JPS61123499A - セラミツクス−金属接合用ろう材 - Google Patents
セラミツクス−金属接合用ろう材Info
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- JPS61123499A JPS61123499A JP24410884A JP24410884A JPS61123499A JP S61123499 A JPS61123499 A JP S61123499A JP 24410884 A JP24410884 A JP 24410884A JP 24410884 A JP24410884 A JP 24410884A JP S61123499 A JPS61123499 A JP S61123499A
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- Japan
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- ceramics
- metal
- brazing material
- metals
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- Pending
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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
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3006—Ag as the principal constituent
-
- 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
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- 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
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/302—Cu as the principal constituent
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- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明はＡｇ−Ｃｕ系合金よシなるセラミックスと金属
の接合用ろう材に関するものである。
の接合用ろう材に関するものである。
セラミックスと金属とは夫々異った原子結合状態を有し
、このためセラミックスと金属の化学反応性などの化学
的性質をはじめとして、熱膨張率、電気伝導度などの物
理的性質は大きく異なっている。そのためセラミックス
と金属を接合するには、両部材の接合界面を良く濡らし
、信頼性の高い冶金的接合を実施する方法が種々検討さ
れている。
、このためセラミックスと金属の化学反応性などの化学
的性質をはじめとして、熱膨張率、電気伝導度などの物
理的性質は大きく異なっている。そのためセラミックス
と金属を接合するには、両部材の接合界面を良く濡らし
、信頼性の高い冶金的接合を実施する方法が種々検討さ
れている。
このような接合方法として、一般にろう接は、母材に変
化を与えず、大きな加圧力を必要とせず、しかも操作が
容易であるなどの利点を有し、セラミックスと金属の重
要な接合方法となっている。このようにセラミックスと
金属とを良好に接合するろう材としては、従来、活性金
属を含むろう材が知られている。活性金属は、Ｔ１゜Ｚ
ｒなど周期律表で■Ａ族の元素を示し、何れもセラミッ
クスと金属の接合に有効であることが知られている。特
に活性金属はその融点が単体では高（（Ｔｉ １７２０
℃、 Ｚｒ １８６０℃など）そのままでは、ろう材と
しては不向であ°るものの、Ｃｕ。
化を与えず、大きな加圧力を必要とせず、しかも操作が
容易であるなどの利点を有し、セラミックスと金属の重
要な接合方法となっている。このようにセラミックスと
金属とを良好に接合するろう材としては、従来、活性金
属を含むろう材が知られている。活性金属は、Ｔ１゜Ｚ
ｒなど周期律表で■Ａ族の元素を示し、何れもセラミッ
クスと金属の接合に有効であることが知られている。特
に活性金属はその融点が単体では高（（Ｔｉ １７２０
℃、 Ｚｒ １８６０℃など）そのままでは、ろう材と
しては不向であ°るものの、Ｃｕ。
Ｎｉ、Ｆｅなどの遷移金属との合金においては、その共
晶組成領域において融点を数百度℃低下させ、例えば最
も低いＴ １−Ｃｕ合金で８７２℃になる。
晶組成領域において融点を数百度℃低下させ、例えば最
も低いＴ １−Ｃｕ合金で８７２℃になる。
このような現象に着目し、セラミックス母材と遷移金属
母材との接合界面に活性金属を介在させたり、セラミッ
クスとセラミックス母材の接合界面に活性金属と遷移金
属の両方を介在させて、前記金属の合金を生成せしめて
接合を行う方法などが特許（米国特許第２８５７６６３
号）に開示されている。
母材との接合界面に活性金属を介在させたり、セラミッ
クスとセラミックス母材の接合界面に活性金属と遷移金
属の両方を介在させて、前記金属の合金を生成せしめて
接合を行う方法などが特許（米国特許第２８５７６６３
号）に開示されている。
また、活性金属と遷移金属との合金をろう材として、セ
ラミックスと金属の接合を行う方法も考えられるが、活
性金属と遷移金属との合金は、その多くの組成域で脆性
であり、箔のようなろう材として望ましい形状にするこ
とが困難である。このため前記合金を溶融紡糸法と呼ば
れる方法にて非晶質構造を有する箔状に成形したろう材
が開発され特許（特開昭５６−１６３０９３）に開示さ
れている。
ラミックスと金属の接合を行う方法も考えられるが、活
性金属と遷移金属との合金は、その多くの組成域で脆性
であり、箔のようなろう材として望ましい形状にするこ
とが困難である。このため前記合金を溶融紡糸法と呼ば
れる方法にて非晶質構造を有する箔状に成形したろう材
が開発され特許（特開昭５６−１６３０９３）に開示さ
れている。
これらのろう材は多くの用途を満足させるものであるが
、セラミックスと金属との熱膨張係数が異なるものが多
く、特にエレクトロニクス部品で多く使用されるセラミ
ックスとＣｕの組合せ接合において問題がある。例えば
、Ｓｔ、Ｎ４セラミツクスはその熱膨張係数が約２．５
Ｘ１０ ／にで、またｋＬＮは約４ Ｘ １０−’／
にであるのに対し、Ｃｕは１７Ｘ１０−’／にと大きく
異っている。
、セラミックスと金属との熱膨張係数が異なるものが多
く、特にエレクトロニクス部品で多く使用されるセラミ
ックスとＣｕの組合せ接合において問題がある。例えば
、Ｓｔ、Ｎ４セラミツクスはその熱膨張係数が約２．５
Ｘ１０ ／にで、またｋＬＮは約４ Ｘ １０−’／
にであるのに対し、Ｃｕは１７Ｘ１０−’／にと大きく
異っている。
このため、熱膨張係数の大きく異なるセラミックスと金
属との接合においては、加熱に伴う画材の熱膨張差に起
因する応力の発生によりセラミックスにクラックが発生
する問題がある。
属との接合においては、加熱に伴う画材の熱膨張差に起
因する応力の発生によりセラミックスにクラックが発生
する問題がある。
また前記応力は加熱温度が高い程、増大するため、セラ
ミックスと金属の接合温度を低下させる必要がちシ、そ
めためには融点が低く、なお且つセラミックスと金属と
の接合性に優れたろう材の開発が望まれていた。
ミックスと金属の接合温度を低下させる必要がちシ、そ
めためには融点が低く、なお且つセラミックスと金属と
の接合性に優れたろう材の開発が望まれていた。
本発明はかかる点に鑑み種々研究を行った結果、融点を
低下して、熱応力に起因する〉ラックの発生を防止する
と共に、ゼラミックスとの濡れ性を改善して金属との接
合性に優れたセラミックス−金属接合用ろう材を提供す
るものである。
低下して、熱応力に起因する〉ラックの発生を防止する
と共に、ゼラミックスとの濡れ性を改善して金属との接
合性に優れたセラミックス−金属接合用ろう材を提供す
るものである。
本発明者らは、Ａｇ−Ｃｕ合金にｖｔ−ｍ加することに
よシ、低融点で、しかもＶの作用によりセラミックスと
金属との接合性を向上させたろう材を見い出したもので
ある。
よシ、低融点で、しかもＶの作用によりセラミックスと
金属との接合性を向上させたろう材を見い出したもので
ある。
即ち本発明は、Ｖｏ、１〜１０重量％、Ｃｕ２５〜７０
重量％、Ａｇ３０〜７５重量％を含有することを特徴と
するものである。
重量％、Ａｇ３０〜７５重量％を含有することを特徴と
するものである。
本発明においてＡｇ−Ｃｕ合金は、その共晶組成領域に
おいて融点が７７９℃と低い融点を有し、これにＶを添
加することによりセラミックスとの濡れ性が良好になる
。この場合Ｖの添加量が増加するに従って、合金の融点
が上昇すると共に、脆くなって行くが、０．１〜１０重
量％の範囲に抑えることにより、ろう材の著しい融点上
昇を防ぐと同時に、セラミックスとの濡れ性が改善され
る。
おいて融点が７７９℃と低い融点を有し、これにＶを添
加することによりセラミックスとの濡れ性が良好になる
。この場合Ｖの添加量が増加するに従って、合金の融点
が上昇すると共に、脆くなって行くが、０．１〜１０重
量％の範囲に抑えることにより、ろう材の著しい融点上
昇を防ぐと同時に、セラミックスとの濡れ性が改善され
る。
なお本発明において、ろう材の合金組成を上記範囲に規
定した理由は、Ｖの添加量が０．１重量％未満では、融
点は低いもののセラミックスとの濡れ性が劣り、また１
０重量襲を越えると、ろう材の融点が著しく上昇する上
、脆くなるからである。またＣｕは２５〜７０ｆｉｉ％
、Ａｇは３０〜７５重量％の範囲罠ないと、ろう材の融
点低下の効果が得られず、しかもセラミックスとの濡れ
性が悪くなるからである。
定した理由は、Ｖの添加量が０．１重量％未満では、融
点は低いもののセラミックスとの濡れ性が劣り、また１
０重量襲を越えると、ろう材の融点が著しく上昇する上
、脆くなるからである。またＣｕは２５〜７０ｆｉｉ％
、Ａｇは３０〜７５重量％の範囲罠ないと、ろう材の融
点低下の効果が得られず、しかもセラミックスとの濡れ
性が悪くなるからである。
また本発明ろう材の製造方法としては、例えば常用の溶
湯急冷法を適用して製造することも可能である。これは
目的とするろう材の合金組成の溶融物を調整し、その溶
融物を高速回転する急冷用ドラムの表面に噴射して、連
続して箔状に形成するものである。この場合、冷却速度
は少なくとも１０’℃／ｓｅａ とすることによシ延
性に富んだ箔状のろう材を得ることができる。
湯急冷法を適用して製造することも可能である。これは
目的とするろう材の合金組成の溶融物を調整し、その溶
融物を高速回転する急冷用ドラムの表面に噴射して、連
続して箔状に形成するものである。この場合、冷却速度
は少なくとも１０’℃／ｓｅａ とすることによシ延
性に富んだ箔状のろう材を得ることができる。
また被接合母材の接合界面Ｋ ％ Ｖ ｅ Ｃｕ ｇ
ｋｇを単独あるいは、組合せて、スノーツタリング法、
蒸着法などによシ堆積させるが、またはＡｇ−Ｃｕ合金
箔の上ＫＶをスパッタリング、蒸着等によシ堆積させて
も良い。更に一方の接合母材がＡｇまたはＣｕの場合に
は、ＣｕｌたはＡｇの一方の箔とＶを組合せ、接合時に
加熱して、合金化させて（良い。
ｋｇを単独あるいは、組合せて、スノーツタリング法、
蒸着法などによシ堆積させるが、またはＡｇ−Ｃｕ合金
箔の上ＫＶをスパッタリング、蒸着等によシ堆積させて
も良い。更に一方の接合母材がＡｇまたはＣｕの場合に
は、ＣｕｌたはＡｇの一方の箔とＶを組合せ、接合時に
加熱して、合金化させて（良い。
本発明においで接合対象となるセラミックスとしては、
例えば窒化物（８１，Ｎ４．ＡｔＮ、 ＴＩＮなど）、
炭化物（ＳｉＣ、Ｔｉｃなど）、酸化物（ｍ２ｏ３．Ｚ
ｒＯ２。
例えば窒化物（８１，Ｎ４．ＡｔＮ、 ＴＩＮなど）、
炭化物（ＳｉＣ、Ｔｉｃなど）、酸化物（ｍ２ｏ３．Ｚ
ｒＯ２。
酸化バナジウム）をはじめとして各稽のセラミックスが
挙られる。
挙られる。
また接合対象となる金属としては、例えばＣｕあるいは
ステンレスなど各種の鉄鋼に適用することができる。
ステンレスなど各種の鉄鋼に適用することができる。
（実施例１）
１５鞘角、厚さ２顛のＡｔＮチッグと、１４１１１１角
、厚さ３００μｍの無酸素鋼箔の接合界面をトリフレ／
およびアセトンで洗浄、脱脂処理した後、無酸素鋼の接
合界面に蒸着法によシ厚さ７０００ＸのＶを堆積し、こ
のＶ蒸着層とＡｔＮとの間に、厚さ１０μｍのＡｇ−Ｃ
ｕ合金箔を挿入して組合せた。
、厚さ３００μｍの無酸素鋼箔の接合界面をトリフレ／
およびアセトンで洗浄、脱脂処理した後、無酸素鋼の接
合界面に蒸着法によシ厚さ７０００ＸのＶを堆積し、こ
のＶ蒸着層とＡｔＮとの間に、厚さ１０μｍのＡｇ−Ｃ
ｕ合金箔を挿入して組合せた。
次にこれを２Ｘ１０ Ｔｏｒｒの真空にしたホットプ
レス中にセットし、上下方向から１麺／−の圧力を印加
し、高周波加熱により接合部を８５０℃で３分間保持し
て接合を行った。
レス中にセットし、上下方向から１麺／−の圧力を印加
し、高周波加熱により接合部を８５０℃で３分間保持し
て接合を行った。
このようにして得られた接合部材の接合面を切断して、
光学顕微鏡で観察した結果、接合部にゲイトやクラック
は認められず、良好な接合状態を示していた。また断面
部のＥＰＭＡ分析を行ったところＡｔＮと、ろう材の界
面にＶが凝集し、接合が成されていることが確認された
。
光学顕微鏡で観察した結果、接合部にゲイトやクラック
は認められず、良好な接合状態を示していた。また断面
部のＥＰＭＡ分析を行ったところＡｔＮと、ろう材の界
面にＶが凝集し、接合が成されていることが確認された
。
（実施例２）
１５１Ｅ１１角、厚さ３絽の８１．Ｎ４チツプと、１５
關角、厚さ３鴎の鉄鋼（ＪＩＳ 、５４５Ｃ）チップの
接合界面をトリクレンおよびアセトンで洗浄、脱脂処理
した後、Ａｇ６９．５重量％、Ｃｕ２９．５重量％ 、
Ｖ １．０重量％の合金を溶湯急冷法によシ厚さ５５
μｍととした箔状ろう材を接合部材間に挿入し、上記実
施例１と同様にホットプレスして接合部材を形成した。
關角、厚さ３鴎の鉄鋼（ＪＩＳ 、５４５Ｃ）チップの
接合界面をトリクレンおよびアセトンで洗浄、脱脂処理
した後、Ａｇ６９．５重量％、Ｃｕ２９．５重量％ 、
Ｖ １．０重量％の合金を溶湯急冷法によシ厚さ５５
μｍととした箔状ろう材を接合部材間に挿入し、上記実
施例１と同様にホットプレスして接合部材を形成した。
このようにして得られた接合部材の接合部断面を光学顕
微鏡で観察した結果、接合部に＆イドやクラックは認め
られず良好な接合状態を示していた。
微鏡で観察した結果、接合部に＆イドやクラックは認め
られず良好な接合状態を示していた。
（実施例３）
直径１５露、厚さ１０ｆｉノｖ２０５円板と直径１５絹
、厚さ２１１１１の無酸素鋼円板の接合界面にＶを蒸着
法によシ厚さ７０００Ｘに堆積させ、両円板の間に厚さ
１０μｍのＡｇ箔を挿入し、上記実施例１と同様にホッ
トプレスして接合した。
、厚さ２１１１１の無酸素鋼円板の接合界面にＶを蒸着
法によシ厚さ７０００Ｘに堆積させ、両円板の間に厚さ
１０μｍのＡｇ箔を挿入し、上記実施例１と同様にホッ
トプレスして接合した。
このようにして得られた接合部材についても同様に顕微
鏡観察で接合部断面を観察した結果、ゲイトやクラック
は認められず、また接合部のＥＭＰＡ分析の結果、Ａｇ
−Ｃｕ−Ｖ合金層が形成され、特にＶはｖ２０３側に高
濃度に分布して接合していることが確認された。
鏡観察で接合部断面を観察した結果、ゲイトやクラック
は認められず、また接合部のＥＭＰＡ分析の結果、Ａｇ
−Ｃｕ−Ｖ合金層が形成され、特にＶはｖ２０３側に高
濃度に分布して接合していることが確認された。
以上説明した如く、本発明に係るセラミックス−金属接
合用ろう材によれば、融点を低下して、熱応力に起因す
るクラックの発生を防止すると共に、セラミックスとの
濡れ性を改善して、金属との接合性を向上させることが
でき、特にエレクトロニクス部品におけるセラミックス
基板とＣｕ配線との接合に効果的である。
合用ろう材によれば、融点を低下して、熱応力に起因す
るクラックの発生を防止すると共に、セラミックスとの
濡れ性を改善して、金属との接合性を向上させることが
でき、特にエレクトロニクス部品におけるセラミックス
基板とＣｕ配線との接合に効果的である。
Claims (1)
- Ｖ（バナジウム）０．１〜１０重量％、Ｃｕ（銅）２５
〜７０重量％、Ａｇ（銀）３０〜７５重量％を含有する
ことを特徴としたセラミックス−金属接合用ろう材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24410884A JPS61123499A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | セラミツクス−金属接合用ろう材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24410884A JPS61123499A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | セラミツクス−金属接合用ろう材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61123499A true JPS61123499A (ja) | 1986-06-11 |
Family
ID=17113871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24410884A Pending JPS61123499A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | セラミツクス−金属接合用ろう材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61123499A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1302273A2 (en) * | 2001-10-09 | 2003-04-16 | Hohoemi Brains, Inc. | Brazing-filler material and method for brazing diamond |
-
1984
- 1984-11-19 JP JP24410884A patent/JPS61123499A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1302273A2 (en) * | 2001-10-09 | 2003-04-16 | Hohoemi Brains, Inc. | Brazing-filler material and method for brazing diamond |
| EP1302273A3 (en) * | 2001-10-09 | 2004-07-28 | Hohoemi Brains, Inc. | Brazing-filler material and method for brazing diamond |
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