[发明专利]大气接合用钎料、接合体以及集电材料

说明书

技术领域

本发明涉及大气接合用钎料、以及通过使用该钎料接合的接合体和集电材料，特别涉及大气接合用钎料的低熔点化和高温耐久性提高。

背景技术

金属构件彼此的接合体、陶瓷构件彼此的接合体、以及陶瓷构件与金属构件的接合体可通过钎焊得到。近年来，产品的高精度化、高可靠化、高功能化等的要求不断增强，作为对应于该要求的接合体，陶瓷与金属的接合体受到利用，用于获得该接合体的接合方法受到广泛研究。

作为陶瓷构件与金属构件的接合方法，要求确立下述大气钎焊技术，其能够实现制造成本的降低自不必说，另外在大气气氛中也能在较低温度区域获得良好的接合体。

作为大气钎焊技术，可举出作为在大气中进行钎焊的通常方法的助熔剂（flux）钎焊法。该方法中，将助熔剂涂布于母材的接合面，通过助熔剂在接合部获得还原气氛，同时阻断氧的进入，由此获得良好的接合体。例如，使用Ag系钎料BAg?8作为钎料时，使用熔点较BAg?8的熔点780℃更低的助熔剂，使助熔剂在钎料之前熔融。藉此实现接合面的活化和钎料的抗氧化，从而获得良好的接合体。

但是，助熔剂钎焊法中，通常通过使用焊枪等的局部加热来进行接合，该方法对于点接合、线接合有效，但不适于面接合。另外，适用于陶瓷构件彼此或者陶瓷构件与金属构件的接合时，有可能因局部加热产生的的热应力而产生陶瓷构件的破坏，也不适于具有陶瓷构件的接合体的制作。进而，在助熔剂之中，多数其自身及其残留物具有腐蚀金属的作用，此时，另外还需要在接合后除去助熔剂残留物的步骤。

因此，作为不需要助熔剂的大气钎焊技术，考虑采用反应性大气钎焊法（Reactiver Air Brazing）（例如专利文献1，2）。例如专利文献1的技术中，将陶瓷构件、与在大气中形成Al氧化物层的耐热金属构件用作母材，通过使用在Ag中添加CuO得到的Ag?Cu系钎料的反应性大气钎焊法，进行这些母材的大气接合。此时，钎料的主成分为Ag等贵金属成分，因而钎焊中不需要助熔剂，其结果是可以消除助熔剂导致的上述问题。

然而，专利文献1，2的技术中，接合温度需要较Ag的熔点（约961℃）为更高温度，因此作为母材的金属构件可能产生显著的氧化。另外，金属构件与陶瓷构件的接合中，随着接合温度增高，因两构件的热膨胀系数差而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，提出了各种材料来实现Ag系钎料的低熔点化。例如专利文献3的技术提出了由Ag?Ge?Si系合金形成的钎料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4486820号

专利文献2：日本特表2010?531232号公报

专利文献3：日本特开2008?202097号公报。

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，专利文献3的Ag?Ge?Si系钎料由于在Ag的熔点以下的温度下不熔融，因此不能消除反应性大气钎焊法中产生的上述问题。另外，使用低熔点大气接合用钎料得到的接合体的高温耐久性差。例如，使用低熔点大气接合用钎料，在大气中，在加热温度850℃下进行1小时接合，将所得接合体在大气中在800℃的加热温度下保持100小时后进行泄漏试验时，从接合部产生了泄漏。此时，作为泄漏的原因，认为是低熔点氧化物的挥发。

所以，本发明的目的在于提供大气接合用钎料，该钎料可以在Ag的熔点以下熔融，同时还可实现接合体的高温耐久性的提高。另外，本发明的目的在于提供接合体和集电材料，该接合体和集电材料可通过使用上述钎料的接合得到，且具有高温耐久性。

用于解决技术问题的方法

本发明的大气接合用钎料的特征在于，含有Ag（银）、Ge（锗）、B（硼）、和Si（硅）作为必需成分，Ag以外的构成元素的体积比的总计设定为超过50%且在90%以下，Si在Ag以外的构成元素的含量中所占的比例以体积比计设定为超过22%，B在Ag以外的构成元素的含量中所占的比例以体积比计设定为超过14%。

本发明的大气接合用钎料是含有Ag、B、和Si作为必需成分的Ag?B?Si系钎料。其中的Ag是即使在大气中发生了熔融时也难以氧化的材料，B是在约300℃以上发生氧化、其氧化物的熔点也为较低温度（约577℃）的低熔点材料。将上述大气接合用钎料适用于构件彼此的钎焊中时，即使在大气中进行钎焊时，低熔点氧化物熔融而在母材上浸润展开，由此可以抑制母材的氧化，因而不需要助熔剂。