JPH05254949A - セラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合方法 - Google Patents
セラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合方法Info
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- JPH05254949A JPH05254949A JP8327292A JP8327292A JPH05254949A JP H05254949 A JPH05254949 A JP H05254949A JP 8327292 A JP8327292 A JP 8327292A JP 8327292 A JP8327292 A JP 8327292A JP H05254949 A JPH05254949 A JP H05254949A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子部品用基板の製造に利用することができ
るセラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合方法
を提供すること。 【構成】 50〜63重量％の銀、18〜25重量％の銅及び15
〜30重量％の錫から成るセラミックスと金属の接合用ロ
ウ材及びこのロウ材を用いて500℃〜650℃でセラミック
スと金属と接合すること。 【効果】 850℃〜1000℃で焼成する低温焼成のセラミ
ックス基板に適用することができ、この基板の強度特性
を損うことなく、しかも、後工程の例えばダイボンディ
ング時に金属のリ−ドが外れることがない効果が生ず
る。
るセラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合方法
を提供すること。 【構成】 50〜63重量％の銀、18〜25重量％の銅及び15
〜30重量％の錫から成るセラミックスと金属の接合用ロ
ウ材及びこのロウ材を用いて500℃〜650℃でセラミック
スと金属と接合すること。 【効果】 850℃〜1000℃で焼成する低温焼成のセラミ
ックス基板に適用することができ、この基板の強度特性
を損うことなく、しかも、後工程の例えばダイボンディ
ング時に金属のリ−ドが外れることがない効果が生ず
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスと金属の
接合用ロウ材及びその接合方法に関し、特に850℃〜100
0℃の温度域で焼成されたセラミックスに金属を高強度
で接合するためのロウ材及びその接合方法に関する。更
に、本発明は、電子部品用基板の製造に利用することが
できるセラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合
方法に関する。
接合用ロウ材及びその接合方法に関し、特に850℃〜100
0℃の温度域で焼成されたセラミックスに金属を高強度
で接合するためのロウ材及びその接合方法に関する。更
に、本発明は、電子部品用基板の製造に利用することが
できるセラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、メタライズを施したセラミックス
基板に金属材を接合する場合、ロウ材として、 (1) 融点が780℃の銀ロウ（銀：銅＝72wt％：28wt
％）、 (2) 融点が370℃の金−シリコンハンダ（金：シリコン
＝94wt％：6wt％）、 (3) 融点が183℃のハンダ（錫：鉛＝63wt％：37wt
％）、等が用いられている。
基板に金属材を接合する場合、ロウ材として、 (1) 融点が780℃の銀ロウ（銀：銅＝72wt％：28wt
％）、 (2) 融点が370℃の金−シリコンハンダ（金：シリコン
＝94wt％：6wt％）、 (3) 融点が183℃のハンダ（錫：鉛＝63wt％：37wt
％）、等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、セラミック
ス基板に金属材を接合した後、さらに400℃〜450℃の加
熱処理を必要とする場合、例えば、金属材を接合したセ
ラミックス基板にＩＣを取り付けるダイボンディング工
程を必要とする場合、そのダイボンディング工程以前に
接合しておかなければならない部分（例えばリ−ド電極
の接合部分）は、上記400℃〜450℃の加熱処理温度範
囲、特に、450℃の温度でもその接合が外れないロウ材
を用いて接合しておく必要があった 。この場合、従来
のアルミナセラミックス基板に対しては、前記した(1)
の溶融温度が780℃の銀ロウが用られている。
ス基板に金属材を接合した後、さらに400℃〜450℃の加
熱処理を必要とする場合、例えば、金属材を接合したセ
ラミックス基板にＩＣを取り付けるダイボンディング工
程を必要とする場合、そのダイボンディング工程以前に
接合しておかなければならない部分（例えばリ−ド電極
の接合部分）は、上記400℃〜450℃の加熱処理温度範
囲、特に、450℃の温度でもその接合が外れないロウ材
を用いて接合しておく必要があった 。この場合、従来
のアルミナセラミックス基板に対しては、前記した(1)
の溶融温度が780℃の銀ロウが用られている。
【０００４】一方、近年、低温焼成のセラミックス基板
内に抵抗やコンデンサ等の受動部品を装着した基板が出
現している。この低温焼成のセラミックス基板は、焼成
温度が850℃〜1000℃と低いため、該基板に金属材、例
えばリ−ド電極を接合する場合、従来より広く用いられ
ている前記(1)の融点が780℃の銀ロウを使用すると、そ
の温度がこの基板の焼成温度と近似するため、基板自体
の強度が低下し、実用に供し得るリ−ド付き基板を得る
ことができなかった。
内に抵抗やコンデンサ等の受動部品を装着した基板が出
現している。この低温焼成のセラミックス基板は、焼成
温度が850℃〜1000℃と低いため、該基板に金属材、例
えばリ−ド電極を接合する場合、従来より広く用いられ
ている前記(1)の融点が780℃の銀ロウを使用すると、そ
の温度がこの基板の焼成温度と近似するため、基板自体
の強度が低下し、実用に供し得るリ−ド付き基板を得る
ことができなかった。
【０００５】そこで、前記したダイボンディング工程で
の400℃〜450℃の加熱処理によって予め接合した金属の
リ−ドが外れない接合強度に維持できる温度以上（450
℃を越える温度）であって、しかも、低温焼成のセラミ
ックス基板の強度特性を損わない温度、即ち、500℃〜6
50℃で接合できるロウ材の開発が、現在、強く要望され
ている。
の400℃〜450℃の加熱処理によって予め接合した金属の
リ−ドが外れない接合強度に維持できる温度以上（450
℃を越える温度）であって、しかも、低温焼成のセラミ
ックス基板の強度特性を損わない温度、即ち、500℃〜6
50℃で接合できるロウ材の開発が、現在、強く要望され
ている。
【０００６】本発明は、上記要望に沿うセラミックスと
金属の接合用ロウ材及びその接合方法を提供することを
目的とる。特に、本発明は、低温焼成のセラミックス基
板の強度特性を損うことがなく、しかも、後工程の例え
ばダイボンディング時に金属のリ−ドが外れることがな
いロウ材、即ち、500℃〜650℃で接合できるロウ材を提
供すること及びこのロウ材を使用して低温焼成のセラミ
ックス基板に金属のリ−ドを接合する方法を提供するこ
とを目的とする。
金属の接合用ロウ材及びその接合方法を提供することを
目的とる。特に、本発明は、低温焼成のセラミックス基
板の強度特性を損うことがなく、しかも、後工程の例え
ばダイボンディング時に金属のリ−ドが外れることがな
いロウ材、即ち、500℃〜650℃で接合できるロウ材を提
供すること及びこのロウ材を使用して低温焼成のセラミ
ックス基板に金属のリ−ドを接合する方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そして、本発明は、銀、
銅及び錫の特定組成から成るロウ材を特徴とし、これに
よって上記目的を達成したものである。即ち、本発明
は、50〜63重量％の銀、18〜25重量％の銅及び15〜30重
量％の錫から成ることを特徴とするセラミックスと金属
の接合用ロウ材及びこのロウ材を用い、500℃〜650℃で
セラミックスと金属とを接合する方法を要旨とするもの
である。
銅及び錫の特定組成から成るロウ材を特徴とし、これに
よって上記目的を達成したものである。即ち、本発明
は、50〜63重量％の銀、18〜25重量％の銅及び15〜30重
量％の錫から成ることを特徴とするセラミックスと金属
の接合用ロウ材及びこのロウ材を用い、500℃〜650℃で
セラミックスと金属とを接合する方法を要旨とするもの
である。
【０００８】以下、本発明を詳細に説明すると、本発明
は、上記した銀、銅及び錫の特定組成から成るロウ材で
あり、この特定組成とすることにより、該ロウ材は、そ
の溶融温度が500℃〜650℃となり、その結果、この溶融
温度範囲である500℃〜650℃でセラミックスと金属とを
接合することができるものである。上記特定組成を外れ
るところに調合したロウ材は、その溶融温度範囲が500
℃〜650℃の範囲外となり、本発明で意図する溶融温度
（500℃〜650℃の溶融温度）のロウ材が得られず、実用
に供することができなくなるので、好ましくない。
は、上記した銀、銅及び錫の特定組成から成るロウ材で
あり、この特定組成とすることにより、該ロウ材は、そ
の溶融温度が500℃〜650℃となり、その結果、この溶融
温度範囲である500℃〜650℃でセラミックスと金属とを
接合することができるものである。上記特定組成を外れ
るところに調合したロウ材は、その溶融温度範囲が500
℃〜650℃の範囲外となり、本発明で意図する溶融温度
（500℃〜650℃の溶融温度）のロウ材が得られず、実用
に供することができなくなるので、好ましくない。
【０００９】本発明において、接合用セラミックスとし
ては、特に限定するものでないが、アルミナを第一成分
とし、850℃〜1000℃の温度範囲で焼成されるセラミッ
クスが好ましい。これは、低温焼成のセラミックス基板
として使用されているものであり、本発明のロウ材及び
接合方法を電子部品用基板の製造に有効に利用すること
ができるので、特に好ましい。また、本発明において、
接合用金属やメタライズの種類、並びに、接合条件やロ
ウ付け条件（但し、温度条件は除く）については、特に
限定するものでなく、任意に使用し、採用することがで
きる。
ては、特に限定するものでないが、アルミナを第一成分
とし、850℃〜1000℃の温度範囲で焼成されるセラミッ
クスが好ましい。これは、低温焼成のセラミックス基板
として使用されているものであり、本発明のロウ材及び
接合方法を電子部品用基板の製造に有効に利用すること
ができるので、特に好ましい。また、本発明において、
接合用金属やメタライズの種類、並びに、接合条件やロ
ウ付け条件（但し、温度条件は除く）については、特に
限定するものでなく、任意に使用し、採用することがで
きる。
【００１０】
【作用】ロウの原料となる成分の融点は、銀が960℃、
銅が1083℃、錫が232℃であり、一般的傾向として、銀
量ないし銅量が増加すれば融点は上昇し、一方、錫量が
増せば融点は下落する。各成分同志の配合比と融点につ
いては、金属学会編集の「金属デ−タブック」等に記載
されているが、銀と銅では、配合比が重量％で72：28に
於いて融点が最も低く、779℃になる。銀と錫では、配
合比が重量％で5：95に於いて融点が最も低く、221℃に
なり、32：68で融点は600℃になる。銅と錫では、配合
比が重量％で1：99に於いて融点が最も低く、215℃にな
り、70：30で融点は600℃になる。
銅が1083℃、錫が232℃であり、一般的傾向として、銀
量ないし銅量が増加すれば融点は上昇し、一方、錫量が
増せば融点は下落する。各成分同志の配合比と融点につ
いては、金属学会編集の「金属デ−タブック」等に記載
されているが、銀と銅では、配合比が重量％で72：28に
於いて融点が最も低く、779℃になる。銀と錫では、配
合比が重量％で5：95に於いて融点が最も低く、221℃に
なり、32：68で融点は600℃になる。銅と錫では、配合
比が重量％で1：99に於いて融点が最も低く、215℃にな
り、70：30で融点は600℃になる。
【００１１】銀と銅と錫の各金属成分の配合比と融点の
関係については、実験で確認することができ、特に、本
発明で意図する500℃〜650℃の溶融温度となる成分組成
については、本発明者等の実験により、50〜63重量％の
銀、18〜25重量％の銅及び15〜30重量％の錫の組成であ
ることを見い出した。即ち、本発明は、上記特定組成範
囲とすることにより、初めてその溶融温度が500℃〜650
℃範囲とすることができるものであり、その結果、この
溶融温度範囲である500℃〜650℃でセラミックスと金属
とを接合することができる作用が生ずるものである。
関係については、実験で確認することができ、特に、本
発明で意図する500℃〜650℃の溶融温度となる成分組成
については、本発明者等の実験により、50〜63重量％の
銀、18〜25重量％の銅及び15〜30重量％の錫の組成であ
ることを見い出した。即ち、本発明は、上記特定組成範
囲とすることにより、初めてその溶融温度が500℃〜650
℃範囲とすることができるものであり、その結果、この
溶融温度範囲である500℃〜650℃でセラミックスと金属
とを接合することができる作用が生ずるものである。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明をより詳細に説明する。 （実施例１〜５、比較例１〜６） (1) ロウ材製造用原料及びロウ材の調合 この実施例及び比較例で使用するロウ材製造用原料とし
ては、次のものを用いた。銀原料としては、銀微粉末
（約2μｍ；高純度化学研究所製）を、銅原料として
は、銅微粉末（1〜2μｍ；田中貴金属工業社製）を、錫
原料としては、錫粉末（400メッシュパス以下；高純度
化学研究所製）を用いた。上記各原料を表１に規定する
配合割合で混合し、ロウを調合した。
本発明をより詳細に説明する。 （実施例１〜５、比較例１〜６） (1) ロウ材製造用原料及びロウ材の調合 この実施例及び比較例で使用するロウ材製造用原料とし
ては、次のものを用いた。銀原料としては、銀微粉末
（約2μｍ；高純度化学研究所製）を、銅原料として
は、銅微粉末（1〜2μｍ；田中貴金属工業社製）を、錫
原料としては、錫粉末（400メッシュパス以下；高純度
化学研究所製）を用いた。上記各原料を表１に規定する
配合割合で混合し、ロウを調合した。
【００１３】(2) 接合試料の作製 900℃で焼成されたセラミックス基板上に銅メタライズ
された2.5ｍｍ角のパタ−ンを形成し、そこに30μｍ厚
みで表１に示す各種ロウを塗布する。次に、その塗布面
上に幅2ｍｍ×長さ10ｍｍ×厚み0.5ｍｍの42アロイ（42
Ｎｉ−Ｆｅwt％合金）の先端2ｍｍを重ねて接合試料を
作製した。この接合試料における接合面積は、以上の結
果、2ｍｍ×2ｍｍとなる。
された2.5ｍｍ角のパタ−ンを形成し、そこに30μｍ厚
みで表１に示す各種ロウを塗布する。次に、その塗布面
上に幅2ｍｍ×長さ10ｍｍ×厚み0.5ｍｍの42アロイ（42
Ｎｉ−Ｆｅwt％合金）の先端2ｍｍを重ねて接合試料を
作製した。この接合試料における接合面積は、以上の結
果、2ｍｍ×2ｍｍとなる。
【００１４】(3) 使用ロウの融点測定及び接合具合の評
価 上記接合試料を水素と窒素の混合雰囲気（水素：窒素＝
1：9）中で昇温し、ロウの溶け具合からその融点を測定
した。この測定結果を表１に示す。この融点を測定する
と共に接合具合を評価した。この接合具合の評価は、そ
の融点温度に5分間保持した後、降温し、これに対して
行った。接合具合の評価の方法は、上記降温した接合試
料を再度窒素雰囲気中で450℃に加熱し、この温度で5分
間保持した後、25℃まで冷却し、42アロイの8ｍｍ長さ
部分を90度折り曲げ、5ｍｍ／秒のスピ−ドで接合試料
に対し直角方向に向けて「引き剥がし試験」を行った。
この時の破壊強度から、単位面積当りの強度（Ｋｇｆ／
ｍｍ2）に換算し、ロウ接合性を接合強度として評価し
た。その結果を表１に示す。
価 上記接合試料を水素と窒素の混合雰囲気（水素：窒素＝
1：9）中で昇温し、ロウの溶け具合からその融点を測定
した。この測定結果を表１に示す。この融点を測定する
と共に接合具合を評価した。この接合具合の評価は、そ
の融点温度に5分間保持した後、降温し、これに対して
行った。接合具合の評価の方法は、上記降温した接合試
料を再度窒素雰囲気中で450℃に加熱し、この温度で5分
間保持した後、25℃まで冷却し、42アロイの8ｍｍ長さ
部分を90度折り曲げ、5ｍｍ／秒のスピ−ドで接合試料
に対し直角方向に向けて「引き剥がし試験」を行った。
この時の破壊強度から、単位面積当りの強度（Ｋｇｆ／
ｍｍ2）に換算し、ロウ接合性を接合強度として評価し
た。その結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１に示す結果より、銀、銅及び錫の各配
合量とその融点の関係から、850℃〜1000℃で焼成する
セラミックス基板に対する最適なロウ組成が決定され
る。そして、表１から明らかなように、本発明の規定範
囲内である配合比のロウ（実施例１〜５）では、リ−ド
の引き剥がし強度（接合強度）は1.5Ｋｇｆ／ｍｍ2以上
であり、実用に耐えるものであることが理解できる。
合量とその融点の関係から、850℃〜1000℃で焼成する
セラミックス基板に対する最適なロウ組成が決定され
る。そして、表１から明らかなように、本発明の規定範
囲内である配合比のロウ（実施例１〜５）では、リ−ド
の引き剥がし強度（接合強度）は1.5Ｋｇｆ／ｍｍ2以上
であり、実用に耐えるものであることが理解できる。
【００１７】これに対し、本発明の規定範囲外である比
較例１〜６では、リ−ドの引き剥がし強度は1.5Ｋｇｆ
／ｍｍ2に耐えず、そして、ロウの融点が高いもの（比
較例２〜６）では、セラミックスを破壊してしまい、逆
に、融点の低いもの（比較例１）では、450℃の熱処理
で溶解し、実用に耐えないものであった。
較例１〜６では、リ−ドの引き剥がし強度は1.5Ｋｇｆ
／ｍｍ2に耐えず、そして、ロウの融点が高いもの（比
較例２〜６）では、セラミックスを破壊してしまい、逆
に、融点の低いもの（比較例１）では、450℃の熱処理
で溶解し、実用に耐えないものであった。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、銀、銅
及び錫の特定組成から成るロウ材を使用するものであ
り、これによって、このロウの溶融温度範囲である500
℃〜650℃でセラミックスと金属とを接合することがで
きる。特に、本発明は、850℃〜1000℃で焼成する低温
焼成のセラミックス基板に適用でき、この基板の強度特
性を損うことがなく、しかも、後工程の例えばダイボン
ディング時に金属リ−ドが外れることがない顕著な効果
が生ずる。そして、本発明は、このように電子部品用基
板の製造に利用することができ、電子部品に応用するこ
とができる。
及び錫の特定組成から成るロウ材を使用するものであ
り、これによって、このロウの溶融温度範囲である500
℃〜650℃でセラミックスと金属とを接合することがで
きる。特に、本発明は、850℃〜1000℃で焼成する低温
焼成のセラミックス基板に適用でき、この基板の強度特
性を損うことがなく、しかも、後工程の例えばダイボン
ディング時に金属リ−ドが外れることがない顕著な効果
が生ずる。そして、本発明は、このように電子部品用基
板の製造に利用することができ、電子部品に応用するこ
とができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 50〜63重量％の銀、18〜25重量％の銅及
び15〜30重量％の錫から成ることを特徴とするセラミッ
クスと金属の接合用ロウ材。 - 【請求項２】 セラミックスに銀、銅及び錫から成るロ
ウ材を介し、500℃〜650℃の範囲で金属を接合すること
を特徴とするセラミックスと金属の接合方法。 - 【請求項３】 銀、銅及び錫から成るロウ材は、それぞ
れの含有量が重量比で50〜63重量％の銀、18〜25重量％
の銅及び15〜30重量％の錫から成り、溶融温度が500℃
〜650℃であることを特徴とする請求項２に記載のセラ
ミックスと金属の接合方法。 - 【請求項４】 セラミックスは、アルミナを第一成分と
し、850℃〜1000℃の温度範囲で焼成されるものである
ことを特徴とする請求項２に記載のセラミックスと金属
の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8327292A JPH05254949A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | セラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8327292A JPH05254949A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | セラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05254949A true JPH05254949A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=13797721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8327292A Pending JPH05254949A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | セラミックスと金属の接合用ロウ材及びその接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05254949A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5769932A (en) * | 1995-11-13 | 1998-06-23 | Yamamoto Kikinzoku Jigane Co., Ltd. | Surface treatment material required in fusing dental porcelain which prevents deposition of coat due to antioxidant and strongly bonds metal frame and dental porcelain with each other |
| WO2016068272A1 (ja) * | 2014-10-31 | 2016-05-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 封止用ペースト、ろう接合材とその製造方法、封止用蓋材とその製造方法、及びパッケージ封止方法 |
| JP2017039163A (ja) * | 2014-10-31 | 2017-02-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 封止用ペースト、ろう接合材とその製造方法、封止用蓋材とその製造方法、及びパッケージ封止方法 |
-
1992
- 1992-03-05 JP JP8327292A patent/JPH05254949A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5769932A (en) * | 1995-11-13 | 1998-06-23 | Yamamoto Kikinzoku Jigane Co., Ltd. | Surface treatment material required in fusing dental porcelain which prevents deposition of coat due to antioxidant and strongly bonds metal frame and dental porcelain with each other |
| WO2016068272A1 (ja) * | 2014-10-31 | 2016-05-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 封止用ペースト、ろう接合材とその製造方法、封止用蓋材とその製造方法、及びパッケージ封止方法 |
| JP2017039163A (ja) * | 2014-10-31 | 2017-02-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 封止用ペースト、ろう接合材とその製造方法、封止用蓋材とその製造方法、及びパッケージ封止方法 |
| TWI655717B (zh) * | 2014-10-31 | 2019-04-01 | 日商三菱綜合材料股份有限公司 | Sealing paste, hard soldering material, manufacturing method thereof, sealing cover material, manufacturing method thereof, and package sealing method |
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