JP5759902B2 - 積層材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
セラミックと隣接するように配置される全ての金属板の融点の差を140℃以内としておき、融点の差が140℃以内である複数枚の金属板と、少なくとも1枚のセラミック板とを、金属板とセラミック板とが隣接するように積層すること、
金属板とセラミック板との積層体を1対の放電プラズマ焼結用電極間に配置すること、
および両電極間の導通を確保した状態で、両電極間にパルス電流を通電することにより、セラミック板とセラミック板に隣接する金属板とを接合することを含み、
両電極間の導通を確保した状態で、両電極間にパルス電流を通電することによるセラミック板とセラミック板に隣接する金属板との接合を、融点の差が140℃以内である全ての金属板のうち最も高融点の金属板の融点よりも150℃低い温度と、同じく最も低融点の金属板の融点よりも10℃低い温度との間に加熱することにより行うことを特徴とする積層材の製造方法。
1枚のセラミック板と、セラミック板に接合される1枚の金属板と、放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる金属板とを用意し、セラミック板の片側にセラミック板に接合される金属板を積層し、当該金属板におけるセラミック板を接する側と反対側の面に、放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる金属板を積層すること、
セラミック板と、セラミック板に接合される1枚の金属板と、放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる金属板との積層体を1対の放電プラズマ焼結用電極間に配置すること、
ならびに両電極間の導通を確保するとともに、セラミック板に接合される金属板の融点よりも10〜150℃低い温度に加熱した状態で、両電極間にパルス電流を通電することにより、セラミック板の片面に金属板を接合するとともに、当該金属板におけるセラミック板に接合された面と反対側の面に放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる金属板を接合することを特徴とする積層材の製造方法。
セラミック板と隣接するように配置される全ての金属板の融点の差を140℃以内とするとともに、当該金属板の表面粗さを、算術平均粗さ(Ra)で1.0μm以下としておき、融点の差が140℃以内である複数枚の金属板と、少なくとも1枚のセラミック板とを、金属板とセラミック板とが隣接するように積層すること、
金属板とセラミック板との積層体を1対の放電プラズマ焼結用電極間に配置すること、
および両電極間の導通を確保した状態で、両電極間にパルス電流を通電することにより、セラミック板とセラミック板に隣接する金属板とを接合することを特徴とする積層材の製造方法。
セラミック板の表面粗さを、算術平均粗さ(Ra)で1.5μm以下としておくとともに、セラミック板と隣接するように配置される全ての金属板の融点の差を140℃以内としておき、融点の差が140℃以内である複数枚の金属板と、少なくとも1枚のセラミック板とを、金属板とセラミック板とが隣接するように積層すること、
金属板とセラミック板との積層体を1対の放電プラズマ焼結用電極間に配置すること、
および両電極間の導通を確保した状態で、両電極間にパルス電流を通電することにより、セラミック板とセラミック板に隣接する金属板とを接合することを特徴とする積層材の製造方法。
金属板の表面粗さを、算術平均粗さ(Ra)で1.0μm以下としておき、1枚の金属板と1枚または2枚のセラミック板とを、金属板とセラミック板とが隣接するように積層すること、
金属板とセラミック板との積層体を1対の放電プラズマ焼結用電極間に配置すること、
および両電極間の導通を確保した状態で、両電極間にパルス電流を通電することにより隣り合う金属板とセラミック板とを接合することを特徴とする積層材の製造方法。
セラミック板の表面粗さを、算術平均粗さ(Ra)で1.5μm以下としておき、1枚の金属板と1枚または2枚のセラミック板とを、金属板とセラミック板とが隣接するように積層すること、
金属板とセラミック板との積層体を1対の放電プラズマ焼結用電極間に配置すること、
および両電極間の導通を確保した状態で、両電極間にパルス電流を通電することにより隣り合う金属板とセラミック板とを接合することを特徴とする積層材の製造方法。
(2)(3)(31)(36)(41):金属板
(4)(42):セラミック板
実施形態1
この実施形態は図1〜図3に示すものである。図1はこの発明の実施形態1の積層材を示し、図2は図1の積層材の製造方法を示す。また、図3は図2の方法を実施する際の加熱温度の範囲を示す。
実施形態2
この実施形態は図8および図9に示すものである。図8はこの発明の実施形態2の積層材を示し、図9は図8の積層材の製造方法を示す。
実施形態3
この実施形態は図10に示すものである。図10はこの発明の実施形態3の積層材を示す。
実施形態4
この実施形態は図11および図12に示すものである。図11はこの発明の実施形態4の積層材を示し、図12は図11の積層材の製造方法を示す。
実施例1〜7および比較例1〜2
この実施例1〜7および比較例1〜2は、金属板とセラミック板とを放電プラズマ焼結法により接合する際の加熱温度を調べるために行ったものである。
この実施例は、実施形態1の積層材(1)を製造したものである。
実施例9
両電極(13)(14)間でのパルス電流の通電を窒素からなる不活性ガス雰囲気中で行ったことを除いては、実施例1と同様にして3層構造の積層材(1)を製造した。
比較例3
図13に示すように、放電プラズマ焼結装置の導電性を有する黒鉛製焼結用ダイを用いないことを除いては、上記実施例1と同様にして2枚の金属板(2)(3)および1枚のセラミック板(4)を配置するとともに、両金属板(2)(3)およびセラミック板(4)の上下に黒鉛製パンチ(11)(12)を配置するとともに、上パンチ(11)の上面および下パンチ(12)の下面にそれぞれ電極(13)(14)を電気的に接触させた。
比較例4
縦:34mm、横:28mm、厚み:0.635mmの1枚のAlN製セラミック板(50)を用意し、セラミック板(50)の表面に、有機溶剤を用いて脱脂処理を施した。セラミック板の両面の表面粗さはRa0.8μmである。
実施例10
この実施例は、実施形態1の積層材(1)を製造したものである。
Claims (16)
- 2枚の金属板と1枚のセラミック板とが、セラミック板が両金属板間に位置するように積層されるとともに、両金属板とセラミック板とが放電プラズマ焼結法により接合されており、一方の金属板の融点と他方の金属板の融点との差が140℃以内であり、両金属板のうちの少なくともいずれか一方の金属板におけるセラミック板と接合された面とは反対側の面に、放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる金属板が、放電プラズマ焼結法により積層状に接合されている積層材。
- 1枚の金属板と1枚のセラミック板とが積層されるとともに、金属板とセラミック板とが放電プラズマ焼結法により接合されており、金属板におけるセラミック板と接合された面とは反対側の面に、放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる金属板が、放電プラズマ焼結法により積層状に接合されている積層材。
- 金属板が、Al、Cu、Ag、Au、Ni、Ti、Al合金、Cu合金、Ag合金、Au合金、Ni合金およびTi合金よりなる群から選ばれた1種の材料からなる請求項1または2記載の積層材。
- セラミック板が、AlN、Al 2 O 3 、Si 3 N 4 、SiC、Y 2 O 3 、CaO、BNおよびBeOよりなる群から選ばれた1種の材料からなる請求項1または2記載の積層材。
- 上下両面の平面度が100μm以下である請求項1または2記載の積層材。
- 複数枚の金属板と少なくとも1枚のセラミック板とが、金属板とセラミック板とが隣接するように積層されるとともに、隣り合う金属板とセラミック板とが放電プラズマ焼結法により接合されている積層材を製造する方法であって、
セラミックと隣接するように配置される全ての金属板の融点の差を140℃以内としておき、融点の差が140℃以内である複数枚の金属板と、少なくとも1枚のセラミック板とを、金属板とセラミック板とが隣接するように積層すること、
金属板とセラミック板との積層体を1対の放電プラズマ焼結用電極間に配置すること、
および両電極間の導通を確保した状態で、両電極間にパルス電流を通電することにより、セラミック板とセラミック板に隣接する金属板とを接合することを含み、
両電極間の導通を確保した状態で、両電極間にパルス電流を通電することによるセラミック板とセラミック板に隣接する金属板との接合を、融点の差が140℃以内である全ての金属板のうち最も高融点の金属板の融点よりも150℃低い温度と、同じく最も低融点の金属板の融点よりも10℃低い温度との間に加熱することにより行うことを特徴とする積層材の製造方法。 - 1枚のセラミック板と、融点の差が140℃以内でありかつセラミック板の両面に接合される2枚の金属板と、放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる少なくとも1枚の金属板とを用意し、セラミック板の両側に、セラミック板に接合される金属板をそれぞれ隣接するように積層し、両金属板のうちの少なくともいずれか一方の金属板におけるセラミック板と接する側と反対側の面に、放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる金属板を積層し、セラミック板の両面に金属板を接合するとともに、少なくともいずれか一方の金属板におけるセラミック板に接合された面と反対側の面に放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない金属板を接合する請求項6記載の積層材の製造方法。
- 1枚の金属板と1枚のセラミック板とが積層されるとともに、金属板とセラミック板とが放電プラズマ焼結法により接合されており、金属板におけるセラミック板と接合された面とは反対側の面に、放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる金属板が、放電プラズマ焼結法により積層状に接合されている積層材を製造する方法であって、
1枚のセラミック板と、セラミック板に接合される1枚の金属板と、放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる金属板とを用意し、セラミック板の片側にセラミック板に接合される金属板を積層し、当該金属板におけるセラミック板を接する側と反対側の面に、放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる金属板を積層すること、
セラミック板と、セラミック板に接合される1枚の金属板と、放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる金属板との積層体を1対の放電プラズマ焼結用電極間に配置すること、
ならびに両電極間の導通を確保するとともに、セラミック板に接合される金属板の融点よりも10〜150℃低い温度に加熱した状態で、両電極間にパルス電流を通電することにより、セラミック板の片面に金属板を接合するとともに、当該金属板におけるセラミック板に接合された面と反対側の面に放電プラズマ焼結法の加熱時の加熱温度では溶融しない材料からなる金属板を接合することを特徴とする積層材の製造方法。 - 複数枚の金属板と少なくとも1枚のセラミック板とが、金属板とセラミック板とが隣接するように積層されるとともに、隣り合う金属板とセラミック板とが放電プラズマ焼結法により接合されている積層材を製造する方法であって、
セラミック板と隣接するように配置される全ての金属板の融点の差を140℃以内とするとともに、当該金属板の表面粗さを、算術平均粗さ(Ra)で1.0μm以下としておき、融点の差が140℃以内である複数枚の金属板と、少なくとも1枚のセラミック板とを、金属板とセラミック板とが隣接するように積層すること、
金属板とセラミック板との積層体を1対の放電プラズマ焼結用電極間に配置すること、
および両電極間の導通を確保した状態で、両電極間にパルス電流を通電することにより、セラミック板とセラミック板に隣接する金属板とを接合することを特徴とする積層材の製造方法。 - 複数枚の金属板と少なくとも1枚のセラミック板とが、金属板とセラミック板とが隣接するように積層されるとともに、隣り合う金属板とセラミック板とが放電プラズマ焼結法により接合されている積層材を製造する方法であって、
セラミック板の表面粗さを、算術平均粗さ(Ra)で1.5μm以下としておくとともに、セラミック板と隣接するように配置される全ての金属板の融点の差を140℃以内としておき、融点の差が140℃以内である複数枚の金属板と、少なくとも1枚のセラミック板とを、金属板とセラミック板とが隣接するように積層すること、
金属板とセラミック板との積層体を1対の放電プラズマ焼結用電極間に配置すること、
および両電極間の導通を確保した状態で、両電極間にパルス電流を通電することにより、セラミック板とセラミック板に隣接する金属板とを接合することを特徴とする積層材の製造方法。 - 1枚の金属板と1枚または2枚のセラミック板とが、金属板とセラミック板とが隣接するように積層されるとともに、隣り合う金属板とセラミック板とが放電プラズマ焼結法により接合されている積層材を製造する方法であって、
金属板の表面粗さを、算術平均粗さ(Ra)で1.0μm以下としておき、1枚の金属板と1枚または2枚のセラミック板とを、金属板とセラミック板とが隣接するように積層すること、
金属板とセラミック板との積層体を1対の放電プラズマ焼結用電極間に配置すること、
および両電極間の導通を確保した状態で、両電極間にパルス電流を通電することにより隣り合う金属板とセラミック板とを接合することを特徴とする積層材の製造方法。 - 1枚の金属板と1枚または2枚のセラミック板とが、金属板とセラミック板とが隣接するように積層されるとともに、隣り合う金属板とセラミック板とが放電プラズマ焼結法により接合されている積層材を製造する方法であって、
セラミック板の表面粗さを、算術平均粗さ(Ra)で1.5μm以下としておき、1枚の金属板と1枚または2枚のセラミック板とを、金属板とセラミック板とが隣接するように積層すること、
金属板とセラミック板との積層体を1対の放電プラズマ焼結用電極間に配置すること、
および両電極間の導通を確保した状態で、両電極間にパルス電流を通電することにより隣り合う金属板とセラミック板とを接合することを特徴とする積層材の製造方法。 - 金属板が、Al、Cu、Ag、Au、Ni、Ti、Al合金、Cu合金、Ag合金、Au合金、Ni合金およびTi合金よりなる群から選ばれた1種の材料からなる請求項6、8、9、10、11または12記載の積層材の製造方法。
- セラミック板が、AlN、Al 2 O 3 、Si 3 N 4 、SiC、Y 2 O 3 、CaO、BNおよびBeOよりなる群から選ばれた1種の材料からなる請求項6、8、9、10、11または12記載の積層材の製造方法。
- 両電極間にパルス電流を通電することによる金属板とセラミック板との接合を、金属板およびセラミック板の積層方向の両側から10〜100MPaで加圧しながら行う請求項6、8、9、10、11または12記載の積層材の製造方法。
- 両電極間にパルス電流を通電することによる金属板とセラミック板との接合を、不活性ガス雰囲気中または真空雰囲気中で行う請求項6、8、9、10、11または12記載の積層材の製造方法。
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