JPH08169778A - アルミナ系セラミックス−アルミニウム合金の接合用ろう合金及び接合体 - Google Patents
アルミナ系セラミックス−アルミニウム合金の接合用ろう合金及び接合体Info
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- JPH08169778A JPH08169778A JP33239594A JP33239594A JPH08169778A JP H08169778 A JPH08169778 A JP H08169778A JP 33239594 A JP33239594 A JP 33239594A JP 33239594 A JP33239594 A JP 33239594A JP H08169778 A JPH08169778 A JP H08169778A
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- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミナ系セラミックスとアルミニウム合金
とをなんらの前処理なしに金属的に接合することがで
き、高強度、高安定性、高耐熱性、高熱伝導性の接合を
得る。 【構成】 ５〜４５ｗｔ％のＧｅ、５〜１５ｗｔ％のＳ
ｉ、２〜１０ｗｔ％のＭｇ、残部Ａｌからなるアルミナ
系セラミックス−アルミニウム合金の接合用ろう合金及
びこれを用いた接合体。
とをなんらの前処理なしに金属的に接合することがで
き、高強度、高安定性、高耐熱性、高熱伝導性の接合を
得る。 【構成】 ５〜４５ｗｔ％のＧｅ、５〜１５ｗｔ％のＳ
ｉ、２〜１０ｗｔ％のＭｇ、残部Ａｌからなるアルミナ
系セラミックス−アルミニウム合金の接合用ろう合金及
びこれを用いた接合体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミナ系セラミックス
とアルミニウム合金とのろう付に用いられるろう合金及
びアルミナ系セラミックス−アルミニウム合金の接合体
に関する。
とアルミニウム合金とのろう付に用いられるろう合金及
びアルミナ系セラミックス−アルミニウム合金の接合体
に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】従来、本発明の対象となっ
ているアルミナ系セラミックスとアルミニウム合金との
接合技術に関しては、以下のような近接する技術が知ら
れている。
ているアルミナ系セラミックスとアルミニウム合金との
接合技術に関しては、以下のような近接する技術が知ら
れている。
【０００３】まず、アルミナ系セラミックスと金属とを
接合する技術としては、下記の示すように（１）活性金
属ろうによるろう付、及び（２）メタライズ法が知られ
ている。
接合する技術としては、下記の示すように（１）活性金
属ろうによるろう付、及び（２）メタライズ法が知られ
ている。
【０００４】（１）の活性金属ろうによるろう付は、セ
ラミックスと化学的に反応するＴｉ、Ｚｒなどの金属
（活性金属）を含有するろう（活性金属ろう）によりセ
ラミックスと金属とをろう付する方法である。この方法
で用いられる活性金属ろうの基本はＡｇ−Ｃｕろうであ
り、ろう付温度は８００〜１０００℃である。
ラミックスと化学的に反応するＴｉ、Ｚｒなどの金属
（活性金属）を含有するろう（活性金属ろう）によりセ
ラミックスと金属とをろう付する方法である。この方法
で用いられる活性金属ろうの基本はＡｇ−Ｃｕろうであ
り、ろう付温度は８００〜１０００℃である。
【０００５】（２）のメタライズ法は、接合しようとす
るセラミックス表面にＭｏ、Ｗなどの高融点金属を含む
表面層（メタライズ層）を設け、さらに表面層をＮｉな
どの金属でメッキした後、メッキ層と相手金属部材とを
ろう付する方法である。
るセラミックス表面にＭｏ、Ｗなどの高融点金属を含む
表面層（メタライズ層）を設け、さらに表面層をＮｉな
どの金属でメッキした後、メッキ層と相手金属部材とを
ろう付する方法である。
【０００６】一方、アルミニウム合金を他種の材料と接
合するのに有効な方法としては、（３）接着剤を用いて
接合する方法しか知られていない。
合するのに有効な方法としては、（３）接着剤を用いて
接合する方法しか知られていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以下に示すよ
うに、上述した従来技術のどの方法でもアルミナ系セラ
ミックスとアルミニウム合金とを接合するには不適当で
ある。
うに、上述した従来技術のどの方法でもアルミナ系セラ
ミックスとアルミニウム合金とを接合するには不適当で
ある。
【０００８】（１）の方法はアルミニウム合金とセラミ
ックスとの接合に適用することができない。これは、こ
の方法による処理温度がアルミニウム合金の融点（一般
的に６００℃以下）よりも高いことから、接合しようと
するアルミニウム合金部材自体が溶融してしまうためで
ある。
ックスとの接合に適用することができない。これは、こ
の方法による処理温度がアルミニウム合金の融点（一般
的に６００℃以下）よりも高いことから、接合しようと
するアルミニウム合金部材自体が溶融してしまうためで
ある。
【０００９】（２）の方法では、セラミックス表面にメ
タライズ層及びメッキ層を設けた状態で、アルミニウム
合金用のろうを用いればろう付が可能である。しかし、
ろう付の前にメタライズ処理及びメッキ処理という２段
階の前処理が必要となるので生産性が悪い。
タライズ層及びメッキ層を設けた状態で、アルミニウム
合金用のろうを用いればろう付が可能である。しかし、
ろう付の前にメタライズ処理及びメッキ処理という２段
階の前処理が必要となるので生産性が悪い。
【００１０】（３）のように接着剤を用いる方法では、
高強度、高安定性、高耐熱性、高熱伝導性の接合を得る
ことができない。
高強度、高安定性、高耐熱性、高熱伝導性の接合を得る
ことができない。
【００１１】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、アルミナ系セラミックスとアルミニウ
ム合金とをなんらの前処理なしに金属的に接合すること
ができ、高強度、高安定性、高耐熱性、高熱伝導性の接
合を得ることを目的とする。
れたものであり、アルミナ系セラミックスとアルミニウ
ム合金とをなんらの前処理なしに金属的に接合すること
ができ、高強度、高安定性、高耐熱性、高熱伝導性の接
合を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の接合用ろう合金
は、アルミナ系セラミックスとアルミニウム合金との接
合に用いられるろう合金であって、５〜４５ｗｔ％のＧ
ｅ、５〜１５ｗｔ％のＳｉ、２〜１０ｗｔ％のＭｇ、残
部Ａｌからなることを特徴とするものである。
は、アルミナ系セラミックスとアルミニウム合金との接
合に用いられるろう合金であって、５〜４５ｗｔ％のＧ
ｅ、５〜１５ｗｔ％のＳｉ、２〜１０ｗｔ％のＭｇ、残
部Ａｌからなることを特徴とするものである。
【００１３】また、本発明の接合体は、アルミナ系セラ
ミックスとアルミニウム合金とをろう合金により接合し
た接合体であって、前記ろう合金が、５〜４５ｗｔ％の
Ｇｅ、５〜１５ｗｔ％のＳｉ、２〜１０ｗｔ％のＭｇ、
残部Ａｌからなることを特徴とするものである。
ミックスとアルミニウム合金とをろう合金により接合し
た接合体であって、前記ろう合金が、５〜４５ｗｔ％の
Ｇｅ、５〜１５ｗｔ％のＳｉ、２〜１０ｗｔ％のＭｇ、
残部Ａｌからなることを特徴とするものである。
【００１４】本発明において、アルミナ系セラミックス
とはアルミナ、アルミナを含有するガラス、アルミナを
含有するセラミック−ガラス複合材を含み、特に限定さ
れない。また、アルミニウム合金に関してもその構成成
分及び組成は特に限定されない。本発明の接合体は様々
な分野で利用され、その用途は特に限定されない。
とはアルミナ、アルミナを含有するガラス、アルミナを
含有するセラミック−ガラス複合材を含み、特に限定さ
れない。また、アルミニウム合金に関してもその構成成
分及び組成は特に限定されない。本発明の接合体は様々
な分野で利用され、その用途は特に限定されない。
【００１５】本発明において、ろう合金の組成を上記の
ように限定した理由を説明する。
ように限定した理由を説明する。
【００１６】Ｍｇはアルミナ系セラミックスと反応し、
良好な接合を形成する作用を有するとともに、アルミニ
ウム表面の酸化膜を還元分解してろうによる濡れを良好
にする作用を有する。Ｍｇが１０ｗｔ％を超えると雰囲
気中の酸素による酸化が激しくなり、ろう付性が悪化し
て接合部にボイドなどの欠陥が発生する。Ｍｇが２ｗｔ
％未満ではアルミナ系セラミックスとの反応、及びアル
ミニウム合金表面の酸化物の分解とも不十分となり、上
記の効果が得られない。
良好な接合を形成する作用を有するとともに、アルミニ
ウム表面の酸化膜を還元分解してろうによる濡れを良好
にする作用を有する。Ｍｇが１０ｗｔ％を超えると雰囲
気中の酸素による酸化が激しくなり、ろう付性が悪化し
て接合部にボイドなどの欠陥が発生する。Ｍｇが２ｗｔ
％未満ではアルミナ系セラミックスとの反応、及びアル
ミニウム合金表面の酸化物の分解とも不十分となり、上
記の効果が得られない。
【００１７】Ｇｅ及びＳｉはろうの融点を降下させる作
用を有する。ただし、ＧｅとＳｉとの合計が１０ｗｔ％
未満ではろうの融点を６００℃以下に降下させることが
できず、接合しようとするアルミニウム合金の融点以上
又は融点近くの温度でろう付する必要が生じるため、接
合が不可能になったり、アルミニウム合金の劣化を招
く。Ｓｉの含有量が１５ｗｔ％を超えた場合にもろうの
融点が上昇するため、上記と同様の問題が生じる。Ｇｅ
の含有量が４５ｗｔ％を超えると、ろう自体が脆化して
実用的でなくなるとともに、ろう付後の接合部にも脆化
が起こるために接合強度が低下する。
用を有する。ただし、ＧｅとＳｉとの合計が１０ｗｔ％
未満ではろうの融点を６００℃以下に降下させることが
できず、接合しようとするアルミニウム合金の融点以上
又は融点近くの温度でろう付する必要が生じるため、接
合が不可能になったり、アルミニウム合金の劣化を招
く。Ｓｉの含有量が１５ｗｔ％を超えた場合にもろうの
融点が上昇するため、上記と同様の問題が生じる。Ｇｅ
の含有量が４５ｗｔ％を超えると、ろう自体が脆化して
実用的でなくなるとともに、ろう付後の接合部にも脆化
が起こるために接合強度が低下する。
【００１８】
【作用】本発明のろう合金は融点がアルミニウム合金の
融点よりも低いので、アルミナ系セラミックスとアルミ
ニウム合金とを直接接合することができる。このろう付
に際しては、アルミナ系セラミックスにメタライズ処
理、化学研磨、メッキなどの前処理を施す必要がなく、
アルミニウム合金表面の酸化物を除去するためにフラッ
クスを用いる必要もないので、生産性が向上する。ま
た、本発明のろう合金を用いて得られる接合体は金属ろ
うにより接合されているため、接着剤を用いて接合され
たものと比較して、強度が高く、熱伝導性・耐熱性・気
密性にも優れている。
融点よりも低いので、アルミナ系セラミックスとアルミ
ニウム合金とを直接接合することができる。このろう付
に際しては、アルミナ系セラミックスにメタライズ処
理、化学研磨、メッキなどの前処理を施す必要がなく、
アルミニウム合金表面の酸化物を除去するためにフラッ
クスを用いる必要もないので、生産性が向上する。ま
た、本発明のろう合金を用いて得られる接合体は金属ろ
うにより接合されているため、接着剤を用いて接合され
たものと比較して、強度が高く、熱伝導性・耐熱性・気
密性にも優れている。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００２０】実施例１〜５及び比較例１〜５ ２５ｗｔ％Ｇｅ、１２ｗｔ％Ｓｉ、６ｗｔ％Ｍｇ、残部
Ａｌからなるろう合金を調製した。このろう合金を用
い、アルミナセラミックスとＡ１０５０アルミニウム合
金とを、温度５５０℃、５×１０-4ｔｏｒｒの真空中で
ろう付した。
Ａｌからなるろう合金を調製した。このろう合金を用
い、アルミナセラミックスとＡ１０５０アルミニウム合
金とを、温度５５０℃、５×１０-4ｔｏｒｒの真空中で
ろう付した。
【００２１】得られたアルミナセラミックス−アルミニ
ウム合金の接合体の接合界面の金属組織を示す電子顕微
鏡写真を図１及び図２に示す。なお、図２は図１の拡大
写真である。これらの図に示されるように接合界面には
ボイドなどの欠陥は見られない。また得られた接合体に
ついて、接合面に平行にせん断荷重をかけたところ、ア
ルミナ部材が破断するまで接合面の破断は起こらなかっ
た。
ウム合金の接合体の接合界面の金属組織を示す電子顕微
鏡写真を図１及び図２に示す。なお、図２は図１の拡大
写真である。これらの図に示されるように接合界面には
ボイドなどの欠陥は見られない。また得られた接合体に
ついて、接合面に平行にせん断荷重をかけたところ、ア
ルミナ部材が破断するまで接合面の破断は起こらなかっ
た。
【００２２】上記と同様に表１に示す種々の組成のろう
合金を調製して、ろう付によりアルミナセラミックス−
アルミニウム合金の接合体を作製し、そのろう付性能を
調べた結果を表１に併記する。
合金を調製して、ろう付によりアルミナセラミックス−
アルミニウム合金の接合体を作製し、そのろう付性能を
調べた結果を表１に併記する。
【００２３】
【表１】 実施例６ ３０ｗｔ％Ｇｅ、１０ｗｔ％Ｓｉ、５ｗｔ％Ｍｇ、残部
Ａｌからなるろう合金を調製した。図３に示すように、
このろう合金を用い、アルミナパイプ１とＡ６０６１ア
ルミニウム合金製の円盤２とをろう付して真空機器用絶
縁フランジを作製した。
Ａｌからなるろう合金を調製した。図３に示すように、
このろう合金を用い、アルミナパイプ１とＡ６０６１ア
ルミニウム合金製の円盤２とをろう付して真空機器用絶
縁フランジを作製した。
【００２４】この真空機器用絶縁フランジは、絶縁部材
がセラミックスであるため電気絶縁性が良好である。ま
た、締結部がアルミニウム合金であるため十分な機械的
信頼性を有する。更に、接合部の気密性が高いため、内
部を高真空にしてもリークが起こらない。
がセラミックスであるため電気絶縁性が良好である。ま
た、締結部がアルミニウム合金であるため十分な機械的
信頼性を有する。更に、接合部の気密性が高いため、内
部を高真空にしてもリークが起こらない。
【００２５】実施例７ ２５ｗｔ％Ｇｅ、８ｗｔ％Ｓｉ、３ｗｔ％Ｍｇ、残部Ａ
ｌからなるろう合金を調製した。図４に示すように、こ
のろう合金を用い、アルミナ基板１１上にＡ１０５０ア
ルミニウム合金製のブロック１２をろう付して電子素子
用ヒートシンクを作製した。
ｌからなるろう合金を調製した。図４に示すように、こ
のろう合金を用い、アルミナ基板１１上にＡ１０５０ア
ルミニウム合金製のブロック１２をろう付して電子素子
用ヒートシンクを作製した。
【００２６】このヒートシンクは、接合部がアルミニウ
ムを主体とする金属質であるため、熱伝導性に優れてい
る。
ムを主体とする金属質であるため、熱伝導性に優れてい
る。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の接合用ろう
合金を用いればアルミナ系セラミックスとアルミニウム
合金とを直接に高い生産性で接合することができる。ま
た、このろう合金を用いて得られる本発明の接合体は強
度が高く、熱伝導性・耐熱性・気密性にも優れている。
合金を用いればアルミナ系セラミックスとアルミニウム
合金とを直接に高い生産性で接合することができる。ま
た、このろう合金を用いて得られる本発明の接合体は強
度が高く、熱伝導性・耐熱性・気密性にも優れている。
【図１】本発明の実施例１で得られたアルミナセラミッ
クス−アルミニウム合金の接合体の接合界面の金属組織
を示す電子顕微鏡写真。
クス−アルミニウム合金の接合体の接合界面の金属組織
を示す電子顕微鏡写真。
【図２】本発明の実施例１で得られたアルミナセラミッ
クス−アルミニウム合金の接合体の接合界面の金属組織
を示し、図１を拡大した電子顕微鏡写真。
クス−アルミニウム合金の接合体の接合界面の金属組織
を示し、図１を拡大した電子顕微鏡写真。
【図３】本発明の実施例６で作製された真空機器用絶縁
フランジの分解斜視図。
フランジの分解斜視図。
【図４】本発明の実施例７で作製された電子素子用ヒー
トシンクの分解斜視図。
トシンクの分解斜視図。
１…アルミナパイプ、２…アルミニウム合金製の円盤、
１１…アルミナ基板、１２…アルミニウム合金製のブロ
ック。
１１…アルミナ基板、１２…アルミニウム合金製のブロ
ック。
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミナ系セラミックスとアルミニウム
合金との接合に用いられるろう合金であって、５〜４５
ｗｔ％のＧｅ、５〜１５ｗｔ％のＳｉ、２〜１０ｗｔ％
のＭｇ、残部Ａｌからなることを特徴とする接合用ろう
合金。 - 【請求項２】 アルミナ系セラミックスとアルミニウム
合金とをろう合金により接合した接合体であって、前記
ろう合金が、５〜４５ｗｔ％のＧｅ、５〜１５ｗｔ％の
Ｓｉ、２〜１０ｗｔ％のＭｇ、残部Ａｌからなることを
特徴とする接合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33239594A JP3977875B2 (ja) | 1994-12-14 | 1994-12-14 | アルミナ系セラミックス−アルミニウム合金の接合用ろう合金及び接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33239594A JP3977875B2 (ja) | 1994-12-14 | 1994-12-14 | アルミナ系セラミックス−アルミニウム合金の接合用ろう合金及び接合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08169778A true JPH08169778A (ja) | 1996-07-02 |
| JP3977875B2 JP3977875B2 (ja) | 2007-09-19 |
Family
ID=18254498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33239594A Expired - Lifetime JP3977875B2 (ja) | 1994-12-14 | 1994-12-14 | アルミナ系セラミックス−アルミニウム合金の接合用ろう合金及び接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3977875B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001168482A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-06-22 | Toshiba Corp | セラミックス回路基板 |
| JP2003320452A (ja) * | 2002-04-30 | 2003-11-11 | Taiheiyo Cement Corp | 金属−セラミックス複合材料同士の接合方法 |
| JP2006045040A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Nhk Spring Co Ltd | Ｓｉ系セラミックスを有す複合材およびその製造方法。 |
-
1994
- 1994-12-14 JP JP33239594A patent/JP3977875B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001168482A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-06-22 | Toshiba Corp | セラミックス回路基板 |
| JP2003320452A (ja) * | 2002-04-30 | 2003-11-11 | Taiheiyo Cement Corp | 金属−セラミックス複合材料同士の接合方法 |
| JP2006045040A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Nhk Spring Co Ltd | Ｓｉ系セラミックスを有す複合材およびその製造方法。 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3977875B2 (ja) | 2007-09-19 |
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