JP2783577B2 - Brazing filler metal paste for metal-ceramics and electronic components - Google Patents
Brazing filler metal paste for metal-ceramics and electronic componentsInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、金属とセラミックスの接合に用いるろう材
ペーストに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a brazing filler metal paste used for joining a metal and a ceramic.
（従来の技術） 半導体装置が装備される回路基板には、樹脂基板、金
属基板、セラミックス基板などがあるが、中でもセラミ
ックス基板は、他の基板に比べて放熱性、電気特性及び
信頼性の点で総合的に優れていることから、広く使用さ
れている。特に、近年は熱伝導性が高く、放熱性の優れ
たセラミックスが開発されてきたことから、ますますセ
ラミック基板の需要が増加している。(Prior Art) Circuit boards equipped with semiconductor devices include resin boards, metal boards, and ceramic boards. Among them, ceramic boards have better heat dissipation, electrical characteristics, and reliability than other boards. It is widely used because of its excellent overall properties. In particular, in recent years, ceramics having high heat conductivity and excellent heat dissipation properties have been developed, and the demand for ceramic substrates has been further increasing.
ところで、金属とセラミックスを接合するとき、例え
ばセラミックス回路基板へ入出力端子ピンを接合する場
合は、従来はセラミックス回路基板のピン接合位置に、
Niメッキなどの処理を施して金属ろう材との馴染みが良
好なパッド部を形成した後、端子ピンを該パッド部に金
属ろう付け又は半田付けしていた。しかし、このような
方法では、ピンの接合強度を向上させるため広いパッド
部が必要で、高密度な端子ピンの接合が困難であった。
また基板材料の異なるセラミックスによっては、基板と
ろう材溶融物又は半田溶融物との濡れ性が悪く、端子ピ
ンを強固に接合できないという問題があった。By the way, when joining metal and ceramics, for example, when joining input / output terminal pins to a ceramic circuit board, conventionally, at the pin joining position of the ceramic circuit board,
After performing a process such as Ni plating to form a pad portion having good familiarity with the metal brazing material, the terminal pins are brazed or soldered to the pad portion. However, such a method requires a wide pad portion to improve the bonding strength of the pins, and it has been difficult to bond the terminal pins with high density.
Further, depending on ceramics made of different substrate materials, there is a problem that the wettability between the substrate and the molten solder or the molten solder is poor, and the terminal pins cannot be firmly joined.
このため、活性金属ろう材を用いて、セラミックス回
路基板と端子ピンとを真空炉中で接合する方法が開発さ
れた。しかし、真空炉を用いる接合では量産性に欠け、
実用化の点で問題があった。For this reason, a method of joining a ceramic circuit board and a terminal pin in a vacuum furnace using an active metal brazing material has been developed. However, joining using a vacuum furnace lacks mass productivity,
There was a problem in practical application.
そこで真空炉を用いない方法として、窒素ガス雰囲気
中で活性金属添加ペーストを用いることが考えられた。
しかしこのペーストを用いると、後に加熱してペースト
を脱気・固化したとき、ペーストが周囲に飛散してろう
材表面の平滑性が悪くなり、外観が損われ、電気的な不
良（絶縁抵抗の低下）も発生した。Then, as a method not using a vacuum furnace, it was considered to use an active metal-added paste in a nitrogen gas atmosphere.
However, when this paste is used, when the paste is degassed and solidified by heating later, the paste scatters around and the smoothness of the surface of the brazing material is deteriorated, the appearance is impaired, and electrical defects (insulation resistance is reduced). Drop) also occurred.
（発明が解決しようとする課題） そこで本発明は回路基板等のセラミックスと入出力用
端子ピンなどの金属を、連続処理の可能なN2ガス雰囲気
下でろう材の飛散なしにかつ高強度で接合できるろう材
ペーストを提供することを目的とする。(Problems to be Solved by the Invention) Accordingly, the present invention provides a method of removing ceramics such as circuit boards and metals such as input / output terminal pins in a N 2 gas atmosphere capable of continuous processing without scattering of brazing material and high strength. An object of the present invention is to provide a brazing material paste that can be joined.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係わる金属−セラミックス接合用ろう材ペー
ストは、金属ろう材粉末と、少なくとも１種のIV A属元
素と、粒状で存在し、融点が前金属ろう材より高い金属
と、カルボキシル基を置換基として含むアクリル系バイ
ンダとを含有することを特徴とする。[Constitution of the Invention] (Means for Solving the Problems) The brazing filler metal paste for metal-ceramics bonding according to the present invention comprises a metallic brazing powder, at least one element belonging to Group IVA, and particles, and has a melting point. Is characterized by containing a metal higher than the former metal brazing material and an acrylic binder containing a carboxyl group as a substituent.
本発明のろう材ペーストは、N2ガス雰囲気中で加熱し
ても、ろう材が飛散しないため金属とセラミックスを高
密度で外観よく接合することができ、かつ接合強度にお
いても優れている。The brazing material paste of the present invention does not scatter the brazing material even when heated in an N 2 gas atmosphere, so that the metal and the ceramic can be bonded at a high density with good appearance, and the bonding strength is excellent.
本発明において、金属とセラミックスを接合させる金
属ろう材には、Cuろう、Niろう、Agろうなどがあるが、
低温での接合を実現できること、及び金属との濡れ性が
良好なことを考慮するとAgろう若しくはCuろう、又はAg
とCuを主成分とするろう材が望ましい。In the present invention, the metal brazing material for joining metal and ceramics includes Cu brazing, Ni brazing, Ag brazing, etc.
Considering that low-temperature bonding can be realized and good wettability with metal, Ag brazing or Cu brazing, or Ag brazing
A brazing material containing Cu and Cu as main components is desirable.
本発明において、金属ろう材中に含まれるIV a族元素
には、Ti、Zr、Hfなどがあるが、加熱すると活性作用が
高くなるTi又はZrを用いるのが好ましい。本発明におい
ては、この成分の働きによりろう材のセラミックスに対
する濡れ性が増す。金属ろう材中におけるIV a族元素の
含有量は、２〜10重量％が望ましい。その理由は、２重
量％未満にすると、セラミックスとろう材との濡れ性が
悪化し、ろう材がセラミックス上に凝集して金属をセラ
ミックスに良好に接合できなくなり、他方10重量％を超
えると接合部の抵抗が増加しかつろう材と金属の密着性
が低下するおそれがあるからである。In the present invention, the group IVa element contained in the brazing metal includes Ti, Zr, Hf, and the like, and it is preferable to use Ti or Zr, which has an increased activity when heated. In the present invention, the action of this component increases the wettability of the brazing material to ceramics. The content of Group IVa element in the brazing metal is desirably 2 to 10% by weight. The reason is that if the content is less than 2% by weight, the wettability between the ceramic and the brazing material deteriorates, and the brazing material agglomerates on the ceramics, making it impossible to bond the metal to the ceramics satisfactorily. This is because the resistance of the portion may increase and the adhesion between the brazing material and the metal may decrease.
本発明における融点がろう材より高い金属は、ろう材
の融点が800〜850℃なので、それ以上の融点を有するこ
とになる。この金属を加える理由は、例えばろう材をバ
インダと混練してペーストをつくったとき、加熱によっ
てろう材を溶融させ金属とセラミックスを接合する際に
バインダが蒸発するが、その際この金属はろう材より融
点が高いため溶融せず、粒子状のままろう材と均一に混
じり合ってろう材の飛散を防ぐからである。このような
金属としては、Mn、Ｗ、Mo、Taなどがある。ろう材粉末
に加える融点がろう材より高い金属の量は、２〜50重量
％が望ましい。その理由は、２重量％未満にすると、上
述の効果が得られずろう材が飛散するし、他方50重量％
を超えると、ろう材の融点が上昇しすぎ、加熱後溶けな
い金属粒子のため表面に凹凸ができ、接合部の抵抗も増
加するためである。Mn2〜10重量％など各種元素につい
て適宜重量範囲を定めることができる。In the present invention, a metal having a melting point higher than that of a brazing material has a melting point of 800 to 850 ° C. and therefore has a higher melting point. The reason for adding this metal is that, for example, when a paste is made by kneading a brazing material with a binder, the binder evaporates when the brazing material is melted by heating and the metal and ceramics are joined. This is because the melting point is higher and the particles are not melted and are uniformly mixed with the brazing material in the form of particles to prevent scattering of the brazing material. Examples of such a metal include Mn, W, Mo, and Ta. The amount of the metal having a melting point higher than that of the brazing filler metal added to the brazing filler metal powder is preferably 2 to 50% by weight. The reason is that if the content is less than 2% by weight, the above-mentioned effects cannot be obtained and the brazing material is scattered, while the content of 50%
If the temperature exceeds the above range, the melting point of the brazing material will be too high, and the metal particles that will not melt after heating will have irregularities on the surface, and the resistance of the joint will also increase. The weight range can be appropriately determined for various elements such as Mn 2 to 10% by weight.
上記カルボキシル基を置換基として含むアクリル系バ
インダ、前記金属ろう材粉末等と混練して接合に適した
ペーストが得られる。このアクリル系バインダは、窒素
ガス雰囲気中で飛散し難く、かつ前記金属ろう材粉末や
粒状で存在する金属等の分散性を高める機能を有する。A paste suitable for joining can be obtained by kneading with the acrylic binder containing the carboxyl group as a substituent, the metal brazing powder, and the like. The acrylic binder has a function of hardly scattering in a nitrogen gas atmosphere and a function of increasing the dispersibility of the metal brazing material powder and granular metal.
上記カルボキシル基を置換基として含むアクリル系バ
インダとしては、例えばポリアクリル酸エステル、ポリ
メタクリル酸エステル、または一部をスチレンなどで重
合したポリアクリル酸エステルやポリメタクリル酸エス
テル等を挙げることができる。前記置換基として導入さ
れるカルボキシル基の含有量は、１〜５重量％にするこ
とが望ましい。この理由は、前記カルボキシル基の含有
量を１重量％未満にすると、アクリル系バインダ中で金
属ろう材粉末が凝縮してセラミックスへの密着性が悪化
する恐れがある。一方、前記カルボキシル基の含有量が
５重量％を超えるとバインダが不安定になってゲル化し
易くなって憂ペースト化が困難になる。Examples of the acrylic binder containing a carboxyl group as a substituent include polyacrylates, polymethacrylates, and polyacrylates and polymethacrylates partially polymerized with styrene or the like. The content of the carboxyl group introduced as the substituent is desirably 1 to 5% by weight. The reason for this is that if the content of the carboxyl group is less than 1% by weight, the metal brazing powder may condense in the acrylic binder and the adhesion to ceramics may be deteriorated. On the other hand, if the content of the carboxyl group exceeds 5% by weight, the binder becomes unstable and gels easily, making it difficult to form a paste.
上記カルボキシル基を置換基として含むアクリル系バ
インダは、分子量が5000〜15000であることが望まし
い。アクリル系バインダの分子量を5000未満にすると、
バインダが気散し易くなってペーストの接着性が低下す
る恐れがある。一方、アクリル系バインダの分子量が15
000を超えると加熱後に接合部に炭素が多量に残留し、
金属とセラミックスとの接合性が低下する恐れがある。The acrylic binder containing a carboxyl group as a substituent preferably has a molecular weight of 5,000 to 15,000. If the molecular weight of the acrylic binder is less than 5000,
There is a possibility that the binder is easily scattered and the adhesiveness of the paste is reduced. On the other hand, the molecular weight of the acrylic binder is 15
If it exceeds 000, a large amount of carbon remains at the joint after heating,
There is a possibility that the bondability between the metal and the ceramic may decrease.
上記アクリル系バインダの配合量は、ろう材粉末100
重量部に対して３〜15重量部が望ましい。その理由は、
３重量部未満にすると粘性が低くなりすぎてペースト化
が困難になり、他方15重量部を超えると、接合工程で加
熱するとき炭素が残留しやすくなって接合強度の低下を
招くおそれがあるからである。より好ましいアクリル系
バインダの配合量は、金属ろう材粉末100重量部に対し
て５〜10重量部である。The amount of the acrylic binder is 100%
3 to 15 parts by weight per part by weight is desirable. The reason is,
If the amount is less than 3 parts by weight, the viscosity becomes too low and it becomes difficult to form a paste. On the other hand, if the amount is more than 15 parts by weight, carbon tends to remain when heated in the joining step, which may lower the joining strength. It is. A more preferable blending amount of the acrylic binder is 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal brazing filler metal powder.
本発明のペーストにおいては、流延性を増すため有機
溶剤を加える。このような溶剤としては、テレピネオー
ル、ジエチレングリコール、モノ−ｎ−ブチルエーテル
などがある。この溶剤はペーストの加熱前に乾燥によっ
て揮発する。In the paste of the present invention, an organic solvent is added to increase the castability. Such solvents include terpineol, diethylene glycol, mono-n-butyl ether, and the like. This solvent volatilizes by drying before heating the paste.
次に本発明のろう材ペーストによる金属とセラミック
スの接合について説明する。まず、少なくとも１種のIV
a族元素を含有する金属ろう材粉末と、カルボキシル基
を置換基として含有するアクリル系バインダと、有機溶
剤とからなるろう材ペーストをセラミックスの接合部に
スクリーン印刷法、ポッティング法等により塗布して所
望形状のペースト層を形成する。つづいて、前記ペース
ト層上に金属を載置した後、窒素を主体とする雰囲気中
で加熱して金属をセラミックスに対して接合する。Next, the joining of metal and ceramics by the brazing material paste of the present invention will be described. First, at least one IV
A metal brazing powder containing a group a element, an acrylic binder containing a carboxyl group as a substituent, and a brazing material paste composed of an organic solvent are applied to a joint of ceramics by a screen printing method, a potting method, or the like. A paste layer having a desired shape is formed. Subsequently, after the metal is placed on the paste layer, the metal is bonded to the ceramic by heating in an atmosphere mainly containing nitrogen.
本発明の電子部品におけるセラミックス基板として
は、セラミックスだけからなるもの、セラミックス基材
の表面に導体層が形成されたもの、又はセラミックス基
材の表面と内部に導体層が形成されかつ内部の導体層間
や表面の導体層と内部の導体層を接続するためのスルー
ホールが形成されたものなどがある。またその材料とし
ては、例えばAl2O3を主成分とするもの、ガラスセラミ
ックス、BaSn（BO3）、ホウケイ酸鉛系ガラス、ホウケ
イ酸亜鉛系ガラスなどの低温焼成セラミックス、例えば
窒化アルミニウム、炭化ケイ素などの高熱伝導性のもの
等を挙げることができる。ここで窒化アルミニウムとし
ては、窒化アルミニウム単独の焼結体の他に、Ｙなどの
希土類元素やCaなどのアルカリ土類元素を焼結助剤とし
て含む焼結体を用いることができる。As the ceramic substrate in the electronic component of the present invention, a ceramic substrate only, a ceramic substrate having a conductor layer formed on the surface thereof, or a ceramic substrate having a conductor layer formed on the surface and inside thereof and having an internal conductor layer And those in which a through hole for connecting a conductor layer on the surface and a conductor layer inside is formed. Examples of the material include low-temperature fired ceramics such as those mainly composed of Al 2 O 3 , glass ceramics, BaSn (BO 3 ), lead borosilicate glass, and zinc borosilicate glass, such as aluminum nitride and silicon carbide. And the like having high thermal conductivity. Here, as the aluminum nitride, in addition to a sintered body of aluminum nitride alone, a sintered body containing a rare earth element such as Y or an alkaline earth element such as Ca as a sintering aid can be used.
本発明のろう材ペーストでセラミックスと接合する金
属としては、例えば入出力用端子ピン、リードフレーム
などの端子がある。Examples of the metal to be bonded to the ceramic with the brazing material paste of the present invention include terminals such as input / output terminal pins and lead frames.
本発明においては窒素ガスを主体とする雰囲気下でろ
う材を加熱することができるが、このような雰囲気は、
窒素ガス単独の雰囲気だけでなく、酸素を20ppmまで含
む窒素ガス雰囲気でもよい。こうした雰囲気は例えばト
ンネル炉内で実現できる。また、このような雰囲気下に
おけるセラミックスと金属をろう材ペーストを介して接
合する際の加熱は、該ろう材ペースト中の金属ろう材の
融点より高い温度でかつろう材より高い融点を有する金
属の融点以下で行えばよい。例えばAgろう材を用いた場
合には、800〜850℃で加熱する。In the present invention, the brazing material can be heated under an atmosphere mainly composed of nitrogen gas.
Not only the atmosphere of nitrogen gas alone, but also a nitrogen gas atmosphere containing up to 20 ppm of oxygen may be used. Such an atmosphere can be realized, for example, in a tunnel furnace. Further, the heating when joining the ceramic and the metal via the brazing material paste under such an atmosphere is performed at a temperature higher than the melting point of the metal brazing material in the brazing material paste and at a temperature higher than the melting point of the brazing material. What is necessary is just to carry out below the melting point. For example, when an Ag brazing material is used, heating is performed at 800 to 850 ° C.
本発明のろう材ペーストによれば、セラミックス（例
えばセラミックス回路基板）に金属（例えば入出力用端
子ピン）を、窒素ガスを主体とする雰囲気中で加熱する
ことによって高精度、高密度かつ高強度な金属とセラミ
ックスの接合が達成される。即ち、IV a族元素及び融点
がろう材より高い金属を添加したろう材をペースト化す
ることによって、印刷法等の塗布手段を採用できるた
め、金属ろう材のみを用いる場合に比べて、セラミック
スの接合領域に高精度かつ高密度でろう材ペーストの接
合層を形成できる。また、窒素ガスを主体とする雰囲気
中での加熱によって、ろう材ペースト中の金属ろう材が
融液となるが、その融液中の活性化されたIV a族元素の
作用により、金属ろう材がセラミックス基材を良好に濡
らすため、高強度の接合が可能になる。さらに融点がろ
う材より高い金属により、ペーストの脱ガスがろう材ペ
ーストを飛散することなく行われるため、絶縁性が不良
になることもない。しかも、ペースト中のアクリル系バ
インダは、前記雰囲気中での加熱により容易に分解する
ため、接合部に濡れ性を阻害する炭素が残留するのを防
止できる。このように本発明によれば、真空炉での接合
を必要とする従来技術に比べ、例えばセラミックス回路
基板に入出力用端子ピンを接合したセラミックスパッケ
ージを信頼性よく簡単な工程で量産できる。According to the brazing material paste of the present invention, a metal (for example, an input / output terminal pin) is heated on a ceramic (for example, a ceramic circuit board) in an atmosphere mainly composed of nitrogen gas, thereby achieving high precision, high density and high strength. Bonding of a good metal and ceramics is achieved. That is, since a brazing material to which a Group IVa element and a melting point are added with a metal having a higher melting point than that of the brazing material is used as a paste, coating means such as a printing method can be adopted. A bonding layer of a brazing material paste can be formed with high precision and high density in the bonding region. Also, the metal brazing material in the brazing material paste becomes a melt by heating in an atmosphere mainly containing nitrogen gas, and the metal brazing material is activated by the action of the activated Group IVa element in the melt. However, since it wets the ceramic base material well, high-strength bonding is possible. Furthermore, since the paste is degassed by the metal having a higher melting point than the brazing material without scattering the brazing material paste, the insulating property does not deteriorate. In addition, since the acrylic binder in the paste is easily decomposed by heating in the atmosphere, it is possible to prevent carbon that inhibits wettability from remaining at the joint. As described above, according to the present invention, for example, a ceramic package in which input / output terminal pins are joined to a ceramic circuit board can be mass-produced in a reliable and simple process, as compared with the related art that requires joining in a vacuum furnace.
（実施例） 実施例１ 以下、本発明の実施例を第１（ａ）図及び第１（ｂ）
図を参照して説明する。(Example) Example 1 Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b).
This will be described with reference to the drawings.
まず、融点がろう材より高い金属がMnであるものを示
す。Mnの含有量が１、３、５、10、40及び55重量％で、
Tiの含有量が５重量％、残部がAg及びCuからなる金属ろ
う材粉末100重量部に、置換基としてCOOH基を３重量％
含有するアクリル系樹脂（アクリル酸エステル：分子量
10,000）を５重量部それぞれ配合し、これらをテレピネ
オールで溶解した後、乳鉢により１時間混練し、Mnの含
有量が異なる６種のろう材ペーストを調製した。First, the metal whose melting point is higher than that of the brazing material is Mn. When the content of Mn is 1, 3, 5, 10, 40 and 55% by weight,
3% by weight of COOH group as a substituent in 100% by weight of brazing metal powder consisting of 5% by weight of Ti and the balance of Ag and Cu
Acrylic resin contained (acrylic acid ester: molecular weight
Were mixed with terpineol and kneaded in a mortar for one hour to prepare six kinds of brazing filler metal pastes having different Mn contents.
次いで、第１（ａ）図に示すように内部にタングステ
ン導体層６を有するAlNセラミックス５でできた多層回
路基板１を用意し、該回路基板１のスルーホール２にタ
ングステンを充填したピン取り付け位置に直径1mmの印
刷部が打ち抜かれた厚さ200μｍのステンレススクリー
ン（図示せず）を設置し、上記ペーストをこのスクリー
ンに流延してピン取付け位置にスクリーン印刷した。次
いで120℃で10分間乾燥してテレピネオールを蒸発させ
ろう材ペースト層３を形成した。続いて、ろう材ペース
ト層３に42％Ni−Fe製の入出力用端子ピン４を炭素治具
（図示せず）を用いて当接させ、位置ずれのないように
保持した。引き続いて端子ピン４を炭素治具で保持した
状態でベルト式トンネル炉（図示せず）内に送込み、該
トンネル炉内の酸素濃度16ppmの窒素ガス雰囲気中で830
℃で10分間加熱して、第１（ｂ）図に示すように、回路
基板１に端子ピン４が金属ろう材層７を介して接合され
た６種のセラミックスパッケージ９を製造した。Next, as shown in FIG. 1 (a), a multilayer circuit board 1 made of AlN ceramics 5 having a tungsten conductor layer 6 inside is prepared, and a pin mounting position in which through holes 2 of the circuit board 1 are filled with tungsten is provided. A 200-μm-thick stainless steel screen (not shown) having a printed portion having a diameter of 1 mm was punched, and the paste was cast on this screen and screen-printed at the pin mounting position. Next, it was dried at 120 ° C. for 10 minutes to evaporate terpineol, thereby forming a brazing material paste layer 3. Subsequently, the input / output terminal pins 4 made of 42% Ni-Fe were brought into contact with the brazing material paste layer 3 by using a carbon jig (not shown), and were held without displacement. Subsequently, the terminal pins 4 are fed into a belt-type tunnel furnace (not shown) with the terminal pins 4 held by a carbon jig, and the terminal pins 4 are stored in a nitrogen gas atmosphere having an oxygen concentration of 16 ppm in the tunnel furnace.
By heating at 10 ° C. for 10 minutes, six types of ceramic packages 9 in which the terminal pins 4 were bonded to the circuit board 1 via the metal brazing material layer 7 as shown in FIG.
得られた各セラミックスパッケージのうち、ペースト
中のMn含有量が１重量％であったものは、ペーストが飛
散して外観が不良であった。またペースト中のMn含有量
が55重量％のセラミックスパッケージも加熱後表面に凹
凸ができて外観不良であった。これに対し、Mn含有量が
２〜40重量％のペーストを用いたセラミックスパッケー
ジは、回路基板とピンとの濡れ性が良好であった。ピン
の回路基板に対する密着強度をInstron社製の引張り試
験機により測定したところ、平均で10kgf/ピン、最低で
も6Kgf/ピンと極めて強固であり、かつ強度のばらつき
の小さい接合がなされていることが確認された。また、
ピン４とタングステン導体層６の間の抵抗値を導通テス
トにより測定したところ、従来のタングステンを充填し
たスルーホールを下に有するタングステン導体部上にNi
メッキを施した後、端子ピンをAgろう材で接合した場合
と比べ、抵抗値の増加は50mΩ以下と少なかった。また
全てのピンがスルーホールの導通部に良好に導通されて
いることが確認された。Among the obtained ceramic packages, those having a Mn content of 1% by weight in the paste were scattered and had poor appearance. Also, the ceramic package having a Mn content of 55% by weight in the paste had irregularities on the surface after heating and had poor appearance. On the other hand, the ceramic package using the paste having the Mn content of 2 to 40% by weight had good wettability between the circuit board and the pin. When the adhesion strength of the pin to the circuit board was measured with an Instron tensile tester, it was confirmed that the bonding was extremely strong with an average of 10 kgf / pin and a minimum of 6 kgf / pin, and with a small variation in strength. Was done. Also,
When the resistance between the pin 4 and the tungsten conductor layer 6 was measured by a continuity test, the Ni was placed on the tungsten conductor having a conventional through hole filled with tungsten.
After plating, the increase in resistance was less than 50 mΩ, as compared with the case where the terminal pins were joined with Ag brazing material. It was also confirmed that all the pins were well connected to the conductive portions of the through holes.
実施例２ 次にＷ粉末を含有するペーストを用いて、実験を行っ
た。実施例１と同様の方法でＷの含有量がそれぞれ１、
３、８、10、30及び60重量％で、Ti、金属ろう材、バイ
ンダの含量は実施例１と同一である。以上のペーストを
６種類調製した。次に実施例１と同様にして入出力用端
子ピンをAlN基板に当接して６種のセラミックスパッケ
ージを製造した。得られた各セラミックスパッケージの
うちＷの含有量が１重量％のペーストを用いて接合した
パッケージは、ろう材が飛散して外観が不良であった。
他方Ｗ含有量が60重量％のペーストで接合したパッケー
ジは、AlNへのろう材の濡れ性が低下し、接合強度も1Kg
f/ピン以下と低かった。これに対しＷ含有量が３、８、
10及び30重量％のペーストを用いたものは回路基板とピ
ンとの濡れ性が良好であり、密着強度の測定においては
最低で5.5kgf/ピンと極めて強固であり、かつ強度のば
らつきの少ない接合がなされていることが確認された。Example 2 Next, an experiment was performed using a paste containing W powder. In the same manner as in Example 1, the W content was 1,
At 3, 8, 10, 30 and 60% by weight, the contents of Ti, brazing filler metal and binder are the same as in Example 1. Six kinds of the above pastes were prepared. Next, in the same manner as in Example 1, the input / output terminal pins were brought into contact with the AlN substrate to manufacture six types of ceramic packages. Among the obtained ceramic packages, the package joined by using the paste having a W content of 1% by weight had a bad appearance due to the scattering of the brazing material.
On the other hand, the package joined with the paste having a W content of 60% by weight has reduced wettability of the brazing material to AlN and has a joint strength of 1 kg.
It was as low as f / pin or less. On the other hand, when the W content is 3, 8,
Those using 10 and 30% by weight paste have good wettability between the circuit board and the pins, and are extremely strong at the minimum of 5.5kgf / pin in the measurement of adhesion strength, and are joined with little variation in strength. It was confirmed that.
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば回路基板等のセ
ラミックスと入出力用端子ピンなどの金属を、真空炉を
用いずにN2ガスなどの雰囲気下でろう材の飛散なしにか
つ高強度で接合できる。その結果高密度なセラミックス
パッケージの量産も可能になる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, ceramics such as a circuit board and metal such as input / output terminal pins are scattered by a brazing material under an atmosphere of N 2 gas or the like without using a vacuum furnace. It can be joined without high strength. As a result, mass production of high-density ceramic packages becomes possible.
第１（ａ）図及び第１（ｂ）図は本発明のペーストを用
いたセラミックスパッケージの製造工程を示す断面図で
ある。 ３……ろう材ペースト、４……端子ピン、５……セラミ
ックス基板。1 (a) and 1 (b) are cross-sectional views showing the steps of manufacturing a ceramic package using the paste of the present invention. 3. Brazing paste, 4. Terminal pins, 5. Ceramic substrate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白兼 誠 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−236661（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−270483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−29858（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 35/22 B23K 35/363 C04B 37/02 H05K 3/34──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Makoto Shirakane 1 Toshiba-cho, Komukai, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (56) References JP-A-61-236661 (JP, A) JP-A-62-270483 (JP, A) JP-A-54-29858 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B23K 35/22 B23K 35/363 C04B 37/02 H05K 3/34
Claims (4)
属元素と、粒状で存在し、融点が前記金属ろう材より高
い金属と、カルボキシル基を置換基として含むアクリル
系バインダとを含有することを特徴とする金属−セラミ
ックス接合用ろう材ペースト。1. A metal brazing powder and at least one IV A
A brazing material paste for metal-ceramic bonding, comprising: a metal element; a metal that is present in a granular form and has a higher melting point than the metal brazing material; and an acrylic binder containing a carboxyl group as a substituent.
元素および前記金属ろう材より高い金属の含有量は、そ
れぞれ２〜15重量％、２〜50重量％であることを特徴と
する請求項１記載の金属−セラミックス接合用ろう材ペ
ースト。2. The metal brazing material powder according to claim 2, wherein the content of said Group IVA element and a metal higher than said metal brazing material is 2 to 15% by weight and 2 to 50% by weight, respectively. The metal-ceramic bonding brazing material paste according to claim 1.
属元素と、粒状で存在し、融点が前記金属ろう材より高
い金属と、カルボキシル基を置換基として含むアクリル
系バインダとを含有するろう材ペーストを用いて端子が
セラミックス基板に接続されていることを特徴とする電
子部品。3. A metal brazing powder and at least one IV A
The terminal is connected to the ceramic substrate using a brazing material paste containing a group element, a metal that is present in a granular form and has a melting point higher than the metal brazing material, and an acrylic binder containing a carboxyl group as a substituent. Electronic components characterized by the following.
元素および前記金属ろう材より高い金属の含有量は、そ
れぞれ２〜15重量％、２〜50重量％であることを特徴と
する請求項３記載の電子部品。4. The method according to claim 1, wherein the content of the Group IVA element and the metal higher than the metal brazing material in the metal brazing material powder is 2 to 15% by weight and 2 to 50% by weight, respectively. The electronic component according to claim 3.
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