JP2003025073A - メタル接合材の製造方法 - Google Patents
メタル接合材の製造方法Info
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0233—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高温プロセスを用いずにメタル基材と導電板を
積層接合してなるメタル接合材の製造方法の提供。 【解決手段】導電板２６と容器胴体部の凹部３４ａに納
められたメタル基材２８の互いに対向する面を極低圧下
で活性化処理を施し、メタル基材２８を納めたまま容器
胴体部のフランジ部３４ｂと導電板２６を当接して重ね
合わせて積層して、真空または減圧状態で気密圧接して
気密容器３０を形成し、この気密容器３０に静水圧加圧
加工を施して導電板２６とメタル基材２８を積層接合し
てなるメタル接合材２０を得る。
積層接合してなるメタル接合材の製造方法の提供。 【解決手段】導電板２６と容器胴体部の凹部３４ａに納
められたメタル基材２８の互いに対向する面を極低圧下
で活性化処理を施し、メタル基材２８を納めたまま容器
胴体部のフランジ部３４ｂと導電板２６を当接して重ね
合わせて積層して、真空または減圧状態で気密圧接して
気密容器３０を形成し、この気密容器３０に静水圧加圧
加工を施して導電板２６とメタル基材２８を積層接合し
てなるメタル接合材２０を得る。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、高温プロセスを用
いずにメタル基材と導電板を積層接合してなるメタル接
合材の製造方法に関する。
いずにメタル基材と導電板を積層接合してなるメタル接
合材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、金属・合金部材に、耐食性、
耐熱性、耐摩耗性、導電性、電気絶縁性などの優れた特
性を持つ被膜を形成した複合材が数多く提案されてお
り、エレクトロニクス、自動車、産業部品など幅広い分
野で応用されてきている。
耐熱性、耐摩耗性、導電性、電気絶縁性などの優れた特
性を持つ被膜を形成した複合材が数多く提案されてお
り、エレクトロニクス、自動車、産業部品など幅広い分
野で応用されてきている。
【０００３】金属・合金部材のコーティング方法として
は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、溶射などいくつかの方法が提案さ
れている。この他にも例えば、特開平４−４６０７０号
公報では、金属・合金部材同士の接合面を極低圧力下で
活性化処理し、真空槽内で冷間圧接する方法が提案され
ている。
は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、溶射などいくつかの方法が提案さ
れている。この他にも例えば、特開平４−４６０７０号
公報では、金属・合金部材同士の接合面を極低圧力下で
活性化処理し、真空槽内で冷間圧接する方法が提案され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の接合法では、以下のような問題点があった。
すなわち高温プロセスを用いる場合には熱膨張差による
残留応力や接合界面での脆弱化合物層の形成といった悪
影響が生じたり、金属などの導電体部分に比較的厚いも
のが要求された場合には長時間を要したり複数の異なっ
た製造プロセスを併用しなければならないなどの煩雑さ
があった。また真空槽内で冷間圧接する場合は、部材は
平板でなければ加工できないなどの問題点である。
うな従来の接合法では、以下のような問題点があった。
すなわち高温プロセスを用いる場合には熱膨張差による
残留応力や接合界面での脆弱化合物層の形成といった悪
影響が生じたり、金属などの導電体部分に比較的厚いも
のが要求された場合には長時間を要したり複数の異なっ
た製造プロセスを併用しなければならないなどの煩雑さ
があった。また真空槽内で冷間圧接する場合は、部材は
平板でなければ加工できないなどの問題点である。
【０００５】本発明は、上記のような技術的背景に鑑
み、メタル基材に所要の厚みを有する導電板を静水圧加
圧により積層接合したメタル接合材の製造方法を提供す
ることを課題とする。
み、メタル基材に所要の厚みを有する導電板を静水圧加
圧により積層接合したメタル接合材の製造方法を提供す
ることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題に対する第１の
解決手段として本発明のメタル接合材の製造方法は、導
電板、メタル基材および前記メタル基材を納めた容器胴
体部のフランジ部を活性化処理し、前記導電板と前記容
器胴体部のフランジ部を圧接して気密容器を形成し、前
記気密容器に静水圧加圧を行うことにより前記導電板と
前記メタル基材を積層接合する製造方法とした。
解決手段として本発明のメタル接合材の製造方法は、導
電板、メタル基材および前記メタル基材を納めた容器胴
体部のフランジ部を活性化処理し、前記導電板と前記容
器胴体部のフランジ部を圧接して気密容器を形成し、前
記気密容器に静水圧加圧を行うことにより前記導電板と
前記メタル基材を積層接合する製造方法とした。
【０００７】前記課題に対する第２の解決手段として本
発明のメタル接合材の製造方法は、前記第１の解決手段
における活性化処理が、１０〜１×１０−３Ｐａの不活
性ガス雰囲気中で、前記容器胴体部と前記導電板をそれ
ぞれ絶縁支持された一方の電極Ａと接触させ、アース接
地された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印
加してグロー放電を行わせ、グロー放電によって生じた
プラズマ中に露出される電極Ａと接触した前記容器胴体
部と前記導電板のそれぞれの面積が電極Ｂの面積の１／
３以下となるように、前記導電板と前記メタル基材およ
び前記容器胴体部のフランジ部をスパッタエッチング処
理する製造方法とした。
発明のメタル接合材の製造方法は、前記第１の解決手段
における活性化処理が、１０〜１×１０−３Ｐａの不活
性ガス雰囲気中で、前記容器胴体部と前記導電板をそれ
ぞれ絶縁支持された一方の電極Ａと接触させ、アース接
地された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印
加してグロー放電を行わせ、グロー放電によって生じた
プラズマ中に露出される電極Ａと接触した前記容器胴体
部と前記導電板のそれぞれの面積が電極Ｂの面積の１／
３以下となるように、前記導電板と前記メタル基材およ
び前記容器胴体部のフランジ部をスパッタエッチング処
理する製造方法とした。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の製造方法を説明
する。図１は、本発明の製造方法を用いたメタル接合材
２０の一実施形態を示す概略断面図であり、基材全体が
概略平板状で片面に凹凸を有し他面が平坦であるメタル
基材２８の凹凸側面に導電板２６を積層接合した例を示
している。
する。図１は、本発明の製造方法を用いたメタル接合材
２０の一実施形態を示す概略断面図であり、基材全体が
概略平板状で片面に凹凸を有し他面が平坦であるメタル
基材２８の凹凸側面に導電板２６を積層接合した例を示
している。
【０００９】メタル基材２８の材質としては、メタル接
合材を製造可能な素材であれば特にその種類は限定され
ず、メタル接合材の用途により適宜選択して用いること
ができる。例えば、常温で固体である金属（例えば、Ａ
ｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕなど）やこれ
らの金属のうち少なくとも１種類を含む合金（例えば、
ＪＩＳに規定の合金など）あるいはこれらの金属や合金
を少なくとも１層有する積層体（例えば、クラッド材、
メッキ材、蒸着膜材など）などが適用できる。メタル接
合材の用途がヒートパイプ型ヒートシンクであれば、熱
伝導性に優れた金属であるＣｕ、Ａｌなどやこれらの金
属のうち少なくとも１種類を含む合金あるいはこれらの
金属や合金を少なくとも１層有する積層体などが適用で
きる。
合材を製造可能な素材であれば特にその種類は限定され
ず、メタル接合材の用途により適宜選択して用いること
ができる。例えば、常温で固体である金属（例えば、Ａ
ｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕなど）やこれ
らの金属のうち少なくとも１種類を含む合金（例えば、
ＪＩＳに規定の合金など）あるいはこれらの金属や合金
を少なくとも１層有する積層体（例えば、クラッド材、
メッキ材、蒸着膜材など）などが適用できる。メタル接
合材の用途がヒートパイプ型ヒートシンクであれば、熱
伝導性に優れた金属であるＣｕ、Ａｌなどやこれらの金
属のうち少なくとも１種類を含む合金あるいはこれらの
金属や合金を少なくとも１層有する積層体などが適用で
きる。
【００１０】ＪＩＳに規定の合金としては合金鋼やステ
ンレス鋼の他に、例えば、Ｃｕ系合金では、無酸素銅、
タフピッチ銅、りん脱酸銅、丹銅、黄銅、快削黄銅、す
ず入り黄銅、アドミラルティ黄銅、ネーバル黄銅、アル
ミニウム青銅、白銅など、Ａｌ系合金では、２０００
系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系
など、Ｎｉ系合金では、常炭素ニッケル、低炭素ニッケ
ル、ニッケル−銅合金、ニッケル−銅−アルミニウム−
チタン合金、ニッケル−モリブデン合金、ニッケル−モ
リブデン−クロム合金、ニッケル−クロム−鉄−モリブ
デン−銅合金、ニッケル−クロム−モリブデン−鉄合金
などが適用できる。
ンレス鋼の他に、例えば、Ｃｕ系合金では、無酸素銅、
タフピッチ銅、りん脱酸銅、丹銅、黄銅、快削黄銅、す
ず入り黄銅、アドミラルティ黄銅、ネーバル黄銅、アル
ミニウム青銅、白銅など、Ａｌ系合金では、２０００
系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系
など、Ｎｉ系合金では、常炭素ニッケル、低炭素ニッケ
ル、ニッケル−銅合金、ニッケル−銅−アルミニウム−
チタン合金、ニッケル−モリブデン合金、ニッケル−モ
リブデン−クロム合金、ニッケル−クロム−鉄−モリブ
デン−銅合金、ニッケル−クロム−モリブデン−鉄合金
などが適用できる。
【００１１】またメタル基材２８の断面形状は、メタル
接合材を製造可能であれば特にその形状は限定されず、
メタル接合材の用途により適宜選定できる。例えば、平
板状でもよいし、概略円弧状や概略球面状あるいは表面
に凹凸を有するような非平面形状でもよい。メタル接合
材の用途がヒートパイプ型ヒートシンクなどであれば、
メタル基材の断面形状は、図１に示すようにメタル基材
の片面または両面にヒートパイプを形成可能な凹凸を有
する概略平板状であることが好ましい。メタル基材の厚
みや凹凸の高低差についても、メタル接合材を製造可能
であれば特に限定されず、メタル接合材の用途により適
宜選定して用いることができる。
接合材を製造可能であれば特にその形状は限定されず、
メタル接合材の用途により適宜選定できる。例えば、平
板状でもよいし、概略円弧状や概略球面状あるいは表面
に凹凸を有するような非平面形状でもよい。メタル接合
材の用途がヒートパイプ型ヒートシンクなどであれば、
メタル基材の断面形状は、図１に示すようにメタル基材
の片面または両面にヒートパイプを形成可能な凹凸を有
する概略平板状であることが好ましい。メタル基材の厚
みや凹凸の高低差についても、メタル接合材を製造可能
であれば特に限定されず、メタル接合材の用途により適
宜選定して用いることができる。
【００１２】導電板２６の材質としては、メタル接合材
を製造可能な素材であれば特にその種類は限定されず、
メタル接合材の用途により適宜選択して用いることがで
きる。例えば、メタル基材に用いることのできる材質な
どである。メタル接合材の用途がヒートパイプ型ヒート
シンクであれば、熱伝導性に優れた金属であるＣｕ、Ａ
ｌなどやこれらの金属のうち少なくとも１種類を含む合
金あるいはこれらの金属や合金を少なくとも１層有する
積層体などが適用できる。
を製造可能な素材であれば特にその種類は限定されず、
メタル接合材の用途により適宜選択して用いることがで
きる。例えば、メタル基材に用いることのできる材質な
どである。メタル接合材の用途がヒートパイプ型ヒート
シンクであれば、熱伝導性に優れた金属であるＣｕ、Ａ
ｌなどやこれらの金属のうち少なくとも１種類を含む合
金あるいはこれらの金属や合金を少なくとも１層有する
積層体などが適用できる。
【００１３】また導電板２６の厚みも、メタル接合材を
製造可能であれば特に限定はされず、メタル接合材の用
途により適宜選定して用いることができる。例えば、１
〜１０００μｍであることが好ましい。１μｍ未満の場
合には導電板としての製造が難しくなり、１０００μｍ
を超えるとメタル接合材としての製造が難しくなる。よ
り好ましくは、１０〜５００μｍである。
製造可能であれば特に限定はされず、メタル接合材の用
途により適宜選定して用いることができる。例えば、１
〜１０００μｍであることが好ましい。１μｍ未満の場
合には導電板としての製造が難しくなり、１０００μｍ
を超えるとメタル接合材としての製造が難しくなる。よ
り好ましくは、１０〜５００μｍである。
【００１４】図１に示すメタル接合材２０の製造方法に
ついて説明する。まずメタル基材２８を容器胴体部の凹
部３４ａに納め、容器胴体部３４に納められたメタル基
材２８および導電板２６を真空槽内に装填し、導電板２
６とメタル基材２８の接合予定部面をそれぞれ活性化処
理装置により活性化処理する。このとき容器胴体部３４
の導電板２６と接合する容器胴体部のフランジ部３４ｂ
の接合予定部側面も一緒に活性化処理される。
ついて説明する。まずメタル基材２８を容器胴体部の凹
部３４ａに納め、容器胴体部３４に納められたメタル基
材２８および導電板２６を真空槽内に装填し、導電板２
６とメタル基材２８の接合予定部面をそれぞれ活性化処
理装置により活性化処理する。このとき容器胴体部３４
の導電板２６と接合する容器胴体部のフランジ部３４ｂ
の接合予定部側面も一緒に活性化処理される。
【００１５】メタル接合材２０に用いられるメタル基材
２８、導電板２６の活性化処理は、以下のようにして実
施する。すなわち、真空槽内に装填されたメタル基材２
８を納めた容器胴体部３４と導電板２６をそれぞれ絶縁
支持された一方の電極Ａと接触させ、アース接地された
他の電極Ｂとの間に１０〜１×１０−３Ｐａの極低圧不
活性ガス雰囲気好ましくはアルゴンガス中で、１〜５０
ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放
電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触
したメタル基材２８を納めた容器胴体部３４と導電板２
６のそれぞれの面積が、電極Ｂの面積の１／３以下とな
るようにスパッタエッチング処理する。なお不活性ガス
圧力が１×１０−３Ｐａ未満では安定したグロー放電が
行いにくく高速エッチングが困難であり、１０Ｐａを超
えると活性化処理効率が低下する。印加する交流は、１
ＭＨｚ未満では安定したグロー放電を維持するのが難し
く連続エッチングが困難であり、５０ＭＨｚを超えると
発振し易く電力の供給系が複雑となり好ましくない。ま
た、効率よくエッチングするためには電極Ａと接触した
メタル基材２８を納めた容器胴体部３４と導電板２６の
それぞれの面積を電極Ｂの面積より小さくする必要があ
り、１／３以下とすることにより充分な効率でエッチン
グ可能となる。
２８、導電板２６の活性化処理は、以下のようにして実
施する。すなわち、真空槽内に装填されたメタル基材２
８を納めた容器胴体部３４と導電板２６をそれぞれ絶縁
支持された一方の電極Ａと接触させ、アース接地された
他の電極Ｂとの間に１０〜１×１０−３Ｐａの極低圧不
活性ガス雰囲気好ましくはアルゴンガス中で、１〜５０
ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放
電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触
したメタル基材２８を納めた容器胴体部３４と導電板２
６のそれぞれの面積が、電極Ｂの面積の１／３以下とな
るようにスパッタエッチング処理する。なお不活性ガス
圧力が１×１０−３Ｐａ未満では安定したグロー放電が
行いにくく高速エッチングが困難であり、１０Ｐａを超
えると活性化処理効率が低下する。印加する交流は、１
ＭＨｚ未満では安定したグロー放電を維持するのが難し
く連続エッチングが困難であり、５０ＭＨｚを超えると
発振し易く電力の供給系が複雑となり好ましくない。ま
た、効率よくエッチングするためには電極Ａと接触した
メタル基材２８を納めた容器胴体部３４と導電板２６の
それぞれの面積を電極Ｂの面積より小さくする必要があ
り、１／３以下とすることにより充分な効率でエッチン
グ可能となる。
【００１６】その後静水圧加圧装置で加圧処理できるよ
うに、これら活性化処理されたメタル基材２８を納めた
容器胴体部のフランジ部３４ｂと導電板２６を、図２に
示すように活性化処理された面が対向するようにして両
者を当接して重ね合わせて積層し、真空または減圧状態
で気密容器形状に対応したプレス面を有するプレス装置
などで容器胴体部のフランジ部３４ｂを冷間圧接するこ
とにより、接合部３６を形成し、気密容器３０を製造す
る。この圧接の加圧条件として、接合する材料のうち、
低強度材料で、その降伏強度以上の加圧力であれば良
い。より好ましくは、接合する材料のうち、低強度材料
の降伏強度の２〜３倍以上の加圧力で行う。加圧力の上
限は接合する際に、破断が起きない範囲内で良い。この
ときメタル基材２８および導電板２６の活性化処理され
た面は、気密容器３０内で活性状態が維持される。
うに、これら活性化処理されたメタル基材２８を納めた
容器胴体部のフランジ部３４ｂと導電板２６を、図２に
示すように活性化処理された面が対向するようにして両
者を当接して重ね合わせて積層し、真空または減圧状態
で気密容器形状に対応したプレス面を有するプレス装置
などで容器胴体部のフランジ部３４ｂを冷間圧接するこ
とにより、接合部３６を形成し、気密容器３０を製造す
る。この圧接の加圧条件として、接合する材料のうち、
低強度材料で、その降伏強度以上の加圧力であれば良
い。より好ましくは、接合する材料のうち、低強度材料
の降伏強度の２〜３倍以上の加圧力で行う。加圧力の上
限は接合する際に、破断が起きない範囲内で良い。この
ときメタル基材２８および導電板２６の活性化処理され
た面は、気密容器３０内で活性状態が維持される。
【００１７】気密容器３０を形成する容器胴体部３４の
材質は静水圧加工条件などにより適宜選択でき、導電板
２６に適用できる材質であれば特に限定されず、導電板
２６と同一材でも異なる材質でもよい。また容器胴体部
３４の厚みも導電板２６と同じでも異なっていてもよ
い。
材質は静水圧加工条件などにより適宜選択でき、導電板
２６に適用できる材質であれば特に限定されず、導電板
２６と同一材でも異なる材質でもよい。また容器胴体部
３４の厚みも導電板２６と同じでも異なっていてもよ
い。
【００１８】その後、封止された気密容器３０を静水圧
加圧装置で静水圧加圧してメタル基材２８と導電板２６
を積層接合する。この際導電板２６は、バルジ加工のよ
うにメタル基材２８を金型として成形され、静水圧加圧
により等方的に加圧がなされるため、接合される導電板
２６とメタル基材２８の凹部や凸部に均等な圧接が可能
となる。静水圧加圧用の加圧用媒体として、水、油など
の液体、あるいはガスなど公知のものが使用できる。さ
らに導電板２６に予めメタル基材２８の凹凸形状に対応
した形状に成形を施していてもよい。この際の静水圧加
圧力は、例えば導電板２６に銅やアルミニウムをなどを
用いる場合には、１×１０８〜１．５×１０９Ｐａが好
ましい。１×１０８Ｐａ未満では充分な接合力が得られ
ず、１．５×１０９Ｐａを超えると加圧装置が大掛かり
になるため好ましくない。より好ましくは、３×１０８
〜１×１０９Ｐａである。この際の積層接合は、低温度
で可能であり、メタル基材２８、導電板２６ならびに積
層接合に組織変化などといった悪影響を軽減または排除
することが可能である。Ｔをメタル基材、導電板の温度
（℃）とするとき、０℃＜Ｔ≦３００℃で良好な圧接状
態が得られる。０℃以下では特別な冷却装置が必要とな
り、３００℃を超えると組織変化などの悪影響が生じて
くるため好ましくない。
加圧装置で静水圧加圧してメタル基材２８と導電板２６
を積層接合する。この際導電板２６は、バルジ加工のよ
うにメタル基材２８を金型として成形され、静水圧加圧
により等方的に加圧がなされるため、接合される導電板
２６とメタル基材２８の凹部や凸部に均等な圧接が可能
となる。静水圧加圧用の加圧用媒体として、水、油など
の液体、あるいはガスなど公知のものが使用できる。さ
らに導電板２６に予めメタル基材２８の凹凸形状に対応
した形状に成形を施していてもよい。この際の静水圧加
圧力は、例えば導電板２６に銅やアルミニウムをなどを
用いる場合には、１×１０８〜１．５×１０９Ｐａが好
ましい。１×１０８Ｐａ未満では充分な接合力が得られ
ず、１．５×１０９Ｐａを超えると加圧装置が大掛かり
になるため好ましくない。より好ましくは、３×１０８
〜１×１０９Ｐａである。この際の積層接合は、低温度
で可能であり、メタル基材２８、導電板２６ならびに積
層接合に組織変化などといった悪影響を軽減または排除
することが可能である。Ｔをメタル基材、導電板の温度
（℃）とするとき、０℃＜Ｔ≦３００℃で良好な圧接状
態が得られる。０℃以下では特別な冷却装置が必要とな
り、３００℃を超えると組織変化などの悪影響が生じて
くるため好ましくない。
【００１９】上記のように静水圧加圧により積層接合す
ることにより、メタル接合材２０を形成することがで
き、気密容器３０を静水圧加圧装置より取り出し、開封
したまま、または必要により適当な大きさに切り出し
て、メタル接合材２０を製造することができる。
ることにより、メタル接合材２０を形成することがで
き、気密容器３０を静水圧加圧装置より取り出し、開封
したまま、または必要により適当な大きさに切り出し
て、メタル接合材２０を製造することができる。
【００２０】図２に示す気密容器３０において、容器胴
体部の凹部３４ａのメタル基材２８を置いた部分は活性
化処理されていないので、メタル基材２８上面と導電板
２６の接合面に比べて、メタル基材２８底面と容器胴体
部の凹部３４ａの加圧による接着力は非常に弱く開封時
に問題となることはない。ただしメタル基材２８側面や
容器胴体部の側面や凹部の一部など形状によっては活性
化される可能性もあり、開封時に支障をきたす場合など
は必要により非活性表面を有する緩衝材を挿入してもよ
い。この緩衝材の材質や厚みは導電板２６に適用できる
ものであれば特に限定されず、導電板２６や容器胴体部
３４と同じでも異なっていてもよい。また図３に示すよ
うに導電板２６の代わりに、接着剤などの適当な手段を
用いて導電板２６に導電板２２を保持したものを用いる
ことによってもメタル接合材を製造することができる。
この場合導電板２２がメタル基材２８に積層接合され
る。導電板２２の材質や厚みは導電板２６に適用できる
ものであれば特に限定されず、導電板２６と同じでも異
なっていてもよい。
体部の凹部３４ａのメタル基材２８を置いた部分は活性
化処理されていないので、メタル基材２８上面と導電板
２６の接合面に比べて、メタル基材２８底面と容器胴体
部の凹部３４ａの加圧による接着力は非常に弱く開封時
に問題となることはない。ただしメタル基材２８側面や
容器胴体部の側面や凹部の一部など形状によっては活性
化される可能性もあり、開封時に支障をきたす場合など
は必要により非活性表面を有する緩衝材を挿入してもよ
い。この緩衝材の材質や厚みは導電板２６に適用できる
ものであれば特に限定されず、導電板２６や容器胴体部
３４と同じでも異なっていてもよい。また図３に示すよ
うに導電板２６の代わりに、接着剤などの適当な手段を
用いて導電板２６に導電板２２を保持したものを用いる
ことによってもメタル接合材を製造することができる。
この場合導電板２２がメタル基材２８に積層接合され
る。導電板２２の材質や厚みは導電板２６に適用できる
ものであれば特に限定されず、導電板２６と同じでも異
なっていてもよい。
【００２１】このようにして製造されたメタル接合材
に、必要により導電板の残留応力の除去または低減など
のために熱処理を施してもよい。
に、必要により導電板の残留応力の除去または低減など
のために熱処理を施してもよい。
【００２２】さらに両面に導電板を積層接合してなるメ
タル基材は、上記説明におけるメタル基材２８の代わり
に片面に導電板を有するメタル接合材２０を用いること
で同様にして製造することができる。
タル基材は、上記説明におけるメタル基材２８の代わり
に片面に導電板を有するメタル接合材２０を用いること
で同様にして製造することができる。
【００２３】図４は本発明の製造方法を用いたメタル接
合材をヒートパイプ型ヒートシンクに適用した一実施形
態を示す概略断面図であり、図５は概略平面図である。
このメタル接合材の凹部にヒートパイプ領域となるトン
ネル状中空部１１を形成するように、導電板２６の凸部
に蓋板１２を接合する。蓋板１２の材質や厚みは、導電
板２６に適用できるものであれば特に限定されず、導電
板２６と同じでも異なっていてもよい。
合材をヒートパイプ型ヒートシンクに適用した一実施形
態を示す概略断面図であり、図５は概略平面図である。
このメタル接合材の凹部にヒートパイプ領域となるトン
ネル状中空部１１を形成するように、導電板２６の凸部
に蓋板１２を接合する。蓋板１２の材質や厚みは、導電
板２６に適用できるものであれば特に限定されず、導電
板２６と同じでも異なっていてもよい。
【００２４】メタル接合材の導電板２６と蓋板１２の接
合は以下のようにして実施する。すなわち、メタル接合
材の導電板２６と蓋板１２の接合予定部面側をそれぞれ
極低圧下で活性化処理を行い、必要により導電板２６の
凹部にウィック材を挿入し、導電板２６の凸部と蓋板１
２の活性化処理面を当接させて、プレス装置などで冷間
圧接することにより導電板２６と蓋板１２の接合を達成
することができる。なお冷間圧接の際にプレス面に中空
部形状に対応した非圧接部を設けることにより、接合予
定部のみを圧接することができる。この接合の際にさら
に毛細管効果を高めるために、予め蓋板１２および導電
板２６の対向面に粗化処理（例えば、電界処理やエッチ
ング処理など）を施したものを用いてもよい。
合は以下のようにして実施する。すなわち、メタル接合
材の導電板２６と蓋板１２の接合予定部面側をそれぞれ
極低圧下で活性化処理を行い、必要により導電板２６の
凹部にウィック材を挿入し、導電板２６の凸部と蓋板１
２の活性化処理面を当接させて、プレス装置などで冷間
圧接することにより導電板２６と蓋板１２の接合を達成
することができる。なお冷間圧接の際にプレス面に中空
部形状に対応した非圧接部を設けることにより、接合予
定部のみを圧接することができる。この接合の際にさら
に毛細管効果を高めるために、予め蓋板１２および導電
板２６の対向面に粗化処理（例えば、電界処理やエッチ
ング処理など）を施したものを用いてもよい。
【００２５】メタル接合材の導電板２６と蓋板１２の活
性化処理は、以下のようにして実施する。すなわち、真
空槽内に装填されたメタル接合材と蓋板１２をそれぞれ
絶縁支持された一方の電極Ｃと接触させ、アース接地さ
れた他の電極Ｄとの間に１０〜１×１０−３Ｐａの極低
圧不活性ガス雰囲気好ましくはアルゴンガス中で、１〜
５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロ
ー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ｃと
接触したメタル接合材の導電板２６と蓋板１２のそれぞ
れの面積が、電極Ｄの面積の１／３以下となるようにス
パッタエッチング処理する。なお不活性ガス圧力が１×
１０−３Ｐａ未満では安定したグロー放電が行いにくく
高速エッチングが困難であり、１０Ｐａを超えると活性
化処理効率が低下する。印加する交流は、１ＭＨｚ未満
では安定したグロー放電を維持するのが難しく連続エッ
チングが困難であり、５０ＭＨｚを超えると発振し易く
電力の供給系が複雑となり好ましくない。また、効率よ
くエッチングするためには電極Ｃと接触したメタル接合
材の導電板２６と蓋板１２のそれぞれの面積を電極Ｄの
面積より小さくする必要があり、１／３以下とすること
により充分な効率でエッチング可能となる。
性化処理は、以下のようにして実施する。すなわち、真
空槽内に装填されたメタル接合材と蓋板１２をそれぞれ
絶縁支持された一方の電極Ｃと接触させ、アース接地さ
れた他の電極Ｄとの間に１０〜１×１０−３Ｐａの極低
圧不活性ガス雰囲気好ましくはアルゴンガス中で、１〜
５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロ
ー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ｃと
接触したメタル接合材の導電板２６と蓋板１２のそれぞ
れの面積が、電極Ｄの面積の１／３以下となるようにス
パッタエッチング処理する。なお不活性ガス圧力が１×
１０−３Ｐａ未満では安定したグロー放電が行いにくく
高速エッチングが困難であり、１０Ｐａを超えると活性
化処理効率が低下する。印加する交流は、１ＭＨｚ未満
では安定したグロー放電を維持するのが難しく連続エッ
チングが困難であり、５０ＭＨｚを超えると発振し易く
電力の供給系が複雑となり好ましくない。また、効率よ
くエッチングするためには電極Ｃと接触したメタル接合
材の導電板２６と蓋板１２のそれぞれの面積を電極Ｄの
面積より小さくする必要があり、１／３以下とすること
により充分な効率でエッチング可能となる。
【００２６】次に封入口１１ａよりヒートパイプ作動体
を所定量封入し、内部を真空状態または減圧状態にし
て、封入口１１ａを溶接などの方法を用いて密封する。
ヒートパイプ作動体としては取り扱いの容易な液体、例
えばフロン系冷媒や水などを用いることができるが、環
境上の配慮から水、純水または超純水を用いることが好
ましい。このため蓋板１２および導電板２６の材質は水
に対する耐食性の高い銅材を用い、比強度の観点からメ
タル基材にはアルミ材を用いる。さらにメタル基材に放
熱フィンをロー付けなどの方法により取り付け、あるい
はメタル基材に切削加工などを施してフィン部を形成す
ることによりヒートパイプ型ヒートシンクを製造するこ
とができる。なおヒートパイプ作動体の封入は、フィン
取り付け後またはフィン形成後でもよい。
を所定量封入し、内部を真空状態または減圧状態にし
て、封入口１１ａを溶接などの方法を用いて密封する。
ヒートパイプ作動体としては取り扱いの容易な液体、例
えばフロン系冷媒や水などを用いることができるが、環
境上の配慮から水、純水または超純水を用いることが好
ましい。このため蓋板１２および導電板２６の材質は水
に対する耐食性の高い銅材を用い、比強度の観点からメ
タル基材にはアルミ材を用いる。さらにメタル基材に放
熱フィンをロー付けなどの方法により取り付け、あるい
はメタル基材に切削加工などを施してフィン部を形成す
ることによりヒートパイプ型ヒートシンクを製造するこ
とができる。なおヒートパイプ作動体の封入は、フィン
取り付け後またはフィン形成後でもよい。
【００２７】なお本発明の製造方法を用いたメタル接合
材は、２層あるいはそれ以上の多層構造を構成できると
ともに、耐食性、耐熱性、耐摩耗性、導電性、電気絶縁
性などの優れた特性を持つ層を形成した複合材を実現で
き、歯車などの機構部品や金型などにも応用できる。
材は、２層あるいはそれ以上の多層構造を構成できると
ともに、耐食性、耐熱性、耐摩耗性、導電性、電気絶縁
性などの優れた特性を持つ層を形成した複合材を実現で
き、歯車などの機構部品や金型などにも応用できる。
【００２８】
【実施例】以下に、実施例を図面に基づいて説明する。
メタル基材２８として厚み４００μｍ、凹部深さ１２０
μｍのアルミニウム板を用い、導電板２６として厚み４
５μｍの銅箔を用い、容器胴体部３４として厚み１５０
μｍの凹部加工を施したアルミニウム板製容器を用い
た。アルミニウム板製容器に納めたアルミニウム板と銅
箔をメタル接合材製造装置にセットし、容器胴体部のフ
ランジ部３４ｂ、アルミニウム製板ならびに銅箔を１０
−１Ｐａのアルゴンガス雰囲気の活性化処理ユニット内
でスパッタエッチング法により活性化処理した。次にこ
れら活性化処理したアルミニウム板を納めたアルミニウ
ム製容器と銅箔を当接して積層し、減圧状態で気密圧接
して気密容器３０を形成し、静水圧加圧装置にて４×１
０８Ｐａ程度の加圧力で処理した後、気密容器３０を取
り出し開封してメタル接合材２０を製造した。
メタル基材２８として厚み４００μｍ、凹部深さ１２０
μｍのアルミニウム板を用い、導電板２６として厚み４
５μｍの銅箔を用い、容器胴体部３４として厚み１５０
μｍの凹部加工を施したアルミニウム板製容器を用い
た。アルミニウム板製容器に納めたアルミニウム板と銅
箔をメタル接合材製造装置にセットし、容器胴体部のフ
ランジ部３４ｂ、アルミニウム製板ならびに銅箔を１０
−１Ｐａのアルゴンガス雰囲気の活性化処理ユニット内
でスパッタエッチング法により活性化処理した。次にこ
れら活性化処理したアルミニウム板を納めたアルミニウ
ム製容器と銅箔を当接して積層し、減圧状態で気密圧接
して気密容器３０を形成し、静水圧加圧装置にて４×１
０８Ｐａ程度の加圧力で処理した後、気密容器３０を取
り出し開封してメタル接合材２０を製造した。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明のメタル接合
材の製造方法は、導電板とメタル基材およびメタル基材
を納めた容器胴体部のフランジ部とを活性化処理した
後、メタル基材を納めた容器胴体部のフランジ部と導電
板とを対向するように当接し重ね合わせて積層して冷間
圧接して気密容器を形成し、気密容器に静水圧加圧を施
して導電板とメタル基材を積層接合して形成させる方法
である。このため非平面形状を有する場合にもメタル接
合材の各接合部に等方的な圧接力が作用するため充分な
接合力が得られる。さらに高温プロセスを用いておら
ず、熱膨張差による残留応力や接合界面での脆弱化合物
層の形成といった悪影響を排除もしくは軽減でき、ヒー
トパイプ型ヒートシンクなどへの適用も好適である。
材の製造方法は、導電板とメタル基材およびメタル基材
を納めた容器胴体部のフランジ部とを活性化処理した
後、メタル基材を納めた容器胴体部のフランジ部と導電
板とを対向するように当接し重ね合わせて積層して冷間
圧接して気密容器を形成し、気密容器に静水圧加圧を施
して導電板とメタル基材を積層接合して形成させる方法
である。このため非平面形状を有する場合にもメタル接
合材の各接合部に等方的な圧接力が作用するため充分な
接合力が得られる。さらに高温プロセスを用いておら
ず、熱膨張差による残留応力や接合界面での脆弱化合物
層の形成といった悪影響を排除もしくは軽減でき、ヒー
トパイプ型ヒートシンクなどへの適用も好適である。
【図１】本発明の製造方法を用いたメタル接合材の一実
施形態を示す概略断面図である。
施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の製造方法に用いる気密容器の一実施形
態を示す概略断面図である。
態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の製造方法に用いる気密容器の他の一実
施形態を示す概略断面図である。
施形態を示す概略断面図である。
【図４】本発明の製造方法を用いたメタル接合材を適用
したヒートパイプ型ヒートシンクの一実施形態を示す概
略断面図である。
したヒートパイプ型ヒートシンクの一実施形態を示す概
略断面図である。
【図５】本発明の製造方法を用いたメタル接合材を適用
したヒートパイプ型ヒートシンクの一実施形態を示す概
略平面図である。
したヒートパイプ型ヒートシンクの一実施形態を示す概
略平面図である。
１０ ヒートパイプ型ヒートシンク
１１ 中空部（トンネル）
１１ａ 封入口
１２ 蓋板
２０ メタル接合材
２２ 導電板
２６ 導電板
２８ メタル基材
３０ 気密容器
３４ 容器胴体部
３４ａ 容器胴体部の凹部
３４ｂ 容器胴体部のフランジ部
３６ 接合部
フロントページの続き
(72)発明者 大澤 真司
山口県下松市東豊井1296番地の１ 東洋鋼
鈑株式会社技術研究所内
Ｆターム(参考） 4E067 AA01 BB01 DA05 DB01 DB03
DC01 DD02
Claims (2)
- 【請求項１】 メタル基材と導電板とを積層接合してな
るメタル接合材の製造方法であって、導電板、メタル基
材および前記メタル基材を納めた容器胴体部のフランジ
部を活性化処理し、前記導電板と前記容器胴体部のフラ
ンジ部を圧接して気密容器を形成し、前記気密容器に静
水圧加圧を行うことにより前記導電板と前記メタル基材
とを積層接合することを特徴とするメタル接合材の製造
方法。 - 【請求項２】 前記活性化処理が、１０〜１×１０−３
Ｐａの不活性ガス雰囲気中で、前記容器胴体部と前記導
電板をそれぞれ絶縁支持された一方の電極Ａと接触さ
せ、アース接地された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨ
ｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放電に
よって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触した
前記容器胴体部と前記導電板のそれぞれの面積が電極Ｂ
の面積の１／３以下となるように、前記導電板と前記メ
タル基材および前記容器胴体部のフランジ部をスパッタ
エッチング処理することを特徴とする請求項１に記載の
メタル接合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001212982A JP2003025073A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | メタル接合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001212982A JP2003025073A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | メタル接合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003025073A true JP2003025073A (ja) | 2003-01-28 |
Family
ID=19048041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001212982A Withdrawn JP2003025073A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | メタル接合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003025073A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004306458A (ja) * | 2003-04-08 | 2004-11-04 | Toyo Kohan Co Ltd | 硬軟積層材および硬軟積層材を用いた部品 |
| JP2009220151A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Bondtech Inc | 接合方法およびこの方法により作成されるデバイス、接合装置並びにこの方法により接合される基板 |
| CN114080146A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-02-22 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种低温无压的传感器金属外壳密封方法 |
-
2001
- 2001-07-13 JP JP2001212982A patent/JP2003025073A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004306458A (ja) * | 2003-04-08 | 2004-11-04 | Toyo Kohan Co Ltd | 硬軟積層材および硬軟積層材を用いた部品 |
| JP2009220151A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Bondtech Inc | 接合方法およびこの方法により作成されるデバイス、接合装置並びにこの方法により接合される基板 |
| CN114080146A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-02-22 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种低温无压的传感器金属外壳密封方法 |
| CN114080146B (zh) * | 2021-11-02 | 2023-12-05 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种低温无压的传感器金属外壳密封方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081007 |