JPH0248354B2 - Cukimatahafekizaisetsugoyonanrozai - Google Patents
CukimatahafekizaisetsugoyonanrozaiInfo
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- JPH0248354B2 JPH0248354B2 JP11161982A JP11161982A JPH0248354B2 JP H0248354 B2 JPH0248354 B2 JP H0248354B2 JP 11161982 A JP11161982 A JP 11161982A JP 11161982 A JP11161982 A JP 11161982A JP H0248354 B2 JPH0248354 B2 JP H0248354B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
- B23K35/264—Bi as the principal constituent
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はCuおよびCu合金およびFe合金等の高
純度金属またはそれらの合金を加熱により溶解す
る軟ろう材を介して接続する方法に関する。
純度金属またはそれらの合金を加熱により溶解す
る軟ろう材を介して接続する方法に関する。
Cu,Cu合金およびFe,Fe合金を低融点軟ろう
材を用いてろう付することができる軟ろう材とし
ては、従来、Sn−Pb系、Bi−Pb系が知られてい
る。これらの合金で前者は工業規格のJISZ3282
に示され、後者は文献に掲載されている。いずれ
も300℃以下の融点を有し、ろう付の作業性では
有利であるが、低融点ろう特有の強度の面で著し
く低い欠点がある。また、接続抵抗においても使
用する軟ろう材自身が高く、それに伴い接合部も
高く、導体接続の問題になつていた。また他の接
続で信頼性の点から最も多く用いられている方法
は被接合材の間に銀ろうを溶融させ接続する、い
わゆる銀ろう付法がある。すなわち銀ろうと称す
る硬ろう材が使用される。しかし、それらに用い
る銀ろうの成分はJISZ3261に示されているよう
に銀の含有量が40%〜70%と著しく多い。銀ろう
の価格はこの銀含有量に大きく左右され、これが
製品の価格を増大させるので大きな問題になつて
いる。
材を用いてろう付することができる軟ろう材とし
ては、従来、Sn−Pb系、Bi−Pb系が知られてい
る。これらの合金で前者は工業規格のJISZ3282
に示され、後者は文献に掲載されている。いずれ
も300℃以下の融点を有し、ろう付の作業性では
有利であるが、低融点ろう特有の強度の面で著し
く低い欠点がある。また、接続抵抗においても使
用する軟ろう材自身が高く、それに伴い接合部も
高く、導体接続の問題になつていた。また他の接
続で信頼性の点から最も多く用いられている方法
は被接合材の間に銀ろうを溶融させ接続する、い
わゆる銀ろう付法がある。すなわち銀ろうと称す
る硬ろう材が使用される。しかし、それらに用い
る銀ろうの成分はJISZ3261に示されているよう
に銀の含有量が40%〜70%と著しく多い。銀ろう
の価格はこの銀含有量に大きく左右され、これが
製品の価格を増大させるので大きな問題になつて
いる。
また銀ろう付の作業温度は700℃〜900℃と高
く、作業性の能率面および被接合材の劣化面でも
欠点があつた。
く、作業性の能率面および被接合材の劣化面でも
欠点があつた。
本発明の目的は高強度の接合継手を形成するこ
とのできるCu基又はFe基材接合用軟ろう材を提
供することにある。
とのできるCu基又はFe基材接合用軟ろう材を提
供することにある。
本発明は、重量で、Pb30〜50%、Ag1〜3%
およびZn0.5〜2%を含有し、残部Biからなるこ
とを特徴とするCu基又はFe基材接合用軟ろう材
にある。更に、本発明はSn,Cu,Ni,Sb,Au,
PdおよびCdからなる群より選ばれた1種又は2
種以上を重量で3%以下含むものである。
およびZn0.5〜2%を含有し、残部Biからなるこ
とを特徴とするCu基又はFe基材接合用軟ろう材
にある。更に、本発明はSn,Cu,Ni,Sb,Au,
PdおよびCdからなる群より選ばれた1種又は2
種以上を重量で3%以下含むものである。
Cu基材およびFe基材を被接合材とした場合の
450℃以下の軟ろう材としてはPb−Sn系、Pb−
Bi系およびCd−Zn系の合金等が考えられる。こ
こではSn、ZnおよびCdは被接合材CuおよびFe
との親和力が強く、合金層形成には好ましい元素
といえる。しかし、SnおよびCdは状態図から明
らかなようにCuxSny,CuxCdy,FexSnyおよび
FexCdy等の金属間化合物を形成する。金属間化
合物は静的強度には強いが、靭性に対して著しく
弱く実用性に欠ける。従つて、軟ろう材としては
SnおよびCdを用いることは好ましくない。一方、
被接合材のCu基材およびFe基材に対してPb、Bi
はSn、CdおよびZnとは異つて親和力がなく合金
層形成には全く寄与しない。Pb−Bi2元合金の元
素では低融点接合、高強度継手は得られない。本
発明者は被接合材と合金化しないPb、Biを主成
とし、かつ被接合材と合金化するZnおよびAg等
をわずかに添加した軟ろう材を用いることによつ
て非常に薄い合金層を形成させ、合金化しない主
成分のPb、Bi等を接合面外へ排出することによ
つて高強度接合継手が得られることを見い出し
た。また合金層には銀ろうと近いCu−Ag−Zn成
分になることも判明した。すなわち上記の特性を
満足する軟ろう材は重量で51〜60%のBiと50〜
30%のPbの主要構成元素に1〜3%のAgおよび
0.5〜2%のZnを添加してなることを特徴とする
ものである。上記の添加元素として、他にSn、
Cu、Ni、Au、Sb、PdおよびCdからなる群より
選ばれた一種またはそれ以上の金属を、重量で3
%以下の範囲で添加しても差しつかえない。
450℃以下の軟ろう材としてはPb−Sn系、Pb−
Bi系およびCd−Zn系の合金等が考えられる。こ
こではSn、ZnおよびCdは被接合材CuおよびFe
との親和力が強く、合金層形成には好ましい元素
といえる。しかし、SnおよびCdは状態図から明
らかなようにCuxSny,CuxCdy,FexSnyおよび
FexCdy等の金属間化合物を形成する。金属間化
合物は静的強度には強いが、靭性に対して著しく
弱く実用性に欠ける。従つて、軟ろう材としては
SnおよびCdを用いることは好ましくない。一方、
被接合材のCu基材およびFe基材に対してPb、Bi
はSn、CdおよびZnとは異つて親和力がなく合金
層形成には全く寄与しない。Pb−Bi2元合金の元
素では低融点接合、高強度継手は得られない。本
発明者は被接合材と合金化しないPb、Biを主成
とし、かつ被接合材と合金化するZnおよびAg等
をわずかに添加した軟ろう材を用いることによつ
て非常に薄い合金層を形成させ、合金化しない主
成分のPb、Bi等を接合面外へ排出することによ
つて高強度接合継手が得られることを見い出し
た。また合金層には銀ろうと近いCu−Ag−Zn成
分になることも判明した。すなわち上記の特性を
満足する軟ろう材は重量で51〜60%のBiと50〜
30%のPbの主要構成元素に1〜3%のAgおよび
0.5〜2%のZnを添加してなることを特徴とする
ものである。上記の添加元素として、他にSn、
Cu、Ni、Au、Sb、PdおよびCdからなる群より
選ばれた一種またはそれ以上の金属を、重量で3
%以下の範囲で添加しても差しつかえない。
明示した成分範囲はいずれも250℃以下の融点
であり、この成分範囲を越えた軟ろう材は本発明
の特性を維持することはできない。本発明の成分
の中で著しく効果を現わすのはZnおよびAgの添
加元素であり、例えば被接合材Cuとの親和力が
強く、選択的にCuと軟ろう材の界面に合金層を
形成する。その後加圧することにより強度の弱
い、低融点のBi−Pbは接合面外に排出される。
合金層形成に著しい影響を有するZnおよびAgの
好ましい成分範囲は前者が0.5〜2%、後者が1
〜3%である。
であり、この成分範囲を越えた軟ろう材は本発明
の特性を維持することはできない。本発明の成分
の中で著しく効果を現わすのはZnおよびAgの添
加元素であり、例えば被接合材Cuとの親和力が
強く、選択的にCuと軟ろう材の界面に合金層を
形成する。その後加圧することにより強度の弱
い、低融点のBi−Pbは接合面外に排出される。
合金層形成に著しい影響を有するZnおよびAgの
好ましい成分範囲は前者が0.5〜2%、後者が1
〜3%である。
Ag1〜3%及びZn0.5〜2%の範囲とすること
により、母材としてCuの場合、Cu−Zn−Ag合
金層が形成され、従来のAgろうによるろう付と
同等の成分のろう付ができる。しかし、これらの
成分の範囲外でははんだ付温度が高くなること及
びはんだのぬれ性が低下するので、本発明ははん
だ組成とすべきである。
により、母材としてCuの場合、Cu−Zn−Ag合
金層が形成され、従来のAgろうによるろう付と
同等の成分のろう付ができる。しかし、これらの
成分の範囲外でははんだ付温度が高くなること及
びはんだのぬれ性が低下するので、本発明ははん
だ組成とすべきである。
以下本発明の軟ろう材を用いた接続を具体的な
実施例によつて説明する。概略を第1図に示す。
実施例によつて説明する。概略を第1図に示す。
実施例 1
被接合材料としてのCu板(20(w)×5(t)×
60(l))1および2を重ね継手とし、重ね代10mm
とした。Cu板1とCu板2との間に約0.1tに加工
した軟ろう材を挾み、フラツクスを塗布し、高周
波ワークコイル4で誘導加熱した。ここで軟ろう
材にはZn1%、Ag1.5%、Pb44%、残部Biからな
る成分のろうを用いた。軟ろう材3が溶融した時
点よりやや高目の温度(約350℃)で接合面に加
圧装置5により約3Kgf/mm2の圧力を加え、その
後冷却した。そしてこの継手をN2雰囲気の電気
炉で600℃×30min加熱した。
60(l))1および2を重ね継手とし、重ね代10mm
とした。Cu板1とCu板2との間に約0.1tに加工
した軟ろう材を挾み、フラツクスを塗布し、高周
波ワークコイル4で誘導加熱した。ここで軟ろう
材にはZn1%、Ag1.5%、Pb44%、残部Biからな
る成分のろうを用いた。軟ろう材3が溶融した時
点よりやや高目の温度(約350℃)で接合面に加
圧装置5により約3Kgf/mm2の圧力を加え、その
後冷却した。そしてこの継手をN2雰囲気の電気
炉で600℃×30min加熱した。
実施例 2
実施例1においてZn1%、Ag2%、Cu0.5%、
Pb40%残部Biからなる軟ろう材を用い、その他
の条件は全く実施例1と同様にしてCu板1およ
び2の接合を行つた。
Pb40%残部Biからなる軟ろう材を用い、その他
の条件は全く実施例1と同様にしてCu板1およ
び2の接合を行つた。
実施例 3
前記実施例1における被接合材をCuに代えて
Feとし、Fe板(20w×5t×60l)1および2の間
にZn1.5%、Ag2.5%、Sb0.5%、Pb43%残部Biか
らなる成分ろう(融点約135℃)を軟ろう材3と
して用いて同様な装置および接合条件によつて
Fe板1および2を接合した。
Feとし、Fe板(20w×5t×60l)1および2の間
にZn1.5%、Ag2.5%、Sb0.5%、Pb43%残部Biか
らなる成分ろう(融点約135℃)を軟ろう材3と
して用いて同様な装置および接合条件によつて
Fe板1および2を接合した。
比較例 1
実施例1で用いたのと同一のCu板1および2
を前記Bi−Pbろうを用いて従来のろう接法によ
り200℃でろう付した。
を前記Bi−Pbろうを用いて従来のろう接法によ
り200℃でろう付した。
参考例 1
実施例1で用いたのと同一のCu板1および2
をJISのBAg−7(55〜57%Ag、15〜19%Zn、4.5
〜5.5%Sn、残部Cu)を用いてトーチろう付方法
によつて約730℃でろう付した。
をJISのBAg−7(55〜57%Ag、15〜19%Zn、4.5
〜5.5%Sn、残部Cu)を用いてトーチろう付方法
によつて約730℃でろう付した。
前記各実施例、比較例および参考例で得られた
重ね継手を引張試験および再溶融温度試験に付し
た。引張試験は引張剪断試験の夫々の結果を引張
剪断荷重LT(Kg)によつて示した(第2図)。再
溶融温度試験は各重ね継手を予め1000℃に加熱し
た縦型電気炉中に吊し、下端側の被接合材が落下
したときの温度TM(℃)によつて示した(第3
図)。第2図および第3図中において、a1,a2お
よびa3は夫々本発明の軟ろう材による実施例1
(Cu継手)、実施例2(Cu継手)および実施例3
(Fe継手)の場合を、bは比較例1(Cu継手)の
場合を、またcは参考例1(Cu継手)の場合の結
果を示す。
重ね継手を引張試験および再溶融温度試験に付し
た。引張試験は引張剪断試験の夫々の結果を引張
剪断荷重LT(Kg)によつて示した(第2図)。再
溶融温度試験は各重ね継手を予め1000℃に加熱し
た縦型電気炉中に吊し、下端側の被接合材が落下
したときの温度TM(℃)によつて示した(第3
図)。第2図および第3図中において、a1,a2お
よびa3は夫々本発明の軟ろう材による実施例1
(Cu継手)、実施例2(Cu継手)および実施例3
(Fe継手)の場合を、bは比較例1(Cu継手)の
場合を、またcは参考例1(Cu継手)の場合の結
果を示す。
第2図から明らかなように、本発明の軟ろう材
によるCuおよびFe継手の引張強度は約3倍以上
に改善され、また銀ろう付の場合の結果とほぼ同
様な値を示している。尚本発明でFe継手の方が
Cu継手より剪断荷重が大きいのはCu継手の場合
にCu母材中でより早く波断が生じるためである。
によるCuおよびFe継手の引張強度は約3倍以上
に改善され、また銀ろう付の場合の結果とほぼ同
様な値を示している。尚本発明でFe継手の方が
Cu継手より剪断荷重が大きいのはCu継手の場合
にCu母材中でより早く波断が生じるためである。
さらに第3図から明らかなように、本発明によ
つて600℃の低いろう付温度で得られた重ね継手
の接合部の再溶融温度は約730℃の温度で銀ろう
付された重ね継手の場合より高くなつている。こ
の原因を明らかにするために、本発明でろう付し
たCu継手の断面を電子プローブマイクロアナラ
イザで分析した結果を第4図に示す。図示のよう
に合金層GにはCu−Ag−Zn組成が形成され、
PbおよびBiは検出されなかつた。第5図に本発
明の軟ろう材で接合した断面の顕微鏡組織を示
す。合金層の厚さは約7μmで健全な接合が得られ
ている。
つて600℃の低いろう付温度で得られた重ね継手
の接合部の再溶融温度は約730℃の温度で銀ろう
付された重ね継手の場合より高くなつている。こ
の原因を明らかにするために、本発明でろう付し
たCu継手の断面を電子プローブマイクロアナラ
イザで分析した結果を第4図に示す。図示のよう
に合金層GにはCu−Ag−Zn組成が形成され、
PbおよびBiは検出されなかつた。第5図に本発
明の軟ろう材で接合した断面の顕微鏡組織を示
す。合金層の厚さは約7μmで健全な接合が得られ
ている。
以上前記各実施例においては、被接合材として
Cu基、Fe基材を用いた場合について述べたが、
前記のようにAl、Ti、Mg、Ni、W、Mo基材等
の被接合材にも同等の効果が得られた。またこれ
らの異材接合にも本発明の軟ろう材は適用できる
ものである。接合法としては被接合材に予め予備
ろう付、あるいはめつきしてそれを組合せるろう
付方法を採用してもその効果は変らない。
Cu基、Fe基材を用いた場合について述べたが、
前記のようにAl、Ti、Mg、Ni、W、Mo基材等
の被接合材にも同等の効果が得られた。またこれ
らの異材接合にも本発明の軟ろう材は適用できる
ものである。接合法としては被接合材に予め予備
ろう付、あるいはめつきしてそれを組合せるろう
付方法を採用してもその効果は変らない。
本発明の軟ろう材を用いることにより、Ag含
有量の少い安価な低融点軟ろう材で接合できると
共に、継手部には高融点の合金層が形成されるの
で耐熱性に富んだ高い強度の継手が得られる。
有量の少い安価な低融点軟ろう材で接合できると
共に、継手部には高融点の合金層が形成されるの
で耐熱性に富んだ高い強度の継手が得られる。
第1図は本発明の軟ろう材をろう付する際の概
要の説明図、第2図は本発明の軟ろう材を用いて
ろう付したものと従来のろう付方法によつて接合
した継手試片の引張強度を示す線図、第3図は前
記継手試片の再溶融温度を示す線図、第4図は本
発明でろう付した接合部の電子プローブマイクロ
アナライザによる分析結果を示す図、第5図は本
発明でろう付した接合部の金属組織を示す顕微鏡
写真である。 1,2…Cu板、3…軟ろう材、4…高周波ワ
ークコイル。
要の説明図、第2図は本発明の軟ろう材を用いて
ろう付したものと従来のろう付方法によつて接合
した継手試片の引張強度を示す線図、第3図は前
記継手試片の再溶融温度を示す線図、第4図は本
発明でろう付した接合部の電子プローブマイクロ
アナライザによる分析結果を示す図、第5図は本
発明でろう付した接合部の金属組織を示す顕微鏡
写真である。 1,2…Cu板、3…軟ろう材、4…高周波ワ
ークコイル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 重量で、Pb30〜50%、Ag1〜3%および
Zn0.5〜2%を含有し、残部Biからなることを特
徴とするCu基又はFe基材接合用軟ろう材。 2 重量で、Pb30〜50%、Ag1〜3%、Zn0.5〜
2%及びSn,Cu,Ni,Sb,Au,PdおよびCdか
らなる群より選ばれた一種または2種以上を3%
以下含み、残部Biからなることを特徴とするCu
基又はFe基材接合用軟ろう材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11161982A JPH0248354B2 (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | Cukimatahafekizaisetsugoyonanrozai |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11161982A JPH0248354B2 (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | Cukimatahafekizaisetsugoyonanrozai |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS594992A JPS594992A (ja) | 1984-01-11 |
JPH0248354B2 true JPH0248354B2 (ja) | 1990-10-24 |
Family
ID=14565907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11161982A Expired - Lifetime JPH0248354B2 (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | Cukimatahafekizaisetsugoyonanrozai |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0248354B2 (ja) |
-
1982
- 1982-06-30 JP JP11161982A patent/JPH0248354B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS594992A (ja) | 1984-01-11 |
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