JPS6174788A - 金属接合体 - Google Patents
金属接合体Info
- Publication number
- JPS6174788A JPS6174788A JP19499184A JP19499184A JPS6174788A JP S6174788 A JPS6174788 A JP S6174788A JP 19499184 A JP19499184 A JP 19499184A JP 19499184 A JP19499184 A JP 19499184A JP S6174788 A JPS6174788 A JP S6174788A
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- JP
- Japan
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- metal
- copper
- bonded body
- alumina
- main component
- Prior art date
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
- H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Die 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】
［発明の技術分野］
本発明は、従来、接合が困難であった金属部材どうしを
接合一体化した金属接合体に関する。
接合一体化した金属接合体に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
従来より、異種の金属を接合させるには、金属間にろう
材を挾んで加熱する方法が主にとられている。
材を挾んで加熱する方法が主にとられている。
この方法では、ろう材が濡れ難い金属では予めニッケル
メッキを施す必要があること、また工程が複雑であるこ
と等の欠点があった。
メッキを施す必要があること、また工程が複雑であるこ
と等の欠点があった。
従って、ろう付けが困難な銅合金、アルミニウム含有合
金等では、これらの金属接合体は容易には得られ難かっ
た。
金等では、これらの金属接合体は容易には得られ難かっ
た。
［発明の目的］
本発明はこのような欠点を解消するためなされたもので
、従来、接合が困難であった金属部材どうしをろう材を
使用しないで強固に接合させた金属接合体を提供するこ
とを目的とする。
、従来、接合が困難であった金属部材どうしをろう材を
使用しないで強固に接合させた金属接合体を提供するこ
とを目的とする。
［発明の概要］
すなわち本発明の金属接合体は、複数の金属部材が少な
くともアルミナを主成分とする酸化物を介して接合され
てなることを特徴としている。
くともアルミナを主成分とする酸化物を介して接合され
てなることを特徴としている。
以下本発明の金属接合体を図面を用いてさらに説明する
。なお、第１図ないし第４図において共通する部分は同
一符号で示す。
。なお、第１図ないし第４図において共通する部分は同
一符号で示す。
第１図は一方の金属部材として銅板１を使用し、この銅
板１と表面にアルミナを主成分とする酸化物の被膜２の
形成された金属部材３とを接合してなる金属接合体の例
、第２図は表面にアルミナを主成分とする酸化物の被膜
２の形成された金属部材３と表面にニッケルメッキ４を
施した金属部材５とを、前記ニッケルメッキ４の上に銀
ろう材６、アルミナを主成分とする酸化物の被膜２の上
に銅板１を配置して接合してなる金属接合体の例、第３
図は表面にアルミナを主成分とする酸化物の被膜２の形
成された２枚の金属部材３．３′を銅板１を介して接合
してなる金属接合体の例、第４図は表裏両方の面にアル
ミナを主成分とする酸化物の被膜２の形成された金属部
材３の両面に銅板１を接合してなる金属接合体の例であ
る。
板１と表面にアルミナを主成分とする酸化物の被膜２の
形成された金属部材３とを接合してなる金属接合体の例
、第２図は表面にアルミナを主成分とする酸化物の被膜
２の形成された金属部材３と表面にニッケルメッキ４を
施した金属部材５とを、前記ニッケルメッキ４の上に銀
ろう材６、アルミナを主成分とする酸化物の被膜２の上
に銅板１を配置して接合してなる金属接合体の例、第３
図は表面にアルミナを主成分とする酸化物の被膜２の形
成された２枚の金属部材３．３′を銅板１を介して接合
してなる金属接合体の例、第４図は表裏両方の面にアル
ミナを主成分とする酸化物の被膜２の形成された金属部
材３の両面に銅板１を接合してなる金属接合体の例であ
る。
本発明においてアルミナを主成分とする酸化物は、上述
の例からもわかるように少なくとも一方の金属部材の表
面に形成された被膜であることが望ましく、その形成方
法は金属部材がアルミニウムを含有しない場合は溶射等
の方法により行ない、金属部材がアルミニウムやアルミ
ニウム合金またはアルミニウムを含有する金属の場合は
酸化または腐食により行なう。このアルミナを主成分と
する酸化物の被膜は絶縁性であるので、電気伝導性が必
要な場合は選択的に被膜を形成するようにする。
の例からもわかるように少なくとも一方の金属部材の表
面に形成された被膜であることが望ましく、その形成方
法は金属部材がアルミニウムを含有しない場合は溶射等
の方法により行ない、金属部材がアルミニウムやアルミ
ニウム合金またはアルミニウムを含有する金属の場合は
酸化または腐食により行なう。このアルミナを主成分と
する酸化物の被膜は絶縁性であるので、電気伝導性が必
要な場合は選択的に被膜を形成するようにする。
このアルミナを主成分とする酸化物の被膜を介して接合
する金属は銅、特にタフピッチ電解銅等の酸素を含有す
る銅が望ましい。
する金属は銅、特にタフピッチ電解銅等の酸素を含有す
る銅が望ましい。
従って、接合したい金属部材が鋼材の場合は問題ないが
、銅以外の場合は、例えば第２図や第３図のように、銅
箔または銅板を介して接合する。
、銅以外の場合は、例えば第２図や第３図のように、銅
箔または銅板を介して接合する。
この銅との接合は、使用する銅がタフピッチ電解銅等の
酸素を含有するものでは不活性雰囲気中で、無酸素銅の
場合は酸素を若干含有する雰囲気中で銅の融点（１０８
３℃）から酸化銅と銅の共晶温度（１０６５℃）の範囲
内の温度に１〜１２０分間加熱して行なう。
酸素を含有するものでは不活性雰囲気中で、無酸素銅の
場合は酸素を若干含有する雰囲気中で銅の融点（１０８
３℃）から酸化銅と銅の共晶温度（１０６５℃）の範囲
内の温度に１〜１２０分間加熱して行なう。
［発明の実施例］
次に本発明の実施例について説明する。
実施例１ （Ｆｅ −Ｃｒ−Ａβと銅との接合）Ｆｅ−
２０％Ｃｒ−３，２％ＡＪ２系合金からなる厚さ５■の
板状の金属部材にアセトン超音波洗浄を行なった後、空
気中で１２００〜１３００ ’Ｃ１２〜３時間の加熱処
理を施して表面を酸化した。
２０％Ｃｒ−３，２％ＡＪ２系合金からなる厚さ５■の
板状の金属部材にアセトン超音波洗浄を行なった後、空
気中で１２００〜１３００ ’Ｃ１２〜３時間の加熱処
理を施して表面を酸化した。
酸化膜はアルミナを主成分とする酸化物であり、厚さが
２０〜３０μｍであることがＸ線マイクロアナライザー
により確認された。このアルミナを主成分とする酸化物
の被膜上にタフピッチ電解銅からなる厚さ５龍の板状の
金属部材を接触配置し、この状態で不活性雰囲気中、１
０７５℃の温度で１０分間加熱して接合した。得られた
接合体の接合強度は剪断強度で約１５ｋｇ／−であった
。
２０〜３０μｍであることがＸ線マイクロアナライザー
により確認された。このアルミナを主成分とする酸化物
の被膜上にタフピッチ電解銅からなる厚さ５龍の板状の
金属部材を接触配置し、この状態で不活性雰囲気中、１
０７５℃の温度で１０分間加熱して接合した。得られた
接合体の接合強度は剪断強度で約１５ｋｇ／−であった
。
実施例２（半導体用回路基板の製造）
第５図に示すように、Ｆｅ−２０％Ｃｒ −３゜２％八
へ系合金からなる厚さ２ ｍｍの金属板７を空気中で１
２００〜１３００’Ｃ１２〜３時間加熱して表面にアル
ミナを主成分とする酸化物の被膜８を形成した。この金
属板７の表面には厚さ０．３龍の回路パターン用の銅板
９ａ 、９ｂ 、９ｃを、また裏面には厚さＱ、３＋ａ
のヒートシンク用の銅板１ｏを接触配置し、不活性雰囲
気中、１０７５°Ｃ，１０分間加熱して回路パターンお
よびヒートシンクを形成した。
へ系合金からなる厚さ２ ｍｍの金属板７を空気中で１
２００〜１３００’Ｃ１２〜３時間加熱して表面にアル
ミナを主成分とする酸化物の被膜８を形成した。この金
属板７の表面には厚さ０．３龍の回路パターン用の銅板
９ａ 、９ｂ 、９ｃを、また裏面には厚さＱ、３＋ａ
のヒートシンク用の銅板１ｏを接触配置し、不活性雰囲
気中、１０７５°Ｃ，１０分間加熱して回路パターンお
よびヒートシンクを形成した。
次いで回路パターン用の銅板９ａ上に半田１１を介して
シリコンベレット１２を載置し、このペレット１２と他
の回路パターン９ｂ 、９ｃをリード線１３ａ、１３ｂ
で接続して半導体用回路基板を製造した。なお、ヒート
シンク用の銅板１０は半田と銅の薄板を介して金属板７
と接合するようにしでもよい。また、金属板７と回路パ
ターン用銅板およびヒートシンク用銅板との接合は、従
来のメタライズ法により行なうこともできる。
シリコンベレット１２を載置し、このペレット１２と他
の回路パターン９ｂ 、９ｃをリード線１３ａ、１３ｂ
で接続して半導体用回路基板を製造した。なお、ヒート
シンク用の銅板１０は半田と銅の薄板を介して金属板７
と接合するようにしでもよい。また、金属板７と回路パ
ターン用銅板およびヒートシンク用銅板との接合は、従
来のメタライズ法により行なうこともできる。
このように形成した半導体用回路基板の絶縁抵抗は１０
０ＭΩであり、従来のセラミックス製の基板と同等の絶
縁性を有し、また熱伝導性や延性は従来のものよりはる
かに脹れていた。また、耐衝撃性に優れているので、撮
動の激しい部位でも使用することができ、さらに熱膨張
係数の差が従来より小さくなるので、急熱、急冷等の高
温度勾配に耐えることができ、またヒートシンクの厚さ
を大きくすることができ、放熱性の向上を図ることがで
きた。
０ＭΩであり、従来のセラミックス製の基板と同等の絶
縁性を有し、また熱伝導性や延性は従来のものよりはる
かに脹れていた。また、耐衝撃性に優れているので、撮
動の激しい部位でも使用することができ、さらに熱膨張
係数の差が従来より小さくなるので、急熱、急冷等の高
温度勾配に耐えることができ、またヒートシンクの厚さ
を大きくすることができ、放熱性の向上を図ることがで
きた。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、従来、溶接や接合
が困難であった銅合金等をろう付けなしに強固に接合し
た金属接合体を１与ることが可能である。そしてアルミ
ナを主成分とする酸化物の被膜は主に粒界および表面か
らのアルミニウムの選択酸化により生成され強固に金属
上に形成されるので剪断強度が大きいという利点がある
。
が困難であった銅合金等をろう付けなしに強固に接合し
た金属接合体を１与ることが可能である。そしてアルミ
ナを主成分とする酸化物の被膜は主に粒界および表面か
らのアルミニウムの選択酸化により生成され強固に金属
上に形成されるので剪断強度が大きいという利点がある
。
また、金属接合体にはアルミナを主成分とする酸化物が
存在するので、電気絶縁性が大きく、従来のセラミック
ス−金属の接合体の代用として使用できる。例えば本発
明の金属接合体は、パワートランジスタモジュール用回
路基板等の半導体用回路基板として使用することができ
、その場合、従来のセラミックス製の半導体用回路基板
より放熱性や耐衝撃性に優れているので、従来、使用で
きなかった環境のもとでも使用可能となり、高性能の半
導体用回路基板が得られる。
存在するので、電気絶縁性が大きく、従来のセラミック
ス−金属の接合体の代用として使用できる。例えば本発
明の金属接合体は、パワートランジスタモジュール用回
路基板等の半導体用回路基板として使用することができ
、その場合、従来のセラミックス製の半導体用回路基板
より放熱性や耐衝撃性に優れているので、従来、使用で
きなかった環境のもとでも使用可能となり、高性能の半
導体用回路基板が得られる。
第１図ないし第４図は本発明の金属接合体の実施例を示
す断面図、第５図は本発明の金属接合体を半導体用回路
基板として使用する例を示す断面図である。 Ｌ９ａ、９ｂ、９ｃ、１０ ・・・銅 板 ２．８・・・・・・アルミナを主成分とする酸化物の被
膜 ３．７・・・・・・アルミナを主成分とする酸化物の被
膜の形成された金属部材 ４・・・・・・・・・・・・ニッケルメッキ、５・・・
・・・・・・・・・ニッケルメッキされた金属部材６・
・・・・・・・・・・・銀ろう材 １２・・・・・・・・・・・・シリコンベレット１３ａ
、１３ｂ・・・リード線 代理人弁理士 須 山 佐 − 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図
す断面図、第５図は本発明の金属接合体を半導体用回路
基板として使用する例を示す断面図である。 Ｌ９ａ、９ｂ、９ｃ、１０ ・・・銅 板 ２．８・・・・・・アルミナを主成分とする酸化物の被
膜 ３．７・・・・・・アルミナを主成分とする酸化物の被
膜の形成された金属部材 ４・・・・・・・・・・・・ニッケルメッキ、５・・・
・・・・・・・・・ニッケルメッキされた金属部材６・
・・・・・・・・・・・銀ろう材 １２・・・・・・・・・・・・シリコンベレット１３ａ
、１３ｂ・・・リード線 代理人弁理士 須 山 佐 − 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (7)
- （１）複数の金属部材が少なくともアルミナを主成分と
する酸化物を介して接合されてなることを特徴とする金
属接合体。 - （２）アルミナを主成分とする酸化物は少なくとも一方
の金属部材の表面に形成された被膜である特許請求の範
囲第１項記載の金属接合体。 - （３）アルミナを主成分とする酸化物の被膜は金属中に
含まれるアルミニウムが酸化または腐食して形成された
ものである特許請求の範囲第２項記載の金属接合体。 - （４）アルミナを主成分とする酸化物の被膜を介して接
合される金属は銅である特許請求の範囲第２項または第
３項記載の金属接合体。 - （５）銅はタフピッチ電解銅である特許請求の範囲第４
項記載の金属接合体。 - （６）銅との接合は１０６５〜１０８３℃に熱して行な
われる特許請求の範囲第４項または第５項記載の金属接
合体。 - （７）金属接合体は半導体用回路基板である特許請求の
範囲第１項ないし第６項のいずれか１項記載の金属接合
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19499184A JPS6174788A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | 金属接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19499184A JPS6174788A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | 金属接合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6174788A true JPS6174788A (ja) | 1986-04-17 |
Family
ID=16333717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19499184A Pending JPS6174788A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | 金属接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6174788A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008235805A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Showa Denko Kk | 照明装置及び照明装置の製造方法 |
| JP2020131251A (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-31 | 日本軽金属株式会社 | アルミニウム部材と被接合部材との接合体の製造方法、及びアルミニウム部材と被接合部材とが、中間層を介して接合された接合体 |
-
1984
- 1984-09-18 JP JP19499184A patent/JPS6174788A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008235805A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Showa Denko Kk | 照明装置及び照明装置の製造方法 |
| JP2020131251A (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-31 | 日本軽金属株式会社 | アルミニウム部材と被接合部材との接合体の製造方法、及びアルミニウム部材と被接合部材とが、中間層を介して接合された接合体 |
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