ろう付方法及びその方法による接合部材
【課題】セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅を、エロージョンを抑制しつつ簡易にろう付するろう付方法及びそのろう付方法を用いる接合部材を提供する。
【解決手段】セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅から成る複数の部材のそれぞれの表面に、めっき処理にて第１の金属の第１のめっき層７を形成し、前記第１のめっき層７の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層８をそれぞれ形成し、前記第１のめっき層７及び前記第２のめっき層８が形成された前記複数の部材をそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法が提供される。
【解決手段】セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅から成る複数の部材のそれぞれの表面に、めっき処理にて第１の金属の第１のめっき層７を形成し、前記第１のめっき層７の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層８をそれぞれ形成し、前記第１のめっき層７及び前記第２のめっき層８が形成された前記複数の部材をそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の接合に関し、特に、アルミナ分散強化銅等をろう付によって接合する方法、及びこの接合方法によって接合した接合部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の貫通孔を有する磁性のあるケイ素鋼板（第２構成要素）を、前記貫通孔を貫通する複数の貫通バー（第１構成要素）を介して複数積層し、両端にストッパとしてエンドリング（第３構成要素）を配設して、前記エンドリングと前記貫通バーとをろう付接合（以下、本明細書においては、単にろう付と記す。）して形成する部材（例えば、ロータ等。）がある。例えば、図７に示すような部材である。図７は、複数積層したケイ素鋼板を、貫通バーを介して複数積層し、両端にエンドリングを配設して接合した部材の一例を示す図である。
【０００３】
図７に示したような部材を形成する場合、使用目的によって材質は適宜選択されるが、一般的な加工においては、加工の容易性及びコストの観点からエンドリング２０３及び貫通バー２０２は、鋳型を用いて一体的に形成されるアルミニウム鋳造品である場合が多い。ところが、かかる部材２００が、例えば２万〜３万ｒｐｍといった高速回転環境下で使用される場合、アルミニウム鋳造品は強度の問題で変形してしまう場合がある。従って、この部材がかかる高速回転環境下で使用される場合には、エンドリング２０３及び貫通バー２０２の材質としてアルミニウム以外の高強度な材質が求められる。また更に、この部材２００には、電気抵抗が低いことが求められる場合もある。
【０００４】
上述したような高速回転で使用され、かつ低電気抵抗が求められる場合、エンドリング２０３及び貫通バー２０２の材質としては、無酸素銅、及びアルミナ分散強化銅（Ｏｘｉｄｅ＿Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ＿Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ＿Ｃｏｐｐｅｒ＿Ａｌｌｏｙ。以下、ＯＤＳと記す場合がある。）に代表されるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅（以下、本明細書においては、セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた強化銅を、分散強化銅と記す場合がある。）が考えられる。ところが、いずれの材質を用いる場合であっても、例えばエンドリング２０３をこれらの材質を用いて鋳造で形成することは難しい。そこで、これらの材質を用いて形成する場合、積層したケイ素鋼板の両端に、これらの材質からなる薄板で形成したエンドリング２０３を、ろう材を介して複数枚積層し、前記複数のエンドリング２０３相互間及び前記複数のエンドリング２０３と前記貫通バー２０２とをろう付接合することが必要になる。
【０００５】
しかし、エンドリング２０３の材質として無酸素銅を用いた場合、無酸素銅は炉中ろう付によって鈍ってしまい、所望の強度を確保することができない。一方、エンドリング２０３の材質としてアルミナ分散強化銅を用いる場合には、炉中ろう付で鈍ることがない。ここで、アルミナ分散強化銅からなる薄板をろう付する場合、積層したケイ素鋼板２０１の磁性を保つために、ろう付温度が８３０℃以下に限定される場合がある。このような条件を満たすろう材としては、銀ろう材（銀、銅、亜鉛を主成分とする硬ろうで、いわゆる活性銀ろう材も含む。以下、Ａｇろう材と記す。）が有る。ところが、Ａｇろう材を用いてアルミナ分散強化銅をろう付する場合、ろう材中の銀がエロージョン（母材金属の溶融ろうへの溶解及びろう成分の母材への拡散。）を起こして接合部分が変形し、接合部の密着不良が発生するという問題がある。図８に、図７に示した部材の接合部分の変形例を示す図である。図８（Ａ）が、接合部分がエロージョンに起因して変形した例であり、図８（Ｂ）が、正常な接合部分である。このような接合不良箇所は、破損の原因ともなる。
【０００６】
そこで、アルミナ分散強化銅を、Ａｇろう材を用いてろう付する場合に、銀がアルミナ分散強化銅にしみ込みエロージョンを起こすことを防止するため、特許文献１に開示されたように、接合面にニッケルめっき層を形成し、ニッケルめっき層をバリア層として、銀のアルミナ分散強化銅内部へのしみ込みを防止することが提案されている。
【０００７】
図を基により詳細に説明する。図９は、図７に示した部材のエンドリングの材質としてアルミナ分散強化銅を用いた場合の、従来のろう付方法によりＡｇろう材でろう付する例を示す図であり、図９（Ａ）はろう付方法の概略図、図９（Ｂ）は図７に示した部材のろう付前の状態を示す概略断面図、図９（Ｃ）はろう付においてエロージョンが発生した例を示す模式断面図である。更に図１０は、特許文献１に示されたろう付方法により、Ａｇろう材でろう付する例を示す図であり、図１０（Ａ）はろう付方法の概略図、図１０（Ｂ）は図７に示した部材のろう付前の状態を示す概略断面図、図１０（Ｃ）は正常にろう付された状態を示す概略断面図である。図９及び図１０においては、ろう付による接合状況を判りやすくするために、図７に破線で示した部分αに相当する箇所を拡大して示している。また、ろう付方法の概略図においては、判りやすくするために、接合面以外の面のめっき層を省略して図示している。なお、エンドリングの材質がアルミナ分散強化銅になるためエンドリングが複数から構成されているが、これは後述する理由により、機能としては同様である。
【０００８】
図７に示した部材２００のエンドリング２０３の材質としてアルミナ分散強化銅を、貫通バー２０２の材質として無酸素銅を用い、Ａｇろう材を用いてろう付する場合、接合面の状態は、図９（Ａ）に示すようになる。そして、図９（Ｂ）に示すように、実際の部材においては、アルミナ分散強化銅から成るエンドリング３０３相互間及びエンドリング３０３と無酸素銅からなる貫通バー３０２との間に、Ａｇろう材３０５を配設して、８３０℃以下の温度で炉中ろう付される。ろう付が完璧に行われた場合、エンドリング３０３相互間及びエンドリング３０３と貫通バー３０２との間に、Ａｇろう材３０５が完全に充填され、冷却されることでＡｇろう接部３０５ａが形成される。ところが、上述したように、Ａｇろう材３０５中の銀がエロージョンを起こして、アルミナ分散強化銅から成るエンドリング３０３内に拡散してしまい、図９（Ｃ）に示すように、エンドリング３０３の変形及びエンドリング３０３相互間及びエンドリング３０３と貫通バー３０２との間に隙間が生じ、Ａｇろう接部３０５ａの密着不良が発生するのである。
【０００９】
そこで、特許文献１の方法によれば、図１０（Ａ）に示したように、アルミナ分散強化銅３０３の表面にニッケルめっきを施してニッケルめっき層３０６を形成し、Ａｇろう材を用いてろう付する。実際の部品においては、図１０（Ｂ）に示すようろう付前の状態となる。そして図１０（Ｃ）に示すように、Ａｇろう接部３０５ａを形成して接合する。ニッケルめっき層３０６が、銀のアルミナ分散強化銅への拡散を防止するエロージョン防止層としての役割を果し、接合不良の発生を抑制できるのである。なお、Ａｇろう材は接合面に直接塗布するのではなく、Ａｇろう材からなるシートを形成し、ニッケルめっきを施したアルミナ分散強化銅３０３上にＡｇろう材シートを配設してろう付される。
【００１０】
ところが、特許文献１の方法では、ニッケルめっきの膜厚の制御が難しい。例えば、エンドリング３０３表面にニッケルめっきする場合、ニッケルめっき膜３０６の膜厚は、形成された部材の高さに直接的に影響する。従って、ニッケルめっき層３０６の膜厚は、エロージョン防止効果を発揮できる膜厚であれば、薄い程よい。ところが、ニッケルめっき層３０６の膜厚は薄くすることが難しく、例えば、膜厚１０μｍ以下とした場合、ニッケルめっき層３０６が破れてしまうケースが発生する。また、特許文献１の方法においては、Ａｇろう材のシートを使用するが、例えば貫通孔３０４や凹部を有する場合、貫通孔側壁部３０４ａや凹部内にＡｇろう材シート３０５を配設することが困難な場合がある。エンドリング３０３相互間にＡｇろう材シート３０５を配設するのは容易であるが、貫通孔３０４の径が小さい場合には、貫通孔側壁部３０４ａにＡｇろう材シート３０５を配設すること容易ではなく、作業に長時間を要する場合が生じる。以上のような理由から、無酸素銅、あるいはアルミナ分散強化銅に代表されるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散した分散強化銅から成る部材を、エロージョンを抑制しつつ簡易にろう付可能なろう付方法が求められる。
【特許文献１】特開２００３−４５２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、アルミナ分散強化銅に代表されるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅を、エロージョンを抑制しつつ簡易にろう付するろう付方法及びそのろう付方法を用いる接合部材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅から成る複数の部材のそれぞれの表面に、めっき処理にて第１の金属の第１のめっき層を形成し、前記第１のめっき層の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層をそれぞれ形成し、前記第１のめっき層及び前記第２のめっき層が形成された前記複数の部材をそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法が提供される。
【００１３】
本発明の別の実施形態によれば、セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅から成る複数の部材のそれぞれの表面に、めっき処理にて第１の金属の第１のめっき層を形成し、前記第１のめっき層の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層をそれぞれ形成し、前記第１のめっき層及び前記第２のめっき層が形成された前記複数の部材を、それぞれの間に銀ろう材を配置してそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法が提供される。
【００１４】
本発明のさらに別の実施形態によれば、無酸素銅から形成された複数の円柱状の第１の構成要素と、前記第１の構成要素に対応する複数の第１貫通孔を有する複数のドーナツ状の第２の構成要素と、セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅から形成され、前記第１の構成要素に対応する複数の第２貫通孔を有する複数のドーナツ状の第３の構成要素と、を備え、前記複数の第１の構成要素及び前記複数の第３の構成要素のそれぞれは、表面に銅めっき層が形成され、更に、前記銅めっき層の表面に第２の金属からなる第２のめっき層が形成され、前記複数の第２の構成要素は、それぞれの前記第１貫通孔に前記銅めっき層及び第２のめっき層が形成された前記複数の第１の構成要素がそれぞれ貫通されて積層され、前記積層された複数の第２の構成要素の両端に、それぞれの前記第２貫通孔に前記複数の第１の構成要素が貫通された前記銅めっき層及び第２めっき層が形成された前記複数の第３の構成要素が、少なくとも１つ以上それぞれ配設され、熱処理されて、前記複数の第３の構成要素のそれぞれの第２貫通孔の側壁部と前記複数の第１の構成要素のそれぞれとが接合されることを特徴とする部材が提供される。
【００１５】
前記セラミックス粒子あるいは第２元素は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｃ、ＴｉＯ２、Ｗ又はＭｏのいずれか一つであってもよい。
【００１６】
前記第１の金属は、銅であってもよい。
【００１７】
前記第２の金属は、銀であってもよい。
【００１８】
前記第２の金属は、ニッケル又は金であってもよい。
【００１９】
前記第１のめっき層の膜厚は、５μｍ以上であってもよい。
【００２０】
前記第２のめっき層の膜厚は、５μｍ以上であってもよい。
【００２１】
前記第２のめっき層の膜厚は、１μｍ以上であってもよい。
【００２２】
前記めっき処理は、電気めっき処理であってもよい。
【００２３】
前記熱処理の温度は、８３０℃以下であってもよい。
【００２４】
前記銀ろう材は、ＢＡｇ−８銀ろう材であってもよい。
【００２５】
前記銀ろう材は、シート状に形成された箔であってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、に代表されるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅を、エロージョンを抑制しつつ簡易にろう付するろう付方法及びそのろう付方法を用いる接合部材が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法及びそのろう付方法を用いた接合部品の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるわけではない。また、各実施形態において、同様の構成については同じ符号を付し、改めて説明しない場合がある。更に、ろう付方法を説明する概略図においては、判りやすくするために、接合面側のめっき層のみを表示し、他の面のめっき層を省略して図示している。
【００２８】
（本発明に至る経緯）
上述したように、ＯＤＳを、Ａｇろう材を用いてろう付する場合、エロージョンが発生する場合がある。このエロージョンが発生すると、密着不良が発生するだけでなく、接合部分の強度が低下し破損の原因ともなる。そこで、特許文献１に示されたような、ニッケルめっき層からなるエロージョン防止層を設けるＯＤＳのろう付方法が提案されている。しかし、上述したように、この方法はニッケルめっき層の膜厚の管理が難しい。図１１、図１２に基づいて説明する。図１１は、ニッケルめっき層からなるエロージョン防止層を設けた場合の効果を示す接合面の電子顕微鏡像であり、図１１（Ａ）は、それぞれ１０μｍ及び３０μｍの膜厚でニッケルめっき層を形成したＯＤＳを、Ａｇろう材を用いてろう付した場合の接合面の電子顕微鏡像であり、図１１（Ｂ）は、同様に２０μｍ及び３０μｍの膜厚でニッケルめっき層を形成したＯＤＳを、ろう付した場合の接合面の電子顕微鏡像である。また、図１２は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示したそれぞれの断面における銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の分布状況を示す図である。
【００２９】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）から把握されるように、ニッケルめっき層の膜厚が１０μｍの場合、粒界に銀が拡散しているが、めっき層の膜厚が２０μｍ及び３０μｍの場合には、銀の拡散が見られない。図１２（Ａ）からも、めっき層の膜厚が１０μｍの場合に銀がＯＤＳ内部に拡散していることが把握される。一方、図１２（Ｂ）において、ニッケルめっき層の膜厚が２０μｍと３０μｍのものを接合した場合には、ＯＤＳ内部への銀の拡散が見られない。図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、銅及びニッケルの分布については、いずれのめっき膜厚であっても相違が見られない。以上から、ＯＤＳを、ニッケルめっき層を設けて銀ろう材を用いてろう付する場合、少なくともニッケルめっき層の膜厚を１０μｍ超、より好適には２０μｍ以上に管理することが必要になり、めっき層の膜厚管理が容易でないことが把握される。
【００３０】
そこで、本発明者は、ニッケルめっき層に変えて、銅めっき層を設けることでエロージョンを防止することを思考し、かかる方法についてテスト実施した。このテスト実施例について、以下に説明する。なお、以下のテスト実施においては、分散強化銅として、アルミナ分散強化銅を用いた。
【００３１】
図を基に説明する。図１３は、アルミナ分散強化銅に銅めっき層３０７を設けて、エロージョンを抑制しつつＯＤＳをＡｇろう材でろう付したテスト実施例を示す図である。図１３（Ａ）は、ろう付方法を示す概略断面図であり、図１３（Ｂ）は、ろう付後の接合断面の電子顕微鏡像である。また、図１４は、テスト実施例及び従来のろう付方法によるろう付の場合の銀及び銅の分布を示す図であり、図１４（Ａ）は、図１３に示した接合断面の更に拡大した電子顕微鏡像、図１４（Ｂ）は、めっき層を設けないでアルミナ分散強化銅をＡｇろう材でろう付した場合の接合断面の電子顕微鏡像を比較例として示している。
【００３２】
上述したように、エロージョン防止層としてニッケルめっき層を設ける場合、めっき膜の膜厚の管理が難しく、特に膜厚を薄く形成することが難しい。そこで、図１３（Ａ）に示すように、本テスト実施例においては、ニッケルめっき層に変えて、アルミナ分散強化銅から成る部材３０３の表面にめっき処理にて銅めっき層３０７を形成し、Ａｇろう材３０５を用いてろう付した。本テスト実施例においては、銅めっき層３０７の膜厚の効果を検証するために、１０μｍの膜厚の銅めっき層３０７を形成したアルミナ分散強化銅部材３０３と、膜厚５μｍの銅めっき層３０７を形成したアルミナ分散強化銅部材３０３とをろう付した。Ａｇろう材３０５は、ＢＡｇ−８の銀ろう材を厚さ１００μｍのシート状（箔）に形成したものを用いた。ろう付温度は８３０℃以下に制御し、炉中ろう付を行った。なお、ろう付温度については、本ろう付方法を適用して製造される部材の、他の構成要素の磁性を確保するために必要な温度に制御したものである。また、Ａｇろう材の規格も同様の理由によって選択されたものである。
【００３３】
その結果を、図１３（Ｂ）に示す接合断面電子顕微鏡像によって分析したところ、膜厚５μｍの銅めっき層側では、銅めっき層を超えてアルミナ分散強化銅部材内部まで、Ａｇろう材がしみ込んでいる部分が一部に見受けられる。一方、膜厚１０μｍの銅めっき層側においては、Ａｇろう材がしみ込んでいるものの、しみ込みはほとんど銅めっき層の部分までであり、アルミナ分散強化銅部材内部まではしみ込んでいない。
以上から、銅めっき層の膜厚を適切に管理すれば、銅めっき層がエロージョン防止層として有効に機能することが把握される。銅めっき層の効果については、図１４に示した、銀、銅それぞれの分布状況からも理解できる。めっき層を設けないでＡｇろう材でろう付した場合、図１４（Ｂ）に示すように、画像中に赤色で表示される銀は、画像中に黒色で表示されるアルミナ分散強化銅部材内部までほぼ同じ様に拡散している。一方、図１４（Ａ）に示す本テスト実施例においては、銀は、Ａｇろう材を配設した箇所にほぼ集中して分布しており、銀の拡散が少ない。一方銅については、図１４（Ａ）及び（Ｂ）のいずれにおいても、ほとんど変わらない。以上説明したように、アルミナ分散強化銅表面に銅めっき層を設けてＡｇろう材でろう付することで、Ａｇろう材中の銀のエロージョンを防止できるとの感触を得た。
【００３４】
ところが、実験を重ねるなかで、銅めっき層を設けた場合、ニッケルめっき層に比してＡｇろう材の濡れ性が低下し、ろう材の濡れ性が悪いためにＡｇろう材が充填されない箇所が発生した。即ち密着不良が発生したのである。
【００３５】
そこで、銅めっき層とニッケルめっき層における銀ろう材の濡れ性を検証する比較テストを行った。図１５は、銅めっき層及びニッケルめっき層におけるＡｇろう材の濡れ性テスト方法及びテスト結果を示す図であり、図１５（Ａ）はテスト方法の概略を示す模式図、図１５（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ銅めっき層及びニッケルめっき層におけるＡｇろう材の濡れ広がり状況を示す写真像である。テストは、図１５（Ａ）に示すように、シート状に形成したＡｇろう材を使用し、該Ａろう材シートをめっき層の同一の位置に配設してろう付温度に加熱し、ろう材の濡れ広がり状況を確認することによって行った。図１５（Ｂ）に示すように、銅めっき層上においては、ろう材をセットした範囲からろう材が濡れ広がっていないのが把握される。一方、ニッケルめっき層上においては、図１５（Ｃ）に示すように、ろう材が濡れ広がっているのが把握される。以上のテストの結果、アルミナ分散強化銅表面に銅めっき層を設けてＡｇろう材でろう付する方法では、Ａｇろう材の銀のエロージョンを防止できるが、一方で、Ａｇろう材の濡れ性が悪くなることが確認された。
【００３６】
そこで、本発明者は更に研究を重ね、本発明を創作するに至った。以下、本発明に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法及びその方法を用いた接合部材について説明する。
【００３７】
（第１の実施形態）
［ろう付方法］
本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法について、図を基に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を示す概略断面図である。図１（Ａ）はろう付前の状態を示し、図１（Ｂ）はろう付後の状態を示す。
【００３８】
図１（Ａ）に示すように、本実施形態に係るろう付方法においては、ろう付する前に、アルミナ分散強化銅３の表面に銅めっき層（第１の金属の第１のめっき層）７を形成し、更にその銅めっき層７の上にニッケルめっき層（第２の金属の第２のめっき層）６を形成する。即ち、アルミナ分散強化銅３を、アルミナ分散強化銅３の上に銅めっき層７が配設され更に銅めっき層７の上にニッケルめっき層６が配設される２層めっき構造とする。本実施形態においては、銅めっき層７の膜厚は５μｍ以上に形成し、ニッケルめっき層６の膜厚は１μｍ以上に形成した。第１のめっき層はろう材中の銀のエロージョン防止層であり、第２のめっき層はろう材の濡れ性改善層である。
【００３９】
ここで、銅めっき層７の膜厚は、図１３及び図１４に示したテスト実施結果から、Ａｇろう材中の銀のエロージョンを防止できる膜厚として５μｍとしたものである。従って、この膜厚以上であれば、Ａｇろう材中の銀のエロージョンを防止する効果が発揮できる。また、ニッケルめっき層６の膜厚は、該ニッケルめっき層６がＡｇろう材５の濡れ性を改善するための層で膜厚を厚くする必要がないため、最小限の膜厚として１μｍとしたものである。従って、これ以上の膜厚であれば、Ａｇろう材５の濡れ性を改善する効果が確保できる。なお、銅めっき層７及びニッケルめっき層６は、膜厚の管理を考慮してそれぞれ電気めっき法によって形成したが、両めっき層の形成方法は、これに限定される訳ではない。
【００４０】
次に、２層めっき構造としたアルミナ分散強化銅３の上にシート（箔）状に形成したＡｇろう材５を配設する。本実施形態においては、シート（箔）状に形成したＡｇろう材５の厚さは、１００μｍとした。なお、Ａｇろう材として、ＢＡｇ−８の規格のＡｇろう材を用いた。
【００４１】
更にＡｇろう材５の上に２層めっき構造としたアルミナ分散強化銅３を積層する。その後、炉中にて所定のろう付温度にて熱処理を行う。本実施形態においては、ろう付温度を８３０℃以下に制御してろう付を行った。なお、これは一例であり、本実施形態に係るアルミナ分散強化銅のろう付方法は、上記のろう付温度及びＡｇろう材の規格に限定されるものではない。ろう付温度及びＡｇろう材５の規格については、ろう付対象部材及び当該部材と共に炉中にて熱処理される他の部材を考慮して、適宜選択される。
【００４２】
熱処理後、図１（Ｂ）に示すように、Ａｇろう材５は硬化してろう接部５ａとなり、アルミナ分散強化銅３同士が接合される。
【００４３】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によって、アルミナ分散強化銅３同士を確実に接合することができる。なお、上述した説明においては、アルミナ分散強化銅３のろう付について説明したが、本発明の第１の実施形態に係るろう付方法によれば、無酸素銅からなる部材同士又はそれぞれ無酸素銅とアルミナ分散強化銅からなる部材同士を確実に接合することができる。材質が無酸素銅の場合であっても、銅めっき膜７及びニッケルめっき膜６を形成する点は同じである。
【００４４】
また、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法においては、ろう材の濡れ性改善層として設ける第２のめっき層を、ニッケルめっき層６に変えて金めっき層とすることも可能である。金めっき層とした場合のめっき膜厚は、ニッケルめっき層６の場合と同様に１μｍであり、又、熱処理温度も同様である。金めっき層によっても、Ａｇろう材の濡れ性改善を図ることができる。
【００４５】
なお、上述した分散強化銅として、銅にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を分散させたアルミナ分散強化銅の変わりに、銅に、ＳｉＣ(炭化シリコン)、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、Ｃ(カーボン)、ＴｉＯ２（酸化チタニウム）のセラミックス粒子、又はＷ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）の第２元素のいずれか一つを分散させた分散強化銅を用いた場合であっても、本発明の第１の実施形態に係るろう付方法を用いることができる。
【００４６】
［効果］
上述したように、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法においては、Ａｇろう材５中の銀の分散強化銅３への拡散（エロージョン）を防止するために、エロージョン防止層として分散強化銅３の表面に銅めっき層７を設け、更にこの銅めっき層７の全面に、Ａｇろう材５の濡れ性改善層としてニッケルめっき層６又は金めっき層を設ける。このように分散強化銅３の表面に二重のめっき層を設けることによって、Ａｇろう材５の分散強化銅３内へのエロージョンを防止するとともに、Ａｇろう材５の濡れ性を改善し、Ａｇろう材５が充填されないことに起因して発生する密着不良を防止することができる。
【００４７】
図４は、本発明の第１の実施形態に係るろう付方法の効果を示す図であり、図４（Ａ）は、本ろう付によって接合した接合断面の電気顕微鏡像、図４(Ｂ)及び図４（Ｃ）は、それぞれの断面における銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）の分布状況を示す図である。図４（Ａ）に示すように、本ろう付方法によれば、中央部の色の薄い部分である接合面と色の濃い部分であるＯＤＳの境界が明確であり、図１３(Ｂ)に示したような銀（Ａｇ）のＯＤＳ内へのエロージョンがほとんど見られない。また、図４（Ｂ）の画像上において赤色で示されている銀（Ａｇ）が、中央部の接合部分に集中し、ＯＤＳ内部にあまり拡散していないことが把握される。また、図４（Ｃ）に示すニッケル（Ｎｉ）の分布についても、接合面部分に集中していることが把握される。以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によれば、銅めっき層及び銀めっき層の二つのめっき層が銀ろう材の代替の役割を果し、銀の分散強化銅等の内部へのエロージョンを防止しつつ、分散強化銅等を確実にろう付することができる。
【００４８】
また、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法は、上述したように、エロージョン防止層が、膜厚の管理が容易な銅めっき層７によって形成されているため製造が容易であり、ニッケルめっき層を設ける方法に比してコスト削減を図ることができる。また、密着不良を防止できるため歩留まりが向上し、この点でもコスト削減効果がある。
【００４９】
［実施例１］
次に、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を用いた実施例について説明する。以下の実施例においては、材質としてアルミナ分散強化銅を用いた部材の実施例について示すが、本実施例１はこれに限定されるものではない。実施例１は、本ろう付方法によって図７に示した部材を形成した例である。図２は、本ろう付方法によって形成した部材１００の断面図である。また、図３は、図２に示した部材１００の部分αの拡大模式図である。図３（Ａ）は、ろう付前の状態、図３（Ｂ）はろう付後の状態を示す。
【００５０】
図２に示すように、本部材１００は、ドーナツ状の第２構成要素（ケイ素鋼板）１を、無酸素銅からなる第１構成要素（貫通バー）２を貫通させて複数積層し、その両端部に、アルミナ分散強化銅からなるドーナツ状の第３構成要素（エンドリング）３を、それぞれ前記第１構成要素２に貫通させてそれぞれ複数積層した構造である。積層した複数の第３構成要素３の相互間及び第３構成要素３と第１構成要素２との間は、それぞれろう付されている。図２においては、第３構成要素３は、第１構成要素２の両端部にそれぞれ４枚ずつ積層されているが、これに限定されるものではなく、部材に求められる強度等に応じて、その数は適宜変更され得る。
【００５１】
上述した部材のろう付箇所は、上述した本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によってろう付される。即ち、まず、第１構成要素２及び第３構成要素３の表面に、めっき処理によって銅めっき層７を、５μｍの膜厚で形成する。次に、銅めっき層７を形成した第１構成要素２及び第３構成要素３の銅めっき層７の全面に、めっき処理によってニッケルめっき層６を形成する。本実施例１においては、ニッケルめっき層６の膜厚は１μｍで形成した。これによって、第１構成要素２及び第３構成要素３は、２層のめっき層（６、７）を有する構造となる。
【００５２】
以上のような処理を行った後、第３項構成要素３については、該第３構成要素３の複数の第２貫通孔側壁部４ａのそれぞれに、シート状（箔）に形成したＡｇろう材５を密着させて配設する。
【００５３】
以上の処理を行った後、複数の第２構成要素１を、該第２構成要素１の複数の第１貫通孔１０に複数の第１構成要素２をそれぞれ貫通させて積層する。次に、Ａｇろう材５を配設した前記第３構成要素３を、該第３構成要素３の複数の第２貫通孔４のそれぞれに前記複数の第１構成要素２を貫通させて、前記複数の第１構成要素２の両端部にそれぞれ一つずつ配設する。そして、前記第３構成要素３と同様のドーナツ状に形成し所定の位置に貫通孔を設けたシート状のＡｇろう材５を、前記第３構成要素３の上に配設し、さらにその上に、Ａｇろう材５を配設した前記第３構成要素３を第１構成要素２の両端部にそれぞれ一つずつ配設する。シート状のＡｇろう材５と第３構成要素３とを同様に繰り返して配設し、第１構成要素２の両端部に、それぞれの間にＡｇろう材５を挟んで第３構成要素３を所望の枚数配設する。これを炉中にて所定の温度にて熱処理してろう付する。Ａｇろう材５のシートの厚さ及び規格並びにろう付の熱処理温度は、それぞれの構成要素（１〜３）の材質及び磁性等の性質に応じて適宜選択される。本実施例１においては、Ａｇろう材シート（箔）５は、規格ＢＡｇ−８のろう材を用い１００μｍの厚さに形成したものを使用し、熱処理温度は、８３０℃以下に制御して処理を行った。
【００５４】
これによって、第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａと第１構成要素２とが接合され、また、第３構成要素３同士が接合され、所望の強度を有する部材１００を、アルミナ分散強化銅によって形成することができる。
【００５５】
また、図３に示すように、製造された部材１００は、Ａｇろう材５の濡れ性が改善される本発明の第１の実施形態に係るろう付方法によってろう付されているため、第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａと第１構成要素２との間及び第３構成要素３同士の間に、Ａｇろう材５が充分に充填され、隙間なく接合される。従って、密着不良に起因する破損等が少ない部材１００を得ることができる。このような部材は、例えばロータとして用いることができる。
【００５６】
なお、本実施例１においては、第３構成要素（エンドリング）３は、アルミナ分散強化銅からなる薄板を所望の開口を有するドーナツ状に形成し、且つ複数の第２貫通孔４を貫通させて形成した。そして、この薄板の第３構成要素３に上述した２層のめっき層（６、７）を形成し、所望の枚数の第３構成要素３をＡｇろう材シート（箔）５を介して積層してろう付して接合することで、所望の強度を有する一体の第３構成要素３を形成した。このように薄板の第３構成要素３を積層するのは、該第３構成要素３と第１構成要素２との接合面である第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａに、ろう材を充分に充填するためである。即ち、第２貫通孔側壁部４ａの深さが深いほど、第２貫通孔側壁部４ａ中央部分にシート状のＡｇろう材５を配設することが難しくなる。また、熱処理の際に、Ａｇろう材５は垂直方向に垂れてくるため、垂直方向上部側にＡｇろう材５が充分充填されない箇所（即ち、接合不良部分。）が形成され易くなる。第３構成要素３を薄板に形成して、第２貫通孔側壁部４ａ及びそれぞれの第３構成要素３の間にろう材５を配設することで、ろう材５が垂直方向に垂れてもそれぞれの第３構成要素３間に配設したろう材５が充填され、上述した接合不良部分の形成を抑制することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法について説明する。なお、以下の説明において、上述した第１の実施形態に係るろう付方法と共通する部分については、説明を省略する場合がある。
【００５８】
上述した本発明の第１の実施形態に係るろう付方法は、被接合部材であるアルミナ分散強化銅又は無酸素銅からなる構成要素を、シート状（箔）に形成したＡｇろう材を用いてろう付する。本第２の実施形態に係るろう付方法は、Ａｇろう材用いずにろう付することを特徴とする。
【００５９】
第１の実施形態に係るろう付方法において部材を製造する場合、例えば、図２等に示した第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａに、シート状のＡｇろう材を配設する必要がある。しかし、このような微細な凹所に、適切にシート状のろう材を配設することは容易ではない。また、接合箇所の面積が微細な場合には、より困難性が増す。そこで、本第２の実施形態に係るろう付方法においては、ろう材の替わりに、所望の金属からなる第２のめっき層を形成する。なお、本明細書においては、「ろう材を用いず」とは、前処理を施した被接合部材以外に、別途ろう材を配設しないことを意味する。
【００６０】
より詳細に、図を用いて説明するが、以下の実施形態においては、被接合部材としてアルミナ分散強化銅から成る部材を用いた例を示す。図５は、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を示す概略断面図である。図５（Ａ）はろう付前の状態を示し、図５（Ｂ）はろう付後の状態を示す。また、図６は、本発明の第２の実施形態に係るろう付方法の効果を示す図である。図６（Ａ１）及び（Ｂ１）に、本ろう付によって接合した接合断面の電気顕微鏡像及び銀の分布状況を示し、図６（Ｂ１）及び（Ｂ２）に、比較例として従来のろう付方法によって接合した接合断面の電気顕微鏡像及び銀の分布状況を示している。
【００６１】
図５（Ａ）に示すように、本第２の実施形態に係るろう付方法においては、ろう付する前に、アルミナ分散強化銅３の表面に銅めっき層７を形成する。これは、上述した第１の実施形態に係るろう付方法と同一である。
【００６２】
本第２の実施形態においては、更にその銅めっき層７の上に銀めっき層８を形成する。即ち、アルミナ分散強化銅３を、アルミナ分散強化銅３の上に銅めっき層７が配設され、更に銅めっき層７の上に銀めっき層８が配設される２層めっき構造とする。言い換えれば、本発明の第１の実施形態のニッケルめっき層６に変えて銀めっき層８を形成する。
【００６３】
次に、２層めっき構造としたアルミナ分散強化銅３を密着させ、その後、炉中にて所定のろう付温度にて熱処理を行う。ろう付温度は、ろう付対象部材及び当該部材と共に炉中にて熱処理される他の部材を考慮して、適宜選択される。
【００６４】
熱処理後、図５（Ｂ）に示すように、銅めっき層７の膜厚は減少し、銀めっき層８が硬化してろう接部５ａを形成される。即ち、銅めっき層７の銅の一部及び銀めっき層８が溶融され、溶融されたそれぞれの金属が接合面に拡散することによって、Ａｇろう材が溶融された状態と同一となり、それが硬化することで、ろう接部５ａが形成されるのである。即ち、本第２の実施形態に係るろう付方法においては、２層のめっき層（７、８）が、熱処理によって溶融して、めっき層（７、８）自身がろう材の役割を果す。
【００６５】
なお、膜厚が薄くなった銅めっき層７は、第１の実施形態の銅めっき層７と同様に、銀メッキ層８から溶け出した銀のアルミナ分散強化銅３内部への拡散を防止するエロージョン層として機能する。従って、本実施形態においては、銅めっき層７は、エロージョン防止層としての機能とＡｇろう材成分としての機能を兼ねるものである。なお、図５（Ｂ）において、ろう接部５ａの垂直方向中央に、破線で接合面を示しているが、実際には、このような接合面が形成されるわけではなく、ろう接部５ａが一体的に形成される。
【００６６】
本実施形態においては、銅めっき層７の膜厚は５μｍ以上に形成し、銀めっき層８の膜厚も５μｍ以上に形成した。銅めっき層７の膜厚は、エロージョンを防止でき、かつＡｇろう材の成分となるのに充分な膜厚とされる。この膜厚以上であれば、エロージョンを防止する効果が発揮でき、また溶融した銀メッキ層８の銀とともに実質的にＡｇろう材として機能する。また、銀めっき層８は、溶融した銅めっき層７の銅とともに実質的にＡｇろう材として機能する層であり、これ以上の膜厚であれば、実質的にＡｇろう材としての効果が確保できる。そして、銅めっき層７及び銀めっき層８は、膜厚の管理を考慮してそれぞれ電気めっき法によって形成したが、これに限定される訳ではない。なお、上述した第１の実施形態においては、銅めっき層７上におけるＡｇろう材の濡れ性を改善するために、ニッケルめっき層６を設けたが、本実施形態においては、銅めっき層７及び銀めっき層８が、熱処理によってともに溶融し、溶融した銅中に、銀がほぼ均一に拡散する。従って、濡れ性の改善を図る必要がないため、ニッケルめっき層６又は金めっき層を設ける必要がない。
【００６７】
本実施形態においては、ろう付温度を８３０℃以下に制御してろう付を行った。但し、これは、ろう付対象部材と共に炉中にて熱処理される他の部材の特性等を考慮して選択された一例であり、本実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法は、上記のろう付温度に限定されるものではない。
【００６８】
本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法は、上述した実施例１に示した部材等の製造に応用することができる。即ち、実施例１で説明した第１構成要素２及び第３構成要素３のろう付に応用することができる。詳細な説明は省略するが、第１構成要素２及び第３構成要素３の表面に、５μｍ以上の膜厚の銅めっき層７を形成した後、更に銅めっき層７の全面に、５μｍ以上の膜厚で銀めっき層８を形成する。そして、Ａｇろう材シートを用いずに、それぞれの構成要素を実施例１と同様に積層して、所望の温度で熱処理を行い、ろう付接合する。これによって、実施例１と同様に、ろう材を用いずに上述した部材をろう付接合して形成することができる。
【００６９】
なお、本実施形態２に係るろう付方法を用いた場合、第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａにも、確実にろう材を充填できる。即ち、実質的にろう材となる２つのめっき層（７、８）を、めっき処理にて確実に第２貫通孔側壁部４ａにも形成できるからである。
【００７０】
なお、上述したアルミナ分散強化銅の変わりに、銅に、ＳｉＣ(炭化シリコン)、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、Ｃ(カーボン)、ＴｉＯ２（酸化チタニウム）、Ｗ（タングステン）、又はＭｏ（モリブデン）のいずれかを分散させた分散散強化銅を用いた場合であっても、本発明の第２の実施形態に係るろう付方法を用いることができる。
【００７１】
［効果］
本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法の効果について、図を基に説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係るろう付方法によって接合した接合断面の電気顕微鏡像であり、図６（Ａ１）及び（Ａ２）は、本第２の実施形態に係るろう付方法によってろう付した場合の電子顕微鏡像であり、図６（Ｂ１）及び（Ｂ２）は、比較例として、従来のＡｇろう材によって接合した場合の電子顕微鏡像を示す。なお、比較例においては、Ａｇろう材を１００μｍの厚さのシート状に形成したものを用いてろう付した。また、図６（Ａ１）の本第２の実施例形態に係るろう付接合断面においては、銅めっき及び銀めっきを施したＯＤＳを３段接合した断面を示しており、上下に２つ見られる色の薄い部分が、それぞれ接合部分である。一方、図６（Ｂ１）の従来のろう付方法の断面は、ＯＤＳを、Ａｇろう材を介して２段接合した断面を示し、中央が接合部分である。図６（Ａ２）及び図６（Ｂ２）においては、画像上で、赤色で示されている部分が銀であり、一方、黒色で示されている部分がＯＤＳ（及び銅）の部分である。
【００７２】
図６（Ａ１）において、ろう付後の拡散層幅は、それぞれ０．３ｍｍであり、一方、図６（Ｂ１）の拡散層幅は、１ｍｍである。また、図６（Ａ２）においては、画像上に赤色の箇所が非常に少なく、一方、図６（Ｂ２）においては、赤色の箇所が全体に同じように分散して非常に多く見受けられる。即ち、本第２の実施形態に係るろう付方法によれば、銀のＯＤＳ内部への拡散が非常に少ないことが把握される。以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法の効果は、第１に、エロージョンを抑制しながら確実にろう付できることである。なお、拡散層の幅が大きく異なるのは、本第２の実施形態に係るろう付方法が、銅めっき層７及び銀めっき層８をそれぞれ５μｍずつ形成してろう付するのに対して、従来のＡｇろう材を使用したろう付方法では、１００μｍの厚さのシート状のＡｇろう材を用いたことによる。従って、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によれば、第２に、接合面の高さを抑制して接合することができ、複数層をろう付した場合製品の高さを抑制することができる副次的な効果がある。
【００７３】
更に、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によれば、高価なＡｇろう材（Ａｇろう箔）をまったく使用せず、銀めっき層８の形成によってろう付するため、第３の効果として、製品コストを大幅に引き下げることができる効果が得られる。更に、上述したように、銀めっき層８は膜厚５μｍ以上で形成するが、非常に薄い膜厚で良いため、めっき時間が短時間で済み、且つ、微細な凹部が存在しても短時間で済む。従って、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によれば、第４に、Ａｇろう箔５を微細な凹部に配設するのに長時間を要する従来のろう付方法に比して、製造時間を大幅に短縮することができる効果が得られる。
【００７４】
また更に、ろう材を用いず、銅めっき層７及び銀めっき層８を形成してろう付するため、微細な凹部や微小な接合面にも両めっき層（７、８）が確実に形成される。従って、例えば、ろう材量を確保するために薄板に形成していた上述した実施例１で説明した部材の第３構成要素３を、一体形成することが可能になる。或いは、第３の構成要素３の分割数を大幅に減少させることができる。従って、第３構成要素３を積層して配置する工程が省略でき、或いは減少させることができるため、製造時間の短縮及びコスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施形態にセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を示す概略断面図であり、図１（Ａ）はろう付前の状態を示し、図１（Ｂ）はろう付後の状態を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る本ろう付方法によって形成した部材１００の断面図である。
【図３】図２に示した部材１００の部分αの拡大模式図であり、図３（Ａ）は、ろう付前の状態、図３（Ｂ）はろう付後の状態を示す。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るろう付方法の効果を示す図であり、図４（Ａ）は、本ろう付によって接合した接合断面の電気顕微鏡像、図４(Ｂ)及び図４（Ｃ）は、それぞれの断面における銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）の分布状況を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を示す概略断面図であり、図５（Ａ）はろう付前の状態を示し、図５（Ｂ）はろう付後の状態を示す。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るろう付方法の効果を示す図であり、図６（Ａ１）及び（Ｂ１）は、本ろう付によって接合した接合断面の電気顕微鏡像及び銀の分布状況、図６（Ｂ１）及び（Ｂ２）は、比較例として従来のろう付方法によって接合した接合断面の電気顕微鏡像及び銀の分布状況である。
【図７】複数積層したケイ素鋼板を、貫通バーを介して複数積層し、両端にエンドリングを配設して接合した部材の一例を示す図である。
【図８】図７に示した部材の接合部分の変形例を示す図であり、図８（Ａ）は、接合部分がエロージョンに起因して変形した例であり、図８（Ｂ）は、正常な接合部分を示す。
【図９】図７に示した部材のエンドリングの材質としてアルミナ分散強化銅を用いた場合の、従来のろう付方法によりＡｇろう材でろう付する例を示す図であり、図９（Ａ）はろう付方法の概略図、図９（Ｂ）は図７に示した部材のろう付前の状態を示す概略断面図、図９（Ｃ）はろう付においてエロージョンが発生した例を示す模式断面図である。
【図１０】特許文献１に示されたろう付方法により、Ａｇろう材でろう付する例を示す図であり、図１０（Ａ）はろう付方法の概略図、図１０（Ｂ）は図７に示した部材のろう付前の状態を示す概略断面図、図１０（Ｃ）は正常にろう付された状態を示す概略断面図である。
【図１１】ニッケルめっき層からなるエロージョン防止層を設けた場合の効果を示す接合面の電子顕微鏡像であり、図１１（Ａ）は、それぞれ１０μｍ及び３０μｍの膜厚でニッケルめっき層を形成したＯＤＳを、Ａｇろう材を用いてろう付した場合の接合面の電子顕微鏡像であり、図１１（Ｂ）は、同様に２０μｍ及び３０μｍの膜厚でニッケルめっき層を形成したＯＤＳを、ろう付した場合の接合面の電子顕微鏡像である。
【図１２】図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示したそれぞれの断面における銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の分布状況を示す図である。
【図１３】アルミナ分散強化銅に銅めっき層３０７を設けて、エロージョンを抑制しつつＯＤＳをＡｇろう材でろう付したテスト実施例を示す図であり、図１３（Ａ）はろう付方法を示す概略断面図、図１３（Ｂ）はろう付後の接合断面の電子顕微鏡像である。
【図１４】テスト実施例及び従来のろう付方法によるろう付の場合の銀及び銅の分布を示す図であり、図１４（Ａ）は図１３に示した接合断面の更に拡大した電子顕微鏡像、図１４（Ｂ）は従来のろう付方法によりろう付した場合の接合断面の電子顕微鏡像である。
【図１５】銅めっき層及びニッケルめっき層におけるＡｇろう材の濡れ性テスト方法及びテスト結果を示す図であり、図１５（Ａ）はテスト方法の概略を示す模式図、図１５（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ銅めっき層及びニッケルめっき層におけるＡｇろう材の濡れ広がり状況を示す写真像である。
【符号の説明】
【００７６】
１、２０１、３０１：第２構成要素（ケイ素鋼板）
２、３０２：第１構成要素（無酸素銅貫通バー）
３、３０３：第３構成要素（アルミナ分散強化銅エンドリング）
４、２０４、３０４：第２貫通孔
４ａ、３０４ａ：第２貫通孔側壁部
５、２０５、３０５：銀ろう材（銀ろう材シート）
５ａ、２０５ａ、３０５ａ:ろう付後のろう接部
６、２０６、３０６：ニッケルめっき層
７、３０７：銅めっき層
８：銀めっき層
１０、２１０、３１０：第１貫通孔
１００、２００、３００：部材
２０２：アルミニウム貫通バー
２０３：アルミニウムエンドリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の接合に関し、特に、アルミナ分散強化銅等をろう付によって接合する方法、及びこの接合方法によって接合した接合部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の貫通孔を有する磁性のあるケイ素鋼板（第２構成要素）を、前記貫通孔を貫通する複数の貫通バー（第１構成要素）を介して複数積層し、両端にストッパとしてエンドリング（第３構成要素）を配設して、前記エンドリングと前記貫通バーとをろう付接合（以下、本明細書においては、単にろう付と記す。）して形成する部材（例えば、ロータ等。）がある。例えば、図７に示すような部材である。図７は、複数積層したケイ素鋼板を、貫通バーを介して複数積層し、両端にエンドリングを配設して接合した部材の一例を示す図である。
【０００３】
図７に示したような部材を形成する場合、使用目的によって材質は適宜選択されるが、一般的な加工においては、加工の容易性及びコストの観点からエンドリング２０３及び貫通バー２０２は、鋳型を用いて一体的に形成されるアルミニウム鋳造品である場合が多い。ところが、かかる部材２００が、例えば２万〜３万ｒｐｍといった高速回転環境下で使用される場合、アルミニウム鋳造品は強度の問題で変形してしまう場合がある。従って、この部材がかかる高速回転環境下で使用される場合には、エンドリング２０３及び貫通バー２０２の材質としてアルミニウム以外の高強度な材質が求められる。また更に、この部材２００には、電気抵抗が低いことが求められる場合もある。
【０００４】
上述したような高速回転で使用され、かつ低電気抵抗が求められる場合、エンドリング２０３及び貫通バー２０２の材質としては、無酸素銅、及びアルミナ分散強化銅（Ｏｘｉｄｅ＿Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ＿Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ＿Ｃｏｐｐｅｒ＿Ａｌｌｏｙ。以下、ＯＤＳと記す場合がある。）に代表されるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅（以下、本明細書においては、セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた強化銅を、分散強化銅と記す場合がある。）が考えられる。ところが、いずれの材質を用いる場合であっても、例えばエンドリング２０３をこれらの材質を用いて鋳造で形成することは難しい。そこで、これらの材質を用いて形成する場合、積層したケイ素鋼板の両端に、これらの材質からなる薄板で形成したエンドリング２０３を、ろう材を介して複数枚積層し、前記複数のエンドリング２０３相互間及び前記複数のエンドリング２０３と前記貫通バー２０２とをろう付接合することが必要になる。
【０００５】
しかし、エンドリング２０３の材質として無酸素銅を用いた場合、無酸素銅は炉中ろう付によって鈍ってしまい、所望の強度を確保することができない。一方、エンドリング２０３の材質としてアルミナ分散強化銅を用いる場合には、炉中ろう付で鈍ることがない。ここで、アルミナ分散強化銅からなる薄板をろう付する場合、積層したケイ素鋼板２０１の磁性を保つために、ろう付温度が８３０℃以下に限定される場合がある。このような条件を満たすろう材としては、銀ろう材（銀、銅、亜鉛を主成分とする硬ろうで、いわゆる活性銀ろう材も含む。以下、Ａｇろう材と記す。）が有る。ところが、Ａｇろう材を用いてアルミナ分散強化銅をろう付する場合、ろう材中の銀がエロージョン（母材金属の溶融ろうへの溶解及びろう成分の母材への拡散。）を起こして接合部分が変形し、接合部の密着不良が発生するという問題がある。図８に、図７に示した部材の接合部分の変形例を示す図である。図８（Ａ）が、接合部分がエロージョンに起因して変形した例であり、図８（Ｂ）が、正常な接合部分である。このような接合不良箇所は、破損の原因ともなる。
【０００６】
そこで、アルミナ分散強化銅を、Ａｇろう材を用いてろう付する場合に、銀がアルミナ分散強化銅にしみ込みエロージョンを起こすことを防止するため、特許文献１に開示されたように、接合面にニッケルめっき層を形成し、ニッケルめっき層をバリア層として、銀のアルミナ分散強化銅内部へのしみ込みを防止することが提案されている。
【０００７】
図を基により詳細に説明する。図９は、図７に示した部材のエンドリングの材質としてアルミナ分散強化銅を用いた場合の、従来のろう付方法によりＡｇろう材でろう付する例を示す図であり、図９（Ａ）はろう付方法の概略図、図９（Ｂ）は図７に示した部材のろう付前の状態を示す概略断面図、図９（Ｃ）はろう付においてエロージョンが発生した例を示す模式断面図である。更に図１０は、特許文献１に示されたろう付方法により、Ａｇろう材でろう付する例を示す図であり、図１０（Ａ）はろう付方法の概略図、図１０（Ｂ）は図７に示した部材のろう付前の状態を示す概略断面図、図１０（Ｃ）は正常にろう付された状態を示す概略断面図である。図９及び図１０においては、ろう付による接合状況を判りやすくするために、図７に破線で示した部分αに相当する箇所を拡大して示している。また、ろう付方法の概略図においては、判りやすくするために、接合面以外の面のめっき層を省略して図示している。なお、エンドリングの材質がアルミナ分散強化銅になるためエンドリングが複数から構成されているが、これは後述する理由により、機能としては同様である。
【０００８】
図７に示した部材２００のエンドリング２０３の材質としてアルミナ分散強化銅を、貫通バー２０２の材質として無酸素銅を用い、Ａｇろう材を用いてろう付する場合、接合面の状態は、図９（Ａ）に示すようになる。そして、図９（Ｂ）に示すように、実際の部材においては、アルミナ分散強化銅から成るエンドリング３０３相互間及びエンドリング３０３と無酸素銅からなる貫通バー３０２との間に、Ａｇろう材３０５を配設して、８３０℃以下の温度で炉中ろう付される。ろう付が完璧に行われた場合、エンドリング３０３相互間及びエンドリング３０３と貫通バー３０２との間に、Ａｇろう材３０５が完全に充填され、冷却されることでＡｇろう接部３０５ａが形成される。ところが、上述したように、Ａｇろう材３０５中の銀がエロージョンを起こして、アルミナ分散強化銅から成るエンドリング３０３内に拡散してしまい、図９（Ｃ）に示すように、エンドリング３０３の変形及びエンドリング３０３相互間及びエンドリング３０３と貫通バー３０２との間に隙間が生じ、Ａｇろう接部３０５ａの密着不良が発生するのである。
【０００９】
そこで、特許文献１の方法によれば、図１０（Ａ）に示したように、アルミナ分散強化銅３０３の表面にニッケルめっきを施してニッケルめっき層３０６を形成し、Ａｇろう材を用いてろう付する。実際の部品においては、図１０（Ｂ）に示すようろう付前の状態となる。そして図１０（Ｃ）に示すように、Ａｇろう接部３０５ａを形成して接合する。ニッケルめっき層３０６が、銀のアルミナ分散強化銅への拡散を防止するエロージョン防止層としての役割を果し、接合不良の発生を抑制できるのである。なお、Ａｇろう材は接合面に直接塗布するのではなく、Ａｇろう材からなるシートを形成し、ニッケルめっきを施したアルミナ分散強化銅３０３上にＡｇろう材シートを配設してろう付される。
【００１０】
ところが、特許文献１の方法では、ニッケルめっきの膜厚の制御が難しい。例えば、エンドリング３０３表面にニッケルめっきする場合、ニッケルめっき膜３０６の膜厚は、形成された部材の高さに直接的に影響する。従って、ニッケルめっき層３０６の膜厚は、エロージョン防止効果を発揮できる膜厚であれば、薄い程よい。ところが、ニッケルめっき層３０６の膜厚は薄くすることが難しく、例えば、膜厚１０μｍ以下とした場合、ニッケルめっき層３０６が破れてしまうケースが発生する。また、特許文献１の方法においては、Ａｇろう材のシートを使用するが、例えば貫通孔３０４や凹部を有する場合、貫通孔側壁部３０４ａや凹部内にＡｇろう材シート３０５を配設することが困難な場合がある。エンドリング３０３相互間にＡｇろう材シート３０５を配設するのは容易であるが、貫通孔３０４の径が小さい場合には、貫通孔側壁部３０４ａにＡｇろう材シート３０５を配設すること容易ではなく、作業に長時間を要する場合が生じる。以上のような理由から、無酸素銅、あるいはアルミナ分散強化銅に代表されるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散した分散強化銅から成る部材を、エロージョンを抑制しつつ簡易にろう付可能なろう付方法が求められる。
【特許文献１】特開２００３−４５２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、アルミナ分散強化銅に代表されるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅を、エロージョンを抑制しつつ簡易にろう付するろう付方法及びそのろう付方法を用いる接合部材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅から成る複数の部材のそれぞれの表面に、めっき処理にて第１の金属の第１のめっき層を形成し、前記第１のめっき層の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層をそれぞれ形成し、前記第１のめっき層及び前記第２のめっき層が形成された前記複数の部材をそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法が提供される。
【００１３】
本発明の別の実施形態によれば、セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅から成る複数の部材のそれぞれの表面に、めっき処理にて第１の金属の第１のめっき層を形成し、前記第１のめっき層の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層をそれぞれ形成し、前記第１のめっき層及び前記第２のめっき層が形成された前記複数の部材を、それぞれの間に銀ろう材を配置してそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法が提供される。
【００１４】
本発明のさらに別の実施形態によれば、無酸素銅から形成された複数の円柱状の第１の構成要素と、前記第１の構成要素に対応する複数の第１貫通孔を有する複数のドーナツ状の第２の構成要素と、セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅から形成され、前記第１の構成要素に対応する複数の第２貫通孔を有する複数のドーナツ状の第３の構成要素と、を備え、前記複数の第１の構成要素及び前記複数の第３の構成要素のそれぞれは、表面に銅めっき層が形成され、更に、前記銅めっき層の表面に第２の金属からなる第２のめっき層が形成され、前記複数の第２の構成要素は、それぞれの前記第１貫通孔に前記銅めっき層及び第２のめっき層が形成された前記複数の第１の構成要素がそれぞれ貫通されて積層され、前記積層された複数の第２の構成要素の両端に、それぞれの前記第２貫通孔に前記複数の第１の構成要素が貫通された前記銅めっき層及び第２めっき層が形成された前記複数の第３の構成要素が、少なくとも１つ以上それぞれ配設され、熱処理されて、前記複数の第３の構成要素のそれぞれの第２貫通孔の側壁部と前記複数の第１の構成要素のそれぞれとが接合されることを特徴とする部材が提供される。
【００１５】
前記セラミックス粒子あるいは第２元素は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｃ、ＴｉＯ２、Ｗ又はＭｏのいずれか一つであってもよい。
【００１６】
前記第１の金属は、銅であってもよい。
【００１７】
前記第２の金属は、銀であってもよい。
【００１８】
前記第２の金属は、ニッケル又は金であってもよい。
【００１９】
前記第１のめっき層の膜厚は、５μｍ以上であってもよい。
【００２０】
前記第２のめっき層の膜厚は、５μｍ以上であってもよい。
【００２１】
前記第２のめっき層の膜厚は、１μｍ以上であってもよい。
【００２２】
前記めっき処理は、電気めっき処理であってもよい。
【００２３】
前記熱処理の温度は、８３０℃以下であってもよい。
【００２４】
前記銀ろう材は、ＢＡｇ−８銀ろう材であってもよい。
【００２５】
前記銀ろう材は、シート状に形成された箔であってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、に代表されるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅を、エロージョンを抑制しつつ簡易にろう付するろう付方法及びそのろう付方法を用いる接合部材が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法及びそのろう付方法を用いた接合部品の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるわけではない。また、各実施形態において、同様の構成については同じ符号を付し、改めて説明しない場合がある。更に、ろう付方法を説明する概略図においては、判りやすくするために、接合面側のめっき層のみを表示し、他の面のめっき層を省略して図示している。
【００２８】
（本発明に至る経緯）
上述したように、ＯＤＳを、Ａｇろう材を用いてろう付する場合、エロージョンが発生する場合がある。このエロージョンが発生すると、密着不良が発生するだけでなく、接合部分の強度が低下し破損の原因ともなる。そこで、特許文献１に示されたような、ニッケルめっき層からなるエロージョン防止層を設けるＯＤＳのろう付方法が提案されている。しかし、上述したように、この方法はニッケルめっき層の膜厚の管理が難しい。図１１、図１２に基づいて説明する。図１１は、ニッケルめっき層からなるエロージョン防止層を設けた場合の効果を示す接合面の電子顕微鏡像であり、図１１（Ａ）は、それぞれ１０μｍ及び３０μｍの膜厚でニッケルめっき層を形成したＯＤＳを、Ａｇろう材を用いてろう付した場合の接合面の電子顕微鏡像であり、図１１（Ｂ）は、同様に２０μｍ及び３０μｍの膜厚でニッケルめっき層を形成したＯＤＳを、ろう付した場合の接合面の電子顕微鏡像である。また、図１２は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示したそれぞれの断面における銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の分布状況を示す図である。
【００２９】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）から把握されるように、ニッケルめっき層の膜厚が１０μｍの場合、粒界に銀が拡散しているが、めっき層の膜厚が２０μｍ及び３０μｍの場合には、銀の拡散が見られない。図１２（Ａ）からも、めっき層の膜厚が１０μｍの場合に銀がＯＤＳ内部に拡散していることが把握される。一方、図１２（Ｂ）において、ニッケルめっき層の膜厚が２０μｍと３０μｍのものを接合した場合には、ＯＤＳ内部への銀の拡散が見られない。図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、銅及びニッケルの分布については、いずれのめっき膜厚であっても相違が見られない。以上から、ＯＤＳを、ニッケルめっき層を設けて銀ろう材を用いてろう付する場合、少なくともニッケルめっき層の膜厚を１０μｍ超、より好適には２０μｍ以上に管理することが必要になり、めっき層の膜厚管理が容易でないことが把握される。
【００３０】
そこで、本発明者は、ニッケルめっき層に変えて、銅めっき層を設けることでエロージョンを防止することを思考し、かかる方法についてテスト実施した。このテスト実施例について、以下に説明する。なお、以下のテスト実施においては、分散強化銅として、アルミナ分散強化銅を用いた。
【００３１】
図を基に説明する。図１３は、アルミナ分散強化銅に銅めっき層３０７を設けて、エロージョンを抑制しつつＯＤＳをＡｇろう材でろう付したテスト実施例を示す図である。図１３（Ａ）は、ろう付方法を示す概略断面図であり、図１３（Ｂ）は、ろう付後の接合断面の電子顕微鏡像である。また、図１４は、テスト実施例及び従来のろう付方法によるろう付の場合の銀及び銅の分布を示す図であり、図１４（Ａ）は、図１３に示した接合断面の更に拡大した電子顕微鏡像、図１４（Ｂ）は、めっき層を設けないでアルミナ分散強化銅をＡｇろう材でろう付した場合の接合断面の電子顕微鏡像を比較例として示している。
【００３２】
上述したように、エロージョン防止層としてニッケルめっき層を設ける場合、めっき膜の膜厚の管理が難しく、特に膜厚を薄く形成することが難しい。そこで、図１３（Ａ）に示すように、本テスト実施例においては、ニッケルめっき層に変えて、アルミナ分散強化銅から成る部材３０３の表面にめっき処理にて銅めっき層３０７を形成し、Ａｇろう材３０５を用いてろう付した。本テスト実施例においては、銅めっき層３０７の膜厚の効果を検証するために、１０μｍの膜厚の銅めっき層３０７を形成したアルミナ分散強化銅部材３０３と、膜厚５μｍの銅めっき層３０７を形成したアルミナ分散強化銅部材３０３とをろう付した。Ａｇろう材３０５は、ＢＡｇ−８の銀ろう材を厚さ１００μｍのシート状（箔）に形成したものを用いた。ろう付温度は８３０℃以下に制御し、炉中ろう付を行った。なお、ろう付温度については、本ろう付方法を適用して製造される部材の、他の構成要素の磁性を確保するために必要な温度に制御したものである。また、Ａｇろう材の規格も同様の理由によって選択されたものである。
【００３３】
その結果を、図１３（Ｂ）に示す接合断面電子顕微鏡像によって分析したところ、膜厚５μｍの銅めっき層側では、銅めっき層を超えてアルミナ分散強化銅部材内部まで、Ａｇろう材がしみ込んでいる部分が一部に見受けられる。一方、膜厚１０μｍの銅めっき層側においては、Ａｇろう材がしみ込んでいるものの、しみ込みはほとんど銅めっき層の部分までであり、アルミナ分散強化銅部材内部まではしみ込んでいない。
以上から、銅めっき層の膜厚を適切に管理すれば、銅めっき層がエロージョン防止層として有効に機能することが把握される。銅めっき層の効果については、図１４に示した、銀、銅それぞれの分布状況からも理解できる。めっき層を設けないでＡｇろう材でろう付した場合、図１４（Ｂ）に示すように、画像中に赤色で表示される銀は、画像中に黒色で表示されるアルミナ分散強化銅部材内部までほぼ同じ様に拡散している。一方、図１４（Ａ）に示す本テスト実施例においては、銀は、Ａｇろう材を配設した箇所にほぼ集中して分布しており、銀の拡散が少ない。一方銅については、図１４（Ａ）及び（Ｂ）のいずれにおいても、ほとんど変わらない。以上説明したように、アルミナ分散強化銅表面に銅めっき層を設けてＡｇろう材でろう付することで、Ａｇろう材中の銀のエロージョンを防止できるとの感触を得た。
【００３４】
ところが、実験を重ねるなかで、銅めっき層を設けた場合、ニッケルめっき層に比してＡｇろう材の濡れ性が低下し、ろう材の濡れ性が悪いためにＡｇろう材が充填されない箇所が発生した。即ち密着不良が発生したのである。
【００３５】
そこで、銅めっき層とニッケルめっき層における銀ろう材の濡れ性を検証する比較テストを行った。図１５は、銅めっき層及びニッケルめっき層におけるＡｇろう材の濡れ性テスト方法及びテスト結果を示す図であり、図１５（Ａ）はテスト方法の概略を示す模式図、図１５（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ銅めっき層及びニッケルめっき層におけるＡｇろう材の濡れ広がり状況を示す写真像である。テストは、図１５（Ａ）に示すように、シート状に形成したＡｇろう材を使用し、該Ａろう材シートをめっき層の同一の位置に配設してろう付温度に加熱し、ろう材の濡れ広がり状況を確認することによって行った。図１５（Ｂ）に示すように、銅めっき層上においては、ろう材をセットした範囲からろう材が濡れ広がっていないのが把握される。一方、ニッケルめっき層上においては、図１５（Ｃ）に示すように、ろう材が濡れ広がっているのが把握される。以上のテストの結果、アルミナ分散強化銅表面に銅めっき層を設けてＡｇろう材でろう付する方法では、Ａｇろう材の銀のエロージョンを防止できるが、一方で、Ａｇろう材の濡れ性が悪くなることが確認された。
【００３６】
そこで、本発明者は更に研究を重ね、本発明を創作するに至った。以下、本発明に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法及びその方法を用いた接合部材について説明する。
【００３７】
（第１の実施形態）
［ろう付方法］
本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法について、図を基に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を示す概略断面図である。図１（Ａ）はろう付前の状態を示し、図１（Ｂ）はろう付後の状態を示す。
【００３８】
図１（Ａ）に示すように、本実施形態に係るろう付方法においては、ろう付する前に、アルミナ分散強化銅３の表面に銅めっき層（第１の金属の第１のめっき層）７を形成し、更にその銅めっき層７の上にニッケルめっき層（第２の金属の第２のめっき層）６を形成する。即ち、アルミナ分散強化銅３を、アルミナ分散強化銅３の上に銅めっき層７が配設され更に銅めっき層７の上にニッケルめっき層６が配設される２層めっき構造とする。本実施形態においては、銅めっき層７の膜厚は５μｍ以上に形成し、ニッケルめっき層６の膜厚は１μｍ以上に形成した。第１のめっき層はろう材中の銀のエロージョン防止層であり、第２のめっき層はろう材の濡れ性改善層である。
【００３９】
ここで、銅めっき層７の膜厚は、図１３及び図１４に示したテスト実施結果から、Ａｇろう材中の銀のエロージョンを防止できる膜厚として５μｍとしたものである。従って、この膜厚以上であれば、Ａｇろう材中の銀のエロージョンを防止する効果が発揮できる。また、ニッケルめっき層６の膜厚は、該ニッケルめっき層６がＡｇろう材５の濡れ性を改善するための層で膜厚を厚くする必要がないため、最小限の膜厚として１μｍとしたものである。従って、これ以上の膜厚であれば、Ａｇろう材５の濡れ性を改善する効果が確保できる。なお、銅めっき層７及びニッケルめっき層６は、膜厚の管理を考慮してそれぞれ電気めっき法によって形成したが、両めっき層の形成方法は、これに限定される訳ではない。
【００４０】
次に、２層めっき構造としたアルミナ分散強化銅３の上にシート（箔）状に形成したＡｇろう材５を配設する。本実施形態においては、シート（箔）状に形成したＡｇろう材５の厚さは、１００μｍとした。なお、Ａｇろう材として、ＢＡｇ−８の規格のＡｇろう材を用いた。
【００４１】
更にＡｇろう材５の上に２層めっき構造としたアルミナ分散強化銅３を積層する。その後、炉中にて所定のろう付温度にて熱処理を行う。本実施形態においては、ろう付温度を８３０℃以下に制御してろう付を行った。なお、これは一例であり、本実施形態に係るアルミナ分散強化銅のろう付方法は、上記のろう付温度及びＡｇろう材の規格に限定されるものではない。ろう付温度及びＡｇろう材５の規格については、ろう付対象部材及び当該部材と共に炉中にて熱処理される他の部材を考慮して、適宜選択される。
【００４２】
熱処理後、図１（Ｂ）に示すように、Ａｇろう材５は硬化してろう接部５ａとなり、アルミナ分散強化銅３同士が接合される。
【００４３】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によって、アルミナ分散強化銅３同士を確実に接合することができる。なお、上述した説明においては、アルミナ分散強化銅３のろう付について説明したが、本発明の第１の実施形態に係るろう付方法によれば、無酸素銅からなる部材同士又はそれぞれ無酸素銅とアルミナ分散強化銅からなる部材同士を確実に接合することができる。材質が無酸素銅の場合であっても、銅めっき膜７及びニッケルめっき膜６を形成する点は同じである。
【００４４】
また、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法においては、ろう材の濡れ性改善層として設ける第２のめっき層を、ニッケルめっき層６に変えて金めっき層とすることも可能である。金めっき層とした場合のめっき膜厚は、ニッケルめっき層６の場合と同様に１μｍであり、又、熱処理温度も同様である。金めっき層によっても、Ａｇろう材の濡れ性改善を図ることができる。
【００４５】
なお、上述した分散強化銅として、銅にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を分散させたアルミナ分散強化銅の変わりに、銅に、ＳｉＣ(炭化シリコン)、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、Ｃ(カーボン)、ＴｉＯ２（酸化チタニウム）のセラミックス粒子、又はＷ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）の第２元素のいずれか一つを分散させた分散強化銅を用いた場合であっても、本発明の第１の実施形態に係るろう付方法を用いることができる。
【００４６】
［効果］
上述したように、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法においては、Ａｇろう材５中の銀の分散強化銅３への拡散（エロージョン）を防止するために、エロージョン防止層として分散強化銅３の表面に銅めっき層７を設け、更にこの銅めっき層７の全面に、Ａｇろう材５の濡れ性改善層としてニッケルめっき層６又は金めっき層を設ける。このように分散強化銅３の表面に二重のめっき層を設けることによって、Ａｇろう材５の分散強化銅３内へのエロージョンを防止するとともに、Ａｇろう材５の濡れ性を改善し、Ａｇろう材５が充填されないことに起因して発生する密着不良を防止することができる。
【００４７】
図４は、本発明の第１の実施形態に係るろう付方法の効果を示す図であり、図４（Ａ）は、本ろう付によって接合した接合断面の電気顕微鏡像、図４(Ｂ)及び図４（Ｃ）は、それぞれの断面における銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）の分布状況を示す図である。図４（Ａ）に示すように、本ろう付方法によれば、中央部の色の薄い部分である接合面と色の濃い部分であるＯＤＳの境界が明確であり、図１３(Ｂ)に示したような銀（Ａｇ）のＯＤＳ内へのエロージョンがほとんど見られない。また、図４（Ｂ）の画像上において赤色で示されている銀（Ａｇ）が、中央部の接合部分に集中し、ＯＤＳ内部にあまり拡散していないことが把握される。また、図４（Ｃ）に示すニッケル（Ｎｉ）の分布についても、接合面部分に集中していることが把握される。以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によれば、銅めっき層及び銀めっき層の二つのめっき層が銀ろう材の代替の役割を果し、銀の分散強化銅等の内部へのエロージョンを防止しつつ、分散強化銅等を確実にろう付することができる。
【００４８】
また、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法は、上述したように、エロージョン防止層が、膜厚の管理が容易な銅めっき層７によって形成されているため製造が容易であり、ニッケルめっき層を設ける方法に比してコスト削減を図ることができる。また、密着不良を防止できるため歩留まりが向上し、この点でもコスト削減効果がある。
【００４９】
［実施例１］
次に、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を用いた実施例について説明する。以下の実施例においては、材質としてアルミナ分散強化銅を用いた部材の実施例について示すが、本実施例１はこれに限定されるものではない。実施例１は、本ろう付方法によって図７に示した部材を形成した例である。図２は、本ろう付方法によって形成した部材１００の断面図である。また、図３は、図２に示した部材１００の部分αの拡大模式図である。図３（Ａ）は、ろう付前の状態、図３（Ｂ）はろう付後の状態を示す。
【００５０】
図２に示すように、本部材１００は、ドーナツ状の第２構成要素（ケイ素鋼板）１を、無酸素銅からなる第１構成要素（貫通バー）２を貫通させて複数積層し、その両端部に、アルミナ分散強化銅からなるドーナツ状の第３構成要素（エンドリング）３を、それぞれ前記第１構成要素２に貫通させてそれぞれ複数積層した構造である。積層した複数の第３構成要素３の相互間及び第３構成要素３と第１構成要素２との間は、それぞれろう付されている。図２においては、第３構成要素３は、第１構成要素２の両端部にそれぞれ４枚ずつ積層されているが、これに限定されるものではなく、部材に求められる強度等に応じて、その数は適宜変更され得る。
【００５１】
上述した部材のろう付箇所は、上述した本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によってろう付される。即ち、まず、第１構成要素２及び第３構成要素３の表面に、めっき処理によって銅めっき層７を、５μｍの膜厚で形成する。次に、銅めっき層７を形成した第１構成要素２及び第３構成要素３の銅めっき層７の全面に、めっき処理によってニッケルめっき層６を形成する。本実施例１においては、ニッケルめっき層６の膜厚は１μｍで形成した。これによって、第１構成要素２及び第３構成要素３は、２層のめっき層（６、７）を有する構造となる。
【００５２】
以上のような処理を行った後、第３項構成要素３については、該第３構成要素３の複数の第２貫通孔側壁部４ａのそれぞれに、シート状（箔）に形成したＡｇろう材５を密着させて配設する。
【００５３】
以上の処理を行った後、複数の第２構成要素１を、該第２構成要素１の複数の第１貫通孔１０に複数の第１構成要素２をそれぞれ貫通させて積層する。次に、Ａｇろう材５を配設した前記第３構成要素３を、該第３構成要素３の複数の第２貫通孔４のそれぞれに前記複数の第１構成要素２を貫通させて、前記複数の第１構成要素２の両端部にそれぞれ一つずつ配設する。そして、前記第３構成要素３と同様のドーナツ状に形成し所定の位置に貫通孔を設けたシート状のＡｇろう材５を、前記第３構成要素３の上に配設し、さらにその上に、Ａｇろう材５を配設した前記第３構成要素３を第１構成要素２の両端部にそれぞれ一つずつ配設する。シート状のＡｇろう材５と第３構成要素３とを同様に繰り返して配設し、第１構成要素２の両端部に、それぞれの間にＡｇろう材５を挟んで第３構成要素３を所望の枚数配設する。これを炉中にて所定の温度にて熱処理してろう付する。Ａｇろう材５のシートの厚さ及び規格並びにろう付の熱処理温度は、それぞれの構成要素（１〜３）の材質及び磁性等の性質に応じて適宜選択される。本実施例１においては、Ａｇろう材シート（箔）５は、規格ＢＡｇ−８のろう材を用い１００μｍの厚さに形成したものを使用し、熱処理温度は、８３０℃以下に制御して処理を行った。
【００５４】
これによって、第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａと第１構成要素２とが接合され、また、第３構成要素３同士が接合され、所望の強度を有する部材１００を、アルミナ分散強化銅によって形成することができる。
【００５５】
また、図３に示すように、製造された部材１００は、Ａｇろう材５の濡れ性が改善される本発明の第１の実施形態に係るろう付方法によってろう付されているため、第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａと第１構成要素２との間及び第３構成要素３同士の間に、Ａｇろう材５が充分に充填され、隙間なく接合される。従って、密着不良に起因する破損等が少ない部材１００を得ることができる。このような部材は、例えばロータとして用いることができる。
【００５６】
なお、本実施例１においては、第３構成要素（エンドリング）３は、アルミナ分散強化銅からなる薄板を所望の開口を有するドーナツ状に形成し、且つ複数の第２貫通孔４を貫通させて形成した。そして、この薄板の第３構成要素３に上述した２層のめっき層（６、７）を形成し、所望の枚数の第３構成要素３をＡｇろう材シート（箔）５を介して積層してろう付して接合することで、所望の強度を有する一体の第３構成要素３を形成した。このように薄板の第３構成要素３を積層するのは、該第３構成要素３と第１構成要素２との接合面である第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａに、ろう材を充分に充填するためである。即ち、第２貫通孔側壁部４ａの深さが深いほど、第２貫通孔側壁部４ａ中央部分にシート状のＡｇろう材５を配設することが難しくなる。また、熱処理の際に、Ａｇろう材５は垂直方向に垂れてくるため、垂直方向上部側にＡｇろう材５が充分充填されない箇所（即ち、接合不良部分。）が形成され易くなる。第３構成要素３を薄板に形成して、第２貫通孔側壁部４ａ及びそれぞれの第３構成要素３の間にろう材５を配設することで、ろう材５が垂直方向に垂れてもそれぞれの第３構成要素３間に配設したろう材５が充填され、上述した接合不良部分の形成を抑制することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法について説明する。なお、以下の説明において、上述した第１の実施形態に係るろう付方法と共通する部分については、説明を省略する場合がある。
【００５８】
上述した本発明の第１の実施形態に係るろう付方法は、被接合部材であるアルミナ分散強化銅又は無酸素銅からなる構成要素を、シート状（箔）に形成したＡｇろう材を用いてろう付する。本第２の実施形態に係るろう付方法は、Ａｇろう材用いずにろう付することを特徴とする。
【００５９】
第１の実施形態に係るろう付方法において部材を製造する場合、例えば、図２等に示した第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａに、シート状のＡｇろう材を配設する必要がある。しかし、このような微細な凹所に、適切にシート状のろう材を配設することは容易ではない。また、接合箇所の面積が微細な場合には、より困難性が増す。そこで、本第２の実施形態に係るろう付方法においては、ろう材の替わりに、所望の金属からなる第２のめっき層を形成する。なお、本明細書においては、「ろう材を用いず」とは、前処理を施した被接合部材以外に、別途ろう材を配設しないことを意味する。
【００６０】
より詳細に、図を用いて説明するが、以下の実施形態においては、被接合部材としてアルミナ分散強化銅から成る部材を用いた例を示す。図５は、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を示す概略断面図である。図５（Ａ）はろう付前の状態を示し、図５（Ｂ）はろう付後の状態を示す。また、図６は、本発明の第２の実施形態に係るろう付方法の効果を示す図である。図６（Ａ１）及び（Ｂ１）に、本ろう付によって接合した接合断面の電気顕微鏡像及び銀の分布状況を示し、図６（Ｂ１）及び（Ｂ２）に、比較例として従来のろう付方法によって接合した接合断面の電気顕微鏡像及び銀の分布状況を示している。
【００６１】
図５（Ａ）に示すように、本第２の実施形態に係るろう付方法においては、ろう付する前に、アルミナ分散強化銅３の表面に銅めっき層７を形成する。これは、上述した第１の実施形態に係るろう付方法と同一である。
【００６２】
本第２の実施形態においては、更にその銅めっき層７の上に銀めっき層８を形成する。即ち、アルミナ分散強化銅３を、アルミナ分散強化銅３の上に銅めっき層７が配設され、更に銅めっき層７の上に銀めっき層８が配設される２層めっき構造とする。言い換えれば、本発明の第１の実施形態のニッケルめっき層６に変えて銀めっき層８を形成する。
【００６３】
次に、２層めっき構造としたアルミナ分散強化銅３を密着させ、その後、炉中にて所定のろう付温度にて熱処理を行う。ろう付温度は、ろう付対象部材及び当該部材と共に炉中にて熱処理される他の部材を考慮して、適宜選択される。
【００６４】
熱処理後、図５（Ｂ）に示すように、銅めっき層７の膜厚は減少し、銀めっき層８が硬化してろう接部５ａを形成される。即ち、銅めっき層７の銅の一部及び銀めっき層８が溶融され、溶融されたそれぞれの金属が接合面に拡散することによって、Ａｇろう材が溶融された状態と同一となり、それが硬化することで、ろう接部５ａが形成されるのである。即ち、本第２の実施形態に係るろう付方法においては、２層のめっき層（７、８）が、熱処理によって溶融して、めっき層（７、８）自身がろう材の役割を果す。
【００６５】
なお、膜厚が薄くなった銅めっき層７は、第１の実施形態の銅めっき層７と同様に、銀メッキ層８から溶け出した銀のアルミナ分散強化銅３内部への拡散を防止するエロージョン層として機能する。従って、本実施形態においては、銅めっき層７は、エロージョン防止層としての機能とＡｇろう材成分としての機能を兼ねるものである。なお、図５（Ｂ）において、ろう接部５ａの垂直方向中央に、破線で接合面を示しているが、実際には、このような接合面が形成されるわけではなく、ろう接部５ａが一体的に形成される。
【００６６】
本実施形態においては、銅めっき層７の膜厚は５μｍ以上に形成し、銀めっき層８の膜厚も５μｍ以上に形成した。銅めっき層７の膜厚は、エロージョンを防止でき、かつＡｇろう材の成分となるのに充分な膜厚とされる。この膜厚以上であれば、エロージョンを防止する効果が発揮でき、また溶融した銀メッキ層８の銀とともに実質的にＡｇろう材として機能する。また、銀めっき層８は、溶融した銅めっき層７の銅とともに実質的にＡｇろう材として機能する層であり、これ以上の膜厚であれば、実質的にＡｇろう材としての効果が確保できる。そして、銅めっき層７及び銀めっき層８は、膜厚の管理を考慮してそれぞれ電気めっき法によって形成したが、これに限定される訳ではない。なお、上述した第１の実施形態においては、銅めっき層７上におけるＡｇろう材の濡れ性を改善するために、ニッケルめっき層６を設けたが、本実施形態においては、銅めっき層７及び銀めっき層８が、熱処理によってともに溶融し、溶融した銅中に、銀がほぼ均一に拡散する。従って、濡れ性の改善を図る必要がないため、ニッケルめっき層６又は金めっき層を設ける必要がない。
【００６７】
本実施形態においては、ろう付温度を８３０℃以下に制御してろう付を行った。但し、これは、ろう付対象部材と共に炉中にて熱処理される他の部材の特性等を考慮して選択された一例であり、本実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法は、上記のろう付温度に限定されるものではない。
【００６８】
本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法は、上述した実施例１に示した部材等の製造に応用することができる。即ち、実施例１で説明した第１構成要素２及び第３構成要素３のろう付に応用することができる。詳細な説明は省略するが、第１構成要素２及び第３構成要素３の表面に、５μｍ以上の膜厚の銅めっき層７を形成した後、更に銅めっき層７の全面に、５μｍ以上の膜厚で銀めっき層８を形成する。そして、Ａｇろう材シートを用いずに、それぞれの構成要素を実施例１と同様に積層して、所望の温度で熱処理を行い、ろう付接合する。これによって、実施例１と同様に、ろう材を用いずに上述した部材をろう付接合して形成することができる。
【００６９】
なお、本実施形態２に係るろう付方法を用いた場合、第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａにも、確実にろう材を充填できる。即ち、実質的にろう材となる２つのめっき層（７、８）を、めっき処理にて確実に第２貫通孔側壁部４ａにも形成できるからである。
【００７０】
なお、上述したアルミナ分散強化銅の変わりに、銅に、ＳｉＣ(炭化シリコン)、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、Ｃ(カーボン)、ＴｉＯ２（酸化チタニウム）、Ｗ（タングステン）、又はＭｏ（モリブデン）のいずれかを分散させた分散散強化銅を用いた場合であっても、本発明の第２の実施形態に係るろう付方法を用いることができる。
【００７１】
［効果］
本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法の効果について、図を基に説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係るろう付方法によって接合した接合断面の電気顕微鏡像であり、図６（Ａ１）及び（Ａ２）は、本第２の実施形態に係るろう付方法によってろう付した場合の電子顕微鏡像であり、図６（Ｂ１）及び（Ｂ２）は、比較例として、従来のＡｇろう材によって接合した場合の電子顕微鏡像を示す。なお、比較例においては、Ａｇろう材を１００μｍの厚さのシート状に形成したものを用いてろう付した。また、図６（Ａ１）の本第２の実施例形態に係るろう付接合断面においては、銅めっき及び銀めっきを施したＯＤＳを３段接合した断面を示しており、上下に２つ見られる色の薄い部分が、それぞれ接合部分である。一方、図６（Ｂ１）の従来のろう付方法の断面は、ＯＤＳを、Ａｇろう材を介して２段接合した断面を示し、中央が接合部分である。図６（Ａ２）及び図６（Ｂ２）においては、画像上で、赤色で示されている部分が銀であり、一方、黒色で示されている部分がＯＤＳ（及び銅）の部分である。
【００７２】
図６（Ａ１）において、ろう付後の拡散層幅は、それぞれ０．３ｍｍであり、一方、図６（Ｂ１）の拡散層幅は、１ｍｍである。また、図６（Ａ２）においては、画像上に赤色の箇所が非常に少なく、一方、図６（Ｂ２）においては、赤色の箇所が全体に同じように分散して非常に多く見受けられる。即ち、本第２の実施形態に係るろう付方法によれば、銀のＯＤＳ内部への拡散が非常に少ないことが把握される。以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法の効果は、第１に、エロージョンを抑制しながら確実にろう付できることである。なお、拡散層の幅が大きく異なるのは、本第２の実施形態に係るろう付方法が、銅めっき層７及び銀めっき層８をそれぞれ５μｍずつ形成してろう付するのに対して、従来のＡｇろう材を使用したろう付方法では、１００μｍの厚さのシート状のＡｇろう材を用いたことによる。従って、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によれば、第２に、接合面の高さを抑制して接合することができ、複数層をろう付した場合製品の高さを抑制することができる副次的な効果がある。
【００７３】
更に、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によれば、高価なＡｇろう材（Ａｇろう箔）をまったく使用せず、銀めっき層８の形成によってろう付するため、第３の効果として、製品コストを大幅に引き下げることができる効果が得られる。更に、上述したように、銀めっき層８は膜厚５μｍ以上で形成するが、非常に薄い膜厚で良いため、めっき時間が短時間で済み、且つ、微細な凹部が存在しても短時間で済む。従って、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によれば、第４に、Ａｇろう箔５を微細な凹部に配設するのに長時間を要する従来のろう付方法に比して、製造時間を大幅に短縮することができる効果が得られる。
【００７４】
また更に、ろう材を用いず、銅めっき層７及び銀めっき層８を形成してろう付するため、微細な凹部や微小な接合面にも両めっき層（７、８）が確実に形成される。従って、例えば、ろう材量を確保するために薄板に形成していた上述した実施例１で説明した部材の第３構成要素３を、一体形成することが可能になる。或いは、第３の構成要素３の分割数を大幅に減少させることができる。従って、第３構成要素３を積層して配置する工程が省略でき、或いは減少させることができるため、製造時間の短縮及びコスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施形態にセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を示す概略断面図であり、図１（Ａ）はろう付前の状態を示し、図１（Ｂ）はろう付後の状態を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る本ろう付方法によって形成した部材１００の断面図である。
【図３】図２に示した部材１００の部分αの拡大模式図であり、図３（Ａ）は、ろう付前の状態、図３（Ｂ）はろう付後の状態を示す。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るろう付方法の効果を示す図であり、図４（Ａ）は、本ろう付によって接合した接合断面の電気顕微鏡像、図４(Ｂ)及び図４（Ｃ）は、それぞれの断面における銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）の分布状況を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を示す概略断面図であり、図５（Ａ）はろう付前の状態を示し、図５（Ｂ）はろう付後の状態を示す。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るろう付方法の効果を示す図であり、図６（Ａ１）及び（Ｂ１）は、本ろう付によって接合した接合断面の電気顕微鏡像及び銀の分布状況、図６（Ｂ１）及び（Ｂ２）は、比較例として従来のろう付方法によって接合した接合断面の電気顕微鏡像及び銀の分布状況である。
【図７】複数積層したケイ素鋼板を、貫通バーを介して複数積層し、両端にエンドリングを配設して接合した部材の一例を示す図である。
【図８】図７に示した部材の接合部分の変形例を示す図であり、図８（Ａ）は、接合部分がエロージョンに起因して変形した例であり、図８（Ｂ）は、正常な接合部分を示す。
【図９】図７に示した部材のエンドリングの材質としてアルミナ分散強化銅を用いた場合の、従来のろう付方法によりＡｇろう材でろう付する例を示す図であり、図９（Ａ）はろう付方法の概略図、図９（Ｂ）は図７に示した部材のろう付前の状態を示す概略断面図、図９（Ｃ）はろう付においてエロージョンが発生した例を示す模式断面図である。
【図１０】特許文献１に示されたろう付方法により、Ａｇろう材でろう付する例を示す図であり、図１０（Ａ）はろう付方法の概略図、図１０（Ｂ）は図７に示した部材のろう付前の状態を示す概略断面図、図１０（Ｃ）は正常にろう付された状態を示す概略断面図である。
【図１１】ニッケルめっき層からなるエロージョン防止層を設けた場合の効果を示す接合面の電子顕微鏡像であり、図１１（Ａ）は、それぞれ１０μｍ及び３０μｍの膜厚でニッケルめっき層を形成したＯＤＳを、Ａｇろう材を用いてろう付した場合の接合面の電子顕微鏡像であり、図１１（Ｂ）は、同様に２０μｍ及び３０μｍの膜厚でニッケルめっき層を形成したＯＤＳを、ろう付した場合の接合面の電子顕微鏡像である。
【図１２】図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示したそれぞれの断面における銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の分布状況を示す図である。
【図１３】アルミナ分散強化銅に銅めっき層３０７を設けて、エロージョンを抑制しつつＯＤＳをＡｇろう材でろう付したテスト実施例を示す図であり、図１３（Ａ）はろう付方法を示す概略断面図、図１３（Ｂ）はろう付後の接合断面の電子顕微鏡像である。
【図１４】テスト実施例及び従来のろう付方法によるろう付の場合の銀及び銅の分布を示す図であり、図１４（Ａ）は図１３に示した接合断面の更に拡大した電子顕微鏡像、図１４（Ｂ）は従来のろう付方法によりろう付した場合の接合断面の電子顕微鏡像である。
【図１５】銅めっき層及びニッケルめっき層におけるＡｇろう材の濡れ性テスト方法及びテスト結果を示す図であり、図１５（Ａ）はテスト方法の概略を示す模式図、図１５（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ銅めっき層及びニッケルめっき層におけるＡｇろう材の濡れ広がり状況を示す写真像である。
【符号の説明】
【００７６】
１、２０１、３０１：第２構成要素（ケイ素鋼板）
２、３０２：第１構成要素（無酸素銅貫通バー）
３、３０３：第３構成要素（アルミナ分散強化銅エンドリング）
４、２０４、３０４：第２貫通孔
４ａ、３０４ａ：第２貫通孔側壁部
５、２０５、３０５：銀ろう材（銀ろう材シート）
５ａ、２０５ａ、３０５ａ:ろう付後のろう接部
６、２０６、３０６：ニッケルめっき層
７、３０７：銅めっき層
８：銀めっき層
１０、２１０、３１０：第１貫通孔
１００、２００、３００：部材
２０２：アルミニウム貫通バー
２０３：アルミニウムエンドリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅から成る複数の部材のそれぞれの表面に、めっき処理にて第１の金属の第１のめっき層を形成し、
前記第１のめっき層の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層をそれぞれ形成し、
前記第１のめっき層及び前記第２のめっき層が形成された前記複数の部材をそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法。
【請求項２】
セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅から成る複数の部材のそれぞれの表面に、めっき処理にて第１の金属の第１のめっき層を形成し、
前記第１のめっき層の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層をそれぞれ形成し、
前記第１のめっき層及び前記第２のめっき層が形成された前記複数の部材を、それぞれの間に銀ろう材を配置してそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法。
【請求項３】
前記セラミックス粒子あるいは第２元素は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｃ、ＴｉＯ２、Ｗ又はＭｏのいずれか一つであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のろう付方法。
【請求項４】
前記第１の金属は、銅であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のろう付方法。
【請求項５】
前記第２の金属は、銀であることを特徴とする請求項１に記載のろう付方法。
【請求項６】
前記第２の金属は、ニッケル又は金であることを特徴とする請求項２に記載のろう付方法。
【請求項７】
前記第１のめっき層の膜厚は、５μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のろう付方法。
【請求項８】
前記第２のめっき層の膜厚は、５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のろう付方法。
【請求項９】
前記第２のめっき層の膜厚は、１μｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載のろう付方法。
【請求項１０】
前記めっき処理は、電気めっき処理であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のろう付方法。
【請求項１１】
前記熱処理の温度は、８３０℃以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のろう付方法。
【請求項１２】
前記銀ろう材は、ＢＡｇ−８銀ろう材であることを特徴とする請求項２に記載のろう付方法。
【請求項１３】
前記銀ろう材は、シート状に形成された箔であることを特徴とする請求項１２に記載のろう付方法。
【請求項１４】
無酸素銅から形成された複数の円柱状の第１の構成要素と、
前記第１の構成要素に対応する複数の第１貫通孔を有する複数のドーナツ状の第２の構成要素と、
セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅から形成され、前記第１の構成要素に対応する複数の第２貫通孔を有する複数のドーナツ状の第３の構成要素と、を備え、
前記複数の第１の構成要素及び前記複数の第３の構成要素のそれぞれは、表面に銅めっき層が形成され、更に、前記銅めっき層の表面に第２の金属からなる第２のめっき層が形成され、
前記複数の第２の構成要素は、それぞれの前記第１貫通孔に前記銅めっき層及び第２のめっき層が形成された前記複数の第１の構成要素がそれぞれ貫通されて積層され、
前記積層された複数の第２の構成要素の両端に、それぞれの前記第２貫通孔に前記複数の第１の構成要素が貫通された前記銅めっき層及び第２めっき層が形成された前記複数の第３の構成要素が、少なくとも１つ以上それぞれ配設され、
熱処理されて、前記複数の第３の構成要素のそれぞれの第２貫通孔の側壁部と前記複数の第１の構成要素のそれぞれとが接合されることを特徴とする部材。
【請求項１５】
前記セラミックス粒子あるいは第２元素は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｃ、ＴｉＯ２、Ｗ又はＭｏのいずれか一つであることを特徴とする請求項１４に記載の部材。
【請求項１６】
前記銅めっき層の膜厚は５μｍ以上であることを特徴とする請求項１５に記載の部材。
【請求項１７】
前記第２の金属は銀であって、
前記第２のめっき層の膜厚は５μｍ以上であることを特徴とする請求項１６に記載の部材。
【請求項１８】
前記積層された複数の第２の構成要素の両端に、前記銅めっき層及び第２のめっき層が形成された前記複数の第３の構成要素が、それぞれの前記複数の第２貫通孔に銀ろう材を介して前記複数の第１の構成要素がそれぞれ貫通されかつ前記複数の第３の構成要素相互間に銀ろう材が配置されて複数個ずつ配設されることを特徴とする請求項１６に記載の部材。
【請求項１９】
前記第２の金属はニッケル又は金であって、
前記第２のめっき層の膜厚は１μｍ以上であることを特徴とする請求項１８に記載の部材。
【請求項２０】
前記熱処理の温度は、８３０℃以下であることを特徴とする請求項１７又は請求項１９に記載の部材。
【請求項１】
セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅から成る複数の部材のそれぞれの表面に、めっき処理にて第１の金属の第１のめっき層を形成し、
前記第１のめっき層の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層をそれぞれ形成し、
前記第１のめっき層及び前記第２のめっき層が形成された前記複数の部材をそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法。
【請求項２】
セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅から成る複数の部材のそれぞれの表面に、めっき処理にて第１の金属の第１のめっき層を形成し、
前記第１のめっき層の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層をそれぞれ形成し、
前記第１のめっき層及び前記第２のめっき層が形成された前記複数の部材を、それぞれの間に銀ろう材を配置してそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法。
【請求項３】
前記セラミックス粒子あるいは第２元素は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｃ、ＴｉＯ２、Ｗ又はＭｏのいずれか一つであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のろう付方法。
【請求項４】
前記第１の金属は、銅であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のろう付方法。
【請求項５】
前記第２の金属は、銀であることを特徴とする請求項１に記載のろう付方法。
【請求項６】
前記第２の金属は、ニッケル又は金であることを特徴とする請求項２に記載のろう付方法。
【請求項７】
前記第１のめっき層の膜厚は、５μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のろう付方法。
【請求項８】
前記第２のめっき層の膜厚は、５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のろう付方法。
【請求項９】
前記第２のめっき層の膜厚は、１μｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載のろう付方法。
【請求項１０】
前記めっき処理は、電気めっき処理であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のろう付方法。
【請求項１１】
前記熱処理の温度は、８３０℃以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のろう付方法。
【請求項１２】
前記銀ろう材は、ＢＡｇ−８銀ろう材であることを特徴とする請求項２に記載のろう付方法。
【請求項１３】
前記銀ろう材は、シート状に形成された箔であることを特徴とする請求項１２に記載のろう付方法。
【請求項１４】
無酸素銅から形成された複数の円柱状の第１の構成要素と、
前記第１の構成要素に対応する複数の第１貫通孔を有する複数のドーナツ状の第２の構成要素と、
セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅から形成され、前記第１の構成要素に対応する複数の第２貫通孔を有する複数のドーナツ状の第３の構成要素と、を備え、
前記複数の第１の構成要素及び前記複数の第３の構成要素のそれぞれは、表面に銅めっき層が形成され、更に、前記銅めっき層の表面に第２の金属からなる第２のめっき層が形成され、
前記複数の第２の構成要素は、それぞれの前記第１貫通孔に前記銅めっき層及び第２のめっき層が形成された前記複数の第１の構成要素がそれぞれ貫通されて積層され、
前記積層された複数の第２の構成要素の両端に、それぞれの前記第２貫通孔に前記複数の第１の構成要素が貫通された前記銅めっき層及び第２めっき層が形成された前記複数の第３の構成要素が、少なくとも１つ以上それぞれ配設され、
熱処理されて、前記複数の第３の構成要素のそれぞれの第２貫通孔の側壁部と前記複数の第１の構成要素のそれぞれとが接合されることを特徴とする部材。
【請求項１５】
前記セラミックス粒子あるいは第２元素は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｃ、ＴｉＯ２、Ｗ又はＭｏのいずれか一つであることを特徴とする請求項１４に記載の部材。
【請求項１６】
前記銅めっき層の膜厚は５μｍ以上であることを特徴とする請求項１５に記載の部材。
【請求項１７】
前記第２の金属は銀であって、
前記第２のめっき層の膜厚は５μｍ以上であることを特徴とする請求項１６に記載の部材。
【請求項１８】
前記積層された複数の第２の構成要素の両端に、前記銅めっき層及び第２のめっき層が形成された前記複数の第３の構成要素が、それぞれの前記複数の第２貫通孔に銀ろう材を介して前記複数の第１の構成要素がそれぞれ貫通されかつ前記複数の第３の構成要素相互間に銀ろう材が配置されて複数個ずつ配設されることを特徴とする請求項１６に記載の部材。
【請求項１９】
前記第２の金属はニッケル又は金であって、
前記第２のめっき層の膜厚は１μｍ以上であることを特徴とする請求項１８に記載の部材。
【請求項２０】
前記熱処理の温度は、８３０℃以下であることを特徴とする請求項１７又は請求項１９に記載の部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１２００３４（Ｐ２０１０−１２００３４Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９４４４４（Ｐ２００８−２９４４４４）
【出願日】平成２０年１１月１８日（２００８．１１．１８）
【出願人】（０００００４６４０）日本発條株式会社 (1,048)
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１８日（２００８．１１．１８）
【出願人】（０００００４６４０）日本発條株式会社 (1,048)
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