JPH11130555A - セラミックス−銅接合用ろう材 - Google Patents
セラミックス−銅接合用ろう材Info
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- JPH11130555A JPH11130555A JP29580097A JP29580097A JPH11130555A JP H11130555 A JPH11130555 A JP H11130555A JP 29580097 A JP29580097 A JP 29580097A JP 29580097 A JP29580097 A JP 29580097A JP H11130555 A JPH11130555 A JP H11130555A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミックス部材と活性金属との反応層の形
成が不均一なため、良好な接合強度が得ることが困難で
あった。 【解決手段】 共晶組成比のＡｇとＣｕに対し、Ｔｉ、
ＺｒまたはＨｆの少なくとも１種を２〜４重量％含有さ
せた金属100 重量部に対し、Ｓｎおよび／またはＩｎ１
〜５重量部を添加して成るセラミックス−銅接合用ろう
材である。低融点金属成分を好適量添加したことによ
り、活性金属の分散性が高まるとともに反応層が均一か
つ十分に形成され、高い接合強度と接合信頼性が得られ
る。
成が不均一なため、良好な接合強度が得ることが困難で
あった。 【解決手段】 共晶組成比のＡｇとＣｕに対し、Ｔｉ、
ＺｒまたはＨｆの少なくとも１種を２〜４重量％含有さ
せた金属100 重量部に対し、Ｓｎおよび／またはＩｎ１
〜５重量部を添加して成るセラミックス−銅接合用ろう
材である。低融点金属成分を好適量添加したことによ
り、活性金属の分散性が高まるとともに反応層が均一か
つ十分に形成され、高い接合強度と接合信頼性が得られ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセラミックス部材と
銅部材とを接合するためのセラミックス−銅接合用ろう
材に関するものである。
銅部材とを接合するためのセラミックス−銅接合用ろう
材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の排気ガスから大気中に放
出される二酸化炭素による温室効果あるいは同様に放出
される窒素酸化物や硫黄酸化物等による地球環境の破壊
が強く問題視されるようになっている。これに対し、例
えば米国カリフォルニア州での法律制定等に関連して、
地球環境に優しい自動車として電気自動車が注目され始
めている。この電気自動車においては、電気によってモ
ーターを作動させて駆動力を得るためにそのモーターへ
はバッテリーから大電流が供給されることから、その大
電流の制御部に使用される回路基板には高絶縁性・高信
頼性が要求されるとともに、回路基板のうち大電流が流
れる導体部分には低抵抗の金属を用いることが要求され
る。
出される二酸化炭素による温室効果あるいは同様に放出
される窒素酸化物や硫黄酸化物等による地球環境の破壊
が強く問題視されるようになっている。これに対し、例
えば米国カリフォルニア州での法律制定等に関連して、
地球環境に優しい自動車として電気自動車が注目され始
めている。この電気自動車においては、電気によってモ
ーターを作動させて駆動力を得るためにそのモーターへ
はバッテリーから大電流が供給されることから、その大
電流の制御部に使用される回路基板には高絶縁性・高信
頼性が要求されるとともに、回路基板のうち大電流が流
れる導体部分には低抵抗の金属を用いることが要求され
る。
【０００３】また、いわゆるパワーエレクトロニクス
（強電）の分野で用いられる、パワーＦＥＴ（電界効果
トランジスタ）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar T
ransistor ）等の半導体素子により制御されるインバー
タ回路等で使用される回路基板においても、上記と同様
に高絶縁性・高信頼性とともに大電流を流せる低抵抗の
導体部分が要求される。
（強電）の分野で用いられる、パワーＦＥＴ（電界効果
トランジスタ）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar T
ransistor ）等の半導体素子により制御されるインバー
タ回路等で使用される回路基板においても、上記と同様
に高絶縁性・高信頼性とともに大電流を流せる低抵抗の
導体部分が要求される。
【０００４】そこで、そのような大電流を制御する回路
基板として、絶縁性および信頼性に優れ、熱放散性も良
いアルミナや窒化アルミ等から成るセラミックス基板に
低抵抗金属の導体部分として厚み0.2 ｍｍ程度の銅（Ｃ
ｕ）板を接合した回路基板が用いられている。そして、
銅板をセラミックス基板に接合する方法としては、セラ
ミックス基板にタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍ
ｏ）等の高融点金属から成るメタライズ金属層を形成
し、それにニッケル（Ｎｉ）メッキを施した後、銀（Ａ
ｇ）ろう等のろう材を用いて銅板を接合する方法や、セ
ラミックス基板と銅板とを酸化銅を介して直接に接合す
るＤＢＣ（Direct Bonding Copper ）法、あるいは銀ろ
う等に活性金属成分を添加してセラミックス基板に銅板
を直接ろう付けする活性金属ろう法がある。
基板として、絶縁性および信頼性に優れ、熱放散性も良
いアルミナや窒化アルミ等から成るセラミックス基板に
低抵抗金属の導体部分として厚み0.2 ｍｍ程度の銅（Ｃ
ｕ）板を接合した回路基板が用いられている。そして、
銅板をセラミックス基板に接合する方法としては、セラ
ミックス基板にタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍ
ｏ）等の高融点金属から成るメタライズ金属層を形成
し、それにニッケル（Ｎｉ）メッキを施した後、銀（Ａ
ｇ）ろう等のろう材を用いて銅板を接合する方法や、セ
ラミックス基板と銅板とを酸化銅を介して直接に接合す
るＤＢＣ（Direct Bonding Copper ）法、あるいは銀ろ
う等に活性金属成分を添加してセラミックス基板に銅板
を直接ろう付けする活性金属ろう法がある。
【０００５】これらのうち、特に活性金属ろう法による
接合が一般的な接合方法としてよく用いられている。こ
の活性金属ろう法としては、Ａｇ−Ｃｕ共晶ろう材に周
期律表第４Ａ族の元素であるチタン（Ｔｉ）・ジルコニ
ウム（Ｚｒ）・ハフニウム（Ｈｆ）を活性金属成分とし
て添加したろう材を用い、真空中においてそのろう材の
融点以上の温度でセラミックス基板と銅板とを直接にろ
う付け接合する方法が一般的である。これにより、Ａｇ
−Ｃｕ共晶ろう材の共晶温度（780 ℃）でろう材が一気
に溶融し、この溶融したろう材に活性金属が分散し、分
散した活性金属がセラミックスと反応して反応層を形成
し、その後、冷却されることによりセラミックス基板と
銅板とが反応層およびＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材を介して接
合される。
接合が一般的な接合方法としてよく用いられている。こ
の活性金属ろう法としては、Ａｇ−Ｃｕ共晶ろう材に周
期律表第４Ａ族の元素であるチタン（Ｔｉ）・ジルコニ
ウム（Ｚｒ）・ハフニウム（Ｈｆ）を活性金属成分とし
て添加したろう材を用い、真空中においてそのろう材の
融点以上の温度でセラミックス基板と銅板とを直接にろ
う付け接合する方法が一般的である。これにより、Ａｇ
−Ｃｕ共晶ろう材の共晶温度（780 ℃）でろう材が一気
に溶融し、この溶融したろう材に活性金属が分散し、分
散した活性金属がセラミックスと反応して反応層を形成
し、その後、冷却されることによりセラミックス基板と
銅板とが反応層およびＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材を介して接
合される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
活性金属ろう法で使用されるろう材は、ろう材が溶融し
てから再び固まるまでの時間が通常は５分〜30分程度で
あって、活性金属がろう材中で十分に分散されて均一な
反応層を生成するには短いものであったため、接合の強
度ばらつきが発生してしまい、その結果、信頼性が十分
に確保できないという問題点があった。
活性金属ろう法で使用されるろう材は、ろう材が溶融し
てから再び固まるまでの時間が通常は５分〜30分程度で
あって、活性金属がろう材中で十分に分散されて均一な
反応層を生成するには短いものであったため、接合の強
度ばらつきが発生してしまい、その結果、信頼性が十分
に確保できないという問題点があった。
【０００７】すなわち、ろう材として通常はＡｇ−Ｃｕ
共晶ろう材粉末に活性金属の例えばＴｉ粉末を混練した
ペースト状のものを用いているため、Ｔｉ粉末とセラミ
ックス基板材料との反応は400 ℃位から始まるが、この
時点ではセラミックス基板上に存在するごくわずかなＴ
ｉ粉末とセラミックス基板材料との反応があるだけで、
Ａｇ−Ｃｕ共晶ろう材の共晶温度になって初めてＴｉ粉
末がＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材中に完全に分散溶融してセラ
ミックス基板とＴｉ粉末との反応層が形成されることと
なる。ここで、ろう材が溶融している時間内で形成され
たセラミックス基板とＴｉ粉末との反応層がセラミック
ス基板と銅板との接合強度を決めることとなるが、この
溶融時間が10分〜１時間程度と短いと、反応層の形成が
不均一となるために接合の強度ばらつきが発生してしま
い、その結果、接合信頼性が不十分になるという問題点
があった。
共晶ろう材粉末に活性金属の例えばＴｉ粉末を混練した
ペースト状のものを用いているため、Ｔｉ粉末とセラミ
ックス基板材料との反応は400 ℃位から始まるが、この
時点ではセラミックス基板上に存在するごくわずかなＴ
ｉ粉末とセラミックス基板材料との反応があるだけで、
Ａｇ−Ｃｕ共晶ろう材の共晶温度になって初めてＴｉ粉
末がＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材中に完全に分散溶融してセラ
ミックス基板とＴｉ粉末との反応層が形成されることと
なる。ここで、ろう材が溶融している時間内で形成され
たセラミックス基板とＴｉ粉末との反応層がセラミック
ス基板と銅板との接合強度を決めることとなるが、この
溶融時間が10分〜１時間程度と短いと、反応層の形成が
不均一となるために接合の強度ばらつきが発生してしま
い、その結果、接合信頼性が不十分になるという問題点
があった。
【０００８】そのため、セラミックス基板と銅板との活
性金属ろう法による接合に対して、十分な溶融時間を確
保して均一な反応層を形成することができ、それにより
良好な接合信頼性を確保できるろう材が要求されてい
る。
性金属ろう法による接合に対して、十分な溶融時間を確
保して均一な反応層を形成することができ、それにより
良好な接合信頼性を確保できるろう材が要求されてい
る。
【０００９】本発明は上記事情に鑑みて案出されたもの
であり、その目的は、セラミックス部材と銅部材とを活
性金属ろう法により接合するためのセラミックス−銅接
合用ろう材として、セラミックスと活性金属との反応層
を均一に形成することができ、それにより高い接合強度
と接合信頼性を確保できるセラミックス−銅接合用ろう
材を提供することにある。
であり、その目的は、セラミックス部材と銅部材とを活
性金属ろう法により接合するためのセラミックス−銅接
合用ろう材として、セラミックスと活性金属との反応層
を均一に形成することができ、それにより高い接合強度
と接合信頼性を確保できるセラミックス−銅接合用ろう
材を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックス−
銅接合用ろう材は、共晶組成比のＡｇとＣｕに対し、Ｔ
ｉ、ＺｒまたはＨｆの少なくとも１種を２〜４重量％含
有させた金属100 重量部に対し、Ｓｎ（錫）および／ま
たはＩｎ（インジウム）１〜５重量部を添加して成るこ
とを特徴とするものである。
銅接合用ろう材は、共晶組成比のＡｇとＣｕに対し、Ｔ
ｉ、ＺｒまたはＨｆの少なくとも１種を２〜４重量％含
有させた金属100 重量部に対し、Ｓｎ（錫）および／ま
たはＩｎ（インジウム）１〜５重量部を添加して成るこ
とを特徴とするものである。
【００１１】本発明のセラミックス−銅接合用ろう材に
よれば、Ｔｉ・Ｚｒ・Ｈｆの活性金属２〜４重量％を含
有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材100 重量部に対し、共晶Ａ
ｇ−Ｃｕの共晶温度（780 ℃）より融点の低いＳｎ（融
点157 ℃）および／またはＩｎ（融点232 ℃）を１〜５
重量部添加したことから、加熱によりろう材が前記共晶
温度にまで昇温される前にＳｎ・Ｉｎが溶融し始め、そ
の溶融したＳｎ・Ｉｎ中に活性金属が均一に分散するた
め、セラミックス部材と活性金属との反応層が形成され
る約400 ℃以上の温度に保持されている時間が長くなる
とともに、その間に反応層の形成が均一かつ十分に進行
するため、従来のろう材に比較して十分に長い反応層形
成時間を確保することができ、それにより均一な反応層
が十分に形成されてセラミックス部材と銅部材との接合
強度を高めることができ、接合信頼性を高めることがで
きる。
よれば、Ｔｉ・Ｚｒ・Ｈｆの活性金属２〜４重量％を含
有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材100 重量部に対し、共晶Ａ
ｇ−Ｃｕの共晶温度（780 ℃）より融点の低いＳｎ（融
点157 ℃）および／またはＩｎ（融点232 ℃）を１〜５
重量部添加したことから、加熱によりろう材が前記共晶
温度にまで昇温される前にＳｎ・Ｉｎが溶融し始め、そ
の溶融したＳｎ・Ｉｎ中に活性金属が均一に分散するた
め、セラミックス部材と活性金属との反応層が形成され
る約400 ℃以上の温度に保持されている時間が長くなる
とともに、その間に反応層の形成が均一かつ十分に進行
するため、従来のろう材に比較して十分に長い反応層形
成時間を確保することができ、それにより均一な反応層
が十分に形成されてセラミックス部材と銅部材との接合
強度を高めることができ、接合信頼性を高めることがで
きる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明のセラミックス−銅接合用
ろう材は、セラミックスとろう材の活性金属との反応層
を均一に形成してセラミックス部材と銅部材とを強固に
接合するために、Ｔｉ・Ｚｒ・Ｈｆの少なくとも１種を
２〜４重量％含有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材100 重量部
に対し、低融点金属成分としてＳｎおよび／またはＩｎ
を１〜５重量部添加することによって、ろう材の溶融開
始温度を下げて活性金属の分散性を促進させるものであ
る。
ろう材は、セラミックスとろう材の活性金属との反応層
を均一に形成してセラミックス部材と銅部材とを強固に
接合するために、Ｔｉ・Ｚｒ・Ｈｆの少なくとも１種を
２〜４重量％含有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材100 重量部
に対し、低融点金属成分としてＳｎおよび／またはＩｎ
を１〜５重量部添加することによって、ろう材の溶融開
始温度を下げて活性金属の分散性を促進させるものであ
る。
【００１３】Ａｇ−Ｃｕ共晶ろう材は、Ａｇ：Ｃｕの比
率が約72重量％：約28重量％の共晶ろう材であり、その
共晶温度は約780 ℃である。
率が約72重量％：約28重量％の共晶ろう材であり、その
共晶温度は約780 ℃である。
【００１４】このＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材に含有させる活
性金属、すなわちＴｉ・Ｚｒ・Ｈｆの少なくとも１種
は、本発明のろう材により接合するセラミックス部材の
種類に応じてその種類や含有量や組み合わせを適宜設定
するものであるが、この活性金属の含有量が２重量％未
満であると、セラミックスと活性金属との反応層が十分
に形成できなくなり、接合面にボイド（空孔）の発生が
起こって接合強度が低下する傾向がある。
性金属、すなわちＴｉ・Ｚｒ・Ｈｆの少なくとも１種
は、本発明のろう材により接合するセラミックス部材の
種類に応じてその種類や含有量や組み合わせを適宜設定
するものであるが、この活性金属の含有量が２重量％未
満であると、セラミックスと活性金属との反応層が十分
に形成できなくなり、接合面にボイド（空孔）の発生が
起こって接合強度が低下する傾向がある。
【００１５】他方、活性金属の含有量が４重量％を超え
ると、セラミックスと活性金属との反応層、例えばＴｉ
を用いた場合でセラミックスがアルミナ・ジルコニア・
ベリリア等の酸化物であればＴｉＯ2 、セラミックスが
窒化アルミ・窒化珪素・窒化ホウ素等の窒化物であれば
ＴｉＮからなる反応層が厚くなりすぎる傾向があり、こ
れらの反応層がセラミックスに比べて熱膨張係数が大き
いためにセラミックス部材との熱膨張差に起因する歪み
が発生し、その結果、接合部にクラックが発生したり剥
離を生じたりして接合強度の劣化を招来する傾向があ
る。
ると、セラミックスと活性金属との反応層、例えばＴｉ
を用いた場合でセラミックスがアルミナ・ジルコニア・
ベリリア等の酸化物であればＴｉＯ2 、セラミックスが
窒化アルミ・窒化珪素・窒化ホウ素等の窒化物であれば
ＴｉＮからなる反応層が厚くなりすぎる傾向があり、こ
れらの反応層がセラミックスに比べて熱膨張係数が大き
いためにセラミックス部材との熱膨張差に起因する歪み
が発生し、その結果、接合部にクラックが発生したり剥
離を生じたりして接合強度の劣化を招来する傾向があ
る。
【００１６】従って、Ａｇ−Ｃｕ共晶ろう材に含有させ
る活性金属であるＴｉ・Ｚｒ・Ｈｆの少なくとも１種の
含有量は、２〜４重量％の範囲とすることが好ましい。
る活性金属であるＴｉ・Ｚｒ・Ｈｆの少なくとも１種の
含有量は、２〜４重量％の範囲とすることが好ましい。
【００１７】また、活性金属であるＴｉ・Ｚｒ・Ｈｆを
Ａｇ−Ｃｕ共晶ろう材に含有させる場合、金属粉末や水
素化金属粉末の状態でＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材の粉末と混
合して含有させるときには、その粉末の平均粒径は１〜
10μｍ程度とすることが好ましい。活性金属の粉末が平
均粒径１μｍ未満となって微粉の状態となると、酸化さ
れやすくなって活性が失われやすくなり、その結果、接
合強度が低下しやすくなる傾向がある。他方、活性金属
の粉末が平均粒径10μｍを超えて粗粉の状態となると、
分散性が悪くなって反応層の均一性が低下しやすくな
り、その結果、接合強度が低下しやすくなる傾向があ
る。
Ａｇ−Ｃｕ共晶ろう材に含有させる場合、金属粉末や水
素化金属粉末の状態でＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材の粉末と混
合して含有させるときには、その粉末の平均粒径は１〜
10μｍ程度とすることが好ましい。活性金属の粉末が平
均粒径１μｍ未満となって微粉の状態となると、酸化さ
れやすくなって活性が失われやすくなり、その結果、接
合強度が低下しやすくなる傾向がある。他方、活性金属
の粉末が平均粒径10μｍを超えて粗粉の状態となると、
分散性が悪くなって反応層の均一性が低下しやすくな
り、その結果、接合強度が低下しやすくなる傾向があ
る。
【００１８】Ｓｎおよび／またはＩｎは、上記の活性金
属を含有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材に添加することによ
りろう材の溶融開始温度を下げて活性金属の分散性を促
進させるものであるが、その添加量が活性金属を２〜４
重量％含有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材100 重量部に対し
て１重量部未満であると、Ｓｎおよび／またはＩｎの量
が十分でないために溶融したＳｎおよび／またはＩｎ中
を活性金属が均一に分散することが困難となり、セラミ
ックス部材と活性金属との反応層が均一かつ十分に形成
されなくなる傾向がある。
属を含有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材に添加することによ
りろう材の溶融開始温度を下げて活性金属の分散性を促
進させるものであるが、その添加量が活性金属を２〜４
重量％含有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材100 重量部に対し
て１重量部未満であると、Ｓｎおよび／またはＩｎの量
が十分でないために溶融したＳｎおよび／またはＩｎ中
を活性金属が均一に分散することが困難となり、セラミ
ックス部材と活性金属との反応層が均一かつ十分に形成
されなくなる傾向がある。
【００１９】他方、その添加量が５重量部を超えると、
Ａｇ−ＣｕとＳｎおよび／またはＩｎとの合金化が進ん
でろう材が脆弱化してしまい、さらに添加量を増すとろ
う材が合金化せずにいわゆる溶け分かれが発生してしま
って、セラミックス部材と銅部材との接合強度が低下し
てしまう傾向がある。
Ａｇ−ＣｕとＳｎおよび／またはＩｎとの合金化が進ん
でろう材が脆弱化してしまい、さらに添加量を増すとろ
う材が合金化せずにいわゆる溶け分かれが発生してしま
って、セラミックス部材と銅部材との接合強度が低下し
てしまう傾向がある。
【００２０】従って、上記の活性金属を２〜４重量％含
有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材100 重量部に対するＳｎお
よび／またはＩｎの添加量は、１〜５重量部の範囲内と
することが好ましい。
有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう材100 重量部に対するＳｎお
よび／またはＩｎの添加量は、１〜５重量部の範囲内と
することが好ましい。
【００２１】
【実施例】次に、本発明のセラミックス−銅接合用ろう
材を用いて活性金属ろう法によりセラミックス部材と銅
部材とをろう付け接合し、その接合強度を評価した結果
を示す。
材を用いて活性金属ろう法によりセラミックス部材と銅
部材とをろう付け接合し、その接合強度を評価した結果
を示す。
【００２２】まず、Ａｇ・Ｃｕ・ＴｉＨ2 （水素化チタ
ン）・Ｉｎ・Ｓｎの平均粒径１〜10μｍの各粉末を表１
に示す各比率で混合し、さらに有機系バインダおよび有
機溶剤を加えて混練し、ペースト状に仕上げた。
ン）・Ｉｎ・Ｓｎの平均粒径１〜10μｍの各粉末を表１
に示す各比率で混合し、さらに有機系バインダおよび有
機溶剤を加えて混練し、ペースト状に仕上げた。
【００２３】次いで、これらの各ペーストを用いてアル
ミナセラミックス基板上にスクリーン印刷によって所定
パターンに印刷し、乾燥後に同様のパターンに成形した
長さ20ｍｍ×幅２ｍｍ×厚み０．３ｍｍの銅板を載置し
て治具で固定した。
ミナセラミックス基板上にスクリーン印刷によって所定
パターンに印刷し、乾燥後に同様のパターンに成形した
長さ20ｍｍ×幅２ｍｍ×厚み０．３ｍｍの銅板を載置し
て治具で固定した。
【００２４】次いで、これを真空度が10-3〜10-5Ｔｏｒ
ｒの真空中にて約850 ℃の温度で20分間保持して、セラ
ミックス基板と銅板とをろう付け接合した。
ｒの真空中にて約850 ℃の温度で20分間保持して、セラ
ミックス基板と銅板とをろう付け接合した。
【００２５】このようにして得た接合試料に対し、接合
部分の外観を目視検査で評価するとともに、反応層の均
一性およびセラミックス板と銅板との接合強度（ピール
強度）を評価した。
部分の外観を目視検査で評価するとともに、反応層の均
一性およびセラミックス板と銅板との接合強度（ピール
強度）を評価した。
【００２６】反応層の均一性は、接合された銅板をエッ
チングによりすべて除去し、残った反応層が印刷したパ
ターンに対してどの程度均一に形成されているかを数値
化して評価し、80％以上のものを良好とした。
チングによりすべて除去し、残った反応層が印刷したパ
ターンに対してどの程度均一に形成されているかを数値
化して評価し、80％以上のものを良好とした。
【００２７】ピール強度は、接合した銅板をオートグラ
フによりセラミックス基板から引き剥がしたときの強度
を測定して求めた。
フによりセラミックス基板から引き剥がしたときの強度
を測定して求めた。
【００２８】これらの評価結果を、ろう材の組成比率と
ともに表１に示す。なお、表１中の試料番号１・２・８
・11・12は比較例の試料である。
ともに表１に示す。なお、表１中の試料番号１・２・８
・11・12は比較例の試料である。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１の結果より、本発明のセラミックス−
銅接合用ろう材を用いた試料番号３〜７・９・10・13〜
17によれば、いずれも接合部分の外観が良好であり、反
応層均一性が80％以上とであり、ピール強度が１ｋｇｆ
以上と高く、優れた接合信頼性を有することが確認でき
た。
銅接合用ろう材を用いた試料番号３〜７・９・10・13〜
17によれば、いずれも接合部分の外観が良好であり、反
応層均一性が80％以上とであり、ピール強度が１ｋｇｆ
以上と高く、優れた接合信頼性を有することが確認でき
た。
【００３１】これに対し、試料番号１・２のように低融
点金属であるＳｎ・ＩｎがＡｇ−銅共晶ろう材100 重量
部に対して１重量部より少ないと反応層均一性に対して
効果が見られなかった。また、試料番号８・10・11のよ
うにＳｎ・ＩｎがＡｇ−銅共晶ろう材100 重量部に対し
て５重量部より多いと、接合部分の外観においてろう材
内のボイドが発生するようになるとともに、ろう材が脆
弱化し、銅板の引き剥がしに対してろう材内部より破壊
が生じてしまうために、ピール強度が低下する傾向にあ
った。
点金属であるＳｎ・ＩｎがＡｇ−銅共晶ろう材100 重量
部に対して１重量部より少ないと反応層均一性に対して
効果が見られなかった。また、試料番号８・10・11のよ
うにＳｎ・ＩｎがＡｇ−銅共晶ろう材100 重量部に対し
て５重量部より多いと、接合部分の外観においてろう材
内のボイドが発生するようになるとともに、ろう材が脆
弱化し、銅板の引き剥がしに対してろう材内部より破壊
が生じてしまうために、ピール強度が低下する傾向にあ
った。
【００３２】なお、本発明の試料番号３〜７・９・10・
13〜17につき、活性金属の種類をＺｒおよびＨｆ、ある
いはこれらとＴｉとを適宜混合したものに変えた場合
も、ほぼ同様に良好な結果が得られた。
13〜17につき、活性金属の種類をＺｒおよびＨｆ、ある
いはこれらとＴｉとを適宜混合したものに変えた場合
も、ほぼ同様に良好な結果が得られた。
【００３３】以上の結果より、本発明のセラミックス−
銅接合用ろう材によれば、接合部分の外観が良好で、反
応層均一性に優れ、セラミックス部材と銅部材との接合
強度が高く、接合信頼性の高いろう材となることが確認
できた。
銅接合用ろう材によれば、接合部分の外観が良好で、反
応層均一性に優れ、セラミックス部材と銅部材との接合
強度が高く、接合信頼性の高いろう材となることが確認
できた。
【００３４】なお、本発明は上述の例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々
の変更は可能である。例えば、ろう材としてペースト状
のものに代えて箔状のものを用いてもよいことは言うま
でもない。
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々
の変更は可能である。例えば、ろう材としてペースト状
のものに代えて箔状のものを用いてもよいことは言うま
でもない。
【００３５】
【発明の効果】本発明のセラミックス−銅接合用ろう材
によれば、活性金属としてＴｉ、ＺｒまたはＨｆの少な
くとも１種を２〜４重量％含有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう
材100重量部に対し、低融点金属成分としてＳｎおよび
／またはＩｎを１〜５重量部添加したことから、共晶温
度にまで昇温される前にＳｎ・Ｉｎが溶融し始め、その
溶融したＳｎ・Ｉｎ中に活性金属が均一に分散するた
め、セラミックス部材と活性金属との反応層が形成され
る温度に保持されている時間が長くなるとともに反応層
の形成が均一かつ十分に進行するため、均一な反応層が
十分に形成されてセラミックス部材と銅部材との接合強
度を高めることができ、接合信頼性を高めることができ
る。
によれば、活性金属としてＴｉ、ＺｒまたはＨｆの少な
くとも１種を２〜４重量％含有するＡｇ−Ｃｕ共晶ろう
材100重量部に対し、低融点金属成分としてＳｎおよび
／またはＩｎを１〜５重量部添加したことから、共晶温
度にまで昇温される前にＳｎ・Ｉｎが溶融し始め、その
溶融したＳｎ・Ｉｎ中に活性金属が均一に分散するた
め、セラミックス部材と活性金属との反応層が形成され
る温度に保持されている時間が長くなるとともに反応層
の形成が均一かつ十分に進行するため、均一な反応層が
十分に形成されてセラミックス部材と銅部材との接合強
度を高めることができ、接合信頼性を高めることができ
る。
【００３６】従って、本発明によれば、セラミックス部
材と銅部材とを活性金属ろう法により接合するためのセ
ラミックス−銅接合用ろう材として、セラミックスと活
性金属との反応層を均一に形成することができ、それに
より高い接合強度と接合信頼性を確保できるセラミック
ス−銅接合用ろう材を提供することができた。
材と銅部材とを活性金属ろう法により接合するためのセ
ラミックス−銅接合用ろう材として、セラミックスと活
性金属との反応層を均一に形成することができ、それに
より高い接合強度と接合信頼性を確保できるセラミック
ス−銅接合用ろう材を提供することができた。
Claims (1)
- 【請求項１】 共晶組成比のＡｇとＣｕに対し、Ｔｉ、
ＺｒまたはＨｆの少なくとも１種を２〜４重量％含有さ
せた金属１００重量部に対し、Ｓｎおよび／またはＩｎ
１〜５重量部を添加して成ることを特徴とするセラミッ
クス−銅接合用ろう材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29580097A JPH11130555A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | セラミックス−銅接合用ろう材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29580097A JPH11130555A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | セラミックス−銅接合用ろう材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11130555A true JPH11130555A (ja) | 1999-05-18 |
Family
ID=17825335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29580097A Pending JPH11130555A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | セラミックス−銅接合用ろう材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11130555A (ja) |
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1997
- 1997-10-28 JP JP29580097A patent/JPH11130555A/ja active Pending
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Effective date: 20050426 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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