JPH0455086A - ロウ材の製造方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、ロウ材の製造方法に係り、特にＩｎを含有す
るロウ材の製造方法に関したものである。

Ｂ１発明の撮要 本発明は、母材のＣｕ（銅）またはＣｕ（銅）−Ａｇ　
（銀）に、Ｉｎ（インジウム）を添加し、これをアトマ
イズ処理により合金粉末とし、この粉末を所定の層状に
加工成形してロウ材としたものであり、７００℃以下の
温度でロウ付けできるロウ材を得るものである。

Ｃ８従来の技術 従来、低融点金属、例えばＢｉ（ビスマス）を含有する
金属部材として、例えば電極接点がある。

この種の電極接点においては、低融点金属を０．１重量
％以上含有させることが電気的性能の要求がら多々行わ
れている。

しかし、低融点金属を多く含むと、ロウ付は加熱時に、
ロウ材の流動温度以下で低融点金属が接合部の界面に析
出（または溶出）し、ロウ材の「ぬれ性」を阻害して、
結果としてロウ付は出来ない現象を引き起こしていた。

また、接合出来たとしても、低融点金属がロウ付は接合
部に存在すると、接合強度が著しく低下し、容易に取れ
てしまうものであった。

上述のようなことから、低融点金属を含有する金属部材
の接合は、機械的に変形（例えば「がしめ」）させるか
、ネジ止め、といった手段で行っている。

Ｄ８発明が解決しようとする課題 従来は、低融点金属を含有する金属部材の接合は、機械
的な手段で接合するものであったので、これを電気、電
子機器の接点と導体との接合に用いた場合には、多頻度
の開閉により、接合強度が低下して接触抵抗が増加した
り、またそれに伴う発熱の発生等の問題があった。さら
には、接点が脱落してしまう場合もあり、耐久性は悪い
ものであった。

また、ロウ付は加熱時に電極接点表面より蒸発した低融
点金属の蒸気は電極接点のロウ付は接合部以外の各所の
ロウ付は部に飛散侵入して悪影響を及ぼすことがあった
。例えば容器の気密シールのロウ付は部に侵入して接合
強度を害し、リークに至らしめる恐れがあった。

さらに、低融点金属の含有とは無関係にロウ付は時の熱
負荷は構成部材に悪影響を及ぼすのでロウ付は温度は低
い程好ましいものである。

８０課題を解決するための手段 発明者らは、種々の実験を行った結果、■まず低融点金
属（例えばＢｉ）を含有する金属におけるＢｉの蒸発飛
散が活発となる温度に着目した。

第２図は、４５Ｃｕ−４５Ｃｒ−１０Ｂｉ　（重量％）
の組成からなる金属部材において、加熱温度（横軸）と
重量減少率（縦軸）との関係を不活性雰囲気（真空中）
で調べたものである。この図から、温度７００℃当たり
から急激に重量が減少する、つまりＢｉの蒸発飛散が７
００℃当たりから活発となることが判った。換言すれば
７００℃以下の温度でロウ付けすれば、Ｂｉの蒸発飛散
はほとんどなく、悪影響はないことが判った。

■上記■のことから７００℃以下の温度でロウ付けでき
るロウ材として、Ｃｕ−Ｉｎ、更にはＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ
で形成すれば、安定にロウ付は接合できることを見出し
た。すなわち、Ｃｕ−Ｉｎ。

Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎでロウ材を形成すれば、Ｂｉの蒸発飛
散のない７００　”Ｃ以下の温度でロウ付けできるばか
りでなく、ロウ付部にＣｕ−１ｎ　％　Ａ　ｇ−Ｃｕ−
Ｉｎの拡散層が存在し、これによって低融点金属の接合
界面への侵入を抑制でき、安定にロウ付けできることが
判った。

■すなわち、 （１）Ｃｕが６７重量％、Ｉｎが３３重量％ので形成し
たロウ材。

（２）Ｃｕが２８〜５８重量％、Ａｇが１１〜５９重量
％、Ｉｎが１３〜３１重量％で形成したロウ材。

のであればよいことが判った。しかして、Ａｇ、（：ｕ
ＳＩｎの割合、また温度が上記の関係より外れる場合に
は安定したロウ付は接合を得ることができなかった。

■上記のようにＩｎを多量に含有させることによりロウ
付は温度を下げることには成功したが、ここで新たな問
題点が生じた。すなわち、上記の実験はＣｕ、Ａｇ、Ｉ
ｎの各粉末を混合し、これを圧縮成形して行ったもので
あるが、Ｉｎを多量に含有していること、均一混合した
としても不均一の部分が残存している。といったことか
ら脆さが有り、取り扱い時に欠け、割れが発生しやすい
ものであった。

■そこで発明者らは更に研究を進めた結果、ａ：各合金
粉末（１粉末）内に各成分が均一に分散され、各成分の
特徴が害されない。

ｂ＝微細な球状粉末が得られる。

Ｃ：ガス含有量が少ない。

といった特徴を有する製法手段であるアトマイズ処理に
着目した。アトマイズ処理により上記成分の合金粉末を
得、この粉末を加圧成形して板ロウ材に加工した結果脆
さが改善され取り扱い時に欠け、割れが生じる問題は解
決された。

なお、 ■アトマイズ処理は、ガスアトマイズ法、水アトマイズ
法が該当する。

■アトマイズ処理による合金粉末を所望のロウ材として
の層状加工成形処理は、 ａ：金型にてリング状、円板状に圧縮成形する。

ｂ＝圧縮成形後に焼結する。

Ｃ：有機バインダー等を混合してペーストにし、これを
塗布するスクリーン印刷する。

のいずれでも良い。

０合金粉末の粒径は、１５０μｍ以下の微細な粉末とす
るのが後の層状加工成形の点から望ましい。

さらにプレスによる成形性の点からは５０μｍ以下とす
るのが好ましい。

■ロウ材の使用条件としては、 ａ：低融点金属が存在する場合のロウ付は温度は、７０
０℃以下。

ｂ＝低融点金属が存在しない場合のロウ付は温度は、６
００℃以上。

Ｃ：ロウ付は雰囲気は、真空中、不活性ガス中。

とするのが好ましい。

■低融点金属としては、例えば、Ｂｉ（ビスマス）、Ｓ
ｂ（アンチモン）等の低融点金属として良く知られてい
る金属が該当する。

■低融点金属を含有する金属としては、銅、銅合金、銀
、銀合金等の導電性に富む金属が該当する。

■接合できる金属は、低融点金属を含有したものに限ら
ず適用できる。

Ｆ１作用 本発明によるロウ材を使用した場合には、加熱温度が７
００℃以下でロウ付けできるので、構成部材への熱負荷
により悪影響が低減する。例えば低融点金属の蒸発飛散
が活発化しない。しかもアトマイズ処理による合金粉末
を使用していることから、Ｉｎを含有していることによ
る脆さは改善されロウ材セット時の破壊は無く作業性が
向上する。

従って、低融点金属のロウ付は部への侵入が無くロウ付
けを安定に行うことができる。しかも、ロウ付は接合部
にＡｇ、Ｃｕ、Ｉｎの拡散層が存在することで低融点金
属の接合界面への侵入を抑制でき、低融点金属を含有す
る金属と同種金属（または含まない金属）を安定にロウ
付けすることができる。

Ｇ、実施例 本発明を以下の実施例に基づいて詳細に説明する。

（実施例−１） Ｃｕが５０重量％、Ｃｒが４０重量％、Ｂｉが１０重量
％の成分からなる、低融点金属含有の金属部材と無酸素
銅との接合例である。

（ａ）低融点金属を含有した部材について一１００メツ
シュの粒径のＣｒ（クロム）粉末を、アルミナ容器（内
径６８１１ｍ）に約１６０ｇ入れ、このＣｒ粉末上にＣ
ｕ−Ｂ１合金（約４００ｇ）を載置し、容器に蓋をかぶ
せ、これを真空炉内にて脱ガスと共にＣｕ−Ｂ１合金の
融点以下の温度で加熱処理して、まずＣｒ粒子を拡散結
合させて多孔質の溶浸母材を形成する。

その後温度を上げて、Ｃｕ、Ｂｉを溶浸母材に溶浸させ
る。

この際にアルミナ容器内は、Ｂｉ蒸気を含んだ雰囲気と
なり、Ｂｉを多量に含有した複合金属が得られる。

こうして得られた金属材料を、容器から取り出し、外面
を機械加工して所定の寸法形状にする。

（ｂ）ロウ材について Ａｇ：Ｃｕ：Ｉｎの重量％が４５：３０：２５の割合（
第１図のイ点）の合金インゴットを用意する。このイン
ゴットを一般的に知られているアトマイズ処理方法によ
って処理する。すなわち、インゴットを不活性雰囲気中
（真空中またはアルゴンガス中）で溶解（例えば高周波
加熱溶解）し、加圧したガス（アルゴンガス、窒素ガス
）と共にノズルより噴霧して微細な合金粉末を得る。

得られた合金粉末から約１．５ｇ分取し、径が４０冨冨
の金型に均一に充填し、３０トンで加圧成形して厚さ約
０．４冨菖の円形状の薄い成形体を得る。

（ｃ）ロウ付けについて 上記ロウ材（Ａｇ−Ｃｕ　−１ｎ）を、前記Ｃｕ−Ｃｒ
−Ｂ　ｉ合金部材と、無酸素銅からなる部材との間に入
れ、これらをアルミナ容器内に設置し、且つ蓋をし、真
空炉にて加熱処理（６６０℃、１５分間）して接合した
。

（ｄ）ロウ付けの結果について 上記のようにして得られた接合物は、強固に接合されて
おり、しかもロウ材も十分に流動していることが確認さ
れた。

また、Ｘ線マイクロアナライザにて接合部の断面を観察
すると、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎの拡散層によって、Ｂｉの界
面への析出は防止され、安定したロウ付は接合層が形成
されていることが確認された。

（その他の実施例） ａ：ロウ材成分 上述の実施例−１と同様な条件で、ロウ材の成分を変え
てロウ付は接合について調べた。その結果は第１図に示
す成分範囲であれば上述の場合と同様の結果が得られる
ことが判った。すなわち、■ロウ材をＣｕ−Ｉｎで形成
し、且つ両者の成分比（重量比）を、Ｃｕが６７重量％
、Ｉｎが３３重量％とすれば良いことが判った。

■また、ロウ材をＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎで形成し、且つ３者
の成分比（重量比）を、Ｃｕが２８〜５８重量％、Ａｇ
が１１〜５９重量％、Ｉｎが１３〜３１重量％とすれば
良いことが判った。

ｂ：水アトマイズ処理による場合 一般的に知られている水アトマイズ法により溶解した合
金を水中に噴霧して合金粉末を得、これを乾燥した後、
表面の酸化層を還元除去（例えば水素炉にて４５０℃で
１時間加熱）し、これを所望の形状に圧縮成形して上述
の場合と同様にロウ付けした結果、同様の結果を得るこ
とができた。

Ｃ：ロウ材の加工 アトマイズ法による合金粉末を所望の形状に圧縮成形し
た後、不活性雰囲気中で焼結（温度５００℃）して上述
の場合と同様にロウ付けした結果、同様の結果を得るこ
とができた。この場合にはロウ材形状が一層堅牢化し取
り扱いが一層安定となる効果がある。

（比較例） 比較のために一般的に知られている、Ｃｕ−Ｍｎ　−Ｎ
　ｉ系ロウ材を用い、温度条件を９５０℃とし、且つ他
の条件は上記実施例−１と同様にしてロウ付けを試みた
が剥離し、ロウ付けができなかった。

また、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｎの各粉末を混合して圧縮成形し
て得たロウ材の場合には型からの取り出し、またはロウ
材セット時に、欠け、割れを起こした。

Ｈ１発明の効果 本発明によるロウ材は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ、Ｃｕ−Ｉｎ
を主成分としていることから、ロウ付は加熱温度を７０
０℃以下で行うことができるので、ロウ付は時の熱負荷
による悪影響を低減できる。

特に構成部材の一部が低融点金属を含有している場合に
はこれの蒸発飛散を効果的に防止でき、これによってロ
ウ付は部に低融点金属の侵入がなくなる。しかも、ロウ
付は部にＡｇ、Ｃｕ、Ｉｎの拡散層が形成されるので、
この拡散層が低融点金属の接合界面への侵入を抑制でき
ることから、従来ロウ付けが不可能であった多量の低融
点金属を含有する導電性金属のロウ付けができるように
なった。

またアトマイズ処理による合金粉末を用いているので、
各成分は極めて均一分散しており、粉末を圧縮成形して
得た所定形状のロウ材が取り扱い時に欠け、割れ、を起
こすことは改善されて作業性が向上した。従って、熱負
荷による悪影響の低減及びロウ付は安定化を一層図れる
ばかりでなく、特に電気、電子機器における低融点金属
を含有する電極接点を備えた機器に適用した場合には、
接触抵抗の低減、安定化及び発熱防止等の特性安定化を
図ることができ、さらには、耐久性の向上が図れ、品質
向上に寄与できるものである。

４、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロウ材に係る組成範囲の説明図、 第２図は加熱温度と重量減少率との関係図である。 外１名 第１図 本発明に用いるロウ材の組成範囲の説明図ｎ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｉｎを添加したロウ材であって、アトマイズ処理
   により６７重量％のＣｕと、３３重量％のＩｎとからな
   る合金粉末を得、該粉末を層状に加工成形してロウにす
   ることを特徴とするロウ材の製造方法。
2. （２）Ｉｎを添加したロウ材であって、アトマイズ処理
   により２８〜５８重量％のＣｕと、１１〜５９重量％の
   Ａｇと、１３〜３１重量％のＩｎとからなる合金粉末を
   得、該粉末を層状に加工成形してロウ材にすることを特
   徴とするロウ材の製造方法。