[发明专利]铝合金构件与铜合金构件的面硬钎焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及将铝合金构件与铜合金构件用钎焊片在惰性气体气氛中于无助焊剂的情况下进行面硬钎焊的方法。

背景技术

近年来，通过面接触对车载用IGBT等的发热进行冷却的热交换系统的需求不断升高，需要对铝合金构件与铜合金构件进行面硬钎焊的技术。例如，对将铜板和陶瓷板粘合而得的导热性、电绝缘性良好的基板与铝合金制的水冷构件进行接合的情况下，需要对所述基板的铜板与所述水冷构件的铝合金面进行面硬钎焊的技术。

该面硬钎焊技术中，向铝合金构件与铜板之间插入钎料进行钎焊加热，因此形成在接合部容易产生空隙缺陷等、若使用助焊剂则容易封入助焊剂的结构。因此，是钎焊技术中比较困难的技术。

另一方面，作为不使用助焊剂的铝构件与铜构件的面硬钎焊接合技术，可例举采用真空硬钎焊法的面硬钎焊接合技术。例如非专利文献1中提示了向铝板(A1050)与无氧铜板(C1020)之间夹入Al-Si-Mg-Bi类箔钎料(相当于4104，熔点:832K)，附加初期荷重0.1MPa，在真空炉中保持于783～823K(510～550℃)，进行面硬钎焊的技术。该非专利文献1中所提示的技术中，硬钎焊保持时间内Al向Cu母材中的扩散活化而生成金属间化合物δ相，然后冷却时在Al侧结晶析出金属间化合物θ相，因此暗示接头强度(钎焊强度)下降。

此外，专利文献1中提示了制作将Al材与Cu材介以钎料接合而得的钎焊接结构体的情况下，预先对Al材和Cu材中的至少一方的接合位置实施Ni镀覆而形成镀层，然后使用钎料、例如由Al-Si或以Al-Si为主体的合金形成的钎料对Al材与Cu材进行钎焊接的技术。

另外，专利文献2中提示了铝或铝合金制的构件与铜或铜合金制的构件的接合方法，其特征在于，在铝(Al)或铝(Al)合金制的构件与铜或铜合金制的构件的接合时，在所述铜或铜合金制的构件的接合面形成由银(Ag)形成的金属层，使用Al-Si类的合金钎料对该金属层与所述铝(Al)或铝(Al)合金制的构件的接合面进行硬钎焊，形成残存的所述金属层、残存的所述金属层和存在生成Al-Ag的金属间化合物的区域的反应层，该反应层通过所述钎料、银(Ag)和铝(Al)的反应构成，使得其中存在向该基体相呈网眼状生成的所述Al-Ag的金属间化合物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开昭56-109157

专利文献2:日本专利第3917503号

非专利文献

非专利文献1:《轻金属熔接》，40卷(2002)9号，13-20页。

发明的概要

发明所要解决的技术问题

另外，非专利文献1中，对Al-Cu硬钎焊接头的破坏方式进行了详细考察，最终断裂位置的主要部分不是θ相和δ相这2种不同的金属间化合物间的界面，而是θ相内部。同时，同一非专利文献1中的结论是在铝构件与铜构件的硬钎焊接合时，必然伴随钎料的熔融凝固，因此理论上难以将金属间化合物层的生成控制在接头强度的提高所需的程度。此外，同一专利文献1中所提示的技术中，采用真空硬钎焊，因此存在生产性效率低、成本高的缺点。

另外，专利文献1中所提示的技术中，需要预先对Al材和Cu材中的至少一方的接合位置实施Ni镀覆而形成镀层，专利文献2中所提示的技术中，必须使用高价的银(Ag)作为嵌入材料，可能会成本高，工序也繁琐。

因此，希望开发出既确保稳定的硬钎焊品质又不会导致成本上升的对铝合金构件与铜合金构件进行面硬钎焊的技术。

本发明是为了解决这样的课题而提出的方案，其目的在于提供通过单层型钎焊片将铝合金构件与铜合金构件在惰性气体气氛中于无助焊剂的情况下进行面硬钎焊时，抑制金属间化合物层的生长，保持铝合金构件与铜合金构件间的热导率高的同时，钎焊强度(剪切力)良好的进行面硬钎焊的技术。

解决技术问题所采用的技术方案

为了实现该目的，本发明的铝合金构件与铜合金构件的面硬钎焊方法是使用由具有包含Si:1.0～12质量％、Mg:0.1～5.0质量％且其余部分由Al和无法避免的杂质形成的成分组成的厚15～200μm的钎料形成的单层钎焊片对铝合金构件与铜合金构件进行面硬钎焊的方法，其特征在于，以将所述钎焊片夹于铝合金构件与铜合金构件之间面接触的状态，在惰性气体气氛下，将硬钎焊温度保持于510～550℃并施加0.6MPa以上的面压的同时，于无助焊剂的情况下对铝合金构件与铜合金构件进行硬钎焊。

作为所述钎料所含的无法避免的杂质的Cu、Mn、Zn分别较好是低于1.0质量％。