大气接合用钎料、接合体及集电材料制造技术

本发明专利技术提供通过实现低熔点化而可在大气中也不使用助熔剂、设定低的接合温度的大气接合用钎料，通过使用所述钎料接合的、可具有良好的气密性和接合强度的接合体和集电材料。大气接合用钎料为以Ag和B为必需成分，以体积比计使Ag在50%以上且不足92%的范围内，B在超过8%且50%以下的范围内，进行调整使这些物质的合计包含不可避免的杂质达到100%。B为在约300℃以上氧化，其氧化物的熔点也为较低温度(约577℃)的低熔点材料。通过含有B作为必需成分，可实现钎料的低熔点化。例如由图4可知，在接合试验片的接合层13中观察到B粉末(符号14)和熔融Ag(符号15)，确认大气接合用钎料已熔融。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及大气接合用钎料、通过使用该钎料接合的接合体及集电材料，尤其涉及大气接合用钎料的低熔点化技术的改良。
技术介绍
金属部件间的接合体、陶瓷部件间的接合体以及陶瓷部件与金属部件的接合体通过钎焊获得。近年来，产品的高精度化或高可靠化、高功能化等要求增强，作为应对此要求的接合体利用了陶瓷与金属的接合体，而用来获得该接合体的接合方法得到广泛研究。作为陶瓷部件与金属部件的接合方法，通常采用活性金属钎焊法。在该技术中，将对陶瓷部件具有活性的元素(Ti或Zr等)添加于钎料中，通过将该钎料在真空中加热，在 陶瓷部件表面形成反应层。由此实现钎料的润湿性和密合性的提高。例如，在使用氮化物作为陶瓷的情况下，在反应层的陶瓷部件侧第I层生成TiN，在使用碳化物的情况下则形成TiC，若为氧化物则形成TiO。但是，活性金属钎焊方法由于需要在真空或惰性气体气氛中进行加热，所以设备成本升高，并且由于需要大气的给排气，所以无法进行连续的生产。因此，制备成本增大。另夕卜，在半导体或医疗领域，存在使用无法在真空和活性气氛下暴露的部件或无法在高温下保持的部件的情况，在此情况下制备工艺受到制约。由于以上的理由，要求确立一种大气钎焊技术，其中，可实现制备成本的降低自不必说，且即使在大气气氛中，也可在较低温区域得到良好的接合体。作为大气钎焊技术，可列举出作为在大气中进行钎焊的常规技术的助熔剂(flux)钎焊法。在该技术中，在基质的接合面涂布助熔剂，在通过助熔剂获得接合部处的还原气 氛的同时，通过阻断氧进入，获得良好的接合体。例如，作为钎料，在使用作为Ag类钎料的BAg-8的情况下，使用具有比BAg-8的熔点780°C低的熔点的助熔剂，与钎料相比先使助熔剂熔融。由此，通过实现接合面的活化和钎料的抗氧化，获得良好的接合体。但是，在助熔剂钎焊法中，通常通过使用焊炬等的局部加热来进行接合，该技术对点接合或线接合有效，但不适合面接合。另外，在应用于陶瓷部件间或陶瓷部件与金属部件的接合的情况下，由于因局部加热而产生的热应力，陶瓷部件有发生破坏之虞，因而也不适合含有陶瓷部件的接合体的制备。此外，在助熔剂中其本身或其残留物具有腐蚀金属的作用的物质多，在此情况下，在接合后另外需要助熔剂残留物的除去工序。因此，在无需助熔剂的大气钎焊技术中考虑采用反应性大气钎焊法(ReactiverAir Brazing)(例如专利文献I)。例如在专利文献I的技术中，使用陶瓷部件和在大气中形成Al氧化物层的耐热金属部件作为基质,通过使用在Ag中添加CuO的Ag-Cu类钎料的反应性大气钎焊法进行这些基质的大气接合。在此情况下，由于钎料的主要成分为Ag等贵金属成分，所以在钎焊中不需要助熔剂，从而可消除因助熔剂导致的上述问题。但是，在专利文献I的技术中，由于接合温度需要为比Ag的熔点(约961°C)高的温度，所以作为基质的金属部件有发生明显氧化之虞。另外，在金属部件与陶瓷部件的接合中，随着接合温度变高，因两种部件的热膨胀系数差产生的热应力也增大。因此，为了降低反应性大气钎焊法中的接合温度，提出为了实现Ag类钎料的低熔点化的各种材料。例如专利文献2的技术提出了含有Ag-Ge-Si类合金的钎料。现有技术文献 专利文献 专利文献 I :US2003/0132270A1 专利文献2 :日本特开2008-202097号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 但是，专利文献2的Ag-Ge-Si类钎料由于在加热到接合温度时发生钎料本身的氧化， 所以难以获得良好的接合体。从提高生产性和品质的观点出发，要求提供在大气中也不使用助熔剂而具有良好的气密性和接合强度的接合体，但因上述问题而难以提供这样的接合体。因此，本专利技术的目的在于提供通过实现低熔点化可在大气中也不使用焊剂、设定低的接合温度的大气接合用钎料，通过使用所述钎料进行接合、可具有良好的气密性和接合强度的接合体和集电材料。解决课题的手段 本专利技术的大气接合用钎料的特征在于以Ag (银)和B (硼)为必需成分，以体积比计使Ag在50%以上且不足92%的范围内，B在超过8%且50%以下的范围内，进行调整使这些物质的合计包含不可避免的杂质达到100%。在本专利技术的大气接合用钎料中，以Ag和B为必需成分。Ag为即使在大气中熔融的情况下也难以氧化的主要成分，B为在约300°C以上氧化、其氧化物的熔点也为较低温度(约557°C )的低熔点材料。对于这些必需成分，以体积比计使Ag在50%以上且不足92%的范围内，B在超过8%且50%以下范围的范围内，进行调整使这些物质的合计包含不可避免的杂质达到100%，所以在对金属部件间、陶瓷部件间或金属部件与陶瓷部件的钎焊应用上述大气接合用钎料的情况下，即使在大气中进行钎焊时，也可防止基质的氧化，所以无需助熔剂。另外，在此情况下，也可防止钎料本身的氧化。此外，通过含有为低熔点材料的B作为必需成分，可实现钎料的低熔点化，可将接合温度设定为Ag的熔点(约961°C)以下。这样由于与以往的Ag类大气接合用钎料相比接合温度低，所以在使用金属部件作为基质的情况下，可实现对基质氧化的抑制等，可防止金属部件一方的变质。另外，在使用金属部件和陶瓷部件作为基质的情况下，由于如上所述接合温度低，所以可降低因两种部件的热膨胀率差导致的热应力。由于以上情况，通过在大气中也不使用助熔剂的钎焊，可获得具有良好的气密性和接合强度的接合体。另外，可在大气中进行钎焊，由于无需真空处理，所以可实现制造成本的降低。本专利技术的大气接合用钎料可采用各种构成。例如，通过向作为必需元素的上述2种成分中添加各种元素作为分散材料或活性元素，可获得与各种目的相对应的接合体。例如，可采用以下实施方式添加选自Ge (锗)、A1 (铝)、Si (硅)、V (钒)、Mo(钥)、W (钨)、Mn (锰)、Ti (钛)、Zr (锆)和它们的氧化物中的至少I种以上，使B与上述所添加的元素的体积比的合计在超过8%且50%以下的范围内，进行调整使这些物质的合计包含不可避免的杂质达到100%。此时，所添加的元素在氧化物的情况下指的是其中含有的全部元素。在上述实施方式中，获得的接合体的气密性良好。另外，例如在金属部件与陶瓷部件的接合体中，通过添加Ge，可在陶瓷上析出Ge氧化物，由于Ge具有活性金属的作用，所以可实现润湿性的提高。另外，例如由于通过添加Zr，生成蒸气压低于B2O3的ZrO2,所以可实现耐久性的提高。另外，可采用以下实施方式添加选自Si (硅)、Ca (钙)、Ti (钛)、Zr (锆)、它们的氮化物、碳化物和氢化物中的至少I种 以上，使B与上述所添加的元素的体积比的合计在超过8%且50%以下的范围内，进行调整使这些物质的合计包含不可避免的杂质达到100%。此时，所添加的元素在氮化物、碳化物和氢化物的情况下指的是其中含有的全部元素。在上述实施方式中，获得的接合体的气密性良好。另外，例如由于通过添加Zr，生成蒸气压低于B2O3的ZrO2，所以可实现耐久性的提高。本专利技术的大气接合用钎料如上所述可实现低熔点化，例如在大气中可具有650°C以上且850°C以下的熔点。 本专利技术的接合体通过使用上述大气接合用钎料的接合获得。S卩，本专利技术的接合体的特征在于包含使用上述大气接合用钎料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：山内雄一郎，斎藤慎二，
申请(专利权)人：日本发条株式会社，
类型：
国别省市：