JPH0632671A - セラミックスと金属と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との接合用ロウ材及びその接合方法Info
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- JPH0632671A JPH0632671A JP21360192A JP21360192A JPH0632671A JP H0632671 A JPH0632671 A JP H0632671A JP 21360192 A JP21360192 A JP 21360192A JP 21360192 A JP21360192 A JP 21360192A JP H0632671 A JPH0632671 A JP H0632671A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 接合の耐熱温度が４５０°Ｃを越え、セラミ
ックス及びメタライズパターンの強度特性を損なわず、
該セラミックスに金属を高強度で接合し得るセラミック
スと金属との接合用ロウ材及びその接合方法を提供する
こと。 【構成】 ９１．２〜９３．０重量％の金と、８．８〜
７．０重量％のゲルマニウムとから成る接合用ロウ材、
及びこの接合用ロウ材を用い、５８０〜６８０°Ｃの温
度で、セラミックスのメタライズ面に金属を接合する方
法。
ックス及びメタライズパターンの強度特性を損なわず、
該セラミックスに金属を高強度で接合し得るセラミック
スと金属との接合用ロウ材及びその接合方法を提供する
こと。 【構成】 ９１．２〜９３．０重量％の金と、８．８〜
７．０重量％のゲルマニウムとから成る接合用ロウ材、
及びこの接合用ロウ材を用い、５８０〜６８０°Ｃの温
度で、セラミックスのメタライズ面に金属を接合する方
法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスと金属と
の接合用ロウ材及びその接合方法に関し、特に、例えば
電子部品用基板として利用する低温焼成のセラミックス
と、金属との接合にも利用できる接合用ロウ材及びその
接合方法に関する。
の接合用ロウ材及びその接合方法に関し、特に、例えば
電子部品用基板として利用する低温焼成のセラミックス
と、金属との接合にも利用できる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、セラミックスと金属とを接合する
にあたっては、その接合材として、 融点が１８３°Ｃの錫−鉛ハンダ、 融点が３７０°Ｃの共晶組成の金−シリコンハン
ダ、 融点が３５６°Ｃの共晶組成の金−ゲルマニウムハ
ンダ、 融点が７８０°Ｃの共晶組成の銀ロウ、 銀−銅−インジウムロウ、 銀−銅−錫ロウ、 銀−インジウムロウ、 金−シリコンロウ、 等の接合材が用いられている。
にあたっては、その接合材として、 融点が１８３°Ｃの錫−鉛ハンダ、 融点が３７０°Ｃの共晶組成の金−シリコンハン
ダ、 融点が３５６°Ｃの共晶組成の金−ゲルマニウムハ
ンダ、 融点が７８０°Ｃの共晶組成の銀ロウ、 銀−銅−インジウムロウ、 銀−銅−錫ロウ、 銀−インジウムロウ、 金−シリコンロウ、 等の接合材が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ここで、セラミックス
を電子部品用基板として利用する場合においては、該セ
ラミックスに、例えばリード電極等の金属を接合した
後、ＩＣを取り付けるダイボンディング工程等で更に該
セラミックスを４００〜４５０°Ｃで加熱処理する場合
が存在する。
を電子部品用基板として利用する場合においては、該セ
ラミックスに、例えばリード電極等の金属を接合した
後、ＩＣを取り付けるダイボンディング工程等で更に該
セラミックスを４００〜４５０°Ｃで加熱処理する場合
が存在する。
【０００４】このような場合には、そのダイボンディン
グ工程以前のセラミックスと金属の接合には、上記４０
０〜４５０°Ｃの加熱処理温度、特に４５０°Ｃの温度
でもその接合が外れないロウ材を用いて接続する必要が
あり、そのため、この用途では上記した接合材の内、
〜の溶融温度が４５０°Ｃ以下の接合材は用いず、
の溶融温度が７８０°Ｃの銀ロウを用いてセラミックス
と金属の接合を行っていた。
グ工程以前のセラミックスと金属の接合には、上記４０
０〜４５０°Ｃの加熱処理温度、特に４５０°Ｃの温度
でもその接合が外れないロウ材を用いて接続する必要が
あり、そのため、この用途では上記した接合材の内、
〜の溶融温度が４５０°Ｃ以下の接合材は用いず、
の溶融温度が７８０°Ｃの銀ロウを用いてセラミックス
と金属の接合を行っていた。
【０００５】一方、近年、低温焼成のセラミックスを、
抵抗やコンデンサ等の電子部品を装着する電子部品用基
板として使用することが成され始めている。この低温焼
成のセラミックスは、その焼成温度が８５０〜１０００
°Ｃと低いため、該セラミックスに例えばリード電極等
の金属を接合する場合、従来より広く用いられている上
記の溶融温度が７８０°Ｃの銀ロウを使用して行う
と、その溶融温度がセラミックスの焼成温度と近似する
ため、該セラミックス自体の強度が金属との接合時の熱
により低下し、実用に供し得るリード線付き基板を得る
ことができなかった。
抵抗やコンデンサ等の電子部品を装着する電子部品用基
板として使用することが成され始めている。この低温焼
成のセラミックスは、その焼成温度が８５０〜１０００
°Ｃと低いため、該セラミックスに例えばリード電極等
の金属を接合する場合、従来より広く用いられている上
記の溶融温度が７８０°Ｃの銀ロウを使用して行う
と、その溶融温度がセラミックスの焼成温度と近似する
ため、該セラミックス自体の強度が金属との接合時の熱
により低下し、実用に供し得るリード線付き基板を得る
ことができなかった。
【０００６】また、上記低温焼成のセラミックスが、そ
の表面に銀−パラジウムでパターニングされたメタライ
ズ面が形成されたものである場合には、上記及びの
組成のロウ材では、該ロウ材中の銅と、メタライズパタ
ーン材料中のパラジウムとが固溶し、脆くなることか
ら、接合強度が低下し実用に供し得ないという課題があ
る。また、のロウ材については、上記メタライズ面と
の付着強度は２Ｋｇｆ／ｍｍ2 にまで向上するが、該ロ
ウ材自体が脆く、接合したリード電極等の金属に外圧が
かかると、該ロウ材自体が破壊し、剥がれ落ちるという
課題がある。更に、のロウ材にあっては、上記課題は
かなり改善されるものの、このロウ材はセラミックスの
メタライズ面へのヌレ性が悪く、該ロウ材のメタライズ
面への付着部に小径の欠陥が生じると言った課題があ
る。
の表面に銀−パラジウムでパターニングされたメタライ
ズ面が形成されたものである場合には、上記及びの
組成のロウ材では、該ロウ材中の銅と、メタライズパタ
ーン材料中のパラジウムとが固溶し、脆くなることか
ら、接合強度が低下し実用に供し得ないという課題があ
る。また、のロウ材については、上記メタライズ面と
の付着強度は２Ｋｇｆ／ｍｍ2 にまで向上するが、該ロ
ウ材自体が脆く、接合したリード電極等の金属に外圧が
かかると、該ロウ材自体が破壊し、剥がれ落ちるという
課題がある。更に、のロウ材にあっては、上記課題は
かなり改善されるものの、このロウ材はセラミックスの
メタライズ面へのヌレ性が悪く、該ロウ材のメタライズ
面への付着部に小径の欠陥が生じると言った課題があ
る。
【０００７】本発明は、上述した従来のセラミックスと
金属との接合用ロウ材及びその接合方法を、電子部品用
基板の製造に利用した場合の課題に鑑み成されたもので
あって、その目的は、接合の耐熱温度が４５０°Ｃを越
え、例え接合するセラミックスが低温焼成のセラミック
ス、或いは該セラミックスの表面に銀−パラジウムでパ
ターニングされたメタライズ面が形成されたセラミック
スであっても、該セラミックス及びメタライズパターン
の強度特性を損なわず、該セラミックスに金属を高強度
で接合し得るセラミックスと金属との接合用ロウ材及び
その接合方法を提供することにある。
金属との接合用ロウ材及びその接合方法を、電子部品用
基板の製造に利用した場合の課題に鑑み成されたもので
あって、その目的は、接合の耐熱温度が４５０°Ｃを越
え、例え接合するセラミックスが低温焼成のセラミック
ス、或いは該セラミックスの表面に銀−パラジウムでパ
ターニングされたメタライズ面が形成されたセラミック
スであっても、該セラミックス及びメタライズパターン
の強度特性を損なわず、該セラミックスに金属を高強度
で接合し得るセラミックスと金属との接合用ロウ材及び
その接合方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々の試
験・研究の結果、金及びゲルマニウムの特定組成から成
るロウ材が、上記目的を達成し得るロウ材であることを
見いだし、本発明を完成させた。
験・研究の結果、金及びゲルマニウムの特定組成から成
るロウ材が、上記目的を達成し得るロウ材であることを
見いだし、本発明を完成させた。
【０００９】即ち、本発明は、９１．２〜９３．０重量
％の金と、８．８〜７．０重量％のゲルマニウムとから
成る接合用ロウ材、及びこの接合用ロウ材を用い、５８
０〜６８０°Ｃの温度で、セラミックスのメタライズ面
に金属を接合する方法を要旨とする。
％の金と、８．８〜７．０重量％のゲルマニウムとから
成る接合用ロウ材、及びこの接合用ロウ材を用い、５８
０〜６８０°Ｃの温度で、セラミックスのメタライズ面
に金属を接合する方法を要旨とする。
【００１０】本発明にかかる上記特定組成の接合用ロウ
材の溶融温度は、５５０〜６５０°Ｃとなることが試験
により判明した。そのため、この接合用ロウ材を用いれ
ば、５８０〜６８０°Ｃの温度範囲で、セラミックスの
メタライズ面に金属を接合することが可能となる。
材の溶融温度は、５５０〜６５０°Ｃとなることが試験
により判明した。そのため、この接合用ロウ材を用いれ
ば、５８０〜６８０°Ｃの温度範囲で、セラミックスの
メタライズ面に金属を接合することが可能となる。
【００１１】その結果、本発明により接合したセラミッ
クスと金属との接合部の耐熱温度は、４５０°Ｃを遙か
に越えることとなり、接合後、ダイボンディング工程等
で更に該セラミックスを４００〜４５０°Ｃで加熱処理
しても、その接合が外れることはない。
クスと金属との接合部の耐熱温度は、４５０°Ｃを遙か
に越えることとなり、接合後、ダイボンディング工程等
で更に該セラミックスを４００〜４５０°Ｃで加熱処理
しても、その接合が外れることはない。
【００１２】また、接合温度が５８０〜６８０°Ｃであ
るため、８５０〜１０００°Ｃで焼成する低温焼成セラ
ミックスと金属との接合に、本発明にかかる接合用ロウ
材及びその接合方法を実施しても、該低温焼成セラミッ
クスの強度を低下させることはない。
るため、８５０〜１０００°Ｃで焼成する低温焼成セラ
ミックスと金属との接合に、本発明にかかる接合用ロウ
材及びその接合方法を実施しても、該低温焼成セラミッ
クスの強度を低下させることはない。
【００１３】更に、本発明においては、金及びゲルマニ
ウムから成るロウ材を使用するため、例え接合するセラ
ミックス表面に、銀−パラジウムでパターニングされた
メタライズ面が形成されたものであっても、該メタライ
ズ面の強度特性を損なわず、かつ柔軟性に富み、しかも
欠陥部分のない接合が可能となる。
ウムから成るロウ材を使用するため、例え接合するセラ
ミックス表面に、銀−パラジウムでパターニングされた
メタライズ面が形成されたものであっても、該メタライ
ズ面の強度特性を損なわず、かつ柔軟性に富み、しかも
欠陥部分のない接合が可能となる。
【００１４】なお、上記特定組成を外れる配合割合で調
合された金及びゲルマニウムとから成るロウ材は、その
溶融温度が５５０〜６５０°Ｃの範囲外となり、上記作
用・効果は達成できず、電子部品への応用範囲が狭いも
のとなり好ましくない。
合された金及びゲルマニウムとから成るロウ材は、その
溶融温度が５５０〜６５０°Ｃの範囲外となり、上記作
用・効果は達成できず、電子部品への応用範囲が狭いも
のとなり好ましくない。
【００１５】ここで、本発明にかかる接合用ロウ材及び
その接合方法が実施できるセラミックスは、何ら限定さ
れるものではないが、アルミナを第一成分とし、８５０
〜１０００°Ｃで焼成される低温焼成セラミックスに、
本発明を実施する場合に特に有効となる。
その接合方法が実施できるセラミックスは、何ら限定さ
れるものではないが、アルミナを第一成分とし、８５０
〜１０００°Ｃで焼成される低温焼成セラミックスに、
本発明を実施する場合に特に有効となる。
【００１６】これは、低温焼成セラミックスは、近年、
抵抗やコンデンサ等の電子部品を装着する電子部品用基
板として使用することが成され始めており、上記した本
発明にかかる接合用ロウ材及びその接合方法の作用・効
果が有効に発揮され、かかる電子部品用基板の製造を可
能とするためである。
抵抗やコンデンサ等の電子部品を装着する電子部品用基
板として使用することが成され始めており、上記した本
発明にかかる接合用ロウ材及びその接合方法の作用・効
果が有効に発揮され、かかる電子部品用基板の製造を可
能とするためである。
【００１７】また、本発明によってセラミックスに接合
する金属、或いはセラミックス表面に形成されたメタラ
イズの種類は特に限定されず、任意に採用することがで
きるが、セラミックス表面に、銀−パラジウムでパター
ニングされたメタライズ面が形成されたセラミックスで
ある場合には、本発明において金及びゲルマニウムから
成るロウ材を用いた作用・効果が有効に発揮され、好ま
しい。
する金属、或いはセラミックス表面に形成されたメタラ
イズの種類は特に限定されず、任意に採用することがで
きるが、セラミックス表面に、銀−パラジウムでパター
ニングされたメタライズ面が形成されたセラミックスで
ある場合には、本発明において金及びゲルマニウムから
成るロウ材を用いた作用・効果が有効に発揮され、好ま
しい。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明を詳細に説明する。
本発明を詳細に説明する。
【００１９】ここで、実施例及び比較例で使用したロウ
材の原料は、金原料としては、株式会社高純度化学研究
所製の１００メッシュ以下の還元金粉末を、ゲルマニウ
ム原料としては、同じく株式会社高純度化学研究所製の
３２５メッシュ以下のゲルマニウム粉末をそれぞれ用
い、各原料を表１に示す配合割合で各々混合し、ロウ材
を調合した。
材の原料は、金原料としては、株式会社高純度化学研究
所製の１００メッシュ以下の還元金粉末を、ゲルマニウ
ム原料としては、同じく株式会社高純度化学研究所製の
３２５メッシュ以下のゲルマニウム粉末をそれぞれ用
い、各原料を表１に示す配合割合で各々混合し、ロウ材
を調合した。
【００２０】接合試料としては、アルミナを第一成分と
し、９００°Ｃで焼成された低温焼成セラミックスの表
面に、銀−パラジウムでパターニングされた２．５ｍｍ
角のランドを形成し、該ランドに５０μｍの厚みで上記
調合した各種のロウ材を塗布し、その塗布面上に幅２ｍ
ｍ，厚さ０．５ｍｍ，長さ１０ｍｍのニッケルと鉄の合
金である４２アロイの先端を２ｍｍ重ね、セラミックス
と金属との接合面積が２ｍｍ×２ｍｍとなる接合試料を
作成した。
し、９００°Ｃで焼成された低温焼成セラミックスの表
面に、銀−パラジウムでパターニングされた２．５ｍｍ
角のランドを形成し、該ランドに５０μｍの厚みで上記
調合した各種のロウ材を塗布し、その塗布面上に幅２ｍ
ｍ，厚さ０．５ｍｍ，長さ１０ｍｍのニッケルと鉄の合
金である４２アロイの先端を２ｍｍ重ね、セラミックス
と金属との接合面積が２ｍｍ×２ｍｍとなる接合試料を
作成した。
【００２１】上記接合試料を、１対９の混合割合の水素
と窒素の混合気中で昇温し、各ロウ材の溶け具合から、
その融点を測定した。測定結果を表１に示す。
と窒素の混合気中で昇温し、各ロウ材の溶け具合から、
その融点を測定した。測定結果を表１に示す。
【００２２】また、上記融点の測定と共に、その接合具
合を評価した。接合具合を評価は、その融点温度に各接
合試料を５分間保持した後、降温し、これに対して行っ
た。
合を評価した。接合具合を評価は、その融点温度に各接
合試料を５分間保持した後、降温し、これに対して行っ
た。
【００２３】接合具合の評価方法は、上記降温した各接
合試料を再度窒素雰囲気中で４５０°Ｃまで加熱し、こ
の温度で５分間保持した後、２５°Ｃまで冷却し、接合
された４２アロイの否接合部分である８ｍｍ長さの部分
を９０°外方に折り曲げ、この折り曲げ部を挟持して
０．５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで基板に対し直角方向に
４２アロイを引き剥がす試験を実施し、この時の破壊強
度から単位面積当たりの強度（Ｋｇｆ／ｍｍ2 ）を算出
し、その値を「接合強度」として評価した。その結果を
表１に示す。
合試料を再度窒素雰囲気中で４５０°Ｃまで加熱し、こ
の温度で５分間保持した後、２５°Ｃまで冷却し、接合
された４２アロイの否接合部分である８ｍｍ長さの部分
を９０°外方に折り曲げ、この折り曲げ部を挟持して
０．５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで基板に対し直角方向に
４２アロイを引き剥がす試験を実施し、この時の破壊強
度から単位面積当たりの強度（Ｋｇｆ／ｍｍ2 ）を算出
し、その値を「接合強度」として評価した。その結果を
表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１に示す結果より、本発明にかかる配合
割合のロウ材（実施例１〜３）が、他の配合割合のロウ
材（比較例１〜３）に比し、優れた性質を有することが
判明する。
割合のロウ材（実施例１〜３）が、他の配合割合のロウ
材（比較例１〜３）に比し、優れた性質を有することが
判明する。
【００２６】即ち、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実施例１〜３のロウ材では、
接合金属である４２アロイの引き剥がし強度（接合強
度）は２Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上であり、実用に耐えうるも
のである。
規定範囲内である配合比の実施例１〜３のロウ材では、
接合金属である４２アロイの引き剥がし強度（接合強
度）は２Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上であり、実用に耐えうるも
のである。
【００２７】これに対し、本発明の規定範囲外である配
合比の比較例１〜３のロウ材にあっては、４２アロイの
引き剥がし強度（接合強度）は実用強度である１．５Ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 に満たないものであり、特に、ゲルマニウ
ムの配合割合が多く融点の低い比較例２のロウ材では、
４５０°Ｃの再加熱処理においてロウ材が溶け、接合金
属がズレると言う問題が生じる。また、規定より金の配
合割合が多く融点の高い比較例３のロウ材では、接合時
の熱によりセラミックスが破壊され、実用に耐えないも
のとなった。
合比の比較例１〜３のロウ材にあっては、４２アロイの
引き剥がし強度（接合強度）は実用強度である１．５Ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 に満たないものであり、特に、ゲルマニウ
ムの配合割合が多く融点の低い比較例２のロウ材では、
４５０°Ｃの再加熱処理においてロウ材が溶け、接合金
属がズレると言う問題が生じる。また、規定より金の配
合割合が多く融点の高い比較例３のロウ材では、接合時
の熱によりセラミックスが破壊され、実用に耐えないも
のとなった。
【００２８】
【発明の効果】以上、説明した本発明にかかるセラミッ
クスと金属との接合用ロウ材及びその接合方法によれ
ば、その接合部の耐熱温度は４５０°Ｃを遙かに越える
こととなり、また、接合するセラミックスが低温焼成の
セラミックス、或いは該セラミックスの表面に銀−パラ
ジウムでパターニングされたメタライズ面が形成された
セラミックスであっても、該セラミックス及びメタライ
ズパターンの強度特性を損なうことなく、該セラミック
スに金属を高強度で接合することができ、電子部品用基
板の製造に広く利用できるセラミックスと金属との接合
用ロウ材及びその接合方法となる。
クスと金属との接合用ロウ材及びその接合方法によれ
ば、その接合部の耐熱温度は４５０°Ｃを遙かに越える
こととなり、また、接合するセラミックスが低温焼成の
セラミックス、或いは該セラミックスの表面に銀−パラ
ジウムでパターニングされたメタライズ面が形成された
セラミックスであっても、該セラミックス及びメタライ
ズパターンの強度特性を損なうことなく、該セラミック
スに金属を高強度で接合することができ、電子部品用基
板の製造に広く利用できるセラミックスと金属との接合
用ロウ材及びその接合方法となる。
Claims (4)
- 【請求項１】 ９１．２〜９３．０重量％の金と、８．
８〜７．０重量％のゲルマニウムとから成ることを特徴
とするセラミックスと金属との接合用ロウ材。 - 【請求項２】 セラミックスのメタライズ面に、金及び
ゲルマニウムとから成るロウ材を用い、５８０〜６８０
°Ｃの温度で、金属を接合することを特徴とするセラミ
ックスと金属との接合方法。 - 【請求項３】 上記セラミックスが、アルミナを第一成
分とし、８５０〜１０００°Ｃで焼成され、その表面に
銀−パラジウムでパターニングされたメタライズ面が形
成されたセラミックスであることを特徴とする、請求項
２記載のセラミックスと金属との接合方法。 - 【請求項４】 上記金及びゲルマニウムとから成るロウ
材が、請求項１記載のセラミックスと金属との接合用ロ
ウ材であることを特徴とする、請求項２記載のセラミッ
クスと金属との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21360192A JPH0632671A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | セラミックスと金属と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 |
|---|---|---|---|
| JP21360192A JPH0632671A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | セラミックスと金属との接合用ロウ材及びその接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0632671A true JPH0632671A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16641893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21360192A Pending JPH0632671A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | セラミックスと金属との接合用ロウ材及びその接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0632671A (ja) |
-
1992
- 1992-07-17 JP JP21360192A patent/JPH0632671A/ja active Pending
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