JPH0959074A - 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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- JPH0959074A JPH0959074A JP23609795A JP23609795A JPH0959074A JP H0959074 A JPH0959074 A JP H0959074A JP 23609795 A JP23609795 A JP 23609795A JP 23609795 A JP23609795 A JP 23609795A JP H0959074 A JPH0959074 A JP H0959074A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本願発明の課題は、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Ｃｕ２２.５〜３
２.５重量％及びＳｉ５．９重量％以下を含みＡｌを主
成分と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である。
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Ｃｕ２２.５〜３
２.５重量％及びＳｉ５．９重量％以下を含みＡｌを主
成分と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Ｃｕ２２.５〜３２.５重量％及びＳｉ
５．９重量％以下を含みＡｌを主成分とするろう材を用
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。また、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Ｃｕ２４.２〜２９.
２重量％及びＳｉ３.４〜５．８重量％を含みＡｌを主
成分と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。また、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Ｃｕ２６.０〜２７.６重量％及びＳｉ３．９〜５．７
重量％を含みＡｌを主成分と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。また、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Ｃｕ
２２.５〜３２.５重量％及びＳｉ５．９重量％以下を含
みＡｌを主成分と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。また、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Ｃｕ２４.２〜２
９.２重量％及びＳｉ３.４〜５．８重量％を含みＡｌを
主成分と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。また、第６の手段は、その手段は、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Ｃｕ２６.０
〜２７.６重量％及びＳｉ３．９〜５．７重量％を含み
Ａｌを主成分と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、Ｍ
ｇ、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。また、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Ｃｕ２２.５〜３２.５重量％及びＳｉ
５．９重量％以下を含みＡｌを主成分とするろう材を用
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。また、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Ｃｕ２４.２〜２９.
２重量％及びＳｉ３.４〜５．８重量％を含みＡｌを主
成分と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。また、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Ｃｕ２６.０〜２７.６重量％及びＳｉ３．９〜５．７
重量％を含みＡｌを主成分と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。また、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Ｃｕ
２２.５〜３２.５重量％及びＳｉ５．９重量％以下を含
みＡｌを主成分と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。また、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Ｃｕ２４.２〜２
９.２重量％及びＳｉ３.４〜５．８重量％を含みＡｌを
主成分と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。また、第６の手段は、その手段は、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Ｃｕ２６.０
〜２７.６重量％及びＳｉ３．９〜５．７重量％を含み
Ａｌを主成分と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、Ｍ
ｇ、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。また、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は、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、ろう材とのヌレ性が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、Ａ
ｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＣ等、酸化物セラミックスとしてＡ
ｌ2Ｏ3、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−
ＴｉＮ、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は、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、ろう材とのヌレ性が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、Ａ
ｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＣ等、酸化物セラミックスとしてＡ
ｌ2Ｏ3、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−
ＴｉＮ、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Ｃｕ２２.
５〜３２.５重量％及びＳｉ５．９重量％以下を含みＡ
ｌを主成分とするろう材を用いて接合するため、そのろ
う材の融点が５８４℃以下とＪＩＳ規格のろう材の融点
より低くなり、その結果この温度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）やセラミック
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。ま
た、上記第２及び５の手段の製造方法はＣｕ２４.２〜
２９.２重量％及びＳｉ３.４〜５．８重量％を含みＡｌ
を主成分とするろう材を用いて接合するため、そのろう
材の融点が５６０℃以下とＪＩＳ規格のろう材の融点よ
り低くなり、その結果この温度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）やセラミックス
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。更にま
た、上記第３及び６の手段の製造方法はＣｕ２６.０〜
２７.６重量％及びＳｉ４〜６．５重量％を含みＡｌを
主成分とするろう材を用いて接合するため、そのろう材
の融点が５４０℃以下とＪＩＳ規格のろう材の融点より
低くなり、その結果この温度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）やセラミックス部
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。
５〜３２.５重量％及びＳｉ５．９重量％以下を含みＡ
ｌを主成分とするろう材を用いて接合するため、そのろ
う材の融点が５８４℃以下とＪＩＳ規格のろう材の融点
より低くなり、その結果この温度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）やセラミック
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。ま
た、上記第２及び５の手段の製造方法はＣｕ２４.２〜
２９.２重量％及びＳｉ３.４〜５．８重量％を含みＡｌ
を主成分とするろう材を用いて接合するため、そのろう
材の融点が５６０℃以下とＪＩＳ規格のろう材の融点よ
り低くなり、その結果この温度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）やセラミックス
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。更にま
た、上記第３及び６の手段の製造方法はＣｕ２６.０〜
２７.６重量％及びＳｉ４〜６．５重量％を含みＡｌを
主成分とするろう材を用いて接合するため、そのろう材
の融点が５４０℃以下とＪＩＳ規格のろう材の融点より
低くなり、その結果この温度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）やセラミックス部
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】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。
【０００９】
【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。Ａ
ｌ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。Ａ
ｌ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。
【００１０】
【実施例】 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。
【００１１】
【表１】
【００１２】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、
ＪＩＳの４号試験片に従い、引っ張り試験片に仕上げ試
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、
ＪＩＳの４号試験片に従い、引っ張り試験片に仕上げ試
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。
【００１３】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。
【００１４】
【表２】
【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、
ＪＩＳの４号試験片に従い、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、
ＪＩＳの４号試験片に従い、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。
【００１６】
【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Ｃｕ２２.５〜３
２.５重量％及びＳｉ５．９重量％以下を含みＡｌを主
成分と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Ｃｕ２４.２〜２
９.２重量％及びＳｉ３.４〜５．８重量％を含みＡｌを
主成分と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Ｃｕ２６.０〜２
７.６重量％及びＳｉ３．９〜５．７重量％を含みＡｌ
を主成分と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Ｃｕ２２.５〜３２.５重量％及びＳｉ５．９重量
％以下を含みＡｌを主成分と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Ｃｕ２４.２〜２９.２重量％及びＳｉ３.４〜
５．８重量％を含みＡｌを主成分と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Ｃｕ２６.０〜２７.６重量％及びＳｉ３．９〜
５．７重量％を含みＡｌを主成分と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 |
|---|---|---|---|
| JP23609795A JPH0959074A (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP23609795A JPH0959074A (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | 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 |
|---|---|
| JPH0959074A true JPH0959074A (ja) | 1997-03-04 |
Family
ID=16995692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23609795A Pending JPH0959074A (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | 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) | JPH0959074A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005032225A1 (ja) | 2003-09-25 | 2005-04-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | セラミック回路基板、その製造方法およびパワーモジュール |
| US7353979B2 (en) | 2003-09-22 | 2008-04-08 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of fabricating substrate placing stage |
| JP2012153581A (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Taiyo Nippon Sanso Corp | セラミックスとアルミニウムとの接合方法 |
| JP2012210646A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Nisshin Steel Co Ltd | 箔状ろう材 |
| JP2013248657A (ja) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Meidensha Corp | ろう材、ろう材による接合方法及び半導体モジュール |
-
1995
- 1995-08-21 JP JP23609795A patent/JPH0959074A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7353979B2 (en) | 2003-09-22 | 2008-04-08 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of fabricating substrate placing stage |
| WO2005032225A1 (ja) | 2003-09-25 | 2005-04-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | セラミック回路基板、その製造方法およびパワーモジュール |
| EP1667508A1 (en) * | 2003-09-25 | 2006-06-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ceramic circuit board, method for making the same, and power module |
| JPWO2005032225A1 (ja) * | 2003-09-25 | 2006-12-07 | 株式会社東芝 | セラミック回路基板、その製造方法およびパワーモジュール |
| 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 |
| JP4664816B2 (ja) * | 2003-09-25 | 2011-04-06 | 株式会社東芝 | セラミック回路基板、その製造方法およびパワーモジュール |
| JP2012153581A (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Taiyo Nippon Sanso Corp | セラミックスとアルミニウムとの接合方法 |
| JP2012210646A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Nisshin Steel Co Ltd | 箔状ろう材 |
| JP2013248657A (ja) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Meidensha Corp | ろう材、ろう材による接合方法及び半導体モジュール |
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