JPH0630829B2 - 活性金属ろう材 - Google Patents
活性金属ろう材Info
- Publication number
- JPH0630829B2 JPH0630829B2 JP14882983A JP14882983A JPH0630829B2 JP H0630829 B2 JPH0630829 B2 JP H0630829B2 JP 14882983 A JP14882983 A JP 14882983A JP 14882983 A JP14882983 A JP 14882983A JP H0630829 B2 JPH0630829 B2 JP H0630829B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- brazing material
- active metal
- melting point
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/302—Cu as the principal constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は希土類元素を含有する活性金属ろう材に関す
る。
る。
金属とセラミツクはそれぞれ異なつた原子結合状態を有
し、従つて金属とセラミツクの化学反応性などの化学的
性質、また熱膨張率、電気伝導度などの物理的性質は、
大きく異なつている。そのため、両部材を良好にぬら
し、信頼性の高い冶金的接合を実施する方法が種々検討
されている。
し、従つて金属とセラミツクの化学反応性などの化学的
性質、また熱膨張率、電気伝導度などの物理的性質は、
大きく異なつている。そのため、両部材を良好にぬら
し、信頼性の高い冶金的接合を実施する方法が種々検討
されている。
ろう接は、母材に変化を与えない。大きな加圧を必要と
しないまた、操作が容易であるなどの利点を有し、金属
とセラミツクの接合で重要な接合法になつている。ここ
で金属とセラミツクとを良好に接合するろう材として知
られているものに、活性金属を含むろう材がある。活性
金属はTi,Zrなど同期律表でIVｂ族の元素を示し、いず
れも金属とセラミツクの接合に有効であることが知られ
ている。とくに、活性金属はその融点が単体では高く
（Ti 1720℃，Zr 1860℃など）そのままでは通常のろう
材として不向であるものの、CuNi,Feなどの遷移金属と
の合金においてはその共晶組成領域において融点を数百
℃低下させ、たとえば最も低いTi−Cu合金で872℃にな
る。このような現象に着目し、遷移金属母材とセラミツ
ク母材との接合部に活性金属を介在させたり、セラミツ
クとセラミツクの母材の接合部に活性金属と遷移金属の
両方を介在させて前記合金を生成せしめ、接合を行う方
法などが特許（US PaT 2,857,663）に開示されている。
さらに、活性金属と遷移金属との合金をろう材として金
属とセラミツクとの接合を行う方法も考えられるが、活
性金属と遷移金属との合金はその多くの組成域で脆性で
箔のようなろう材として望ましい形状にすることが困難
であることから、前記合金を溶融紡糸法と呼ばれる方法
にて非晶質構造を有する薄板に成形したろう材が開発さ
れ、特許（特開昭５６−163093）に開示されている。
しないまた、操作が容易であるなどの利点を有し、金属
とセラミツクの接合で重要な接合法になつている。ここ
で金属とセラミツクとを良好に接合するろう材として知
られているものに、活性金属を含むろう材がある。活性
金属はTi,Zrなど同期律表でIVｂ族の元素を示し、いず
れも金属とセラミツクの接合に有効であることが知られ
ている。とくに、活性金属はその融点が単体では高く
（Ti 1720℃，Zr 1860℃など）そのままでは通常のろう
材として不向であるものの、CuNi,Feなどの遷移金属と
の合金においてはその共晶組成領域において融点を数百
℃低下させ、たとえば最も低いTi−Cu合金で872℃にな
る。このような現象に着目し、遷移金属母材とセラミツ
ク母材との接合部に活性金属を介在させたり、セラミツ
クとセラミツクの母材の接合部に活性金属と遷移金属の
両方を介在させて前記合金を生成せしめ、接合を行う方
法などが特許（US PaT 2,857,663）に開示されている。
さらに、活性金属と遷移金属との合金をろう材として金
属とセラミツクとの接合を行う方法も考えられるが、活
性金属と遷移金属との合金はその多くの組成域で脆性で
箔のようなろう材として望ましい形状にすることが困難
であることから、前記合金を溶融紡糸法と呼ばれる方法
にて非晶質構造を有する薄板に成形したろう材が開発さ
れ、特許（特開昭５６−163093）に開示されている。
これらのろう材は多くの用途を満足させるものであつ
た。しかしながら前述のように、金属とセラミックとの
熱膨張係数は異なるものが多く、特にエレクトロニクス
部品で多く必要とされるセラミツクとCu のような組み
合わせの接合ではたとえばSi3N4セラミツクはその熱膨
張係数が約２．５×１０-6／Ｋ、またはAlNは約４×１
０-6／Ｋであるのに対してCuは１７×１０-6／Ｋであ
り、両者は、大きく異なる。そのための熱膨張係数の大
きく異なる金属とセラミツクの接合においては、度々加
熱に伴う両材の熱膨張差に起因する応力の発生によりセ
ラミツクラツクが発生し問題となる。また、前記応力は
加熱温度が高い程増大するため、金属とセラミツクとの
接合温度の低下、そのためには融点の低いろう材でなお
かつ金属とセラミツクとの接合に適するろう材の開発が
望まれている。
た。しかしながら前述のように、金属とセラミックとの
熱膨張係数は異なるものが多く、特にエレクトロニクス
部品で多く必要とされるセラミツクとCu のような組み
合わせの接合ではたとえばSi3N4セラミツクはその熱膨
張係数が約２．５×１０-6／Ｋ、またはAlNは約４×１
０-6／Ｋであるのに対してCuは１７×１０-6／Ｋであ
り、両者は、大きく異なる。そのための熱膨張係数の大
きく異なる金属とセラミツクの接合においては、度々加
熱に伴う両材の熱膨張差に起因する応力の発生によりセ
ラミツクラツクが発生し問題となる。また、前記応力は
加熱温度が高い程増大するため、金属とセラミツクとの
接合温度の低下、そのためには融点の低いろう材でなお
かつ金属とセラミツクとの接合に適するろう材の開発が
望まれている。
本発明は、前記問題点を改良し融点を低下し、かつ金属
とセラミックとの接合に適する活性金属ろう材の提供を
目的とする。
とセラミックとの接合に適する活性金属ろう材の提供を
目的とする。
本発明者らは、前記問題点を改良すべく鋭意研究を重ね
るなかで、遷移金属と活性金属との合金に、さらに希土
類元素を添加することにより、合金の融点を低下させる
ことができ、かつ、活性金属の効果により、金属とセラ
ミツクとを良好に接合するろう材となりうることを見い
だし本発明に到った。
るなかで、遷移金属と活性金属との合金に、さらに希土
類元素を添加することにより、合金の融点を低下させる
ことができ、かつ、活性金属の効果により、金属とセラ
ミツクとを良好に接合するろう材となりうることを見い
だし本発明に到った。
すなわち、本発明は、遷移金属と活性金属との合金の中
でも、特に低い融点を有する合金を形成するCu,Niおよ
びその合金とTiあるいはZrの組み合わせにより得られる
合金にLa,Ce,Prのような希土類元素を添加させることを
特徴とするものである。
でも、特に低い融点を有する合金を形成するCu,Niおよ
びその合金とTiあるいはZrの組み合わせにより得られる
合金にLa,Ce,Prのような希土類元素を添加させることを
特徴とするものである。
本発明において遷移金属と希土類元素と(特にCu−Ce，C
u−Pr，Ni−Ce)の合金は、その共晶組成領域において、
融点がそれぞれ４１５℃，472℃，４５３℃であり、５
００℃以下の低い融点を有する。そのため、前記活性金
属と遷移金属との合金に、これらの希土類元素を添加す
ることにより、さらに合金の融点を低下することが可能
である。希土類元素の添加量が増加するに従つて、合金
の融点が低下する効果が大きい。希土類元素の添加は合
金の融点を低下するのみならず、希土類類元素は酸素と
の親和力が強く、酸化物系セラミツクの接合において
は、少量の希土類元素添加は、接合部での楔止め効果や
母材との化学結合の向上などの各種機構による酸化皮膜
の剥離抑制効果が期待できる。さらに、希土類元素の添
加量が多い場合には、接合部で希土類元素の酸化物など
化合物が生成する確率が高くなり、そのため、金属とセ
ラミツクとの接合強度が緩和される現象が生じるが、こ
れは同時に接合時に生じる熱応力に対する緩和の効果が
期待できるものである。
u−Pr，Ni−Ce)の合金は、その共晶組成領域において、
融点がそれぞれ４１５℃，472℃，４５３℃であり、５
００℃以下の低い融点を有する。そのため、前記活性金
属と遷移金属との合金に、これらの希土類元素を添加す
ることにより、さらに合金の融点を低下することが可能
である。希土類元素の添加量が増加するに従つて、合金
の融点が低下する効果が大きい。希土類元素の添加は合
金の融点を低下するのみならず、希土類類元素は酸素と
の親和力が強く、酸化物系セラミツクの接合において
は、少量の希土類元素添加は、接合部での楔止め効果や
母材との化学結合の向上などの各種機構による酸化皮膜
の剥離抑制効果が期待できる。さらに、希土類元素の添
加量が多い場合には、接合部で希土類元素の酸化物など
化合物が生成する確率が高くなり、そのため、金属とセ
ラミツクとの接合強度が緩和される現象が生じるが、こ
れは同時に接合時に生じる熱応力に対する緩和の効果が
期待できるものである。
希土類元素の量は、５原子％未満では、融点低下の効果
が少なく、また７０原子％を越えると、ろう材の酸化が
生じる場合がある。
が少なく、また７０原子％を越えると、ろう材の酸化が
生じる場合がある。
本発明において、接合すべきセラミックの対象は、窒化
物（AlN，Si3N4など）、炭化物（SiCなど）、酸化物（A
l2O3など）をはじめとする各種セラミツクである。
物（AlN，Si3N4など）、炭化物（SiCなど）、酸化物（A
l2O3など）をはじめとする各種セラミツクである。
また、本発明の活性金属ろう材は常用の溶湯急冷法を適
用して製造することも可能である。すなわち、目的とす
るフイラーメタルの組成の溶融物を調整し、その溶融物
を高速回転する急冷用のドラムの上に噴出せしめて製造
される。このとき、冷却速度を少なくとも１０５℃／se
cにすることが好ましい。このようにして、連続した箔
で延性に富んだ活性金属ろう材が得られる。
用して製造することも可能である。すなわち、目的とす
るフイラーメタルの組成の溶融物を調整し、その溶融物
を高速回転する急冷用のドラムの上に噴出せしめて製造
される。このとき、冷却速度を少なくとも１０５℃／se
cにすることが好ましい。このようにして、連続した箔
で延性に富んだ活性金属ろう材が得られる。
Cu 72原子％、Ti28原子％を含む活性金属ろう材に10原
子％のCeを添加したろう材を調整した。前記活性金属ろ
う材の融点が約８８０℃であつたのに対し、実施例によ
るろう材の融点は、約８３０℃であり、５０℃の融点低
下が確認された。
子％のCeを添加したろう材を調整した。前記活性金属ろ
う材の融点が約８８０℃であつたのに対し、実施例によ
るろう材の融点は、約８３０℃であり、５０℃の融点低
下が確認された。
つぎに、溶湯急冷法で本発明に係る活性金属ろう材（厚
み４０μｍ）を作製した。
み４０μｍ）を作製した。
１０mm角、厚さ２mmのAlNと１０mm角で厚さ100μｍの無
酸素銅の接合面をトリクレンおよびアセトンで洗浄、脱
脂処理したのち、接合部に実施例のフイラーメタルを挿
入し、２×１０-5Torrの真空度にしたホツトプレス中に
セツトした。母材間に、上下方向から０．１Kg／mm2の
圧力を印加し高周波加熱により接合部を８５０℃で１０
分間保持した。
酸素銅の接合面をトリクレンおよびアセトンで洗浄、脱
脂処理したのち、接合部に実施例のフイラーメタルを挿
入し、２×１０-5Torrの真空度にしたホツトプレス中に
セツトした。母材間に、上下方向から０．１Kg／mm2の
圧力を印加し高周波加熱により接合部を８５０℃で１０
分間保持した。
接合部断面を光学顕微鏡で観察した結果、接合部にボイ
ドやクラツクは見られず、良好な接合状態を示してい
た。
ドやクラツクは見られず、良好な接合状態を示してい
た。
本発明では以上の如く、融点が低下し金属とセラミツク
との接合に適する活性金属ろう材が得られる。
との接合に適する活性金属ろう材が得られる。
フロントページの続き (72)発明者 山崎 達雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 東京芝 浦電気株式会社総合研究所内 (72)発明者 白兼 誠 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 東京芝 浦電気株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特公 昭39−29086（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】Ｃｕ，Ｎｉの少なくとも１種を１０〜８０
原子％、Ｔｉ，Ｚｒの少なくとも１種を１５〜８０原子
％および希土類元素を５原子％〜７０原子％含有する活
性金属ろう材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14882983A JPH0630829B2 (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 活性金属ろう材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14882983A JPH0630829B2 (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 活性金属ろう材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6040687A JPS6040687A (ja) | 1985-03-04 |
| JPH0630829B2 true JPH0630829B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=15461654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14882983A Expired - Lifetime JPH0630829B2 (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 活性金属ろう材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0630829B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996012336A1 (fr) * | 1994-10-14 | 1996-04-25 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Rotor pour machine rotative, son procede de fabrication et unite a aimant |
| CN102814600A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-12-12 | 广州有色金属研究院 | 一种陶瓷钎焊用非晶箔带钎料 |
| CN110551918A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-10 | 安泰天龙钨钼科技有限公司 | 一种钛合金高温钎料及其制备方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2894979B2 (ja) * | 1987-02-10 | 1999-05-24 | 株式会社東芝 | 電子部品 |
| JP2687976B2 (ja) * | 1987-04-30 | 1997-12-08 | 大同特殊鋼株式会社 | Ｔｉ又はＴｉ系合金のろう付用Ｔｉ系ろう付材料 |
| JP2576507B2 (ja) * | 1987-06-09 | 1997-01-29 | 大同特殊鋼株式会社 | ＴｉおよびＴｉ合金のろう付接合に適するＴｉ合金系のろう付材料 |
| JP2728973B2 (ja) * | 1990-10-18 | 1998-03-18 | 新日本製鐵株式会社 | ぬれ性・耐酸化性の優れたＮｉ基耐熱ロウ材 |
| KR20030012584A (ko) * | 2001-08-01 | 2003-02-12 | 주식회사삼화합금사 | 용가재용 합금 조성물 및 그 제조방법 |
| CN104772578B (zh) * | 2015-04-10 | 2018-01-09 | 北京航空航天大学 | 一种包括钛‑锆‑铜‑镍的钎料 |
-
1983
- 1983-08-16 JP JP14882983A patent/JPH0630829B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996012336A1 (fr) * | 1994-10-14 | 1996-04-25 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Rotor pour machine rotative, son procede de fabrication et unite a aimant |
| CN102814600A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-12-12 | 广州有色金属研究院 | 一种陶瓷钎焊用非晶箔带钎料 |
| CN110551918A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-10 | 安泰天龙钨钼科技有限公司 | 一种钛合金高温钎料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6040687A (ja) | 1985-03-04 |
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