JPH0649618A - 複層材 - Google Patents
複層材Info
- Publication number
- JPH0649618A JPH0649618A JP4228039A JP22803992A JPH0649618A JP H0649618 A JPH0649618 A JP H0649618A JP 4228039 A JP4228039 A JP 4228039A JP 22803992 A JP22803992 A JP 22803992A JP H0649618 A JPH0649618 A JP H0649618A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voids
- metal
- substrate
- plasma spraying
- base material
- 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)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置用絶縁基板あるいはモータのケー
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
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
続粒状皮膜１２の空隙１４に有機金属錯塩化合物を浸透
させ、焼成することによって空隙１４内に金属酸化物皮
膜１５を形成して電気絶縁性にすぐれた複層材を得る。
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
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
続粒状皮膜１２の空隙１４に有機金属錯塩化合物を浸透
させ、焼成することによって空隙１４内に金属酸化物皮
膜１５を形成し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て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て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、高周波誘導コイルに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
螺着によって固定されている。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との間にはシース
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はアルミニウム基材である。
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、高周波誘導コイルに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
螺着によって固定されている。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との間にはシース
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はアルミニウム基材である。
【０００４】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、キャリアガスとともにキャリアガス
導入管２から投入され、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、アルミニウム基材１
１上に低速で溶射されるので、図３のように基材１１上
に形成される皮膜２２は、恰も粒状のアルミナ粉体２３
が多数堆積したような状態を呈するため、この粒状粉体
２３間には空隙２４が生じる。
溶射装置を用いて、キャリアガスとともにキャリアガス
導入管２から投入され、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、アルミニウム基材１
１上に低速で溶射されるので、図３のように基材１１上
に形成される皮膜２２は、恰も粒状のアルミナ粉体２３
が多数堆積したような状態を呈するため、この粒状粉体
２３間には空隙２４が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようにしてアルミ
ニウム基材１１上に得られた空隙２４の存在する皮膜２
２は、プラズマ溶射にて形成された当初は高い電気絶縁
性を有しているが、経時とともに空気中の水分によっ
て、またこの複層材が使用される雰囲気によって表面が
侵されていき、徐々に電気絶縁性が劣化していくという
問題がある。また、絶縁性をテストする時、接触させる
ピンの位置によって絶縁特性が得られる場合と得られな
い場合があった。
ニウム基材１１上に得られた空隙２４の存在する皮膜２
２は、プラズマ溶射にて形成された当初は高い電気絶縁
性を有しているが、経時とともに空気中の水分によっ
て、またこの複層材が使用される雰囲気によって表面が
侵されていき、徐々に電気絶縁性が劣化していくという
問題がある。また、絶縁性をテストする時、接触させる
ピンの位置によって絶縁特性が得られる場合と得られな
い場合があった。
【０００６】この発明は、上記のように基材上にセラミ
ックス粉粒体をインダクションプラズマ溶射して形成し
た粒状皮膜に生ずる空隙に起因する電気絶縁性の劣化を
防止するべく検討の結果、この発明に至ったものであ
る。
ックス粉粒体をインダクションプラズマ溶射して形成し
た粒状皮膜に生ずる空隙に起因する電気絶縁性の劣化を
防止するべく検討の結果、この発明に至ったものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】即ち、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形成したセラ
ミック粉粒体からなる皮膜の空隙に有機金属化合物を浸
透させ、焼成して該空隙内に金属酸化物皮膜を形成して
電気絶縁性にすぐれた複層材を提供するものである。
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
ミック粉粒体からなる皮膜の空隙に有機金属化合物を浸
透させ、焼成して該空隙内に金属酸化物皮膜を形成して
電気絶縁性にすぐれた複層材を提供するものである。
【０００８】
【作用】この発明はインダクションプラズマ溶射にて基
材上に形成したセラミックス粉粒体よりなる粒状不連続
皮膜の空隙に金属酸化物皮膜を形成して基材表面全面を
粒状皮膜と金属酸化物皮膜で覆うことにより電気絶縁性
の劣化を防止したものである。
材上に形成したセラミックス粉粒体よりなる粒状不連続
皮膜の空隙に金属酸化物皮膜を形成して基材表面全面を
粒状皮膜と金属酸化物皮膜で覆うことにより電気絶縁性
の劣化を防止したものである。
【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／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のアルミニウム基
材１１上にアルミニウム粉粒体１３が多数堆積した図１
（ａ）のような状態に溶射されて空隙１４の多い２００
μｍ厚みの不連続粒状皮膜１２が形成された。
に説明する。図２に示したインダクションプラズマ装置
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／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のアルミニウム基
材１１上にアルミニウム粉粒体１３が多数堆積した図１
（ａ）のような状態に溶射されて空隙１４の多い２００
μｍ厚みの不連続粒状皮膜１２が形成された。
【００１０】次に、上記で得た空隙１４が多く存在する
不連続粒状皮膜１２を形成した基材１１をアセチルアセ
トンアルミニウム〔Ａｌ（Ｃ5 Ｈ7 Ｏ2 ）3 〕のような
有機金属錯塩化合物のエタノール溶液に浸漬する。その
後２０〜８０℃で約３０分乾燥させてエタノールを除
き、次いで５００〜６００℃で約３０分焼成して有機物
を除去することによって基材１１上の不連続粒状皮膜１
２に存在する空隙１４に酸化アルミニウムの皮膜１５が
形成され、図１（ｂ）のようにアルミナ粉粒体皮膜１３
と金属酸化物皮膜１５により基材１１表面が連続皮膜１
２Ａとして覆われたこの発明の複層材を得た。
不連続粒状皮膜１２を形成した基材１１をアセチルアセ
トンアルミニウム〔Ａｌ（Ｃ5 Ｈ7 Ｏ2 ）3 〕のような
有機金属錯塩化合物のエタノール溶液に浸漬する。その
後２０〜８０℃で約３０分乾燥させてエタノールを除
き、次いで５００〜６００℃で約３０分焼成して有機物
を除去することによって基材１１上の不連続粒状皮膜１
２に存在する空隙１４に酸化アルミニウムの皮膜１５が
形成され、図１（ｂ）のようにアルミナ粉粒体皮膜１３
と金属酸化物皮膜１５により基材１１表面が連続皮膜１
２Ａとして覆われたこの発明の複層材を得た。
【００１１】かくして得た複層材は、４０００Ｖ／２０
０μｍの高い電気絶縁性を示し、この複層材を１２００
時間屋外放置した後もこの電気絶縁性は殆んど変化がな
かった。また、連続皮膜１２Ａであるため、絶縁性テス
トにおいて接触させるピンの位置によって電気絶縁性が
変化することも殆んど認められなかった。
０μｍの高い電気絶縁性を示し、この複層材を１２００
時間屋外放置した後もこの電気絶縁性は殆んど変化がな
かった。また、連続皮膜１２Ａであるため、絶縁性テス
トにおいて接触させるピンの位置によって電気絶縁性が
変化することも殆んど認められなかった。
【００１２】上記の実施例では金属基材としてアルミニ
ウム基材を用いたが、アルミニウム基材のほか鉄や銅基
材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 やＺｒＯ2 などの金
属酸化物や、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4 などの金属窒化物を用
いてもよい。さらに有機金属錯塩化合物としては、上記
のアセチルアセトンアルミニウムのほか、アセチルアセ
トン銅〔Ｃｕ（Ｃ5 Ｈ7 Ｏ2 ）2 〕やアセチルアセトン
錫〔Ｓｎ（Ｃ4 Ｈ9 ）2 ・（Ｃ5 Ｈ7 Ｏ2 ）2〕などの
アセチルアセトン金属塩を用いることもできる。
ウム基材を用いたが、アルミニウム基材のほか鉄や銅基
材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 やＺｒＯ2 などの金
属酸化物や、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4 などの金属窒化物を用
いてもよい。さらに有機金属錯塩化合物としては、上記
のアセチルアセトンアルミニウムのほか、アセチルアセ
トン銅〔Ｃｕ（Ｃ5 Ｈ7 Ｏ2 ）2 〕やアセチルアセトン
錫〔Ｓｎ（Ｃ4 Ｈ9 ）2 ・（Ｃ5 Ｈ7 Ｏ2 ）2〕などの
アセチルアセトン金属塩を用いることもできる。
【００１３】
【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粒状皮膜の空隙に有機
金属錯塩化合物を浸透せしめ、焼成して金属酸化物皮膜
を形成した構造であるので電気絶縁性にすぐれており、
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粒状皮膜の空隙に有機
金属錯塩化合物を浸透せしめ、焼成して金属酸化物皮膜
を形成した構造であるので電気絶縁性にすぐれており、
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】（ａ）はこの発明になる複層材の溶射直後の構
造断面図であり、（ｂ）はこの発明の複層材の構造断面
図である。
造断面図であり、（ｂ）はこの発明の複層材の構造断面
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】従来の複層材の構造断面図である。
１１ 金属基材 １２ 不連続粒状皮膜 １２Ａ 連続皮膜 １３ セラミックス粉粒体 １４ 空隙 １５ 金属酸化物皮膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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からなる粒状皮膜
の空隙に有機金属錯塩化合物を浸透させ、焼成して該空
隙内に金属酸化物皮膜を形成したことを特徴とする複層
材。 - 【請求項２】 有機金属錯塩化合物がアセチルアセトン
金属塩である請求項１記載の複層材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4228039A JPH0649618A (ja) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | 複層材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4228039A JPH0649618A (ja) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | 複層材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0649618A true JPH0649618A (ja) | 1994-02-22 |
Family
ID=16870245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4228039A Pending JPH0649618A (ja) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | 複層材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0649618A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5282913A (en) * | 1975-12-30 | 1977-07-11 | Suwa Seikosha Kk | Fusionncoat sealing treatment |
-
1992
- 1992-08-03 JP JP4228039A patent/JPH0649618A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5282913A (en) * | 1975-12-30 | 1977-07-11 | Suwa Seikosha Kk | Fusionncoat sealing treatment |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19961210 |