JPH0232078B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0232078B2 JPH0232078B2 JP59131901A JP13190184A JPH0232078B2 JP H0232078 B2 JPH0232078 B2 JP H0232078B2 JP 59131901 A JP59131901 A JP 59131901A JP 13190184 A JP13190184 A JP 13190184A JP H0232078 B2 JPH0232078 B2 JP H0232078B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- bonding
- ceramics
- ultrasonic
- bonded
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 40
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006091 Macor Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
- C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
- C04B2235/667—Sintering using wave energy, e.g. microwave sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はセラミツクスと金属の接合方法、特
に、超音波振動を利用した接合方法に関する。
に、超音波振動を利用した接合方法に関する。
(従来技術)
従来、セラミツクスと金属の接合方法として
は、溶剤接合法、溶融金属をセラミツクスに塗布
する方法などがあり、さらに別の方法として、金
属蒸着法がある。
は、溶剤接合法、溶融金属をセラミツクスに塗布
する方法などがあり、さらに別の方法として、金
属蒸着法がある。
これらの方法は、それぞれ、異種物質を介在し
たり、表面を処理するなどのため、実用に際し
て、物理的、化学的に問題が多く、また、電気的
特性などが劣る欠点が生じる。さらに、金属蒸着
法を適用しても、セラミツクスに蒸着される金属
層が数千Åという極薄膜のために、ジユール熱の
影響を大きく受け、更にセラミツクスの表面粗さ
の粗密によつて蒸着状態が左右されることなどに
より、電気、電子部品あるいは機械部品として応
用するのが非常に困難であつた。
たり、表面を処理するなどのため、実用に際し
て、物理的、化学的に問題が多く、また、電気的
特性などが劣る欠点が生じる。さらに、金属蒸着
法を適用しても、セラミツクスに蒸着される金属
層が数千Åという極薄膜のために、ジユール熱の
影響を大きく受け、更にセラミツクスの表面粗さ
の粗密によつて蒸着状態が左右されることなどに
より、電気、電子部品あるいは機械部品として応
用するのが非常に困難であつた。
(発明の目的)
したがつて、本発明の目的は、このような従来
技術の接合方法の欠点を有せず、迅速で強力な接
合が得られ、かつ、電気的特性等の良い、新規な
セラミツクスと金属の超音波接合方法を提供する
ことである。
技術の接合方法の欠点を有せず、迅速で強力な接
合が得られ、かつ、電気的特性等の良い、新規な
セラミツクスと金属の超音波接合方法を提供する
ことである。
この方法は、半導体素子、プリント回路などの
部品の製造をはじめ広範囲に応用ができるもので
ある。しかし、これは用途の1例であつて、必ず
しもこの分野の応用に限定されるものではない。
部品の製造をはじめ広範囲に応用ができるもので
ある。しかし、これは用途の1例であつて、必ず
しもこの分野の応用に限定されるものではない。
(発明の構成)
本発明は、セラミツクス表面に金属膜を蒸着
し、蒸着した金属薄膜の上に接合する金属を加圧
接触させ、この加圧下で超音波振動を印加するこ
とによつて接合が完了する。セラミツクスと金属
の超音波接合方法である。
し、蒸着した金属薄膜の上に接合する金属を加圧
接触させ、この加圧下で超音波振動を印加するこ
とによつて接合が完了する。セラミツクスと金属
の超音波接合方法である。
蒸着する金属膜の材料としては接合する金属と
同じ材料を選択するのが良く、接合する金属は板
状のものであると特に良好な接合が得られる。ま
た、超音波振動の印加時間は0.3秒から3秒の範
囲で十分な接合が得られる。
同じ材料を選択するのが良く、接合する金属は板
状のものであると特に良好な接合が得られる。ま
た、超音波振動の印加時間は0.3秒から3秒の範
囲で十分な接合が得られる。
(実施例)
次に、本発明の実施例を図面を参照にしながら
説明する。
説明する。
第1図は本発明の方法に用いる超音波接合装置
の1例の概要図であるが、必ずしもこのような構
成のものである必要はない。さて、この接合装置
は、振動棒4、アンビル5、発振器7、この発振
器7によつて励振される例えば磁歪振動子8、こ
の振動子8からの超音波振動を振動棒4に伝える
トランスジユーサ9等から構成されている。接合
に先だつて、接合すべき例えばシートあるいはブ
ロツク状のセラミツクス1の表面全体あるいは接
合部のみに金属膜3を蒸着する。そして、この金
属膜3の上に接合すべき例えば薄板状の金属2を
重ね合わせて、振動棒4とアンビル5とで挾み、
圧力Pcで加圧する。このとき、振動棒4の先端に
は形状の異なるチツプ6を、接合する材料、接合
部分の形状等に応じて、交換使用するようにする
と更に良い。この圧力Pcの加圧下で、発振器7を
発振させ、振動子8によつて発生した超音波振動
を振動棒4によつて接合部へ印加する。このよう
にして、セラミツクス1と金属2を接合する。
の1例の概要図であるが、必ずしもこのような構
成のものである必要はない。さて、この接合装置
は、振動棒4、アンビル5、発振器7、この発振
器7によつて励振される例えば磁歪振動子8、こ
の振動子8からの超音波振動を振動棒4に伝える
トランスジユーサ9等から構成されている。接合
に先だつて、接合すべき例えばシートあるいはブ
ロツク状のセラミツクス1の表面全体あるいは接
合部のみに金属膜3を蒸着する。そして、この金
属膜3の上に接合すべき例えば薄板状の金属2を
重ね合わせて、振動棒4とアンビル5とで挾み、
圧力Pcで加圧する。このとき、振動棒4の先端に
は形状の異なるチツプ6を、接合する材料、接合
部分の形状等に応じて、交換使用するようにする
と更に良い。この圧力Pcの加圧下で、発振器7を
発振させ、振動子8によつて発生した超音波振動
を振動棒4によつて接合部へ印加する。このよう
にして、セラミツクス1と金属2を接合する。
第2図は、セラミツクスの1つの例として、構
造用、その他一般用の、SiO2(46)Al2O3(16)
MgO(17)K2O(10)F(4)B2O3(7)(カツコ内はwt%)
の成分からなるマコールとアルミニウムの接合に
おける、超音波振動印加時間Tと接合強度σβの
関係を示すグラフである。この場合、超音波振動
の振幅aは23μP−Pで、加圧力Pcは2.1Kgf/mm2
である。この例においては、超音波振動印加時間
が約0.3秒以上で、接合強度が十分な大きさで飽
和していることがわかる。また、第3図は、マコ
ールとアルミニウムの接合における、加圧力Pcと
接合強度σwの関係を示すグラフである。この場
合、超音波振動の振幅aは23μP−Pで、印加時
間Tは0.5秒である。この例においては、加圧力
が約2.5Kgf/mm2以上で、接合強度が十分な大き
さで飽和していることがわかる。さらに、第4図
は、マコールと0.1mmの厚さのアルミニウム薄板
の超音波接合部の断面の拡大写真であるが、アル
ミニウムがマコールに十分良好に接合しているこ
とがわかる。また、第5図は、いくつかの接合の
例についての引張応力と伸びひずみの関係を示す
グラフで、これらの接合部が十分な強度を有して
いることを示している。第5図のSrOは、Sr0・
6Fe2O3(96.8)SiO2(2.5)CaO(0.7)(カツコ内は
wt%)の成分からなる磁性セラミツクスで、永
久磁石材として広く用いられているものである。
また、第5図のカツコ内の数字は加圧力と印加時
間を示している。
造用、その他一般用の、SiO2(46)Al2O3(16)
MgO(17)K2O(10)F(4)B2O3(7)(カツコ内はwt%)
の成分からなるマコールとアルミニウムの接合に
おける、超音波振動印加時間Tと接合強度σβの
関係を示すグラフである。この場合、超音波振動
の振幅aは23μP−Pで、加圧力Pcは2.1Kgf/mm2
である。この例においては、超音波振動印加時間
が約0.3秒以上で、接合強度が十分な大きさで飽
和していることがわかる。また、第3図は、マコ
ールとアルミニウムの接合における、加圧力Pcと
接合強度σwの関係を示すグラフである。この場
合、超音波振動の振幅aは23μP−Pで、印加時
間Tは0.5秒である。この例においては、加圧力
が約2.5Kgf/mm2以上で、接合強度が十分な大き
さで飽和していることがわかる。さらに、第4図
は、マコールと0.1mmの厚さのアルミニウム薄板
の超音波接合部の断面の拡大写真であるが、アル
ミニウムがマコールに十分良好に接合しているこ
とがわかる。また、第5図は、いくつかの接合の
例についての引張応力と伸びひずみの関係を示す
グラフで、これらの接合部が十分な強度を有して
いることを示している。第5図のSrOは、Sr0・
6Fe2O3(96.8)SiO2(2.5)CaO(0.7)(カツコ内は
wt%)の成分からなる磁性セラミツクスで、永
久磁石材として広く用いられているものである。
また、第5図のカツコ内の数字は加圧力と印加時
間を示している。
以上において、蒸着膜3の材料は接合する金属
と同じ材料のアルミニウムを用いたが、他に鋼、
金、パラジウム、鉛、すず等でも良い。しかし、
いずれにしても、接合する金属と同し材料を蒸着
膜に用いると、接合強度は最も大きくなり、かつ
電気的特性も優れている。又、接合する金属とし
ては通常の金属、合金だけでなく、アモルフアス
合金であつても良く、セラミツクスも上記の例に
限らず、いずれの種類のセラミツクスでも良いの
で、従来にない複合材料をも得ることができる。
また、金属薄板2の厚さは薄いものほど良好な接
合が得られる。さらに、以上に示した実施例だけ
でなく、多くの実験により、超音波振動の印加時
間は0.3〜3秒で十分な接合が得られることが確
認された。
と同じ材料のアルミニウムを用いたが、他に鋼、
金、パラジウム、鉛、すず等でも良い。しかし、
いずれにしても、接合する金属と同し材料を蒸着
膜に用いると、接合強度は最も大きくなり、かつ
電気的特性も優れている。又、接合する金属とし
ては通常の金属、合金だけでなく、アモルフアス
合金であつても良く、セラミツクスも上記の例に
限らず、いずれの種類のセラミツクスでも良いの
で、従来にない複合材料をも得ることができる。
また、金属薄板2の厚さは薄いものほど良好な接
合が得られる。さらに、以上に示した実施例だけ
でなく、多くの実験により、超音波振動の印加時
間は0.3〜3秒で十分な接合が得られることが確
認された。
(発明の効果)
実施例において明らかになつたとおり、本発明
の方法によると、セラミツクスと金属の間で迅速
で強力な接合が得られる。その際、接合する金属
が薄ければ薄いほど接合強度は大きくなる。ま
た、金属の厚さを従来の蒸着法に比較すると、ず
つと厚くすることができ、かつ、接合強度も良好
なものが得られるので、例えば、半導体素子、プ
リント回路などの電子部品の製造に利用できる。
しかし、本発明の用途はこれに限られるものでは
なく、広範囲に利用することができる。
の方法によると、セラミツクスと金属の間で迅速
で強力な接合が得られる。その際、接合する金属
が薄ければ薄いほど接合強度は大きくなる。ま
た、金属の厚さを従来の蒸着法に比較すると、ず
つと厚くすることができ、かつ、接合強度も良好
なものが得られるので、例えば、半導体素子、プ
リント回路などの電子部品の製造に利用できる。
しかし、本発明の用途はこれに限られるものでは
なく、広範囲に利用することができる。
第1図はこの発明の接合方法に用いられる超音
波接合装置の構成の概要を示すもので、aはその
側面図、bはその一部の斜視図、第2図はマコー
ルとアルミニウムの接合におけるσβ−Tの関係
を示すグラフ、第3図はσw−Pcの関係を示すグ
ラフ、第4図は超音波接合部断面の金属組織を示
す顕微鏡写真、第5図はいくつかの例についての
引張応力と伸びひずみの関係を示すグラフであ
る。 1:セラミツクス、2:金属板、3:金属蒸着
膜、4:振動棒、5:アンビル、6:チツプ、
7:発振器、8:超音波振動子、9:トランスジ
ユーサ。
波接合装置の構成の概要を示すもので、aはその
側面図、bはその一部の斜視図、第2図はマコー
ルとアルミニウムの接合におけるσβ−Tの関係
を示すグラフ、第3図はσw−Pcの関係を示すグ
ラフ、第4図は超音波接合部断面の金属組織を示
す顕微鏡写真、第5図はいくつかの例についての
引張応力と伸びひずみの関係を示すグラフであ
る。 1:セラミツクス、2:金属板、3:金属蒸着
膜、4:振動棒、5:アンビル、6:チツプ、
7:発振器、8:超音波振動子、9:トランスジ
ユーサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 セラミツクス表面に金属膜を蒸着し、蒸着し
た金属膜の上に接合する金属を加圧接触させ、こ
の加圧下で超音波振動を印加することによつて、
セラミツクスと金属を接合することを特徴とする
セラミツクスと金属の超音波接合方法。 2 特許請求の範囲第1項において、蒸着する金
属膜の材料として接合する金属と同一材料を選択
することを特徴とするセラミツクスと金属の超音
波接合方法。 3 特許請求の範囲第1項又は第2項において、
接合する金属は板状のものであることを特徴とす
るセラミツクスと金属の超音波接合方法。 4 特許請求の範囲第1項から第3項のいずれか
において、超音波振動の印加時間、つまり接合に
要する時間は0.3秒から3秒の範囲にあることを
特徴とするセラミツクスと金属の超音波接合方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13190184A JPS6114092A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | セラミツクスと金属の超音波接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13190184A JPS6114092A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | セラミツクスと金属の超音波接合方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6114092A JPS6114092A (ja) | 1986-01-22 |
JPH0232078B2 true JPH0232078B2 (ja) | 1990-07-18 |
Family
ID=15068813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13190184A Granted JPS6114092A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | セラミツクスと金属の超音波接合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6114092A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62202876A (ja) * | 1985-11-25 | 1987-09-07 | 東洋電機製造株式会社 | 金属およびセラミツクスの超音波接合方法 |
US10052713B2 (en) * | 2015-08-20 | 2018-08-21 | Ultex Corporation | Bonding method and bonded structure |
US10925663B2 (en) | 2016-06-27 | 2021-02-23 | Mound Laser & Photonics Center, Inc. | Metallized components and surgical instruments |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4853952A (ja) * | 1971-11-10 | 1973-07-28 |
-
1984
- 1984-06-28 JP JP13190184A patent/JPS6114092A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4853952A (ja) * | 1971-11-10 | 1973-07-28 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6114092A (ja) | 1986-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0265090B1 (en) | Method for making multisensor piezoelectric elements | |
US3179826A (en) | Piezolelectric assembly | |
JP3438711B2 (ja) | 圧電デバイス及びその製造方法 | |
JPH0232078B2 (ja) | ||
JPH08293631A (ja) | 圧電バイモルフ | |
JPH0238497Y2 (ja) | ||
TW503616B (en) | Wire bonding method, surface acoustic wave apparatus and method for producing surface acoustic wave apparatus | |
JP2002112393A (ja) | 熱膨張率の異なる物体の結合体とそれを用いた超音波送受信器 | |
JP2002112394A (ja) | 熱膨張率の異なる物体の結合体とそれを用いた超音波送受信器及びその製造方法 | |
JPS63188483A (ja) | 金属とセラミツクスの超音波接合方法 | |
JP3445461B2 (ja) | ハンダ接合方法および超音波センサー | |
JPS58137315A (ja) | 振動子の支持構造 | |
JPS63128809A (ja) | 振動素子の製造方法 | |
JPH06350241A (ja) | 半田付方法及び半田付装置 | |
JP2723188B2 (ja) | 圧電振動子の製造方法 | |
JPH02114800A (ja) | 圧電振動板 | |
JPS5856804B2 (ja) | ハンドウタイヒズミケイソシ ノ コチヤクホウホウ | |
SU893426A1 (ru) | Способ ультразвуковой пайки и лужени | |
JPS5846637Y2 (ja) | 圧電磁器振動子 | |
JPS58161520A (ja) | 超音波遅延線の製造法 | |
RU2036564C1 (ru) | Способ изготовления электроакустических преобразователей | |
JPH04202678A (ja) | 基板からのエッチング製品を分離する方法とその装置 | |
JPH0345093U (ja) | ||
JPH088684A (ja) | 圧電振動子 | |
JPH0362606A (ja) | 超音波遅延線の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |