[发明专利]成膜方法、导热部件、功率模块、车辆用变换器和车辆

说明书

技术领域

本发明涉及将固相状态的金属粉末与压缩气体一起喷射到基材表面，成膜为含有所述金属粉末组成的被膜的成膜方法；利用该成膜方法成膜而得的导热部件；具备该导热部件的功率模块；具备该功率模块的车辆用变换器；以及具备该车辆用变换器的车辆。

背景技术

一直以来，在车辆的变换器等中使用的功率模块由图9所示的电子零件构成。具体而言，功率模块70至少包括由硅元件形成的功率元件71、介由焊料层72固定有功率元件71的由氮化铝形成的绝缘部件73以及由铝形成的散热器部件74。进而，在绝缘部件73和散热器部件74之间，为了兼顾实现将由功率元件71产生的热传导给散热器部件74而进行散热以及缓和绝缘部件73和散热器部件74之间的热膨胀差，配设有由铜-钼(Cu-Mo)或铝-碳化硅(Al-SiC)形成的缓冲部件75。缓冲部件75通过焊料层76被固定于绝缘部件73，通过硅润滑脂77被固定于散热器部件74。这样，缓冲部件75与散热器部件74一起构成用于将来自功率元件71的热进行散热的导热部件。

但是，对功率模块70来说，固定缓冲部件75的硅润滑脂77的导热性低于其他部件，因此硅润滑脂77成为将功率元件71的热传递给散热器部件74的障碍。为了避免这种情况，考虑到例如不使用硅润滑脂77，而是通过将铜-钼(Cu-Mo)直接喷镀到散热器部件74的表面，从而将缓冲部件75成膜为被膜的方法。然而，该方法是使金属粉末熔融，进而将熔融的金属喷射到基材上，因此被膜的氧化剧烈，基材也受到很大的热影响，所以不能说是优选的方法。

因此，近年来提出了被称为冷喷法的被膜形成法。这种冷喷法是利用头细尾宽的(拉瓦尔)喷管使已加热到比被膜材料的熔点或软化温度低的温度的压缩气体的流速提高，在该气体流中投入成为被膜材料的粉末并使其加速，使该粉末以固相状态直接与基材高速碰撞，从而形成被膜的方法(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：特开平6-37438号公报

发明内容

然而，利用冷喷法，使用金属粉末在基材上成膜时，是以固相状态喷射金属粉末，所以附着效率低。因此，为了提高附着效率，必须增加金属粉末向基材的碰撞变形。具体而言，要想提高金属粒子向基材的碰撞速度，或提高金属粒子对基材的碰撞压力，就必须提高喷射时的压缩气体的压力。此时，随着压缩气体的压力的提高，成膜设备的成本以及使用的压缩气体的成本增高。并且，随着使压缩气体压力上升，碰撞时金属粉末的碰撞变形增大，例如难以成膜为具有多功能性的所需多孔状被膜(具体而言，是在被膜中均匀地分散有所需大小的气孔的被膜)。

另一方面，作为提高金属粉末的附着效率的方法，还考虑到在喷射前对金属粉末加热，提高与基材碰撞的金属粉末的温度的方法。但是，在提高与基材碰撞的金属粉末的温度时，金属粉末容易被氧化，还有时会损害形成氧化物少的被膜的这种冷喷本来特性。

进而，还考虑到通过减小金属粉末的粒径，来提高向压缩气体运送的金属粉末的碰撞速度的方法。但是，在减小金属粉末的粒径时，还会受到与基材碰撞而反射的压缩气体的冲击，其结果是，难以充分地提高与基材碰撞的金属粉末的速度。

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供即使是使用低压的压缩气体，将金属粉末以固相状态直接喷射到基材上而形成被膜时，仍可以提高该金属粉末的附着效率的被膜的成膜方法，而且提供利用该成膜方法而制造的导热部件、具备该导热部件的功率模块、具备该功率模块的车辆用变换器以及具备该车辆用变换器的车辆。

为了解决上述问题，作为提高被膜的附着效率的方法，本发明人等着眼于向基材喷射的金属粉末，获得以下新的见解：使该金属粉末的表观密度和金属粉末的平均粒径满足一定范围，则可以显著地提高金属粉末向基材的附着效率。

本发明是基于发明人等获得的该新见解而完成的，本发明所涉及的成膜方法，其特征在于，将固相状态的金属粉末与压缩气体一起喷射到基材表面，由所述金属粉末在所述基材表面成膜为被膜，其中，作为所述金属粉末，使用至少含有表观密度是1.4～2.0g/cm³、平均粒径是25μm以下的成膜用粉末的粉末。

根据本发明，利用所谓的冷喷法，在不使金属粉末熔融的情况下将固相状态的金属粉末与压缩气体一起运送到基材表面，将该固相状态的金属粉末喷射到基材上。利用该喷射，金属粉末附着在基材表面，堆积而形成被膜。由于金属粉末维持固相状态而成膜，所以该被膜与熔融而成膜的被膜相比，难以氧化。其结果是，在基材的表面能够获得纯度更高的金属被膜，并且能够确保被膜的导热性。