JPH0797279A - 金属／セラミック複合材料の内部はんだ付け - Google Patents
金属／セラミック複合材料の内部はんだ付けInfo
- Publication number
- JPH0797279A JPH0797279A JP6128676A JP12867694A JPH0797279A JP H0797279 A JPH0797279 A JP H0797279A JP 6128676 A JP6128676 A JP 6128676A JP 12867694 A JP12867694 A JP 12867694A JP H0797279 A JPH0797279 A JP H0797279A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- soldering
- component
- ceramic
- recess
- composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005476 soldering Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 21
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 15
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 9
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 229910052575 non-oxide ceramic Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011225 non-oxide ceramic Substances 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical group [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
- C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
- F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B9/00—Connections of rods or tubular parts to flat surfaces at an angle
- F16B9/01—Welded or bonded connections
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/123—Metallic interlayers based on iron group metals, e.g. steel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/124—Metallic interlayers based on copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/125—Metallic interlayers based on noble metals, e.g. silver
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/343—Alumina or aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/345—Refractory metal oxides
- C04B2237/348—Zirconia, hafnia, zirconates or hafnates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/365—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/366—Aluminium nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/368—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
- C04B2237/704—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the ceramic layers or articles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
- C04B2237/708—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/72—Forming laminates or joined articles comprising at least two interlayers directly next to each other
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/76—Forming laminates or joined articles comprising at least one member in the form other than a sheet or disc, e.g. two tubes or a tube and a sheet or disc
- C04B2237/765—Forming laminates or joined articles comprising at least one member in the form other than a sheet or disc, e.g. two tubes or a tube and a sheet or disc at least one member being a tube
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/84—Joining of a first substrate with a second substrate at least partially inside the first substrate, where the bonding area is at the inside of the first substrate, e.g. one tube inside another tube
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/88—Joining of two substrates, where a substantial part of the joining material is present outside of the joint, leading to an outside joining of the joint
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
- F05C2203/08—Ceramics; Oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B2200/00—Constructional details of connections not covered for in other groups of this subclass
- F16B2200/85—Ceramic-to-metal-connections
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
- Y10T428/12576—Boride, carbide or nitride component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
- Y10T428/12611—Oxide-containing component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12771—Transition metal-base component
- Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
- Y10T428/12896—Ag-base component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12771—Transition metal-base component
- Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
- Y10T428/12903—Cu-base component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12771—Transition metal-base component
- Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
- Y10T428/12903—Cu-base component
- Y10T428/1291—Next to Co-, Cu-, or Ni-base component
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 セラミック構成部材を内部はんだ付けによっ
て金属構成部材に結合した亀裂を生じない複合体を提供
することである。 【構成】 セラミック構成部材が金属構成部材に内部は
んだ付けによって結合されている複合体であって、内部
はんだ付けが一方の材料構成部材内のくぼみのはんだ付
け組成物を用いて行われ、一方の材料構成部材にこれに
正確に適合するように成形された他方の材料構成部材が
配置されており、くぼみは少なくとも１つの端面開口部
において３５°未満、好ましくは２０°未満の角度で面
取りした面に取り巻かれ、そしてはんだ付け組成物とく
ぼみのある構成部材表面の面との間のぬれ角度βが４０
°未満、好ましくは２０°未満である上記の複合体、お
よびその製造方法、およびその使用方法を特徴とする。
て金属構成部材に結合した亀裂を生じない複合体を提供
することである。 【構成】 セラミック構成部材が金属構成部材に内部は
んだ付けによって結合されている複合体であって、内部
はんだ付けが一方の材料構成部材内のくぼみのはんだ付
け組成物を用いて行われ、一方の材料構成部材にこれに
正確に適合するように成形された他方の材料構成部材が
配置されており、くぼみは少なくとも１つの端面開口部
において３５°未満、好ましくは２０°未満の角度で面
取りした面に取り巻かれ、そしてはんだ付け組成物とく
ぼみのある構成部材表面の面との間のぬれ角度βが４０
°未満、好ましくは２０°未満である上記の複合体、お
よびその製造方法、およびその使用方法を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック構成部材を
内部はんだ付けによって金属構成部材に結合した複合体
に関する。本発明はまた、複合体の製造方法およびその
使用方法に関する。
内部はんだ付けによって金属構成部材に結合した複合体
に関する。本発明はまた、複合体の製造方法およびその
使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミック材料は非常に硬く、耐熱性、
耐食性および電気絶縁性であるため、多くの工業分野で
用いられる。金属およびセラミックの両方の利点の利用
を可能にするためには、しばしば金属／セラミック複合
材料を製造する必要がある。ここでは、セラミックと金
属との間の結合の機械的、化学的および熱的安定性が、
複合材料の工業的な使用を決定する上で重要なカギとな
る。
耐食性および電気絶縁性であるため、多くの工業分野で
用いられる。金属およびセラミックの両方の利点の利用
を可能にするためには、しばしば金属／セラミック複合
材料を製造する必要がある。ここでは、セラミックと金
属との間の結合の機械的、化学的および熱的安定性が、
複合材料の工業的な使用を決定する上で重要なカギとな
る。
【０００３】結合する構成材料の材料特性が異なるた
め、セラミック部材の金属への結合は原則として非常に
難しく、特に、正確に適合するように成形した一方の材
料の構成材料を、他方の構成材料のくぼみに配置し、そ
して熱の作用の下ではんだ付け組成物によってそこに永
久的にしっかりと固定することを意味する内部はんだ付
けの場合は難しい。弾性率、降伏点Ｒp，ポアソン比
（ν）および特に線熱膨張係数（α）のような２つの材
料の材料パラメーターが異なるため、複合材料接合応力
がはんだ付け条件下で複合材料に、特に材料の境界部セ
ラミック／はんだ付け組成物またははん付け組成物／金
属またはセラミック／金属に生じる。
め、セラミック部材の金属への結合は原則として非常に
難しく、特に、正確に適合するように成形した一方の材
料の構成材料を、他方の構成材料のくぼみに配置し、そ
して熱の作用の下ではんだ付け組成物によってそこに永
久的にしっかりと固定することを意味する内部はんだ付
けの場合は難しい。弾性率、降伏点Ｒp，ポアソン比
（ν）および特に線熱膨張係数（α）のような２つの材
料の材料パラメーターが異なるため、複合材料接合応力
がはんだ付け条件下で複合材料に、特に材料の境界部セ
ラミック／はんだ付け組成物またははん付け組成物／金
属またはセラミック／金属に生じる。
【０００４】できるだけ同等の膨張特性を有する材料、
例えばＡｌ2Ｏ3セラミックとＦｅＮｉＣｏ合金（Ｖａｃ
ｏｎ（商標））との組み合わせを選択しても、熱による
残留応力が複合材料に生じ、この応力は機械負荷が加わ
ったとき初期破損を引き起こす。この原因は、銀／銅は
んだ付け組成物の熱膨張係数が、Ａｌ2Ｏ3およびＶａｃ
ｏｎと較べて著しく高いことである。表１に、文献およ
び製造業者のデータから得たはんだの固化温度（７８０
℃）における材料データを示す。
例えばＡｌ2Ｏ3セラミックとＦｅＮｉＣｏ合金（Ｖａｃ
ｏｎ（商標））との組み合わせを選択しても、熱による
残留応力が複合材料に生じ、この応力は機械負荷が加わ
ったとき初期破損を引き起こす。この原因は、銀／銅は
んだ付け組成物の熱膨張係数が、Ａｌ2Ｏ3およびＶａｃ
ｏｎと較べて著しく高いことである。表１に、文献およ
び製造業者のデータから得たはんだの固化温度（７８０
℃）における材料データを示す。
【０００５】 表１： ７８０℃におけるＶａｃｏｎ、Ａｌ2Ｏ3およびＡｇ／Ｃｕ はんだ付け組成物の材料データ 材料 α 弾性率 Ｒp ν ［・１０-6・Ｋ-1］ ［・１０5ＭＰａ］ ［ＭＰａ］ Ｖａｃｏｎ ＦｅＮｉＣｏ 合金 （材料番号 １，３９８１） ８．３ １．３ １００ ０．３ Ａｌ2Ｏ3セラミック ８．１ ３．５ −／− ０．２３ Ａｇ／Ｃｕ共融硬質 はんだ １８．９ ０．２２ ２５ ０．３ 熱による残留応力のため、材料境界に直接接した脆いセ
ラミックに亀裂が形成されることによって、表示材料の
結合は、ある場合には外部負荷のない冷却段階において
も壊れる。
ラミックに亀裂が形成されることによって、表示材料の
結合は、ある場合には外部負荷のない冷却段階において
も壊れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、内部
はんだ付けにおけるセラミックとはんだ付け組成物との
間の熱応力をできるだけ小さくし、あるいは可能ならば
完全になくし、そして簡単な方法のかつ通常のはんだ付
け条件下の内部はんだ付けによって亀裂を生じない複合
材料を提供することである。
はんだ付けにおけるセラミックとはんだ付け組成物との
間の熱応力をできるだけ小さくし、あるいは可能ならば
完全になくし、そして簡単な方法のかつ通常のはんだ付
け条件下の内部はんだ付けによって亀裂を生じない複合
材料を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的は、本発明の初
めに特定した一般的なタイプの複合材料によって達成さ
れ、その限定された特徴は、内部はんだ付けを一方の材
料構成部材内のくぼみのはんだ付け組成物を用いて行
い、一方の材料構成部材にこれに正確に適合するように
成形された他方の材料構成部材が配置されていること、
くぼみは少なくとも１つの端面開口部において３５°未
満、好ましくは２０°未満の角度で面取りした面に取り
巻かれていること、およびはんだ付け組成物とくぼみの
ある構成部材表面の面との間のぬれ角度βが４０°未
満、好ましくは２０°未満であることである。
めに特定した一般的なタイプの複合材料によって達成さ
れ、その限定された特徴は、内部はんだ付けを一方の材
料構成部材内のくぼみのはんだ付け組成物を用いて行
い、一方の材料構成部材にこれに正確に適合するように
成形された他方の材料構成部材が配置されていること、
くぼみは少なくとも１つの端面開口部において３５°未
満、好ましくは２０°未満の角度で面取りした面に取り
巻かれていること、およびはんだ付け組成物とくぼみの
ある構成部材表面の面との間のぬれ角度βが４０°未
満、好ましくは２０°未満であることである。
【０００８】本発明の目的に適したセラミック体は酸化
物または非酸化物セラミックよりなる物体である。適し
た酸化物セラミックは主として酸化ジルコニウムおよび
酸化アルミニウム、好ましくは、少なくとも８０重量
％、好ましくは少なくとも９４重量％のＡｌ2Ｏ3を含有
するＡｌ2Ｏ3セラミックであり、一方、適した非酸化物
セラミックは炭化珪素、珪素侵入炭化珪素、窒化珪素ま
たは窒化アルミニウムである。
物または非酸化物セラミックよりなる物体である。適し
た酸化物セラミックは主として酸化ジルコニウムおよび
酸化アルミニウム、好ましくは、少なくとも８０重量
％、好ましくは少なくとも９４重量％のＡｌ2Ｏ3を含有
するＡｌ2Ｏ3セラミックであり、一方、適した非酸化物
セラミックは炭化珪素、珪素侵入炭化珪素、窒化珪素ま
たは窒化アルミニウムである。
【０００９】セラミックはくぼみの接触面部分、および
必要なら面取りした面の部分を金属化する。金属化は公
知のモリブデン／マンガンまたはタングステン／チタン
金属化法によって行う。形成された２−３０μmの厚さ
の薄層を湿った還元性雰囲気中、１２００℃−１５００
℃で燃焼する。このようにして、セラミックをベースに
した材料と金属化層との間の良好な接着を得ることがで
きる。その後、追加のニッケル被覆を電解的にまたは化
学的に金属化層に施す。ニッケル被覆は、厚さが約０．
５−５μmであると有利であり、金属化セラミックを溶
融はんだで湿らせるのを容易にする働きをする。
必要なら面取りした面の部分を金属化する。金属化は公
知のモリブデン／マンガンまたはタングステン／チタン
金属化法によって行う。形成された２−３０μmの厚さ
の薄層を湿った還元性雰囲気中、１２００℃−１５００
℃で燃焼する。このようにして、セラミックをベースに
した材料と金属化層との間の良好な接着を得ることがで
きる。その後、追加のニッケル被覆を電解的にまたは化
学的に金属化層に施す。ニッケル被覆は、厚さが約０．
５−５μmであると有利であり、金属化セラミックを溶
融はんだで湿らせるのを容易にする働きをする。
【００１０】金属のセラミックへの結合は、上記金属化
方法ばかりでなく、活性はんだではんだ付けするような
別の結合方法を用いて実施することもできる。活性はん
だでのはんだ付けでは、セラミックの金属化は省略する
ことができる。これに対して、従来のはんだ付け方法で
は、はんだ成形片またははんだペーストの形の銀／銅を
ベースにしたはんだ材料を使用する。本発明では、銀お
よび銅の全重量に基づく銅含有率が１０−８０重量％、
好ましくは１５−６０重量％の銀／銅はんだの被覆、ま
たはＺｎ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｐｄ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓ
ｉ、Ｉｎ、Ｐｔ、ＴｉおよびＨｆのような１種以上の他
の元素を含有する銀／銅はんだが実際に最も適している
ことが証明された。はんだの燃焼は真空中または保護ガ
ス雰囲気下で行うのが好ましい。
方法ばかりでなく、活性はんだではんだ付けするような
別の結合方法を用いて実施することもできる。活性はん
だでのはんだ付けでは、セラミックの金属化は省略する
ことができる。これに対して、従来のはんだ付け方法で
は、はんだ成形片またははんだペーストの形の銀／銅を
ベースにしたはんだ材料を使用する。本発明では、銀お
よび銅の全重量に基づく銅含有率が１０−８０重量％、
好ましくは１５−６０重量％の銀／銅はんだの被覆、ま
たはＺｎ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｐｄ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓ
ｉ、Ｉｎ、Ｐｔ、ＴｉおよびＨｆのような１種以上の他
の元素を含有する銀／銅はんだが実際に最も適している
ことが証明された。はんだの燃焼は真空中または保護ガ
ス雰囲気下で行うのが好ましい。
【００１１】本発明の目的の場合、正確に適合するとい
うことは、くぼみに配置された構成部材の外部形状がく
ぼみの内部形状に合うことを意味する。それは円筒状、
円錐状、管状、立方体状もしくは棒状の形、または他の
形状のものであってもよく、あるいは厚くなった部分が
あってもなくてもよい。構成部材は少なくとも１ｍｍく
ぼみに突き出していると都合がよく、面取りした面の部
分は考慮に入れない。
うことは、くぼみに配置された構成部材の外部形状がく
ぼみの内部形状に合うことを意味する。それは円筒状、
円錐状、管状、立方体状もしくは棒状の形、または他の
形状のものであってもよく、あるいは厚くなった部分が
あってもなくてもよい。構成部材は少なくとも１ｍｍく
ぼみに突き出していると都合がよく、面取りした面の部
分は考慮に入れない。
【００１２】銅および銀のはんだ組成物を、くぼみに配
置した構成部材に施すのは、ヨーロッパ特許公開第３５
６ ６７８号による方法によって行うのが好ましい。層
は電解的な方法で施すのが好ましいが、他の被覆方法で
もよい。
置した構成部材に施すのは、ヨーロッパ特許公開第３５
６ ６７８号による方法によって行うのが好ましい。層
は電解的な方法で施すのが好ましいが、他の被覆方法で
もよい。
【００１３】はんだ間隙に相当するはんだ層の厚さは、
くぼみの直径に直接比例する。特に１５ｍｍまでの大き
な直径を有するくぼみの場合、１００μmまでの厚さの
はんだ層が有利であるが、０．５−３ｍｍのより小さな
直径を有するくぼみの場合、２０−５０μmのはんだ層
および間隙の幅がより適していることが証明された。は
んだ条件下で、付着はんだ層と存在させるのが好ましい
金属化部分との間にしっかり接着した結合が形成され
る。
くぼみの直径に直接比例する。特に１５ｍｍまでの大き
な直径を有するくぼみの場合、１００μmまでの厚さの
はんだ層が有利であるが、０．５−３ｍｍのより小さな
直径を有するくぼみの場合、２０−５０μmのはんだ層
および間隙の幅がより適していることが証明された。は
んだ条件下で、付着はんだ層と存在させるのが好ましい
金属化部分との間にしっかり接着した結合が形成され
る。
【００１４】記載の被覆方法は、くぼみに配置しようと
する構成部材上の付着層を確実に均一で、厚さの一定し
たものにする。はんだ付け組成物は過剰に施すのが好ま
しい。これは、より厚い層を施すことを意味するのでは
なく、はんだ付け組成物で被覆される構成部材の表面部
分が、内部はんだ付けによって他の構成部材のくぼみの
内壁に結合する部分より大きいことを意味する。過剰の
はんだ付け組成物は熱処理の際に２つの構成部材間の間
隙に侵入することができ、そして特にくぼみの面取りし
た面の部分において付着層を形成し、そこで本発明の範
囲のぬれ角度が確立される。
する構成部材上の付着層を確実に均一で、厚さの一定し
たものにする。はんだ付け組成物は過剰に施すのが好ま
しい。これは、より厚い層を施すことを意味するのでは
なく、はんだ付け組成物で被覆される構成部材の表面部
分が、内部はんだ付けによって他の構成部材のくぼみの
内壁に結合する部分より大きいことを意味する。過剰の
はんだ付け組成物は熱処理の際に２つの構成部材間の間
隙に侵入することができ、そして特にくぼみの面取りし
た面の部分において付着層を形成し、そこで本発明の範
囲のぬれ角度が確立される。
【００１５】表１に見られるように、セラミックとはん
だ付け組成物との間の熱膨張係数がかなり異なるため、
冷却時にはんだ付け組成物はセラミックよりもずっと大
きく収縮する。これによって、セラミック／はんだ境界
面で機械的応力が生じ、特に、セラミックを外部構成成
分として使用するとき、この応力は、はんだが占めてい
るはんだ間隙とセラミックの面取りした面の端の地点で
最大となり、そこは、はんだ付け組成物の表面とくぼみ
が中にある構成部材の表面との間にぬれ角度βを形成す
る地点である。この地点はまた結合点とも呼ばれる。塑
性変形性に乏しいためセラミックは応力を除去すること
ができず、セラミックに亀裂が形成される。研究から、
内部はんだ付けの端の結合点は、過剰の応力が増加しそ
してそれに伴って亀裂が形成されるという点で、構成部
材の面取りした面の真ん中が最も好ましくないというこ
とが分かった。
だ付け組成物との間の熱膨張係数がかなり異なるため、
冷却時にはんだ付け組成物はセラミックよりもずっと大
きく収縮する。これによって、セラミック／はんだ境界
面で機械的応力が生じ、特に、セラミックを外部構成成
分として使用するとき、この応力は、はんだが占めてい
るはんだ間隙とセラミックの面取りした面の端の地点で
最大となり、そこは、はんだ付け組成物の表面とくぼみ
が中にある構成部材の表面との間にぬれ角度βを形成す
る地点である。この地点はまた結合点とも呼ばれる。塑
性変形性に乏しいためセラミックは応力を除去すること
ができず、セラミックに亀裂が形成される。研究から、
内部はんだ付けの端の結合点は、過剰の応力が増加しそ
してそれに伴って亀裂が形成されるという点で、構成部
材の面取りした面の真ん中が最も好ましくないというこ
とが分かった。
【００１６】本発明の別の具体例では、くぼみの内壁お
よび面取りした面を金属化したり、またははんだ付け組
成物で湿らせるばかりでなく、まっすぐに貫通していな
いくぼみの場合に、くぼみの底の内部端もまた金属化し
たりまたははんだ付け組成物で湿らせる。この方法は、
熱応力が延性のはんだから脆くて破断に敏感なセラミッ
クへ移動するのを大いに妨げるものである。
よび面取りした面を金属化したり、またははんだ付け組
成物で湿らせるばかりでなく、まっすぐに貫通していな
いくぼみの場合に、くぼみの底の内部端もまた金属化し
たりまたははんだ付け組成物で湿らせる。この方法は、
熱応力が延性のはんだから脆くて破断に敏感なセラミッ
クへ移動するのを大いに妨げるものである。
【００１７】実際に、この方法は構造上、急速冷却を用
いても亀裂のない金属／セラミック複合材料の製造に大
きな役割を果たす。
いても亀裂のない金属／セラミック複合材料の製造に大
きな役割を果たす。
【００１８】
【実施例】厚さが３ｍｍのＡｌ2Ｏ3のセラミック体にま
っすぐに貫通した穴を設ける。穴の直径は１ｍｍであ
り、長さは３ｍｍである。穴に隣接するセラミック体の
両端に、例えばその後研磨することによって、内部はん
だ付けの端で一巡する１５°で面取りした幅０．４ｍｍ
の面を設ける。次に、セラミック体の穴の内壁を、面取
りした面を含めてその穴の長さ全体を従来法によってＷ
／ＴｉＯ2およびニッケルで金属化する（Ｗ／ＴｉＯ2層
の厚さ：１０μm、ニッケル層の厚さ：１．８μm）。そ
の長さ全体を銅含有率が２８重量％および銀含有率が７
２重量％の銅／銀合金よりなる一体化はんだで被覆した
丸い金属ピン（はんだの厚さ：１５μm）を穴に合わ
せ、はんだ付けジグによって正確に中心に置く。金属化
セラミックおよび一体化はんだを有する金属ピンを含む
はんだ付けジグを真空中で８１０−８３０℃に加熱す
る。はんだ付け温度で金属とセラミックの両方の面を溶
融はんだを施す。冷却後固化したはんだは３０°の濡れ
角度を形成し、金属ピンとセラミック体との間をしっか
りと接着し、気密または空密結合する。磨いた断面は、
亀裂のない金属／セラミック複合材料であることを示し
ている。
っすぐに貫通した穴を設ける。穴の直径は１ｍｍであ
り、長さは３ｍｍである。穴に隣接するセラミック体の
両端に、例えばその後研磨することによって、内部はん
だ付けの端で一巡する１５°で面取りした幅０．４ｍｍ
の面を設ける。次に、セラミック体の穴の内壁を、面取
りした面を含めてその穴の長さ全体を従来法によってＷ
／ＴｉＯ2およびニッケルで金属化する（Ｗ／ＴｉＯ2層
の厚さ：１０μm、ニッケル層の厚さ：１．８μm）。そ
の長さ全体を銅含有率が２８重量％および銀含有率が７
２重量％の銅／銀合金よりなる一体化はんだで被覆した
丸い金属ピン（はんだの厚さ：１５μm）を穴に合わ
せ、はんだ付けジグによって正確に中心に置く。金属化
セラミックおよび一体化はんだを有する金属ピンを含む
はんだ付けジグを真空中で８１０−８３０℃に加熱す
る。はんだ付け温度で金属とセラミックの両方の面を溶
融はんだを施す。冷却後固化したはんだは３０°の濡れ
角度を形成し、金属ピンとセラミック体との間をしっか
りと接着し、気密または空密結合する。磨いた断面は、
亀裂のない金属／セラミック複合材料であることを示し
ている。
【００１９】このようにして得た結合を、引っ張りテス
ターで試験し、３５０Ｎの引っ張り力について試験した
（Ｖａｃｏｎスチール（商標）の引っ張り強さと同
等）。はんだ付けまた結合点で破断は生じなかったが、
金属ピン自体が破断した。
ターで試験し、３５０Ｎの引っ張り力について試験した
（Ｖａｃｏｎスチール（商標）の引っ張り強さと同
等）。はんだ付けまた結合点で破断は生じなかったが、
金属ピン自体が破断した。
【００２０】本発明を添付の図面を用いて当業者に明ら
かなように詳しく説明する。
かなように詳しく説明する。
【００２１】図１には、まっすぐに貫通したくぼみ２を
有するセラミック材料１を示す。くぼみ２内には、金属
ピン３が正確に適合するように配置されており、そして
内部はんだ付け４によってセラミック材料１に結合され
ている。図２の拡大図には、面５の角度φ、ぬれ角度β
および面幅ｂを示す。結合点６は面５の最も外側の直径
と一致し、従って面はその幅ｂ全体がはんだで完全にぬ
れている。過剰の予備はんだ付けを行うことによって、
はんだの過剰量は７となり、その結果、ぬれ角度βはで
きるだけ小さく保たれる。面５の角度φおよびぬれ角度
βによって限定されるはんだの断面は、はんだの収縮力
をセラミック体１に均一におよび面５の幅全体の部分に
伝達する。
有するセラミック材料１を示す。くぼみ２内には、金属
ピン３が正確に適合するように配置されており、そして
内部はんだ付け４によってセラミック材料１に結合され
ている。図２の拡大図には、面５の角度φ、ぬれ角度β
および面幅ｂを示す。結合点６は面５の最も外側の直径
と一致し、従って面はその幅ｂ全体がはんだで完全にぬ
れている。過剰の予備はんだ付けを行うことによって、
はんだの過剰量は７となり、その結果、ぬれ角度βはで
きるだけ小さく保たれる。面５の角度φおよびぬれ角度
βによって限定されるはんだの断面は、はんだの収縮力
をセラミック体１に均一におよび面５の幅全体の部分に
伝達する。
【００２２】図３において、参照符号は図１および図２
のそれらに相当するものと同じ意味を有する。しかしな
がら、結合点６は面５の中間にあり、ぬれ角度βは大き
すぎ、亀裂８が生じて複合体を使用できないものにして
いる。
のそれらに相当するものと同じ意味を有する。しかしな
がら、結合点６は面５の中間にあり、ぬれ角度βは大き
すぎ、亀裂８が生じて複合体を使用できないものにして
いる。
【００２３】本発明の複合体はダクト、整流器ハウジン
グ、シール、滑り部材、ベアリング部材、圧電部材、ポ
ンプピストン、サイリスタハウジング、過電圧導体、真
空チャンバー、スイッチングチューブ、点火部材、ダイ
オード、ロックトップまたは化学的、機械的および／ま
たは熱的応力を受ける部材のためのスペーサーブロック
として有利に使用することができる。
グ、シール、滑り部材、ベアリング部材、圧電部材、ポ
ンプピストン、サイリスタハウジング、過電圧導体、真
空チャンバー、スイッチングチューブ、点火部材、ダイ
オード、ロックトップまたは化学的、機械的および／ま
たは熱的応力を受ける部材のためのスペーサーブロック
として有利に使用することができる。
【図１】本発明の金属およびセラミック複合体の垂直縦
断面図である。
断面図である。
【図２】図１の部分IIの拡大図である。
【図３】従来の金属およびセラミック複合体の垂直縦断
面図である。
面図である。
１ セラミック材料 ２ くぼみ ３ 金属ピン ４ 内部はんだ付け ５ 面 ６ 結合点 ７ 過剰のはんだ ８ 亀裂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 35/30 ３１０ Ｃ Ｂ Ｃ０４Ｂ 35/10 (72)発明者 ゲルト・マイアー ドイツ連邦共和国デー−91227 ラインブ ルク，ディーペルスドルファー・ハウプト シュトラーセ 20アー (72)発明者 クラウス・ポップ ドイツ連邦共和国デー−90562 カルフロ イス−レッケンホフ，アム・ノルトハング 27 (72)発明者 ペーター・シュティングル ドイツ連邦共和国デー−91207 ラウフ− クーンホフ，アム・ゼーアッカー １
Claims (9)
- 【請求項１】 セラミック構成部材が金属構成部材に内
部はんだ付けによって結合されている複合体であって、
内部はんだ付けが一方の材料構成部材内のくぼみのはん
だ付け組成物を用いて行われ、一方の材料構成部材にこ
れに正確に適合するように成形された他方の材料構成部
材が配置されており、くぼみは少なくとも１つの端面開
口部において３５°未満、好ましくは２０°未満の角度
で面取りした面に取り巻かれ、そしてはんだ付け組成物
とくぼみのある構成部材表面の面との間のぬれ角度βが
４０°未満、好ましくは２０°未満である、上記の複合
体。 - 【請求項２】 セラミック構成部材が、酸化物セラミッ
クとして、酸化ジルコニウムまたは酸化アルミニウム、
好ましくは、少なくとも８０重量％、好ましくは少なく
とも９４重量％のＡｌ2Ｏ3を含有するＡｌ2Ｏ3セラミッ
ク、または非酸化物セラミックとして、ＳｉＣ、ＳｉＳ
ｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4もしくはＡｌＮを含む、請求項１の複合
体。 - 【請求項３】 セラミック構成部材にくぼみを設け、金
属化をくぼみの接触面部分および必要ならば面取りした
面にも施す、請求項１または２の複合体。 - 【請求項４】 金属化層に厚さが０．５−５μmの追加
のニッケル被覆を施す、請求項３の複合体。 - 【請求項５】 はんだ付け組成物が、銀および銅の合計
重量に基づいて、１０−８０重量％、好ましくは１５−
６０重量％の銅含有率の銅／銀合金を含み、Ｚｎ、Ｓ
ｎ、Ｃｄ、Ｐｄ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ｐ
ｔ、ＴｉまたはＨｆのような１種以上の元素をさらには
んだ付け組成物中に存在させてもよい、請求項１−４の
いずれかの複合体。 - 【請求項６】 はんだ付け組成物を塗布した正確に適合
する金属構成部材を、セラミック構成部材のくぼみの内
側に配置し、その後、熱処理する請求項１−５のいずれ
かの複合体の製造方法であって、熱処理を６００−１３
００℃、好ましくは７５０−８５０℃にて、真空中また
は保護ガス雰囲気下で行う上記の方法。 - 【請求項７】 銅および銀のはんだ付け組成物の、くぼ
みに配置した構成部材への塗布を、電解法によって行
う、請求項６の方法。 - 【請求項８】 くぼみに配置した構成部材のはんだの層
を１００μm未満、好ましくは５０μm未満、特に好まし
くは２５μm未満の厚さで施す、請求項６または７の方
法。 - 【請求項９】 請求項１−５のいずれかの複合体の、ダ
クト、整流器ハウジング、シール、滑り部材、ベアリン
グ部材、圧電部材、ポンプピストン、サイリスタハウジ
ング、過電圧導体、真空チャンバー、スイッチングチュ
ーブ、点火部材、ダイオード、ロックトップまたは化学
的、機械的および／または熱的応力を受ける部材のため
のスペーサーブロックへの使用方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4319533A DE4319533A1 (de) | 1993-06-12 | 1993-06-12 | Innenlötung bei Metall-Keramik-Verbunden |
| DE4319533:4 | 1993-06-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0797279A true JPH0797279A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=6490223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6128676A Pending JPH0797279A (ja) | 1993-06-12 | 1994-06-10 | 金属／セラミック複合材料の内部はんだ付け |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5525432A (ja) |
| EP (1) | EP0629596B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0797279A (ja) |
| CA (1) | CA2125622A1 (ja) |
| CZ (1) | CZ143794A3 (ja) |
| DE (2) | DE4319533A1 (ja) |
| SG (1) | SG46642A1 (ja) |
| TW (1) | TW271414B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014186872A (ja) * | 2013-03-23 | 2014-10-02 | Kyocera Corp | セラミックヒータ |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5965279A (en) * | 1993-11-22 | 1999-10-12 | Axon'cable Sa | Electrical conductor made of copper-plated and tin-plated aluminum |
| JP3866320B2 (ja) * | 1995-02-09 | 2007-01-10 | 日本碍子株式会社 | 接合体、および接合体の製造方法 |
| US5609989A (en) * | 1995-06-06 | 1997-03-11 | International Business Machines, Corporation | Acid scavengers for use in chemically amplified photoresists |
| JP3890539B2 (ja) * | 1996-04-12 | 2007-03-07 | Ｄｏｗａホールディングス株式会社 | セラミックス−金属複合回路基板 |
| JPH1065294A (ja) * | 1996-08-14 | 1998-03-06 | Toshiba Corp | セラミックス配線基板およびその製造方法 |
| DE19857639C1 (de) * | 1998-12-14 | 1999-10-07 | Dolomitwerke Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundelements aus einem keramischen Innenteil und einem Blechmantel |
| JP3792440B2 (ja) * | 1999-06-25 | 2006-07-05 | 日本碍子株式会社 | 異種部材の接合方法、および同接合方法により接合された複合部材 |
| US6315188B1 (en) * | 2000-06-28 | 2001-11-13 | Sandia Corporation | Surface preparation for high purity alumina ceramics enabling direct brazing in hydrogen atmospheres |
| KR100493298B1 (ko) * | 2002-11-20 | 2005-06-07 | 엘지전자 주식회사 | 마그네트론 및 마그네트론 부재 간 접합 방법 |
| DE10302313A1 (de) * | 2003-01-20 | 2004-08-05 | Verschleiß-Technik Dr.-Ing. Hans Wahl GmbH & Co. | Formkörper sowie Verwendungen desselben |
| US8466386B2 (en) * | 2006-10-10 | 2013-06-18 | GM Global Technology Operations LLC | Method for repairing bonded metallic structures |
| TWI412312B (zh) * | 2011-09-27 | 2013-10-11 | Chang Yu Joining Tech Co Ltd | 金屬連接件與陶瓷金屬化基板之焊接結構 |
| DE102016105456A1 (de) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | Epcos Ag | Verfahren zur Herstellung einer gasdichten Metall-Keramikverbindung und Verwendung der gasdichten Metall-Keramikverbindung |
| JP6421294B1 (ja) * | 2017-05-25 | 2018-11-14 | 株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー | シャワーヘッド加工工具およびシャワーヘッド加工工具の製造方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3137545A (en) * | 1962-03-22 | 1964-06-16 | Gen Electric | Alloy for bonding metals to ceramics |
| US3507979A (en) * | 1968-12-12 | 1970-04-21 | Fansteel Inc | High strength ceramic standoff |
| SU681026A1 (ru) * | 1977-05-25 | 1979-08-25 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Проблем Материаловедения Ан Украинской Сср | Конструкци па ного соединени сапфирового окна с металлическим корпусом |
| DE3345219C1 (de) * | 1983-12-14 | 1985-03-21 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Lötfolie zur spannungsfreien Verbindung von Keramikkörpern mit Metall |
| JPH0454197Y2 (ja) * | 1987-12-25 | 1992-12-18 | ||
| DE3824900A1 (de) * | 1988-07-22 | 1990-01-25 | Hoechst Ceram Tec Ag | Verfahren zur herstellung einer lotbeschichtung auf metallisierte keramik |
| US5156322A (en) * | 1988-07-22 | 1992-10-20 | Hoechst Ceramtec Aktiengesellschaft | Process for the production of a solder coating on metallized materials |
| US5131582A (en) * | 1989-06-30 | 1992-07-21 | Trustees Of Boston University | Adhesive metallic alloys and methods of their use |
| DE4021583A1 (de) * | 1990-07-06 | 1992-01-09 | Hoechst Ceram Tec Ag | Verbindung eines keramikteiles mit einem teil aus metall |
| DE4111189C1 (ja) * | 1991-04-06 | 1992-09-17 | Hoechst Ceramtec Ag, 8672 Selb, De |
-
1993
- 1993-06-12 DE DE4319533A patent/DE4319533A1/de not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-05-16 TW TW083104407A patent/TW271414B/zh active
- 1994-06-03 EP EP94108567A patent/EP0629596B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-03 DE DE59402348T patent/DE59402348D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-03 SG SG1996006954A patent/SG46642A1/en unknown
- 1994-06-10 CZ CZ941437A patent/CZ143794A3/cs unknown
- 1994-06-10 US US08/258,075 patent/US5525432A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-10 CA CA002125622A patent/CA2125622A1/en not_active Abandoned
- 1994-06-10 JP JP6128676A patent/JPH0797279A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014186872A (ja) * | 2013-03-23 | 2014-10-02 | Kyocera Corp | セラミックヒータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4319533A1 (de) | 1994-12-15 |
| TW271414B (ja) | 1996-03-01 |
| EP0629596A3 (de) | 1995-04-19 |
| EP0629596B1 (de) | 1997-04-09 |
| US5525432A (en) | 1996-06-11 |
| EP0629596A2 (de) | 1994-12-21 |
| SG46642A1 (en) | 1998-02-20 |
| CA2125622A1 (en) | 1994-12-13 |
| CZ143794A3 (en) | 1995-08-16 |
| DE59402348D1 (de) | 1997-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0797279A (ja) | 金属／セラミック複合材料の内部はんだ付け | |
| US4624897A (en) | Clad brazing filler for bonding ceramic to metal, glass, or other ceramic and composites using such filler | |
| JP5968651B2 (ja) | 半導体製造装置用部材 | |
| CN110776330A (zh) | 陶瓷与金属的钎焊方法 | |
| JP3297637B2 (ja) | ウエハ支持部材 | |
| WO2002066200A1 (en) | Reducing metals as a brazing flux | |
| AU2001275856A1 (en) | Reducing metals as a brazing flux | |
| JP4140593B2 (ja) | メタライズ基板 | |
| JPH07276035A (ja) | 金属−セラミックス複合部材の製造方法 | |
| JP4136648B2 (ja) | 異種材料接合体及びその製造方法 | |
| EP0530854B1 (en) | Metal-ceramic composite bodies | |
| JPH0367985B2 (ja) | ||
| JP3040203B2 (ja) | 高温安定性複合体及びその製法 | |
| JP2003212670A (ja) | 異種材料の接合体及びその製造方法 | |
| JPH09249462A (ja) | 接合体、その製造方法およびセラミックス部材用ろう材 | |
| JPH0777989B2 (ja) | セラミックスと金属の接合体の製造法 | |
| JPS59232692A (ja) | セラミツクと金属等との接合用ろう材及びこれを用いたセラミツクと金属等の複合体 | |
| JP3302714B2 (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
| JP3370060B2 (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
| KR100420243B1 (ko) | 인시튜 완충층을 이용한 질화규소와 금속의 접합방법 | |
| JPH0664977A (ja) | 金属／セラミック複合部材 | |
| JP4556389B2 (ja) | セラミックス−金属複合体の接合体及び接合方法ならびに該接合体を用いた半導体あるいは液晶製造装置 | |
| JP2003335585A (ja) | 活性金属法によるセラミックスの接合方法 | |
| JPH07157373A (ja) | セラミック材及び金属材の接合方法並びに気密容器の製造方法 | |
| JP2747865B2 (ja) | セラミックスと金属との接合構造 |