JPS594992A - Ｃｕ基又はＦｅ基材接合用軟ろう材 - Google Patents
Ｃｕ基又はＦｅ基材接合用軟ろう材Info
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- JPS594992A JPS594992A JP11161982A JP11161982A JPS594992A JP S594992 A JPS594992 A JP S594992A JP 11161982 A JP11161982 A JP 11161982A JP 11161982 A JP11161982 A JP 11161982A JP S594992 A JPS594992 A JP S594992A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
- B23K35/264—Bi as the principal constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はＣｕおよびＣｕ合金およびＦｅ合金等の高純度
金属またはそれらの合金全加熱により溶解する軟ろう材
を介して接続する方法に関する。
金属またはそれらの合金全加熱により溶解する軟ろう材
を介して接続する方法に関する。
Ｃｕ、Ｃｕ合金およびＦｅ、Ｆｅ合金を低融点軟ろう材
を用いてろう付することができる軟ろう材としては、従
来、Ｓ ｎ −Ｐ ｂ系、Ｂ１−Ｐｂ系が知られている
。これらの合金で前者は工業規格のＪＩ８Ｚ３２８２に
示され、後者は文献に掲載されている。いずれも３００
Ｃ以下の融点を有し、ろう付の作業性では有利であるが
、低融点ろう特有の強度の面で著しく低い欠点がある。
を用いてろう付することができる軟ろう材としては、従
来、Ｓ ｎ −Ｐ ｂ系、Ｂ１−Ｐｂ系が知られている
。これらの合金で前者は工業規格のＪＩ８Ｚ３２８２に
示され、後者は文献に掲載されている。いずれも３００
Ｃ以下の融点を有し、ろう付の作業性では有利であるが
、低融点ろう特有の強度の面で著しく低い欠点がある。
また、接続抵抗においても使用する軟ろう材自身が高く
、それに伴い接合部も高く、導体接続の問題になってい
た。また他の接続で信頼性の点から最も多く用いられて
いる方法は被接合材の間に銀ろうを溶融させ接続する、
いわゆる銀ろう付法がある。すなわち鋼ろうと称す・す
る硬ろう材が使用される。しかし、それらに用いる銀ろ
うの成分はＪ Ｉ Ｓ Ｚ３２６１に示されているよう
に銀の含有量が４０−〜７０チと著しく多い。銀ろうの
価格はこの銀含有量に大きく左右され、これが製品の価
格全増大させるので大きな問題になっている。
、それに伴い接合部も高く、導体接続の問題になってい
た。また他の接続で信頼性の点から最も多く用いられて
いる方法は被接合材の間に銀ろうを溶融させ接続する、
いわゆる銀ろう付法がある。すなわち鋼ろうと称す・す
る硬ろう材が使用される。しかし、それらに用いる銀ろ
うの成分はＪ Ｉ Ｓ Ｚ３２６１に示されているよう
に銀の含有量が４０−〜７０チと著しく多い。銀ろうの
価格はこの銀含有量に大きく左右され、これが製品の価
格全増大させるので大きな問題になっている。
また釧ろう付の作業温度は７００Ｃ〜９００Ｃと高く、
作業性の能率面および被接合材の劣化面でも欠点があっ
た。
作業性の能率面および被接合材の劣化面でも欠点があっ
た。
本発明の目的は高強度の接合継手を形成することのでき
る安価な低融点軟ろう祠ヲ提供することにある。
る安価な低融点軟ろう祠ヲ提供することにある。
Ｃｕ基材およびＦｅ基材を被接合材とした場合の４５０
Ｃ以下の軟ろう材としてはＰ ｂ −Ｓ ｎ系、Ｐ ｂ
−Ｂ ｉ系およびＣｄ−Ｚｎ系の合金等が考えられる
。ここではＳｎ、ＺｎおよびＣｄは被接合材Ｃｕおよび
Ｆｅとの親和力が強く、合金層形成には好ましい元素と
いえる。しかし、ＳｎおよびＣｄは状態図から明らかな
ようにＣｕＸ８ｎｙ。
Ｃ以下の軟ろう材としてはＰ ｂ −Ｓ ｎ系、Ｐ ｂ
−Ｂ ｉ系およびＣｄ−Ｚｎ系の合金等が考えられる
。ここではＳｎ、ＺｎおよびＣｄは被接合材Ｃｕおよび
Ｆｅとの親和力が強く、合金層形成には好ましい元素と
いえる。しかし、ＳｎおよびＣｄは状態図から明らかな
ようにＣｕＸ８ｎｙ。
ＣｕＸＣｄｙ、ＦｅＸ５ｎｙおよびＦｅＸＣｄｙ等の金
属間化合物を形成する。金属間化合物は静的強度には強
いが、靭性に対して著しく弱く実用性に欠ける。従って
、軟ろう材としてけＳｎおよびＣｄｉ用いることは好ま
しくない。一方、被接合材のＣｕ基材およびＦｅ基材に
対してＰｂ、ＢｉはＳｎ、ＣｄおよびＺｎとは異って親
和力がなく合金層形成には全く寄与しない。Ｐｂ−ＢＩ
Ｚ元合金の元素では低融点接合、高強度継手は得られな
い。本発明者は被接合材と合金化しないＰｂ、Ｂｉ倉主
成とし、かつ被接合材と合金化するＺｎおよびＡｇ等を
わずかに添加した軟ろう材を用いることによって非常に
薄い合金１１ｒ−形成させ、合金化しない主成分のＰｂ
、Ｂｉ等を接合面外へ排出することによって高強度接合
継手が得られることケ見旨田した。また合金層には銀ろ
うと近いＣｕ −Ａ ｇ −Ｚ ｎ成分になることも判
明した。すなわち上記の特性全満足する軟ろう材は重量
で５１〜６０チのＢｉと５０−３０チのＰｂの主要構成
元素に１〜３チのＡ ｇおよび０．５〜２％のＺｎｉ添
加してなること分特徴とするものである。上記の添加元
素として、他にＳｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｂ、Ｐｄお
よびＣｄからなる群より選ばれた一種またはそれ以上の
金属を、重量で３％以下の範囲で添加しても差しつかえ
ない。
属間化合物を形成する。金属間化合物は静的強度には強
いが、靭性に対して著しく弱く実用性に欠ける。従って
、軟ろう材としてけＳｎおよびＣｄｉ用いることは好ま
しくない。一方、被接合材のＣｕ基材およびＦｅ基材に
対してＰｂ、ＢｉはＳｎ、ＣｄおよびＺｎとは異って親
和力がなく合金層形成には全く寄与しない。Ｐｂ−ＢＩ
Ｚ元合金の元素では低融点接合、高強度継手は得られな
い。本発明者は被接合材と合金化しないＰｂ、Ｂｉ倉主
成とし、かつ被接合材と合金化するＺｎおよびＡｇ等を
わずかに添加した軟ろう材を用いることによって非常に
薄い合金１１ｒ−形成させ、合金化しない主成分のＰｂ
、Ｂｉ等を接合面外へ排出することによって高強度接合
継手が得られることケ見旨田した。また合金層には銀ろ
うと近いＣｕ −Ａ ｇ −Ｚ ｎ成分になることも判
明した。すなわち上記の特性全満足する軟ろう材は重量
で５１〜６０チのＢｉと５０−３０チのＰｂの主要構成
元素に１〜３チのＡ ｇおよび０．５〜２％のＺｎｉ添
加してなること分特徴とするものである。上記の添加元
素として、他にＳｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｂ、Ｐｄお
よびＣｄからなる群より選ばれた一種またはそれ以上の
金属を、重量で３％以下の範囲で添加しても差しつかえ
ない。
明示した成分範囲はいずれも２５０Ｃ以下の融点であり
、この成分範囲を越えた軟ろう拐は本発明の特性を維持
することはできない。本発明の成分の中で著しく効果を
現わすのはＺｎおよびＡｇの添加元素であり、例えば被
接合材Ｃｕとの親和力が強く、選択的にＣｕと軟ろう材
の界面に合金層を形成する。その後加圧することにより
強度の弱い、低融点のＢ１−Ｐｂは接合面外に排出され
る。合金層形成に著しい影響を有するＺｎおよびＡｇの
好ましい成分範囲は前者が０．５〜２％、後者が１〜３
％である。
、この成分範囲を越えた軟ろう拐は本発明の特性を維持
することはできない。本発明の成分の中で著しく効果を
現わすのはＺｎおよびＡｇの添加元素であり、例えば被
接合材Ｃｕとの親和力が強く、選択的にＣｕと軟ろう材
の界面に合金層を形成する。その後加圧することにより
強度の弱い、低融点のＢ１−Ｐｂは接合面外に排出され
る。合金層形成に著しい影響を有するＺｎおよびＡｇの
好ましい成分範囲は前者が０．５〜２％、後者が１〜３
％である。
以下本発明の軟ろう材を用いた接続を具体的な実施例に
よって説明する。概略を第１図に示す。
よって説明する。概略を第１図に示す。
実施例 １
被接合材料としてのＣｕ板（２Ｊｖ）Ｘ ５（ｔ）Ｘ６
．０（ｚ））ｌおよび２を重ね継手とし、重ね代ＩＯ鰭
とした。Ｃｕ ＆ｌとＣｕ板２との間に約ｏ、ｉｔに加
工した軟ろう材を挾み、フラツクスを塗布し、高周波ワ
ークコイル４で誘導加熱した。ここで軟ろう材にはＺｎ
１％、Ａｇ１．５％、Ｐｂ４４％、残部Ｂｉからなる成
分のろうを用いた。軟ろう材３が溶融した時点よりやや
高目の温度（約３５０Ｃ）で接合面に加圧装置５により
約３ Ｋｇ ｆ／ｍｎ”の王力を加え、その後冷却した
。そしてこの継手をＮ、雰囲気の電気炉で６００ＣＸ３
０ｍｍ加熱した。
．０（ｚ））ｌおよび２を重ね継手とし、重ね代ＩＯ鰭
とした。Ｃｕ ＆ｌとＣｕ板２との間に約ｏ、ｉｔに加
工した軟ろう材を挾み、フラツクスを塗布し、高周波ワ
ークコイル４で誘導加熱した。ここで軟ろう材にはＺｎ
１％、Ａｇ１．５％、Ｐｂ４４％、残部Ｂｉからなる成
分のろうを用いた。軟ろう材３が溶融した時点よりやや
高目の温度（約３５０Ｃ）で接合面に加圧装置５により
約３ Ｋｇ ｆ／ｍｎ”の王力を加え、その後冷却した
。そしてこの継手をＮ、雰囲気の電気炉で６００ＣＸ３
０ｍｍ加熱した。
実施例 ２
実施例１においてＺｎ１％、Ａｇ２％、ＣｕＯ，５％、
Ｐｂ４０％残部Ｂｉからなる軟ろう材を用い、その他の
条件は全〈実施例１と同様にしてＣｕ板ｌおよび２の接
合を行った。
Ｐｂ４０％残部Ｂｉからなる軟ろう材を用い、その他の
条件は全〈実施例１と同様にしてＣｕ板ｌおよび２の接
合を行った。
実施例 ３
前記実施例１における被接合材ｆＣｕに代えてＦｅとし
、Ｆｅ板（２０ＷＸ５ ｔＸ６０／！、）１および２の
間にＺｎ１．５％、Ａｇ２．５％、Ｓ ｂ ０．５％、
Ｐｂ４３％残ＱＢｉからなる成分ろう（融点約１３５Ｇ
）’？軟ろう材３として用いて同様な装置および接合条
件によってＦｅ板ｌおよび２全接合した。
、Ｆｅ板（２０ＷＸ５ ｔＸ６０／！、）１および２の
間にＺｎ１．５％、Ａｇ２．５％、Ｓ ｂ ０．５％、
Ｐｂ４３％残ＱＢｉからなる成分ろう（融点約１３５Ｇ
）’？軟ろう材３として用いて同様な装置および接合条
件によってＦｅ板ｌおよび２全接合した。
比較例 １
実施例１で用いたのと同一のＣｕ板ｌおよび２を前記Ｂ
１−Ｐｂろうを用いて従来のろう接法により２００Ｃで
ろう付した。
１−Ｐｂろうを用いて従来のろう接法により２００Ｃで
ろう付した。
参考例 １
実施例１で用いたのと同一のＣｕ板１および２をＪＩＳ
のＢＡｇ−７（５５〜５７チＡｇ％１５〜１９％Ｚｎ、
４．５〜５．５％Ｓｎ、 残部Ｃｕ ）ｆｒ用いてト
ーチろう付方法によって約７３０Ｃでろう付した。
のＢＡｇ−７（５５〜５７チＡｇ％１５〜１９％Ｚｎ、
４．５〜５．５％Ｓｎ、 残部Ｃｕ ）ｆｒ用いてト
ーチろう付方法によって約７３０Ｃでろう付した。
前記各実施例、比較例および参考例で得られた重ね継手
を引張試験および再溶融温度試験に付した。引張試験は
引張剪断試験の夫々の結果を引張剪断荷重Ｌ〒 （Ｋｇ
）によって示した（第２図）。
を引張試験および再溶融温度試験に付した。引張試験は
引張剪断試験の夫々の結果を引張剪断荷重Ｌ〒 （Ｋｇ
）によって示した（第２図）。
再溶融温度試験は各重ね継手を予め１ｏｏｏｃに加熱し
た縦型電気炉中に吊し、下端側の被接合材が落下したと
きのｍ度ＴＭ （Ｃ）によって示した（第３図）。第２
図および第３図中において、ａｌ ＋ ａｔおよびａｓ
は夫々本発明の軟ろう材による実施例１ （Ｃｕ継手）
、実施例２ （Ｃｕ継手）および実施例３（Ｆｅ継手）
の場合２、ｂは比較例１ （Ｃｕ継手）の場合？、また
Ｃは参考例１（Ｃｕ継手）の場合の結果を示す。
た縦型電気炉中に吊し、下端側の被接合材が落下したと
きのｍ度ＴＭ （Ｃ）によって示した（第３図）。第２
図および第３図中において、ａｌ ＋ ａｔおよびａｓ
は夫々本発明の軟ろう材による実施例１ （Ｃｕ継手）
、実施例２ （Ｃｕ継手）および実施例３（Ｆｅ継手）
の場合２、ｂは比較例１ （Ｃｕ継手）の場合？、また
Ｃは参考例１（Ｃｕ継手）の場合の結果を示す。
第２図から明らかなように、本発明の軟ろう材によるＣ
ｕおよびＦ’ｅ継手の引張強度ｉ約３倍以上に改善され
、また銀ろう付の場合の結果とハホ同様な値を示してい
る。陶本発明でＦｅ継手の方がＣｕ継手よシ剪断荷重が
大きいのはＣｕ継手の場合にＣｕ母材中でより早く破断
が生じるためである。
ｕおよびＦ’ｅ継手の引張強度ｉ約３倍以上に改善され
、また銀ろう付の場合の結果とハホ同様な値を示してい
る。陶本発明でＦｅ継手の方がＣｕ継手よシ剪断荷重が
大きいのはＣｕ継手の場合にＣｕ母材中でより早く破断
が生じるためである。
さらに第３図から明らかなように、本発明によって６０
０Ｃの低いろう付温度で得られた重ね継手の接合部の再
溶融温度は約７３０ｐの温度で銀ろう付された重ね継手
の場合よシ高くなっている。
０Ｃの低いろう付温度で得られた重ね継手の接合部の再
溶融温度は約７３０ｐの温度で銀ろう付された重ね継手
の場合よシ高くなっている。
この原因？明らかにするために、本発明でろう付したＣ
ｕ継手の断面を電子グローブマイクロアナライザで分析
した結果？第４図に示す。図示のように合金層ＧにはＣ
ｕ Ａｇ Ｚｎ組成が形成され、ＰｂおよびＢｉは
検出されなかった。第５図に本発明の軟ろう材で接合し
た断面の顕微鏡組織を示す。合金層の厚さは約７μｍで
健全な接合が得られている。
ｕ継手の断面を電子グローブマイクロアナライザで分析
した結果？第４図に示す。図示のように合金層ＧにはＣ
ｕ Ａｇ Ｚｎ組成が形成され、ＰｂおよびＢｉは
検出されなかった。第５図に本発明の軟ろう材で接合し
た断面の顕微鏡組織を示す。合金層の厚さは約７μｍで
健全な接合が得られている。
以上前記各実施例においては、被接合材としてＣｕ’基
、Ｆｅ基材を用いた場合について述べたが、前記のよう
にＡｔ％ Ｔｉ、ＭＬ Ｎｉ％Ｗ、Ｍｏ基材等の被接合
材にも同等の効果が得られた。またとれらの異材接合に
も本発明の軟ろう材は適用できるものである。接合法と
しては被接合材に予め予備ろう付、あるいはめっきして
それを組合せるろう付方法を採用してもその効果は変ら
ない。
、Ｆｅ基材を用いた場合について述べたが、前記のよう
にＡｔ％ Ｔｉ、ＭＬ Ｎｉ％Ｗ、Ｍｏ基材等の被接合
材にも同等の効果が得られた。またとれらの異材接合に
も本発明の軟ろう材は適用できるものである。接合法と
しては被接合材に予め予備ろう付、あるいはめっきして
それを組合せるろう付方法を採用してもその効果は変ら
ない。
本発明の軟ろう材を用いることにより、ｏｇ含有量の少
い安価な低融点軟ろう材で接合できると共に、継手部に
は高融点の合金層が形成されるので耐熱性に富んだ高い
強度の継手が得られる。
い安価な低融点軟ろう材で接合できると共に、継手部に
は高融点の合金層が形成されるので耐熱性に富んだ高い
強度の継手が得られる。
第１図は本発明の軟ろう材をろう付する際の概要の説明
図、第２図は本発明の軟ろう材を用いてろう付したもの
と従来のろう付方法によって接合した継手試片の引張強
度ケ示す線図、第３図は前記継手試片の再溶融温度を示
す線図、＠４図は本発明でろう付した接合部の電子グロ
ーブマイクロアナライザによる分析結果を示す図、第５
図は本発明でろう付した接合部の金属ｉ織？示す顕微鏡
写真である。 １．２・・・Ｃｕ＠、３・・・軟ろう材、４・・・高周
波ワークコイル。 第１図 （ 第 ３ 図 第 ４ 図 宇 ５図
図、第２図は本発明の軟ろう材を用いてろう付したもの
と従来のろう付方法によって接合した継手試片の引張強
度ケ示す線図、第３図は前記継手試片の再溶融温度を示
す線図、＠４図は本発明でろう付した接合部の電子グロ
ーブマイクロアナライザによる分析結果を示す図、第５
図は本発明でろう付した接合部の金属ｉ織？示す顕微鏡
写真である。 １．２・・・Ｃｕ＠、３・・・軟ろう材、４・・・高周
波ワークコイル。 第１図 （ 第 ３ 図 第 ４ 図 宇 ５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、重量で５１〜６０チのＢｉと５０〜３０チのｐｂの
主要構成元素に１〜３チのＡｇおよび０．５〜２チのＺ
ｎを添加したことを特徴とするＣｕ基およびＦｅ基材接
合用軟ろう材。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記の添加元素と
して、他にＳｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、８ｂ、Ａｕ、Ｐｄおよび
Ｃｄからなる群よシ選ばれた一種またはそれ以上の金属
を、重量で３チ以下の範囲で添加することを特徴とする
Ｃｕ基およびＦｅ基材接合用軟ろう材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11161982A JPH0248354B2 (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | Cukimatahafekizaisetsugoyonanrozai |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11161982A JPH0248354B2 (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | Cukimatahafekizaisetsugoyonanrozai |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS594992A true JPS594992A (ja) | 1984-01-11 |
| JPH0248354B2 JPH0248354B2 (ja) | 1990-10-24 |
Family
ID=14565907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11161982A Expired - Lifetime JPH0248354B2 (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | Cukimatahafekizaisetsugoyonanrozai |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0248354B2 (ja) |
-
1982
- 1982-06-30 JP JP11161982A patent/JPH0248354B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0248354B2 (ja) | 1990-10-24 |
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