JP3100080B2 - セラミックスと金属との接合体の製造方法 - Google Patents
セラミックスと金属との接合体の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス−金属接
合体の製造方法に関し、詳細には、窒化珪素、炭化珪
素、サイアロン等の非酸化セラミックスと金属との接合
体において、その接合強度のバラツキが小さく、高信頼
性の接合体を得るセラミックスと金属との接合体の製造
方法に関する。
合体の製造方法に関し、詳細には、窒化珪素、炭化珪
素、サイアロン等の非酸化セラミックスと金属との接合
体において、その接合強度のバラツキが小さく、高信頼
性の接合体を得るセラミックスと金属との接合体の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】接合用セラミックスとして、窒化珪素、
サイアロン、炭化珪素等の非酸化セラミックスを用いた
セラミックス−金属接合体は、従来から知られており、
そして、このセラミックスとしては、気孔の少ない高密
度のセラミックス、つまり吸水率0.02％未満のセラミッ
クスを使用して作製されている。
サイアロン、炭化珪素等の非酸化セラミックスを用いた
セラミックス−金属接合体は、従来から知られており、
そして、このセラミックスとしては、気孔の少ない高密
度のセラミックス、つまり吸水率0.02％未満のセラミッ
クスを使用して作製されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のセラ
ミックス−金属接合体は、上記したとおり、気孔の少な
い高密度のセラミックス（吸水率0.02％未満のセラミッ
クス）を使用しているため、その強度は充分であるもの
の、接合強度に大きなバラツキがみられ、そのバラツキ
の小さい接合体が得られない欠点を有している。即ち、
従来法で作製された非酸化物セラミックス−金属接合体
は、後記するように、セラミックスの制御しきれない欠
陥が原因となり、つまり、接合に関わる点以外の要因が
その接合強度に大きく影響し、そのため、該強度に大き
なバラツキがみられる。
ミックス−金属接合体は、上記したとおり、気孔の少な
い高密度のセラミックス（吸水率0.02％未満のセラミッ
クス）を使用しているため、その強度は充分であるもの
の、接合強度に大きなバラツキがみられ、そのバラツキ
の小さい接合体が得られない欠点を有している。即ち、
従来法で作製された非酸化物セラミックス−金属接合体
は、後記するように、セラミックスの制御しきれない欠
陥が原因となり、つまり、接合に関わる点以外の要因が
その接合強度に大きく影響し、そのため、該強度に大き
なバラツキがみられる。
【０００４】そこで、本発明は、上記欠点を解消するセ
ラミックス−金属接合体の製造方法を提供することを目
的とし、詳細には、非酸化セラミックスと金属との接合
体において、その接合強度のバラツキが小さく、高信頼
性の接合体を得るセラミックスと金属との接合体の製造
方法を提供することを目的とする。
ラミックス−金属接合体の製造方法を提供することを目
的とし、詳細には、非酸化セラミックスと金属との接合
体において、その接合強度のバラツキが小さく、高信頼
性の接合体を得るセラミックスと金属との接合体の製造
方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そして、本発明は、接合
用セラミックスとして所定のポ−ラスなセラミックス、
即ち、吸水率0.02〜0.1％のセラミックスを用いて金属
と接合し、また、この接合体の表面部分を面粗さ1.0Ｓ
以下に仕上げることを特徴とするものであり、これによ
って、 該セラミックスと金属との接合体の接合強度の
バラツキが小さい製品が得られるものである。
用セラミックスとして所定のポ−ラスなセラミックス、
即ち、吸水率0.02〜0.1％のセラミックスを用いて金属
と接合し、また、この接合体の表面部分を面粗さ1.0Ｓ
以下に仕上げることを特徴とするものであり、これによ
って、 該セラミックスと金属との接合体の接合強度の
バラツキが小さい製品が得られるものである。
【０００６】即ち、本発明は、セラミックス−金属接合
体の製造方法において、接合用セラミックスとして、吸
水率0.02〜0.1％のセラミックスを使用することを特徴
とするセラミックスと金属との接合体の製造方法であ
り、このセラミックスと金属の接合体の側面の表面粗さ
を1.0Ｓ以下に加工することを特徴とするセラミックス
と金属の接合体の製造方法（請求項１）である。
体の製造方法において、接合用セラミックスとして、吸
水率0.02〜0.1％のセラミックスを使用することを特徴
とするセラミックスと金属との接合体の製造方法であ
り、このセラミックスと金属の接合体の側面の表面粗さ
を1.0Ｓ以下に加工することを特徴とするセラミックス
と金属の接合体の製造方法（請求項１）である。
【０００７】以下、本発明を詳細に説明すると、本発明
の特徴は、接合用セラミックスとして、所定のポ−ラス
なセラミックス、即ち、吸水率0.02〜0.1％のセラミッ
クスを用いる点にある。0.02％未満では、接合強度のバ
ラツキが極めて大きく（後記の比較例７〜９参照）、ま
た、0.1％を越えても、同じくそのバラツキが大きくな
り（後記の比較例４〜６参照）、いずれも好ましくな
い。なお、本発明において、上記セラミックスとして
は、窒化珪素、サイアロン、炭化珪素等の非酸化セラミ
ックスを好適に使用することができる。
の特徴は、接合用セラミックスとして、所定のポ−ラス
なセラミックス、即ち、吸水率0.02〜0.1％のセラミッ
クスを用いる点にある。0.02％未満では、接合強度のバ
ラツキが極めて大きく（後記の比較例７〜９参照）、ま
た、0.1％を越えても、同じくそのバラツキが大きくな
り（後記の比較例４〜６参照）、いずれも好ましくな
い。なお、本発明において、上記セラミックスとして
は、窒化珪素、サイアロン、炭化珪素等の非酸化セラミ
ックスを好適に使用することができる。
【０００８】また、本発明の特徴は、上記したポ−ラス
なセラミックスと金属とからなる接合体の側面の表面粗
さを1.0Ｓ以下に仕上げ加工する点にある。以下、この
仕上げ加工について、詳記する。
なセラミックスと金属とからなる接合体の側面の表面粗
さを1.0Ｓ以下に仕上げ加工する点にある。以下、この
仕上げ加工について、詳記する。
【０００９】従来、セラミックス−金属接合体を製造す
る際に使用されているセラミックスは、前記したよう
に、吸水率0.02％未満の高密度セラミックスであった。
これは、この高密度セラミックスそれ自体の破壊強度が
高いことを生かし、そして、このセラミックスと金属と
の接合体の側面の表面粗さを2.0Ｓに仕上げ加工し、こ
れによって、該接合体の強度を高めることにより、セラ
ミックスのバラツキをも押さえ込めると考えられてい
た。
る際に使用されているセラミックスは、前記したよう
に、吸水率0.02％未満の高密度セラミックスであった。
これは、この高密度セラミックスそれ自体の破壊強度が
高いことを生かし、そして、このセラミックスと金属と
の接合体の側面の表面粗さを2.0Ｓに仕上げ加工し、こ
れによって、該接合体の強度を高めることにより、セラ
ミックスのバラツキをも押さえ込めると考えられてい
た。
【００１０】しかし、実際は、表面粗さ2.0Ｓの仕上げ
加工によって、セラミックスと砥石の間に大きな抵抗が
生じ、この抵抗により、セラミックス表面にもともと存
在する欠陥を増幅させ、セラミックスの結晶の結合力を
低下させることになる。また、表面粗さ2.0Ｓの仕上げ
では、セラミックスの表面の結晶だけではなく、その内
側の結晶までも削ってしまうため、セラミックスに大き
な欠陥をつくる原因となる。これらの接合に関わる点以
外の要因、即ち、接合用セラミックスの欠陥が原因とな
り、従来法により作製されたセラミックス−金属接合体
は、その接合体の強度のバラツキが生じるものと考えら
れる。
加工によって、セラミックスと砥石の間に大きな抵抗が
生じ、この抵抗により、セラミックス表面にもともと存
在する欠陥を増幅させ、セラミックスの結晶の結合力を
低下させることになる。また、表面粗さ2.0Ｓの仕上げ
では、セラミックスの表面の結晶だけではなく、その内
側の結晶までも削ってしまうため、セラミックスに大き
な欠陥をつくる原因となる。これらの接合に関わる点以
外の要因、即ち、接合用セラミックスの欠陥が原因とな
り、従来法により作製されたセラミックス−金属接合体
は、その接合体の強度のバラツキが生じるものと考えら
れる。
【００１１】本発明者等は、このセラミックス−金属接
合体について鋭意研究を重ねた結果、表面粗さを1.0Ｓ
以下とするように仕上げることにより、刃とセラミック
スの間に生じる研削の抵抗を低下させることができ、そ
して、セラミックスの表面結晶のみを削ることになるの
で、破壊のバラツキ、接合強度のバラツキを防止するこ
とができることを見い出だしたものである。
合体について鋭意研究を重ねた結果、表面粗さを1.0Ｓ
以下とするように仕上げることにより、刃とセラミック
スの間に生じる研削の抵抗を低下させることができ、そ
して、セラミックスの表面結晶のみを削ることになるの
で、破壊のバラツキ、接合強度のバラツキを防止するこ
とができることを見い出だしたものである。
【００１２】そこで、本発明は、前記したとおり、セラ
ミックスと金属の接合体の側面の表面粗さを1.0Ｓ以下
に仕上げ加工する点を第２の特徴とするものである。本
発明において、この表面粗さを1.0Ｓを越えて仕上げ加
工すると、接合強度のバラツキが極めて大きくなり、好
ましくない（後記の比較例１〜３参照）。
ミックスと金属の接合体の側面の表面粗さを1.0Ｓ以下
に仕上げ加工する点を第２の特徴とするものである。本
発明において、この表面粗さを1.0Ｓを越えて仕上げ加
工すると、接合強度のバラツキが極めて大きくなり、好
ましくない（後記の比較例１〜３参照）。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の実施例１〜３を従来品１〜３
及び比較例１〜９と共に挙げ、本発明をより詳細に説明
する。 （実施例１〜３）3.4×4.4×20ｍｍのセラミックスと金
属とを活性金属ろう材（TKC-710、田中貴金属工業社
製）を用い、10-5Torrの真空中において800℃で15分間
加熱し、接合した後、3.4×4.4×40ｍｍの接合体を得
た。その後、接合体の表面を各200μｍの粗さで研削加
工し、3.4×4.4×40ｍｍの接合体を得た。この時の研削
送り量を2μｍとし、また、研削送り速度を20ｍ／ｓと
した。この実施例１〜３で使用したセラミックスの種類
及び吸水率、並びに、接合体の側面の表面粗さを表１に
示した。
及び比較例１〜９と共に挙げ、本発明をより詳細に説明
する。 （実施例１〜３）3.4×4.4×20ｍｍのセラミックスと金
属とを活性金属ろう材（TKC-710、田中貴金属工業社
製）を用い、10-5Torrの真空中において800℃で15分間
加熱し、接合した後、3.4×4.4×40ｍｍの接合体を得
た。その後、接合体の表面を各200μｍの粗さで研削加
工し、3.4×4.4×40ｍｍの接合体を得た。この時の研削
送り量を2μｍとし、また、研削送り速度を20ｍ／ｓと
した。この実施例１〜３で使用したセラミックスの種類
及び吸水率、並びに、接合体の側面の表面粗さを表１に
示した。
【００１４】次に、この接合体の接合強度及びそのバラ
ツキを測定し、その測定結果を同じく表１に示した。な
お、この強度測定は、室温で４点曲げ試験から求めた。
また、バラツキの測定は、同一条件で各１０本づつの試
料を作製し、そのバラツキ度合いを調べた。
ツキを測定し、その測定結果を同じく表１に示した。な
お、この強度測定は、室温で４点曲げ試験から求めた。
また、バラツキの測定は、同一条件で各１０本づつの試
料を作製し、そのバラツキ度合いを調べた。
【００１５】（従来品１〜３）従来品として、吸水率0.
02％未満の高密度セラミックス（日本セラテック社製）
を用い、表面粗さを2.0Ｓとする点を除いて上記実施例
と同一条件で各１０本づつの試料を作製した。次に、こ
の試料の接合強度及びそのバラツキを上記実施例と同様
に測定し、同じく表１に示した。
02％未満の高密度セラミックス（日本セラテック社製）
を用い、表面粗さを2.0Ｓとする点を除いて上記実施例
と同一条件で各１０本づつの試料を作製した。次に、こ
の試料の接合強度及びそのバラツキを上記実施例と同様
に測定し、同じく表１に示した。
【００１６】（比較例１〜９）比較のため、表１に示す
吸水率並びに表面粗さの試料を実施例と同様の条件で各
１０本づつ作製した。次に、この試料の接合強度及びそ
のバラツキを実施例と同様に測定し、同じく表１に示し
た。
吸水率並びに表面粗さの試料を実施例と同様の条件で各
１０本づつ作製した。次に、この試料の接合強度及びそ
のバラツキを実施例と同様に測定し、同じく表１に示し
た。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１から明らかなように、本発明によるも
の（実施例１〜３）は、接合強度については従来品１〜
３と同程度の強度が得られ、その上、バラツキについて
は、従来法では７ｋｇ／ｍｍ2以上であり、実用に耐え
ないのに対し、本発明によるものは、３ｋｇ／ｍｍ2以
下であり、充分実用に供しうることが理解できる。
の（実施例１〜３）は、接合強度については従来品１〜
３と同程度の強度が得られ、その上、バラツキについて
は、従来法では７ｋｇ／ｍｍ2以上であり、実用に耐え
ないのに対し、本発明によるものは、３ｋｇ／ｍｍ2以
下であり、充分実用に供しうることが理解できる。
【００１９】そして、比較例１〜３で見られるように、
本発明で規定する吸水率0.02〜0.1％の範囲内のセラミ
ックスを用いても、表面粗さが1.5Ｓの場合、接合強度
が劣るのみならず、そのバラツキが１２ｋｇ／ｍｍ2以
上であって、全く実用に耐えないものであった。また、
比較例４〜６で見られるように、表面粗さを1.0Ｓとし
ても、吸水率が0.1％を越えるポ−ラスなセラミックス
を使用した場合、接合強度が９ｋｇ／ ｍｍ2以下と低
く、更 に、バラツキも５ｋｇ／ｍｍ2以上と大きく、実
用に耐えないものであった。更に、比較例７〜９で見ら
れるように、表面粗さを1.0Ｓとしても、吸水率が0.02
％未満の高密度セラミックスを使用した場合、接合強度
については１７ｋｇ／ｍｍ2以上と大きいけれども、そ
のバラツキについては、１０ｋｇ／ｍｍ2以上と大き
く、到底実用に耐えないものであった。
本発明で規定する吸水率0.02〜0.1％の範囲内のセラミ
ックスを用いても、表面粗さが1.5Ｓの場合、接合強度
が劣るのみならず、そのバラツキが１２ｋｇ／ｍｍ2以
上であって、全く実用に耐えないものであった。また、
比較例４〜６で見られるように、表面粗さを1.0Ｓとし
ても、吸水率が0.1％を越えるポ−ラスなセラミックス
を使用した場合、接合強度が９ｋｇ／ ｍｍ2以下と低
く、更 に、バラツキも５ｋｇ／ｍｍ2以上と大きく、実
用に耐えないものであった。更に、比較例７〜９で見ら
れるように、表面粗さを1.0Ｓとしても、吸水率が0.02
％未満の高密度セラミックスを使用した場合、接合強度
については１７ｋｇ／ｍｍ2以上と大きいけれども、そ
のバラツキについては、１０ｋｇ／ｍｍ2以上と大き
く、到底実用に耐えないものであった。
【００２０】このように、吸水率が0.02〜0.1％のセラ
ミックスを用いても、また、接合体の表面粗さを1.0Ｓ
としても、接合強度のバラツキを防止することができ
ず、この両者を組合せることにより初めて高強度で、し
かも、そのバラツキが小さい接合体が得られることが理
解できる。
ミックスを用いても、また、接合体の表面粗さを1.0Ｓ
としても、接合強度のバラツキを防止することができ
ず、この両者を組合せることにより初めて高強度で、し
かも、そのバラツキが小さい接合体が得られることが理
解できる。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおりにより、
ポ−ラスなセラミックス、即ち、吸水率0.02〜0.1％の
セラミックスを用いて金属と接合し、そして、該接合体
の表面部分を面粗さ1.0Ｓ以下に仕上げることを特徴と
するものであり、これによって、接合強度が高く、しか
も、その強度のバラツキの少ないセラミックス−金属接
合体が得られる効果が生じ、高信頼性の該接合体を提供
することができる効果が生ずる。
ポ−ラスなセラミックス、即ち、吸水率0.02〜0.1％の
セラミックスを用いて金属と接合し、そして、該接合体
の表面部分を面粗さ1.0Ｓ以下に仕上げることを特徴と
するものであり、これによって、接合強度が高く、しか
も、その強度のバラツキの少ないセラミックス−金属接
合体が得られる効果が生じ、高信頼性の該接合体を提供
することができる効果が生ずる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−225728（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−206359（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−219065（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−219063（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 37/00 - 37/04
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミックス−金属複合体の製造方法に
おいて、接合用セラミックスとして、吸水率0.02〜0.1
％のセラミックスを使用し、かつ、該セラミックスと金
属との接合体の側面の表面粗さを1.0Ｓ以下に加工する
ことを特徴とするセラミックスと金属との接合体の製造
方法。 - 【請求項２】 セラミックスが窒化珪素、サイアロン、
炭化珪素等の非酸化セラミックスである請求項１に記載
のセラミックスと金属との接合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03240504A JP3100080B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | セラミックスと金属との接合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03240504A JP3100080B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | セラミックスと金属との接合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0558753A JPH0558753A (ja) | 1993-03-09 |
| JP3100080B2 true JP3100080B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=17060504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03240504A Expired - Fee Related JP3100080B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | セラミックスと金属との接合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3100080B2 (ja) |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP03240504A patent/JP3100080B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0558753A (ja) | 1993-03-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |