JPH03297594A - ロウ材とロウ付け方法 - Google Patents

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】 Ａ　産業上の利用分野 本発明は、ロウ材とロウ付け方法に係り、母材のＣｕ、
またはＣｕ−Ａｇ１：Ｉｎを添加して形成したロウ材に
関したものである。

Ｂ　発明の概要 本発明は、母材のＣｕ（銅）またはＣｕ（銅）Ａｇ（銀
）に、Ｉｎ（インジウム）を添加して形成したロウ材で
あり、例えば低融点金属を含有する金属部材のロウ付は
接合、及び低融点金属を含有する金属部材の近傍に位置
する部材相互のロウイ」け接合に適したロウ材とロウ付
（Ｊ方法を得るものである。

Ｃ２従来の技術 従来、低融点金属、例えばＢｉ（ビスマス）を含有する
金属部材として、例えば電極接点がある。

この種の電極接点においては、低融点金属を０．１重量
％以」二含有させることが電気的性能の要求から多々行
われている。

しかし、低融点金属を多く含むと、ロウ付は加熱時に、
ロウ材の流動温度以下で低融点金属が接合部の界面に析
出（または溶出）し、ロウ材の「ぬれ性」を阻害して、
結果としてロウ付は出来ない現象を引き起こしていた。

また、接合出来たとしても、低融点金属がロウ付は接合
部に存在すると、接合強度が著しく低下し、容易に取れ
てしまうものであった。

」二連のようなことから、低融点金属を含有する金属部
材の接合は、機械的に変形（例えば「かしめ」）させる
か、ネジ止め、といった手段で行っている。

Ｄ　発明が解決しようとする課題 従来は、低融点金属を含有する金属部材の接合は、機械
的な手段で接合するものであったので、これを電気、電
子機器の接点と導体との接合に用いた場合には多頻度の
開閉により、接合強度が低下して接触抵抗が増加したり
、またそれに伴う発熱の発生等の問題があった。さらに
は、接点が脱落してしまう場合もあり、耐久性は悪いも
のであった。

また、ロウ付は加熱時に電極接点表面より蒸発した低融
点金属の蒸気は電極接点のロウ付は接合部以外の各所の
ロウ付は部に飛散侵入して悪影響を及ぼずことがあった
。例えば容器の気密シールのロウイ」け部に侵入して接
合強度を害し、リークに至らしめる恐れがあった。

Ｅ　課題を解決するための手段 本発明者らは、種々の実験を行った結果、■　まず低融
点金属（例えばＢｉ）を含有する金属におけるＢ】の蒸
発飛散が活発となる温度に着目した。

第２図は、５０Ｃｕ−４０Ｃｒ−１０Ｂｉ　（重量％）
の組成からなる金属部材において、加熱温度（横軸）と
重量減少率（縦軸）との関係を不活性雰囲気（真空中）
で調べたものである。

この図から、温度７００℃辺りから急激に重量が減少す
る、っまりＢｉの蒸発飛散が７００　’Ｃ辺りから活発
となることが判った。換言すれば７゜０°Ｃ以下の温度
でロウ付（Ｊずれば、Ｂｉの蒸発飛散はほとんどなく、
悪影響はないことが判った。

■　上記■のことから７００℃以下の温度でロウイ」１
）できるロウ材として、Ｃｕ−Ｔｎ、更にはＡｇ−Ｃｕ
−Ｉｎで形成すれば、安定にロウ付は接合できることを
見い出した。

すなわち、Ｃｕ−Ｉｎ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎでロウ材を形
成すれば、Ｂｉの蒸発飛散のない７００℃以下の温度で
ロウ付けできるばかりでなく、ロウ付は部にＣｕ−Ｉｎ
、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎの拡散層が存在し、これによって低
融点金属の接合界面への侵入を抑制でき、安定にロウ付
けできることが判った。

従って、本発明は、例えば低融点金属を含有していても
これの悪影響を受けないロウ材とロウ付は方法を提供す
るものであり、 （１）■　Ｃｕが６７重量％、Ｉｎが３３重量％で形成
したロウ材。

■　Ｃｕが２８〜５８重量％、Ａｇカ月１〜５８重量％
、Ｉｎが１３〜３８重量％で形成したロウ材。

（２）そして、低融点金属を含有する金属部材における
この低融点金属の蒸発飛散が活発とならない７００℃以
下の温度にてロウ付けする方法である。

しかして、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎの割合、また温度が上記の
関係より外れる場合には安定したロウ付は接合を得るこ
とが出来なかった。

なお、 ■　低融点金属としては、例えば、Ｂｊ（ビスマス）、
Ｓｂ　（アンチモン）等の低融点金属として良く知られ
ている金属が該当する。

■　低融点金属を含有する金゛属としては、銅、銅合金
、銀、銀合金、等の導電性に富む金属が該当する。

■　ロウ付け各成分の粉末を所定量混合して所定の形状
に加工するのが各成分の特性が活かされるので好ましい
。

また、所望のロウ材形成は、金型にてリング状、円板状
に圧縮成形する。または、まず板状に圧縮成形した後に
レーザ等にて簡便に得られる。

又は、混合粉末に有機バインダーを混ぜてペースト状に
して塗布することでも差し支えない。

なお、粉末は、−１００メツシユ以下（１４９μｍ以下
）の粒径のものが好ましい。

■　ロウ材の使用条件としては、 ａ：低融点金属が存在する場合のロウ付は温度は、７０
０℃以下。

ｂ：低融点金属が存在しない場合のロウ付は温度は、６
００℃以上。

Ｃ、ロウ付は雰囲気は、真空中、不活性ガス中。

とするのが好ましい。

■　接合できる金属は、低融点金属を含有したものに限
らず適用できる。

Ｆ１作用 本発明によるロウ材を使用した場合には、加熱温度が７
００°Ｃ以下でロウ付けできるので、低融点金属の蒸発
飛散が活発化しない。従って、低融点金属のロウ付は部
への侵入が無くロウ付けを安定に行うことができる。し
かも、ロウ付は接合部にＡ　ｇ　ｓ　Ｇ　ｕ　％　　Ｉ
　ｎの拡散層が存在することで低融点金属の接合界面へ
の侵入を抑制でき、低融点金属を含有する金属と同種金
属（または含まない金属）を安定にロウ付けすることが
できる。

Ｇ、実施例 本発明を以下の実施例に基づいて詳細に説明する。

（実施例−１） Ｃｕが５０重量％、Ｃｒが４０重量％、Ｂｉが１０重量
％の成分からなる、低融点金属含有の金肩部材と無酸素
銅との接合例である。

（ａ）低融点金属を含有した部材について１００メツシ
ユの粒径のＣｒ（クロム）粉末を、アルミナ容器（内径
６８ｍｍ）に約１６０ｇ入れ、このＣｒ粉末上にＣｕ−
Ｂ１合金（約４００ｇ）を載置し、容器に蓋をかぶせ、
これを真空炉内にて脱ガスと共にＣｕ−Ｂ１合金の融点
以下の温度で加熱処理して、まずＣｒ粒子を拡散結合さ
せて多孔質の溶浸母材を形成する。

その後温度を上げて、Ｃｕ、Ｂｉを溶浸母材に溶浸させ
る。

この際にアルミナ容器内は、Ｂｉ蒸気を含んだ雰囲気と
なり、Ｂ１を多量に含有した複合金属が得られる。

こうして得られた金属材料を、容器から取り出し、外面
を機械加工して所定の寸法形状にする。

（ｂ）ロウ材について ３２５メツシユの粒径のＡｇ、Ｃｕ、ｒｎの粉末を用意
し、Ａｇを４５ｇ、Ｃｕを３０ｇ１１ｎを２５ｇの割合
（第１図のイ点）で混合機にて充分に混合する。

得られた混合粉末から約１．５ｇ分取し、径が４０　ｍ
　ｍの金型に均一に充填し、３０トンで加圧成形して厚
さ約０．４ｍｍの円形状の薄い成形体を得る。

（ｃ）ロウ付けについて 上記ロウ材（Ａｇ−Ｃｕ−Ｉ　ｎ）を、前記ＣｕＣｒ−
Ｂ１重合部祠と、無酸素銅からなる部材との間に入れ、
これらをアルミナ容器内に設置し、且つ蓋をし、真空炉
にて加熱処理（６６０℃、１１ ２ ５分間）して接合した。

（ｄ）ロウ付けの結果について 上記のようにして得られた接合物は、強固に接合されて
おり、しかもロウ材も十分に流動していることが確認さ
れた。

また、Ｘ線マイクロアナライザにて接合部の断面を観察
すると、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｎの拡散層によって、Ｂｉの界
面への析出は防止され、安定したロウ付は接合層が形成
されていることが確認された。

（その他の実施例） 」二連の実施例−１と同様な条件で、ロウ材の成分を変
えてロウ付は接合について調べた。その結果は第１図に
示す成分範囲であれば上述の場合と同様の結果が得られ
ることが判った。すなわち、■　ロウ材をＣｕ−Ｉｎで
形成し、且つ両者の成分比（重量比）を、Ｃｕが６７重
量％、Ｉｎが３３重量％とすれば良いことが判った。

■　また、ロウ材をＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎで形成し、且つ３
者の成分比（重量比）を、Ｃｕが２８〜５８重量％、Ａ
ｇが１１〜５８重量％、Ｉｎが１３〜３８重量％とすれ
ば良いこ七が判った。

（比較例） 比較のために一般的に知られている、ＣｕＭ　ｎ　−Ｎ
　ｉ系ロウ材を用い、温度条件を９５０℃とし、且つ他
の条件は上記実施例−■と同様にしてロウ付けを試みた
が剥離し、ロウ付けができなかった。

Ｈ０発明の効果 本発明によるロウ付け、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ。

Ｃｕ−Ｉｎを主成分としていることから、ロウ付げ加熱
温度を７００℃以下で行うことができるので、低融点金
属の蒸発飛散を効果的に防止でき、これによってロウ付
は部に低融点金属の侵入がなくなる。

しかも、ロウ付は部にＡｇ、Ｃｕ、Ｉｎの拡散層が形成
されるので、この拡散層が低融点金属の接合界面への侵
入を抑制できることから、従来ロウ付けが不可能であっ
た多量（１０重量％以上）の低融点金属を含有する導電
性金属のロウ付けができるようになった。

従って、ロウ付は安定化を一層図れるばかりでなく、電
気、電子機器における低融点金属を含有する電極接点を
備えた機器に適用した場合には、接触抵抗の低減、安定
化及び発熱防止等の特性安定化を図ることができ、さら
には、耐久性の向上が図れ、品質向上に寄与できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のロウ材に係る組成範囲の説明図、第
２図は、加熱温度と重量減少率との関係２図である。 崖（°Ｃ） 平成　２年７月６ 日 第１図 本発明に用いるロウ材の組成範囲の説明図１゜ 事件の表示 平成２年特許願第１０２６７１号 ｎ ２゜ 発明の名称 ロウ材とロウ付方法 ３゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｉｎを添加したロウ材であって、母材金属として
   Ｃｕを用い、ＣｕとＩｎとの関係を、Ｃｕが６７重量％
   、Ｉｎが３３重量％としたことを特徴とするロウ材。
2. （２）Ｉｎを添加したロウ材であって、母材金属として
   ＣｕとＡｇを用い、ＣｕとＡｇとＩｎとの関係を、Ｃｕ
   が２８〜５８重量％、Ａｇが１１〜５８重量％、Ｉｎが
   １３〜３８重量％としたことを特徴とするロウ材。
3. （３）Ｃｕが６７重量％、Ｉｎが３３重量％のロウ材を
   、接合部材間に配置して７００℃以下の温度にてロウ付
   け接合することを特徴とするロウ付け方法。
4. （４）Ｃｕが２８〜５８重量％、Ａｇが１１〜５８重量
   ％、Ｉｎが１３〜３８重量％のロウ材を、接合部材間に
   配置して７００℃以下の温度にてロウ付け接合すること
   を特徴とするロウ付け方法。