JPH01219039A - ガラスセラミック基板 - Google Patents
ガラスセラミック基板Info
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- JPH01219039A JPH01219039A JP63046229A JP4622988A JPH01219039A JP H01219039 A JPH01219039 A JP H01219039A JP 63046229 A JP63046229 A JP 63046229A JP 4622988 A JP4622988 A JP 4622988A JP H01219039 A JPH01219039 A JP H01219039A
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- JP
- Japan
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- layer
- metal
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- Granted
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
- C03C8/08—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing phosphorus
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/44—Manufacturing insulated metal core circuits or other insulated electrically conductive core circuits
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は耐熱性金属基体上に、ガラスセラミックを被覆
してなる基板に関する。
してなる基板に関する。
従来の技術
従来、厚膜ハイブリッドＬＣやブリ、ンノ）ｆｆｌ路基
板基板、アルミナ基板やエポキシガラス基板を用いてい
た。アルミナ基板の欠点は機械的強度が弱く、かつ大型
の基板の作製が困難であった。他方、エポキシガラス基
板は安価で大量生産に向いているが、耐熱性に問題があ
シ、回路形成に用いられる材料が低温用に限られていた
こと、また、製品使用環境が４００°Ｃ以下という制限
があった。
板基板、アルミナ基板やエポキシガラス基板を用いてい
た。アルミナ基板の欠点は機械的強度が弱く、かつ大型
の基板の作製が困難であった。他方、エポキシガラス基
板は安価で大量生産に向いているが、耐熱性に問題があ
シ、回路形成に用いられる材料が低温用に限られていた
こと、また、製品使用環境が４００°Ｃ以下という制限
があった。
これら、従来の回路用基板の問題点を解決する方法とし
て、金属基材にガラス質層を被覆した、いわゆるホーロ
絶縁基板が提案された。まず第一の提案は、アルカリ金
属酸化物（Ｎａ２０．に２ｏ。
て、金属基材にガラス質層を被覆した、いわゆるホーロ
絶縁基板が提案された。まず第一の提案は、アルカリ金
属酸化物（Ｎａ２０．に２ｏ。
Ｌ １２０ ）の量が比較的少い非晶質ガラスをホーロ
絶縁層とした基板である。このタイプの絶縁基板の欠点
は■従来の基板（アルミナ基板）に比べて、高温時の電
気絶縁性に劣ること、■高温中で、長時間、電圧を印加
すると、アルカリイオンのマイグレーションによって、
回路網に悪影響を及ぼすこと等、電気絶縁性、信頼性に
問題があった。
絶縁層とした基板である。このタイプの絶縁基板の欠点
は■従来の基板（アルミナ基板）に比べて、高温時の電
気絶縁性に劣ること、■高温中で、長時間、電圧を印加
すると、アルカリイオンのマイグレーションによって、
回路網に悪影響を及ぼすこと等、電気絶縁性、信頼性に
問題があった。
これに対し、第二の提案は、ホーロ絶縁層に結晶化ガラ
スを使用するという試みである。例えば、特開昭５６−
７３６４３号公報に開示されているように、６〜２５モ
ル％のＢａ０ 、３０〜６０−Ｅｌｋ％の金属酸化物（
ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＣａＯの群から選ばれる１又は２以上
の混合物）、１３〜３５モル％のＢ○ １ｏ〜２６モ
ル％のＳｉｏ２の組成からなる結晶化ガラスを鋼板上に
被覆したホーロ絶縁基板は、無アルカリガラスであるた
め、電気絶縁性、信頼性に優れており、第一の提案を超
えるものであった。
スを使用するという試みである。例えば、特開昭５６−
７３６４３号公報に開示されているように、６〜２５モ
ル％のＢａ０ 、３０〜６０−Ｅｌｋ％の金属酸化物（
ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＣａＯの群から選ばれる１又は２以上
の混合物）、１３〜３５モル％のＢ○ １ｏ〜２６モ
ル％のＳｉｏ２の組成からなる結晶化ガラスを鋼板上に
被覆したホーロ絶縁基板は、無アルカリガラスであるた
め、電気絶縁性、信頼性に優れており、第一の提案を超
えるものであった。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、この第２の提案の結晶化ガラス層を金属
基材上に形成すると、金属基材とガラス層の間の密着性
が極端に悪い。その理由は、ガラス成分中にアルカリ成
分が入っていないため、金属基材とガラス層の相互拡散
が乏しいためである。
基材上に形成すると、金属基材とガラス層の間の密着性
が極端に悪い。その理由は、ガラス成分中にアルカリ成
分が入っていないため、金属基材とガラス層の相互拡散
が乏しいためである。
特に、耐食性金属である、ステンレス鋼、各種耐熱合金
を金属基材として用いた場合、その傾向が顕著であシ、
わずかな機械的衝撃で簡単に剥離していた。
を金属基材として用いた場合、その傾向が顕著であシ、
わずかな機械的衝撃で簡単に剥離していた。
本発明は、上記の課題にもとづき、結晶化ガラス層とＣ
ｒ成分を含有する耐食性金属基材との密着性を著しく向
上させたガラスセラミック基板を提供することを目的と
する。
ｒ成分を含有する耐食性金属基材との密着性を著しく向
上させたガラスセラミック基板を提供することを目的と
する。
課題を解決するための手段
本発明のガラスセラミック基板は、クロム成分を含む耐
熱性金属板上に、クロムの酸化皮膜を形成し、さらにそ
の上にニッケル、コバルト、クロムから選ばれる金属メ
ッキを施こした金属基０体に、前記無アルカリ結晶化ガ
ラス層を被覆することを特徴としたものである。
熱性金属板上に、クロムの酸化皮膜を形成し、さらにそ
の上にニッケル、コバルト、クロムから選ばれる金属メ
ッキを施こした金属基０体に、前記無アルカリ結晶化ガ
ラス層を被覆することを特徴としたものである。
作 用
上記、手段で構成することによシ、従来では密着性の観
点から不可能であった、耐熱性金属板上に結晶化ガラス
層を形成することができ、耐熱性。
点から不可能であった、耐熱性金属板上に結晶化ガラス
層を形成することができ、耐熱性。
耐衝撃性、長寿命性、絶縁性等に優れた基板を得られる
。
。
実施例
まず初めにＣｒ２Ｑ３ば化皮膜の動作について、Ｃｒ成
分を含有する耐熱性金属基材としてステンレス鋼ＳＵＳ
４３０（Ｃｒ成分１７％）を例にとって述べる。
分を含有する耐熱性金属基材としてステンレス鋼ＳＵＳ
４３０（Ｃｒ成分１７％）を例にとって述べる。
ＳＵＳ ４３０は加熱処理をすると表面に酸化スケー
ルを生ずることが知られており、その酸化スケールの系
態は処理温度によって異なる。
ルを生ずることが知られており、その酸化スケールの系
態は処理温度によって異なる。
８００〜９００′Ｃの温度域では、Ｆｅ成分をほとんど
含まないＣｒ２Ｏ３の六方晶系とスピネル系酸化物にな
っている。９ｏ○℃以上の処理温度では、酸化スケール
は（Ｆｅ、Ｃｒ）２ｏ３の六方晶系酸化物になり、密着
性の弱い、剥離性のスケールとなる。
含まないＣｒ２Ｏ３の六方晶系とスピネル系酸化物にな
っている。９ｏ○℃以上の処理温度では、酸化スケール
は（Ｆｅ、Ｃｒ）２ｏ３の六方晶系酸化物になり、密着
性の弱い、剥離性のスケールとなる。
本発明に有効な酸化物は酸化クロム層であり、この酸化
物層は非常にち密で、かつ析出粒子が細かいため、金属
基体上は細かな凸凹が無数に発生する。この酸化層表面
にガラス質を焼き付けると、その表面の凸凹性によるア
ンカー効果により、密着性は著しく向上する。このＣｒ
Ｏ２皮膜の生成温度は、金属の組成によって異なるの
で、それぞれの材質によって、加熱処理温度は異なる。
物層は非常にち密で、かつ析出粒子が細かいため、金属
基体上は細かな凸凹が無数に発生する。この酸化層表面
にガラス質を焼き付けると、その表面の凸凹性によるア
ンカー効果により、密着性は著しく向上する。このＣｒ
Ｏ２皮膜の生成温度は、金属の組成によって異なるの
で、それぞれの材質によって、加熱処理温度は異なる。
Ｃｒ Ｏ２皮膜をさらにち密で、析出粒子を均一にする
方法としては、金属基材をあらかじめ、プラスト処理、
化学エツチング処理、エメリー研削等で、表面を粗しで
おくことも効果的である。
方法としては、金属基材をあらかじめ、プラスト処理、
化学エツチング処理、エメリー研削等で、表面を粗しで
おくことも効果的である。
酸化処理は通常の酸化雰囲気中で加熱処理する方法は一
般的であるが、４２６合金（４２Ｎｉ−６Ｃｒ−Ｆｅ）
のように、水素ガスを流して、表面にＣｒを選択的に析
出させ、酸化する方法もある。
般的であるが、４２６合金（４２Ｎｉ−６Ｃｒ−Ｆｅ）
のように、水素ガスを流して、表面にＣｒを選択的に析
出させ、酸化する方法もある。
次に金属メッキ層の作用について説明する。
本発明の金属メッキ層の効果は、（イ）ガラスと金属基
材の相互拡散を助長すること。（ロ）ガラスセラミック
を焼成する時に泡の発生を防止することである。（イ）
についてはホーロ分野ではよく知られたことである。（
ロ）については、本発明のような、結晶化ガラスを電気
泳動法で、試料を陰分極で形成する場合は、特に効果的
である。その理由を以下に述べる。結晶化ガラスは微粉
末状にし、アルコール系溶媒と数％の水を加えて、ボー
ルミル混合して、スラリーとする。ガラス粉末は■に帯
電するので、金属基体上に被覆させるためには、陰分極
する必要がある。このような陰分極では、ガラス粒子の
析出と同時に、電気分解により、わずかの水素がＣｒ２
Ｏ３皮膜の凹凸部に吸着される。上記のようなメッキ層
を形成しない場合は、焼成時に、Ｈ２ガスがホーロ層中
に金色したシ、ホーロ表面にピンホールとなシ、電気絶
縁耐圧が低下したり、配線パターンに悪影響を及ぼす。
材の相互拡散を助長すること。（ロ）ガラスセラミック
を焼成する時に泡の発生を防止することである。（イ）
についてはホーロ分野ではよく知られたことである。（
ロ）については、本発明のような、結晶化ガラスを電気
泳動法で、試料を陰分極で形成する場合は、特に効果的
である。その理由を以下に述べる。結晶化ガラスは微粉
末状にし、アルコール系溶媒と数％の水を加えて、ボー
ルミル混合して、スラリーとする。ガラス粉末は■に帯
電するので、金属基体上に被覆させるためには、陰分極
する必要がある。このような陰分極では、ガラス粒子の
析出と同時に、電気分解により、わずかの水素がＣｒ２
Ｏ３皮膜の凹凸部に吸着される。上記のようなメッキ層
を形成しない場合は、焼成時に、Ｈ２ガスがホーロ層中
に金色したシ、ホーロ表面にピンホールとなシ、電気絶
縁耐圧が低下したり、配線パターンに悪影響を及ぼす。
しかしながら、本発明のように、Ｃｒ２Ｏ３皮膜上に金
属メッキ、例えばＮｉ メッキを施こしてやれば、Ｎｉ
メッキ層によって水素ガスが吸蔵され、焼成時に泡の発
生には、いたらないからである。そのほか、金属メッキ
の種類としては、Ｏｒ、Ｃｏ等も有効である。また、そ
の方法も一般的な電気メッキのほかに、無電解メッキで
もかまわない。
属メッキ、例えばＮｉ メッキを施こしてやれば、Ｎｉ
メッキ層によって水素ガスが吸蔵され、焼成時に泡の発
生には、いたらないからである。そのほか、金属メッキ
の種類としては、Ｏｒ、Ｃｏ等も有効である。また、そ
の方法も一般的な電気メッキのほかに、無電解メッキで
もかまわない。
（具体例）
第１表に示した、ガラス組成の結晶化ガラス粉末２ｏＯ
ｇとイソプロピルアルコ−／Ｌ／９７０ＣＣ１水５ｏｃ
ｃを加え、ボールミルで２０時間、粉砕混合し、ガラス
平均粒径３〜５μｍのスラリーとする。
ｇとイソプロピルアルコ−／Ｌ／９７０ＣＣ１水５ｏｃ
ｃを加え、ボールミルで２０時間、粉砕混合し、ガラス
平均粒径３〜５μｍのスラリーとする。
第１表
本実施例では、耐熱金属として代表的な５ＵＳ４３０と
４２６合金を用いた。基材は５０ ｙ Ｘ５０１１Ｘ０
１Ｂｊｒ１ｇテ、日本金属（株）製５ＵＳ４３０は、表
面を＃６ｏのＡＩ Ｏブラスト材でプラスト処理した後
、８５０℃で３０分間、電気炉中に入れ、Ｃｒ ０２酸
化皮膜を形成した。また住友特殊金属（株）製４２６合
金は１２００℃で水素ガスをフローした処理炉中で、Ｃ
ｒ２ｏ３酸化皮膜を形成したサンプルを用いた。さらに
、これらＣｒ ２０ｓ皮膜を形成した基材を６０℃のＮ
ｉ メッキ液（ワット浴）中に浸漬し、１０００クーロ
ンの電気量を流して、ニッケル層を形成させた。これら
サンプルを、前記のスラリー中に浸漬し、対極との極間
距離２０ｆｌ、印加電圧１５０ｖの条件で、ガラス粒子
を厚みで１００μｍになるよう被覆させた。
４２６合金を用いた。基材は５０ ｙ Ｘ５０１１Ｘ０
１Ｂｊｒ１ｇテ、日本金属（株）製５ＵＳ４３０は、表
面を＃６ｏのＡＩ Ｏブラスト材でプラスト処理した後
、８５０℃で３０分間、電気炉中に入れ、Ｃｒ ０２酸
化皮膜を形成した。また住友特殊金属（株）製４２６合
金は１２００℃で水素ガスをフローした処理炉中で、Ｃ
ｒ２ｏ３酸化皮膜を形成したサンプルを用いた。さらに
、これらＣｒ ２０ｓ皮膜を形成した基材を６０℃のＮ
ｉ メッキ液（ワット浴）中に浸漬し、１０００クーロ
ンの電気量を流して、ニッケル層を形成させた。これら
サンプルを、前記のスラリー中に浸漬し、対極との極間
距離２０ｆｌ、印加電圧１５０ｖの条件で、ガラス粒子
を厚みで１００μｍになるよう被覆させた。
さらに、これを乾燥し、９ｏｏ℃、１０分間焼成し、サ
ンプルとした。
ンプルとした。
また、比較例として、Ｃｒ２Ｏ３皮膜およびＮｉ皮膜の
いずれかを形成していないか、どちらも形成していない
サンプルを同一条件で作製し、密着性、絶縁性１表面性
をチエツクした。
いずれかを形成していないか、どちらも形成していない
サンプルを同一条件で作製し、密着性、絶縁性１表面性
をチエツクした。
なお密着性は米国ホーロ協会のＰＥＩ密着試験法で行っ
た。○は密着度が８０％以上、△は８０〜５０％、×は
３０％以下とした。
た。○は密着度が８０％以上、△は８０〜５０％、×は
３０％以下とした。
絶縁性は絶縁耐圧針を用いて、３０φの面積での絶縁耐
圧（ブレークダウン値１ ｍ Ａ ）を調べた。
圧（ブレークダウン値１ ｍ Ａ ）を調べた。
表面性は目視によって、ピンホール、泡の状態を観察し
たものである。○はいずれも無いもの、△は１〜５コ、
×は６コ以上あるものの結果を示す。その結果を第２表
に示す。
たものである。○はいずれも無いもの、△は１〜５コ、
×は６コ以上あるものの結果を示す。その結果を第２表
に示す。
発明の効果
以上、詳述のように、本発明の回路用ガラスセラミック
基板は、従来では使用できなかった耐熱性金属でも、密
着性、電気絶縁性９表面性を著しく改善することができ
る。なお、本発明に有効な金属はフェライト系ステンレ
ス、Ｎ ｉ −Ｃｒ 基合金などである。
基板は、従来では使用できなかった耐熱性金属でも、密
着性、電気絶縁性９表面性を著しく改善することができ
る。なお、本発明に有効な金属はフェライト系ステンレ
ス、Ｎ ｉ −Ｃｒ 基合金などである。
なお、本発明における基板は回路基板としての絶縁性基
板のほかに、モータ軸受、メカニカルシール等の耐摩耗
性基板としての使用も可能である。
板のほかに、モータ軸受、メカニカルシール等の耐摩耗
性基板としての使用も可能である。
Claims (1)
- クロム成分を含む耐熱性金属板上に、クロム酸化皮膜を
形成し、さらにその表面にニッケル、コバルト、クロム
から選ばれる金属メッキを施した前記金属基体上に無ア
ルカリ結晶化ガラス層を被覆することを特徴とするガラ
スセラミック基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63046229A JP2523765B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | ガラスセラミック基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63046229A JP2523765B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | ガラスセラミック基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219039A true JPH01219039A (ja) | 1989-09-01 |
| JP2523765B2 JP2523765B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=12741285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63046229A Expired - Lifetime JP2523765B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | ガラスセラミック基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2523765B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2356396A (en) * | 1999-10-07 | 2001-05-23 | Rolls Royce Plc | A metallic article having a chromised coating and a glass coating |
| WO2016052523A1 (ja) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | 日立金属株式会社 | Ｎｉ基超耐熱合金の製造方法 |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP63046229A patent/JP2523765B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2356396A (en) * | 1999-10-07 | 2001-05-23 | Rolls Royce Plc | A metallic article having a chromised coating and a glass coating |
| US6444332B1 (en) | 1999-10-07 | 2002-09-03 | Rolls-Royce Plc | Metallic article having a protective coating and a method of applying a protective coating to a metallic article |
| GB2356396B (en) * | 1999-10-07 | 2003-11-19 | Rolls Royce Plc | A metallic article having a protective coating and a method of applying a protective coating to a metallic article |
| WO2016052523A1 (ja) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | 日立金属株式会社 | Ｎｉ基超耐熱合金の製造方法 |
| JP5904431B1 (ja) * | 2014-09-29 | 2016-04-13 | 日立金属株式会社 | Ｎｉ基超耐熱合金の製造方法 |
| CN106660106A (zh) * | 2014-09-29 | 2017-05-10 | 日立金属株式会社 | Ni基超耐热合金的制造方法 |
| US9909200B2 (en) | 2014-09-29 | 2018-03-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Method of manufacturing Ni-base superalloy |
| CN106660106B (zh) * | 2014-09-29 | 2019-05-07 | 日立金属株式会社 | Ni基超耐热合金的制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2523765B2 (ja) | 1996-08-14 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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