JPS60264381A - 炭化珪素質焼結体表面メタライズ形成法 - Google Patents
炭化珪素質焼結体表面メタライズ形成法Info
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- JPS60264381A JPS60264381A JP11903884A JP11903884A JPS60264381A JP S60264381 A JPS60264381 A JP S60264381A JP 11903884 A JP11903884 A JP 11903884A JP 11903884 A JP11903884 A JP 11903884A JP S60264381 A JPS60264381 A JP S60264381A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ファインセラミック材料として機械工業、電
子工業等の分野で精密加工品として用いられる炭化珪素
質焼結体（以下単にＳｉＣという）の改良に関するもの
である。
子工業等の分野で精密加工品として用いられる炭化珪素
質焼結体（以下単にＳｉＣという）の改良に関するもの
である。
最近、機械工業、電子工業をけじめとするあらゆる産業
分野で工業月利に対して要求される課題が拡大し、従来
は金属やグラスチックで十分であった部材も而・１熱性
や耐酸化性等の点から使用限界が生ずるに至り、ファイ
ンセラミック材料が使用されるようになって来ている。
分野で工業月利に対して要求される課題が拡大し、従来
は金属やグラスチックで十分であった部材も而・１熱性
や耐酸化性等の点から使用限界が生ずるに至り、ファイ
ンセラミック材料が使用されるようになって来ている。
しかしながら、ファインセラミック材料は倹れた詰性能
を有するものの、靭性が金属に劣りかつ高い硬度を有す
るため、機械加工や接着接合などが困難であった。
を有するものの、靭性が金属に劣りかつ高い硬度を有す
るため、機械加工や接着接合などが困難であった。
このような状況下にありながら、７７°インセラミツク
材料は集積回路基板、精密ベアリング、ガスタービンな
どの？＃密加工品への応用が拡大するに伴い、他の材料
と同様な精密仕上げが行われるようになり、切削、研摩
のように単に葉材の一部を除去するだけでなく、メタラ
イズや接合のように他の物質を伺着させることの必要性
が高まって来ている。そこで、上記要請に対し、特に炭
化珪素質焼結体表面をメタライズ（金属化）する方法と
して、特開昭５５−１１３６８３号公報及び特開昭５７
−１６０９０６号公報に記載の方法が提案されている。
材料は集積回路基板、精密ベアリング、ガスタービンな
どの？＃密加工品への応用が拡大するに伴い、他の材料
と同様な精密仕上げが行われるようになり、切削、研摩
のように単に葉材の一部を除去するだけでなく、メタラ
イズや接合のように他の物質を伺着させることの必要性
が高まって来ている。そこで、上記要請に対し、特に炭
化珪素質焼結体表面をメタライズ（金属化）する方法と
して、特開昭５５−１１３６８３号公報及び特開昭５７
−１６０９０６号公報に記載の方法が提案されている。
しかるに、前者即ち特開昭５５−１１３８３号公報に開
示されている技術は、周期律表第４族−第７族に属する
タングステンやニッケル等の粉末を少くとも一種以上混
合したメタライズペースト（金属化用組成物）を、ｓｉ
ｃ焼結体表面に塗布し、非酸化性雰囲気中で焼成する金
属化する方法である。しかしながら、この方法によれば
前記金属でＳｉＣ焼結体表面がメタライズされるに際し
てＳｉＣの分解を起し、ひいてはＳｉＣ焼結体表面から
メタライズ被膜が剥離するなどの欠点がある。
示されている技術は、周期律表第４族−第７族に属する
タングステンやニッケル等の粉末を少くとも一種以上混
合したメタライズペースト（金属化用組成物）を、ｓｉ
ｃ焼結体表面に塗布し、非酸化性雰囲気中で焼成する金
属化する方法である。しかしながら、この方法によれば
前記金属でＳｉＣ焼結体表面がメタライズされるに際し
てＳｉＣの分解を起し、ひいてはＳｉＣ焼結体表面から
メタライズ被膜が剥離するなどの欠点がある。
又、後者即ち特開昭５７−１６０９０６号公報に開示さ
れている技術は、ＳｉＣメタライズ層がｃｕを主成分と
し、これにＭｎ又はＭｎ化合物などの珪化物を形成する
金属元素を含有することをｆｉ−徴としている。しかし
ながら、上記メタライズ層は、銅を主成分とするもので
あるから前掲の特開昭、ｔ″ ５５−１１３６８３号の
ものよりは強い密着強度を得られるものの、その応用範
囲には限界がある。
れている技術は、ＳｉＣメタライズ層がｃｕを主成分と
し、これにＭｎ又はＭｎ化合物などの珪化物を形成する
金属元素を含有することをｆｉ−徴としている。しかし
ながら、上記メタライズ層は、銅を主成分とするもので
あるから前掲の特開昭、ｔ″ ５５−１１３６８３号の
ものよりは強い密着強度を得られるものの、その応用範
囲には限界がある。
すなわち銅の熱膨張率は１６×１０″′４７℃であシ、
ＳｉＣの熱膨張率が４ｘ１０−／℃程度のため、かなシ
差異があるので、高温下で使用した場合、熱膨張率の差
によってＳｉＣ層からメタライズ層が剥離することが考
えられる。
ＳｉＣの熱膨張率が４ｘ１０−／℃程度のため、かなシ
差異があるので、高温下で使用した場合、熱膨張率の差
によってＳｉＣ層からメタライズ層が剥離することが考
えられる。
上記の従来技術の欠点を解消するには次の３点１・ごつ
いて改良することが必要である。すなわち、（イ） Ｓ
ｉＣ焼結体表面に不純分が存在していないこと、（ロ）
ＳｉＣとメタライズすべき金属の熱膨張率が近似であ
ること、 （ハ） ＳｉＣと金属のなじみがよくかつ相互にぬれ性
があること、 本発明は、以上の６点について改善を加えるためになさ
れたものである。
いて改良することが必要である。すなわち、（イ） Ｓ
ｉＣ焼結体表面に不純分が存在していないこと、（ロ）
ＳｉＣとメタライズすべき金属の熱膨張率が近似であ
ること、 （ハ） ＳｉＣと金属のなじみがよくかつ相互にぬれ性
があること、 本発明は、以上の６点について改善を加えるためになさ
れたものである。
一般に、接着が強固に行われるためには固体上に液体が
ぬれることが必要であることは良く知られているが、こ
の他になじみがよく併も熱膨張係数が同程度であること
が必要な条件であると考えられる。
ぬれることが必要であることは良く知られているが、こ
の他になじみがよく併も熱膨張係数が同程度であること
が必要な条件であると考えられる。
本発明は、斯かる知見に基づいてなされたものであり、
その要旨とするところは、炭化珪素を主成分とする炭イ
ヒ珪素質焼結体の表面にアルゴンガス及び酸素ガス雰囲
気中で珪素をターゲットとしてスパッタリング法により
酸化珪素被膜を形成し、該酸化珪素被膜の表面に蒸着法
又はスパッタリング法により Ａ４ Ｔｉｔ Ｖ＋ Ｃ
ｒｌ Ｍｎｌ Ｆｅ＋ Ｃｏｔ Ｎｉｌ ＣｕｔＺｎｌ
Ｇｅｔ Ｎｂ、 Ｍｏｌ ｐｄ、 Ａｇｌ Ｚｎｌ Ｓ
ｒｂ Ｔｅｔ ＨＬ Ｔｅｔ ＷｒＰ ｔ＋ Ａｕ、
ｐ ｂから選ばれた金属被膜を形成することにある。
その要旨とするところは、炭化珪素を主成分とする炭イ
ヒ珪素質焼結体の表面にアルゴンガス及び酸素ガス雰囲
気中で珪素をターゲットとしてスパッタリング法により
酸化珪素被膜を形成し、該酸化珪素被膜の表面に蒸着法
又はスパッタリング法により Ａ４ Ｔｉｔ Ｖ＋ Ｃ
ｒｌ Ｍｎｌ Ｆｅ＋ Ｃｏｔ Ｎｉｌ ＣｕｔＺｎｌ
Ｇｅｔ Ｎｂ、 Ｍｏｌ ｐｄ、 Ａｇｌ Ｚｎｌ Ｓ
ｒｂ Ｔｅｔ ＨＬ Ｔｅｔ ＷｒＰ ｔ＋ Ａｕ、
ｐ ｂから選ばれた金属被膜を形成することにある。
本発明において、前記酸化珪素被膜の表面に蒸着法又は
スパッタリング法により金属被膜を形成スル場合の金属
としてＡ４ Ｔｉ、 Ｖ＋ Ｃｒ、 Ｍｎｔ ＦｅｔＣ
ｏｔ Ｎｉｌ Ｃｕｌ Ｚｎｌ Ｇｅ＋ Ｎｂｌ Ｍｏ
ｌ Ｐｄｔ Ａｇｌ Ｉｎ＊ ５ｎｌＴｏ＋ Ｈｆ＋
Ｔａｎ Ｗ Ｐｔ＋ Ａｕ＋ Ｐｂを選んだ理由は、こ
れらの金属が上記（ロ）（・つの条件にか々う特性即ち
熱膨張率やなじみ、ぬれの点でＳｉＣに適性を有するか
らである。
スパッタリング法により金属被膜を形成スル場合の金属
としてＡ４ Ｔｉ、 Ｖ＋ Ｃｒ、 Ｍｎｔ ＦｅｔＣ
ｏｔ Ｎｉｌ Ｃｕｌ Ｚｎｌ Ｇｅ＋ Ｎｂｌ Ｍｏ
ｌ Ｐｄｔ Ａｇｌ Ｉｎ＊ ５ｎｌＴｏ＋ Ｈｆ＋
Ｔａｎ Ｗ Ｐｔ＋ Ａｕ＋ Ｐｂを選んだ理由は、こ
れらの金属が上記（ロ）（・つの条件にか々う特性即ち
熱膨張率やなじみ、ぬれの点でＳｉＣに適性を有するか
らである。
以上の構成になる本発明の方法を図によって説明すると
、先ず第２図に示す如く、ＳｉＣ焼結体（１１の表面に
例えばスパッタリング法により約１０μｍの酸化シリコ
ン層（２）ｆ形成する。この場合の雰囲気は酸素を含む
アルゴンガスである。次に、この酸化シリコン層の表面
に例えばスパッタリング法によシ第１図に示す金属層（
３）を形成する。この２層構造にする利点は、ＳｉＣ上
に化学的な安定な５ｊ０２層を形成することにより、金
属層との反応による接着強度低下を抑制できることにあ
る。又、ＳｉＯ□層は金属との密着性が良いことを利用
したものである。酸化シリコン層はスパッタリング法に
よれば雰囲気ガスの調整により連続的に組成を変化させ
ることができる。なお、上記金属のうち、ＷＴａｌＭＯ
等は高温で使用するものに、又Ａｔ、Ｓｎ等の低温で使
用するものに向いている。
、先ず第２図に示す如く、ＳｉＣ焼結体（１１の表面に
例えばスパッタリング法により約１０μｍの酸化シリコ
ン層（２）ｆ形成する。この場合の雰囲気は酸素を含む
アルゴンガスである。次に、この酸化シリコン層の表面
に例えばスパッタリング法によシ第１図に示す金属層（
３）を形成する。この２層構造にする利点は、ＳｉＣ上
に化学的な安定な５ｊ０２層を形成することにより、金
属層との反応による接着強度低下を抑制できることにあ
る。又、ＳｉＯ□層は金属との密着性が良いことを利用
したものである。酸化シリコン層はスパッタリング法に
よれば雰囲気ガスの調整により連続的に組成を変化させ
ることができる。なお、上記金属のうち、ＷＴａｌＭＯ
等は高温で使用するものに、又Ａｔ、Ｓｎ等の低温で使
用するものに向いている。
また、ＳｔＣ焼結体を得るには、例えばβ型結晶よりな
る炭化珪素１００（重ｉ：）部に対し、はう素０．１（
重量）％と、炭素２（重量）％とを添加し、均一に混合
し７た出発原料を所定の形状にした生成形体を得て、非
酸化性ガス雰囲気中で１７００〜２３００℃−’ｃ焼結
し、嵩密度３．１０ｔＡ” ＯＳ ｉｃ 焼結体を得る
。
る炭化珪素１００（重ｉ：）部に対し、はう素０．１（
重量）％と、炭素２（重量）％とを添加し、均一に混合
し７た出発原料を所定の形状にした生成形体を得て、非
酸化性ガス雰囲気中で１７００〜２３００℃−’ｃ焼結
し、嵩密度３．１０ｔＡ” ＯＳ ｉｃ 焼結体を得る
。
本発明の最も代表的な実施例を次に挙げる。ＳｉＣ焼結
体の表面上の不純分や汚れを取除くためＨＦを１０チ含
む水溶液で洗滌した後、マグネトロンスパッタ装置中で
シリコンをターゲットとし、アルゴンガスに１０％の酸
素ガスを混合したガスによＦ） ０．０１ Ｔｏｒｒの
圧力下でＳｉＣ焼結体基板温度６００〜７００℃の範囲
で２時間スパッタリングした。
体の表面上の不純分や汚れを取除くためＨＦを１０チ含
む水溶液で洗滌した後、マグネトロンスパッタ装置中で
シリコンをターゲットとし、アルゴンガスに１０％の酸
素ガスを混合したガスによＦ） ０．０１ Ｔｏｒｒの
圧力下でＳｉＣ焼結体基板温度６００〜７００℃の範囲
で２時間スパッタリングした。
この時の酸化シリコン膜の厚さは約１０μｍであった。
次に、タングステンをターゲットとし、アルゴン雰囲気
中０．０１ Ｔｏｒｒの圧力下でスパッタリングを２時
間行い、約５μｍのタングステン膜を得た。
中０．０１ Ｔｏｒｒの圧力下でスパッタリングを２時
間行い、約５μｍのタングステン膜を得た。
この焼結体の表面同志をろう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。この接
着強度を引張強度として測定した・Ｉ ところ、６０〜
４５ｋｇ／−の値を得た。この強度は従来法によるメタ
ライズ層を有するＳｉＣ焼結体のろう付は品の約２．５
倍に当る。
、極めて容易に強固な接着を行うことができた。この接
着強度を引張強度として測定した・Ｉ ところ、６０〜
４５ｋｇ／−の値を得た。この強度は従来法によるメタ
ライズ層を有するＳｉＣ焼結体のろう付は品の約２．５
倍に当る。
また、本発明ではＳｉＯｘ被膜を形成するのに、Ｓ１タ
ーゲツトを用い、界囲気のアルゴンガス中へ酸素を含有
させてスパッタリングする方法をとっているが、これは
５ｉ（ｈをターゲットとしアルゴンガス雰囲気中でスパ
ッタリングしても同様の結果が得られた。
ーゲツトを用い、界囲気のアルゴンガス中へ酸素を含有
させてスパッタリングする方法をとっているが、これは
５ｉ（ｈをターゲットとしアルゴンガス雰囲気中でスパ
ッタリングしても同様の結果が得られた。
上記実施例の効果によって明らかなように、本発明の方
法によればＳＩＣ表面５ｉＣｈ被膜を介して強固な接着
を持った金属被膜を得ることができるので、機械工業、
電子工業など多くの分野で使用される精密加工品の素材
として最適なファインセラミック材料を提供することが
できる。
法によればＳＩＣ表面５ｉＣｈ被膜を介して強固な接着
を持った金属被膜を得ることができるので、機械工業、
電子工業など多くの分野で使用される精密加工品の素材
として最適なファインセラミック材料を提供することが
できる。
第１図は本発明によってメタライズされたＳＩＣ焼結体
の断面図、第２図はその中間工程品の断面図である。 （１１ＳｉＣ焼結体基板、（２）酸化シリコン被膜、（
３）金属被膜。 代理人 弁理士 木 村 三 朗
の断面図、第２図はその中間工程品の断面図である。 （１１ＳｉＣ焼結体基板、（２）酸化シリコン被膜、（
３）金属被膜。 代理人 弁理士 木 村 三 朗
Claims (1)
- 炭化珪素を主成分とする炭化珪素質焼結体の表面にアル
ゴンガス及び酸素ガス雰囲気中で珪素をターゲットして
スパッタリング法により酸化珪素被膜を形成し、該酸化
珪素被膜の表面に蒸着法又はスパッタリング法によｐ
＊ｔ＊ ＴＬ Ｖ＋ Ｃｒ＋ Ｍｎ１Ｆｅ＋ Ｃｏｔ
ＮＬ Ｃｕｔ Ｚｎｌ Ｇｅｔ Ｎｂ＋ Ｍｏｌ Ｐｄ
ｌ Ａｇｌ Ｉｎ１Ｓｎｔ Ｔｅ＋ Ｈｆ＋ Ｔａ、
Ｗ Ｐｔ＊ Ａｕ＋ ｐｂから選ばれた金属被膜を形成
することを特徴とする炭化珪素質焼結体表面メタライズ
形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11903884A JPS60264381A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 炭化珪素質焼結体表面メタライズ形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11903884A JPS60264381A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 炭化珪素質焼結体表面メタライズ形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60264381A true JPS60264381A (ja) | 1985-12-27 |
| JPH0451518B2 JPH0451518B2 (ja) | 1992-08-19 |
Family
ID=14751412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11903884A Granted JPS60264381A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 炭化珪素質焼結体表面メタライズ形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60264381A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63315585A (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-23 | Ngk Insulators Ltd | 金属・セラミック複合体 |
-
1984
- 1984-06-12 JP JP11903884A patent/JPS60264381A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63315585A (ja) * | 1987-06-17 | 1988-12-23 | Ngk Insulators Ltd | 金属・セラミック複合体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0451518B2 (ja) | 1992-08-19 |
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