JPH085725B2 - Method for joining metal member and ceramic member - Google Patents
Method for joining metal member and ceramic memberInfo
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Landscapes
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- Ceramic Products (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、金属部材とセラミック
部材とをアルミニウム部材用のろう材又ははんだを用い
てろう付け又ははんだ付けにより接合する方法に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for joining a metal member and a ceramic member by brazing or soldering using a brazing material or solder for an aluminum member.
【０００２】[0002]
【従来技術及びその問題点】セラミックは多岐に渡って
使用されており、金属と接合して用いることも望まれて
いる。そのような接合を行なうには、一般に、ろう付け
が考えられるが、ろう付けでは、接合後にフラックスの
後処理等の手間がかかっていた。2. Description of the Related Art Ceramics have been used in a wide variety of fields, and it is desired to bond them to metals. Generally, brazing can be considered for performing such joining, but in brazing, it takes a lot of trouble such as post-treatment of flux after joining.
【０００３】[0003]
【発明の目的】本発明は、金属部材とセラミック部材と
をアルミニウム部材用のろう材又ははんだを用いてろう
付け又ははんだ付けにより接合する方法を提供すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for joining a metal member and a ceramic member by brazing or soldering using a brazing material or solder for an aluminum member.
【０００４】[0004]
【目的を達成するための手段】本願の第１の発明の金属
部材とセラミック部材との接合方法は、アルミニウム及
び銅を除く金属部材と、セラミック部材とを、アルミニ
ウム部材用のろう材又ははんだを用いてろう付け又はは
んだ付けにより接合する方法であって、金属部材及びセ
ラミック部材の各接合部分の最表面に、予め、第１金属
からなるめっきを施しておき、このめっきを施した金属
部材及びセラミック部材の各接合部分を溶融ろう材中又
は溶融はんだ中に浸漬し、超音波振動を加えて接合部分
にろう材又ははんだを付着させ、その後にろう付け又は
はんだ付けを行なうようにしたものであり、少なくとも
セラミック部材においては、上記第１金属からなるめっ
き層は第２金属からなるめっき層表面に形成されてお
り、第１金属は、銅、アルミニウム、亜鉛、鉛、ケイ
素、カドミウム、スズ、及びこれらの１種以上を主成分
とする合金、の内から任意に選択されるものであり、第
２金属は、ニッケル、コバルト、クロム、ロジウム、パ
ラジウム、白金の内から任意に選択されるものであるこ
とを特徴とするものである。本願の第２の発明の金属部
材とセラミック部材との接合方法は、アルミニウム又は
銅からなる金属部材と、セラミック部材とを、アルミニ
ウム部材用のろう材又ははんだを用いてろう付け又はは
んだ付けにより接合する方法であって、セラミック部材
の接合部分の最表面に、予め、第１金属からなるめっき
を施しておき、このめっきを施したセラミック部材の接
合部分を溶融ろう材中又は溶融はんだ中に浸漬し、超音
波振動を加えて接合部分にろう材又ははんだを付着さ
せ、その後にろう付け又ははんだ付けを行なうようにし
たものであり、セラミック部材において上記第１金属か
らなるめっき層は第２金属からなるめっき層表面に形成
されており、第１金属は、銅、アルミニウム、亜鉛、
鉛、ケイ素、カドミウム、スズ、及びこれらの１種以上
を主成分とする合金、の内から任意に選択されるもので
あり、第２金属は、ニッケル、コバルト、クロム、ロジ
ウム、パラジウム、白金の内から任意に選択されるもの
であることを特徴とするものである。A method for joining a metal member and a ceramic member according to the first aspect of the present invention is a metal member excluding aluminum and copper, a ceramic member, and a brazing material or solder for the aluminum member. A method of joining by brazing or soldering using a metal member and a ceramic member, wherein the outermost surface of each joining portion is plated with a first metal in advance, and the plated metal member and Each joining part of the ceramic member is immersed in molten brazing filler metal or molten solder, ultrasonic vibration is applied to attach the brazing filler metal or solder to the joining portion, and then brazing or soldering is performed. At least in the ceramic member, the plating layer made of the first metal is formed on the surface of the plating layer made of the second metal, and the first metal is copper. Aluminum, zinc, lead, silicon, cadmium, tin, and alloys containing one or more of these as the main components are arbitrarily selected, and the second metal is nickel, cobalt, chromium, rhodium, It is characterized by being arbitrarily selected from palladium and platinum. A method for joining a metal member and a ceramic member according to a second aspect of the present application is to join a metal member made of aluminum or copper and a ceramic member by brazing or soldering using a brazing material or solder for an aluminum member. In this method, the outermost surface of the joined portion of the ceramic member is plated in advance with the first metal, and the joined portion of the plated ceramic member is dipped in a molten brazing material or molten solder. However, the brazing material or the solder is attached to the joint portion by applying ultrasonic vibration, and then the brazing or soldering is performed. In the ceramic member, the plating layer made of the first metal is the second metal. Is formed on the surface of the plating layer made of, and the first metal is copper, aluminum, zinc,
It is arbitrarily selected from lead, silicon, cadmium, tin, and alloys containing one or more of these as the main components, and the second metal is nickel, cobalt, chromium, rhodium, palladium, or platinum. It is characterized by being arbitrarily selected from the above.
【０００５】[0005]
【作用】上記第１金属からなるめっき層が形成されたセ
ラミック部材の接合部分に、ろう材又ははんだを付着さ
せる際においては、次のような反応が生じると考えられ
る。即ち、上記めっき層とろう材又ははんだとの界面に
おいては、金属間化合物及び酸化物からなる層が形成さ
れる。この層は超音波振動に伴なうキャビテーションに
よって剥離していき、その際に、この層中のめっき成分
が、第２金属からなるめっき層の表面の酸化物から酸素
を奪いながら、ろう材中又ははんだ中に拡散していく。
これにより、第２金属めっき層の表面は活性化され、ろ
う材又ははんだのぬれが生じ、第２金属めっき層の表面
には、ろう材又ははんだの成分と第２金属とからなる化
合物層が形成されるとともに、その化合物層を介してろ
う材又ははんだが強固に付着し、ろう材又ははんだから
なるめっき層が形成される。なお、第２金属はろう材又
ははんだの成分と化合物をつくり易いものであるので、
ろう材又ははんだからなる上記めっき層は、より強固に
付着している。アルミニウム及び銅を除く金属部材の接
合部分の表面に直接に上記第１金属めっき層が形成され
たものにおいて、ろう材又ははんだを付着させる際にお
いても、同様の反応により、ろう材又ははんだの成分と
上記金属部材の成分とからなる化合物層が形成されると
ともに、その化合物層を介してろう材又ははんだが強固
に付着し、ろう材又ははんだからなるめっき層が形成さ
れる。When the brazing material or the solder is attached to the joint portion of the ceramic member on which the plating layer made of the first metal is formed, the following reaction is considered to occur. That is, a layer made of an intermetallic compound and an oxide is formed at the interface between the plating layer and the brazing material or solder. This layer is peeled off by cavitation accompanying ultrasonic vibration, and at that time, the plating component in this layer removes oxygen from the oxide on the surface of the plating layer made of the second metal, Or it diffuses into the solder.
As a result, the surface of the second metal plating layer is activated and wetting of the brazing material or solder occurs, and a compound layer composed of the component of the brazing material or solder and the second metal is formed on the surface of the second metal plating layer. At the same time as the formation, the brazing material or the solder is firmly attached through the compound layer, and the plating layer made of the brazing material or the solder is formed. Since the second metal easily forms a compound with the components of the brazing material or solder,
The plating layer made of a brazing material or solder adheres more firmly. In the case where the first metal plating layer is directly formed on the surface of the joining portion of the metal members other than aluminum and copper, when the brazing material or the solder is adhered, the components of the brazing material or the solder are caused by the same reaction. And a brazing material or solder firmly adheres via the compound layer, and a plating layer made of the brazing material or solder is formed.
【０００６】[0006]
【実施例】以下、本願の第１の発明の実施例を図に基づ
いて説明する。なお、ここでは、アルミニウム部材用の
はんだを用い、第１金属として銅を、第２金属としてニ
ッケルを用いている。図１は本発明により接合する金属
部材とセラミック部材を示す縦断面図である。図１にお
いて、１はセラミック部材、２はインバー合金（Ｆｅ−
４２％Ｎｉ合金）からなる金属部材である。なお、金属
部材２としては、アルミニウム及び銅を除く金属部材で
あればよく、例えばチタン、ステンレス等を用いること
もできる。接合はセラミック部材１の端部（接合部分）
１ａと金属部材２の凹部（接合部分）２ａとで行なわれ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the first invention of the present application will be described below with reference to the drawings. In addition, here, solder for an aluminum member is used, copper is used as the first metal, and nickel is used as the second metal. FIG. 1 is a vertical sectional view showing a metal member and a ceramic member to be joined according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a ceramic member, 2 is an Invar alloy (Fe-
42% Ni alloy). Note that the metal member 2 may be any metal member except aluminum and copper, and for example, titanium, stainless steel, or the like can be used. Joining is at the end of the ceramic member 1 (joint part)
1a and the concave portion (joint portion) 2a of the metal member 2.
【０００７】図２ないし図６は本発明の方法を工程順に
示す縦断面図である。まず、図２に示すように、セラミ
ック部材１の端部１ａの表面をメタライジングし、その
メタライジング層８の表面にニッケルめっき層９を形成
し、更にその表面に銅めっき層３を形成する。メタライ
ジングは通常の方法により行なわれる。また、ニッケル
めっき層９及び銅めっき層３は、下地処理、活性化、化
学めっきの工程を経て形成される。なお、下地処理は、
サンドブラスト、はけ掛け、化学エッチング等を行なっ
て、新しい表面を形成することである。活性化は、中性
洗剤等の界面活性剤を含む溶液で洗浄した後、塩化パラ
ジウム０．１ｇ／ｌ水溶液に浸漬することである。化学
めっきは、銅めっき層３を形成する場合には、例えば表
１に示す電解浴中で無電解めっきを行なうことである。2 to 6 are longitudinal sectional views showing the method of the present invention in the order of steps. First, as shown in FIG. 2, the surface of the end 1a of the ceramic member 1 is metallized, the nickel plating layer 9 is formed on the surface of the metalizing layer 8, and the copper plating layer 3 is further formed on the surface thereof. . Metallization is performed by a conventional method. The nickel plating layer 9 and the copper plating layer 3 are formed through the steps of base treatment, activation, and chemical plating. The background treatment is
Sandblasting, brushing, chemical etching, etc. to form a new surface. The activation is to wash with a solution containing a surfactant such as a neutral detergent and then immerse it in a 0.1 g / l aqueous solution of palladium chloride. In chemical plating, when the copper plating layer 3 is formed, for example, electroless plating is performed in an electrolytic bath shown in Table 1.
【表１】 [Table 1]
【０００８】一方、金属部材２の凹部２ａの内面にも直
接に、銅めっき層３を形成するのと同様の方法により銅
めっき層３ａを形成する。なお、その際の電解浴組成及
び電解条件は表２に示す通りである。電解時間を約１〜
３分とすることにより、数μｍの厚さの銅めっき層３、
３ａが得られた。On the other hand, the copper plating layer 3a is formed directly on the inner surface of the recess 2a of the metal member 2 by the same method as that for forming the copper plating layer 3. The composition of the electrolytic bath and the electrolysis conditions at that time are as shown in Table 2. Electrolysis time is about 1
By setting it to 3 minutes, the copper plating layer 3 having a thickness of several μm,
3a was obtained.
【表２】 [Table 2]
【０００９】次に、図３に示すように、銅めっき層３の
形成されたセラミック部材１の端部１ａを、溶融された
はんだ４中に浸漬し、超音波振動を適切なホーンを通じ
てセラミック部材１又ははんだ浴７に加える。はんだ４
としては、アルミニウム部材用のはんだであるＺｎ−５
％Ａｌを用いる。この融点は３８０℃である。超音波の
周波数は約１７．６ＫＨｚとする。超音波振動を加える
ことにより、キャビテーションが生じる。この際、次の
ような反応が生じると考えられる。即ち、銅めっき層３
とはんだ４との界面においては、金属間化合物及び酸化
物からなる層が形成される。この層は超音波振動に伴な
うキャビテーションによって剥離していき、その際に、
この層中の銅が、ニッケルめっき層９表面の酸化物から
酸素を奪いながら、はんだ４中に拡散していく。これに
より、ニッケルめっき層９表面は活性化され、はんだ４
のぬれが生じ、ニッケルめっき層９表面には、図５に示
すように、はんだ４の成分とニッケルめっき層９のニッ
ケルとからなる化合物層５が形成されるとともに、その
化合物層５を介してはんだ４が強固に付着してはんだめ
っき層６が形成される。Next, as shown in FIG. 3, the end portion 1a of the ceramic member 1 on which the copper plating layer 3 is formed is dipped in the molten solder 4 and ultrasonic vibration is applied through a suitable horn. 1 or add to solder bath 7. Solder 4
Is Zn-5 which is a solder for aluminum members.
% Al is used. This melting point is 380 ° C. The frequency of ultrasonic waves is about 17.6 KHz. Cavitation occurs by applying ultrasonic vibration. At this time, the following reactions are considered to occur. That is, the copper plating layer 3
At the interface between the solder 4 and the solder 4, a layer made of an intermetallic compound and an oxide is formed. This layer peels off due to cavitation associated with ultrasonic vibration, and at that time,
Copper in this layer diffuses into the solder 4 while removing oxygen from the oxide on the surface of the nickel plating layer 9. As a result, the surface of the nickel plating layer 9 is activated and the solder 4
As shown in FIG. 5, a compound layer 5 composed of the components of the solder 4 and nickel of the nickel plating layer 9 is formed on the surface of the nickel plating layer 9, and the compound layer 5 is interposed therebetween. The solder 4 is firmly adhered to form the solder plating layer 6.
【００１０】一方、図４に示すように、銅めっき層３ａ
の形成された金属部材２の凹部２ａも、セラミック部材
１と同様に、溶融されたはんだ４中に浸漬し、超音波振
動を適切なホーンを通じて金属部材２又ははんだ浴７に
加える。これによっても、セラミック部材１の場合と同
様の反応が生じると考えられる。即ち、金属部材２の表
面が活性化され、はんだ４のぬれが生じ、金属部材２表
面には、図５に示すように、はんだ４の成分と金属部材
２の成分とからなる化合物層５ａが形成されるととも
に、その化合物層５ａを介してはんだ４が強固に付着し
てはんだめっき層６ａが形成される。On the other hand, as shown in FIG. 4, the copper plating layer 3a
Similarly to the ceramic member 1, the concave portion 2a of the formed metal member 2 is immersed in the molten solder 4 and ultrasonic vibration is applied to the metal member 2 or the solder bath 7 through an appropriate horn. It is considered that this also causes the same reaction as in the case of the ceramic member 1. That is, the surface of the metal member 2 is activated, the wetting of the solder 4 occurs, and the compound layer 5a composed of the components of the solder 4 and the component of the metal member 2 is formed on the surface of the metal member 2 as shown in FIG. While being formed, the solder 4 is firmly attached through the compound layer 5a to form the solder plating layer 6a.
【００１１】そして、図６に示すように、セラミック部
材１のはんだめっき層６と金属部材２のはんだめっき層
６ａとを合わせ、両めっき層６、６ａを溶融させるとと
もにセラミック部材１又は金属部材２に超音波振動を加
えることにより、セラミック部材１と金属部材２とを接
合させる。Then, as shown in FIG. 6, the solder plating layer 6 of the ceramic member 1 and the solder plating layer 6a of the metal member 2 are combined to melt both plating layers 6 and 6a, and the ceramic member 1 or the metal member 2 is melted. The ceramic member 1 and the metal member 2 are joined by applying ultrasonic vibration to the.
【００１２】以上のように、本発明の方法では、銅めっ
き層３、３ａを形成したことにより化合物層５、５ａが
形成され、化合物層５、５ａを介することによってはん
だめっき層６、６ａがセラミック部材１、金属部材２の
接合部分の最表面に強固に付着する。従って、はんだめ
っき層６、６ａを介することによってセラミック部材１
と金属部材２とがはんだ付けにより接合されることとな
る。なお、はんだめっき層６、６ａを形成する際の温度
は、はんだ４を溶融させるための４００℃程度である。As described above, in the method of the present invention, the compound layers 5, 5a are formed by forming the copper plating layers 3, 3a, and the solder plating layers 6, 6a are formed by interposing the compound layers 5, 5a. It firmly adheres to the outermost surface of the joined portion of the ceramic member 1 and the metal member 2. Therefore, the ceramic member 1 can be formed by interposing the solder plating layers 6 and 6a.
And the metal member 2 are joined by soldering. The temperature for forming the solder plating layers 6 and 6a is about 400 ° C. for melting the solder 4.
【００１３】しかも、超音波振動を加えることにより、
フラックスを用いることなくはんだめっき層６、６ａが
形成される。従って、フラックスの後処理は不要であ
り、またフラックスによってセラミック部材１や金属部
材２が腐食されることもない。Moreover, by applying ultrasonic vibration,
The solder plating layers 6 and 6a are formed without using flux. Therefore, the post-treatment of the flux is unnecessary, and the ceramic member 1 and the metal member 2 are not corroded by the flux.
【００１４】また、ニッケルははんだ４と化合物をつく
り易いので、化合物層５は円滑に且つニッケルめっき層
９に対して強固に接合して形成される。従って、これに
よっても、はんだめっき層６はセラミック部材１の接合
部分に強固に付着することとなる。Since nickel easily forms a compound with the solder 4, the compound layer 5 is formed by smoothly and firmly bonding to the nickel plating layer 9. Therefore, also by this, the solder plating layer 6 firmly adheres to the joint portion of the ceramic member 1.
【００１５】更に、セラミック部材１と金属部材２との
接合部分は、メタライジング層８、ニッケルめっき層９
等を有する多層構造となっているので、接合時にセラミ
ック部材１と金属部材２との熱膨張率の差に起因した熱
応力が発生しても、多層構造により吸収されることとな
り、接合部分に割れ等が生じることは殆んどない。Further, at the joint portion between the ceramic member 1 and the metal member 2, the metalizing layer 8 and the nickel plating layer 9 are provided.
Since it has a multi-layered structure including the above, even if a thermal stress due to a difference in coefficient of thermal expansion between the ceramic member 1 and the metal member 2 occurs at the time of joining, it is absorbed by the multi-layered structure, so Almost no cracking occurs.
【００１６】なお、セラミック部材１と金属部材２とを
接合する際に超音波振動を加えることは必ずしも必要で
はない。It is not always necessary to apply ultrasonic vibration when joining the ceramic member 1 and the metal member 2.
【００１７】次に、本願の第２の発明の実施例を図に基
づいて説明する。なお、ここでは、アルミニウム部材用
のはんだを用い、第１金属として銅を、第２金属として
ニツケルを用いている。図７は本発明により接合する金
属部材とセラミック部材を示す縦断面図である。図７に
おいて、１はセラミック部材、１２はアルミニウム合金
（例えばＡ６０６３、Ａ１０５０）からなる金属部材で
ある。なお、金属部材１２としては、他のアルミニウム
合金や、アルミニウム、銅を用いることもできる。接合
はセラミック部材１の端部（接合部分）１ａと金属部材
１２の凹部（接合部分）１２ａとで行なわれる。Next, an embodiment of the second invention of the present application will be described with reference to the drawings. In addition, here, solder for an aluminum member is used, copper is used as the first metal, and nickel is used as the second metal. FIG. 7 is a vertical sectional view showing a metal member and a ceramic member to be joined according to the present invention. In FIG. 7, 1 is a ceramic member, and 12 is a metal member made of an aluminum alloy (for example, A6063, A1050). The metal member 12 may be made of another aluminum alloy, aluminum, or copper. The joining is performed at the end portion (joint portion) 1a of the ceramic member 1 and the concave portion (joint portion) 12a of the metal member 12.
【００１８】本発明は、金属部材１２に銅めっき層を形
成しない点において、第１の発明と異なっている。その
他は第１の発明と同様である。まず、図２に示すのと同
様に、セラミック部材１の端部１ａの表面をメタライジ
ングし、このメタライジング層８の表面にニッケルめっ
き層９を形成し、更にその表面に銅めっき層３を形成
し、更に図８に示すように、化合物層５及びはんだめっ
き層６を形成する。これを行なう方法は、第１の発明の
場合と同様である。The present invention is different from the first invention in that a copper plating layer is not formed on the metal member 12. Others are the same as the first invention. First, similarly to the case shown in FIG. 2, the surface of the end portion 1a of the ceramic member 1 is metallized, the nickel plating layer 9 is formed on the surface of the metallizing layer 8, and the copper plating layer 3 is further formed on the surface thereof. Then, as shown in FIG. 8, the compound layer 5 and the solder plating layer 6 are formed. The method of doing this is similar to that of the first invention.
【００１９】一方、図９に示すように、金属部材１２の
凹部１２ａの内面にもはんだ４からなるめっき層６ｂを
形成する。このめっき処理は図４に示す場合と同様に、
金属部材１２を溶融されたはんだ４中に浸漬し、超音波
振動を金属部材１２に加えて行なわれる。On the other hand, as shown in FIG. 9, the plating layer 6b made of the solder 4 is also formed on the inner surface of the recess 12a of the metal member 12. This plating process is similar to the case shown in FIG.
The metal member 12 is dipped in the molten solder 4 and ultrasonic vibration is applied to the metal member 12.
【００２０】そして、図１０に示すように、セラミック
部材１のはんだめっき層６と金属部材１２のはんだめっ
き層６ｂとを合わせ、両めっき層６、６ｂを溶融させる
とともにセラミック部材１又は金属部材１２に超音波振
動を加えることにより、セラミック部材１と金属部材１
２とを接合させる。Then, as shown in FIG. 10, the solder plating layer 6 of the ceramic member 1 and the solder plating layer 6b of the metal member 12 are combined to melt both plating layers 6 and 6b, and the ceramic member 1 or the metal member 12 is melted. By applying ultrasonic vibration to the ceramic member 1 and the metal member 1
Join with 2.
【００２１】以上のように、本発明の方法では、銅めっ
き層３を形成したことにより化合物層５が形成され、化
合物層５を介することによってはんだめっき層６がセラ
ミック部材１に強固に付着する。従って、はんだめっき
層６、６ｂを介することによってセラミック部材１と金
属部材１２とがはんだ付けにより接合されることとな
る。As described above, according to the method of the present invention, the compound layer 5 is formed by forming the copper plating layer 3, and the solder plating layer 6 is firmly adhered to the ceramic member 1 through the compound layer 5. . Therefore, the ceramic member 1 and the metal member 12 are joined by soldering through the solder plating layers 6 and 6b.
【００２２】その他の作用効果は第１の発明と同様であ
る。即ち、はんだめっき層６の形成において、フラック
スが不要であるので、フラックスの後処理は不要であ
り、また、フラックスによってセラミック部材１や金属
部材１２が腐食されることもない。また、銅めっき層３
の下層にニッケルめっき層９があるため、化合物層５は
円滑に且つ強固に接合して形成される。更に、セラミッ
ク部材１と金属部材１２との接合部分が多層構造である
ので、接合時の熱応力が吸収され、接合部分に割れ等が
生じることは殆んどない。Other operational effects are similar to those of the first invention. That is, since the flux is unnecessary in the formation of the solder plating layer 6, the post-treatment of the flux is unnecessary, and the ceramic member 1 and the metal member 12 are not corroded by the flux. Also, the copper plating layer 3
Since the nickel plating layer 9 is present as the lower layer, the compound layer 5 is formed by smoothly and firmly bonding. Further, since the joint portion between the ceramic member 1 and the metal member 12 has a multi-layer structure, thermal stress at the time of joining is absorbed, and cracks or the like hardly occur at the joint portion.
【００２３】なお、セラミック部材１と金属部材１２と
を接合する際に超音波振動を加えることは必ずしも必要
ではない。It is not always necessary to apply ultrasonic vibration when joining the ceramic member 1 and the metal member 12.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上のように、本願の第１の発明によれ
ば、セラミック部材１、金属部材２に予め銅めっき層
３、３ａを形成したので、化合物層５、５ａを形成し
て、これを介することによってはんだめっき層６、６ａ
をセラミック部材１、金属部材２の接合部分の最表面に
強固に付着させることができる。このため、はんだめっ
き層６、６ａを介することによって、セラミック部材１
と、アルミニウム及び銅を除く金属からなる金属部材２
とを、はんだ付けにより接合することができる。フラッ
クスを用いることなくはんだめっき層６、６ａを形成す
ることができるので、フラックスの後処理を不要にで
き、また、フラックスによってセラミック部材１や金属
部材２が腐食されるのを防止できる。このため、作業の
簡易化、作業後のセラミック部材１や金属部材２の品質
の向上を図ることができる。なお、ニッケルははんだ４
と化合物をつくり易いので、化合物層５を円滑に且つニ
ッケルめっき層９に対して強固に接合して形成できる。
従って、これによっても、はんだめっき層６をセラミッ
ク部材１の接合部分に強固に付着させることができる。As described above, according to the first invention of the present application, since the copper plating layers 3 and 3a are formed on the ceramic member 1 and the metal member 2 in advance, the compound layers 5 and 5a are formed. Through this, the solder plating layers 6 and 6a
Can be firmly adhered to the outermost surface of the joined portion of the ceramic member 1 and the metal member 2. Therefore, by interposing the solder plating layers 6 and 6a, the ceramic member 1
And a metal member 2 made of a metal other than aluminum and copper
And can be joined by soldering. Since the solder plating layers 6 and 6a can be formed without using the flux, the post-treatment of the flux can be omitted and the ceramic member 1 and the metal member 2 can be prevented from being corroded by the flux. Therefore, the work can be simplified and the quality of the ceramic member 1 and the metal member 2 after the work can be improved. Note that nickel is solder 4
Since it is easy to form a compound, the compound layer 5 can be smoothly and firmly bonded to the nickel plating layer 9.
Therefore, also by this, the solder plating layer 6 can be firmly adhered to the joint portion of the ceramic member 1.
【００２５】また、セラミック部材１と金属部材２との
接合部分を、メタライジング層８、ニッケルめっき層９
等を有する多層構造とすれば、セラミック部材１と金属
部材２との熱膨張率の差に起因した熱応力が発生して
も、多層構造により吸収できることとなり、接合部分に
割れ等が生じるのを防止できる。Further, the metalizing layer 8 and the nickel plating layer 9 are provided at the joint portion between the ceramic member 1 and the metal member 2.
With the multi-layer structure having the above, even if a thermal stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic member 1 and the metal member 2 is generated, it can be absorbed by the multi-layer structure, and cracks or the like are generated at the joint portion. It can be prevented.
【００２６】また、本願の第２の発明によれば、セラミ
ック部材１に予め銅めっき層３を形成したので、化合物
層５を形成して、これを介することによってはんだめっ
き層６をセラミック部材１の接合部分の最表面に強固に
付着させることができる。このため、はんだめっき層６
を介することによって、セラミック部材１と、アルミニ
ウム又は銅からなる金属部材１２とを、はんだ付けによ
り接合することができる。フラックスを用いることなく
はんだめっき層６、６ｂを形成することができるので、
フラックスの後処理を不要にでき、また、フラックスに
よってセラミック部材１や金属部材１２が腐食されるの
を防止できる。このため、作業の簡易化、作業後のセラ
ミック部材１や金属部材１２の品質の向上を図ることが
できる。なお、ニッケルははんだ４と化合物をつくり易
いので、化合物層５を円滑に且つニッケルめっき層９に
対して強固に接合して形成できる。従って、これによっ
ても、はんだめっき層６をセラミック部材１の接合部分
に強固に付着させることができる。Further, according to the second aspect of the present invention, since the copper plating layer 3 is formed on the ceramic member 1 in advance, the compound plating layer 5 is formed and the solder plating layer 6 is formed on the compound layer 5. Can be firmly adhered to the outermost surface of the joint part. Therefore, the solder plating layer 6
The ceramic member 1 and the metal member 12 made of aluminum or copper can be joined to each other by soldering. Since the solder plating layers 6 and 6b can be formed without using flux,
It is possible to eliminate the need for post-treatment of the flux and prevent the ceramic member 1 and the metal member 12 from being corroded by the flux. Therefore, the work can be simplified and the quality of the ceramic member 1 and the metal member 12 after the work can be improved. Since nickel easily forms a compound with the solder 4, the compound layer 5 can be formed smoothly and firmly bonded to the nickel plating layer 9. Therefore, also by this, the solder plating layer 6 can be firmly adhered to the joint portion of the ceramic member 1.
【００２７】また、セラミック部材１と金属部材１２と
の接合部分を、メタライジング層８、ニッケルめっき層
９等を有する多層構造とすれば、セラミック部材１と金
属部材１２との熱膨張率の差に起因した熱応力が発生し
ても、多層構造により吸収できることとなり、接合部分
に割れ等が生じるのを防止できる。Further, if the joining portion between the ceramic member 1 and the metal member 12 has a multi-layer structure having the metalizing layer 8, the nickel plating layer 9, etc., the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic member 1 and the metal member 12 will be described. Even if a thermal stress caused by is generated, it can be absorbed by the multi-layer structure, and it is possible to prevent cracks or the like from occurring at the joint portion.
【００２８】[0028]
【別の実施例】本願の第１及び第２の発明の上記各実施
例では、アルミニウム部材用のはんだを用いているが、
アルミニウム部材用のろう材の範疇に含まれるものであ
れば、はんだに限らず用いることができる。また、第１
金属としては銅を用いているが、次に列挙する金属を用
いることもできる。即ち、アルミニウム、亜鉛、鉛、ケ
イ素、カドミウム、スズ、及びこれらの１種以上を主成
分とする合金。また、第２金属としてはニッケルを用い
ているが、次に列挙する金属を用いることもできる。即
ち、コバルト、クロム、ロジウム、パラジウム、白金。
これらの場合においても、上記実施例と同様の作用効果
を奏する。即ち、上記第１金属めっき層が形成されたセ
ラミック部材の接合部分に、ろう材又ははんだを付着さ
せる際においては、次のような反応が生じると考えられ
る。即ち、上記第１金属めっき層とろう材又ははんだと
の界面においては、金属間化合物及び酸化物からなる層
が形成される。この層は超音波振動に伴なうキャビテー
ションによって剥離していき、その際に、この層中のめ
っき成分が、第２金属めっき層の表面の酸化物から酸素
を奪いながら、ろう材中又ははんだ中に拡散していく。
これにより、第２金属めっき層の表面は活性化され、ろ
う材又ははんだのぬれが生じ、第２金属めっき層の表面
には、ろう材又ははんだの成分と第２金属とからなる化
合物層が形成されるとともに、その化合物層を介してろ
う材又ははんだが強固に付着し、ろう材又ははんだから
なるめっき層が形成される。一方、アルミニウム及び銅
を除く金属部材の接合部分に上記第１金属めっき層が形
成されたものにおいて、ろう材又ははんだを付着させる
際においても、同様の反応により、ろう材又ははんだの
成分と上記金属部材の成分とからなる化合物層が形成さ
れるとともに、その化合物層を介してろう材又ははんだ
が強固に付着し、ろう材又ははんだからなるめっき層が
形成される。このような作用に基づき、金属部材とセラ
ミック部材とは、ろう材又ははんだからなるめっき層に
よりろう付け又ははんだ付けされることとなる。[Other Embodiments] In the above-described embodiments of the first and second inventions of the present application, the solder for aluminum member is used.
Not limited to solder, it can be used as long as it is included in the brazing material for aluminum members. Also, the first
Although copper is used as the metal, the metals listed below can also be used. That is, aluminum, zinc, lead, silicon, cadmium, tin, and alloys containing one or more of these as main components. Although nickel is used as the second metal, the metals listed below can also be used. That is, cobalt, chromium, rhodium, palladium, platinum.
Also in these cases, the same operation and effect as those of the above-described embodiment can be obtained. That is, it is considered that the following reaction occurs when the brazing material or the solder is attached to the joint portion of the ceramic member on which the first metal plating layer is formed. That is, a layer made of an intermetallic compound and an oxide is formed at the interface between the first metal plating layer and the brazing material or solder. This layer is peeled off by cavitation accompanying ultrasonic vibration, and at that time, the plating component in this layer removes oxygen from the oxide on the surface of the second metal plating layer, while in the brazing material or in the solder. It spreads inside.
As a result, the surface of the second metal plating layer is activated and wetting of the brazing material or solder occurs, and a compound layer composed of the component of the brazing material or solder and the second metal is formed on the surface of the second metal plating layer. At the same time as the formation, the brazing material or the solder is firmly attached through the compound layer, and the plating layer made of the brazing material or the solder is formed. On the other hand, in the case where the first metal plating layer is formed on the joint portion of the metal members except aluminum and copper, the same reaction also occurs when the brazing filler metal or the solder is attached, by the same reaction. A compound layer composed of the components of the metal member is formed, and a brazing material or solder is firmly adhered via the compound layer to form a plating layer composed of the brazing material or solder. Based on such an action, the metal member and the ceramic member are brazed or soldered by the plating layer made of a brazing material or solder.
【００２９】また、上記各実施例では、セラミック部材
１の端部１ａの表面を、まずメタライジングしている
が、メタライジングすることなくニッケルめっき層９即
ち第２金属からなるめっき層を形成してもよい。この場
合には、一般に、無電解めっき法が用いられる。Further, in each of the above embodiments, the surface of the end 1a of the ceramic member 1 is first metallized, but the nickel plating layer 9 or the plating layer made of the second metal is formed without metalizing. May be. In this case, the electroless plating method is generally used.
【００３０】また、上記各実施例では、ニッケルめっき
層９の下層としてメタライジング層８を形成しているだ
けであるが、ニッケルめっき層９即ち第２金属からなる
めっき層の下層として、２層以上のめっき層を形成して
もよい。これによれば、接合部分はより多層構造とな
る。In each of the above embodiments, the metalizing layer 8 is only formed as the lower layer of the nickel plating layer 9, but two layers are formed as the lower layer of the nickel plating layer 9, that is, the plating layer made of the second metal. You may form the above plating layer. According to this, the joining portion has a more multilayer structure.
【００３１】また、本願の第１の発明の上記実施例で
は、金属部材２の凹部２ａの内面に、直接に銅めっき層
３ａ即ち第１金属からなるめっき層を形成しているが、
第１金属めっき層は１層以上のめっき層を形成した後に
形成してもよい。これによれば、接合部分はより多層構
造となる。Further, in the above-mentioned embodiment of the first invention of the present application, the copper plating layer 3a, that is, the plating layer made of the first metal is directly formed on the inner surface of the recess 2a of the metal member 2.
The first metal plating layer may be formed after forming one or more plating layers. According to this, the joining portion has a more multilayer structure.
【図１】 本願の第１の発明により接合する金属部材と
セラミック部材を示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a metal member and a ceramic member to be joined according to the first invention of the present application.
【図２】 第１の発明の方法の第１工程を示す縦断面図
である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a first step of the method of the first invention.
【図３】 第１の発明の方法の第２工程を示す縦断面図
である。FIG. 3 is a vertical sectional view showing a second step of the method of the first invention.
【図４】 第１の発明の方法の第３工程を示す縦断面図
である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a third step of the method of the first invention.
【図５】 第１の発明の方法の第４工程を示す縦断面図
である。FIG. 5 is a vertical sectional view showing a fourth step of the method of the first invention.
【図６】 第１の発明の方法の第５工程を示す縦断面図
である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a fifth step of the method of the first invention.
【図７】 本願の第２の発明により接合する金属部材と
セラミック部材を示す縦断面図である。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing a metal member and a ceramic member to be joined according to the second invention of the present application.
【図８】 第２の発明の方法の一工程を示す縦断面図で
ある。FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing one step of the method of the second invention.
【図９】 第２の発明の方法の一工程を示す縦断面図で
ある。FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing one step of the method of the second invention.
【図１０】 第２の発明の方法の一工程を示す縦断面図
である。FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing one step of the method of the second invention.
１ セラミック部材 １ａ 端部（接合部分） ２、１２ 金属部材 ３、３ａ 銅めっき層 ４ （アルミニウム部材用の）はんだ ５、５ａ 化合物層 ６、６ａ、６ｂ はんだめっき層 ９ ニッケルめっき層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic member 1a Edge part (joint part) 2, 12 Metal member 3, 3a Copper plating layer 4 Solder (for aluminum member) 5, 5a Compound layer 6, 6a, 6b Solder plating layer 9 Nickel plating layer
Claims (4)
セラミック部材とを、アルミニウム部材用のろう材又は
はんだを用いてろう付け又ははんだ付けにより接合する
方法であって、金属部材及びセラミック部材の各接合部
分の最表面に、予め、第１金属からなるめっきを施して
おき、このめっきを施した金属部材及びセラミック部材
の各接合部分を溶融ろう材中又は溶融はんだ中に浸漬
し、超音波振動を加えて接合部分にろう材又ははんだを
付着させ、その後にろう付け又ははんだ付けを行なうよ
うにしたものであり、少なくともセラミック部材におい
ては、上記第１金属からなるめっき層は第２金属からな
るめっき層表面に形成されており、第１金属は、銅、ア
ルミニウム、亜鉛、鉛、ケイ素、カドミウム、スズ、及
びこれらの１種以上を主成分とする合金、の内から任意
に選択されるものであり、第２金属は、ニッケル、コバ
ルト、クロム、ロジウム、パラジウム、白金の内から任
意に選択されるものであることを特徴とする金属部材と
セラミック部材との接合方法。1. A metal member excluding aluminum and copper,
A method of joining a ceramic member and an aluminum member by brazing or soldering using a brazing material or solder for an aluminum member, wherein the outermost surface of each joining portion of the metal member and the ceramic member is made of a first metal in advance. Pre-plated, immersing each joint part of the plated metal member and ceramic member in a molten brazing material or molten solder, and applying ultrasonic vibration to attach the brazing material or solder to the joint part, After that, brazing or soldering is performed. At least in the ceramic member, the plating layer made of the first metal is formed on the surface of the plating layer made of the second metal, and the first metal is It is arbitrarily selected from copper, aluminum, zinc, lead, silicon, cadmium, tin, and alloys containing one or more of these as the main components. Ri, the second metal is nickel, cobalt, joining method chromium, rhodium, palladium, a metal member and the ceramic member, characterized in that it is intended to be arbitrarily selected from among platinum.
と、セラミック部材とを、アルミニウム部材用のろう材
又ははんだを用いてろう付け又ははんだ付けにより接合
する方法であって、セラミック部材の接合部分の最表面
に、予め、第１金属からなるめっきを施しておき、この
めっきを施したセラミック部材の接合部分を溶融ろう材
中又は溶融はんだ中に浸漬し、超音波振動を加えて接合
部分にろう材又ははんだを付着させ、その後にろう付け
又ははんだ付けを行なうようにしたものであり、セラミ
ック部材において上記第１金属からなるめっき層は第２
金属からなるめっき層表面に形成されており、第１金属
は、銅、アルミニウム、亜鉛、鉛、ケイ素、カドミウ
ム、スズ、及びこれらの１種以上を主成分とする合金、
の内から任意に選択されるものであり、第２金属は、ニ
ッケル、コバルト、クロム、ロジウム、パラジウム、白
金の内から任意に選択されるものであることを特徴とす
る金属部材とセラミック部材との接合方法。2. A method of joining a metal member made of aluminum or copper and a ceramic member by brazing or soldering using a brazing material or solder for an aluminum member, the method comprising: The surface is preliminarily plated with the first metal, and the joint portion of the plated ceramic member is immersed in a molten brazing material or molten solder, and ultrasonic vibration is applied to the brazing material at the joint portion. Alternatively, solder is attached and then brazing or soldering is performed. In the ceramic member, the plating layer made of the first metal is the second layer.
The first metal is formed on the surface of a plating layer made of a metal, and the first metal is copper, aluminum, zinc, lead, silicon, cadmium, tin, and an alloy containing one or more of these as a main component,
A metal member and a ceramic member, wherein the second metal is arbitrarily selected from nickel, cobalt, chromium, rhodium, palladium, and platinum. How to join.
ク部材の接合部分表面をメタライジングした後に形成さ
れている請求項１又は２記載の金属部材とセラミック部
材との接合方法。3. The method for joining a metal member and a ceramic member according to claim 1, wherein the plating layer made of the second metal is formed after metallizing the surface of the joined portion of the ceramic member.
形成されためっき層上に形成されている請求項１又は２
記載の金属部材とセラミック部材との接合方法。4. The plating layer made of the second metal is formed on one or more plating layers.
A method for joining a metal member and a ceramic member as described above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15785292A JPH085725B2 (en) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | Method for joining metal member and ceramic member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15785292A JPH085725B2 (en) | 1992-06-17 | 1992-06-17 | Method for joining metal member and ceramic member |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06199579A JPH06199579A (en) | 1994-07-19 |
| JPH085725B2 true JPH085725B2 (en) | 1996-01-24 |
Family
ID=15658783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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|---|---|---|---|---|
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1992
- 1992-06-17 JP JP15785292A patent/JPH085725B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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