摩擦搅拌接合构造及功率半导体器件制造技术

本发明专利技术的技术课题是在使用摩擦搅拌接合的接合构造中，减少接合工具与被接合部件的摩擦热和接合工具插入的按压载荷导致的被接合部件整体的变形。本发明专利技术的摩擦搅拌接合构造在通过摩擦搅拌接合一体化的第一部件和第二部件中的任一方，沿着摩擦搅拌接合部形成有小厚度部。利用该小厚度部，使得在摩擦搅拌接合时产生的热不易向被接合部件的中央侧传递，能够抑制被接合部件的主要部分的热变形。此外，小厚度部由于通过摩擦搅拌接合而作用于被接合部件的按压载荷而变形，因此能够抑制被接合部件的主要部分的变形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摩擦搅拌接合构造及功率半导体器件
本专利技术涉及利用摩擦搅拌接合的接合构造和使用它的功率半导体器件。
技术介绍
作为金属部件的相互接合方法，已知有摩擦搅拌接合（FSW：FrictionStirWelding）。摩擦搅拌接合是指如下方法：将旋转的工具（以下称为接合工具）按压到与要进行接合的金属部件之间的分界面并插入，从而利用摩擦热使要进行接合的部件加热、软化，随接合工具的旋转塑性流动，由此进行接合。专利文献1中公开了由具有部分开口的凹部的套主体和密封凹部的开口的密封体所构成的水冷套的制造方法。该制造方法中，由在套主体的开口设置的台阶的侧面和密封体的侧面形成对接接头，通过摩擦搅拌接合来接合该对接面。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-140951号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题在摩擦搅拌接合中，在使接合工具旋转的同时将其按压插入到相互接合的金属部件（被接合部件）中，因此在被接合部件中产生与接合工具的摩擦热和按压载荷。因此，在利用摩擦搅拌接合的被接合部件中产生由摩擦热和载荷导致的变形。用于解决技术问题的技术方案根据本专利技术的第一方面，提供一种通过摩擦搅拌接合将第一部件和第二部件一体化的摩擦搅拌接合构造，其中，至少在第一部件和第二部件中的任一方沿着摩擦搅拌接合部形成有小厚度部。根据本专利技术的第二方面，在第一方面的摩擦搅拌接合构造中，优选第一部件和第二部件作为搭接接头而抵接，其抵接面进行摩擦搅拌接合。根据本专利技术的第三方面，在第二方面的摩擦搅拌接合构造中，优选第一部件的抗拉强度S1规定得比第二部件的抗拉强度S2小，第一部件的小厚度部的厚度L1与摩擦搅拌接合部的接合深度D1的关系规定为：（2×S1）/（S1＋S2）×L1＜D1。根据本专利技术的第四方面，在第三方面的摩擦搅拌接合构造中，优选第一部件为矩形平板，第二部件具有被矩形平板封闭的开口部，在第二部件的开口部形成台阶，在第一部件的外周缘形成载置于台阶的接合部，第一部件的外周缘与第二部件的开口部的台阶内面的对接部通过摩擦搅拌接合被全周接合，沿着第一部件的摩擦搅拌接合部形成有小厚度部。根据本专利技术的第五方面，具有第四方面的摩擦搅拌接合构造的功率半导体器件包括：功率半导体组件；容纳功率半导体组件的壳体；和冷却功率半导体组件的散热板，其中，第二部件为壳体，第一部件为封闭第二部件的开口部的散热板。根据本专利技术的第六方面，在第一方面的摩擦搅拌接合构造中，优选在第一部件和第二部件这两者中具有小厚度部。根据本专利技术的第七方面，在第六方面的摩擦搅拌接合构造中，优选第一部件与第二部件作为对接接头而抵接，进行摩擦搅拌接合。根据本专利技术的第八方面，在第七方面的摩擦搅拌接合构造中，优选第一部件的抗拉强度S1规定得比第二部件的抗拉强度S2小，令第一部件的小厚度部的厚度为L1、第二部件的小厚度部的厚度为L2、摩擦搅拌接合部的接合深度为D1时，满足：（2×S1）/（S1＋S2）×L1＜D1和（S1/S2）×L1＜L2。专利技术效果利用本专利技术的摩擦搅拌接合构造，在被接合部件的至少一方的被接合部件设置有小厚度部，因此在摩擦搅拌接合时产生的热不易传递到被接合部件的中央侧，能够抑制被接合部件的主要部分的热变形。此外，小厚度部由于利用摩擦搅拌接合对被接合部件施加的按压载荷而变形，因此能够抑制被接合部件的主要部分的变形。附图说明图1A是表示通过第一实施方式接合的一对被接合部件的对接状态的概要立体图。图1B是说明第一实施方式的摩擦搅拌接合的实行的概要立体图。图1C是表示第一实施方式的摩擦搅拌接合部的放大截面图。图1D是表示第一实施方式的应用例的分解立体图。图1E是从背面观察图1D的应用例的盖的立体图。图2A是表示通过第二实施方式接合的一对被接合部件的对接状态的概要立体图。图2B是说明第二实施方式的摩擦搅拌接合的实行的概要立体图。图2C是表示第二实施方式的摩擦搅拌接合部的放大截面图。图3A是表示通过第三实施方式接合的一对被接合部件的对接状态的概要立体图。图3B是说明第三实施方式的摩擦搅拌接合的实行的概要立体图。图3C是表示第三实施方式的摩擦搅拌接合部的放大截面图。图4A是表示通过第四实施方式接合的一对被接合部件的对接状态的概要立体图。图4B是说明第四实施方式的摩擦搅拌接合的实行的概要立体图。图4C是表示第四实施方式的摩擦搅拌接合部的放大截面图。图5是表示第五实施方式的摩擦搅拌接合部的放大截面图。图6是表示第六实施方式的摩擦搅拌接合部的放大截面图。图7是第七实施方式的功率半导体器件的结构图。图8是图7的VIII-VIII线截面图。图9是图8的IX部分放大图。图10是说明小厚度部的有无对平面度的大小的影响的表。具体实施方式［第一实施方式］图1A～图1C是说明第一实施方式的摩擦搅拌接合构造的图。本实施方式中，对图1A所示的被接合部件10的端面与被接合部件50的端面的对接面W1进行摩擦搅拌接合使其一体化。即，将被接合部件10和被接合部件50作为搭接接头来抵接，对其抵接面进行摩擦搅拌接合。图1B是表示在对接面W1形成的摩擦搅拌接合部FSW1的图，图1C是表示摩擦搅拌接合部FSW1的放大截面图。被接合部件10为平板，在背面设有凹部11。利用该凹部11，在被接合部件10形成小厚度部12。被接合部件50为比被接合部件10厚的板材，在与被接合部件10的接合部设有台阶51。将被接合部件10的端面载置于在被接合部件50的端面形成的台阶51上，如图1B所示，从对接面W1的上表面(图1B的上方)以载荷F1在P1方向上按压旋转的接合工具TO，将其插入到对接面W1中。进一步，在使接合工具TO在M1方向上移动的同时将被接合部件10和被接合部件50摩擦搅拌接合，获得如图1C中详细表示的摩擦搅拌接合部FSW1。小厚度部12位于摩擦搅拌接合部FSW1附近，因此能够达到如下作用效果。摩擦搅拌接合时产生的摩擦热被传递到被接合部件10侧。与形成摩擦搅拌接合部FSW1的被接合部件10的端面的热传递面积，设于被接合部件10的小厚度部12的热传递面积缩小，热阻增大。因此抑制了向小厚度部12之外的被接合部件10侧的热传递。其结果是能够降低被接合部件10的热变形。此外，同时地，虽然在接合中来自接合工具TO的载荷F1被施加于被接合部件10，但通过比周围薄而刚性较低的小厚度部12首先变形，能够降低小厚度部以外的被接合部件10的变形。总之，通过沿着摩擦搅拌接合部FSW1设置小厚度部12，能够抑制摩擦搅拌接合时的摩擦热和来自接合工具TO的载荷传递到被接合部件10整体，能够降低被接合部件10中的变形的发生量。在第一实施方式的摩擦搅拌接合构造中，不限定被接合部件10的形状。图1A～图1C所示的接合构造中，在一边设置有对接面W1，但也可以在两边、三边设置有对接面。在两边形成摩擦搅拌接合部的情况下沿着两边形成小厚度部12，在三边形成摩擦搅拌接合部的情况下沿着三边形成小厚度部12。也可以在被接合部件10的整个周缘实施摩擦搅拌接合。此时，在整个周缘的内侧遍及整周地形成凹部11即小厚度部12。以上的说明对以下的第二实施方式～第四实施方式也共通地适用。图1D、图1E是表示将第一实施方式的摩擦搅拌接合构造应用于发热性电子部件的冷却装置的应用例。如图1D所示，冷却装置CA具有：设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过摩擦搅拌接合将第一部件和第二部件一体化的摩擦搅拌接合构造，其特征在于：至少在所述第一部件和第二部件中的任一方沿着摩擦搅拌接合部形成有小厚度部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.19 JP 2011-1797061.一种通过摩擦搅拌接合将第一部件和第二部件一体化的摩擦搅拌接合构造，其特征在于：在所述第一部件沿着摩擦搅拌接合部形成有小厚度部，所述第一部件和所述第二部件作为搭接接头而抵接，其抵接面进行摩擦搅拌接合，所述第一部件的抗拉强度S1规定得比所述第二部件的抗拉强度S2小，所述第一部件的所述小厚度部的厚度L1与所述摩擦搅拌接合部的接合深度D1的关系规定为：(2×S1)/(S1+S2)×L1＜D1。2.如权利要求1所述的摩擦搅拌接合构造，其特征在于：所述第一部件为矩形平板，所述第二部件具有被所述矩形平板封闭的开口部，在所述第二部件的所述开口部形成台阶，在所述第一部件的外周缘形成载置于所述台阶的接合部，所述第一部件的所述外周缘与所述第二部件的所述开口部的台阶内面的对接部通过摩擦搅拌接...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀俊夫，浦城庆一，樋熊真人，金子裕二朗，平野聪，佐藤章弘，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP