JPS60120048A - 結合治具 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は金属と金属あるいはセラミックスとを結合させ
る際の支持固定に用いる結合治具に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

半導体外囲器、電子管外囲器、気密端子等の製造におい
て金属と金属あるいはセラミックスを銀ロウ、銅ロウ、
半田等の結合剤を用いて結合する際にはこれら金属と金
属あるいはセラミックスの支持固定のために結合治具が
使用されている。

これらの結合治具は結合工程で数百度〜千数百度もの高
温にさらされ、しかも上記金属セラミックス等の取り付
け・取りはずし等の取り扱いを繰り返し行なう際にこれ
ら上記金属、セラミックス等に強く接触しやすいために
、耐熱性、耐摩耗性が要求される。この要求をある程度
満たすために従来の結合治具はステンレス、カーボン等
で構成されていた。

しかしながらこれらステンレス、カーボン等で構成され
た結合治具は上記耐熱性、耐摩耗性はある程度満たすも
のの、なお不十分であり、特にカーボンの場合、取り扱
い時に傷がつき易く、またステンレスの場合には熱膨張
係数が大きいために高温下では大きく膨張して常温時の
結合治具の寸法と大きく異なってしまうため、これらの
結合治具を用いて金属部品と金属あるいはセラミック部
品を結合させると所定の位置に精度良く結合させること
が困難となっていた。更にステンレス等の従来の結合治
具を用いて結合させる際には結合剤が金属と金属あるい
はセラミックスの界面だけでなく上記界面以外の結合治
具表面にも接触することが多く、結合治具と銀ロウ、銅
ロウ、半田等の結合剤が強く付着して結合体と結合治具
が一体となり、結合体を結合治具から取りはずすことが
困難となるという欠点も有していた。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点を解決するためになされたもので、耐
熱性、耐摩耗性を有し結合剤が結合治具に強固に付着す
ることがなく、しかも高精度に金属と金属あるいはセラ
ミックスとの結合を行なうことのできる結合治具を提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するためになされたもので、金
属と金属あるいはセラミックスとを結合させる際に支持
固定のために用いる結合治具の少なくとも表面を、窒化
珪素を５０重量％以上含有しかつ気孔率１０％以下の窒
化珪素系焼結体で構成することを特徴とするものである
。

本発明における窒化珪素系焼結体の気孔率は１０％以下
である。気孔率が１０％を超えると金属と金属あるいは
セラミックスを結合させる結合剤が結合治具に強固に付
着し易すくなるため、１０％以下の気孔率であることが
必要である。更に望ましくは６％以下が同様に結合剤と
結合治具との付着性の理由から好ましい。

ここで本発明に係る窒化珪素系焼結体は少なくとも窒化
珪素が５０重量％以上で含有していなけれはならない。

その理由は窒化珪素が５０重量％未満の焼結体では窒化
珪素系焼結体の特性である耐熱性、耐摩耗性が著しく低
下するため本発明の結合治具としての使用に耐え得なく
なるためである。望ましくは窒化珪素を８０重量％以上
含有し添加物としてＹ２Ｏ３，ＭｇＯ等を１〜ｌＯ重量
％程度含有するものが同様な理由により好ましい。

本発明の結合治具は、結合治具全体を、窒化珪素を５０
重量％以上含有しかつ気孔率１０％以下の窒化珪素系焼
結体で構成してもよいが、結合治具内部をカーボン等の
熱膨張係数の小さな材質で構成し、その表面を上記窒化
珪素系焼結体でコーティングして構成してもよい。この
コーティングは溶射法等により行なうことができる。

また、本発明の結合治具はあらさＲ１１１ｆｆｉ＝５μ
ｍ以下にすることが望ましい。研摩等によりあらさＲ＋
ＩＭＥ＝５μｍ以下の平滑な表面にすると、その過程で
焼結時に発生した結合治具の表面の酸化皮膜が取り除か
れ、しかも平滑になることにより、結合剤と結合治具が
より一層付着しにくくなり、金属やセラミックスの位置
固定の精度も高まるために望ましい。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

金属とセラミックスを結合して封着製品を製造するため
に第１図に示すような本実施例の結合治具（１）を以下
のようにして製造した。

まずＹ２Ｏ３粉末５重量％、　Ａｇ２Ｏ３粉末２重量％
Ｍｇ’Ｏ粉末１重量％、残部窒化珪素粉末を十分混合し
た後成形し、焼結温度１８００℃。

圧力フ０気圧にてホットプレス法により製造した。この
結合治具（１）は円盤状台（１ａ）とその中央部に設け
られた支持棒（１ｂ）とから威名もので、この結合治具
（１）の気孔率は４．６％であった。

この結合治具（１）を用いて第２図に側部所面図を示す
ように封着用金属板（２ａ、２ｂ）とセラミックス製円
柱（３）とから構成される封着製品（４）を以下のよう
にして製造した。

まず本発明の実施例の結合治具（１）の中央部の支持棒
（１ｂ）を通して、支持ａ（ｌｂ）の直径を内径とする
貫通孔をもつ封着用金属板（２ａ）を円盤状台（１ａ）
上に載せる。

次に上記封着用金属板（２ａ）上に銀ロウ（５ａ）を載
せ、その上に、封着用金属板（２ａ　＋　２　ｂ　）と
接触する面にモリブデンを焼付けし更にニッケルメッキ
を施したセラミックス製円柱（４）を載せ、その上を更
に銀ロウ（５ｂ）を載せ、最後に封着用金属板（２ｂ）
を載せ結合治具（１）と共に加熱した。

この加熱により銀ロウ（，５ａ、５ｂ）が溶融され、し
かもそれらの上部に載せられている封着用金属板（２ｂ
）あるいはセラミックス製円柱（４）の自重によって加
圧されることによりほぼ均一な厚さの結合剤の層となる
。

次に結合治具（１）と共に封着製品（４）を放冷した後
、封着製品（４）を結合治具（１）から取りはずした。

以上のようにして１００個の封着製品（４）を製造し結
合寸法精度による不良率を調べ、この実験を４回繰り返
した。この結果を表に示す。

尚、比較としてステンレス、カーボン族の同形状の結合
治具を用いて同様にして製造した封着製品（４）の結合
寸法による不良率も実験しその結果を併せて記載した。

表に示したように、本麦施例の結合治具（１）はステン
レス、カーボンの結合治具に比較して結合寸法精度によ
る不良率が低いものであつた。また、ステンレス製の結
合治具では銀ロウ（５ａ、５ｂ）が結合治具に強く付着
して取りはずすことが困難となるという事故がかなり発
生したが、本実施例の結合治具（１）ではほとんど発生
しなかった。

本実施例では円盤状台（１ａ）の中央部に１つの支持棒
（１ｂ）が設けられた窒化珪素系焼結体で構成された結
合治具（１）について説明したが、本発明はこのような
形状に限定されるものではなく、第３図に側部断面図に
て示すように長尺状の台（６ａ）に多数の支持棒（６ｂ
）を設けた形状でもよく、また第４図に示すようにカー
ボン族の結合治具（７）で、その表面を溶射等により窒
化珪素を５０モル％以上含有した気孔率１０％以下の窒
化珪素系焼結体（８）でコーティングしたものでも構わ
ない。ここで、結合治具（７）の表面は研摩等ｌこより
あらさＲｍ＝＝５μｍ以下に処理することが封着製品（
４）の高品質化のために望ましい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、耐熱性、耐摩耗性を有し結合剤が結合
治具に強固に付着することがほとんどなく、しかも高精
度に金属と金属あるいはセラミックスとの結合を行ない
得る結合治具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を説明するもので、第１図は本実施例の結
合治具の側部断面図、第２図はその結合治具を用いた金
属とセラミックスとの結合を示す側部断面図、第３図、
第４図は本実施例の結合治具の変形例を示す側部断面図
である。 １：結合治具、２ａ、２ｂ：封着用金属板、４：セラミ
ックス製円柱、５ａ、５ｂ：銀ロウ。 代理人弁理士　則　近　憲　佑（ばか１名）カ１図 第３　図 第４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属と金属あるいはセラミックスを結合させる際に
   支持固定のために用いる結合治具の少なくとも表面を、
   窒化珪素を５０重量％以上含有しかつ気孔率１０％以下
   の窒化珪素系焼結体で構成することを特徴とする結合治
   具。 ２、結合治具の表面が窒化珪素を５０重量％以上含有し
   かつ気孔率１０％以下の窒化珪素系焼結体でコーティン
   グされていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の結合治具。 ３、結合治具の表面があらさＲＭ＝５μｍ以下であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の結合治具。