JPH0217509B2 - - Google Patents
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- JPH0217509B2 JPH0217509B2 JP59255861A JP25586184A JPH0217509B2 JP H0217509 B2 JPH0217509 B2 JP H0217509B2 JP 59255861 A JP59255861 A JP 59255861A JP 25586184 A JP25586184 A JP 25586184A JP H0217509 B2 JPH0217509 B2 JP H0217509B2
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Description
【発明の詳細な説明】
産業の利用分野
本発明は、応力を吸収する中間層を介在させた
2つの活性ろうの層からなり、セラミツク体と金
属とを応力なしに結合するろう付け箔に関する。
2つの活性ろうの層からなり、セラミツク体と金
属とを応力なしに結合するろう付け箔に関する。
従来技術
ろう層の熱応力を減少するため、応力を吸収す
る中間層を両方のろう層の間に含むろう付け箔を
使用することは公知である(特許出願第
K18296/49h号(26/01)またはカール−マルク
ス シユタツト工業大学の科学雑誌第10号、1968
年)。さらに活性ろうからなる2つのろう層の間
に応力を吸収する金属フエルトからなる層を挿入
した金属−セラミツク構造部材も公知である。
る中間層を両方のろう層の間に含むろう付け箔を
使用することは公知である(特許出願第
K18296/49h号(26/01)またはカール−マルク
ス シユタツト工業大学の科学雑誌第10号、1968
年)。さらに活性ろうからなる2つのろう層の間
に応力を吸収する金属フエルトからなる層を挿入
した金属−セラミツク構造部材も公知である。
問題点
しかしこれらの結合部またはろう付け箔では、
金属箔を中間層として使用する場合中間層が非常
に厚く、他の場合熱応力が確実に減少しないの
で、ろう付け結合部の開離が時々おこるという欠
点がある。また金属フエルトはわずかな力の伝達
しか可能とせず、金属箔内にある空所が意に反し
てろうで満たされ、それにより結合部全体がもろ
くなるおそれがある。さらに金属箔を中間層とし
て使用する場合、ろう付け結合部はろう付け過程
における変動の影響をきわめて受け易い。例えば
ろう付け温度またはろう付け時間にわずかな変動
があつても、ろう付け結合部の後になつての安定
性が比較的大きい影響を受ける。
金属箔を中間層として使用する場合中間層が非常
に厚く、他の場合熱応力が確実に減少しないの
で、ろう付け結合部の開離が時々おこるという欠
点がある。また金属フエルトはわずかな力の伝達
しか可能とせず、金属箔内にある空所が意に反し
てろうで満たされ、それにより結合部全体がもろ
くなるおそれがある。さらに金属箔を中間層とし
て使用する場合、ろう付け結合部はろう付け過程
における変動の影響をきわめて受け易い。例えば
ろう付け温度またはろう付け時間にわずかな変動
があつても、ろう付け結合部の後になつての安定
性が比較的大きい影響を受ける。
発明の目的
したがつて本発明の課題は、これまでより安定
なろう付け結合部を生じ、ろう付けの際ろう付け
温度やろう付け時間が変動してもこれまで公知の
ろう付け箔より大きい裕度をもつような、セラミ
ツク体と金属とを結合するろう付け箔を見出すこ
とにある。
なろう付け結合部を生じ、ろう付けの際ろう付け
温度やろう付け時間が変動してもこれまで公知の
ろう付け箔より大きい裕度をもつような、セラミ
ツク体と金属とを結合するろう付け箔を見出すこ
とにある。
目的を達成するための手段
この課題は、中間層が銅、鉄、ニツケル、
CuBeまたはNiFe合金からなり、中間層と活性ろ
う層との間にそれぞれ銀からなる堰層が設けられ
ていることによつて解決される。
CuBeまたはNiFe合金からなり、中間層と活性ろ
う層との間にそれぞれ銀からなる堰層が設けられ
ていることによつて解決される。
したがつてろう付け箔は多層に構成されてい
る。ろうとしては、ろう付け温度でセラミツクと
化学結合するろう(いわゆる活性ろう)が使用さ
れる。それによりろうとセラミツク材料との特に
緊密な結合が行なわれる。酸化物、窒化物または
炭化物のセラミツクでは、通常チタンを含む活性
ろうが使用される。なぜならば、チタンの高い親
和力によつて、セラミツクの酸化物、窒化物また
は炭化物の結合部が表面を腐食され、それにより
大きい付着強度のチタン−酸化物、チタン−窒化
物またはチタン−炭化物の遷移が生ずるからであ
る。チタン含有活性ろうは例えば銀、銀−銅、銀
−ジルコン、または銅を基材とするものが知られ
ている。銅を基材とするものが特に安価である。
これらのろうにおけるチタン含有量は20ないし43
重量%である。22ないし28重量%のチタンを含む
銅を基材とするろうが特に好ましい。
る。ろうとしては、ろう付け温度でセラミツクと
化学結合するろう(いわゆる活性ろう)が使用さ
れる。それによりろうとセラミツク材料との特に
緊密な結合が行なわれる。酸化物、窒化物または
炭化物のセラミツクでは、通常チタンを含む活性
ろうが使用される。なぜならば、チタンの高い親
和力によつて、セラミツクの酸化物、窒化物また
は炭化物の結合部が表面を腐食され、それにより
大きい付着強度のチタン−酸化物、チタン−窒化
物またはチタン−炭化物の遷移が生ずるからであ
る。チタン含有活性ろうは例えば銀、銀−銅、銀
−ジルコン、または銅を基材とするものが知られ
ている。銅を基材とするものが特に安価である。
これらのろうにおけるチタン含有量は20ないし43
重量%である。22ないし28重量%のチタンを含む
銅を基材とするろうが特に好ましい。
活性ろうからなるろう付け箔の両方の外層の間
には、応力を吸収する中間層が設けられている。
この中間層が銅、鉄、ニツケル、鉄−ニツケルま
たは銅−ベリリウム合金からなるようにすること
ができ、ここで鉄とは低炭素鋼をいう。銅箔がそ
の高い延性のため好ましい。銅箔の厚さは通常除
くべき内部応力の大きさに合わされる。中間層は
通常50ないし300μmの厚さをもつている。
には、応力を吸収する中間層が設けられている。
この中間層が銅、鉄、ニツケル、鉄−ニツケルま
たは銅−ベリリウム合金からなるようにすること
ができ、ここで鉄とは低炭素鋼をいう。銅箔がそ
の高い延性のため好ましい。銅箔の厚さは通常除
くべき内部応力の大きさに合わされる。中間層は
通常50ないし300μmの厚さをもつている。
応力を除く中間層と活性ろう層との間には、さ
らに銀からなる堰層がそれぞれ設けられる。この
堰層はろう付け結合部の寿命とろう付け過程にお
けるろう付け箔の挙動にとつて重要である。この
層はきわめて薄くてよく、その厚さは2ないし
10μmである。堰層は種々の方法によつて形成す
ることができ、例えば銅箔または活性ろう層のめ
つき被覆により、活性ろう層と中間層との間に銀
箔を挿入することにより、あるいは例えば中間層
を活性ろう層と一体にする前に中間層へ銀粉末を
散布することによつて形成できる。
らに銀からなる堰層がそれぞれ設けられる。この
堰層はろう付け結合部の寿命とろう付け過程にお
けるろう付け箔の挙動にとつて重要である。この
層はきわめて薄くてよく、その厚さは2ないし
10μmである。堰層は種々の方法によつて形成す
ることができ、例えば銅箔または活性ろう層のめ
つき被覆により、活性ろう層と中間層との間に銀
箔を挿入することにより、あるいは例えば中間層
を活性ろう層と一体にする前に中間層へ銀粉末を
散布することによつて形成できる。
実施例
図にはろう付け結合部の構造が示されている。
第1図はセラミツク体としての基体8と鋼基体
7との間にあるろう付け箔1を示している。この
ろう付け箔1は、20重量%のチタンを含む銅−チ
タン活性ろうからなるそれぞれ50μmの厚さの2
つの外層2,3と、応力を吸収する厚さ100μmの
銅製中間層4とからできている。中間層としての
銅層4はめつきにより両側を銀からなる堰層5お
よび6で被覆されている。この堰層としての銀層
5,6は2ないし3μmの厚さしかない。
7との間にあるろう付け箔1を示している。この
ろう付け箔1は、20重量%のチタンを含む銅−チ
タン活性ろうからなるそれぞれ50μmの厚さの2
つの外層2,3と、応力を吸収する厚さ100μmの
銅製中間層4とからできている。中間層としての
銅層4はめつきにより両側を銀からなる堰層5お
よび6で被覆されている。この堰層としての銀層
5,6は2ないし3μmの厚さしかない。
ろう付け過程は、例えば約200℃/minの加熱
速度で真空中において誘導加熱または電気抵抗加
熱することによつて行なわれる。同様に不割性ガ
ス中で加熱することも可能である。(銀の含有量
に応じて)このろうの約870ないし890℃のろう付
け温度に達すると、ろうは数秒間ろう付け温度に
保持され、続いて約50℃/minの速度で冷却され
る。
速度で真空中において誘導加熱または電気抵抗加
熱することによつて行なわれる。同様に不割性ガ
ス中で加熱することも可能である。(銀の含有量
に応じて)このろうの約870ないし890℃のろう付
け温度に達すると、ろうは数秒間ろう付け温度に
保持され、続いて約50℃/minの速度で冷却され
る。
冷却後第2図に示す次のようなろう付け結合部
の構造が得られる。
の構造が得られる。
セラミツク基体28と鋼基体27との間にはろ
う層21がある。このろう層21に多層構造が認
められる。すなわち基体28および27に直接境
を接して2つの薄い層22および23が認めら
れ、これらは多分ろうと結合相手との間の遷移層
であろう。セラミツク基体28と鋼基体27との
中間には銅層24が認められるが、その厚さは著
しく減少している。この銅層24は、ろう付け結
合部中に熱的に生ずる内部応力を減少する役割を
もつているだけでなく、ろう付け結合部全体を通
つてチタンの多いもろい金属間相26が成長する
のも防止する。チタンの多いもろい金属間相26
のまわりには、堰層からの銀が縁25としてあ
る。この銀縁25は金属間相26が合体するのを
防止するので、金属間相26は微粒のままであ
り、したがつてろう付け結合部全体がもろくなる
のを防止する。同時に延性のある銀縁25はろう
付け結合部における内部応力の減少にも寄与す
る。ろう付け過程中銀からなる堰層5,6は、中
間層4の銅が活性ろう層2,3へ拡散するのを阻
止する。それにより活性ろう層2,3においてチ
タンの望ましくない希釈したがつて融点の上昇が
防止される。さらに活性ろう層2,3から銅層4
へのチタンの拡散、したがつて銅層4の銅の析出
硬化が防止される。
う層21がある。このろう層21に多層構造が認
められる。すなわち基体28および27に直接境
を接して2つの薄い層22および23が認めら
れ、これらは多分ろうと結合相手との間の遷移層
であろう。セラミツク基体28と鋼基体27との
中間には銅層24が認められるが、その厚さは著
しく減少している。この銅層24は、ろう付け結
合部中に熱的に生ずる内部応力を減少する役割を
もつているだけでなく、ろう付け結合部全体を通
つてチタンの多いもろい金属間相26が成長する
のも防止する。チタンの多いもろい金属間相26
のまわりには、堰層からの銀が縁25としてあ
る。この銀縁25は金属間相26が合体するのを
防止するので、金属間相26は微粒のままであ
り、したがつてろう付け結合部全体がもろくなる
のを防止する。同時に延性のある銀縁25はろう
付け結合部における内部応力の減少にも寄与す
る。ろう付け過程中銀からなる堰層5,6は、中
間層4の銅が活性ろう層2,3へ拡散するのを阻
止する。それにより活性ろう層2,3においてチ
タンの望ましくない希釈したがつて融点の上昇が
防止される。さらに活性ろう層2,3から銅層4
へのチタンの拡散、したがつて銅層4の銅の析出
硬化が防止される。
このろう付け箔の特別な利点は、セラミツクと
金属との間に充分応力なしのきわめて永続的な結
合部を形成でき、ろう付け箔によるろう付け過程
において、ろう付けパラメータである温度や時間
の比較的大きい偏差を許容できることである。
金属との間に充分応力なしのきわめて永続的な結
合部を形成でき、ろう付け箔によるろう付け過程
において、ろう付けパラメータである温度や時間
の比較的大きい偏差を許容できることである。
例
100μmの厚さをもつ銅箔の両側に、めつきで
2μmの厚さの銀層が設けられた。続いて銀めつき
された銅箔の両側に、溶融押出し法により26重量
%のチタンを含む銅−チタン合金のそれぞれ
50μmの厚さの活性ろう層が設けられた。
2μmの厚さの銀層が設けられた。続いて銀めつき
された銅箔の両側に、溶融押出し法により26重量
%のチタンを含む銅−チタン合金のそれぞれ
50μmの厚さの活性ろう層が設けられた。
こうして作られたろう付け箔が20mmの厚さの鋼
体と4mmの厚さのセラミツク板片との間に挟まれ
た。誘導加熱によりろう付け箔と鋼板片が、真空
中において約200℃/minの速度で890℃のろう付
け温度にされた。この温度が約2分間保たれ、そ
れからろう付け結合部が50℃/minの速度で冷却
された。
体と4mmの厚さのセラミツク板片との間に挟まれ
た。誘導加熱によりろう付け箔と鋼板片が、真空
中において約200℃/minの速度で890℃のろう付
け温度にされた。この温度が約2分間保たれ、そ
れからろう付け結合部が50℃/minの速度で冷却
された。
ろう付け結合部の強さがせん断実験で求めら
れ、その際ろう付け結合部は、セラミツクがせん
断するまで、せん断荷重をかけられた。求められ
た強さは150N/mm2であつた。
れ、その際ろう付け結合部は、セラミツクがせん
断するまで、せん断荷重をかけられた。求められ
た強さは150N/mm2であつた。
第1図は鋼とセラミツク体との間に挟まれたろ
う付け箔のろう付け前における断面図、第2図は
ろう付け後におけるろう付け結合部の断面図であ
る。 1…ろう付け箔、2,3…活性ろう層、4…中
間層、5,6…堰層、7…鋼基体、8…セラミツ
ク体(基体)。
う付け箔のろう付け前における断面図、第2図は
ろう付け後におけるろう付け結合部の断面図であ
る。 1…ろう付け箔、2,3…活性ろう層、4…中
間層、5,6…堰層、7…鋼基体、8…セラミツ
ク体(基体)。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 応力を吸収する中間層を介在させた2つの活
性ろうの層からなるろう付け箔において、中間層
が銅、鉄、ニツケル、CuBeまたはNiFe合金から
なり、中間層と活性ろう層との間にそれぞれ銀か
らなる堰層が設けられていることを特徴とする、
セラミツク体と金属とを応力なしに結合するろう
付け箔。 2 活性ろう層が銅−チタンろうからなることを
特徴とする、特許請求の範囲第1項に記載のろう
付け箔。 3 銅−チタンろうが20ないし44重量%のチタン
を含んでいることを特徴とする、特許請求の範囲
第2項に記載のろう付け箔。 4 活性ろう層が30ないし80μmの厚さをもち、
中間層が50ないし300μmの厚さをもち、堰層が2
ないし10μmの厚さをもつていることを特徴とす
る、特許請求の範囲第1項に記載のろう付け箔。 5 堰層がめつきにより中間層上に設けられる層
からなることを特徴とする、特許請求の範囲第1
項または第4項に記載のろう付け箔。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3345219A DE3345219C1 (de) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | Lötfolie zur spannungsfreien Verbindung von Keramikkörpern mit Metall |
DE3345219.9 | 1983-12-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60145974A JPS60145974A (ja) | 1985-08-01 |
JPH0217509B2 true JPH0217509B2 (ja) | 1990-04-20 |
Family
ID=6216913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP59255861A Granted JPS60145974A (ja) | 1983-12-14 | 1984-12-05 | セラミツク体と金属とを応力なしに結合するろう付け箔 |
Country Status (5)
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JP (1) | JPS60145974A (ja) |
DE (1) | DE3345219C1 (ja) |
FR (1) | FR2556714B1 (ja) |
GB (1) | GB2151173B (ja) |
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-
1984
- 1984-12-05 JP JP59255861A patent/JPS60145974A/ja active Granted
- 1984-12-12 GB GB08431366A patent/GB2151173B/en not_active Expired
- 1984-12-14 FR FR8419159A patent/FR2556714B1/fr not_active Expired
- 1984-12-14 US US06/681,635 patent/US4562121A/en not_active Expired - Fee Related
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