JPH06277873A - 活性Agろう材 - Google Patents

活性Agろう材

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JPH06277873A
JPH06277873A JP9358993A JP9358993A JPH06277873A JP H06277873 A JPH06277873 A JP H06277873A JP 9358993 A JP9358993 A JP 9358993A JP 9358993 A JP9358993 A JP 9358993A JP H06277873 A JPH06277873 A JP H06277873A
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JP
Japan
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brazing
active
brazing filler
less
filler metal
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JP9358993A
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Inventor
Kiyoshi Takaku
潔 高久
Shigeru Yamamoto
山本  茂
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた活性Agろう材を提供する。 【構成】 重量%で、Cu:25〜30%、Hf,Z
n,Zr,Be,Liのうちの1種または2種以上:
0.2〜5%、以上:0.2〜5%、O2 :100ppm
以下、を含有し、残りがAgおよび不可避不純物からな
る組成を有するAgろう材素地中に、最大粒径:50μ
m以下(好ましくは30μm以下)の金属間化合物粒子
が分散している組織を有する活性Agろう材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、セラミックスとセラ
ミックス、セラミックスと金属、または金属と金属をろ
う付けするための活性Agろう材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、Agを主成分とし、これに重量
%で(以下、%は重量%を示す)Cu:10〜40%、
Zr,Nbなど(以下、これら金属を活性金属とい
う):0.5〜10%を含有した活性Agろう材は知ら
れており、上記活性Agろう材は、Cu粉末、Nb粉
末、およびAg粉末を粉末冶金法により焼結し、得られ
た焼結体は最終的に帯状または線状に加工され製品とし
て市販されている。この活性Agろう材は、電子または
電気部品に使用されているセラミックス部分とセラミッ
クス部分、セラミックス部分と金属部分、または金属部
分と金属部分のろう付けに広く使用されている(例え
ば、特開昭64−53795号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、電子ま
たは電気部品はますます小型化されている関係で、これ
ら電子または電気部品の組立のための接合に使用される
活性Agろう材も、肉厚の一層薄い帯材または径の一層
細い線材に加工される傾向にあり、さらにこの活性Ag
ろう材を使用してろう付けした時のろう付け部の強度は
一層すぐれたものが要求されている。
【0004】ところが、従来の焼結体を最終的に帯状ま
たは線状に加工して得られた活性Agろう材は、酸素ガ
スを多量に含み、これを電子または電気部品のろう付け
に使用すると、活性Agろう材中のガスが放出され、ボ
イドなどが発生してろう付け部の強度が低下し、信頼性
が要求される製品には適用できないなどの課題があっ
た。
【0005】そのため、活性Agろう材原料を真空雰囲
気中、不活性ガス雰囲気中、または還元性ガス雰囲気中
で溶解鋳造して酸素含有量の少ないインゴットを作製
し、このインゴットを圧延し、薄い帯材または細い線材
に加工することにより酸素含有量の少ない活性Agろう
材を製造することも行われているが、このようにして得
られた活性Agろう材はしばしばろう付け作業中に切断
することがあって作業を中断することがあり、また上記
従来の活性Agろう材を使用してろう付けしたろう付け
部の強度は十分満足しうるものではなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
かかる課題を解決し、従来よりも信頼性の高い活性Ag
ろう材を得るべく研究を行った結果、(1) ろう付け
部のボイド発生を防止して優れた接合強度を得るには、
活性Agろう材に含まれる酸素含有量を100ppm 以下
に抑える必要がある、(2) 従来の活性Agろう材が
使用中にしばしば切断することがあるのは、薄い活性A
gろう帯材または細い活性Agろう線材の素地中に、鋳
造時に生成された大きな金属間化合物粒子が含まれてい
ることが原因となっており、かかる金属間化合物粒子の
最大粒径を50μm以下、好ましくは30μm以下に抑
えることにより前記切断は防止されかつ優れたろう付け
接合強度を得ることができる、などの研究結果が得られ
たのである。
【0007】この発明は、かかる研究結果にもとづいて
なされたものであって、Cu:25〜30%、Hf,Z
n,Zr,Be,Liのうちの1種または2種以上(以
下、これらを活性金属と総称する):0.2〜5%、O
2 :100ppm 以下、を含有し、残りがAgおよび不可
避不純物からなる組成を有するAgろう材素地中に、最
大粒径:50μm以下(好ましくは30μm以下)の金
属間化合物粒子が分散している組織を有する活性Agろ
う材に特徴を有するものである。
【0008】つぎに、この発明の活性Agろう材におけ
る成分組成および金属間化合物粒子の粒子径について上
記の如く限定した理由について説明する。 (1) Cu この発明の活性Agろう材はAg−Cu合金の共晶組成
であるAg−27.5%Cuを標準とするものであり、
共晶組成よりも多少Cu成分がずれても融点への影響が
あまりなく、したがってろう付け温度にも影響を及ぼさ
ないが、Cuが25%未満あるいは30%を越えるとろ
う付け温度が上昇し好ましくないのでCu含有量を25
〜30%に定めた。 (2) 活性金属(Hf,Zn,Zr,Be,Li) 活性金属は、ろう付け時にセラミックスと反応し、拡散
層を形成し、これにより相手の金属またはセラミックス
と接合する作用があるが、その含有量が0.2%未満で
はろう付け強度が不足するところから好ましくなく、一
方5重量%を越えるとろう材中のCuと活性金属との金
属間化合物が粗大化しかつその量も増加しすぎて、ろう
付け時に活性金属の拡散が遅くなり、ろう付け後にろう
付け面においてCuと活性金属との金属間化合物が残留
し、このため、ろう付け強度が低下するとともにろう付
け強度のばらつきも大きくなるので好ましくない。した
がって、活性金属の含有量は0.2〜5%に定めた。 (3) O22 がこの発明の活性Agろう材に100ppm を越えて
含まれるとろう付け中にO2 ガスが放出し、ろう付け部
に微細な気孔を生成せしめ、ろう付け強度を低下させる
と共にろう付け強度のばらつきを増大せしめるので好ま
しくない。したがって、O2 含有量は100ppm 以下に
定めた。 (4) 金属間化合物粒子 Hf,Zn,Zr,Be,Liなどの活性金属は、Ag
ろう材中においてほとんど金属間化合物粒子として分散
しているが、最大粒子径が50μmを越えるとろう付け
時のこれら金属の拡散が遅くなり、ろう付け後にろう付
け界面に金属間化合物が残留し、このためろう付け強度
が低下するとともにろう付け強度のばらつきが大きくな
り、さらに従来よりも薄く圧延したり細く伸線しようと
すると破断することがあり、さらにろう付け作業中に切
断することもあるところから、金属間化合物粒子の最大
粒径は50μm以下に定めた。金属間化合物の最大粒子
径は50μm以下であっても粒子径:30〜50μmの
粒子が50個/mm2 を越えて活性Agろう材素地中に分
散していると、脆弱な金属間化合物粒子が多すぎてろう
付け界面に残留するようになり、このため、ろう付け強
度がやや低下する。したがって上記金属間化合物粒子の
最大粒子径は30μm以下であることが一層好ましい。
【0009】この発明の活性Agろう材を製造するに
は、まず、Cu:25〜30%、活性金属:0.2〜5
%を含有し、残りがAgからなる組成の活性Agろう材
原料を真空雰囲気中、不活性ガス雰囲気中または還元性
ガス雰囲気中等の非酸化雰囲気中で溶解することにより
2 :100ppm 以下となるように酸素量を成分調整
し、得られた溶湯を1350℃以上(好ましくは140
0〜1800℃)の温度に加熱保持しながら出湯直前ま
で撹拌し、ついでこの活性Agろう材溶湯を鋳型に鋳込
みながら100℃/sec 以上の冷却速度で急冷凝固させ
ることによりインゴットを作製し、このインゴットを所
定のろう材形状に加工することにより得られる。
【0010】
【実施例】原料として、純Cu、純Agおよび活性金属
(Hf,Zn,Zr,Be,Li)を用意し、秤量した
のち溶解炉に装入し、Arガス雰囲気中、表1〜表4に
示される溶解温度にて溶解し、この溶湯を出湯直前まで
撹拌し続けたのち、内側の深さ:5〜50mm、幅:10
0mm、長さ:200mmの寸法の深さの異なる複数の鋳型
に鋳造し、鋳込み深さを違えることにより冷却速度を調
整し、表1〜表4に示される種々なる冷却速度にて凝固
させ、インゴットを製造した。
【0011】なお、上記インゴットの冷却速度の調整
は、上記鋳込み深さを違えることのほかさらに鋳造イン
ゴットの風冷、鋳型材質、離型剤の厚さ、水冷鋳型の給
水量などの調整を補助的に併せて行なった。
【0012】このようにして得られたインゴットを温
度:700℃にて熱間圧延して厚さ:8mmの熱間圧延板
を作製し、ついで熱間圧延板を温度:700℃にて焼鈍
し、面削後、厚さ:50μmとなるまで冷間圧延と焼鈍
を繰り返し行ない、表1〜表4に示される成分組成およ
び金属間化合物が分散した組織を有する本発明Ag活性
ろう材(以下、本発明ろう材という)1〜13および比
較Ag活性ろう材(以下、比較ろう材という)1〜15
を作製した。
【0013】また、これとは別に、溶解鋳造し圧延する
ことにより製造されたと思われる厚さ:50μmの市販
の活性Agろう材を購入し、従来ろう材として用意し
た。
【0014】これら本発明ろう材1〜13、比較ろう材
1〜15および従来ろう材の素地中に分散している金属
間化合物粒子の最大粒径および30μm以上の金属間化
合物の粒子数を測定し、その結果を表1〜表4に示し
た。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】
【表4】
【0019】一方、図1に示されるAlN基板1、並び
に一面が幅:5mm、長さ:25mmの寸法を有する部分
(以下、A部分という)および他面が幅:5mm、長さ3
0mmの寸法を有する部分(以下、B部分という)からな
るL字形銅板2を用意し、上記表1〜表4の本発明ろう
材1〜13、比較ろう材1〜15および従来ろう材を用
い、真空中、温度:800℃、5分間保持の条件でAl
N基板1とL字形銅板2のA部分をろう付けし(図1に
おいて、ろう付け部を3で示す)、ろう付け後、L字形
銅板のB部分を図1のC方向に引張ることによりピール
強度を測定し、それらの結果を表5〜表6に示した。
【0020】なお、上記ピール強度の測定は、それぞれ
のろう材について10サンプル測定し、その最大値、最
小値および10サンプルの平均値を求め、これらの値を
表5〜表6に示すとともに、最大値と最小値の差を求め
てばらつきを評価した。
【0021】
【表5】
【0022】
【表6】
【0023】
【発明の効果】表1〜表6に示される結果から、本発明
ろう材1〜13は、ピール強度にばらつきが少なくかつ
ピール強度自体も高いところから、従来ろう材に比べて
いずれも優れた特性を有していることがわかる。
【0024】しかし、この発明の条件から外れた比較ろ
う材1〜15を用いてろう付けしたろう付け部は、ピー
ル強度自体が低下したり、ピール強度のばらつきが大き
くなったりして好ましくない特性が少なくとも1つ表わ
れ、さらに、比較ろう材の中には帯または線に加工する
途中で切断するものもあって好ましくない結果が表われ
ていることがわかる。
【0025】上述のように、この発明の活性Agろう材
はいずれも優れた特性を有し、信頼性が要求される製
品、特に電子部品のろう付けに適用した場合すぐれた効
果を奏し、これら産業の発展に大いに貢献しうるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】ピール強度の測定法を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 AlN基板 2 L字形銅板 3 ろう付け部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年7月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】
【表3】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】
【表4】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 Cu:25〜30%、 Hf,Zn,Zr,Be,Liのうちの1種または2種
    以上:0.2〜5%、 O2 :100ppm 以下、を含有し、残りがAgおよび不
    可避不純物からなる組成を有するAgろう材素地中に、
    最大粒径:50μm以下の金属間化合物粒子が分散して
    いる組織を有することを特徴とする活性Agろう材。
  2. 【請求項2】 前記活性Agろう材素地中に分散してい
    る金属間化合物粒子の最大粒径は30μm以下であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の活性Agろう材。
JP9358993A 1993-03-29 1993-03-29 活性Agろう材 Withdrawn JPH06277873A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008188670A (ja) * 2007-01-12 2008-08-21 Terumo Corp ろう材、ガイドワイヤおよび接合体
CN112518174A (zh) * 2020-12-04 2021-03-19 杭州华光焊接新材料股份有限公司 一种电真空器件焊接用的低银钎料及其制备方法

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