JP5496081B2 - 金属被覆された構成部分を製造するための方法、金属被覆された構成部分、並びに金属被覆の際に構成部分を支持するための支持体 - Google Patents
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Claims (47)
- 表面の少なくとも一部が金属被覆によって被覆されたセラミック体を有する少なくとも1つの積層構造を製造するための方法において、
前記セラミック体を立体的に構造化し、金属被覆のために設けられた金属を、ペースト状又はシート状又は金属薄板状の形で、前記セラミック体の金属被覆のために設けられた面上に施し、金属をセラミック材料と結合させる前に、少なくとも1つの構成部分を支持体上に載せ、それによって積層体を形成し、少なくとも前記支持体の支持部材の、少なくとも1つの前記構成部分に当接させるために設けられた面に、前もって分離層を設け、金属被覆後に少なくとも1つの前記構成部分を前記支持体から持ち上げて取り外し、
前記セラミック体に冷却リブが一体的に設けられており、前記冷却リブの端面側に金属被覆がなされており、
前記セラミック体のうち、前記冷却リブと反対側の面の少なくとも一部に金属被覆がなされていることを特徴とする、金属被覆された積層構造を製造するための方法。 - 複数の前記構成部分を金属被覆する際に、各構成部分をそれぞれ1つの支持体上に載設し、それによってそれぞれ積層体を形成し、このようにして形成した複数の積層体を互いに上下に設置して、少なくとも2つの積層体を有する積層構造を形成し、次いで該積層構造の複数の構成部分に金属被覆を施す、請求項1記載の方法。
- 複数の前記構成部分を載せるために、ムライト、ZrO2、Al2O3、AlN、Si3N4、SiCより製造された支持部材、又はムライト、ZrO2、Al2O3、AlN、Si3N4、SiCのうちの少なくとも2つの成分の混合物より製造された支持部材を有する支持体を使用する、請求項1又は2記載の方法。
- 複数の前記構成部分を載せるために、合金鋼、モリブデン、チタン、タングステン等の耐熱性金属より製造された支持部材、又は合金鋼、モリブデン、チタン、タングステンのうちの少なくとも2つの成分の混合物又は合金より製造された支持部材を有する支持体を使用する、請求項1又は2記載の方法。
- 前記支持体上に設ける分離層を、ムライト、Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、CaO、CaCO3より成る多孔性の層として、又はムライト、Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、CaO、CaCO3のうちの少なくとも2つの成分の混合物より成る多孔性の層として、又は製造時に前記成分としてのムライト、Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、CaO、CaCO3が使用される材料より成る多孔性の層として製造する、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- 厚さが≦20mmである前記分離層を施す、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 気孔率(固体体積に対する孔の体積の比)≧10%を有する分離層を製造する、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 0.2mm〜30mmの厚さを有する支持体の支持部材を製造する、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 理想的な平らな表面に対するずれが、支持体長さの0.4%及び/又は支持体幅の0.2%よりも小さい支持体を使用する、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
- 前記支持体の表面上に分離層を形成するために、少なくとも1つの構成部材に当接するために設けられた、支持部材の面を、液状又は水性のマトリックス中に粉末状の少なくとも1つの分離層材料を有する物質で被覆する、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
- 前記分離層を形成する層体を被着した後で、結合剤を抜くためにかつ/または乾燥させるために、前記層体を、100℃よりも高い温度に加熱する、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
- 前記分離層を形成する層体、若しくはこの層体を備えた支持体を、150℃よりも高く、分離層の材料の焼結温度よりも低い温度に加熱する、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
- 前記分離層を、≦70μmの粒子サイズを備えた粉末材料より形成する、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
- 少なくとも1つの支持体の材料の熱膨張率を、少なくとも1つの構成部分の熱膨張率と同じか、又はこの少なくとも1つの構成部分とは異なるように選定する、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。
- 金属被覆を備えた構成部分の熱膨張率とは異なる熱膨張率を有し、載設した構成部分のセラミック材料の熱膨張率よりも約10%大きいか又は小さい熱膨張率を有する、支持体の支持部材を形成する材料を製造する、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。
- 約6.7×10-6/Kの熱膨張率を有する支持体の支持部材の材料を製造する、請求項1から15までのいずれか1項記載の方法。
- 金属被覆を有利には、純粋品質又は工業品質を有するタングステン、シルバー、ゴールド、銅、白金、パラジウム、ニッケル、アルミニウム又は鋼より成る金属で、又はこれらの金属のうちの少なくとも2種類の金属の混合物によって、及び/又は付加的に又は単独で反応はんだ、軟はんだ又は硬はんだによって行う、請求項1から16までのいずれか1項記載の方法。
- 金属被覆を、DCB法に従って銅プレート又は銅シートによって行う、請求項17記載の方法。
- 積層構造内で互いに上下に連続するセラミック体間に、それぞれ分離プレートとして働く、両側に分離層を有する1つの支持体を挿入し、それによって、支持体の分離層と、金属被覆のために設けられた、金属被覆されたセラミック体の面とが互いに上下に位置する、請求項1から18までのいずれか1項記載の方法。
- 互いに上下に位置する積層体の積層構造を形成するために、支持体間にスペーサを設置する、請求項1から19までのいずれか1項記載の方法。
- 少なくとも1つの積層体を、少なくとも部分的に支持体によって画成された空間内に設け、該空間を、積層構造上に載設したプレートによって閉鎖する、請求項1から20までのいずれか1項記載の方法。
- 複数の積層体において、カップ状、バスタブ状又は排水溝状の支持体を1つの積層構造となるように互いに上下に重ね、この際に、下側の支持体の側壁上に位置する支持体のそれぞれ下側が、前記構成部分を有するカップ状、バスタブ状又は排水溝状の支持体をカバーする、請求項1から21までのいずれか1項記載の方法。
- 少なくとも1つの積層体の上側に、前記支持体の材料より成るボディ部材を有する増量体を設置し、前記ボディ部材は、金属被覆上に位置する表面に分離層を備える、請求項1から22までのいずれか1項記載の方法。
- 種々異なる方法に従って金属被覆を実施するために、少なくとも2つの積層体を同時にそれぞれ少なくとも部分的に支持体によって画成された空間内に設置し、前記空間を、各積層体上に載せたプレートによって又はその他の支持体によって閉鎖する、請求項1から23までのいずれか1項記載の方法。
- 支持部材の表面及び/又は支持部材の分離層を全面的に又は部分面的に、或いは全面的及び部分面的の組合せで構造化する、請求項1から24までのいずれか1項記載の方法。
- セラミック材料を、50.1重量%乃至100重量%のZrO2/HfO2、又は50.1重量%乃至100重量%のAl2O3、又は50.1重量%乃至100重量%のAlN又は50.1重量%乃至100重量%のSi3N4、又は50.1重量%乃至100重量%のBeO、50.1重量%乃至100重量%のSiCの主成分より構成するか、又は前記主成分の少なくとも2つを前記含有量で任意に組み合わせたもの並びに元素Ca,Sr,Si,Mg,B,Y,Sc,Ce,Cu,Zn,Pbより成る少なくとも1つの副成分を、少なくとも1回の酸化段階で及び/又は≦49.9重量%の含有量を有する化合物として単独で又は前記含有量の任意の組合せで構成し、前記主成分と前記副成分とを、≦3重量%の不純物含有量を差し引いた任意の組合せで互いに100重量%のものに組み合わせる、請求項1から25までのいずれか1項記載の方法。
- 1つの構成部分の最小寸法を、2次元投影図で見て少なくとも80μm×80μmより大きく形成する、請求項1から26までのいずれか1項記載の方法。
- 2次元投影図に投影されない最小の高さを、80μmよりも大きくする、請求項1から27までのいずれか1項記載の方法。
- 少なくとも1つの積層体において、金属被覆の層を0.05mm乃至2mmの厚さで被着する、請求項1から28までのいずれか1項記載の方法。
- 少なくとも1つの積層体において、構成部分の高さに対する金属被覆の層の厚さの比を、2よりも小さくする、請求項1から29までのいずれか1項記載の方法。
- 少なくとも1つの積層体の金属被覆の層を種々異なる厚さで被着する、請求項1から30までのいずれか1項記載の方法。
- 少なくとも2つの互いに逆向きの側が金属被覆(7)によって被覆されているセラミック体(6)を有する少なくとも1つの積層構造を製造する際に使用する支持体において、
前記支持体(2)の支持部材(3)の少なくとも一方側の面が分離層(4)で覆われており、該分離層(4)が、少なくとも1つの構成部分(5)の、前記金属被覆(7)のために設けられた面に当接し、前記構成部分(5)が立体的に構造化されており、
前記セラミック体に冷却リブが一体的に設けられており、前記冷却リブの端面側に金属被覆がなされており、
前記セラミック体のうち、前記冷却リブと反対側の面の少なくとも一部に金属被覆がなされていることを特徴とする、支持体。 - 前記支持部材(3)の材料が、ムライト、ZrO2、Al2O3、AlN、Si3N4、SiC、又は、ムライト、ZrO2、Al2O3、AlN、Si3N4、SiCのうちの少なくとも2つの成分の混合物より成っている、請求項32記載の支持体。
- 前記支持部材(3)上に設けられる分離層(4)が、ムライト、Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、CaO、CaCO3より成っているか、又はムライト、Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、CaO、CaCO3の少なくとも2つの異なる成分の混合物、又は製造時に前記成分としてのムライト、Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、CaO、CaCO3が使用される材料より成っている、請求項32又は33記載の支持体。
- 前記支持体(2)の支持部材(3)が、0.2mm乃至30mmの厚さを有している、請求項32から34までのいずれか1項記載の支持体。
- 前記支持体(2)の理想的な平らな表面に対するずれが、支持体長さの0.4%よりも小さく、かつ/または支持体幅の0.2%よりも小さい、請求項32から35までのいずれか1項記載の支持体。
- 前記分離層(4)の厚さが≦20mmである、請求項32から36までのいずれか1項記載の支持体。
- 前記分離層(4)を形成する粒子が、≦70μmの大きさを有している、請求項32から37までのいずれか1項記載の支持体。
- 前記分離層(4)が、その厚さ全体に亘って、多孔性(固体体積に対する孔体積の比)≧10%を有している、請求項32から38までのいずれか1項記載の支持体。
- 前記分離層(4)が、同じ厚さ又は異なる厚さを有する少なくとも2つの領域を有している、請求項32から39までのいずれか1項記載の支持体。
- カップ状、バスタブ状又は排水溝状の形を有する支持部材(3)において、該支持部材(3)の少なくとも底部内側に分離層(4)が設けられている、請求項32から40までのいずれか1項記載の支持体。
- カップ状、バスタブ状又は排水溝状の形を有する支持部材(3)において、該支持部材(3)の側面内側に及び/又は前記支持部材(3)の底部内側に及び/又は前記支持部材(3)外側に分離層(4)が設けられている、請求項32から41までのいずれか1項記載の支持体。
- 前記支持部材(3)の表面及び/又は前記支持部材(3)上の前記分離層(4)が、全面的に又は部分面的に、或いは全面的と部分面的の組み合わせて構造化(15)されている、請求項32から42までのいずれか1項記載の支持体。
- 前記支持部材(3)を形成する材料が、金属被覆(7)を有する前記構成部分(5)の熱膨張率とは異なっていて、前記構成部分(5)のセラミック材料の熱膨張率よりも約10%だけ大きいか又は小さい熱膨張率を有している、請求項32から43までのいずれか1項記載の支持体。
- 前記支持部材(3)の材料が、約6.7×10-6/Kの値の熱膨張率を有している、請求項32から44までのいずれか1項記載の支持体。
- 表面の少なくとも一部が金属被覆(7)で被覆されているセラミック体(6)を有する積層構造において、
前記セラミック材料(6)が立体的に構造化されており、前記セラミック体に冷却リブ(12)が一体的に設けられており、前記冷却リブの端面側に金属被覆がなされており、
前記セラミック体のうち、前記冷却リブと反対側の面の少なくとも一部に金属被覆がなされており、
前記セラミック材料が、50.1重量%乃至100重量%のZrO2/HfO2、又は50.1重量%乃至100重量%のAl2O3、又は50.1重量%乃至100重量%のAlN又は50.1重量%乃至100重量%のSi3N4、又は50.1重量%乃至100重量%のBeO、50.1重量%乃至100重量%のSiCの主成分を有しているか、又は前記主成分の2つを前記含有量で任意に組み合わせたものを有し、並びに副成分としての元素Ca,Sr,Si,Mg,B,Y,Sc,Ce,Cu,Zn,Pbが少なくとも1回の酸化段階で酸化されたもの及び/又は≦49.9重量%の含有量を有する単独の又は前記含有量の任意の組合せの化合物を有しており、前記主成分と前記副成分とが、≦3重量%の不純物含有量を差し引いた任意の組合せで互いに100重量%に組み合わせられていることを特徴とする、表面の少なくとも一部が金属被覆(7)で被覆されているセラミック体(6)を有する構成部分。 - 前記セラミック体(6)が、ヒートシンクとして構成された冷却リブ(12)を備えている、請求項46記載の構成部分。
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