JP2610756B2 - 微細な結晶粒からなるAu−Si合金ろう材の製造方法 - Google Patents
微細な結晶粒からなるAu−Si合金ろう材の製造方法Info
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- JP2610756B2 JP2610756B2 JP4273013A JP27301392A JP2610756B2 JP 2610756 B2 JP2610756 B2 JP 2610756B2 JP 4273013 A JP4273013 A JP 4273013A JP 27301392 A JP27301392 A JP 27301392A JP 2610756 B2 JP2610756 B2 JP 2610756B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に電子部品などの接
合に用いられるAu−Si合金ろう材の製造方法に関す
るものである。
合に用いられるAu−Si合金ろう材の製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】電子部品などの接合用のAu−Si合金
ろう材として、これまで通常の造塊鋳造法により溶融合
金を鋳込み、その後複数回の熱間および温間圧延によっ
て製造された箔状のろう材が使用されている。しかしな
がら、従来のAu−Si合金ろう材は概してろうの流動
性などのろう付け性の点から問題があった。
ろう材として、これまで通常の造塊鋳造法により溶融合
金を鋳込み、その後複数回の熱間および温間圧延によっ
て製造された箔状のろう材が使用されている。しかしな
がら、従来のAu−Si合金ろう材は概してろうの流動
性などのろう付け性の点から問題があった。
【0003】一般的に、ろう付け時に問題になるろう材
の流動性などのろう付け性は、ろう材として用いる合金
の結晶粒径と相関が有り、結晶粒径が小さいほど流動性
などのろう付け性は向上すると考えられている。また、
実際にろう材として使用する際、いろいろな形状に加工
することがあり、結晶粒径が小さいほど加工性が優れて
いるので、加工性の点からもろう材の結晶粒径は小さい
ほど有利である。
の流動性などのろう付け性は、ろう材として用いる合金
の結晶粒径と相関が有り、結晶粒径が小さいほど流動性
などのろう付け性は向上すると考えられている。また、
実際にろう材として使用する際、いろいろな形状に加工
することがあり、結晶粒径が小さいほど加工性が優れて
いるので、加工性の点からもろう材の結晶粒径は小さい
ほど有利である。
【0004】しかしながら、Au−Si合金ろう材の場
合、製造技術の点からその結晶粒径の微細化には制限が
あった。一般的に、合金の結晶粒径は溶融合金の凝固時
およびその後の冷却における冷却速度に依存し、冷却速
度が大きいほど合金の結晶粒径は小さくなる。しかしな
がら、Au−Si合金ろう材を製造する際に採用されて
いる造塊鋳造法では凝固時の冷却速度は小さく、そのた
めに合金の結晶粒径を小さくするのは困難であった。さ
らに、箔状にするためには圧延が必要で、従来の造塊鋳
造法で鋳造されたAu−Si合金は冷間では圧延が困難
であることから、熱間あるいは温間で圧延しなければな
らなかった。熱間あるいは温間圧延時の加熱によっても
Au−Si合金の結晶粒径は粗大化する。Au−Si合
金ろう材の結晶組織は、マトリックスであるAuリッチ
相中にSiリッチ相がほぼ均一に分散した組織を示し、
各Au−Si合金間の結晶粒の大きさはSiリッチ相の
結晶粒径を用いて比較できる。従来のAu−Si合金ろ
う材はこのSiリッチ相の結晶粒径が小さくてもせいぜ
い数μmであり、前述のように、ろう材として流動性な
どのろう付け性の点から、さらに微細な結晶粒からなる
Au−Si合金ろう材が求められていた。
合、製造技術の点からその結晶粒径の微細化には制限が
あった。一般的に、合金の結晶粒径は溶融合金の凝固時
およびその後の冷却における冷却速度に依存し、冷却速
度が大きいほど合金の結晶粒径は小さくなる。しかしな
がら、Au−Si合金ろう材を製造する際に採用されて
いる造塊鋳造法では凝固時の冷却速度は小さく、そのた
めに合金の結晶粒径を小さくするのは困難であった。さ
らに、箔状にするためには圧延が必要で、従来の造塊鋳
造法で鋳造されたAu−Si合金は冷間では圧延が困難
であることから、熱間あるいは温間で圧延しなければな
らなかった。熱間あるいは温間圧延時の加熱によっても
Au−Si合金の結晶粒径は粗大化する。Au−Si合
金ろう材の結晶組織は、マトリックスであるAuリッチ
相中にSiリッチ相がほぼ均一に分散した組織を示し、
各Au−Si合金間の結晶粒の大きさはSiリッチ相の
結晶粒径を用いて比較できる。従来のAu−Si合金ろ
う材はこのSiリッチ相の結晶粒径が小さくてもせいぜ
い数μmであり、前述のように、ろう材として流動性な
どのろう付け性の点から、さらに微細な結晶粒からなる
Au−Si合金ろう材が求められていた。
【0005】このようなAu−Si合金ろう材の流動性
の改善を目的に、例えば特開昭54−103764号公
報では、単ロール法により全体が非晶質あるいは表面層
が非晶質である箔状のAu−Si合金ろう材が提案され
ている。しかしながら、実際には単ロール法により箔状
のAu−Si合金は得られるものの、この箔状の合金は
非常に脆く、ろう材として使用するには適していない。
の改善を目的に、例えば特開昭54−103764号公
報では、単ロール法により全体が非晶質あるいは表面層
が非晶質である箔状のAu−Si合金ろう材が提案され
ている。しかしながら、実際には単ロール法により箔状
のAu−Si合金は得られるものの、この箔状の合金は
非常に脆く、ろう材として使用するには適していない。
【0006】よって、電子部品用のAu−Si合金ろう
材はろうの流動性に問題があるものの、箔状で延性の合
金が提供できることから前述のような造塊鋳造法に加え
て熱間あるいは温間圧延による方法が採用されていた。
材はろうの流動性に問題があるものの、箔状で延性の合
金が提供できることから前述のような造塊鋳造法に加え
て熱間あるいは温間圧延による方法が採用されていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Au−Si
合金ろう材において、上記したような問題を解消するも
のであり、流動性などのろう付け性に優れたAu−Si
合金ろう材の製造方法を提供することを目的とする。
合金ろう材において、上記したような問題を解消するも
のであり、流動性などのろう付け性に優れたAu−Si
合金ろう材の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、Si
含有量が10質量(mass)%以下であるAu−Si合金
を単ロール法により急冷凝固して非晶質箔とし、さら
に、100℃以上、融点直下の温度範囲で熱処理するこ
とを特徴とするSiリッチ相の平均結晶粒径が1μm未
満であるAu−Si合金ろう材の製造方法である。
に、本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、Si
含有量が10質量(mass)%以下であるAu−Si合金
を単ロール法により急冷凝固して非晶質箔とし、さら
に、100℃以上、融点直下の温度範囲で熱処理するこ
とを特徴とするSiリッチ相の平均結晶粒径が1μm未
満であるAu−Si合金ろう材の製造方法である。
【0009】以下に本発明を詳細に説明する。本発明
は、Au−Si合金を単ロール法により急冷凝固し、さ
らに適切な条件で熱処理することによって、微細な結晶
粒からなる延性に優れた箔状のAu−Si合金が得られ
るという新しい知見に基づくものである。この単ロール
法によれば、凝固時およびその後の冷却速度が極めて高
く、Au−Si合金の場合、非晶質相となることは上記
の引用例で示した。しかしながら、本発明者らはこの単
ロール法で製造した箔状のAu−Si合金を適切な温度
および時間で熱処理すれば、極めて微細な結晶粒からな
る箔を製造できることを見い出した。このような製造方
法によれば、例えば、Au−Si合金箔のSiリッチ相
の結晶粒径は1μm未満となり、これまで以上に微細な
結晶粒径からなるAu−Si合金ろう材の製造が可能で
ある。Siリッチ相の結晶粒径が1μm未満となるよう
に、微細な結晶粒からなるAu−Si合金ろう材とする
と、ろう材として良好な流動性が得られ、良好なろう付
け性が得られることがわかった。
は、Au−Si合金を単ロール法により急冷凝固し、さ
らに適切な条件で熱処理することによって、微細な結晶
粒からなる延性に優れた箔状のAu−Si合金が得られ
るという新しい知見に基づくものである。この単ロール
法によれば、凝固時およびその後の冷却速度が極めて高
く、Au−Si合金の場合、非晶質相となることは上記
の引用例で示した。しかしながら、本発明者らはこの単
ロール法で製造した箔状のAu−Si合金を適切な温度
および時間で熱処理すれば、極めて微細な結晶粒からな
る箔を製造できることを見い出した。このような製造方
法によれば、例えば、Au−Si合金箔のSiリッチ相
の結晶粒径は1μm未満となり、これまで以上に微細な
結晶粒径からなるAu−Si合金ろう材の製造が可能で
ある。Siリッチ相の結晶粒径が1μm未満となるよう
に、微細な結晶粒からなるAu−Si合金ろう材とする
と、ろう材として良好な流動性が得られ、良好なろう付
け性が得られることがわかった。
【0010】さらに、単ロール法による箔状のAu−S
i合金ろう材の製造は、特にSi含有量が10mass%以
下となると容易になるので、Si含有量が10mass%以
下の場合にこのような微細な結晶粒からなるろう材の提
供がより効果的である。
i合金ろう材の製造は、特にSi含有量が10mass%以
下となると容易になるので、Si含有量が10mass%以
下の場合にこのような微細な結晶粒からなるろう材の提
供がより効果的である。
【0011】以下に、微細な結晶粒からなるAu−Si
合金ろう材を得る方法について具体的に述べる。すなわ
ち、Au−Si合金を、例えば、高周波誘導溶解などに
より溶解し、銅などの熱伝導率の高い金属からなるロー
ル上に噴出して、箔状のAu−Si合金とする。この
時、ロールは表面速度で例えば10m/s以上の高速で
回転している。得られる箔の板厚はロールの表面速度な
どの製造因子によって制御できるが、例えば100μm
以下とすることが好ましい。箔の板厚が100μmを超
えると、箔の板厚精度が不良となり、ろう材としての価
値が低下する。なお、板厚が100μm以下の箔を製造
するための適切な鋳造条件については後記実施例におい
て具体的に述べる。
合金ろう材を得る方法について具体的に述べる。すなわ
ち、Au−Si合金を、例えば、高周波誘導溶解などに
より溶解し、銅などの熱伝導率の高い金属からなるロー
ル上に噴出して、箔状のAu−Si合金とする。この
時、ロールは表面速度で例えば10m/s以上の高速で
回転している。得られる箔の板厚はロールの表面速度な
どの製造因子によって制御できるが、例えば100μm
以下とすることが好ましい。箔の板厚が100μmを超
えると、箔の板厚精度が不良となり、ろう材としての価
値が低下する。なお、板厚が100μm以下の箔を製造
するための適切な鋳造条件については後記実施例におい
て具体的に述べる。
【0012】次に、この箔を適切な条件で熱処理する。
この時、最適な熱処理条件はAu−Si合金中のSi含
有量によって異なるが、処理温度の範囲は100℃以上
から融点直下の温度とする。また、処理時間は数分から
十数時間程度までの範囲とし、処理温度が高いほど短時
間でよい。例えば、Si含有量が3.15mass%の共晶
組成の場合の最適な熱処理条件は、処理温度が150℃
〜360℃、処理時間が5分〜5時間である。ここで、
Au−Si合金箔の結晶粒径は熱処理条件によって制御
することが可能で、1μm未満の範囲内において、熱処
理条件を制御することにより要求される結晶粒径とする
ことができる。なお、各種Au−Si合金についての最
適な熱処理条件については実施例中で具体的に述べてい
る。このような方法で製造されたAu−Si合金箔は冷
間圧延も可能であり、箔の板厚精度を向上させる必要が
ある場合は、さらに、冷間圧延を施してもよい。
この時、最適な熱処理条件はAu−Si合金中のSi含
有量によって異なるが、処理温度の範囲は100℃以上
から融点直下の温度とする。また、処理時間は数分から
十数時間程度までの範囲とし、処理温度が高いほど短時
間でよい。例えば、Si含有量が3.15mass%の共晶
組成の場合の最適な熱処理条件は、処理温度が150℃
〜360℃、処理時間が5分〜5時間である。ここで、
Au−Si合金箔の結晶粒径は熱処理条件によって制御
することが可能で、1μm未満の範囲内において、熱処
理条件を制御することにより要求される結晶粒径とする
ことができる。なお、各種Au−Si合金についての最
適な熱処理条件については実施例中で具体的に述べてい
る。このような方法で製造されたAu−Si合金箔は冷
間圧延も可能であり、箔の板厚精度を向上させる必要が
ある場合は、さらに、冷間圧延を施してもよい。
【0013】
【作用】本発明により、微細な結晶粒からなるAu−S
i合金ろう材の提供が可能になったことから、電子部品
などの接合においてこれまで存在していたろう付け性お
よび加工性における問題を解決できた。すなわち、Si
リッチ相の結晶粒径が1μm未満となるほどの微細な結
晶粒からなるAu−Si合金ろう材を用いれば、ろう付
け時のろうの流動性がかなり改善され、ろう付けによる
不良発生を抑えることが可能になった。さらに、打き抜
ち加工など加工性も向上し、プリホームタイプのろう付
け材を製造する際においてもその製造歩留をかなり向上
できた。
i合金ろう材の提供が可能になったことから、電子部品
などの接合においてこれまで存在していたろう付け性お
よび加工性における問題を解決できた。すなわち、Si
リッチ相の結晶粒径が1μm未満となるほどの微細な結
晶粒からなるAu−Si合金ろう材を用いれば、ろう付
け時のろうの流動性がかなり改善され、ろう付けによる
不良発生を抑えることが可能になった。さらに、打き抜
ち加工など加工性も向上し、プリホームタイプのろう付
け材を製造する際においてもその製造歩留をかなり向上
できた。
【0014】
【実施例】表1に示すような各種のSi含有量からなる
Au−Si合金200gを、単ロール法により板幅が6
mmで板厚がおよそ50μmの箔を作製した。単ロール装
置のロールは銅からなり、その直径は300mmであっ
た。鋳造条件として、ロール表面速度が20m/s、噴
出圧が0.2kg/cm2 、鋳造雰囲気はヘリウムガス中と
した。次に、得られた箔を適切な条件で熱処理した。そ
れぞれの熱処理条件については表1に示す。
Au−Si合金200gを、単ロール法により板幅が6
mmで板厚がおよそ50μmの箔を作製した。単ロール装
置のロールは銅からなり、その直径は300mmであっ
た。鋳造条件として、ロール表面速度が20m/s、噴
出圧が0.2kg/cm2 、鋳造雰囲気はヘリウムガス中と
した。次に、得られた箔を適切な条件で熱処理した。そ
れぞれの熱処理条件については表1に示す。
【0015】このようにして準備したAu−Si合金箔
について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてSiリ
ッチ相の結晶粒径を調査した。表1には、SEM写真か
ら測定した平均結晶粒径を示す。さらに、このAu−S
i合金箔の溶融時の流動性について評価した。評価の方
法は準備した各種のAu−Si合金箔を6mm長さに切断
し、それぞれのサンプルを、表面を銀でメッキした2枚
のコバールの板(15mm×15mm)の間の中央部に挿入
し、これを固定したφ10mmの金属棒の上に乗せ、さら
に上方から同じサイズの棒で押えて550gの荷重をか
けて固定した。そして、ろう材を挿入した箇所をヒータ
ーで所定の温度まで30秒かけて昇温し、所定の温度に
達してから3秒間保持した。その後、コバール板を取り
出し、接合部を剥してAu−Si合金ろう材がどの程度
広がっていたかを観察した。その結果を表1に併記し
た。
について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてSiリ
ッチ相の結晶粒径を調査した。表1には、SEM写真か
ら測定した平均結晶粒径を示す。さらに、このAu−S
i合金箔の溶融時の流動性について評価した。評価の方
法は準備した各種のAu−Si合金箔を6mm長さに切断
し、それぞれのサンプルを、表面を銀でメッキした2枚
のコバールの板(15mm×15mm)の間の中央部に挿入
し、これを固定したφ10mmの金属棒の上に乗せ、さら
に上方から同じサイズの棒で押えて550gの荷重をか
けて固定した。そして、ろう材を挿入した箇所をヒータ
ーで所定の温度まで30秒かけて昇温し、所定の温度に
達してから3秒間保持した。その後、コバール板を取り
出し、接合部を剥してAu−Si合金ろう材がどの程度
広がっていたかを観察した。その結果を表1に併記し
た。
【0016】
【表1】
【0017】表1に示すろう材の流動性評価結果からわ
かるように、本発明によるAu−Si合金ろう材はろう
付け時の溶融合金の流動性が極めて良好であった。
かるように、本発明によるAu−Si合金ろう材はろう
付け時の溶融合金の流動性が極めて良好であった。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明によるAu−Si
合金ろう材は、従来のAu−Si合金ろう材に比べてそ
の結晶粒が微細であるので、流動性などのろう付け性が
極めて良好で、電子部品接合部の品質の向上および製造
歩留が著しく向上する。また、Au−Si合金ろう材の
加工性も良好になることから、プリフォームなどろう付
け前のろう材の成形工程での製造歩留も向上する。さら
に、何度も熱間あるいは温間での圧延を必要としていた
従来の製造方法に比べて、工程が大幅な省工程が可能に
なったことから、極めて安価なAu−Si合金ろう材の
提供が可能になった。
合金ろう材は、従来のAu−Si合金ろう材に比べてそ
の結晶粒が微細であるので、流動性などのろう付け性が
極めて良好で、電子部品接合部の品質の向上および製造
歩留が著しく向上する。また、Au−Si合金ろう材の
加工性も良好になることから、プリフォームなどろう付
け前のろう材の成形工程での製造歩留も向上する。さら
に、何度も熱間あるいは温間での圧延を必要としていた
従来の製造方法に比べて、工程が大幅な省工程が可能に
なったことから、極めて安価なAu−Si合金ろう材の
提供が可能になった。
フロントページの続き (72)発明者 田中 新 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 花村 年裕 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新 日本製鐵株式会社 先端技術研究所内 (72)発明者 池松 陽一 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新 日本製鐵株式会社 先端技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−199593(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】 Si含有量が10質量(mass)%以下で
あるAu−Si合金を単ロール法により急冷凝固して非
晶質箔とし、さらに、100℃以上、融点直下の温度範
囲で熱処理することを特徴とするSiリッチ相の平均結
晶粒径が1μm未満であるAu−Si合金ろう材の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4273013A JP2610756B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 微細な結晶粒からなるAu−Si合金ろう材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4273013A JP2610756B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 微細な結晶粒からなるAu−Si合金ろう材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06122091A JPH06122091A (ja) | 1994-05-06 |
JP2610756B2 true JP2610756B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=17521944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4273013A Expired - Lifetime JP2610756B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 微細な結晶粒からなるAu−Si合金ろう材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2610756B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60199593A (ja) * | 1983-12-13 | 1985-10-09 | アライド・コ−ポレ−シヨン | 急速凝固されたろう付け用フイラ−メタル |
-
1992
- 1992-10-12 JP JP4273013A patent/JP2610756B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06122091A (ja) | 1994-05-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961217 |