JPH01257173A - ろう付け方法 - Google Patents
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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
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、セラミックと金属、セラミック同志をろう付
け接着できるろう付け方法に関するものである。
け接着できるろう付け方法に関するものである。
従来の技術
従来、セラミックと金属の接着は、例えば、高塩治男、
エレクトロニク・セラミクス、１９７３年１２月号、３
０−３７頁に示されるように、Ｍｏ−Ｍｎ法、活性金属
法などがある。
エレクトロニク・セラミクス、１９７３年１２月号、３
０−３７頁に示されるように、Ｍｏ−Ｍｎ法、活性金属
法などがある。
発明が解決しようとする課題
前記従来例に示されているように、Ｍｅ −Ｍｎ法は、
加湿水素中で１３００〜１７００℃の高温でＭｏ−Ｍｎ
メタライズをセラミック表面に形成して、そのメタライ
ズ膜と金属を銀ろう付けする方法である。しかし、この
方法は以下で述べる理由によシ薄膜サーミスタ素子のよ
うな耐熱性の低いセラミック素子と金属のろう付けに不
適である。
加湿水素中で１３００〜１７００℃の高温でＭｏ−Ｍｎ
メタライズをセラミック表面に形成して、そのメタライ
ズ膜と金属を銀ろう付けする方法である。しかし、この
方法は以下で述べる理由によシ薄膜サーミスタ素子のよ
うな耐熱性の低いセラミック素子と金属のろう付けに不
適である。
薄膜サーミスタ素子はアルミナ基板の一方の表面に電極
膜と感温抵抗体膜を形成して構成される。
膜と感温抵抗体膜を形成して構成される。
このため、アルミナ基板の一方の表面に電極膜と感温抵
抗体膜を形成した後、アルミナ基板の他の表面にメタラ
イズ膜を形成する場合、薄膜サーミスタ素子の耐熱性が
９００°Ｃ以下、好ましくは、８００℃以下であるので
、Ｍ ｏ −Ｍ ｎ法は使用出来ないという欠点があっ
た。他方、アルミナ基板の他の表面にメタライズ膜を先
に形成した後、電極膜と感温抵抗体膜をアルミナ基板の
一方の表面に形成する場合、電極膜は通常空気中など酸
化性雰囲気中で高温中で焼き付けて形成され、このとき
にメタライズ膜が酸化されるので、ろう付けできなくな
る。
抗体膜を形成した後、アルミナ基板の他の表面にメタラ
イズ膜を形成する場合、薄膜サーミスタ素子の耐熱性が
９００°Ｃ以下、好ましくは、８００℃以下であるので
、Ｍ ｏ −Ｍ ｎ法は使用出来ないという欠点があっ
た。他方、アルミナ基板の他の表面にメタライズ膜を先
に形成した後、電極膜と感温抵抗体膜をアルミナ基板の
一方の表面に形成する場合、電極膜は通常空気中など酸
化性雰囲気中で高温中で焼き付けて形成され、このとき
にメタライズ膜が酸化されるので、ろう付けできなくな
る。
また、活性金属法は、活性金属であるＴＩ、Ｚｒなどと
、これと比較的低融点の合金を作るＮｉ。
、これと比較的低融点の合金を作るＮｉ。
Ｃｕ、Ａｇとを、共晶組成になるようにセラミックと金
属の間に挿入し、真空中または不活性ガス中で加熱する
方法である。しかし、この方法も、９００℃以上の高温
を必要とするので、前記と同じ理由によシ、薄膜サーミ
スタ素子を金属にろう付け接着するのに不適切であった
。
属の間に挿入し、真空中または不活性ガス中で加熱する
方法である。しかし、この方法も、９００℃以上の高温
を必要とするので、前記と同じ理由によシ、薄膜サーミ
スタ素子を金属にろう付け接着するのに不適切であった
。
課題を解決するための手段
前記課題を解決するための技術的手段は、チタニウム箔
の二つの表面に、銀ろう粉末、有機バインダ、有機溶剤
および直径３０μｍ以上の球形の金属粉末または無桟物
粉末とからなる印刷膜を形成した後、セラミックと金属
あるいはセラミックとセラミックの間にこのチタニウム
箔を配置して、真空中または不活性雰囲気中で加熱する
ことにより、セラミックと金属あるいはセラミックとセ
ラミックをろう付けする方法である。
の二つの表面に、銀ろう粉末、有機バインダ、有機溶剤
および直径３０μｍ以上の球形の金属粉末または無桟物
粉末とからなる印刷膜を形成した後、セラミックと金属
あるいはセラミックとセラミックの間にこのチタニウム
箔を配置して、真空中または不活性雰囲気中で加熱する
ことにより、セラミックと金属あるいはセラミックとセ
ラミックをろう付けする方法である。
作 用
本発明のろう付け方法は、銀ろう粉末を含む印刷膜の形
成されたチタニウム箔をセラミックと金属の間に配置し
て、真空中もしくは不活性ガス中で加熱処理することに
より、両者をろう付けする方法である。この加熱処理の
とき、本発明のろう付け方法は上述したように、銀ろう
粉末とチタニウム粉末を含むので、８００℃以下の温度
で銀ろう粉末が融解して液相になる。他方、液相銀ろう
と接する固相のチタニウム箔の一部は液相銀ろう中を拡
散して、セラミック表面に化学的に吸着し、セラミック
とチタニウムが接着する。更に、吸着チタニウムと銀ろ
うが金属結合で接着する。このような過程を経て、セラ
ミックと金属が接着されるので、加熱温度は８００℃以
下の低温で十分である。
成されたチタニウム箔をセラミックと金属の間に配置し
て、真空中もしくは不活性ガス中で加熱処理することに
より、両者をろう付けする方法である。この加熱処理の
とき、本発明のろう付け方法は上述したように、銀ろう
粉末とチタニウム粉末を含むので、８００℃以下の温度
で銀ろう粉末が融解して液相になる。他方、液相銀ろう
と接する固相のチタニウム箔の一部は液相銀ろう中を拡
散して、セラミック表面に化学的に吸着し、セラミック
とチタニウムが接着する。更に、吸着チタニウムと銀ろ
うが金属結合で接着する。このような過程を経て、セラ
ミックと金属が接着されるので、加熱温度は８００℃以
下の低温で十分である。
更に、セラミックと金属のろう付け接続の場合、両者の
熱膨張係数は、通常、一致しないので、熱応力を緩和し
てクラックの発生を防止するためにろう材層の厚さはあ
る一定以上必要である。前記印刷膜は直径３０μｍ以上
の球形の金属粉末または無機物粉末を含むので、ろう材
層の厚さは３０μｍ以上に保持され、クラックの発生が
防止される。
熱膨張係数は、通常、一致しないので、熱応力を緩和し
てクラックの発生を防止するためにろう材層の厚さはあ
る一定以上必要である。前記印刷膜は直径３０μｍ以上
の球形の金属粉末または無機物粉末を含むので、ろう材
層の厚さは３０μｍ以上に保持され、クラックの発生が
防止される。
実施例
第１図は本発明のろう付け方法の一実施例を示す配置図
である。チタニウム箔１の二つの表面に、銀ろう粉末、
有機バインダ、有機溶剤および直径３０μｍ以上の球形
の金属粉末または無機物粉末とからなるペーストを印刷
し、約１００℃で１０〜２０分間空気中乾燥して、印刷
膜２を形成した。
である。チタニウム箔１の二つの表面に、銀ろう粉末、
有機バインダ、有機溶剤および直径３０μｍ以上の球形
の金属粉末または無機物粉末とからなるペーストを印刷
し、約１００℃で１０〜２０分間空気中乾燥して、印刷
膜２を形成した。
次に、アルミナ基板３とステンレス板４の間に、印刷Ｍ
２の形成されたチタニウム箔１を配置して、２Ｘ１０
’ｔｏｒｒ以下の真空中で約８００℃に１〜２分間加
熱した後、室温に冷却した。この結果、アルミナ基板３
はステンレス板４にろう付けされた。
２の形成されたチタニウム箔１を配置して、２Ｘ１０
’ｔｏｒｒ以下の真空中で約８００℃に１〜２分間加
熱した後、室温に冷却した。この結果、アルミナ基板３
はステンレス板４にろう付けされた。
第２図はろう付け後のろう付け部所面図である。
有機バインダ、有機溶剤は、空気中乾燥、真空中加熱の
際に蒸発するので、有機バインダ、有機溶剤は真空中加
熱後、接着層２中に含まれず、接着層２′は銀ろう２１
および球形の金属粉末２２または無機物粉末２２とで構
成される。尚、真空中加熱のほかにも、窒素中、アルゴ
ン中など不活性ガス中の加熱によっても同様のろう付け
が得られた。
際に蒸発するので、有機バインダ、有機溶剤は真空中加
熱後、接着層２中に含まれず、接着層２′は銀ろう２１
および球形の金属粉末２２または無機物粉末２２とで構
成される。尚、真空中加熱のほかにも、窒素中、アルゴ
ン中など不活性ガス中の加熱によっても同様のろう付け
が得られた。
このように、本発明のろう付け方法は８００ ’Ｃ以下
でのろう付けができるので、アルミナ基板３の他の表面
に電極膜３１および感温抵抗体膜３２を形成した薄膜サ
ーミスタ素子を容易に金属にろう付け接続できる。即ち
、薄膜サーミスタの耐熱性は構成材料によシ異なるが、
Ａｕ−Ｐｔ厚膜電極膜３１とＳｉＣ感温感温抵抗体膜全
２いた高耐熱性薄膜サーミスタでも、その耐熱性は９０
０°Ｃ以下、好ましくはＳＯＯ°Ｃ以下であシ、この温
度以上の高温にさらされると、抵抗値が大きく増大して
、実用に供することができない。
でのろう付けができるので、アルミナ基板３の他の表面
に電極膜３１および感温抵抗体膜３２を形成した薄膜サ
ーミスタ素子を容易に金属にろう付け接続できる。即ち
、薄膜サーミスタの耐熱性は構成材料によシ異なるが、
Ａｕ−Ｐｔ厚膜電極膜３１とＳｉＣ感温感温抵抗体膜全
２いた高耐熱性薄膜サーミスタでも、その耐熱性は９０
０°Ｃ以下、好ましくはＳＯＯ°Ｃ以下であシ、この温
度以上の高温にさらされると、抵抗値が大きく増大して
、実用に供することができない。
また、接着層２′の厚さは金属粉末２２または無機物粉
末２２の直径によってほぼ決まるので、３０μｍ以上で
ある。金属粉末２２または無機物粉末２２を添加しない
場合、ろう付け後、アルミナ基板にクラックが発生し易
いが、添加した場合、クラック発生は皆無であった。こ
のように本発明のろう付け方法はろう材層の厚さを３０
μｍ以上に制御できるので、熱応力によるクラックの発
生を防止できる。
末２２の直径によってほぼ決まるので、３０μｍ以上で
ある。金属粉末２２または無機物粉末２２を添加しない
場合、ろう付け後、アルミナ基板にクラックが発生し易
いが、添加した場合、クラック発生は皆無であった。こ
のように本発明のろう付け方法はろう材層の厚さを３０
μｍ以上に制御できるので、熱応力によるクラックの発
生を防止できる。
ろう付け後、ろう付け部の断面に沿って組成分析したと
ころアルミナ基板３の表面およびステンレス板４の表面
からチタニウムが検出された。また、同時に銀ろう２１
は融解した状態で、金属粉末２２または無機物粉末２２
は球形で、それぞれ観察された。このことから真空加熱
中に融解した液相銀ろうと接する固相のチタニウム箔１
の一部は液相銀ろう中を拡散して、アルミナ基板３の表
面およびステンレス４の表面に化学的に吸着し、アルミ
ナ基板ａとチタニウムおよびステンレス板４とチタニウ
ムが接着し、更に吸着チタニウムと銀ろうが金属結合で
接着する、と解される。
ころアルミナ基板３の表面およびステンレス板４の表面
からチタニウムが検出された。また、同時に銀ろう２１
は融解した状態で、金属粉末２２または無機物粉末２２
は球形で、それぞれ観察された。このことから真空加熱
中に融解した液相銀ろうと接する固相のチタニウム箔１
の一部は液相銀ろう中を拡散して、アルミナ基板３の表
面およびステンレス４の表面に化学的に吸着し、アルミ
ナ基板ａとチタニウムおよびステンレス板４とチタニウ
ムが接着し、更に吸着チタニウムと銀ろうが金属結合で
接着する、と解される。
金属粉末２２として、チタニウム、ステンレス、コバー
ル合金が優れている。これは、これら金属がろう付け時
の温度で溶解せず、また被接着セラミックの熱膨張係数
と同程度の比較的小さな熱膨張係数を有するからである
。無機物粉末２２として、アルミナ、酸化ジルコニウム
、チタニア、ムライト、酸化マグネシウムが優れている
。これは、これら無機物がろう付け時の温度で溶解せず
、また、被接着セラミックの熱膨張係数と同程度の熱膨
張係数を選べるからである。
ル合金が優れている。これは、これら金属がろう付け時
の温度で溶解せず、また被接着セラミックの熱膨張係数
と同程度の比較的小さな熱膨張係数を有するからである
。無機物粉末２２として、アルミナ、酸化ジルコニウム
、チタニア、ムライト、酸化マグネシウムが優れている
。これは、これら無機物がろう付け時の温度で溶解せず
、また、被接着セラミックの熱膨張係数と同程度の熱膨
張係数を選べるからである。
銀ろう２１の材質として種々の添加物を加えた組成が知
られているが、銀と銅からなる共晶銀ろうが望ましい。
られているが、銀と銅からなる共晶銀ろうが望ましい。
共晶銀ろうは真空中加熱でも不活性ガス中加熱でも使用
できるが、亜鉛、カドミウムなどの添加物を加えた紐ろ
うは不活性ガス中加熱で使用出来るが、真空中加熱では
使用できないからである。これは亜鉛、カドミウムなど
の添加物が真空中加熱によシ蒸発して、組成変化が生じ
ることに因る。
できるが、亜鉛、カドミウムなどの添加物を加えた紐ろ
うは不活性ガス中加熱で使用出来るが、真空中加熱では
使用できないからである。これは亜鉛、カドミウムなど
の添加物が真空中加熱によシ蒸発して、組成変化が生じ
ることに因る。
なお、上記説明では、アルミナ基板３とステンレス板４
のろう付けについて説明したが、セラミック同士のろう
付けでも同様のことがいえる。また、上記説明では、チ
タニウム箔１の二つの表面に印刷膜２を形成した場合に
ついて説明したが、印刷膜２をアルミナ基板３の一つの
表面とステンレス板４の一つの表面にそれぞれ形成して
、それ ′ら二つの印刷膜２の間にチタニウム箔１を配
置しても同様のことが言える。
のろう付けについて説明したが、セラミック同士のろう
付けでも同様のことがいえる。また、上記説明では、チ
タニウム箔１の二つの表面に印刷膜２を形成した場合に
ついて説明したが、印刷膜２をアルミナ基板３の一つの
表面とステンレス板４の一つの表面にそれぞれ形成して
、それ ′ら二つの印刷膜２の間にチタニウム箔１を配
置しても同様のことが言える。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば次に示す効果が
得られる。
得られる。
（Ｉ） 本発明のろう付け方法は、チタニウム箔の二
つの表面に、銀ろう粉末、有機バインダ、有機溶剤およ
び直径３０μｍ以上の球形の金属粉末または無機物粉末
とからなる印刷膜を形成した後、セラミックと金属ある
いはセラミックとセラミックの間にこのチタニウム箔を
配置して、真空中または不活性雰囲気中で加熱するだけ
で、セラミックと金属あるいはセラミックとセラミック
をろう付け出来るので、作業性に優れる。
つの表面に、銀ろう粉末、有機バインダ、有機溶剤およ
び直径３０μｍ以上の球形の金属粉末または無機物粉末
とからなる印刷膜を形成した後、セラミックと金属ある
いはセラミックとセラミックの間にこのチタニウム箔を
配置して、真空中または不活性雰囲気中で加熱するだけ
で、セラミックと金属あるいはセラミックとセラミック
をろう付け出来るので、作業性に優れる。
（ＩＩ） 低融点の銀ろうを用いているので、８００
℃以下の低温圧でろう付け出来る。
℃以下の低温圧でろう付け出来る。
１１１［） ろう付け層の厚さは球形の金属粉末また
は無機物粉末の直径によ９３０μｍ以上に制御できるの
で、熱応力によるクラック発生を防止できる。
は無機物粉末の直径によ９３０μｍ以上に制御できるの
で、熱応力によるクラック発生を防止できる。
第１図は本発明のろう付け方法の一実施例を示す配置図
、第２図はろう付け後のろう付け部断面図である。 １・・・・・・チタニウム箔、２・・・・・・印刷膜、
２・・・・・・接着層、２１・・・・・・融解した銀ろ
う、２２・・・・・・金属粉末または無機物粉末、３・
・・・・・アルミナ基板、４・・・・・・ステンレス板
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はか１８第
１ 図 １−・・
チタニウ乙ｄ石２−−−印ノ６１月ｊ（ ３−−−７ンレミク」１ぶ凝 牛−一一又テンレ又、仮 グーＪ＋４４ ２ｆ−−−４に５うう
、第２図はろう付け後のろう付け部断面図である。 １・・・・・・チタニウム箔、２・・・・・・印刷膜、
２・・・・・・接着層、２１・・・・・・融解した銀ろ
う、２２・・・・・・金属粉末または無機物粉末、３・
・・・・・アルミナ基板、４・・・・・・ステンレス板
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はか１８第
１ 図 １−・・
チタニウ乙ｄ石２−−−印ノ６１月ｊ（ ３−−−７ンレミク」１ぶ凝 牛−一一又テンレ又、仮 グーＪ＋４４ ２ｆ−−−４に５うう
Claims (4)
- （１）チタニウム箔の二つの表面に、銀ろう粉末、有機
バインダ、有機溶剤および直径３０μｍ以上の球形の金
属粉末または無機物粉末とからなる印刷膜を形成した後
、セラミックと金属あるいはセラミックとセラミックの
間にこのチタニウム箔を配置して、真空中または不活性
雰囲気中で加熱することにより、セラミックと金属ある
いはセラミックとセラミックをろう付けするろう付け方
法。 - （２）球形の金属粉末がチタニウム、ステンレス、コバ
ール合金の群から選ばれた一つである請求項１記載のろ
う付け方法。 - （３）球形の無機物粉末がアルミナ、酸化ジルコニウム
、チタニア、ムライト、酸化マグネシウムの群から選ば
れた一つである請求項１記載のろう付け方法。 - （４）銀ろう粉末が共晶銀ろう粉末である請求項１記載
のろう付け方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8588288A JPH01257173A (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | ろう付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8588288A JPH01257173A (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | ろう付け方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257173A true JPH01257173A (ja) | 1989-10-13 |
Family
ID=13871276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8588288A Pending JPH01257173A (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | ろう付け方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01257173A (ja) |
-
1988
- 1988-04-07 JP JP8588288A patent/JPH01257173A/ja active Pending
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