JPH0655357B2 - 固相接合方法 - Google Patents
固相接合方法Info
- Publication number
- JPH0655357B2 JPH0655357B2 JP4028887A JP4028887A JPH0655357B2 JP H0655357 B2 JPH0655357 B2 JP H0655357B2 JP 4028887 A JP4028887 A JP 4028887A JP 4028887 A JP4028887 A JP 4028887A JP H0655357 B2 JPH0655357 B2 JP H0655357B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- joining
- bonding
- indium
- solid
- tin alloy
- 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 - Fee Related
Links
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属，セラミツクスを常温付近の温度で、か
つ、接合物に大きな歪みを与えないで接合する方法に係
り、特に電子デバイス，光部品，精密機械部品などで、
材料に歪みや変形，熱を与えずに高精度に接合しなけれ
ばならない部品に対して好適な固相接合方法に関する。
つ、接合物に大きな歪みを与えないで接合する方法に係
り、特に電子デバイス，光部品，精密機械部品などで、
材料に歪みや変形，熱を与えずに高精度に接合しなけれ
ばならない部品に対して好適な固相接合方法に関する。
従来、日刊工業新聞（昭和６１年３月２７日発行）に記
載のように、接合表面に付着している酸化物，水分，油
脂分などの汚染物をイオンガスで完全に除去し、超高真
空中で材料を重ね合わせて接合する方法が知られており
この方法によれば両接合表面の凹凸を１μｍ以下に抑え
ておく必要がある。
載のように、接合表面に付着している酸化物，水分，油
脂分などの汚染物をイオンガスで完全に除去し、超高真
空中で材料を重ね合わせて接合する方法が知られており
この方法によれば両接合表面の凹凸を１μｍ以下に抑え
ておく必要がある。
従来法では次のような工程が必要不可欠である。
(1) 超高真空域（１０-8〜１０-11Torr ）にまで排気す
る必要がある。
る必要がある。
(2) 両接合表面の面粗さを１μｍ以下にまで加工しなけ
ればならない。
ればならない。
したがつて、超高真空に排気するための高価な設備が必
要となり、また、排気に要する時間もかなり長い。さら
に、接合面の表面粗さを細かくするための加工時間も長
い。以上のことから、経済的にみると、従来法は非常に
高価な接合法であるといえる。一方、接合面同士を重ね
合わせるだけであるから、大面積の接合では未接合部が
生じやすいという問題点もあつた。
要となり、また、排気に要する時間もかなり長い。さら
に、接合面の表面粗さを細かくするための加工時間も長
い。以上のことから、経済的にみると、従来法は非常に
高価な接合法であるといえる。一方、接合面同士を重ね
合わせるだけであるから、大面積の接合では未接合部が
生じやすいという問題点もあつた。
本発明の目的は、経済的に、かつ、大面積の接合が可能
な固相接合方法を提供することにある。
な固相接合方法を提供することにある。
問題点を解決するための手段として、接合面の間に、表
面の汚染層を除去した２５〜７５重量％の錫（以下、Ｓ
ｎと称する）を含有するインジウム（以下、Ｉｎと称す
る）とＳｎとの合金からなるＩｎ−Ｓｎ合金箔をインサ
ート材として挿入する。すなわち、具体的には次のよう
な接合プロセスにすることにより問題点が解決される。
面の汚染層を除去した２５〜７５重量％の錫（以下、Ｓ
ｎと称する）を含有するインジウム（以下、Ｉｎと称す
る）とＳｎとの合金からなるＩｎ−Ｓｎ合金箔をインサ
ート材として挿入する。すなわち、具体的には次のよう
な接合プロセスにすることにより問題点が解決される。
真空中にて被接合材及びＳｎ含有量が２５〜７５重量％
のＩｎ−Ｓｎ合金インサート材表面の汚染層をイオンも
しくは原子の照射により除去し、その後、これらの表面
を再汚染することなく重ね合わせ、固相状態で接合させ
る。
のＩｎ−Ｓｎ合金インサート材表面の汚染層をイオンも
しくは原子の照射により除去し、その後、これらの表面
を再汚染することなく重ね合わせ、固相状態で接合させ
る。
本発明で行なわれる技術的手段は次のような働きをして
いる。
いる。
真空中で接合面及びＩｎ−Ｓｎ合金箔の両表面にイオン
あるいは原子を照射するのは、それらの表面の汚染物
（酸化皮膜，水分，油脂分など）を除去し、表面を活性
化するためである。また、真空中で照射するのは、照射
後の表面の再汚染を防止するためである。
あるいは原子を照射するのは、それらの表面の汚染物
（酸化皮膜，水分，油脂分など）を除去し、表面を活性
化するためである。また、真空中で照射するのは、照射
後の表面の再汚染を防止するためである。
接合面の間に２５〜７５重量％のＳｎを含有するＩｎ−
Ｓｎ合金箔を挿入するのは、接合部の密着性向上及び化
学結合性を促進するためである。上記組成のＩｎ−ｓｎ
合金は軟質でかつ、安定な酸化皮膜を形成しにくいため
固相接合のインサート材として非常に好適である。した
がつて、従来法のように接合雰囲気を超高真空に維持す
る必要もなく、また、接合面の表面粗さを１μｍ以下に
仕上げる必要もない。さらに、接合面のうねりの影響も
軟質なＩｎ−Ｓｎ合金を挿入するために小さく、大面積
の接合が可能である。
Ｓｎ合金箔を挿入するのは、接合部の密着性向上及び化
学結合性を促進するためである。上記組成のＩｎ−ｓｎ
合金は軟質でかつ、安定な酸化皮膜を形成しにくいため
固相接合のインサート材として非常に好適である。した
がつて、従来法のように接合雰囲気を超高真空に維持す
る必要もなく、また、接合面の表面粗さを１μｍ以下に
仕上げる必要もない。さらに、接合面のうねりの影響も
軟質なＩｎ−Ｓｎ合金を挿入するために小さく、大面積
の接合が可能である。
銅同士の接合例について記述する。
直径１０mmの銅同士の突き合わせ接合において、インサ
ート材としてＳｎの含有量を変えたＩｎ−Ｓｎ合金箔，
純Ｉｎ箔及び純Ｓｎ箔を用いた。第１図により接合の手
順を説明する。
ート材としてＳｎの含有量を変えたＩｎ−Ｓｎ合金箔，
純Ｉｎ箔及び純Ｓｎ箔を用いた。第１図により接合の手
順を説明する。
銅接合材１，２及びインサート材３を接合室４の中に設
置し、室内を１０-6Torrまで排気する。なお、銅接合材
の表面粗さは３〜５μｍである。厚さ８０μｍにまで圧
延されたインサート材３は下方に設置された銅接合材２
の接合面上に設置されている。次に超高純度アルゴンガ
ス（Ａｒガス）をアトムソース５，６に流入して、上部
銅接合材１の接合面及びインサート材３表面にＡｒ原子
を照射し、表面上の汚染層を除去する。しかる後、上部
銅接合材１を下降させてインサート材３と重ね合わせて
互いに固相接合させる。なお、この接合では接合面には
約０．５kg／mm2の応力が負荷されていた。そして、次
に上部銅接合材１を所定の位置に上昇させる。なお、こ
の時インサート材３は上部銅接合材１表面に接合されて
いる。ここで再度、アトムソース５，６によりインサー
ト材表面及び下部接合材２の接合面にＡｒ原子を照射し
て、表面を活性化する。しかる後、上部接合材１を下降
させて下部銅接合材２と重ね合わせて固相接合させる。
結果的には、インサート材を介して上部銅接合材１と下
部銅接合材２とは固相接合されたことになる。
置し、室内を１０-6Torrまで排気する。なお、銅接合材
の表面粗さは３〜５μｍである。厚さ８０μｍにまで圧
延されたインサート材３は下方に設置された銅接合材２
の接合面上に設置されている。次に超高純度アルゴンガ
ス（Ａｒガス）をアトムソース５，６に流入して、上部
銅接合材１の接合面及びインサート材３表面にＡｒ原子
を照射し、表面上の汚染層を除去する。しかる後、上部
銅接合材１を下降させてインサート材３と重ね合わせて
互いに固相接合させる。なお、この接合では接合面には
約０．５kg／mm2の応力が負荷されていた。そして、次
に上部銅接合材１を所定の位置に上昇させる。なお、こ
の時インサート材３は上部銅接合材１表面に接合されて
いる。ここで再度、アトムソース５，６によりインサー
ト材表面及び下部接合材２の接合面にＡｒ原子を照射し
て、表面を活性化する。しかる後、上部接合材１を下降
させて下部銅接合材２と重ね合わせて固相接合させる。
結果的には、インサート材を介して上部銅接合材１と下
部銅接合材２とは固相接合されたことになる。
以上のような手順でインサート材３の材質をかえて接合
した接合材の引張試験を実施して第２図に示すような結
果が得られた。同図に示すように、Ｓｎの含有量が２５
〜７５重量％のＩｎ−Ｓｎ合金をインサート材とした時
に高い接合強度が得られている。そして、接合後、４８
時間放置した後の強度は向上している。一方、アトムソ
ースが接合表面の汚染物を除去しないで接合した場合
は、全く接合しなかつた。これらの結果からＳｎ含有量
が２５〜７５重量パーセントのＩｎ−Ｓｎ合金が適正で
あることがわかる。
した接合材の引張試験を実施して第２図に示すような結
果が得られた。同図に示すように、Ｓｎの含有量が２５
〜７５重量％のＩｎ−Ｓｎ合金をインサート材とした時
に高い接合強度が得られている。そして、接合後、４８
時間放置した後の強度は向上している。一方、アトムソ
ースが接合表面の汚染物を除去しないで接合した場合
は、全く接合しなかつた。これらの結果からＳｎ含有量
が２５〜７５重量パーセントのＩｎ−Ｓｎ合金が適正で
あることがわかる。
上記実施例は、室温で接合した場合であるが、室温以上
で且つＩｎ−Ｓｎ合金の固相線以下の温度で接合すれ
ば、さらに高い接合強度が得られる。例えば１００℃に
加熱した銅を上記手順で接合すれば、３０MPa の引張強
度が得られた。これは、加熱により、Ｉｎ−Ｓｎ合金の
軟化による接合面の密着性向上及び原子の拡散のためで
ある。また、加熱によるＩｎ−Ｓｎ合金の軟化で接合面
同士を重ね合わせた時に接合面に負荷する荷重をほとん
ど零（接合材の自重程度の荷重）としても接合できる。
で且つＩｎ−Ｓｎ合金の固相線以下の温度で接合すれ
ば、さらに高い接合強度が得られる。例えば１００℃に
加熱した銅を上記手順で接合すれば、３０MPa の引張強
度が得られた。これは、加熱により、Ｉｎ−Ｓｎ合金の
軟化による接合面の密着性向上及び原子の拡散のためで
ある。また、加熱によるＩｎ−Ｓｎ合金の軟化で接合面
同士を重ね合わせた時に接合面に負荷する荷重をほとん
ど零（接合材の自重程度の荷重）としても接合できる。
一方、接合後、接合材を接合室外に取り出した後、加熱
処理を施しても接合強度は向上する。これは、加熱によ
り拡散が促進し、接合部に存在した欠陥（ボイド）が消
滅したためである。
処理を施しても接合強度は向上する。これは、加熱によ
り拡散が促進し、接合部に存在した欠陥（ボイド）が消
滅したためである。
以上、銅同士の接合例について説明したが、銅とアルミ
ナとの接合、銅とＳｉとの接合でも良好な結果が得られ
た。
ナとの接合、銅とＳｉとの接合でも良好な結果が得られ
た。
本発明によれば、Ｉｎ−Ｓｎ合金をインサート材として
用いているので、超高真空にまで排気する必要がなくこ
のため、活性化が容易となる。
用いているので、超高真空にまで排気する必要がなくこ
のため、活性化が容易となる。
また、柔軟であるため密着化が容易となり、接合面の表
面仕上げに特別の配慮は不要となる。更に、大面積の接
合が可能となる。
面仕上げに特別の配慮は不要となる。更に、大面積の接
合が可能となる。
第１図は本発明の固相接合方法を説明するための模式
図、第２図は接合実験結果を示すグラフである。 １……上部銅接合材、２……下部銅接合材、３……イン
サート材、４……接合室、５，６……アトムソース。
図、第２図は接合実験結果を示すグラフである。 １……上部銅接合材、２……下部銅接合材、３……イン
サート材、４……接合室、５，６……アトムソース。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日置 進 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−74291（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−137377（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−31824（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (2)
- 【請求項１】接合面上の汚染層を除去した後、接合面同
士を接触させて固相接合する方法において、接合面の間
に２５〜７５重量％の錫を含有するインジウム−錫合金
箔を挿入し、真空中にて両接合面及びインジウム−錫合
金箔の両表面にイオンあるいは原子を照射し、それらの
表面上の汚染層を除去した後、真空雰囲気内で、直ちに
インジウム−錫合金箔を介して接合面同士を重ね合わせ
ることを特徴とする固相接合方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項の方法において、接
合中もしくは接合後、接合部をインジウム−錫合金の固
相線以下の温度にまで加熱し、所定時間保持することを
特徴とする固相接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4028887A JPH0655357B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 固相接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4028887A JPH0655357B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 固相接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63212077A JPS63212077A (ja) | 1988-09-05 |
| JPH0655357B2 true JPH0655357B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=12576416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4028887A Expired - Fee Related JPH0655357B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 固相接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0655357B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0851899A (ja) * | 1994-08-10 | 1996-02-27 | Ogura Masako | 釣り竿への仕掛け糸止め具 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5188280A (en) * | 1989-04-28 | 1993-02-23 | Hitachi Ltd. | Method of bonding metals, and method and apparatus for producing semiconductor integrated circuit device using said method of bonding metals |
-
1987
- 1987-02-25 JP JP4028887A patent/JPH0655357B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0851899A (ja) * | 1994-08-10 | 1996-02-27 | Ogura Masako | 釣り竿への仕掛け糸止め具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63212077A (ja) | 1988-09-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0091371A1 (en) | A method for welding with the help of ion implantation | |
| KR20160138957A (ko) | 금속 적층재의 제조 방법 | |
| US2800710A (en) | Method of bonding metal to ceramic | |
| CN112355461A (zh) | 一种镁靶材与铜背板焊接的方法 | |
| JPH0655357B2 (ja) | 固相接合方法 | |
| US5376187A (en) | Diffusion bonding of aluminum and aluminum alloys | |
| JPH07330455A (ja) | セラミック材と金属材との接合方法 | |
| JPH089108B2 (ja) | 接合方法 | |
| JPS63207483A (ja) | チタン・アルミクラツド板の製造方法 | |
| US20040134776A1 (en) | Assemblies comprising molybdenum and aluminum; and methods of utilizing interlayers in forming target/backing plate assemblies | |
| JPH0699317A (ja) | 接合方法 | |
| JPS63101085A (ja) | 拡散接合方法 | |
| EP0091222B1 (en) | Process for the diffusion bonding of aluminium based materials | |
| US3923231A (en) | Diffusion bonding of gold to gold | |
| JP2008235776A (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法 | |
| JPH0649618B2 (ja) | アルミニウムまたはアルミナセラミックスの拡散接合法 | |
| JP4560170B2 (ja) | 固相拡散接合スパッタリングターゲット組立て体及びその製造方法 | |
| JP3185328B2 (ja) | 金属部材の接合方法 | |
| JPS63224885A (ja) | 固相接合方法及びその装置 | |
| GB2249511A (en) | Bonding Aluminium-Lithium Alloys | |
| JP2004054170A (ja) | イオンビームエッチングを用いたレーザー光学結晶の接合法 | |
| JPH08318381A (ja) | 金属材料の接合方法 | |
| JP3509087B2 (ja) | チタン材又はチタン合金材の接合方法 | |
| JPH09314358A (ja) | チタン合金接合用介挿部材およびチタン合金の接合方法 | |
| EP0761374A1 (en) | Methods of and apparatus for bonding titanium and titanium alloy members |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |