JPH0240631B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0240631B2 JPH0240631B2 JP57207694A JP20769482A JPH0240631B2 JP H0240631 B2 JPH0240631 B2 JP H0240631B2 JP 57207694 A JP57207694 A JP 57207694A JP 20769482 A JP20769482 A JP 20769482A JP H0240631 B2 JPH0240631 B2 JP H0240631B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- layer
- silicon nitride
- ceramics
- joining
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、窒化珪素など非酸化物セラミツク
スと金属とをろう付けにより接合する方法に関す
る。
スと金属とをろう付けにより接合する方法に関す
る。
セラミツクスは、金属に比べて、耐熱性、耐食
性、硬質性、伝熱性、高温強度、低比重などすぐ
れた特性をそなえるため、その特性を生かす応用
技術の開発が進められている。窒化珪素セラミツ
クスを自動車用エンジンおよびそのターボチヤー
ジヤなどに使用しようとする開発はその一例であ
るが、このようにセラミツクスを構造材料として
利用する例は、機能材料として使用する例に比べ
てまだ少い。ところで、このようにセラミツクス
を構造材料として使用する場合には、しばしば鋼
材など金属部材との接合が必要になる。
性、硬質性、伝熱性、高温強度、低比重などすぐ
れた特性をそなえるため、その特性を生かす応用
技術の開発が進められている。窒化珪素セラミツ
クスを自動車用エンジンおよびそのターボチヤー
ジヤなどに使用しようとする開発はその一例であ
るが、このようにセラミツクスを構造材料として
利用する例は、機能材料として使用する例に比べ
てまだ少い。ところで、このようにセラミツクス
を構造材料として使用する場合には、しばしば鋼
材など金属部材との接合が必要になる。
ところで、従来より、セラミツクス部材と金属
部材との結合については、ボルト、ナツトによる
機械的結合がよく用いられているが、この結合手
段は、硬脆性であるセラミツクス部材を破損しや
すい。また、アルミナなどの酸化物セラミツクス
については、ろう材による接合もおこなわれてい
るが、上記酸化物セラミツクスと分子構造が大き
く異なる非酸化物セラミツクスについては、酸化
物セラミツクスと同程度に強固にろう接すること
ができない。また、一般に非酸化物セラミツクス
は、酸化物セラミツクスに比べて熱膨張係数が小
さいため、これを金属部材と直接接合すると、加
熱冷却の熱サイクルが加わつた場合、接合部に熱
応力が蓄積し、熱疲労破壊を起す危険があるの
で、構造材料として信頼性に欠けるという問題点
がある。
部材との結合については、ボルト、ナツトによる
機械的結合がよく用いられているが、この結合手
段は、硬脆性であるセラミツクス部材を破損しや
すい。また、アルミナなどの酸化物セラミツクス
については、ろう材による接合もおこなわれてい
るが、上記酸化物セラミツクスと分子構造が大き
く異なる非酸化物セラミツクスについては、酸化
物セラミツクスと同程度に強固にろう接すること
ができない。また、一般に非酸化物セラミツクス
は、酸化物セラミツクスに比べて熱膨張係数が小
さいため、これを金属部材と直接接合すると、加
熱冷却の熱サイクルが加わつた場合、接合部に熱
応力が蓄積し、熱疲労破壊を起す危険があるの
で、構造材料として信頼性に欠けるという問題点
がある。
この発明は、非酸化物セラミツクス部材と金属
部材とをろう付けにより強固に接合し、たとえ接
合部に熱サイクルが加わつても熱疲労破壊を起さ
ないようにすることにある。
部材とをろう付けにより強固に接合し、たとえ接
合部に熱サイクルが加わつても熱疲労破壊を起さ
ないようにすることにある。
非酸化物セラミツクス部材を成形する第１の方
法と、金属部材との接合面に酸化物セラミツクス
層を形成する第２の方法と、この酸化物セラミツ
クス層上に金属層を形成する第３の方法と、上記
非酸化物セラミツクス部材と金属部材を接合する
第４の方法とからなり、第１乃至第３の方法のう
ち、第１及び第２の方法を同時に行うようにした
ものである。特に、酸化物セラミツクス層および
金属層は、結合する非酸化物セラミツクス部材と
金属部材との中間の熱膨張係数を有する材料で形
成するとよい。
法と、金属部材との接合面に酸化物セラミツクス
層を形成する第２の方法と、この酸化物セラミツ
クス層上に金属層を形成する第３の方法と、上記
非酸化物セラミツクス部材と金属部材を接合する
第４の方法とからなり、第１乃至第３の方法のう
ち、第１及び第２の方法を同時に行うようにした
ものである。特に、酸化物セラミツクス層および
金属層は、結合する非酸化物セラミツクス部材と
金属部材との中間の熱膨張係数を有する材料で形
成するとよい。
以下、非酸化物セラミツクスの一例として窒化
珪素について説明する。
珪素について説明する。
第１図は、ブロツク状の窒化珪素部材１とブロ
ツク状の鋼部材２との接合部構造を示す図であ
り、窒化珪素部材１は、その接合面に形成されて
一体化した任意厚さのアルミナ層３およびこのア
ルミナ層３上に形成された金属層４を介し、鋼部
材２にろう付けされている。５は、そのろう材層
である。上記両部材の接合は、まず第２Ａ図に示
すように、窒化珪素部材１上にアルミナ層３を形
成する。このアルミナ層３は、窒化珪素部材１を
成形するとき同時に成形し、焼結して一体化した
ものである。このアルミナ層３は、メタライズを
おこなうためのもので、このアルミナ層３上に
は、たとえばモリブデン粉末にマンガンを加えた
モリブデンペーストを数10μｍの厚さに塗布し、
水素雰囲気中で1300〜1600℃に加熱して、第２Ｂ
図に示す金属層４とする。この金属層４は、ろう
接性をよくするために、さらにその上にニニツケ
ルめつきを施すとよい。つぎに、第２Ｃ図に示す
ように、上記アルミナ層３および金属層４を形成
した窒化珪素部材１を、たとえば銀ろうの如きろ
う材５を介して鋼部材２上に対置し、水素炉中で
加熱（銀ろうの場合約900℃に加熱）してろう付
けする。
ツク状の鋼部材２との接合部構造を示す図であ
り、窒化珪素部材１は、その接合面に形成されて
一体化した任意厚さのアルミナ層３およびこのア
ルミナ層３上に形成された金属層４を介し、鋼部
材２にろう付けされている。５は、そのろう材層
である。上記両部材の接合は、まず第２Ａ図に示
すように、窒化珪素部材１上にアルミナ層３を形
成する。このアルミナ層３は、窒化珪素部材１を
成形するとき同時に成形し、焼結して一体化した
ものである。このアルミナ層３は、メタライズを
おこなうためのもので、このアルミナ層３上に
は、たとえばモリブデン粉末にマンガンを加えた
モリブデンペーストを数10μｍの厚さに塗布し、
水素雰囲気中で1300〜1600℃に加熱して、第２Ｂ
図に示す金属層４とする。この金属層４は、ろう
接性をよくするために、さらにその上にニニツケ
ルめつきを施すとよい。つぎに、第２Ｃ図に示す
ように、上記アルミナ層３および金属層４を形成
した窒化珪素部材１を、たとえば銀ろうの如きろ
う材５を介して鋼部材２上に対置し、水素炉中で
加熱（銀ろうの場合約900℃に加熱）してろう付
けする。
上述のように、窒化珪素部材１上に酸化物セラ
ミツクスであるアルミナ層３を形成し、このアル
ミナ層３上に金属層４を形成すると、窒化珪素部
材１を、鋼部材２に強固にろう付けすることがで
きる。すなわち、これは金属と非酸化物セラミツ
クスとは一般に強く接合することはできないが、
酸化物セラミツクスとは強く接合することを利用
している。したがつて、窒化珪素部材１とアルミ
ナ層３は、成形後の焼成により強固に一体化し、
このアルミナ層３が金属層４を介して鋼部材２に
強く接合できることにより、窒化珪素部材１と鋼
部材２を強固に接合したものである。また、上記
のようにアルミナ層３およびモリブデンからなる
金属層４を介して両部材１，２を接合すると、窒
化珪素の熱膨張係数が３×10-6／℃、鋼の熱膨張
係数が10×10-6／℃であるのに対し、中間に介挿
したアルミナ層３および金属層４はそれぞれ熱膨
張係数が８×10-6／℃、５×10-6／℃であつて、
両部材１，２の中間の熱膨張係数であることか
ら、加熱冷却の熱サイクルを受けても、発生する
熱応力を緩和し、熱疲労破壊を起しにくいものと
することができる。さらに、この実施例において
は、窒化珪素部材１とアルミナ層３とを焼結によ
り一体成形するようにしているので、生産性が向
上する。
ミツクスであるアルミナ層３を形成し、このアル
ミナ層３上に金属層４を形成すると、窒化珪素部
材１を、鋼部材２に強固にろう付けすることがで
きる。すなわち、これは金属と非酸化物セラミツ
クスとは一般に強く接合することはできないが、
酸化物セラミツクスとは強く接合することを利用
している。したがつて、窒化珪素部材１とアルミ
ナ層３は、成形後の焼成により強固に一体化し、
このアルミナ層３が金属層４を介して鋼部材２に
強く接合できることにより、窒化珪素部材１と鋼
部材２を強固に接合したものである。また、上記
のようにアルミナ層３およびモリブデンからなる
金属層４を介して両部材１，２を接合すると、窒
化珪素の熱膨張係数が３×10-6／℃、鋼の熱膨張
係数が10×10-6／℃であるのに対し、中間に介挿
したアルミナ層３および金属層４はそれぞれ熱膨
張係数が８×10-6／℃、５×10-6／℃であつて、
両部材１，２の中間の熱膨張係数であることか
ら、加熱冷却の熱サイクルを受けても、発生する
熱応力を緩和し、熱疲労破壊を起しにくいものと
することができる。さらに、この実施例において
は、窒化珪素部材１とアルミナ層３とを焼結によ
り一体成形するようにしているので、生産性が向
上する。
なお上記実施例では、窒化珪素部材１とアルミ
ナ層３を焼結して一体化したのちに、メタライズ
により金属層４を形成する方法について述べた
が、この金属層４は、アルミナ層３を焼結する前
にたとえばモリブデンペーストを塗布して、アル
ミナ層３の焼結または窒化珪素部材１とアルミナ
層３を焼結するとき同時に形成してもよい。こう
することにより、生産性が一層向上する。また、
窒化珪素部材１上のアルミナ層３の代りにベリリ
ヤなど他の酸化物セラミツクスで形成してもよ
い。さらに、上記実施例は、窒化珪素部材１と鋼
部材２との接合について述べたが、これら接合部
材は他の非酸化物セラミツクスおよび金属でもよ
い。
ナ層３を焼結して一体化したのちに、メタライズ
により金属層４を形成する方法について述べた
が、この金属層４は、アルミナ層３を焼結する前
にたとえばモリブデンペーストを塗布して、アル
ミナ層３の焼結または窒化珪素部材１とアルミナ
層３を焼結するとき同時に形成してもよい。こう
することにより、生産性が一層向上する。また、
窒化珪素部材１上のアルミナ層３の代りにベリリ
ヤなど他の酸化物セラミツクスで形成してもよ
い。さらに、上記実施例は、窒化珪素部材１と鋼
部材２との接合について述べたが、これら接合部
材は他の非酸化物セラミツクスおよび金属でもよ
い。
本発明の方法によれば、従来強固に接合するこ
とができなかつた非酸化物セラミツクス部材と金
属部材との接合を強く接合することができ、有用
な構造材料にすることができる。また、少なくと
も非酸化物セラミツクス部材と酸化物セラミツク
ス層を一体成形するようにしていることにより、
生産性が向上し、コスト低減に寄与することがで
きる。また、非酸化物セラミツクス部材と金属部
材との間に中間の熱膨張係数を有する酸化物セラ
ミツクスと金属を介挿すると、接合部に熱サイク
ルが加わつても、発生する熱応力を緩和し破損し
にくいものとすることができる。
とができなかつた非酸化物セラミツクス部材と金
属部材との接合を強く接合することができ、有用
な構造材料にすることができる。また、少なくと
も非酸化物セラミツクス部材と酸化物セラミツク
ス層を一体成形するようにしていることにより、
生産性が向上し、コスト低減に寄与することがで
きる。また、非酸化物セラミツクス部材と金属部
材との間に中間の熱膨張係数を有する酸化物セラ
ミツクスと金属を介挿すると、接合部に熱サイク
ルが加わつても、発生する熱応力を緩和し破損し
にくいものとすることができる。
第１図はこの発明の一実施例を説明するための
側面図、第２図Ａ図〜Ｃ図はそれぞれこの発明の
接合方法を説明するための一実施例図である。 １：窒化珪素部材（第２接合部材）、２：鋼部
材（第１接合部材）、３：アルミナ層（酸化物セ
ラミツクス層）、４：金属層、５：ろう材。
側面図、第２図Ａ図〜Ｃ図はそれぞれこの発明の
接合方法を説明するための一実施例図である。 １：窒化珪素部材（第２接合部材）、２：鋼部
材（第１接合部材）、３：アルミナ層（酸化物セ
ラミツクス層）、４：金属層、５：ろう材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属からなる第１接合部材が接合される第２
接合部材を非酸化物セラミツクスにより形成する
第１の方法と、上記第２接合部材の上記第１接合
部材との接合面に酸化物セラミツクス層を形成す
る第２の方法と、上記酸化物セラミツクス層に金
属層を形成する第３の方法と、上記第１接合部材
をろう材を介して上記金属層にろう接する第４の
方法とからなり、上記第１の方法及び上記第２の
方法及び上記第３の方法のうち、少なくとも上記
第１の方法及び第２の方法を焼結により同時に行
うことを特徴とするセラミツクスと金属との接合
方法。 ２ 酸化物セラミツクス層及び金属層は、第１接
合部材と第２の接合部材との中間の熱膨張係数を
有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のセラミツクスと金属との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20769482A JPS59102876A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | セラミツクスと金属との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20769482A JPS59102876A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | セラミツクスと金属との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59102876A JPS59102876A (ja) | 1984-06-14 |
| JPH0240631B2 true JPH0240631B2 (ja) | 1990-09-12 |
Family
ID=16544021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20769482A Granted JPS59102876A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | セラミツクスと金属との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59102876A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6178205U (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-26 | ||
| JPS61275512A (ja) * | 1985-05-30 | 1986-12-05 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | エンジン用部品及びその製造方法 |
| JPH0829457B2 (ja) * | 1993-10-15 | 1996-03-27 | 工業技術院長 | セラミックスと金属材料との接合体の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5811390B2 (ja) * | 1977-02-18 | 1983-03-02 | 株式会社東芝 | 熱伝導性基板の製造方法 |
-
1982
- 1982-11-29 JP JP20769482A patent/JPS59102876A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59102876A (ja) | 1984-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4969738B2 (ja) | セラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュール | |
| WO1996009266A1 (en) | Bonded body of aluminum and silicon nitride and production method thereof | |
| JPS62104696A (ja) | 金属セラミツクス接合体およびそれを使用してなる金属セラミツクス結合体 | |
| JPH0249267B2 (ja) | ||
| JP3095490B2 (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
| US6131797A (en) | Method for joining ceramic to metal | |
| JPH05347469A (ja) | セラミックス回路基板 | |
| JPH0777989B2 (ja) | セラミックスと金属の接合体の製造法 | |
| JPH0240631B2 (ja) | ||
| JP3302714B2 (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
| JPH0782050A (ja) | セラミックスと金属の接合方法 | |
| JPH0597533A (ja) | セラミツクス−金属接合用組成物およびセラミツクス−金属接合体 | |
| JPS6153174A (ja) | セラミツク接合用緩衝材 | |
| JPH03205389A (ja) | セラミックスのメタライズ方法及びセラミックスと金属の接合方法 | |
| JP2797020B2 (ja) | 窒化珪素と金属との接合体およびその製造法 | |
| JP3288440B2 (ja) | Ａｌを含有する耐熱合金の接合方法ならびに接合体 | |
| JPH06263554A (ja) | セラミックス−金属接合基板 | |
| JP2001048670A (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
| JP3153872B2 (ja) | 金属−窒化物系セラミックスの接合構造 | |
| JPH07187839A (ja) | 窒化物系セラミックス−金属接合体およびその製造方法 | |
| JPS5935074A (ja) | セラミツク板 | |
| JP2747865B2 (ja) | セラミックスと金属との接合構造 | |
| JPS63206365A (ja) | セラミツクスと金属の接合体 | |
| JPS59184778A (ja) | セラミツク部材と金属部材との圧接方法 | |
| JP2771810B2 (ja) | セラミックと金属体との接合方法および接合体 |