JPH11335184A - セラミックス−金属接合構造 - Google Patents
セラミックス−金属接合構造Info
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- JPH11335184A JPH11335184A JP14091998A JP14091998A JPH11335184A JP H11335184 A JPH11335184 A JP H11335184A JP 14091998 A JP14091998 A JP 14091998A JP 14091998 A JP14091998 A JP 14091998A JP H11335184 A JPH11335184 A JP H11335184A
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Abstract
たり、金属とセラミックスを接合するろう材に腐食が発
生しやすかったりする。 【解決手段】 セラミックス1と金属2との接合面をT
i、Zr、Hfの少なくとも一種を含有するAg−Cu
合金から成るろう材3で接合したセラミックス−金属接
合構造であって、ろう材3は接合面の中央領域Aのみに
MoまたはWが含有されている。中央領域Aに含有され
たMoまたはWの作用により応力吸収能力が高く強固に
接合することができ、外周領域で露出しているろう材3
表面にはMoやWがないので凹凸やボイドが形成される
ことがないためろう材に腐食を発生させてしまうことが
ない。
Description
質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックス
に銅等の金属をTi、Zr、Hf等の活性金属を含有す
るAg−Cu合金から成るろう材で接合したセラミック
ス−金属接合構造に関するものである。
ックス−金属接合構造として、セラミックスと金属とを
TiやZr、Hf等の活性金属を含有するAg−Cu合
金から成るろう材を介して接合したものが知られてい
る。
は、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウ
ム質焼結体等のセラミックスから成る絶縁基体に銅等の
金属から成る回路導体を接合させた回路基板において、
絶縁基体と回路導体とを接合するセラミックス−金属接
合構造として用いられている。
化アルミニウム質焼結体等のセラミックスと銅等の金属
とでは、その熱膨張係数がセラミックスでは約4〜7×
10-6/℃であるのに対して金属では約15〜20×10-6/℃
と大きく相違することから、このセラミックス−金属接
合構造が例えば−40〜125 ℃の熱サイクルに繰り返し曝
されると、セラミックスと金属との間に両者の熱膨張係
数の相違に起因して発生する熱応力の作用により金属が
セラミックスから剥離してしまったり、あるいはセラミ
ックスにクラックが発生して、金属をセラミックスに強
固に接合することができないという欠点を有していた。
含有するAg−Cu合金からなるろう材中にMoやW等
の高融点金属粉末を含有させて成るろう材を介してセラ
ミックスと金属とを接合するセラミックス−金属接合構
造が提案されている。
を含有するAg−Cu合金からなるろう材中にMoやW
等の高融点金属粉末を含有させたろう材でセラミックス
と金属とを接合すると、セラミックスと金属との間に両
者の熱膨張係数の相違に起因して応力が発生したとして
も、この応力はMoやW等の高融点金属粉末を含有させ
た前記ろう材により良好に吸収され、金属がセラミック
スから剥離したり、セラミックスにクラックが発生する
のを有効に防止することができる。これは、TiやZ
r、Hf等の活性金属を含有するAg−Cu合金からな
るろう材中にMoやW等の高融点金属粉末を含有させる
ことにより、ろう材の応力吸収能力が高まるためである
と考えられる。
うにTiやZr、Hf等の活性金属を含有するAg−C
u合金からなるろう材中にMoやW等の高融点金属粉末
を含有させたろう材を介してセラミックスと金属とを接
合させたセラミックス−金属接合構造によると、ろう材
の応力吸収能力が高まって、金属がセラミックスから剥
離したりセラミックスにクラックが発生したりするのを
有効に防止することができるものの、MoやW等の高融
点金属粉末の影響でろう材表面に凹凸やボイドが発生し
易く、そのためろう材表面の凹凸やボイドに大気中の水
分が浸入してろう材に腐食を発生させてしまい易いとい
う問題点があった。
れたものであり、その目的は、セラミックスと金属とが
強固に接合されるとともにろう材の表面に凹凸やボイド
が形成されることがなくろう材に腐食が起こりにくいセ
ラミックス−金属接合構造を提供することにある。
金属接合構造は、セラミックスと金属との接合面をT
i、Zr、Hfの少なくとも一種を含有するAg−Cu
合金から成るろう材で接合したセラミックス−金属接合
構造であって、前記ろう材は前記接合面の中央領域のみ
にMoまたはWが含有されていることを特徴とするもの
である。
れば、セラミックスと金属とを接合するTi、Zr、H
fの少なくとも一種を含有するAg−Cu合金からなる
ろう材は、セラミックスと金属との接合面の中央領域の
みにMoまたはWが含有されていることから、この中央
領域に含有されたMoまたはWの作用によりその応力吸
収能力が高く、かつ、外周領域で露出しているろう材表
面にはMoやWがないので凹凸やボイドが形成されるこ
とがない。そのため、接合部位のろう材に腐食を発生さ
せてしまうことがなくなる。
属接合構造を添付の図面に基づいて説明する。
造の実施の形態の一例を示す断面図であり、1は酸化ア
ルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等のセ
ラミックス、2は銅等の金属である。
i、Zr、Hfの少なくとも一種を含有するAg−Cu
合金からなるろう材3を介して接合されている。
するAg−Cu合金からなるろう材3は、例えばAgが
28〜90重量%、Cuが4〜57重量%、Ti、Zr、Hf
の少なくとも一種が5〜30重量%のろう材が適用され得
る。なお、ろう材3は、Ti、Zr、Hfの少なくとも
一種が水素化物の形で含有されていてもよく、さらには
In、Snの少なくとも一種を1〜15重量%程度含有し
ていてもよい。
属2との接合面の中央領域AにMoまたはWの粉末を含
有している。
接合面の中央領域AにMoまたはWの粉末を含有するこ
とにより、その応力吸収能力が高まっている。従って、
このセラミックス−金属接合構造が−40〜125 ℃の温度
サイクルに繰り返し曝されたとしても、金属2がセラミ
ックス1から剥離したり、セラミックス1にクラックが
発生したりすることを有効に防止することができる。
合面の中央領域Aのろう材3に含有されるMoまたはW
は、粒径が5.0 μm以下が好適であり、セラミックス1
と金属2との接合面の中央領域Aのろう材3中に0.5 〜
30重量%程度含有されることが好適である。
2との接合面の中央領域AにのみMoまたはWの粉末が
含有されており、セラミックス1と金属2との接合面の
外周領域BにはMoまたはWの粉末が含有されていな
い。従って、ろう材3の表面にMoまたはWの粉末の影
響による凹凸やボイドが発生することはなく、そのため
ろう材3が腐食しにくい。なお、ろう材3中にMoまた
はWの粉末を含有しない外周領域Bの幅は0.5 〜1.0 m
m程度が好ましい。
を介して接合するには、図2に断面図で示すように、セ
ラミックス1の上面であって、金属2との接合面の中央
領域に粒径が10μm以下のAg−Cu合金粉末と粒径が
50μm以下のTi、Zr、Hfの少なくとも一種とから
なるろう材ペースト中に粒径が5μm以下のMoまたは
Wの粉末を含有させたろう材ペースト3aを印刷塗布す
るとともに、金属2との接合面の外周領域に粒径が10μ
m以下のAg−Cu合金粉末と粒径が50μm以下のT
i、Zr、Hfの少なくとも一種から成るろう材ペース
ト中にMoまたはWの粉末を含有しないろう材ペースト
3bを、ろう材ペースト3aを取り囲むようにして印刷
塗布し、しかる後、このろう材ペースト3a・3b上に
金属2を載置し、これを真空雰囲気中約700 〜900 ℃の
温度で焼成する方法が採用される。
27mm、長さ60mm、厚さ0.6 mmの平板状のセラミッ
クス板を多数個用意した。
端から1.0 mm〜2.0 mmの領域に表1に示す第1ろう
材を、および外周端から2.0 mmを除く中央領域に表1
に示す第2ろう材をそれぞれペースト状にしてスクリー
ン印刷法により50μmの厚さに印刷塗布した。
長さ58mm、厚さ0.2 mmの銅板をろう材と重なるよう
にして載置し、これを真空雰囲気中で焼成することによ
り、セラミックス−金属接合体の試料をそれぞれ5個ず
つ得た。
表面を10倍の顕微鏡で観察して凹凸やボイドの有無を調
べるとともに、これらの試料を−40〜125 ℃の温度サイ
クルに30サイクル曝した後、セラミックス板から銅板が
剥がれたりセラミックス板にクラックが発生していない
かを目視により調べた。その結果を表1に示す。
は本発明の実施例と比較するための比較例であって、試
料番号9はセラミックス板と銅板との接合面の全面がM
oまたはWの粉末を含まないろう材で接合されているも
のであり、試料番号10はセラミックス板と銅板との接合
面の全面がMoまたはWの粉末を含むろう材で接合され
ているものである。
番号1〜8の結果から分かるように、本発明のセラミッ
クス−金属接合構造によれば、−40〜125 ℃の温度サイ
クルに繰り返し曝されたとしても金属がセラミックスか
ら剥離したりセラミックスにクラックが発生したりする
ことはなく、セラミックスと金属とが強固に接合される
とともに、ろう材の表面に凹凸やボイドが形成されるこ
とがなくろう材に腐食が起こりにくいセラミックス−金
属接合構造を得ることができる。
形態の一例を示す断面図である。
セラミックスと金属との接合方法を説明するための断面
図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 セラミックスと金属との接合面をTi、
Zr、Hfの少なくとも一種を含有するAg−Cu合金
から成るろう材で接合したセラミックス−金属接合構造
であって、前記ろう材は前記接合面の中央領域のみにM
oまたはWが含有されていることを特徴とするセラミッ
クス−金属接合構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14091998A JP3694588B2 (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | セラミックス−金属接合体の製造方法およびセラミックス−金属接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14091998A JP3694588B2 (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | セラミックス−金属接合体の製造方法およびセラミックス−金属接合体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11335184A true JPH11335184A (ja) | 1999-12-07 |
JP3694588B2 JP3694588B2 (ja) | 2005-09-14 |
Family
ID=15279877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14091998A Expired - Fee Related JP3694588B2 (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | セラミックス−金属接合体の製造方法およびセラミックス−金属接合体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3694588B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7067200B2 (en) * | 2002-07-23 | 2006-06-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Joined bodies and a method of producing the same |
JP2010215419A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Taiheiyo Cement Corp | SiC接合体 |
CN110524079A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-12-03 | 常熟市银洋陶瓷器件有限公司 | 用于金属化陶瓷和金属零件钎焊的银铜焊料层制备方法 |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP14091998A patent/JP3694588B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US7067200B2 (en) * | 2002-07-23 | 2006-06-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Joined bodies and a method of producing the same |
JP2010215419A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Taiheiyo Cement Corp | SiC接合体 |
CN110524079A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-12-03 | 常熟市银洋陶瓷器件有限公司 | 用于金属化陶瓷和金属零件钎焊的银铜焊料层制备方法 |
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---|---|
JP3694588B2 (ja) | 2005-09-14 |
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