JPS6114092A - セラミツクスと金属の超音波接合方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミックスと金ＳＯ接合方法、特に、超音波
振動を利用した接合方法に関する・（従来技術） 従来、セラミツ、クスと金属０接会方法としては、溶剤
接合法、溶融金属をセラミックスＪＩＣｍ布する方法な
どがあシ、さらに別の方法として、金属蒸着法がある。

これらの方法は、それぞれ、異種物質を介在したり、表
面を処理するなどのため、実用に際して、物理的、化学
的に問題が多く：また、電気的特性などが劣る欠点が生
じる。さらに、金楓蒸看法を適用しても、セラミックス
に蒸着される金属層が数千又という極薄膜の九めに、ジ
ュール熱の１響を大きく受け、良にセラミックスの表向
粗さの粗密によって蒸着状線が左右されることなどによ
シ、電気、電子部品あるいは機械部品として応用するの
が非常に困難であった・ （発明の目的） したがって、本発明の目的は、このような従来技術の接
合方法Ｑ欠点を有せず、迅速で強力な接合が得られ、か
つ、亀気的特性等υ良い、新規なセラミックスと金属の
超音波接合装置を提供することである。

仁の方法は、半専体素子、プリント回路などの部品の製
造をはじめ広範囲に応用ができるものである。しかし、
これは用途の１例であって、必ずしもこの分野の応用に
限駕されるも■ではない。

（発明の構成） 本発明は、セラミックス弐面に金用膜を蒸着し、蒸着し
た金Ｗ４薄膜の上に接合する金属を加圧接触させ、この
加圧下で超音波振動を印加することによってＷｅｔが完
了する。セラミックスと金１１ｉＯ超音波接合方法であ
る。

蒸着する金属膜の材料としては接合する金属と同じ材料
を選択するＱが良く、接合する金属は板状のものである
と特に良好な接合が得られる。また、超音波振動υ印加
時間は０．３秒から３秒の範囲で十分な接合が得られる
。

（実施列） 次に、本発明の実施例を図面を参照にしなからｖｌ、明
する。

第１図は本発明の方法に用いる超音波接合装置の１例の
概要図であるが、必ずしもこのような構成のものである
心壁は々い。さて、この接合装置は、振動棒４、アンビ
ル５、発振器７、この発振ｂ７によって励振される飼え
は駆虫振動子８、この振動子８からの超音波振動を振動
棒４に伝えるトランスジューサ９等から構成されている
。接合に先だって、接合すべき例えばシートあるいはブ
ロック状のセラミツ２３１Ｑ表面全体あるいは接合部の
与に金属ＷＩＸ３を蒸着する。そして、この金属膜３の
上に接合すべき　　　　ｆ゛向えば薄板状の金属２を亀
ね汗わぜて、振動棒４とアンビル５とで挾与、圧力Ｐｃ
で加圧する。

このとき、振動棒４０先端には形状の異なるチップ６を
、接合する材料、接合部分の形状等に応じて、交換便用
するようにすると良に良い。゛この圧力Ｐ。の加圧下で
、発振し７を発振さ佑、振動子８によって発生した超音
波振動を振動棒４によって接合部へ印加する。このよう
にして、セラミックス１と金ｈ２を接゛会する。

第２図は、セラミックスの１つ０例として、構造用、そ
ｏｔｍ−ｉ用ｏ、５ｔＯ２（４６３Ａｚｚ０３Ｑ　６）
ＭｇＯ（１７）　Ｋ２Ｏ（１０）　Ｆ　（Ｊ　　Ｂ２Ｏ
３（７）　（カフ　：Ｉ内Ｕ、　Ｗｔ　％　）の成分か
らなるマコールとアルミニウムの接合における、超音波
振動印加時間Ｔと接合強変φの関係を示すグラフである
。この場合、超音波振動の振幅ａは２３μｐ−ｐで、加
圧力Ｐ。Ｕ　２゜Ｉ　Ｋｆｆ　／　ｍｍ２である。この
例においては、超音波振動印加時間が約０．３秒以上で
、接合部ｋが十分な大きさで飽和していることがわかる
。また、第３図は、マコールとアルミニウムの接合にお
ける、加圧力Ｐ０と接合強度６７）関係を示すグラフで
ある。この場合、超音波振動の振幅ａｉ１ｔ２３μｐ−
ｐで、印加時間Ｔは０．５秒である。

この例においては、加圧力が約２．５　ＫＮ　ｆ　／　
ｍｍ２以上−で、接合部１が十分な大きさで飽和してい
ることがわかる。さらに、第４図は、マコールと０．１
　ｍｍの厚さのアルミニウム薄板Ｏ超音波接合部の断面
の拡大写真であるが、アルミニウムがマコールに十分良
好に接合していることがわかる◎また二第５図は、いく
つかの接合の岡についての引張応力と伸びひず＋０関係
を示すグラフで、これらＱ接合部が十分な強健を有して
いることを示している。第５図のＳｒＯは、ＳｒＯ−６
Ｆ８２０．　（９６，８）８ｉ０２（２，５）　Ｃ，０
（０，７）（カッコ内はｗｔ％）の成分からなる罎性セ
ラでツクスで、永久磁石材として広く用いられているも
のである。また、第５図のカッコ内の数字は加圧力と印
加時間を示している。

以上において、蒸１１膜３の材料は接合する金−と同じ
材料のアルミニウムを用いたが、池に銅、金、バラジク
ム、鉛、すす等でも艮い◎しかし５．いずれにしても、
接合する金属と同じ材料を蒸着膜に用いると、接合強度
は峡も大きくなり、・かつ電気的特性も優れている。父
、接合する金属としては通常の金属、合金だけでなく。

アモルファス合金であっても艮く、セラミックスも上記
のＮＪＫ限らず、いずれの種類のセラミックスでも良い
ので、従来にない複合材料をも得ることができる口また
、金属薄板２の厚さは薄いものほど良好な接合が得られ
る。さらに、以上に示した実ｔＩｆＡ例゛だけてなく、
多くの実験に、よシ、超音波振動の印加時間は０．３〜
３秒で十分な接合が得られることが確認された２（発明
の効果） 実施例において明らかになり・たとお夛、本発明の方法
によると、セラミックスと金＠υ間で迅速で強力な接合
が得られる◎その際、接合する金−が薄ければ薄いほど
接ａ強度は大きくなる。また、金属の厚さを従来の蒸着
法に比較すると、ずっと厚くすることができ、かつ、接
合強にも良好なものが得られるので１．カえは、半４体
素子、プリント回路などθ電子部品のｔＲ造に利用でき
る。しかし、本発明の用途はこれに限られるも○ではな
く、広範囲に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明Ｏ接合方法に用いられる超音波接合装
置の構成の概要を示すもので、（ａ）はその側面図、ψ
）はその一部の斜視図、第２図はマコールとアルミニウ
ムの接合における（５”／−Ｔの関係を示すグラフ、第
３図は６□−ＰｅＱ関係を示すグラフ、第４図は超音波
接合部の断面の拡大写真、第５図扛いくつか０例につい
てＱ引張応力と伸びひず与の関係を示すグラフである◎
１：セラミックス　２：金属板　３：金属蒸着膜　４：
振動棒　５：アンビル　６：チク１フ２発振器　８：超
音波振動子　９ニドランスジユーサ 特許出願人　　　新技術開発事東団 出願人代理人′弁理士　佐゛′１藤・１文　　男第　　
　１　　　図 Ｃａ１Ｃｂ） 第２図 印加時間　Ｔ　　ｓｅｅ 第３図 ｆａ） 加圧力　Ｐ。ｋｇｆ／ｆｍｍ” 第　　　４　　　図 第　　　５　　　図 伸びひずみ　係 手　続　補　正　書　（方式） ％式％ １、事件の表示　　昭和５９年特許願第１３１９０１号
２）発９４ｇ）名称　　セラミックスと金−の超音波接
合方法３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　東京都千代田区永田町二丁目５％２号名　称　
　新技術開発事榮団 理ｌｌ長　　久艮知　章　悟 ４、代理人〒１０５ （発送日　昭和５９矩９月２５日） ６、補正によル増加する発明の数　　　な　し７、補正
の対象　　「図面の簡単な説明」の掴８、補正の内容　
明細書第８！４第１０打、第１１行「第４図は１゛い拡
大写真」を「第４図は超音波接合部断面Ｑ全極組織を示
す鵬微鏡写＾４に補正する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス表面に金属膜を蒸着し、蒸着した金
   属膜の上に接合する金属を加圧接触させ、この加圧下で
   超音波振動を印加することによつて、セラミックスと金
   属を接合することを特徴とするセラミックスと金属の超
   音波接合方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、蒸着する金属膜
   の材料として接合する金属と同一材料を選択することを
   特徴とするセラミックスと金属の超音波接合方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項において、接合
   する金属は板状のものであることを特徴とするセラミッ
   クスと金属の超音波接合方法。
4. （４）特許請求の範囲第１項から第３項のいずれかにお
   いて、超音波振動の印加時間、つまり接合に要する時間
   は０．３秒から３秒の範囲にあることを特徴とするセラ
   ミックスと金属の超音波接合方法。