(57)【要約】      （修正有）【課題】熱膨張係数に係る大きい差を有するグラファイト構造体と金属シートとの接合方法の提供。【解決手段】グラファイト構造体１０の表面上にスクリーン印刷でロウ付け材料を配置し、グラファイト構造体１０の表面にロウ付け材料をロウ付けしてロウ付け層２０を形成し、半田層３０は、ロウ付け層２０の表面上に配置され、かつ金属シート４０をロウ付け層２０に半田付けにより結合し、ロウ付け層２０は、２つの層、即ち該ロウ付け材料とグラファイト構造体１０の炭素との間の化学反応で形成する、グラファイト構造体１０の内側に隣接する反応層２２、及び熱的な過程を介して、ロウ付け材料により形成し、グラファイト構造体１０の表面近傍の結合層２４を含み、金属シートは、比較的低温の環境内でロウ付け層２０に半田付けし、この工程は、金属シート４０を軟化せず、亦グラファイト構造体１０における亀裂の形成を回避できる接合方法。【選択図】図１
2014224030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素構造体に金属シートを付す方法であって、
該炭素構造体の表面にロウ付け材料を適用する工程、
該ロウ付け材料と該炭素構造体とをロウ付けして、該炭素構造体の表面上にロウ付け層を形成する工程、および
該金属シートを該ロウ付け層に半田付けする工程
を含むことを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
前記炭素構造体が、グラファイトを含む、請求項1記載の方法。
【請求項３】
更に、前記ロウ付け材料を適用する前に、前記炭素構造体の表面を清浄化する工程をも含む、請求項1または2記載の方法。
【請求項４】
前記ロウ付け材料を適用する工程が、前記炭素構造体の表面に前記ロウ付け材料をスクリーン印刷することを含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の方法。
【請求項５】
前記ロウ付け材料をスクリーン印刷する工程が、0.5mm以下の厚みを持つポリエステルメッシュを通して印刷することを含む、請求項4記載の方法。
【請求項６】
前記ロウ付け材料を適用する工程が、前記炭素構造体の表面上に前記ロウ付け材料を吹付けることを含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の方法。
【請求項７】
前記ロウ付け材料と前記炭素構造体とをロウ付けする工程が、適用された該ロウ付け材料を有する該炭素構造体を、1.0×10-1Pa以上の真空度および800℃以上の所定の温度を持つ環境内に配置することを含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の方法。
【請求項８】
前記ロウ付け材料と前記炭素構造体とをロウ付けする工程が、更に前記環境の温度を、前記所定の温度に達するまで、１分当たり10℃〜20℃なる範囲の割合で高めることを含む、請求項7記載の方法。
【請求項９】
前記ロウ付け材料と前記炭素構造体とをロウ付けする工程が、800℃以上の温度を持つ保護雰囲気炉内で、該ロウ付け材料と該炭素構造体とをロウ付けすることを含む、請求項1〜6の何れか1項に記載の方法。
【請求項１０】
前記保護雰囲気炉内で前記ロウ付け材料と前記炭素構造体とをロウ付けする工程が、該保護雰囲気炉を、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア分解ガス、またはこれらの組合せで満たすことを含む、請求項9記載の方法。
【請求項１１】
前記金属シートを前記ロウ付け層に半田付けする工程が、
該ロウ付け層の表面に半田材料を適用する工程、
該金属シートを該半田材料上に配置する工程、および
前記炭素構造体および該金属シートを、130℃〜350℃なる範囲の温度を持つ環境内に、2分〜10分なる時間間隔に渡り配置する工程
を含む、請求項10記載の方法。
【請求項１２】
前記半田材料を適用する工程が、前記炭素構造体の形状に対応する形状を持つ、該半田材料の固体シートを配置することを含む、請求項11記載の方法。
【請求項１３】
前記半田材料を適用する工程が、半田ペーストまたは半田粉末を前記炭素構造体の表面に適用することを含む、請求項11記載の方法。
【請求項１４】
前記半田材料を適用する工程が、前記ロウ付け層を前記炭素構造体の表面上にスクリーン印刷することを含む、請求項11記載の方法。
【請求項１５】
前記半田材料をスクリーン印刷する工程が、1mm以下の厚みを持つスチールメッシュを通してスクリーン印刷することを含む、請求項14記載の方法。
【請求項１６】
炭素構造体および金属シートを含むアセンブリーであって、該アセンブリーが、
該炭素構造体の表面上に設けられたロウ付け層であって、該炭素構造体の表面上にロウ付け材料をロウ付けすることにより形成される該ロウ付け層、および
該ロウ付け層の表面上に配置され、かつ該金属シートを該ロウ付け層に結合している半田層
を含むことを特徴とする、前記アセンブリー。
【請求項１７】
前記炭素構造体が、グラファイトを含む、請求項16記載のアセンブリー。
【請求項１８】
前記ロウ付け層が、前記炭素構造体に隣接する反応層および前記半田層と隣接する結合層を含み、該反応層が前記ロウ付け材料と炭素との化学反応により形成され、かつ該結合層が該ロウ付け材料の元素間の反応により形成される、請求項16記載のアセンブリー。
【請求項１９】
炭素構造体の表面を金属化する方法であって、
ロウ付け材料を該炭素構造体の表面に適用する工程、および
該ロウ付け材料と該炭素構造体とをロウ付けする工程、
を含むことを特徴とする、前記方法。
【請求項２０】
更に、前記ロウ付け材料を適用する前に、前記炭素構造体の表面を清浄化する工程をも含む、請求項19記載の方法。
【請求項２１】
前記炭素構造体が、一種の炭素構造体である、請求項19または20記載の方法。
【請求項２２】
更に、前記ロウ付け材料を前記炭素構造体の表面に適用する前に、以下の工程：該炭素構造体の表面を研磨する工程、超音波発生手段を用いてアルコール中で該炭素構造体を洗浄する工程、アセトン中に炭素構造体を浸漬する工程、および該炭素構造体を乾燥する工程、のうちの少なくとも一つを実施することをも含む、請求項21記載の方法。
【請求項２３】
前記ロウ付け材料が、スクリーン印刷法を用いて、前記炭素構造体の表面上に適用される、請求項19記載の方法。
【請求項２４】
前記スクリーン印刷が、0.5mm以下の厚みを持つポリエステルメッシュを使用して行われる、請求項23記載の方法。
【請求項２５】
前記ロウ付け材料が、吹付けによって、前記炭素構造体の表面上に適用される、請求項19記載の方法。
【請求項２６】
前記ロウ付け材料と前記炭素構造体とをロウ付けする工程が、適用された該ロウ付け材料を持つ該炭素構造体を、1.0×10-1Pa以上の真空度および800℃以上の目標温度を持つ環境内に配置することを含む、請求項19記載の方法。
【請求項２７】
前記環境が、前記目標温度に達するまで、１分当たり10℃〜20℃なる範囲の割合で、温度を高めるように設計されている、請求項26記載の方法。
【請求項２８】
前記ロウ付け材料と前記炭素構造体とをロウ付けする工程が、800℃以上の温度を持つ保護雰囲気炉内で、該ロウ付け材料と該炭素構造体とをロウ付けすることを含む、請求項19記載の方法。
【請求項２９】
前記保護雰囲気炉が、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア分解物、またはこれらの組合せで満たされる、請求項28記載の方法。
【請求項３０】
ロウ付けされたロウ付け材料が、前記炭素構造体に隣接する反応層および半田層と隣接する結合層を含むロウ付け層を形成し、該反応層が、該ロウ付け材料と炭素との間の化学反応により形成され、また該結合層が、該ロウ付け材料の元素間の反応により形成される、請求項19記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
グラファイトは、ある製品、例えばコミュテータにおいては金属シートと接続されることが必要とされる。現在の工業においては、電気メッキまたはイオンスパッタリング法により、ニッケルまたは銅の金属層が該グラファイトの表面上に形成される。その後、摂氏450°(℃)またはそれ以下の融点を持つ半田材料、例えばスズが、該グラファイト上に銅製シートを半田付けするのに使用されている。しかしながら、該金属層とグラファイトとの間に如何なる冶金学的な結合も存在しないことから、この方法を利用して製造したコミュテータにおける該金属層とグラファイトとの間の接続は、十分な強度を持たない。
【０００２】
あるいはまた、450℃またはそれ以上の融点を持つロウ付け材料が、該グラファイトと該銅製シートとの間に適用され、ここにおいて該グラファイト、銅製シート、およびロウ付け材料は、高温の炉内に配置されかつロウ付けされ、結果として該銅製シートは該グラファイトに固定される。しかし、銅とグラファイトとの間の熱膨張係数に係る大きな差のために、該ロウ付け工程は、該グラファイト中に、多数の大きな亀裂を生成する可能性がある。その上、該銅製シートの銅は、該高温ロウ付け工程によって脆性化または軟化される恐れがあり、これは、該銅製シートをコイルの搭載に対して、却って不適切なものとしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、上記諸問題点に対処する、グラファイト構造体と金属シートとを接続する方法に対する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ある態様は、グラファイト構造体に金属シートを付す(affix)方法を指向するものであり、該方法は、該グラファイト構造体の表面にロウ付け材料を適用する工程、該ロウ付け材料と該グラファイト構造体とをロウ付けして、該グラファイト構造体の表面上にロウ付け層を形成する工程、および該金属シートを該ロウ付け層に半田付けする工程を含む。ある態様は、グラファイト構造体および金属シートを含むアセンブリーを指向するものであり、該アセンブリーは、該グラファイト構造体の表面上に設けられたロウ付け層、および該ロウ付け層の表面上に配置され、かつ該金属シートを該ロウ付け層に結合している半田層を含む。ある態様は、グラファイト構造体の表面を金属化(メタライジング)する方法を指向するものであって、該方法は、以下の工程：ロウ付け材料を該グラファイト構造体の表面に適用する工程、および該ロウ付け材料と該グラファイト構造体とをロウ付けする工程を含む。
【０００５】
添付図は、様々な態様の設計および有用性を例証するものであり、これら添付図において、類似する要素は共通の参照番号により言及されている。これらの図は、必ずしも一定の比率で描かれているわけではない。上記のおよびその他の利点および目的が如何に達成されるかをより良く理解するために、該態様のより具体的な説明が、以下に与えられるはずであり、これらは添付図において例示されている。これらの図は、例示的な態様のみを描写するものであり、従って本発明の範囲を限定するものと考えるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】ある態様に従う、グラファイト構造体、金属シート、および該グラファイト構造体と該金属シートとを接続している結合層の断面を示す図である。
【図２Ａ】ある態様に従う、グラファイト構造体と金属シートとを、結合層によって接続する方法を例示するフローチャートである。
【図２Ｂ】ある態様に従う、グラファイト構造体と金属シートとを、結合層によって接続する方法を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
様々な特徴を、上記の図を参照しつつ以下に説明する。これら添付図が、必ずしも一定の比率で描かれているわけではなく、また類似する構造または機能を備えた要素が、これらの図全体を通して同様な参照番号によって示されていることに注意すべきである。同様に、これらの図は、1またはそれ以上の具体的な態様において特に述べない限り、あるいは1またはそれ以上の特定の請求項において主張されていない限り、例示および説明の目的で、上記特徴の説明を簡単化することのみを意図するものであることに注意すべきである。ここに記載する様々な図および様々な態様は、様々な他の態様の完全な余すところのない例または説明を意味するものでも、あるいは特許請求の範囲または本件特許出願において記載された態様によって、当業者には明らかなある他の態様の範囲の限定を意味するものでもない。更に、例示された一態様が、示された全ての特徴または利点を持つ必要はない。
【０００８】
一特定の態様との関連で記載される一特徴または利点は、必ずしも当該態様に限定されるものではなく、またたとえそのように例示されていなくとも、あるいはたとえ明確に記載されていなくとも、任意の他の態様においても実現し得る。また、本明細書全体を通して、「ある態様」または「(その)他の態様」なる言及は、該態様との関連で記載される一特別な特徴、構造、材料、工程、または特性が、少なくとも一つの態様に含まれていることを意味する。従って、本明細書全体に渡る様々な場所における、「ある態様において」、「1またはそれ以上の態様において」、または「他の態様において」なる表現の出現、登場は、必ずしも同一の1または複数の態様を意味するものではない。
【０００９】
図1は、炭素またはグラファイト構造体10(以下においてはグラファイト構造体10という)、金属シート40、およびグラファイト構造体10と金属シート40との間にあり、またある態様によれば、ロウ付け層20および半田層30を含む、結合層の断面を示す。様々な態様において、金属シート40は、銅、銀、アルミニウム、またはその他の型の金属から製造し得る。
図2Aは、本発明のある態様に従って金属シートをグラファイト構造体に付す方法400を例示するフローチャートである。一例として、図1は、方法400によってグラファイト構造体10に付された金属シート40の断面図を示す。方法400は、ロウ付け材料をグラファイト構造体10の表面に適用することによる段階410から始まる。該ロウ付け材料は、スクリーン印刷法または吹付け法によって、グラファイト構造体10に適用し得る。ある態様において、グラファイト構造体10は、該ロウ付け材料を適用する前に、清浄化される。この清浄化法は、1またはそれ以上の以下の工程を含むことができる：該ロウ付け材料を受取ることになる、グラファイト構造体10の表面を研磨する工程；アルコールおよび超音波発生手段を用いて、グラファイト構造体10を洗浄する工程；アセトン中にグラファイト構造体10を浸漬する工程；および/またはグラファイト構造体10を乾燥する工程。
【００１０】
その後、段階420において、上部に適用されたロウ付け材料を持つ、グラファイト構造体10は、ロウ付け処理される。ある態様において、ロウ付けは、真空炉を用いて行うことができる。該真空炉は、1.0×10-1パスカル(Pa)またはそれ以上(例えば、1.0×10-3Pa)なる真空度、および摂氏800°(℃)またはそれ以上の温度を持つように設計することができ、ここでグラファイト構造体10およびロウ付け材料は、10分〜30分なる期間に渡り該炉内に据えられる。しかし、ある態様においては、該ロウ付け期間は、30分を越え得るものであることが理解される。他の態様においては、ロウ付けを他の型の炉内で行い得ることが理解される。図1に示したように、該適用されたロウ付け材料は、グラファイト構造体10上にロウ付け層20を形成する。
段階430において、ロウ付けされたグラファイト構造体10上のロウ付け層20の表面に、金属シート40が半田付けされる。図2Bは半田付け工程を例示するフローチャートであり、該工程は、ある態様によれば、フローチャート400における半田付け段階430に対応するものであり得る。段階431において、半田材料は、ロウ付けされたグラファイト構造体10上のロウ付け層20の表面上に適用される。ある態様において、該半田材料は、ペースト、粉末、またはスラリー形状であり得、またスクリーン印刷法によりロウ付け層20に適用し得る。他の態様において、該半田材料は、金属シート40の表面上に配置された固体片またはシートであり、金属シート40の表面の形状に対応する形状を持つ。
その後段階432において、金属シート40は、上記半田材料の上部に配置される。段階433において、ロウ付け層20を持つグラファイト構造体10、該半田材料、および金属シート40は、所定長さの期間に渡り、半田付け環境内に置かれる。ある態様において、該半田付け環境は、130〜350℃なる温度を持つように設計され、またその期間の長さは、2分〜10分なる範囲となるように設計される。即ち、金属シート40は、図1に示したように、金属シート40とロウ付け層20との間に形成された半田層30を備えた、グラファイト構造体10のロウ付け層20に半田付けされる。
【００１１】
図2Bは、ある態様において使用し得る、特定の半田付け工程430を例示するものであるが、様々な他の態様においては、その代わりに他の型の半田付け工程を使用することもできることが理解される。例えば、金属シート40は、電気アイロンを用いた手動半田付け法によってグラファイト構造体10に半田付けすることができる。
図1を参照すると、段階420において前記ロウ付け材料とグラファイト構造体10とをロウ付けした後に、該ロウ付け材料中の活性元素(例えば、チタン、クロム、ジルコニウム、および/またはケイ素)は、グラファイト構造体10の表面上で、その構成要素である炭素との化学反応を経て、グラファイト構造体10の表面にロウ付け層20を生成する。ロウ付け層20は、2つの層、即ち該ロウ付け材料とグラファイト構造体10の炭素との間の化学反応により形成された、グラファイト構造体10の内側に隣接する反応層22、および熱的な過程を介して、殆ど該ロウ付け材料により形成された、グラファイト構造体10の表面近傍の結合層24を含む。
【００１２】
冶金学的反応のために、反応層22は、グラファイト構造体10内の炭素および結合層44に強く結合しており、これは主として金属元素を含む。即ち、グラファイト構造体10の表面上の該ロウ付けされたロウ付け材料は、化学反応によりグラファイト構造体10の炭素と強く結合した、強力な金属層22、および反応層22に強く結合した結合層24を生成し、結果としてグラファイト構造体10の表面を金属化し、また段階430における半田付けによるグラファイト構造体10に対する金属層40の、その後の結合を容易にする。
更に、金属シート40が、比較的低温の環境内でロウ付け層20に半田付けされるので、この工程は、金属シート40を軟化することはなく、またグラファイト構造体10における亀裂の形成を回避する。低温環境内での半田付けでない場合には、金属シート40の金属とグラファイト構造体10のグラファイトとの間の熱膨張係数における大きな差のために、かかる亀裂が形成されてしまうであろう。
【実施例】
【００１３】
様々な具体的態様を以下に記載する。様々な態様において、様々な材料および構成を使用することができる。以下の態様は本発明の例示を意味するものであり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。
【００１４】
態様1
第一の態様において、金属シート40は銅製であり、一方でロウ付け材料はチタン-銅-銀混合物を含む。例えば、該ロウ付け材料混合物は、質量基準で、約69％の銀、27％の銅、および4％のチタンを含むことができる。該ロウ付け材料は、シルクスクリーン印刷法を利用して、グラファイト構造体10に適用される。該シルクスクリーン印刷法は、好ましくは0.5ミリメートル(mm)またはそれ以下の厚みを持つポリエステルメッシュを使用しており、従って該メッシュは該印刷工程中所定の弾性を示すことができるであろう。
段階420において、上記第一の態様に従って、上記ロウ付け材料を含むグラファイト構造体10は、1.0×10-1Pa〜4.0×10-2Paなる真空度および800℃〜900℃なる範囲の温度を持つように設計された真空炉内に、13分〜17分間なる期間に渡り配置される。好ましい一態様において、該真空炉は、約6.0×10-2Paなる真空度、850℃なる温度、および15分間なる炉内処理期間を持つように設計される。ある態様において、該炉内にグラファイト構造体10を配置する際に、該炉の温度は、850℃なる目標温度に達するまで、１分当たり約10℃の割合にて上昇するように設計されている。該炉内の温度は、上記炉内配置期間(例えば、15分)に渡り、該目標温度に維持される。グラファイト構造体10は、引続き冷却される。
段階430において使用する半田材料は、スクリーン印刷法によりロウ付け層20の表面に適用されたスズペーストを含む。該スクリーン印刷法は、好ましくは1mmまたはそれ以下の厚みを持つスチールメッシュスクリーンを使用しており、結果として該半田材料の印刷中、該メッシュの所望の可撓性が実現される。ロウ付けされたグラファイト構造体10、ペースト、および銅製シート40を、250〜350℃なる範囲の温度を持つ半田付け環境内に、2分〜4分なる期間に渡り配置させ、引続き冷却する。かくして、銅製シート40は、半田層30を形成する該半田ペーストにより、ロウ付け層20の表面に半田付けされる。
【００１５】
態様2
第二の態様において、金属シート40は銅製であり、またロウ付け材料は、吹付け法を用いて適用された、アメリカンウエルディングソサイアティー(American Welding Society (AWS))のガイドラインに従う、BNi2型のロウ付け材料である。
段階420において、上記BNi2型のロウ付け材料の層を含むグラファイト構造体10は、真空炉内に、25分〜35分間配置され、ここで該炉は、2.0×10-2Pa〜8×10-3Paなる真空度および1050℃〜1150℃なる範囲の温度を持つように設計されている。好ましい一態様において、該炉の真空度および温度は、夫々1.00×10-2Paおよび1100℃となるように設計されており、またグラファイト構造体10は、該炉内に30分間入れられる。ある態様においては、グラファイト構造体10を該炉内に配置するに際して、該炉の温度は、目標温度1100℃に達するまで、１分当たり約15℃の割合にて高められるように設計されており、該目標温度に達した際に30分間という炉内配置時間が開始する。グラファイト構造体10は、引続き冷却される。
【００１６】
段階430において、スズ(Sn)およびビスマス(Bi)のスラリーを含む半田ペーストを、ロウ付け層20に適用する。ある態様において、該スズ-ビスマススラリーは、質量基準で、約42％のスズおよび58％のビスマスを含む(Sn-58Bi)。この半田ペーストは、スクリーン印刷法によって適用することができ、該印刷法は、好ましくは1mmまたはそれ以下の厚みを持つスチールメッシュスクリーンを使用して、印刷中該メッシュの所望の可撓性を実現する。
ロウ付けされたグラファイト構造体10、ペースト、および銅製シート40を、150〜250℃なる範囲の温度を持つ半田付け環境内に、4分〜6分間に渡り配置し、引続き冷却する。このようにして、銅製シート40は、半田層30を形成する該半田ペーストにより、ロウ付け層20の表面に半田付けされる。
【００１７】
態様3
第三の態様において、金属シート40は銀を含み、またロウ付け材料は、グラファイト構造体10の表面上に均一に散布された、チタン、ジルコニウム、銅、およびニッケルを含むことができる。ある態様において、該ロウ付け材料は、質量基準で、約40％のチタン、20％のジルコニウム、20％の銅、および20％のニッケルを含む。
段階420において、ロウ付け材料の層を含むグラファイト構造体10は真空炉内に20〜30分間に渡り配置され、ここで該炉は、1.0×10-2Pa〜3×10-3Paなる圧力および900℃〜1000℃なる温度を持つように設計されている。好ましい一態様において、該圧力は8×10-3Paとなるように設計され、また該温度は、950℃となるように設計されており、ここで該ロウ付け材料を持つグラファイト構造体10は、該炉内に20分間配置される。ある態様においては、グラファイト構造体10を該炉内に配置するに際して、該炉の温度は、目標温度950℃に達するまで、１分当たり約15℃の割合にて高められるように設計されており、該目標温度に達した際に30分間という炉内配置時間が開始する。
【００１８】
段階430において、グラファイト構造体10の形状に対応する形状を持つ半田片を、ロウ付け層20上に配置する。固体半田片の使用は、組立ての容易化を可能とする。該半田片はスズおよび銅を含み、例えば98％のスズ、2％の銅(Sn-2Cu)を含むことができる。
ロウ付けされたグラファイト構造体10、半田片、および銀のシート40を、300〜350℃なる範囲の温度を持つ半田付け環境内に、7分〜10分間に渡り配置し、引続き冷却する。このようにして、銀のシート40を、半田層30を形成する該半田ペーストにより、ロウ付け層20の表面に半田付けする。
【００１９】
態様4
第四の態様において、金属シート40は、アルミニウム製である。AWSガイドラインに従う、BNi2型のロウ付け材料を使用する。該ロウ付け材料は、シルクスクリーン印刷法を利用して、グラファイト構造体10に適用することができる。該シルクスクリーン印刷法は、好ましくは0.5mmまたはそれ以下の厚みを持つポリエステルメッシュを使用しており、結果として該メッシュは該印刷工程中、より良好な弾性を示すことができるであろう。
段階420において、上記BNi2型のロウ付け材料の層を含むグラファイト構造体10は、真空炉内に、25分〜35分間配置され、ここで該炉は、3.0×10-3Pa〜1.0×10-3Paなる真空度および1100℃〜1200℃なる範囲の温度を持つように設計されている。好ましい一態様において、該炉の真空度は1.0×10-3Paとなるように設定され、また該温度は1200℃となるように設定されており、ここで該ロウ付け材料を含むグラファイト構造体10は、該炉内に20分間入れられる。ある態様においては、グラファイト構造体10を該炉内に配置するに際して、該炉の温度は、1200℃に達するまで、１分当たり約20℃の割合にて高められるように設計されており、該温度に達した際に20分間という炉内配置時間が開始する。
【００２０】
段階430において、グラファイト構造体10の形状に対応する形状を持つ半田片を、ロウ付け層20の上に配置する。固体半田片の使用は、半田ペーストまたはスラリーを適用する場合と比較して、組立てを容易化し得る。該半田片はスズおよび銅を含むことができ、例えば98％のスズ、2％の銅(Sn-2Cu)を含むことができる。
ロウ付け処理を施したグラファイト構造体10、ペースト、およびアルミニウムシート40を、270〜300℃なる範囲の温度を持つ半田付け環境内に、3〜5分間に渡り配置し、引続き冷却する。このようにして、アルミニウムシート40を、半田層30を形成する該半田ペーストにより、ロウ付け層20の表面に半田付けする。
【００２１】
態様5
第五の態様において、金属シート40は銅を含む。ロウ付け材料は、AWSガイドラインに従う、BNi7ロウ付け材料であり、これはスクリーン印刷法を利用して、グラファイト構造体10の表面上に堆積され、ここで該スクリーン印刷法は、好ましくは0.5mmまたはそれ以下の厚みを持つポリエステルメッシュを使用する。
上部に適用されたBNi7ロウ付け材料を持つグラファイト構造体10を、1〜8m/秒(m/s)なるベルト速度および800〜1000℃なる範囲の最高温度を持つ、アンモニア分解メッシュベルト式炉内に配置する。好ましい一態様において、該メッシュベルト式炉のベルト速度は約0.4m/sとなるように設計されており、また該最高温度は1000℃となるように設計されている。ある態様において、該メッシュベルト式炉は、保護雰囲気または制御された雰囲気を持つ炉である。該保護雰囲気は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、一酸化炭素、二酸化炭素、またはこれらの混合物を含むことができ、ここで異なるガスは、異なる温度に対応し得る。従って、温度範囲は、上記範囲に限定されないことが理解される。
段階440において、グラファイト構造体10の形状に対応する形状を持つ半田片を、ロウ付け層20上に置く。固体半田片の使用は、半田ペーストまたはスラリーを適用する場合と比較して、組立ての容易化を可能とする。該半田片はスズおよびインジウムを含むことができ、例えば49％のスズ、51％のインジウム(Sn-51In)を含むことができる。
グラファイト構造体10、ペースト、および銅製シート40を、130〜230℃なる範囲の温度を持つ半田付け環境内に、3〜5分間に渡り配置し、引続き冷却する。このようにして、銅製シート40を、半田層30を形成する上記半田ペーストにより、ロウ付け層20の表面に半田付けする。
【００２２】
以上、本明細書において、様々な局面を、具体的な態様を参照しつつ記載してきた。しかし、ここに記載された様々な態様の広義の精神および範囲から逸脱することなしに、上記態様に対して様々な改良または変更を行うことが可能であることは明らかであろう。例えば、上記システムまたはモジュールは、構成部品の特定の配列を参照しつつ説明されている。それにも拘らず、該記載された多くの構成部品の順序または空間的な関係は、ここに記載の様々な態様の範囲または動作または有効性に影響を与えることなしに、変えることができる。更に、特別な特徴を示しまた説明してきたが、これらが、特許請求の範囲または他の態様の範囲を限定するものと理解すべきではなく、またここに記載された様々な態様の範囲を逸脱することなしに、様々な変更および改良を行い得ることは、当業者には明白であろう。従って、本明細書および添付図は、限定的な意味ではなく寧ろ例証的または例示的なものとみなされるべきである。従って、ここに記載された態様は、代替物、改良品、および等価物をも含むことを意図する。
【図１】
2014224030.tif 000003
【図２Ａ】
2014224030.tif 000004
【図２Ｂ】
2014224030.tif 000005
【外国語明細書】
2014224030000001.pdf