JPS62252376A - アルミナセラミツクスと銅板との接合方法 - Google Patents
アルミナセラミツクスと銅板との接合方法Info
- Publication number
- JPS62252376A JPS62252376A JP9773786A JP9773786A JPS62252376A JP S62252376 A JPS62252376 A JP S62252376A JP 9773786 A JP9773786 A JP 9773786A JP 9773786 A JP9773786 A JP 9773786A JP S62252376 A JPS62252376 A JP S62252376A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- copper plate
- alumina ceramics
- alumina
- plate
- copper
- 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.)
- Granted
Links
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 51
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims description 44
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims description 44
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 15
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 8
- 239000004859 Copal Substances 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 241000782205 Guibourtia conjugata Species 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGWWEXORQXHJJQ-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Co].[Ni] Chemical compound [Fe].[Co].[Ni] KGWWEXORQXHJJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- IUYOGGFTLHZHEG-UHFFFAOYSA-N copper titanium Chemical compound [Ti].[Cu] IUYOGGFTLHZHEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
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、アルミナセラミックスと銅板とを、アルミナ
セラミックスにひび割れなどを発生することなく接合す
る、アルミナセラミックスと銅板との接合方法に関する
ものである。
セラミックスにひび割れなどを発生することなく接合す
る、アルミナセラミックスと銅板との接合方法に関する
ものである。
従来の技術
セラミックスは、＃熱性、耐摩耗性、耐食性などの点で
、金属よシ優れた構造用材料として注目されている。し
かしセラミックスには、金属に比べて脆く、加工性が悪
いという欠点がある。その九め、構造用材料としてセラ
ミックスを広範囲に使用するには、延性、加工性の優れ
た金属と接合することが必要である。セラミックスと金
属を接合する場合、まず変形しやすく、ろう付けやはん
だ付けが容易な銅板と接合し、しかる後接合すべき金属
と銅板とをろう付けあるいははんだ付けすることが多い
。
、金属よシ優れた構造用材料として注目されている。し
かしセラミックスには、金属に比べて脆く、加工性が悪
いという欠点がある。その九め、構造用材料としてセラ
ミックスを広範囲に使用するには、延性、加工性の優れ
た金属と接合することが必要である。セラミックスと金
属を接合する場合、まず変形しやすく、ろう付けやはん
だ付けが容易な銅板と接合し、しかる後接合すべき金属
と銅板とをろう付けあるいははんだ付けすることが多い
。
発明が解決しようとする問題点
王妃のごとく、セラミックスと金属とを接合するために
、まずセラミックスと銅板とを高温で接合した場合、冷
却中に大きな熱応力が発生し、比較的低強度のアルミナ
セラミックスなどではひび割れが発生することがある。
、まずセラミックスと銅板とを高温で接合した場合、冷
却中に大きな熱応力が発生し、比較的低強度のアルミナ
セラミックスなどではひび割れが発生することがある。
これは熱膨脹率が、銅は約１８刈０ ’／”Ｃでアルミ
ナセラミックスの約８Ｘｉ Ｏ−’／”Ｃの２倍以上と
、大きいことに起因するものである。すなわち、直径２
０ｍ１厚さ７鱈、のアルミナセラミックスに厚さ２鱈の
銅板を９００℃で接合した場合の、接合面近傍のアルミ
ナセラミックス内に発生する軸（厚さ）方向の応力σ２
を、有限要素法により計算した結果を第５図に示すごと
く、アルミナセラミックスの外周部では熱応力として約
１４ｋｇｆ／−の大きな引張応力が発生しており、この
引張応力によシアルミナセラミックスにひび割れなどが
発生する可能性が高い。たとえば、９００″Ｃでアルミ
ナセラミックスに接合された厚さ２ｆｆの銅板の外周部
の冷却後の変形の概要は、第６図に示すとおりであ〕、
銅表面は、銅がアルミナセフミックスよシ熱膨脹率が大
きいため、冷却過程でアルミナセラミックスより大きく
収縮するが、アルミナセづミックスとの接合面近傍は収
縮をアルミナセラミックスで拘束されるため、表面に比
べて収量量が小さい。その結果化じる銅板の上下面の収
縮量の差によシ、外周部が上方へ反ろうとし、これによ
ってアルミナセラミックスの銅板との接合面近傍の外周
部では軸方向（厚さ方向〕の引張応力が熱応力として発
生する。
ナセラミックスの約８Ｘｉ Ｏ−’／”Ｃの２倍以上と
、大きいことに起因するものである。すなわち、直径２
０ｍ１厚さ７鱈、のアルミナセラミックスに厚さ２鱈の
銅板を９００℃で接合した場合の、接合面近傍のアルミ
ナセラミックス内に発生する軸（厚さ）方向の応力σ２
を、有限要素法により計算した結果を第５図に示すごと
く、アルミナセラミックスの外周部では熱応力として約
１４ｋｇｆ／−の大きな引張応力が発生しており、この
引張応力によシアルミナセラミックスにひび割れなどが
発生する可能性が高い。たとえば、９００″Ｃでアルミ
ナセラミックスに接合された厚さ２ｆｆの銅板の外周部
の冷却後の変形の概要は、第６図に示すとおりであ〕、
銅表面は、銅がアルミナセフミックスよシ熱膨脹率が大
きいため、冷却過程でアルミナセラミックスより大きく
収縮するが、アルミナセづミックスとの接合面近傍は収
縮をアルミナセラミックスで拘束されるため、表面に比
べて収量量が小さい。その結果化じる銅板の上下面の収
縮量の差によシ、外周部が上方へ反ろうとし、これによ
ってアルミナセラミックスの銅板との接合面近傍の外周
部では軸方向（厚さ方向〕の引張応力が熱応力として発
生する。
本発明は、アルミナセラミックスと銅板との接合の際、
アルミナセラミックスにおける上記のごとき熱応力を緩
和して、アルミナセラミックスの割れを生じることなく
接合し得る方法を提供しようとするものである。
アルミナセラミックスにおける上記のごとき熱応力を緩
和して、アルミナセラミックスの割れを生じることなく
接合し得る方法を提供しようとするものである。
問題点を解決するための手段
本発明のアルミナセラミックスと銅板との接合方法は、
アルミナセラミックスと銅板とを接合する際、銅板のア
ルミナセラミックスとの接合面の反対面に前記セラミッ
クスと熱膨脹率が近似した金属板を同時に接合すること
を特徴とするものである。
アルミナセラミックスと銅板とを接合する際、銅板のア
ルミナセラミックスとの接合面の反対面に前記セラミッ
クスと熱膨脹率が近似した金属板を同時に接合すること
を特徴とするものである。
作用
上記のごとく、銅板のアルミナセラミックスとの接合面
の反対面に、アルミナセラミックスと熱。
の反対面に、アルミナセラミックスと熱。
膨張率の近似した金属板を積層して同時に接合処理する
ことによシ、銅板の金属板との接合面も、アルミナセラ
ミックスとの接合面と同様に冷却時ノ収縮が熱膨脹率の
アルミナセラミックスと近似して低い金属板によシ拘束
されて、両面の収縮がほぼ等しく、しかも少なく、した
がってアルミナセラミックス側に発生する引張応力が小
さく、アルミナセフミックスの割れが生じない。
ことによシ、銅板の金属板との接合面も、アルミナセラ
ミックスとの接合面と同様に冷却時ノ収縮が熱膨脹率の
アルミナセラミックスと近似して低い金属板によシ拘束
されて、両面の収縮がほぼ等しく、しかも少なく、した
がってアルミナセラミックス側に発生する引張応力が小
さく、アルミナセフミックスの割れが生じない。
実施例
直径２０ｆｌ、厚さ７Ｍの高純度アルミナセラミックス
（〉９８％Ａ／２０５ＸＩ）と直径２０ｆｌ、厚さ２ｆ
ｌの銅板（無酸素銅）（２）および直径２０鰭、厚さｉ
ｍｏ鉄−ニッケルーコバルト合金（以下コパールという
。〕板（３）（熱膨脹率５刈０−６／°Ｃ）を第１図の
ごとく積層し、アルミナセラミックス（１）と銅板（２
）、銅板（２）、！：コパール板（３）がそれぞれ銅−
チタン合金融液によって接合されるよう、各積層間にチ
タン課９９．９９６７ｉ、厚さ２０Ｉａ） （４）をそ
れぞれ挟み、接合処理した接合処理は、真空中で接合面
に対する外部からの加圧無しに、温度９００°Ｃに５分
間保持して行なった。
（〉９８％Ａ／２０５ＸＩ）と直径２０ｆｌ、厚さ２ｆ
ｌの銅板（無酸素銅）（２）および直径２０鰭、厚さｉ
ｍｏ鉄−ニッケルーコバルト合金（以下コパールという
。〕板（３）（熱膨脹率５刈０−６／°Ｃ）を第１図の
ごとく積層し、アルミナセラミックス（１）と銅板（２
）、銅板（２）、！：コパール板（３）がそれぞれ銅−
チタン合金融液によって接合されるよう、各積層間にチ
タン課９９．９９６７ｉ、厚さ２０Ｉａ） （４）をそ
れぞれ挟み、接合処理した接合処理は、真空中で接合面
に対する外部からの加圧無しに、温度９００°Ｃに５分
間保持して行なった。
得られたアルミナセラミックス−銅板−コパール板接合
物では、第２図に示すごとく、アルミナセラミックス（
１）に割れは全く認められなかった。
物では、第２図に示すごとく、アルミナセラミックス（
１）に割れは全く認められなかった。
これに対して、比較例として上記実施例のうちコパール
板を用いないほかは、全く同様に接合処理したアルミナ
セフミックス（６）と銅板（６）の接合物では、第６図
に示すごとく、アルミナセラミックスαυには銅板＠と
の散合面の外局部からアルミナセラミックスα刀内部に
向って割れ（至）が生じており、この割れ発生の位置は
第５図に示した高い引張夛の熱応力りの発生する位置と
対応していた。
板を用いないほかは、全く同様に接合処理したアルミナ
セフミックス（６）と銅板（６）の接合物では、第６図
に示すごとく、アルミナセラミックスαυには銅板＠と
の散合面の外局部からアルミナセラミックスα刀内部に
向って割れ（至）が生じており、この割れ発生の位置は
第５図に示した高い引張夛の熱応力りの発生する位置と
対応していた。
次に上記実施例において、用いたコパール板（３）の厚
さを種々変えた場合の、アルミナセフミックス（１）の
銅板（２）との接合面外周部における熱応力（引張応力
）σ２は第３図に示すとおシであり、僕板（２）Ｋｍ合
したコパール板（３）の厚さが増すに従って熱応力σ２
は低下し、厚さく１１１１で、コパール板（３）全接合
しない場合の約３０％以下であシ、厚さが０１〜２ｎの
範囲で熱応力りの緩和に有効である。厚さが約０５ｔ１
Ｍ以上の場合熱応力Ｉ２は圧縮応力となる。
さを種々変えた場合の、アルミナセフミックス（１）の
銅板（２）との接合面外周部における熱応力（引張応力
）σ２は第３図に示すとおシであり、僕板（２）Ｋｍ合
したコパール板（３）の厚さが増すに従って熱応力σ２
は低下し、厚さく１１１１で、コパール板（３）全接合
しない場合の約３０％以下であシ、厚さが０１〜２ｎの
範囲で熱応力りの緩和に有効である。厚さが約０５ｔ１
Ｍ以上の場合熱応力Ｉ２は圧縮応力となる。
上記実施例では、銅板に接合する金属板としてコパール
板（熱膨脹率５Ｘ１０−’／’Ｃ） ’ｆｒ用いたが、
熱膨脹率の異なる金属板を用いた場合の、アルミナセラ
ミックスの銅板との接合面外周部の軸方向の熱応力りの
計算結果は第４図のとうシである（アルミナセラミック
ス・・・直径２０Ｊｆｆ％厚さ７１１１ｇ、銅板・・・
直径２０ｆｆ、厚さ２ｖｘ、金属板・・・直径２０Ｍ、
厚さｌｌｌｌ１１ヤング率２．１刈０’ｋｇ／ｄ、ポア
ソン比０３）。銅板に接合する金属の熱膨脹率が小さい
程、熱応力＃２は小さくなり、熱膨脹率がアルミナセラ
ミックスの８刈０ ＝／’Ｃに近似する５〜１１刈Ｏ−
ン℃の範囲の金属板ｔ−選択することが好ましく、銅板
のみを接合した場合の約５０％以下の熱応力となシ、特
に６刈ｏ７’ｃ以下の熱膨脹率の金属板が有効である。
板（熱膨脹率５Ｘ１０−’／’Ｃ） ’ｆｒ用いたが、
熱膨脹率の異なる金属板を用いた場合の、アルミナセラ
ミックスの銅板との接合面外周部の軸方向の熱応力りの
計算結果は第４図のとうシである（アルミナセラミック
ス・・・直径２０Ｊｆｆ％厚さ７１１１ｇ、銅板・・・
直径２０ｆｆ、厚さ２ｖｘ、金属板・・・直径２０Ｍ、
厚さｌｌｌｌ１１ヤング率２．１刈０’ｋｇ／ｄ、ポア
ソン比０３）。銅板に接合する金属の熱膨脹率が小さい
程、熱応力＃２は小さくなり、熱膨脹率がアルミナセラ
ミックスの８刈０ ＝／’Ｃに近似する５〜１１刈Ｏ−
ン℃の範囲の金属板ｔ−選択することが好ましく、銅板
のみを接合した場合の約５０％以下の熱応力となシ、特
に６刈ｏ７’ｃ以下の熱膨脹率の金属板が有効である。
発明の効果
本発明によれば、アルミナセラミックスと銅板とを、ア
ルミナセラミックスに割れを生じることなく接合するこ
とができる。得られたアルミナセラミックス−銅板−金
属板接合物は、その金属板面′ｆ：ｆＩ４等の他の金属
とろう付け、はんだ付は等して接合するか、場合によっ
てはその金属板を削り取って銅板面を露出させて、同様
に接合すればよく、アルミナセラミックスと鋼等の金属
との強固な接合を容易に行なうことができる。
ルミナセラミックスに割れを生じることなく接合するこ
とができる。得られたアルミナセラミックス−銅板−金
属板接合物は、その金属板面′ｆ：ｆＩ４等の他の金属
とろう付け、はんだ付は等して接合するか、場合によっ
てはその金属板を削り取って銅板面を露出させて、同様
に接合すればよく、アルミナセラミックスと鋼等の金属
との強固な接合を容易に行なうことができる。
第１図は本発明の実施例における接合処理前の積層物の
側面図、３２図は本発明の実施例によシ得られた接合物
の縦断面図、第３図はアルミナセラミックス−銅板−コ
バール板の接合の際におけるコバール板の厚さとアルミ
ナセラミックスに生じる熱応力との関係を示すグラフ、
第４図はアルミナセラミックス、銅板および金属板接合
における金属板の熱膨脹率とアルミナセラミックスに生
じる熱応力との関係を示すグラフ、第５図はアルミナセ
ラミックスと銅板との接合の際、アルミナセラミックス
に生じる熱応力の、中心からの距離による変化を示すグ
ラフ、第６図は従来の方法によ多接合したアルミナセラ
ミックス−銅板接合物の縦断面図である。 （１）・・・アルミナセラミックス、（２）・・・ｍ板
、（３）・・・コバール板、（４）・・・チタン箔 代理人 森 本 義 弘 第１図 第２図 第５図 第４図 第５図 第６図
側面図、３２図は本発明の実施例によシ得られた接合物
の縦断面図、第３図はアルミナセラミックス−銅板−コ
バール板の接合の際におけるコバール板の厚さとアルミ
ナセラミックスに生じる熱応力との関係を示すグラフ、
第４図はアルミナセラミックス、銅板および金属板接合
における金属板の熱膨脹率とアルミナセラミックスに生
じる熱応力との関係を示すグラフ、第５図はアルミナセ
ラミックスと銅板との接合の際、アルミナセラミックス
に生じる熱応力の、中心からの距離による変化を示すグ
ラフ、第６図は従来の方法によ多接合したアルミナセラ
ミックス−銅板接合物の縦断面図である。 （１）・・・アルミナセラミックス、（２）・・・ｍ板
、（３）・・・コバール板、（４）・・・チタン箔 代理人 森 本 義 弘 第１図 第２図 第５図 第４図 第５図 第６図
Claims (1)
- １、アルミナセラミックスと銅板とを接合する際、銅板
のアルミナセラミックスとの接合面の反対面に前記セラ
ミックスと熱膨脹率が近似した金属板を同時に接合する
ことを特徴とするアルミナセラミックスと銅板との接合
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9773786A JPS62252376A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | アルミナセラミツクスと銅板との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9773786A JPS62252376A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | アルミナセラミツクスと銅板との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62252376A true JPS62252376A (ja) | 1987-11-04 |
| JPH0469594B2 JPH0469594B2 (ja) | 1992-11-06 |
Family
ID=14200207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9773786A Granted JPS62252376A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | アルミナセラミツクスと銅板との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62252376A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0350167A (ja) * | 1989-07-15 | 1991-03-04 | Ngk Insulators Ltd | セラミック部品と金属部品との加圧接合方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180067061A (ko) * | 2016-12-12 | 2018-06-20 | 이기원 | 광학 및 진동에 의해 위치가 정렬되어 커넥터와 접촉되는 검사용 소켓 |
-
1986
- 1986-04-25 JP JP9773786A patent/JPS62252376A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0350167A (ja) * | 1989-07-15 | 1991-03-04 | Ngk Insulators Ltd | セラミック部品と金属部品との加圧接合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0469594B2 (ja) | 1992-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4602731A (en) | Direct liquid phase bonding of ceramics to metals | |
| JPH0247428B2 (ja) | ||
| JPS61227971A (ja) | 窒化ケイ素と金属との接合方法 | |
| JPS62252376A (ja) | アルミナセラミツクスと銅板との接合方法 | |
| US4706872A (en) | Method of bonding columbium to nickel and nickel based alloys using low bonding pressures and temperatures | |
| US4705207A (en) | Method of brazing columbium to itself using low bonding pressures and temperatures | |
| US5855313A (en) | Two-step brazing process for joining materials with different coefficients of thermal expansion | |
| JPS6153174A (ja) | セラミツク接合用緩衝材 | |
| WO1998003297A1 (en) | Two-step brazing process for joining materials with different coefficients of thermal expansion | |
| JPH0672779A (ja) | 炭素部材の接合方法 | |
| JPS59169694A (ja) | 半田接着方法 | |
| JPH0371393B2 (ja) | ||
| JPS60145972A (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
| JPS6077181A (ja) | セラミツクス−金属接合体 | |
| JPS62204936A (ja) | 黒鉛と金属からなる複合材の製造方法 | |
| JPH0159998B2 (ja) | ||
| JPS61136969A (ja) | サイアロンと金属の接合方法 | |
| JPH0328391B2 (ja) | ||
| JPS6197174A (ja) | セラミツクスと金属との拡散接合方法 | |
| JPS5935074A (ja) | セラミツク板 | |
| JPS62202732A (ja) | 黒鉛と銅または銅合金からなる複合材 | |
| JPS60246276A (ja) | セラミツクスと金属との複合体 | |
| JPH01141881A (ja) | 多孔質セラミックスと金属との接合法 | |
| JPS63159264A (ja) | セラミツクスと金属との高耐熱衝撃性接合方法および接合製品 | |
| JPH0292873A (ja) | 熱膨張率の異なる部材の複合体 |