ Ｃｕ結晶粒
５１、５２ 積層界面
ｔ０ 複合材の厚さ
ｔ１、ｔ２ Ｃｕ含有層の厚さ
ｔ３、ｔ４ Ｎｉ含有層の厚さ
ｔ５ 導電性基体の厚さ
Ｌ１～Ｌ１０ 積層界面を挟んでＮｉ結晶粒とＣｕ結晶粒とが同一の結晶方位を有する積層界面の部分の長さ
【図1】
【図2】
