JP2826840B2 - セラミック体と金属部材の接合方法 - Google Patents
セラミック体と金属部材の接合方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミック体と金属部材の接合方法の改良に
関するものである。
関するものである。
（従来の技術） 従来、セラミック体と金属部材の接合は生もしくは焼
結セラミック体表面にタングステン（Ｗ）、モリブデン
−マンガン（Mo−Mn）等の高融点金属粉末に有機バイン
ダー及び溶剤を添加し、ペースト状となした金属ペース
トをスクリーン印刷法により塗布し、これを還元雰囲気
中で焼成して高融点金属とセラミック体とを焼結一体化
させメタライズ金属層を被着させるとともに該メタライ
ズ金属層上に金属部材をロウ材を介しロウ付けすること
によって行われている。
結セラミック体表面にタングステン（Ｗ）、モリブデン
−マンガン（Mo−Mn）等の高融点金属粉末に有機バイン
ダー及び溶剤を添加し、ペースト状となした金属ペース
トをスクリーン印刷法により塗布し、これを還元雰囲気
中で焼成して高融点金属とセラミック体とを焼結一体化
させメタライズ金属層を被着させるとともに該メタライ
ズ金属層上に金属部材をロウ材を介しロウ付けすること
によって行われている。
（発明が解決しようとする課題） しかし乍ら、この従来のセラミック体と金属部材の接
合は、セラミック体表面に予めメタライズ金属層を被着
させておかなければならず、セラミック体表面にメタラ
イズ金属層を被着させる場合、予め金属ペーストを準備
する必要があり、該金属ペーストは高融点金属をスクリ
ーン印刷機のメッシュを通過する程度の粒径となるよう
に微粉砕するとともに有機バインダー及び溶剤を添加し
ペースト状となすことによって作製され、金属ペースト
の作製に多大な時間と手間を要するという欠点を有す
る。
合は、セラミック体表面に予めメタライズ金属層を被着
させておかなければならず、セラミック体表面にメタラ
イズ金属層を被着させる場合、予め金属ペーストを準備
する必要があり、該金属ペーストは高融点金属をスクリ
ーン印刷機のメッシュを通過する程度の粒径となるよう
に微粉砕するとともに有機バインダー及び溶剤を添加し
ペースト状となすことによって作製され、金属ペースト
の作製に多大な時間と手間を要するという欠点を有す
る。
また前記金属ペーストはスクリーン印刷によりセラミ
ック体表面に塗布されるが、該スクリーン印刷による金
属ペーストの塗布はその厚みに大きなバラツキを有する
ものであり、その結果、セラミック体表面に均一厚みの
メタライズ金属層を被着させることができず、該メタラ
イズ金属層に金属部材を強固にロウ付けできないという
欠点も有していた。
ック体表面に塗布されるが、該スクリーン印刷による金
属ペーストの塗布はその厚みに大きなバラツキを有する
ものであり、その結果、セラミック体表面に均一厚みの
メタライズ金属層を被着させることができず、該メタラ
イズ金属層に金属部材を強固にロウ付けできないという
欠点も有していた。
更に、前記タングステン（Ｗ）、モリブデン−マンガ
ン（Mo−Mn）を使用したメタライズ金属層はアルミナ
（Al2O3）に代表される酸化物系セラミック体にしか被
着せず、炭化珪素（SiC）や窒化珪素（Si3N4）に代表さ
れる炭化物系、窒化物系セラミック体には被着しないこ
とからセラミック体と金属部材の接合において、セラミ
ック体側の材質に大きな制約を受けるという欠点も有し
ていた。
ン（Mo−Mn）を使用したメタライズ金属層はアルミナ
（Al2O3）に代表される酸化物系セラミック体にしか被
着せず、炭化珪素（SiC）や窒化珪素（Si3N4）に代表さ
れる炭化物系、窒化物系セラミック体には被着しないこ
とからセラミック体と金属部材の接合において、セラミ
ック体側の材質に大きな制約を受けるという欠点も有し
ていた。
（発明の目的） 本発明者は上記欠点に鑑み種々の実験の結果、チタン
とニッケルの共晶物は酸化物系、炭化物系及び窒化物系
のすべてのセラミック体に対して活性があり、強固に接
合し、同時にチタンとニッケルの共晶物にニッケルもし
くは金を介して金属部材をロウ付けすると両者が強固に
接合することを知見した。
とニッケルの共晶物は酸化物系、炭化物系及び窒化物系
のすべてのセラミック体に対して活性があり、強固に接
合し、同時にチタンとニッケルの共晶物にニッケルもし
くは金を介して金属部材をロウ付けすると両者が強固に
接合することを知見した。
本発明は上記知見に基づき、酸化物系、炭化物系及び
窒化物系のすべてのセラミック体に金属部材を強固に接
合させることができる方法を提供することをその目的と
するものである。
窒化物系のすべてのセラミック体に金属部材を強固に接
合させることができる方法を提供することをその目的と
するものである。
本発明は、セラミック体の表面に金属部材を接合して
成る部品、例えば複数個の金属端子がロウ付けされてな
る電池や真空端子等に好適に使用される。
成る部品、例えば複数個の金属端子がロウ付けされてな
る電池や真空端子等に好適に使用される。
（課題を解決するための手段） 本発明のセラミック体と金属部材の接合方法はセラミ
ック体上に、厚さ500乃至10000Åのチタンと1000Å以上
のニッケルを順次、層着させ、次いでこれを真空中で焼
成し、チタンとニッケルの共晶物を生成させるとともに
該共晶物をセラミック体と反応させてセラミック体にチ
タン−ニッケルの共晶物を含有する金属層を被着させ、 次に、前記金属層の外表面に厚さ３μｍ以上のニッケ
ル、金の少なくとも一種から成る被覆層を被着させ、 最後に、前記被覆層上に金属部材をロウ材を介し接合
することを特徴とするものである。
ック体上に、厚さ500乃至10000Åのチタンと1000Å以上
のニッケルを順次、層着させ、次いでこれを真空中で焼
成し、チタンとニッケルの共晶物を生成させるとともに
該共晶物をセラミック体と反応させてセラミック体にチ
タン−ニッケルの共晶物を含有する金属層を被着させ、 次に、前記金属層の外表面に厚さ３μｍ以上のニッケ
ル、金の少なくとも一種から成る被覆層を被着させ、 最後に、前記被覆層上に金属部材をロウ材を介し接合
することを特徴とするものである。
本発明のセラミック体と金属部材の接合方法において
は、セラミック体上に層着されるチタンの厚さが500Å
以下、あるいはニッケルの厚さが1000Å以下である場合
は、チタンとニッケルの共晶物の絶対量が不足し、金属
層をセラミック体に強固に被着できなくなり、またチタ
ンが10000Åを越える場合はチタンとニッケルの共晶物
が過剰に生成され、この共晶物とセラミック体との熱膨
張の差に起因して発生する応力により金属層とセラミッ
ク体との接着強度が弱くなることからセラミック体上に
層着されるチタンはその厚みが500乃至10000Åの範囲
に、またッケルは1000Å以上の範囲に特定される。
は、セラミック体上に層着されるチタンの厚さが500Å
以下、あるいはニッケルの厚さが1000Å以下である場合
は、チタンとニッケルの共晶物の絶対量が不足し、金属
層をセラミック体に強固に被着できなくなり、またチタ
ンが10000Åを越える場合はチタンとニッケルの共晶物
が過剰に生成され、この共晶物とセラミック体との熱膨
張の差に起因して発生する応力により金属層とセラミッ
ク体との接着強度が弱くなることからセラミック体上に
層着されるチタンはその厚みが500乃至10000Åの範囲
に、またッケルは1000Å以上の範囲に特定される。
前記セラミック体上に層着されるチタン及びニッケル
は従来周知の蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成技
術によりセラミック体表面に層着される。
は従来周知の蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成技
術によりセラミック体表面に層着される。
尚、前記セラミック体上に層着されるチタン及びニッ
ケルは蒸着等の薄膜形成技術により層着されることから
金属を微粉砕するとともに有機パインダー、溶媒を添加
し金属ペーストを作製する必要が一切不要で、その層着
の作業性が極めて良く、同時にチタン及びニッケルの層
はその層厚が全体にわたって均一となり、その結果、セ
ラミック体上に被着させる金属層の厚みも全体にわたっ
て均一厚みとなすことができる。
ケルは蒸着等の薄膜形成技術により層着されることから
金属を微粉砕するとともに有機パインダー、溶媒を添加
し金属ペーストを作製する必要が一切不要で、その層着
の作業性が極めて良く、同時にチタン及びニッケルの層
はその層厚が全体にわたって均一となり、その結果、セ
ラミック体上に被着させる金属層の厚みも全体にわたっ
て均一厚みとなすことができる。
また、チタンとニッケルを加熱し、両者の共晶物を生
成させる場合、その加熱を大気中で行うとチタンが酸化
あるいは窒化され、ニッケルと共晶物を作らなくなると
ともにセラミック体に対する活性もなくなることからセ
ラミック体に金属層を接合強度を大として被着させるた
めにはチタンが酸化しないような真空中とする必要があ
る。
成させる場合、その加熱を大気中で行うとチタンが酸化
あるいは窒化され、ニッケルと共晶物を作らなくなると
ともにセラミック体に対する活性もなくなることからセ
ラミック体に金属層を接合強度を大として被着させるた
めにはチタンが酸化しないような真空中とする必要があ
る。
更に、セラミック体に被着させたチタン−ニッケルの
共晶物から成る金属層の外表面に被着させるニッケル、
金の少なくとも一種から成る被覆層は金属部材をロウ付
けする際、ロウ材がチタン−ニッケルの共晶物から成る
金属層中に拡散するのを防止するとともにセラミック体
及び金属層と金属部材との熱膨張係数の相違に起因して
発生する応力を吸収する作用を為し、その厚みが3.0μ
ｍ未満であると前記効果を奏しないことから被覆層はそ
の厚みが3.0μｍ以上に特定される。
共晶物から成る金属層の外表面に被着させるニッケル、
金の少なくとも一種から成る被覆層は金属部材をロウ付
けする際、ロウ材がチタン−ニッケルの共晶物から成る
金属層中に拡散するのを防止するとともにセラミック体
及び金属層と金属部材との熱膨張係数の相違に起因して
発生する応力を吸収する作用を為し、その厚みが3.0μ
ｍ未満であると前記効果を奏しないことから被覆層はそ
の厚みが3.0μｍ以上に特定される。
（実施例） 次に本発明を実施例に基づき説明する。
まず、アルミナセラミック体（Al2O3）、炭化珪素質
セラミック体（SiC）、窒化珪素質セラミック体（Si
3N4）を準備し、次ぎにこれら各セラミック体の表面に
第１表に示すような厚みのチタン（Cr）及びッケル（N
i）を順次、蒸着もしくはスパッタリングにより層着す
る。次ぎにこれを真空中、950乃至1200℃の温度で焼成
しチタン−ニッケルの共晶物を生成させるとともに該生
成物をセラミック体と反応させてチタン−ニッケルの共
晶物を含有する金属層を被着させる。そして次ぎに前記
金属層の表面にニッケルもしくは金を第１表に示す厚み
にメッキ方法により層着させるとともにその表面に直径
5mm、長さ20mmのコバール（Fe−Ni−Co合金）から成る
円柱体を銀ロウ等を介してロウ付けし、しかる後、前記
コバールからなる円柱体を垂直方向に引っ張り、金属層
がセラミック体から或いは金属部材が金属層から剥がれ
た際の引っ張り強度を調べ、単位面積当たりの接合強度
を算出した。
セラミック体（SiC）、窒化珪素質セラミック体（Si
3N4）を準備し、次ぎにこれら各セラミック体の表面に
第１表に示すような厚みのチタン（Cr）及びッケル（N
i）を順次、蒸着もしくはスパッタリングにより層着す
る。次ぎにこれを真空中、950乃至1200℃の温度で焼成
しチタン−ニッケルの共晶物を生成させるとともに該生
成物をセラミック体と反応させてチタン−ニッケルの共
晶物を含有する金属層を被着させる。そして次ぎに前記
金属層の表面にニッケルもしくは金を第１表に示す厚み
にメッキ方法により層着させるとともにその表面に直径
5mm、長さ20mmのコバール（Fe−Ni−Co合金）から成る
円柱体を銀ロウ等を介してロウ付けし、しかる後、前記
コバールからなる円柱体を垂直方向に引っ張り、金属層
がセラミック体から或いは金属部材が金属層から剥がれ
た際の引っ張り強度を調べ、単位面積当たりの接合強度
を算出した。
尚、第１表中、試料番号25乃至27は本発明と比較する
ための比較試料であり、金属層を従来一般に使用されて
いるモリブデン−マンガン（Mo−Mn）で形成したもので
ある。
ための比較試料であり、金属層を従来一般に使用されて
いるモリブデン−マンガン（Mo−Mn）で形成したもので
ある。
上記の結果を第１表に示す。
（発明の効果） 上記実験結果からも判るように従来のモリブデン−マ
ンガン（Mo−Mn）を金属層として使用し、該金属層に金
属部材を接合するものは金属層がアルミナセラミック体
（Al2O3）には被着するものの炭化珪素質セラミック体
（SiC）及び窒化珪素質セラミック体（Si3N4）に一切被
着せず、セラミック体と金属部材の接合においてセラミ
ック体側に大きな制約を受ける。これに対し、本発明の
方法によれば金属部材をロウ付けする金属層はアルミナ
セラミック体（Al2O3）、炭化珪素質セラミック体（Si
C）及び窒化珪素質セラミック体（Si3N4）のいずれにも
その接合強度が6.8Kg/mm2以上の強さで被着し、金属部
材をあらゆるセラミック体に強固に結合させることが可
能となる。
ンガン（Mo−Mn）を金属層として使用し、該金属層に金
属部材を接合するものは金属層がアルミナセラミック体
（Al2O3）には被着するものの炭化珪素質セラミック体
（SiC）及び窒化珪素質セラミック体（Si3N4）に一切被
着せず、セラミック体と金属部材の接合においてセラミ
ック体側に大きな制約を受ける。これに対し、本発明の
方法によれば金属部材をロウ付けする金属層はアルミナ
セラミック体（Al2O3）、炭化珪素質セラミック体（Si
C）及び窒化珪素質セラミック体（Si3N4）のいずれにも
その接合強度が6.8Kg/mm2以上の強さで被着し、金属部
材をあらゆるセラミック体に強固に結合させることが可
能となる。
また本発明の方法によれば、金属部材がロウ付けされ
る金属層のセラミック体への被着がセラミック体にチタ
ンとニッケルを層着させるとともに両者を加熱焼成し、
チタン−ニッケルの共晶物を生成することによって行わ
れるものであり、前記セラミック体上のチタン及びニッ
ケルは蒸着等の薄膜形成技術により層着されることから
金属を微粉砕するとともに有機バインダー、溶媒を添加
し金属ペーストを作製する必要は一切なく、その層着の
作業性が極めて良い。
る金属層のセラミック体への被着がセラミック体にチタ
ンとニッケルを層着させるとともに両者を加熱焼成し、
チタン−ニッケルの共晶物を生成することによって行わ
れるものであり、前記セラミック体上のチタン及びニッ
ケルは蒸着等の薄膜形成技術により層着されることから
金属を微粉砕するとともに有機バインダー、溶媒を添加
し金属ペーストを作製する必要は一切なく、その層着の
作業性が極めて良い。
また同時にチタン及びニッケルはその層厚が全体にわ
たって均一となり、その結果、セラミック体上に被着さ
れる金属層の厚みも全体にわたって均一厚みとなすこと
ができ、該金属層上に金属部材を強固に接合させること
が可能となる。
たって均一となり、その結果、セラミック体上に被着さ
れる金属層の厚みも全体にわたって均一厚みとなすこと
ができ、該金属層上に金属部材を強固に接合させること
が可能となる。
更にセラミック体に被着させた金属層の外表面にニッ
ケル、金等から成る被覆層を形成したことから金属部材
をロウ材を介しロウ付けする際、被覆層がロウ材の金属
層中への拡散を有効に防止するとともにセラミック体及
び金属層と金属部材の熱膨張係数の相違に起因して発生
する応力を良好に吸収し、これによって金属部材を金属
層上に極めて強固に接合させることも可能となる。
ケル、金等から成る被覆層を形成したことから金属部材
をロウ材を介しロウ付けする際、被覆層がロウ材の金属
層中への拡散を有効に防止するとともにセラミック体及
び金属層と金属部材の熱膨張係数の相違に起因して発生
する応力を良好に吸収し、これによって金属部材を金属
層上に極めて強固に接合させることも可能となる。
従って、本発明のセラミック体と金属部材の接合方法
はセラミック体の表面に金属部材を接合して成る部品、
例えば複数個の金属端子がロウ付けされてなる電池や真
空端子等に極めて有用である。
はセラミック体の表面に金属部材を接合して成る部品、
例えば複数個の金属端子がロウ付けされてなる電池や真
空端子等に極めて有用である。
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック体上に、厚さ500乃至10000Åの
チタンと1000Å以上のニッケルを順次、層着させ、次い
でこれを真空中で焼成し、チタンとニッケルの共晶物を
生成させるとともに該共晶物をセラミック体と反応させ
てセラミック体にチタン−ニッケルの共晶物を含有する
金属層を被着させ、 次に、前記金属層の外表面に厚さ３μｍ以上のニッケ
ル、金の少なくとも一種から成る被覆層を被着させ、 最後に、前記被覆層上に金属部材をロウ材を介し接合す
ることを特徴とするセラミック体と金属部材の接合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16316689A JP2826840B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | セラミック体と金属部材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16316689A JP2826840B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | セラミック体と金属部材の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328180A JPH0328180A (ja) | 1991-02-06 |
| JP2826840B2 true JP2826840B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=15768489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16316689A Expired - Fee Related JP2826840B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | セラミック体と金属部材の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2826840B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3495052B2 (ja) * | 1992-07-15 | 2004-02-09 | 株式会社東芝 | メタライズ体およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-06-26 JP JP16316689A patent/JP2826840B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328180A (ja) | 1991-02-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |