JPS6230158B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】

(1) 発明の分野 本発明は、炭化けい素などけい素化合物をその
構成成分又は不純物として含むセラミツクの金属
化法に係り、詳しくは炭化けい素焼結体又は酸化
けい素含有アルミナ焼結体よりなるセラミツクの
特定表面に、密着力の強いマンガン含有金属層を
比較的低温（マンガンの融点より低い温度）で短
時間に形成する方法及びそのマンガン含有金属層
上に他の金属層を接合する方法に関する。 本発明により製造された金属化セラミツクは、
半導体装置用基板、電子部品、機構部品、構造材
などの材料、部品又は中間材料などとして、各種
用途に供される。 (2) 従来技術の説明 セラミツク焼結体、特にアルミナ焼結体の金属
化法は古くから知られている。セラミツクコンデ
ンサへの電極付け、電子管などの絶縁性封止材
料、半導体装置における半導体素子接合技術、半
導体装置の基板における配線技術など、セラミツ
クの金属化はきわめて重要なものである。 アルミナ、ベリリアなどの酸化物系セラミツク
については古くから研究され、各種の金属化法が
ある。例えばアルミナセラミツクにおいては、マ
ンガン粉末とモリブデン粉末との混合ペーストを
セラミツクに塗布し、これを焼付ける方法があ
る。その他、上記粉末にチタン水素化物、酸化ア
ルミニウム、酸化けい素、酸化カルシウムなどを
混合したペーストも提案されている（特開昭55−
113683号公報参照）。 特開昭55−113683号公報によれば、炭化けい素
セラミツクの金属化法として、粉末状のａ、
ａ、ａ及びａ族金属の１種以上を10〜100重
量部と、ｂ、ｂ、ｂ、ｂ及び族元素の
１種以上を90重量部以下とからなる金属化用組成
物が示されている。同公報の実施例及びその説明
によると、上記組成物はペーストの形で炭化けい
素セラミツクの表面に塗布され、加熱してセラミ
ツク面に金属膜を形成する。上記ペーストは加熱
時（1000〜1800℃）に溶融せずに拡散によりセラ
ミツクと金属の結合を生じさせるものである。例
えば銅粉末20重量％とマンガン粉末80重量％とか
らなるペーストを炭化けい素セラミツクに塗布
し、これを真空中で焼付いているが、800℃では
金属化状態は不良であると結論づけられている。 公報にはペーストの焼付け時間は明記されてい
ないが、金属の拡散を利用するものであるから、
長時間の加熱が必要である。 モリブデン80重量％、シリカ７〜３重量％、二
酸化マンガン３〜２重量％及びタングステン５〜
15重量％からなるペーストを用いてアルミナセラ
ミツクを金属化する方法が特開昭54−58714号公
報に記載されている。その金属化温度は1370℃で
あり、拡散接合によつて金属化が行われると記載
されている。 タングステン粉末とマンガン粉末とを含むペー
ストで窒化けい素セラミツクを1550℃で拡散接合
によつて金属化を行う方法（特開昭55−51774号
公報）も知られている。これらはいずれも高温で
比較的長時間の加熱が必要である。 アルミナセラミツクは電子材料として、炭化け
い素セラミツクは電子材料、ガスタービンのブレ
ード、内燃機関のエンジン、シールリングなどの
産業機関用材料として注目されている。これらの
セラミツクの金属化がより低温、短時間で容易に
行えるならば、セラミツクに対する熱的ストレス
も小さくなり、熱エネルギーの節約、量産性の向
上が期待できる。 最近の研究の結果、従来のモリブデンペースト
やタングステンペースト（マンガン粉末を含む場
合もある）をセラミツクの表面に印刷して焼付け
た場合、その金属化処理時にマンガンの拡散又は
モリブデンの蒸発、沈着によつて、ペーストを印
刷しない部分の表面の抵抗値が低下することが観
察された。かかる現象により、セラミツクの表面
もれ電流が増加することも観察された。以上のこ
とからも、金属化処理は、なるべく低温、短時間
で実施するのが望ましいのである。 (3) 発明の要約 本発明の目的は、炭化けい素などのけい素化合
物含有セラミツクの金属化処理が比較的低温、短
時間で行え、良好な密着力を示す金属膜を形成す
ることができる金属化法を提供することである。 本発明は、けい素化合物含有セラミツクの表面
に形成したマンガン含有金属層の状態によつて、
従来予測できなかつた全く新しいメカニズムが生
じ、これによつてマンガンの融点より低い温度で
容易に金属化反応が起るという事実の発見に基づ
いている。より詳しくは、セラミツクに含有され
るけい素化合物がマンガンと容易に反応し得る形
態で存在し、かつマンガン又はマンガン合金ある
いはマンガンと他の金属の混合物を、上記セラミ
ツクの表面と高度に密着した状態でセラミツクと
接触させ、これをマンガンの融点より低い温度に
加熱してマンガンとけい素とを反応させ金属化反
応を行わせるものである。 (4) 発明の説明 (i) セラミツク材料 本発明においては、炭化けい素セラミツク、
不純物として酸化けい素を含むアルミナセラミ
ツクなどが代表的なセラミツク材料である。
SiC及びSiO₂は、低温の金属化処理でもマンガ
ンとの良好な反応の場が形成されるならば、容
易にマンガンシリサイドが形成され強固な結合
が得られる。 実験によれば、マンガンの融点（1244℃）よ
り低い温度では窒化けい素セラミツクの場合
は、シリコンと窒素との結合が、マンガンとけ
い素との結合よりも強く、良好な金属化膜が得
られなかつた。 本発明で使用するセラミツク材料は、その中
に含まれるけい素成分がマンガンと反応してマ
ンガンシリサイドを形成し得るようなものであ
る。炭化けい素と酸化けい素のシリコンはマン
ガンと低温で容易に反応し得る成分である。 (ii) マンガン含有金属層 本発明において、マンガン原子又はマンガン
結晶はセラミツク基体の炭化けい素結晶粒又は
アルミナ結晶粒に最接化し、緊密に密着して炭
化けい素や酸化けい素とマンガンが容易に反応
し得る状態を形成する必要がある。かかる状態
を形成する手段として次のものがある。 (イ) マンガンをセラミツク基体の全面又は特定
表面に真空蒸着する。この蒸着膜のマンガン
原子又は結晶は、セラミツク基体表面の微細
構造に入り込み、緊密に密着しているから、
マンガンと基体中のシリコンとが容易に反応
する。一例では、金属化処理は700℃で１分
間以下で実施できるという驚くべきことがわ
かつている。 (ロ) マンガンと銅、ニツケル又はチタンとの合
金を真空蒸着してセラミツク基体表面に沈着
する。この場合、マンガンの蒸気圧が高いた
め、セラミツク表面に接する側ではマンガン
リツチな層が形成され、その上に合金成分リ
ツチな層が形成される。このような蒸着膜の
作用は、上記(イ)の場合とほとんど同じである
と考えられる。 (ハ) マンガンの微粉末（なるべく細かいもの、
例えば５μｍ以下、特に２μｍ以下）で金属
化用ペーストを調製し、これをセラミツク表
面にスクリーン印刷法などで印刷する。かか
る微粉末でマンガンペーストを調整すれば、
マンガン微結晶は炭化けい素結晶粒又はアル
ミナ結晶粒の表面と緊密に密着し、シリコン
とマンガンとの反応が容易に行われる状態と
なる。 なお、マンガン粉単独でなく、銅、ニツケ
ル、チタンなど他の金属の微粉末との混合系
でもよい。また、マンガンと銅、ニツケル、
チタンなどの合金を、微粉末にし、ペースト
を調整してもよい。上記のような混合系又は
合金系において、その組成はマンガンと他の
金属が金属化処理温度において融液を形成し
得る範囲のものがよい。かかる融液が形成さ
れることによつて、マンガン原子とセラミツ
ク基体中のシリコン原子は最接近して容易に
反応し得る。上記組成については次の項で説
明する。 (ニ) マンガンと銅、ニツケル又はチタンの特定
合金の箔、線、粉末をセラミツクの表面に載
置し、これを加圧しながら合金の融点以上で
マンガンの融点より低い温度に加熱すると、
合金が溶融し液相が形成される。このように
して形成された液相は、セラミツク基体のシ
リコン原子に最接近し、シリコンとマンガン
は容易に反応し得る。 特に好ましい合金組成は、25〜45重量％マ
ンガン−銅合金（融点870℃±約10℃）、50〜
70重量％マンガン−ニツケル合金（融点1018
℃±約10℃）、及び42〜43重量％マンガン−
ニツケル合金（融点1175℃±約10℃）であ
る。これらの合金は、マンガンの融点よりず
つと低い温度で融液を形成し得、かつ良好な
金属化膜を形成できる。 前記特開昭55−113683号では、銅（20％）
−マンガン（80％）ペーストを用いており、
1000℃に加熱して金属化しているので、融液
は形成されず、従つて長時間加熱して拡散し
なければならない。本発明によれば、上記銅
−マンガン合金の箔を用いて、860℃近辺で
わずか１分以下の加熱で良好な金属化膜が得
られる。 上記合金組成は、前項(ハ)の場合にもあては
まる。 (ホ) その他の方法 マンガン又はマンガン合金層を形成する他
の方法として、スパツタリング、又は超微粉
を用いたプラズマ溶射がある。 (iii) 金属又はセラミツクとの接合 上記のようにして得た金属化膜を有するセラ
ミツクに他の金属又は金属膜あるいはセラミツ
クを接合するには次の方法がある。 マンガン含有金属層（マンガン単独も含む。
以下同じ）を、蒸着、スパツタリング、ペース
ト印刷で形成し、これを金属化処理した場合に
は、鉄、銅、ニツケルなどの金属膜を電気めつ
き又は化学めつきで形成し、必要に応じ金属膜
を加熱して強固に結合させる。チタンやアルミ
ニウムならば蒸着、スパツタリングで形成す
る。 マンガン含有金属層を形成するのにマンガン
合金の箔などを用いる場合は、マンガン合金の
上に、鉄、銅、ニツケル、チタン、アルミニウ
ムなどの箔又は板あるいは線を載置し、加圧、
加熱すれば、金属化と接合が同時に行える。加
圧力は、0.01Kg／mm²以上であればよく、１Kg／
mm²以下で充分である。 マンガン含有金属層に、炭化けい素又は酸化
けい素含有セラミツクを載置して加熱すれば、
セラミツク同志の接合が得られる。 (iv) セラミツクの表面粗さ 炭化けい素セラミツクに本発明を適用した場
合、炭化けい素とマンガンは次のように反応し
て金属化される。 SiC＋Mn→SiMn＋Ｃ この事は、金属化面を研摩して分析し、遊離
炭素が存在することを確認することによつて確
かめられた。アルミナセラミツクの場合は、不
純物として含まれているSiO₂がMnと反応して
強固な結合を作ると考えられる。 SiO₂＋Mn→SiMn＋O₂ 従つて本発明では、上記の反応が進行し易い
状態を作ることが重要である。 セラミツクの表面粗さΔＨと使用するマンガ
ン粉又はマンガン合金粉の粒径との関係につい
て考察する。例えばセラミツクの表面粗さが５
μｍであれば、ペースト中のマンガン又はマン
ガン合金粉の大きさはなるべく小さく、特に２
μｍ以下にするのがよい。一般的には、表面粗
さ（ΔＨ）をμｍで表わした場合、使用するセ
ラミツク基板の表面粗さよりも小さい粒径（μ
ｍ）のマンガン粉又はマンガン合金粉を用いる
のがよい。 これに対して、蒸着、スパツタリング、溶射
あるいは融液の場合は、マンガン原子又は微結
晶はセラミツクの表面粗さよりはるかに小さ
く、蒸着、スパツタリング、溶射のままでセラ
ミツク基板表面によく密着し得るので、セラミ
ツクの表面粗さは問題とならない。 (5) 図面及び実施例の説明 第１図は本発明の実施例で用いられた金属化法
の説明図で、例えば炭化けい素セラミツク１と、
銅箔２の間にマンガン−銅合金の箔３をはさみ、
これを銅ブロツク５，５′間にはさんで、治具
４，４′により加圧し、高周波コイル６でセラミ
ツク１と合金箔３及び銅箔２を加熱する。 第２図ａ，ｂ，ｃは、第１図のようにして得た
銅箔付きセラミツクにおける銅箔のはく離強さ測
定試料の作り方及び測定法を示す。図ａのよう
に、銅箔１２のついたセラミツク１１の中間に切
り込みスリツト１７を形成し、これを図ｂのよう
に銅箔１２側に折り曲げ、図ｃのように治具１
８，１８′で固定して矢印の方向に引張り、はく
離強さを求めた。 第３図ａ，ｂは、従来のペーストを用いた半導
体装置及び本発明の金属化セラミツク基板を半導
体装置に適用した例を示す。この例は半導体素子
とセラミツク基板との間の熱抵抗を測定するため
に作られたものである。図ａにおいて、厚さ0.6
mmの炭化けい素基板２１の上に、モリブデン−マ
ンガンペーストを焼付けて金属化層２０を形成
し、その上にはんだぬれ性のあるニツケル膜２４
（厚さ0.5μｍ）で電気めつきで形成した。 そしてはんだ２２でシリコンダイオード２３を
接着した。 図ｂにおいて、マンガン含有金属化層２４と銅
箔２５（厚さ50μｍ）が直接接合しており、図ａ
のようなニツケル膜は必要でない。他の構成は図
ａと同じである。 第４図は、第２図の測定法で得られた銅箔のは
く離強さと、マンガン−銅合金中のマンガン含量
との関係を示すもので、マンガン含量が25％以上
になると、はく離強度が５Kg／cmを越し、30％以
上になると、はく離強度は著しく高くなり、35％
以上になると、銅箔で破断するようになる。 第５図は、マンガンを蒸着したときの金属化処
理温度と引張り強さとの関係を示す。金属化温度
が600℃以上で充分な接合強度が得られ、約700℃
〜約1000℃の間では、金属化膜では破断が起らな
くなる。 第６図は、マンガン−銅合金及びマンガン−ニ
ツケル合金を蒸着したときのマンガン含有量と引
張り強さとの関係を示す。図によつて明らかなよ
うに、マンガン含有量が20％を越すと引張り強さ
が高くなり、約25％を超すと金属化膜では破断し
なくなる。 第７図は、第２図に示す方法で測定した金属化
（接合も同時）温度とはく離強さの関係を示す。 第８図は、本発明によつて金属化した基板の表
面状態をリーク電流で示したものである。曲線３
５は、金属化膜の一部をエツチングで除去したま
ま（純水に浸漬洗浄）で、２つの電極部を形成し
て、その電極部間に電圧をかけて、電極部間の表
面リーク電流を測定したものである。 曲線３６は、上記のようにして得た試料の露出
表面をアセトン中で超音波洗浄したもの、曲線３
７は露出表面をサンドプラストで研摩したものに
ついて示す。測定はいずれも20℃で行われた。比
較のため、公知のモリブデン−マンガンペースト
を、電極形状に印刷焼付け（1550℃）して得た材
料について、リーク電流を測定したところ、50V
で約10^-6(A)、1000Vで約10^-3(A)であり、本発明の
場合より著しく大きい。 本発明の場合は、全面に金属化膜を形成し、そ
の一部をエツチングして露出して測定したもので
あり、比較例のように電極部のみに金属化膜を形
成すれば、一層リーク電流が小さくなる。モリブ
デンペーストの場合、焼付温度が高いので、モリ
ブデンやマンガンの蒸発が起り、更にそれらの拡
散が起るので、セラミツク基板の表面状態を悪く
するのである。 第９図は、本発明によつて得た金属化セラミツ
クの耐熱性試験結果を示し、600℃に加熱しても
金属化膜の特性は低下していない。なお加熱条件
は、真空中（10^-5torr）で１時間保持である。金
属化はマンガン−銅合金を用い、860℃で銅箔を
接合した。 実施例 １ ２重量％のBeOを添加して焼結した炭化けい素
焼結体から、厚さ1.5mm、縦、横各15mm、表面粗
さ５μｍの試料を10個作つた。この試料に厚さ25
μｍのマンガン−銅合金箔（マンガン含有量１〜
60重量％）及び厚さ100μｍの銅箔を重ね、第１
図の装置を用いて0.05Kg／mm²の圧力を加え、高周
波加熱で合金箔の融点に加熱した。加圧は、加熱
及び冷却の間かけていた。 加熱速度を1000℃／分とし、マンガン−銅合金
の融液が形成される温度を治具４，４′間の距離
変化によつて検出した。マンガン−銅合金箔が溶
融した後約１秒間その温度に保持してから加熱を
停止し、自然冷却した。 加熱中は、試料周辺にアルゴンガスを吹き付け
金属の酸化を防止した。 一たん融液となつたマンガン−銅合金は冷却後
も接合面に残留しているが、一部接合面に排出さ
れていた。その排出部の組成は、マンガン−銅合
金の組成とほぼ同じであるが、わずかにシリコン
が検出された。 第３図は、上記のようにして得た試料のはく離
強さとマンガン−銅合金のマンガン含有量との関
係を示す。測定にあたつては第２図ａ，ｂ，ｃの
方法がとられた。 はく離試験で、銅箔で破断した試料の炭化けい
素と金属化層との界面を観察した。炭化けい素表
面から金属層（金属化層及び銅箔層）をエツチン
グで除去し、その露出表面を顕微鏡で観察した結
果、炭化けい素表面には侵食されたような微小な
凹凸が形成されていた。このことからも、炭化け
い素とマンガンとが反応したことが推定される。 実施例 ２ 実施例１と同様な方法で、厚さ50μｍの37.8重
量％マンガン−銅合金及び100μｍの銅箔を種々
の温度で炭化けい素に接合した。 こうして得た試料につき、はく離強さを測定し
て第７図の結果を得た。第７図の結果によれば、
上記組成のマンガン−銅合金箔を用いた場合、
860〜900℃の接合温度が適していることがわか
る。 加熱時間は１〜10秒で十分であり、温度が高す
ぎたり、加熱時間が長すぎるとシリコンとマンガ
ンの反応が過剰になり、かえつてはく離強さが減
少する。 加圧はマンガン−銅合金の融液がセラミツク表
面でよく広がり、かつ密着するのに必要で、加圧
力は0.01Kg／mm²以上、１Kg／mm²以下、特に0.01〜
0.5Kg／mm²が好ましい。過度の加圧をすると、セ
ラミツクに損傷を与えることがある。 実施例 ３ ２重量％BeO入り炭化けい素焼結体（表面粗さ
２μｍ）、アルミナ焼結体（表面粗さ３μｍ）及
び窒化けい素焼結体（表面粗さ３μｍ）に、以下
に示す種々の金属化及び接合を行なつた。 (1) 厚さ50μｍの37.5％マンガン−銅合金箔と厚
さ100μｍの銅箔又は50μｍのニツケル箔を実
施例２と同様にして金属化及び接合を行なつ
た。 (2) 厚さ50μｍの60％マンガン−ニツケル合金箔
と厚さ100μｍの銅箔又は50μｍのニツケル箔
の金属化及び接合。温度は1018℃、加圧は0.05
Kg／mm²。 (3) 厚さ50μｍの42.5％マンガン−チタン合金箔
と厚さ100μｍの銅箔又は50μｍのニツケル箔
を用いた金属化及び接合。加熱温度は1175℃、
加圧は0.05Kg／mm²。 (4) マンガンを真空蒸着で2.5μｍの厚さに形成
して700℃で金属化処理をし、その上に電気め
つきで２μｍの銅又はニツケル膜を形成し、加
熱して両者を接合させた。 (5) 37.5％マンガン−銅合金を真空蒸着し、700
℃で金属化処理をし、その上に銅又はニツケル
めつきをして加熱接合した。 (6) 平均粒径20μｍ及び２μｍ以下のマンガン粉
をニトロセルロースと酢酸ブチル混合物に分散
してペーストを作り、スクリーン法でセラミツ
ク表面に印刷、焼付け（合金化）し、その上に
銅又はニツケルめつきをして、加熱し両者を接
合した。 (7) 平均粒径２μｍ以下の37.8％マンガン−銅合
金粉及び平均粒径２μｍ以下のマンガン粉と銅
粉の混合物から上記(6)のようにしてペーストを
作り、金属化、接合をした。 上記のようにして作成した試料につき、金属化
膜（マンガン含有金属層）及びその上に形成した
金属層の性質を検査した。その結果を第１表にま
とめて示す。

【表】 表において、被接合材“なし”は金属化膜（マ
ンガン含有合金層の状態を評価するため、被接合
材を接合しなかつたものである。そのため、合金
箔を用いた場合は、加圧する手段として、マンガ
ン−銅合金にぬれない治具で加圧した。 表において、“なし”の場合、◎は平滑で密着
力の強い金属化膜が得られたもの、〇は密着力の
やや低いもの、△は平滑平がやや劣り密着力も低
いもの、×は平滑性、密着力がともに劣るもので
ある。被接合材を用いた場合、◎は接合強度が著
しく高く、はく離試験で被接合材で破断したも
の、〇は接合強度の高いもの、△は接合強度が低
いもの、×は接合強度が著しく低いものである。 実施例 ４ ５重量％のBeOを含む炭化けい素焼結体（表面
粗さ２μｍ）の表面に、電子ビーム蒸発法で厚さ
２μｍのマンガン膜を形成し、これを真空中で第
５図に示す温度で金属化処理をした。加熱時間は
１分間である。金属化処理後、電気めつきで厚さ
５μｍのニツケル膜を形成した。次いで、これを
700℃で10分間加熱してニツケル膜とマンガン層
を拡散接合した。 このようにした得たメタライズ層の炭化けい素
基体間の接着力（結合力）を評価するために、厚
さ200μｍの銅箔を縦３mm×横３mmの面積分だけ
ニツケル膜にはんだ付けし、残りの銅箔の部分を
引き上げて、引張り強度を求めた。その結果を第
５図に示す。第５図によれば、金属化処理温度が
650〜1000℃ではんだ層で破断が生じることがわ
かる。 実施例 ５ ２重量％の窒化アルミニウムを添加した炭化け
い素焼結体（表面粗さ２μｍ）の表面に厚さ2.5
μｍのマンガン−銅合金及びマンガン−ニツケル
合金を真空蒸着し、次いでこれを真空中で700℃
に１分間加熱して炭化けい素とマンガンとを反応
させた。 次いで上記金属化層の上に厚さ５μｍのニツケ
ル膜を形成し、700℃で10分間加熱して拡散接合
した。このようにして得た試料の引張り強度を実
施例４と同様に測定して第６図の結果を得た。 マンガン−銅又はマンガン−ニツケル蒸着膜中
のマンガン含有量が20重量％になると、引張り強
度が６Kg以上となり、25重量％以上になると、金
属化膜では破断しなくなる。 実施例 ６ 実施例２で得た試料のうち、860℃で金属化処
理を行なつたものについて、金属化膜（マンガン
含有金属層及び銅箔）の一部をエツチング除去
し、電極となるべき２つの金属化膜（銅層付き）
を残して、炭化けい素セラミツクの表面状態（電
気特性）を測定して第８図の結果を得た。図中の
曲線３５，３６，３７は既に説明したが、従来の
モリブデン−マンガンペーストを用いた場合
（50Vで10^-6A、1000Vで10^-3A）と比べると、本
発明の場合はセラミツク表面の劣化がはるかに少
ない。 実施例 ７ 実施例２で得た試料を第９図に示す温度に１時
間再加熱した。その結果、600℃までは、金属化
膜の接着力低下は認められず、650℃でもわずか
しか接着力が低下しない。 また、−50℃〜＋150℃で1000回の熱サイクル試
験をしたが、はく離強度の低下はなかつた。 実施例 ８ 実施例２で得た試料を用いて、第３図ｂに示す
試料及び従来のモリブデン−マンガンペーストを
用いて第３図ａに示す比較試料を作つた。各試料
の寸法等は先に説明した通りである。 上記試料を用いて、初期の熱抵抗及び−50℃〜
＋150℃で1000回の熱サイクル後の熱抵抗を測定
したところ、次の結果を得た。

【表】 なお、熱抵抗は、ダイオード２３とはんだ層２
２の接合面における温度T₁と、炭化けい素セラ
ミツクの下側表面温度T₂との差を、ダイオード
の発熱量Ｑで除して求めた（T₁−T₂／Ｑ）。 (6) 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、比較的
低温、短時間で良好な金属化処理が行える。その
結果、セラミツク基体そのものに対する悪影響も
少なくなり、セラミツクの特性低下又は変化が少
なく、さらに熱経済性もよくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に用いられた金属化
処理装置の概略一部断面図、第２図ａ，ｂは、は
く離強さ試験の試験片の作製法を説明する斜視
図、第２図ｃは、はく離試験法を説明する概略図
であり、第３図は本発明の実施例で作られた半導
体装置の断面図で、ａは比較試料、ｂは発明試料
を示し、第４図はマンガン−銅合金中のマンガン
含有量と、金属膜のはく離強との関係を示すグラ
フ、第５図はマンガン蒸着膜の熱処理温度と金属
化膜の引張り強さとの関係を示すグラフ、第６図
はマンガン−銅合金蒸着膜及びマンガン−ニツケ
ル合金蒸着膜のマンガン含有量と金属膜の引張り
強さとの関係を示すグラフ、第７図はマンガン−
銅合金箔を用いた金属化処理の温度とはく離強さ
との関係を示すグラフ、第８図は本発明により得
られた試料のセラミツク基体の表面状態をリーク
電流で測定して得られたグラフ、及び第９図は、
本発明により得られた試料の熱劣化試験結果を示
すグラフである。 １……セラミツク、２……銅箔、３……マンガ
ン−銅合金箔、４……治具、５……銅ブロツク、
６……高周波コイル、２２……はんだ、２３……
ダイオード、２４……ニツケル膜、２０……モリ
ブデン金属化膜、２１……炭化けい素セラミツ
ク、２５……銅箔、２６……マンガン含有金属
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭化けい素焼結体又は酸化けい素含有アルミ
   ナ焼結体よりなる焼結セラミツクの所望表面に、
   マンガン含有金属層を形成し、該金属層をマンガ
   ンの融点より低い温度に加熱してマンガンとけい
   素との結合反応を行わせる方法であつて、上記マ
   ンガン含有金属層を上記結合反応に先立つて上記
   セラミツク表面に緊密に密着させ、上記焼結セラ
   ミツク中の炭化けい素又は酸化けい素とマンガン
   とをマンガンの融点より低い温度で反応させるこ
   とを特徴とする焼結セラミツクの金属化法。 ２ 上記マンガン含有金属層がマンガン又はマン
   ガン合金あるいはマンガンと他の金属との混合物
   の蒸着膜、スパツタリング膜又はプラズマ溶射膜
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の焼結セラミツクの金属化法。 ３ 上記マンガン含有金属層がマンガンと銅、ニ
   ツケル又はチタンとの合金融液層であつてかつそ
   の融液層が他の部材を介して上記セラミツクの表
   面に加圧、密着されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の焼結セラミツクの金属化
   法。 ４ 上記マンガン含有金属層が上記焼結セラミツ
   クの表面粗さよりも小さい粒径を有するマンガン
   粉、マンガンと銅、ニツケル又はチタンとの合金
   粉、あるいはマンガン粉と銅粉、ニツケル粉又は
   チタン粉との混合物を含むペーストをセラミツク
   の表面に塗布し焼付けて得られたものである特許
   請求の範囲第１項記載の焼結セラミツクの金属化
   法。 ５ 上記マンガン合金が、マンガン25〜45重量％
   と銅との合金、マンガン50〜70重量％とニツケル
   との合金又はマンガン42〜43重量％とチタンとの
   合金である特許請求の範囲第３項又は第４項記載
   の焼結セラミツクの金属化法。 ６ 炭化けい素セラミツクの所望表面に、マンガ
   ンを25〜45重量％含む残銅からなる合金、マンガ
   ンを50〜70重量％含み残ニツケルからなる合金又
   はマンガンを42〜43重量％を含み残チタンからな
   る合金の箔を載置し、次いで該箔を0.01Kg／mm²以
   上の加圧下で上記合金の融池以上でマンガンの融
   点以下の温度に加熱し溶融させて液状の金属層を
   形成し、炭化けい素とマンガンの結合反応を行わ
   せて金属化層を形成することを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の焼結セラミツクの金属化
   法。 ７ 結合させるべき金属材料又はセラミツク材料
   を上記金属化層上に載置して加圧下で加熱して結
   合反応を行わせる特許請求の範囲第６項記載の金
   属化法。 ８ 焼結された酸化けい素含有アルミナセラミツ
   クの所望表面に、マンガン金属層又はマンガンと
   他の金属との混合金属層を真空蒸着又はスパツタ
   リングにより形成し、次いでこれをマンガンとア
   ルミナ中の酸化けい素との結合反応を行わせるに
   充分な温度に加熱することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の焼結セラミツクの金属化法。 ９ 炭化けい素セラミツクの所望表面に、マンガ
   ンを25〜45重量％含み残部銅からなる合金、マン
   ガンを50〜70重量％含み残部ニツケルからなる合
   金又はマンガンを42〜43重量％含み残部チタンか
   らなる合金の箔ならびに銅、ニツケル又はチタン
   の箔又は板を載置し、次いで該箔を0.01Kg／mm²以
   上の加圧下で上記合金の融点以上でマンガンの融
   点以下の温度に加熱し溶融させ、液状のマンガン
   含有金属層を形成し、炭化けい素とマンガンとの
   結合反応及び上記箔間又は箔との板との結合を行
   わせることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の焼結セラミツクの金属化法。 １０ マンガン含有金属層を金属化熱処理した
   後、該金属化層上に銅又はニツケルの金属層を形
   成することを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の焼結セラミツクの金属化法。