JPH0158065B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 概 要 産業上の利用分野 従来の技術と発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段 作 用 実施例（第１，２図） 発明の効果 〔概 要〕 半田付用多層膜の中間層としてCu薄膜１３と
この上に着膜したNiCr薄膜１４を一組とする組
合せ層１５を少くとも一組設け、かつNiCr薄膜
１４をCrの重量比が（13±２）％のものに設定
することにより、各種の半田付条件に対応して所
定の耐半田性及び半田付性を得ることを可能と
し、かつ高気密度の半田封止部を形成することを
可能とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ガラス等の母材上に形成される半田
付用多層膜に関し、特に高気密半田封止用に好適
な多層膜に関するものである。

例えば、石英から成る光フアイバ、石英ガラス
板等の母材には直接的に半田付けを行なうことが
できないので、母材上に予め金属膜をメタライズ
し、この金属膜に半田付けが行なわれる。そし
て、この金属膜は、通常は多層膜に形成されて良
好な耐半田性及び半田付性が得られるように工夫
されている。特に、高圧を受ける箇所、例えば、
光海底中継器等における光フアイバの導入封止部
に用いられる多層膜は高度の耐半田性及び半田付
性が要求される。

尚、こゝで耐半田性とは、半田付の際に、加熱
によつて半田が多層膜に熱拡散する作用に対する
多層膜の抵抗性のことをいう。すなわち、耐半田
性が高いということは、半田の拡散作用に時間が
長くかかること、つまり拡散しにくいという意味
である。また、半田付性とは多層膜に付着（溶
着）し易い度合のことをいう。すなわち半田付性
が高いということは、半田が多層膜に良好に付着
できるという意味である。

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕

例えば、光海底中継器筐体の光フアイバ導入部
は、導入部に配設された筒状金具に光フアイバを
導入挿通し、この筒状金具の内面と光フアイバ外
周面間に半田を半田付けして埋設し、半田封止に
よる密封構造として形成される。この場合、光フ
アイバの外周面には半田付用の金属膜（多層膜）
が蒸着法等の手法によつて形成され、半田付けを
可能にしている。

このような光フアイバ（母材）の外周面上に形
成された従来の多層膜は、一般に、先ず母材上に
Cr（クロム）薄膜を形成し、このCr薄膜の上にCu
（銅）薄膜を積層形成し、このCu薄膜の上にAu
（金）薄膜を表面層として積層形成して構成され
る。

また、光海底中継器の場合は、その光フアイバ
導入部の気密性が非常に高い気圧（例えば、800
気圧）に対して十分耐え得るものであることが要
求される。従つて、このような高気圧に耐え得る
半田封止部としては、半田自体の気密性が高いこ
と、つまり半田内部に混入存在している微小な気
泡等をできるだけ排除すること、また光フアイ
バ、多層膜及び半田相互間の機械的密着度が高い
こと（良好であること）が必要とされる。そこ
で、このような高気圧に耐え得る気密性を有する
半田封止部を形成するためには、半田付時に高温
下で長時間の半田付作業が必要であり、例えば
240℃の温度を有する半田デイツプ（半田槽）で
60秒程度の半田付け時間が必要であるとされてい
る。

しかしながら、上記従来の多層膜は、Au薄膜
とCu薄膜の耐半田性が低く、一方、Cr薄膜の耐
半田性が高いという性質を有しているため、上記
の如き240℃の半田デイツプで半田付を行なうと、
AuとCuの薄膜に対して半田が30秒程度の短時間
で拡散して一種の半田合金を形成し、一方Cr薄
膜に対しては拡散の進行が非常に遅く作用する。
従つて、従来の多層膜は、半田付けを30秒程の短
時間で終了させる必要があり、この程度の半田付
時間では層間の剥離、母材（光フアイバ等）から
の剥離が発生し易く、また半田自体の気密性を十
分に高めることができないという問題、すなわ
ち、耐半田性及び半田付性を高めることができな
いという問題があつた。

本発明は、このような問題点にかんがみて創作
されたもので耐半田性及び半田付性を共に高める
ことが可能な半田付用多層膜を提供することを目
的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための手段として、本発
明では、ガラス等の母材上に形成される半田付用
多層膜において、 母材１１上に下地層としての金属膜１２を設
け、 上記金属膜１２上に中間層として、Cu薄膜１
３と、該Cu薄膜１３上に設けたNiCr薄膜１４を
一組とする組合せ層１５を少くとも一組設け、か
つ上記NiCr薄膜１４をCrの重量比が（13±２）
％のものに設定し、 上記組合せ層１５上に金属膜１６，１７から成
る表面層１８を設けて成ることを特徴とする半田
付用多層膜を提供する。

〔作 用〕

中間層として、Cu薄膜１３とこの上に着膜し
たNiCr薄膜１４を一組とする組合せ層１５を少
くとも一組設け、かつ上記NiCr薄膜１４をCrの
重量比が（13±２）％のものに設定することによ
り、各種の半田付条件に対応して所定の耐半田性
及び半田付性を得ることができ、かつ高気密度の
半田封部を形成することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す縦断面図、第２
図は本発明の実験例を示す線図である。

第１図において、符号１０は本発明の実施例
（半田付用多層膜）を示し、１１は石英から成る
光フアイバ、石英ガラス等のガラス母材を示す。
この母材１１上に下地層としてNiCr薄膜（ニク
ロム薄膜）１２が蒸着法等の手法によつて着膜さ
れる。このNiCr薄膜１２はCrの重量比が13％の
ものであり、膜厚が0.001μｍに設定されている。
このNiCr薄膜１２上に中間層として、Cu薄膜
（銅薄膜）１３を着膜し、かつこのCu薄膜１３上
にNiCr薄膜１４を着膜し、これら両者を一組と
する組合せ層（ペア層）１５が形成される。本例
は、中間層としてこの組合せ層１５が２層設けら
れている。本例では、この組合せ層１５のCu薄
膜１３は膜厚が0.2μｍに設定され、一方NiCr薄
膜１４は膜厚が0.05μｍに設定されかつCrの含有
量が重量比で13％のものである。従つて、この組
合せ層１５の厚さは合計0.25μｍに設定されてい
る。次に、この組合せ層１５上に表面層１８とし
て、Cu薄膜１６とこのCu薄膜１６上にAu薄膜
（金薄膜）１７とが着膜される。このCu薄膜１６
は膜厚が0.6μｍに設定され、一方、Au薄膜１７
は膜厚が0.02μｍに設定されている。そして、こ
の表面層１８上に半田が半田付けされる。この表
面層１８はAu薄膜１７に対して厚目のCu薄膜１
６が付加されて形成されている。このCu薄膜１
６を設けた理由は、酸化防止用と半田の拡散速度
を遅くさせるためである。すなわち、Au薄膜は
耐半田性が低いため半田の拡散速度が非常に速い
のでCu薄膜１６を設けることにより、拡散速度
を遅くさせることができる。

本例１０は、上述の如く構成されたもので、中
間層としてCu薄膜１３とNiCr薄膜１４とから成
る組合せ層１５を設け、かつNiCr薄膜１４をCr
含有量が13％（重量比）のものを用いたことを主
たる特徴としている。

NiCr薄膜１４は耐半田性と半田付性が共に高
いものであることが望ましい。しかしCrは耐半
田性が高いので半田の拡散速度を遅くさせられる
という利点を有するが、半田付性が低いという欠
点を有する。一方Niは耐半田性が低いので半田
の拡散速度が速いという欠点を有するが、半田付
性が高いという利点を有する。従つて、この
NiCr薄膜１４は、そのCrの含有量の大小によつ
て耐半田性と半田付性の高低が二律背反の関係に
あるため、Crの含有量（重量比；％）の選定が
重要となる。そこで、本発明の発明者らは、この
Crの含有量（％）を種々の値に変化させたNiCr
薄膜の耐半田性と半田付性を求める実験を行なつ
た結果、Crの含有量が13％（重量比）のNiCr薄
膜が最適であることを知ることができた。しか
し、この13％のCrのNiCr薄膜は耐半田性と半田
付性が中程度の性質を有するものであり、これの
みでは十分な耐半田性と半田付性を得ることがで
きない。そこでこの13％CrのNiCr薄膜１４とCu
薄膜１３を積層した組合せ層１５とすることによ
り、良好な耐半田性と半田付性を得ることができ
た。

第２図は、NiCr薄膜のCrの含有量を選定する
ための実験例を示す図であつて、横軸にNiCr薄
膜のCrの含有量（重量比：％）をとり、縦軸に
半田付け時間（半田の拡散時間：秒）、つまり耐
半田性をとつて示した線図である。尚、この場合
の多層膜は、膜厚が0.2μｍのCu薄膜の上に膜厚
が0.05のNiCr薄膜を着膜して組合せ層とし、こ
のNiCr薄膜の上に膜厚が0.02のCu薄膜を表面層
として着膜したものである。同図で明らかなよう
に、Crの含有量が低い場合、例えば５％近傍で
は拡散時間が極端に速くなり、耐半田性が非常に
低くなるが、半田付性は良好であることが分る。
また、Crの含有量が高い場合、例えば20％近傍
では拡散時間が非常に長くなり、耐半田性が非常
に高くなるが、半田付性が非常に低くなり、半田
保持力が殆んど無い状態になる。従つて、上記両
者の場合は実用上不適当である。そして、Crの
含有量が13％の場合、拡散時間（耐半田性）と半
田付性とが中程度の適宜な状態となり、実用上最
適となる。

以上述べたように、本例は、第１図に示すよう
に、組合せ層１５を２層設けた構成としたもの
で、この構成により、240℃の半田デツプで60秒
程度の耐半田性が得られ、かつ良好な半田付性を
得ることができる。尚、組合せ層１５の層数、各
膜厚は半田付条件に対応して種々の値に設定する
ことができ、所望の耐半田性及び半田付性を得る
ことができる。例えば、第１図に示す条件で組合
せ層１５を３層構造にすると、100秒程度の耐半
田性が得られる。また、第１図では下地層として
13％CrのNiCr薄膜１２を設けているが、これは
製造上の都合で、組合せ層１５のNiCr薄膜１４
と同一材料を使用したものでこれに限定されるも
のではなく、勿論、必要に応じて他の金属膜を用
いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、半
田付用多層膜１０の中間層として、Cu薄膜１３
とこのCu薄膜１３上に13％CrのNiCr薄膜１４を
着膜してこれを一組として形成した組合せ層（ペ
ア層）１５を少くとも一組設けて構成することに
より、所望の耐半田性及び半田付性を得ることが
でき、且つ高気密度の半田封止部を形成すること
ができるという好ましい効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は本
発明の実験例を示す線図である。 第１図において、１０は本発明の半田付用多層
膜（実施例）、１１は石英光フアイバ、石ガラス
等の母材、１２はNiCr薄膜（下地層）、１３は
Cu薄膜（中間層）、１４はNiCr薄膜（中間層）、
１５はCu薄膜１３とNiCr薄膜１４とから成る組
合せ層（中間層）、１６はCu薄膜（表面層）、１
７はAu薄膜（表面層）、１８はCu薄膜１６とAu
薄膜１７とから成る表面層、をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス等の母材上に形成される半田付用多層
   膜において、 母材１１上に下地層としての金属膜１２を設
   け、 上記金属膜１２上に中間層として、Cu薄膜１
   ３と、該Cu薄膜１３上に設けたNiCr薄膜１４を
   一組とする組合せ層１５を少くとも一組設け、か
   つ上記NiCr薄膜１４をCrの重量比が（13±２）
   ％のものに設定し、 上記組合せ層１５上に金属膜１６，１７から成
   る表面層１８を設けて成ることを特徴とする半田
   付用多層膜。