JPH09110562A - 金属−セラミックス複合部材の製造装置 - Google Patents

金属−セラミックス複合部材の製造装置

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JPH09110562A
JPH09110562A JP28435395A JP28435395A JPH09110562A JP H09110562 A JPH09110562 A JP H09110562A JP 28435395 A JP28435395 A JP 28435395A JP 28435395 A JP28435395 A JP 28435395A JP H09110562 A JPH09110562 A JP H09110562A
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JP
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metal
ceramic
cooling
ceramic member
molten metal
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JP28435395A
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English (en)
Inventor
Kenji Takeda
謙二 竹田
Toshimasa Machida
俊征 町田
Giyousan Nei
暁山 寧
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Dowa Holdings Co Ltd
Original Assignee
Dowa Mining Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、ダイス離れが容易な金属−
セラミックス複合部材の製造装置を供給するにある。 【解決手段】 セラミックス部材が坩堝の入口側ガイド
を通して連続的に供給され、坩堝内の金属溶湯を通過せ
しめて、セラミックス部材の表面に金属体を接合した状
態で、上記金属体を冷却ロールで冷却凝固せしめるよう
にした金属−セラミックス複合部材の製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属−セラミック
ス複合部材の製造装置に関するものであり、特に自動車
部品、電子部品などに好適な、酸化物、窒化物、炭化物
セラミックスと金属との強固な複合部材を製造する製造
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】セラミックスの化学安定性、高融点、絶
縁性、高硬度などの特性と、金属の高強度、高靱性、易
加工性、導電性などの特性を生かした金属−セラミック
ス複合部材は、自動車、電子装置などに広く用いられ、
その代表的な例として、自動車ターボチャージャー用の
ローター、大電力電子素子実装用の基板およびパッケー
ジが挙げられる。
【0003】上記、金属−セラミックス複合部材の主な
製造方法としては、接着、めっき、メタライズ、溶射、
焼き嵌め、鋳ぐるみ、ろう接やDBC法が公知である
が、近年はコスト上の問題からアルミナ基板を用いるD
BC法、窒化アルミニウム基板を用いるろう接により大
部分の金属−セラミックス複合部材が製造されている。
【0004】本出願人は先にセラミックス部材に直接、
金属板としてのアルミニウムを接合する連続装置とし
て、特願平7−26068号「金属−セラミックス複合
部材の製造装置」に示すものを提案した。
【0005】この装置は、セラミックス部材を連続的に
供給するための搬送手段と、搬送されたセラミックス部
材を予熱する予熱部と、予熱されたセラミックス部材を
坩堝内の金属溶湯中を通過させてセラミックス部材の周
囲面の少なくとも一部分に金属を接合する接合部と、該
接合されたセラミックス部材を徐冷して金属−セラミッ
クス複合部材となす冷却部とを主要部と成すものであ
る。
【0006】この装置によって大量のセラミックス複合
部材を得ることが可能となり相当の効果を得ているが、
接合されたセラミックス部材を徐冷する場合に、内面が
テーパ形状を有する一体型ダイスを用いていたため、若
干ダイス離れの点で問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来法に
おいては、アルミナ基板に直接接合する方法としては、
銅板を直接接合するDBC法が公知であるが、アルミニ
ウムを直接接合する方法は今まで知られていなかった。
【0008】本発明は、上述のように本出願人が先に出
願した装置の改良を目的として、特に坩堝内で接合され
たセラミックス部材を徐冷する際に、冷却効率を高め、
ダイス離れがスムーズにできる装置を提供することを目
的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は斯かる課題
を解決するために鋭意研究したところ、坩堝内で接合さ
れたセラミックス部材を徐冷する手段として、従来の一
体型ダイスの接合部に変えて双ロールによって冷却効率
を高めることができることを見出し本発明法を提供する
ことができた。
【0010】即ち、本発明の第1は、セラミックス部材
の少なくとも一部分に金属が接着された金属−セラミッ
クス複合部材の製造装置において、セラミックス部材を
連続的に供給するための搬送手段と、搬送されたセラミ
ックス部材を予熱する予熱部と、予熱されたセラミック
ス部材を坩堝内の金属溶湯中を通過させてセラミックス
部材の周囲面の少なくとも一部分に金属を接合するため
の冷却ロールを有する冷却部とを主要と成す。
【0011】上記ロールは、回転するロールである。
【0012】本発明装置において、金属−セラミックス
複合部材を連続的に製造するために、金属溶湯を連続的
に供給し、且つ溶湯の温度を一定の温度に保たなければ
ならない。この場合、金属溶湯の供給方法としては、別
の溶解炉で溶解した金属溶湯を本発明装置内の坩堝に供
給し、必要に応じて所定の接合温度に加熱・保持する方
法や、あるいは金属原料を安定に本発明装置内の坩堝に
供給し、該坩堝内で溶かし、一定の温度に加熱・保持す
る方法とがあるが、これらは何れにしても、溶湯を保持
するための坩堝と加熱ヒーターとが必要である。
【0013】室温状態のセラミックス部材を直接に金属
溶湯に挿入すると、熱衝撃でセラミックス部材が割れる
可能性があり、これを防止するためにセラミックス部材
を予熱する必要がある。この場合、セラミックス部材を
別途加熱装置において予熱し、予熱された部材を本発明
装置の搬送手段を用いて供給することも可能であるが、
加熱された部材を運ぶ時の安全上の不便さ、運搬時の熱
衝撃の問題もあることから、本発明装置の場合、ガイド
一体型ダイスを使用し金属溶湯を加熱するためのヒータ
ーの余熱を利用するとともにガイド一体型ダイスにヒー
ターを設けてセラミックス部材を予熱している。
【0014】本発明装置の特徴の一つは、如何にして金
属溶湯表面の酸化物等の汚れ層の影響を除去し、セラミ
ックス部材と清浄な金属溶湯とを接触させるかというこ
とにあり、本発明においては、セラミックス部材を金属
溶湯の内部に挿入し、且つ、溶湯の内部に入る時にセラ
ミックス部材の表面に付着した汚れを取るためにセラミ
ックス部材を溶湯の中で移動させる方法を採用した。
【0015】この溶湯中を移動させる手段は色々と考え
られるが、本発明では後述の実施例に示されるようにガ
イドを設け、ガイドを通ってセラミックス部材を溶湯の
中に挿入しながら移動させることとした。
【0016】セラミックス部材の表裏面の所定位置に金
属体を形成する方法として、本発明では金属溶湯で濡ら
したセラミックス部材をダイス内を通過させ、所定位置
に設けてある冷却双ロールと接触させることによって金
属溶湯を凝固させて所定形状の金属体を形成する。
【0017】この場合、双ロールは、常時水あるいは不
活性ガス等での冷却と、ヒーターによる加熱で金属の凝
固温度に制御されていることがセラミックス部材表面の
溶湯を凝固する上で好ましい。
【0018】本発明で使用する金属−ガイド一体型ダイ
スの各材料の高温酸化を防ぐために必要に応じて装置の
内部をある特定の雰囲気にする必要がある。後述する実
施例においては窒素ガス雰囲気において実施したが、同
じような効果はアルゴン、水素ガス等のような不活性ガ
ス、あるいは還元性のガス、またはこれらのガスの混合
物を使っても得られる。
【0019】なお、本発明で使用する金属としては、ア
ルミニウム、銅、鉄、ニッケル、銀もしくは金、または
これらの金属を主成分とする合金であり、一方、セラミ
ックス部材としてはアルミニウム、硅素等の酸化物、窒
化物、炭化物等である。
【0020】
【発明の実施の形態】図1に本発明装置の概略図を示
す。本発明装置は、左側からピンチローラー6を使って
一個一個のセラミックス部材20を連続的に供給する搬
送手段1と、ガイド一体型ダイス9を予熱ヒーター8,
8′で加熱し、ダイス中のセラミックス部材20を予熱
する予熱部2と、坩堝12内の金属を融解する溶湯ヒー
ター11,11′で金属を溶湯13とし、その溶湯13
中をセラミックス部材20が通過することによってセラ
ミックス部材20の表・裏面に金属溶湯13を接触さ
せ、得られたセラミックス部材20を溶湯ヒーター1
1,11′の横で双ロール21,21′近傍に配置させ
た接合ヒーター14,14′と、双ロール21,21′
に組み込まれた冷却管23,23′内の冷却水22,2
2′と、水冷ジャケット17,17′で温度制御を行な
い、接触させた金属溶湯13を凝固させる接合部3と、
セラミックス部材20の割れを防ぐための該金属が接合
されたセラミックス部材を徐冷する冷却手段18を有す
る冷却部4とを主要構成部とし、後工程として得られた
金属−セラミックス複合部材をセラミックス部材のつな
ぎ部分で剪断するカッター19を有する剪断部5とから
構成されるものである。
【0021】上記装置を用い先ず36mm×112mm
×0.635mmのアルミナセラミックス部材を連続的
に搬送手段1を用いて予熱部2に搬送した。この場合、
予熱部2は予熱ヒーター8,8′によりガイド部15全
体に熱が伝わることから、該ガイド部の入口に水冷ジャ
ケット7,7′を設けて温度を100℃以下に保つよう
にしている。
【0022】次いで、予熱されたセラミックス部材は、
接合部3内のアルミニウム溶湯内を通過させてセラミッ
クス部材20の表・裏面にアルミニウムを接着させた。
この場合、一体型ダイスのガイド部15の内径はセラミ
ックス部材20が通過可能な形状とし、一方、出口側の
一体型ダイス16の断面形状と、双ロール21,21′
のそれぞれの外周の最小隙間は図2に示すように上下方
向にセラミックス部材の厚さより幅広くなる構造として
いる。
【0023】この場合、金属としてのアルミニウムを坩
堝12の中にセットし、セラミックス部材20を一体型
ダイスのガイド部15の入口から入れて、その先端がガ
イド一体型ダイス16を通り、双ロール21,21′の
間の接合部に到達するようにセットしてから、窒素ガス
(N2 )雰囲気において坩堝12を加熱し、アルミニウ
ムを溶解する。アルミニウム溶湯13は出口側の一体型
ダイス16を通り、双ロール21,21′の間の接合部
に入るが、この中を流れる間に先端部分の温度が融点以
下に下がり、その部分が凝固して出口を塞ぎ、溶湯の流
出を防いでいる。
【0024】また、入口側の一体型ダイスのガイド部1
5と坩堝12あるいはセラミックス部材20との間の隙
間の中に溶湯が入らないようにするため、そのクリアラ
ンスを0.2mm以下とした。アルミニウム溶湯が75
0℃に加熱された後、入口側からセラミックス部材を連
続的に供給したところセラミックス部材は順番に該溶湯
13中に入り、溶湯13に濡れてから出口側の一体型ダ
イス16に入り、双ロール21,21′の間の接合部を
経て、出口から連続的に押し出された。
【0025】この場合、水22,22′の通る冷却管2
3,23′で予め冷却された双ロール21,21′と接
触することによってセラミックス部材の表・裏面にアル
ミニウムは完全に凝固体となり、厚みが共に0.5mm
のアルミニウム体として接合強度の高い複合基板を得る
ことができた。
【0026】以下本発明の他の実施例を説明する。
【0027】予めセラミックス部材として36mm×5
2mm×0.635mmのAlN製基板を複数個用意し
て実施例1と同様な手段でアルミニウム溶湯中を通過さ
せてアルミニウム−AlN部材からなる金属−セラミッ
クス複合部材を得た。
【0028】冷却部4で得た金属−セラミックス複合部
材を剪断部5に導き、カッター19でセラミックス複合
部材のつなぎ目部分のアルミニウムを切断し、所定形状
の複合部材を得た。
【0029】
【発明の効果】上述のように本発明装置を用いることに
よって種々のセラミックス部材に溶湯金属を連続的に接
合できるようになり、所定の金属−セラミックス複合部
材を安価に、且つ、大量可能に製造できる優れた連続製
造装置である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の金属−セラミックス複合部材の製造装
置の概略断面図である
【図2】本発明装置内の接合凝固手段を示す平面図であ
る。
【符号の説明】
1 搬送手段 2 予熱部 3 接合部 4 冷却部 5 剪断部 6 ピンチローラー 7 水冷ジャケット 7′ 水冷ジャケット 8 予熱ヒーター 8′ 予熱ヒーター 9 ガイド一体型ダイス 11 溶湯ヒーター 11′ 溶湯ヒーター 12 坩堝 13 溶湯 14 接合ヒーター 14′ 接合ヒーター 15 一体型ダイスのガイド部 16 一体型ダイス 17 水冷ジャケット 17′ 水冷ジャケット 18 冷却手段 19 カッター 20 セラミックス部材 21 双ロール 21′ 双ロール 22 冷却水 22′ 冷却水 23 冷却管 23′ 冷却管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックス部材の少なくとも一部分に
    金属が接着された金属−セラミックス複合部材の製造装
    置において、セラミックス部材を連続的に供給するため
    の搬送手段と、搬送されたセラミックス部材を予熱する
    予熱部と、予熱されたセラミックス部材を坩堝内の金属
    溶湯中を通過させてセラミックス部材の周囲面の少なく
    とも一部分に金属を接合するための冷却ロールを有する
    冷却部とを主要と成すことを特徴とする金属−セラミッ
    クス複合部材の製造装置。
  2. 【請求項2】 上記ロールは、回転するロールであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の金属−セラミックス複合
    部材の製造装置。
JP28435395A 1995-10-06 1995-10-06 金属−セラミックス複合部材の製造装置 Pending JPH09110562A (ja)

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JP (1) JPH09110562A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150139850A (ko) * 2013-03-29 2015-12-14 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 금속-세라믹스판 적층체의 제조 장치 및 제조 방법, 파워 모듈용 기판의 제조 장치 및 제조 방법

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150139850A (ko) * 2013-03-29 2015-12-14 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 금속-세라믹스판 적층체의 제조 장치 및 제조 방법, 파워 모듈용 기판의 제조 장치 및 제조 방법

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