JPH05311387A - 複層材 - Google Patents
複層材Info
- Publication number
- JPH05311387A JPH05311387A JP4143475A JP14347592A JPH05311387A JP H05311387 A JPH05311387 A JP H05311387A JP 4143475 A JP4143475 A JP 4143475A JP 14347592 A JP14347592 A JP 14347592A JP H05311387 A JPH05311387 A JP H05311387A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- granular
- film
- plasma spraying
- plasma
- alumina
- 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
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- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 折り曲げ加工性がよく、かつ電気絶縁性にす
ぐれた絶縁基板として有用な複層を得ることを目的とす
る。 【構成】 金属基材１１表面にインダクションプラズマ
溶射にて形成したセラミックス粉粒体１３よりなる不連
続皮膜１２の空隙に高温耐熱物質１４を浸透させて電気
絶縁性にすぐれた複層材を得る。
ぐれた絶縁基板として有用な複層を得ることを目的とす
る。 【構成】 金属基材１１表面にインダクションプラズマ
溶射にて形成したセラミックス粉粒体１３よりなる不連
続皮膜１２の空隙に高温耐熱物質１４を浸透させて電気
絶縁性にすぐれた複層材を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の基板やモ
ータのケーシングカバーとして有用な電気絶縁性にすぐ
れた複層材に関するものである。
ータのケーシングカバーとして有用な電気絶縁性にすぐ
れた複層材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電力用半導体装置においては、ア
ルミニウムをベースとし、その上に絶縁膜を施したもの
を基板として用いて、この基板上に電力用半導体チップ
を搭載してハウジングモジュールとして使用されてい
る。また、モジュールによっては電力用半導体チップと
ともに該チップを制御する制御部品を同一基板に搭載し
て使用されているものもある。一方、モータ等では軽量
化を目的として絶縁化したアルミニウムがケーシングカ
バーとして使用されている。
ルミニウムをベースとし、その上に絶縁膜を施したもの
を基板として用いて、この基板上に電力用半導体チップ
を搭載してハウジングモジュールとして使用されてい
る。また、モジュールによっては電力用半導体チップと
ともに該チップを制御する制御部品を同一基板に搭載し
て使用されているものもある。一方、モータ等では軽量
化を目的として絶縁化したアルミニウムがケーシングカ
バーとして使用されている。
【０００３】アルミニウム基材表面に絶縁膜を形成する
方法としては、アルミニウム基材に数μｍから数１０μ
ｍの厚みにアルミナ粉体をプラズマ溶射して皮膜を形成
する方法が一般に用いられている。そしてプラズマ溶射
としては、直流の高速（１５０〜２００ｍ／ｓｅｃ）の
プラズマアーク中にアルミナ粉体を投入して行なわれる
が、この方法では電極−母材間にプラズマアークを発生
させるものであり、母材の下に配置されている被溶射物
（以下、これを基材という）に溶射皮膜を形成させよう
とすると、当然大きなアークが必要となって高速溶射に
ならざるを得ない。このような直流プラズマアークによ
って融解した粉体が高速で基材上に溶射されると、図３
に示すように基材２１上に扁平状となった粉体２３が多
数層状に重なり合って、層間の空隙２４の少ない皮膜２
２が形成される。
方法としては、アルミニウム基材に数μｍから数１０μ
ｍの厚みにアルミナ粉体をプラズマ溶射して皮膜を形成
する方法が一般に用いられている。そしてプラズマ溶射
としては、直流の高速（１５０〜２００ｍ／ｓｅｃ）の
プラズマアーク中にアルミナ粉体を投入して行なわれる
が、この方法では電極−母材間にプラズマアークを発生
させるものであり、母材の下に配置されている被溶射物
（以下、これを基材という）に溶射皮膜を形成させよう
とすると、当然大きなアークが必要となって高速溶射に
ならざるを得ない。このような直流プラズマアークによ
って融解した粉体が高速で基材上に溶射されると、図３
に示すように基材２１上に扁平状となった粉体２３が多
数層状に重なり合って、層間の空隙２４の少ない皮膜２
２が形成される。
【０００４】ところが、このようにして絶縁皮膜を形成
した基材２１を折り曲げ加工した場合、皮膜２２自体は
層状に重なり合って相互の膜の結合距離が長く、また硬
く結合しているため、折り曲げに強い。しかし、これに
対してＡｌ基材２１は容易に折り曲げられるため、Ａｌ
基材２１から皮膜２２が剥がれてしまうことがあり、実
用には供し得ない。
した基材２１を折り曲げ加工した場合、皮膜２２自体は
層状に重なり合って相互の膜の結合距離が長く、また硬
く結合しているため、折り曲げに強い。しかし、これに
対してＡｌ基材２１は容易に折り曲げられるため、Ａｌ
基材２１から皮膜２２が剥がれてしまうことがあり、実
用には供し得ない。
【０００５】そこで、直流プラズマアークに代えて、高
周波電力を印加するインダクションプラズマ溶射が提案
されている。これは、図２に示すような構造のインダク
ションプラズマ溶射装置を用いるものである。この装置
を概略説明すると、１が窒化ほう素焼結体製の円筒状の
支持体であり、この支持体１の内部に同心円状に設けら
れた挿着孔に、内側から順にキャリアガス導入管２、中
間管３、外側管４が嵌合螺着で固定されている。また、
キャリアガス導入管２と中間管３の間にプラズマガスを
供給するプラズマガス供給管５が支持体１に予め作って
あるネジ部１ａに螺着され、また、中間管３と外側管４
との間にシースガスを供給するシースガス供給管６が同
じくネジ部１ｂに螺着されている。そして、７は外側管
４の下方開口部外周に設けた高周波誘導コイルであり、
８はプラズマ炎、１１はＡｌ基材である。
周波電力を印加するインダクションプラズマ溶射が提案
されている。これは、図２に示すような構造のインダク
ションプラズマ溶射装置を用いるものである。この装置
を概略説明すると、１が窒化ほう素焼結体製の円筒状の
支持体であり、この支持体１の内部に同心円状に設けら
れた挿着孔に、内側から順にキャリアガス導入管２、中
間管３、外側管４が嵌合螺着で固定されている。また、
キャリアガス導入管２と中間管３の間にプラズマガスを
供給するプラズマガス供給管５が支持体１に予め作って
あるネジ部１ａに螺着され、また、中間管３と外側管４
との間にシースガスを供給するシースガス供給管６が同
じくネジ部１ｂに螺着されている。そして、７は外側管
４の下方開口部外周に設けた高周波誘導コイルであり、
８はプラズマ炎、１１はＡｌ基材である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような構造のイン
ダクションプラズマ溶射装置を用いて、高周波電力を印
加してプラズマによって融解したアルミナ粉体は、アル
ミ基材１１上に低速で溶射されるので、図４のように基
材１１上に形成される皮膜３２は、恰も粒状のアルミナ
粉体３３が多数堆積したような状態を呈するため、この
粒状粉体３３間には多くの空隙３４が生じる。このよう
に粒状粉体３３が多数堆積している状態では粒状粉体間
の相互の結合部分は、図３の扁平状に重なり合った皮膜
２２に比べて非常に少なく、従って基材１１の下方から
力を加えて折り曲げると、空隙の多い部分で折り曲げが
可能となり、基材１１と皮膜１２との間で剥離するとい
う問題は生じない。がしかし、全体として皮膜３２を形
成する粒状粉体３３間に多くの空隙３４が生じることか
ら、このような絶縁基板では電気絶縁性が悪いという問
題があった。
ダクションプラズマ溶射装置を用いて、高周波電力を印
加してプラズマによって融解したアルミナ粉体は、アル
ミ基材１１上に低速で溶射されるので、図４のように基
材１１上に形成される皮膜３２は、恰も粒状のアルミナ
粉体３３が多数堆積したような状態を呈するため、この
粒状粉体３３間には多くの空隙３４が生じる。このよう
に粒状粉体３３が多数堆積している状態では粒状粉体間
の相互の結合部分は、図３の扁平状に重なり合った皮膜
２２に比べて非常に少なく、従って基材１１の下方から
力を加えて折り曲げると、空隙の多い部分で折り曲げが
可能となり、基材１１と皮膜１２との間で剥離するとい
う問題は生じない。がしかし、全体として皮膜３２を形
成する粒状粉体３３間に多くの空隙３４が生じることか
ら、このような絶縁基板では電気絶縁性が悪いという問
題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は上記した従来
の絶縁基板における問題点を解消すべく検討の結果、得
られたものであって、インダクションプラズマ溶射によ
り基材上に堆積した多数のアルミナ粒状物よりなる粒状
皮膜の空隙にシリコーン樹脂などの高温耐熱物質を浸透
させることによって、絶縁皮膜を形成した複層材を提供
するものである。
の絶縁基板における問題点を解消すべく検討の結果、得
られたものであって、インダクションプラズマ溶射によ
り基材上に堆積した多数のアルミナ粒状物よりなる粒状
皮膜の空隙にシリコーン樹脂などの高温耐熱物質を浸透
させることによって、絶縁皮膜を形成した複層材を提供
するものである。
【０００８】
【作用】この発明は金属基材表面にインダクションプラ
ズマ溶射にてアルミナ粒状物を堆積させ、その粒状皮膜
の空隙に高温耐熱物質を浸透させた構造の複層材である
ため、折り曲げによる基材と皮膜間の剥離はみられず、
また高温耐熱物質の浸透で粒状皮膜の空隙部分を充填す
ることによって電気絶縁性を向上させたものである。
ズマ溶射にてアルミナ粒状物を堆積させ、その粒状皮膜
の空隙に高温耐熱物質を浸透させた構造の複層材である
ため、折り曲げによる基材と皮膜間の剥離はみられず、
また高温耐熱物質の浸透で粒状皮膜の空隙部分を充填す
ることによって電気絶縁性を向上させたものである。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の複層材を実施例により詳細
に説明する。図２に示したインダクションプラズマ溶射
装置を用い、プラズマガス供給管５からキャリアガス導
入管２と中間管３との間にアルゴンガスなどのプラズマ
ガスを５リッター／分で供給し、シースガス供給管６か
ら中間管３と外側管４との間にアルゴンガスなどのシー
スガスを２０リッター／分で供給し、このキャリアガス
とともに粒径５〜１００μｍ（好ましくは３０μｍ）の
アルミナ粉粒体を１〜２ｇ／分供給する状態で高周波誘
導コイル７に５ＫＷ、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を
印加すると、左右にバランスのとれた正常なプラズマ炎
８が発生してアルミナ粉体が溶融され、プラズマ炎８の
下方に配置した２００ｍｍ平方で厚み１ｍｍのアルミ基
材１１上にアルミナ粉粒体１３が図１のように多数堆積
したような状態に溶射されて空隙の多い２００μｍ厚の
不連続皮膜１２が形成された基板が得られる。次にこの
ような基板の空隙部分にシリコーン樹脂のような高温耐
熱物質１４を浸透させ、乾燥させることによってこの発
明の複層材が得られるのである。
に説明する。図２に示したインダクションプラズマ溶射
装置を用い、プラズマガス供給管５からキャリアガス導
入管２と中間管３との間にアルゴンガスなどのプラズマ
ガスを５リッター／分で供給し、シースガス供給管６か
ら中間管３と外側管４との間にアルゴンガスなどのシー
スガスを２０リッター／分で供給し、このキャリアガス
とともに粒径５〜１００μｍ（好ましくは３０μｍ）の
アルミナ粉粒体を１〜２ｇ／分供給する状態で高周波誘
導コイル７に５ＫＷ、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を
印加すると、左右にバランスのとれた正常なプラズマ炎
８が発生してアルミナ粉体が溶融され、プラズマ炎８の
下方に配置した２００ｍｍ平方で厚み１ｍｍのアルミ基
材１１上にアルミナ粉粒体１３が図１のように多数堆積
したような状態に溶射されて空隙の多い２００μｍ厚の
不連続皮膜１２が形成された基板が得られる。次にこの
ような基板の空隙部分にシリコーン樹脂のような高温耐
熱物質１４を浸透させ、乾燥させることによってこの発
明の複層材が得られるのである。
【００１０】上記において得た高温耐熱物質を浸透させ
る前の２００μｍ厚の不連続皮膜１２が形成された基板
についてアルミ基材１１下方から曲率半径Ｒ＝５０で折
り曲げたが、不連続皮膜１２がアルミ基材１１から剥れ
ることはなかった。また、この基板は２０００Ｖ／２０
０μｍの電気絶縁性を示したが、この基板上の不連続皮
膜１２の空隙部分に高温耐熱物質１４を充填させたこの
発明の複層材は４０００Ｖ／２００μｍの高い電気絶縁
性を示した。
る前の２００μｍ厚の不連続皮膜１２が形成された基板
についてアルミ基材１１下方から曲率半径Ｒ＝５０で折
り曲げたが、不連続皮膜１２がアルミ基材１１から剥れ
ることはなかった。また、この基板は２０００Ｖ／２０
０μｍの電気絶縁性を示したが、この基板上の不連続皮
膜１２の空隙部分に高温耐熱物質１４を充填させたこの
発明の複層材は４０００Ｖ／２００μｍの高い電気絶縁
性を示した。
【００１１】上記の説明では金属基材としてアルミ基材
の例を示したが、このほか鉄や銅を用いることもでき
る。また、セラミックス粉粒体としてアルミナを用いた
が、ＳｉＯ2 、ＺｒＯ2 などの金属酸化物や、ＡｌＮ、
Ｓｉ3 Ｎ4 などの金属窒化物を用いてもよい。さらに高
温耐熱物質としては、上記の実施例で用いたシリコーン
樹脂のほか、ポリイミド樹脂や４フッ化エチレン樹脂の
ような２００℃以上の耐熱性を示す樹脂が使用できる。
の例を示したが、このほか鉄や銅を用いることもでき
る。また、セラミックス粉粒体としてアルミナを用いた
が、ＳｉＯ2 、ＺｒＯ2 などの金属酸化物や、ＡｌＮ、
Ｓｉ3 Ｎ4 などの金属窒化物を用いてもよい。さらに高
温耐熱物質としては、上記の実施例で用いたシリコーン
樹脂のほか、ポリイミド樹脂や４フッ化エチレン樹脂の
ような２００℃以上の耐熱性を示す樹脂が使用できる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の複層材
は金属基材表面にインダクションプラズマ溶射にて形成
したセラミックス粉粒体よりなる不連続の粒状皮膜の空
隙に高温耐熱物質を浸透せしめた構造であるので、この
複層材を折り曲げ加工しても基材と皮膜の剥離は認めら
れず、また電気絶縁性にもすぐれており、かつ放熱性も
良好なことから、半導体モジュール用の絶縁基板とし
て、あるいはモータのケーシングカバーとして有用であ
ることが認められた。
は金属基材表面にインダクションプラズマ溶射にて形成
したセラミックス粉粒体よりなる不連続の粒状皮膜の空
隙に高温耐熱物質を浸透せしめた構造であるので、この
複層材を折り曲げ加工しても基材と皮膜の剥離は認めら
れず、また電気絶縁性にもすぐれており、かつ放熱性も
良好なことから、半導体モジュール用の絶縁基板とし
て、あるいはモータのケーシングカバーとして有用であ
ることが認められた。
【図１】この発明の複層材の構造を示す断面図である。
【図２】この発明の複層材を得るに使用するインダクシ
ョンプラズマ溶射装置の縦断面図である。
ョンプラズマ溶射装置の縦断面図である。
【図３】従来の絶縁基板の構造を示す断面図である。
【図４】従来の絶縁基板の構造を示す断面図である。
１１ 金属基材 １２ 不連続皮膜 １３ セラミックス粉粒体 １４ 高温耐熱物質
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 4/12 (72)発明者 エミリオ 藤原 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式会社三社電機製作所内 (72)発明者 橘 秀久 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式会社三社電機製作所内 (72)発明者 村田 裕康 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式会社三社電機製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】 金属基材表面にインダクションプラズマ
溶射にて形成したセラミックス粉粒体よりなる粒状皮膜
の空隙に高温耐熱物質を浸透せしめてなる複層材。 - 【請求項２】 高温耐熱物質がシリコーン樹脂、ポリイ
ミド樹脂、４フッ化エチレン樹脂である請求項１記載の
複層材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4143475A JPH05311387A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 複層材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4143475A JPH05311387A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 複層材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05311387A true JPH05311387A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=15339568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4143475A Pending JPH05311387A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 複層材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05311387A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5825972A (ja) * | 1981-08-08 | 1983-02-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | サ−マルヘツドの製造方法 |
| JPH01265500A (ja) * | 1988-04-18 | 1989-10-23 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | インダクションプラズマ装置 |
| JPH01313874A (ja) * | 1988-06-10 | 1989-12-19 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | 加熱被膜 |
| JPH03275798A (ja) * | 1990-03-27 | 1991-12-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 乾燥摺動部材の製造方法 |
| JPH0467604A (ja) * | 1990-07-09 | 1992-03-03 | Meidensha Corp | 電気機器の絶縁構造 |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP4143475A patent/JPH05311387A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5825972A (ja) * | 1981-08-08 | 1983-02-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | サ−マルヘツドの製造方法 |
| JPH01265500A (ja) * | 1988-04-18 | 1989-10-23 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | インダクションプラズマ装置 |
| JPH01313874A (ja) * | 1988-06-10 | 1989-12-19 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | 加熱被膜 |
| JPH03275798A (ja) * | 1990-03-27 | 1991-12-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 乾燥摺動部材の製造方法 |
| JPH0467604A (ja) * | 1990-07-09 | 1992-03-03 | Meidensha Corp | 電気機器の絶縁構造 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19961217 |