JPH0336793B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0336793B2 JPH0336793B2 JP61190152A JP19015286A JPH0336793B2 JP H0336793 B2 JPH0336793 B2 JP H0336793B2 JP 61190152 A JP61190152 A JP 61190152A JP 19015286 A JP19015286 A JP 19015286A JP H0336793 B2 JPH0336793 B2 JP H0336793B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramics
- copper
- ceramic
- temperature
- metallized layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、銅化合物をセラミツクス表面に焼付
けるセラミツクスのメタライズ法に関するもので
ある。 ［従来技術］ 一般に、セラミツクスは、耐熱性、耐摩耗性、
絶縁性等に優れる反面、脆く衝撃に弱いために、
構造材料として用いられるときには、金属との接
合体にして使用されることが多く、この場合に
は、金属とセラミツクスとを接合する前に、先
ず、セラミツクス表面をメタライズする必要があ
る。また、セラミツクスを導電材料として用いる
場合には、セラミツクス表面にメタライズを行つ
て使用されている。 セラミツクスのメタライズ法としては、テレフ
ンケン法、活性金属法、水素化合物法、酸化物ソ
ルダー法、炭酸銅法等が知られているが、これら
の内テレフンケン法以外の方法は工程が複雑であ
るのに加えて、メタライズ層の接合強度、耐熱衝
撃性、耐化学薬品性等が充分でない場合があるた
めに、現在のところ、テレフンケン法によるのが
一般的である。テレフンケン法は、セラミツクス
表面にモリブデン−マンガンを被覆し、非酸化性
雰囲気中1400〜1700℃という高温で焼付け、その
上に金属メツキを行い、更に、被膜の安定化のた
めに再度非酸化性雰囲気中で加熱することにより
メタライズし、次いで必要に応じて金属をロウ接
するものであり、作業工程が長く且つ煩雑である
という大きな欠点があるのに加えて、加熱温度が
高いという欠点があつた。 そこで、本発明者等は、上記欠点を解消するた
めのセラミツクスのメタライズ法として、すでに
特願昭58−131575号（特開昭60−21888号）を出
願しており、その発明の要旨は、炭酸銅、硫酸
銅、硫化銅、酸化銅及び塩化銅の少なくとも一種
とSiO2との混合物を被覆層として用いるときに
は、空気等の酸化性雰囲気中にて比較的低温で焼
付けができ、次いで焼付け層を還元処理すれば極
めて簡便にメタライズできること、SiO2の併用
によりメタライズ層の均一性特に表面の平滑性お
よび光沢が向上すること、得られたメタライズ層
は導電性に優れかつ常温における接合強度が向上
すること等の改良を行うことができた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 前述した本発明者等の発明は、SiO2を混合し
たことによつて、メタライズしたセラミツクスと
金属とを接合した場合に、常温における接合強度
をある程度向上させることには成功した。しか
し、セラミツクスと金属とを接合した接合体を常
温で使用する場合、さらに500℃乃至1000℃の高
温中で使用する場合に、接合強度が不足する欠点
があつた。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は、セラミツクスと金属との接合体
の高温度における強度を向上させるためには、熱
膨脹係数がセラミツクスと金属との中間であつ
て、金属の熱膨脹とセラミツクスの熱膨脹との差
の緩衝材として働くとともに、耐熱衝撃性が非常
に優れ、かつ軟化温度が高く、例えば1000℃での
連続使用に耐える結晶化ガラスの成分を有する粉
末と銅化合物の粉末との混合物をセラミツクスの
被接合面に被覆し、大気等の酸化性雰囲気中900
〜1400℃で加熱して焼付けた後、焼付け層を還元
処理するセラミツクスのメタライズ法を提案す
る。 ［作用］ 本発明において被覆層として用いる銅化合物、
例えば炭酸銅、硫酸銅、硫化銅、酸化銅及び塩化
銅等は、いずれも通常粉末状のものを使用する。 さらに上記の銅化物の粉末と、SiO2、Al2O3、
Li2OおよびMgOまたはZnOの一方もしくは両者
に、TiO2またはZrO2の一方もしくは両者を３乃
至５重量％を添加した結晶化ガラスの粉末とを混
合する。 上記の混合物は、粉末状のまま使用してもよい
し、適当なバインダーおよびその溶剤、例えばス
クリーンオイル等の印刷用インキ、バルサム等を
適量用いてペースト状にして使用してもよい。 粉末状またはペースト状の混合物をメタライズ
が必要なセラミツクス表面に散布または塗布した
被覆する。被覆する量は、特に限定されず、所望
のメタライズ層の厚さに応じて、適宜決定され
る。次に、上記で被覆されたセラミツクスを酸化
性雰囲気中にて加熱して被覆層を焼付ける。酸化
性雰囲気としては、特殊なものを使用する必要は
なく、空気、空気と窒素との混合気等を使用すれ
ば充分である。また、加熱条件としては、セラミ
ツクスの形状、大きさや用いた被覆層の種類、被
覆量等により変化するが、通常900〜1300℃の温
度で５〜60分間程度加熱する。この加熱により炭
酸銅、硫酸銅、硫化銅又は塩化銅は、酸化されて
酸化銅になり、酸化銅を主体とす被覆がセラミツ
クスに密着する。この際、酸化銅の融液がセラミ
ツクス内に一部浸透することにより接合強度が高
められる。加熱温度が900℃より低い場合は上記
浸透が起らず接合強度が不充分になり、また1400
℃より高い場合は被覆層の粘性が低下して流出す
ることがあるので好ましくない。 次に、上記により焼付け層が施されたセラミツ
クスを還元処理する。還元方法としては、特に限
定されず、酸化銅が金属銅に還元されるならばど
んな方法でもよく、例えば水素雰囲気、一酸化炭
素雰囲気等の還元性雰囲気中での加熱、エタノー
ル、メタノール、プロパノール等のアルコール
類、ベンジン、ホルマリン等の還元性溶媒への浸
漬等を挙げることができる。還元性雰囲気中での
加熱する場合の温度は、焼付け層の分解、変質等
を防ぐために前記焼付け温度よりも低いことが好
ましく、通常200〜900℃程度とし、時間は通常５
〜60分間程度とする。また還元性溶媒への浸漬に
よる場合は、セラミツクスを通常200〜500℃程度
好ましくは300℃程度に加熱後、上記還元性溶媒
に10〜60秒間程度浸漬すればよい。 上記還元処理により、極めて優れた導電性を有
する銅メタライズ層がセラミツクス表面に形成さ
れる。 このようにしてメタライズされたセラミツクス
には、必要に応じて、常法、例えばロウ接等によ
り、各種金属を容易に接合することができる。 本発明によりメタライズできるセラミツクスと
しては、特に限定されず、例えば窒化セイ素、サ
イアロン、炭化ケイ素、窒化アルムニウム等の非
酸化物系セラミツクス、アルミナ、ジルコニア、
ムライト、ベリリア、マグネシア、コージライト
等の酸化物系セラミツクスを挙げることができ
る。 ［実施例］ 実施例 １ 酸化銅粉末と第１表に示す結晶化ガラスの成分
の粉末とをそれぞれ第２表に示す重量％の比率で
混合したもの150［mg］に、スクリーンオイル0.04
〜0.05［c.c.］を混合してペースト状とし、これを
平板正方形の窒化ケイ素（Si3N4）の焼結体の被
接合面に、厚さ30〜80［μｍ］の薄膜をスクリー
ン印刷によつて塗布した。 つぎに、電気炉を用いて常温から約1200℃まで
40分間で昇温した後、120℃で60分間焼成して焼
付け被覆層を形成した。 さらに、焼成したものを、ジメチルアミンボラ
ン「（CH3）HN：BH3」５［ｇ］を水100［c.c.］に
混入した液体中に常温で30分間浸漬し、つづいて
水素13［／min］とアルゴンガス0.8［／min］
との混合ガスを使用した還元炉に、500［℃］、60
分間保持して還元処理をして、金属銅のメタライ
ズ層が形成された。 還元後のメタライズ層は、酸化銅粉末と結晶化
ガラス成分の粉末との混合比率によつて第２表に
示す抵抗値［Ω／cm2］を有している。 また、上記の方法によつてメタライズ層を形成
したセラミツクスと銅片とを銀ロウを用いてロウ
接し、メタライズ層の常温における接合強度を測
定した結果を第２表に示す。 第２表から判明するように、結晶化ガラス成分
の重量％比が大になるほど接合強度が向上する反
面、電気抵抗値が大になつている。
けるセラミツクスのメタライズ法に関するもので
ある。 ［従来技術］ 一般に、セラミツクスは、耐熱性、耐摩耗性、
絶縁性等に優れる反面、脆く衝撃に弱いために、
構造材料として用いられるときには、金属との接
合体にして使用されることが多く、この場合に
は、金属とセラミツクスとを接合する前に、先
ず、セラミツクス表面をメタライズする必要があ
る。また、セラミツクスを導電材料として用いる
場合には、セラミツクス表面にメタライズを行つ
て使用されている。 セラミツクスのメタライズ法としては、テレフ
ンケン法、活性金属法、水素化合物法、酸化物ソ
ルダー法、炭酸銅法等が知られているが、これら
の内テレフンケン法以外の方法は工程が複雑であ
るのに加えて、メタライズ層の接合強度、耐熱衝
撃性、耐化学薬品性等が充分でない場合があるた
めに、現在のところ、テレフンケン法によるのが
一般的である。テレフンケン法は、セラミツクス
表面にモリブデン−マンガンを被覆し、非酸化性
雰囲気中1400〜1700℃という高温で焼付け、その
上に金属メツキを行い、更に、被膜の安定化のた
めに再度非酸化性雰囲気中で加熱することにより
メタライズし、次いで必要に応じて金属をロウ接
するものであり、作業工程が長く且つ煩雑である
という大きな欠点があるのに加えて、加熱温度が
高いという欠点があつた。 そこで、本発明者等は、上記欠点を解消するた
めのセラミツクスのメタライズ法として、すでに
特願昭58−131575号（特開昭60−21888号）を出
願しており、その発明の要旨は、炭酸銅、硫酸
銅、硫化銅、酸化銅及び塩化銅の少なくとも一種
とSiO2との混合物を被覆層として用いるときに
は、空気等の酸化性雰囲気中にて比較的低温で焼
付けができ、次いで焼付け層を還元処理すれば極
めて簡便にメタライズできること、SiO2の併用
によりメタライズ層の均一性特に表面の平滑性お
よび光沢が向上すること、得られたメタライズ層
は導電性に優れかつ常温における接合強度が向上
すること等の改良を行うことができた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 前述した本発明者等の発明は、SiO2を混合し
たことによつて、メタライズしたセラミツクスと
金属とを接合した場合に、常温における接合強度
をある程度向上させることには成功した。しか
し、セラミツクスと金属とを接合した接合体を常
温で使用する場合、さらに500℃乃至1000℃の高
温中で使用する場合に、接合強度が不足する欠点
があつた。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は、セラミツクスと金属との接合体
の高温度における強度を向上させるためには、熱
膨脹係数がセラミツクスと金属との中間であつ
て、金属の熱膨脹とセラミツクスの熱膨脹との差
の緩衝材として働くとともに、耐熱衝撃性が非常
に優れ、かつ軟化温度が高く、例えば1000℃での
連続使用に耐える結晶化ガラスの成分を有する粉
末と銅化合物の粉末との混合物をセラミツクスの
被接合面に被覆し、大気等の酸化性雰囲気中900
〜1400℃で加熱して焼付けた後、焼付け層を還元
処理するセラミツクスのメタライズ法を提案す
る。 ［作用］ 本発明において被覆層として用いる銅化合物、
例えば炭酸銅、硫酸銅、硫化銅、酸化銅及び塩化
銅等は、いずれも通常粉末状のものを使用する。 さらに上記の銅化物の粉末と、SiO2、Al2O3、
Li2OおよびMgOまたはZnOの一方もしくは両者
に、TiO2またはZrO2の一方もしくは両者を３乃
至５重量％を添加した結晶化ガラスの粉末とを混
合する。 上記の混合物は、粉末状のまま使用してもよい
し、適当なバインダーおよびその溶剤、例えばス
クリーンオイル等の印刷用インキ、バルサム等を
適量用いてペースト状にして使用してもよい。 粉末状またはペースト状の混合物をメタライズ
が必要なセラミツクス表面に散布または塗布した
被覆する。被覆する量は、特に限定されず、所望
のメタライズ層の厚さに応じて、適宜決定され
る。次に、上記で被覆されたセラミツクスを酸化
性雰囲気中にて加熱して被覆層を焼付ける。酸化
性雰囲気としては、特殊なものを使用する必要は
なく、空気、空気と窒素との混合気等を使用すれ
ば充分である。また、加熱条件としては、セラミ
ツクスの形状、大きさや用いた被覆層の種類、被
覆量等により変化するが、通常900〜1300℃の温
度で５〜60分間程度加熱する。この加熱により炭
酸銅、硫酸銅、硫化銅又は塩化銅は、酸化されて
酸化銅になり、酸化銅を主体とす被覆がセラミツ
クスに密着する。この際、酸化銅の融液がセラミ
ツクス内に一部浸透することにより接合強度が高
められる。加熱温度が900℃より低い場合は上記
浸透が起らず接合強度が不充分になり、また1400
℃より高い場合は被覆層の粘性が低下して流出す
ることがあるので好ましくない。 次に、上記により焼付け層が施されたセラミツ
クスを還元処理する。還元方法としては、特に限
定されず、酸化銅が金属銅に還元されるならばど
んな方法でもよく、例えば水素雰囲気、一酸化炭
素雰囲気等の還元性雰囲気中での加熱、エタノー
ル、メタノール、プロパノール等のアルコール
類、ベンジン、ホルマリン等の還元性溶媒への浸
漬等を挙げることができる。還元性雰囲気中での
加熱する場合の温度は、焼付け層の分解、変質等
を防ぐために前記焼付け温度よりも低いことが好
ましく、通常200〜900℃程度とし、時間は通常５
〜60分間程度とする。また還元性溶媒への浸漬に
よる場合は、セラミツクスを通常200〜500℃程度
好ましくは300℃程度に加熱後、上記還元性溶媒
に10〜60秒間程度浸漬すればよい。 上記還元処理により、極めて優れた導電性を有
する銅メタライズ層がセラミツクス表面に形成さ
れる。 このようにしてメタライズされたセラミツクス
には、必要に応じて、常法、例えばロウ接等によ
り、各種金属を容易に接合することができる。 本発明によりメタライズできるセラミツクスと
しては、特に限定されず、例えば窒化セイ素、サ
イアロン、炭化ケイ素、窒化アルムニウム等の非
酸化物系セラミツクス、アルミナ、ジルコニア、
ムライト、ベリリア、マグネシア、コージライト
等の酸化物系セラミツクスを挙げることができ
る。 ［実施例］ 実施例 １ 酸化銅粉末と第１表に示す結晶化ガラスの成分
の粉末とをそれぞれ第２表に示す重量％の比率で
混合したもの150［mg］に、スクリーンオイル0.04
〜0.05［c.c.］を混合してペースト状とし、これを
平板正方形の窒化ケイ素（Si3N4）の焼結体の被
接合面に、厚さ30〜80［μｍ］の薄膜をスクリー
ン印刷によつて塗布した。 つぎに、電気炉を用いて常温から約1200℃まで
40分間で昇温した後、120℃で60分間焼成して焼
付け被覆層を形成した。 さらに、焼成したものを、ジメチルアミンボラ
ン「（CH3）HN：BH3」５［ｇ］を水100［c.c.］に
混入した液体中に常温で30分間浸漬し、つづいて
水素13［／min］とアルゴンガス0.8［／min］
との混合ガスを使用した還元炉に、500［℃］、60
分間保持して還元処理をして、金属銅のメタライ
ズ層が形成された。 還元後のメタライズ層は、酸化銅粉末と結晶化
ガラス成分の粉末との混合比率によつて第２表に
示す抵抗値［Ω／cm2］を有している。 また、上記の方法によつてメタライズ層を形成
したセラミツクスと銅片とを銀ロウを用いてロウ
接し、メタライズ層の常温における接合強度を測
定した結果を第２表に示す。 第２表から判明するように、結晶化ガラス成分
の重量％比が大になるほど接合強度が向上する反
面、電気抵抗値が大になつている。
【表】
【表】
実施例 ２
酸化銅粉末70乃至50重量％と第１表に示す結晶
化ガラス成分30乃至50重量％との比率で混合した
もの150［mg］に、スクリーンオイル0.04〜0.05
［c.c.］を混合してペースト状とし、これを平板正
方形の窒化ケイ素（Si3N4）、サイアロン、炭化
ケイ素（SiC）、アルミナ（Al2O3）又はジルコニ
ア（ZrO2）の焼結体の被接合面に、厚さ30〜80
［μｍ］の薄膜をスクリーン印刷によつて塗布し
た。以後の処理は実施例１と同様である。 上記の方法によつてメタライズ層を形成したセ
ラミツクスのメタライズ層の電気抵抗値、および
メタライズしたセラミツクスと銅片とを銀ロウを
用いてロウ接した接合体の、常温、500［℃］の高
温度における接合強度を第３表に示す。なお、
（ ）内は前述した特開昭60−21888号公報に記載
された発明を実施したときの接合強度である。
化ガラス成分30乃至50重量％との比率で混合した
もの150［mg］に、スクリーンオイル0.04〜0.05
［c.c.］を混合してペースト状とし、これを平板正
方形の窒化ケイ素（Si3N4）、サイアロン、炭化
ケイ素（SiC）、アルミナ（Al2O3）又はジルコニ
ア（ZrO2）の焼結体の被接合面に、厚さ30〜80
［μｍ］の薄膜をスクリーン印刷によつて塗布し
た。以後の処理は実施例１と同様である。 上記の方法によつてメタライズ層を形成したセ
ラミツクスのメタライズ層の電気抵抗値、および
メタライズしたセラミツクスと銅片とを銀ロウを
用いてロウ接した接合体の、常温、500［℃］の高
温度における接合強度を第３表に示す。なお、
（ ）内は前述した特開昭60−21888号公報に記載
された発明を実施したときの接合強度である。
【表】
だけの場合
結晶化ガラス成分を混入することによつて、高
温度における接合強度を保持するとともに、結晶
化ガラス成分の熱膨脹係数がセラミツクス（例え
ば窒化ケイ素の場合3.3×10-6／℃）と金属（例
えば銅の場合16.6×10-6／℃）との中間にあるの
で、セラミツクスと金属との熱膨脹の相違による
歪を緩和することができるものと考えられる。 ［発明の効果］ 本発明によれば、従来法に比べて低温で焼付け
後、還元処理するという極めて簡便な操作で、セ
ラミツクス表面にメタライズ層が形成でき、得ら
れたメタライズ層は導電性に優れ、またメタライ
ズ層の均一性、特に表面に平滑性及び光沢に優れ
ているので商品価値が高いという効果の他に、常
温で使用する場合、さらに500℃以上の高温で使
用する場合でも、接合強度を向上させることがで
きる。 本発明によりメタライズされたセラミツクス
は、上記の如き性能を有するので、セラミツクス
パツケージ等の電子部品、セラミツクスを用いた
耐摩耗性部品、耐熱性部品等に好適に使用でき
る。
結晶化ガラス成分を混入することによつて、高
温度における接合強度を保持するとともに、結晶
化ガラス成分の熱膨脹係数がセラミツクス（例え
ば窒化ケイ素の場合3.3×10-6／℃）と金属（例
えば銅の場合16.6×10-6／℃）との中間にあるの
で、セラミツクスと金属との熱膨脹の相違による
歪を緩和することができるものと考えられる。 ［発明の効果］ 本発明によれば、従来法に比べて低温で焼付け
後、還元処理するという極めて簡便な操作で、セ
ラミツクス表面にメタライズ層が形成でき、得ら
れたメタライズ層は導電性に優れ、またメタライ
ズ層の均一性、特に表面に平滑性及び光沢に優れ
ているので商品価値が高いという効果の他に、常
温で使用する場合、さらに500℃以上の高温で使
用する場合でも、接合強度を向上させることがで
きる。 本発明によりメタライズされたセラミツクス
は、上記の如き性能を有するので、セラミツクス
パツケージ等の電子部品、セラミツクスを用いた
耐摩耗性部品、耐熱性部品等に好適に使用でき
る。
Claims (1)
- １ 銅化合物の粉末と、SiO2、Al2O3、Li2Oおよ
びMgO又はZnOの一方もしくは両者に、TiO2又
はZrO2の一方もしくは両者を３乃至５重量％を
添加した結晶化ガラスの粉末とを混合してセラミ
ツクス表面に被覆し、酸化性雰囲気中900乃至
1400［℃］で加熱して焼付けた後、還元処理する
セラミツクスのメタライズ法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19015286A JPS6345192A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | セラミツクスのメタライズ法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19015286A JPS6345192A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | セラミツクスのメタライズ法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6345192A JPS6345192A (ja) | 1988-02-26 |
| JPH0336793B2 true JPH0336793B2 (ja) | 1991-06-03 |
Family
ID=16253280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19015286A Granted JPS6345192A (ja) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | セラミツクスのメタライズ法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6345192A (ja) |
-
1986
- 1986-08-12 JP JP19015286A patent/JPS6345192A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6345192A (ja) | 1988-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6365635B2 (ja) | ||
| JPS6261557B2 (ja) | ||
| JPH0336793B2 (ja) | ||
| JPS6261556B2 (ja) | ||
| JPS631279B2 (ja) | ||
| JPS6356195B2 (ja) | ||
| JPH0232234B2 (ja) | Seramitsukusunometaraizuho | |
| JPH0232235B2 (ja) | Seramitsukusunometaraizuho | |
| JPH0122237B2 (ja) | ||
| JPH0532358B2 (ja) | ||
| JPS6369786A (ja) | メタライズ層をもつた窒化アルミニウム基板の製法 | |
| JPS6356196B2 (ja) | ||
| JPS61146778A (ja) | セラミツクスのメタライズ法 | |
| JPS6410471B2 (ja) | ||
| JPS61291481A (ja) | セラミツクスの処理方法 | |
| JPS6410472B2 (ja) | ||
| JPH0450186A (ja) | 窒化アルミニウム基材への金属化層形成方法 | |
| JPS61215280A (ja) | セラミクスのメタライズ法 | |
| JPH03146487A (ja) | 金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JPH03146488A (ja) | 金属化層を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JPS6411597B2 (ja) | ||
| JPS63103885A (ja) | 炭化ケイ素焼結体の金属化組成物 | |
| JPH08295580A (ja) | 窒化アルミニウム基板のメタライズ方法 | |
| JPS6054914B2 (ja) | 窒化珪素質セラミック体の金属化用組成物及び金属化方法 | |
| JPS6330379A (ja) | セラミックスと金属との接合方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |