JPS61275174A - セラミツクスと金属の接合体およびその製造方法 - Google Patents
セラミツクスと金属の接合体およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS61275174A JPS61275174A JP11772785A JP11772785A JPS61275174A JP S61275174 A JPS61275174 A JP S61275174A JP 11772785 A JP11772785 A JP 11772785A JP 11772785 A JP11772785 A JP 11772785A JP S61275174 A JPS61275174 A JP S61275174A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- metal
- bonded body
- ceramics
- bonding
- Prior art date
- 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
Links
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、セラミックスと金属から構成される接合体お
よびその製造方法に関するものであシ、特にサイアロン
等のＳｉ３Ｎ４系セラミックスと金属との接合体に係る
ものである。
よびその製造方法に関するものであシ、特にサイアロン
等のＳｉ３Ｎ４系セラミックスと金属との接合体に係る
ものである。
近年、耐熱性、耐摩耗性、高温強度などに優れるセラミ
ックスが品質のパラつき表く製造できるようになシ構造
材料として注目されている。しかしながら、セラミック
スを構造材料に用いるためには、材料自体の一層の品質
向上や価格の低減が必要なことは勿論であるが高強度で
信頼性の高い接合技術が必須不可欠とされている。すな
わち、複雑形状の部品をセラミックスで一体成形し、最
終形状に加工できたとしても、一つの材料で強度や靭性
など構造材料に要求される性能を全てカバーすることは
出来ないために、必要な部分にだけセラミックスを用い
金属部分と接合して、互いの弱点を補強し両者の特性を
生かすことが図られている。
ックスが品質のパラつき表く製造できるようになシ構造
材料として注目されている。しかしながら、セラミック
スを構造材料に用いるためには、材料自体の一層の品質
向上や価格の低減が必要なことは勿論であるが高強度で
信頼性の高い接合技術が必須不可欠とされている。すな
わち、複雑形状の部品をセラミックスで一体成形し、最
終形状に加工できたとしても、一つの材料で強度や靭性
など構造材料に要求される性能を全てカバーすることは
出来ないために、必要な部分にだけセラミックスを用い
金属部分と接合して、互いの弱点を補強し両者の特性を
生かすことが図られている。
セラミックスと金属との接合に関しては、（１）有機ま
たは無機粘結剤によシ接着する方法、（２）酸化物また
は金属ソルダーを利用する方法、（３）Ｍｏ−Ｍｎ法な
どメタライジング後ろう付けする方法等、多くの方法が
開発され、実用化されているが（日経メカニカル１９８
５年４月８日号、５５〜６３頁参照）、従来のものはＡ
ｌ２０ 、等の酸化物系セラミックスと金属の接合に関
するものが殆どであった。
たは無機粘結剤によシ接着する方法、（２）酸化物また
は金属ソルダーを利用する方法、（３）Ｍｏ−Ｍｎ法な
どメタライジング後ろう付けする方法等、多くの方法が
開発され、実用化されているが（日経メカニカル１９８
５年４月８日号、５５〜６３頁参照）、従来のものはＡ
ｌ２０ 、等の酸化物系セラミックスと金属の接合に関
するものが殆どであった。
最近、技術の高度化に伴い構造材料として、ｓｉｃ、ｓ
ｔ声。、サイアロン等非酸化物系セラミックスと金属と
を接合してなる部品の要求が高まっておシ、接合強度が
高く信頼性の高い接合体の実現が望まれている。しかし
、一般に非酸化物系のセラミックスは溶湯金属との濡れ
性が悪く、反応性も低いためその接合は難しいとされて
いる。特に。
ｔ声。、サイアロン等非酸化物系セラミックスと金属と
を接合してなる部品の要求が高まっておシ、接合強度が
高く信頼性の高い接合体の実現が望まれている。しかし
、一般に非酸化物系のセラミックスは溶湯金属との濡れ
性が悪く、反応性も低いためその接合は難しいとされて
いる。特に。
Ｓｉ３Ｎ４系セラミックスはその熱膨張係数が約３×１
０−’ １／ｄｅｇ程度と、一般の金属材料のＡ以下の
値であることにもよシ、接合強度が充分でかつ安定した
性能の接合体が得られないという問題があった。
０−’ １／ｄｅｇ程度と、一般の金属材料のＡ以下の
値であることにもよシ、接合強度が充分でかつ安定した
性能の接合体が得られないという問題があった。
本発明は、高い接合強度、高い信頼性を有し、構造材料
として有用なセラミックスと金属の接合体を提供するこ
とを目的とするものである。
として有用なセラミックスと金属の接合体を提供するこ
とを目的とするものである。
上記目的を達成するために本発明は、セラミックスと金
属からなる接合体の接合界面がＡｌ、Ｓｉ、およびＭｇ
からなる酸窒化物の接合層となるように構成することを
特徴とするものである。
属からなる接合体の接合界面がＡｌ、Ｓｉ、およびＭｇ
からなる酸窒化物の接合層となるように構成することを
特徴とするものである。
すなわち、本発明者等は、 Ｓｉ３Ｎ４系セラミックス
と金属との強固な接合体を得るために種々の接合用金属
について接合強度と接合構造の関係を調査し検討した結
果、特にＳｌ、Ｎ４系セラミックスとＭ合金の接合体に
おいて、Ｍｇを含有するＵ合金を介して両部材を突き合
せ圧力を加えながら加熱することによシ接合界面ＫＡｌ
、Ｓｉ、およびＭｇの酸窒化物で形成される接合層を存
在せしめたときに強固で信頼性の高い接合体を得ること
ができることを見い出し、本発明を成したものである。
と金属との強固な接合体を得るために種々の接合用金属
について接合強度と接合構造の関係を調査し検討した結
果、特にＳｌ、Ｎ４系セラミックスとＭ合金の接合体に
おいて、Ｍｇを含有するＵ合金を介して両部材を突き合
せ圧力を加えながら加熱することによシ接合界面ＫＡｌ
、Ｓｉ、およびＭｇの酸窒化物で形成される接合層を存
在せしめたときに強固で信頼性の高い接合体を得ること
ができることを見い出し、本発明を成したものである。
本発明におけるセラミックスはＳｉ３Ｎ４系のセラミッ
クスであれば良いが、サイアロンを用いた場合には、特
に高い接合強度を得ることができる。
クスであれば良いが、サイアロンを用いた場合には、特
に高い接合強度を得ることができる。
また、本発明において、接合層の厚さが５０１よシも薄
い場合には接合強度にバラツキを生じ安定した接合体が
得られず、３，０００ Ｘよシも厚い場合には、接合強
度が著しく低下するため、接合層の厚市は５０Ｘから３
，０００ Ｘの範囲である方が望ましい。
い場合には接合強度にバラツキを生じ安定した接合体が
得られず、３，０００ Ｘよシも厚い場合には、接合強
度が著しく低下するため、接合層の厚市は５０Ｘから３
，０００ Ｘの範囲である方が望ましい。
また、本発明においては、セラミックスと金属とを接合
する際に、０．５〜５に９／ｌｘ”の圧力を加えながら
加熱することが望ましい。
する際に、０．５〜５に９／ｌｘ”の圧力を加えながら
加熱することが望ましい。
以下、本発明を実施例に基づき、よシ詳細に説明する。
（実施例１）
円柱状のサイアロンセラミックスと円柱状のコバール（
Ｆａ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏ）とを、ＡＡ−８ｉ合金（Ｊ
ＩＳ ４００４を皮材、ＪＩＳ ３００３を芯材とする
ブレージング材）を介して突き合わせたものを、真空中
（１０ｔｏｒｒ ）にて、５に９ｆ／ｍ”の圧力を加え
ながら、６１０℃Ｘ０．５Ｈの加熱を行ない接合体を得
た。得られた接合体のサイアロンセラミックスとＡ／ニ
ーＳｉ合金との界面の分析電顕によるミクロ組織の観察
像を写真１に示す。サイアロンセラミックスとＡｌ−Ｓ
ｉ合金の界面には約３００１の接合層が観察され、又、
接合層について組成分析を行なった結果、接合層はＡｌ
、ＳｉおよびＭｇよ構成る酸窒化物で形成されているこ
とが分かりた。接合体の抗折力（４点曲げ）は３０ｋｌ
ｆ／ｍ”と従来にない高い値を得た。
Ｆａ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏ）とを、ＡＡ−８ｉ合金（Ｊ
ＩＳ ４００４を皮材、ＪＩＳ ３００３を芯材とする
ブレージング材）を介して突き合わせたものを、真空中
（１０ｔｏｒｒ ）にて、５に９ｆ／ｍ”の圧力を加え
ながら、６１０℃Ｘ０．５Ｈの加熱を行ない接合体を得
た。得られた接合体のサイアロンセラミックスとＡ／ニ
ーＳｉ合金との界面の分析電顕によるミクロ組織の観察
像を写真１に示す。サイアロンセラミックスとＡｌ−Ｓ
ｉ合金の界面には約３００１の接合層が観察され、又、
接合層について組成分析を行なった結果、接合層はＡｌ
、ＳｉおよびＭｇよ構成る酸窒化物で形成されているこ
とが分かりた。接合体の抗折力（４点曲げ）は３０ｋｌ
ｆ／ｍ”と従来にない高い値を得た。
（実施例２）
Ｓ１３Ｎ４系セラミックスとＭｇ含含有金合金 ＪＩＳ
４００４）および他のＡｌ合金（ＪＩＳ １１００およ
びＪＩＳ３００３）を突き合せ、真空中（１０〜１０
ｔｏｒｒ ）で、１ｋｇ／■２の圧力を加えながら、
６００℃×１時間の加熱処理を行ない接合体を作製した
。得られた接合体における抗折力を第１表に示す。尚、
ＪＩＳ １１００およびＪＩＳ ３００３ Ａ４合金を
用いた比較材を作製するに際しては、加熱温度を６３０
℃とした。また、抗折力は紅合金の他方の側にコパール
を同時に接合したφ１０の試験片を用い４点曲げ（スパ
ン３０ｍ、１０ｓｍ）によシ測定した５本の平均値であ
る。
４００４）および他のＡｌ合金（ＪＩＳ １１００およ
びＪＩＳ３００３）を突き合せ、真空中（１０〜１０
ｔｏｒｒ ）で、１ｋｇ／■２の圧力を加えながら、
６００℃×１時間の加熱処理を行ない接合体を作製した
。得られた接合体における抗折力を第１表に示す。尚、
ＪＩＳ １１００およびＪＩＳ ３００３ Ａ４合金を
用いた比較材を作製するに際しては、加熱温度を６３０
℃とした。また、抗折力は紅合金の他方の側にコパール
を同時に接合したφ１０の試験片を用い４点曲げ（スパ
ン３０ｍ、１０ｓｍ）によシ測定した５本の平均値であ
る。
第 １ 表
＊ Ａｌ−８ｉ＋Ｍｇ（０，Ｎ）層
第１表から明らかなように、純Ａｌ系（ＪＩＳｌｌｏｏ
）およびＡＬ−Ｍｎ系（ＪＩＳ ３００３ ）合金を
介して接合した場合には、当然のことながらｋＬ 、
Ｓ ｌおよびＭｇから成る接合層は観察されず、この場
合の接合体の抗折力は＜１０に９ｆ／ｍ”と低い値を示
した。
）およびＡＬ−Ｍｎ系（ＪＩＳ ３００３ ）合金を
介して接合した場合には、当然のことながらｋＬ 、
Ｓ ｌおよびＭｇから成る接合層は観察されず、この場
合の接合体の抗折力は＜１０に９ｆ／ｍ”と低い値を示
した。
これに対し、Ａｌ、Ｓｔ、Ｍｇの酸窒化物で形成された
接合層を有する本発明接合体は優れた接合強度を示した
。
接合層を有する本発明接合体は優れた接合強度を示した
。
（実施例３）
接合条件を第２表に示す如く、種々変更し、実施例１と
同様の接合体を作成した。得られた接合体の接合層及び
抗折力を第２表に示す。
同様の接合体を作成した。得られた接合体の接合層及び
抗折力を第２表に示す。
Ａ／、、ＳｉおよびＭｇよ構成る酸窒化物で形成される
接合層の厚さが５０によルも薄い場合は、接合強度にバ
ラツキが見られ、逆に３，０ＯＯＸよシも厚くなると接
合強度の低下が著しいことが認められた。
接合層の厚さが５０によルも薄い場合は、接合強度にバ
ラツキが見られ、逆に３，０ＯＯＸよシも厚くなると接
合強度の低下が著しいことが認められた。
Ｓｉ３Ｎ４セラミックスを用いた場合には接合強度は若
干低くなった。
干低くなった。
以上、説明した様Ｋ、本発明によればＳｉ５Ｎ４系セラ
ミックスと接合しようとするＵ合金の組成および接合条
件を適正に選択することによって優れた特性の接合体を
得ることができ、又、この接合体を利用することによシ
、ＡＡ合金以外の金属材料とＳｉ３Ｎ４系セラミックス
の接合体を得ることもできる。
ミックスと接合しようとするＵ合金の組成および接合条
件を適正に選択することによって優れた特性の接合体を
得ることができ、又、この接合体を利用することによシ
、ＡＡ合金以外の金属材料とＳｉ３Ｎ４系セラミックス
の接合体を得ることもできる。
したがって、本発明によれば、従来不十分であった８ｉ
、Ｎ４系セラミックスと金属との接合強度が向上し、信
頼性の高い接合体を得ることができるため、 Ｓｉ３Ｎ
４系セラミックスを構造用部品として幅広く利用するこ
とが可能となる。
、Ｎ４系セラミックスと金属との接合強度が向上し、信
頼性の高い接合体を得ることができるため、 Ｓｉ３Ｎ
４系セラミックスを構造用部品として幅広く利用するこ
とが可能となる。
第１図は、本発明の一実施例におけるサイアロンセラミ
ックスとＡｌ−Ｓｉ合金との界面の分析電子顕微鏡によ
るミクロ金属組織である。 昭和６０年 特許願 第１１７７２７号発明の名称 セ
ラミックスと金属の接合体およびその製造方法 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区丸ノ内二丁目１番２号補正の対象
明細書「発明の詳細な説明」の欄。 補正の内容 別紙の通り 補正の内容 明細書の「発明の詳細な説明」の欄の記載を、次の如く
訂正する。 １、第４頁第９〜１０行のｒ３ｘ１０ １／ｄｅａＪを
ｒ３Ｘ１０ ／’ＣＪに訂正する。 ２、第６頁第２０行の「接合体」の前に下記の文を挿入
する。 記 また、接合層の組成において、Ｍ（ｌ量は、Ａ１合金側
において多く、サイアロンセラミックス側の方に向かっ
て少なくなる傾向が観察された。」以上
ックスとＡｌ−Ｓｉ合金との界面の分析電子顕微鏡によ
るミクロ金属組織である。 昭和６０年 特許願 第１１７７２７号発明の名称 セ
ラミックスと金属の接合体およびその製造方法 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区丸ノ内二丁目１番２号補正の対象
明細書「発明の詳細な説明」の欄。 補正の内容 別紙の通り 補正の内容 明細書の「発明の詳細な説明」の欄の記載を、次の如く
訂正する。 １、第４頁第９〜１０行のｒ３ｘ１０ １／ｄｅａＪを
ｒ３Ｘ１０ ／’ＣＪに訂正する。 ２、第６頁第２０行の「接合体」の前に下記の文を挿入
する。 記 また、接合層の組成において、Ｍ（ｌ量は、Ａ１合金側
において多く、サイアロンセラミックス側の方に向かっ
て少なくなる傾向が観察された。」以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、接合界面にＡｌ、Ｓｉ、およびＭｇから成る酸窒化
物の接合層を有することを特徴とするセラミックスと金
属の接合体。 ２、上記接合体が主としてＳｉ＿３Ｎ＿４系セラミック
スとＡｌ合金から構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のセラミックスと金属の接合体。 ３、上記Ｓｉ＿３Ｎ＿４系セラミックスがサイアロンで
あることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のセラ
ミックスと金属の接合体。 ４、上記接合層の厚さが、５０〜３０００Åであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
かに記載のセラミックスと金属の接合体。 ５、Ｍｇを含有するＡｌ合金からなる中間部材を介して
、Ｓｉ＿３Ｎ＿４系セラミックス部材と金属部材を突き
合せ加熱拡散接合することを特徴とするセラミックスと
金属の接合体の製造方法。 ６、上記加熱拡散接合に際し、０．５〜５ｋｇ／ｍｍ＾
２の圧力を加えながら加熱することを特徴とする特許請
求の範囲第５項記載のセラミックスと金属の接合体の製
造方法。 ７、上記金属部材がＡｌ合金からなることを特徴とする
特許請求の範囲第５項または第６項のいずれかに記載の
セラミックスと金属の接合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11772785A JPS61275174A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | セラミツクスと金属の接合体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11772785A JPS61275174A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | セラミツクスと金属の接合体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61275174A true JPS61275174A (ja) | 1986-12-05 |
Family
ID=14718790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11772785A Pending JPS61275174A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | セラミツクスと金属の接合体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61275174A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017090422A1 (ja) * | 2015-11-26 | 2017-06-01 | 三菱マテリアル株式会社 | セラミックス／アルミニウム接合体、絶縁回路基板、パワーモジュール、ｌｅｄモジュール、熱電モジュール |
| JP2017108107A (ja) * | 2015-11-26 | 2017-06-15 | 三菱マテリアル株式会社 | セラミックス／アルミニウム接合体、絶縁回路基板、パワーモジュール、ｌｅｄモジュール、熱電モジュール |
-
1985
- 1985-05-31 JP JP11772785A patent/JPS61275174A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017090422A1 (ja) * | 2015-11-26 | 2017-06-01 | 三菱マテリアル株式会社 | セラミックス／アルミニウム接合体、絶縁回路基板、パワーモジュール、ｌｅｄモジュール、熱電モジュール |
| JP2017108107A (ja) * | 2015-11-26 | 2017-06-15 | 三菱マテリアル株式会社 | セラミックス／アルミニウム接合体、絶縁回路基板、パワーモジュール、ｌｅｄモジュール、熱電モジュール |
| KR20180077204A (ko) * | 2015-11-26 | 2018-07-06 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 세라믹스/알루미늄 접합체, 절연 회로 기판, 파워 모듈, led 모듈, 열전 모듈 |
| CN108292632A (zh) * | 2015-11-26 | 2018-07-17 | 三菱综合材料株式会社 | 陶瓷-铝接合体、绝缘电路基板、功率模块、led模块、热电模块 |
| EP3382752A4 (en) * | 2015-11-26 | 2019-06-26 | Mitsubishi Materials Corporation | CERAMIC / ALUMINUM ASSEMBLED BODY, INSULATED PRINTED CIRCUIT BOARD, POWER MODULE, LED MODULE AND THERMOELECTRIC MODULE |
| US10526252B2 (en) | 2015-11-26 | 2020-01-07 | Mitsubishi Materials Corporation | Ceramic/aluminum joined body, insulating circuit board, power module, LED module, and thermoelectric module |
| CN108292632B (zh) * | 2015-11-26 | 2021-03-26 | 三菱综合材料株式会社 | 陶瓷-铝接合体、绝缘电路基板、功率模块、led模块、热电模块 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6528123B1 (en) | Coating system to permit direct brazing of ceramics | |
| US4723862A (en) | Ceramic-metal joint structure | |
| JPS61158876A (ja) | セラミツク対金属の直接液相結合 | |
| JP3057932B2 (ja) | セラミックス焼結体の接合方法 | |
| JPS62220299A (ja) | ろう付け用ろうおよびそれを用いる結合方法 | |
| JPS61275174A (ja) | セラミツクスと金属の接合体およびその製造方法 | |
| JPS6081071A (ja) | セラミツクス接合用金属シ−ト材 | |
| JPS62289396A (ja) | セラミツクスの接合方法 | |
| JP2777707B2 (ja) | 接合体 | |
| JP3119759B2 (ja) | セラミックス・セラミックス接合体 | |
| JPH0725677A (ja) | セラミックスとニッケル又はニッケル系合金との接合方 法 | |
| JP2822200B2 (ja) | アルミニウム合金拡散接合用セラミックス | |
| JPS63206365A (ja) | セラミツクスと金属の接合体 | |
| JPS6183684A (ja) | セラミツクスの接合方法 | |
| JP3298235B2 (ja) | セラミックスとニッケルとの接合方法 | |
| JPH06321647A (ja) | セラミックスとニッケルとの接合方法 | |
| JPS6177681A (ja) | 窒化物セラミツクスの接合方法 | |
| JPH0328391B2 (ja) | ||
| JPS61146774A (ja) | 非酸化物系セラミクス部材を含む接合体の製造方法 | |
| JP3289860B2 (ja) | セラミックスとシリコンとの接合方法 | |
| JPH07172944A (ja) | 接着用組成物、接合体およびその接合方法 | |
| Paulasto et al. | JOINING OF SILICON NITRIDE WITH V-ACTIVE FILLER METALS@ | |
| JPS63201071A (ja) | セラミツクスと金属の接合方法 | |
| JPS61136969A (ja) | サイアロンと金属の接合方法 | |
| JPS62182165A (ja) | セラミツク接合用金属 |