JPH0532463A - 金属・セラミツクス接合用ろう材 - Google Patents
金属・セラミツクス接合用ろう材Info
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- JPH0532463A JPH0532463A JP21443691A JP21443691A JPH0532463A JP H0532463 A JPH0532463 A JP H0532463A JP 21443691 A JP21443691 A JP 21443691A JP 21443691 A JP21443691 A JP 21443691A JP H0532463 A JPH0532463 A JP H0532463A
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Abstract
に改良して、アルミナに対する濡れ性が悪く、接合強度
が低いという欠点をなくし、好ましい特性を維持しつ
つ、濡れ性が良く、低温でろう接でき、しかも高いろう
接強度が得られる新しいろう材を開発すること。 【構成】 Cu45wt%、Ti14wt%、Sn35wt%、Ni
6wt%の組成を有する合金を溶製したものを粉砕して、
大きさ 100μm以下の粉末状ろう材とし、これを約30mg
用いてアルミナ円盤と銅の円柱体との間に挟み、真空チ
ャンバー内で加熱し 923〜1173Kに10分間保持してアル
ミナと銅を接合する。 【効果】 図2に示すように、従来のCu−Ti−Sn
系合金ろう材としてSnの多いもの(ろう材C)、少な
いもの(ろう材B)のいずれを用いた場合に対しても、
適切なろう接温度で接合でき、かつ高いろう接強度が得
られる。
Description
どに好適なセラミックス部材(好ましくはアルミナ部
材)と金属部材(好ましくは銅部材)とを接合する際に
使用する低融点ろう材に関するものである。
ミックスと接合させる方法として、金属ろう接法はよく
知られている。この方法は、セラミックスと金属、ある
いはセラミックス同士の間に金属ろう材を挟み、真空あ
るいは不活性雰囲気中で、金属ろう材の融点以上の温度
まで加熱することにより、セラミックスと金属あるいは
セラミックス同士を接合させる方法である。
クスからなる基体に銅部材を結合する方法」には、アル
ミナ部材と銅部材とを接合する方法としてCu−O2元
素系共晶反応を利用することが開示されている。この方
法では、銅部材中に酸素を最初から含ませるか、銅部材
の接合面を空気中において予備酸化するか、銅およびア
ルミナの接合面に亜酸化銅(Cu2 O)を塗布するなど
の方法によって、接合する際に銅とアルミナとの接合界
面部分に共晶成分の低融点液を形成させ、2つの部材を
接合する。
融点との温度差は18℃しかなく、かつ銅の過酸化を防ぐ
ために接合は殆どCu−O系亜共晶成分の範囲内で行う
ため、実際の接合温度は銅の融点に非常に近いので、工
業的に応用するときに温度の調整は行い難く、また接合
体の強度も比較的低いという欠点があった。これらの欠
点を補うために、従来Ag−Cu−Ti系合金ろう材を
用いるろう接法も用いられていたが、ろう材に貴金属の
Agを多く使うため、ろう接工程が高価になるという欠
点を有していた。
ろう材に関する研究は多く行われている。特にセラミッ
クスと反応しやすい合金元素としてのTiを含むCu−
Ti系活性金属ろう材に関しては、ろう材の液相線の温
度を低くし、低温においてアルミナ接合部材に対するろ
う材の濡れ性を改良するために、Cu−Ti系合金ろう
材にさらにSnを添加する試みがなされている (M. Nic
holas, Fundamentalsof Diffusion Bonding, Ed. Y. Is
hida, Elsevier SciencePublishers B. V.,1987, p.25)
。
られるように、Snの添加量にも限度があり添加量が多
すぎると逆にろうの濡れ性を低下させ、ろう接するとき
に母材の銅を溶かし、ろう接体の強度を低下することが
判明し、何らかの改善が望まれていた。
ナ部材と銅部材との接合において価格の安いCu−Ti
−Sn系合金をろう材として工業的に利用しても、アル
ミナに対する濡れ性が悪く、また接合強度が弱いという
問題があった。したがって、Cu−Ti−Sn系合金の
特性を維持しつつ、濡れ性がよく、また低温でろう接が
できる合金ろう材が得られるような合金元素の添加によ
りCu系ろう材を改質して信頼性の高いろう接体がつく
れるようにする必要があった。
解決するために鋭意研究したところ、Cu−28wt%T
i、Ti−28.5wt%Ni共晶合金の低温共晶反応に着目
し、共晶組成に近いCu−Ti2元合金に、Niおよび
低融点のSnを添加したCu−Sn−Ti−Ni4元系
低温ろう材を開発でき、本発明を提供することができ
た。
iを10〜20wt%、Niを 3〜10wt%含み、残部はCuと
不可避的不純物からなることを特徴とする新しいCu−
Ti−Sn−Ni4元系合金ろう材を提供するものであ
る。
共晶Cu−Ti2元合金にSnを添加してつくった従来
のろう材では、液相線と固相線温度が低くなり、ろう接
温度は低くなるが、Snの添加量が比較例2に示すよう
に多くなると、アルミナに対するろう材の濡れ性が逆に
悪化し、接合体の強度が低下することが判明し、これに
よりSnの添加量を30〜40wt%の範囲とした。
にNiを 3〜10wt%添加してつくった新規なCu−Sn
−Ti−Ni4元合金ろうを用いて銅とアルミナとの接
合体を作製し、ろう接の効果を調べたところ、低いろう
接温度で強い接合体をつくることができた。
する。
金を溶製したものを粉砕して、大きさ 100μm以下の粉
末状ろう材とした。ろう接するときに直径13mm、高さ 5
mmのアルミナ円盤を真空チャンバー内で、加熱装置中心
部にある台の上にセットし、その上に上記ろう材Aを約
30mg載せて、直径10mm、高さ10mmの銅の円柱体を重ね置
いた。
MPa、加熱および冷却速度20℃/min、保持温度 923K〜
1173K、保持時間10分間の条件で行った。このようにろ
う接した接合体を図1に示す治具で剪断強度を測定し、
その結果を図2に示した。
i−Sn3元合金ろう材を実施例に示す方法で作製して
ろう接体をつくり、剪断強度を同様に測定した。その結
果を図2に併せて示した。
ろう材C(比較品2)でろう接した接合体では 973Kで
既に 100MPaの剪断強度が得られており、1023K以上で
は 170MPaとなっているが、Sn含有量の少ないのろう
材B(比較品1)に比べると、アルミナに対する濡れ性
が悪く、1023K以上の温度でろう接を行う場合、母材の
銅をかなり溶かしてしまい、良好な接合体が得られない
上、最大剪断強度も20MPa程度低いことがわかった。
添加し、その分Cuを減らすことによって液相線を20K
低下させた本発明品ろう材Aを用いてろう接した場合、
ろう接開始温度は50℃低くなり、1123Kでのろう接強度
は 200MPaに達することが明らかとなった。この接合強
度は銅の剪断強度に匹敵する値であり、接合強度がかな
り強いことが理解できる。
u−Sn−Ti−Ni合金ろう材を用いるろう接によっ
て母材銅の剪断強度に匹敵する強度を持つ高強度アルミ
ナ/銅接合体を作製することができるものである。
るための治具を例示する図である。
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 セラミックスと金属とをろう接するろう
材であって、Snを30〜40wt%、Tiを10〜20wt%、N
iを 3〜10wt%含み、残部はCuと不可避的不純物とか
らなることを特徴とする金属・セラミックス接合用ろう
材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03214436A JP3095187B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 金属・セラミックス接合用ろう材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03214436A JP3095187B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 金属・セラミックス接合用ろう材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0532463A true JPH0532463A (ja) | 1993-02-09 |
JP3095187B2 JP3095187B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=16655753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03214436A Expired - Lifetime JP3095187B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 金属・セラミックス接合用ろう材 |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
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- 1991-07-30 JP JP03214436A patent/JP3095187B2/ja not_active Expired - Lifetime
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