JPH02155594A - 合金ロウ材 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、ロウ材に係り、特にＴｉとＡｌとを主成分と
する合金ロウ材に関したものである。

Ｂ９発明の概要 本発明は、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）を主
成分としたロウ材であり、低融点金属を含有する導電性
金属のロウ付接合に適した合金ロウ材である。

Ｃ１従来の技術 従来、低融点金属、例えばＢｉ（ビスマス）を含有する
導電性の金属部材として、例えば電気接点がある。

この種の電気接点においては、低融点金属を１０重量％
以上含有させることが電気的性能の要求から多々行われ
ている。

しかし、低融点金属を多く含むと、加熱時に、ロウ材の
流動温度以下で低融点金属が接合部の界面に析出（また
は溶出）し、ロウ材の［ぬれ性−１を阻害して、結果と
してロウ付出来ない現象を引き起こしていた。

また、接合出来たとしても、低融点金属がロウ付接合部
に存在すると、接合強度が著しく低下し、容易に取れて
しまうものであった。

上述のようなことから、低融点金属を含有する金属部材
の接合は、機械的に変形（例えば「かしめ」）させるか
、ネジ止め、といった手段で行っている。

■〕９発明が解決しようとする課題 従来は、低融点金属を含有する金属部材の接合は、機械
的な手段で接合するものであったので、これを電気、電
子機器の接点と導体との接合に用いた場合には、多頻度
の開閉により、接合強度が低下して接触抵抗が増加した
り、またそれに伴う発熱の発生等の問題があった。

さらには、接点が脱落してしまう場合もあり、耐久性は
悪いしのであった。

８８課題を解決するための手段 発明者らは、種々実験を行った結果、ＴｉとＡｌとでロ
ウ材を形成すれば、多量の低融点金属を含有していても
、安定にロウ付接合できることを見出した。

また、ＴｉまたはＡｌと共晶を作る材料を添加すると、
Ｔｉ、Ａｌの拡散層を安定化でき、接合を一層確実なも
のにできることを見出した。

すなわち、ロウ付部にＴｉ、Ａｌの拡散層が存在するこ
とで低融点金属の接合界面への侵入を効果的に防止でき
、安定にロウ材できることが判った。

従って、本発明は、 低融点金属を含有する導電性金属を接合する合金ロウ材
であり、 （１）２０〜９０重量％のＴｉと、１０〜８０重量％の
Ａｌとからなる合金ロウ材。

（２）ＴｉとＡｌと、これらＴｉまたはＡｌのいずれか
と共晶を作る材料からなる第３成分とからなり、 ＴｉとＡｌとを合計で２０重量％以上含何口、且つ重量
比で、Ｔ　ｉ　／　Ａ　Ｉ　＝　２０　／　８０〜９０
　／１０とした合金ロウ材。

の要件からなるものである。

しかして、ＴｉとＡｌとの割合、ＴｉとＡｌと第３成分
との割合が上記の関係より外れる場合には安定したロウ
付接合を得ることが出来なかった。

なお、低融点金属としては、例えば、Ｂｉ（ビスマス）
、Ｓｂ（アンチモン）等の低融点金属として良く知られ
ている金属が該当する。また、導電性金属としては、銅
、銅合金、銀、銀合金、が該当する。

また、ＴｉまたはＡｌのいずれかと共晶を作る材料（第
３成分）としては、例えば、Ｃｕ（銅）、Ｉｎ（インジ
ウム）、Ｎｉ　にッケル）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（
鉄）のうちの少なくとも１種類が該当する。

さらに、ロウ材の使用条件としては、 ■ロウ付温度は、６５０〜ｌ０００℃。

■ロウ付雰囲気は、真空中、不活性ガス中。

■ロウ材の厚さは、０．０２〜Ｉ　、０ｍｍ０とするの
が好ましい。

Ｆ１作用 ロウ付接合部にＴｉ、Ａｌの拡散層が存在することで低
融点金属の接合界面への侵入を効果的に防止でき、低融
点を含有する導電性金属と同種金属（または含まない金
属）を安定にロウ材することができる。

Ｇ、実施例 本発明を以下の実施例に基づいて詳細に説明する。

（実施例−１） Ｃｕが５０重量％、Ｏｒが４０重量％、Ｂｉが１０重ら
１％の成分からなる、低融点金属含有の金属部材と無酸
素銅との接合例である。

（ａ）低融点金属を含有した部材について１００メツシ
ユの粒径のＯｒ（クロム）粉末を、アルミナ容器（内径
６８ｍｍ）に約１６０ｇ入れ、このＣｒ粉末上にＣｕ−
Ｂ１合金（約４００ｇ）を載置し、容器に蓋をかぶせ、
これを真空炉内にて脱ガスと共にＣｕ−Ｂ１合金の融点
以下の温度で加熱処理して、まずＯｒ粒子を拡散結合さ
せて多孔質の溶浸母材を形成する。

その後温度を上げて、Ｃｕ、Ｂｉを溶浸母材に溶浸させ
る。

この際にアルミナ容器内は、Ｂｉ蒸気を含んだ雰囲気と
なり、Ｂｉを多量に含有した複合金属が得られる。

こうして得られて金属材料を、容器から取り出し、外面
を機械加工して所定の寸法形状にする。

（ｂ）ロウ材について ３２５メツシユの粒径のＴｉとＡｌの粉末と、これらＴ
ｉ、Ａｌと共晶を作る第３成分としてのＣｕ粉末（−３
２５メツシユ）とを用意し、Ｔｉが３５重量％、Ａｌが
３０重量％、Ｃｕが３５重爪形となるように混合する。

この混合粉末を非酸化性雰囲気中で加熱溶解し、得られ
たインゴットを圧延成形して、約０　、２　ｍ　ｍの箱
状のロウ材に加工する。

（ｃ）ロウ材について 上気ロウ材（Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｕ）を、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｂ１
合金部材と、無酸素銅からなる部材との間に入れ、これ
らをアルミナ容器内に設置し、且つ蓋をし、真空炉にて
加熱処理（９５０℃、１５分間）して接合した。

（ｄ）ロウ材の結果について 上記のようにして得られた接合物は、強固に接合されて
おり、しかもロウ材も十分に流動していることが確認さ
れた。

また、Ｘ線マイクロアナライザにて接合部の断面を観察
すると、Ｔｉ、Ａｌの拡散層によって、Ｂｉの界面への
析出は防止され、安定したロウ付接合層が形成されてい
ることが確認された。

（実施例−２〜３８） 上述の実施例−１と同様な条件で、ロウ材の成分を変え
てロウ付接合について調べた。

その結果は図及び下表に示す通りであった。

実施例 ３〜１０ 評価。

△ １１−１９　　× ２０〜２８．× ３１．３５　　△ ３０．３２．　０ ３４．３７ ２９．３３　　△ 結果 界面に隙間が生じていた 部材の一部に銅の食われがあった が接合力は良好であった 部材に銅の食われがあり、界面に ボイドが存在していた ロウ材の流れが悪く、界面に隙間 が生じた 部材の一部に銅の食われがあった が接合力は良好であった 非常に良好であった ロウ材の流れは良く接合力は比較 的良好であったが、界面に若干の 隙間があった なお、実施例−３０〜３５，３７．３８における、接合
強度は良好であり、引っ張り試験の結果、ロウ付部では
なく、接合した母材の部分が破壊する結果であった。

従って、これらの結果から、 ■ロウ材をＴｉとＡｌとで形成し、且つ両者の成分比（
重量比）を、Ｔｉ／Ａｌが２０／８０〜９０／１０とす
れば良いことが判った。

■Ｔｉ、Ａｌと共晶を作る第３成分を添加すると、Ｔｉ
Ａｌの拡散層を安定化させる効果があり、含有させる上
限は８０重量％であることが判った。

■好ましい組成は、ＴｉとＡｌと共晶を作る材料（第３
成分）との組合せであり、且つ成分比（重量比）を、 Ｔ　ｉ／Ａ　Ｉ　＝４０／６０〜８０／２０（Ｔ　ｉ　
＋−Ａ　Ｉ　）／（第３成分）〜２０／８０〜９０／Ｉ
　Ｏとすれば良いことが判った。

（その他の実施例） 接合する一方の金属部材を、ＡｇにＢｉを添加して形成
し、これを無酸素銅からなる部材に重連の場合と同様な
結果が得られることを確認した。

（比較例） 比較のために一般的に知られている、Ａｇ−ＣｕＩｎ系
ロウ材、及びＣｕ−Ｍｎ−Ｎｉ系ロウ材を用い温度条件
を前者は８００℃、後者は９５０℃とし、且つ他の条件
は上記実施例−■と同様にしてロウ材を試みたが、いず
れも剥離し、ロウ材ができなかった。

Ｈ，発明の効果 本発明のロウ材は、Ｔｉ、Ａｌを主成分とじていること
から、ロウ付部にＴｉ、Ａｌの拡散層を形成し、この拡
散層が低融点金属の接合界面への侵入を効果的に防止で
きることから、従来ロウ材が不可能であった多量（１，
０重量％以上）の低融点金属を含有する導電性金属のロ
ウ材ができるようになった。

しかも、Ｔｉ、Ａｌと共晶を作る金属材料を添加すると
ロウ付接合を一層安定に行うことができる。

また、合金ロウ材であるから、線状（線ロウ）、板状（
板ロウ）に加工成形することも容易であり、適用範囲か
拡大する。

従って、電気、電子機器における低融点金属を含有する
接点の接合に適用した場合には、接触抵抗の低減、安定
化及び発熱防止、を図ることができ、 さらには、 耐久性の向上が図れ、 品質向上に 寄与できるものである。

【図面の簡単な説明】

図は、 各実施例における成分と評価の説明図。 外２名 実施例における成分と評価の説明図 ｕ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）低融点金属を含有する導電性金属の接合に用いる
   ロウ材において、 ２０〜９０重量％のＴｉと、１０〜８０重量％のＡｌと
   からなることを特徴とする合金ロウ材。
2. （２）低融点金属を含有する導電性金属の接合に用いる
   ロウ材において、 ＴｉとＡｌと、これらＴｉまたはＡｌのいずれかと共晶
   を作る材料からなる第３成分とならなり、ＴｉとＡｌと
   を合計で２０重量％以上含有し、且つ重量化で、Ｔｉ／
   Ａｌ＝２０／８０〜９０／１０としたことを特徴とする
   合金ロウ材。