JPS6081071A - セラミツクス接合用金属シ−ト材 - Google Patents
セラミツクス接合用金属シ−ト材Info
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- JPS6081071A JPS6081071A JP18976683A JP18976683A JPS6081071A JP S6081071 A JPS6081071 A JP S6081071A JP 18976683 A JP18976683 A JP 18976683A JP 18976683 A JP18976683 A JP 18976683A JP S6081071 A JPS6081071 A JP S6081071A
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- Japan
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- sheet material
- ceramics
- brazing
- active metal
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の利用分野〕
本発明はセラミックス接合用金属シート材に係り、特に
セラミックスの接合予定面のメタジイズ予備処理が不要
となるシート材に関する。
セラミックスの接合予定面のメタジイズ予備処理が不要
となるシート材に関する。
近年、セラミックスとりわけ炭化珪素、窒化珪素、サイ
アロンあるいは酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムな
どの、純度が高く、高強度特性を有するいわゆるニュー
セラミックスが新しい高温構造材料として注目され、多
くの研究・開発がなさ゛れている。ところでセラミック
スはニューセラミックスといえども脆性てあり難加工性
であるところから、複雑な形状のものを、始めから一体
のものとして精度良く製作することは困難であることが
多い。
アロンあるいは酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムな
どの、純度が高く、高強度特性を有するいわゆるニュー
セラミックスが新しい高温構造材料として注目され、多
くの研究・開発がなさ゛れている。ところでセラミック
スはニューセラミックスといえども脆性てあり難加工性
であるところから、複雑な形状のものを、始めから一体
のものとして精度良く製作することは困難であることが
多い。
このために、セラミックス部品同志を接着させて、複雑
な形状のものに仕上げる接合工程がしばしば必要となる
。またセラミックスと金属とを複合させて、両者の物性
を具備した複合材料の開発も大いに行なわれておシ、セ
ラミックス同志あるいはセラミックスと金属とを強固に
接合させる方法の開発が望まれている。
な形状のものに仕上げる接合工程がしばしば必要となる
。またセラミックスと金属とを複合させて、両者の物性
を具備した複合材料の開発も大いに行なわれておシ、セ
ラミックス同志あるいはセラミックスと金属とを強固に
接合させる方法の開発が望まれている。
従来、セラミックスの接合法としては、接着剤を用いる
方法、ソルダリングあるいはブレージングと称されるろ
う付法などが一般的に行なわれている。（例えば、セラ
ミックス１８（１９８３）Ａ１など）セラミックス用接
着剤としては有機系・無機系のものがあるが、有機系の
ものは総じて耐熱性が極めて低い。また無機接着材とし
ては複数種類のものが開発されつつあり、日本国内でも
各種のものが製造市販されている。しかるにこれらの無
機接着材の多くは、通常、シリカ、アルミナ、あるいは
ジルコニアを主原料としており、耐熱性を有してはいる
ものの接着面をはがすような力に対しては弱いという欠
点がある。
方法、ソルダリングあるいはブレージングと称されるろ
う付法などが一般的に行なわれている。（例えば、セラ
ミックス１８（１９８３）Ａ１など）セラミックス用接
着剤としては有機系・無機系のものがあるが、有機系の
ものは総じて耐熱性が極めて低い。また無機接着材とし
ては複数種類のものが開発されつつあり、日本国内でも
各種のものが製造市販されている。しかるにこれらの無
機接着材の多くは、通常、シリカ、アルミナ、あるいは
ジルコニアを主原料としており、耐熱性を有してはいる
ものの接着面をはがすような力に対しては弱いという欠
点がある。
ろう付法は、このよう外無機接着材よりも接合強度の高
い接合方法である。ところでセラミックスをろう付する
条件としては、ろう材によって被接着物が濡れ、被接合
部材とろう利とが密実に接合することが必要であるが、
セラミックスとりわけ非酸化物系セラミックスは一般に
溶融物に対する親和性（いわゆる濡れ性）が悪く、接合
の前処理としてセラミックスの接合予定面を金属化（メ
タライズ）処理しなければ、多くの場合十分なろう付強
度が得られないのが現状である。
い接合方法である。ところでセラミックスをろう付する
条件としては、ろう材によって被接着物が濡れ、被接合
部材とろう利とが密実に接合することが必要であるが、
セラミックスとりわけ非酸化物系セラミックスは一般に
溶融物に対する親和性（いわゆる濡れ性）が悪く、接合
の前処理としてセラミックスの接合予定面を金属化（メ
タライズ）処理しなければ、多くの場合十分なろう付強
度が得られないのが現状である。
本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消し、セラミ
ックスをメタライズ等の予備処理することなく、通常の
ろう付法と同様に強固に接合することが可能となるセラ
ミックス接合用金属７−ト材を提供することにある。
ックスをメタライズ等の予備処理することなく、通常の
ろう付法と同様に強固に接合することが可能となるセラ
ミックス接合用金属７−ト材を提供することにある。
この目的を達成するために、本発明のシート材は、ろう
材層の少なくとも一方の表面を活性金属層で被覆しだ複
層状としたものであって、ろう材の層と活性金属の層と
を有する複層状の金属シート材であって、前記ろう材の
層の少なくとも一方の面が前記活性金属の層で覆装され
てなるセラミックス接合用金属シート材、 を要旨とするものである。
材層の少なくとも一方の表面を活性金属層で被覆しだ複
層状としたものであって、ろう材の層と活性金属の層と
を有する複層状の金属シート材であって、前記ろう材の
層の少なくとも一方の面が前記活性金属の層で覆装され
てなるセラミックス接合用金属シート材、 を要旨とするものである。
以下本発明の構成をさらに詳細に説明する。
第１図は本発明の実施例に係るシート材１の断面図であ
って、ろう材の層２及び該ろう材の層２の両面を覆うよ
うに設けられている活性金属の層３．４から構成されて
いる。
って、ろう材の層２及び該ろう材の層２の両面を覆うよ
うに設けられている活性金属の層３．４から構成されて
いる。
第２図は異なる実施例を示す断面図であって、ろう材の
層２の一方の面にのみ活性金属の層３が設けられたシー
ト材５の断面を示している。
層２の一方の面にのみ活性金属の層３が設けられたシー
ト材５の断面を示している。
本発明のシート材を用いて接合を行なうには、後述のよ
うにこのシート材を被接合部材間に狭んで加熱し、ろう
材を溶かして接合するのであるが、本発明のようにろう
材の表面を活性金属で覆装して訃くと、接合に際し活性
金属がセラミックスの表面に浸透し、ろう材とセラミッ
クスとの親和性が高められ、メタライズ等の予備処理を
行なうことなく高強度な接合が可能とされるのである。
うにこのシート材を被接合部材間に狭んで加熱し、ろう
材を溶かして接合するのであるが、本発明のようにろう
材の表面を活性金属で覆装して訃くと、接合に際し活性
金属がセラミックスの表面に浸透し、ろう材とセラミッ
クスとの親和性が高められ、メタライズ等の予備処理を
行なうことなく高強度な接合が可能とされるのである。
このようなろう材としては公知の各種の組成のものが採
用でき、例えば、銅ろう、銀ろう、ニッケルろう、ジル
コニウムろう、チタニウムろう、金ろう、パラジウムろ
う、あるいは真倫ろう等各種のものがあげられる。
用でき、例えば、銅ろう、銀ろう、ニッケルろう、ジル
コニウムろう、チタニウムろう、金ろう、パラジウムろ
う、あるいは真倫ろう等各種のものがあげられる。
これらのうちでも特に、耐酸化性を有しておシかつ比較
的高強度であるところから、貴金属ろうを用いるのが好
ましい。
的高強度であるところから、貴金属ろうを用いるのが好
ましい。
なお、ろう材を選定するに際しては、接合される部材の
熱膨張係数の間の熱膨張係数を有する組成のものを選ん
で、接合部材間に生じる熱応力を緩和するようにするの
が好ましい。
熱膨張係数の間の熱膨張係数を有する組成のものを選ん
で、接合部材間に生じる熱応力を緩和するようにするの
が好ましい。
活性金属としては、Ｔ１、Ｚｒ、 ＨｆＸＴａ、 Ｎｂ
、 Ｃｏ、Ｌａ 及びＹを用いるのが好ましい。これら
の活性金属は単独で用いても良く、あるいはＴｉ −Ｚ
ｒ等これらの合金を用いる様にしても良い。なお活性金
属のうちでもＴ１、Ｚｒ、 Ｈｆ、 Ｔａ及びＮｂ と
シわけＴ１、Ｚｒ、 Ｈｆが好ましい。
、 Ｃｏ、Ｌａ 及びＹを用いるのが好ましい。これら
の活性金属は単独で用いても良く、あるいはＴｉ −Ｚ
ｒ等これらの合金を用いる様にしても良い。なお活性金
属のうちでもＴ１、Ｚｒ、 Ｈｆ、 Ｔａ及びＮｂ と
シわけＴ１、Ｚｒ、 Ｈｆが好ましい。
活性金属でろう材の表面を覆装する方法としては、
■ 活性金属及びろう材をそれぞれ薄板ないし箔として
おき、第３図（ａ）又は（ｂ）のようにろう材２の一面
又は両面側に活性金属３．４を配し、重ねて圧延する圧
延クランド法、 ■ 活性金属の粉末を塗布する方法（例えば、有機バイ
ンダー等でペースト状にして塗布する方法） 々ど各種の方法が採用できる。
おき、第３図（ａ）又は（ｂ）のようにろう材２の一面
又は両面側に活性金属３．４を配し、重ねて圧延する圧
延クランド法、 ■ 活性金属の粉末を塗布する方法（例えば、有機バイ
ンダー等でペースト状にして塗布する方法） 々ど各種の方法が採用できる。
なお蒸着によって活性金属層を形成する場合には、この
活性金属層の厚さを１〜３０μｍ とシわけ２〜１０μ
ｍ程度とするのが好ましい。
活性金属層の厚さを１〜３０μｍ とシわけ２〜１０μ
ｍ程度とするのが好ましい。
本発明のシート材を用いてセラミックスの接合を行なう
に際しては、通常のろうｆ：ｒ法に従って行なえば良く
、このシート材を被接合部材間に挟んだ後、所望により
加圧しながら加熱し、ろう材を溶融して接合する。雰囲
気は不活性ガス雰囲気中、真空中とするのが好ましいが
、接合部を適宜の手段で封塞゛しておけば、大気中での
作業も可能である。
に際しては、通常のろうｆ：ｒ法に従って行なえば良く
、このシート材を被接合部材間に挟んだ後、所望により
加圧しながら加熱し、ろう材を溶融して接合する。雰囲
気は不活性ガス雰囲気中、真空中とするのが好ましいが
、接合部を適宜の手段で封塞゛しておけば、大気中での
作業も可能である。
本発明のシート材によれば、セラミックス部材同志ある
いはセラミックス部材と金属部材とを高強度に接合でき
る。との金属部材としては材質は何ら限定されるもので
はなく、各種のもの（合金、サーメットも含む。）が本
発明法に従って接合されうる。またセラミックスとして
もあらゆる種類のものが接合可能であシ、ＳｉＣ，Ｓｉ
、Ｎ４、Ａｚ、Ｏ，、ＺｒＯ，、サイアロン等、各種の
酸化物系、窒化物系あるいは炭化物系のものが接合可能
である。
いはセラミックス部材と金属部材とを高強度に接合でき
る。との金属部材としては材質は何ら限定されるもので
はなく、各種のもの（合金、サーメットも含む。）が本
発明法に従って接合されうる。またセラミックスとして
もあらゆる種類のものが接合可能であシ、ＳｉＣ，Ｓｉ
、Ｎ４、Ａｚ、Ｏ，、ＺｒＯ，、サイアロン等、各種の
酸化物系、窒化物系あるいは炭化物系のものが接合可能
である。
なお本発明のシート材を用いてセラミックス同志を接合
するに際しては、ろう材の層の両面が活性金属層で覆装
されたシート材（即ち第１図に示される構成のシート材
）を両部材間に介在させて行なう。
するに際しては、ろう材の層の両面が活性金属層で覆装
されたシート材（即ち第１図に示される構成のシート材
）を両部材間に介在させて行なう。
またセラミックス部材と金属部材とを接合するに際して
は、ろう材の層の一方の面が活性金属層で覆装されたシ
ート材（第２図の構成のもの）を用いて行なう。この際
、シート材の活性金属で被覆された面がセラミックスに
当たるように両部材間に介在させて行なう。
は、ろう材の層の一方の面が活性金属層で覆装されたシ
ート材（第２図の構成のもの）を用いて行なう。この際
、シート材の活性金属で被覆された面がセラミックスに
当たるように両部材間に介在させて行なう。
以下実施例について説明するが、本発明はその要旨を超
えない限シ、以下の実施例に限定されるものではない。
えない限シ、以下の実施例に限定されるものではない。
実施例 １
厚さｏ、ｏｓｍのＴ１箔同志の間に、厚さ０，１ｍｉの
Ｊ工８ＢＡｊＪ−８のろう材の箔を挟み圧延して、第１
図の如くクラツド化した本発明のシート材を用いてＡＩ
、０３板の接合を行なった。このＡＪ２０３板は市販品
であり、Ａｔ、Ｏ，含有率９９％、大きさ４゜Ｘ４０Ｘ
１５顛であり、その主面（４０Ｘ４０朋の面）はＩＳ程
度に仕上げ加工されている。
Ｊ工８ＢＡｊＪ−８のろう材の箔を挟み圧延して、第１
図の如くクラツド化した本発明のシート材を用いてＡＩ
、０３板の接合を行なった。このＡＪ２０３板は市販品
であり、Ａｔ、Ｏ，含有率９９％、大きさ４゜Ｘ４０Ｘ
１５顛であり、その主面（４０Ｘ４０朋の面）はＩＳ程
度に仕上げ加工されている。
２枚のこのＡｌｔＯ，板の間に上記のシート材を挟み真
空雰囲気下（ｓ ｘ １ｏ−’ Ｔｏｒｒ）にて９５０
℃、５分間の加熱処理を行なった後、冷却した。
空雰囲気下（ｓ ｘ １ｏ−’ Ｔｏｒｒ）にて９５０
℃、５分間の加熱処理を行なった後、冷却した。
この接合された部材から、接合界面を含むように３ Ｘ
３ Ｘ ３０ 龍の試験片を切シ出し、標点間隔２０
１１１１１１にて３点曲げ試験を行なった。その結果、
平均強度は２３ ｋｇ／ｍ２であった。また接合部（イ
ンサート層内部）にて破断した。
３ Ｘ ３０ 龍の試験片を切シ出し、標点間隔２０
１１１１１１にて３点曲げ試験を行なった。その結果、
平均強度は２３ ｋｇ／ｍ２であった。また接合部（イ
ンサート層内部）にて破断した。
実施例 ２
厚さ０．０５朋のＴ１箔と厚さ０，１朋のＪ工５ＢＡｊ
ｌ−８のろう材の箔とを、圧延にて第２図の如くクラツ
ド化した本発明のシート材を用いて、市販の部分安定化
ジルコニア（ＺｒＯ，−３ｍｏ１％ Ｙ、０３）板とＳ
８−４１炭素鋼板との接合を行なった。用いた部分安定
化ジルコニア板及びＥＩＳ−４］炭素鋼板は共に大きさ
４０Ｘ４０×１５Ｂであシ、主面（４０Ｘ’４０１１１
１Ｎの面）は表面粗度ＩＳ程度に加工されてオリ、前処
理としてアセトン洗浄を施しである。
ｌ−８のろう材の箔とを、圧延にて第２図の如くクラツ
ド化した本発明のシート材を用いて、市販の部分安定化
ジルコニア（ＺｒＯ，−３ｍｏ１％ Ｙ、０３）板とＳ
８−４１炭素鋼板との接合を行なった。用いた部分安定
化ジルコニア板及びＥＩＳ−４］炭素鋼板は共に大きさ
４０Ｘ４０×１５Ｂであシ、主面（４０Ｘ’４０１１１
１Ｎの面）は表面粗度ＩＳ程度に加工されてオリ、前処
理としてアセトン洗浄を施しである。
これらの板の間に上記のソート材を挟み真空雰囲気下（
５Ｘ １０” Ｔｏｒｒ）にて９５０℃、５分間の加熱
処理を行なった後冷却した。
５Ｘ １０” Ｔｏｒｒ）にて９５０℃、５分間の加熱
処理を行なった後冷却した。
この接合された部材から、実施例１と同様に試験片を切
シ出し３点曲げ試験を行なった。その結果、平均強度は
２８ Ｊ／ｍｙ”であり、接合部（インサート層内部）
にて破断した。
シ出し３点曲げ試験を行なった。その結果、平均強度は
２８ Ｊ／ｍｙ”であり、接合部（インサート層内部）
にて破断した。
以上の通シ、本発明のシート材によればセラミックス同
志あるいはセラミックスと金属とを、セラミックス接合
面にメタライズ等の予備処理を施すことなく強固に接合
することができる。
志あるいはセラミックスと金属とを、セラミックス接合
面にメタライズ等の予備処理を施すことなく強固に接合
することができる。
また従って接合作業も迅速、簡便なものとなり、かつセ
ラミックスの種類を問わず接合することができ、工業的
に極めて有利である。
ラミックスの種類を問わず接合することができ、工業的
に極めて有利である。
第１図及び第２図はそれぞれ本発明のシート材の断面図
、第３図（ａ）及び（ｂ）は同シート材の製造法を示す
断面図である。 １．５・・・シート材、２・・・ろう材、３．４・・・
活性金属。 代理人 弁理士 重 野 剛 第１図 第２図 第３図 （０） （ｂ）
、第３図（ａ）及び（ｂ）は同シート材の製造法を示す
断面図である。 １．５・・・シート材、２・・・ろう材、３．４・・・
活性金属。 代理人 弁理士 重 野 剛 第１図 第２図 第３図 （０） （ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１ろう材の層と活性金属の層とを有する複層状の金
属シート材であって、前記ろう材の層の少なくとも一方
の面が前記活性金属の層で覆装されてなるセラミックス
接合用金属シート材。 （２） ろう材は貴金属ろう材であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のシート材。 （３） 活性金属はＴ１、ＺｒＸＨｆ、 Ｔａ、 Ｎｂ
、 Ｃｅ、 Ｌａ及びＹの１種又は２攬以上であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
シート材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18976683A JPS6081071A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | セラミツクス接合用金属シ−ト材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18976683A JPS6081071A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | セラミツクス接合用金属シ−ト材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6081071A true JPS6081071A (ja) | 1985-05-09 |
Family
ID=16246824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18976683A Pending JPS6081071A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | セラミツクス接合用金属シ−ト材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6081071A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60200868A (ja) * | 1984-03-22 | 1985-10-11 | 東京工業大学長 | 炭化ケイ素又は窒化ケイ素焼結体の接合方法 |
| JPS63317257A (ja) * | 1987-06-22 | 1988-12-26 | Shizuoka Pref Gov | 金属とセラミックスとの接合方法 |
| JPS6428284A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-30 | Toshiba Corp | Oxide superconducting joint |
| US4844323A (en) * | 1987-02-26 | 1989-07-04 | Nihon Sinku Gijutsu Kabusiki Kaisha | Method for joining ceramics |
| US4884737A (en) * | 1987-05-21 | 1989-12-05 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for surface bonding of ceramic bodies |
| US4961529A (en) * | 1987-12-24 | 1990-10-09 | Kernforschungsanlage Julich Gmbh | Method and components for bonding a silicon carbide molded part to another such part or to a metallic part |
| US5002218A (en) * | 1989-02-15 | 1991-03-26 | Mazda Motor Corporation | Method of joining ceramics and metal |
| US5240171A (en) * | 1987-05-21 | 1993-08-31 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for surface bonding of ceramic bodies |
| EP3135653A4 (en) * | 2014-04-25 | 2017-09-27 | Mitsubishi Materials Corporation | Process for producing united object and process for producing substrate for power module |
| CN110709369A (zh) * | 2017-05-30 | 2020-01-17 | 电化株式会社 | 陶瓷电路基板和使用其的模块 |
-
1983
- 1983-10-11 JP JP18976683A patent/JPS6081071A/ja active Pending
Cited By (12)
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| TWI642645B (zh) * | 2014-04-25 | 2018-12-01 | 日商三菱綜合材料股份有限公司 | 接合體之製造方法、功率模組用基板之製造方法 |
| US10370303B2 (en) | 2014-04-25 | 2019-08-06 | Mitsubishi Materials Corporation | Process for producing bonded body and process for producing power module substrate |
| CN110709369A (zh) * | 2017-05-30 | 2020-01-17 | 电化株式会社 | 陶瓷电路基板和使用其的模块 |
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