[发明专利]接合方法及接合零件

说明书

技术领域

本发明涉及例如铝系金属材料那样即使是在表面上形成有稳定的氧化膜的材料，在大气中、低温度下，也能够进行接合，并能够将对母材及周边的热影响抑制到最小限度的低成本的接合方法和利用这种方法制成的接合零件。

背景技术

例如，由于在由铝系金属构成的材料的表面生成有致密且牢固的氧化覆盖膜，该氧化覆盖膜的存在成为障碍，所以对于这些铝系金属材料，难以实现冶金上的接合。

例如，专利文献1记载的是如下的技术，即，在将铝彼此或者铝与氧化铝接合时，使含有与母材产生共晶反应的元素的嵌入部件介于被接合面间，在氧气环境中使其接触之后，将上述被接合面加热到产生共晶反应的温度范围，在接触面上生成共晶反应的熔融液相和母材成分与存在于接触面的空隙内的氧的反应生成的氧化物相（参照本发明第一方面）。由此，母材表面的氧化覆盖膜被破坏，与熔融液中的成分和氧的反应生成的氧化物一同混入熔融液相中（参照第3页左栏中央）。

此外，作为铝系金属的接合技术，也得知使用由Al－Si系合金构成的钎料的钎焊，但在这种情况下，需要通过使用例如氟化物系的助焊剂，来去除氧化覆盖膜。

专利文献1：（日本）特公平3－66072号公报

但是，在上述专利文献1记载的方法中，嵌入部件和母材接触，产生共晶反应，在嵌入部件和母材的接触部，需要机械地破坏接合面的氧化覆盖膜，用于其的载荷（表观的压力）非常大。因此，由于该大的载荷，被接合部件会变形，具有增大对被接合部件的损害之类的问题。

特别是，在被接合部件为半导体等的情况下，通过施加高的载荷，会损害半导体的功能，所以作为这种材料，具有不能应用上述的接合方法之类的问题。

另外，由于接合在氧气环境内进行，所以需要特殊的腔室，也存在设备成本会增加这样的问题。

发明内容

本发明是鉴于包含如铝系金属材料那样在接合面上具有在常温下稳定的氧化膜的部件的接合的上述课题而完成的，其目的在于，提供一种在大气中进行这种接合，并且不使用助焊剂，能够在低加压下进行接合的接合方法。

另外，本发明的进一步的目的在于，提供一种适用这种接合方法的各种接合零件。

本发明者们为了实现上述目的，重复进行了锐意的研究，其结果发现，在使嵌入部件介于被接合部件之间，且将在母材和嵌入部件之间产生的共晶反应熔融物与氧化覆盖膜一同排出而将被接合部件接合时，通过在接合部位设置应力集中装置，能够解决上述课题，直至完成了本发明。

即，本发明是基于上述见解的发明，在本发明的接合方法中，在使嵌入部件介于重合在一起的被接合部件之间的状态下，对该被接合部件进行相对地加压，同时进行加热，在被接合部件和嵌入部件之间产生共晶反应，将共晶反应熔融物与被接合部件的氧化覆盖膜一同从接合面排出，将上述被接合部件接合，在进行这种接合时，将用于破坏上述氧化覆盖膜的应力集中装置设置于接合部位的至少一个部位。

另外，本发明的接合零件是通过上述方法而接合得到的，其特征在于，被接合部件的新生面被接合。

进而，本发明的接合构造的特征在于，在接合界面上，断续地形成有被接合部件彼此的直接接合部、经由含有上述被接合部件的氧化覆盖膜和共晶反应物的混合物的间接接合部。

根据本发明，由于在接合部位的至少一个部位设有例如突起那样的应力集中装置，所以能够降低破坏母材表面的氧化覆盖膜而形成共晶反应的起点所需要的载荷（加压力），能够减少因被接合部件的变形而引起的损害。

附图说明

图1（a）～（e）是概要地表示本发明接合方法的接合过程的工序图；

图2（a）～（c）是表示本发明接合方法的应力集中装置的形状及形成部位的例子的说明图；

图3（a）～（c）是表示本发明接合方法的应力集中装置的形状例的说明图；

图4（a）及（b）是表示本发明接合方法的涉及接触面积的应力集中装置的顶点位置的变动的影响的说明图；

图5是作为通过本发明的接合方法接合而成的零件的一个例子来表示半导体芯片的贴装构造的概要图；

图6是作为通过本发明的接合方法接合而成的零件的另一个例子来表示燃料电池用的隔板的构造的概要图；

图7是作为通过本发明的接合方法接合而成的零件的其他例子来表示分割铸造式发动机缸体的构造的概要图；

图8是表示本发明的实施例所使用的圆棒的外观形状的立体图；

图9（a）～（c）是表示在本发明的实施例中形成于接合面的应力集中装置的形状的立体图；

图10是表示本发明的实施例的圆棒的对接接合的要领的概要图；