JPS6021825B2 - 錫−鉛クラツド板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は錫一鉛クラツド板の製造方法、とくに両金属板
を塑性変形させることなく拡散によって接合する方法に
関するものである。

クラッド板の製造法としては、一般に圧延法、爆後法、
溶接法、ロウ付法、銭ぐるみ法、めつき法等が知られて
いるが、例えば純びｂ又はＰｂ富相Ｐｂ−Ｓｎ合金（以
下単にＰｂ富相合金と呼ぶ）を中間に配し、その両面に
兼縫ｎ又はＰｂ富相Ｓｎ−Ｐｂ合金（以下単にＳｎ官相
合金と呼ぶ）を配した構造の３層クラッド板の場合、前
記各種の方法のうち圧延法が最も一般的な方法として採
用される。

しかるに圧延法の場合、Ｓｎ富相合金とＰｂ富相合金の
変形抵抗が著しく異なるために、圧延の際接合界面が波
を打ついわゆる“リッブル”現象が生じやすく、Ｓｎ富
相合金の被覆層の厚さが場所により不均一になり、さら
にこの現象が進展すると該被覆層が破断し、Ｐｂ富相合
金の心材が露出するなどの問題を生じることがある。又
、圧延によって両金属板を金属学的に接合するためには
、１度に大きなリダクションをかけて圧延する必要ある
が、この種の操作を実現するためには、圧延ロールを外
部により強制的に加圧することのできる特殊な圧延装置
を必要となるなど、設備上の問題もある。本発明は以上
の点に鑑み、各層の厚さが均一で製造容易な錫−鉛クラ
ッド板の製造方法の提供を目的としてなされたものであ
り、本発明によれば、従来リツプル現象が原因で拘束さ
れていた構成素材の成分および厚さの範囲を拡げクラッ
ド材の種類を増やすことができると共に加圧力によるこ
となく両金属間の接着力の向上を図ることができる。

圧延法の場合、ロールによる加圧力によって構成素材に
大きな塑性変形を与えることが必要であり、これによっ
て両構成素材の接触面で活性な素地を露出させると共に
該接触面で両金属の原子間に相互の力が作用し得るよう
な距離に接近させて接合を行っているが、加圧時におい
て各構成素材の塑性変形の程度に著しい差異がある場合
には、これが原因となって前述したように接合後の各構
成素材の厚さが均一でなくなるという問題が生じる。タ
そこで、本発明においては、構成素材に大きな塑性変
形を与えることなしに、両構成素材を十分密着させただ
けで拡散により金属学的に接合させようとするものであ
る。

従来、Ｐｂ合金の接合にはその表面の酸化物が非常に延
性に富むために固相状態で単独に密着させただけでは前
記酸化物が拡散の障害となって接合がしずらいという問
題があり、このことから、酸化物を破壊して拡散を促す
るためにはそれに必要な大きい塑性変形を与えるること
のできる圧延法が適当であるとされていたのである。

このような従来技術に対し本発明者らは、Ｐｂ合金にお
ける酸化膜の存在状態と接着性についてさらに詳細な研
究を行った結果、適切な前処理によって表面の酸化膜の
存在を一定限度以下にすることができれば、実質的に塑
性変形を与えることなしにＰｂ合金を密着状態においた
だけで他の金Ｊ属例えばＳｎ合金との間に岡相状態での
拡散による接合が十分可能なことを明らかにしたもので
ある。

したがって、本発明の要旨とするころは、予め適切な前
処理によって酸化膜を除いた純Ｐｂ又はＰｂ冨相Ｐｂ−
Ｓｎ合金板と純Ｓｎ又はＳｎ富相Ｓｎ−Ｐｂ合金板の両
者を実質的に塑性変形させることなく加圧して密着する
と共にその状態を所定時間保持することにより両金属板
を拡散によって接合することにある。

本発明においては加圧は両金属板の密着状態を保持する
ために必要なものであり、したがって圧延法におけるよ
うな塑性変形を起こすほどの大きな加圧は不要である。

常温において２．５ｋｇ／伽程度の加圧力があれば、本
発明では十分接合が可能である。また、本発明において
は温度は高くするほど拡散が促進されるので好ましく、
それによって前記加圧力をさらに減らすことができるな
ど、より接合容易な状況を作り出出すことが可能となる
。しかしながらＳｎ一Ｐｂ合金の共晶′点が１８３℃で
３あるので、金属間化合物を形成する心配のない固相接
合を遂行するためには１８ｙｏ以下で接合を行なうこと
が望ましい。次に添付図面を参照して本発明錫−鉛クラ
ッド板の製造法の一実施例を説明する。

このクラッド４板は例えば半導体装置用クラッド半田と
して半導体素子の接合に利用される。第１図では、予め
ブラッシングにより表面酸化膜を除去した厚さ８仇吻の
Ｐｂ板１と、厚さ０．２６肌のＳ材阪２，３を夫々３層
組合わせ、常温で２．５ｋ９／柵の圧力をもって密着さ
せ、この状態で５分間保持し各板を拡散により接合させ
たものである。

これにより得られたクラツド板は、各綾成層が互いに金
属的に接着されていて、しかも板厚は各層とも均一であ
った。なお、上前と同様の処理を１５０ｑｏで行なった
結果も各構成層が互いに金属学的に接着されていて夫々
板厚が均一であり、しかも接合界面には金属間化合物に
よる反応層は認められなかった。

第２図は、第１図は構造のクラッド板を製造するにあた
り、密着時間を５分間としたときの各種温度（プレス温
度）と密着圧力と拡散接合状態との関係を示ものであり
。斜線部分が接着良好な領域である。したがって密着圧
力は高いほど好ましいが、あまり圧力が過大であると巨
視的な塑性形成が進み、板厚さ構成比が不均一になるお
それがある。第２図において、接着が良好な領域と接着
が不十分な領域との境界は、拡散時間やＰｂ、Ｓｎの組
成によっても変化するものである。

本実施例においては、各板の接合面積が広い場合には、
密着の際に接合界面に空気がとりかこまれるおこれがあ
る。

このとりかこまれた空気は加熱されたときに火ぶくれの
原因となる。そこでこのような場合には、密着の際各板
を気密性の材料例えば非通電性のプラスチックシートで
真空包装し、界面の空気を除去してやれば良い。以上の
発明から明らかなように、本発明の錫一鉛クラッド板の
製造方法によれば、予め前処理によって酸化膜を除いた
純ＰｂまたはＰｂ富相Ｐｂ−Ｓｎ合金板と泰藤ｎ又はＳ
ｎ富相Ｓｎ−Ｐｂ合金板の両者を実質的に塑性変形させ
ることなく加圧して密着すると共にその状態を所定時間
保持することにより両金属板を拡散によって接合するこ
とから、圧延法の如く機械的な圧力を使用しないので前
記金属板を実質的に塑性変形させることなく容易に接合
することができ、したがってリップル現象がなく接合後
の両金属板の厚さを均一に保つことができるとともに、
上記金属板の成分および厚さの範囲を拡げＰｂ−Ｓｎク
ラツド板の種類を増やすことができる。

また本発明によれば圧延関係の大掛りの設備を要しない
ので、製造コストの引き下げが可能となるなどの効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明錫−鉛クラッド板の製造法の一実施例説
明図、第２図は拡散による接着の特性図である。 １・・・・・・Ｐｂ板、２，３・・・・・・Ｓｎ板。 ガー図ナｚ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 予め前処理によつて酸化膜を除いた純Ｐｂ又はＰｂ
   富相Ｐｂ−Ｓｎ合金板と純Ｓｎ又はＳｎ富相Ｓｎ−Ｐｂ
   合金板の両者を実質的に塑性変形させることなく加圧し
   て密着すると共にその状態を所定時間保持することによ
   り両金属板を拡散によつて接合することを特徴とする錫
   −鉛クラツド板の製造方法。