JPH06277874A - 複合活性銀ろう材 - Google Patents

複合活性銀ろう材

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JPH06277874A
JPH06277874A JP9564493A JP9564493A JPH06277874A JP H06277874 A JPH06277874 A JP H06277874A JP 9564493 A JP9564493 A JP 9564493A JP 9564493 A JP9564493 A JP 9564493A JP H06277874 A JPH06277874 A JP H06277874A
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JP
Japan
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brazing
thin film
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silver brazing
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JP9564493A
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Kiyoshi Takaku
潔 高久
Naoki Uchiyama
直樹 内山
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ろう付け作業中または保管中に酸化すること
がなく、優れたろう付け強度を得ることができる複合活
性銀ろう材に関するものである。 【構成】 Cu:10〜40重量%、Ti,Hf,Z
n,Zr,Be,Liのうちの1種または2種以上:
0.5〜4重量%、酸素:100ppm 以下を含有する活
性Agろう材1の全面または両面に、厚さ:0.5〜1
0μmを有するCu薄膜またはAg:10重量%以下を
含むCu合金薄膜2を被覆して得られた複合活性Agろ
う材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ろう付け作業中また
は保管中に酸化することがなく安定したろう付け強度を
得ることができる、セラミックスとセラミックス、セラ
ミックスと金属、または金属と金属をろう付けするため
の複合活性銀ろう材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、Agを主成分とし、これにC
u:10〜40重量%、Ti:0.5〜10重量%を添
加した活性Agろう材は知られており、前記活性Agろ
う材は、Cu粉末、Ti粉末、およびAg粉末を原料粉
末とし、粉末冶金法により焼結し、最終的に帯状または
線状に加工することにより製品化されている。このよう
にして作製された活性Agろう材は、電子または電気部
品に使用されているセラミックス部分とセラミックス部
分、セラミックス部分と金属部分、または金属部分と金
属部分などのろう付けに広く使用されている(必要なら
ば、特開昭64−53795号公報、溶接学会論文集第
9巻(1991)第4号、P495〜501などを参
照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記粉末冶金
法により作製された活性Agろう材は、酸素ガスを多量
に含み、これを電子または電気部品の構成部分のろう付
けに使用すると、活性Agろう材中のガスが放出され、
ろう付け部の強度が低下し、信頼性が要求される製品に
は適用できないなどの課題があった。
【0004】そのために、Cu:10〜40重量%、T
i:0.5〜10重量%、残り:Agからなる活性Ag
ろう材を、真空雰囲気中、不活性ガス雰囲気中または還
元性ガス雰囲気中で溶解鋳造して酸素含有量の低いイン
ゴットを作製し、ついでこのインゴットを圧延し、薄い
帯材または細い線材に加工することにより酸素含有量の
低い活性Agろう材を製造することも行われている。
【0005】しかし、(1)この酸素含有量の低い活性
Agろう材を大気中で長期間保管すると、Agは酸素を
通す性質を有するところから、前記活性Agろう材に含
まれている活性なTiは酸化し、この酸化したTiを含
む活性Agろう材を用いてろう付けすると、ろう付け部
に酸素が残留し、ろう付け部の強度が低下する、(2)
この酸素含有量の低い活性Agろう材を大気中に長期間
保管することなくただちに真空雰囲気中、不活性ガス雰
囲気中または還元性ガス雰囲気中でろう付けに使用して
も、通常の量産用の低真空雰囲気下でのろう付けではろ
う付け部の酸化は避けられず、さらに、量産に使用する
工業用の不活性ガスまたは還元性ガスには、微量の酸素
が含まれており、前記工業用の不活性ガスまたは還元性
ガスを用いてろう付けすると、ろう付け部に酸素ガスが
残留して強度が低下する、(3)そのために、ろう付け
雰囲気を高真空雰囲気にしたり、酸素含有量が極めて少
ない不活性ガスまたは還元性ガスを使用しなければなら
ないが、かかる高真空にしたり、酸素含有量が極めて少
ない高純度の不活性ガスまたは還元性ガスを使用するに
はコストがかかりすぎて好ましくない、などの課題があ
った。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
かかる観点から活性Agろう材を用いてろう付けして
も、酸素ガスの影響を受けることなく、セラミックスと
セラミックス、セラミックスと金属、または金属と金属
をろう付けできる活性Agろう材を得るべく研究を行っ
た結果、Cu:10〜40重量%、Ti、Hf,Zn,
Zr,Be、Liのうちの1種または2種以上(以下、
Mと記す):0.5〜4重量%、酸素:100ppm 以下
を含有する活性Agろう材の全面または両面に、厚
さ、:0.5〜10μmを有するCu薄膜またはAg:
10重量%以下を含むCu合金薄膜を被覆して得られた
複合活性Agろう材は、大気中で長期間保管しても酸化
すること無く、またこれを用いてろう付けする際に、雰
囲気を高真空雰囲気にしなくても、また高純度の不活性
ガスまたは還元性ガスを使用しなくてもろう付け部の強
度が低下するこはない、という知見を得たのである。
【0007】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、Cu:25〜30重量%、M:0.
5〜4重量%、酸素:100ppm 以下を含有を含有し、
残りがAgおよび不可避不純物からなる組成を有する活
性銀ろう材に、厚さ:0.5〜10μmを有するCu薄
膜またはAg:10重量%以下を含むCu合金薄膜を被
覆して得られた複合活性Agろう材に特徴を有するもの
である。
【0008】図1(a)の断面図に示されるように、厚
さ:0.5〜10μmを有するCu薄膜またはAg:1
0重量%以下を含むCu合金薄膜2は、活性銀ろう材1
の周囲全面に被覆する方が好ましいが、活性Agろう材
1が薄い板状の場合は、図1(b)の断面図に示される
ように、活性Agろう材1の両面に被覆するだけで十分
である。
【0009】つぎに、この発明の複合活性Agろう材を
前記の如く限定した理由を説明する。 (1) Cu この発明の活性Agろう材はAg−Cu合金の共晶組成
であるAg−27.5重量%Cuを標準とするものであ
り、共晶組成よりも多少Cu成分がずれても融点への影
響があまりなく、したがってろう付け温度にも影響を及
ぼさないが、Cuが25重量%未満あるいは30重量%
を越えるとろう付け温度が上昇し好ましくないのでCu
含有量を25〜30重量%に定めた。
【0010】(2) M(Ti,Hf,Zn,Zr,B
e,Liのうちの1種または2種以上) Mは、いずれも活性金属であり、ろう付け時にセラミッ
クスと反応し、拡散層を形成し、これにより相手の金属
またはセラミックスと接合する作用があるので必須元素
として添加されるが、その含有量が0.5重量%未満で
あるとろう付け強度が不足し、一方、4重量%を越える
とろう材中のCu−M金属間化合物粒子が粗大化しかつ
その量も増加しすぎて、ろう付け時にMの拡散が遅くな
り、ろう付け後にろう付け面においてCu−M金属間化
合物粒子が残留し、このため、ろう付け強度が低下する
と共にろう付け強度のばらつきも大きくなるので好まし
くない。したがってM含有量は0.5〜4重量%と定め
た。
【0011】(3) 酸素 O2 が活性Agろう材に100ppm を越えて含まれる
と、ろう付け中にO2 ガスが放出し、ろう付け部に微細
な気孔を生成せしめ、ろう付け強度を低下させると共に
ろう付け強度のばらつきを増大せしめるので好ましくな
い。したがって、活性Agろう材に含まれるO2 含有量
は100ppm 以下に定めた。
【0012】(4) Cu薄膜またはCu合金薄膜 活性銀ろう材の全面または両面に被覆されるCu薄膜ま
たはCu合金薄膜は、厚さが0.5μm未満では酸素が
透過し、酸化防止効果が十分でなく、一方、厚さが10
μmを越えると、ろう付け時にCu薄膜またはCu合金
薄膜が溶融するまでに時間がかかり、活性銀ろう材が長
時間加熱されて酸化すると共に溶融しない部分が残留し
てろう付け性を損なうので好ましくない。したがって、
Cu薄膜またはCu合金薄膜の厚さを10μm以下と定
めた。また、活性銀ろう材の全面または両面に被覆され
るCu薄膜は純銅膜であるが、Cu合金薄膜はAg:1
0重量%以下を含むCu合金薄膜であることが好まし
く、Cu合金薄膜のAg含有量が10重量%を越える
と、Cu合金薄膜は酸素を通しやすくなるので好ましく
ない。
【0013】この発明の複合活性銀ろう材を製造するた
めには、まず、Cu金属、Ti金属を原料とし、この原
料金属をCu:10〜40重量%、Ti:0.5〜10
重量%、残り:Agとなるように混合して溶解炉に装入
し、真空雰囲気中、不活性ガス雰囲気中または還元性ガ
ス雰囲気中で溶解温度:1350℃以上(好ましくは、
1400〜1800℃)で攪拌しながら溶解し鋳造し、
冷却速度を100℃/sec .以上で冷却して酸素含有量
の低い活性銀ろう材インゴットを作製し、ついでこのイ
ンゴットを圧延し、条材に加工したのち、Cu薄膜また
はCu合金薄膜を圧着することにより製造する。
【0014】前記条件で得られた活性Agろう材のイン
ゴットの組織は、鋳造素地中に脆弱なCu−M金属間化
合物粒子が析出分散しており、その最大粒子径は50μ
m以下であった。前記Cu−Ti金属間化合物粒子の最
大粒子径は微細な程よく、最大粒子径:30μm以下で
あることが一層好ましい。その場合に粒子径:20〜3
0μmの粒子が50個/mm2 を越えてAgろう材鋳造素
地中に分散していることのないようにするのが一層好ま
しい。
【0015】
【実施例】
実施例1 原料として純Cu、純Ti、純Agを用意し、これら原
料金属を秤量したのち溶解炉に装入し、Ar雰囲気中、
温度:1450℃で加熱溶解攪拌し、この温度に加熱さ
れた溶湯を内側が縦:5〜50mm、幅:100mm、長
さ:200mmの寸法を有する深さの異なる複数の鋳型に
鋳造し、冷却速度:120℃/sec.で冷却し凝固させ、
表1〜表2に示される成分組成の酸素含有量の低い活性
銀ろう材インゴットを作製した。前記冷却速度の調整
は、鋳造インゴットの肉厚、鋳型材質、離型剤の厚さ、
水冷の給水量等を変えることにより行った。
【0016】このようにして得られたインゴットを温
度:700℃にて熱間圧延し、厚さ:9mmの熱間圧延板
を作製し、ついで前記熱間圧延板を温度:700℃にて
焼鈍し、面削後、冷間圧延と焼鈍を繰り返し行い、厚
さ:2mmのテープ状活性銀ろう材を得た。さらに、表1
〜表2に示される成分組成および厚さを有するCu薄膜
またはCu合金薄膜を図1(b)の断面図に示すように
重ねて圧着し、冷間圧延と焼鈍を繰り返し行い、全厚さ
が100μmの本発明複合活性銀ろう材(以下、本発明
ろう材という)1〜22および比較複合活性銀ろう材
(以下、比較ろう材という)1〜7を作製した。さらに
比較のために、前記Cu薄膜またはCu合金薄膜を重ね
ることのない厚さ:100μmのテープ状活性銀ろう材
をそのまま用いて、従来活性銀ろう材(以下、従来ろう
材という)とした。
【0017】一方、AIN基板、並びに一面が幅:5m
m、長さ:25mmの寸法を有する部分(以下、A部分と
いう)および他面が幅:5mm、長さ:30mmの寸法を有
する部分(以下、B部分という)からなり、A部分とB
部分とは直角に折れ曲っているL字形銅板を用意し、上
記本発明ろう材1〜22、比較ろう材1〜6および従来
ろう材を用い、表3〜表4に示される条件でAlN基板
とL字形銅板のA部分をろう付けした。ろう付け後、前
記非ろう付け部分であるL字形銅板のB部分を引張るこ
とによりピール強度ろう付け強度を測定し、ついでAl
N基板またはL字形銅板に付着しているろう付け金属に
含まれる酸素含有量を赤外線吸収法により測定し、ろう
付け作業中のろう材の酸化の程度を評価した。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】
【表4】
【0022】表1〜表4に示される結果から、活性銀ろ
う材をCuまたはCu合金薄膜で被覆した本発明ろう材
1〜22により得られたろう付け部のピール強度は、C
uまたはCu合金薄膜で被覆しない従来ろう材により得
られたろう付け部のピール強度に比べて優れており、さ
らに本発明ろう材1〜22により得られたろう付け部の
ろう付け金属に含まれる酸素量は、従来ろう材を用いて
得られたろう付け金属に比べて格段に少ないことがわか
る。さらに、この発明の条件から外れた比較ろう材1〜
7についても、ろう付け部のピール強度が低下したり、
ろう付け金属の酸素含有量が増加したりして好ましくな
い特性が現われることがわかる。
【0023】実施例2 実施例1で作製した本発明ろう材1および純Cu薄膜被
覆のない従来ろう材を共に大気中に6ヶ月間保管したの
ち取出して、活性銀ろう材に含まれる酸素量を赤外線吸
収法により測定し、その結果を表5に示した。
【0024】
【表5】
【0025】表5に示される結果から、純Cu薄膜を被
覆した本発明ろう材1は、純Cu薄膜を被覆していない
従来ろう材に比べて保管後の酸素含有量が格段に少ない
ことから、純Cu薄膜の被覆により活性銀ろう材の酸化
が防止されることがわかる。
【0026】
【発明の効果】この発明の複合活性銀ろう材によると、
ろう付け作業中または保管中に酸化することが少ないた
めに、強度および信頼性の優れたろう付けを行うことが
でき、産業上すぐれた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の複合活性銀ろう材の断面図である。
【符号の説明】
1 活性Agろう材 2 Cu薄膜またはAg:10重量%以下を含むCu合
金薄膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年5月11日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】
【表1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】
【表2】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素:100ppm 以下を含有し、Agを
    主成分とする活性銀ろう材の全面に、厚さ、0.5〜1
    0μmを有するCu薄膜またはAg:10重量%以下を
    含むCu合金薄膜を被覆してなることを特徴とする複合
    活性銀ろう材。
  2. 【請求項2】 酸素:100ppm 以下を含有し、Agを
    主成分とする活性銀ろう材の板の両面に厚さ:0.5〜
    10μmを有するCu薄膜またはAg:20重量%以下
    を含むCu合金薄膜を被覆してなることを特徴とする複
    合活性銀ろう材。
  3. 【請求項3】 前記活性銀ろう材は、Cu:10〜40
    重量%、Ti,Hf,Zn,Zr,Be,Liのうちの
    1種または2種以上:0.5〜4重量%、酸素:100
    ppm 以下を含有し、残りがAgおよび不可避不純物から
    なる組成を有することを特徴とする請求項1〜2記載の
    不活性銀ろう材。
JP9564493A 1993-03-30 1993-03-30 複合活性銀ろう材 Withdrawn JPH06277874A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009142890A (ja) * 2007-12-18 2009-07-02 Mitsubishi Electric Corp 積層はんだ材およびそれを用いたはんだ付方法ならびにはんだ接合部

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009142890A (ja) * 2007-12-18 2009-07-02 Mitsubishi Electric Corp 積層はんだ材およびそれを用いたはんだ付方法ならびにはんだ接合部

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