JPH09110547A - セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 - Google Patents
セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法Info
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- JPH09110547A JPH09110547A JP29026595A JP29026595A JPH09110547A JP H09110547 A JPH09110547 A JP H09110547A JP 29026595 A JP29026595 A JP 29026595A JP 29026595 A JP29026595 A JP 29026595A JP H09110547 A JPH09110547 A JP H09110547A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、セラミックス部材とアルミ
ニウム部材を低融点のろう材を用いることによりアルミ
ニウム部材を広範囲に選択でき、低温で容易に且つ高強
度に接合する方法を提供することである。 【解決手段】 セラミックス部材の表面にＡｌを主成分
とする金属層を形成し、該金属層上にＺｎを９３重量％
以下含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有する
ろう材を用いてアルミニウム部材を接合するセラミック
ス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法であ
る。
ニウム部材を低融点のろう材を用いることによりアルミ
ニウム部材を広範囲に選択でき、低温で容易に且つ高強
度に接合する方法を提供することである。 【解決手段】 セラミックス部材の表面にＡｌを主成分
とする金属層を形成し、該金属層上にＺｎを９３重量％
以下含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有する
ろう材を用いてアルミニウム部材を接合するセラミック
ス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス部材
と、純アルミニウム部材又はアルミニウム合金部材（以
下「アルミニウム部材」とも言う）との接合体の製造方
法に関し、構造部材等に好適に使用される接合体の製造
方法に関する。
と、純アルミニウム部材又はアルミニウム合金部材（以
下「アルミニウム部材」とも言う）との接合体の製造方
法に関し、構造部材等に好適に使用される接合体の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来技術】アルミニウム部材（鋳物材、展伸材等：融
点４６０℃以上）は、種々の分野において利用が進んで
おり、その諸特性を生かすべく、異種材料との複合化の
試みがなされている。この異種材料の１つとしてセラミ
ックス部材が挙げられろう付け接合による複合化が期待
される。従来のろう付け接合法には、セラミックス部材
とアルミニウム部材とをＪＩＳに規格されるろう材を用
いることによって接合するものが知られている。
点４６０℃以上）は、種々の分野において利用が進んで
おり、その諸特性を生かすべく、異種材料との複合化の
試みがなされている。この異種材料の１つとしてセラミ
ックス部材が挙げられろう付け接合による複合化が期待
される。従来のろう付け接合法には、セラミックス部材
とアルミニウム部材とをＪＩＳに規格されるろう材を用
いることによって接合するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＪＩＳに規格
されるろう材の融点は５８５℃以上（ＪＩＳーＢＡ４１
４５：融点５８５℃、ＪＩＳーＢＡ４０４５：融点５９
０℃）であり、この温度に近い融点を持つアルミニウム
部材とセラミックス部材との接合は、加熱によりろう材
を溶かし接合する時にアルミニウム部材も同時に溶けて
しまい実質的に接合できなかった。また、仮に接合出来
たとしてもその接合体は強度的に問題があり、実用上問
題があった。従って、ＪＩＳに規格されるろう材を用い
て接合する手法は、比較的融点の高い展伸材（融点６０
０℃以上）の一部にしか使用できず、融点の低い鋳物材
においては、大半が接合は不可能であった。
されるろう材の融点は５８５℃以上（ＪＩＳーＢＡ４１
４５：融点５８５℃、ＪＩＳーＢＡ４０４５：融点５９
０℃）であり、この温度に近い融点を持つアルミニウム
部材とセラミックス部材との接合は、加熱によりろう材
を溶かし接合する時にアルミニウム部材も同時に溶けて
しまい実質的に接合できなかった。また、仮に接合出来
たとしてもその接合体は強度的に問題があり、実用上問
題があった。従って、ＪＩＳに規格されるろう材を用い
て接合する手法は、比較的融点の高い展伸材（融点６０
０℃以上）の一部にしか使用できず、融点の低い鋳物材
においては、大半が接合は不可能であった。
【０００４】そこで、本発明は、セラミックス部材とア
ルミニウム部材とを低融点のろう材を用いて接合するこ
とによりアルミニウム部材を広範囲に選択でき、低温で
容易に且つ高強度に接合する製造方法を提供することを
目的とする。
ルミニウム部材とを低融点のろう材を用いて接合するこ
とによりアルミニウム部材を広範囲に選択でき、低温で
容易に且つ高強度に接合する製造方法を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】その第１の手段は、セラ
ミックス部材の表面にＡｌを主成分とする金属層を形成
し、該金属層上にＺｎを９３重量％以下含有するととも
に、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を用いてアル
ミニウム部材を接合するセラミックス部材とアルミニウ
ム部材との接合体の製造方法である。その第２の手段
は、セラミックス部材の表面にＡｌを主成分とする金属
層を形成し、該金属層上にＺｎを１８〜９３重量％含有
するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を
用いてアルミニウム部材を接合するセラミックス部材と
アルミニウム部材との接合体の製造方法である。その第
３の手段は、セラミックス部材の表面にＡｌを主成分と
する金属層を形成し、該金属層上にＺｎを１８〜８０重
量％含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有する
ろう材を用いてアルミニウム部材を接合するセラミック
ス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法であ
る。その第４の手段は、セラミックス部材の表面にＡｌ
を主成分とする金属層が最上層となる複数の層を形成
し、該金属層上にＺｎを９３重量％以下含有するととも
に、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を用いてアル
ミニウム部材を接合するセラミックス部材とアルミニウ
ム部材との接合体の製造方法である。その第５の手段
は、セラミックス部材の表面にＡｌを主成分とする金属
層が最上層となる複数の層を形成し、該金属層上にＺｎ
を１８〜９３重量％含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及び
Ｃｕを含有するろう材を用いてアルミニウム部材を接合
するセラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の
製造方法である。その第６の手段は、セラミックス部材
の表面にＡｌを主成分とする金属層が最上層となる複数
の層を形成し、該金属層上にＺｎを１８〜８０重量％含
有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材
を用いてアルミニウム部材を接合するセラミックス部材
とアルミニウム部材との接合体の製造方法である。前記
手段の前記ろう材にＦｅ、Ｍｇ、Ｍｎ及びＴｉの群から
選ばれる少なくとも１種が含まれているセラミックス部
材とアルミニウム部材との接合体の製造方法が好まし
い。前記手段の前記金属層の厚さが０．０８μｍ以上で
あるセラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の
製造方法が好ましい。
ミックス部材の表面にＡｌを主成分とする金属層を形成
し、該金属層上にＺｎを９３重量％以下含有するととも
に、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を用いてアル
ミニウム部材を接合するセラミックス部材とアルミニウ
ム部材との接合体の製造方法である。その第２の手段
は、セラミックス部材の表面にＡｌを主成分とする金属
層を形成し、該金属層上にＺｎを１８〜９３重量％含有
するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を
用いてアルミニウム部材を接合するセラミックス部材と
アルミニウム部材との接合体の製造方法である。その第
３の手段は、セラミックス部材の表面にＡｌを主成分と
する金属層を形成し、該金属層上にＺｎを１８〜８０重
量％含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有する
ろう材を用いてアルミニウム部材を接合するセラミック
ス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法であ
る。その第４の手段は、セラミックス部材の表面にＡｌ
を主成分とする金属層が最上層となる複数の層を形成
し、該金属層上にＺｎを９３重量％以下含有するととも
に、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を用いてアル
ミニウム部材を接合するセラミックス部材とアルミニウ
ム部材との接合体の製造方法である。その第５の手段
は、セラミックス部材の表面にＡｌを主成分とする金属
層が最上層となる複数の層を形成し、該金属層上にＺｎ
を１８〜９３重量％含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及び
Ｃｕを含有するろう材を用いてアルミニウム部材を接合
するセラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の
製造方法である。その第６の手段は、セラミックス部材
の表面にＡｌを主成分とする金属層が最上層となる複数
の層を形成し、該金属層上にＺｎを１８〜８０重量％含
有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材
を用いてアルミニウム部材を接合するセラミックス部材
とアルミニウム部材との接合体の製造方法である。前記
手段の前記ろう材にＦｅ、Ｍｇ、Ｍｎ及びＴｉの群から
選ばれる少なくとも１種が含まれているセラミックス部
材とアルミニウム部材との接合体の製造方法が好まし
い。前記手段の前記金属層の厚さが０．０８μｍ以上で
あるセラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の
製造方法が好ましい。
【０００６】ここで、上記手段において、セラミックス
部材の表面に金属層を形成する方法として蒸着、スパッ
タリング、メッキ等の方法がある。ここで「Ａｌを主成
分とする金属層」は、純粋なＡｌからなる金属層でもよ
いし、ろう材とのヌレ性を十分保つことができれば他の
成分を含んだ金属層でもよい。他の成分としては、例え
ばＳｉ、Ｃｕである。ここで、「Ａｌを主成分とする金
属層が最上層となる複数の層」とは、セラミックス部材
の表面に２以上の層を形成し、少なくとも最上層がＡｌ
を主成分とする金属層であることを意味する。そして、
最上層の下の層、即ち、「最上層がＡｌを主成分とする
金属層」と「セラミックス部材」との間の中間金属層
は、セラミックス部材と反応性良好な１層以上の金属層
であることが好ましい。具体的には、Ｔｉ、Ｚｒ等の活
性金属層が良い。また、本発明のセラミックス部材は、
非酸化物セラミックスとしてＳｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、Ａｌ
Ｎ、ＴｉＮ、ＴｉＣ等、酸化物セラミックスとしてＡｌ
2Ｏ3、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2等、酸窒化物セラミックスと
してサイアロン等又はこれらの複合材料、Ｓｉ3Ｎ4−Ｔ
ｉＮ、ＺｒＯ2−ＴｉＮ等が適用可能である。
部材の表面に金属層を形成する方法として蒸着、スパッ
タリング、メッキ等の方法がある。ここで「Ａｌを主成
分とする金属層」は、純粋なＡｌからなる金属層でもよ
いし、ろう材とのヌレ性を十分保つことができれば他の
成分を含んだ金属層でもよい。他の成分としては、例え
ばＳｉ、Ｃｕである。ここで、「Ａｌを主成分とする金
属層が最上層となる複数の層」とは、セラミックス部材
の表面に２以上の層を形成し、少なくとも最上層がＡｌ
を主成分とする金属層であることを意味する。そして、
最上層の下の層、即ち、「最上層がＡｌを主成分とする
金属層」と「セラミックス部材」との間の中間金属層
は、セラミックス部材と反応性良好な１層以上の金属層
であることが好ましい。具体的には、Ｔｉ、Ｚｒ等の活
性金属層が良い。また、本発明のセラミックス部材は、
非酸化物セラミックスとしてＳｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、Ａｌ
Ｎ、ＴｉＮ、ＴｉＣ等、酸化物セラミックスとしてＡｌ
2Ｏ3、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2等、酸窒化物セラミックスと
してサイアロン等又はこれらの複合材料、Ｓｉ3Ｎ4−Ｔ
ｉＮ、ＺｒＯ2−ＴｉＮ等が適用可能である。
【０００７】
【作用】上記第１及び４の手段の製造方法は、９３重量
％以下のＺｎを必須成分として含有するとともに、Ａ
ｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を用いて接合するた
め、そのろう材の融点は３８０〜５８４℃となりＪＩＳ
規格のろう材の融点より低くなる。その結果、これらの
融点以上の固相線温度を有するアルミニウム部材（鋳造
材、展伸材）を用いた接合が可能となるため、ＪＩＳ規
格のろう材を用いた場合より多種のアルミニウム部材を
接合部材として選択が可能となる。また、Ｚｎを９３重
量％以下含有するとともにＡｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有す
るろう材は、アルミニウム部材（鋳造材、展伸材）やセ
ラミックス部材の接合面に形成したセラミックス部材の
接合面に形成したＡｌを主成分とする金属層に対してヌ
レ性が向上し高強度な接合が可能となる。
％以下のＺｎを必須成分として含有するとともに、Ａ
ｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を用いて接合するた
め、そのろう材の融点は３８０〜５８４℃となりＪＩＳ
規格のろう材の融点より低くなる。その結果、これらの
融点以上の固相線温度を有するアルミニウム部材（鋳造
材、展伸材）を用いた接合が可能となるため、ＪＩＳ規
格のろう材を用いた場合より多種のアルミニウム部材を
接合部材として選択が可能となる。また、Ｚｎを９３重
量％以下含有するとともにＡｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有す
るろう材は、アルミニウム部材（鋳造材、展伸材）やセ
ラミックス部材の接合面に形成したセラミックス部材の
接合面に形成したＡｌを主成分とする金属層に対してヌ
レ性が向上し高強度な接合が可能となる。
【０００８】また、上記第２及び５の手段の製造方法は
Ｚｎを１８〜９３重量％含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ
及びＣｕを含有するろう材を用いて接合するため、その
ろう材の融点が３８０〜５３０℃となりＪＩＳ規格のろ
う材の融点より低くなる。その結果、これらの融点以上
の固相線温度を有するアルミニウム部材（鋳造材、展伸
材）を用いた接合が可能となるため、ＪＩＳ規格のろう
材を用いた場合より多種のアルミニウム部材を接合部材
として選択が可能となる。また、Ｚｎを１８〜９３重量
％含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろ
う材は、アルミニウム部材（鋳造材、展伸材）やセラミ
ックス部材の接合面に形成したセラミックス部材の接合
面に形成したＡｌを主成分とする金属層に対してヌレ性
が向上し高強度な接合が可能となる。
Ｚｎを１８〜９３重量％含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ
及びＣｕを含有するろう材を用いて接合するため、その
ろう材の融点が３８０〜５３０℃となりＪＩＳ規格のろ
う材の融点より低くなる。その結果、これらの融点以上
の固相線温度を有するアルミニウム部材（鋳造材、展伸
材）を用いた接合が可能となるため、ＪＩＳ規格のろう
材を用いた場合より多種のアルミニウム部材を接合部材
として選択が可能となる。また、Ｚｎを１８〜９３重量
％含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろ
う材は、アルミニウム部材（鋳造材、展伸材）やセラミ
ックス部材の接合面に形成したセラミックス部材の接合
面に形成したＡｌを主成分とする金属層に対してヌレ性
が向上し高強度な接合が可能となる。
【０００９】更にまた、上記第３及び６の手段の製造方
法はＺｎを１８〜８０重量％含有するとともに、Ａｌ、
Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を用いて接合するため、
そのろう材の融点が３８０〜５３０℃となりＪＩＳ規格
のろう材の融点より低くなる。その結果、これらの融点
以上の固相線温度を有するアルミニウム部材（鋳造材、
展伸材）を用いた接合が可能となるため、ＪＩＳ規格の
ろう材を用いた場合より多種のアルミニウム部材を接合
部材として選択が可能となる。また、Ｚｎを１８〜８０
重量％含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有す
るろう材は、アルミニウム部材（鋳造材、展伸材）やセ
ラミックス部材の接合面に形成したセラミックス部材の
接合面に形成したＡｌを主成分とする金属層に対してヌ
レ性が向上し高強度な接合が可能となる。
法はＺｎを１８〜８０重量％含有するとともに、Ａｌ、
Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を用いて接合するため、
そのろう材の融点が３８０〜５３０℃となりＪＩＳ規格
のろう材の融点より低くなる。その結果、これらの融点
以上の固相線温度を有するアルミニウム部材（鋳造材、
展伸材）を用いた接合が可能となるため、ＪＩＳ規格の
ろう材を用いた場合より多種のアルミニウム部材を接合
部材として選択が可能となる。また、Ｚｎを１８〜８０
重量％含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有す
るろう材は、アルミニウム部材（鋳造材、展伸材）やセ
ラミックス部材の接合面に形成したセラミックス部材の
接合面に形成したＡｌを主成分とする金属層に対してヌ
レ性が向上し高強度な接合が可能となる。
【００１０】前記手段において、Ｚｎの含有量が１８重
量％を越えると、ろう材を箔として製作した場合に優れ
た延性を有する。また、Ｚｎの含有量が１８〜９３重量
％である場合、接合強度が向上し、更にはＺｎの含有量
が１８〜８０重量％とすることにより、接合強度が格段
に向上することとなる。
量％を越えると、ろう材を箔として製作した場合に優れ
た延性を有する。また、Ｚｎの含有量が１８〜９３重量
％である場合、接合強度が向上し、更にはＺｎの含有量
が１８〜８０重量％とすることにより、接合強度が格段
に向上することとなる。
【００１１】前記各手段の前記ろう材にＦｅ、Ｍｇ、Ｍ
ｎ及びＴｉの群から選ばれる少なくとも１種が含まれて
いると、ろう材の融点の低下、ヌレ性の向上、時効硬化
促進等の効果が得られ、ひいては接合強度を向上させる
ことができる。また、セラミックス部材の表面にＡｌを
主成分とする金属層を形成することにより、セラミック
ス部材の表面とろう材とのヌレ性が向上しアルミニウム
部材との接合強度を高めることができる。また、セラミ
ックス部材の表面にＡｌを主成分とする金属層が最上層
となる複数の層を形成することにより、セラミックス部
材の表面とろう材とのヌレ性が向上しアルミニウム部材
との接合強度を高めることができる。更に、「Ａｌを主
成分とする金属層」の厚さが０．０８μｍより薄い場合
には接合強度は低いが、０．０８μｍ以上とすることに
より高強度な接合体を得ることができる。それはＡｌを
主成分とする金属層が、接合時にセラミックス部材の表
面とろう材とのヌレ性を大きくする。但し、５μｍを越
えるような極端にＡｌを主成分とする金属層を厚くする
ことは、接合体の製造コストを高くするため好ましくな
い。また、Ａｌを主成分とする金属層単独であってもセ
ラミックス部材との密着強度は高いものであるが、Ａｌ
を主成分とする金属層とセラミックス部材との間にセラ
ミックス部材と反応性良好な１層以上の中間金属層を介
在させることにより、セラミックス部材とＡｌを主成分
とする金属層の密着強度を向上させ、ひいては、接合強
度を高めることとなる。例えば、Ｔｉ層、Ｚｒ層、Ｍｏ
＋Ｍｎ層等の中間金属層として一層以上介在させること
が好ましい。
ｎ及びＴｉの群から選ばれる少なくとも１種が含まれて
いると、ろう材の融点の低下、ヌレ性の向上、時効硬化
促進等の効果が得られ、ひいては接合強度を向上させる
ことができる。また、セラミックス部材の表面にＡｌを
主成分とする金属層を形成することにより、セラミック
ス部材の表面とろう材とのヌレ性が向上しアルミニウム
部材との接合強度を高めることができる。また、セラミ
ックス部材の表面にＡｌを主成分とする金属層が最上層
となる複数の層を形成することにより、セラミックス部
材の表面とろう材とのヌレ性が向上しアルミニウム部材
との接合強度を高めることができる。更に、「Ａｌを主
成分とする金属層」の厚さが０．０８μｍより薄い場合
には接合強度は低いが、０．０８μｍ以上とすることに
より高強度な接合体を得ることができる。それはＡｌを
主成分とする金属層が、接合時にセラミックス部材の表
面とろう材とのヌレ性を大きくする。但し、５μｍを越
えるような極端にＡｌを主成分とする金属層を厚くする
ことは、接合体の製造コストを高くするため好ましくな
い。また、Ａｌを主成分とする金属層単独であってもセ
ラミックス部材との密着強度は高いものであるが、Ａｌ
を主成分とする金属層とセラミックス部材との間にセラ
ミックス部材と反応性良好な１層以上の中間金属層を介
在させることにより、セラミックス部材とＡｌを主成分
とする金属層の密着強度を向上させ、ひいては、接合強
度を高めることとなる。例えば、Ｔｉ層、Ｚｒ層、Ｍｏ
＋Ｍｎ層等の中間金属層として一層以上介在させること
が好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明のセラミックス部材とアル
ミニウム部材との接合体の製造方法を図１と図２を用い
て説明する。図１は、本発明の一実施例であるセラミッ
クス部材１の表面にＡｌを主成分とする金属層４０を形
成し、該金属層４０上にＡｌを主成分とする所定のろう
材３を用いてアルミニウム部材２を接合するセラミック
ス部材１とアルミニウム部材２との接合体の製造方法の
接合する直前の状態を表す。図２は、本発明の他の実施
例であるセラミックス部材１の表面にＡｌを主成分とす
る金属層４０が最上層となる複数の層４を形成し、該金
属層４０上に所定のろう材を用いてアルミニウム部材２
を接合するセラミックス部材１とアルミニウム部材２と
の接合体の製造方法の接合する直前の状態を表す。Ａｌ
を主成分とする金属層４０とセラミックス部材１との間
には、複数の層４の一部である中間金属層４１がある。
ここで中間金属層４１が「Ａｌを主成分とする層」であ
る場合には結局セラミックス部材１上には、Ａｌを主成
分とする金属層のみ存在することとなり、上記一の製造
方法と同じ製造方法となる。
ミニウム部材との接合体の製造方法を図１と図２を用い
て説明する。図１は、本発明の一実施例であるセラミッ
クス部材１の表面にＡｌを主成分とする金属層４０を形
成し、該金属層４０上にＡｌを主成分とする所定のろう
材３を用いてアルミニウム部材２を接合するセラミック
ス部材１とアルミニウム部材２との接合体の製造方法の
接合する直前の状態を表す。図２は、本発明の他の実施
例であるセラミックス部材１の表面にＡｌを主成分とす
る金属層４０が最上層となる複数の層４を形成し、該金
属層４０上に所定のろう材を用いてアルミニウム部材２
を接合するセラミックス部材１とアルミニウム部材２と
の接合体の製造方法の接合する直前の状態を表す。Ａｌ
を主成分とする金属層４０とセラミックス部材１との間
には、複数の層４の一部である中間金属層４１がある。
ここで中間金属層４１が「Ａｌを主成分とする層」であ
る場合には結局セラミックス部材１上には、Ａｌを主成
分とする金属層のみ存在することとなり、上記一の製造
方法と同じ製造方法となる。
【００１３】ー実験例１ー 表１に示す種々のセラミックス部材１（直径１８ｍｍ、
長さ７５ｍｍ）及び種々のアルミニウム部材２（直径１
８ｍｍ、長さ７５ｍｍ）を準備し、表１に示すろう材３
を用いて接合する。アルミニウム部材２は、ＪＩＳに規
格される各種アルミニウム部材鋳物材を用いた。各セラ
ミックス部材１の表面には、図１に示すように予め表１
に示す金属層４０がスパッタリング、蒸着等で形成され
る。別途、ろう材３は、表１に示される組成を溶解し回
転するＣｕ製水冷ロール上に流すことにより（液体急冷
法）、箔（直径１８ｍｍ、厚さ１００μｍ）を準備し
た。
長さ７５ｍｍ）及び種々のアルミニウム部材２（直径１
８ｍｍ、長さ７５ｍｍ）を準備し、表１に示すろう材３
を用いて接合する。アルミニウム部材２は、ＪＩＳに規
格される各種アルミニウム部材鋳物材を用いた。各セラ
ミックス部材１の表面には、図１に示すように予め表１
に示す金属層４０がスパッタリング、蒸着等で形成され
る。別途、ろう材３は、表１に示される組成を溶解し回
転するＣｕ製水冷ロール上に流すことにより（液体急冷
法）、箔（直径１８ｍｍ、厚さ１００μｍ）を準備し
た。
【００１４】
【表１】
【００１５】そして、アルミニウム部材２、ろう材３、
セラミックス部材１の順に重ね合わせ、治具に固定し、
炉内に配置、不活性ガス雰囲気にてろう材融点近傍で３
０分の保持を行い接合を行い、接合体を得た。接合後、
ＪＩＳ４号に従い引っ張り試験片を仕上げた後、試験に
供した。結果を表１に示す。表１に示す様に、本発明の
製造方法により得られた接合体は、高い接合強度を有し
ていた。具体的な破断の形態は、まず接合界面のアルミ
ニウム部材２が変形し、次にそのアルミニウム部材２と
セラミックス部材１の界面から破断した。その破面は、
セラミックス部材１の破断面にアルミニウム部材２が付
着した形となった。ろう材による接合強度は、アルミニ
ウム部材２又はセラミックス部材１自身の強度と同等な
強度を有していた。これに対し、比較例の製造方法によ
る接合体は、接合が不十分であり、起点、破断の進行が
接合界面又はろう材３層中で生じ、接合強度は低かっ
た。
セラミックス部材１の順に重ね合わせ、治具に固定し、
炉内に配置、不活性ガス雰囲気にてろう材融点近傍で３
０分の保持を行い接合を行い、接合体を得た。接合後、
ＪＩＳ４号に従い引っ張り試験片を仕上げた後、試験に
供した。結果を表１に示す。表１に示す様に、本発明の
製造方法により得られた接合体は、高い接合強度を有し
ていた。具体的な破断の形態は、まず接合界面のアルミ
ニウム部材２が変形し、次にそのアルミニウム部材２と
セラミックス部材１の界面から破断した。その破面は、
セラミックス部材１の破断面にアルミニウム部材２が付
着した形となった。ろう材による接合強度は、アルミニ
ウム部材２又はセラミックス部材１自身の強度と同等な
強度を有していた。これに対し、比較例の製造方法によ
る接合体は、接合が不十分であり、起点、破断の進行が
接合界面又はろう材３層中で生じ、接合強度は低かっ
た。
【００１６】ー実験例２ー 表２に示す種々のセラミックス部材１（直径１８ｍｍ、
長さ７５ｍｍ）及び種々のアルミニウム部材２（直径１
８ｍｍ、長さ７５ｍｍ）を準備し、表２に示すろう材３
を用いて接合する。アルミニウム部材２は、ＪＩＳに規
格される各種アルミニウム部材鋳物材を用いた。各セラ
ミックス部材１の表面には、予めＡｌを主成分とする金
属層４０が最上層となる複数の層４が形成される。具体
的には、表２に示す様にセラミックス部材１表面に中間
金属層４１を表２に示す形成方法で形成後、最上層とな
る金属層４０を形成する。別途、ろう材３は、表２に示
される組成を溶解し回転するＣｕ製水冷ロール上に流す
ことにより（液体急冷法）、箔（直径１８ｍｍ、厚さ１
００μｍ）を準備した。
長さ７５ｍｍ）及び種々のアルミニウム部材２（直径１
８ｍｍ、長さ７５ｍｍ）を準備し、表２に示すろう材３
を用いて接合する。アルミニウム部材２は、ＪＩＳに規
格される各種アルミニウム部材鋳物材を用いた。各セラ
ミックス部材１の表面には、予めＡｌを主成分とする金
属層４０が最上層となる複数の層４が形成される。具体
的には、表２に示す様にセラミックス部材１表面に中間
金属層４１を表２に示す形成方法で形成後、最上層とな
る金属層４０を形成する。別途、ろう材３は、表２に示
される組成を溶解し回転するＣｕ製水冷ロール上に流す
ことにより（液体急冷法）、箔（直径１８ｍｍ、厚さ１
００μｍ）を準備した。
【００１７】
【表２】
【００１８】そして、アルミニウム部材２、ろう材３、
セラミックス部材１の順に重ね合わせ、治具に固定し、
炉内に配置、不活性ガス雰囲気にてろう材融点近傍で３
０分の保持を行い接合を行い、接合体を得た。接合後、
ＪＩＳ４号に従い、引っ張り試験片に仕上げ試験に供し
た。結果を表２に示す。表２に示す様に、本発明の製造
方法により得られた接合体は、高い接合強度を有してい
た。具体的な破断の形態は、まず接合界面のアルミニウ
ム部材２が変形し、次にそのアルミニウム部材２とセラ
ミックス部材１の界面から破断した。その破面は、セラ
ミックス部材１の破断面にアルミニウム部材２が付着し
た形となった。ろう材による接合強度は、アルミニウム
部材２又はセラミックス部材１自身の強度と同等な強度
を有していた。これに対し、比較例の製造方法による接
合体は、接合していないかそれとも起点、破断の進行は
接合界面又は、ろう材３層中であり接合強度は低かっ
た。
セラミックス部材１の順に重ね合わせ、治具に固定し、
炉内に配置、不活性ガス雰囲気にてろう材融点近傍で３
０分の保持を行い接合を行い、接合体を得た。接合後、
ＪＩＳ４号に従い、引っ張り試験片に仕上げ試験に供し
た。結果を表２に示す。表２に示す様に、本発明の製造
方法により得られた接合体は、高い接合強度を有してい
た。具体的な破断の形態は、まず接合界面のアルミニウ
ム部材２が変形し、次にそのアルミニウム部材２とセラ
ミックス部材１の界面から破断した。その破面は、セラ
ミックス部材１の破断面にアルミニウム部材２が付着し
た形となった。ろう材による接合強度は、アルミニウム
部材２又はセラミックス部材１自身の強度と同等な強度
を有していた。これに対し、比較例の製造方法による接
合体は、接合していないかそれとも起点、破断の進行は
接合界面又は、ろう材３層中であり接合強度は低かっ
た。
【００１９】
【発明の効果】本発明による製造方法を用いることによ
り、特に融点が低くろう付けが困難なアルミニウム部材
鋳物材とセラミックス部材とが接合できる。従って、接
合部材としてのアルミニウム部材は、展伸材も含め非常
に広範囲に選択することができ、且つ高強度なセラミッ
クス部材とアルミニウム部材との接合体が得られること
となる。
り、特に融点が低くろう付けが困難なアルミニウム部材
鋳物材とセラミックス部材とが接合できる。従って、接
合部材としてのアルミニウム部材は、展伸材も含め非常
に広範囲に選択することができ、且つ高強度なセラミッ
クス部材とアルミニウム部材との接合体が得られること
となる。
【図１】本発明の実験例１のセラミックス部材とアルミ
ニウム部材との接合体の製造方法の接合する直前の状態
を示す図である。
ニウム部材との接合体の製造方法の接合する直前の状態
を示す図である。
【図２】本発明の実験例２のセラミックス部材とアルミ
ニウム部材との接合体の製造方法の接合する直前の状態
を示す図である。
ニウム部材との接合体の製造方法の接合する直前の状態
を示す図である。
１・・・・ セラミックス部材 ２・・・・ アルミニウム部材 ３・・・・ ろう材 ４・・・・ Ａｌを主成分とする金属層が最上層となる
複数の層 ４０・・・ Ａｌを主成分とする金属層 ４１・・・ 中間金属層
複数の層 ４０・・・ Ａｌを主成分とする金属層 ４１・・・ 中間金属層
Claims (8)
- 【請求項１】 セラミックス部材の表面にＡｌを主成分
とする金属層を形成し、該金属層上にＺｎを９３重量％
以下含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有する
ろう材を用いてアルミニウム部材を接合することを特徴
とするセラミックス部材とアルミニウム部材との接合体
の製造方法。 - 【請求項２】 セラミックス部材の表面にＡｌを主成分
とする金属層を形成し、該金属層上にＺｎを１８〜９３
重量％含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有す
るろう材を用いてアルミニウム部材を接合することを特
徴とするセラミックス部材とアルミニウム部材との接合
体の製造方法。 - 【請求項３】 セラミックス部材の表面にＡｌを主成分
とする金属層を形成し、該金属層上にＺｎを１８〜８０
重量％含有するとともに、Ａｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有す
るろう材を用いてアルミニウム部材を接合することを特
徴とするセラミックス部材とアルミニウム部材との接合
体の製造方法。 - 【請求項４】 セラミックス部材の表面にＡｌを主成分
とする金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属
層上にＺｎを９３重量％以下含有するとともに、Ａｌ、
Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を用いてアルミニウム部
材を接合することを特徴とするセラミックス部材とアル
ミニウム部材との接合体の製造方法。 - 【請求項５】 セラミックス部材の表面にＡｌを主成分
とする金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属
層上にＺｎを１８〜９３重量％含有するとともに、Ａ
ｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を用いてアルミニウ
ム部材を接合することを特徴とするセラミックス部材と
アルミニウム部材との接合体の製造方法。 - 【請求項６】 セラミックス部材の表面にＡｌを主成分
とする金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属
層上にＺｎを１８〜８０重量％含有するとともに、Ａ
ｌ、Ｓｉ及びＣｕを含有するろう材を用いてアルミニウ
ム部材を接合することを特徴とするセラミックス部材と
アルミニウム部材との接合体の製造方法。 - 【請求項７】 前記ろう材にＦｅ、Ｍｇ、Ｍｎ及びＴｉ
の群から選ばれる少なくとも１種が含まれていることを
特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のセラミック
ス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法。 - 【請求項８】 前記金属層の厚さが０．０８μｍ以上で
あることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の
セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29026595A JPH09110547A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29026595A JPH09110547A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09110547A true JPH09110547A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17753909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29026595A Pending JPH09110547A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09110547A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1667508A1 (en) * | 2003-09-25 | 2006-06-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ceramic circuit board, method for making the same, and power module |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP29026595A patent/JPH09110547A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1667508A1 (en) * | 2003-09-25 | 2006-06-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ceramic circuit board, method for making the same, and power module |
| EP1667508A4 (en) * | 2003-09-25 | 2008-03-12 | Toshiba Kk | CERAMIC PCB, METHOD OF MANUFACTURING AND POWER MODULE |
| US7482685B2 (en) | 2003-09-25 | 2009-01-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ceramic circuit board, method for making the same, and power module |
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Effective date: 20050620 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050628 |
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