JPH0328180A - セラミック体と金属部材の接合方法 - Google Patents
セラミック体と金属部材の接合方法Info
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- JPH0328180A JPH0328180A JP16316689A JP16316689A JPH0328180A JP H0328180 A JPH0328180 A JP H0328180A JP 16316689 A JP16316689 A JP 16316689A JP 16316689 A JP16316689 A JP 16316689A JP H0328180 A JPH0328180 A JP H0328180A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はセラミック体と金属部材の接合方法の改良に関
するものである。
するものである。
(従来の技術)
従来、セラミック体と金属部材の接合は生もしくは焼結
セラミンク体表面にタングステン(一)、モリプデンー
マンガン(Mo−Mn)等の高融点金属粉末に有機バイ
ンダー及び溶剤を添加し、ペースト状となした金属ペー
ストをスクリーン印刷法により塗布し、これを還元雰囲
気中で焼成して高融点金属とセラミック体とを焼結一体
化させメタライズ金属層を被着させるとともに該メタラ
イズ金属層上に金属部材をロウ材を介しロウ付けするこ
とによって行われている。
セラミンク体表面にタングステン(一)、モリプデンー
マンガン(Mo−Mn)等の高融点金属粉末に有機バイ
ンダー及び溶剤を添加し、ペースト状となした金属ペー
ストをスクリーン印刷法により塗布し、これを還元雰囲
気中で焼成して高融点金属とセラミック体とを焼結一体
化させメタライズ金属層を被着させるとともに該メタラ
イズ金属層上に金属部材をロウ材を介しロウ付けするこ
とによって行われている。
(発明が解決しようとする課題)
しかし乍ら、この従来のセラミック体と金属部材の接合
は、セラミック体表面に予めメタライズ金属層を被着さ
せておかなければならず、セラミック体表面にメタライ
ズ金属層を被着させる場合、予め金属ペーストを準備す
る必要があり、該金属ペーストは高融点金属をスクリー
ン印刷機のメッシュを通過する程度の粒径となるように
微粉砕するとともに有機バインダー及び溶剤を添加しベ
ースト状となすことによって作製され、金属ペーストの
作製に多大な時間と手間を要するという欠点を有する。
は、セラミック体表面に予めメタライズ金属層を被着さ
せておかなければならず、セラミック体表面にメタライ
ズ金属層を被着させる場合、予め金属ペーストを準備す
る必要があり、該金属ペーストは高融点金属をスクリー
ン印刷機のメッシュを通過する程度の粒径となるように
微粉砕するとともに有機バインダー及び溶剤を添加しベ
ースト状となすことによって作製され、金属ペーストの
作製に多大な時間と手間を要するという欠点を有する。
また前記金属ペーストはスクリーン印刷によりセラミッ
ク体表面に塗布されるが、該スクリーン印刷による金属
ペーストの塗布はその厚みに大きなバラツキを有するも
のであり、その結果、セラミック体表面に均一厚みのメ
タライズ金属層を被着させることができず、該メタライ
ズ金属層に金属部材を強固にロウ付けできないという欠
点も有していた。
ク体表面に塗布されるが、該スクリーン印刷による金属
ペーストの塗布はその厚みに大きなバラツキを有するも
のであり、その結果、セラミック体表面に均一厚みのメ
タライズ金属層を被着させることができず、該メタライ
ズ金属層に金属部材を強固にロウ付けできないという欠
点も有していた。
更に、前記タングステン(W)、モリブデンーマンガン
(Mo−Mn)を使用したメタライズ金属層はアルミナ
(八lz(h )に代表される酸化物系セラミック体に
しか被着せず、炭化珪素(S iC)や窒化珪素(Si
.N.)に代表される炭化物系、窒化物系セラミック体
には被着しないことからセラξフク体と金属部材の接合
において、セラミック体側の材質に大きな制約を受ける
という欠点も有していた.(発明の目的) 本発明者は上記欠点に鑑み種々の実験の結果、チタンと
ニッケルの共晶物は酸化物系、炭化物系及び窒化物系の
すべてのセラミック体に対して活性があり、強固に接合
し、同時にチタンとニッケルの共晶物にニッケルもしく
は金を介して金属部材をロウ付けすると両者が強固に接
合することを知見した。
(Mo−Mn)を使用したメタライズ金属層はアルミナ
(八lz(h )に代表される酸化物系セラミック体に
しか被着せず、炭化珪素(S iC)や窒化珪素(Si
.N.)に代表される炭化物系、窒化物系セラミック体
には被着しないことからセラξフク体と金属部材の接合
において、セラミック体側の材質に大きな制約を受ける
という欠点も有していた.(発明の目的) 本発明者は上記欠点に鑑み種々の実験の結果、チタンと
ニッケルの共晶物は酸化物系、炭化物系及び窒化物系の
すべてのセラミック体に対して活性があり、強固に接合
し、同時にチタンとニッケルの共晶物にニッケルもしく
は金を介して金属部材をロウ付けすると両者が強固に接
合することを知見した。
本発明は上記知見に基づき、酸化物系、炭化物系及び窒
化物系のすべてのセラξソク体に金属部材を強固に接合
させることができる方法を提供することをその目的とす
るものである。
化物系のすべてのセラξソク体に金属部材を強固に接合
させることができる方法を提供することをその目的とす
るものである。
本発明は、セラミック体の表面に金属部材を接合して成
る部品、例えば複数個の金属端子がロウ付けされてなる
電池や真空端子等に好適に使用される。
る部品、例えば複数個の金属端子がロウ付けされてなる
電池や真空端子等に好適に使用される。
(課題を解決するための手段)
本発明のセラミック体と金属部材の接合方法はセラミッ
ク体上に、厚さ500乃至10000人のチタンと10
00人以上のニッケルを順次、層着させ、次いでこれを
真空中で焼成し、チタンとニッケルの共晶物を生成させ
るとともに該共晶物をセラミック体と反応させてセラミ
ック体にチタン−ニッケルの共晶物を含有する金属層を
被着させ、次に、前記金属層の外表面に厚さ3μm以上
のニッケル、金の少なくとも一種から或る被覆層を被着
させ、 最後に、前記被覆層上に金属部材をロウ材を介し接合す
ることを特徴とするものである。
ク体上に、厚さ500乃至10000人のチタンと10
00人以上のニッケルを順次、層着させ、次いでこれを
真空中で焼成し、チタンとニッケルの共晶物を生成させ
るとともに該共晶物をセラミック体と反応させてセラミ
ック体にチタン−ニッケルの共晶物を含有する金属層を
被着させ、次に、前記金属層の外表面に厚さ3μm以上
のニッケル、金の少なくとも一種から或る被覆層を被着
させ、 最後に、前記被覆層上に金属部材をロウ材を介し接合す
ることを特徴とするものである。
本発明のセラミック体と金属部材の接合方法においては
、セラミック体上に層着されるチタンの厚さが500人
以下、あるいはニッケルの厚さが1000人以下である
場合は、チタンとニッケルの共晶物の絶対量が不足し、
金属層をセラミック体に強固に被着できなくなり、また
チタンが10000人を越える場合はチタンとニッケル
の共晶物が過剰に生威され、この共晶物とセラミック体
との熱膨張の差に起因して発生する応力により金属層と
セラミック体との接着強度が弱くなることからセラξソ
ク体上に層着されるチタンはその厚みが500乃至10
000人の範囲に、またツケルは1000人以上の範囲
に特定される。
、セラミック体上に層着されるチタンの厚さが500人
以下、あるいはニッケルの厚さが1000人以下である
場合は、チタンとニッケルの共晶物の絶対量が不足し、
金属層をセラミック体に強固に被着できなくなり、また
チタンが10000人を越える場合はチタンとニッケル
の共晶物が過剰に生威され、この共晶物とセラミック体
との熱膨張の差に起因して発生する応力により金属層と
セラミック体との接着強度が弱くなることからセラξソ
ク体上に層着されるチタンはその厚みが500乃至10
000人の範囲に、またツケルは1000人以上の範囲
に特定される。
前記セラミック体上に層着されるチタン及びニッケルは
従来周知の蒸着法やスパンタリング法等の薄膜形戒技術
によりセラミック体表面に層着される。
従来周知の蒸着法やスパンタリング法等の薄膜形戒技術
によりセラミック体表面に層着される。
尚、前記セラミック体上に層着されるチタン及びニッケ
ルは蒸着等の薄膜形戒技術により層着されることから金
属を微粉砕するとともに有機バインダー、溶媒を添加し
金属ペーストを作製する必要が一切不要で、その層着の
作業性が極めて良く、同時にチタン及びニッケルの層は
その層厚が全体にわたって均一となり、その結果、セラ
ミック体上に被着させる金属層の厚みも全体にわたって
均一厚みとなすことができる。
ルは蒸着等の薄膜形戒技術により層着されることから金
属を微粉砕するとともに有機バインダー、溶媒を添加し
金属ペーストを作製する必要が一切不要で、その層着の
作業性が極めて良く、同時にチタン及びニッケルの層は
その層厚が全体にわたって均一となり、その結果、セラ
ミック体上に被着させる金属層の厚みも全体にわたって
均一厚みとなすことができる。
また、チタンとニッケルを加熱し、両者の共晶物を生戒
させる場合、その加熱を大気中で行うとチタンが酸化あ
るいは窒化され、ニッケルと共晶物を作らなくなるとと
もにセラミック体に対する活性もなくなることからセラ
ミック体に金属層を接合強度を大として被着さセるため
にはチタンが?化しないような真空中とする必要がある
。
させる場合、その加熱を大気中で行うとチタンが酸化あ
るいは窒化され、ニッケルと共晶物を作らなくなるとと
もにセラミック体に対する活性もなくなることからセラ
ミック体に金属層を接合強度を大として被着さセるため
にはチタンが?化しないような真空中とする必要がある
。
更に、セラミック体に被着させたチタンーニッケルの共
晶物から或る金属層の外表面に被着させるニッケル、金
の少なくとも一種から成る被覆層は金属部材をロウ付け
する際、ロウ材がチタンーニッケルの共晶物から或る金
属層中に拡散するのを防止するとともにセラ≧ツク体及
び金属層と金属部材との熱膨張係数の相違に起因して発
生する応力を吸収する作用を為し、その厚みが3.0μ
m未満であると前記効果を奏しないことから被覆層はそ
の厚みが3.0μm以上に特定される。
晶物から或る金属層の外表面に被着させるニッケル、金
の少なくとも一種から成る被覆層は金属部材をロウ付け
する際、ロウ材がチタンーニッケルの共晶物から或る金
属層中に拡散するのを防止するとともにセラ≧ツク体及
び金属層と金属部材との熱膨張係数の相違に起因して発
生する応力を吸収する作用を為し、その厚みが3.0μ
m未満であると前記効果を奏しないことから被覆層はそ
の厚みが3.0μm以上に特定される。
(実施例)
次に本発明を実施例に基づき説明する。
まず、アルミナセラミック体(Al■0,)、炭化珪素
質セラミック体(SiC) 、窒化珪素質セラミック体
(SiJ*)を準備し、次ぎにこれら各セラミック体の
表面に第1表に示すような厚みのチタン(Cr)及びツ
ケル(Ni)を順次、蒸着もしくはスパッタリングによ
り層着する.次ぎにこれを真空中、950乃至1200
℃の温度で焼成しチタン−ニッケルの共晶物を生戒させ
るとともに該生成物をセラミック体と反応させてチタン
ーニッケルの共晶物を含有する金属層を被着させる。そ
して次ぎに前記金属層の表面にニッケルもしくは金を第
1表に示す厚みにメッキ方法により層着させるとともに
その表面に直径5lllIw1長さ20mmのコバール
(Fe−Ni−CO合金)から戒る円柱体を銀ロウ等を
介してロウ付けし、しかる後、前記コバールからなる円
柱体を垂直方向に引っ張り、金属層がセラミック体から
或いは金属部材が金属層から剥がれた際の引っ張り強度
を調べ、単位面積当たりの接合強度を算出した。
質セラミック体(SiC) 、窒化珪素質セラミック体
(SiJ*)を準備し、次ぎにこれら各セラミック体の
表面に第1表に示すような厚みのチタン(Cr)及びツ
ケル(Ni)を順次、蒸着もしくはスパッタリングによ
り層着する.次ぎにこれを真空中、950乃至1200
℃の温度で焼成しチタン−ニッケルの共晶物を生戒させ
るとともに該生成物をセラミック体と反応させてチタン
ーニッケルの共晶物を含有する金属層を被着させる。そ
して次ぎに前記金属層の表面にニッケルもしくは金を第
1表に示す厚みにメッキ方法により層着させるとともに
その表面に直径5lllIw1長さ20mmのコバール
(Fe−Ni−CO合金)から戒る円柱体を銀ロウ等を
介してロウ付けし、しかる後、前記コバールからなる円
柱体を垂直方向に引っ張り、金属層がセラミック体から
或いは金属部材が金属層から剥がれた際の引っ張り強度
を調べ、単位面積当たりの接合強度を算出した。
尚、第1表中、試料番号25乃至27は本発明と比較す
るための比較試料であり、金属層を従来一般に使用され
ているモリブデンーマンガン(Mo−Mn)で形成した
ものである。
るための比較試料であり、金属層を従来一般に使用され
ているモリブデンーマンガン(Mo−Mn)で形成した
ものである。
上記の結果を第1表に示す。
(以下、余白)
(発明の効果)
上記実験結果からも判るように従来のモリブデンーマン
ガン( Mo−Mn )を金属層として使用し、該金属
層に金属部材を接合するものは金属層がアルミナセラミ
ック体( AI!03 )には被着するものの炭化珪素
質セラミック体(SiC)及び窒化珪素質セラごフク体
(SiJ4)には一切被着せず、セラ旦ック体と金属部
材の接合においてセラミック体側に大きな制約を受ける
。これに対し、本発明の方法によれば金属部材をロウ付
けする金属層はアルミナセラミック体( Ah03 )
、炭化珪素質セラミンク体(SiC)及び窒化珪素質
セラミック体(Si3N4)のいずれにもその接合強度
が6.8Kg/mm”以上の強さで被着し、金属部材を
あらゆるセラミソク体に強固に接合させることが可能と
なる。
ガン( Mo−Mn )を金属層として使用し、該金属
層に金属部材を接合するものは金属層がアルミナセラミ
ック体( AI!03 )には被着するものの炭化珪素
質セラミック体(SiC)及び窒化珪素質セラごフク体
(SiJ4)には一切被着せず、セラ旦ック体と金属部
材の接合においてセラミック体側に大きな制約を受ける
。これに対し、本発明の方法によれば金属部材をロウ付
けする金属層はアルミナセラミック体( Ah03 )
、炭化珪素質セラミンク体(SiC)及び窒化珪素質
セラミック体(Si3N4)のいずれにもその接合強度
が6.8Kg/mm”以上の強さで被着し、金属部材を
あらゆるセラミソク体に強固に接合させることが可能と
なる。
また本発明の方法によれば、金属部材がロウ付けされる
金属層のセラミ7ク体への被着がセラξフク体にチタン
とニッケルを層着させるとともに両者を加熱焼成し、チ
タンーニッケルの共晶物を生成することによって行われ
るものであり、前記セラミック体上のチタン及びニッケ
ルは蒸着等の薄膜形戒技術により層着されることから金
属を微粉砕するとともに有機バインダー、溶媒を添加し
金属ペーストを作製する必要は一切なく、その層着の作
業性が極めて良い。
金属層のセラミ7ク体への被着がセラξフク体にチタン
とニッケルを層着させるとともに両者を加熱焼成し、チ
タンーニッケルの共晶物を生成することによって行われ
るものであり、前記セラミック体上のチタン及びニッケ
ルは蒸着等の薄膜形戒技術により層着されることから金
属を微粉砕するとともに有機バインダー、溶媒を添加し
金属ペーストを作製する必要は一切なく、その層着の作
業性が極めて良い。
また同時にチタン及びニッケルはその層厚が全体にわた
って均一となり、その結果、セラミック体上に被着され
る金属層の厚みも全体にわたって均一厚みとなすことが
でき、該金属層上に金属部材を強固に接合させることが
可能となる。
って均一となり、その結果、セラミック体上に被着され
る金属層の厚みも全体にわたって均一厚みとなすことが
でき、該金属層上に金属部材を強固に接合させることが
可能となる。
更にセラミック体に被着させた金属層の外表面にニッケ
ル、金等から或る被覆層を形威したことから金属部材を
ロウ材を介しロウ付けする際、被覆層がロウ材の金属層
中への拡散を有効に防止するとともにセラミック体及び
金属層と金属部材の熱膨張係数の相違に起因して発生す
る応力を良好に吸収し、これによって金属部材を金属層
上に極めて強固に接合させることも可能となる。
ル、金等から或る被覆層を形威したことから金属部材を
ロウ材を介しロウ付けする際、被覆層がロウ材の金属層
中への拡散を有効に防止するとともにセラミック体及び
金属層と金属部材の熱膨張係数の相違に起因して発生す
る応力を良好に吸収し、これによって金属部材を金属層
上に極めて強固に接合させることも可能となる。
従って、本発明のセラミック体と金属部材の接合方法は
セラミック体の表面に金属部材を接合して或る部品、例
えば複数個の金属端子がロウ付けされてなる電池や真空
端子等に極めて有用である。
セラミック体の表面に金属部材を接合して或る部品、例
えば複数個の金属端子がロウ付けされてなる電池や真空
端子等に極めて有用である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 セラミック体上に、厚さ500乃至10000Åのチタ
ンと1000Å以上のニッケルを順次、層着させ、次い
でこれを真空中で焼成し、チタンとニッケルの共晶物を
生成させるとともに該共晶物をセラミック体と反応させ
てセラミック体にチタン−ニッケルの共晶物を含有する
金属層を被着させ、次に、前記金属層の外表面に厚さ3
μm以上のニッケル、金の少なくとも一種から成る被覆
層を被着させ、 最後に、前記被覆層上に金属部材をロウ材を介し接合す
ることを特徴とするセラミック体と金属部材の接合方法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16316689A JP2826840B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | セラミック体と金属部材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16316689A JP2826840B2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | セラミック体と金属部材の接合方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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1989
- 1989-06-26 JP JP16316689A patent/JP2826840B2/ja not_active Expired - Fee Related
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