JPH0783935B2 - 金属部材とセラミックス部材との接合方法 - Google Patents
金属部材とセラミックス部材との接合方法Info
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- JPH0783935B2 JPH0783935B2 JP2230867A JP23086790A JPH0783935B2 JP H0783935 B2 JPH0783935 B2 JP H0783935B2 JP 2230867 A JP2230867 A JP 2230867A JP 23086790 A JP23086790 A JP 23086790A JP H0783935 B2 JPH0783935 B2 JP H0783935B2
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- Japan
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- brazing material
- chip
- metal
- oxygen
- gripping
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属部材とセラミックス部材との接合方法に
係り、特に、ICチップ、LSIチップ等を搭載するチップ
マウンタにおける把持装置等に適用するのに好適な金属
部材とセラミックス部材との接合方法に関する。
係り、特に、ICチップ、LSIチップ等を搭載するチップ
マウンタにおける把持装置等に適用するのに好適な金属
部材とセラミックス部材との接合方法に関する。
従来から、チップマウンタ等の把持装置においては、耐
摩耗性を向上させるために、金属材料からなる把持部材
の先端部に、補強用としてセラミック製のチップを接合
することが行なわれており、このチップの材料として
は、耐食性が大きく融点が高くしても熱膨張率が小さ
い、ZrO2（ジルコニア）が用いられることがある。
摩耗性を向上させるために、金属材料からなる把持部材
の先端部に、補強用としてセラミック製のチップを接合
することが行なわれており、このチップの材料として
は、耐食性が大きく融点が高くしても熱膨張率が小さ
い、ZrO2（ジルコニア）が用いられることがある。
このような金属部材にジルコニアからなるセラミックス
部材を接合するためには、金属部材の先端部にTi等の活
性金属を含むろう材を介してセラミックス部材を組付け
た後、炉中で前記ろう材を溶融することにより、前記金
属部材とセラミックス部材とを接合するようになってい
る。
部材を接合するためには、金属部材の先端部にTi等の活
性金属を含むろう材を介してセラミックス部材を組付け
た後、炉中で前記ろう材を溶融することにより、前記金
属部材とセラミックス部材とを接合するようになってい
る。
この場合、前記ろう材中のTi等の活性金属は、酸素との
親和力が強いことから、ジルコニア中の酸素と反応する
のみらず、炉内雰囲気中の酸素とも反応してしまい、こ
れにより、ろう材の活性が失われてしまうため、金属部
材とセラミックス部材との適正な接合を行なうことがで
きないという問題点があった。
親和力が強いことから、ジルコニア中の酸素と反応する
のみらず、炉内雰囲気中の酸素とも反応してしまい、こ
れにより、ろう材の活性が失われてしまうため、金属部
材とセラミックス部材との適正な接合を行なうことがで
きないという問題点があった。
このため、従来から、真空中あるいは不活性ガス雰囲気
中で、前記ろう材を溶融することにより、前記金属部材
とセラミックス部材とを接合することが行なわれてい
た。
中で、前記ろう材を溶融することにより、前記金属部材
とセラミックス部材とを接合することが行なわれてい
た。
しかしながら、前述した従来の接合方法におけるよう
に、真空中あるいは不活性ガス雰囲気中でろう材を溶融
することにより、金属部材とセラミックス部材との接合
を行なうと、前記ろう材中のTi等の活性金属がジルコニ
ア中の酸素と反応して下記の化学式に基づく還元作用が
発生することになる。
に、真空中あるいは不活性ガス雰囲気中でろう材を溶融
することにより、金属部材とセラミックス部材との接合
を行なうと、前記ろう材中のTi等の活性金属がジルコニ
ア中の酸素と反応して下記の化学式に基づく還元作用が
発生することになる。
ZrO2＋2Ti→Zr＋2TiO ……（１） そして、この還元反応により、セラミックス部材が黒色
に変色してしまい、美観を損うという問題点を有してい
る。このセラミックス部材の黒変の原因はまだ明らかに
されていないが、単体のジルコニウムが生じるためであ
ると推定されている。しかも、前記ジルコニアの還元反
応により、変色部分の強度および硬度等の機械的性質の
低下を招来してしまい、チップマウンタ等に適した接合
を行なうことができないという問題点を有していた。
に変色してしまい、美観を損うという問題点を有してい
る。このセラミックス部材の黒変の原因はまだ明らかに
されていないが、単体のジルコニウムが生じるためであ
ると推定されている。しかも、前記ジルコニアの還元反
応により、変色部分の強度および硬度等の機械的性質の
低下を招来してしまい、チップマウンタ等に適した接合
を行なうことができないという問題点を有していた。
本発明は、前述した点に鑑みてなされたもので、ジルコ
ニアの還元反応による変色および機械的性質の低下を防
止して適正な接合を行なうことのできる金属部材とセラ
ミックス部材との接合方法を提供することを目的とす
る。
ニアの還元反応による変色および機械的性質の低下を防
止して適正な接合を行なうことのできる金属部材とセラ
ミックス部材との接合方法を提供することを目的とす
る。
前記目的を達成するため本発明に係る金属部材とセラミ
ックス部材との接合方法は、金属部材にジルコニアから
なるセラミックス部材をろう材を介して組付けた後、前
記ろう材を溶融して前記金属部材とセラミックス部材と
を接合する金属部材とセラミックス部材との接合方法に
おいて、前記金属部材と前記セラミックス部材との間に
活性金属を含むろう材を配設し、酸素含有雰囲気中で、
前記金属部材とセラミックス部材とを前記ろう材を介し
て加圧しながら、高周波誘導加熱により前記ろう材を溶
融して前記金属部材とセラミックス部材とを接合させる
ようにしたことを特徴としている。
ックス部材との接合方法は、金属部材にジルコニアから
なるセラミックス部材をろう材を介して組付けた後、前
記ろう材を溶融して前記金属部材とセラミックス部材と
を接合する金属部材とセラミックス部材との接合方法に
おいて、前記金属部材と前記セラミックス部材との間に
活性金属を含むろう材を配設し、酸素含有雰囲気中で、
前記金属部材とセラミックス部材とを前記ろう材を介し
て加圧しながら、高周波誘導加熱により前記ろう材を溶
融して前記金属部材とセラミックス部材とを接合させる
ようにしたことを特徴としている。
前述した構成からなる本発明によれば、酸素含有雰囲気
中で、金属部材とジルコニアからなるセラミックス部材
とをろう材を介して加圧しながら、高周波誘導加熱によ
りろう材を溶融して金属部材とセラミックス部材とを接
合させるようにしているので、前記ろう材を極めて短時
間で溶融することにより、ろう材中の活性金属と雰囲気
中の酸素との反応が最小限とされ、還元作用としては、
ジルコニア中の酸素とろう材中の活性金属との還元くし
なければならないという不都合が生じる。
中で、金属部材とジルコニアからなるセラミックス部材
とをろう材を介して加圧しながら、高周波誘導加熱によ
りろう材を溶融して金属部材とセラミックス部材とを接
合させるようにしているので、前記ろう材を極めて短時
間で溶融することにより、ろう材中の活性金属と雰囲気
中の酸素との反応が最小限とされ、還元作用としては、
ジルコニア中の酸素とろう材中の活性金属との還元くし
なければならないという不都合が生じる。
また、各発熱部3aのそれぞれの熱履歴に対応して供給電
力を詳細に補正・制御することにより、ある程度各発熱
部3aの下方のグレーズ層２の蓄熱量に対応する温度制御
がなされ、適切な印字濃度が得られるが、補正データを
記憶したり、通電履歴を記憶するための集積回路素子容
量が増大し、著しいコストアップになるという欠点があ
った。
力を詳細に補正・制御することにより、ある程度各発熱
部3aの下方のグレーズ層２の蓄熱量に対応する温度制御
がなされ、適切な印字濃度が得られるが、補正データを
記憶したり、通電履歴を記憶するための集積回路素子容
量が増大し、著しいコストアップになるという欠点があ
った。
本発明は、このような点に鑑み、安価に製造できるばか
りでなく、高速化に対応でき、しかも寿命を長くするこ
とのできるサーマルヘッドを提供することを目的として
いる。
りでなく、高速化に対応でき、しかも寿命を長くするこ
とのできるサーマルヘッドを提供することを目的として
いる。
前述した目的を達成するため本発明の請求項第１項のサ
ーマルヘッドは、基板上に蓄熱層を形成し、この蓄熱層
上に複数個の発熱素子を形成する発熱抵抗体層を積層す
るとともに、前記各発熱素子に選択的に通電するための
共通給電体層および個別給電体層を形成し、さらにこれ
らの上に保護層を積層してなるサーマルヘッドにおい
て、前記把持部材１の中央部には、前記把持装置に把持
部材１をねじ止めするための孔部３が穿設されている。
また、前記把持装置の把持側端面には、下方に延在する
把持片４が突出形成されており、この把持片４の前面に
は、断面形状ほぼＬ字状を有するジルコニアからなるセ
ラミックス部材たる補強用のチップ５が、活性金属から
なりチップ５の接合面と同じ大きさを有するろう材６を
介して固着されている。
ーマルヘッドは、基板上に蓄熱層を形成し、この蓄熱層
上に複数個の発熱素子を形成する発熱抵抗体層を積層す
るとともに、前記各発熱素子に選択的に通電するための
共通給電体層および個別給電体層を形成し、さらにこれ
らの上に保護層を積層してなるサーマルヘッドにおい
て、前記把持部材１の中央部には、前記把持装置に把持
部材１をねじ止めするための孔部３が穿設されている。
また、前記把持装置の把持側端面には、下方に延在する
把持片４が突出形成されており、この把持片４の前面に
は、断面形状ほぼＬ字状を有するジルコニアからなるセ
ラミックス部材たる補強用のチップ５が、活性金属から
なりチップ５の接合面と同じ大きさを有するろう材６を
介して固着されている。
そして、前記把持部材１の係合片２を把持装置の取付位
置に装着した状態で、前記孔部３を貫通する図示しない
ねじにより締付けることにより、前記把持部材１を把持
装置に固定し、前記チップ５の先端部でICチップ、LSI
チップ等の所定、加工部材を把持するようになされてい
る。
置に装着した状態で、前記孔部３を貫通する図示しない
ねじにより締付けることにより、前記把持部材１を把持
装置に固定し、前記チップ５の先端部でICチップ、LSI
チップ等の所定、加工部材を把持するようになされてい
る。
つぎに、本実施例において把持部材１にチップ５を接合
する方法について説明する。
する方法について説明する。
まず、金属からなる前把持部材１およびジルコニアから
なるチップ５を所定形状に形成するとともに、Ag−Cu−
Ti系の活性金属からなり箔状、粉末あるいはペースト状
を有するろう材６を用意する。その後、把持部材１、チ
ップ５およびろう材６をトリクレン洗浄あるいは超音波
洗浄等の手段により洗浄する。
なるチップ５を所定形状に形成するとともに、Ag−Cu−
Ti系の活性金属からなり箔状、粉末あるいはペースト状
を有するろう材６を用意する。その後、把持部材１、チ
ップ５およびろう材６をトリクレン洗浄あるいは超音波
洗浄等の手段により洗浄する。
そして、前記把持部材１の把持片４の前面に、ろう材６
を介してチップ５を組付ける。この状態で、前記把持部
材１を図示しない所定の治具に装着し、この治具により
前記把持部材１とチップ５との接合方向（第１図中矢印
方向）に1Kg f/cm2以上の圧力で加圧しながら、大気中
あるいは活性雰囲気中という酸素を含有する雰囲気中に
おいて、治具の外周にコイルを巻回するなどして高周波
誘導加熱装置によりろう材６の融点（約850℃）以上に
加熱して前記ろう材６を溶融させることにより、前記把
持部材１にチップ５を接合させるようになっている。
を介してチップ５を組付ける。この状態で、前記把持部
材１を図示しない所定の治具に装着し、この治具により
前記把持部材１とチップ５との接合方向（第１図中矢印
方向）に1Kg f/cm2以上の圧力で加圧しながら、大気中
あるいは活性雰囲気中という酸素を含有する雰囲気中に
おいて、治具の外周にコイルを巻回するなどして高周波
誘導加熱装置によりろう材６の融点（約850℃）以上に
加熱して前記ろう材６を溶融させることにより、前記把
持部材１にチップ５を接合させるようになっている。
この場合に、前記ろう材６が前記チップ５の接合面と同
じ大きさを有するとともに、前記治具によりチップ５と
ろう材６とを加圧密着させながら、接合を行なうように
しているので、チップ５とろう材６との接触面積が増大
し、ろう材６と周囲雰囲気中の酸素との接触が極めて少
なくなり、ろう材６中のTiは雰囲気中の酸素とはほとん
ど反応せず、この結果、チップ５のジルコニア（ZrO2）
中の酸素とろう材６中のTiとの前記（１）式に基づく還
元反応が行なわれる。
じ大きさを有するとともに、前記治具によりチップ５と
ろう材６とを加圧密着させながら、接合を行なうように
しているので、チップ５とろう材６との接触面積が増大
し、ろう材６と周囲雰囲気中の酸素との接触が極めて少
なくなり、ろう材６中のTiは雰囲気中の酸素とはほとん
ど反応せず、この結果、チップ５のジルコニア（ZrO2）
中の酸素とろう材６中のTiとの前記（１）式に基づく還
元反応が行なわれる。
また、前記ろう材６の溶融を高周波誘導加熱装置により
行なうようにしているので、前記ろう材６を極めて短時
間で溶融することができ、この結果、ろう材６中のTiと
ジルコニア中の酸素との反応を、把持部材１をチップ５
との接合に必要な最小限に止め単体のジルコニウムの生
成を抑止している。
行なうようにしているので、前記ろう材６を極めて短時
間で溶融することができ、この結果、ろう材６中のTiと
ジルコニア中の酸素との反応を、把持部材１をチップ５
との接合に必要な最小限に止め単体のジルコニウムの生
成を抑止している。
さらに、前記チップ５のジルコニア中の酸素とTiとの還
元反応により生成された単体のジルコニウム（Zr）は、
前述したようにろう材６の溶融時の雰囲気が大気または
活性雰囲気という酸素を含有する雰囲気であるため、ジ
ルコニア外周部の雰囲気と反応し、下記の（２）式に基
づく酸化反応により、侵入した酸素と結合して再度ジル
コニアとなり、これにより、チップ５の変色あるいは材
質の変化等の発生を防止することができる。
元反応により生成された単体のジルコニウム（Zr）は、
前述したようにろう材６の溶融時の雰囲気が大気または
活性雰囲気という酸素を含有する雰囲気であるため、ジ
ルコニア外周部の雰囲気と反応し、下記の（２）式に基
づく酸化反応により、侵入した酸素と結合して再度ジル
コニアとなり、これにより、チップ５の変色あるいは材
質の変化等の発生を防止することができる。
Zr＋O2→ZrO2 ……（２） したがって、本実施例においては、チップ５のジルコニ
ア中の酸素とろう材６中のTiとの還元反応、ならびに、
大気あるいは活性雰囲気中の酸素とジルコニウムとの酸
化反応が行なわれるので、単体のジルコニウムが存在す
ることがなく、チップ５の変色あるいは材質の変化等の
発生を防止することができる。この結果、美感を損うこ
とがなく、しかも、チップ５の強度および硬度等の機械
的性質の低下を防止することができ、チップマウンタ等
に適した接合を行なうことができる。
ア中の酸素とろう材６中のTiとの還元反応、ならびに、
大気あるいは活性雰囲気中の酸素とジルコニウムとの酸
化反応が行なわれるので、単体のジルコニウムが存在す
ることがなく、チップ５の変色あるいは材質の変化等の
発生を防止することができる。この結果、美感を損うこ
とがなく、しかも、チップ５の強度および硬度等の機械
的性質の低下を防止することができ、チップマウンタ等
に適した接合を行なうことができる。
第２図は本発明の接合方法を適用する把持装置の把持部
材の他の実施例を示すものであり、金属部材たる把持部
材１の把持側端面には、下方に延材する把持片４が突出
形成されており、この把持片４の中央部には、下方に延
材する保持溝７が形成されている。そして、この保持溝
７には、平板状のチップ５が前記保持溝７の上端面に配
置されたろう材６を介して固着されている。
材の他の実施例を示すものであり、金属部材たる把持部
材１の把持側端面には、下方に延材する把持片４が突出
形成されており、この把持片４の中央部には、下方に延
材する保持溝７が形成されている。そして、この保持溝
７には、平板状のチップ５が前記保持溝７の上端面に配
置されたろう材６を介して固着されている。
本実施例においては、前記把持部材１、チップ５および
ろう材６を所定形状に作成して洗浄した後、前記把持部
材１の把持片４の保持溝７に、ろう材６を介してチップ
５を組付ける。この状態で、本実施例においては、治具
により前記把持片４の把持溝７の上端面とチップ５との
接合方向（第２図（ａ）中矢印方向）に1Kg f/cm2以上
の圧力で加圧しながら、大気中あるいは活性雰囲気とい
う酸素を含有する雰囲気中において、高周波誘導加熱装
置により加熱して前記ろう材６を溶融させることによ
り、前記把持部材１にチップ５を接合させるようになっ
ている。
ろう材６を所定形状に作成して洗浄した後、前記把持部
材１の把持片４の保持溝７に、ろう材６を介してチップ
５を組付ける。この状態で、本実施例においては、治具
により前記把持片４の把持溝７の上端面とチップ５との
接合方向（第２図（ａ）中矢印方向）に1Kg f/cm2以上
の圧力で加圧しながら、大気中あるいは活性雰囲気とい
う酸素を含有する雰囲気中において、高周波誘導加熱装
置により加熱して前記ろう材６を溶融させることによ
り、前記把持部材１にチップ５を接合させるようになっ
ている。
したがって、本実施例においても前記実施例と同様に、
チップ５のジルコニア中の酸素とろう材６中のTiとの還
元反応、ならびに、ジルコニウムと雰囲気中の酸素との
酸化反応が行なわれるので、チップ５の変色あるいは材
質の変化等の発生を防止することができ、この結果、美
感を損うことがなく、しかも、チップ５の強度および硬
度等の機械的性質の低下を防止することができ、チップ
マウンタ等に適した接合を行なうことができる。
チップ５のジルコニア中の酸素とろう材６中のTiとの還
元反応、ならびに、ジルコニウムと雰囲気中の酸素との
酸化反応が行なわれるので、チップ５の変色あるいは材
質の変化等の発生を防止することができ、この結果、美
感を損うことがなく、しかも、チップ５の強度および硬
度等の機械的性質の低下を防止することができ、チップ
マウンタ等に適した接合を行なうことができる。
なお、本発明は、前述した両実施例に限定されるもので
はなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
はなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
以上説明したように本発明に係る金属部材とセラミック
ス部材との接合方法においては、ジルコニア中の酸素と
ろう材中の活性金属との還元反応、ならびにジルコニウ
ムと酸素含有雰囲気中の酸素との酸化反応が行なわれる
ので、セラミックス部材の変色あるいは材質の変化等の
発生を確実に防止することができる。この結果、美感を
損うことがなく、しかも、セラミックス部材の強度およ
び硬度等の機械的性質の低下を防止することができ、工
作機械に適した接合を行なうことができる。さらに、前
述したように酸素含有雰囲気すなわち大気中での接合が
可能であるため、量産性に富み、安価に製造することが
できる。
ス部材との接合方法においては、ジルコニア中の酸素と
ろう材中の活性金属との還元反応、ならびにジルコニウ
ムと酸素含有雰囲気中の酸素との酸化反応が行なわれる
ので、セラミックス部材の変色あるいは材質の変化等の
発生を確実に防止することができる。この結果、美感を
損うことがなく、しかも、セラミックス部材の強度およ
び硬度等の機械的性質の低下を防止することができ、工
作機械に適した接合を行なうことができる。さらに、前
述したように酸素含有雰囲気すなわち大気中での接合が
可能であるため、量産性に富み、安価に製造することが
できる。
第１図は本発明に係る金属部材とセラミックス部材との
接合方法を適用する把持装置の把持部材の実施例を示す
側面図、第２図（ａ）、（ｂ）は他の実施例を示す側面
図と正面図である。 １……把持部材、４……把持片、５……チップ、６……
ろう材。
接合方法を適用する把持装置の把持部材の実施例を示す
側面図、第２図（ａ）、（ｂ）は他の実施例を示す側面
図と正面図である。 １……把持部材、４……把持片、５……チップ、６……
ろう材。
Claims (1)
- 【請求項１】金属部材にジルコニアからなるセラミック
ス部材をろう材を介して組付けた後、前記ろう材を溶融
して前記金属部材にセラミックス部材とを接合する金属
部材とセラミックス部材との接合方法において、前記金
属部材と前記セラミックス部材との間に活性金属を含む
ろう材を配設し、酸素含有雰囲気中で、前記金属部材と
セラミックス部材とを前記ろう材を介して加圧しなが
ら、高周波誘導加熱により前記ろう材を溶融して前記金
属部材とセラミックス部材とを接合させるようにしたこ
とを特徴とする金属部材とセラミックス部材との接合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2230867A JPH0783935B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 金属部材とセラミックス部材との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2230867A JPH0783935B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 金属部材とセラミックス部材との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04111966A JPH04111966A (ja) | 1992-04-13 |
| JPH0783935B2 true JPH0783935B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=16914552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2230867A Expired - Lifetime JPH0783935B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 金属部材とセラミックス部材との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783935B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5204958B2 (ja) * | 2006-06-19 | 2013-06-05 | 日本発條株式会社 | 接合体 |
| JP4237781B2 (ja) | 2006-06-29 | 2009-03-11 | シーケーディ株式会社 | 流量制御弁 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60122776A (ja) * | 1983-12-07 | 1985-07-01 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックスと金属の接合体とその製造法 |
| JPH0776140B2 (ja) * | 1988-09-16 | 1995-08-16 | 敏夫 成田 | 酸化ジルコニウム系セラミックと金属の接合方法 |
| JPH02196072A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-08-02 | Mazda Motor Corp | 窒化ケイ素系セラミックの接合方法 |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP2230867A patent/JPH0783935B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04111966A (ja) | 1992-04-13 |
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