KR20150056534A - 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 관련된 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조에 있어서는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 부재 (11) 와 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리 부재 (12) 가 고상 확산 접합에 의해 접합되고, 알루미늄 부재 (11) 와 구리 부재 (12) 의 접합 계면에는, Cu 와 Al 로 이루어지는 금속간 화합물층 (21) 이 형성되어 있으며, 구리 부재 (12) 와 금속간 화합물층 (21) 의 계면에는, 산화물 (27) 이 상기 계면을 따라 층상으로 분산되어 있다.

Description

알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조{BONDING STRUCTURE FOR ALUMINUM MEMBER AND COPPER MEMBER}
이 발명은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 부재와 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리 부재의 접합 구조에 관한 것이다.
본원은 2012년 09월 21일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2012-208578호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
전술한 알루미늄 부재 및 구리 부재는 모두 전기 전도성, 열 전도성이 우수하다는 점에서, 전자 전기 부품이나 방열 부품 등에 폭넓게 사용되고 있다.
여기에서, 구리 부재는 전기 전도성, 열 전도성이 특히 우수하고, 기계적 강도가 높으며, 변형 저항이 크다는 특성을 가지고 있다. 한편, 알루미늄 부재는 구리에 비해 전기 전도성, 열 전도성은 약간 떨어지기는 하지만, 경량임과 함께 변형 저항이 작다는 특성을 가지고 있다.
이 때문에, 상기 서술한 전자 전기 부품이나 방열 부품 등에 있어서는, 요구되는 성능에 따라 구리 부재 및 알루미늄 부재가 선택되어 사용되고 있다. 최근에는, 상기 서술한 전자 전기 부품이나 방열 부품 등을 소형화 및 경량화하는 관점에서, 구리 부재와 알루미늄 부재를 접합시킨 접합체가 요구되고 있다.
그런데, 알루미늄과 구리는, 도 1 의 상태도에 나타내는 바와 같이, 여러 가지 형태의 금속간 화합물을 생성하는 것이 알려져 있으며, 알루미늄 부재와 구리 부재를 직접 용접한 경우에는, 접합 계면에 이들 금속간 화합물이 다량으로 또한 랜덤하게 생성되게 된다. 이들 금속간 화합물은, 구리 부재 및 알루미늄 부재에 비해 매우 무른 점에서, 구리 부재 및 알루미늄 부재의 접합 계면이 국소적으로 취약해져, 구리 부재와 알루미늄 부재의 접합 신뢰성을 충분히 확보할 수 없었다.
그래서, 알루미늄 부재와 구리 부재를 접합시키는 방법으로는, 마찰 압접 법, 확산 접합법 등이 제안되어 있다. 또, 예를 들어 특허문헌 1 ∼ 3 에는, 금속간 화합물의 발생을 억제하여 알루미늄 부재와 구리 부재를 접합시키는 방법이 제안되어 있다.
확산 접합법은, 구리 부재와 알루미늄 부재를 맞대어 추신 (抽伸) 또는 겹침 압연하여 미리 구리 부재와 알루미늄 부재를 접합시킨 후에, 용융 온도 이하의 온도에서 열 처리를 실시하는 것이다.
또, 마찰 압접법은, 구리 부재와 알루미늄 부재를 압압 (押壓) 하면서 마찰시켜, 마찰열과 압압력에 의해 접합시키는 것이다.
특허문헌 1 에는, 관상의 구리 부재 내측에 봉상의 알루미늄 부재를 삽입하고, 그 후 추신 가공을 실시함으로써, 구리 부재와 알루미늄 부재를 금속 결합시킨 클래드재로 하는 것이 기재되어 있다.
또, 특허문헌 2 에는, 구리 부재에 순알루미늄 등으로 이루어지는 인서트재를 냉간 압연에 의해 접합시키고, 인서트재측에 알루미늄 부재를 열간 또는 냉간 압연에 의해 접합시키는 것, 및 구리 부재에 인서트재를 접합시킨 후에 열 처리를 실시하는 것이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 3 에는, 구리 부재의 접합면에 Ag 로 이루어지는 금속층을 형성하고, 금속층과 알루미늄 부재를 납땜하는 방법이 제안되어 있다.
일본 공개특허공보 평04-315524호 일본 공개특허공보 2001-252772호 일본 공개특허공보 2004-001069호
그런데, 종래의 확산 접합법이나 마찰 압접법, 특허문헌 1, 2 에 나타내는 접합 방법에 있어서는, 구리 부재와 알루미늄 부재의 접합 계면에 큰 전단력을 작용시켜 구리 부재와 알루미늄 부재를 접합시키기 위해, 비교적 대형의 가공 설비가 필요하였다. 이 때문에, 알루미늄 부재와 구리 부재를 간단하고 또한 확실하게 접합시킬 수 없었다.
또, 구리 부재와 알루미늄 부재의 접합 계면에 큰 전단력을 작용시키고 있는 점에서, 접합 계면 근방이 불안정한 성상이 되기 쉬워, 접합 계면 근방의 특성을 안정시킬 수 없었다. 또한, 알루미늄 부재의 표면에는 산화막이 형성되어 있지만, 큰 전단력에 의해 산화막이 접합 계면 근방에 랜덤하게 분산되어 버리게 되어, 접합 계면 근방의 특성이 불안정해질 우려가 있었다.
또, 특허문헌 3 에 기재된 방법에서는, 구리 부재와 알루미늄 부재 사이에 Ag 층을 개재시키고 있는 점에서, 접합 계면 근방에서 구리 부재와 알루미늄 부재와 상이한 특성의 영역이 존재하게 된다. 또, 구리 부재와 Ag 층을 냉간 압연에 의해 접합시키고 있는 점에서, 역시 비교적 대형의 가공 설비가 필요하여 간단하게 접합시킬 수 없었다.
이 발명은, 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 부재와 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리 부재가, 비교적 간단하고 또한 확실하게 접합되어 있어, 충분한 접합 신뢰성을 가지며, 전자 전기 부품이나 방열 부품 등에 적용할 수 있는 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명의 일 양태의 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 부재와 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리 부재가 고상 확산 접합에 의해 접합되고, 상기 알루미늄 부재와 상기 구리 부재의 접합 계면에는, Cu 와 Al 로 이루어지는 금속간 화합물층이 형성되어 있으며, 상기 구리 부재와 상기 금속간 화합물층의 계면에는, 산화물이, 상기 계면을 따라 층상으로 분산되어 있다.
이 구성의 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조에 있어서는, 알루미늄 부재와 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리 부재가 고상 확산 접합에 의해 접합되어 있고, 상기 알루미늄 부재와 상기 구리 부재의 접합 계면에 Cu 와 Al 로 이루어지는 금속간 화합물층이 형성되어 있는 점에서, 구리 부재 중의 Cu 와 알루미늄 부재 중의 Al 이 충분히 상호 확산되어 있어, 알루미늄 부재와 구리 부재가 강고하게 접합되어 있다.
또, 상기 구리 부재와 상기 금속간 화합물층의 계면에 있어서, 산화물이 상기 계면을 따라 층상으로 분산되어 있는 점에서, 알루미늄 부재의 표면에 형성된 산화막이 파괴되어 고상 확산 접합이 충분히 진행되어 있다.
(2) 본 발명의 다른 양태의 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조는, (1) 에 기재된 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조로서, 상기 구리 부재의 평균 결정 입경이 50 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하의 범위 내가 되고, 상기 알루미늄 부재의 평균 결정 입경이 500 ㎛ 이상으로 되어 있다.
이 경우, 상기 구리 부재의 평균 결정 입경이 50 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하의 범위 내가 되고, 상기 알루미늄 부재의 평균 결정 입경이 500 ㎛ 이상으로 되어 있어, 상기 구리 부재 및 상기 알루미늄 부재의 평균 결정 입경이 비교적 크게 되어 있다. 즉, 고상 확산 접합을 실시할 때에 압연 등의 강가공을 실시하지 않는 점에서, 상기 구리 부재 및 상기 알루미늄 부재에 과잉의 변형 등이 축적되지 않은 것이다. 따라서, 상기 구리 부재 및 상기 알루미늄 부재에 있어서의 피로 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
(3) 본 발명의 다른 양태의 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조는, (1) 또는 (2) 에 기재된 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조로서, 상기 금속간 화합물층은, 복수의 금속간 화합물이 상기 접합 계면을 따라 적층된 구조로 되어 있다.
이 경우, 무른 금속간 화합물층이 크게 성장해 버리는 것을 억제할 수 있다. 또, 구리 부재 중의 Cu 와 알루미늄 부재 중의 Al 이 상호 확산됨으로써, 구리 부재측에서부터 알루미늄 부재측을 향하여 각각의 조성에 적합한 금속간 화합물이 층상으로 형성되는 점에서, 접합 계면 근방의 특성을 안정시킬 수 있다.
(4) 본 발명의 다른 양태의 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조는, (3) 에 기재된 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조로서, 상기 금속간 화합물층은, 적어도 η2 상, ζ2 상, θ 상이 상기 접합 계면을 따라 적층된 구조로 되어 있다.
(5) 본 발명의 다른 양태의 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조는, (3) 에 기재된 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조로서, 상기 금속간 화합물층은, 알루미늄 부재측에서부터 구리 부재측을 향하여 순서대로, 상기 접합 계면을 따라 θ 상, η2 상이 적층되고, 추가로 ζ2 상, δ 상 및 γ2 상 중 적어도 1 개의 상이 적층된 구조로 되어 있다.
이 경우, 구리 부재 중의 Cu 와 알루미늄 부재 중의 Al 이 상호 확산됨으로써, 구리 부재측에서부터 알루미늄 부재측을 향하여 각각의 조성에 적합한 금속간 화합물이 층상으로 형성되어 있기 때문에, 금속간 화합물층 내부에 있어서의 체적 변동이 작아져, 내부 변형이 억제되고, 접합 강도를 충분히 확보할 수 있다.
본 발명에 의하면, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 부재와 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리 부재가, 비교적 간단하고 또한 확실하게 접합되어 있어, 충분한 접합 신뢰성을 가지며, 전자 전기 부품이나 방열 부품 등에 적용할 수 있는 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조, 및 이 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은 Cu 와 Al 의 2 원 상태도이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태인 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조를 갖는 적층판의 개략 설명도이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태인 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조의 접합 계면의 전자 현미경 관찰 사진, 및 Cu 원소 및 Al 원소의 매핑도이다.
도 4 는 도 3 에 나타내는 위치에서의 Cu 의 라인 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 도 3 에 나타내는 위치에서의 Al 의 라인 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6 은 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조의 접합 계면의 전자 현미경 관찰 사진이다.
도 7 은 도 6 에 있어서의 구리판과 금속간 화합물층의 계면의 확대 사진이다.
도 8 은 본 발명의 실시형태인 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조에 있어서의 접합 계면 근방의 AsB 이미지이다.
도 9 는 본 발명의 실시형태인 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조를 갖는 적층판의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.
도 10 은 본 발명의 다른 실시형태인 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조를 갖는 적층판의 개략 설명도이다.
도 11 은 본 발명의 다른 실시형태인 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조에 있어서의 접합 계면의 개략 설명도이다.
도 12 는 도 11 에 있어서의 구리판과 금속간 화합물층의 계면의 확대 설명도이다.
도 13 은 본 발명의 실시형태인 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조를 갖는 적층판의 제조 방법에 있어서 사용되는 가압 장치의 개략 설명도이다.
이하에, 본 발명의 실시형태인 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조에 대하여, 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 도 2 에, 본 발명의 실시형태인 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조를 갖는 적층판 (10) 을 나타낸다.
이 적층판 (10) 은, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리판 (12) 의 일방의 면에 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄판 (11) 을 적층하여 접합시킨 구성으로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 알루미늄판 (11) 이 순도 99.99 ％ 이상의 순알루미늄 (4 N 알루미늄) 의 압연판이 되고, 구리판 (12) 이 무산소동의 압연판으로 되어 있다.
이 적층판 (10) 은, 예를 들어 전자 전기 부품이나 방열 부품 등에 폭넓게 사용되는 것으로, 본 실시형태에 있어서는, 알루미늄판 (11) 의 타방의 면에 핀 가공이 실시되어, 전열 부품의 일종인 히트 싱크로서 사용되는 것이다. 알루미늄판 (11) 의 타방의 면이란, 알루미늄판 (11) 이 구리판 (12) 과 접합되는 면 (알루미늄판 (11) 의 일방의 면) 의 반대의 면이다.
여기에서, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 사이에는, 도 3 의 전자 현미경 관찰 사진에 나타내는 바와 같이, 접합부 (20) 가 형성되어 있다. 이 접합부 (20) 는, Cu 와 Al 로 이루어지는 금속간 화합물층 (21) 으로 구성되어 있으며, 본 실시형태에서는, 복수의 금속간 화합물이 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 의 접합 계면을 따라 적층된 구조로 되어 있다. 여기에서, 이 금속간 화합물층 (21) 의 두께 (t) 는 1 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하의 범위 내, 바람직하게는 5 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하의 범위 내로 설정되어 있다.
접합부 (20) (금속간 화합물층 (21)) 는, 도 3 의 전자 현미경 관찰 사진, Cu 원소 및 Al 원소의 매핑도에 나타내는 바와 같이, 3 종의 금속간 화합물 (22, 23, 24) 이 적층되어 구성되어 있다.
이들 3 종의 금속간 화합물 (22, 23, 24) 은, 알루미늄판 (11) 측에서부터 구리판 (12) 측을 향하여 순서대로 θ 상 (22), η2 상 (23), ζ2 상 (24) 으로 되어 있다.
도 4 에 나타내는 Cu 의 라인 분석 결과 및 도 5 에 나타내는 Al 의 라인 분석 결과에서는, Cu 및 Al 의 분석값이 스텝상으로 변화하고 있는 것이 확인되고 있으며, 복수의 금속간 화합물이 적층되어 있는 것이 확인된다. 또한, η2 상 (23), ζ2 상 (24) 은, Cu 와 Al 의 구성 비율이 근사하다는 점에서, 도 4 및 도 5 의 라인 분석 결과로는 명확하게 구별할 수 없다.
여기에서, 도 6 및 도 7 의 전자 현미경 관찰 사진 및 확대 사진에 나타내는 바와 같이, 접합부 (20) 에 있어서, 구리판 (12) 과 금속간 화합물층 (21) 의 계면에는, 산화물 (27) 이 당해 계면을 따라 층상으로 분산되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 이 산화물 (27) 은, 알루미나 (Al2O3) 등의 알루미늄 산화물로 되어 있다. 또한, 이 산화물 (27) 은, 구리판 (12) 과 금속간 화합물층 (21) 의 계면에 분단된 상태로 분산되어 있으며, 구리판 (12) 과 금속간 화합물층 (21) 이 직접 접촉하고 있는 영역도 존재하고 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 접합부 (20) 의 근방에 있어서, 알루미늄 부재 (11) 의 평균 결정 입경이 500 ㎛ 이상이 되고, 구리판 (12) 의 평균 결정 입경이 50 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있다.
도 8 에, 접합부 (20) 근방의 AsB 이미지 (극저각도 산란 반사 전자 이미지) 를 나타낸다. 또한, 도 8(a) 에 있어서는, 알루미늄 부재 (11) 를 관찰하기 위해 조건을 설정하고 있는 점에서, 구리판 (12) 이 하얗게 되어 있다. 또, 도 8(b), 도 8(c) 에 있어서는, 구리판 (12) 을 관찰하기 위해 조건을 설정하고 있는 점에서, 알루미늄 부재 (11) 가 까맣게 되어 있다. 또, 도 8(a), 도 8(b) 에 있어서는, 이온 에칭을 실시한 부분의 결정 조직을 관찰하고 있다.
이들 AsB 이미지 (극저각도 산란 반사 전자 이미지) 로부터, 알루미늄 부재 (11) 의 평균 결정 입경 및 구리판 (12) 의 평균 결정 입경을 측정할 수 있다.
또한, AsB 이미지는 주사형 전자 현미경 (칼자이스 NTS 사 제조, ULTRA55) 을 사용하여, 가속 전압 : 17 ㎸, WD : 2.4 ㎜ 로 촬영하였다.
이하에, 이 적층판 (10) 의 제조 방법에 대하여, 도 9 를 이용하여 설명한다.
먼저, 구리판 (12) 의 일방의 면에 알루미늄판 (11) 을 적층한다. 이 때, 알루미늄판 (11) 및 구리판 (12) 의 접합면에 있어서는, 흠집 등의 요철이 발생되어 있으면, 적층했을 때에 간극이 생겨 버리기 때문에, 미리 연마 등에 의해 평활한 면으로 되어 있는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 13 에 나타내는 가압 장치 (30) 를 사용하여, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 을 적층 방향으로 압압한다. 이 때의 하중은, 3 kgf/㎠ 이상 35 kgf/㎠ 이하로 되어 있다.
이 가압 장치 (30) 는, 베이스판 (31) 과 가이드 포스트 (32) 와 고정판 (33) 과 압압판 (34) 과 탄성 지지 수단 (35) 과 조정 나사 (36) 를 구비하고 있다. 가이드 포스트 (32) 는, 이 베이스판 (31) 의 상면의 4 모서리에 수직으로 장착되어 있다. 고정판 (33) 은, 이들 가이드 포스트 (32) 의 상단부에 배치되어 있다. 압압판 (34) 은, 이들 베이스판 (31) 과 고정판 (33) 사이에서 자유롭게 상하 이동할 수 있도록 가이드 포스트 (32) 에 지지되어 있다. 탄성 지지 수단 (35) 은, 고정판 (33) 과 압압판 (34) 사이에 형성되며 압압판 (34) 을 하방으로 탄성 지지하는 스프링 등이다. 조정 나사 (36) 는, 고정판 (33) 을 상하시킬 수 있다.
고정판 (33) 및 압압판 (34) 은, 베이스판 (31) 에 대해 평행하게 배치되어 있으며, 베이스판 (31) 과 압압판 (34) 사이에 알루미늄판 (11) 및 구리판 (12) 이 배치된다. 여기에서, 알루미늄판 (11) 과 압압판 (34) 사이 및 구리판 (12) 과 베이스판 (31) 사이에는, 각각 카본 시트 (37) 가 개재되어 장착된다.
그리고, 조정 나사 (36) 의 위치를 조절함으로써 고정판 (33) 을 상하시켜, 탄성 지지 수단 (35) 에 의해 압압판 (34) 을 베이스판 (31) 측으로 밀어넣음으로써, 알루미늄판 (11) 및 구리판 (12) 이 적층 방향으로 압압된다.
그리고, 압압한 상태인 채로 진공 가열로 (40) 에 장입 (裝入) 한다. 이 때, 가열 온도를 400 ℃ 이상 548 ℃ 미만, 유지 시간을 5 분 이상 240 분 이하의 범위 내로 설정한다. 또한, 가열 온도는 543 ℃ (Cu 와 Al 의 공정 (共晶) 온도 -5 ℃) 이상 548 ℃ 미만 (Cu 와 Al 의 공정 온도) 의 범위 내로 하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 서술한 바와 같이 적층 방향으로 압압한 상태에서 가열을 실시함으로써, 알루미늄판 (11) 중의 Al 이 구리판 (12) 측으로 확산되고, 구리판 (12) 중의 Cu 가 알루미늄판 (11) 측으로 확산되게 된다. 또한, 가열 온도가 400 ℃ 이상 548 ℃ 미만과 Cu 와 Al 의 공정 온도보다 낮은 온도로 되어 있는 점에서, 액상은 생성되지 않고, 고상 상태에서 확산이 진행되게 된다. 또, 본 실시형태에서는, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 을 적층 방향으로 압압하고 있을 뿐이고, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 의 접합 계면에는 전단력을 작용시키고 있지 않다.
이와 같이 하여, 복수의 금속간 화합물이 상기 접합 계면을 따라 적층된 구조가 된 접합부 (20) 를 갖는 적층판 (10) 이 제조된다.
이상과 같은 구성이 된 본 실시형태인 적층판 (10) 에 있어서는, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 사이에, Cu 와 Al 로 이루어지는 금속간 화합물층 (21) 이 형성되어 있기 때문에, 알루미늄판 (11) 중의 Al 이 구리판 (12) 측으로, 구리판 (12) 재 중의 Cu 가 알루미늄판 (11) 측으로 충분히 상호 확산되어, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 이 확실하게 고상 확산 접합되어 있어, 접합 강도를 확보할 수 있다.
또, 구리판 (12) 과 금속간 화합물층 (21) 의 계면에, 산화물 (27) 이 당해 계면을 따라 층상으로 분산되어 있기 때문에, 알루미늄판 (11) 의 표면에 형성된 산화막 및 구리판 (12) 의 표면에 형성된 산화막이 확실하게 파괴되어, Cu 와 Al 의 상호 확산이 충분히 진행되어 있게 되어, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 이 확실하게 접합되어 있다.
또, 본 실시형태에서는, 금속간 화합물층 (21) 은, 복수의 금속간 화합물이 상기 접합 계면을 따라 적층된 구조로 되어 있기 때문에, 무른 금속간 화합물층 (21) 이 크게 성장해 버리는 것을 억제할 수 있다. 또, 구리판 (12) 중의 Cu 와 알루미늄판 (11) 중의 Al 이 상호 확산됨으로써, 구리판 (12) 측에서부터 알루미늄판 (11) 측을 향하여 각각의 조성에 적합한 금속간 화합물이 층상으로 형성되어 있는 점에서, 접합부 (20) 의 특성을 안정시킬 수 있다.
구체적으로는, 금속간 화합물층 (21) 은, 알루미늄판 (11) 측에서부터 구리판 (12) 측을 향하여 순서대로 θ 상 (22), η2 상 (23), ζ2 상 (24) 의 3 종의 금속간 화합물이 적층되어 있기 때문에, 금속간 화합물층 (21) 내부에 있어서의 체적 변동이 작아져, 내부 변형이 억제된다. 즉, 고상 확산되지 않은 경우, 예를 들어, 액상이 형성된 경우에는, 금속간 화합물이 필요 이상으로 발생하고, 금속간 화합물층은 그 체적의 변동이 커져, 금속간 화합물층에 내부 변형이 생긴다. 그러나, 고상 확산된 경우에는, 무른 금속간 화합물층이 크게 성장하지 않고, 금속간 화합물이 층상으로 형성되기 때문에, 그 내부 변형이 억제된다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 알루미늄 부재 (11) 의 평균 결정 입경이 500 ㎛ 이상이 되고, 구리판 (12) 의 평균 결정 입경이 50 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있어, 알루미늄 부재 (11) 및 구리판 (12) 의 평균 결정 입경이 비교적 크게 설정되어 있다.
따라서, 알루미늄 부재 (11) 및 구리판 (12) 에 과잉의 변형 등이 축적되지 않아, 이 적층판 (10) 의 피로 특성이 향상되게 된다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 금속간 화합물층 (21) 의 평균 두께가 1 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하의 범위 내, 바람직하게는 5 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하의 범위 내로 되어 있기 때문에, Cu 와 Al 의 상호 확산이 충분히 진행되어 있어, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 을 강고하게 접합시킬 수 있음과 함께, 알루미늄판 (11) 및 구리판 (12) 에 비해 무른 금속간 화합물층 (21) 이 필요 이상으로 성장하는 것이 억제되어 있어, 접합부 (20) 의 특성이 안정되게 된다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 진공 가열로 (40) 로 가열하여 고상 확산 접합시킬 때에, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 을 적층 방향으로 압압하고 있고, 압압시의 하중을 3 kgf/㎠ 이상으로 하고 있기 때문에, 알루미늄판 (11) 의 표면의 산화막 및 구리판 (12) 의 표면의 산화막을 확실하게 파단시켜, Cu 와 Al 의 상호 확산을 충분히 진행시킬 수 있다. 또, 압압시의 하중을 35 kgf/㎠ 이하로 하고 있기 때문에, 알루미늄판 (11) 및 구리판 (12) 의 변형 등을 억제할 수 있음과 함께, 대형의 가압 장치 등을 사용할 필요가 없어, 비교적 용이하게 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 을 접합시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 진공 가열로 (40) 로 가열할 때의 온도를 400 ℃ 이상으로 하고 있기 때문에, Al 및 Cu 의 확산 속도를 확보할 수 있어, Al 과 Cu 의 상호 확산을 충분히 진행시킬 수 있다. 또, 진공 가열로 (40) 로 가열할 때의 온도를 548 ℃ 미만으로 하고 있기 때문에, 접합 계면에 액상이 발생하는 것을 억제할 수 있고, 금속간 화합물이 필요 이상으로 발생하는 것을 방지할 수 있어, 복수의 금속간 화합물이 상기 접합 계면을 따라 적층된 구조의 접합부 (20) 를 형성할 수 있다. 또한, 진공 가열로 (40) 로 가열할 때의 온도를 543 ℃ (Cu 와 Al 의 공정 온도 -5 ℃) 이상으로 함으로써, 충분한 확산 속도를 확보할 수 있어, 접합 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.
또한, 진공 가열로 (40) 로 가열할 때의 유지 시간을 5 분 이상으로 하고 있기 때문에, Al 과 Cu 의 상호 확산을 충분히 진행시킬 수 있다. 또, 진공 가열로 (40) 로 가열할 때의 유지 시간을 240 분 이하로 하고 있기 때문에, 알루미늄판 (11) 및 구리판 (12) 이 열 열화되는 것을 억제할 수 있음과 함께, 이 적층판 (10) 의 제조 비용을 억제하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 알루미늄판 (11) 및 구리판 (12) 의 접합면을, 미리 연마 등에 의해 흠집 등을 제거하여 평활한 면으로 하고 있기 때문에, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 을 적층했을 때에 간극이 생겨 버리는 것을 억제할 수 있어, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 을 밀착시켜 접합면 전체에서 Al 과 Cu 를 상호 확산시키는 것이 가능해져, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 을 확실하게 접합시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
예를 들어, 전열 부품의 일종인 히트 싱크로서 사용되는 적층판을 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 전자 전기 부품 등의 다른 용도에 사용되는 것이어도 된다.
또, 알루미늄판과 구리판을 접합시킨 적층판을 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 그 밖의 형상의 알루미늄 부재와 구리 부재를 접합시킨 것이어도 된다.
예를 들어, 알루미늄관과 구리관을 접합시킨 것이어도 된다. 이 경우에는, 내측 관체의 내주측과 외측 관체의 외주측으로부터 압압한 상태 (알루미늄 부재와 구리 부재의 적층 방향으로 압압한 상태) 에서 가열하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 구리판 (130) 으로서, 반도체 소자 등이 접합되는 다이 패드 (132) 와, 외부 단자로서 사용되는 리드부 (133) 를 구비한 것을 사용해도 된다. 도 10 에 나타내는 적층판 (110) 에서는, 알루미늄판 (111) 의 일방의 면에, 구리판 (130) 의 다이 패드 (132) 가 접합되어 있다.
다이 패드 (132) 의 두께는, 0.1 ㎜ 이상 6.0 ㎜ 이하의 범위로 되어 있다. 또, 알루미늄판 (111) 의 두께는, 0.1 ㎜ 이상 1.0 ㎜ 이하의 범위로 되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 알루미늄판 (11) 과 구리판 (12) 의 접합부 (20) 는, 알루미늄판 (11) 측에서부터 구리판 (12) 측을 향하여 순서대로 θ 상 (22), η2 상 (23), ζ2 상 (24) 이 적층되어 구성되어 있는 경우에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄판 (211) 과 구리판 (212) 의 접합부 (220) 는, 알루미늄판 (211) 측에서부터 구리판 (212) 측을 향하여 순서대로, 알루미늄판 (211) 과 구리판 (212) 의 접합 계면을 따라 θ 상 (222), η2 상 (223) 이 적층되고, 또한 ζ2 상 (224), δ 상 (225) 및 γ2 상 (226) 중 적어도 하나의 상이 적층되어 구성되어 있어도 된다.
본 실시형태에서는, 접합부 (20) 에 있어서, 구리판 (12) 과 금속간 화합물층 (21) 의 계면에는, 산화물 (27) 이 당해 계면을 따라 층상으로 분산되어 있는 경우에 대하여 설명하였지만, 예를 들어 도 12 에 나타내는 바와 같이, 구리판 (312) 과 금속간 화합물층 (321) 의 계면을 따라, 산화물 (327) 이 ζ2 상 (324),δ 상 (325) 및 γ2 상 (326) 중 적어도 하나의 상으로 구성된 층의 내부에 층상으로 분산되어 있는 구성으로 되어 있어도 된다. 또한, 이 산화물 (327) 은, 알루미나 (Al2O3) 등의 알루미늄 산화물로 되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 순도 99.99 ％ 의 순알루미늄으로 이루어지는 알루미늄판으로 하고, 무산소동으로 이루어지는 구리판을 접합시키는 것으로 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 부재와 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리 부재를 접합시키는 것이면 된다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 도 13 에 나타내는 가압 장치를 사용하여 알루미늄판과 구리판을 적층 방향으로 압압하는 것으로서 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 수단에 의해 알루미늄판과 구리판을 압압해도 된다.
실시예
이하에, 본 발명의 효과를 확인하기 위해 실시한 확인 실험의 결과에 대하여 설명한다.
(시험편의 제작)
본 발명예로서, 순도 99.99 ％ 이상의 알루미늄판 (10 ㎜ × 10 ㎜, 두께 0.6 ㎜) 의 일방의 면에, 무산소동으로 이루어지는 구리판 (2 ㎜ × 2 ㎜, 두께 0.3 ㎜) 을, 상기 서술한 실시형태에 기재한 방법에 의해 고상 확산 접합하였다. 이 때, 알루미늄판과 구리판을 적층 방향으로 12 kgf/㎠ 의 하중으로 압압하고, 진공 가열로로 540 ℃ 의 조건에서 가열을 실시하였다. 진공 가열로에서의 가열 시간은, 표 1 에 기재된 유지 시간으로 하였다.
또, 종래예로서, Al 판과 Cu 판을 열간으로 롤 압연하여 제작한 클래드재를 준비하였다.
(시험편의 단면 관찰)
얻어진 적층판의 단면을 크로스 섹션 폴리셔 (니혼 전자 주식회사 제조, SM-09010) 를 사용하여, 이온 가속 전압 : 5 ㎸, 가공 시간 : 14 시간, 차폐판으로부터의 돌출량 : 100 ㎛ 로 이온 에칭한 후에 관찰하여, 접합 계면 근방에 있어서의 구리판 및 알루미늄판의 평균 결정 입경을 측정하였다. 또한, 이 평균 결정 입경의 측정은, JIS H 0501 에 기재된 절단법에 준거하여 실시하였다.
(산화물의 측정 방법)
크로스 섹션 폴리셔 (니혼 전자 주식회사 제조, SM-09010) 를 사용하여, 이온 가속 전압 : 5 ㎸, 가공 시간 : 14 시간, 차폐판으로부터의 돌출량 : 100 ㎛ 로 이온 에칭한 단면을 주사형 전자 현미경 (칼자이스 NTS 사 제조, ULTRA55) 을 사용하여, 가속 전압 : 1 ㎸, WD : 2.5 ㎜ 로 In-Lens 이미지를 촬영하면, Cu 와 금속간 화합물층의 계면을 따라 층상으로 분산된 백색의 콘트라스트를 얻을 수 있었다. 또, 동일 조건에서 ESB 이미지를 촬영하면, 상기 지점은 Al 보다 어두운 콘트라스트로 되어 있었다. 또한, EDS 분석으로부터 상기 지점에 산소가 농집되어 있었다. 이상으로부터 Cu 와 금속간 화합물층의 계면에는, 산화물이 상기 계면을 따라 층상으로 분산되어 있는 것을 확인하였다.
상기의 방법에 의해 산화물을 확인할 수 있었던 것을 표 1 에서는 「있음」으로 하고, 확인할 수 없었던 것을 「없음」이라고 기재하였다.
(시어 테스트)
이 시험편을 사용하여 시어 테스트를 실시하였다. 또한, 이 시어 테스트는, 국제 전기 표준 회의의 규격 IEC 60749-19 에 준거하여 실시하였다.
(냉열 사이클 시험)
또, 본 발명예 및 종래예의 시험편을 사용하여 냉열 사이클 시험을 실시하였다. 본 발명예의 시험편으로는, 상기 서술한 시험편의 제작 방법과 동일한 방법으로 제작하고, 사이즈를 40 ㎜ × 40 ㎜ 로 한 시험편을 사용하고, 종래예로는 40 ㎜ × 40 ㎜ 의 사이즈의 클래드재를 사용하였다. 냉열 사이클 부하 후의 접합률은, 냉열 사이클 (-45 ℃ 내지 200 ℃) 을 4000 회 반복한 후의 시험편을 사용하여 이하의 식으로 산출하였다. 여기에서, 초기 접합 면적이란, 접합 전에 있어서의 접합해야 할 면적, 즉 본 실시예에서는 시험편의 면적으로 하였다.
접합률 = (초기 접합 면적 － 박리 면적)/초기 접합 면적
평가 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure pct00001
본 발명예에 있어서는, 관찰한 모든 시험편에 있어서, 접합 계면에 복수의 금속간 화합물이 적층된 금속간 화합물층이 관찰되고, 구리 부재와 금속간 화합물층의 계면에 산화물이 당해 계면을 따라 분산되어 있는 것이 확인되었다.
한편, 종래예에 있어서는, 산화물이 구리 부재와 금속간 화합물의 계면을 따라 분산되어 있지 않았다. 또한, 구리판 및 알루미늄판은, 압연에 의한 가공 조직으로 되어 있고, 평균 결정 입경이 매우 촘촘하게 되어 있었다.
또, 측정한 본 발명예의 모든 시험편에 있어서, 알루미늄판의 부분에서 파단이 발생하여, 알루미늄판 (모재) 보다 접합부의 전단 강도가 높은 것이 확인되었다.
산업상 이용가능성
본 발명에 의하면, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 부재와 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리 부재가, 비교적 간단하고 또한 확실하게 접합되어 있어, 충분한 접합 신뢰성을 가지며, 전자 전기 부품이나 방열 부품 등에 적용할 수 있는 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조, 및 이 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조의 제조 방법을 제공할 수 있다.
11, 111, 211 : 알루미늄판 (알루미늄 부재)
12, 130, 212, 312 : 구리판 (구리 부재)
20, 220 : 접합부 (알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조)
21, 321 : 금속간 화합물층
22, 222 : θ 상
23, 223 : η2 상
24, 224, 324 : ζ2 상
27, 327 : 산화물
325 : δ 상
326 : γ2 상

Claims (5)

  1. 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 부재와 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리 부재가 고상 확산 접합에 의해 접합되고,
    상기 알루미늄 부재와 상기 구리 부재의 접합 계면에는, Cu 와 Al 로 이루어지는 금속간 화합물층이 형성되어 있으며,
    상기 구리 부재와 상기 금속간 화합물층의 계면에는, 산화물이, 상기 계면을 따라 층상으로 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구리 부재의 평균 결정 입경이 50 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하의 범위 내가 되고, 상기 알루미늄 부재의 평균 결정 입경이 500 ㎛ 이상으로 되어 있는 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속간 화합물층은, 복수의 금속간 화합물이 상기 접합 계면을 따라 적층된 구조로 되어 있는 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속간 화합물층은, 적어도 η2 상, ζ2 상, θ 상이 상기 접합 계면을 따라 적층된 구조로 되어 있는 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속간 화합물층은, 알루미늄 부재측에서부터 구리 부재측을 향하여 순서대로, 상기 접합 계면을 따라 θ 상, η2 상이 적층되고, 추가로 ζ2 상, δ 상 및 γ2 상 중 적어도 1 개의 상이 적층된 구조로 되어 있는 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5549958B2 (ja) * 2012-09-21 2014-07-16 三菱マテリアル株式会社 アルミニウム部材と銅部材との接合構造
KR102146589B1 (ko) 2012-10-16 2020-08-20 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 히트싱크가 부착된 파워 모듈용 기판, 히트싱크가 부착된 파워 모듈, 및 히트싱크가 부착된 파워 모듈용 기판의 제조 방법
JP6428327B2 (ja) * 2015-02-04 2018-11-28 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール、及び、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法
JP6572810B2 (ja) * 2016-03-15 2019-09-11 三菱マテリアル株式会社 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
US10050139B2 (en) 2016-06-24 2018-08-14 Infineon Technologies Ag Semiconductor device including a LDMOS transistor and method
CN106077937B (zh) * 2016-06-24 2018-08-03 西安理工大学 一种铝-铜双金属复合材料的制备方法
US10622284B2 (en) * 2016-06-24 2020-04-14 Infineon Technologies Ag LDMOS transistor and method
US9960229B2 (en) 2016-06-24 2018-05-01 Infineon Technologies Ag Semiconductor device including a LDMOS transistor
US9875933B2 (en) 2016-06-24 2018-01-23 Infineon Technologies Ag Substrate and method including forming a via comprising a conductive liner layer and conductive plug having different microstructures
US10242932B2 (en) 2016-06-24 2019-03-26 Infineon Technologies Ag LDMOS transistor and method
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
KR101925119B1 (ko) * 2016-12-23 2019-02-27 저지앙 캉성 컴퍼니 리미티드 구리 알루미늄 연결부재의 면-면 삼투용접 공정 및 제조방법
CN106583914B (zh) * 2016-12-23 2019-03-05 浙江康盛股份有限公司 一种铜铝连接件面-面渗溶接工艺
JP6819385B2 (ja) * 2017-03-17 2021-01-27 三菱マテリアル株式会社 半導体装置の製造方法
US11735434B2 (en) 2017-03-29 2023-08-22 Mitsubishi Materials Corporation Method for producing insulating circuit substrate with heat sink
JP6972627B2 (ja) * 2017-04-05 2021-11-24 株式会社アイシン カーボンナノチューブ複合体の製造方法及び積層体
WO2019189329A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付き絶縁回路基板
JP7342371B2 (ja) * 2019-02-14 2023-09-12 三菱マテリアル株式会社 絶縁回路基板、及び、絶縁回路基板の製造方法
JP2022169003A (ja) 2021-04-27 2022-11-09 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク、および、ヒートシンク一体型絶縁回路基板

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04315524A (ja) 1991-04-10 1992-11-06 Kobe Steel Ltd 銅材とアルミニウム材との接合用部材及びその製造方法
JPH06292984A (ja) * 1993-04-12 1994-10-21 Asahi Chem Ind Co Ltd 銅−アルミニウム異種金属継手材
JP2001252772A (ja) 2000-03-10 2001-09-18 Showa Denko Kk アルミニウム−銅クラッド材およびその製造方法
JP2004001069A (ja) 2002-04-05 2004-01-08 Sumitomo Precision Prod Co Ltd アルミニウム部材と銅部材の接合方法及びその接合構造物
US20100243458A1 (en) * 2007-10-25 2010-09-30 Katsuhiro Kojima Stamper, Method for Producing the Same, Method for Producing Molded Material, and Prototype Aluminum Mold for Stamper
WO2011155379A1 (ja) * 2010-06-08 2011-12-15 株式会社Ｎｅｏｍａｘマテリアル アルミニウム銅クラッド材

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW252061B (en) 1994-07-20 1995-07-21 Dong-Hann Chang Process of undergoing diffusion bonding under low pressure
JPH08255973A (ja) 1995-03-17 1996-10-01 Toshiba Corp セラミックス回路基板
US6033787A (en) 1996-08-22 2000-03-07 Mitsubishi Materials Corporation Ceramic circuit board with heat sink
US6124635A (en) 1997-03-21 2000-09-26 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Functionally gradient integrated metal-ceramic member and semiconductor circuit substrate application thereof
JPH11156995A (ja) 1997-09-25 1999-06-15 Daido Steel Co Ltd クラッド板とこれを用いた電池用ケース並びにこれらの製造方法
JP3752830B2 (ja) 1998-03-31 2006-03-08 マツダ株式会社 接合金属部材及び該部材の接合方法
JP2001148451A (ja) 1999-03-24 2001-05-29 Mitsubishi Materials Corp パワーモジュール用基板
JP2002064169A (ja) 2000-08-21 2002-02-28 Denki Kagaku Kogyo Kk 放熱構造体
JP2002203942A (ja) 2000-12-28 2002-07-19 Fuji Electric Co Ltd パワー半導体モジュール
JP2002231865A (ja) 2001-02-02 2002-08-16 Toyota Industries Corp ヒートシンク付絶縁基板、接合部材及び接合方法
JP2003078086A (ja) * 2001-09-04 2003-03-14 Kubota Corp 半導体素子モジュール基板の積層構造
JP2003092383A (ja) 2001-09-19 2003-03-28 Hitachi Ltd パワー半導体装置およびそのヒートシンク
JP2003258170A (ja) 2002-02-26 2003-09-12 Akane:Kk ヒートシンク
TW540298B (en) 2002-09-04 2003-07-01 Loyalty Founder Entpr Co Ltd Composite board forming method for heat sink
JP3938079B2 (ja) 2003-03-20 2007-06-27 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板の製造方法
WO2005014217A1 (ja) * 2003-08-07 2005-02-17 Sumitomo Precision Products Co., Ltd. Al-Cu接合構造物およびその製造方法
KR20110124372A (ko) 2004-04-05 2011-11-16 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 Ａｌ／ＡｌＮ 접합체, 전력 모듈용 기판 및 전력 모듈, 그리고 Ａｌ／ＡｌＮ 접합체의 제조 방법
JP2006100770A (ja) 2004-09-01 2006-04-13 Toyota Industries Corp 回路基板のベース板の製造方法及び回路基板のベース板並びにベース板を用いた回路基板
JP4759384B2 (ja) 2005-12-20 2011-08-31 昭和電工株式会社 半導体モジュール
JP5067187B2 (ja) 2007-11-06 2012-11-07 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュール
JP4747315B2 (ja) 2007-11-19 2011-08-17 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板及びパワーモジュール
JP5163199B2 (ja) 2008-03-17 2013-03-13 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュール
JP2010034238A (ja) 2008-07-28 2010-02-12 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 配線板
JP2010137251A (ja) 2008-12-11 2010-06-24 Mitsubishi Electric Corp 金属接合体およびその製造方法
US8159821B2 (en) 2009-07-28 2012-04-17 Dsem Holdings Sdn. Bhd. Diffusion bonding circuit submount directly to vapor chamber
CN102498564B (zh) 2009-09-09 2015-08-26 三菱综合材料株式会社 带散热器的功率模块用基板的制造方法、带散热器的功率模块用基板及功率模块
US8883318B2 (en) 2009-10-26 2014-11-11 Neomax Materials Co., Ltd. Aluminum bonding alloy, and clad material and aluminum bonding composite material each having bonding alloy layer made of the alloy
JP5488619B2 (ja) 2010-02-05 2014-05-14 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板及びパワーモジュール
CN101947689B (zh) 2010-09-21 2012-10-03 河南科技大学 铜铝复合板的连续复合成形方法及其复合成形装置
DE102010041714A1 (de) 2010-09-30 2011-08-25 Infineon Technologies AG, 85579 Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls
JP5736807B2 (ja) 2011-02-02 2015-06-17 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法及びパワーモジュール
JP5403129B2 (ja) 2012-03-30 2014-01-29 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール、及びパワーモジュール用基板の製造方法
JP5549958B2 (ja) * 2012-09-21 2014-07-16 三菱マテリアル株式会社 アルミニウム部材と銅部材との接合構造

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04315524A (ja) 1991-04-10 1992-11-06 Kobe Steel Ltd 銅材とアルミニウム材との接合用部材及びその製造方法
JPH06292984A (ja) * 1993-04-12 1994-10-21 Asahi Chem Ind Co Ltd 銅−アルミニウム異種金属継手材
JP2001252772A (ja) 2000-03-10 2001-09-18 Showa Denko Kk アルミニウム−銅クラッド材およびその製造方法
JP2004001069A (ja) 2002-04-05 2004-01-08 Sumitomo Precision Prod Co Ltd アルミニウム部材と銅部材の接合方法及びその接合構造物
US20100243458A1 (en) * 2007-10-25 2010-09-30 Katsuhiro Kojima Stamper, Method for Producing the Same, Method for Producing Molded Material, and Prototype Aluminum Mold for Stamper
WO2011155379A1 (ja) * 2010-06-08 2011-12-15 株式会社Ｎｅｏｍａｘマテリアル アルミニウム銅クラッド材

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Publication number Publication date
TWI589382B (zh) 2017-07-01
CN104661785A (zh) 2015-05-27
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