JPH0369867B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はフレーム状のセラミツクス−金属複合
体の製造方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来より電気機器その他の用途に矩形もしくは
円形のセラミツクス−金属複合体が使用されてい
る。

このようなフレーム状のセラミツクス−金属複
合体を製造するには、粉末状のアルミナ、窒化け
い素等のセラミツクスを少量の有機バインダを用
いて金型によりフレーム状に圧縮成形して焼成す
るか、あるいは板状に圧縮成形し、その後中央部
をくりぬいてフレーム状とし、これを焼成してま
ずフレーム状のセラミツクス成形体を製造し、こ
れにメタライズ処理を施してニツケルめつきによ
りフレーム状の金属部材をろう付けして接合する
方法がとられている。

このような方法においては、特に厚さの薄いフ
レーム状のセラミツクス−金属複合体を製造する
場合は、成形時にセラミツクス成形体の強度が不
充分であつて壊れ易いとともに焼成工程での収縮
等によりセラミツクス成形体がねじれたりあるい
は角部が丸く変形するという難点があつた。

また、たとえ良好な形状のセラミツクス成形体
が得られても金属部材とのろう付け時の高温によ
り変形し易いという難点があつた。

［発明の目的］ 本発明はこのような問題のない、すなわち成形
時の破損や焼成時および金属部材との接合時に変
形のないフレーム状セラミツクス−金属複合体を
製造する方法を提供することを目的とする。

［発明の概要］ すなわち本発明方法は、有底セラミツクス成形
体を用意し、これを焼成した後その上面に金属部
材を接合し、しかる後その底部を除去することを
特徴とする。

本発明に使用するセラミツク成形体としては、
二酸化けい素、アルミナ、窒化けい素等があげら
れる。

本発明に使用する金属部材としては、銅、鉄、
クロム、ニツケル、モリブデン、銀、コバルト、
アルミニウム等の単体、合金あるいは混合物があ
げられ、その形状はセラミツクス成形体の接合面
に適合する形状とする。

次に本発明方法を図面を参照に説明する。

まず、第１図ａに示すように、焼成前のセラミ
ツクス成形体の上面に、周縁に所定の幅l₁，l₂の
縁部が形成されるように上面中央部を一定深さｄ
まで切削して有底セラミツクス成形体１を成形
し、この有底セラミツクス成形体１を焼成した
後、セラミツクス成形体の上面にフレーム状の金
属部材２を接合させる。

次に第１図ｂに示すように、有底セラミツクス
成形体１の胴部を深さｄの位置Ｅで底面と平行に
切断して底部３を除去することにより、第１図ｃ
に見られる本発明のセラミツクス−金属複合体が
得られる。

なお有底セラミツクス成形体の底部は部分的に
貫通する孔を有していてもよい。ここでいう底部
は焼成工程において縁部の変形を防止する強度を
有していればよい。

また金属部材と接合させる前のセラミツクス成
形体を第２図ａに示すように、セラミツクス成形
体の上面に全周にわたつて所定深さｄの溝５をエ
ンドミル等で切削し、焼成した後金属部材を接合
することもできる。この場合は第２図ｂに示すよ
うに、溝の深さの位置Ｅで底面と平行に切断して
底部３と中央部６とを除去するようにしてセラミ
ツクス−金属複合体が得られる。

第３図は縁部から延在するリブを有するセラミ
ツクス−金属複合体を示す斜視図である。なおセ
ラミツクス成形体と金属部材との接合方法として
は、あらかじめセラミツクス成形体の上面をメタ
ライズ処理し、ニツケルめつきして金属部材をろ
う付けする方法をとることもできるが、次の方法
により直接セラミツクス成形体と金属部材を接合
するのが望ましい。

すなわち金属部材を酸素等の結合剤で表面処理
するか、あるいは金属部材に結合剤を含有させ
て、これをセラミツクス成形体に接触配置させ、
窒素ガス等の不活性ガス中で加熱する方法、また
は結合剤を含有しない、あるいは結合剤で処理さ
れていない金属部材を使用する場合は、金属部材
をセラミツクス成形体と接触配置して結合剤を含
むガス雰囲気中で加熱する方法が望ましい。

本発明に使用する結合剤は、金属との間に共晶
合金を生成するものであり、酸素、いおう、り
ん、けい素等があげられる。これらはセラミツク
ス成形体と金属のそれぞれの種類および組合せに
応じて適宜選択する。例えば金属が銅、鉄、クロ
ムの場合は、結合剤としては酸素、いおうが適し
ており、アルミニウムの場合はけい素が適してい
る。

またセラミツクス成形体と金属部材とを接触さ
せて加熱する温度は金属の融点以下でかつ金属と
結合剤との共晶合金の共晶温度以上が適してい
る。例えば金属が銅で結合剤が酸素の場合は、銅
の融点（1083℃）以下、銅−酸化銅の共晶温度
（1065℃）以上である。

またセラミツクス成形体が窒化けい素等の非酸
化物系セラミツクスの場合は、セラミツクス成形
体をあらかじめ結合剤で表面処理あるいは結合剤
を含有させてから金属部材と接触させて加熱する
ことが望ましい。すなわち結合剤が酸素の場合、
セラミツク成形体を酸化処理するかあるいはセラ
ミツクス成形体に酸化物を含有させる。

この直接接触させる方法が好ましい理由は、前
述したろう付け方法では少なくとも２回の熱処理
が必要であるのに対し、直接接合させる場合は１
回の熱処理で済むことによる。

［発明の実施例］ 次に本発明の実施例について説明する。

実施例 １ アルミナ90重量部、他にシリカ、カルシア、マ
グネシアを10重量部、バインダとしてポリビニル
アルコール樹脂を１重量部、パラフインワツクス
を５重量部混合し、平板状キヤビテイを有する金
型を用いて約1ton／cm²の圧力で圧縮成形し、80mm
×50mm×５mmの圧粉成形体を得た。

これを幅l₁＝l₂＝2.5mmで、かつ深さｄ＝４mmと
なるよう上面中央部を切削して第１図ａに示す有
底セラミツクス成形体を形成した。

これを1500℃で焼成した後、セラミツクス成形
体の上面に適合する形状の厚さ0.07mmのタフピツ
チ銅からなる銅箔をセラミツクス成形体の上面に
接触配置させ、窒素ガス雰囲気中で1075℃で10分
間加熱した。

ほぼ室温まで冷却した後、タイヤモンドカツタ
ーで銅部を底面と平行に切断して底部を除去し、
厚さ４mmのセラミツクス−金属複合体を得た。こ
のようにして100個のセラミツクス−金属複合体
を得たが、得られたセラミツクス−金属複合体に
はいずれも収縮その他の実用上支障のある変形は
見られなかつた。

一方フレーム状のキヤビテイを有する金型を用
いて圧縮成形し、焼成して得られるフレーム状の
セラミツクス成形体にメタライズ処理を施し、ニ
ツケルめつきして金属部材をろう付けしたもので
は100個のうち50個に変形が認められた。

実施例 ２ 実施例１と同じ材料で、1ton／cm²の成形圧で80
mm×80mm×５mmの圧粉成形体を得た。

この成形体を第３図に示すように、幅３mmの縁
部およびリブ部を残すようにエンドミルで切削加
工した。これを1500℃で焼成した後、セラミツク
ス成形体の上面に、上面に適合する大きさの厚さ
0.07mmの表面酸化処理銅箔を接触配置し、実施例
１と同じように加熱した。ほぼ室温まで冷却した
後、底部を除去してフレーム状のセラミツクス−
金属複合体を製造した。このセラミツクス−金属
複合体は変形がなく、特にリブ部の位置ずれはほ
とんどなかつた。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明方法によ
れば、成形時の破損や焼成時および接合時等に変
形がなく、高品質でかつ歩留りの良好なフレーム
状セラミツクス−金属複合体が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図のａは有底セラミツクス成形体を金属部
材と接合させるところを示す斜視図、第１図ｂは
接合後の横断面図、第１図ｃは第１図ｂのＥで底
部を除去したものの断面図、第２図ａは有底セラ
ミツクス成形体と金属部材を接合させた斜視図、
第２図ｂは第２図ａの−′面で切断した断面
図、第３図はセラミツクス−金属複合体を製造す
る方法を説明するための斜視図である。 １……有底セラミツクス成形体、２……金属部
材、３……底部、４……セラミツクス−金属複合
体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有底セラミツクス成形体を用意し、これを焼
   成した後その上面に金属部材を接合し、しかる後
   その底部を除去することを特徴とするセラミツク
   ス−金属複合体の製造方法。 ２ 有底セラミツクス成形体は、切削加工により
   得られる特許請求の範囲第１項記載のセラミツク
   ス−金属複合体の製造方法。 ３ 金属部材は結合剤を含有していて直接セラミ
   ツクス成形体と接合される特許請求の範囲第１項
   または第２項記載のセラミツクス−金属複合体の
   製造方法。 ４ 金属部材は結合剤で表面処理されて直接セラ
   ミツクス成形体と接合される特許請求の範囲第１
   項または第２項記載のセラミツクス−金属複合体
   の製造方法。 ５ 金属部材は銅からなる特許請求の範囲第１項
   〜第４項のいずれか１項記載のセラミツクス−金
   属複合体の製造方法。