JPH0535713B2 - - Google Patents

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JPH0535713B2
JPH0535713B2 JP4384688A JP4384688A JPH0535713B2 JP H0535713 B2 JPH0535713 B2 JP H0535713B2 JP 4384688 A JP4384688 A JP 4384688A JP 4384688 A JP4384688 A JP 4384688A JP H0535713 B2 JPH0535713 B2 JP H0535713B2
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JP
Japan
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heating element
treated
ceramic
metallized
metallized material
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Expired - Lifetime
Application number
JP4384688A
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English (en)
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JPH01219089A (ja
Inventor
Yoshihiro Ehata
Takamichi Kawamoto
Isao Kondo
Koji Okuda
Tokuzo Nishi
Natsumi Myake
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihen Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Daihen Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Daihen Corp filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP4384688A priority Critical patent/JPH01219089A/ja
Publication of JPH01219089A publication Critical patent/JPH01219089A/ja
Publication of JPH0535713B2 publication Critical patent/JPH0535713B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ジユール熱を用いてセラミツクスの
表面を金属化するセラミツクスの表面処理方法に
関するものである。
〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕
セラミツクスの表面を金属化する表面面処理方
法として、Mo,Mnの混合物またはMo,Mn,
CaO,SiO2の混合物をセラミツクス上に塗布し、
加湿水素中で1300〜1700℃加熱処理するMn−
Mo法、また銅化物とSiO2の混合物をセラミツク
ス上に塗布し、1100〜1400℃の大気中で加熱処理
した後、アルコールにより表面を還元金属化する
銅メタライズ法などが提案されている。これらの
方法は、いずれも反応を促進するために、高温に
加熱処理する工程が必要である。そこで従来は、
セラミツクス全体を高温炉の中に入れ、高温炉の
ヒーターからの幅射や対流によりセラミツクス全
体を所定の温度まで加熱している。
しかし、処理温度が高くなると、セラミツクス
の表面酸化及び母材の劣化が全体に及ぶ虞れがあ
るという重大な問題がある。またセラミツクスが
大型化すれば、それに伴い高温炉の設備が高価に
なり、炉が大きくなれば、所定の温度まで加熱す
る時間及び冷却時間も長くなり、ランニングコス
トも高価となる問題があつた。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の問題点を解決するために、請求項1にお
いては、セラミツクスの表面処理をする面に、一
層以上のメタライズ材を挿入して発熱体を接触さ
せ、発熱体の通電によるジユール熱によつて、メ
タライズ材及び表面処理をする面を加熱して表面
処理をする面を金属化することを特徴としてい
る。
また、請求項2においては、セラミツクスの表
面処理をする面に、発熱体を兼用したメタライズ
材を接触させ、メタライズ材の通電によるジユー
ル熱によつて、メタライズ材及び表面処理をする
面を加熱して表面処理をする面を金属化すること
を特徴としている。
さらに、請求項3においては、セラミツクスの
表面処理をする面と発熱体を兼用したメタライズ
材との間に、接合材を挿入して表面処理をする面
を金属化することを特徴としている。
〔作用及び実施例〕
実施例 1 第1図は、本発明の方法を適用した第1の実施
例を示す要部断面図であつて、例えば角柱状のセ
ラミツクスの表面処理をする面を一層のメタライ
ズ材で表面処理する場合を示している。まず、セ
ラミツクス1の処理をする面にメタライズ材2を
挿入して発熱体3を接触させた後、この上に絶縁
及び断熱効果を有する支持体4に載置して、セラ
ミツクス1の処理をする面と垂直方向に圧力を加
えて固定する。つぎに、図示しない電源装置に接
続された電極5a,5bを発熱体3の両端に取り
付ける。また、セラミツクス1の処理をする面と
メタライズ材2とを所定の処理温度に加熱するた
めに、温度センサ8を発熱体3の上部に位置する
箇所の支持体4内に埋込む。
このような構成において、セラミツクス1を例
えばAl2O3とし、メタライズ材2を例えば
Cu2O/SiO2/Al2O3の混合物とし、これをペー
スト状にしてセラミツクス1上に約200μm塗布す
る。発熱体3としては、処理温度でメタライズ材
2と殆んど反応しないか、また反応しても容易に
分離できるものが選定され、例えばカーボン単体
またはBNなどの離型剤をコーテイングした金属
体もしくは導電性セラミツクスが使用できる。
今、発熱体3の上に支持体4を載置し約
0.2MPaの圧力を加えて、電極5a,5b間に電
圧を印加すると、発熱体3にジユール熱が発生
し、その結果メタライズ材2を含むセラミツクス
1の処理面全体が高温に加熱される。この場合、
雰囲気は大気として、1100〜1200℃の処理温度で
Cu2O/SiO2/Al2O3の混合物が溶融し、約5分
保持した後に冷却すると、セラミツクス1とメタ
ライズ材2とが強固に結合される。なお、発熱体
3を分離した後のセラミツクスの表面処理層は金
属化していないので、還元液中に浸すことにより
簡単に金属化される。
実施例 2 第2図は、本発明の方法を適用した第2の実施
例を示す要部断面図であつて、実施例1とは異な
る種類のメタライズ材で表面処理するために、セ
ラミツクスの表面処理をする面を複数層、例えば
2層のメタライズ材で段階的に表面処理する場合
を示している。まず、セラミツクス1の処理をす
る面に2種類のメタライズ材2A,2Bを挿入し
て発熱体3を接触させた後、この上に支持体4を
載置しセラミツクス1に圧力を加えて固定する。
つぎに、電極5a,5b及び温度センサ8を実施
例1と同様に設置する。
このような構成において、セラミツクス1を
Al2O3とし、メタライズ材2Aを例えばCaO/
Al2O3/MgO/SiO2の混合物とし、これをペー
スト状にしてセラミツクス1上に約200μm塗布す
る。また、メタライズ材2Bを例えばMo箔と
し、発熱体3としては実施例1と同様に表面処理
後、メタライズ材2Bと容易に分離できるものが
選定される。
今、発熱体3の上に支持体4を載置し約
0.2MPaの圧力を加えて電圧を印加すると、メタ
ライズ材2A,2Bを含むセラミツクス1の処理
面全体が加熱される。この場合、雰囲気は
10-5Torrの真空として、約1600℃の処理温度で
CaO/Al2O3/MgO/SiO2の混合物のみが溶融
し、メタライズ材2Aがセラミツクス1とメタラ
イズ材2Bとに反応してそれぞれ強固に結合され
る。
なお、この実施例は実施例1と異なり、メタラ
イズ材がセラミツクスと簡単に反応しないため
に、強い結合が得られない場合に有効であつて、
この実施例の他の目的としては、熱応力緩和を考
慮する場合がある。すなわち、セラミツクスの熱
膨張係数をαcとし、このセラミツクスの金属化
された面と結合される金属の熱膨張係数をαdと
し、またメタライズ材2A,2Bの熱膨張係数を
それぞれαa,αbとすれば、αc≦αa≦αb≦αdな
る関係を満足するように各材料が選定される。例
えば、その一つ例を示すと、セラミツクス1が
Si3N4、メタライズ材2AがTi/Ni合全箔、メタ
ライズ材2BがNi箔、発熱体3がBNコーテイン
グしたタングステン、接合金属がCuの組み合せ
がある。この場合の処理条件は、雰囲気が
10-5Torrの真空、処理温度が約1000℃、圧力が
約0.2MPaである。
実施例 3 第3図は、本発明の方法を適用した第3の実施
例を示す要部断面図であつて、セラミツクスの処
理をする面に発熱体を兼用したメタライズ材を直
接接合して表面処理する場合を示している。ま
ず、セラミツクス1の処理をする面に発熱体を兼
用したメタライズ材6を接触させた後、この上に
支持体4を載置する。つぎに、電極5a,5b及
び温度センサ8を実施例1と同様に設置する。
このような構成において、セラミツクス1を
Al2O3とし、発熱体を兼用したメタライズ材6と
しては大きな圧力を加えて固相拡散を起こさせる
ものが選定され、例えばCuの薄板が使用できる。
今、発熱体を兼用したメタライズ材6の上に支
持体4を載置し約10MPaの圧力を加えて電圧を
印加すると、セラミツクス1の処理面全体が加熱
される。この場合、雰囲気は10-5Torrの真空と
し、約1000℃の処理温度でメタライズ材6のCu
がセラミツクス1のAl2O3中に拡散し、セラミツ
クス1とメタライズ材6とが強固に結合される。
なお、この実施例では、発熱体を兼用したメタ
ライズ材が結合されたままであるので、そのはみ
出し部分を除去する必要がある。
実施例 4 第4図は、本発明の方法を適用した第4の実施
例を示す要部断面図を示す図であつて、セラミツ
クスの処理をする面に発熱体を兼用したメタライ
ズ材を結合材により接合して表面処理する場合を
示している。まず、セラミツクス1の処理をする
面に接合材7を挿入して発熱体を兼用したメタラ
イズ材6を接触させた後、この上に支持体4を載
置する。つぎに、電極5a,5b及び温度センサ
8を実施例1と同様に設置する。
このような構成において、セラミツクス1を
Al2O3とし、接合材7を例えばCaO/Al3O3
MgO/SiO2の混合物とし、これをペースト状に
してセラミツクス1上に約200μm塗布する。ま
た、発熱体を兼用したメタライズ材6としては
Moの薄板が例示できる。
今、発熱体を兼用したメタライズ材6の上に支
持体4を載置し約0.2MPaの圧力を加えて電圧を
印加すると、接合材7を含むセラミツクスの処理
面全体が加熱される。この場合、雰囲気は
10-5Torrの真空とし、約1600℃の処理温度で
CaO/Al2O3/MgO/SiO2の混合物が溶融し、
接合材7がセラミツクス1と発熱体を兼用したメ
タライズ材6とに反応してそれぞれ強固に結合さ
れる。
なお、この実施例においても実施例3と同様
に、発熱体を兼用したメタライズ材のはみ出し部
分を除去する必要がある。
実施例 5 第5図は、本発明の方法を適用した第5の実施
例を示す要部断面図であつて、実施例1の発熱体
を境にして上下部材を入れ替えて表面処理する場
合を示している。まず、セラミツクス1の処理を
する面にメタライズ材2を挿入して発熱体3を接
触させた後、これらを絶縁及び断熱効果を有する
支持体4に載置して、セラミツクス1の処理をす
る面と垂直方向に圧力を加えて固定する。つぎ
に、電極5a,5bを発熱体3の両端に取り付
け、またセラミツクス1の処理をする面とメタラ
イズ材2とを所定の処理温度に加熱するために、
温度センサ8を発熱体3の下部に位置する箇所の
支持体44内に埋込む。
このような構成において、セラミツクス1,メ
タライズ材2及び発熱体3を実施例1と同様にし
て、セラミツクス1,メタライズ材22及び発熱
体3を支持体4に載置し約0.2MPaの圧力を加え
て、電極5a,5b間に電圧を印加する。
以下、実施例1と同様であるので省略する。
なお、前述した実施例2についても発熱体を境
にして上下部材を入れ替えて表面処理してもよ
く、また実施例3,4についても発熱体を兼用し
たメタライズ材を境にして上下部材を入れ替えて
表面処理してもよい。
以上の実施例において、表面処理面積が大きい
場合、実施例1,2及び5では発熱体をセラミツ
クス及びメタライズ材に対して相対移動できる移
動手段を設け、実施例3,4では電極をセラミツ
クスまたはセラミツクス及び接合材に対して相対
移動できる移動手段を設ける。また、実施例1乃
至5では複数対の電極を設けるか、帯状の電極を
設ければよい。
なお、実施例1,2及び5は本発明の請求項1
に対応し、実施例3は本発明の請求項2に対応
し、実施例4は本発明の請求項3に対応する。
〔発明の効果〕 以上のように、本発明によれば、セラミツクス
の表面処理をする面をジユール熱によつて、直接
加熱して処理するようにしたので、セラミツクス
全体の表面酸化及び母材劣化を最小限にとどめる
ことができ、かつ短時間表面処理、設備費の低
減、ランニングコストの低減が可能であるという
実用上の価値が大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の方法を適用した第1の実施
例を示す要部断面図、第2図は本発明の方法を適
用した第2の実施例を示す要部断面図、第3図は
本発明の方法を適用した第3の実施例を示す要部
断面図、第4図は本発明の方法を適用した第4の
実施例を示す要部断面図、第5図は本発明の方法
を適用した第5の実施例を示す要部断面図であ
る。 1…セラミツクス、2,2A,2B…メタライ
ズ材、3…発熱体、5a,5b…電極、6…発熱
体を兼用したメタライズ材、7…接合材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 セラミツクスの表面処理をする面に、一層以
    上のメタライズ材を挿入して発熱体を接触させ、
    前記発熱体の通電によるジユール熱によつて、前
    記メタライズ材及び表面処理をする面を加熱して
    表面処理をする面を金属化するセラミツクスの表
    面処理方法。 2 セラミツクスの表面処理をする面に、発熱体
    を兼用したメタライズ材を接触させ、前記メタラ
    イズ材の通電によるジユール熱によつて、前記メ
    タライズ材及び表面処理をする面を加熱して表面
    処理をする面を金属化するセラミツクスの表面処
    理方法。 3 セラミツクスの表面処理をする面と発熱体を
    兼用したメタライズ材との間に、接合材を挿入し
    た請求項2記載のセラミツクスの表面処理方法。
JP4384688A 1988-02-25 1988-02-25 セラミックスの表面処理方法 Granted JPH01219089A (ja)

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JPH01219089A JPH01219089A (ja) 1989-09-01
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