JPH05255709A - 金属もしくはセラミックスから選ばれた被接合材の接合方法およびこれに用いる接合剤 - Google Patents
金属もしくはセラミックスから選ばれた被接合材の接合方法およびこれに用いる接合剤Info
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- JPH05255709A JPH05255709A JP4088011A JP8801192A JPH05255709A JP H05255709 A JPH05255709 A JP H05255709A JP 4088011 A JP4088011 A JP 4088011A JP 8801192 A JP8801192 A JP 8801192A JP H05255709 A JPH05255709 A JP H05255709A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 空気中で金属の融解温度より低い温度でメタ
ライジングし、金属もしくはセラミックスから選ばれた
被接合材の接合を強固にする。 【構成】 金属もくしはセラミックスから選ばれた被接
合材に用いる接合剤７であり、この接合剤７は高分子８
中に分散させた粒子径１００ｎｍ以下の金属もしくは金
属酸化物から選ばれた微粒子４と、この微粒子４より粒
子径の大きいＮｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎから選ばれ
た金属もしくはこれらの酸化物の添加粉末６とからな
る。
ライジングし、金属もしくはセラミックスから選ばれた
被接合材の接合を強固にする。 【構成】 金属もくしはセラミックスから選ばれた被接
合材に用いる接合剤７であり、この接合剤７は高分子８
中に分散させた粒子径１００ｎｍ以下の金属もしくは金
属酸化物から選ばれた微粒子４と、この微粒子４より粒
子径の大きいＮｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎから選ばれ
た金属もしくはこれらの酸化物の添加粉末６とからな
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属あるいはセラミック
スから選ばれた被接合物の接合方法およびこれに用いる
接合剤に係り、詳しくは粒子径１００ｎｍ以下の金属も
しくは金属酸化物から選ばれた微粒子とこれより粒子径
の大きい金属もしくは金属酸化物の粉末を高分子層中に
均一に分散させた接合剤を用いて、金属同志、金属とセ
ラミックスあるいはセラミックス同志を接合する方法お
よび接合剤に関する。
スから選ばれた被接合物の接合方法およびこれに用いる
接合剤に係り、詳しくは粒子径１００ｎｍ以下の金属も
しくは金属酸化物から選ばれた微粒子とこれより粒子径
の大きい金属もしくは金属酸化物の粉末を高分子層中に
均一に分散させた接合剤を用いて、金属同志、金属とセ
ラミックスあるいはセラミックス同志を接合する方法お
よび接合剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスは高耐熱性、高硬度という
特徴を有しているが、その反面、機械的・熱的衝撃に弱
い欠点がある。これを補うのに金属と組み合わせたり、
あるいは同じセラミックスでも特性の異なるものを組み
合わせると用途が拡大する。このようにセラミックス
と、セラミックスまたは金属との複合化技術（接合技
術）はセラミックス加工技術の重要な要素技術の１つに
なっている。
特徴を有しているが、その反面、機械的・熱的衝撃に弱
い欠点がある。これを補うのに金属と組み合わせたり、
あるいは同じセラミックスでも特性の異なるものを組み
合わせると用途が拡大する。このようにセラミックス
と、セラミックスまたは金属との複合化技術（接合技
術）はセラミックス加工技術の重要な要素技術の１つに
なっている。
【０００３】ところで、セラミックス同志、セラミック
スと金属との接合方法としては、ＰｂＯ、ＣａＯ、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＭｇＯなどの金属酸化物を含むペースト物を接
合剤として用いる方法、あるいはＴｉ系、Ｚｒ系、Ｂｅ
系、ＴｉＨ2 系などの活性金属を含んだペースト状の接
合剤を用いる方法、またＭｏ−Ｍｎ系、Ｍｏ系、Ｗ系等
の高融点金属を被接合材表面でメタライジングし、その
表面にＮｉメッキ、そして金属ろうを付着し、更にもう
一方の被接合材表面にＮｉメッキした後、高温度で接合
する方法が使用されている。
スと金属との接合方法としては、ＰｂＯ、ＣａＯ、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＭｇＯなどの金属酸化物を含むペースト物を接
合剤として用いる方法、あるいはＴｉ系、Ｚｒ系、Ｂｅ
系、ＴｉＨ2 系などの活性金属を含んだペースト状の接
合剤を用いる方法、またＭｏ−Ｍｎ系、Ｍｏ系、Ｗ系等
の高融点金属を被接合材表面でメタライジングし、その
表面にＮｉメッキ、そして金属ろうを付着し、更にもう
一方の被接合材表面にＮｉメッキした後、高温度で接合
する方法が使用されている。
【０００４】また、他の方法として高温でセラミックス
側をプラス極、金属側をマイナス極にして電圧を印加す
ることによりセラミックスと金属とを接合する直流電圧
印加法なども採用されている。
側をプラス極、金属側をマイナス極にして電圧を印加す
ることによりセラミックスと金属とを接合する直流電圧
印加法なども採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記金属酸化
物及び活性金属を含むペースト物を接合剤として用いる
接合方法では、セラミックスの種類を問わず強固な接合
が得られる反面、接合温度が高温であって接合剤に使用
される金属が酸化されやすいため、真空中または不活性
ガス中にて被接合材同志を接合しなければ強固な接合力
が得られない問題があった。
物及び活性金属を含むペースト物を接合剤として用いる
接合方法では、セラミックスの種類を問わず強固な接合
が得られる反面、接合温度が高温であって接合剤に使用
される金属が酸化されやすいため、真空中または不活性
ガス中にて被接合材同志を接合しなければ強固な接合力
が得られない問題があった。
【０００６】また、Ｍｏ−Ｍｎ系の金属を用いる方法で
はメタライジング、メッキそして金属ろうを付着しなけ
ればならないために工数が多くなり、そして何よりもＭ
ｏ−Ｍｎの融点以上の高温度で金属をメタライジングす
る必要があった。本発明はこのような諸問題を解決する
ものであり、接合剤として金属または金属酸化物の微粒
子を高分子層中に分散させたものを使用することによ
り、空気中でも接合が可能となり、しかも金属の融解温
度よりはるかに低い温度で接合が可能になる金属もしく
はセラミックスから選ばれた被接合材の接合方法および
これに用いる接合剤を提供することを目的とする。
はメタライジング、メッキそして金属ろうを付着しなけ
ればならないために工数が多くなり、そして何よりもＭ
ｏ−Ｍｎの融点以上の高温度で金属をメタライジングす
る必要があった。本発明はこのような諸問題を解決する
ものであり、接合剤として金属または金属酸化物の微粒
子を高分子層中に分散させたものを使用することによ
り、空気中でも接合が可能となり、しかも金属の融解温
度よりはるかに低い温度で接合が可能になる金属もしく
はセラミックスから選ばれた被接合材の接合方法および
これに用いる接合剤を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の接合方法
では、高分子中に粒子径１００ｎｍ以下の金属もしくは
金属酸化物から選ばれた微粒子を分散させた高分子複合
物に、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎから選ばれた金属
あるいはこれらの酸化物からなる添加粉末を混合した接
合剤を、金属、セラミックスから選ばれた被接合体の接
合面間に介在させ、空気中で前記複合物の高分子を分解
蒸着させた後、前記微粒子をメタライジングすることに
より金属、セラミックスから選ばれた被接合材を接合す
る方法にある。
では、高分子中に粒子径１００ｎｍ以下の金属もしくは
金属酸化物から選ばれた微粒子を分散させた高分子複合
物に、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎから選ばれた金属
あるいはこれらの酸化物からなる添加粉末を混合した接
合剤を、金属、セラミックスから選ばれた被接合体の接
合面間に介在させ、空気中で前記複合物の高分子を分解
蒸着させた後、前記微粒子をメタライジングすることに
より金属、セラミックスから選ばれた被接合材を接合す
る方法にある。
【０００８】また、本発明の接合剤は、金属もくしはセ
ラミックスから選ばれた被接合材に用いる接合剤とし
て、高分子中に分散させた粒子径１００ｎｍ以下の金属
もしくは金属酸化物から選ばれた微粒子と、この微粒子
より粒子径の大きいＮｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎから
選ばれた金属もしくはこれらの酸化物の添加粉末からな
っている。尚、前記接合剤はフィルム、蒸着膜からなる
薄膜、あるいはペースト状であってもよい。
ラミックスから選ばれた被接合材に用いる接合剤とし
て、高分子中に分散させた粒子径１００ｎｍ以下の金属
もしくは金属酸化物から選ばれた微粒子と、この微粒子
より粒子径の大きいＮｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎから
選ばれた金属もしくはこれらの酸化物の添加粉末からな
っている。尚、前記接合剤はフィルム、蒸着膜からなる
薄膜、あるいはペースト状であってもよい。
【０００９】本発明によると、接合剤となる金属もしく
は金属酸化物からなる粒子径１００ｎｍ以下の微粒子を
高分子中に分散させたものは、接合時空気中の雰囲気下
で高温にさらされても高分子が酸化分解されるため、微
粒子の焼結温度まで還元雰囲気状態におかれる。この還
元雰囲気中で金属微粒子がメタライジングされて被接合
材同志を強く接合することになる。また、前記微粒子は
超微粒子化した金属または金属酸化物であるため、焼結
温度を低下させる効果がある。そのため、本発明では通
常の金属融解温度より２００〜４００℃低い温度でも金
属微粒子をメタライジングすることが出来る。
は金属酸化物からなる粒子径１００ｎｍ以下の微粒子を
高分子中に分散させたものは、接合時空気中の雰囲気下
で高温にさらされても高分子が酸化分解されるため、微
粒子の焼結温度まで還元雰囲気状態におかれる。この還
元雰囲気中で金属微粒子がメタライジングされて被接合
材同志を強く接合することになる。また、前記微粒子は
超微粒子化した金属または金属酸化物であるため、焼結
温度を低下させる効果がある。そのため、本発明では通
常の金属融解温度より２００〜４００℃低い温度でも金
属微粒子をメタライジングすることが出来る。
【００１０】一方、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ等の
金属もしくはこれらの酸化物からなる添加粉末、もしく
はこれらの添加粉末を分散させた高分子を添加すること
により接合強度を向上することが出来る。これは、前記
添加粉末が被接合材との塗れ性を向上し、また接合時の
接合剤の流動を防止してメタライジング層を強化してい
るためである。
金属もしくはこれらの酸化物からなる添加粉末、もしく
はこれらの添加粉末を分散させた高分子を添加すること
により接合強度を向上することが出来る。これは、前記
添加粉末が被接合材との塗れ性を向上し、また接合時の
接合剤の流動を防止してメタライジング層を強化してい
るためである。
【００１１】本発明で使用する接合剤は、まず高分子材
料を融解後、これにより生じた蒸発物を基材面の上で急
速固化して熱力学的に非平衡化した高分子層を形成し、
この高分子層の表面に金属膜を密着させた後、これを平
衡状態になるまで緩和させ、該金属層から微粒子化した
金属もしくは金属酸化物を高分子層内に浸透させると共
に分散させ、これを溶剤に溶かしてペースト物にしたも
のに、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎからなる金属もし
くは酸化物からなる添加粉末、あるいはこの添加粉末を
高分子に分散させたものを添加し、混合することにより
得ることが出来る。
料を融解後、これにより生じた蒸発物を基材面の上で急
速固化して熱力学的に非平衡化した高分子層を形成し、
この高分子層の表面に金属膜を密着させた後、これを平
衡状態になるまで緩和させ、該金属層から微粒子化した
金属もしくは金属酸化物を高分子層内に浸透させると共
に分散させ、これを溶剤に溶かしてペースト物にしたも
のに、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎからなる金属もし
くは酸化物からなる添加粉末、あるいはこの添加粉末を
高分子に分散させたものを添加し、混合することにより
得ることが出来る。
【００１２】即ち、前記接合剤の製造方法は図１〜図５
に示すように、第１工程として高分子層を熱力学的に非
平衡な状態に成形することであり、この工程は、図１に
示すように具体的に例えば高分子材料を真空で加熱して
融解・蒸発させて基材１の上に高分子層２を固化する真
空蒸着方法、あるいは高分子材料を融解温度以上の温度
で融解し、この状態のまま直ちに液体窒素等に投入して
急冷して基材１の上に高分子層２を固化する融解急速固
化方法などがある。具体的には真空蒸着方法の場合に
は、公知の真空蒸着装置を使用して１０-4〜１０-6Ｔｏ
ｒｒの真空度、蒸着速度０．１〜１００μｍ／分、好ま
しくは０．５〜５μｍ／分で、ガラス等の基材１の上に
高分子層２を得ることが出来る。また、融解急速固化法
では高分子材料を融解し、高分子材料固有の臨界冷却速
度以上の冷却速度にて冷却する。具体的には、高分子層
２を液体窒素の中へ投入して高分子層を得る。このよう
にして得られた高分子層２は基材１の上に積層され、熱
力学的に非平衡状態におかれ、時間の経過と共に平衡状
態へ移行する。
に示すように、第１工程として高分子層を熱力学的に非
平衡な状態に成形することであり、この工程は、図１に
示すように具体的に例えば高分子材料を真空で加熱して
融解・蒸発させて基材１の上に高分子層２を固化する真
空蒸着方法、あるいは高分子材料を融解温度以上の温度
で融解し、この状態のまま直ちに液体窒素等に投入して
急冷して基材１の上に高分子層２を固化する融解急速固
化方法などがある。具体的には真空蒸着方法の場合に
は、公知の真空蒸着装置を使用して１０-4〜１０-6Ｔｏ
ｒｒの真空度、蒸着速度０．１〜１００μｍ／分、好ま
しくは０．５〜５μｍ／分で、ガラス等の基材１の上に
高分子層２を得ることが出来る。また、融解急速固化法
では高分子材料を融解し、高分子材料固有の臨界冷却速
度以上の冷却速度にて冷却する。具体的には、高分子層
２を液体窒素の中へ投入して高分子層を得る。このよう
にして得られた高分子層２は基材１の上に積層され、熱
力学的に非平衡状態におかれ、時間の経過と共に平衡状
態へ移行する。
【００１３】ここで使用する高分子材料としては、熱可
塑性高分子であり、例えばナイロン６、ナイロン６６、
ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６９、高密度ポ
リエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰ
Ｅ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビ
ニル、ポリオキシメチレンなどが挙げられ、特に限定さ
れない。
塑性高分子であり、例えばナイロン６、ナイロン６６、
ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６９、高密度ポ
リエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰ
Ｅ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビ
ニル、ポリオキシメチレンなどが挙げられ、特に限定さ
れない。
【００１４】続いて、前記熱力学的に平衡状態にある高
分子層２は、図２に示すように、その表面に金属層３を
付着させる工程へと移される。この工程では前記真空蒸
着装置によって金属層３を高分子層２に蒸着させるか、
もしくは金属箔、金属板を直接固化した高分子層２に密
着させる等の方法で金属層３を高分子層２に積層させ
る。その金属材料としては、金、銀、銅、鉄、亜鉛、セ
リウム等であり、特に限定されない。
分子層２は、図２に示すように、その表面に金属層３を
付着させる工程へと移される。この工程では前記真空蒸
着装置によって金属層３を高分子層２に蒸着させるか、
もしくは金属箔、金属板を直接固化した高分子層２に密
着させる等の方法で金属層３を高分子層２に積層させ
る。その金属材料としては、金、銀、銅、鉄、亜鉛、セ
リウム等であり、特に限定されない。
【００１５】このようにして得られた金属層３と高分子
層２とが密着した複合物を加熱あるいは自然放置して高
分子層２を平衡状態へ移行させる。この工程では前記金
属付高分子層を恒温槽中で高分子材料の融解温度以下に
於いて緩和状態を促進させることが望ましい。その結
果、図３及び図４に示されるように金属層３の金属は粒
子径１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下、より好
ましくは１５ｎｍ以下の金属もしくは金属酸化物の微粒
子４となって高分子層２内へ拡散浸透し、この状態は高
分子層２が完全に緩和するまで続き、高分子層２に付着
している金属層３はその厚さも減少して最終的に無くな
る。従って、金属層３が全て金属もしくは金属酸化物の
微粒子４となって高分子層２に分散するためには、その
厚みを調節する必要がある。前記微粒子４は金、銀、プ
ラチナ等の金属と、Ｃｕ2 Ｏ、Ｆｅ3 Ｏ4 、ＺｎＯ等の
金属酸化物を含んでいる。
層２とが密着した複合物を加熱あるいは自然放置して高
分子層２を平衡状態へ移行させる。この工程では前記金
属付高分子層を恒温槽中で高分子材料の融解温度以下に
於いて緩和状態を促進させることが望ましい。その結
果、図３及び図４に示されるように金属層３の金属は粒
子径１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下、より好
ましくは１５ｎｍ以下の金属もしくは金属酸化物の微粒
子４となって高分子層２内へ拡散浸透し、この状態は高
分子層２が完全に緩和するまで続き、高分子層２に付着
している金属層３はその厚さも減少して最終的に無くな
る。従って、金属層３が全て金属もしくは金属酸化物の
微粒子４となって高分子層２に分散するためには、その
厚みを調節する必要がある。前記微粒子４は金、銀、プ
ラチナ等の金属と、Ｃｕ2 Ｏ、Ｆｅ3 Ｏ4 、ＺｎＯ等の
金属酸化物を含んでいる。
【００１６】尚、この工程で高分子層２を加熱すると、
高分子層２が金属もしくは金属酸化物の粒子径によって
固有の着色を示し、金属もしくは金属酸化物の微粒子４
が高分子層２内へ浸透していることが判る。また、この
色は金属もしくは金属酸化物の種類、金属もしくは金属
酸化物の粒子径、高分子の種類により異なる。
高分子層２が金属もしくは金属酸化物の粒子径によって
固有の着色を示し、金属もしくは金属酸化物の微粒子４
が高分子層２内へ浸透していることが判る。また、この
色は金属もしくは金属酸化物の種類、金属もしくは金属
酸化物の粒子径、高分子の種類により異なる。
【００１７】微粒子４を分散した高分子複合物５は、図
４に示すように微粒子４が凝集せずに独立した状態で分
離分散している。しかも、金属もしくは金属酸化物の微
粒子４が高分子層２に安定した状態で分散しているの
で、本発明の高分子複合物５は耐酸化性に優れ、導電性
等の物性値も安定し、しかも経時安定性に優れている。
４に示すように微粒子４が凝集せずに独立した状態で分
離分散している。しかも、金属もしくは金属酸化物の微
粒子４が高分子層２に安定した状態で分散しているの
で、本発明の高分子複合物５は耐酸化性に優れ、導電性
等の物性値も安定し、しかも経時安定性に優れている。
【００１８】前記高分子複合物５中の金属もしくは金属
酸化物からなる微粒子４が０．１ｖｏｌ％以上、好まし
くは１ｖｏｌ％以上、より好ましくは５ｖｏｌ％以上で
あり、０．１ｖｏｌ％未満になると、接合界面での微粒
子のメタライジング層が均一に出来ないことがあって、
被接合材の接合が困難になる。
酸化物からなる微粒子４が０．１ｖｏｌ％以上、好まし
くは１ｖｏｌ％以上、より好ましくは５ｖｏｌ％以上で
あり、０．１ｖｏｌ％未満になると、接合界面での微粒
子のメタライジング層が均一に出来ないことがあって、
被接合材の接合が困難になる。
【００１９】続いて、図５に示すように、上記高分子複
合物５はＮｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎから選ばれた粒
子径０．１〜１００μｍの金属もしくはこれらの酸化物
からなる添加粉末６、もしくはこの添加粉末６を分散し
た高分子と混合するが、この時の高分子複合物５はｍ−
クレゾール、１．２−ジクロロエタン、アセトン等に溶
かしたペースト物にしたものである。また、高分子複合
物５と添加粉末６もしくはこれを分散した高分子とを混
合したものを前記溶剤に溶かしてペースト状にすること
が出来る。
合物５はＮｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎから選ばれた粒
子径０．１〜１００μｍの金属もしくはこれらの酸化物
からなる添加粉末６、もしくはこの添加粉末６を分散し
た高分子と混合するが、この時の高分子複合物５はｍ−
クレゾール、１．２−ジクロロエタン、アセトン等に溶
かしたペースト物にしたものである。また、高分子複合
物５と添加粉末６もしくはこれを分散した高分子とを混
合したものを前記溶剤に溶かしてペースト状にすること
が出来る。
【００２０】尚、接合剤７はペースト物が好ましいが、
フィルム等の固体であってもよい。固体の接合剤７は溶
剤に溶かしたペースト物にして、これを被接合材の接合
面へ付着させることが出来る。とりわけ、接合剤７のペ
ースト物では、微粒子４は溶剤中に溶けた高分子８の存
在によって凝集することなく均一に分散している。この
接合剤７は、金属もしくは金属酸化物の微粒子４とこれ
より粒子径の大きい添加粉末６の添加量の重量比は、微
粒子４が１に対して添加粉末６が０．１〜５である。
フィルム等の固体であってもよい。固体の接合剤７は溶
剤に溶かしたペースト物にして、これを被接合材の接合
面へ付着させることが出来る。とりわけ、接合剤７のペ
ースト物では、微粒子４は溶剤中に溶けた高分子８の存
在によって凝集することなく均一に分散している。この
接合剤７は、金属もしくは金属酸化物の微粒子４とこれ
より粒子径の大きい添加粉末６の添加量の重量比は、微
粒子４が１に対して添加粉末６が０．１〜５である。
【００２１】このようにして接合剤７を被接合材間に介
在させた後、加熱して接合剤７の高分子８を分解蒸発し
て金属微粒子をメタライジングするが、この場合の加熱
温度は金属の融解温度より２００〜４００℃低い温度で
も該金属微粒子がメタライジングされ、その結果被接合
材同志が接合する。
在させた後、加熱して接合剤７の高分子８を分解蒸発し
て金属微粒子をメタライジングするが、この場合の加熱
温度は金属の融解温度より２００〜４００℃低い温度で
も該金属微粒子がメタライジングされ、その結果被接合
材同志が接合する。
【００２２】その理由として、本発明において使用する
接合剤７中の金属もしくは金属酸化物からなる微粒子４
の粒子径が、通常の各種用途に使用されている金属微粒
子の粒子径に比べて１／１０〜１／１００程度小さいた
めに、前記微粒子４の焼結温度を低下させる効果があ
る。具体的には金（融解温度１０６３℃）、銅（融解温
度１０８３℃）を微粒子の素材とする場合には、この接
合剤は７５０℃の温度でもメタライジングされる。
接合剤７中の金属もしくは金属酸化物からなる微粒子４
の粒子径が、通常の各種用途に使用されている金属微粒
子の粒子径に比べて１／１０〜１／１００程度小さいた
めに、前記微粒子４の焼結温度を低下させる効果があ
る。具体的には金（融解温度１０６３℃）、銅（融解温
度１０８３℃）を微粒子の素材とする場合には、この接
合剤は７５０℃の温度でもメタライジングされる。
【００２３】また、空気中の使用は困難とされているＣ
ｕ2 Ｏの微粒子を含む高分子複合物を接合剤７として用
いると、高分子８中のＣｕ2 Ｏは還元雰囲気状態によっ
てＣｕに還元されることになり被接合材を接合させる。
しかも、添加粉末６は被接合材との塗れ性を向上し、接
合時の流動を防止してメタライジング層を強化する。
ｕ2 Ｏの微粒子を含む高分子複合物を接合剤７として用
いると、高分子８中のＣｕ2 Ｏは還元雰囲気状態によっ
てＣｕに還元されることになり被接合材を接合させる。
しかも、添加粉末６は被接合材との塗れ性を向上し、接
合時の流動を防止してメタライジング層を強化する。
【００２４】本発明において使用する被接合材として
は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｗ、
Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｒ等の金属およびこれらの合金、またＳ
ｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＭｇＯ、Ｔ
ｉＮ、ＳｉＯ2 ガラス等のセラミックスである。被接合
材の組み合わせとしては金属同志、金属とセラミック
ス、あるいはセラミックス同志である。
は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｗ、
Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｒ等の金属およびこれらの合金、またＳ
ｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＭｇＯ、Ｔ
ｉＮ、ＳｉＯ2 ガラス等のセラミックスである。被接合
材の組み合わせとしては金属同志、金属とセラミック
ス、あるいはセラミックス同志である。
【００２５】
【作用】本発明によると、接合剤となる金属もしくは金
属酸化物からなる粒子径１００ｎｍ以下の微粒子が高分
子中に分散しているため、接合時空気中の雰囲気下で高
温にさらされても高分子が微粒子の焼結温度またはこれ
までに酸化分解されるため、還元雰囲気状態におかれ
る。この還元雰囲気中で金属微粒子がメタライジングさ
れて被接合材同志を強く接合することになる。しかも、
前記微粒子は超微粒子化した金属または金属酸化物であ
るため、焼結温度を低下させる効果があって、通常の金
属融解温度より２００〜４００℃低い温度でも金属微粒
子をメタライジングすることが出来る。一方、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ等の金属もしくはこれらの酸化物
からなる添加粉末、もしくはこれらの添加粉末を分散さ
せた高分子を添加することにより接合強度を向上するこ
とが出来る。これは、前記添加粉末が被接合材との塗れ
性を向上し、また接合時の接合剤の流動を防止してメタ
ライジング層を強化しているためである。
属酸化物からなる粒子径１００ｎｍ以下の微粒子が高分
子中に分散しているため、接合時空気中の雰囲気下で高
温にさらされても高分子が微粒子の焼結温度またはこれ
までに酸化分解されるため、還元雰囲気状態におかれ
る。この還元雰囲気中で金属微粒子がメタライジングさ
れて被接合材同志を強く接合することになる。しかも、
前記微粒子は超微粒子化した金属または金属酸化物であ
るため、焼結温度を低下させる効果があって、通常の金
属融解温度より２００〜４００℃低い温度でも金属微粒
子をメタライジングすることが出来る。一方、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ等の金属もしくはこれらの酸化物
からなる添加粉末、もしくはこれらの添加粉末を分散さ
せた高分子を添加することにより接合強度を向上するこ
とが出来る。これは、前記添加粉末が被接合材との塗れ
性を向上し、また接合時の接合剤の流動を防止してメタ
ライジング層を強化しているためである。
【００２６】
【実施例】次に、本発明を具体的な実施例により更に詳
細に説明する。 実施例１ （接合剤の作成）真空蒸着装置により、まず所定のポリ
マーペレットをタングステンボード中に入れ、１０-6Ｔ
ｏｒｒに減圧する。次いで、電極間に電圧を印加してタ
ングステンボードを真空中で加熱して、ポリマーを融解
させ、取り付け台の上部に設置した基材（ガラス板）上
に、１０-4〜１０-6Ｔｏｒｒの真空度で約１μｍ／分の
速度で厚さ約５μｍの蒸着膜である高分子層を得た。こ
の高分子層の分子量は前記ペレットのそれの１／２〜１
／１０程度になっている。更に、銅をタングステン線に
巻き付け加熱融解して１０-4〜１０-6Ｔｏｒｒの真空下
で蒸着を行い、高分子層の上に銅蒸着膜を付着し、この
積層膜が付着したガラス板を真空蒸着装置から取り出
し、１２０℃に保持した恒温槽中に１０分間放置して複
合物を得た。その結果、膜表面の金色が無くなり、膜全
体が透明赤色に変化した。
細に説明する。 実施例１ （接合剤の作成）真空蒸着装置により、まず所定のポリ
マーペレットをタングステンボード中に入れ、１０-6Ｔ
ｏｒｒに減圧する。次いで、電極間に電圧を印加してタ
ングステンボードを真空中で加熱して、ポリマーを融解
させ、取り付け台の上部に設置した基材（ガラス板）上
に、１０-4〜１０-6Ｔｏｒｒの真空度で約１μｍ／分の
速度で厚さ約５μｍの蒸着膜である高分子層を得た。こ
の高分子層の分子量は前記ペレットのそれの１／２〜１
／１０程度になっている。更に、銅をタングステン線に
巻き付け加熱融解して１０-4〜１０-6Ｔｏｒｒの真空下
で蒸着を行い、高分子層の上に銅蒸着膜を付着し、この
積層膜が付着したガラス板を真空蒸着装置から取り出
し、１２０℃に保持した恒温槽中に１０分間放置して複
合物を得た。その結果、膜表面の金色が無くなり、膜全
体が透明赤色に変化した。
【００２７】このように得られた試料を入射角０．５°
の薄膜Ｘ線回折装置（理学電気社製ＲＩＮＴ１２００）
を用いて、同試料のＸ線回折パターンを測定した。この
Ｘ線回折パターンでは、銅はＣｕ2 Ｏ（酸化銅）に変化
し、この微粒子がナイロン１１中に分散していることが
判った。
の薄膜Ｘ線回折装置（理学電気社製ＲＩＮＴ１２００）
を用いて、同試料のＸ線回折パターンを測定した。この
Ｘ線回折パターンでは、銅はＣｕ2 Ｏ（酸化銅）に変化
し、この微粒子がナイロン１１中に分散していることが
判った。
【００２８】また、Ｃｕ2 Ｏの微粒子の粒子径を透過型
電子顕微鏡写真から観察すると、その平均粒子径は約１
０ｎｍであり、また添加量は１８ｖｏｌ％であった。ナ
イロン１１中にＣｕ2 Ｏを１８ｖｏｌ％微粒化分散させ
た高分子複合物をｍ−クレゾールに重量比１：１で溶か
したペースト物にし、このペースト物に金属粉末（Ｃ
ｏ、Ｃｒ、Ｎｉ）を表１に従って混合した物を接合剤と
して用いた。尚、Ｃｏ粉、Ｃｒ粉、Ｎｉ粉の粒子径はそ
れぞれ２μｍ、１０μｍ、１〜５μｍであった。
電子顕微鏡写真から観察すると、その平均粒子径は約１
０ｎｍであり、また添加量は１８ｖｏｌ％であった。ナ
イロン１１中にＣｕ2 Ｏを１８ｖｏｌ％微粒化分散させ
た高分子複合物をｍ−クレゾールに重量比１：１で溶か
したペースト物にし、このペースト物に金属粉末（Ｃ
ｏ、Ｃｒ、Ｎｉ）を表１に従って混合した物を接合剤と
して用いた。尚、Ｃｏ粉、Ｃｒ粉、Ｎｉ粉の粒子径はそ
れぞれ２μｍ、１０μｍ、１〜５μｍであった。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１の配合物からなる接合剤をナイフを用
いて表２に示す被接合材の両面に塗付し、１００℃で１
０分間大気中で乾燥させた後、５００℃で１０分間、荷
重１００ｇを与えて被接合材を接合した。このサンプル
を支点間距離６０ｍｍの支持部に設置し、支点間の中央
部を曲げ速度１ｍｍ／ｍｉｎで押圧して３点曲げ強度で
測定した。
いて表２に示す被接合材の両面に塗付し、１００℃で１
０分間大気中で乾燥させた後、５００℃で１０分間、荷
重１００ｇを与えて被接合材を接合した。このサンプル
を支点間距離６０ｍｍの支持部に設置し、支点間の中央
部を曲げ速度１ｍｍ／ｍｉｎで押圧して３点曲げ強度で
測定した。
【００３１】
【表２】
【００３２】その結果を表３に示す。これによると、本
実施例の曲げ強度は比較例に比べて向上していることが
判る。
実施例の曲げ強度は比較例に比べて向上していることが
判る。
【００３３】
【表３】
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明では、粒子径１００
ｎｍ以下の金属もしくは金属酸化物から選ばれた微粒子
を分散させた高分子に、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｍｎから選
ばれた金属あるいはこれらの酸化物からなる添加粉末、
もしくはこの添加粉末を高分子に分散させたものを混合
して得られた接合剤を金属あるいはセラミックスから選
ばれた被接合材に使用すると、たとえ空気中でかつ接合
温度を低下させても、前記複合物の高分子層を分解蒸発
させて微粒子をメタライジングすることにより、前記被
接合材をより強固に接合出来る効果を有している。
ｎｍ以下の金属もしくは金属酸化物から選ばれた微粒子
を分散させた高分子に、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｍｎから選
ばれた金属あるいはこれらの酸化物からなる添加粉末、
もしくはこの添加粉末を高分子に分散させたものを混合
して得られた接合剤を金属あるいはセラミックスから選
ばれた被接合材に使用すると、たとえ空気中でかつ接合
温度を低下させても、前記複合物の高分子層を分解蒸発
させて微粒子をメタライジングすることにより、前記被
接合材をより強固に接合出来る効果を有している。
【図１】本発明において使用する接合剤の製造方法であ
って、基材の上に高分子を形成した後の状態を示す縦断
面図である。
って、基材の上に高分子を形成した後の状態を示す縦断
面図である。
【図２】高分子層の上に金属層を付着させた状態を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図３】金属層付高分子層を加熱した後の状態を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明の接合剤を構成する高分子複合物の縦断
面図である。
面図である。
【図５】容器に入れたペースト状の接合剤の状態を示
す。
す。
１ 基材 ２ 高分子層 ３ 金属層 ４ 微粒子 ５ 高分子複合物 ６ 添加粉末 ７ 接合剤 ８ 高分子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 良雄 神戸市長田区浜添通４丁目１番21号 三ツ 星ベルト式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 粒子径１００ｎｍ以下の金属もしくは金
属酸化物から選ばれた微粒子を分散させた高分子複合物
に、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎから選ばれた金属あ
るいはこれらの酸化物からなる添加粉末を加えて得られ
た接合剤を、金属あるいはセラミックスから選ばれた被
接合材の接合面間に介在させ、空気中で前記複合物の高
分子を分解蒸発させた後、該微粒子をメタライジングし
てなることを特徴とする金属もしくはセラミックスから
選ばれた被接合材の接合方法。 - 【請求項２】 前記高分子複合物が薄膜である請求項１
記載の金属もしくはセラミックスから選ばれた被接合材
の接合方法。 - 【請求項３】 前記高分子複合物がペースト状である請
求項１記載の金属もしくはセラミックスから選ばれた被
接合材の接合方法。 - 【請求項４】 Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎから選ば
れた金属あるいはこれらの酸化物からなる添加粉末を混
入した高分子と、粒子径１００ｎｍ以下の金属もしくは
金属酸化物から選ばれた微粒子を分散させた高分子複合
物とを混合したものを用いることを特徴とする請求項１
記載の金属もしくはセラミックスから選ばれた被接合材
の接合方法。 - 【請求項５】 金属もくしはセラミックスから選ばれた
被接合材に用いる接合剤として、高分子中に分散させた
粒子径１００ｎｍ以下の金属もしくは金属酸化物から選
ばれた微粒子と、この微粒子より粒子径の大きいＮｉ、
Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎから選ばれた金属もしくはこれ
らの酸化物の添加粉末からなることを特徴とする接合
剤。 - 【請求項６】 前記高分子複合物が溶剤に溶けた状態の
ペースト物である請求項５記載の接合剤。 - 【請求項７】 Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎから選ば
れた金属あるいはこれらの酸化物からなる添加粉末は粒
子径が０．０５〜１００μｍである請求項５記載の接合
剤。 - 【請求項８】 粒子径１００ｎｍ以下の金属もしくは金
属酸化物から選ばれた微粒子とＮｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｍｎから選ばれた金属あるいはこれらの酸化物の添
加粉末の添加量の重量比は、微粒子が１に対して添加粉
末が０．１〜５である請求項５記載の接合剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4088011A JP2794360B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 金属もしくはセラミックスから選ばれた被接合材の接合方法およびこれに用いる接合剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4088011A JP2794360B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 金属もしくはセラミックスから選ばれた被接合材の接合方法およびこれに用いる接合剤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05255709A true JPH05255709A (ja) | 1993-10-05 |
| JP2794360B2 JP2794360B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=13930904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4088011A Expired - Fee Related JP2794360B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 金属もしくはセラミックスから選ばれた被接合材の接合方法およびこれに用いる接合剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2794360B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101431174B1 (ko) * | 2012-05-25 | 2014-08-18 | 주식회사 케이씨씨 | 납재 페이스트 및 금속접합 세라믹스 회로기판 |
| WO2016002741A1 (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | 新日鉄住金化学株式会社 | ニッケル粒子組成物、接合材及びそれを用いた接合方法 |
| JP2016069710A (ja) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | 新日鉄住金化学株式会社 | ニッケル粒子組成物、接合材及び接合方法 |
| JP2020100527A (ja) * | 2018-12-20 | 2020-07-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 接合体の製造方法、及び、絶縁回路基板の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004107728A (ja) * | 2002-09-18 | 2004-04-08 | Ebara Corp | 接合材料及び接合方法 |
| JP2004130371A (ja) * | 2002-10-11 | 2004-04-30 | Ebara Corp | 接合体 |
| JP2005205696A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Ebara Corp | 接合用品 |
-
1992
- 1992-03-11 JP JP4088011A patent/JP2794360B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| WO2016002741A1 (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | 新日鉄住金化学株式会社 | ニッケル粒子組成物、接合材及びそれを用いた接合方法 |
| JPWO2016002741A1 (ja) * | 2014-06-30 | 2017-04-27 | 新日鉄住金化学株式会社 | ニッケル粒子組成物、接合材及びそれを用いた接合方法 |
| US10207373B2 (en) | 2014-06-30 | 2019-02-19 | Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd. | Nickel particle composition, bonding material, and bonding method in which said material is used |
| JP2016069710A (ja) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | 新日鉄住金化学株式会社 | ニッケル粒子組成物、接合材及び接合方法 |
| JP2020100527A (ja) * | 2018-12-20 | 2020-07-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 接合体の製造方法、及び、絶縁回路基板の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2794360B2 (ja) | 1998-09-03 |
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