JPH066517B2 - 表面に金属を有するセラミツクスの製造方法 - Google Patents
表面に金属を有するセラミツクスの製造方法Info
- Publication number
- JPH066517B2 JPH066517B2 JP60177743A JP17774385A JPH066517B2 JP H066517 B2 JPH066517 B2 JP H066517B2 JP 60177743 A JP60177743 A JP 60177743A JP 17774385 A JP17774385 A JP 17774385A JP H066517 B2 JPH066517 B2 JP H066517B2
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- Japan
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- ceramic
- metal
- powder
- ceramics
- metal layer
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、セラミックスの製造方法に係り、特に高寸法
精度化が可能で電子部品、金属と接合する構造体に不可
欠な表面メタライズを有するセラミックスに好適な製造
方法に関する。
精度化が可能で電子部品、金属と接合する構造体に不可
欠な表面メタライズを有するセラミックスに好適な製造
方法に関する。
近年、種々のセラミックスが、耐熱性、高強度、高絶
縁、軽量等の特性を活かして電子装置、構造部品など広
い分野で使用されている。そして、セラミックス材料は
結晶質のセラミックス粉末と有機質バインダーとよりな
る成形体を高温で焼結して得られるが、成形体の嵩密度
は50〜60％程度までしか得られず、そのため焼結時の緻
密化により15％程度の収縮率を示し、この大きな収縮に
起因して焼結体の寸法は±１％程度のばらつきを有す
る。これが、高度な寸法精度を要求する精密部品に適用
する場合の大きな障害となっていた。
縁、軽量等の特性を活かして電子装置、構造部品など広
い分野で使用されている。そして、セラミックス材料は
結晶質のセラミックス粉末と有機質バインダーとよりな
る成形体を高温で焼結して得られるが、成形体の嵩密度
は50〜60％程度までしか得られず、そのため焼結時の緻
密化により15％程度の収縮率を示し、この大きな収縮に
起因して焼結体の寸法は±１％程度のばらつきを有す
る。これが、高度な寸法精度を要求する精密部品に適用
する場合の大きな障害となっていた。
一方、セラミック部材においては、例えば電子部品にお
ける素子接続用配線、金属製部材にろう材等により接続
する場合のろう材金属との拡散接合部などは、表面に強
固に接着した金属層を要求されるのが一般である。しか
し、セラミックスは、一般に物理、化学的に極めて安定
な材料であり、セラミックス焼結体に金属膜を強固に接
着させることが困難なため、その用途が限定されている
のが現状であった。なお、これらに関連する文献として
は、たとえば1984年９月24日発行の日経エレクトニクス
第265頁乃至第294頁「ＬＳｉ実装への応用が始まったＬ
Ｓｉセラミック」がある。
ける素子接続用配線、金属製部材にろう材等により接続
する場合のろう材金属との拡散接合部などは、表面に強
固に接着した金属層を要求されるのが一般である。しか
し、セラミックスは、一般に物理、化学的に極めて安定
な材料であり、セラミックス焼結体に金属膜を強固に接
着させることが困難なため、その用途が限定されている
のが現状であった。なお、これらに関連する文献として
は、たとえば1984年９月24日発行の日経エレクトニクス
第265頁乃至第294頁「ＬＳｉ実装への応用が始まったＬ
Ｓｉセラミック」がある。
本発明の目的は前記した従来技術の欠点をなくし、成形
体の密度向上が可能で、強固に接着した金属層の形成が
可能なセラミックスの製造方法を提供するにある。
体の密度向上が可能で、強固に接着した金属層の形成が
可能なセラミックスの製造方法を提供するにある。
すなわち、本発明は、従来の粉末成形法においてセラミ
ックス成形体の熱処理過程で有機ポリマーが炭素化合物
となって消失除去されて形成される粒間の空孔となる部
分に、Ｓｉを含有し熱処理過程においてセラミックス化
する塑性流動可能な有機物を充填した構造の成形体を射
出成形、プレス成形、コーティング等で形成し、成形体
の嵩密度向上を図り、さらにその状態で成形体表面に金
属粉末層を形成し熱処理を行うことにより、有機ポリマ
ーを熱分解してＳｉ系セラミックスに変化させ、前記金
属粉末層を該熱分解したＳｉ系セラミックスを介して成
形体に接着し、表面に強固な金属層を形成したセラミッ
クス焼結体を得ることを特徴としている。
ックス成形体の熱処理過程で有機ポリマーが炭素化合物
となって消失除去されて形成される粒間の空孔となる部
分に、Ｓｉを含有し熱処理過程においてセラミックス化
する塑性流動可能な有機物を充填した構造の成形体を射
出成形、プレス成形、コーティング等で形成し、成形体
の嵩密度向上を図り、さらにその状態で成形体表面に金
属粉末層を形成し熱処理を行うことにより、有機ポリマ
ーを熱分解してＳｉ系セラミックスに変化させ、前記金
属粉末層を該熱分解したＳｉ系セラミックスを介して成
形体に接着し、表面に強固な金属層を形成したセラミッ
クス焼結体を得ることを特徴としている。
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。
実施例１ 平均粒径０．５μｍのＳｉＣ粉末にポリシラスチレン樹
脂 を20重量部加えて混練し、射出成形用プレミックスを作
成した。このプレミックスを使用して、ポリシラスチレ
ンの融点（約90℃）以上で熱分解温度（150℃）以下の
温度域で射出成形し、板状の成形体を作成した。
脂 を20重量部加えて混練し、射出成形用プレミックスを作
成した。このプレミックスを使用して、ポリシラスチレ
ンの融点（約90℃）以上で熱分解温度（150℃）以下の
温度域で射出成形し、板状の成形体を作成した。
一方、粒径１μｍのＭｏ粉末にポリシラスチレンを５重
量部、トルエン15重量部を加えて混練したペーストを準
備した。このペーストをスクリーン印刷法により上記成
形体表面に転写した後、トルエンを揮発除去して所望の
パターンを有する金属層を形成した。
量部、トルエン15重量部を加えて混練したペーストを準
備した。このペーストをスクリーン印刷法により上記成
形体表面に転写した後、トルエンを揮発除去して所望の
パターンを有する金属層を形成した。
その後成形体をＡｒ雰囲気中で５℃／分の昇温速度で14
00℃まで加熱した。この熱処理品をＸ線回折にて評価し
たところ、ポリシラスチレンは熱分解し、β−ＳｉＣに
変化していることが認められた。また、熱処理品は、抗
折強度25〜30kg／mm2、熱伝導率40〜50Ｋcal／m.hr.℃
の特性を有しており、この値は通常の粉末焼結法におい
ては、1800〜1900℃のホットプレスで得られるものと同
等である。また、金属層の強度を評価するため無電解ニ
ッケルめっきを施し、700℃のＮ２／Ｈ２雰囲気でコバ
ール板を銀ろう接し、金属層の引張り強度を測定した。
その結果破断モードはセラミック部破壊であり、破断強
度は３〜４kg／mm2と大きな値を示した。この値は、通
常の電子装置、機構部品の接着に使用するのに十分な大
きさである。
00℃まで加熱した。この熱処理品をＸ線回折にて評価し
たところ、ポリシラスチレンは熱分解し、β−ＳｉＣに
変化していることが認められた。また、熱処理品は、抗
折強度25〜30kg／mm2、熱伝導率40〜50Ｋcal／m.hr.℃
の特性を有しており、この値は通常の粉末焼結法におい
ては、1800〜1900℃のホットプレスで得られるものと同
等である。また、金属層の強度を評価するため無電解ニ
ッケルめっきを施し、700℃のＮ２／Ｈ２雰囲気でコバ
ール板を銀ろう接し、金属層の引張り強度を測定した。
その結果破断モードはセラミック部破壊であり、破断強
度は３〜４kg／mm2と大きな値を示した。この値は、通
常の電子装置、機構部品の接着に使用するのに十分な大
きさである。
また熱処理時の寸法収縮は線収縮で４％であり、通常の
粉末焼結法における15〜20％に比して著しく低減し、こ
れにともなって熱処理品の寸法ばらつき±０．１％以下
と従来法の1/5以下となった。
粉末焼結法における15〜20％に比して著しく低減し、こ
れにともなって熱処理品の寸法ばらつき±０．１％以下
と従来法の1/5以下となった。
実施例２ 実施例１において、プレミックス中のポリシラスチレン
の含有量を変化させても熱処理後の寸法精度は同様の効
果が得られるが、熱処理品の強度は15〜30重量％の範囲
で25〜30kg／mm2の値を示し、それ以上、またそれ以下
では強度が低下する傾向を示した。
の含有量を変化させても熱処理後の寸法精度は同様の効
果が得られるが、熱処理品の強度は15〜30重量％の範囲
で25〜30kg／mm2の値を示し、それ以上、またそれ以下
では強度が低下する傾向を示した。
また、実施例１において、熱処理温度としては、300℃
以上であればＳｉＣセラミックスが得られるが、実用的
な強度と考えられる15kg／mm2以上の抗折強度を得るた
めには、1100℃以上での熱処理が望ましく、また1600℃
で熱処理すれば、30〜35kg／mm2の値が得られた。
以上であればＳｉＣセラミックスが得られるが、実用的
な強度と考えられる15kg／mm2以上の抗折強度を得るた
めには、1100℃以上での熱処理が望ましく、また1600℃
で熱処理すれば、30〜35kg／mm2の値が得られた。
実施例３ 実施例１における成形法として、常温〜130℃の温度で
のプレス成形、またＳｉウエハ、Ａｌ２Ｏ３セラミック
ス等の基板上に、プレミックスをトルエン、キシレン等
の溶剤に分散、溶解させた材料を使用したスピンナコー
ト法による膜形成法を用いても同様な結果が得られた。
のプレス成形、またＳｉウエハ、Ａｌ２Ｏ３セラミック
ス等の基板上に、プレミックスをトルエン、キシレン等
の溶剤に分散、溶解させた材料を使用したスピンナコー
ト法による膜形成法を用いても同様な結果が得られた。
また、金属層形成用の金属材料としては、Ｍｏの他Ｗ，
Ｎｉ，Ｐｔ等を用いても同様な結果が得られ、さらに金
属層形成法として、これら金属粉末とポリシラスチレン
を混練したプレミックスをプレス成形でフィルム状と
し、このフィルムをＳｉＣプレミックス表面にポリシラ
スチレンの軟化する温度で圧着する方法を採っても同様
な結果を得た。
Ｎｉ，Ｐｔ等を用いても同様な結果が得られ、さらに金
属層形成法として、これら金属粉末とポリシラスチレン
を混練したプレミックスをプレス成形でフィルム状と
し、このフィルムをＳｉＣプレミックス表面にポリシラ
スチレンの軟化する温度で圧着する方法を採っても同様
な結果を得た。
実施例４ 平均粒径１．５μｍのＡｌ２Ｏ３粉末に25重量部のポリ
シロキサンを加えたプレミックスを使用して、実施例１
と同様に射出成形し、この表面にＰｔ粉末に５重量部の
ポリシロキサンを加えたプレミックスをプレス成形する
ことにより作成した50μｍ厚さのフィルムを圧着し、空
気中で1100℃の熱処理を行なった。この場合ポリシロキ
サンは熱分解によりＳｉＯ２に変化し、熱処理品の寸法
は実施例１と同様な高精度化が可能であり、抗折強度
１．５〜２kg／mm2、金属層の引張り破断強度１．５〜
２kg／mm2と実用可能な値が得られた。なお上記した熱
処理温度は、通常の粉末成形法によるＡｌ２Ｏ３セラミ
ックスの焼結温度である1600〜1700℃より著しく低い温
度でセラミックス製造が可能であること示しており、工
業的に大きな利点となる。
シロキサンを加えたプレミックスを使用して、実施例１
と同様に射出成形し、この表面にＰｔ粉末に５重量部の
ポリシロキサンを加えたプレミックスをプレス成形する
ことにより作成した50μｍ厚さのフィルムを圧着し、空
気中で1100℃の熱処理を行なった。この場合ポリシロキ
サンは熱分解によりＳｉＯ２に変化し、熱処理品の寸法
は実施例１と同様な高精度化が可能であり、抗折強度
１．５〜２kg／mm2、金属層の引張り破断強度１．５〜
２kg／mm2と実用可能な値が得られた。なお上記した熱
処理温度は、通常の粉末成形法によるＡｌ２Ｏ３セラミ
ックスの焼結温度である1600〜1700℃より著しく低い温
度でセラミックス製造が可能であること示しており、工
業的に大きな利点となる。
実施例５ 実施例４において、Ａｌ２Ｏ３粉末の替りに、平均粒径
１μｍのムライト粉末を用い、同様のプロセスで成形、
熱処理を行った。この場合も実施例４と同様な強度、寸
法精度が得られた。ムライトは、難焼結材として知られ
る材料であり、1700〜1800℃の高温でのホットプレス焼
結により良好な焼結体を得るのが通常であるが、本発明
によれば、容易に焼結セラミックスを得ることが出来
た。
１μｍのムライト粉末を用い、同様のプロセスで成形、
熱処理を行った。この場合も実施例４と同様な強度、寸
法精度が得られた。ムライトは、難焼結材として知られ
る材料であり、1700〜1800℃の高温でのホットプレス焼
結により良好な焼結体を得るのが通常であるが、本発明
によれば、容易に焼結セラミックスを得ることが出来
た。
以上述べたように本発明によれば、従来の粉末成形法に
比し、高寸法精度のセラミックス焼結体を低温度の熱処
理で得ることが出来、さらに電子部品、金属と接合する
機構部品等では不可欠な強固な表面金属層を容易に形成
出来る。
比し、高寸法精度のセラミックス焼結体を低温度の熱処
理で得ることが出来、さらに電子部品、金属と接合する
機構部品等では不可欠な強固な表面金属層を容易に形成
出来る。
第１図は、本発明の実施例を説明するための、プロセス
フローチャートである。
フローチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 尭三 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 横野 中 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 名手 和男 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−51775（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】結晶質のセラミックス粉末と、Ｓｉを含有
し熱処理過程において塑性流動可能なＳｉ系セラミック
スに変化する有機ポリマーとをプレミックスした後、該
プレミックス材を所定の温度域で任意形状に成形し、該
成形した成形体表面に、金属粉末と前記有機ポリマーと
からなる金属層のパターンを形成して所定の温度で熱処
理を行い、該熱処理により前記有機ポリマーを熱分解し
てＳｉ系セラミックスに変化させるとともに、前記金属
層を該熱分解したＳｉ系セラミックスを介して接着した
セラミックス焼結体を形成することを特徴とする表面に
金属を有するセラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60177743A JPH066517B2 (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 表面に金属を有するセラミツクスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60177743A JPH066517B2 (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 表面に金属を有するセラミツクスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6239091A JPS6239091A (ja) | 1987-02-20 |
| JPH066517B2 true JPH066517B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=16036344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60177743A Expired - Lifetime JPH066517B2 (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 表面に金属を有するセラミツクスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH066517B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63285813A (ja) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 金属化面を有する超電導材の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5551775A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-15 | Kyoto Ceramic | Metallization of nonnoxide ceramic |
| JPS6215512A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 自動焦点調節装置用発光素子 |
-
1985
- 1985-08-14 JP JP60177743A patent/JPH066517B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6239091A (ja) | 1987-02-20 |
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