JPH0480873B2 - - Google Patents
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- JPH0480873B2 JPH0480873B2 JP9632584A JP9632584A JPH0480873B2 JP H0480873 B2 JPH0480873 B2 JP H0480873B2 JP 9632584 A JP9632584 A JP 9632584A JP 9632584 A JP9632584 A JP 9632584A JP H0480873 B2 JPH0480873 B2 JP H0480873B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、フアインセラミツク材料として機械
工業、電子工業等に用いられる炭化珪素質焼結体
とその製造方法に関するものであつて、特に該焼
結体と他の物質との接合性を改良した点に特徴を
有するものである。
工業、電子工業等に用いられる炭化珪素質焼結体
とその製造方法に関するものであつて、特に該焼
結体と他の物質との接合性を改良した点に特徴を
有するものである。
最近、機械工業、電子工業をはじめとするあら
ゆる産業分野で、工業材料に対して要求される課
題が拡大し、従来は性能上からも金属やプラスチ
ツクで十分であつた部材も、耐熱性や耐酸性など
の点で使用限界が生ずるに至り、フアインセラミ
ツク材料が使用されることが多くなつた。しか
し、フアインセラミツク材料は優れた諸性能を有
するものの、靭性が金属より劣り、かつ硬度が高
いため機械加工や接着接合などが困難であつた。
フアインセラミツク材料はかかるマイナス面を持
つているにもかかわらず、集積回路基板、精密ベ
アリング、ガスタービンの精密加工品への応用が
高まり、単に素材の一部加工だけでなく、メタラ
イズや接合のように他の物質を付着、固定させる
ことの必要性が生じてきている。
ゆる産業分野で、工業材料に対して要求される課
題が拡大し、従来は性能上からも金属やプラスチ
ツクで十分であつた部材も、耐熱性や耐酸性など
の点で使用限界が生ずるに至り、フアインセラミ
ツク材料が使用されることが多くなつた。しか
し、フアインセラミツク材料は優れた諸性能を有
するものの、靭性が金属より劣り、かつ硬度が高
いため機械加工や接着接合などが困難であつた。
フアインセラミツク材料はかかるマイナス面を持
つているにもかかわらず、集積回路基板、精密ベ
アリング、ガスタービンの精密加工品への応用が
高まり、単に素材の一部加工だけでなく、メタラ
イズや接合のように他の物質を付着、固定させる
ことの必要性が生じてきている。
そして、上記の接合に関する要請に対し、特に
炭化珪素質焼結体（以下単にSiCという）の表面
をメタライズ（金属化）する方法として、特開昭
55−113683号及び特開昭57−160906号が提案され
ている。しかるに、前者即ち特開昭55−113683号
の方法は、高価なタングステンやニツケル等を主
な組成として含有するメタライズペーストを用い
なければならず、その上前記ペーストでSiC表面
がメタライズされる際にSiCが分解し、その結果
SiC表面からメタライズ被膜が剥離する等の欠点
があつた。又、後者即ち特開昭57−160906号の方
法は、メタライズ層がCuを主成分とし、これに
MnまたはMn化合物などのSiC表面でケイ化物を
形成する金属元素を含有するものである。このメ
タライズ層は銅を主成分としているので、前者の
場合より強い接着強度は得られるものの、銅の熱
膨張率が16.5×10-6／℃であるのに対し、SiCは
４×10-6／℃位であり、この熱膨張率の差異によ
つてSiC表面からメタライズ層が剥離する恐れが
ある。
炭化珪素質焼結体（以下単にSiCという）の表面
をメタライズ（金属化）する方法として、特開昭
55−113683号及び特開昭57−160906号が提案され
ている。しかるに、前者即ち特開昭55−113683号
の方法は、高価なタングステンやニツケル等を主
な組成として含有するメタライズペーストを用い
なければならず、その上前記ペーストでSiC表面
がメタライズされる際にSiCが分解し、その結果
SiC表面からメタライズ被膜が剥離する等の欠点
があつた。又、後者即ち特開昭57−160906号の方
法は、メタライズ層がCuを主成分とし、これに
MnまたはMn化合物などのSiC表面でケイ化物を
形成する金属元素を含有するものである。このメ
タライズ層は銅を主成分としているので、前者の
場合より強い接着強度は得られるものの、銅の熱
膨張率が16.5×10-6／℃であるのに対し、SiCは
４×10-6／℃位であり、この熱膨張率の差異によ
つてSiC表面からメタライズ層が剥離する恐れが
ある。
本発明は、SiCと他の物質との接合において、
上記従来技術の欠点とされている付着力に欠ける
点を改善するためになされたものである。
上記従来技術の欠点とされている付着力に欠ける
点を改善するためになされたものである。
次に、本発明の概要を第１図及び第２図によつ
て説明すると、先ず第１図に示すように、SiC基
板１の表面に、シリコン（珪素）の中間被膜層２
をスパツクリング等の手段により形成する。対い
で、第２図に示すように、前記シリコン中間被膜
層２の表面に金属蒸着法等により他の金属の薄い
金属層を形成することにより、その形成のための
処理に伴つてシリコン（珪素）と該金属の合金又
は化合物であるメタルシリサイドの層３が形成さ
れるものである。
て説明すると、先ず第１図に示すように、SiC基
板１の表面に、シリコン（珪素）の中間被膜層２
をスパツクリング等の手段により形成する。対い
で、第２図に示すように、前記シリコン中間被膜
層２の表面に金属蒸着法等により他の金属の薄い
金属層を形成することにより、その形成のための
処理に伴つてシリコン（珪素）と該金属の合金又
は化合物であるメタルシリサイドの層３が形成さ
れるものである。
尚、この場合に用いるSiC基板１は、例えば次
のような方法によつて得ることができる。主とし
てβ型結晶よりなる炭化珪素100重量部に対し、
ホウ素0.1重量％と炭素２重量％とを添加し、均
一に混合した出発原料を、所定の形状の生成型体
とし、非酸化性ガス雰囲気中で1700℃〜2300℃で
焼成し嵩密度が3.10ｇ／cm3のSiC焼結体を得る。
のような方法によつて得ることができる。主とし
てβ型結晶よりなる炭化珪素100重量部に対し、
ホウ素0.1重量％と炭素２重量％とを添加し、均
一に混合した出発原料を、所定の形状の生成型体
とし、非酸化性ガス雰囲気中で1700℃〜2300℃で
焼成し嵩密度が3.10ｇ／cm3のSiC焼結体を得る。
本発明においては、上記のようにして得られた
SiC基板１の表面に形成された極く薄い酸化被膜
（SiO2）を弗化水素（HF）が10（重量）％の水溶
液で洗滌処理するか、或いはアルゴンガス気流中
でSiC表面をたたく、いわゆる逆スパツタ法によ
り除去し、不純物が表面に存在しない状態とす
る。
SiC基板１の表面に形成された極く薄い酸化被膜
（SiO2）を弗化水素（HF）が10（重量）％の水溶
液で洗滌処理するか、或いはアルゴンガス気流中
でSiC表面をたたく、いわゆる逆スパツタ法によ
り除去し、不純物が表面に存在しない状態とす
る。
次に、このSiC基板１の表面にH2ガス又はH2
を含むガス気流中でスパツタリングすることによ
り、膜厚が約1μｍのSi被膜すなわち極く僅かの水
素を含みSiとＨが結合した部分を有する微結晶を
主体とするシリコン被膜２を形成する。
を含むガス気流中でスパツタリングすることによ
り、膜厚が約1μｍのSi被膜すなわち極く僅かの水
素を含みSiとＨが結合した部分を有する微結晶を
主体とするシリコン被膜２を形成する。
そして、次に圧力1.0×10-6Torrの条件下で、
上記シリコン被膜２の表面に他の金属例えばAu
を蒸着する他の金属は金、銀、パラジウムのいず
か１種又は２種以上であることが本発明の効果を
高める上で好ましい。
上記シリコン被膜２の表面に他の金属例えばAu
を蒸着する他の金属は金、銀、パラジウムのいず
か１種又は２種以上であることが本発明の効果を
高める上で好ましい。
このようにして得られたSiとＨの結合部分を含
むSi層とAu層からなる被膜は、Au蒸着時にAu
層からなる被膜は、Auシリサイドを一部に形成
しているが、更に合金層を生成させるために、上
記のSiC基板１をアンニイリング（焼鈍）処理す
る。このアンニイリング処理の条件は圧力4.6×
10-7〜7.0×10-7Torr、温度は約300℃±℃で、約
１時間行なつた。以上のようにして得られたSiC
１表面上のメタルシリサイド層３は、SiC１の表
面上に強固なSiとＨが結合した部分を含むSi被膜
と共に接合を完全ならしめる作用をなすものであ
る。
むSi層とAu層からなる被膜は、Au蒸着時にAu
層からなる被膜は、Auシリサイドを一部に形成
しているが、更に合金層を生成させるために、上
記のSiC基板１をアンニイリング（焼鈍）処理す
る。このアンニイリング処理の条件は圧力4.6×
10-7〜7.0×10-7Torr、温度は約300℃±℃で、約
１時間行なつた。以上のようにして得られたSiC
１表面上のメタルシリサイド層３は、SiC１の表
面上に強固なSiとＨが結合した部分を含むSi被膜
と共に接合を完全ならしめる作用をなすものであ
る。
このSiCとSiとＨが結合した部分を含むSi被膜
との熱膨張係数を比較すると、前者が約４×
10-6／℃であるのに対し、後者は2.5×10-6／℃
であり、差は極めて小さい。それゆえ、高温下の
長時間使用などの過酷な条件下でも歪の発生が極
めて少ない。つまり、Si被膜にはクラツクをもた
らすストレスが生じ難くなり、1500℃前後の高温
下でも安定となる。
との熱膨張係数を比較すると、前者が約４×
10-6／℃であるのに対し、後者は2.5×10-6／℃
であり、差は極めて小さい。それゆえ、高温下の
長時間使用などの過酷な条件下でも歪の発生が極
めて少ない。つまり、Si被膜にはクラツクをもた
らすストレスが生じ難くなり、1500℃前後の高温
下でも安定となる。
なお、SiC焼結体の出発原料中にホウ素(B)又は
アルミニウム（Al）などの焼結助剤を微量加え
ることにより、電気絶縁性はもとより熱伝導性も
向上し、熱膨張係数もSi被膜（結晶）と同程度の
SiC焼結体を得ることができる。
アルミニウム（Al）などの焼結助剤を微量加え
ることにより、電気絶縁性はもとより熱伝導性も
向上し、熱膨張係数もSi被膜（結晶）と同程度の
SiC焼結体を得ることができる。
次に、本発明の代表的な実施例を挙げる。
SiC焼結体の表面酸化膜（SiO2）を、弗化水素
（HF）10（重量）％を含む水溶液で洗滌処理を施
して除去した後、該SiC基板をスパツタリング装
置内においてそのSiC基板の温度が550〜600℃の
範囲となるよう温度制御しつつ、圧力0.6Torrの
H2ガス雰囲気中で約１時間シリコンをスパツタ
することにより、膜厚約1μｍのSi中間被膜を形成
した。次いで該Si中間被膜の表面に圧力1.0×
10-6TorrでAu蒸着をし、更に圧力4.6×
10-7Torr、温度300℃で約１時間アンニイリング
処理をしてSiとAuとの合金又は化合物であるメ
タルシリサイドの被膜の形成されたSiC焼結体を
得た。
（HF）10（重量）％を含む水溶液で洗滌処理を施
して除去した後、該SiC基板をスパツタリング装
置内においてそのSiC基板の温度が550〜600℃の
範囲となるよう温度制御しつつ、圧力0.6Torrの
H2ガス雰囲気中で約１時間シリコンをスパツタ
することにより、膜厚約1μｍのSi中間被膜を形成
した。次いで該Si中間被膜の表面に圧力1.0×
10-6TorrでAu蒸着をし、更に圧力4.6×
10-7Torr、温度300℃で約１時間アンニイリング
処理をしてSiとAuとの合金又は化合物であるメ
タルシリサイドの被膜の形成されたSiC焼結体を
得た。
このSiC焼結体の表面同志をロウ付けにより接
合したところ、極めて容易に強固な接着を行うこ
とができた。このものの接着強度を引張強度とし
て測定した値は35〜46Kg／mm3であつた。この強度
は従来のメタライズ層を有するSiC焼結体のロウ
付け品の約2.5倍の値であつた。
合したところ、極めて容易に強固な接着を行うこ
とができた。このものの接着強度を引張強度とし
て測定した値は35〜46Kg／mm3であつた。この強度
は従来のメタライズ層を有するSiC焼結体のロウ
付け品の約2.5倍の値であつた。
〔発明の効果〕
上記本発明の実施例の効果によつて明らかな如
く、本発明によればSiC表面にSi被膜を介在させ
て他の金属を蒸着することにより、他の物質と強
固な密着性を有するメタルシリサイドのSiと金属
との薄い合金被膜を形成した金属化SiC焼結体を
得ることができ、機械工業、電子工業などの多く
分野で使用される精密加工品の素材として最適の
フアインセラミツク材料を提供することができ
る。
く、本発明によればSiC表面にSi被膜を介在させ
て他の金属を蒸着することにより、他の物質と強
固な密着性を有するメタルシリサイドのSiと金属
との薄い合金被膜を形成した金属化SiC焼結体を
得ることができ、機械工業、電子工業などの多く
分野で使用される精密加工品の素材として最適の
フアインセラミツク材料を提供することができ
る。
第１，２図は本発明の概要を示し、第１図は
SiC焼結体の表面に先づSi被膜を施した断面図、
第２図は第１図のSiC焼結体のSi被膜の表面に他
の金属を蒸着することによつてメタルシリサイド
層を形成した状態を示す断面図である。 １……SiC基板、２……Si中間被膜層、３……
メタルシリサイド層。
SiC焼結体の表面に先づSi被膜を施した断面図、
第２図は第１図のSiC焼結体のSi被膜の表面に他
の金属を蒸着することによつてメタルシリサイド
層を形成した状態を示す断面図である。 １……SiC基板、２……Si中間被膜層、３……
メタルシリサイド層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭化珪素を主成分とする炭化珪素質結焼体の
表面にシリコン（珪素）の中間被膜層を有し、該
シリコン中間被膜層の表面にシリコンと、金、
銀、パラジウムの少なくとも１種の金属との合金
からなるメタルシリサイド被膜が形成されている
ことを特徴とするメタルシリサイド被膜形成炭化
珪素質焼結体。 ２ 炭化珪素を主成分とする炭化珪素質焼結体の
表面に、スパツタリングにより珪素被膜を形成
し、しかる後該珪素被膜の表面に金、銀、パラジ
ウムの少なくとも１種の金属を蒸着し、アニーリ
ング処理することによりシリコン（珪素）と該金
属との合金であるメタルシリサイドの被膜を形成
することを特徴とするメタルシリサイド被膜形成
炭化珪素質焼結体の製造方法。 ３ 上記製造方法において、炭化珪素質焼結体の
表面に珪素被膜を形成させるに際し、あらかじめ
該焼結体の表面に存在する酸化被膜（SiO2）を
弗酸による洗滌処理又は逆スパツタ法により除去
することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
のメタルシリサイド被膜形成炭化珪素質焼結体の
製造方法。 ４ 上記製造方法において、スパツタリングは水
素を含むガス気流中で行ない、少なくともSiとＨ
が結合した部分を含むSi層を形成することを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載のメタルシリサ
イド被膜形成炭化珪素質焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9632584A JPS60246285A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | メタルシリサイド被膜形成炭化珪素質焼結体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9632584A JPS60246285A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | メタルシリサイド被膜形成炭化珪素質焼結体とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60246285A JPS60246285A (ja) | 1985-12-05 |
| JPH0480873B2 true JPH0480873B2 (ja) | 1992-12-21 |
Family
ID=14161854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9632584A Granted JPS60246285A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | メタルシリサイド被膜形成炭化珪素質焼結体とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60246285A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60264382A (ja) * | 1984-06-12 | 1985-12-27 | 株式会社明電舎 | メタルシリサイド被膜形成炭化珪素質焼結体とその製造方法 |
-
1984
- 1984-05-16 JP JP9632584A patent/JPS60246285A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60246285A (ja) | 1985-12-05 |
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