JPS63239166A - セラミツクス接合体 - Google Patents
セラミツクス接合体Info
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- JPS63239166A JPS63239166A JP7353587A JP7353587A JPS63239166A JP S63239166 A JPS63239166 A JP S63239166A JP 7353587 A JP7353587 A JP 7353587A JP 7353587 A JP7353587 A JP 7353587A JP S63239166 A JPS63239166 A JP S63239166A
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Landscapes
- 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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、セラミックス部材とセラミックス部材、ある
いはセラミックス部材と金属部材とを接合一体化してな
るセラミックス接合体に関する。
いはセラミックス部材と金属部材とを接合一体化してな
るセラミックス接合体に関する。
（従来の技術）
従来より、セラミックス部材の耐熱性、耐食性、耐型耗
性等の各種特性を活かし、かつセラミックス部材の脆く
て信頼性にかけるという欠点を補うために、セラミック
ス部材に金属部材を接合したり、同様にセラミックス部
材とセラミックス部材とを接合して利用するということ
がよく行なわれている。
性等の各種特性を活かし、かつセラミックス部材の脆く
て信頼性にかけるという欠点を補うために、セラミック
ス部材に金属部材を接合したり、同様にセラミックス部
材とセラミックス部材とを接合して利用するということ
がよく行なわれている。
このようなセラミックス−セラミックス間やセラミック
ス−金属間の接合方法としては種々の方法が知られてお
り、例えば予めメタライズしたセラミックス部材を用い
て、Ｃｕ−Ａｇ系ろう等のろう材を用いて接合するメタ
ライズろう付は法や、接合すべき両者の間にＴｉやＺｒ
等の活性金属を添加して濡れ性を改善したＣ ｕ −Ａ
ｇ系ろう材を用いて接合する直接ろう付は法等が知ら
れている。
ス−金属間の接合方法としては種々の方法が知られてお
り、例えば予めメタライズしたセラミックス部材を用い
て、Ｃｕ−Ａｇ系ろう等のろう材を用いて接合するメタ
ライズろう付は法や、接合すべき両者の間にＴｉやＺｒ
等の活性金属を添加して濡れ性を改善したＣ ｕ −Ａ
ｇ系ろう材を用いて接合する直接ろう付は法等が知ら
れている。
特に融点の低い金属部材と接合する場合には、活性金属
を含むろう材にＳｎやＩΩ等を添加することにより融点
をさげたものを使用して接合したり、Ａ℃系やＡ、ｇ−
３ｉ系のろう材を用いて接合している。
を含むろう材にＳｎやＩΩ等を添加することにより融点
をさげたものを使用して接合したり、Ａ℃系やＡ、ｇ−
３ｉ系のろう材を用いて接合している。
また、上述したＴｉやＺｒ等の活性金属を構造部材やイ
ンサート材として用い、さらにＮｉ等を介在させて直接
セラミックス部材と接合する方法も知られている。
ンサート材として用い、さらにＮｉ等を介在させて直接
セラミックス部材と接合する方法も知られている。
（発明が解決しようとする問題点）
、ところで、上述した各種接合方法のうち、活性金属を
用いた直接ろう付は法は、一般によく用いられている方
法であるが、形成された接合層が低融点化合物であるこ
と等から高温において接合強度が低下すると−いう難点
があった。高温高強度という点では、Ｔ’ ｉ Ｒ？Ｚ
ｒ等の活性金属を用いて拡散接合により直接接合する
方法が優れているが、この方法は接合温度が比較的高い
という難点がある。
用いた直接ろう付は法は、一般によく用いられている方
法であるが、形成された接合層が低融点化合物であるこ
と等から高温において接合強度が低下すると−いう難点
があった。高温高強度という点では、Ｔ’ ｉ Ｒ？Ｚ
ｒ等の活性金属を用いて拡散接合により直接接合する
方法が優れているが、この方法は接合温度が比較的高い
という難点がある。
また、接合温度を６００℃程度まで下げなければならな
い必要がある時に使用されているＡＪ２系やＡぶ−Ｓｉ
系のろう材においても高温で強度が低下するという難点
があった。
い必要がある時に使用されているＡＪ２系やＡぶ−Ｓｉ
系のろう材においても高温で強度が低下するという難点
があった。
本発明はこのような従来の事情に対処してなされたもの
ので、接合温度が比較的低く、しかも高温で高強度を有
するセラミックス接合体を提供することを目的とする。
ので、接合温度が比較的低く、しかも高温で高強度を有
するセラミックス接合体を提供することを目的とする。
［発明の構成コ
（問題点を解決するための手段と作用）本発明のセラミ
ックス接合体は、セラミックス部材とセラミックス部材
、あるいはセラミックス部材と金属部材とが、その接合
すべき面の間に存在させた非晶質合金とｌＶａ族活性金
属とにより接合されてなることを特徴としている。
ックス接合体は、セラミックス部材とセラミックス部材
、あるいはセラミックス部材と金属部材とが、その接合
すべき面の間に存在させた非晶質合金とｌＶａ族活性金
属とにより接合されてなることを特徴としている。
すなわち本発明は、被接合部材の接合すべき面の間に非
晶質合金とＴｉ等のｌＶａ族活性金属とを介在させ加熱
することにより、非晶質合金中の構成元素とＩＶ ａ族
活性金属とからなる中間接合層を形成させ、この中間接
合層により接合されているセラミックス接合体である。
晶質合金とＴｉ等のｌＶａ族活性金属とを介在させ加熱
することにより、非晶質合金中の構成元素とＩＶ ａ族
活性金属とからなる中間接合層を形成させ、この中間接
合層により接合されているセラミックス接合体である。
本発明に使用するＩＶａ族活性金属材としては、主にＴ
ｉが使用され、その形状としては箔状が好ましいが粉末
であってもさしつかえない。
ｉが使用され、その形状としては箔状が好ましいが粉末
であってもさしつかえない。
また、本発明に使用する非晶質合金としては、Ｎｉ系非
晶質合金ろう材やＣｕ系非晶質合金ろう材等が挙げられ
、特に構成元素としてＰ’？Ｂ等のメタロイドを含有し
ているものが低融点であることから、低温で接合が可能
であり、また箔状をしているためインサート材として扱
いやすいことから好ましい、特に、Ｃｕ系非晶質合金の
うち、融点が６００°Ｃ程度のものは、接合温度を従来
の八ぶ系ろう材と同等とすることができるので、融点の
低い金属部材との接合の場合へように接合温度を高くで
きない場合に有効である。これらの非晶質合金としては
、例えばＮ１−Ｐ系、Ｎｉ−３ｉ−Ｂ系、Ｎ１−Ｃｒ−
Ｐ系、Ｃｕ −Ｎ Ｌ −Ｓ ｕ −Ｐ系等があげられ
、これらも箔や粉体として使用される。
晶質合金ろう材やＣｕ系非晶質合金ろう材等が挙げられ
、特に構成元素としてＰ’？Ｂ等のメタロイドを含有し
ているものが低融点であることから、低温で接合が可能
であり、また箔状をしているためインサート材として扱
いやすいことから好ましい、特に、Ｃｕ系非晶質合金の
うち、融点が６００°Ｃ程度のものは、接合温度を従来
の八ぶ系ろう材と同等とすることができるので、融点の
低い金属部材との接合の場合へように接合温度を高くで
きない場合に有効である。これらの非晶質合金としては
、例えばＮ１−Ｐ系、Ｎｉ−３ｉ−Ｂ系、Ｎ１−Ｃｒ−
Ｐ系、Ｃｕ −Ｎ Ｌ −Ｓ ｕ −Ｐ系等があげられ
、これらも箔や粉体として使用される。
なお、非晶質合金としてＳｎ系の液体急冷凝固半田を用
いることもできるが、接合温度が低くて済む骨接合時間
を長くする必要がある。
いることもできるが、接合温度が低くて済む骨接合時間
を長くする必要がある。
そして、これらの非晶質合金とｌＶａ族活性金属とを使
用することによって、比較的低い温度で接合が可能にな
るとともに、接合界面に形成される接合中間層は、Ｔｉ
等のｌＶａ族活性金属を含む、例えば非晶質合金として
Ｐを含有するＮｉ系非晶質合金ろう材を使用し、ＩＶ
ａ族活性金属合金としてＴｉを使用した場合には、Ｎ
ｉ −’Ｔ’ ｉ系の高融点化合物を含んでおり、高温
においても強度の低下の少ないセラミックス接合体とな
る。
用することによって、比較的低い温度で接合が可能にな
るとともに、接合界面に形成される接合中間層は、Ｔｉ
等のｌＶａ族活性金属を含む、例えば非晶質合金として
Ｐを含有するＮｉ系非晶質合金ろう材を使用し、ＩＶ
ａ族活性金属合金としてＴｉを使用した場合には、Ｎ
ｉ −’Ｔ’ ｉ系の高融点化合物を含んでおり、高温
においても強度の低下の少ないセラミックス接合体とな
る。
本発明におけるセラミックス部材としては、アルミナ等
の酸化物系セラミックスや窒化ケイ素等の非酸化物系セ
ラミックスのいず・れも使用することができ、また金属
部材としては、鋼材等の￥Ｒ構造部材あってもよいし、
延性金属からなる応力緩衝層であってもよい。
の酸化物系セラミックスや窒化ケイ素等の非酸化物系セ
ラミックスのいず・れも使用することができ、また金属
部材としては、鋼材等の￥Ｒ構造部材あってもよいし、
延性金属からなる応力緩衝層であってもよい。
本発明のセラミックス接合体は、例えば次のようにして
製造される。
製造される。
被接合部材間に上述したＮｉ系やＣｕ系の非晶質合金と
ＩＶ ａ族活性金属とを、例えば箔の状態で挿入し、真
空中や不活性ガス雰囲気中で使用した非晶質合金に適し
た加熱温度、例えばＮｉ系非晶質合金であれば９００℃
〜１１００℃、Ｃｕ系非晶質合金であれば６００°Ｃ〜
９００℃で加熱することにより目的とするセラミックス
接合体を得る。
ＩＶ ａ族活性金属とを、例えば箔の状態で挿入し、真
空中や不活性ガス雰囲気中で使用した非晶質合金に適し
た加熱温度、例えばＮｉ系非晶質合金であれば９００℃
〜１１００℃、Ｃｕ系非晶質合金であれば６００°Ｃ〜
９００℃で加熱することにより目的とするセラミックス
接合体を得る。
（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例１
第１図に示すように、窒化ケイ素を主成分とする１３１
ＩＸ １３＋ａｌＸ ５１０１日の２個のセラミックス
部材１の間に、厚さ １μｍｌのＴｉ箔２を中央にして
その両側面にＰ１１重量％−Ｎｉ残部の組成をもつ厚さ
３５μＩｎのニッケル系非晶質合金ろう材・ＨＢＦ ６
０（商品名、日本非晶質金属社製）３をそれぞれ配置し
て積層した。次いで、この積層物を真空中において約９
９０℃で約１０分間加熱を行なってセラミックス接合体
を得た。
ＩＸ １３＋ａｌＸ ５１０１日の２個のセラミックス
部材１の間に、厚さ １μｍｌのＴｉ箔２を中央にして
その両側面にＰ１１重量％−Ｎｉ残部の組成をもつ厚さ
３５μＩｎのニッケル系非晶質合金ろう材・ＨＢＦ ６
０（商品名、日本非晶質金属社製）３をそれぞれ配置し
て積層した。次いで、この積層物を真空中において約９
９０℃で約１０分間加熱を行なってセラミックス接合体
を得た。
このようにして得たセラミックス接合体のせん断強度を
測定したところ、室温で２０ｋ（＋／−と良好な値を示
し、また６００°Ｃでは１６ｋｑ／ｍｄ、８００°Ｃで
は１１ｋｇ／ｉ１１と高温での接合強度の低下は小さい
ものであった。
測定したところ、室温で２０ｋ（＋／−と良好な値を示
し、また６００°Ｃでは１６ｋｑ／ｍｄ、８００°Ｃで
は１１ｋｇ／ｉ１１と高温での接合強度の低下は小さい
ものであった。
比較例１
実施例１と同一の２個のセラミックス部材を使用して、
従来のＣｕ−Ａｇ−Ｔｉ系のろう材を用いて、８３０°
Ｃ１６分の加熱条件でセラミックス−セラミックス接合
体を作製し、このセラミックス接合体についてもぜん断
強度を測定した。
従来のＣｕ−Ａｇ−Ｔｉ系のろう材を用いて、８３０°
Ｃ１６分の加熱条件でセラミックス−セラミックス接合
体を作製し、このセラミックス接合体についてもぜん断
強度を測定した。
第２図は、実施例１と比較例１のせん断強度と試験温度
の関係を示したグラフである。同図からも明らかなよう
に、この実施例のセラミックス接合体は、比較的低い接
合温度で接合でき、しがも接合体は高温まで接合強度の
低下の少ないものであることがわかる。
の関係を示したグラフである。同図からも明らかなよう
に、この実施例のセラミックス接合体は、比較的低い接
合温度で接合でき、しがも接合体は高温まで接合強度の
低下の少ないものであることがわかる。
実施例２
Ｓｉ ７重量％−３２重１％−Ｎｉ残部の組成をもつ
厚さ３５μｍのニッケル系非晶質合金ろう材・ＭＢＦ
３５ （商品名、日本非晶質金属社製）と厚さ２μｌの
Ｔｉ箔を用いて、実施例１と同一の窒化ケイ素製セラミ
ックス部材どおしを、真空中、１０４０°Ｃ２１０分間
の加熱条件で接合した。
厚さ３５μｍのニッケル系非晶質合金ろう材・ＭＢＦ
３５ （商品名、日本非晶質金属社製）と厚さ２μｌの
Ｔｉ箔を用いて、実施例１と同一の窒化ケイ素製セラミ
ックス部材どおしを、真空中、１０４０°Ｃ２１０分間
の加熱条件で接合した。
得られたセラミックス接合体のせん断強度を測定したと
ころ、室温で２２ｋｑ／ｍ（と良好な値を示し、また６
００°Ｃでは１８ｋｇ／ｍｄ、８００°Ｃでは１２ｋ（
１／、イと高温での接合強度の低下は小さいものであっ
た。
ころ、室温で２２ｋｑ／ｍ（と良好な値を示し、また６
００°Ｃでは１８ｋｇ／ｍｄ、８００°Ｃでは１２ｋ（
１／、イと高温での接合強度の低下は小さいものであっ
た。
実施例３
窒化ケイ素を主成分とするセラミックス部材と低炭素鋼
・３４５Ｃ製金属部材との間に、厚さ１μｔのＴｉ箔を
中央にし、その両側面に厚さ２５μｌのＮｉ５．７重量
％−３ｎ９．７重量％−Ｐ ７．０重量％−Ｃ１」残
部の組成をもつＣｕ系非晶質合金ろう材ＨＢＦ ２００
５ （商品名、日本非晶質金属社製）をそれぞれ配置し
積層して、真空中、６７５℃で３０分間加熱してセラミ
ックス接合体を作製した。
・３４５Ｃ製金属部材との間に、厚さ１μｔのＴｉ箔を
中央にし、その両側面に厚さ２５μｌのＮｉ５．７重量
％−３ｎ９．７重量％−Ｐ ７．０重量％−Ｃ１」残
部の組成をもつＣｕ系非晶質合金ろう材ＨＢＦ ２００
５ （商品名、日本非晶質金属社製）をそれぞれ配置し
積層して、真空中、６７５℃で３０分間加熱してセラミ
ックス接合体を作製した。
得られたセラミックス接合体のせん断強度は室温で１０
ｋ（１／１）であり、４点曲げ強度と温度との関係は第
３図のグラフに示す通りであった。
ｋ（１／１）であり、４点曲げ強度と温度との関係は第
３図のグラフに示す通りであった。
比較例２
従来のＡＪ２系のろう材を用い、実施例２と接合条件を
同じにしてろう付けしてセラミックス接合体を作製し、
得られたセラミックス接合体のせん断強度は室温で９ｋ
ｇ／−であった、また、４点曲げ強度と温度との関係は
第３図のグラフに示す通りであった。
同じにしてろう付けしてセラミックス接合体を作製し、
得られたセラミックス接合体のせん断強度は室温で９ｋ
ｇ／−であった、また、４点曲げ強度と温度との関係は
第３図のグラフに示す通りであった。
同図からも明らかなように、従来のＡＪ２系ろう材によ
るセラミックス接合体は３００°Ｃ程度より強度の低下
が始まるが、本発明のセラミックス接合体は４００ ”
Ｃ程度まで十分な強度を有している。
るセラミックス接合体は３００°Ｃ程度より強度の低下
が始まるが、本発明のセラミックス接合体は４００ ”
Ｃ程度まで十分な強度を有している。
し発明の効果］
以上説明したように本発明のセラミックス接合体によれ
ば、ＩＶａ族活性金属と非晶質合金を使用して接合して
いるので、接合温度が比較的低くてすみ、さらに高温に
おける接合強度の低下も小さいものである。
ば、ＩＶａ族活性金属と非晶質合金を使用して接合して
いるので、接合温度が比較的低くてすみ、さらに高温に
おける接合強度の低下も小さいものである。
第１図は本発明のセラミックス接合体の接合前の状態を
示す斜視図、第２図および第３図は本発明の実施例のセ
ラミックス接合体と従来のセラミックス接合体の、接合
強度と温度との関係をそれぞれ示すグラフである。 １・・・・・・・・・セラミックス部材２・・・・・・
・・・ＩＶ ａ族活性金属材３・・・・・・・・・非晶
質ろう打 出願人 株式会社 東芝 代理人 弁理士 須 山 佐 − 第１図 ジ温壇 （・Ｃ） 温／ｌ （℃〕 第３図
示す斜視図、第２図および第３図は本発明の実施例のセ
ラミックス接合体と従来のセラミックス接合体の、接合
強度と温度との関係をそれぞれ示すグラフである。 １・・・・・・・・・セラミックス部材２・・・・・・
・・・ＩＶ ａ族活性金属材３・・・・・・・・・非晶
質ろう打 出願人 株式会社 東芝 代理人 弁理士 須 山 佐 − 第１図 ジ温壇 （・Ｃ） 温／ｌ （℃〕 第３図
Claims (4)
- （１）セラミックス部材とセラミックス部材、あるいは
セラミックス部材と金属部材とが、その接合すべき面の
間に存在させた非晶質合金とIVａ族活性金属とにより接
合されてなることを特徴とするセラミックス接合体。 - （２）非晶質合金は、少なくともＰまたはＢを含有して
いるＮｉ系非晶質合金ろう材である特許請求の範囲第１
項記載のセラミックス接合体。 - （３）非晶質合金は、少なくともＰまたはＢを含有して
いるＣｕ系非晶質合金ろう材である特許請求の範囲第１
項記載のセラミックス接合体。 - （４）IVａ族活性金属は、Ｔｉである特許請求の範囲第
１項ないし第３項のいずれか１項記載のセラミックス接
合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7353587A JPS63239166A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | セラミツクス接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7353587A JPS63239166A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | セラミツクス接合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63239166A true JPS63239166A (ja) | 1988-10-05 |
Family
ID=13521020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7353587A Pending JPS63239166A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | セラミツクス接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63239166A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2594475B2 (ja) * | 1990-04-16 | 1997-03-26 | 電気化学工業株式会社 | セラミックス回路基板 |
| JPH09181423A (ja) * | 1990-04-16 | 1997-07-11 | Denki Kagaku Kogyo Kk | セラミックス回路基板 |
| CN1043323C (zh) * | 1996-06-25 | 1999-05-12 | 吉林工业大学 | 钎焊陶瓷用钎料 |
| CN1101361C (zh) * | 1997-03-12 | 2003-02-12 | 太原理工大学 | 陶瓷与金属的辉光钎焊方法 |
| JP2015057847A (ja) * | 2014-11-07 | 2015-03-26 | 三菱マテリアル株式会社 | パワーモジュール用基板の製造方法 |
| WO2015122446A1 (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅／セラミックス接合体、及び、パワーモジュール用基板 |
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| US10103035B2 (en) | 2014-02-12 | 2018-10-16 | Mitsubishi Materials Corporation | Copper-ceramic bonded body and power module substrate |
| US10199237B2 (en) | 2013-03-18 | 2019-02-05 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for manufacturing bonded body and method for manufacturing power-module substrate |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP7353587A patent/JPS63239166A/ja active Pending
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