JPH0782050A - セラミックスと金属の接合方法 - Google Patents
セラミックスと金属の接合方法Info
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- JPH0782050A JPH0782050A JP25250993A JP25250993A JPH0782050A JP H0782050 A JPH0782050 A JP H0782050A JP 25250993 A JP25250993 A JP 25250993A JP 25250993 A JP25250993 A JP 25250993A JP H0782050 A JPH0782050 A JP H0782050A
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- kovar
- ceramics
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＡｌＮセラミックスと金属とをこれまでのＡ
ｕ−Ｃｕ28％−Ｔｉ２％ろうの融点 780℃よりも低い 6
50℃程度の低い温度でろう付けできて、ＡｌＮセラミッ
クスにクラックを入れず、高い接合強度の得られるセラ
ミックスと金属の接合方法を提供する。 【構成】 ＡｌＮセラミックスと金属との接合に於い
て、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔ
ｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｔｉ系の低融点ろう材
を用い、このろう材と金属との中間材としてＣｕ箔を用
いてろう付けすることを特徴とするセラミックスと金属
の接合方法。
ｕ−Ｃｕ28％−Ｔｉ２％ろうの融点 780℃よりも低い 6
50℃程度の低い温度でろう付けできて、ＡｌＮセラミッ
クスにクラックを入れず、高い接合強度の得られるセラ
ミックスと金属の接合方法を提供する。 【構成】 ＡｌＮセラミックスと金属との接合に於い
て、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔ
ｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｔｉ系の低融点ろう材
を用い、このろう材と金属との中間材としてＣｕ箔を用
いてろう付けすることを特徴とするセラミックスと金属
の接合方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス、特にＡ
ｌＮセラミックスと金属との接合方法に関するものであ
る。
ｌＮセラミックスと金属との接合方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、熱伝導性に優れたＡｌＮセラミッ
クスが、Ａｌ2 Ｏ3 に代わる半導体基盤材料として注目
され、基礎及び応用の両面から、活発な研究が行われて
いる。このような半導体基盤には、製造プロセス中に金
属との接合が必要になってくる。
クスが、Ａｌ2 Ｏ3 に代わる半導体基盤材料として注目
され、基礎及び応用の両面から、活発な研究が行われて
いる。このような半導体基盤には、製造プロセス中に金
属との接合が必要になってくる。
【０００３】ＡｌＮセラミックスと金属との接合に、従
来よりセラミックスと金属の接合によく使用されている
Ａｇ−Ｃｕ28％−Ｔｉ２％ろうを用いると、最高 143.7
ＭＰａの破断強度が得られるが、融点が 780℃と高い
為、ろう付けによりＡｌＮセラミックスにクラックが入
る。
来よりセラミックスと金属の接合によく使用されている
Ａｇ−Ｃｕ28％−Ｔｉ２％ろうを用いると、最高 143.7
ＭＰａの破断強度が得られるが、融点が 780℃と高い
為、ろう付けによりＡｌＮセラミックスにクラックが入
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、Ａｕ
−Ｃｕ28％−Ｔｉ２％ろうの融点 780℃よりも低い温度
でろう付けしてＡｌＮセラミックスにクラックを入れ
ず、高い接合強度の得られるセラミックスと金属の接合
方法を提供しようとするものである。
−Ｃｕ28％−Ｔｉ２％ろうの融点 780℃よりも低い温度
でろう付けしてＡｌＮセラミックスにクラックを入れ
ず、高い接合強度の得られるセラミックスと金属の接合
方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のセラミックスと金属の接合方法は、ＡｌＮセ
ラミックスと金属との接合に於いて、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ
−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓ
ｎ−Ｉｎ−Ｔｉ系の低融点ろう材を用い、このろう材と
金属との中間材としてＣｕ箔を用いてろう付けすること
を特徴とするものである。
の本発明のセラミックスと金属の接合方法は、ＡｌＮセ
ラミックスと金属との接合に於いて、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ
−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓ
ｎ−Ｉｎ−Ｔｉ系の低融点ろう材を用い、このろう材と
金属との中間材としてＣｕ箔を用いてろう付けすること
を特徴とするものである。
【０００６】特に、金属とＣｕ箔とのろう付けは、Ａｇ
−Ｃｕ−Ｓｎ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓ
ｎ−Ｉｎ系の低融点ろう材を用い、セラミックとＣｕ箔
とのろう付けはＡｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ
−Ｉｎ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｔｉ系の低
融点ろう材を用い、同時にろう付けする他、前記金属と
Ｃｕ箔とを前記ろう材よりも高い融点のろう材例えばＡ
ｇ−Ｃｕ系のろう材を用いて先にろう付け接合して、次
いでセラミックとＣｕ箔を前記低融点ろう材でろう付け
したり、また前記金属とＣｕ箔とを圧接や圧着または溶
接等により先にクラッドして、次いでセラミックとＣｕ
箔を前記低融点ろう材でろう付けしても良いものであ
る。
−Ｃｕ−Ｓｎ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓ
ｎ−Ｉｎ系の低融点ろう材を用い、セラミックとＣｕ箔
とのろう付けはＡｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ
−Ｉｎ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｔｉ系の低
融点ろう材を用い、同時にろう付けする他、前記金属と
Ｃｕ箔とを前記ろう材よりも高い融点のろう材例えばＡ
ｇ−Ｃｕ系のろう材を用いて先にろう付け接合して、次
いでセラミックとＣｕ箔を前記低融点ろう材でろう付け
したり、また前記金属とＣｕ箔とを圧接や圧着または溶
接等により先にクラッドして、次いでセラミックとＣｕ
箔を前記低融点ろう材でろう付けしても良いものであ
る。
【０００７】
【作用】上記のように本発明は、ＡｌＮセラミックスと
金属との接合に於いて、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系、Ａ
ｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｔ
ｉ系の低融点ろう材を用いるので、低い温度でろう付け
でき、しかもろう材と金属との中間材としてＣｕ箔を用
いるので、金属成分がろう材中に溶解せず、ろう付け中
ろう材組成が変化せず、高強度に接合できる。また、Ｃ
ｕが接合界面に発生する応力を効果的に吸収、緩和する
ものである。
金属との接合に於いて、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系、Ａ
ｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｔ
ｉ系の低融点ろう材を用いるので、低い温度でろう付け
でき、しかもろう材と金属との中間材としてＣｕ箔を用
いるので、金属成分がろう材中に溶解せず、ろう付け中
ろう材組成が変化せず、高強度に接合できる。また、Ｃ
ｕが接合界面に発生する応力を効果的に吸収、緩和する
ものである。
【０００８】
【実施例】本発明のセラミックスと金属の接合方法の実
施例を比較例及び従来例と共に図によって説明する。図
１に示すように厚さ１mm、一辺10mmの方形のＡｌＮセラ
ミックス板1 の両面に、直径10mm、長さ18mmの円柱状の
Ｆｅ−Ｎｉ42％合金またはコバール（Ｆｅ54％−Ｎｉ29
％−Ｃｏ17％）のチップ２、２を、下記の表１に示すろ
う材を用い、さらに実施例１、２、３にあってはろう材
とＦｅ−Ｎｉ42％合金またはコバールのチップ２、２と
の中間材として40μｍのＣｕ箔を用いて実施例１では、
Ａ１Ｎセラミック板１とＣｕ箔とは下記の表１に示すろ
う材を、またＣｕ箔とＦｅ−Ｎｉ42％合金チップ２、２
とはＡｇ40％−Ｃｕ40％−Ｓｎ10％−Ｉｎ10％のろう材
を用いて真空中でろう付けした。
施例を比較例及び従来例と共に図によって説明する。図
１に示すように厚さ１mm、一辺10mmの方形のＡｌＮセラ
ミックス板1 の両面に、直径10mm、長さ18mmの円柱状の
Ｆｅ−Ｎｉ42％合金またはコバール（Ｆｅ54％−Ｎｉ29
％−Ｃｏ17％）のチップ２、２を、下記の表１に示すろ
う材を用い、さらに実施例１、２、３にあってはろう材
とＦｅ−Ｎｉ42％合金またはコバールのチップ２、２と
の中間材として40μｍのＣｕ箔を用いて実施例１では、
Ａ１Ｎセラミック板１とＣｕ箔とは下記の表１に示すろ
う材を、またＣｕ箔とＦｅ−Ｎｉ42％合金チップ２、２
とはＡｇ40％−Ｃｕ40％−Ｓｎ10％−Ｉｎ10％のろう材
を用いて真空中でろう付けした。
【０００９】また、実施例２にあっては、予じめＣｕ箔
とＦｅ−Ｎｉ42％合金またはコバールのチップ２、２と
はＡｇ−Ｃｕ28％のろう材を用いて 830℃でろう付け
し、さらに、実施例３にあっては予じめＣｕ箔とＦｅ−
Ｎｉ42％合金またはコバールのチップ２、２とは熱間圧
接し、その後Ａ１ＮセラミックとＣｕ箔とを各々下記の
表１に示すろう材にて真空中でろう付けした。
とＦｅ−Ｎｉ42％合金またはコバールのチップ２、２と
はＡｇ−Ｃｕ28％のろう材を用いて 830℃でろう付け
し、さらに、実施例３にあっては予じめＣｕ箔とＦｅ−
Ｎｉ42％合金またはコバールのチップ２、２とは熱間圧
接し、その後Ａ１ＮセラミックとＣｕ箔とを各々下記の
表１に示すろう材にて真空中でろう付けした。
【００１０】
【表１】（ろう材）
【００１１】上記のようにＡｌＮセラミックス板１の両
面にＦｅ−Ｎｉ42％合金チップまたはコバール２、２を
ろう付けした接合体を、図２に示すように３mm×４mmの
短形の角柱体に切り出して試験片３となし、この試験片
３を４点曲げ試験を行い、破断強度を測定した処、種々
のろう付け温度によりろう付けした接合体よりなる実施
例１、２、３、比較例１、２、３及び従来例の試験片３
の破断強度は下記の表２に示す通りであった。
面にＦｅ−Ｎｉ42％合金チップまたはコバール２、２を
ろう付けした接合体を、図２に示すように３mm×４mmの
短形の角柱体に切り出して試験片３となし、この試験片
３を４点曲げ試験を行い、破断強度を測定した処、種々
のろう付け温度によりろう付けした接合体よりなる実施
例１、２、３、比較例１、２、３及び従来例の試験片３
の破断強度は下記の表２に示す通りであった。
【００１２】
【表２】（４点曲げ破断強度ＭＰａ）
【００１３】上記の表１、表２で判るように従来例の通
常良く使われるＡｇ−Ｃｕ28％−Ｔｉ２％ろうによりＡ
ｌＮセラミックス板１とＦｅ−Ｎｉ42％合金またはコバ
ールのチップ２、２とをろう付けした接合体より成る試
験片３の破断強度は最高 143.7ＭＰａが得られたが、ろ
う付け温度が高い為にＡｌＮセラミックスにクラックが
発生していた。また、比較例１、２、３のろう材により
ＡｌＮセラミックス板１とＦｅ−Ｎｉ42％合金またはコ
バールチップ２、２とをろう付けした接合体より成る試
験片３の破断強度は、略30〜65ＭＰａ程度で低く、 700
℃でもろう付けが可能であったが、破断強度は低温ほど
低下する傾向があった。また、クラックの発生もあっ
た。比較例４の場合は、破断強度が 104.6ＭＰａと高か
ったが、ろう付け温度が 750℃と高く、クラックの発生
があり実用的ではない。然るに実施例の場合は、ろう材
とＦｅ−Ｎｉ42％合金またはコバールのチップ２との中
間材としてＣｕ箔を使用したことにより、ろう付け時ろ
う材中にＦｅやＮｉの金属成分が溶解せず脆いＮｉ−Ｔ
ｉの化合物を作ることはなく、またろう材中の組成が変
化しなかった為、低温の 650℃でも〜 148.9ＭＰａの高
い破断強度が得られた。また、ＡｌＮセラミックスに全
くクラックの発生が見られなかった。
常良く使われるＡｇ−Ｃｕ28％−Ｔｉ２％ろうによりＡ
ｌＮセラミックス板１とＦｅ−Ｎｉ42％合金またはコバ
ールのチップ２、２とをろう付けした接合体より成る試
験片３の破断強度は最高 143.7ＭＰａが得られたが、ろ
う付け温度が高い為にＡｌＮセラミックスにクラックが
発生していた。また、比較例１、２、３のろう材により
ＡｌＮセラミックス板１とＦｅ−Ｎｉ42％合金またはコ
バールチップ２、２とをろう付けした接合体より成る試
験片３の破断強度は、略30〜65ＭＰａ程度で低く、 700
℃でもろう付けが可能であったが、破断強度は低温ほど
低下する傾向があった。また、クラックの発生もあっ
た。比較例４の場合は、破断強度が 104.6ＭＰａと高か
ったが、ろう付け温度が 750℃と高く、クラックの発生
があり実用的ではない。然るに実施例の場合は、ろう材
とＦｅ−Ｎｉ42％合金またはコバールのチップ２との中
間材としてＣｕ箔を使用したことにより、ろう付け時ろ
う材中にＦｅやＮｉの金属成分が溶解せず脆いＮｉ−Ｔ
ｉの化合物を作ることはなく、またろう材中の組成が変
化しなかった為、低温の 650℃でも〜 148.9ＭＰａの高
い破断強度が得られた。また、ＡｌＮセラミックスに全
くクラックの発生が見られなかった。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明で判るように本発明のセラミ
ックスと金属の接合方法によれば、650℃程度の低い温
度でろう付けしてＡｌＮセラミックスにクラックを入れ
ず、これまで以上の高い接合強度が得られる。
ックスと金属の接合方法によれば、650℃程度の低い温
度でろう付けしてＡｌＮセラミックスにクラックを入れ
ず、これまで以上の高い接合強度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接合方法により接合するＡｌＮセラミ
ックス板とＦｅ−Ｎｉ42％合金またはコバールのチップ
の形状及び配置を示す図である。
ックス板とＦｅ−Ｎｉ42％合金またはコバールのチップ
の形状及び配置を示す図である。
【図２】図１のＡｌＮセラミックス板とＦｅ−Ｎｉ42％
合金またはコバールのチップをろう付けして得た接合体
を切断成形して得た角柱体の試験片を示す図である。
合金またはコバールのチップをろう付けして得た接合体
を切断成形して得た角柱体の試験片を示す図である。
１ ＡｌＮセラミックス板 ２ Ｆｅ−Ｎｉ42％合金またはコバールのチップ ３ 試験片
Claims (3)
- 【請求項１】 ＡｌＮセラミックスと金属との接合に於
いて、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−
Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｔｉ系の低融点ろう
材を用い、このろう材と金属との中間材としてＣｕ箔を
用いてろう付けすることを特徴とするセラミックスと金
属の接合方法。 - 【請求項２】 前記金属とＣｕ箔を前記ろう材よりも高
い融点のろう材を用いて先にろう付けすることを特徴と
する請求項１記載のセラミックと金属の接合方法。 - 【請求項３】 前記金属とＣｕ箔を先にクラッドするこ
とを特徴とする請求項１記載のセラミックと金属の接合
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25250993A JPH0782050A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | セラミックスと金属の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25250993A JPH0782050A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | セラミックスと金属の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0782050A true JPH0782050A (ja) | 1995-03-28 |
Family
ID=17238364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25250993A Pending JPH0782050A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | セラミックスと金属の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782050A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5807626A (en) * | 1995-07-21 | 1998-09-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ceramic circuit board |
| JP2003034585A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Toshiba Corp | 窒化物系セラミックス部材と金属部材の接合体およびそれを用いた窒化物系セラミックス回路基板 |
| JP2017081797A (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-18 | 京セラ株式会社 | 試料保持具 |
| CN108340094A (zh) * | 2017-01-23 | 2018-07-31 | 北京有色金属与稀土应用研究所 | 一种Ag-Cu-In-Sn-Ti合金钎料及制备方法 |
| CN109570670A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-05 | 华侨大学 | 低温钎焊蓝宝石和铜的方法 |
| CN110691762A (zh) * | 2017-05-30 | 2020-01-14 | 电化株式会社 | 陶瓷电路基板和其制造方法 |
| EP4108377A4 (en) * | 2020-02-17 | 2024-02-07 | Toshiba Kk | BRAZING BOND MATERIAL, BONDED BODY, CERAMIC CIRCUIT BOARD, AND METHOD FOR PRODUCING BONDED BODY |
-
1993
- 1993-09-14 JP JP25250993A patent/JPH0782050A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5807626A (en) * | 1995-07-21 | 1998-09-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ceramic circuit board |
| JP2003034585A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Toshiba Corp | 窒化物系セラミックス部材と金属部材の接合体およびそれを用いた窒化物系セラミックス回路基板 |
| JP2017081797A (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-18 | 京セラ株式会社 | 試料保持具 |
| CN108340094A (zh) * | 2017-01-23 | 2018-07-31 | 北京有色金属与稀土应用研究所 | 一种Ag-Cu-In-Sn-Ti合金钎料及制备方法 |
| CN108340094B (zh) * | 2017-01-23 | 2020-11-17 | 北京有色金属与稀土应用研究所 | 一种Ag-Cu-In-Sn-Ti合金钎料及其制备方法和应用 |
| CN110691762A (zh) * | 2017-05-30 | 2020-01-14 | 电化株式会社 | 陶瓷电路基板和其制造方法 |
| CN109570670A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-05 | 华侨大学 | 低温钎焊蓝宝石和铜的方法 |
| EP4108377A4 (en) * | 2020-02-17 | 2024-02-07 | Toshiba Kk | BRAZING BOND MATERIAL, BONDED BODY, CERAMIC CIRCUIT BOARD, AND METHOD FOR PRODUCING BONDED BODY |
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