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JPS6272472A - セラミツクスと金属等との接合方法 - Google Patents

セラミツクスと金属等との接合方法

Info

Publication number
JPS6272472A
JPS6272472A JP21247885A JP21247885A JPS6272472A JP S6272472 A JPS6272472 A JP S6272472A JP 21247885 A JP21247885 A JP 21247885A JP 21247885 A JP21247885 A JP 21247885A JP S6272472 A JPS6272472 A JP S6272472A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceramics
joining
film
present
metals
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
Application number
JP21247885A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Fukumaki
服巻 孝
Katsuhiko Shioda
塩田 勝彦
Kyo Matsuzaka
松坂 矯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP21247885A priority Critical patent/JPS6272472A/ja
Publication of JPS6272472A publication Critical patent/JPS6272472A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はセラミックス同士およびセラミックスと金属を
加熱により溶解する中間材を介して接合する方法に関す
るものである。
〔発明の背景〕
従来セラミックスと金属等との接合法は高融点金属法に
よるアルミナセラミックスとコバールの接合や酸化物ソ
ルダー法によるアルミナセラミックスとニオブとの接合
等が知られている。
前者の高融点金属法は例えば焼結アルミナセラミックス
にM o −M nメタライズペーストを塗布し、水素
炉にて1300〜1700℃で加熱焼付した後、ニッケ
ルめっきを施して水素炉中で約800℃で熱処理しメタ
ライズし、A g −Cu共晶ろうにてコバールと結合
する方法である。
また、後者の酸化物ソルダー法はCu0−MgO−AQ
20s  B2O3の混合物を焼結アルミナセラミック
スに塗布し、金属ニオブを配置した後、10−’Tor
rの真空中にて約1500℃で加熱する接合方法である
。前者の方法は工程が複雑であり、後者の方法も真空を
利用するために接合品の量産化には難のある方法である
またこれらの接合方法以外にセラミックスの接合面に直
接ろう材を介して接合する方法がある(特開昭59−2
32692号)にの方法はTi元素にCuあるいはAg
を添加した合金を予め作製し、セラミックス同士、もし
くはセラミックスと金属を接合するもので、Ti、Zr
の還元作用を利用したものである。この場合の加熱雰囲
気は真空中、Ar中等の不活性ガス中で行われる。しか
しこの接合法もAr中ではAQzOa等にはわずかなぬ
れ性を示すが、酸素センサー等に用いられる機能性Zr
0z等にはぬれ性が悪く、信頼性に欠ける欠点があり、
またぬれ性はよい真空中では量産化という点でも問題に
なる方法である。ぬれ性が悪いのは勿論接合強度も低い
ので問題になる。
し発明の目的〕 本発明の目的は、機能性ZrO2等のセラミックスのぬ
れ性を良くシ、且つ接合強度を向上させるために、セラ
ミックスの接合面にTi膜を形成させ、N2と不活性ガ
スの混合ガス中で加熱することにより、一体間時接合が
できるセラミックスと金属の接合方法を提供することで
ある。
〔発明の概要〕
発明者らはこの目的を達成するためにTiの作用と効果
について、加熱雰囲気との相関を種々検討した。その結
果、セラミックスの還元作用をするTiはセラミックス
に近ければ近い程その作用が短時間で、しかもろう材の
ぬれ性を著しく向上し接合強度の向上に寄与することが
分った。またその作用もNz量が容量10%前後の不活
性ガス中で最も効果のあることを見い出した。
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであっ
て、セラミックス部材の接合面にTi膜を形成させ、対
面する被接合材との間に銀ろう成分の中間材を配置した
後、H2ガス30%以下混合した不活性ガス中で前記銀
ろう成分の中間材の融点以上に加熱して接合することを
特徴とするセラミックスと金属等との接合方法である。
セラミックスの接合面に形成させるTi膜は、粉末とバ
インダを混合したペーストを印刷しても良いし、用途に
よってはTiターゲットを用いてスパッタする方法も良
いし、またTiを溶融してその蒸気をセラミックスの接
合面に蒸着させるのも有効である。
またその後続いて配置する銀ろうの成分はA g +C
u、Za、Cd、Su、Mn、Mo、W* Fe。
co及びNiからなる群より選ばれた2種以上の元素か
ら成るものである。これらの組合せでAg。
Cu、Zn、Cd、Snは従来のTIS銀ろう成分であ
り、その他の元素は必要に応じて、例えば耐熱性を向上
させたいときはMn、Mo、W等の元素を、また熱膨張
緩和材を目的にする場合には銀ろう成分にFe、Ni及
びCo等を添加すればよい。この場合の添加量は銀ろう
の融点を著しく上昇させない範囲の添加が望ましく数%
以下が適量である。即ち主要元素はAg、Cuになるこ
とが多い。
そしてろうのぬれ性を良くする加熱雰囲気は、N2ガス
と混合するのに適するNz、Ar及びHeの1種もしく
はこれらの混合ガスであれJf十分に目的を達成できる
。量産化を考えた場合、価格が重要になるのでその点を
考慮するとHz −N z系が良いことになる。そして
ぬれ性の効果及びN2ガスの安全性を総合して考えると
N2ガスは10%位が最適と言える。
またN2量が多くなるに従ってTiとN2の反応が生じ
脆くなる原因となるのでその点からもN2は30%以下
とすべきである。
〔発明の実施例〕
以下に本発明の接合方法を具体的な実施例によって説明
する。
本発明のぬれ広がり試験(a)、(a’ )、(b)、
 (b’ )とセラミックスと金属の接合方法(c)を
第1図に示す。
実施例1 酸素センサー用Zr0zの板:200X1t  1の片
面にTi粉末:2、テレピネオルに5%エチルセルロー
ズを添加したバインダ:1の割合のものを良く混合して
ペースト状としたTi粉末2を印刷した。印刷されたT
i膜の上に銀ろう(72%Ag−28%Cu)の粉末3
を配置した。このぬれ広がり試験片をN2ガスの中にN
2ガスを容量パーセントで5.7.5,10,20.3
0及び50%と変化させ混合ガス中に挿入し、各々約9
00℃、30秒間加熱したときのぬれ広がり性を調査し
た。実施例2 A QxOs 板: 20’x 1 t (7)片面に
実施例1と同−ペースト状Ti粉末2を印刷した。印刷
されたTi膜の上に銀ろう、72%Ag−28%Cuの
粉末3を配置し、10%Hz−90%N2混合ガス中で
900℃、30秒間加熱した。
実施例3 実施例2(7)AQzOa板の代すニS i C板:2
0゜Xltを用い、その他の条件は全〈実施例2と同様
にして加熱した。
実施例4 酸素センサー用Zr0z板1の接合面に実施例1で作製
したペースト状Ti粉末2を塗布し、その上に銀ろう、
72%Ag−28%Cuの粉末3を配置し、その対面に
被接合材Fe−42%Nil&:φ2,3×3004を
設置し、10%H−90%N2.の混合ガス中で900
℃に加熱した。
実施例5 実施例4のZrOz板の代りにAl2208板を用い、
その他の条件は全〈実施例4と同様にして加熱接合した
実施例6 実施例4のZrOz板の代りに、Si板を用い、その他
の条件は全〈実施例4と同様にして加熱接合した。
比較例1 実施例1で用いたものと同一のZrOx仮1とTi含金
ろう(10%T i −65%Ag−25%Cu)を組
合せて、Arガス中で900℃、30秒間加熱してぬれ
広がり試験した。
比較例2 AQxOs板を用い、その他の条件は全く比較例1と同
様にしてぬれ広がり試験した。
比較例3 Si体を用い、その他の条件は全く比較例1と同様にし
てぬれ広がり試験した。
比較例4 実施例2で用いたものと同一のZr0z板1とFe−4
2%Ni 線4の間にTi 合余ろう(10%Ti−6
5%Ag−25%Cu)  を配置してArガス中で9
00℃に加熱接合した。
比較例5 比較例4において、A Q x○δ板を用い、その他の
条件は全く比較例4と同様にして加熱接合した・比較例
6 比較例4において、SiC板を用い、その他の条件は全
く比較例4と同様にして加熱接合した。
前記各実施例及び比較例で得られた試絶片をぬれ広がり
性及び引張試験に供した。
ぬれ広がり性は加熱前の径をDとし、加熱後の径D′が
何倍(D’ /D)になっているかで表示した(第2図
(a) 、 (b) )。引張試験はFe−42%Ni
1iの断面積で除した引張強さくkg/nw”)で示し
た(第3図)、第2図(b)の図中において、Ax、A
z及びA8は各々本発明方法による実施例1(ZrOz
)、実施例2(AQ2011)及び実施例3(SiC)
の場合を、Bt、 B2.は各々比較例1(ZrOz)
、比較例2(AQZOll)及び実施例3(S i C
)の場合を示す。
第2図(a)から明らかなようにH2添加の効果は7.
5 %から現われ始め、それ以上の添加では大幅なぬれ
広がりは示さない。すなわちHzの添加量は30%以下
、7.5%以上であれば本発明のぬれ性は達成できる。
第2図(b)からは各種セラミックスのぬれ広がり性が
分る。従来のTi合金ろうは全般的にぬれ広がりが小さ
く、本発明の方法であるTi膜を形成したものは一段と
ぬれ広がりが大きいことが明らかである。
第3図から明らかなようにセラミックスと金属の接合部
の引張強さでも1本発明のTi膜を形成させてろう付し
た継手の方が強度が高いことが分る。これらの結果はぬ
れ性と相関があり、ぬれ広がりが大きいもの程、継手の
接合強度も強くなっている。モしてHzとの混合ガスが
有効に作用していることが明らかである。
本発明方法を発展させると、セラミックスのメタライズ
としての成用も一分考えられる2例えば第4図に示すよ
うにICやLSIIIなどの高級半値体素子は使用環境
に影響されることなくその性能を維持するためにパッケ
ージに収めて使用される。
その工程をパッケージングと称し、はとんどがセラミッ
クス12にメタライズ13し、その上にはんだ付、また
はろう付によって行われる。リード14は金属材が用い
られる。高級半導体のパッケージングには完全な気密性
が要求されるために、ぬれ不良、ブロホール、はく離な
どの欠陥のない健全なはんだ付を行われなければならな
い。
また本発明は細かいリードのパタニングも出来るのでこ
のような半導体にも適用できる。
第5図はスパッタあるいは蒸着でメタライズ膜を一体形
成させる方法で、セラミックス12の接合面にTiある
いはZr膜15をまず形成させ、続いて銀ろうの合金膜
16を形成させる方法である。またこれらの方法により
作製したセラミック構造体も本発明の範囲に入る。
以上前記各実施例においては、被接合材としてセラミッ
クス: Zr0z、AMzOa、SiCについて、金属
:Fe−42%Niを用いた場合について述べたが、そ
の他のセラミックス、例えば5i8Na、あるいはこれ
らを用いた複合セラミックス、また金属についてもSU
S鋼やその他の一般的に用いられている金属材も適用で
きる。また中間材のろう材も一般的に使用されているも
のも広く適用でき、本発明の効果が発揮できる。Zrの
膜もTiと同様な効果を発揮する。
その他の方法として本発明の方法と熱膨張緩衝材とを組
合せたセラミックスとの接合もより有効な接合方法であ
る。
本発明の方法によれば、ぬれ性の良い信頼性の高い継手
の接合が得られ、なお且つ安価な雰囲気中で加熱するた
め量産性にも適している。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、 (a’ )は本発明の一実施例のぬれ
性試験を示す説明図、第1図(b)、(b’ )は銀ろ
うがぬれ広がった様子を示す説明、同第1図(c)は本
発明の接合方法を示す説明図、第2図(a)はH2ガス
の有効添加範囲を説明する線図、第2図(b)は本発明
方法と従来の方法でぬれ広がりを試験したグラフ、第3
図は本発明方法と従来の方法で接合した継手試験片の引
張強さを示すグラフ、第4゜第5図は他の応用例の説明
図である。 】・・・バインダ、2・・・Ti粉末、3・・・銀ろう
粉末。 12・・・セラミックス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、セラミックス部材の接合面にTi膜またはZr膜を
    形成させ、対面する被接合材との間に銀ろう成分の中間
    材を配置した後、H_2ガスを容量パーセントで30%
    以下混合した不活性ガス中で前記銀ろう成分の中間材の
    融点以上に加熱して接合することを特徴とするセラミッ
    クスと金属等との接合方法。
JP21247885A 1985-09-27 1985-09-27 セラミツクスと金属等との接合方法 Pending JPS6272472A (ja)

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JP21247885A JPS6272472A (ja) 1985-09-27 1985-09-27 セラミツクスと金属等との接合方法

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6428284A (en) * 1987-07-21 1989-01-30 Toshiba Corp Oxide superconducting joint
JPH01224279A (ja) * 1988-03-01 1989-09-07 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミックスと金属との接合体の製造方法
JPH0477369A (ja) * 1990-07-16 1992-03-11 Showa Denko Kk 金属・セラミックス複合基板の製造方法
WO1997040209A1 (en) * 1996-04-19 1997-10-30 Koenoenen Mauno A method for coating titanium and titanium alloys with ceramics

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6428284A (en) * 1987-07-21 1989-01-30 Toshiba Corp Oxide superconducting joint
JPH01224279A (ja) * 1988-03-01 1989-09-07 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミックスと金属との接合体の製造方法
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