JPH10130069A - アルミナセラミックスとアルミニウムとの接合方法 - Google Patents
アルミナセラミックスとアルミニウムとの接合方法Info
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- JPH10130069A JPH10130069A JP29930896A JP29930896A JPH10130069A JP H10130069 A JPH10130069 A JP H10130069A JP 29930896 A JP29930896 A JP 29930896A JP 29930896 A JP29930896 A JP 29930896A JP H10130069 A JPH10130069 A JP H10130069A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミナセラミックス表面に無電解メッキ法
で金属層を形成する薄板のアルミナセラミックスとアル
ミニウムとの接合方法では、反りには問題ないが、セラ
ミックス自体の強度特性に影響する恐れがあるという問
題があった。 【解決手段】 アルミナセラミックス表面に、錫−亜鉛
から成るはんだを溶融して金属層を形成し、その形成し
た金属層と錫−亜鉛から成るはんだを接合面にはんだ付
けしたアルミニウムとを錫−亜鉛から成るはんだではん
だ付けすることとしたアルミナセラミックスとアルミニ
ウムとの接合方法。
で金属層を形成する薄板のアルミナセラミックスとアル
ミニウムとの接合方法では、反りには問題ないが、セラ
ミックス自体の強度特性に影響する恐れがあるという問
題があった。 【解決手段】 アルミナセラミックス表面に、錫−亜鉛
から成るはんだを溶融して金属層を形成し、その形成し
た金属層と錫−亜鉛から成るはんだを接合面にはんだ付
けしたアルミニウムとを錫−亜鉛から成るはんだではん
だ付けすることとしたアルミナセラミックスとアルミニ
ウムとの接合方法。
Description
【０００１】
【産業上の属する技術分野】本発明は、セラミックスに
金属を接合する方法に関し、特にアルミナセラミックス
にアルミニウムを接合する方法に関する。
金属を接合する方法に関し、特にアルミナセラミックス
にアルミニウムを接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルミナセラミックスにアルミニ
ウムを接合する方法としては、アルミナセラミックス表
面にモリブデンとマンガン等から成る金属を公知の高融
点金属法で焼き付け、その上面にニッケルもしくは銅を
メッキした後、さらにその上面にアルミニウムをはんだ
付けもしくはロウ付けする方法で接合していた。また、
他の方法としては、アルミナセラミックス表面にチタン
等の活性金属から成る金属層を形成した後、その上面に
アルミニウムをはんだ付けもしくはロウ付けする方法で
接合していた。
ウムを接合する方法としては、アルミナセラミックス表
面にモリブデンとマンガン等から成る金属を公知の高融
点金属法で焼き付け、その上面にニッケルもしくは銅を
メッキした後、さらにその上面にアルミニウムをはんだ
付けもしくはロウ付けする方法で接合していた。また、
他の方法としては、アルミナセラミックス表面にチタン
等の活性金属から成る金属層を形成した後、その上面に
アルミニウムをはんだ付けもしくはロウ付けする方法で
接合していた。
【０００３】しかしながら、これらの方法では、金属層
の形成時に金属が高融点金属の場合、約１５００℃の高
温に、活性金属から成る金属の場合でも８００℃以上の
高温に晒さなければならず、アルミナセラミックスが薄
板の場合には大きな反りを生じてしまい、その薄板とア
ルミニウムとを接合するのが極めて難しいという問題が
あった。
の形成時に金属が高融点金属の場合、約１５００℃の高
温に、活性金属から成る金属の場合でも８００℃以上の
高温に晒さなければならず、アルミナセラミックスが薄
板の場合には大きな反りを生じてしまい、その薄板とア
ルミニウムとを接合するのが極めて難しいという問題が
あった。
【０００４】そのため、他の接合方法として、アルミナ
セラミックス表面に無電解メッキ法で金属層を形成し、
その金属層にアルミニウムをはんだ付けすることにより
接合する方法が最近提案された。この方法は、３５０℃
前後の極めて低温で金属層を形成できるので、薄板のア
ルミナセラミックスであっても反りがほとんど生じない
方法である。
セラミックス表面に無電解メッキ法で金属層を形成し、
その金属層にアルミニウムをはんだ付けすることにより
接合する方法が最近提案された。この方法は、３５０℃
前後の極めて低温で金属層を形成できるので、薄板のア
ルミナセラミックスであっても反りがほとんど生じない
方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この無
電解メッキ法で金属層を形成する方法は、反りはほとん
ど生じないが、メッキ時に強酸の溶液にアルミナセラミ
ックスを浸漬しなければならないので、アルミナセラミ
ックス内の粒界に存在する焼結助剤を侵食せしめ、アル
ミナセラミックス自体の強度特性に影響する恐れがある
という問題があった。
電解メッキ法で金属層を形成する方法は、反りはほとん
ど生じないが、メッキ時に強酸の溶液にアルミナセラミ
ックスを浸漬しなければならないので、アルミナセラミ
ックス内の粒界に存在する焼結助剤を侵食せしめ、アル
ミナセラミックス自体の強度特性に影響する恐れがある
という問題があった。
【０００６】本発明は、上述した従来技術が有する課題
に鑑みなされたものであって、その目的は、薄いアルミ
ナセラミックスであっても、反ることなく、また、アル
ミナセラミックス自体の強度特性にも影響することなく
アルミニウムと容易に接合することができる方法を提供
することにある。
に鑑みなされたものであって、その目的は、薄いアルミ
ナセラミックスであっても、反ることなく、また、アル
ミナセラミックス自体の強度特性にも影響することなく
アルミニウムと容易に接合することができる方法を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意研究した結果、アルミナセラミック
ス表面に錫−亜鉛から成るはんだを溶融して金属層を形
成し、その金属層とアルミニウムとを錫−亜鉛から成る
はんだではんだ付けすれば、薄いアルミナセラミックス
であっても反ることなく、また、アルミナセラミックス
自体の強度特性に影響することなく、容易に接合できる
との知見を得て本発明を完成した。
を達成するため鋭意研究した結果、アルミナセラミック
ス表面に錫−亜鉛から成るはんだを溶融して金属層を形
成し、その金属層とアルミニウムとを錫−亜鉛から成る
はんだではんだ付けすれば、薄いアルミナセラミックス
であっても反ることなく、また、アルミナセラミックス
自体の強度特性に影響することなく、容易に接合できる
との知見を得て本発明を完成した。
【０００８】即ち本発明は、アルミナセラミックス表面
に、錫−亜鉛から成るはんだを溶融して金属層を形成
し、その形成した金属層と錫−亜鉛から成るはんだを接
合面にはんだ付けしたアルミニウムとを、錫−亜鉛から
成るはんだではんだ付けすることを特徴とするアルミナ
セラミックスとアルミニウムとの接合方法とすることを
要旨とする。以下さらに詳細に説明する。
に、錫−亜鉛から成るはんだを溶融して金属層を形成
し、その形成した金属層と錫−亜鉛から成るはんだを接
合面にはんだ付けしたアルミニウムとを、錫−亜鉛から
成るはんだではんだ付けすることを特徴とするアルミナ
セラミックスとアルミニウムとの接合方法とすることを
要旨とする。以下さらに詳細に説明する。
【０００９】アルミナセラミックス表面に形成する金属
層としては、錫−亜鉛から成るはんだとし、そのはんだ
を溶融してアルミナセラミックス面に形成することとし
た。金属層をこの組成のはんだとしたのは、溶融温度が
適度に低く、しかも溶融時の表面張力が低くセラミック
スにもよく濡れ、接着強度も相応に大きいことによる。
このはんだは、その溶融温度が代表的な組成で２０５℃
ないし２１５℃であることから、およそ２６０℃程度の
温度でそのはんだを濡れ広がらせることができるので、
極めて低い温度で金属層を形成することができ、アルミ
ナセラミックスの反りを起こすことなく、また、アルミ
ニウムを接合した後の冷却時に発生するアルミナセラミ
ックスの反りや熱収縮による接合部分の破壊も起こらな
い。さらに、接着強度も引張り強さで０．１８ｋｇｆ／
ｃｍ2と相応に高い。この金属層の形成が、低温のはん
だ付けだけでメッキ法のように強酸液に浸漬することも
ないので、アルミナセラミックス自体の強度特性に影響
はない。
層としては、錫−亜鉛から成るはんだとし、そのはんだ
を溶融してアルミナセラミックス面に形成することとし
た。金属層をこの組成のはんだとしたのは、溶融温度が
適度に低く、しかも溶融時の表面張力が低くセラミック
スにもよく濡れ、接着強度も相応に大きいことによる。
このはんだは、その溶融温度が代表的な組成で２０５℃
ないし２１５℃であることから、およそ２６０℃程度の
温度でそのはんだを濡れ広がらせることができるので、
極めて低い温度で金属層を形成することができ、アルミ
ナセラミックスの反りを起こすことなく、また、アルミ
ニウムを接合した後の冷却時に発生するアルミナセラミ
ックスの反りや熱収縮による接合部分の破壊も起こらな
い。さらに、接着強度も引張り強さで０．１８ｋｇｆ／
ｃｍ2と相応に高い。この金属層の形成が、低温のはん
だ付けだけでメッキ法のように強酸液に浸漬することも
ないので、アルミナセラミックス自体の強度特性に影響
はない。
【００１０】はんだが上記以外のはんだであると、例え
ば、多用される錫−鉛から成るはんだでは、その溶融温
度は１８０℃ないし１８５℃で適度に低いが、溶融時の
表面張力が高いためアルミナセラミックスによく濡れず
用いることができない。また、異種金属のはんだ付け等
に利用するインジウムまたはその合金から成るはんだで
は、溶融時の表面張力が低いのでアルミナセラミックス
にもよく濡れるが、その接着強度が引張り強さで０．０
６ｋｇｆ／ｃｍ2程度と錫−亜鉛から成るはんだより格
段に低いこと、その溶融温度もインジウムで約１５６
℃、その合金ではそれ以下の温度となり、温度の面で利
用が相当制限されてしまう。
ば、多用される錫−鉛から成るはんだでは、その溶融温
度は１８０℃ないし１８５℃で適度に低いが、溶融時の
表面張力が高いためアルミナセラミックスによく濡れず
用いることができない。また、異種金属のはんだ付け等
に利用するインジウムまたはその合金から成るはんだで
は、溶融時の表面張力が低いのでアルミナセラミックス
にもよく濡れるが、その接着強度が引張り強さで０．０
６ｋｇｆ／ｃｍ2程度と錫−亜鉛から成るはんだより格
段に低いこと、その溶融温度もインジウムで約１５６
℃、その合金ではそれ以下の温度となり、温度の面で利
用が相当制限されてしまう。
【００１１】アルミナセラミックスにアルミニウムを接
合する方法としては、形成した金属層と錫−亜鉛から成
るはんだを接合面にはんだ付けしたアルミニウムとを錫
−亜鉛から成るはんだではんだ付けすることとした。は
んだを錫−亜鉛から成るはんだとしたのは、アルミニウ
ムによく濡れること、金属層のはんだと同じであること
などが好ましいことによる。錫−鉛などから成るはんだ
では、アルミニウムに濡れ難いため好ましくなく、その
はんだを接合に用いる場合にも溶融時の表面張力が金属
層を形成しているはんだより大きく、そのはんだによる
収縮で金属層を剥離させてしまい好ましくない。
合する方法としては、形成した金属層と錫−亜鉛から成
るはんだを接合面にはんだ付けしたアルミニウムとを錫
−亜鉛から成るはんだではんだ付けすることとした。は
んだを錫−亜鉛から成るはんだとしたのは、アルミニウ
ムによく濡れること、金属層のはんだと同じであること
などが好ましいことによる。錫−鉛などから成るはんだ
では、アルミニウムに濡れ難いため好ましくなく、その
はんだを接合に用いる場合にも溶融時の表面張力が金属
層を形成しているはんだより大きく、そのはんだによる
収縮で金属層を剥離させてしまい好ましくない。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、アルミナセラミックスに金
属層を形成する方法をさらに詳細に述べると、先ず、ア
ルミナ粉末を用いて慣用の方法で所要の大きさと厚さを
持つ薄い焼結体を作製する。焼結体の表面は必要があれ
ば研削をして平坦にする。その焼結体の表面を水で洗浄
するなどして粉塵等の汚れを除去する。
属層を形成する方法をさらに詳細に述べると、先ず、ア
ルミナ粉末を用いて慣用の方法で所要の大きさと厚さを
持つ薄い焼結体を作製する。焼結体の表面は必要があれ
ば研削をして平坦にする。その焼結体の表面を水で洗浄
するなどして粉塵等の汚れを除去する。
【００１３】そのアルミナセラミックスの表面に、錫−
亜鉛から成るはんだを２６０℃前後の温度で溶融し、金
属層を形成する。次いで形成した金属層と同じ組成の錫
−亜鉛から成るはんだを用いてアルミニウムの接合面に
はんだ付けし、その接合面と金属層とを同じ錫−亜鉛か
ら成るはんだを用いてアルミナセラミックスとアルミニ
ウムとを接合する。
亜鉛から成るはんだを２６０℃前後の温度で溶融し、金
属層を形成する。次いで形成した金属層と同じ組成の錫
−亜鉛から成るはんだを用いてアルミニウムの接合面に
はんだ付けし、その接合面と金属層とを同じ錫−亜鉛か
ら成るはんだを用いてアルミナセラミックスとアルミニ
ウムとを接合する。
【００１４】以上の方法でアルミナセラミックス表面に
アルミニウムを接合すれば、薄いアルミナセラミックス
でも、アルミナセラミックスとアルミニウムとを、反り
もなく、接合することができる。
アルミニウムを接合すれば、薄いアルミナセラミックス
でも、アルミナセラミックスとアルミニウムとを、反り
もなく、接合することができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明をより詳細に説明する。
本発明をより詳細に説明する。
【００１６】（実施例１） （１）アルミナセラミックス表面への金属層の形成 Ａｌ2Ｏ3が９６ｗｔ％のアルミナ粉末を用いて（株）日
本セラテックが作製した５０×５０×厚さ０．６３５ｍ
ｍのサイズの薄板をアルミナセラミックスとした。この
表面を水で洗浄して粉塵等の汚れを除去した後、その面
に表１に示すはんだを２６０℃で溶融して金属層を形成
した。
本セラテックが作製した５０×５０×厚さ０．６３５ｍ
ｍのサイズの薄板をアルミナセラミックスとした。この
表面を水で洗浄して粉塵等の汚れを除去した後、その面
に表１に示すはんだを２６０℃で溶融して金属層を形成
した。
【００１７】（２）アルミナセラミックスとアルミニウ
ムとの接合 アルミニウムとして直径が３ｍｍで長さが２０ｍｍのア
ルミニウム棒（材質：３００３）を用い、そのアルミニ
ウムの接合面に表１に示すはんだをあらかじめはんだ付
けし、その接合面と形成した金属層とを表１に示すはん
だを用いてはんだ付けして接合した。
ムとの接合 アルミニウムとして直径が３ｍｍで長さが２０ｍｍのア
ルミニウム棒（材質：３００３）を用い、そのアルミニ
ウムの接合面に表１に示すはんだをあらかじめはんだ付
けし、その接合面と形成した金属層とを表１に示すはん
だを用いてはんだ付けして接合した。
【００１８】（３）評価 接合したアルミニウム棒を垂直に引っ張り、接合強度を
求めた。その結果を表１に示す。
求めた。その結果を表１に示す。
【００１９】（比較例１〜３）なお、比較のため比較例
１では、金属層のはんだを６２ｗｔ％Ｓｎ−３８ｗｔ％
Ｐｂにした他は、比較例２では、アルミニウムの接合面
に形成するはんだを６２ｗｔ％Ｓｎ−３８ｗｔ％Ｐｂに
した他は、比較例３では、アルミナセラミックスとアル
ミニウムを接合するはんだを６２ｗｔ％Ｓｎ−３８ｗｔ
％Ｐｂにした他は実施例と同様に接合し、評価した。そ
の結果も表１に示す。
１では、金属層のはんだを６２ｗｔ％Ｓｎ−３８ｗｔ％
Ｐｂにした他は、比較例２では、アルミニウムの接合面
に形成するはんだを６２ｗｔ％Ｓｎ−３８ｗｔ％Ｐｂに
した他は、比較例３では、アルミナセラミックスとアル
ミニウムを接合するはんだを６２ｗｔ％Ｓｎ−３８ｗｔ
％Ｐｂにした他は実施例と同様に接合し、評価した。そ
の結果も表１に示す。
【００２０】表１から明らかなように、実施例１におい
ては、接合強度が０．１８ｋｇｆ／ｃｍ2（アルミニウ
ム棒接合全面の強度は１．２６ｋｇｆ）となり、実用に
供することのできる相応の強度で接合されていた。
ては、接合強度が０．１８ｋｇｆ／ｃｍ2（アルミニウ
ム棒接合全面の強度は１．２６ｋｇｆ）となり、実用に
供することのできる相応の強度で接合されていた。
【００２１】これに対して比較例１では、金属層と成る
はんだがセラミックスに濡れが悪く、比較例２では、ア
ルミニウムの接合面にはんだ付けするはんだの濡れが悪
く、いずれも接合できなかった。また、比較例３では、
セラミックス表面に形成されていた金属層をセラミック
スとアルミニウムとを接合する時に剥いでしまい、金属
層が剥離してしまった。これらはいずれもはんだの種類
が本発明の範囲外であるためである。
はんだがセラミックスに濡れが悪く、比較例２では、ア
ルミニウムの接合面にはんだ付けするはんだの濡れが悪
く、いずれも接合できなかった。また、比較例３では、
セラミックス表面に形成されていた金属層をセラミック
スとアルミニウムとを接合する時に剥いでしまい、金属
層が剥離してしまった。これらはいずれもはんだの種類
が本発明の範囲外であるためである。
【００２２】
【発明の効果】以上、説明した本発明にかかるアルミナ
セラミックスとアルミニウムとの接合方法によれば、薄
いアルミナセラミックスでも、反ることなく、また、は
んだ付けだけで接合しているので、セラミックス自体の
性状、強度特性などに影響することなく、簡便にアルミ
ニウムと接合することができるようになった。
セラミックスとアルミニウムとの接合方法によれば、薄
いアルミナセラミックスでも、反ることなく、また、は
んだ付けだけで接合しているので、セラミックス自体の
性状、強度特性などに影響することなく、簡便にアルミ
ニウムと接合することができるようになった。
【表１】
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミナセラミックス表面に、錫−亜鉛
から成るはんだを溶融して金属層を形成し、その形成し
た金属層と錫−亜鉛から成るはんだを接合面にはんだ付
けしたアルミニウムとを、錫−亜鉛から成るはんだでは
んだ付けすることを特徴とするアルミナセラミックスと
アルミニウムとの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29930896A JPH10130069A (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | アルミナセラミックスとアルミニウムとの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29930896A JPH10130069A (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | アルミナセラミックスとアルミニウムとの接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10130069A true JPH10130069A (ja) | 1998-05-19 |
Family
ID=17870865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29930896A Pending JPH10130069A (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | アルミナセラミックスとアルミニウムとの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10130069A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014120717A (ja) * | 2012-12-19 | 2014-06-30 | Denso Corp | 電子装置およびその製造方法 |
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1996
- 1996-10-24 JP JP29930896A patent/JPH10130069A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014120717A (ja) * | 2012-12-19 | 2014-06-30 | Denso Corp | 電子装置およびその製造方法 |
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