JPH04294890A - Ａ１−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金ろう材 - Google Patents
Ａ１−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金ろう材Info
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- JPH04294890A JPH04294890A JP8357591A JP8357591A JPH04294890A JP H04294890 A JPH04294890 A JP H04294890A JP 8357591 A JP8357591 A JP 8357591A JP 8357591 A JP8357591 A JP 8357591A JP H04294890 A JPH04294890 A JP H04294890A
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- JP
- Japan
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- filler metal
- brazing filler
- metal
- ternary alloy
- alloy brazing
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器、機械構造な
どに好適なセラミックス部材を、他の金属とあるいはセ
ラミックス部材同士で接合する際に、使用するろう材に
関するものである。
どに好適なセラミックス部材を、他の金属とあるいはセ
ラミックス部材同士で接合する際に、使用するろう材に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスを金属、あるいは他のセラ
ミックスと接合させる方法として、金属ろう接法はよく
知られている。この方法は、セラミックスと金属、ある
いはセラミックス同士の間に金属ろう材を挟み、真空あ
るいは不活性雰囲気中で、金属ろう材の融点以上の温度
まで加熱することにより、セラミックスと金属あるいは
セラミックス同士を接合させる方法である。この方法に
よれば低い温度で強いろう接体を作ることが可能である
。このようなろう接に用いられるろう材として、従来、
Ａｇ−ＴｉろうあるいはＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系合金ろうが
用いられてきたが、貴金属のＡｇを多く使うため、ろう
材の価格が高いものにつくという欠点を有していた。
ミックスと接合させる方法として、金属ろう接法はよく
知られている。この方法は、セラミックスと金属、ある
いはセラミックス同士の間に金属ろう材を挟み、真空あ
るいは不活性雰囲気中で、金属ろう材の融点以上の温度
まで加熱することにより、セラミックスと金属あるいは
セラミックス同士を接合させる方法である。この方法に
よれば低い温度で強いろう接体を作ることが可能である
。このようなろう接に用いられるろう材として、従来、
Ａｇ−ＴｉろうあるいはＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系合金ろうが
用いられてきたが、貴金属のＡｇを多く使うため、ろう
材の価格が高いものにつくという欠点を有していた。
【０００３】一方、近年、低価格金属であるＡｌの高延
性と化学活性が注目され、ろう材として使用する試みが
なされている。しかし、Ａｌは酸化し易く、一般の真空
あるいは不活性雰囲気中において加熱すると、Ａｌろう
の表面に酸化膜（アルミナ）が形成されてろう接を妨げ
る。接合する部分の面積が小さい場合は、Ａｌろう材と
セラミックスまたは金属の接合面を平らに仕上げ、ろう
接する時に試料に圧力を掛けて接合面を密着させること
により酸化膜の形成を最小限にすることもできるが、接
合面が広くなると、酸化膜の形成を防ぐことが困難とな
り、その影響により接合体の強度のバラツキが大きくな
り、信頼性に乏しい接合体となっていた。
性と化学活性が注目され、ろう材として使用する試みが
なされている。しかし、Ａｌは酸化し易く、一般の真空
あるいは不活性雰囲気中において加熱すると、Ａｌろう
の表面に酸化膜（アルミナ）が形成されてろう接を妨げ
る。接合する部分の面積が小さい場合は、Ａｌろう材と
セラミックスまたは金属の接合面を平らに仕上げ、ろう
接する時に試料に圧力を掛けて接合面を密着させること
により酸化膜の形成を最小限にすることもできるが、接
合面が広くなると、酸化膜の形成を防ぐことが困難とな
り、その影響により接合体の強度のバラツキが大きくな
り、信頼性に乏しい接合体となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、価格の
安いＡｌ合金をろう材として工業的に利用しようとして
も、Ａｌ表面にはろう接に有害な酸化膜が形成され易い
ため、ろう接体の信頼性が低いという問題があった。し
たがって、Ａｌの特性を維持しつつ、酸化膜の形成を最
少限にし、または形成された酸化膜を活性化することが
できるような合金元素の添加によりＡｌろう材を改質し
て信頼性の高いろう接体がつくれるようにする必要があ
った。
安いＡｌ合金をろう材として工業的に利用しようとして
も、Ａｌ表面にはろう接に有害な酸化膜が形成され易い
ため、ろう接体の信頼性が低いという問題があった。し
たがって、Ａｌの特性を維持しつつ、酸化膜の形成を最
少限にし、または形成された酸化膜を活性化することが
できるような合金元素の添加によりＡｌろう材を改質し
て信頼性の高いろう接体がつくれるようにする必要があ
った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、Ａｌとの
２元合金ろう材の開発を期して研究していたときに、Ｓ
ｉはＡｌ表面の酸化膜を薄くする効果があり、Ｔｉはこ
の酸化膜を活性化し、ろう接界面の反応を促進する効果
があることを知った。そこで、これら合金元素の各特性
に注目し、両者を同時に含むＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金
ろう材の開発を期して鋭意研究した結果、信頼性の高い
接合体を得ることのできる新しいろう材を見い出すこと
ができ、本発明に到達した。すなわち本発明は、Ｔｉを
０．１〜２．０ ｗｔ％、Ｓｉを０．０７〜１２．０
ｗｔ％含み、残部はＡｌと不可避的不純物とからなるこ
とを特徴とする新しいＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金ろう材
を提供するものである。
２元合金ろう材の開発を期して研究していたときに、Ｓ
ｉはＡｌ表面の酸化膜を薄くする効果があり、Ｔｉはこ
の酸化膜を活性化し、ろう接界面の反応を促進する効果
があることを知った。そこで、これら合金元素の各特性
に注目し、両者を同時に含むＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金
ろう材の開発を期して鋭意研究した結果、信頼性の高い
接合体を得ることのできる新しいろう材を見い出すこと
ができ、本発明に到達した。すなわち本発明は、Ｔｉを
０．１〜２．０ ｗｔ％、Ｓｉを０．０７〜１２．０
ｗｔ％含み、残部はＡｌと不可避的不純物とからなるこ
とを特徴とする新しいＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金ろう材
を提供するものである。
【０００６】
【作用】本発明者らの研究によれば、ＴｉまたはＳｉを
含むＡｌ合金ろう材は、Ｔｉの含有量が ０．１ｗｔ％
以下では酸化膜を活性化することができず、 ２．０ｗ
ｔ％以上では、合金の融点が高くなると共に、金属間化
合物（Ａｌ３ Ｔｉ）が多く発生することによりろう自
身が硬くなり、脆くなるという欠点を有する。一方、Ｓ
ｉはＴｉと同じようにろうを硬化するが、金属間化合物
を形成することはないので、ろう接に対する悪影響が小
さい。またＳｉを０．０７ｗｔ％以上添加すれば、Ａｌ
合金ろう材によるセラミックスろう接体の信頼性が高く
なり、Ａｌ合金の融点も低くなるが、あまり多量に入れ
るとろうが硬くなるため、本発明ではＳｉの上限含有量
をＡｌ−Ｓｉ２合金の共晶点におけるＳｉ含有量である
１２．０ｗｔ％にした。
含むＡｌ合金ろう材は、Ｔｉの含有量が ０．１ｗｔ％
以下では酸化膜を活性化することができず、 ２．０ｗ
ｔ％以上では、合金の融点が高くなると共に、金属間化
合物（Ａｌ３ Ｔｉ）が多く発生することによりろう自
身が硬くなり、脆くなるという欠点を有する。一方、Ｓ
ｉはＴｉと同じようにろうを硬化するが、金属間化合物
を形成することはないので、ろう接に対する悪影響が小
さい。またＳｉを０．０７ｗｔ％以上添加すれば、Ａｌ
合金ろう材によるセラミックスろう接体の信頼性が高く
なり、Ａｌ合金の融点も低くなるが、あまり多量に入れ
るとろうが硬くなるため、本発明ではＳｉの上限含有量
をＡｌ−Ｓｉ２合金の共晶点におけるＳｉ含有量である
１２．０ｗｔ％にした。
【０００７】上記のような理由で、Ｓｉ、Ｔｉ各合金元
素の含有比率を定めた新規なＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金
ろう材をつくり、これを用いてセラミックス接合体を作
製し接合効果を調べたところ、ＳｉのＡｌ酸化防止作用
とＴｉの酸化膜活性化作用とがうまく活用でき、信頼性
の高い接合体を得ることができた。
素の含有比率を定めた新規なＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金
ろう材をつくり、これを用いてセラミックス接合体を作
製し接合効果を調べたところ、ＳｉのＡｌ酸化防止作用
とＴｉの酸化膜活性化作用とがうまく活用でき、信頼性
の高い接合体を得ることができた。
【０００８】以下、実施例をもって本発明を詳細に説明
する。
する。
【０００９】
【実施例】図１に示す２つの互いに接合される窒化けい
素（Ｓｉ３ Ｎ４ ）セラミックス部品Ａ、Ｂ（図中１
、２で示す）の接合すべき面（接合面積１４ｍｍ×１６
ｍｍ）同士の間に０．２８ｗｔ％Ｓｉ−０．１９ｗｔ％
Ｔｉ−Ａｌ合金ろう材（厚さ ０．５ｍｍ）を挟み、こ
れを１０−５ｔｏｒｒの真空中において ８００℃の一
定温度に加熱し、１５分間保持してろう接を行った。別
にもう１組の同じセラミックス部品Ａ、Ｂを ９００℃
一定で１５分間加熱して同様にもう１つの接合体を得た
。
素（Ｓｉ３ Ｎ４ ）セラミックス部品Ａ、Ｂ（図中１
、２で示す）の接合すべき面（接合面積１４ｍｍ×１６
ｍｍ）同士の間に０．２８ｗｔ％Ｓｉ−０．１９ｗｔ％
Ｔｉ−Ａｌ合金ろう材（厚さ ０．５ｍｍ）を挟み、こ
れを１０−５ｔｏｒｒの真空中において ８００℃の一
定温度に加熱し、１５分間保持してろう接を行った。別
にもう１組の同じセラミックス部品Ａ、Ｂを ９００℃
一定で１５分間加熱して同様にもう１つの接合体を得た
。
【００１０】得られた各接合体からそれぞれ図２に示す
ような曲げ試験片を切り出し、曲げ強度を４点曲げ試験
法（ＪＩＳ Ｒ １６０１）で測定した。測定結果をワ
イブル分布で整理し、ワイブル係数と平均曲げ強度でそ
れぞれ接合体の信頼性と強度を評価した。これらの結果
を表１に示す。
ような曲げ試験片を切り出し、曲げ強度を４点曲げ試験
法（ＪＩＳ Ｒ １６０１）で測定した。測定結果をワ
イブル分布で整理し、ワイブル係数と平均曲げ強度でそ
れぞれ接合体の信頼性と強度を評価した。これらの結果
を表１に示す。
【００１１】
【比較例】実施例に示したものと同じ２つの窒化けい素
セラミックス部品Ａ、Ｂ（１、２）間に、０．３３ｗｔ
％Ｓｉ、および０．１７ｗｔ％Ｔｉをそれぞれ含むＡｌ
基２元合金（Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ）ろう材を用い、
実施例と同様な手順でろう接体を得た後、平均曲げ強度
とワイブル係数を求め、その結果を表１に併せて示した
。
セラミックス部品Ａ、Ｂ（１、２）間に、０．３３ｗｔ
％Ｓｉ、および０．１７ｗｔ％Ｔｉをそれぞれ含むＡｌ
基２元合金（Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ）ろう材を用い、
実施例と同様な手順でろう接体を得た後、平均曲げ強度
とワイブル係数を求め、その結果を表１に併せて示した
。
【００１２】
【００１３】これらの試験の結果、 ８００℃、 ９０
０℃のうちいずれの温度で行った接合試験においても、
ＴｉとＳｉとを同時に含有した３元合金ろう材を用いた
接合体はその強度およびワイブル係数が、上記の各２元
合金ろう材をそれぞれ用いた場合より高いことがわかっ
た。また、同じ３元合金ろう材使用の場合でも加熱温度
８００℃でろう接した場合より、 ９００℃でろう接
した場合の方がより強固な接合体が得られることがわか
った。
０℃のうちいずれの温度で行った接合試験においても、
ＴｉとＳｉとを同時に含有した３元合金ろう材を用いた
接合体はその強度およびワイブル係数が、上記の各２元
合金ろう材をそれぞれ用いた場合より高いことがわかっ
た。また、同じ３元合金ろう材使用の場合でも加熱温度
８００℃でろう接した場合より、 ９００℃でろう接
した場合の方がより強固な接合体が得られることがわか
った。
【００１４】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、安価な
Ａｌ合金ろう材を用いるろう接によって、従来品のＡｇ
系ろう材を用いた場合に比し遜色がなく信頼性の高い高
強度ろう接体を作製することができる。
Ａｌ合金ろう材を用いるろう接によって、従来品のＡｇ
系ろう材を用いた場合に比し遜色がなく信頼性の高い高
強度ろう接体を作製することができる。
【図１】本発明のＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金ろう材を用
いて２つのセラミックス部品を相互に接合した状態を示
す斜視図である。
いて２つのセラミックス部品を相互に接合した状態を示
す斜視図である。
【図２】図１の接合体から切り出した曲げ試験片を用い
て曲げ強度測定を行うときの測定方法を例示する図であ
る。
て曲げ強度測定を行うときの測定方法を例示する図であ
る。
１ セラミックス部品Ａ
２ セラミックス部品Ｂ
３ ろう材
４ 曲げ試験装置の上部支点
５ 曲げ試験装置の下部支点
Claims (1)
- 【請求項１】 セラミックス同士またはセラミックス
と金属とをろう接するろう材であって、Ｔｉを ０．１
〜２．０ ｗｔ％、Ｓｉを ０．０７ 〜１２．０ｗｔ
％含み、残部はＡｌと不可避的不純物とからなることを
特徴とするＡｌ−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金ろう材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8357591A JPH04294890A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Ａ１−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金ろう材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8357591A JPH04294890A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Ａ１−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金ろう材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04294890A true JPH04294890A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13806306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8357591A Pending JPH04294890A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Ａ１−Ｓｉ−Ｔｉ３元合金ろう材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04294890A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6170738B1 (en) | 1996-06-28 | 2001-01-09 | Showa Aluminum Corporation | Aluminum brazing alloy for cold brazing and method for brazing low-melting aluminum material |
| CN102029480A (zh) * | 2010-12-28 | 2011-04-27 | 西安交通大学 | 一种铝基复合材料用Al-Si-Ti系三元活性钎料及其制备方法 |
| JP2016216352A (ja) * | 2010-05-21 | 2016-12-22 | セラマテック インコーポレイテッド | セラミック間接合および関連方法 |
| WO2021177030A1 (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-10 | 日立金属株式会社 | アルミニウム系ろう材、及びその製造方法、並びにセラミックス複合基板の製造方法 |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP8357591A patent/JPH04294890A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6170738B1 (en) | 1996-06-28 | 2001-01-09 | Showa Aluminum Corporation | Aluminum brazing alloy for cold brazing and method for brazing low-melting aluminum material |
| JP2016216352A (ja) * | 2010-05-21 | 2016-12-22 | セラマテック インコーポレイテッド | セラミック間接合および関連方法 |
| US10000422B2 (en) | 2010-05-21 | 2018-06-19 | Coorstek, Inc. | Ceramic to ceramic joining method |
| CN102029480A (zh) * | 2010-12-28 | 2011-04-27 | 西安交通大学 | 一种铝基复合材料用Al-Si-Ti系三元活性钎料及其制备方法 |
| WO2021177030A1 (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-10 | 日立金属株式会社 | アルミニウム系ろう材、及びその製造方法、並びにセラミックス複合基板の製造方法 |
| JPWO2021177030A1 (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010731 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040206 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040318 |