JPH0249267B2 - - Google Patents
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- JPH0249267B2 JPH0249267B2 JP58177933A JP17793383A JPH0249267B2 JP H0249267 B2 JPH0249267 B2 JP H0249267B2 JP 58177933 A JP58177933 A JP 58177933A JP 17793383 A JP17793383 A JP 17793383A JP H0249267 B2 JPH0249267 B2 JP H0249267B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はアルミナと金属との接合方法に係り、
特にアルミナと金属との接合温度を低く抑える必
要がある機械構造部品、電子部品などに好適なア
ルミナと金属との接合方法に関する。
特にアルミナと金属との接合温度を低く抑える必
要がある機械構造部品、電子部品などに好適なア
ルミナと金属との接合方法に関する。
アルミナと金属とを接合する方法としては、
(1) Mo−Mn法や硫化銅法で代表されるように、
アルミナ表面に金属粉を焼きつけて（メタライ
ズ）、その後のろう付けを容易にするため、メ
タライズ部をめつきして金属をろう付けする方
法、 (2) TiやTiとNiを介してアルミナと金属とを接
合する活性金属化法、が知られている。
アルミナ表面に金属粉を焼きつけて（メタライ
ズ）、その後のろう付けを容易にするため、メ
タライズ部をめつきして金属をろう付けする方
法、 (2) TiやTiとNiを介してアルミナと金属とを接
合する活性金属化法、が知られている。
さらに、アメリカ特許第3893224号に開示され
てる如く、接合面間にAlのインサート材を介在
させて接合する方法が知られている。
てる如く、接合面間にAlのインサート材を介在
させて接合する方法が知られている。
しかし、ろう付けする方法はメタライズのため
の雰囲気の厳密なコントロールやメタライズ後の
めつき処理が必要であると共に、工程の複雑さか
らの制約、接合面に気孔などの欠陥が生じ易い問
題がある。
の雰囲気の厳密なコントロールやメタライズ後の
めつき処理が必要であると共に、工程の複雑さか
らの制約、接合面に気孔などの欠陥が生じ易い問
題がある。
また、活性金属化法は少なくとも950℃以上に
加熱して接合する必要があるので、加熱時に金属
が熱変形して製品の寸法精度が悪くなる。また加
熱温度が高いため、接合後の冷却においてアルミ
ナと金属との熱膨脹差により熱応力が発生し、ア
ルミナに亀裂が生じ易く強度信頼性の低下を招
く。更には、アルミナと接合する金属の種類が限
定される、つまり融点が950℃以上の金属に限定
されてしまうと共に、950℃より低い温度で接合
したい部品に対しては適用できない。
加熱して接合する必要があるので、加熱時に金属
が熱変形して製品の寸法精度が悪くなる。また加
熱温度が高いため、接合後の冷却においてアルミ
ナと金属との熱膨脹差により熱応力が発生し、ア
ルミナに亀裂が生じ易く強度信頼性の低下を招
く。更には、アルミナと接合する金属の種類が限
定される、つまり融点が950℃以上の金属に限定
されてしまうと共に、950℃より低い温度で接合
したい部品に対しては適用できない。
さらに、Alのインサート材を介在させて接合
する方法はアルミナ表面にメタライズ処理をし、
かつ無加圧で接合するもので、このため溶融イン
サート材からガスが発生してボイドを形成し、ま
たインサート材表面の酸化皮膜が接合をさまたげ
ね原因になつていた。
する方法はアルミナ表面にメタライズ処理をし、
かつ無加圧で接合するもので、このため溶融イン
サート材からガスが発生してボイドを形成し、ま
たインサート材表面の酸化皮膜が接合をさまたげ
ね原因になつていた。
本発明の目的は、従来技術の問題点を解決し、
メタライズ処理及びめつき処理を省略でき、しか
も接合温度を低く抑えることができるアルミナと
金属との接合方法を提供することにある。
メタライズ処理及びめつき処理を省略でき、しか
も接合温度を低く抑えることができるアルミナと
金属との接合方法を提供することにある。
上記目的は、アルミナと金属との接合面間に
AlまたはAl合金の両側をAl−Si合金ではさんだ
三層構造のインサート材を介在させ、Al−Si合
金の固相線以上であつて、かつAlまたはAl合金
の融点以下の温度に加熱すると共に加圧すること
によつて、達成される。
AlまたはAl合金の両側をAl−Si合金ではさんだ
三層構造のインサート材を介在させ、Al−Si合
金の固相線以上であつて、かつAlまたはAl合金
の融点以下の温度に加熱すると共に加圧すること
によつて、達成される。
アルミナと金属との間に挿入するAlまたはAl
合金の融点は660℃以下であるので、室温までの
温度落差を小さくすることができる。また、Al
またはAl合金は、降伏点が非常に低いので、冷
却中に発生した熱応力はAlまたはAl合金が降伏
することにより緩和される。
合金の融点は660℃以下であるので、室温までの
温度落差を小さくすることができる。また、Al
またはAl合金は、降伏点が非常に低いので、冷
却中に発生した熱応力はAlまたはAl合金が降伏
することにより緩和される。
以上のような理由により、アルミナに発生する
熱応力が極力抑えられると共に、熱応力によるア
ルミナの割れ発生が防止される。
熱応力が極力抑えられると共に、熱応力によるア
ルミナの割れ発生が防止される。
また、AlまたはAl合金の両側をAl−Si合金で
はさむ三層構造とし、表面のAl−Si合金のみ溶
融する温度で加熱するので接合性を阻害する酸化
皮膜が破壊されて接合強度が向上すると共にAl
またはAl合金の心材が溶融せずに残留し、この
ため接合後の寸法管理が容易となつて寸法精度が
向上し、かつ残留したAlまたはAl合金が前述の
如く、熱応力の緩和に寄与するものである。
はさむ三層構造とし、表面のAl−Si合金のみ溶
融する温度で加熱するので接合性を阻害する酸化
皮膜が破壊されて接合強度が向上すると共にAl
またはAl合金の心材が溶融せずに残留し、この
ため接合後の寸法管理が容易となつて寸法精度が
向上し、かつ残留したAlまたはAl合金が前述の
如く、熱応力の緩和に寄与するものである。
以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。
る。
(1) アルミナと鉄との接合例
（その１）
第１図に示すように、アルミナ製リング１を
２つのFe製パイプ２の間に置き、かつアルミ
ナ製リング１の接合面とFe製パイプ２の接合
面との間に、Al合金を心板、Al−Si−Mg合金
を両表皮材とする三層のシート３を介在し、真
空雰囲気下（10-4Torr）で接合温度600℃、接
合圧力1.0Kgｆ／mm2で15分間加熱、加圧保持し
て接合した。この場合、約585℃で前記シート
３の両表面の表皮材Al−Si−Mg合金は溶融状
態となり、Al、Siはアルミナと接合する。一
方、Fe製パイプ２側ではAlの拡散によりFeと
Alとの合金層が形成される。第２図はアルミ
ナとFeとの適正接合温度範囲を示す。第３図
はアルミナとFeとの接合部断面組織及び各元
素のライン分析結果を示す。
２つのFe製パイプ２の間に置き、かつアルミ
ナ製リング１の接合面とFe製パイプ２の接合
面との間に、Al合金を心板、Al−Si−Mg合金
を両表皮材とする三層のシート３を介在し、真
空雰囲気下（10-4Torr）で接合温度600℃、接
合圧力1.0Kgｆ／mm2で15分間加熱、加圧保持し
て接合した。この場合、約585℃で前記シート
３の両表面の表皮材Al−Si−Mg合金は溶融状
態となり、Al、Siはアルミナと接合する。一
方、Fe製パイプ２側ではAlの拡散によりFeと
Alとの合金層が形成される。第２図はアルミ
ナとFeとの適正接合温度範囲を示す。第３図
はアルミナとFeとの接合部断面組織及び各元
素のライン分析結果を示す。
このようにして接合されたアルミナ製リング
１とFe製パイプ２においては、接合温度が低
く、かつ軟かいAlをインサート材としている
ので、前者により熱応力の発生を小さく抑制
し、また後者により熱応力の緩和が図れるため
アルミナ製リング１に亀裂の発生が全く見られ
なかつた。また、接合前、接合後のFe製パイ
プ２の寸法を測定したところ、両者に寸法の誤
差はほとんど見られず、Fe製パイプ２に熱変
形が生じないことが確認された。更に、アルミ
ナ製リング１とFe製パイプ２との接合部のHe
リーク試験では10-8Torrl／sec以下の気密性が
あることも確認できた。
１とFe製パイプ２においては、接合温度が低
く、かつ軟かいAlをインサート材としている
ので、前者により熱応力の発生を小さく抑制
し、また後者により熱応力の緩和が図れるため
アルミナ製リング１に亀裂の発生が全く見られ
なかつた。また、接合前、接合後のFe製パイ
プ２の寸法を測定したところ、両者に寸法の誤
差はほとんど見られず、Fe製パイプ２に熱変
形が生じないことが確認された。更に、アルミ
ナ製リング１とFe製パイプ２との接合部のHe
リーク試験では10-8Torrl／sec以下の気密性が
あることも確認できた。
尚、本実施例でのMgは、アルミナ及びFeに
対しての溶融Al−Si合金の濡れ性向上に効果
がある。
対しての溶融Al−Si合金の濡れ性向上に効果
がある。
（その２）
第１図で示した接合物をアルゴン雰囲気中
（１気圧）で、接合温度600℃、接合圧力２Kg
ｆ／mm2で10分間加熱、加圧保持して接合した。
その結果、接合部外周にAl合金のシート３の
一部がはみ出た状態でアルミナ製リング１と
Fe製パイプ２とが接合した。このように接合
された接合物のHeリーク試験を行つたところ、
10-8Torrl／sec以下の気密性が確認され、また
引張強さ1.1Kgｆ／mm2と真空雰囲気下での接合
とほぼ同等の接合強さが得られた。
（１気圧）で、接合温度600℃、接合圧力２Kg
ｆ／mm2で10分間加熱、加圧保持して接合した。
その結果、接合部外周にAl合金のシート３の
一部がはみ出た状態でアルミナ製リング１と
Fe製パイプ２とが接合した。このように接合
された接合物のHeリーク試験を行つたところ、
10-8Torrl／sec以下の気密性が確認され、また
引張強さ1.1Kgｆ／mm2と真空雰囲気下での接合
とほぼ同等の接合強さが得られた。
(2) アルミナとAlとの接合例
第４図に示すように、アルミナ板４とAl板
５とを交互に積み重ねると共に、アルミナ板４
とAl板５との間に、Al合金を心板に、Al−Si
−Mg合金を両表皮材とする三層のシート６を
介在させて、真空雰囲気下（10-4torr）で接合
温度600℃、接合圧力0.2Kgｆ／mm2で15分間加
熱、加圧保持して接合した。
５とを交互に積み重ねると共に、アルミナ板４
とAl板５との間に、Al合金を心板に、Al−Si
−Mg合金を両表皮材とする三層のシート６を
介在させて、真空雰囲気下（10-4torr）で接合
温度600℃、接合圧力0.2Kgｆ／mm2で15分間加
熱、加圧保持して接合した。
この実施例においては、Al板５に熱変形が
生じていないことが確認されると共に、アルミ
ナ板４に亀裂の発生が見られなかつた。また接
合部の引張り強さは３Kgｆ／mm2まで得られると
共に、Heリーク試験でも10-8Torrl／sec以下
の気密性も確認された。
生じていないことが確認されると共に、アルミ
ナ板４に亀裂の発生が見られなかつた。また接
合部の引張り強さは３Kgｆ／mm2まで得られると
共に、Heリーク試験でも10-8Torrl／sec以下
の気密性も確認された。
尚、アルミナと鉄との接合においては、真空雰
囲気下及びアルゴン雰囲気中に限らず大気中でも
接合可能である。特に大気中での接合の場合に
は、鉄が酸化するが、短時間加熱で加圧力を大き
くすれば問題ない。
囲気下及びアルゴン雰囲気中に限らず大気中でも
接合可能である。特に大気中での接合の場合に
は、鉄が酸化するが、短時間加熱で加圧力を大き
くすれば問題ない。
以上説明したように、本発明によれば、アルミ
ナと金属との接合温度を660℃以下に下げること
ができると共に、１回の加熱で接合できるので、
次のような効果を達成できる。
ナと金属との接合温度を660℃以下に下げること
ができると共に、１回の加熱で接合できるので、
次のような効果を達成できる。
(1) 加熱温度が低いので、接合後の冷却において
発生する熱応力が小さくなり、アルミナに亀裂
が発生しにくい。その結果、強度信頼性が向上
する。
発生する熱応力が小さくなり、アルミナに亀裂
が発生しにくい。その結果、強度信頼性が向上
する。
(2) 金属の熱変形を抑制できるので、寸法精度の
よい製品を得ることができる。
よい製品を得ることができる。
(3) メタライズ処理及びめつき処理を省略でき
る。
る。
(4) 既に熱処理あるいは表面処理した金属部材、
またはろう付箇所のある部材との接合が可能と
なる。
またはろう付箇所のある部材との接合が可能と
なる。
第１図はアルミナ製リングとFe製パイプとの
接合を示す断面図、第２図はアルミナとFeとの
接合における適正温度範囲を示す線図、第３図は
アルミナとFeとの接合部断面組織及び各元素の
ライン分析結果を示す図、第４図はアルミナ板と
Al板との接合を示す断面図である。 １……アルミナ製リング、２……Fe製パイプ、
３……シート、４……アルミナ板、５……Al板、
６……シート。
接合を示す断面図、第２図はアルミナとFeとの
接合における適正温度範囲を示す線図、第３図は
アルミナとFeとの接合部断面組織及び各元素の
ライン分析結果を示す図、第４図はアルミナ板と
Al板との接合を示す断面図である。 １……アルミナ製リング、２……Fe製パイプ、
３……シート、４……アルミナ板、５……Al板、
６……シート。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルミナと金属との接合面間にインサート材
を介在させて両者を接合する方法において、イン
サート材にAlまたはAl合金の心板をAl−Si合金
の表皮材ではさんだ三層構造のものを用い、被接
合物たるアルミナ〜金属間を加熱及び加圧するこ
とによる前記両表皮材の溶融により前記アルミナ
と金属とを接合することを特徴とするアルミナと
金属との接合方法。 ２ アルミナと金属との接合面間にインサート材
を介在させて両者を接合する方法において、イン
サート材にAlまたはAl合金の両側をAl−Si合金
ではさんだ三層構造のものを用い、Al−Si合金
の固相線以上であつて、かつAlまたはAl合金の
融点以下の温度に加熱すると共に加圧することを
特徴とするアルミナと金属との接合方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58177933A JPS6071579A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | アルミナと金属との接合方法 |
| DE8484111556T DE3479312D1 (en) | 1983-09-28 | 1984-09-27 | Method of bonding alumina to metal |
| EP84111556A EP0135937B1 (en) | 1983-09-28 | 1984-09-27 | Method of bonding alumina to metal |
| US06/895,690 US4699310A (en) | 1983-09-28 | 1986-08-12 | Method of bonding alumina to metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58177933A JPS6071579A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | アルミナと金属との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6071579A JPS6071579A (ja) | 1985-04-23 |
| JPH0249267B2 true JPH0249267B2 (ja) | 1990-10-29 |
Family
ID=16039601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58177933A Granted JPS6071579A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | アルミナと金属との接合方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4699310A (ja) |
| EP (1) | EP0135937B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6071579A (ja) |
| DE (1) | DE3479312D1 (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0788262B2 (ja) * | 1985-04-01 | 1995-09-27 | 株式会社日立製作所 | 窒化ケイ素と金属との接合方法 |
| US4872606A (en) * | 1985-12-11 | 1989-10-10 | Hitachi, Ltd. | Sealed structure and production method thereof |
| JPS62182174A (ja) * | 1986-02-05 | 1987-08-10 | 日本碍子株式会社 | セラミツクス・金属複合体 |
| JPH0738421B2 (ja) * | 1986-02-07 | 1995-04-26 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置用パツケ−ジ |
| US4854495A (en) * | 1986-06-20 | 1989-08-08 | Hitachi, Ltd. | Sealing structure, method of soldering and process for preparing sealing structure |
| FR2608079B1 (fr) * | 1986-12-16 | 1989-02-24 | Cegedur | Methode de brasage des alliages d'aluminium sans metal d'apport |
| JPS63210074A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-08-31 | 株式会社日立製作所 | 接合方法及び接合装置 |
| US5240171A (en) * | 1987-05-21 | 1993-08-31 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for surface bonding of ceramic bodies |
| US4884737A (en) * | 1987-05-21 | 1989-12-05 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for surface bonding of ceramic bodies |
| GB8724817D0 (en) * | 1987-10-23 | 1987-11-25 | Chloride Silent Power Ltd | Constructing metal energy conversion device |
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