JPS5893587A - アルミニウムに銅板を接合する方法 - Google Patents

アルミニウムに銅板を接合する方法

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JPS5893587A
JPS5893587A JP18996381A JP18996381A JPS5893587A JP S5893587 A JPS5893587 A JP S5893587A JP 18996381 A JP18996381 A JP 18996381A JP 18996381 A JP18996381 A JP 18996381A JP S5893587 A JPS5893587 A JP S5893587A
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copper plate
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thin copper
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heated
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Norihiko Kono
河野 紀彦
Koichi Ozaki
幸一 尾崎
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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    • 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
    • B23K20/2333Non-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 one layer being aluminium, magnesium or beryllium

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アA/lニウム(ムI:ムI合金を食む−・
以下同じ)全体を高温にさらすむとなく、接合すべ自制
(鋼舎壺を會む−・“以下同じ)板との接触面を特に加
熱すゐことによって両者を曹*に接合すゐ方法に関する
ものである。
ム81140電子機−半導体用!−)S/ン夕、圧縮端
子、電気ブスバー等としては、AI材に銅板を接合し或
いはカッパーツィVシダ処理を施しえものが利用されて
い為、これは、上記OSなアA/電製品が鋼製O隣設機
器と接触したときに生じるAd材の電食な防止する為で
ある。即ちム4材は水等の媒体の存在下で銅と接触する
と識しい電食が起ζるので、従来はAj材に予め銅板を
接合するか、カツパーフイジング処理を施しておき、銅
製一般機器との接触部を銅で保護すると共に、該保護部
の周辺に耐水性論料を論布し水等の電食媒体が侵入する
のを防止している。
この様な表面処理法としては以下に示す様な方法が知ら
れているが1、夫々併記する様な欠点があシ、満足し得
るものとは冒い雌い0.。
(1)ハンダ付けによみ鋼板の接合 ハンダを介してムI材に銅板を接合する方法で、相当以
前から行なわれているが、AI材の表面には安定な酸化
皮膜が形成されておシ冶金学的接合を阻害するので、フ
ラックスを用いて酸化物を除去すると−う予備処理が不
可欠である。ま九へンf付けには相当の熟練を要し、感
覚に頼る一手作業で行なわれるのが通例で0、製品々質
も一定しない、更に接合***は製品O耐食性に有害な
フッッタスを完全に除去しなければならず、操作が煩雑
である。を九最近ではフフツクス不I!0ハンダを市I
[されてい為が、ハンダを溶融論布し九後両接合材を充
分にJlj)合せてAIの酸化皮膜中その他の異物を周
辺に濡曹出させる必要が′h)、操作の煩雑性について
はさして変るとζろが1%A。
1)カツバーフィsFyダ カツパーツイジンダと唸、ムg’wv表面に銅を析出さ
せて液嚢する方法であるが、便眉環魔によって唸経年変
化がみもれ、!〜魯年11に接続相手方を取替え為とき
にカッパーフィVンダ層が部分的にはけ落ちる等の問題
がある。lIK*続相!方が半導体である場合嬬、その
固着に#!1つて電気伝導性の良いフンパウンドを用い
て熱伝導の組書要因となる工1ギャップをなくす皺に取
付けているが、半導体取替え時には大吉な)Vりでζじ
る様に半導体をはがす0″e**ッ−パーライジyダ皮
膜のはげ落ちることがあり丸。
(S)@聞圧接 Al材と銅板を高温に加miて圧接する方法であるが、
通常の加熱では鋼板が酸化される為十分な接合状−が得
られず、鋼板の加熱及び圧接を非酸化性雰l!llIc
又は還元!!!wm気で行なう必要がある。1良鋼板が
薄い場合はその熱審量が小さいので圧接雰囲気O彩響を
受は易く、接合温度を一定に保持すみことが困雌な為に
接合状−が一定しないという欠点−あり九。
重大接合材を641Y)−溶融域O墨度に加熱し文行な
う共晶域圧綾法では、m合+wcA#−Cm共晶舎金が
形成される為優れえ接合強度を得ることができる。しか
しながら接合相手が、例えばムIろう付は製品であるし
一トVン夕等であると、ろう付は郁OS融温度がi90
〜610℃程度であゐ為に十分亀温度差がとれず、加熱
に特別の注意を要すると共に、場合によってはろう付は
−を溶かしてし重う恐れがある。まえ共轟域での圧接条
件で同−製品に歇箇所別々に圧接する必要があると自は
、圧接時間が長くなりえ〉再加熱を要する仁とがあるが
、ヒの過程で、先に接合し九暮分の共晶反応が進行して
合金層及び金属間化合物層が厚く成長し過ぎ、接合状態
が悪化する。
(4)爆着、冷間圧接、摩擦圧接等 このうち現在圧縮端子や電気ブスバー等の製造に利用さ
れているのは爆着のみであるが、実施上の問題が多く汎
用性に欠ける。
本発明者等は上記の様な事情に着回し、上記の様な障害
を生じることなくAl材と銅板を簡単1つ確真に接合し
得る様な方法を開発すべく鋭意研究を進めてきた。本発
明はかかる研究の結果完成されえものであって、その構
成線、常温又は予熱され九Al材0!11iK、厚さ8
−以下の薄銅板を重ね、該薄銅板の背−に加熱した金層
を御し当て、薄銅板からアA/(=ラム材にかけて温度
勾配な形成しつつ接触−を加熱して圧接するととろに要
Wが存在する。
本発明ではAl材を定盤上に載置して仁の上に薄鋼板を
重ね、該薄鋼板の背面側に、所宵温度に加熱された金型
を押し尚てて圧接するものであ如、金型の熱は熱伝導度
の高い薄銅板を通して直ちにA41材との接触部に伝わ
)、接触部分は一所定の圧接温度に加熱される。またA
l材には温度勾配ができ、薄銅板との接触部から離れる
につれて金型からの熱が拡散されるから、Aj材全全体
それほど高温に加熱されることがなく、前1Ii3(B
)の従来の熱間圧接で指摘した様な過加熱の問題を9未
然に防止することができる。
例えば第1IIは本発明の接合法を例示する概略説明図
で、定盤4上KAj材lを載置してその上に薄銅板8を
重ね、薄銅板!O背面備に、ヒータiで所定温度に加熱
堪れ丸金型8を押し付けて圧接する。その結果金!8の
熱線薄鋼板8を通して即座Kl!触rMK伝わ〉1両命
属は相互拡散或いは相夏溶融によって接合する。尚相亙
溶融によって接合する場合は、溶融段階は比較的小さな
力で桿し付け、濤融後大きな力で圧接する様にすれば、
酸化物等を含んだ溶融金属は接合部周辺に湧出させるこ
とかで亀、高しペA4D接合力が保障される。
を九圧接段階でAI材l及び薄銅板20表面に酸化皮−
が存在していると接合力が低下するので、事前に表面研
削等によって酸化皮膜を論未しておき、且つ圧接作業を
非酸化性雰59Icで行なうことが望まれる。尚接合時
間が長くなると接合部に脆弱な金属間化合物が生成し接
合力が低下する仁とがあるので、圧接後は可及的すみや
かに冷却するのがよい、を九接合時間を短縮する意味で
AI材を予め圧接温度以下の温度に予熱しておくことも
有効でToJ)、この場合の予熱も非酸化性雰囲気で行
なうぺ自である。
何れにしても本発明における圧接温度までの加熱は、薄
銅板の背面側に挿し当てる加熱金型によって行なうもの
で、ム1材自体は温度勾配により比較的低温に保持さ、
れるから、Ad材本体がろう付は製品である様な場合で
1、圧接工程で該ろう付は部が溶融する様な恐れがなく
、ま九J[m等に既に圧接済みの部分が存在する場合で
も該既圧接部の共晶反応が進行しすぎる恐れも殆んどな
い。
尚薄銅板が厚すぎると接触部への熱伝達速度が低ヤして
圧接所要時間が長<tb、圧接郁の金属間化合物量が増
加して接合*iが低下するので、薄銅板としては8W以
下のもOt−便用しなければならない。
第2図は本発明の他の突施例を示す概略説明図で、定1
m411にもヒータbを配置し金m8よりも低温に加熱
する様にしている。ζO方法はAe材lを予熱して薄銅
板2と接合する場合に有効な方法でToシ、圧接時にA
g材lの裏面からの放熱を抑えて圧接所要時間を短縮す
ると共に、予熱したAI材を常盤4上にセットし九後の
降温が抑えられ、接合面の均質性が高められる。この場
合接合終了後のAI材の冷却速度は低下し接合部の金属
間化合物量が増加する傾向があるので、圧接終了後はす
みやかに冷風等で強制冷却することが望まれる。尚下記
第1表は、第8図の方法を採用した場合の具体的な圧接
条件を示したもので、何れも絢質で良好な接合部を得、
本ことができた。但し材料としてはAj板(looll
IXloomXlGlll )    −と薄銅板(6
0111X60■X0.4m  )を使用し、AII板
と定盤の間には融着防止の為厚さ0.1!−のテフロン
V−)を挾んで圧接し、圧**了後は冷第8図は′*発
明の更に他の実施例で、AJuloH面に薄銅板8を一
11CK接合する方法を示してお都、11度手間で行な
う場合に比べて捩合強度が強くなるという利点がある。
即ちム1IIllを比較的高温に予熱して片面ずつ圧接
しようとすると。
先に圧接し大側が次の面の圧接におけ−る予熱及び圧装
工程で熱影響を受け、相亙濤融戚いは相亙拡歓が過11
1に進行して脆弱な金属開化金物が生成するが、両面の
同時圧接であれば上記の様な問題を起ζすヒとがなく、
両面共優れ九接合強度が得られる。但し圧接終了談は一
相亙潜解及び相亙鉱散の進行を阻止する為、上記進行が
起こらない温度(!iI!質的には80・℃以下)tで
すみ中かに冷却すべ暑である。
本発明は概略以上の橡K11l成されるが、要は薄鋼板
の背部側に加熱金型を押し付け、温′度勾配を利用して
AI材本体を高温に−mもすことなく接合部を集中的に
、m熱圧接する方法であ〉、以下に示す様&1lIl効
果を享受できる。
■!−)v−ン夕O11*ろう付けAI材に対しても、
ろう付は部を溶融させるヒとなく薄銅板を纏寮に接合す
ることができる。ちなみにろう付は部の溶融温度は一般
に890〜610℃であシ、圧接に必要な加熱状態にお
いてもAI材自体は温度勾配によって十分な低温に保持
することができる。
■Aj材は常温或いは比較的低温に予熱し九状額で圧接
することができ、全体を高温にさらす必要がないから、
Aj材材自体熟熱劣化防止できる。
■多数の箇所に圧接を施す必要のある場合でも、圧接郁
のみが局−的に加熱されているにすぎないので、圧接済
みの箇所に熱影響を及ぼすことがない、もつとも複数箇
所を時間的間隔をおいて圧接すると自社、底圧@mへの
熱影響を抑える為Aj甘は常温又は比瞭的低温に予熱し
丸状態でEE接すべきである。
tlI閏の簡単′&説明 第t−amは本発明’0EEII法を例示する概略説明
図である。
1−AI#      意−薄銅板 $−・加熱用命W    4一定値 5−にニー7 出願人  株式会社神戸調銅所

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)常温又は予熱され九アA/にラム材の表1iK。 厚さ1m以下O薄銅板を重ね、請薄鋼板Ow#に加熱し
    大金型を押し当て、薄銅板からアルミニ會ム材にかけて
    温度勾配を形成しつつ接触面を加熱して圧接することを
    特徴とするアA/ミニ!五に鋼板を接合する方法。
JP18996381A 1981-11-26 1981-11-26 アルミニウムに銅板を接合する方法 Granted JPS5893587A (ja)

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JPS5893587A true JPS5893587A (ja) 1983-06-03
JPH0122071B2 JPH0122071B2 (ja) 1989-04-25

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106475679A (zh) * 2016-11-30 2017-03-08 山东大学 一种铜与铝合金的无中间层非连续加压真空扩散连接工艺
KR102609747B1 (ko) * 2023-05-11 2023-12-05 (주) 제이엠비 전기 자동차용 입체형 부스바 제조를 위한 용접장치 및 용접방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106475679A (zh) * 2016-11-30 2017-03-08 山东大学 一种铜与铝合金的无中间层非连续加压真空扩散连接工艺
CN106475679B (zh) * 2016-11-30 2018-07-27 山东大学 一种铜与铝合金的无中间层非连续加压真空扩散连接工艺
KR102609747B1 (ko) * 2023-05-11 2023-12-05 (주) 제이엠비 전기 자동차용 입체형 부스바 제조를 위한 용접장치 및 용접방법

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