JP3316578B2 - セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 - Google Patents
セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法Info
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【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス部材と、
純アルミニウム部材又はアルミニウム合金部材（以下
「アルミニウム部材」とも言う）との接合体の製造方法
に関し、構造部材等に好適に使用される接合体の製造方
法に関する。
純アルミニウム部材又はアルミニウム合金部材（以下
「アルミニウム部材」とも言う）との接合体の製造方法
に関し、構造部材等に好適に使用される接合体の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来技術】アルミニウム部材（鋳物材、展伸材等：融
点４６０℃以上）は、種々の分野において利用が進んで
おり、その諸特性を生かすべく、異種材料との複合化の
試みがなされている。この異種材料の１つとしてセラミ
ックス部材が挙げられろう付け接合による複合化が期待
される。従来のろう付け接合法には、予め表面に金属層
を形成したセラミックス部材とアルミニウム部材とをＪ
ＩＳに規格されるろう材を用いることによって接合する
ものが知られている。
点４６０℃以上）は、種々の分野において利用が進んで
おり、その諸特性を生かすべく、異種材料との複合化の
試みがなされている。この異種材料の１つとしてセラミ
ックス部材が挙げられろう付け接合による複合化が期待
される。従来のろう付け接合法には、予め表面に金属層
を形成したセラミックス部材とアルミニウム部材とをＪ
ＩＳに規格されるろう材を用いることによって接合する
ものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＪＩＳに規格
されるろう材の融点は５８５℃以上（ＪＩＳーＢＡ４１
４５：融点５８５℃、ＪＩＳーＢＡ４０４５：融点５９
０℃）であり、この温度に近い融点を持つアルミニウム
部材とセラミックス部材との接合は、加熱によりろう材
を溶かし接合する時にアルミニウム部材も同時に溶けて
しまい実質的に接合できなかった。また、仮に接合出来
たとしてもその接合体は強度的に問題があり、実用上問
題があった。従って、ＪＩＳに規格されるろう材を用い
て接合する手法は、比較的融点の高い展伸材（融点６０
０℃以上）の一部にしか使用できず、融点の低い鋳物材
においては、大半が接合は不可能であった。
されるろう材の融点は５８５℃以上（ＪＩＳーＢＡ４１
４５：融点５８５℃、ＪＩＳーＢＡ４０４５：融点５９
０℃）であり、この温度に近い融点を持つアルミニウム
部材とセラミックス部材との接合は、加熱によりろう材
を溶かし接合する時にアルミニウム部材も同時に溶けて
しまい実質的に接合できなかった。また、仮に接合出来
たとしてもその接合体は強度的に問題があり、実用上問
題があった。従って、ＪＩＳに規格されるろう材を用い
て接合する手法は、比較的融点の高い展伸材（融点６０
０℃以上）の一部にしか使用できず、融点の低い鋳物材
においては、大半が接合は不可能であった。
【０００４】そこで、本発明は、セラミックス部材とア
ルミニウム部材とを低融点のろう材を用いて接合するこ
とによりアルミニウム部材を広範囲に選択でき、低温で
容易に且つ高強度に接合する製造方法を提供することを
目的とする。
ルミニウム部材とを低融点のろう材を用いて接合するこ
とによりアルミニウム部材を広範囲に選択でき、低温で
容易に且つ高強度に接合する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】その第１の手段は、セラ
ミックス部材の表面にＮｉを主成分とする金属層を形成
し、該金属層上にＣｕ１１〜１７原子％及びＳｉ６．５
原子％以下を含みＡｌを主成分とするろう材を用いてア
ルミニウム部材を接合するセラミックス部材とアルミニ
ウム部材との接合体の製造方法である。また、第２の手
段は、セラミックス部材の表面にＮｉを主成分とする金
属層を形成し、該金属層上にＣｕ１２〜１５原子％及び
Ｓｉ４〜６．５原子％を含みＡｌを主成分とするろう材
を用いてアルミニウム部材を接合するセラミックス部材
とアルミニウム部材との接合体の製造方法である。ま
た、第３の手段は、セラミックス部材の表面にＮｉを主
成分とする金属層を形成し、該金属層上にＣｕ１３〜１
４原子％及びＳｉ４．５〜６．５原子％を含みＡｌを主
成分とするろう材を用いてアルミニウム部材を接合する
セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造
方法である。また、第４の手段は、セラミックス部材の
表面にＮｉを主成分とする金属層が最上層となる複数の
層を形成し、該金属層上にＣｕ１１〜１７原子％及びＳ
ｉ６．５原子％以下を含みＡｌを主成分とするろう材を
用いてアルミニウム部材を接合するセラミックス部材と
アルミニウム部材との接合体の製造方法である。また、
第５の手段は、セラミックス部材の表面にＮｉを主成分
とする金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属
層上にＣｕ１２〜１５原子％及びＳｉ４〜６．５原子％
を含みＡｌを主成分とするろう材を用いてアルミニウム
部材を接合するセラミックス部材とアルミニウム部材と
の接合体の製造方法である。また、第６の手段は、その
手段は、セラミックス部材の表面にＮｉを主成分とする
金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属層上に
Ｃｕ１３〜１４原子％及びＳｉ４．５〜６．５原子％を
含みＡｌを主成分とするろう材を用いてアルミニウム部
材を接合するセラミックス部材とアルミニウム部材との
接合体の製造方法である。また、上記の各手段におい
て、前記ろう材にＺｎ１８原子％以下が含まれているセ
ラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方
法である。また、上記の各手段において、前記金属層の
厚さが０．０８μｍ以上であるセラミックス部材とアル
ミニウム部材との接合体の製造方法である。
ミックス部材の表面にＮｉを主成分とする金属層を形成
し、該金属層上にＣｕ１１〜１７原子％及びＳｉ６．５
原子％以下を含みＡｌを主成分とするろう材を用いてア
ルミニウム部材を接合するセラミックス部材とアルミニ
ウム部材との接合体の製造方法である。また、第２の手
段は、セラミックス部材の表面にＮｉを主成分とする金
属層を形成し、該金属層上にＣｕ１２〜１５原子％及び
Ｓｉ４〜６．５原子％を含みＡｌを主成分とするろう材
を用いてアルミニウム部材を接合するセラミックス部材
とアルミニウム部材との接合体の製造方法である。ま
た、第３の手段は、セラミックス部材の表面にＮｉを主
成分とする金属層を形成し、該金属層上にＣｕ１３〜１
４原子％及びＳｉ４．５〜６．５原子％を含みＡｌを主
成分とするろう材を用いてアルミニウム部材を接合する
セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造
方法である。また、第４の手段は、セラミックス部材の
表面にＮｉを主成分とする金属層が最上層となる複数の
層を形成し、該金属層上にＣｕ１１〜１７原子％及びＳ
ｉ６．５原子％以下を含みＡｌを主成分とするろう材を
用いてアルミニウム部材を接合するセラミックス部材と
アルミニウム部材との接合体の製造方法である。また、
第５の手段は、セラミックス部材の表面にＮｉを主成分
とする金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属
層上にＣｕ１２〜１５原子％及びＳｉ４〜６．５原子％
を含みＡｌを主成分とするろう材を用いてアルミニウム
部材を接合するセラミックス部材とアルミニウム部材と
の接合体の製造方法である。また、第６の手段は、その
手段は、セラミックス部材の表面にＮｉを主成分とする
金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属層上に
Ｃｕ１３〜１４原子％及びＳｉ４．５〜６．５原子％を
含みＡｌを主成分とするろう材を用いてアルミニウム部
材を接合するセラミックス部材とアルミニウム部材との
接合体の製造方法である。また、上記の各手段におい
て、前記ろう材にＺｎ１８原子％以下が含まれているセ
ラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方
法である。また、上記の各手段において、前記金属層の
厚さが０．０８μｍ以上であるセラミックス部材とアル
ミニウム部材との接合体の製造方法である。
【０００６】 ここで、上記手段に
おいて、セラミックス部材の表面には金属層を形成して
いるが、その方法は蒸着、スパッタリング、メッキ等の
方法により行うことができる。ここで「Ｎｉを主成分と
する金属層」は、純粋なＮｉからなる金属層でもよい
し、ろう材とのヌレ性が十分保つことができれば他の成
分を含んだ金属層でもよい。ここで、「Ｎｉを主成分と
する金属層が最上層となる複数の層」とは、セラミック
ス部材の表面に２以上の層を形成し、少なくとも最上層
がＮｉを主成分とする金属層であることを意味する。そ
して、最上層の下の層、即ち、「最上層がＮｉを主成分
とする金属層」と「セラミックス部材」との間の中間金
属層は、セラミックス部材と反応性良好な１層以上の金
属層であることが好ましい。具体的には、Ｔｉ、Ｚｒ等
の活性金属層が良い。また、本発明のセラミックス部材
は、非酸化物セラミックスとしてＳｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、Ａ
ｌＮ等、酸化物セラミックスとしてＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ
2 、ＴｉＯ2等、酸窒化物セラミックスとしてサイアロ
ン等又はこれらの複合材料等が適用可能である。
おいて、セラミックス部材の表面には金属層を形成して
いるが、その方法は蒸着、スパッタリング、メッキ等の
方法により行うことができる。ここで「Ｎｉを主成分と
する金属層」は、純粋なＮｉからなる金属層でもよい
し、ろう材とのヌレ性が十分保つことができれば他の成
分を含んだ金属層でもよい。ここで、「Ｎｉを主成分と
する金属層が最上層となる複数の層」とは、セラミック
ス部材の表面に２以上の層を形成し、少なくとも最上層
がＮｉを主成分とする金属層であることを意味する。そ
して、最上層の下の層、即ち、「最上層がＮｉを主成分
とする金属層」と「セラミックス部材」との間の中間金
属層は、セラミックス部材と反応性良好な１層以上の金
属層であることが好ましい。具体的には、Ｔｉ、Ｚｒ等
の活性金属層が良い。また、本発明のセラミックス部材
は、非酸化物セラミックスとしてＳｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、Ａ
ｌＮ等、酸化物セラミックスとしてＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ
2 、ＴｉＯ2等、酸窒化物セラミックスとしてサイアロ
ン等又はこれらの複合材料等が適用可能である。
【０００７】
【作用】本発明の製造方法はＣｕ１１〜１７原子％及び
Ｓｉ６．５原子％以下を含みＡｌを主成分とするろう材
を用いて接合するため、そのろう材の融点が５８４℃以
下とＪＩＳ規格のろう材の融点より低くなり、その結果
この温度以上の固相線温度を有するアルミニウム部材
（鋳造材、展伸材）に対して接合が可能となる。また、
本発明の製造方法はＣｕ１２〜１５原子％及びＳｉ４〜
６．５原子％を含みＡｌを主成分とするろう材を用いて
接合するため、そのろう材の融点が５６０℃以下とＪＩ
Ｓ規格のろう材の融点より低くなり、その結果この温度
以上の固相線温度を有するアルミニウム部材（鋳造材、
展伸材）に対して接合が可能となる。更にまた、本発明
の製造方法はＣｕ１３〜１４原子％及びＳｉ４〜６．５
原子％を含みＡｌを主成分とするろう材を用いて接合す
るため、そのろう材の融点が５４０℃以下とＪＩＳ規格
のろう材の融点より低くなり、その結果この温度以上の
固相線温度を有するアルミニウム部材（鋳造材、展伸
材）に対して接合が可能となる。
Ｓｉ６．５原子％以下を含みＡｌを主成分とするろう材
を用いて接合するため、そのろう材の融点が５８４℃以
下とＪＩＳ規格のろう材の融点より低くなり、その結果
この温度以上の固相線温度を有するアルミニウム部材
（鋳造材、展伸材）に対して接合が可能となる。また、
本発明の製造方法はＣｕ１２〜１５原子％及びＳｉ４〜
６．５原子％を含みＡｌを主成分とするろう材を用いて
接合するため、そのろう材の融点が５６０℃以下とＪＩ
Ｓ規格のろう材の融点より低くなり、その結果この温度
以上の固相線温度を有するアルミニウム部材（鋳造材、
展伸材）に対して接合が可能となる。更にまた、本発明
の製造方法はＣｕ１３〜１４原子％及びＳｉ４〜６．５
原子％を含みＡｌを主成分とするろう材を用いて接合す
るため、そのろう材の融点が５４０℃以下とＪＩＳ規格
のろう材の融点より低くなり、その結果この温度以上の
固相線温度を有するアルミニウム部材（鋳造材、展伸
材）に対して接合が可能となる。
【０００８】そして、上記ろう材組成にＺｎを１８原子
％以下を含む組成とすることにより、ろう材の融点はさ
らに低下し、より広範囲にアルミニウム部材種を接合部
材として選択できることとなる。しかし、Ｚｎ添加量が
１８原子％を超えるとかえって接合性に悪影響を及ぼ
し、接合強度の低下を招く。また、セラミックス部材の
表面にＮｉを主成分とする金属層を形成することによ
り、セラミックス部材の表面とろう材とのヌレ性が向上
しアルミニウム部材との接合強度を高めることができ
る。また、セラミックス部材の表面にＮｉを主成分とす
る金属層が最上層となる複数の層を形成することによ
り、セラミックス部材の表面とろう材とのヌレ性が向上
しアルミニウム部材との接合強度を高めることができ
る。更に、「Ｎｉを主成分とする金属層」の厚さが０．
０８μｍより薄い場合には接合強度は低いが、０．０８
μｍ以上とすることにより高強度な接合体を得ることが
できる。それはＮｉを主成分とする金属層が、接合時に
セラミックス部材の表面とろう材とのヌレ性を大きくす
る。但し、５μｍを越えるような極端にＮｉを主成分と
する金属層を厚くすることは、接合体の製造コストを高
くするため好ましくない。また、Ｎｉを主成分とする金
属層とセラミックス部材との間にセラミックス部材と反
応性良好な１層以上の中間金属層を介在させることによ
り、セラミックス部材とＮｉを主成分とする金属層の密
着強度を向上させ、ひいては、接合強度を高めることと
なる。
％以下を含む組成とすることにより、ろう材の融点はさ
らに低下し、より広範囲にアルミニウム部材種を接合部
材として選択できることとなる。しかし、Ｚｎ添加量が
１８原子％を超えるとかえって接合性に悪影響を及ぼ
し、接合強度の低下を招く。また、セラミックス部材の
表面にＮｉを主成分とする金属層を形成することによ
り、セラミックス部材の表面とろう材とのヌレ性が向上
しアルミニウム部材との接合強度を高めることができ
る。また、セラミックス部材の表面にＮｉを主成分とす
る金属層が最上層となる複数の層を形成することによ
り、セラミックス部材の表面とろう材とのヌレ性が向上
しアルミニウム部材との接合強度を高めることができ
る。更に、「Ｎｉを主成分とする金属層」の厚さが０．
０８μｍより薄い場合には接合強度は低いが、０．０８
μｍ以上とすることにより高強度な接合体を得ることが
できる。それはＮｉを主成分とする金属層が、接合時に
セラミックス部材の表面とろう材とのヌレ性を大きくす
る。但し、５μｍを越えるような極端にＮｉを主成分と
する金属層を厚くすることは、接合体の製造コストを高
くするため好ましくない。また、Ｎｉを主成分とする金
属層とセラミックス部材との間にセラミックス部材と反
応性良好な１層以上の中間金属層を介在させることによ
り、セラミックス部材とＮｉを主成分とする金属層の密
着強度を向上させ、ひいては、接合強度を高めることと
なる。
【０００９】
【実施例】本発明のセラミックス部材とアルミニウム部
材との接合体の製造方法を図１と図２を用いて説明す
る。図１は、一の本発明であるセラミックス部材１の表
面にＮｉを主成分とする金属層４０を形成し、該金属層
４０上にＡｌを主成分とする所定のろう材３を用いてア
ルミニウム部材２を接合するセラミックス部材１とアル
ミニウム部材２との接合体の製造方法の接合する直前の
状態を表す。図２は、他の本発明であるセラミックス部
材１の表面にＮｉを主成分とする金属層４０が最上層と
なる複数の層４を形成し、該金属層４上に所定のろう材
を用いてアルミニウム部材２を接合するセラミックス部
材１とアルミニウム部材２との接合体の製造方法の接合
する直前の状態を表す。Ｎｉを主成分とする金属層４０
とセラミックス部材１との間には、複数の層４の一部で
ある中間金属層４１がある。ここで中間金属層４１が
「Ｎｉを主成分とする層」である場合には結局セラミッ
クス部材１上には、Ｎｉを主成分とする金属層のみ存在
することとなり、上記一の製造方法と同じ製造方法とな
る。
材との接合体の製造方法を図１と図２を用いて説明す
る。図１は、一の本発明であるセラミックス部材１の表
面にＮｉを主成分とする金属層４０を形成し、該金属層
４０上にＡｌを主成分とする所定のろう材３を用いてア
ルミニウム部材２を接合するセラミックス部材１とアル
ミニウム部材２との接合体の製造方法の接合する直前の
状態を表す。図２は、他の本発明であるセラミックス部
材１の表面にＮｉを主成分とする金属層４０が最上層と
なる複数の層４を形成し、該金属層４上に所定のろう材
を用いてアルミニウム部材２を接合するセラミックス部
材１とアルミニウム部材２との接合体の製造方法の接合
する直前の状態を表す。Ｎｉを主成分とする金属層４０
とセラミックス部材１との間には、複数の層４の一部で
ある中間金属層４１がある。ここで中間金属層４１が
「Ｎｉを主成分とする層」である場合には結局セラミッ
クス部材１上には、Ｎｉを主成分とする金属層のみ存在
することとなり、上記一の製造方法と同じ製造方法とな
る。
【００１０】ー実験例１ー 表１に示す種々のセラミックス部材１（２０ｍｍ×１５
ｍｍ×５ｍｍ）及び種々のアルミニウム部材２（２０ｍ
ｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍ）を準備し、表１に示すろう材
３を用いて接合する。アルミニウム部材２の、、
・・・は、ＪＩＳに規格される各種アルミニウム部材鋳
物材であり、表３に示すものである。各セラミックス部
材１の表面には、図１に示すように予め表１に示す金属
層４０がスパッタリング、蒸着等で形成される。別途、
ろう材３は、表１に示される組成を溶解し回転するＣｕ
製水冷ロール上に流すことにより（液体急冷法）、厚さ
１００μｍの箔として準備した。
ｍｍ×５ｍｍ）及び種々のアルミニウム部材２（２０ｍ
ｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍ）を準備し、表１に示すろう材
３を用いて接合する。アルミニウム部材２の、、
・・・は、ＪＩＳに規格される各種アルミニウム部材鋳
物材であり、表３に示すものである。各セラミックス部
材１の表面には、図１に示すように予め表１に示す金属
層４０がスパッタリング、蒸着等で形成される。別途、
ろう材３は、表１に示される組成を溶解し回転するＣｕ
製水冷ロール上に流すことにより（液体急冷法）、厚さ
１００μｍの箔として準備した。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表３】
【００１３】そして、アルミニウム部材２、ろう材３、
セラミックス部材１の順に重ね合わせ、治具に固定し、
炉内に配置、不活性ガス雰囲気にてろう材融点近傍で３
０分の保持を行い接合を行い、接合体を得た。これらの
接合体について、せん断試験を行い、強度を測定し接合
性を評価した。せん断試験は、アルミニウム部材２を固
定し、セラミックス部材１に荷重を接合面に対して平行
に加えることにより行った。結果を表１に示す。表１に
示す様に、本発明の製造方法により得られた接合体は、
高い接合強度を有していた。具体的な破断の形態は、ま
ずアルミニウム部材２が変形し、次にそのアルミニウム
部材２から破断した。結果として、セラミックス部材１
の破断面にアルミニウム部材２が付着した形となった。
ろう材による接合強度は、アルミニウム部材２自身の強
度と同等な強度を有していた。これに対し、比較例の製
造方法による接合体（Ｎｏ．５、６、１７、１８）は、
接合していないかそれとも起点、破断の進行は接合界面
又は、ろう材３層中であり接合強度は低かった。
セラミックス部材１の順に重ね合わせ、治具に固定し、
炉内に配置、不活性ガス雰囲気にてろう材融点近傍で３
０分の保持を行い接合を行い、接合体を得た。これらの
接合体について、せん断試験を行い、強度を測定し接合
性を評価した。せん断試験は、アルミニウム部材２を固
定し、セラミックス部材１に荷重を接合面に対して平行
に加えることにより行った。結果を表１に示す。表１に
示す様に、本発明の製造方法により得られた接合体は、
高い接合強度を有していた。具体的な破断の形態は、ま
ずアルミニウム部材２が変形し、次にそのアルミニウム
部材２から破断した。結果として、セラミックス部材１
の破断面にアルミニウム部材２が付着した形となった。
ろう材による接合強度は、アルミニウム部材２自身の強
度と同等な強度を有していた。これに対し、比較例の製
造方法による接合体（Ｎｏ．５、６、１７、１８）は、
接合していないかそれとも起点、破断の進行は接合界面
又は、ろう材３層中であり接合強度は低かった。
【００１４】ー実験例２ー 表２に示す種々のセラミックス部材１（２０ｍｍ×１５
ｍｍ×５ｍｍ）及び種々のアルミニウム部材２（２０ｍ
ｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍ）を準備し、表２に示すろう材
３を用いて接合する。アルミニウム部材２の、、
・・・は、ＪＩＳに規格される各種アルミニウム部材鋳
物材であり、表３に示すものである。各セラミックス部
材１の表面には、予めＮｉを主成分とする金属層４０が
最上層となる複数の層４が形成される。具体的には、表
２に示す様にセラミックス部材１表面に中間金属層４１
（Ｎｏ．３１〜４８は、Ｓｉ3Ｎ4 側から順にＴｉ層、
Ｍｏ層、Ｎｏ．４９は、Ａｌ2Ｏ3 側にＭｏ＋Ｍｎ層、
Ｎｏ．５０は、ＺｒＯ2側にＷ層、Ｎｏ．５１は、Ａｌ
Ｎ側にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉペーストのロー付けによる金属
層）を表２に示す形成方法で形成後、最上層となる金属
層４０を形成する。 別途、ろう材３は、表２に示され
る組成を溶解し回転するＣｕ製水冷ロール上に流すこと
により（液体急冷法）、厚さ１００μｍの箔として準備
した。
ｍｍ×５ｍｍ）及び種々のアルミニウム部材２（２０ｍ
ｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍ）を準備し、表２に示すろう材
３を用いて接合する。アルミニウム部材２の、、
・・・は、ＪＩＳに規格される各種アルミニウム部材鋳
物材であり、表３に示すものである。各セラミックス部
材１の表面には、予めＮｉを主成分とする金属層４０が
最上層となる複数の層４が形成される。具体的には、表
２に示す様にセラミックス部材１表面に中間金属層４１
（Ｎｏ．３１〜４８は、Ｓｉ3Ｎ4 側から順にＴｉ層、
Ｍｏ層、Ｎｏ．４９は、Ａｌ2Ｏ3 側にＭｏ＋Ｍｎ層、
Ｎｏ．５０は、ＺｒＯ2側にＷ層、Ｎｏ．５１は、Ａｌ
Ｎ側にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉペーストのロー付けによる金属
層）を表２に示す形成方法で形成後、最上層となる金属
層４０を形成する。 別途、ろう材３は、表２に示され
る組成を溶解し回転するＣｕ製水冷ロール上に流すこと
により（液体急冷法）、厚さ１００μｍの箔として準備
した。
【００１５】
【表２】
【００１６】そして、アルミニウム部材２、ろう材３、
セラミックス部材１の順に重ね合わせ、治具に固定し、
炉内に配置、不活性ガス雰囲気にてろう材融点近傍で３
０分の保持を行い接合を行い、接合体を得た。これらの
接合体について、せん断試験を行い、強度を測定し接合
性を評価した。せん断試験は、アルミニウム部材２を固
定し、セラミックス部材１に荷重を接合面に対して平行
に加えることにより行った。結果を表２に示す。表２に
示す様に、本発明の製造方法により得られた接合体は、
高い強度を有していた。具体的な破断の形態は、まずア
ルミニウム部材２が変形し、次にそのアルミニウム部材
２から破断した。結果として、セラミックス部材１の破
断面にアルミニウム部材２が付着した形となった。ろう
材による接合強度は、アルミニウム部材２自身の強度と
同等な強度を有していた。これに対し、比較例の製造方
法による接合体（Ｎｏ．３５、３６、４７、４８）は、
接合していないかそれとも起点、破断の進行は接合界面
又は、ろう材３層中であり接合強度は低かった。
セラミックス部材１の順に重ね合わせ、治具に固定し、
炉内に配置、不活性ガス雰囲気にてろう材融点近傍で３
０分の保持を行い接合を行い、接合体を得た。これらの
接合体について、せん断試験を行い、強度を測定し接合
性を評価した。せん断試験は、アルミニウム部材２を固
定し、セラミックス部材１に荷重を接合面に対して平行
に加えることにより行った。結果を表２に示す。表２に
示す様に、本発明の製造方法により得られた接合体は、
高い強度を有していた。具体的な破断の形態は、まずア
ルミニウム部材２が変形し、次にそのアルミニウム部材
２から破断した。結果として、セラミックス部材１の破
断面にアルミニウム部材２が付着した形となった。ろう
材による接合強度は、アルミニウム部材２自身の強度と
同等な強度を有していた。これに対し、比較例の製造方
法による接合体（Ｎｏ．３５、３６、４７、４８）は、
接合していないかそれとも起点、破断の進行は接合界面
又は、ろう材３層中であり接合強度は低かった。
【００１７】
【発明の効果】本発明による製造方法を用いることによ
り、特に融点が低くろう付けが困難なアルミニウム部材
鋳物材とセラミックス部材とが接合できる。従って、接
合部材としてのアルミニウム部材は、展伸材も含め非常
に広範囲に選択することができ、且つ高強度なセラミッ
クス部材とアルミニウム部材との接合体が得られること
となる。
り、特に融点が低くろう付けが困難なアルミニウム部材
鋳物材とセラミックス部材とが接合できる。従って、接
合部材としてのアルミニウム部材は、展伸材も含め非常
に広範囲に選択することができ、且つ高強度なセラミッ
クス部材とアルミニウム部材との接合体が得られること
となる。
【図１】本発明の実験例１のセラミックス部材とアルミ
ニウム部材との接合体の製造方法の接合する直前の状態
を示す図である。
ニウム部材との接合体の製造方法の接合する直前の状態
を示す図である。
【図２】本発明の実験例２のセラミックス部材とアルミ
ニウム部材との接合体の製造方法の接合する直前の状態
を示す図である。
ニウム部材との接合体の製造方法の接合する直前の状態
を示す図である。
１・・・・ セラミックス部材 ２・・・・ アルミニウム部材 ３・・・・ ろう材 ４・・・・ Ｎｉを主成分とする金属層が最上層となる
複数の層 ４０・・・ Ｎｉを主成分とする金属層 ４１・・・ 中間金属層
複数の層 ４０・・・ Ｎｉを主成分とする金属層 ４１・・・ 中間金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−328792（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−179769（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−46069（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 37/02
Claims (8)
- 【請求項１】 セラミックス部材の表面にＮｉを主成分
とする金属層を形成し、該金属層上にＣｕ１１〜１７原
子％及びＳｉ６．５原子％以下を含みＡｌを主成分とす
るろう材を用いてアルミニウム部材を接合することを特
徴とするセラミックス部材とアルミニウム部材との接合
体の製造方法。 - 【請求項２】 セラミックス部材の表面にＮｉを主成分
とする金属層を形成し、該金属層上にＣｕ１２〜１５原
子％及びＳｉ４〜６．５原子％を含みＡｌを主成分とす
るろう材を用いてアルミニウム部材を接合することを特
徴とするセラミックス部材とアルミニウム部材との接合
体の製造方法。 - 【請求項３】 セラミックス部材の表面にＮｉを主成分
とする金属層を形成し、該金属層上にＣｕ１３〜１４原
子％及びＳｉ４．５〜６．５原子％を含みＡｌを主成分
とするろう材を用いてアルミニウム部材を接合すること
を特徴とするセラミックス部材とアルミニウム部材との
接合体の製造方法。 - 【請求項４】 セラミックス部材の表面にＮｉを主成分
とする金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属
層上にＣｕ１１〜１７原子％及びＳｉ６．５原子％以下
を含みＡｌを主成分とするろう材を用いてアルミニウム
部材を接合することを特徴とするセラミックス部材とア
ルミニウム部材との接合体の製造方法。 - 【請求項５】 セラミックス部材の表面にＮｉを主成分
とする金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属
層上にＣｕ１２〜１５原子％及びＳｉ４〜６．５原子％
を含みＡｌを主成分とするろう材を用いてアルミニウム
部材を接合することを特徴とするセラミックス部材とア
ルミニウム部材との接合体の製造方法。 - 【請求項６】 セラミックス部材の表面にＮｉを主成分
とする金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属
層上にＣｕ１３〜１４原子％及びＳｉ４．５〜６．５原
子％を含みＡｌを主成分とするろう材を用いてアルミニ
ウム部材を接合することを特徴とするセラミックス部材
とアルミニウム部材との接合体の製造方法。 - 【請求項７】 前記ろう材にＺｎ１８原子％以下が含ま
れていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記
載のセラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の
製造方法。 - 【請求項８】 前記金属層の厚さが０．０８μｍ以上で
あることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の
セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05361595A JP3316578B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05361595A JP3316578B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08217559A JPH08217559A (ja) | 1996-08-27 |
| JP3316578B2 true JP3316578B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=12947815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05361595A Expired - Fee Related JP3316578B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3316578B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020131250A (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-31 | 日本軽金属株式会社 | アルミニウム部材と被接合部材との接合体の製造方法、及びアルミニウム部材と被接合部材とが、中間層を介して接合された接合体 |
| JP6870767B2 (ja) * | 2019-09-02 | 2021-05-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅／セラミックス接合体、及び、絶縁回路基板 |
-
1995
- 1995-02-16 JP JP05361595A patent/JP3316578B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08217559A (ja) | 1996-08-27 |
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