JPS6027481A - 低圧拡散接合法 - Google Patents
低圧拡散接合法Info
- Publication number
- JPS6027481A JPS6027481A JP13270283A JP13270283A JPS6027481A JP S6027481 A JPS6027481 A JP S6027481A JP 13270283 A JP13270283 A JP 13270283A JP 13270283 A JP13270283 A JP 13270283A JP S6027481 A JPS6027481 A JP S6027481A
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- JP
- Japan
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- alloy
- members
- coating
- joining
- bonding
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (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】
〔発明の利用分野〕
本発明はＡＡ、Ｃｕ及び前記元素の合金を少くとも一方
に有する被接合材に適用される低圧拡散接合法に関する
。
に有する被接合材に適用される低圧拡散接合法に関する
。
Ａ７又はＡｔ合金（以下Ａｔと略す）やＣｕ又はＣｕ合
金（以下ＣＬＩと略す）は、従来ろう打法や拡散接合法
で行われている。ろう付は、母材と同質の継手が得られ
なかった。また拡散接合法は、１〜２ ｋｌ？ ／ ｍ
ｘ＋ ”の強い圧力でしかも高温で接続する必要があり
ＡｔやＣｕに適用する場合は変形に対する配慮が必要と
なっていた。これらの欠点金補う方法としてＴｉ＋Ｎｉ
基超合金基波合金う打法が適用され母材レベルの継手強
度が得られるに至っている。しかしＡｔやＣｕへの適用
例は少くＡｔについては特開昭５７−１８４５７４に例
示されるにすぎない。Ｃｕは皆無である。この方法はＡ
ｔと共晶反応する物質の箔をインサート材として用い真
空中、不活性ガス雰囲気中で加熱接合する方法でありイ
ンサート金属としてＭｇ、Ｚｎ。
金（以下ＣＬＩと略す）は、従来ろう打法や拡散接合法
で行われている。ろう付は、母材と同質の継手が得られ
なかった。また拡散接合法は、１〜２ ｋｌ？ ／ ｍ
ｘ＋ ”の強い圧力でしかも高温で接続する必要があり
ＡｔやＣｕに適用する場合は変形に対する配慮が必要と
なっていた。これらの欠点金補う方法としてＴｉ＋Ｎｉ
基超合金基波合金う打法が適用され母材レベルの継手強
度が得られるに至っている。しかしＡｔやＣｕへの適用
例は少くＡｔについては特開昭５７−１８４５７４に例
示されるにすぎない。Ｃｕは皆無である。この方法はＡ
ｔと共晶反応する物質の箔をインサート材として用い真
空中、不活性ガス雰囲気中で加熱接合する方法でありイ
ンサート金属としてＭｇ、Ｚｎ。
Ａｇ、Ｃｕなどが例示されている。しかしＭｇやｚｎに
ついては、蒸気圧が高く高温に加熱されると蒸発し、接
合部には、ボイドが発生する。さらに接合部以外のＡｔ
表面にＭｇやＺ ｎが付着し、Ａｔ表面とＭｇやＺｎ粒
子間で反応が起り溶融するため健全な接合が不可能であ
った。この傾向は。
ついては、蒸気圧が高く高温に加熱されると蒸発し、接
合部には、ボイドが発生する。さらに接合部以外のＡｔ
表面にＭｇやＺ ｎが付着し、Ａｔ表面とＭｇやＺｎ粒
子間で反応が起り溶融するため健全な接合が不可能であ
った。この傾向は。
真空度が低いほどＺｎ、Ｍｇ量が多いほど顕著となる。
したがって健全な接合が可能な接合方法の開発が望まれ
ていた。
ていた。
本発明はＡｔ又はＣｕ及び前記合金との異材を低圧拡散
接合により母材と同質継手を得ることのできる接合方法
を提供するものである。
接合により母材と同質継手を得ることのできる接合方法
を提供するものである。
〔発明の概要〕
本発明は％ＡＡやＣｕの接合面にＺｎ、Ｍｇ及び前記元
素を含む合金金少くとも１種以上コーティングした後、
前記元素より蒸気圧の低い元素又はその合金で蒸発防止
膜をコーティングし１次にコーティング層がＡＡやＣｕ
と反応し溶融する温度まで加熱し、低圧力で接合する方
法に関するものである。
素を含む合金金少くとも１種以上コーティングした後、
前記元素より蒸気圧の低い元素又はその合金で蒸発防止
膜をコーティングし１次にコーティング層がＡＡやＣｕ
と反応し溶融する温度まで加熱し、低圧力で接合する方
法に関するものである。
以下、本発明の詳細な説明する。
この方法を実施するには、同−真空権あるいは開閉自由
なゲートパルに隔てられた複数の真空槽を用いて大気と
接することなく処理可能な接合装置を用いると接合性を
改善する上からも良い。
なゲートパルに隔てられた複数の真空槽を用いて大気と
接することなく処理可能な接合装置を用いると接合性を
改善する上からも良い。
例えば、Ａ７は、約５０人の酸化物で表面がおおわれて
いるので一般には、フラックス等’ａ［布して接合を行
っている。しかしＡｒ＋ イオンビームで酸化膜を除去
した後、Ｍｇ、Ｚｎｉｎミコーティングれば％ＡｔとＭ
ｇや７ｎ界面での反応性が向上し、しいては接合性が改
善できる。熱論ＡｔＬＭｇ合金、ＡＡ−ｚｎ合金を用い
ても問題はない。しかしＭｇやＺｎは、蒸気圧が高く、
昇温中に蒸発が進み接合部のＭ’ｇ、Ｚｎ量を減少させ
る。この減少によって接合温度が高温側に上昇する結果
ヲマねき、接合が不可能となる。接合ができてもボイド
等の欠陥を残す。さらに、蒸発したＭｇやＺｎが接合部
以外のＡｔ表面に付着し反応が起るため健全な接合が実
施できない。そこでＭｇやＺｎをコーティングした後前
記元素より蒸気圧の高いＳｉ等ｋＺｎ、Ｍｇコーティン
グ表面上にコーティングし蒸発を防止すればよい。尚Ｓ
ｉの飽和蒸気圧は、１Ｏ−５Ｔｏｒｒの場合１２００
Ｃである。
いるので一般には、フラックス等’ａ［布して接合を行
っている。しかしＡｒ＋ イオンビームで酸化膜を除去
した後、Ｍｇ、Ｚｎｉｎミコーティングれば％ＡｔとＭ
ｇや７ｎ界面での反応性が向上し、しいては接合性が改
善できる。熱論ＡｔＬＭｇ合金、ＡＡ−ｚｎ合金を用い
ても問題はない。しかしＭｇやＺｎは、蒸気圧が高く、
昇温中に蒸発が進み接合部のＭ’ｇ、Ｚｎ量を減少させ
る。この減少によって接合温度が高温側に上昇する結果
ヲマねき、接合が不可能となる。接合ができてもボイド
等の欠陥を残す。さらに、蒸発したＭｇやＺｎが接合部
以外のＡｔ表面に付着し反応が起るため健全な接合が実
施できない。そこでＭｇやＺｎをコーティングした後前
記元素より蒸気圧の高いＳｉ等ｋＺｎ、Ｍｇコーティン
グ表面上にコーティングし蒸発を防止すればよい。尚Ｓ
ｉの飽和蒸気圧は、１Ｏ−５Ｔｏｒｒの場合１２００
Ｃである。
コーティング層がＡＡとＭ、ｇ、Ｚｎの反応によって溶
融するとＳｉ等のコーティング効果は減少するので比較
的短時間で接合を終了させることが重要である。しかし
接合部の均質性全考慮するため接合時間が長時間となる
場合は、コーティング層の溶融直後にＡｒ等の不活性ガ
スを導入し真空度を下げるように配慮するとよい。コー
ティング層の溶融直後にＡｒ等の不活性ガスを導入する
のは、できるだけ接合面の清浄度を保ちたいからである
。
融するとＳｉ等のコーティング効果は減少するので比較
的短時間で接合を終了させることが重要である。しかし
接合部の均質性全考慮するため接合時間が長時間となる
場合は、コーティング層の溶融直後にＡｒ等の不活性ガ
スを導入し真空度を下げるように配慮するとよい。コー
ティング層の溶融直後にＡｒ等の不活性ガスを導入する
のは、できるだけ接合面の清浄度を保ちたいからである
。
蒸発防止膜のコーテイング材は、蒸気圧が高く接合性を
そこなわないもの全選定して得た。
そこなわないもの全選定して得た。
Ｃｕは、Ａｔはど接合面の清浄度を考慮する必要はない
ため、接合は、容易であるが、Ｍｇ。
ため、接合は、容易であるが、Ｍｇ。
Ｚｎｉｎミコーティングして用いる本発明では、前記に
述べた方法を取ることで良好な接合ができることは言う
までもない。
述べた方法を取ることで良好な接合ができることは言う
までもない。
以上の方法をより効果的に行うためには Ａ ｒ＋イオ
ンビーム全ｍ−て接合面全清浄化し、その後のコーティ
ング、接合全同一真空槽内で処理することである。処理
装置の概略図を第１図に示す。
ンビーム全ｍ−て接合面全清浄化し、その後のコーティ
ング、接合全同一真空槽内で処理することである。処理
装置の概略図を第１図に示す。
Ａｒ＋イオンビーム処理、コーティング処理を行う清浄
面処理室と試料交換室並びに拡散炉から成る。
面処理室と試料交換室並びに拡散炉から成る。
清浄面処理室には、清浄度全評価するための質量分析器
を備えている。さらに各室間には、開閉自由なゲートパ
ルプ金有する連絡路を介して連通しかつＡｚ、Ｃｕ等を
各室間移動させるための搬送機からなっている。また清
浄面処理室、試料交換室には、Ａ Ｚ ＋ Ｃｕｆ移動
、昇降９回転させるためのマニュプレータを備えている
。
を備えている。さらに各室間には、開閉自由なゲートパ
ルプ金有する連絡路を介して連通しかつＡｚ、Ｃｕ等を
各室間移動させるための搬送機からなっている。また清
浄面処理室、試料交換室には、Ａ Ｚ ＋ Ｃｕｆ移動
、昇降９回転させるためのマニュプレータを備えている
。
試料交換室に装入されたＡｔ又はＣｕの一対の一方がま
ず清浄面処理室に搬入されＡｒ＋イオンビームによりス
パッタされた後Ｍｇやｚｎ元素または合金がコーティン
グされ、その後８１等の蒸発防止膜がＭｇや７．ｎコー
ティング層表面に付着され、試料交換室にもどる。次に
相対する一方が清浄処理室に搬入され上記処理をへて試
料交換室にもどり接合面同志が密着されると共に拡散炉
へ搬入され、接合が行われる。ＭｇやＺｎ又は合金は必
ずしも両接合面にコーティングする必要はない。
ず清浄面処理室に搬入されＡｒ＋イオンビームによりス
パッタされた後Ｍｇやｚｎ元素または合金がコーティン
グされ、その後８１等の蒸発防止膜がＭｇや７．ｎコー
ティング層表面に付着され、試料交換室にもどる。次に
相対する一方が清浄処理室に搬入され上記処理をへて試
料交換室にもどり接合面同志が密着されると共に拡散炉
へ搬入され、接合が行われる。ＭｇやＺｎ又は合金は必
ずしも両接合面にコーティングする必要はない。
以上の方法、装置を用いることによって高品質な接合部
が得られる。
が得られる。
以下実施例により説明する。
供試材として純Ａｔ（ＪＩ８１０５０材）と純Ｔ！（Ｊ
ＩＳＴｉ板２種）を用いた。これを第１図に示す接合装
置の試料交換室に搬入後１０−’ Ｔｏｒｒの真空に排
気するとともに１０−”ｌ’ｏｒｒ 下の清浄面処理室
へ１ずＡｔ′ｆ：搬入した。搬入後Ａｒ＋イオンビーム
を接合面に対して４５°の角１現で入射し２００人／順
のエツチング速度でＩＱ分間処理し念。エツチング後Ａ
ｒ １ｏ−ａ Ｔｏｒｒ雰囲気としＡｔ−３０％Ｍｇ合
全Ｍｇ周波スパッタ装置によりコーティングした。コー
ティング厚さは５μｍとした。その後ターゲラ）ｋｓｉ
に変え約１μｍの蒸発防止膜全コーティングした。コー
テイング後試料交換室にもどし、次にＴｉ（ｚ清浄処理
室へ搬入した。
ＩＳＴｉ板２種）を用いた。これを第１図に示す接合装
置の試料交換室に搬入後１０−’ Ｔｏｒｒの真空に排
気するとともに１０−”ｌ’ｏｒｒ 下の清浄面処理室
へ１ずＡｔ′ｆ：搬入した。搬入後Ａｒ＋イオンビーム
を接合面に対して４５°の角１現で入射し２００人／順
のエツチング速度でＩＱ分間処理し念。エツチング後Ａ
ｒ １ｏ−ａ Ｔｏｒｒ雰囲気としＡｔ−３０％Ｍｇ合
全Ｍｇ周波スパッタ装置によりコーティングした。コー
ティング厚さは５μｍとした。その後ターゲラ）ｋｓｉ
に変え約１μｍの蒸発防止膜全コーティングした。コー
テイング後試料交換室にもどし、次にＴｉ（ｚ清浄処理
室へ搬入した。
Ｔ１は、Ａｒ＋イオンビーム処理後Ｓｉを約１μｍコー
ティングしただけで試料交換室へもどしＡｔとＴＩを密
着させ拡散炉へ搬入した。比較のため蒸気防止膜をつけ
ない場合も接合全行った。
ティングしただけで試料交換室へもどしＡｔとＴＩを密
着させ拡散炉へ搬入した。比較のため蒸気防止膜をつけ
ない場合も接合全行った。
接合は、接合温度６００Ｃ，接合圧力０．０５ｋｆ／瑞
２および接合時間３０分で行った。Ａ４−３０％Ｍｇコ
ーテイング材の溶融温度は、約５０００であるので、こ
の温度に到達する直前にＡｒガスを拡散炉中に導入し、
Ａｒ雰囲気０．１Ｔｏｒｒとした。
２および接合時間３０分で行った。Ａ４−３０％Ｍｇコ
ーテイング材の溶融温度は、約５０００であるので、こ
の温度に到達する直前にＡｒガスを拡散炉中に導入し、
Ａｒ雰囲気０．１Ｔｏｒｒとした。
接合部のミクロ組織より蒸発防止膜をつけない場合は、
ボイドが接合部に存在して良好な接合ができていない。
ボイドが接合部に存在して良好な接合ができていない。
しかし本発明では、欠陥もなく良好な接合部なっている
。
。
継手の引張試験を本発明で行った場合について行った結
果接合材のＡｔで破断が起こり、良好な接合がなこれて
いることが判明した。
果接合材のＡｔで破断が起こり、良好な接合がなこれて
いることが判明した。
本実施例では、ＡｔとＴｉの接合について説明したがｈ
ｔとＡｔ、Ａｔとステンレス鋼、Ｃ，ｕ −Ｃｕ、Ｃｕ
とステンレス鋼等の接合も可能である。
ｔとＡｔ、Ａｔとステンレス鋼、Ｃ，ｕ −Ｃｕ、Ｃｕ
とステンレス鋼等の接合も可能である。
以上説明したよつに、本発明では、蒸気圧の高いＺｎ、
Ｍｇ又は、合金全コーティングして接合する場合、蒸発
防止膜をコーティングすることによって、加熱中のＺｎ
、Ｍｇの蒸発全防止し健全な接合部を得ることができた
。
Ｍｇ又は、合金全コーティングして接合する場合、蒸発
防止膜をコーティングすることによって、加熱中のＺｎ
、Ｍｇの蒸発全防止し健全な接合部を得ることができた
。
本発明は、接合面にコーティングする方法を述べている
が、箔を用いる場合であっても箔に蒸発防止膜全コーテ
ィングすれば、同様の効果が期待できる。
が、箔を用いる場合であっても箔に蒸発防止膜全コーテ
ィングすれば、同様の効果が期待できる。
またＺｎ、Ｍｇやその合金ケコーティング後蒸発防止膜
をコーティングし、接合？大気圧で行うことも可能であ
る。
をコーティングし、接合？大気圧で行うことも可能であ
る。
またＮ、ｇ合金等の拡散接合においても、接合材表面並
び接合面に蒸発防止膜をコーティングして接合すれば、
高真空中であっても健全な接合が可能である。
び接合面に蒸発防止膜をコーティングして接合すれば、
高真空中であっても健全な接合が可能である。
第１図は本発明の接合法に用いた装置の概略図である。
１・・・清浄面処理室、２・・・試料交換室、３・・・
拡散炉、４・・・Ａｒ”イオンビームガン、５・・・タ
ーゲット（高周波スパッタ装置）、６・・・被接合材、
７・・・質量分析器、８・・・加圧系、９・・・加圧治
具、１０・・・ヒータ、１１・・・真空系、１２・・・
マイクロコンピュータ、１３・・・Ａｒ導入口、１４・
・・高周波スパッタ電源、第１頁の続き ０発 明 者 田中茂 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％
拡散炉、４・・・Ａｒ”イオンビームガン、５・・・タ
ーゲット（高周波スパッタ装置）、６・・・被接合材、
７・・・質量分析器、８・・・加圧系、９・・・加圧治
具、１０・・・ヒータ、１１・・・真空系、１２・・・
マイクロコンピュータ、１３・・・Ａｒ導入口、１４・
・・高周波スパッタ電源、第１頁の続き ０発 明 者 田中茂 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｉ、接合部表面を非酸化性雰囲気中でスパッタリングし
清浄化する工程とＺｎ、Ｍｇ及び前記元素を含む合金金
少くとも１種以上コーティングする工程と前記元素又は
合金より蒸気圧の低い元素又はその合金で蒸気防止膜を
コーティングする工程を包含することを特徴とする低圧
拡散接合法。 ２、被接合部材の少くとも一方がＡｔ又はＡｔ合金から
なること全特徴とする特許請求の範囲第１項記載の低圧
拡散接合法。 ３、コーｆイ７グ材がＡｔ−Ｍｇ系、Ａｔ−Ｚｎ系合金
であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の低
圧拡散接合法。 ４、蒸気防止膜としてＳｉ、Ｑｅ、Ａｇ、Ｃｕから少く
とも１種以上をコーティングすることを特徴とする特許
請求の範囲第３項記載の低圧拡散接合法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13270283A JPS6027481A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | 低圧拡散接合法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13270283A JPS6027481A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | 低圧拡散接合法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6027481A true JPS6027481A (ja) | 1985-02-12 |
Family
ID=15087554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13270283A Pending JPS6027481A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | 低圧拡散接合法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027481A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5678765A (en) * | 1995-06-13 | 1997-10-21 | Calmar Inc. | Foam/spray nozzle assembly for trigger sprayer |
| EP1086776A1 (en) * | 1999-09-22 | 2001-03-28 | Hitachi Metals, Ltd. | Laminated ribbon and method and apparatus for producing same |
-
1983
- 1983-07-22 JP JP13270283A patent/JPS6027481A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5678765A (en) * | 1995-06-13 | 1997-10-21 | Calmar Inc. | Foam/spray nozzle assembly for trigger sprayer |
| EP1086776A1 (en) * | 1999-09-22 | 2001-03-28 | Hitachi Metals, Ltd. | Laminated ribbon and method and apparatus for producing same |
| US6455172B1 (en) | 1999-09-22 | 2002-09-24 | Hitachi Metals, Ltd. | Laminated ribbon and method and apparatus for producing same |
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