JPH0526599B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0526599B2 JPH0526599B2 JP1146086A JP1146086A JPH0526599B2 JP H0526599 B2 JPH0526599 B2 JP H0526599B2 JP 1146086 A JP1146086 A JP 1146086A JP 1146086 A JP1146086 A JP 1146086A JP H0526599 B2 JPH0526599 B2 JP H0526599B2
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- JP
- Japan
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- solder
- metal
- intermediate material
- active metal
- alloy
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
- B23K35/3006—Ag as the principal constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、セラミツクスと金属をろう付けする
ためのろうの改良に係り、詳しくはろう付けし室
温に下げてくる時にセラミツクスに圧縮応力が加
わつて損傷するのを防止するため、熱応力を緩和
するクラツドろうに関する。 （従来の技術） 近年、各種のセラミツクス材料が、優れた耐熱
性、耐摩耗性等金属に無い特性を示すので、多方
面に利用され始めている。セラミツクス単体で形
成されている部品もあるが、多くはセラミツクス
の特長と金属の特長を生かす必要がある。そのた
めセラミツクスと金属の接合が要求される。セラ
ミツクスと金属は、夫々異なつた原子結合を有
し、一般のろう材では直接接合できない。良好に
接合するろう材としては、活性金属を含むろう材
が知られている。活性金属としてはTi、Zrがセ
ラミツクスと金属の接合に有効であるが、Ti、
Zr単体では融点が高い（Ti1720℃、Zr1860℃）
ので、通常Cu、Ni等と合金させ、融点を下げて
使用している。 （発明が解決しようとする問題点） ところで、前記のTi、Zr等にCu、Ni等を合金
させたろう材で、セラミツクスと金属をろう付け
することはできるが、ろう付け温度が高いので、
セラミツクスは応力によりクラツクが発生する欠
点があつた。クラツクの発生原因は、セラミツク
と金属との熱膨張差に起因するものであり、とり
わけSiC、Si3N4のような非酸化物系セラミツク
スとステンレス鋼、Cu、Feのような金属とは極
めて熱膨張差が大きいので、これを前記のTi、
Zr等にCu、Ni等を合金させたろう材でろう付け
すると、ろう付け時にはセラミツクスの膨張に比
しステンレス鋼が大きく膨張した状態でろう付け
され、これを室温に下げてくるとセラミツクスの
収縮に比しステンレス鋼の収縮が大きく、この差
に起因する応力によりクラツクが入つてしまうも
のである。 そこで本発明は、セラミツクスと金属をろう付
けした後の応力の緩和と強固な接合を可能ならし
めることのできる活性金属を含んだクラツドろう
を提供しようとするものである。 （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本発明のクラツド
ろうの１つは、熱膨張係数の小さい金属又は合金
を中間材として、一面に活性金属を0.5〜8wt％含
有したAgろうが、他面に前記Agろうの融点に近
いAgろうが張られ、液相線温度が850℃以下であ
ることを特徴とするものである。 本発明のクラツドろうの他の１つは、熱膨張係
数の小さい金属又は合金を中間材として３層以内
とし、その中間材同志の間に活性金属を0.5〜8wt
％含有したAgろうの融点に近いAgろうが挿入さ
れ、最外側の一面に活性金属を0.5〜8wt％含有し
たAgろうが、最外側の他面に活性金属を0.5〜
8wt％含有したAgろうの融点に近いAgろうが張
られていることを特徴とするものである。 本発明のクラツドろうのさらに他の１つは、中
間材を２層又は３層とし、その内の外側から１層
又は２層が熱膨張係数の小さい金属又は合金で、
残りの１層又は２層がCu、Cu合金、Ag、Ag合
金、Ni、Ni合金のいずれかで、これら２層又は
３層の中間材同志の間に活性金属を0.5〜8wt％含
有したAgろうの融点に近いAgろうが挿入され、
前記熱膨張係数の小さい金属又は合金の中間材側
の最外側の一面に活性金属を0.5〜8wt％含有した
Agろうが、最外側の他面に前記最外側の一面の
Agろうの融点に近いAgろうが張られていること
を特徴とするものである。 本発明のクラツドろうの１つに於いて、中間材
に熱膨張係数の小さい金属又は合金を用いている
理由は、セラミツクスのとの熱膨張差を小さくし
てろう付け後の応力を緩和し、セラミツクスと金
属の良好な接合をなし得るためである。 また中間材の一面に、活性金属を0.5〜8wt％含
有したAgろうを張る理由は、加工性を向上させ、
強度アツプを図る為で、活性金属0.5wt％未満の
Agろうではセラミツクスに対する濡れ性が劣り、
且つ強度が不足し、活性金属が8wt％を超える
Agろうでは、ろう材の加工性が劣り、且つCu−
Ti合金の偏析が生じ、その上ろうの融点が上昇
するものであり、しかもろう付けに於いてろうの
じん性が無くなり、セラミツクスのクラツク発生
の原因となるからである。 さらに中間材の他面は、前記活性金属を0.5〜
8wt％含有したAgろうの融点に近いAgろうを張
る理由は、活性金属を含有するAgろうよりも金
属に対して濡れ性が良く、且つ継手強度が向上す
るからである。 また液相線温度を850℃以下とした理由は、ろ
う付け後のセラミツクスに掛かる応力を極力少な
くするためである。 本発明のクラツドろうの他の１つに於いて、中
間材を２層或いは３層とする理由は、セラミツク
スと金属の接合を一層良好にできるからで４層以
上にしてそれ以上接合効果は上がらず、コストが
高くなるだけであるからである。また中間材同志
の間に、活性金属を0.5〜8wt％含有したAgろう
の融点に近いAgろうを挿入した理由は、中間材
が２層或いは３層でもセラミツクスとの応力を緩
和する為である。最外側の両面に張られた材料
は、前記のクラツドろうの場合と同じ理由により
限定したものである。 本発明のクラツドろうのさらに他の１つに於い
て、中間材を２層又は３層とし、活性金属を0.5
〜8wt％含有したAgろう側の１層又は２層を熱
膨張係数の小さい金属又は合金とした理由は、セ
ラミツクスと熱膨張差を小さくしてろう付け後の
セラミツクスに掛かる応力を緩和するためであ
る。また中間材の他の１層または２層をCu、Cu
合金、Ag、Ag合金、Ni、Ni合金のいずれかと
した理由は第１層の中間材により応力の緩和があ
る程度達成されるので、これらの金属でも十分間
に合うからである。 本発明の中間材としての熱膨張係数の小さい金
属又は合金は、コバール、Fe−Ni42wt％、Fe−
Ni42wt％−Cr6wt％、Ta、Nb、Mo等で好まし
くは熱膨張係数が900℃以下で10×10-6／℃以下
のものである。 本発明のクラツドろうで接合できるセラミツク
スは、酸化物系（Al2O3など）、炭化物系（SiCな
ど）、窒化物系（Si3N4など）の各種セラミツク
スがある。また金属としては、融点が850℃を超
える金属ならCu系、Fe系、ステンレス鋼等広範
囲の金属と接合できる。 （実施例） 本発明によるクラツドろうの実施例を従来例と
共に説明する下記の表−１に示す成分組成の活性
金属を含むAgろう、中間材、Agろう、中間材、
Agろうを夫々真空溶解し、活性金属を含むAgろ
うは圧延して厚さ３mmの板となし、Agろうも同
様に圧延して３mmの板となし、中間材は同様に圧
延して厚さ６mmの板となした。そして実施例１、
５は第１図のように活性金属を含むAgろうの板
１、中間材の板２、Agろうの板３を重ね合わせ、
実施例２、４、６は第２図のように活性金属を含
むAgろうの板１、中間材の板２、Agろうの板
３、中間材の板２、Agろうの板３を重ね合わせ、
実施例３、７、８は第３図のように活性金属を含
むAgろうの板１、中間材の板２、Agろうの板
３、中間材の板２、Agろうの板３、中間材の板
２、Agろうの板３を重ね合わせ、夫々熱間中で
加圧圧着した。さらにテープ材にて熱間ロール圧
着した。この圧着したクラツドろう材を厚さ0.1
mmに圧延した。 尚、従来例１、２の活性金属を含むAgろうの
板１は厚さ３mmから厚さ0.1mmまで圧延した。
ためのろうの改良に係り、詳しくはろう付けし室
温に下げてくる時にセラミツクスに圧縮応力が加
わつて損傷するのを防止するため、熱応力を緩和
するクラツドろうに関する。 （従来の技術） 近年、各種のセラミツクス材料が、優れた耐熱
性、耐摩耗性等金属に無い特性を示すので、多方
面に利用され始めている。セラミツクス単体で形
成されている部品もあるが、多くはセラミツクス
の特長と金属の特長を生かす必要がある。そのた
めセラミツクスと金属の接合が要求される。セラ
ミツクスと金属は、夫々異なつた原子結合を有
し、一般のろう材では直接接合できない。良好に
接合するろう材としては、活性金属を含むろう材
が知られている。活性金属としてはTi、Zrがセ
ラミツクスと金属の接合に有効であるが、Ti、
Zr単体では融点が高い（Ti1720℃、Zr1860℃）
ので、通常Cu、Ni等と合金させ、融点を下げて
使用している。 （発明が解決しようとする問題点） ところで、前記のTi、Zr等にCu、Ni等を合金
させたろう材で、セラミツクスと金属をろう付け
することはできるが、ろう付け温度が高いので、
セラミツクスは応力によりクラツクが発生する欠
点があつた。クラツクの発生原因は、セラミツク
と金属との熱膨張差に起因するものであり、とり
わけSiC、Si3N4のような非酸化物系セラミツク
スとステンレス鋼、Cu、Feのような金属とは極
めて熱膨張差が大きいので、これを前記のTi、
Zr等にCu、Ni等を合金させたろう材でろう付け
すると、ろう付け時にはセラミツクスの膨張に比
しステンレス鋼が大きく膨張した状態でろう付け
され、これを室温に下げてくるとセラミツクスの
収縮に比しステンレス鋼の収縮が大きく、この差
に起因する応力によりクラツクが入つてしまうも
のである。 そこで本発明は、セラミツクスと金属をろう付
けした後の応力の緩和と強固な接合を可能ならし
めることのできる活性金属を含んだクラツドろう
を提供しようとするものである。 （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本発明のクラツド
ろうの１つは、熱膨張係数の小さい金属又は合金
を中間材として、一面に活性金属を0.5〜8wt％含
有したAgろうが、他面に前記Agろうの融点に近
いAgろうが張られ、液相線温度が850℃以下であ
ることを特徴とするものである。 本発明のクラツドろうの他の１つは、熱膨張係
数の小さい金属又は合金を中間材として３層以内
とし、その中間材同志の間に活性金属を0.5〜8wt
％含有したAgろうの融点に近いAgろうが挿入さ
れ、最外側の一面に活性金属を0.5〜8wt％含有し
たAgろうが、最外側の他面に活性金属を0.5〜
8wt％含有したAgろうの融点に近いAgろうが張
られていることを特徴とするものである。 本発明のクラツドろうのさらに他の１つは、中
間材を２層又は３層とし、その内の外側から１層
又は２層が熱膨張係数の小さい金属又は合金で、
残りの１層又は２層がCu、Cu合金、Ag、Ag合
金、Ni、Ni合金のいずれかで、これら２層又は
３層の中間材同志の間に活性金属を0.5〜8wt％含
有したAgろうの融点に近いAgろうが挿入され、
前記熱膨張係数の小さい金属又は合金の中間材側
の最外側の一面に活性金属を0.5〜8wt％含有した
Agろうが、最外側の他面に前記最外側の一面の
Agろうの融点に近いAgろうが張られていること
を特徴とするものである。 本発明のクラツドろうの１つに於いて、中間材
に熱膨張係数の小さい金属又は合金を用いている
理由は、セラミツクスのとの熱膨張差を小さくし
てろう付け後の応力を緩和し、セラミツクスと金
属の良好な接合をなし得るためである。 また中間材の一面に、活性金属を0.5〜8wt％含
有したAgろうを張る理由は、加工性を向上させ、
強度アツプを図る為で、活性金属0.5wt％未満の
Agろうではセラミツクスに対する濡れ性が劣り、
且つ強度が不足し、活性金属が8wt％を超える
Agろうでは、ろう材の加工性が劣り、且つCu−
Ti合金の偏析が生じ、その上ろうの融点が上昇
するものであり、しかもろう付けに於いてろうの
じん性が無くなり、セラミツクスのクラツク発生
の原因となるからである。 さらに中間材の他面は、前記活性金属を0.5〜
8wt％含有したAgろうの融点に近いAgろうを張
る理由は、活性金属を含有するAgろうよりも金
属に対して濡れ性が良く、且つ継手強度が向上す
るからである。 また液相線温度を850℃以下とした理由は、ろ
う付け後のセラミツクスに掛かる応力を極力少な
くするためである。 本発明のクラツドろうの他の１つに於いて、中
間材を２層或いは３層とする理由は、セラミツク
スと金属の接合を一層良好にできるからで４層以
上にしてそれ以上接合効果は上がらず、コストが
高くなるだけであるからである。また中間材同志
の間に、活性金属を0.5〜8wt％含有したAgろう
の融点に近いAgろうを挿入した理由は、中間材
が２層或いは３層でもセラミツクスとの応力を緩
和する為である。最外側の両面に張られた材料
は、前記のクラツドろうの場合と同じ理由により
限定したものである。 本発明のクラツドろうのさらに他の１つに於い
て、中間材を２層又は３層とし、活性金属を0.5
〜8wt％含有したAgろう側の１層又は２層を熱
膨張係数の小さい金属又は合金とした理由は、セ
ラミツクスと熱膨張差を小さくしてろう付け後の
セラミツクスに掛かる応力を緩和するためであ
る。また中間材の他の１層または２層をCu、Cu
合金、Ag、Ag合金、Ni、Ni合金のいずれかと
した理由は第１層の中間材により応力の緩和があ
る程度達成されるので、これらの金属でも十分間
に合うからである。 本発明の中間材としての熱膨張係数の小さい金
属又は合金は、コバール、Fe−Ni42wt％、Fe−
Ni42wt％−Cr6wt％、Ta、Nb、Mo等で好まし
くは熱膨張係数が900℃以下で10×10-6／℃以下
のものである。 本発明のクラツドろうで接合できるセラミツク
スは、酸化物系（Al2O3など）、炭化物系（SiCな
ど）、窒化物系（Si3N4など）の各種セラミツク
スがある。また金属としては、融点が850℃を超
える金属ならCu系、Fe系、ステンレス鋼等広範
囲の金属と接合できる。 （実施例） 本発明によるクラツドろうの実施例を従来例と
共に説明する下記の表−１に示す成分組成の活性
金属を含むAgろう、中間材、Agろう、中間材、
Agろうを夫々真空溶解し、活性金属を含むAgろ
うは圧延して厚さ３mmの板となし、Agろうも同
様に圧延して３mmの板となし、中間材は同様に圧
延して厚さ６mmの板となした。そして実施例１、
５は第１図のように活性金属を含むAgろうの板
１、中間材の板２、Agろうの板３を重ね合わせ、
実施例２、４、６は第２図のように活性金属を含
むAgろうの板１、中間材の板２、Agろうの板
３、中間材の板２、Agろうの板３を重ね合わせ、
実施例３、７、８は第３図のように活性金属を含
むAgろうの板１、中間材の板２、Agろうの板
３、中間材の板２、Agろうの板３、中間材の板
２、Agろうの板３を重ね合わせ、夫々熱間中で
加圧圧着した。さらにテープ材にて熱間ロール圧
着した。この圧着したクラツドろう材を厚さ0.1
mmに圧延した。 尚、従来例１、２の活性金属を含むAgろうの
板１は厚さ３mmから厚さ0.1mmまで圧延した。
【表】
然して実施例１〜８及び従来例１、２のろう材
を夫々縦横５mm、15mm、40mmの各寸法に切断し
て、これらのろうを用いてセラミツクスと金属の
ろう付け、本例では共に厚さ５mmのAl2O3とCu及
びSUS304のろう付けをArガス雰囲気炉で行い、
ろう付け部のセラミツクス即ちAl2O3の割れを調
べた処、下記の表−２に示すような結果を得た。
尚、実施例の各クラツドろうは、活性金属を含む
Agろう側をセラミツクス側に配してろう付けを
行つた。
を夫々縦横５mm、15mm、40mmの各寸法に切断し
て、これらのろうを用いてセラミツクスと金属の
ろう付け、本例では共に厚さ５mmのAl2O3とCu及
びSUS304のろう付けをArガス雰囲気炉で行い、
ろう付け部のセラミツクス即ちAl2O3の割れを調
べた処、下記の表−２に示すような結果を得た。
尚、実施例の各クラツドろうは、活性金属を含む
Agろう側をセラミツクス側に配してろう付けを
行つた。
【表】
○…割れ無し、×…割れる。
上記の表−２で明らかなように本発明の実施例
のクラツドろうによれば、Al2O3とCuのろう付け
に於いてAl2O3は全く割れることが無く、Al2O3
とSUS304のろう付けに於いてもAl2O3が割れる
ことが少なく、僅かに中間材が１層及び２層で、
ろう付け寸法の大きいものに於いて割れが見られ
る程度で、中間材が３層の実施例３、７、８のク
ラツドろうによるろう付けの場合は全く割れるこ
とが無かつた。 （発明の効果） 以上詳細した通り本発明のクラツドろうは、セ
ラミツクスと金属のろう付けに於いて、セラミツ
クスに対する応力を緩和してセラミツクスが応力
によりクラツクが入つて損傷するのを防止でき、
しかもセラミツクスと金属を強固にろう付けして
接合できるので、従来のろうけとによつて代わる
ことのできる画期的なものと云える。
上記の表−２で明らかなように本発明の実施例
のクラツドろうによれば、Al2O3とCuのろう付け
に於いてAl2O3は全く割れることが無く、Al2O3
とSUS304のろう付けに於いてもAl2O3が割れる
ことが少なく、僅かに中間材が１層及び２層で、
ろう付け寸法の大きいものに於いて割れが見られ
る程度で、中間材が３層の実施例３、７、８のク
ラツドろうによるろう付けの場合は全く割れるこ
とが無かつた。 （発明の効果） 以上詳細した通り本発明のクラツドろうは、セ
ラミツクスと金属のろう付けに於いて、セラミツ
クスに対する応力を緩和してセラミツクスが応力
によりクラツクが入つて損傷するのを防止でき、
しかもセラミツクスと金属を強固にろう付けして
接合できるので、従来のろうけとによつて代わる
ことのできる画期的なものと云える。
第１図乃至第３図は夫々本発明のクラツドろう
を作る際の素材の重ね合わせ状態を示す斜視図で
ある。
を作る際の素材の重ね合わせ状態を示す斜視図で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱膨張係数の小さい金属又は合金を中間材と
して、一面に活性金属を0.5〜8wt％含有したAg
ろうが、他面に前記Agろうの融点に近いAgろう
が張られ、液相線温度が850℃以下であることを
特徴とするクラツドろう。 ２ 熱膨張係数の小さい金属又は合金を中間材と
して３層以内とし、その中間材同志の間に活性金
属を0.5〜8wt％含有したAgろうの融点に近いAg
ろうが挿入され、最外側の一面に活性金属を0.5
〜8wt％含有したAgろうが、最外側の他面に活
性金属を0.5〜8wt％含有したAgろうの融点に近
いAgろうが張られていることを特徴とするクラ
ツドろう。 ３ 中間材を２層又は３層とし、その内の外側か
ら１層又は２層が熱膨張係数の小さい金属又は合
金で残りの１層又は２層がCu、Cu合金、Ag、
Ag合金、Ni、Ni合金のいずれかで、これら２層
又は３層の中間材同志の間に活性金属を0.5〜8wt
％含有したAgろうの融点に近いAgろうが挿入さ
れ、前記熱膨張係数の小さい金属又は合金の中間
材側の最外側の一面に活性金属を0.5〜8wt％含有
したAgろうが、最外側の他面に前記最外側の一
面のAgろうの融点に近いAgろうが張られている
ことを特徴とするクラツドろう。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1146086A JPS62168694A (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | クラツドろう |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1146086A JPS62168694A (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | クラツドろう |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62168694A JPS62168694A (ja) | 1987-07-24 |
| JPH0526599B2 true JPH0526599B2 (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=11778704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1146086A Granted JPS62168694A (ja) | 1986-01-22 | 1986-01-22 | クラツドろう |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62168694A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248780A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-17 | 株式会社東芝 | セラミツクス構造体 |
| JPH02217191A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-08-29 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | セラミックス用クラッドろう材 |
| JP2594475B2 (ja) * | 1990-04-16 | 1997-03-26 | 電気化学工業株式会社 | セラミックス回路基板 |
| JPH09181423A (ja) * | 1990-04-16 | 1997-07-11 | Denki Kagaku Kogyo Kk | セラミックス回路基板 |
| JPH07108474B2 (ja) * | 1992-01-16 | 1995-11-22 | スカイアルミニウム株式会社 | ブレージングシートおよびそれを用いたろう付け方法 |
-
1986
- 1986-01-22 JP JP1146086A patent/JPS62168694A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62168694A (ja) | 1987-07-24 |
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