JPH035380A - セラミックスの電気接合方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、導電性セラミックス同士または導電性セラミ
ックスと金属との接合に際して、接合部を局部加熱する
電気接合方法に関するものである。

〈従来技術と発明が解決しようとする問題点〉例えば、
導電性セラミックスと金属とを接合する場合、従来は第
２図に示すように、被接合導電性セラミックス部材１ａ
と被接合金属部材２とを、導電性接合剤４を介在させて
突合せ、これらを図示しない電源装置に接続された２つ
の電極６ａ。

６ｂが挟むように接合面に対して対向配置される。

接合時は接合面に垂直方向の電流を流して、導電性セラ
ミックス部材１ａで発生するジュール熱によって、接合
剤４を溶融させてセラミックスと金属とを接合している
。

しかし、この場合及び導電性セラミックス同士を上記の
ように接合する場合においても、導電性セラミックス部
材１ａ（、Ｉｂ）全体が−様なジュール熱を発生し加熱
されるために、特に電極６ａ。

６ｂと接合部とが離れている場合には、接合部近傍のみ
を集中的に所望の接合温度に効率よく加熱させることが
できないために、電力消費の点で無駄が多い。

そこで、電極６　ａ＋　６　ｂを接合部の近傍に配設す
ることによって、接合部を効率よく加熱させることがで
きるが、電極６　ａ、　６　ｂへの熱伝導による熱放散
のために、所望の接合温度に加熱するのに多くの電力を
必要とする。また、接合温度が高い場合は、電極が溶損
して、安定した通電ができなくなる問題が生じる。

く問題点を解決するための手段〉 上記の問題点を解決するために、本発明においては、被
接合導電性セラミックス部材間または被接合導電性セラ
ミックス部材と被接合金属部材との間に、被接合部材の
抵抗率よりも大きい抵抗率を有する導電性インサート材
を挿入するとともに、インサート材の両側に導電性接合
剤を介在させて突合せ、被接合部材間に電流を通じるこ
とによって、インサート材に集中的に生じるジュール熱
により接合部を局部加熱して接合することを特徴として
いる。

すなわち、本発明の概要図を示した第１図を用いて説明
すると、被接合部材間例えば導電性セラミックス部材１
　ａ、　ｌ　ｂ間または導電性セラミックス部材１ａと
金属部材２との間に、導電性を有するインサート材３を
挿入して、このインサート材３の両側に適宜の導電性接
合剤４，５を介在させて突合せ、被接合部材を２つの電
極６　ａ、　６　ｂが挟むように接合面に対して対向配
置される。

通電に際しては、接合部の接触抵抗を極力小さくし、接
合面全体を均一に加熱させるために、１０ｋｇ／Ｃ−以
上の圧力を加えて、電極６　ａ、　６　ｂを通して被接
合部材間に電流を通じることによって、導電性セラミッ
クス部材１ａ、接合剤４．インサート材３．接合剤５．
導電性セラミックス部材１ｂ（金属部材２）にそれぞれ
の抵抗率に応じたジュール熱が発生する。ところで、イ
ンサート材３の抵抗率が最も大きく選定されているため
に、インサート材３自体の温度上昇と導電性セラミック
ス部材１ａ、ｌｂ自体の温度上昇とが相まって、接合部
近傍が効果的に加熱される。その結果、接合剤４．５が
それぞれ導電性セラミックス部材１ａとインサート材３
及びセラミックス部材ｉｂ（金属部材２）とインサート
材３とに反応し、強固な接合層が形成される。

本発明の導電性セラミックス部材１　ａ、　１　ｂとし
ては、ＳｉＣ，Ｔｉｃなどの炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮな
どの窒化物、Ｍ　ｏ　Ｓ　１２などのケイ化物、ＺｒＢ
　　のホウ化物、Ｓｉ　　Ｎ　　、ＡＩ？２０３な２　
　　　　　　　　　　　　　３　　４どの絶縁性セラミ
ックスに上記ＳｉＣ，ＴｉＮなどの導電性セラミックス
を含有させた複合導電性セラミックス、Ｓｉ　　Ｎ　　
、ＡＮ２０３に金属を４ 含有させたサーメットなどが例示できる。

ここで、本発明の特徴であるインサート材３としては、
上記の導電性セラミックス部材例えばＳｉＣの場合、含
まれる不純物により抵抗率を変化させたもの、また複合
導電性セラミックス、サーメットの場合、組成変化によ
り抵抗率を変化させたものを使用できるが、使用条件と
しては、被接合部材の抵抗率よりも大きい抵抗率を有す
る材料を選定する必要があり、好ましくは１桁以上大き
いことが望ましい。

本発明の方法を実施するときの接合雰囲気としては、被
接合部材、インサート材、接合剤の特性により、大気、
不活性ガス、真空などを適宜に選択する必要がある。

〈実施例１〉 導電性セラミックス部材１　ａ、　１　ｂとして、それ
ぞれ抵抗率が約１０−２Ω・■の角柱状のＳｉＣセラミ
ックス（１０ｍｍ　Ｘ　１０ｍ＋ｓ　ｘ　２０ｍｍ　）
　、インサート材３として抵抗率が１０−１Ω・（至）
の板状のＳｉＣセラミックス（Ｌｏｉｎ　Ｘ　１０ｍｍ
　Ｘ　　３ｍ＋ａ）　、接合剤４．５としてＳｉＣ／Ｓ
ｉ／Ｃ／バインダーなどの混合粉体ペーストを用い、こ
の接合剤をインサート材の両側に塗布し、これらを第１
図のように重ね合せて、約５０ｋｇ／ｃｄの圧力を加え
て固定した。接合雰囲気はＡｒガスとし、通電電流を徐
々に増加させて、約６０Ａで接合部が約１５００℃とな
り、１０分間保持した後に、電流を徐々に減少させ、常
温まで冷却し接合を完了した。接合後の接合部を光学顕
微鏡で観察した結果、良好な接合層が形成されているこ
とがわかった。また、接合強度は常温曲げ試験で２０ｋ
ｇ／ｍｍ２以上であった。

〈実施例２〉 導電性セラミックス部材１ａとして、抵抗率が約１０−
３Ω・ｃａｎのＴｉＮを含有する角柱状の導電性５１３
Ｎ４セラミックス（１０ｍｍ　Ｘ　１０ｍｍ　Ｘ　２０
ｍｍ　）、金属部材２として同寸の角柱状の鋼、インサ
ート材３としてＴｉＮ含有量を減少し、抵抗率を１０−
１Ω１にした板状の導電性Ｓｉ３Ｎ４セラミックス（１
０ｍｍＸ１０ｍｍＸ　３ｍｍ）　、接合剤４，５として
箔状のＴｉ−Ｃｕ−Ａｇ活性ろうを用い、これらを第１
図に示すように重ね合せて、約１０ｋｇ／ｃシの圧力を
加えて固定した。接合雰囲気はＡｒガスとし、通電電流
を徐々に増加させて、約２５Ａで接合部が約９５０℃と
なり、１０分間保持した後に、電流を減少させ、常温ま
で冷却し接合を完了した。接合部を顕微鏡で観察した結
果、良好な接合層が形成されていた。また、接合強度は
常温曲げ試験で１０ｋｇ／ｍｍ２以上であった。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば、接合部近傍をジュール
熱により効果的に加熱させることができるので、電力消
費に伴うランニングコストの低減が図られ、また特殊な
電極材料を考慮しなくてもよく、通常使用される材料で
よいので、コスト面で有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施する概要図、第２図は従
来方法による概要図である。 １　ａ、　１　ｂ・・・被接合導電性セラミックス部材
、２・・・被接合金属部材、３・・・導電性インサート
材、４．５・・・導電性接合剤、６３＋　６　ｂ・・・
電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　被接合導電性セラミックス部材間または被接合導電性
   セラミックス部材と被接合金属部材との間に、前記被接
   合部材の抵抗率よりも大きい抵抗率を有する導電性イン
   サート材を挿入するとともに、前記インサート材の両側
   に導電性接合剤を介在させて突合せ、前記被接合部材間
   に電流を通じることによって、前記インサート材に集中
   的に生じるジュール熱により接合部を局部加熱して接合
   するセラミックスの電気接合方法。