(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷移金属と非金属との合金で非金属量が１０〜３０原子％を占め、遷移金属がＦｅとＣｏで非金属がＢとＳｉであるかまたは遷移金属がＦｅで非金属がＢとＳｉである組成であり、断面積が０．０２ｍｍ２以下のアモルファス合金細線を導体に接続する方法であり、導体をＡｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄの少なくとも一種を含有する貴金属ペーストの焼成により形成し、接続を通電時間３００μｓ以下の通電発熱により行うことを特徴とするアモルファス合金細線にリ−ド線を接続する方法。
【請求項２】
貴金属ペーストに、パラジウムを混合した銀ペースト、または白金を混合した銀ペーストを使用する請求項１記載のアモルファス合金細線にリ−ド線を接続する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は回転液中紡糸法等で製造した断面積０．０２ｍｍ2以下のアモルファス合金細線を基板上導体に接続する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アモルファスはその物質的特徴、すなわち、▲１▼物性定数を大巾に変化させることができる（例えば、耐食性やガラス転移温度のような原子的性質に係る定数、導電率，透磁率，電気的禁止帯巾のような物性定数、光学的禁止帯巾，屈折率のような光学的物性定数）、▲２▼均質で結晶粒界がなく機械的強度に優れ、高透磁性である、▲３▼平均自由行程がきわめて短く電気抵抗が高い、▲４▼熱力学的に非平衡系であり、熱的条件によりアモルファス⇔結晶化の状態変化が生じる等の特徴を有し、アモルファス半導体の他に、温度センサ、加熱防止センサ等の用途、歪センサ、応力センサ、トルクセンサ、ショックセンサ、圧力センサ、張力センサ、微小力センサ等の用途、電流センサ、電磁力式流量計、磁界センサ、電磁誘導型変位計、うず電流式探傷センサ、マグネスケ−ル、磁気ヘッド、回転角センサ、距離センサ、近接スイッチ等の用途が既に開発若しくは開発されつつある。
【０００３】
アモルファス合金は用途に応じて形態が異ならされ、その形態の一つとして線状形態がある。アモルファス合金線は、通常、回転液中紡糸法で製造される。すなわち、冷却液を入れたドラムを高速回転させその遠心力でドラムの内側に冷却液層を形成し、ノズルよりドラムの回転方向に向けて合金融液を噴射させ、これを上記の回転液層で急冷凝固することにより製造され、場合によっては、更にダイス引きで所望の外径にされる。
この回転液中紡糸法での冷却速度は、ロ−ル法等の固体接触式急冷法に較べて低速であり、断面積制限（太いものでは、中心部が徐冷となってアモファルス化できない）や合金組成の制約（臨界冷却速度の比較的遅い合金系を使用する必要がある）を免れ得ない。
このアモルファス合金細線を温度センサや電流センサ等の回路素子として、またはその優れた引張り強度のために半導体チップのボンディングワイヤ−として使用する場合、回路基板の導体とアモルファス合金細線との接続が必要となる。また、用途によっては、膜電極を有する小サイズ基板片のその膜電極間にアモルファス合金細線を接続することも必要となる。
【０００４】
アモルファス合金の用途拡大のためには、アモルファス合金の接合技術の開発が不可欠である。溶接においては、両金属の界面を溶融凝固させることが不可欠であり、アモルファス合金の溶接においては、接合部を結晶化させないことが重要である。また、通電発熱による拡散接合においても、通電発熱の影響で部分を結晶化させないことが重要である。すなわち、接合部が結晶化すると、母材が非結晶であってもその接合部の結晶化のためにアモルファス合金の前記した特徴、特に、高機械的強度（アモルファスは結晶粒がなく粒界も存在しないために、機械的強度が高い）の特性を保持させ得ず接合強度を確保できない。このため、アモルファス合金同士の溶接においては、接合部の冷却速度を速くして結晶化を生じさせないことが最重要事項とされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アモルファス合金細線を回路基板に回路素子として接続する場合、アモルファス合金細線を基板上の導体に接続することが必要になる。この場合、導体には圧延銅箔や導体ペ−スト（銀ペ−スト、金ペ−スト、銅ペ−スト等）焼成膜等の結晶金属が使用されるから、アモルファス合金と結晶金属との溶接となり、従って、接合部がアモルファス合金とその結晶金属とを成分とする非アモルファス合金となり、一般的にその非アモルファス合金の機械的強度がアモルファス合金の機械的強度に劣るから、１接合部当たりの強度は低いものとなる。
【０００６】
従来、アモルファス合金と銅やアルミニウム等の結晶金属との溶接についての報告は殆どなされておらず、Ｆｅ79Ｂ16Ｓｉ5やＮｉ75．5Ｃｒ13Ｆｅ4．2Ｓｉ4．5Ｂ2．8等のアモルファス合金と銅やアルミニウムとの超音波溶接が可能なことが開示されているに過ぎない（特公平２−３２０７７号公報）。
しかしながら、この超音波溶接例は、１０×８ｍｍ2という広い接合面積を前提としており、断面積０．０２ｍｍ2以下のアモルファス合金細線をかかる広い接合面積で接合することは物理的に無理である。
【０００７】
そこで、本発明者においては、回路基板の種々の材質の膜導体と上記アモルファス合金細線とのスポット抵抗溶接につき鋭意検討したところ、貴金属ペ−スト焼成導体であれば、通電時間を３００μｓ以下の短時間とすることにより接合できることを知った。〔従来のアモルファス合金同士のスポット抵抗溶接では、通電時間を３５０〜１２００μｓに設定している。｛溶接学会論文集第７巻（１９８９）第２号の２０頁〜２６頁、同第８巻（１９９０）第３号の４９頁〜５４頁、同第９巻（１９９１）第３号の１３９頁〜１４６頁等｝〕
【０００８】
本発明の目的は、上記の知見に基づき、断面積が０．０２ｍｍ2以下のアモルファス合金細線を導体に接続することを可能とする方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアモルファス合金細線にリ−ド線を接続する方法は、遷移金属と非金属との合金で非金属量が１０〜３０原子％を占め、遷移金属がＦｅとＣｏで非金属がＢとＳｉであるかまたは遷移金属がＦｅで非金属がＢとＳｉである組成であり、断面積が０．０２ｍｍ２以下のアモルファス合金細線を導体に接続する方法であり、導体をＡｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄの少なくとも一種を含有する貴金属ペーストの焼成により形成し、接続を通電時間３００μｓ以下、好ましくは６０μｓ以下の通電発熱により行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明において対象とするアモルファス合金細線は、例えば回転液中紡糸法により製造されたものであり、冷却速度が１０４〜１０５℃／秒程度であるために、断面積は０．０２ｍｍ２以下に制限され（断面積０．０２ｍｍ２以上では線の中心部が徐冷となり、その中心部のアモルファス化が困難となる）、アモルファス合金組成としてはＦｅとＣｏまたはＦｅの遷移金属とＢとＳｉの非金属との合金で非金属量が１０〜３０原子％の組成系に限定され（この組成系では、結晶化する臨界冷却速度が比較的遅く、上記１０４〜１０５℃／秒の冷却速度でアモルファス化できる）、例えば、Ｃｏ７０．５Ｂ１５Ｓｉ１０Ｆｅ４．５（添字は原子％を示す。以下、同じ）アモルファス合金細線、Ｆｅ７５Ｓｉ１０Ｂ１５アモルファス合金細線等がある。
【００１１】
本発明において貴金属ペ−ストの焼成による導体の形成には、通常のスクリ−ン印刷法を使用できる。すなわち、アルミナ等のセラミックス基体に貴金属ペ−ストを所定のパタ−ンでスクリ−ン印刷し、乾燥後、焼成する方法を使用できる。
この場合、貴金属ペ−ストには、Ａｇ、Ｐｄ混合Ａｇ（Ｐｄの混合量は１５〜３０重量％程度）、Ｐｔ混合Ａｇ（Ｐｔの混合量は１重量％以下）、Ｐｔ、Ａｕの何れか一種と無機質バインダ−（Ｂｉ2Ｏ3、ＰｂＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＣｕＯ等の混合物）との混合物が使用され、貴金属粒子の平均粒子径は０．２〜１５μｍ程度、貴金属粒子の含有率は７０〜９０重量％である。スクリ−ンには、メツシュ１５０〜４００程度のものが使用され、乾燥条件は１５０℃×約１０分とされ、焼成条件は８００℃〜９５０℃×約１０分とされる。焼成膜厚みは、通常８〜４０μｍとされる。
【００１２】
本発明において、アモルファス合金細線と導体との通電接合は、一方の電極をアモルファス合金細線に加圧接触させると共に他方の電極を導体に加圧接触させ、電流発生源より所定の通電時間で所定の電流値の電流を通電することにより行なわれ、１スポット当たりの通電時間が重要な条件であり、１μｓ〜３００μｓ、好ましくは１μｓ〜６０μｓとされる。
【００１３】
本発明に係るアモルファス合金細線を導体に接続する方法は、貴金属ペ−ストの印刷・焼成により導体を形成した回路基板にアモルファス合金細線を温度センサ−等の回路素子として実装する場合、一対の貴金属ペ−スト焼成膜電極を設けたチップサイズ基板のその電極間にアモルファス合金細線を接続し、各電極にリ−ド線を接続して温度センサを製作する場合等に使用できる。
【００１４】
【作用】
本発明によれば、断面積０．０２ｍｍ2以下のアモルファス合金細線を導体に当該アモルファス合金細線の引張り強度以上の引張りせんだん強度で接合できる（アモルファス合金細線を引張ると、接合面は破壊せず、当該細線が破断する）。  かかる成果の原因は、銅ペ−スト膜導体では、同じ通電条件のもとでも実質上接合できず、このことから貴金属元素の寄与が推定でき、また、銀箔等の貴金属箔でも実質上接合できず、このことからペ−スト中の無機質バインダ−の寄与が推定でき、これらのことから、アモルファス合金と無機質バインダ−との間に貴金属元素を媒体とする強靱な化学的結合が形成されたものと推定される。
この場合、通電時間を従来のスポット抵抗溶接での３５０〜１２００μｓ〔溶接学会論文集第７巻（１９８９）第２号の２０頁〜２６頁、同第８巻（１９９０）第３号の４９頁〜５４頁、同第９巻（１９９１）第３号の１３９頁〜１４６頁等〕に較べて短い３００μｓ以下としたために、加熱が接合界面での局部的なものにとどめられて加熱後での冷却が迅速になされ、その結果、アモルファス合金の接合界面での結晶化が防止されることが、上記の効果に大きく寄与しているものと推定される。
【００１５】
【実施例】
以下の何れの実施例、比較例においても、アモルファス合金細線には線径５０μｍφのＣｏ70．5Ｂ15Ｓｉ10Ｆｅ4．5アモルファス合金線を使用し、抵抗溶接機にはコンデンサ式を使用した（電極接触圧力２００ｇ、電極接触面積０．１ｍｍ2）。
【００１６】
〔実施例１〕
セラミックス基板上に銀ペ−スト（銀含有率約７０％、無機質バインダ−残部）の印刷・焼成により厚み１０μｍ，面積１０ｍｍ×１０ｍｍの膜導体を形成した。  更に、通電時間を６０μｓ、通電ピ−ク電流を７００アンペアとして、膜導体とアモルファス合金細線とを通電接合した。接合部の引張り剪断強度はアモルファス合金細線の引張り強度以上であり、アモルファス合金細線が引張り破断した。
また、通電時間を５μｓ、通電ピ−ク電流を１０００アンペアとした以外、上記と同じとした。この場合も、接合面の強度は、アモルファス合金細線が引張り破断するものであった。
【００１７】
〔比較例１〕
実施例１に対し、通電時間を９５０μｓとし、通電電流を調整して接合を試みたが、引張りに対して接合面が剥離するものであった。
この比較例と実施例１，２との対比から、本発明における通電時間３００μｓ好ましくは６０μｓ以下の意義が認識される。
〔比較例２〕
セラミックス基板上に銅ペ−ストの印刷・焼成により厚み１０μｍ，面積１０ｍｍ×１０ｍｍの膜導体を形成し、通電時間並びに通電ピ−ク電流を変えて膜導体とアモルファス合金細線との接合を試みたが、接合できなかった。
上記実施例１，２と比較例２との対比から、本発明において、ペ−スト焼成膜導体に銀ペ−ストを使用したことの意義が認識される。
【００１８】
〔比較例３〕
導体として、面積１０ｍｍ×１０ｍｍの銀箔を用い、通電時間並びに通電ピ−ク電流を変えて導体とアモルファス合金細線との接合を試みたが、接合できなかった。
この比較例３から、本発明によるアモルファス合金細線と導体との接合が、通電時間と貴金属元素とペ−ストのバインダ−との相乗作用によるものであることが推定される。
【００１９】
〔実施例２〕
実施例１に対し、銀ペ−ストに代え、金ペ−ストを使用した以外実施例１に同じとした。接合面の強度は、アモルファス合金細線が引張り破断するものであった。
〔実施例３〕
実施例１に対し、銀ペ−ストに代え銀−パラジウム混合系ペ−スト（メタルの組成は銀７４％、パラジウム２６％であり、メタル／無機質バインダ−比はメタル８０％、無機質バインダ−２０％）を使用した以外実施例１に同じとした。接合面の強度は、アモルファス合金細線が引張り破断するものであった。
〔実施例４〕
実施例１に対し、銀ペ−ストに代え銀−白金混合系ペ−スト（メタルの組成は銀９９．３％、白金０．７％であり、メタル／無機質バインダ−比はメタル９４．５％、無機質バインダ−５．２％）を使用した以外実施例１に同じとした。接合面の強度は、アモルファス合金細線が引張り破断するものであった。
〔実施例５〕
実施例１に対し、銀ペ−ストに代え、白金ペ−ストを使用した以外実施例１に同じとした。接合面の強度は、アモルファス合金細線が引張り破断するものであった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、回転液中紡糸法等で製造されたアモルファス合金細線を導体に同細線の引張り強度以上で接続でき、アモルファス合金細線を回路素子として容易に回路に接続することが可能となり、アモルファス合金細線の利用分野の拡大に極めて有用である。