[发明专利]摩擦搅拌接合构造及功率半导体器件

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

作为金属部件的相互接合方法，已知有摩擦搅拌接合（FSW：Friction Stir Welding）。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

发明内容

发明要解决的技术问题

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

根据本发明的第一方面，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。

根据本发明的第二方面，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。

根据本发明的第三方面，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。

根据本发明的第四方面，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。

根据本发明的第五方面，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。

根据本发明的第六方面，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。

根据本发明的第七方面，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。

根据本发明的第八方面，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。

发明效果

利用本发明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。