JP2000246482A - ろう材ペースト - Google Patents
ろう材ペーストInfo
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- JP2000246482A JP2000246482A JP11051875A JP5187599A JP2000246482A JP 2000246482 A JP2000246482 A JP 2000246482A JP 11051875 A JP11051875 A JP 11051875A JP 5187599 A JP5187599 A JP 5187599A JP 2000246482 A JP2000246482 A JP 2000246482A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ろう材ペースト中のチタンが酸化や炭化され
ることにより活性を失いやすく、このためセラミックス
部材と金属部材とを安定して強固に接合することが困難
であった。 【解決手段】 銀−銅合金粉末と表面が銅で被覆された
チタン粉末とを金属成分として含有する、あるいは銀粉
末と銅粉末と表面が銅で被覆されたチタン粉末とを金属
成分として含有するろう材ペーストである。チタン粉末
の表面を被覆する銅によってチタンの酸化や炭化が防止
され、セラミックス部材と金属部材とを安定して強固に
接合することができる。
ることにより活性を失いやすく、このためセラミックス
部材と金属部材とを安定して強固に接合することが困難
であった。 【解決手段】 銀−銅合金粉末と表面が銅で被覆された
チタン粉末とを金属成分として含有する、あるいは銀粉
末と銅粉末と表面が銅で被覆されたチタン粉末とを金属
成分として含有するろう材ペーストである。チタン粉末
の表面を被覆する銅によってチタンの酸化や炭化が防止
され、セラミックス部材と金属部材とを安定して強固に
接合することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は酸化アルミニウム質
焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体
等から成るセラミックス部材に銅等から成る金属部材を
接合するために用いられるろう材ペーストに関するもの
であり、より詳細には銀および銅ならびにチタンを含有
するろう材ペーストに関するものである。
焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体
等から成るセラミックス部材に銅等から成る金属部材を
接合するために用いられるろう材ペーストに関するもの
であり、より詳細には銀および銅ならびにチタンを含有
するろう材ペーストに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化アルミニウム質焼結体や窒化
アルミニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体等から成るセ
ラミックス部材と銅等から成る金属部材とを接合する際
には、銀および銅ならびに活性金属であるチタンを含む
ろう材ペーストをスクリーン印刷法を採用してセラミッ
クス部材または金属部材の接合面に塗布するとともに、
この塗布されたろう材ペーストを挟んでセラミックス部
材と金属部材とを当接させ、これを真空中、約800 〜90
0 ℃の温度で加熱処理する方法が採用されていた。
アルミニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体等から成るセ
ラミックス部材と銅等から成る金属部材とを接合する際
には、銀および銅ならびに活性金属であるチタンを含む
ろう材ペーストをスクリーン印刷法を採用してセラミッ
クス部材または金属部材の接合面に塗布するとともに、
この塗布されたろう材ペーストを挟んでセラミックス部
材と金属部材とを当接させ、これを真空中、約800 〜90
0 ℃の温度で加熱処理する方法が採用されていた。
【０００３】この方法によると、ろう材ペースト中の有
機成分が分解除去された後、銅および銀ならびにチタン
から成るろう材が溶融するとともにろう材中のチタンが
その活性によりセラミックス部材側に移動してセラミッ
クス部材とろう材との間にセラミックスとチタンとの反
応層を形成し、この反応層およびろう材層を介してセラ
ミックス部材と金属部材とが接合される。
機成分が分解除去された後、銅および銀ならびにチタン
から成るろう材が溶融するとともにろう材中のチタンが
その活性によりセラミックス部材側に移動してセラミッ
クス部材とろう材との間にセラミックスとチタンとの反
応層を形成し、この反応層およびろう材層を介してセラ
ミックス部材と金属部材とが接合される。
【０００４】この方法において使用される銀および銅な
らびにチタンを含有するろう材ペーストとしては、銀−
銅合金粉末と水素化チタン粉末と有機ビヒクルとから成
るものや、銀粉末と銅粉末と水素化チタン粉末と有機ビ
ヒクルとから成るもの等が知られている。
らびにチタンを含有するろう材ペーストとしては、銀−
銅合金粉末と水素化チタン粉末と有機ビヒクルとから成
るものや、銀粉末と銅粉末と水素化チタン粉末と有機ビ
ヒクルとから成るもの等が知られている。
【０００５】なお、このようなろう材ペーストにおいて
活性金属であるチタンを水素化チタンとして含有させて
おくのは、ろう材ペースト中においてチタンが酸化する
ことを防止するためである。また、チタンの酸化を防止
するのは、ろう材ペースト中においてチタンが酸化する
と、チタンの活性が失われてしまい、セラミックスとの
間に十分な反応層を形成することができなくなってしま
うからである。
活性金属であるチタンを水素化チタンとして含有させて
おくのは、ろう材ペースト中においてチタンが酸化する
ことを防止するためである。また、チタンの酸化を防止
するのは、ろう材ペースト中においてチタンが酸化する
と、チタンの活性が失われてしまい、セラミックスとの
間に十分な反応層を形成することができなくなってしま
うからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セラミ
ックス部材と金属部材とを接合するためのろう材ペース
トとして、銀−銅合金粉末と水素化チタン粉末と有機ビ
ヒクルとから成るろう材ペーストや、銀粉末と銅粉末と
水素化チタン粉末と有機ビヒクルとから成るろう材ペー
ストを用いた場合においては、これを加熱処理する際に
水素化チタンが約400 〜500 ℃で水素とチタンとに分解
されてしまい、その後、ペースト中の金属成分が溶融し
てろう材となる前に、ペースト中に含まれる有機成分が
分解して発生するガスとチタンとが反応してチタンの一
部が酸化あるいは炭化されて活性を失ってしまいやす
く、このためろう材中のチタンとセラミックスとの反応
が阻害されてセラミックス部材と金属部材とを安定して
強固に接合することが困難であるという問題点を有して
いた。
ックス部材と金属部材とを接合するためのろう材ペース
トとして、銀−銅合金粉末と水素化チタン粉末と有機ビ
ヒクルとから成るろう材ペーストや、銀粉末と銅粉末と
水素化チタン粉末と有機ビヒクルとから成るろう材ペー
ストを用いた場合においては、これを加熱処理する際に
水素化チタンが約400 〜500 ℃で水素とチタンとに分解
されてしまい、その後、ペースト中の金属成分が溶融し
てろう材となる前に、ペースト中に含まれる有機成分が
分解して発生するガスとチタンとが反応してチタンの一
部が酸化あるいは炭化されて活性を失ってしまいやす
く、このためろう材中のチタンとセラミックスとの反応
が阻害されてセラミックス部材と金属部材とを安定して
強固に接合することが困難であるという問題点を有して
いた。
【０００７】本発明はかかる従来の問題点に鑑み案出さ
れたものであり、その目的はセラミックス部材とろう材
との間にチタンとセラミックスとの十分な反応層を形成
することによりセラミックス部材と金属部材とを安定か
つ強固に接合することが可能なろう材ペーストを提供す
ることにある。
れたものであり、その目的はセラミックス部材とろう材
との間にチタンとセラミックスとの十分な反応層を形成
することによりセラミックス部材と金属部材とを安定か
つ強固に接合することが可能なろう材ペーストを提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のろう材ペースト
は、銀−銅合金粉末と表面が銅で被覆されたチタン粉末
とを金属成分として含有することを特徴とするものであ
る。
は、銀−銅合金粉末と表面が銅で被覆されたチタン粉末
とを金属成分として含有することを特徴とするものであ
る。
【０００９】また、本発明のろう材ペーストは、銀粉末
と銅粉末と表面が銅で被覆されたチタン粉末とを金属成
分として含有することを特徴とするものである。
と銅粉末と表面が銅で被覆されたチタン粉末とを金属成
分として含有することを特徴とするものである。
【００１０】本発明のろう材ペーストによれば、ペース
ト中に含有されるチタン粉末の表面が銅で被覆されてい
ることから、ろう材が溶融するまでの間、チタンの表面
を被覆する銅によってチタンの酸化や炭化が有効に防止
される。そして、その結果、溶融したろう材中における
チタンは極めて活性な状態のままで残り、これがセラミ
ックス部材側へ良好に移動するとともにセラミックス部
材との間に十分な反応層を形成し、これによりセラミッ
クス部材と金属部材とを強固に接合することができる。
ト中に含有されるチタン粉末の表面が銅で被覆されてい
ることから、ろう材が溶融するまでの間、チタンの表面
を被覆する銅によってチタンの酸化や炭化が有効に防止
される。そして、その結果、溶融したろう材中における
チタンは極めて活性な状態のままで残り、これがセラミ
ックス部材側へ良好に移動するとともにセラミックス部
材との間に十分な反応層を形成し、これによりセラミッ
クス部材と金属部材とを強固に接合することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】まず、本発明のろう材ペーストの
実施の形態の第１の例について説明する。
実施の形態の第１の例について説明する。
【００１２】第１の例のろう材ペーストは、銀−銅合金
粉末と表面が銅で被覆されたチタン粉末とを金属成分と
して含有している。
粉末と表面が銅で被覆されたチタン粉末とを金属成分と
して含有している。
【００１３】この第１の例のろう材ペーストに含有され
ている銀−銅合金粉末は、ろう材を形成するための主成
分であり、銀が65〜90重量％と銅が10〜35重量％との銀
−銅合金から形成されている。
ている銀−銅合金粉末は、ろう材を形成するための主成
分であり、銀が65〜90重量％と銅が10〜35重量％との銀
−銅合金から形成されている。
【００１４】この銀−銅合金粉末は、これに含有される
銀の含有量が65重量％に満たないか、または90重量％を
超えると、いずれもろう材の融点が約900 ℃以上の極め
て高いものとなってしまう。ろう材の融点が約900 ℃以
上の高い温度である場合には、ろう付け時にセラミック
ス部材と金属部材との間に大きな熱ストレスが印加さ
れ、この熱ストレスによりセラミックス部材にクラック
が発生したり、あるいはセラミックス部材と金属部材と
の間に剥離が起きやすくなってしまう。したがって、銀
−銅合金粉末に含有される銀の含有量は65〜90重量％の
範囲が好ましく、特には銅との間で共晶合金を形成する
72重量％が好ましい。
銀の含有量が65重量％に満たないか、または90重量％を
超えると、いずれもろう材の融点が約900 ℃以上の極め
て高いものとなってしまう。ろう材の融点が約900 ℃以
上の高い温度である場合には、ろう付け時にセラミック
ス部材と金属部材との間に大きな熱ストレスが印加さ
れ、この熱ストレスによりセラミックス部材にクラック
が発生したり、あるいはセラミックス部材と金属部材と
の間に剥離が起きやすくなってしまう。したがって、銀
−銅合金粉末に含有される銀の含有量は65〜90重量％の
範囲が好ましく、特には銅との間で共晶合金を形成する
72重量％が好ましい。
【００１５】この銀−銅合金粉末は、例えば従来周知の
アトマイズ法等を採用することによって、その平均粒径
が１〜20μｍ程度となるように調製される。
アトマイズ法等を採用することによって、その平均粒径
が１〜20μｍ程度となるように調製される。
【００１６】なお、この銀−銅合金粉末は、その平均粒
径が１μｍ未満であると、ろう材ペースト中の銀−銅合
金粉末が凝集してしまい、均質なろう材ペーストを得る
ことが困難となる傾向にある。一方、20μｍを超える
と、ろう材ペーストをスクリーン印刷法を採用してセラ
ミックス部材または金属部材の接合面に塗布する際に、
スクリーンを良好に通過することが困難となってしまう
傾向にある。したがって、ろう材ペースト中の銀−銅合
金粉末の平均粒径は、１〜20μｍの範囲が好ましい。
径が１μｍ未満であると、ろう材ペースト中の銀−銅合
金粉末が凝集してしまい、均質なろう材ペーストを得る
ことが困難となる傾向にある。一方、20μｍを超える
と、ろう材ペーストをスクリーン印刷法を採用してセラ
ミックス部材または金属部材の接合面に塗布する際に、
スクリーンを良好に通過することが困難となってしまう
傾向にある。したがって、ろう材ペースト中の銀−銅合
金粉末の平均粒径は、１〜20μｍの範囲が好ましい。
【００１７】また、ろう材ペーストに含有される表面が
銅で被覆されたチタン粉末は、ろう材とセラミックス部
材との間にチタンとセラミックスとの反応層を形成する
ためのものである。そして、表面が銅で被覆されている
ことから、ペースト中や加熱処理中においてチタンが酸
化あるいは炭化されることが有効に防止される。したが
って、このろう材ペーストを加熱処理してろう材を溶融
させると、溶融したろう材中においてチタンが極めて活
性な状態で残り、これがセラミックス部材側へ良好に移
動するとともにセラミックス部材との間に十分な反応層
を形成するので、これによりセラミックス部材と金属部
材とを強固に接合することができる。
銅で被覆されたチタン粉末は、ろう材とセラミックス部
材との間にチタンとセラミックスとの反応層を形成する
ためのものである。そして、表面が銅で被覆されている
ことから、ペースト中や加熱処理中においてチタンが酸
化あるいは炭化されることが有効に防止される。したが
って、このろう材ペーストを加熱処理してろう材を溶融
させると、溶融したろう材中においてチタンが極めて活
性な状態で残り、これがセラミックス部材側へ良好に移
動するとともにセラミックス部材との間に十分な反応層
を形成するので、これによりセラミックス部材と金属部
材とを強固に接合することができる。
【００１８】この表面が銅で被覆されたチタン粉末は、
チタンの含有量が35〜78重量％程度のチタン−銅合金か
ら成るインゴットを真空中でアトマイズ加工法により粉
末化することによって、平均粒径が１〜20μｍ程度の大
きさに調製される。例えば、チタンの含有量が35〜78重
量％程度のチタン−銅合金を真空中でアトマイズ加工に
より粉末化すると、チタンが粉末の中央部に、銅が粉末
の表面部に偏析し、これによって表面が銅で被覆された
チタン粉末が得られるのである。
チタンの含有量が35〜78重量％程度のチタン−銅合金か
ら成るインゴットを真空中でアトマイズ加工法により粉
末化することによって、平均粒径が１〜20μｍ程度の大
きさに調製される。例えば、チタンの含有量が35〜78重
量％程度のチタン−銅合金を真空中でアトマイズ加工に
より粉末化すると、チタンが粉末の中央部に、銅が粉末
の表面部に偏析し、これによって表面が銅で被覆された
チタン粉末が得られるのである。
【００１９】なお、表面が銅で被覆されたチタン粉末
は、表面の銅を含む平均粒径が１μｍ未満であると、ろ
う材ペースト中で凝集してしまい均質なろう材ペースト
を得ることが困難となる傾向にある。一方、20μｍを超
えると、ろう材ペーストをスクリーン印刷法を採用して
セラミックス部材または金属部材の接合面に塗布する際
に、スクリーンを良好に通過することが困難となってし
まう傾向にある。したがって、ろう材ペースト中の表面
が銅で被覆されたチタン粉末は表面の銅を含む平均粒径
が１〜20μｍの範囲であることが好ましい。
は、表面の銅を含む平均粒径が１μｍ未満であると、ろ
う材ペースト中で凝集してしまい均質なろう材ペースト
を得ることが困難となる傾向にある。一方、20μｍを超
えると、ろう材ペーストをスクリーン印刷法を採用して
セラミックス部材または金属部材の接合面に塗布する際
に、スクリーンを良好に通過することが困難となってし
まう傾向にある。したがって、ろう材ペースト中の表面
が銅で被覆されたチタン粉末は表面の銅を含む平均粒径
が１〜20μｍの範囲であることが好ましい。
【００２０】また、表面が銅で被覆されたチタン粉末
は、表面を被覆する銅とチタンとの合計量100 重量部の
うちチタンの割合が35重量部に満たないか、あるいは78
重量部を超えると、この粉末を調製する際にチタンと銅
との間で金属間化合物が多量に形成されてしまい、チタ
ン粉末を均質な銅で被覆することが困難となってしま
う。したがって、表面が銅で被覆されたチタン粉末は、
表面を被覆する銅とチタンとの合計量100 重量部のうち
チタンの割合が35〜78重量部の範囲が好ましい。
は、表面を被覆する銅とチタンとの合計量100 重量部の
うちチタンの割合が35重量部に満たないか、あるいは78
重量部を超えると、この粉末を調製する際にチタンと銅
との間で金属間化合物が多量に形成されてしまい、チタ
ン粉末を均質な銅で被覆することが困難となってしま
う。したがって、表面が銅で被覆されたチタン粉末は、
表面を被覆する銅とチタンとの合計量100 重量部のうち
チタンの割合が35〜78重量部の範囲が好ましい。
【００２１】そして、この第１の例のろう材ペーストに
おいては、このような銀−銅合金粉末および表面が銅で
被覆されたチタン粉末は、これらの金属成分の合計量10
0 重量部のうちチタンの含有量が２〜４重量部の割合と
なるように配合されている。
おいては、このような銀−銅合金粉末および表面が銅で
被覆されたチタン粉末は、これらの金属成分の合計量10
0 重量部のうちチタンの含有量が２〜４重量部の割合と
なるように配合されている。
【００２２】ろう材ペースト中におけるチタンの量が金
属成分の合計量100 重量部に対して２重量部未満である
と、ろう材ペーストを加熱処理してセラミックス部材と
金属部材とを接合した際に、ろう材中にボイドが多量に
発生してしまい、その結果、セラミックス部材と金属部
材とを強固に接合させることができなくなってしまうと
ともに、セラミックス部材と金属部材との間の熱伝導が
悪いものとなってしまう傾向にある。一方、ろう材ペー
スト中におけるチタンの量が金属成分の合計量100 重量
部に対して４重量部を超えると、ろう材ペーストを加熱
処理してセラミックス部材と金属部材とを接合した際
に、ろう材中におけるチタンが過多となって、ろう材中
のチタンと銅との間で脆弱な銅−チタン金属間化合物が
多量に形成され、その結果、セラミックス部材と金属部
材との接合強度が弱いものとなってしまう傾向にある。
したがって、ろう材ペースト中におけるチタンの量は、
金属成分の合計量100 重量部のうち２〜４重量部の範囲
の割合であることが好ましい。
属成分の合計量100 重量部に対して２重量部未満である
と、ろう材ペーストを加熱処理してセラミックス部材と
金属部材とを接合した際に、ろう材中にボイドが多量に
発生してしまい、その結果、セラミックス部材と金属部
材とを強固に接合させることができなくなってしまうと
ともに、セラミックス部材と金属部材との間の熱伝導が
悪いものとなってしまう傾向にある。一方、ろう材ペー
スト中におけるチタンの量が金属成分の合計量100 重量
部に対して４重量部を超えると、ろう材ペーストを加熱
処理してセラミックス部材と金属部材とを接合した際
に、ろう材中におけるチタンが過多となって、ろう材中
のチタンと銅との間で脆弱な銅−チタン金属間化合物が
多量に形成され、その結果、セラミックス部材と金属部
材との接合強度が弱いものとなってしまう傾向にある。
したがって、ろう材ペースト中におけるチタンの量は、
金属成分の合計量100 重量部のうち２〜４重量部の範囲
の割合であることが好ましい。
【００２３】さらに、このろう材ペーストには有機ビヒ
クルが含有される。
クルが含有される。
【００２４】有機ビヒクルは、主にアクリル系バインダ
やセルロース系バインダ等の有機バインダとα−テルピ
ネオールやジブチルフタレート等の有機溶剤とを含み、
ろう材ペースト中の金属粉末を粘結してペースト状とな
す作用をなす。
やセルロース系バインダ等の有機バインダとα−テルピ
ネオールやジブチルフタレート等の有機溶剤とを含み、
ろう材ペースト中の金属粉末を粘結してペースト状とな
す作用をなす。
【００２５】なお、アクリル系バインダとしては、例え
ばポリメチルメタアクリレートやポリイソブチルメタア
クリレート・ポリノルマルブチルメタアクリレート等
が、セルロース系バインダとしては、エチルセルロース
やメチルセルロース・ニトロセルロース等が例示でき
る。
ばポリメチルメタアクリレートやポリイソブチルメタア
クリレート・ポリノルマルブチルメタアクリレート等
が、セルロース系バインダとしては、エチルセルロース
やメチルセルロース・ニトロセルロース等が例示でき
る。
【００２６】このような有機ビヒクルの含有量等は、ろ
う材ペーストに適当なチキソ性および粘度を付与するよ
うに適宜調整すればよい。
う材ペーストに適当なチキソ性および粘度を付与するよ
うに適宜調整すればよい。
【００２７】次に、本発明の実施の形態の第２の例につ
いて説明する。
いて説明する。
【００２８】第２の例のろう材ペーストは、銀粉末と銅
粉末と表面が銅で被覆されたチタン粉末とを金属成分と
して含有している。
粉末と表面が銅で被覆されたチタン粉末とを金属成分と
して含有している。
【００２９】この第２の例のろう材ペーストに含有され
ている銀粉末および銅粉末は、第１の例における銀−銅
合金粉末と同様にろう材を形成するための主成分であ
り、銀粉末と銅粉末との合計量を100 重量部として銀粉
末が65〜90重量部、銅粉末が10〜35重量部の割合でろう
材ペースト中に含有されている。
ている銀粉末および銅粉末は、第１の例における銀−銅
合金粉末と同様にろう材を形成するための主成分であ
り、銀粉末と銅粉末との合計量を100 重量部として銀粉
末が65〜90重量部、銅粉末が10〜35重量部の割合でろう
材ペースト中に含有されている。
【００３０】この銀粉末および銅粉末は、両者の合計量
を100 重量部とした場合に、銀粉末の含有量が65重量部
未満となるか、または90重量部を超えると、いずれもろ
う材の融点が約900 ℃以上の極めて高いものとなってし
まい、その結果、第１の例の説明で述べたのと同様に、
セラミックス部材にクラックが発生したり、あるいはセ
ラミックス部材と金属部材との間に剥離が起きやすくな
ってしまう。したがって、銀粉末および銅粉末は、両者
の合計量を100 重量部としたときに銀粉末の含有量が65
〜90重量部、銅粉末が10〜35重量部の範囲で含有されて
いることが好ましい。
を100 重量部とした場合に、銀粉末の含有量が65重量部
未満となるか、または90重量部を超えると、いずれもろ
う材の融点が約900 ℃以上の極めて高いものとなってし
まい、その結果、第１の例の説明で述べたのと同様に、
セラミックス部材にクラックが発生したり、あるいはセ
ラミックス部材と金属部材との間に剥離が起きやすくな
ってしまう。したがって、銀粉末および銅粉末は、両者
の合計量を100 重量部としたときに銀粉末の含有量が65
〜90重量部、銅粉末が10〜35重量部の範囲で含有されて
いることが好ましい。
【００３１】この銀粉末および銅粉末は、例えば第１の
例における銀−銅粉末の場合と同様に、アトマイズ法等
を採用することによって平均粒径が１〜20μｍ程度とな
るように調製される。
例における銀−銅粉末の場合と同様に、アトマイズ法等
を採用することによって平均粒径が１〜20μｍ程度とな
るように調製される。
【００３２】また、第２の例のろう材ペーストに含有さ
れる表面が銅で被覆されたチタン粉末は、第１の例の場
合と同様にろう材とセラミックス部材との間にチタンと
セラミックスとの反応層を形成するためのものである。
そして、第１の例の場合と同様に、表面が銅で被覆され
ていることから、ペースト中や加熱処理中においてチタ
ンが酸化あるいは炭化されることが有効に防止され、溶
融したろう材中においてチタンが極めて活性な状態で残
り、これがセラミックス部材側へ良好に移動するととも
にセラミックス部材との間に十分な反応層を形成するの
で、これによりセラミックス部材と金属部材とを強固に
接合することができる。
れる表面が銅で被覆されたチタン粉末は、第１の例の場
合と同様にろう材とセラミックス部材との間にチタンと
セラミックスとの反応層を形成するためのものである。
そして、第１の例の場合と同様に、表面が銅で被覆され
ていることから、ペースト中や加熱処理中においてチタ
ンが酸化あるいは炭化されることが有効に防止され、溶
融したろう材中においてチタンが極めて活性な状態で残
り、これがセラミックス部材側へ良好に移動するととも
にセラミックス部材との間に十分な反応層を形成するの
で、これによりセラミックス部材と金属部材とを強固に
接合することができる。
【００３３】この表面が銅で被覆されたチタン粉末は、
第１の例の場合と同様の方法により平均粒径が１〜20μ
ｍ程度に調製される。また、第１の例の場合と同様に、
表面を被覆する銅とチタンとの合計量100 重量部のうち
チタンの割合が35〜78重量部の範囲が好ましい。
第１の例の場合と同様の方法により平均粒径が１〜20μ
ｍ程度に調製される。また、第１の例の場合と同様に、
表面を被覆する銅とチタンとの合計量100 重量部のうち
チタンの割合が35〜78重量部の範囲が好ましい。
【００３４】また、この第２の例のろう材ペーストにお
いては、このような銀粉末および銅粉末ならびに表面が
銅で被覆されたチタン粉末は、これらの金属成分の合計
量を100 重量部とした場合に、そのうちのチタンの量が
２〜４重量部となるように配合されている。
いては、このような銀粉末および銅粉末ならびに表面が
銅で被覆されたチタン粉末は、これらの金属成分の合計
量を100 重量部とした場合に、そのうちのチタンの量が
２〜４重量部となるように配合されている。
【００３５】そして、第１の例の場合と同様に、ろう材
ペースト中におけるチタンの量が金属成分の合計量100
重量部に対して２重量部未満であると、ろう材ペースト
を加熱処理してセラミックス部材と金属部材とを接合し
た際に、ろう材中にボイドが多量に発生してしまい、そ
の結果、セラミックス部材と金属部材とを強固に接合さ
せることができなくなってしまうとともに、セラミック
ス部材と金属部材との間の熱伝導が悪いものとなってし
まう傾向にある。他方、ろう材ペースト中におけるチタ
ンの量が金属成分の合計量100 重量部に対して４重量％
を超えると、ろう材ペーストを加熱処理してセラミック
ス部材と金属部材とを接合した際に、ろう材中における
チタンが過多となって、ろう材中のチタンと銅との間で
脆弱な銅−チタン金属間化合物が多量に形成され、その
結果、セラミックス部材と金属部材との接合強度が弱い
ものとなってしまう傾向にある。したがって、ろう材ペ
ースト中におけるチタンの量は、金属成分の合計量100
重量部のうち２〜４重量部の範囲であることが好まし
い。
ペースト中におけるチタンの量が金属成分の合計量100
重量部に対して２重量部未満であると、ろう材ペースト
を加熱処理してセラミックス部材と金属部材とを接合し
た際に、ろう材中にボイドが多量に発生してしまい、そ
の結果、セラミックス部材と金属部材とを強固に接合さ
せることができなくなってしまうとともに、セラミック
ス部材と金属部材との間の熱伝導が悪いものとなってし
まう傾向にある。他方、ろう材ペースト中におけるチタ
ンの量が金属成分の合計量100 重量部に対して４重量％
を超えると、ろう材ペーストを加熱処理してセラミック
ス部材と金属部材とを接合した際に、ろう材中における
チタンが過多となって、ろう材中のチタンと銅との間で
脆弱な銅−チタン金属間化合物が多量に形成され、その
結果、セラミックス部材と金属部材との接合強度が弱い
ものとなってしまう傾向にある。したがって、ろう材ペ
ースト中におけるチタンの量は、金属成分の合計量100
重量部のうち２〜４重量部の範囲であることが好まし
い。
【００３６】さらに、この第２の例のろう材ペーストに
は第１の例の場合と同様の有機ビヒクルが含有されてい
る。
は第１の例の場合と同様の有機ビヒクルが含有されてい
る。
【００３７】
【実施例】（実施例１）銀−銅合金粉末96重量部と表面
が銅で被覆されたチタン粉末４重量部とを混合するとと
もに、これらの合計量100 重量部に対して５重量部のポ
リイソブチルメタアクリレートおよび12重量部のα−テ
ルピネオールを添加し、これらを攪拌するとともに脱泡
して実施例１のろう材ペーストを得た。
が銅で被覆されたチタン粉末４重量部とを混合するとと
もに、これらの合計量100 重量部に対して５重量部のポ
リイソブチルメタアクリレートおよび12重量部のα−テ
ルピネオールを添加し、これらを攪拌するとともに脱泡
して実施例１のろう材ペーストを得た。
【００３８】なお、このろう材ペーストにおける銀−銅
合金粉末としては、銀72重量％と銅28重量％との共晶合
金から成り、平均粒径が５μｍのものを使用した。
合金粉末としては、銀72重量％と銅28重量％との共晶合
金から成り、平均粒径が５μｍのものを使用した。
【００３９】また、このろう材ペーストにおける表面が
銅で被覆されたチタン粉末としては、表面を被覆する銅
とチタンとの重量比が約１：１で、表面の銅を含む平均
粒径が10μｍのものを使用した。
銅で被覆されたチタン粉末としては、表面を被覆する銅
とチタンとの重量比が約１：１で、表面の銅を含む平均
粒径が10μｍのものを使用した。
【００４０】（実施例２）銀粉末71重量部と銅粉末25重
量部と表面が銅で被覆されたチタン粉末４重量部とを混
合するとともに、これらの合計量100 重量部に対して５
重量部のポリイソブチルメタアクリレートおよび12重量
部のα−テルピネオールを添加し、これらを攪拌すると
ともに脱泡して実施例２のろう材ペーストを得た。
量部と表面が銅で被覆されたチタン粉末４重量部とを混
合するとともに、これらの合計量100 重量部に対して５
重量部のポリイソブチルメタアクリレートおよび12重量
部のα−テルピネオールを添加し、これらを攪拌すると
ともに脱泡して実施例２のろう材ペーストを得た。
【００４１】このペーストにおける銀粉末および銅粉末
はいずれも平均粒径が５μｍのものを使用した。
はいずれも平均粒径が５μｍのものを使用した。
【００４２】また、このろう材ペーストにおける表面が
銅で被覆されたチタン粉末としては、実施例１と同じく
表面を被覆する銅とチタンとの重量比が約１：１で、表
面の銅を含む平均粒径が10μｍのものを使用した。
銅で被覆されたチタン粉末としては、実施例１と同じく
表面を被覆する銅とチタンとの重量比が約１：１で、表
面の銅を含む平均粒径が10μｍのものを使用した。
【００４３】（比較例）銀−銅合金粉末98重量部と水素
化チタン粉末２重量部とを混合するとともに、これらの
合計量100 重量部に対して５重量部のポリイソブチルメ
タアクリレートおよび12重量部のα−テルピネオールを
添加し、これらを攪拌するとともに脱泡して比較例のろ
う材ペーストを得た。
化チタン粉末２重量部とを混合するとともに、これらの
合計量100 重量部に対して５重量部のポリイソブチルメ
タアクリレートおよび12重量部のα−テルピネオールを
添加し、これらを攪拌するとともに脱泡して比較例のろ
う材ペーストを得た。
【００４４】なお、比較例のろう材ペーストにおける銀
−銅合金粉末としては、実施例１と同様に銀72重量％と
銅28重量％との共晶合金から成り、平均粒径が５μｍの
ものを使用した。
−銅合金粉末としては、実施例１と同様に銀72重量％と
銅28重量％との共晶合金から成り、平均粒径が５μｍの
ものを使用した。
【００４５】また、水素化チタン粉末としては、平均粒
径が５μｍのものを使用した。
径が５μｍのものを使用した。
【００４６】これらの実施例１・２および比較例のろう
材ペーストをそれぞれ平板状の窒化アルミニウム基板上
に、厚みが25μｍで幅が10ｍｍ・長さが50ｍｍのパター
ンにスクリーン印刷法を採用して塗布するとともに、各
塗布されたペースト上に厚みが0.3 ｍｍで幅が10ｍｍ・
長さが50ｍｍの銅から成る金属片をろう材ペーストと重
畳するようにして載置し、これらを10-3〜10-5Torrの真
空中で約850 ℃の温度に加熱することにより、窒化アル
ミニウム基板上に金属片をろう材を介して接合した。
材ペーストをそれぞれ平板状の窒化アルミニウム基板上
に、厚みが25μｍで幅が10ｍｍ・長さが50ｍｍのパター
ンにスクリーン印刷法を採用して塗布するとともに、各
塗布されたペースト上に厚みが0.3 ｍｍで幅が10ｍｍ・
長さが50ｍｍの銅から成る金属片をろう材ペーストと重
畳するようにして載置し、これらを10-3〜10-5Torrの真
空中で約850 ℃の温度に加熱することにより、窒化アル
ミニウム基板上に金属片をろう材を介して接合した。
【００４７】そして、金属片の一端部を窒化アルミニウ
ム基板との接合面に対して略垂直な方向に引っ張り、金
属片が窒化アルミニウム基板から剥がれた時の引っ張り
荷重を窒化アルミニウム基板に対する金属片の接合強度
とした。
ム基板との接合面に対して略垂直な方向に引っ張り、金
属片が窒化アルミニウム基板から剥がれた時の引っ張り
荷重を窒化アルミニウム基板に対する金属片の接合強度
とした。
【００４８】その結果、各ろう材ペーストを用いた場合
の窒化アルミニウム基板に対する金属片の接合強度は、
それぞれ実施例１のろう材ペーストの場合が20ｋｇｆで
あり、実施例２のろう材ペーストの場合が同じく20ｋｇ
ｆであった。これに対し、比較例のろう材ペーストの場
合は８ｋｇｆであった。このように、本発明のろう材ペ
ーストを用いた場合の接合強度は20ｋｇｆ以上の極めて
強いものであった。
の窒化アルミニウム基板に対する金属片の接合強度は、
それぞれ実施例１のろう材ペーストの場合が20ｋｇｆで
あり、実施例２のろう材ペーストの場合が同じく20ｋｇ
ｆであった。これに対し、比較例のろう材ペーストの場
合は８ｋｇｆであった。このように、本発明のろう材ペ
ーストを用いた場合の接合強度は20ｋｇｆ以上の極めて
強いものであった。
【００４９】また、各ろう材ペーストを用いた場合の窒
化アルミニウム基板とろう材との接合部における窒化ア
ルミニウムとチタンとの反応層の厚みを観察したとこ
ろ、実施例１および実施例２のろう材ペーストの場合に
は、いずれも厚みが約５〜10μｍ程度の厚みばらつきが
小さな反応層が形成されていた。一方、比較例のろう材
ペーストの場合には、厚みが約０〜20μｍ程度の厚みば
らつきが大きな反応層しか形成されていなかった。
化アルミニウム基板とろう材との接合部における窒化ア
ルミニウムとチタンとの反応層の厚みを観察したとこ
ろ、実施例１および実施例２のろう材ペーストの場合に
は、いずれも厚みが約５〜10μｍ程度の厚みばらつきが
小さな反応層が形成されていた。一方、比較例のろう材
ペーストの場合には、厚みが約０〜20μｍ程度の厚みば
らつきが大きな反応層しか形成されていなかった。
【００５０】なお、本発明は以上の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更・改良を加えることは何ら差し支えない。
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更・改良を加えることは何ら差し支えない。
【００５１】
【発明の効果】本発明のろう材ペーストによれば、ペー
スト中に含有されるチタン粉末の表面が銅で被覆されて
いることから、ろう材が溶融するまでの間、チタンの表
面を被覆する銅によってチタンの酸化や炭化が有効に防
止される。そして、その結果、溶融したろう材中におけ
るチタンは極めて活性な状態のままで残り、これがセラ
ミックス部材側へ良好に移動するとともにセラミックス
部材との間に十分な反応層を形成するので、これによっ
てセラミックス部材と金属部材とを強固に接合すること
ができる。
スト中に含有されるチタン粉末の表面が銅で被覆されて
いることから、ろう材が溶融するまでの間、チタンの表
面を被覆する銅によってチタンの酸化や炭化が有効に防
止される。そして、その結果、溶融したろう材中におけ
るチタンは極めて活性な状態のままで残り、これがセラ
ミックス部材側へ良好に移動するとともにセラミックス
部材との間に十分な反応層を形成するので、これによっ
てセラミックス部材と金属部材とを強固に接合すること
ができる。
【００５２】以上のように、本発明によれば、セラミッ
クス部材とろう材との間にチタンとセラミックスとの十
分な反応層を形成することによりセラミックス部材と金
属部材とを安定かつ強固に接合することが可能なろう材
ペーストを提供することができた。
クス部材とろう材との間にチタンとセラミックスとの十
分な反応層を形成することによりセラミックス部材と金
属部材とを安定かつ強固に接合することが可能なろう材
ペーストを提供することができた。
Claims (3)
- 【請求項１】 銀−銅合金粉末と表面が銅で被覆された
チタン粉末とを金属成分として含有することを特徴とす
るろう材ペースト。 - 【請求項２】 銀粉末と銅粉末と表面が銅で被覆された
チタン粉末とを金属成分として含有することを特徴とす
るろう材ペースト。 - 【請求項３】 前記金属成分１００重量部のうち前記チ
タンが２〜４重量部の割合であることを特徴とする請求
項１または２に記載のろう材ペースト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11051875A JP2000246482A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | ろう材ペースト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11051875A JP2000246482A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | ろう材ペースト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000246482A true JP2000246482A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=12899066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11051875A Pending JP2000246482A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | ろう材ペースト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000246482A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006075459A1 (ja) * | 2005-01-11 | 2008-06-12 | 株式会社村田製作所 | はんだペースト、及び電子装置 |
| JP2016193449A (ja) * | 2015-04-01 | 2016-11-17 | 富士電機株式会社 | 粉末ろう材、並びに、接合体及び真空容器 |
| CN107385439A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-11-24 | 泉州众志金刚石工具有限公司 | 一种Cu‑Ag‑Ti的金刚石钎焊涂层和其制备方法 |
| WO2018122971A1 (ja) | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 三ツ星ベルト株式会社 | 導電性ペースト並びに電子基板及びその製造方法 |
| WO2021200242A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | ろう材およびその製造方法並びに金属－セラミックス接合基板の製造方法 |
| CN114226735A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-25 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种粉状钛基钎料及其制备方法 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP11051875A patent/JP2000246482A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4753090B2 (ja) * | 2005-01-11 | 2011-08-17 | 株式会社村田製作所 | はんだペースト、及び電子装置 |
| JPWO2006075459A1 (ja) * | 2005-01-11 | 2008-06-12 | 株式会社村田製作所 | はんだペースト、及び電子装置 |
| JP2016193449A (ja) * | 2015-04-01 | 2016-11-17 | 富士電機株式会社 | 粉末ろう材、並びに、接合体及び真空容器 |
| US10575412B2 (en) | 2016-12-27 | 2020-02-25 | Mitsuboshi Belting Ltd. | Electroconductive paste, electronic substrate, and method for manufacturing said substrate |
| WO2018122971A1 (ja) | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 三ツ星ベルト株式会社 | 導電性ペースト並びに電子基板及びその製造方法 |
| KR20180115321A (ko) | 2016-12-27 | 2018-10-22 | 미쓰보 시베루토 가부시키 가이샤 | 도전성 페이스트 및 전자 기판 및 그 제조 방법 |
| CN107385439A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-11-24 | 泉州众志金刚石工具有限公司 | 一种Cu‑Ag‑Ti的金刚石钎焊涂层和其制备方法 |
| CN107385439B (zh) * | 2017-06-02 | 2023-10-17 | 泉州众志金刚石工具有限公司 | 一种Cu-Ag-Ti的金刚石钎焊涂层和其制备方法 |
| WO2021200242A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | ろう材およびその製造方法並びに金属－セラミックス接合基板の製造方法 |
| CN115151371A (zh) * | 2020-03-31 | 2022-10-04 | 同和金属技术有限公司 | 硬钎焊材料和其制造方法以及金属-陶瓷接合基板的制造方法 |
| EP4130308A4 (en) * | 2020-03-31 | 2024-05-01 | Dowa Metaltech Co Ltd | SOLDER MATERIAL, METHOD FOR PRODUCING SAME AND METHOD FOR PRODUCING A METAL-CERAMIC COMPOSITE SUBSTRATE |
| CN114226735A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-25 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种粉状钛基钎料及其制备方法 |
| CN114226735B (zh) * | 2021-11-23 | 2024-03-26 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种粉状钛基钎料及其制备方法 |
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