JPH0257652A - 接合用金属材料 - Google Patents
接合用金属材料Info
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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
（産業上の利用分野）
本発明は金属と金属、金属とセラミックス、セラミック
スとセラミックス等の各種接合用に好適な接合用金属材
、料に関するものである。 （従来の技術） 従来より、金属と金属、セラミックスとセラミックスの
ように同−質問の接合法、或いは金属とセラミックの異
材質問の接合法としては様々な接合法が知られている。 例えば、金属と金属の接合法としては電気溶接。 ガス溶接、摩擦溶接等々の融接法があり、基材を溶融し
ない方法としてロウ付は処理や有機接着剤による接着法
がある。 また、セラミックスとセラミックスの接合法としては有
機接着剤にょる接着法や耐熱金属法（特開昭６１−５８
８７０号参照）などがある。 これらの同−材質間の接合法としては、有機接着剤によ
る接着法や活性金属法、焼きばめ法、固相反応法などが
あり、また、セラミックス基材にＭｏやＷなどでメタラ
イズした後にニッケルメッキを施し、金属基材と半田付
けする耐熱金属法があり、最近の技術では酸化物系の無
機接着剤を使用して水和化合物をつくるなどの化学反応
による接合法も出現している。 （発明が解決しようとする問題点） しかし、上記各種接合法のうち、金属同志の固有な接合
法である融接法を除けば、いずれも熱に弱く、接着強度
も充分でないという欠点がある。 一方、僅かに、蒸着、スパッタリング、溶射等による接
合技術や箔状のインサート材を使用する接合技術も提案
されてはいるが、接着力に乏しいという欠点があるばか
りでなく、使用範囲が限定されるなどのため、実用性に
乏しく、経済性でも満足し得る接合法とは言えない。 か）る要請に応えるべく、本出願人は先に新規な金属質
接着材を開発し提案した（特顕昭６１−１５０００３号
、同６１−１５０００４号、同６１−１５０００５号）
。この接着材は、Ｃｕ及びＮｉのうちの少なくとも１種
を１０〜６０％、Ｔｉ、Ｎｂ及びＺｒのうちの少なくと
も１種を１０〜８０％含み、残部が実質的にＡｇである
組成のもので、各成分がメカニカルアロイ法によって機
械的に噛合結合した複合粉末から構成されるものであり
、耐熱性を有し、かつ、接着強度が高く、°シかも金属
、セラミックスの同一材質間の接合のみならず、金属と
セラミックスの異材質問の接合にも簡便に利用でき、実
用性、経済性を満足する新規な接着材である。 しかし乍ら、最近の種々多様な接合材料に対応するには
、更なる接着材の開発が求められている。 本発明は、か）る要請に応えるべくなされたものであっ
て、先の提案とは異なる系の接着材であって、しかも接
着強度が高く、金属と金属、金属とセラミックス、セラ
ミックスとセラミックスの各種材料間の接合に簡便に利
用でき、実用性、経済性を満足し得る新規な接着材を提
供することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明は、Ｔｉ：１０〜５０
％及びＣｏ：１〜２０％を含み、残部が実質的にＣｕよ
りなる組成を有する接合用金属材料を要旨とするもので
ある。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 Ｃｕ−Ｔｉ−Ｃｏ系の所定の組成を有する接着用金属材
料は、金属粉末として、或いはこの粉末を成形した圧粉
体、焼結体、焼結圧延体などの成形体としても使用でき
、或いは液体から急冷した箔としても使用可能である。 更には金属粉末を有機溶媒中に分散させペースト状にし
ても使用できる。 かきる接合用金属材料の成分は、Ｃｕ−Ｔｉ−Ｃｏ系で
あり、かつ、Ｔｉ：１０〜５０％、Ｃｏ： １〜２０％
を含み、残部が実質的にＣｕよりなる組成である。Ｔｉ
の添加は強度の向上に効果があり、Ｃｏの添加は複合界
面に、特にセラミックス側にＴｉ／Ｃｏ層が形成されて
接合性を向上させる効果がある。Ｔｉ／Ｃｏの反応層を
形成させるには、ＴｉｌＯ％以上存在させる必要がある
。好ましい組成はＣｕ−２０〜４０％Ｔｉ−１〜１０％
Ｃｏであり、特に好ましい組成はＣｕ−３０％Ｔｉ−５
％Ｃｏである。なお、Ｔｉ、Ｃｏが上記範囲外では所定
の接合性、耐熱性が得られず、特にＴｉ、Ｃｏが上限を
超えると材質が硬くすりすぎて脆くなったり、接合用金
属材料の融点が被接合材料（例、Ｃｕ）の融点より高く
なる場合があるので、好ましくない。 前述の如く、上記接合用金属材料は粉末状、成形体、ペ
ーストなどの様々な状態で使用することができるが、粉
末状である点、Ｔｉを含む成分系であるので加熱接合時
に空気中で酸化する点等を考慮し、所定の接合温度（例
、９００〜１２００℃）で使用する。なお、接合温度は
接合すべき材料（金属、セラミックス）の材質に応じて
決められるが、一般的には接合温度が高いほど強度が高
くなる。 粉末状で使用する場合の好ましい使用態様としては、ま
ず金属、セラミックス等の基板上に薄い枠をセットした
後、接合用粉末を充填して接着面に挟み込んだ状態とし
５次いで非酸化性雰囲気中又は１０−” Ｔｏｒｒ以下
の減圧下で １〜１００ｋｇ／ｃ＠”の荷重のもとに所
定の接合温度に所要時間加熱し、接合する。 成形体で使用する場合には、圧粉体、焼結体、焼結圧延
体などとして使用できるが、圧粉体の場合には、成分の
単体金属粉末をポットミル等でよく混合し、圧粉成形機
により２００〜４００ｋｇｆ／ ｍ１１１程度で加圧成
形し、圧粉体を得る。圧粉体の形状は任意であって、接
着状態に合致した形状にすればよい。なお、原料粉末と
して前記の複合粉末を使用するときは、そのまま加圧成
形する。 成形体の他の形態としては、上記圧粉体を焼結すること
により焼結体とすることができる。焼結体とするには１
例えば、圧粉体を６８０〜８１０℃で非酸化性雰囲気中
で行うのが好ましい。 また、更に成形体の他の態様として、上記焼結体を圧延
して焼結圧延体とすることもできる。焼結圧延体は厚さ
１！ｌＷ以下のシート状にすれば更に使用し易くなる利
点がある。 これらの成形体の好ましい使用態様としては。 まず、金属、セラミックス等の基材に接合用金属材料で
ある成形体を挟み込んだ状態とし、次いで非酸化性雰囲
気中又は１０””３Ｔｏｒｒ以下の減圧下で１〜１００
ｋｇ／ａｍ”の荷重のもとに前記の所定の接合温度に所
要時間加熱し、接合する。 ペーストとして使用する場合には、前記金属粉末を有機
溶媒中に分散させペースト状にする。有機溶媒としては
、テレピネオール、ブチルカルピトール、テキサノール
、ブチルカルピトールアセテートなどを使用することが
でき、また金属粉量は６０〜９０ｗｔ％とするのが適当
である。なお、有機溶媒の他に界面活性剤（例、ロジン
・ワックス）を少量添加したり、またバインダーとして
エチルセルロースなどを添加してもよい。 このペーストの好ましい使用態様としては、まず金属、
セラミックス等の基板の一方又は双方の接着面にペース
トを所要量塗布し、乾燥後、不活性雰囲気下で５５０〜
６００℃で焼成してバインダー分を揮発させ、次いで非
酸化性雰囲気中又は１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下の減圧下で１
〜１００ ｋｇ／ ｃｖａ”のもとに９００〜１２００
℃に所要時間加熱し、接合する。塗布量は焼成後の膜厚
が１０〜２５０μｍ程度が良い。あまり薄いと拡散不充
分となり接合強度が上がらない５また、５００μｍ以上
に厚くなるとセラミックス基板に使用した場合、熱膨張
差の影響が大きくなり、セラミックス板に亀裂が生ずる
ようになる。なお、ヘースト状であるので、これを印刷
工程により接着面に印刷し、基板を接合すれば、多量処
理も可能である。 （実施例） 次に本発明の実施例を示す。 失胤孤よ いずれも３６０メツシユ（４４μｍ）以下の粉末である
スポンジチタン粉末、コバルト粉末、銅粉末を第１表に
示す割合（ｗｔ％）で配合した。
スとセラミックス等の各種接合用に好適な接合用金属材
、料に関するものである。 （従来の技術） 従来より、金属と金属、セラミックスとセラミックスの
ように同−質問の接合法、或いは金属とセラミックの異
材質問の接合法としては様々な接合法が知られている。 例えば、金属と金属の接合法としては電気溶接。 ガス溶接、摩擦溶接等々の融接法があり、基材を溶融し
ない方法としてロウ付は処理や有機接着剤による接着法
がある。 また、セラミックスとセラミックスの接合法としては有
機接着剤にょる接着法や耐熱金属法（特開昭６１−５８
８７０号参照）などがある。 これらの同−材質間の接合法としては、有機接着剤によ
る接着法や活性金属法、焼きばめ法、固相反応法などが
あり、また、セラミックス基材にＭｏやＷなどでメタラ
イズした後にニッケルメッキを施し、金属基材と半田付
けする耐熱金属法があり、最近の技術では酸化物系の無
機接着剤を使用して水和化合物をつくるなどの化学反応
による接合法も出現している。 （発明が解決しようとする問題点） しかし、上記各種接合法のうち、金属同志の固有な接合
法である融接法を除けば、いずれも熱に弱く、接着強度
も充分でないという欠点がある。 一方、僅かに、蒸着、スパッタリング、溶射等による接
合技術や箔状のインサート材を使用する接合技術も提案
されてはいるが、接着力に乏しいという欠点があるばか
りでなく、使用範囲が限定されるなどのため、実用性に
乏しく、経済性でも満足し得る接合法とは言えない。 か）る要請に応えるべく、本出願人は先に新規な金属質
接着材を開発し提案した（特顕昭６１−１５０００３号
、同６１−１５０００４号、同６１−１５０００５号）
。この接着材は、Ｃｕ及びＮｉのうちの少なくとも１種
を１０〜６０％、Ｔｉ、Ｎｂ及びＺｒのうちの少なくと
も１種を１０〜８０％含み、残部が実質的にＡｇである
組成のもので、各成分がメカニカルアロイ法によって機
械的に噛合結合した複合粉末から構成されるものであり
、耐熱性を有し、かつ、接着強度が高く、°シかも金属
、セラミックスの同一材質間の接合のみならず、金属と
セラミックスの異材質問の接合にも簡便に利用でき、実
用性、経済性を満足する新規な接着材である。 しかし乍ら、最近の種々多様な接合材料に対応するには
、更なる接着材の開発が求められている。 本発明は、か）る要請に応えるべくなされたものであっ
て、先の提案とは異なる系の接着材であって、しかも接
着強度が高く、金属と金属、金属とセラミックス、セラ
ミックスとセラミックスの各種材料間の接合に簡便に利
用でき、実用性、経済性を満足し得る新規な接着材を提
供することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明は、Ｔｉ：１０〜５０
％及びＣｏ：１〜２０％を含み、残部が実質的にＣｕよ
りなる組成を有する接合用金属材料を要旨とするもので
ある。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 Ｃｕ−Ｔｉ−Ｃｏ系の所定の組成を有する接着用金属材
料は、金属粉末として、或いはこの粉末を成形した圧粉
体、焼結体、焼結圧延体などの成形体としても使用でき
、或いは液体から急冷した箔としても使用可能である。 更には金属粉末を有機溶媒中に分散させペースト状にし
ても使用できる。 かきる接合用金属材料の成分は、Ｃｕ−Ｔｉ−Ｃｏ系で
あり、かつ、Ｔｉ：１０〜５０％、Ｃｏ： １〜２０％
を含み、残部が実質的にＣｕよりなる組成である。Ｔｉ
の添加は強度の向上に効果があり、Ｃｏの添加は複合界
面に、特にセラミックス側にＴｉ／Ｃｏ層が形成されて
接合性を向上させる効果がある。Ｔｉ／Ｃｏの反応層を
形成させるには、ＴｉｌＯ％以上存在させる必要がある
。好ましい組成はＣｕ−２０〜４０％Ｔｉ−１〜１０％
Ｃｏであり、特に好ましい組成はＣｕ−３０％Ｔｉ−５
％Ｃｏである。なお、Ｔｉ、Ｃｏが上記範囲外では所定
の接合性、耐熱性が得られず、特にＴｉ、Ｃｏが上限を
超えると材質が硬くすりすぎて脆くなったり、接合用金
属材料の融点が被接合材料（例、Ｃｕ）の融点より高く
なる場合があるので、好ましくない。 前述の如く、上記接合用金属材料は粉末状、成形体、ペ
ーストなどの様々な状態で使用することができるが、粉
末状である点、Ｔｉを含む成分系であるので加熱接合時
に空気中で酸化する点等を考慮し、所定の接合温度（例
、９００〜１２００℃）で使用する。なお、接合温度は
接合すべき材料（金属、セラミックス）の材質に応じて
決められるが、一般的には接合温度が高いほど強度が高
くなる。 粉末状で使用する場合の好ましい使用態様としては、ま
ず金属、セラミックス等の基板上に薄い枠をセットした
後、接合用粉末を充填して接着面に挟み込んだ状態とし
５次いで非酸化性雰囲気中又は１０−” Ｔｏｒｒ以下
の減圧下で １〜１００ｋｇ／ｃ＠”の荷重のもとに所
定の接合温度に所要時間加熱し、接合する。 成形体で使用する場合には、圧粉体、焼結体、焼結圧延
体などとして使用できるが、圧粉体の場合には、成分の
単体金属粉末をポットミル等でよく混合し、圧粉成形機
により２００〜４００ｋｇｆ／ ｍ１１１程度で加圧成
形し、圧粉体を得る。圧粉体の形状は任意であって、接
着状態に合致した形状にすればよい。なお、原料粉末と
して前記の複合粉末を使用するときは、そのまま加圧成
形する。 成形体の他の形態としては、上記圧粉体を焼結すること
により焼結体とすることができる。焼結体とするには１
例えば、圧粉体を６８０〜８１０℃で非酸化性雰囲気中
で行うのが好ましい。 また、更に成形体の他の態様として、上記焼結体を圧延
して焼結圧延体とすることもできる。焼結圧延体は厚さ
１！ｌＷ以下のシート状にすれば更に使用し易くなる利
点がある。 これらの成形体の好ましい使用態様としては。 まず、金属、セラミックス等の基材に接合用金属材料で
ある成形体を挟み込んだ状態とし、次いで非酸化性雰囲
気中又は１０””３Ｔｏｒｒ以下の減圧下で１〜１００
ｋｇ／ａｍ”の荷重のもとに前記の所定の接合温度に所
要時間加熱し、接合する。 ペーストとして使用する場合には、前記金属粉末を有機
溶媒中に分散させペースト状にする。有機溶媒としては
、テレピネオール、ブチルカルピトール、テキサノール
、ブチルカルピトールアセテートなどを使用することが
でき、また金属粉量は６０〜９０ｗｔ％とするのが適当
である。なお、有機溶媒の他に界面活性剤（例、ロジン
・ワックス）を少量添加したり、またバインダーとして
エチルセルロースなどを添加してもよい。 このペーストの好ましい使用態様としては、まず金属、
セラミックス等の基板の一方又は双方の接着面にペース
トを所要量塗布し、乾燥後、不活性雰囲気下で５５０〜
６００℃で焼成してバインダー分を揮発させ、次いで非
酸化性雰囲気中又は１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下の減圧下で１
〜１００ ｋｇ／ ｃｖａ”のもとに９００〜１２００
℃に所要時間加熱し、接合する。塗布量は焼成後の膜厚
が１０〜２５０μｍ程度が良い。あまり薄いと拡散不充
分となり接合強度が上がらない５また、５００μｍ以上
に厚くなるとセラミックス基板に使用した場合、熱膨張
差の影響が大きくなり、セラミックス板に亀裂が生ずる
ようになる。なお、ヘースト状であるので、これを印刷
工程により接着面に印刷し、基板を接合すれば、多量処
理も可能である。 （実施例） 次に本発明の実施例を示す。 失胤孤よ いずれも３６０メツシユ（４４μｍ）以下の粉末である
スポンジチタン粉末、コバルト粉末、銅粉末を第１表に
示す割合（ｗｔ％）で配合した。
第１表 配合割合（ｗｔ％）
次いで、ペースト状の接合用金属材料にするために次の
割合で配合し３本ロールミルで混練してペーストとした
。 上記混合微粉末 エチルセルロース テキサノール 活性剤 一方、 ００ｇ １８．３ｇ ２０．８ｇ ２．２ｇ 接合すべき材料として純度９６％アルミナセラミックス
と純銅を用い、これらを１０００番までのエメリー紙で
接合面を研磨して１０ｍｍ角、長さ２０１１Ｉｍの基板
とした。 次に、接合する一方の基板（アルミナセラミックス）に
上記ペーストを塗布し、塗布後、１０５℃で３０分間乾
燥した。乾燥したものを更に厚膜焼成炉を使用し、窒素
雰囲気中で焼成した。７００℃以上の高温で焼成すると
最終的に接合しなくなるので、本実施例では、ピーク温
度は６００℃×８分間で６０分間プロファイルとした。 この焼成の目的はペースト中のバインダー成分を揮発さ
せることにある。 焼成後、上記基板（アルミナセラミックス）に純銅基板
を重ね合わせ、アルゴンガス（流量：４Ｑ／＋ａｉ口）
中で１０ｋｇ／ｃｍ”の荷重をかけて所定の温度（９５
０℃、１０００℃、１０６０℃）、時間（０，６〜３．
６Ｋｓ）に加熱保持後、炉冷した。 得られた試料について、圧縮剪断試験を行って接合強さ
を評価すると共に、接合界面を光学顕微鏡、ＥＰＭＡに
よりＩｉ！察した。 なお、圧縮剪断試験では試料の接合界面に沿って剪断荷
重をかけ、破壊したときの剪断強さにて接合強さを評価
した。 第１図はＣｕ−Ｔｉ−５％Ｃｏ系において各種接合温度
におけるＴｉ含有量と剪断強さの関係を示したものであ
り、どの接合温度の場合でもＴｉが３０％のときに最高
の接合強さが得られ、これよりＴｉが増すと減少する傾
向にある。 第２図はＣｕ−３０％Ｔｉ−Ｃｏ系におけるＣｏ含有量
と剪断強さの関係を示したものであり、Ｃ。 が５％のときに最高の接合強さが得られることを示して
いる。 Ｔｉ３０％を含むペーストを用いた場合の接合試料のう
ち、接合温度１０６０”Ｃ９時間１．８Ｋｓのときの試
料の接合部界面を光学顕微鏡でｗＡ祭したところ、第３
図に示すようにアルミナセラミックスと純銅との間にろ
う材層が存在し、このろう材層とアルミナセラミックス
との界面に反応層が存在していることがわかった。第４
図（ａ）、（ｂ）はこの試料について走査型ＥＰＭＡに
より元素分析を行った結果の模式図であり、この合金層
はＴｉ、Ｃｏの反応層であると考えられる。 第５図（ａ）、 （ｂ）は１０％Ｔｉを含むペーストを
用いた場合の接合試料の走査型ＥＰＭＡによる結果の模
式図であり、第４図の場合と同様、合金層がＴｉ、Ｃｏ
の反応層であることがわかる。 次に、接合強さに及ぼす接合時間の影響を調べるため、
各種組成の接合用ペーストを用いて同様にして接合試料
を得た。第６図はＣｕ−１０％Ｔｉ−５％Ｃｏの接合用
ペーストを用いたときの結果であり、接合温度を高くし
て接合時間を長くすれば一応の接合効果が得られる。第
７図は接合用ペーストとしてＣｕ−３０％Ｔｉ−５％Ｃ
ｏを用い。 第８図はＣｕ−４，０％Ｔｉ−５％Ｃｏを用いたときの
結果であり、いずれの接合温度の場合にも接合時間が１
．８Ｋｓで最高の接合強さを示し、それより接合時間が
長くなると共に減少することが認められるにれは、反応
の経過と共に中間層が増し、その結果として接合界面近
傍のアルミナ中に内部応力が生じたためと考えられる。 ス」１１劃 接合すべき月料として一対のアルミナセラミックス基板
を用い、接合用金属材料としてＣｕ−３０％Ｔｉ−５％
Ｃｏの組成のペーストを用いた以外は、実施例１と同様
の条件でアルミナセラミックス基板同志を接合した。 第９図は接合温度１０６０℃の場合で、百基板の接合界
面近傍を光学顕微鏡でａ察した結果を示しており、高い
倍率で観察するとわかるように、界面にＴｉ、Ｃｏの反
応層が存在しており、良好な接合状態が得られている。 大嵐斑主 接合すべき材料として、窒化アルミニウムと純銅を用い
た以外は実施例１と同様、接合用金属材料としてＣｕ−
３０％Ｔｉ−５％Ｃｏの組成の混合金属粉を含むペース
トを用い、接合した。接合温度を１０６０℃とした場合
の接合強さは１２０ＭＰａであった。接合面近傍の顕微
鏡組織写真を第１０図に示す。界面にＴｉ、Ｃｏの反応
層が認められる。 （発明の効果） 以上詳述したように、本発明に係る接合用金属材料は、
Ｃｕ−Ｔｉ−Ｃｏの特定成分系でその化学成分を調整す
ると共に粉末形態を複合粉末としたので、接合が容易で
、しかも耐熱性及び接着強度の優れた接合部を得ること
ができ、金属やセラミックスの同一材質問の接合のみな
らず、それらの異材質問の接合にも使用することができ
る。特にＡ Ｑ 、 Ｃｕ、 Ｍｏ等の金属同志の接合
や、これらの金属とアルミナ、窒化アルミ等のセラミッ
クスとの接合或いはこれらのセラミックス同志の接合に
適している。
割合で配合し３本ロールミルで混練してペーストとした
。 上記混合微粉末 エチルセルロース テキサノール 活性剤 一方、 ００ｇ １８．３ｇ ２０．８ｇ ２．２ｇ 接合すべき材料として純度９６％アルミナセラミックス
と純銅を用い、これらを１０００番までのエメリー紙で
接合面を研磨して１０ｍｍ角、長さ２０１１Ｉｍの基板
とした。 次に、接合する一方の基板（アルミナセラミックス）に
上記ペーストを塗布し、塗布後、１０５℃で３０分間乾
燥した。乾燥したものを更に厚膜焼成炉を使用し、窒素
雰囲気中で焼成した。７００℃以上の高温で焼成すると
最終的に接合しなくなるので、本実施例では、ピーク温
度は６００℃×８分間で６０分間プロファイルとした。 この焼成の目的はペースト中のバインダー成分を揮発さ
せることにある。 焼成後、上記基板（アルミナセラミックス）に純銅基板
を重ね合わせ、アルゴンガス（流量：４Ｑ／＋ａｉ口）
中で１０ｋｇ／ｃｍ”の荷重をかけて所定の温度（９５
０℃、１０００℃、１０６０℃）、時間（０，６〜３．
６Ｋｓ）に加熱保持後、炉冷した。 得られた試料について、圧縮剪断試験を行って接合強さ
を評価すると共に、接合界面を光学顕微鏡、ＥＰＭＡに
よりＩｉ！察した。 なお、圧縮剪断試験では試料の接合界面に沿って剪断荷
重をかけ、破壊したときの剪断強さにて接合強さを評価
した。 第１図はＣｕ−Ｔｉ−５％Ｃｏ系において各種接合温度
におけるＴｉ含有量と剪断強さの関係を示したものであ
り、どの接合温度の場合でもＴｉが３０％のときに最高
の接合強さが得られ、これよりＴｉが増すと減少する傾
向にある。 第２図はＣｕ−３０％Ｔｉ−Ｃｏ系におけるＣｏ含有量
と剪断強さの関係を示したものであり、Ｃ。 が５％のときに最高の接合強さが得られることを示して
いる。 Ｔｉ３０％を含むペーストを用いた場合の接合試料のう
ち、接合温度１０６０”Ｃ９時間１．８Ｋｓのときの試
料の接合部界面を光学顕微鏡でｗＡ祭したところ、第３
図に示すようにアルミナセラミックスと純銅との間にろ
う材層が存在し、このろう材層とアルミナセラミックス
との界面に反応層が存在していることがわかった。第４
図（ａ）、（ｂ）はこの試料について走査型ＥＰＭＡに
より元素分析を行った結果の模式図であり、この合金層
はＴｉ、Ｃｏの反応層であると考えられる。 第５図（ａ）、 （ｂ）は１０％Ｔｉを含むペーストを
用いた場合の接合試料の走査型ＥＰＭＡによる結果の模
式図であり、第４図の場合と同様、合金層がＴｉ、Ｃｏ
の反応層であることがわかる。 次に、接合強さに及ぼす接合時間の影響を調べるため、
各種組成の接合用ペーストを用いて同様にして接合試料
を得た。第６図はＣｕ−１０％Ｔｉ−５％Ｃｏの接合用
ペーストを用いたときの結果であり、接合温度を高くし
て接合時間を長くすれば一応の接合効果が得られる。第
７図は接合用ペーストとしてＣｕ−３０％Ｔｉ−５％Ｃ
ｏを用い。 第８図はＣｕ−４，０％Ｔｉ−５％Ｃｏを用いたときの
結果であり、いずれの接合温度の場合にも接合時間が１
．８Ｋｓで最高の接合強さを示し、それより接合時間が
長くなると共に減少することが認められるにれは、反応
の経過と共に中間層が増し、その結果として接合界面近
傍のアルミナ中に内部応力が生じたためと考えられる。 ス」１１劃 接合すべき月料として一対のアルミナセラミックス基板
を用い、接合用金属材料としてＣｕ−３０％Ｔｉ−５％
Ｃｏの組成のペーストを用いた以外は、実施例１と同様
の条件でアルミナセラミックス基板同志を接合した。 第９図は接合温度１０６０℃の場合で、百基板の接合界
面近傍を光学顕微鏡でａ察した結果を示しており、高い
倍率で観察するとわかるように、界面にＴｉ、Ｃｏの反
応層が存在しており、良好な接合状態が得られている。 大嵐斑主 接合すべき材料として、窒化アルミニウムと純銅を用い
た以外は実施例１と同様、接合用金属材料としてＣｕ−
３０％Ｔｉ−５％Ｃｏの組成の混合金属粉を含むペース
トを用い、接合した。接合温度を１０６０℃とした場合
の接合強さは１２０ＭＰａであった。接合面近傍の顕微
鏡組織写真を第１０図に示す。界面にＴｉ、Ｃｏの反応
層が認められる。 （発明の効果） 以上詳述したように、本発明に係る接合用金属材料は、
Ｃｕ−Ｔｉ−Ｃｏの特定成分系でその化学成分を調整す
ると共に粉末形態を複合粉末としたので、接合が容易で
、しかも耐熱性及び接着強度の優れた接合部を得ること
ができ、金属やセラミックスの同一材質問の接合のみな
らず、それらの異材質問の接合にも使用することができ
る。特にＡ Ｑ 、 Ｃｕ、 Ｍｏ等の金属同志の接合
や、これらの金属とアルミナ、窒化アルミ等のセラミッ
クスとの接合或いはこれらのセラミックス同志の接合に
適している。
第１図は各種接合温度におけるＴｉ含有量と接合強さ（
剪断強さ）の関係を示す図、 第２図はＣｏ含有量と接合強さの関係を示す図、第３図
はアルミナセラミックスとＣｕとの接合部近傍の金属組
織を示す顕微鏡写真、 第４図（ａ）、（ｂ）及び第５図（ａ）、（ｂ）は接合
部近傍のＡ−Ａ’線に沿ってＥＰＭＡにより元素分析を
行った結果を示す模式図であり、第４図はＴｉ３ｏ％を
含有するペーストを用いた場合、第５図はＴｉｌＯ％を
含有するペーストを用いた場合であり、 第６図〜第８図は各種接合温度における接合強さ（剪断
強さ）に及ぼす接合時間の影響を示す図、第９図はアル
ミナ同志の接合界面近傍の金属組織を示す顕微鏡写真。 第１０図は窒化アルミと純銅の接合界面近傍の金属ｍ織
を示すＭ機部写真である。 特許出願人 昭和電工株式会社 代理人弁理士 中 村 尚 第１図 第３凶 Ｔ１冶名ｔ（〃） 第２図 Ｃｏ含揄ｆ（’／、） 第 図 ０ｐｍ （ｂ） ｐｙｎ 剪 断 強 び （ＭＰへ） 第 図 （Ｇ） （ｂ） 剪 断 強さ （ＭＰへ） 第 図 櫻 ／Ｘ 口 峙 間 （Ｋ５） 第１０図 図 手 続 補 正 書 事件の表示 昭和６３年特許願第２０９７７２号 発明の名称 接合用金属材料 補正をする者 事件との関係
剪断強さ）の関係を示す図、 第２図はＣｏ含有量と接合強さの関係を示す図、第３図
はアルミナセラミックスとＣｕとの接合部近傍の金属組
織を示す顕微鏡写真、 第４図（ａ）、（ｂ）及び第５図（ａ）、（ｂ）は接合
部近傍のＡ−Ａ’線に沿ってＥＰＭＡにより元素分析を
行った結果を示す模式図であり、第４図はＴｉ３ｏ％を
含有するペーストを用いた場合、第５図はＴｉｌＯ％を
含有するペーストを用いた場合であり、 第６図〜第８図は各種接合温度における接合強さ（剪断
強さ）に及ぼす接合時間の影響を示す図、第９図はアル
ミナ同志の接合界面近傍の金属組織を示す顕微鏡写真。 第１０図は窒化アルミと純銅の接合界面近傍の金属ｍ織
を示すＭ機部写真である。 特許出願人 昭和電工株式会社 代理人弁理士 中 村 尚 第１図 第３凶 Ｔ１冶名ｔ（〃） 第２図 Ｃｏ含揄ｆ（’／、） 第 図 ０ｐｍ （ｂ） ｐｙｎ 剪 断 強 び （ＭＰへ） 第 図 （Ｇ） （ｂ） 剪 断 強さ （ＭＰへ） 第 図 櫻 ／Ｘ 口 峙 間 （Ｋ５） 第１０図 図 手 続 補 正 書 事件の表示 昭和６３年特許願第２０９７７２号 発明の名称 接合用金属材料 補正をする者 事件との関係
Claims (5)
- （１）重量割合で（以下、同じ）、Ｔｉ：１０〜５０％
及びＣｏ：１〜２０％を含み、残部が実質的にＣｕより
なる組成を有する接合用金属材料。 - （２）前記金属材料が金属粉末の成形体よりなる請求項
１記載の接合用金属材料。 - （３）前記成形体が圧粉体、焼結体及び焼結圧延体のい
ずれかである請求項２記載の接合用金属材料。 - （４）前記金属材料が金属粉末を有機溶媒中に分散させ
ペースト状にした請求項１記載の接合用金属材料。 - （５）前記金属材料が液体急冷された箔よりなる請求項
１記載の接合用金属材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20977288A JPH0257652A (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 接合用金属材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20977288A JPH0257652A (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 接合用金属材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0257652A true JPH0257652A (ja) | 1990-02-27 |
Family
ID=16578353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20977288A Pending JPH0257652A (ja) | 1988-08-23 | 1988-08-23 | 接合用金属材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0257652A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5437762A (en) * | 1991-10-16 | 1995-08-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for semiconductor memory |
-
1988
- 1988-08-23 JP JP20977288A patent/JPH0257652A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5437762A (en) * | 1991-10-16 | 1995-08-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for semiconductor memory |
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