JP2021146359A - 接合体、および、接合体の製造方法 - Google Patents

接合体、および、接合体の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2021146359A
JP2021146359A JP2020047794A JP2020047794A JP2021146359A JP 2021146359 A JP2021146359 A JP 2021146359A JP 2020047794 A JP2020047794 A JP 2020047794A JP 2020047794 A JP2020047794 A JP 2020047794A JP 2021146359 A JP2021146359 A JP 2021146359A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal member
metal
uneven portion
joined
present
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2020047794A
Other languages
English (en)
Inventor
皓也 新井
Koya Arai
皓也 新井
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.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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 Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2020047794A priority Critical patent/JP2021146359A/ja
Priority to PCT/JP2021/009225 priority patent/WO2021187227A1/ja
Priority to US17/911,010 priority patent/US20230099179A1/en
Priority to EP21772247.9A priority patent/EP4122632A1/en
Priority to KR1020227029664A priority patent/KR20220153009A/ko
Priority to CN202180020865.2A priority patent/CN115297987A/zh
Publication of JP2021146359A publication Critical patent/JP2021146359A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/30Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer formed with recesses or projections, e.g. hollows, grooves, protuberances, ribs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/002Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating specially adapted for particular articles or work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K20/233Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/24Preliminary treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/043Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/022Mechanical properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10Aluminium or alloys thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/12Copper or alloys thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18Dissimilar materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/088Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyamides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/202Conductive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/536Hardness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/542Shear strength
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/281Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polyimides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04Interconnection of layers
    • B32B7/12Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

【課題】異なる金属からなる金属部材同士が確実に接合され、電気伝導性および熱伝導性に優れ、かつ、金属部材同士の隙間に水分等が侵入することを抑制することが可能な接合体を提供する。【解決手段】第一金属部材10と第二金属部材20とが接合された接合体1であって、第一金属部材10は、第二金属部材20よりも硬度が高い材料で構成されており、第一金属部材10の接合面に形成された凹凸部12に第二金属部材20が入り込んだ構造とされており、第一金属部材10と第二金属部材20とが直接接触した領域を有し、第一金属部材10と第二金属部材20との隙間には樹脂材料30が充填されている。【選択図】図1

Description

この発明は、互いに異なる金属からなる第一金属部材と第二金属部材とが接合された接合体、及び、この接合体の製造方法に関するものである。
従来、互いに異なる金属からなる部材を接合する際には、例えば特許文献1に開示されているように、拡散接合が適用されることがある。このような拡散接合を実施した場合には、比較的高温条件での接合となり、接合界面に金属間化合物が生成し、脆性破壊が生じるおそれがあった。また、拡散を利用しているため、適用可能な金属の組み合わせが限定されるといった問題があった。
ここで、例えば、特許文献1には、第1金属板と第2金属板を重ね合わせて摩擦熱を利用して接合する異種金属板の接合方法が提案されている。この引用文献1では、湾曲部を有する加工ツールを回転しながら押圧することにより、第1金属板および第2金属板を軟化させて変形し、これらを接合する構造とされている。
また、特許文献2には、亜鉛系めっき鋼板とアルミニウム合金板とを接着剤を介して接合したものが提案されている。
特許第5854451号公報 特許第6393592号公報
ところで、特許文献1に記載された方法では、第1金属板と第2金属板とを加工ツールで変形させているが、第1金属板と第2金属板との間に隙間が生じるおそれがある。この隙間に水分等が侵入すると、腐食等の劣化の原因となる。
また、特許文献2に記載された方法では、金属部材同士の間に接着剤が介在することになり、導電性および熱伝導性が大きく低下するおそれがあった。
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、異なる金属からなる金属部材同士が確実に接合され、電気伝導性および熱伝導性に優れ、かつ、金属部材同士の隙間に水分等が侵入することを抑制することが可能な接合体、および、この接合体の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の接合体は、第一金属部材と第二金属部材とが接合された接合体であって、前記第一金属部材は、前記第二金属部材よりも硬度が高い材料で構成されており、前記第一金属部材の接合面に形成された凹凸部に前記第二金属部材が入り込んだ構造とされており、前記第一金属部材と前記第二金属部材とが直接接触した領域を有し、前記第一金属部材と前記第二金属部材との隙間には樹脂材料が充填されていることを特徴としている。
本発明の接合体によれば、前記第一金属部材は、前記第二金属部材よりも硬度が高い材料で構成されており、前記第一金属部材の接合面に形成された凹凸部に前記第二金属部材が入り込んだ構造とされているので、第一金属部材と第二金属部材とが確実に接合されている。
そして、前記第一金属部材と前記第二金属部材とが直接接触した領域を有しているので、接合界面が電気伝導や熱伝導の大きな障害とならず、電気伝導性および熱伝導性に優れている。
さらに、前記第一金属部材と前記第二金属部材との隙間に樹脂材料が充填されているので、隙間に水分等が侵入せず、腐食等を防止することが可能となる。
本発明の接合体の製造方法は、第一金属部材と第二金属部材とが接合された接合体の製造方法であって、前記第二金属部材よりも硬度が高い材料で構成された前記第一金属部材の接合面に、凹凸部を形成する凹凸部形成工程と、前記第一金属部材の前記凹凸部が形成された前記接合面に、樹脂材料を介して前記第二金属部材を積層する積層工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを積層方向に加圧しながら加熱して接合する接合工程とを有し、前記接合工程において、前記第一金属部材の前記凹凸部に前記第二金属部材を入り込ませるとともに、前記第一金属部材と前記第二金属部材との隙間に前記樹脂材料を充填することを特徴としている。
この構成の接合体の製造方法によれば、前記第二金属部材よりも硬度が高い材料で構成された前記第一金属部材の接合面に凹凸部を形成し、この接合面に樹脂材料を介して第二金属部材を積層し、積層方向に加圧しているので、第二金属部材が変形して前記第一金属部材の前記凹凸部に入り込むとともに、前記第一金属部材と前記第二金属部材との隙間に前記樹脂材料が充填されることになり、上述のように、電気伝導性および熱伝導性に優れ、かつ、金属部材同士の隙間に水分等が侵入することを抑制することが可能な接合体を製造することができる。
本発明によれば、異なる金属からなる金属部材同士が確実に接合され、電気伝導性および熱伝導性に優れ、かつ、金属部材同士の隙間に水分等が侵入することを抑制することが可能な接合体、および、この接合体の製造方法を提供することができる。
本発明の実施形態である接合体の概略説明図である。(a)が概略図、(b)が接合界面の拡大説明図である。 本発明の実施形態である接合体の製造方法のフロー図である。 本発明の実施形態である接合体の製造方法の概略説明図である。
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
本実施形態に係る接合体1は、図1に示すように、互いに異なる金属で構成された第一金属部材10と第二金属部材20とが接合された構造とされている。
ここで、第一金属部材10は、第二金属部材20よりも硬度が高い材料で構成されたものとされている。なお、第一金属部材10の硬さH1と第二金属部材20の硬さH2との比H2/H1が1.5以上の範囲内であることが好ましい。
本実施形態では、第一金属部材10が無酸素銅からなる銅板(硬さ55Hv)で構成され、第二金属部材20が純度99.99mass%以上の4Nアルミニウムからなるアルミニウム板(硬さ29Hv)で構成されたものとされている。
第一金属部材10と第二金属部材20との接合界面においては、図1(b)に示すように、第一金属部材10の接合面に形成された凹凸部12に第二金属部材20が入り込んだ構造とされており、第一金属部材10と第二金属部材20とが直接接触した領域を有している。
すなわち、硬度の低い第二金属部材20が変形して、第一金属部材10の接合面に形成された凹凸部12に入り込んだ構造とされている。
ここで、本実施形態では、凹凸部12は、一方向に平行に延在する複数の溝で構成されており、延在方向に直交する断面が概略三角形状をなしている。この溝の側面部分において、第一金属部材10と第二金属部材20とが直接接触している。
凹凸部12の底部から頂部までの高さは0.1mm以上5mm以下の範囲内とされている。また、溝の間隔が0.1mm以上5mm以下の範囲内とされている。
また、第一金属部材10と第二金属部材20とが直接接触した領域(すなわち、第二金属部材20が凹凸部12に入り込んだ領域)は、凹凸部12の底部から頂部までの高さの50%以上の範囲とされている。
そして、第一金属部材10の接合面に形成された凹凸部12の凹部の底部には、樹脂材料30が充填されている。
ここで、充填されている樹脂材料30としては、接着性を有するものであることが好ましく、樹脂材料の主成分は、例えば、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリアミドのような、熱可塑性をもち、耐熱性が高いものが好ましい。本実施形態では、凹凸部12の凹部に充填された樹脂材料30は、フッ素樹脂で構成されたものとされている。
以下に、上述のような構成とされた本実施形態である接合体1の製造方法について、図2および図3を参照して説明する。
(凹凸部形成工程S01)
まず、第一金属部材10の接合面に凹凸部12を形成する。凹凸部12の形成方法に特に制限はなく、既存の各種手法を適用することができる。
本実施形態では、第一金属部材10の接合面にローレット加工を行うことで、一方向に平行に延在する複数の溝で構成された凹凸部12を形成している。
(積層工程S02)
次に、凹凸部12を形成した第一金属部材10の接合面に、樹脂材料を介して、第二金属部材20を積層する。
ここで、本実施形態では、樹脂材料として、AGC社製のフッ素樹脂Fluon+ EA-2000を用いた樹脂シート31を配設している。なお、この樹脂シート31の厚さは、1μm以上100μm以下の範囲内とされていることが好ましい。
(接合工程S03)
次に、樹脂シート31を介して積層された第一金属部材10および第二金属部材20を、積層方向に加圧しながら加熱して接合する。
これにより、硬度の低い第二金属部材20が変形して第一金属部材10の凹凸部12に入り込む。また、加圧により樹脂シート31が切断され、第二金属部材20とともに凹凸部12内に入り込み、第一金属部材10と第二金属部材20との隙間に樹脂材料30が充填されることになる。
ここで、接合工程S03における加圧圧力は、10MPa以上100MPa以下の範囲内とすることが好ましい。
加圧圧力を20MPa以上とすることで、第二金属部材20を十分に第一金属部材10の凹凸部12に入り込ませることができ、接合強度を確保することができる。一方、加圧圧力を60MPa以下とすることで、第二金属部材20が必要以上に変形してしまうことを抑制でき、接合体1の形状を保持することができる。
なお、接合工程S03における加圧圧力の下限は、10MPa以上とすることが好ましく、30MPa以上とすることがより好ましい。また、接合工程S03における加圧圧力の上限は、100MPa以下とすることが好ましく、60MPa以下とすることがより好ましい。
また、接合工程S03における加熱温度は、100℃以上450℃以下の範囲内とすることが好ましい。
加熱温度を300℃以上とすることにより、第二金属部材20を軟化させて十分に第一金属部材10の凹凸部12に入り込ませることができ、接合強度を確保することができる。一方、加熱温度を450℃以下とすることで、第一金属部材10と第二金属部材20との間に金属間化合物が生成することを抑制できる。
なお、接合工程S03における加熱温度の下限は、100℃以上とすることが好ましく、300℃以上とすることがより好ましい。また、接合工程S03における加熱温度の上限は、450℃以下とすることが好ましく、400℃以下とすることがより好ましい。
さらに、接合工程S03における加熱温度での保持時間は、1分以上60分以下の範囲内とすることが好ましい。
加熱温度での保持時間を1分以上とすることにより、第二金属部材20を軟化させて十分に第一金属部材10の凹凸部12に入り込ませることができ、接合強度を確保することができる。一方、加熱温度での保持時間を60分以下とすることで、第一金属部材10と第二金属部材20との間に金属間化合物が生成することを抑制できる。
なお、接合工程S03における加熱温度での保持時間の下限は、1分以上とすることが好ましく、5分以上とすることがより好ましい。また、接合工程S03における加熱温度での保持時間の下限は、60分以下とすることが好ましく、30分以下とすることがより好ましい。
以上のように、凹凸部形成工程S01と、積層工程S02と、接合工程S03とによって、本実施形態である接合体1が製造されることになる。
以上のような構成とされた本実施形態の接合体1によれば、第一金属部材10が第二金属部材20よりも硬度が高い材料で構成されており、第一金属部材10の接合面に形成された凹凸部12に第二金属部材20が入り込んだ構造とされているので、第一金属部材10と第二金属部材20とが確実に接合されている。
そして、第一金属部材10と第二金属部材20とが直接接触した領域を有しているので、接合界面が電気伝導や熱伝導の大きな障害とならず、電気伝導性および熱伝導性に優れている。
なお、本実施形態において、凹凸部12の底部から頂部までの高さは0.1mm以上5mm以下の範囲内とされ、第一金属部材10と第二金属部材20とが直接接触した領域(すなわち、第二金属部材20が凹凸部12に入り込んだ領域)は、凹凸部12の底部から頂部までの高さの50%以上の範囲とされている場合には、十分な接合強度を有し、さらに電気伝導性および熱伝導性に特に優れている。
また、第一金属部材10と第二金属部材20との隙間に樹脂材料30が充填されているので、隙間に水分等が侵入せず、腐食等を防止することが可能となる。
なお、本実施形態において、樹脂材料30がフッ素樹脂で構成された場合には、樹脂材料30自体が接着性を有しており、第一金属部材10と第二金属部材20との接合強度をさらに向上させることができる。
また、本実施形態である接合体1の製造方法によれば、第二金属部材20よりも硬度が高い材料で構成された第一金属部材10の接合面に凹凸部12を形成する凹凸部形成工程S01と、第一金属部材10の接合面に樹脂シート31を介して第二金属部材20を積層する積層工程S02と、第一金属部材10と第二金属部材20とを積層方向に加圧しながら加熱して接合する接合工程S03と、を備えているので、第二金属部材20が変形して第一金属部材10の凹凸部12に入り込むとともに、第一金属部材10と第二金属部材20との隙間に樹脂材料30が充填されることになる。これにより、本実施形態である接合体1を製造することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、第一金属部材を銅板、第二金属部材をアルミニウム板として説明したが、これに限定されることはなく、第一金属部材と第二金属部材とが互いに硬さが異なっていれば、その他の金属の組み合わせであってもよい。
また、樹脂材料として、フッ素樹脂を用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の樹脂材料であってもよい。
さらに、本実施形態では、凹凸部を一方向に平行に延在する複数の溝で構成されたものとして説明したが、この形状に限定されることはなく、その他の形状の凹凸部であってもよい。
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
まず、第一金属部材(10mm□)として、表1に示す材質及び厚さの金属を準備した。
そして、第一金属部材の接合面に、表1に示す形状の凹凸部を形成した。
凹凸部を形成した第一金属部材の接合面に、12μm厚のAGC社製のフッ素樹脂Fluon+ EA-2000フィルムを介したものを上とし、第二金属部材の中心の位置に積層した。
積層した第一金属部材および1.6mmt4Nアルミニウムからなる第二金属部材を積層方向に加圧するとともに加熱して、第一金属部材と第二金属部材とを接合した。なお、接合工程における加圧圧力、加熱温度、加熱温度での保持時間を表1に示す。
得られた接合体について、シェア強度と導電性について、以下のように評価した。評価結果を表1に示す。
(シェア強度)
せん断強度評価試験機を用いて、第一金属部材を上にした状態で、第二金属部材を水平に固定し、第一金属部材から50μm上方の位置をシェアツールで横から水平に押して、第一金属部材と第二金属部材が剥離したときの強度を測定した。
(導電性)
第一金属部材と第二金属部材との間にテスター(YOKOGAWA社製TY720)を当て、導通チェックモードで500Ω未満の場合を「〇」、導通が確認されなかった場合を「×」と評価した。
Figure 2021146359
いずれの接合体においても、シェア強度が十分に高く、確実に接合出来ていることが確認された。また、導電性の評価が「〇」であり、第一金属部材と第二金属部材とが直接接触しており、導電性に優れていることが確認された。
以上の結果、本発明例によれば、異なる金属からなる金属部材同士が確実に接合され、電気伝導性および熱伝導性に優れ、かつ、金属部材同士の隙間に水分等が侵入することを抑制することが可能な接合体、および、この接合体の製造方法を提供可能であることが確認された。
1 接合体
10 第一金属部材
12 凹凸部
20 第二金属部材

Claims (2)

  1. 第一金属部材と第二金属部材とが接合された接合体であって、
    前記第一金属部材は、前記第二金属部材よりも硬度が高い材料で構成されており、
    前記第一金属部材の接合面に形成された凹凸部に前記第二金属部材が入り込んだ構造とされており、
    前記第一金属部材と前記第二金属部材とが直接接触した領域を有し、前記第一金属部材と前記第二金属部材との隙間には樹脂材料が充填されていることを特徴とする接合体。
  2. 第一金属部材と第二金属部材とが接合された接合体の製造方法であって、
    前記第二金属部材よりも硬度が高い材料で構成された前記第一金属部材の接合面に、凹凸部を形成する凹凸部形成工程と、
    前記第一金属部材の前記凹凸部が形成された前記接合面に、樹脂材料を介して前記第二金属部材を積層する積層工程と、
    前記第一金属部材と前記第二金属部材とを積層方向に加圧しながら加熱して接合する接合工程とを有し、
    前記接合工程において、前記第一金属部材の前記凹凸部に前記第二金属部材を入り込ませるとともに、前記第一金属部材と前記第二金属部材との隙間に前記樹脂材料を充填することを特徴とする接合体の製造方法。
JP2020047794A 2020-03-18 2020-03-18 接合体、および、接合体の製造方法 Pending JP2021146359A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020047794A JP2021146359A (ja) 2020-03-18 2020-03-18 接合体、および、接合体の製造方法
PCT/JP2021/009225 WO2021187227A1 (ja) 2020-03-18 2021-03-09 接合体、および、接合体の製造方法
US17/911,010 US20230099179A1 (en) 2020-03-18 2021-03-09 Bonded body and method for manufacturing bonded body
EP21772247.9A EP4122632A1 (en) 2020-03-18 2021-03-09 Joined body and method for manufacturing joined body
KR1020227029664A KR20220153009A (ko) 2020-03-18 2021-03-09 접합체, 및, 접합체의 제조 방법
CN202180020865.2A CN115297987A (zh) 2020-03-18 2021-03-09 接合体及接合体的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020047794A JP2021146359A (ja) 2020-03-18 2020-03-18 接合体、および、接合体の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021146359A true JP2021146359A (ja) 2021-09-27

Family

ID=77771219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020047794A Pending JP2021146359A (ja) 2020-03-18 2020-03-18 接合体、および、接合体の製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230099179A1 (ja)
EP (1) EP4122632A1 (ja)
JP (1) JP2021146359A (ja)
KR (1) KR20220153009A (ja)
CN (1) CN115297987A (ja)
WO (1) WO2021187227A1 (ja)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5854451B2 (ja) 1978-08-23 1983-12-05 オムロン株式会社 埋込型回路遮断器
JPS61174280A (ja) * 1985-01-29 1986-08-05 Inoue Japax Res Inc 部材の接着方法
JP2000135574A (ja) * 1998-10-29 2000-05-16 Asahi Chem Ind Co Ltd 異材継ぎ手
DE60027976T2 (de) * 1999-09-22 2007-06-06 Hitachi Metals, Ltd. Laminiertes Band und Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung
JP4614868B2 (ja) * 2004-11-22 2011-01-19 日本碍子株式会社 接合体及びその製造方法
JP5191629B2 (ja) * 2005-04-27 2013-05-08 ナグシステム株式会社 溶接方法
JP4976688B2 (ja) * 2005-12-15 2012-07-18 富士電機株式会社 ヒートスプレッダと金属板との接合方法
JP5854451B2 (ja) 2011-02-18 2016-02-09 広島県 異種金属板の接合方法
JP2013176782A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 Nissan Motor Co Ltd 金属材料の接合方法
KR20140141583A (ko) * 2012-03-29 2014-12-10 데이진 가부시키가이샤 접합 부재의 제조 방법 및 접합 부재
JP6393592B2 (ja) 2014-11-13 2018-09-19 新日鐵住金株式会社 異種金属接合継手および異種金属の接合方法
JP2016175389A (ja) * 2015-03-23 2016-10-06 株式会社Fts 金属と樹脂の接合体及びその接合方法
CN108608105A (zh) * 2016-12-09 2018-10-02 宁波江丰电子材料股份有限公司 靶材组件的形成方法
US11569192B2 (en) * 2017-05-25 2023-01-31 Shinkawa Ltd. Method for producing structure, and structure
JP6984820B2 (ja) * 2017-09-04 2021-12-22 一般財団法人生産技術研究奨励会 接合体の製造方法
JP6937283B2 (ja) 2018-09-19 2021-09-22 株式会社東芝 半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230099179A1 (en) 2023-03-30
EP4122632A1 (en) 2023-01-25
WO2021187227A1 (ja) 2021-09-23
CN115297987A (zh) 2022-11-04
KR20220153009A (ko) 2022-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5672324B2 (ja) 接合体の製造方法及びパワーモジュール用基板の製造方法
JP2017513241A (ja) 蓋部を用いる電気的デバイスの搭載方法、および、当該方法における使用に適した蓋部
SE0950966A1 (sv) Kompositledare samt metod för tillverkning av kompositledare
WO2015163232A1 (ja) 接合体の製造方法、パワーモジュール用基板の製造方法
JP2016072563A (ja) ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法
JP2022058160A (ja) スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びスパッタリングターゲットの回収方法
JP6016095B2 (ja) 接合方法及び接合部品
JP2021146359A (ja) 接合体、および、接合体の製造方法
JPWO2019188885A1 (ja) 絶縁回路基板用接合体の製造方法および絶縁回路基板用接合体
JP6358126B2 (ja) 摩擦攪拌接合用ツールを用いた三層以上の積層構造接合体の製造方法とその方法により製造された積層構造接合体
JP6344261B2 (ja) 摩擦攪拌接合用ツールを用いた三層以上の積層構造接合体の製造方法とその方法により製造された積層構造接合体
JP2020136349A (ja) 絶縁回路基板、及び、絶縁回路基板の製造方法
US10418504B2 (en) Bonding using conductive particles in conducting adhesives
JP2016153132A (ja) 摩擦攪拌接合用ツールを用いた三層以上の積層構造接合体の製造方法とその方法により製造された積層構造接合体
WO2021193701A1 (ja) 絶縁回路基板の製造方法
JP2015057847A (ja) パワーモジュール用基板の製造方法
JP6561886B2 (ja) ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法
JP2015080812A (ja) 接合方法
JP2008138274A (ja) バッキングプレート付きスパッタリングターゲットの製造方法
JP6719176B2 (ja) アルミニウム部材の接合方法
JP6780561B2 (ja) 接合体の製造方法、絶縁回路基板の製造方法、及び、接合体、絶縁回路基板
WO2022202998A1 (ja) 接合体の製造方法
JP7363027B2 (ja) 接合体の製造方法、及び、絶縁回路基板の製造方法
JP7024128B1 (ja) スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びスパッタリングターゲットの回収方法
JP2004181529A (ja) 炭素工具鋼又は炭素鋼と黄銅からなる複合体及びその接合方法