JP3155044B2 - セラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合方法 - Google Patents
セラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスと金属の
接合用ロウ材及びその接合方法に関し、特に850℃〜100
0℃の温度域で焼成されたセラミックスに金属を高強度
で接合するためのロウ材及びその接合方法に関する。更
に、本発明は、電子部品用基板の製造に利用することが
できるセラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合
方法に関する。
接合用ロウ材及びその接合方法に関し、特に850℃〜100
0℃の温度域で焼成されたセラミックスに金属を高強度
で接合するためのロウ材及びその接合方法に関する。更
に、本発明は、電子部品用基板の製造に利用することが
できるセラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、メタライズを施したセラミックス
基板に金属材を接合する場合、ロウ材として、(1) 融点
が780℃の銀ロウ（銀：銅＝72wt％：28wt％）、(2) 融
点が370℃の金−シリコンロウ（金：シリコン＝94wt
％：6wt％）、(3) 融点が183℃のハンダ（錫：鉛＝63w
t：37wt％）、等が用いられている。
基板に金属材を接合する場合、ロウ材として、(1) 融点
が780℃の銀ロウ（銀：銅＝72wt％：28wt％）、(2) 融
点が370℃の金−シリコンロウ（金：シリコン＝94wt
％：6wt％）、(3) 融点が183℃のハンダ（錫：鉛＝63w
t：37wt％）、等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、セラミック
ス基板に金属材を接合した後、さらに400℃〜450℃の加
熱処理を必要とする場合、例えば、金属材を接合したセ
ラミックス基板にＩＣを取り付けるダイボンディング工
程を必要とする場合、そのダイボンディング工程以前に
接合しておかなければならない部分（例えばリ−ド電極
の接合部分）は、上記400℃〜450℃の加熱処理温度範
囲、特に、450℃の温度でもその接合が外れないロウ材
を用いて接合しておく必要があった。この場合、従来の
アルミナセラミックス基板に対しては、前記した(1)の
融点が780℃の銀ロウが用られている。
ス基板に金属材を接合した後、さらに400℃〜450℃の加
熱処理を必要とする場合、例えば、金属材を接合したセ
ラミックス基板にＩＣを取り付けるダイボンディング工
程を必要とする場合、そのダイボンディング工程以前に
接合しておかなければならない部分（例えばリ−ド電極
の接合部分）は、上記400℃〜450℃の加熱処理温度範
囲、特に、450℃の温度でもその接合が外れないロウ材
を用いて接合しておく必要があった。この場合、従来の
アルミナセラミックス基板に対しては、前記した(1)の
融点が780℃の銀ロウが用られている。
【０００４】一方、近年、低温焼成のセラミックス基板
内に抵抗やコンデンサ等の受動部品を装着した基板が出
現している。この低温焼成のセラミックス基板は、焼成
温度が850℃〜1000℃と低いため、該基板に金属材、例
えばリ−ド電極、を接合する場合、従来より広く用いら
れている前記(1)の融点が780℃の銀ロウの使用では、そ
の温度がこの基板の焼成温度と近似するため、基板自体
の強度が低下し、実用に供しうるリ−ド付き基板を得る
ことができなかった。
内に抵抗やコンデンサ等の受動部品を装着した基板が出
現している。この低温焼成のセラミックス基板は、焼成
温度が850℃〜1000℃と低いため、該基板に金属材、例
えばリ−ド電極、を接合する場合、従来より広く用いら
れている前記(1)の融点が780℃の銀ロウの使用では、そ
の温度がこの基板の焼成温度と近似するため、基板自体
の強度が低下し、実用に供しうるリ−ド付き基板を得る
ことができなかった。
【０００５】そこで、前記したダイボンディング工程で
の400℃〜450℃の加熱処理によって予め接合した金属の
リ−ドが外れない接合強度に維持できる温度以上（450
℃を越える温度）であって、しかも、低温焼成のセラミ
ックス基板の強度特性を損わない温度、即ち、500℃〜6
50℃で接合できるロウ材の開発が、現在、強く要望され
ている。
の400℃〜450℃の加熱処理によって予め接合した金属の
リ−ドが外れない接合強度に維持できる温度以上（450
℃を越える温度）であって、しかも、低温焼成のセラミ
ックス基板の強度特性を損わない温度、即ち、500℃〜6
50℃で接合できるロウ材の開発が、現在、強く要望され
ている。
【０００６】本発明は、上記要望に沿うセラミックスと
金属の接合用ロウ材及びその接合方法を提供することを
目的とる。特に、本発明は、低温焼成のセラミックス基
板の強度特性を損なうことなく、しかも、後工程の例え
ばダイボンディング時に金属のリ−ドが外れることがな
いロウ材、即ち、500℃〜650℃で接合できるロウ材を提
供すること及びこのロウ材を使用して低温焼成のセラミ
ックス基板に金属のリ−ドを接合する方法を提供するこ
とを目的とする。
金属の接合用ロウ材及びその接合方法を提供することを
目的とる。特に、本発明は、低温焼成のセラミックス基
板の強度特性を損なうことなく、しかも、後工程の例え
ばダイボンディング時に金属のリ−ドが外れることがな
いロウ材、即ち、500℃〜650℃で接合できるロウ材を提
供すること及びこのロウ材を使用して低温焼成のセラミ
ックス基板に金属のリ−ドを接合する方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そして、本発明は、銀、
銅及びインジウムの特定組成から成るロウ材を特徴と
し、これによって、上記目的を達成したものである。即
ち、本発明は、45〜60重量％の銀、10〜35重量％の銅及
び16〜38重量％のインジウムから成り、溶融温度が500
℃〜650℃であることを特徴とするセラミックスと金属
の接合用ロウ材及びこのロウ材を用い、500℃〜650℃で
セラミックスと金属と接合する方法を要旨とするもので
ある。
銅及びインジウムの特定組成から成るロウ材を特徴と
し、これによって、上記目的を達成したものである。即
ち、本発明は、45〜60重量％の銀、10〜35重量％の銅及
び16〜38重量％のインジウムから成り、溶融温度が500
℃〜650℃であることを特徴とするセラミックスと金属
の接合用ロウ材及びこのロウ材を用い、500℃〜650℃で
セラミックスと金属と接合する方法を要旨とするもので
ある。
【０００８】以下、本発明を詳細に説明すると、本発明
は、上記した銀、銅及びインジウムの特定組成から成る
ロウ材であり、この特定組成とすることにより、該ロウ
材はその溶融温度が500℃〜650℃となり、その結果、こ
の溶融温度範囲である500℃〜650℃でセラミックスと金
属とを接合することができるものである。上記特定組成
を外れるところに調合したロウ材は、その溶融温度が50
0℃〜650℃の範囲外となり、本発明で意図する溶融温度
（500℃〜650℃の溶融温度）のロウ材が得られず、実用
に供することができなくなるので、好ましくない。
は、上記した銀、銅及びインジウムの特定組成から成る
ロウ材であり、この特定組成とすることにより、該ロウ
材はその溶融温度が500℃〜650℃となり、その結果、こ
の溶融温度範囲である500℃〜650℃でセラミックスと金
属とを接合することができるものである。上記特定組成
を外れるところに調合したロウ材は、その溶融温度が50
0℃〜650℃の範囲外となり、本発明で意図する溶融温度
（500℃〜650℃の溶融温度）のロウ材が得られず、実用
に供することができなくなるので、好ましくない。
【０００９】本発明において、接合用セラミックスとし
ては、特に限定するものでないが、アルミナを第一成分
とし、850℃〜1000℃の温度範囲で焼成されるセラミッ
クスが好ましい。これは、低温焼成のセラミックス基板
として使用されているものであり、本発明のロウ材及び
接合方法を電子部品用基板の製造に有効に利用すること
ができるので、特に好ましい。また、本発明において、
接合用金属やメタライズの種類、並びに、接合条件やロ
ウ付け条件（但し、温度条件は除く）については、特に
限定するものでなく、任意に使用し、採用することがで
きる。
ては、特に限定するものでないが、アルミナを第一成分
とし、850℃〜1000℃の温度範囲で焼成されるセラミッ
クスが好ましい。これは、低温焼成のセラミックス基板
として使用されているものであり、本発明のロウ材及び
接合方法を電子部品用基板の製造に有効に利用すること
ができるので、特に好ましい。また、本発明において、
接合用金属やメタライズの種類、並びに、接合条件やロ
ウ付け条件（但し、温度条件は除く）については、特に
限定するものでなく、任意に使用し、採用することがで
きる。
【００１０】
【作用】ロウの原料となる成分の融点は、銀が960℃、
銅が1083℃、インジウムが156℃であり、一般的傾向と
して、銀量ないし銅量が増加すれば融点は上昇し、一
方、インジウム量が増せば融点は下落する。各成分同志
の配合比と融点の関係については、金属学会編集の「金
属デ−タブック」等に記されているが、銀と銅では、配
合比が72：28に於いて融点が最も低く779℃になる。銀
とインジウムでは、4：96に於いて融点が最も低く150℃
になり、60：40で融点は600℃になる。銅とインジウム
では、2：98に於いて融点が最も低く150℃になり、77：
23で融点は600℃となる。
銅が1083℃、インジウムが156℃であり、一般的傾向と
して、銀量ないし銅量が増加すれば融点は上昇し、一
方、インジウム量が増せば融点は下落する。各成分同志
の配合比と融点の関係については、金属学会編集の「金
属デ−タブック」等に記されているが、銀と銅では、配
合比が72：28に於いて融点が最も低く779℃になる。銀
とインジウムでは、4：96に於いて融点が最も低く150℃
になり、60：40で融点は600℃になる。銅とインジウム
では、2：98に於いて融点が最も低く150℃になり、77：
23で融点は600℃となる。
【００１１】銀と銅とインジウムの各金属成分の配合比
と融点の関係については、実験で確認することができ、
特に、本発明で意図する500℃〜650℃の溶融温度となる
成分組成については、本発明者等の実験により、45〜60
重量％の銀、10〜35重量％の銅及び16〜38重量％のイン
ジウムの組成であることを見い出したものである。即
ち、本発明は、上記特定組成範囲とすることにより、初
めてその溶融温度が500℃〜650℃範囲とすることができ
るものであり、その結果、この溶融温度範囲である500
℃〜650℃でセラミックスと金属とを接合することがで
きる作用が生ずるものである。
と融点の関係については、実験で確認することができ、
特に、本発明で意図する500℃〜650℃の溶融温度となる
成分組成については、本発明者等の実験により、45〜60
重量％の銀、10〜35重量％の銅及び16〜38重量％のイン
ジウムの組成であることを見い出したものである。即
ち、本発明は、上記特定組成範囲とすることにより、初
めてその溶融温度が500℃〜650℃範囲とすることができ
るものであり、その結果、この溶融温度範囲である500
℃〜650℃でセラミックスと金属とを接合することがで
きる作用が生ずるものである。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明をより詳細に説明する。 （実施例１〜４、比較例１〜６） (1) ロウ材製造用原料及びロウ材の調合 この実施例及び比較例で使用するロウ材製造用原料とし
ては、次のものを用いた。銀原料としては、銀微粉末
（約2μｍ；高純度化学研究所製）を、銅原料として
は、銅微粉末（1〜2μｍ；田中貴金属工業社製）を、イ
ンジウム原料としては、インジウム粉末（325メッシュ
パス以下；高純度化学研究所製）を用いた。上記各原料
を表１に規定する配合割合で混合し、ロウを調合した。
本発明をより詳細に説明する。 （実施例１〜４、比較例１〜６） (1) ロウ材製造用原料及びロウ材の調合 この実施例及び比較例で使用するロウ材製造用原料とし
ては、次のものを用いた。銀原料としては、銀微粉末
（約2μｍ；高純度化学研究所製）を、銅原料として
は、銅微粉末（1〜2μｍ；田中貴金属工業社製）を、イ
ンジウム原料としては、インジウム粉末（325メッシュ
パス以下；高純度化学研究所製）を用いた。上記各原料
を表１に規定する配合割合で混合し、ロウを調合した。
【００１３】(2) 接合試料の作製 900℃で焼成されたセラミックス基板上に銅メタライズ
された2.5ｍｍ角のパタ−ンを形成し、そこに30μｍ厚
みで表１に示す各種ロウを塗布する。次に、その塗布面
上に幅2ｍｍ×長さ10ｍｍ×厚み0.5ｍｍの42アロイ（42
Ｎｉ−Ｆｅwt％合金）の先端2ｍｍを重ねて接合試料を
作製した。この接合試料における接合面積は、以上の結
果、2ｍｍ×2ｍｍとなる。
された2.5ｍｍ角のパタ−ンを形成し、そこに30μｍ厚
みで表１に示す各種ロウを塗布する。次に、その塗布面
上に幅2ｍｍ×長さ10ｍｍ×厚み0.5ｍｍの42アロイ（42
Ｎｉ−Ｆｅwt％合金）の先端2ｍｍを重ねて接合試料を
作製した。この接合試料における接合面積は、以上の結
果、2ｍｍ×2ｍｍとなる。
【００１４】(3) 使用ロウの融点測定及び接合具合の評
価 上記接合試料を水素と窒素の混合雰囲気（水素：窒素＝
1：9）中で昇温し、ロウの溶け具合からその融点を測定
した。この測定結果を表１に示す。この融点を測定する
と共に接合具合を評価した。この接合具合の評価は、そ
の融点温度に5分間保持した後、降温し、これに対して
行った。接合具合の評価の方法は、上記降温した接合試
料を再度窒素雰囲気中で450℃に加熱し、この温度で5分
間保持した後、25℃まで冷却し、42アロイの8ｍｍ長さ
部分を90度折り曲げ、5ｍｍ／秒のスピ−ドで接合試料
に対し直角方向に向けて「引き剥がし試験」を行う。こ
の時の破壊強度から、単位面積当りの強度（Ｋｇｆ／ｍ
ｍ2）に換算し、ロウ接合性を「接合強度」として評価
した。その結果を表１に示す。
価 上記接合試料を水素と窒素の混合雰囲気（水素：窒素＝
1：9）中で昇温し、ロウの溶け具合からその融点を測定
した。この測定結果を表１に示す。この融点を測定する
と共に接合具合を評価した。この接合具合の評価は、そ
の融点温度に5分間保持した後、降温し、これに対して
行った。接合具合の評価の方法は、上記降温した接合試
料を再度窒素雰囲気中で450℃に加熱し、この温度で5分
間保持した後、25℃まで冷却し、42アロイの8ｍｍ長さ
部分を90度折り曲げ、5ｍｍ／秒のスピ−ドで接合試料
に対し直角方向に向けて「引き剥がし試験」を行う。こ
の時の破壊強度から、単位面積当りの強度（Ｋｇｆ／ｍ
ｍ2）に換算し、ロウ接合性を「接合強度」として評価
した。その結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１に示す結果より、銀、銅及びインジウ
ムの各配合量とその融点の関係から850℃〜1000℃で焼
成するセラミックス基板に対する最適なロウ組成が決定
される。そして、表１から明らかなように、本発明の規
定範囲内である配合比のロウ（実施例１〜４）では、リ
−ドの引き剥がし強度（接合強度）は1.5Ｋｇｆ／ｍｍ2
以上であり、実用に耐えるものであることが理解でき
る。
ムの各配合量とその融点の関係から850℃〜1000℃で焼
成するセラミックス基板に対する最適なロウ組成が決定
される。そして、表１から明らかなように、本発明の規
定範囲内である配合比のロウ（実施例１〜４）では、リ
−ドの引き剥がし強度（接合強度）は1.5Ｋｇｆ／ｍｍ2
以上であり、実用に耐えるものであることが理解でき
る。
【００１７】これに対して、本発明の規定範囲外である
比較例１〜６では、リ−ドの引き剥がし強度は1.5Ｋｇ
ｆ／ｍｍ2に満たず、そして、ロウの融点が高いもの
（比較例２〜４）では、セラミックスを破壊してしま
い、逆に、融点の低いもの（比較例１、５、６）では、
450℃の熱処理で溶解し、実用に耐えないものであっ
た。
比較例１〜６では、リ−ドの引き剥がし強度は1.5Ｋｇ
ｆ／ｍｍ2に満たず、そして、ロウの融点が高いもの
（比較例２〜４）では、セラミックスを破壊してしま
い、逆に、融点の低いもの（比較例１、５、６）では、
450℃の熱処理で溶解し、実用に耐えないものであっ
た。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、銀、銅
及びインジウムの特定組成から成るロウ材を使用するも
のであり、これによって、このロウの溶融温度範囲であ
る500℃〜650℃でセラミックスと金属とを接合すること
ができる。特に、本発明は、850℃〜1000℃で焼成する
低温焼成セラミックス基板に適用することができ、この
基板の強度特性を損うことなく、しかも、後工程の例え
ばダイボンディング時に金属のリ−ドが外れることがな
い顕著な効果が生ずる。そして、本発明は、このように
電子部品用基板の製造に利用することができ、電子部品
に応用することができる。
及びインジウムの特定組成から成るロウ材を使用するも
のであり、これによって、このロウの溶融温度範囲であ
る500℃〜650℃でセラミックスと金属とを接合すること
ができる。特に、本発明は、850℃〜1000℃で焼成する
低温焼成セラミックス基板に適用することができ、この
基板の強度特性を損うことなく、しかも、後工程の例え
ばダイボンディング時に金属のリ−ドが外れることがな
い顕著な効果が生ずる。そして、本発明は、このように
電子部品用基板の製造に利用することができ、電子部品
に応用することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−317288（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−81290（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−139857（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 37/00 - 37/04
Claims (3)
- 【請求項１】 45〜60重量％の銀、10〜35重量％の銅及
び16〜38重量％のインジウムから成り、溶融温度が500
℃〜650℃であることを特徴とするセラミックスと金属
の接合用ロウ材。 - 【請求項２】 セラミックスに、45〜60重量％の銀，10
〜35重量％の銅及び16〜38重量％のインジウムから成
り、溶融温度が500℃〜650℃であるロウ材を介し、500
℃〜650℃の範囲で金属を接合することを特徴とするセ
ラミックスと金属の接合方法。 - 【請求項３】 前記セラミックスは、アルミナを第一成
分とし、850℃〜1000℃の温度範囲で焼成されるもので
あることを特徴とする請求項２に記載のセラミックスと
金属の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35104891A JP3155044B2 (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | セラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35104891A JP3155044B2 (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | セラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05163079A JPH05163079A (ja) | 1993-06-29 |
| JP3155044B2 true JP3155044B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=18414691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35104891A Expired - Fee Related JP3155044B2 (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | セラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3155044B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112605556A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-06 | 无锡日月合金材料有限公司 | 一种真空器件多级钎焊用钎料及其制备方法 |
-
1991
- 1991-12-11 JP JP35104891A patent/JP3155044B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05163079A (ja) | 1993-06-29 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |