JPH0513115B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明はセラミツクの金属化法、特に窒化珪素
を主成分とするセラミツク焼結体の金属材との接
合面の金属化法に関するものである。 〔従来の技術〕 セラミツク材と金属材とは一般に接合しにくい
ためにセラミツク材の表面に金属化面を形成し、
この金属化面を介してセラミツク材と金属材との
接合が行われている。 セラミツク材の金属化法としては従来、テレフ
ケン法や活性金属法が知られている。しかしなが
らこれ等の方法はセラミツク材がアルミナである
場合には有効であるが、窒化珪素を主成分とする
セラミツク材である場合には適用不可能である。 一方、セラミツク材が窒化珪素を主成分とする
ものの金属化法としては、例えば硫化銅およびカ
オリンの混合物でセラミツク材を被覆し、加熱後
炭酸銀を塗布し、加熱する方法、モリブデンもし
くはタングステンに窒化珪素を加え、かつアルミ
ナ、シリカ、マグネシア、カルシア、イツトリヤ
等の１種または２種以上を添加した混合物でセラ
ミツク材を被覆し、焼成する方法、モリブデン、
マンガンおよびアルミナの混合物でセラミツク間
を被覆し焼成する方法等が提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながらこれ等の方法では、セラミツク材
との充分な接合強度が得られない。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は窒化珪素を主成分とするセラミツク焼
結体の金属材と接合すべき表面を、モリブデン
（Mo）およびリチウムアルミノシリケート
（Li₂O・Al₂O₃・nSiO₂，ｎ＝２〜８）から主とし
てなる混合物で被覆し、水素および窒素を含む雰
囲気中で焼成することを特徴とするものである。 ここで、モリブデンおよびリチウムアルミノシ
リケートから主として成る混合物とは、モリブデ
ンに対しリチウムアルミノシリケートを0.1〜
20.0重量％配合した混合物のことである。また必
要に応じてモリブデンとリチウムアルミノシリケ
ートに加えてスピネル（MgO・Al₂O₃）、アルミ
ナ（Al₂O₃）、マグネシア（MgO）等の熱膨張係
数調整剤を、モリブデンに対し、0.1〜10.0重量
％含んでいる混合物のことである。 〔作 用〕 本発明において、モリブデン、およびリチウム
アルミノシリケートより主として成る混合物にお
いて、モリブデンは、金属化層形成のための中枢
を成すもので、導電性を賦与し、セラミツク材と
金属材との接合においてハンダ付、ロー付、およ
びメツキ等の従来接合技術の使用を可能にする働
きを成す。一方、リチウムアルミノシリケート
は、このモリブデンと窒化珪素質セラミツク焼結
体とを一体で強固に接合する働きを成すものであ
る。なお、本発明の実施例において、必要に応じ
て添加されるスピネル、アルミナ、マグネシア等
の添加剤は、窒化珪素質セラミツク焼結体と金属
化層との熱膨張係数の一致をはかるための調整剤
であつて、25℃〜1000℃の温度範囲の熱膨張係数
が4.4×10^-6／℃以上の窒化珪素質セラミツク焼
結体に対し、接合界面での熱膨張差による剥離や
接合強度の低下を防止する働きを成す。 〔実施例〕 以下、実施例により本発明を詳細に説明する。 窒化珪素（Si₃N₄）粉末を主成分とし、マグネ
シア（MgO）、アルミナ（Al₂O₃）、イツトリア
（Y₂O₃）を焼結助剤として添加したセラミツク原
料を、窒素（N₂）、アルゴン（Ar）等の不活性
ガス雰囲気中で、1600〜1700℃でホツトプレスし
て熱膨張係数の異なるＡ，Ｂ，Ｃ，３種のセラミ
ツク焼結体を作成した。 さて、セラミツク焼結体Ａは、窒化珪素粉末
90.1重量％、マグネシアアルミナスピネル5.4重
量％（以下スピネルと略す）、イツトリア4.5重量
％よりなりセラミツク原料を上記方法にて焼結し
た。この焼結体Ａの25℃から1000℃の温度範囲で
の熱膨張係数は3.2×10^-6／℃である。 一方、セラミツク焼結体Ｂは、セラミツク焼結
体Ａの上記組成を基準として、これにアルミナ
（Al₂O₃）を過剰に添加したセラミツク原料を用
いて上記方法により焼結したものであり、具体的
には、セラミツク焼結体Ｂは、窒化珪素粉末54.4
重量％、スピネル3.3重量％、イツトリア2.7重量
％、およびアルミナ39.6重量％である。また、25
℃から1000℃の温度範囲の熱膨張係数は4.4×
10^-6／℃である。 他方、セラミツク焼結体Ｃは、窒化珪素粉末
41.2重量％、スピネル2.5重量％、イツトリア2.1
重量％、およびアルミナ54.2重量％よりなる。ま
た、25℃から1000℃の温度範囲の熱膨張係数は
5.3×10^-6／℃である。 これら３種のセラミツク焼結体の表面に、種々
の金属化用混合物に有機溶剤を加えペースト状に
したものをスクリーン印刷し、水素および窒素に
水蒸気を加えた雰囲気中で焼成した。 セラミツク焼結体Ａ，Ｂ、およびＣについての
結果をそれぞれ第１表〜第３表に示す。

【表】

【表】

【表】

【表】

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は窒化珪素を含む窒
化珪素質セラミツク焼結体の表面を金属化する方
法に関するもので、本発明によるときはセラミツ
ク焼結体の表面に剥離することのない金属化面が
形成され、該金属化面を介してセラミツク焼結体
と金属材との強固な結合を可能とするものであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を適用したセラミツクグロ−プラ
グの断面図である。 Ｇ……グロ−プラグ、１……セラミツク発熱熱
体、２……表面を金属化した窒化珪素質焼結体の
支持部材、４……支持部材に接合した金属パイ
プ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 窒化珪素を主成分とするセラミツク焼結体の
   金属材との接合面を、モリブデンおよびリチウム
   アルミノシリケートを含み、かつそのモリブデン
   に対するリチウムアルミノシリケートの配合割合
   が0.1重量％〜20.0重量％とした混合物で被覆し、
   水素および窒素を含む雰囲気中で焼成することを
   特徴とするセラミツクの金属化法。 ２ 前記混合物中にはマグネシアアルミナスピネ
   ル、アルミナ、マグネシアから選択された一種の
   熱膨張係数調整剤が含まれており、この調整剤と
   前記リチウムアルミノシリケートとの前記モリブ
   デンに対する配合割合はそれぞれ0.1重量％〜
   10.0重量％となつていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のセラミツクの金属化法。 ３ 前記セラミツク焼結体が窒化珪素を40重量％
   以上含むセラミツク焼結体であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載のセラ
   ミツクの金属化法。 ４ 前記窒素の水素に対する体積比が５以上であ
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載のセラ
   ミツクの金属化法。 ５ 前記セラミツク焼結体の、25℃から1000℃の
   温度範囲の熱膨張係数が4.4×10^-6／℃以上であ
   ることを特徴とす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の金属化法。