JPS6360186A - 窒化アルミ系セラミツクス表面の金属化組成物、金属化方法 - Google Patents
窒化アルミ系セラミツクス表面の金属化組成物、金属化方法Info
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- JPS6360186A JPS6360186A JP20403586A JP20403586A JPS6360186A JP S6360186 A JPS6360186 A JP S6360186A JP 20403586 A JP20403586 A JP 20403586A JP 20403586 A JP20403586 A JP 20403586A JP S6360186 A JPS6360186 A JP S6360186A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (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】
本発明は窒化アルミ系セラミックスの表面を金属化する
ための新規な組成物とそれを用いた金属化方法に関する
ものである。
ための新規な組成物とそれを用いた金属化方法に関する
ものである。
従来よりｇ化アルミ系セラミックスを主成分とするセラ
ミックス同志あるいはこのような窒化アルミ系セラミッ
クスと金属とを、金属ろう材料を用いて接合することな
どを目的として、ｈ（ｏ −Ｍｎ系やＣｕ−人ｇ−Ｔｉ
系の組成物及びこれらを用いる金属化方法が提案され
て来た。しかしながら窒化アルミ系セフミックスをＭｏ
−Ｍｎ 系組成物を用いて金属化する場合には期待
するほどＫは接合強度が得られず剪断強度で数ＫＦ／關
２と低く、 又Ｃｕ−ムｇ−Ｔｉ系組成物を用いる場合
には１０数％以上のＴｉを含むため後のろう付工程で酸
化され易く、ろうが廻シにくいなどの問題があった。
ミックス同志あるいはこのような窒化アルミ系セラミッ
クスと金属とを、金属ろう材料を用いて接合することな
どを目的として、ｈ（ｏ −Ｍｎ系やＣｕ−人ｇ−Ｔｉ
系の組成物及びこれらを用いる金属化方法が提案され
て来た。しかしながら窒化アルミ系セフミックスをＭｏ
−Ｍｎ 系組成物を用いて金属化する場合には期待
するほどＫは接合強度が得られず剪断強度で数ＫＦ／關
２と低く、 又Ｃｕ−ムｇ−Ｔｉ系組成物を用いる場合
には１０数％以上のＴｉを含むため後のろう付工程で酸
化され易く、ろうが廻シにくいなどの問題があった。
本発明は、窒化アルミニウム系セラミックスと適度に反
応性を有し、かつ、濡れ性を有する金属化組成物の構成
元素の種類と含有量や、金属化するための加熱処理の方
法に関して研究を重ねて完成されたものであシ、−段と
強度の優れたかつ比較的酸化しに＜＜、信頼性の大きな
ろう材処理を施すことができる窒化アルミ系セラミック
ス（以下ＡＪＮ系セラミックスとする）の表面金属化技
術を提供することを目的としている。
応性を有し、かつ、濡れ性を有する金属化組成物の構成
元素の種類と含有量や、金属化するための加熱処理の方
法に関して研究を重ねて完成されたものであシ、−段と
強度の優れたかつ比較的酸化しに＜＜、信頼性の大きな
ろう材処理を施すことができる窒化アルミ系セラミック
ス（以下ＡＪＮ系セラミックスとする）の表面金属化技
術を提供することを目的としている。
本発明のＡｔＮ系セラミックス焼結体表面の金属化組成
物は、Ｐｄは１０〜８０重量％（以下重量％の重Ｊを省
略）、Ｔａを５〜８５％、Ｚｒを１．０〜１２．０％、
Ｍｎを０．５〜１０．０％、Ｎｉを１１．０％以下、Ｗ
を２０％以下含み、残部実質的にＣｕ及び不可避的不純
物からなることを特徴としている。
物は、Ｐｄは１０〜８０重量％（以下重量％の重Ｊを省
略）、Ｔａを５〜８５％、Ｚｒを１．０〜１２．０％、
Ｍｎを０．５〜１０．０％、Ｎｉを１１．０％以下、Ｗ
を２０％以下含み、残部実質的にＣｕ及び不可避的不純
物からなることを特徴としている。
又、本発明の金属化方法はこの金属化組成物よυなる合
金の粉末あるいは混合した各元素の粉末をｌ’Ｎ系セヲ
ミックスの表面に塗布し非酸化性ｌ囲気中で１ＪＦＩ３
あるいは半溶融させて俤付けることを特徴とする。
金の粉末あるいは混合した各元素の粉末をｌ’Ｎ系セヲ
ミックスの表面に塗布し非酸化性ｌ囲気中で１ＪＦＩ３
あるいは半溶融させて俤付けることを特徴とする。
本発明におけるＡＩ！Ｎ系セフミックスとは、Ａ、ＪＮ
。
。
人ＩＮ −ＢＮ 、 ＡｌＮ−８ｉＢＮ４など、あるい
は各種の焼結助剤を含むムｉ！Ｎが６０体積％以上を占
めるセフミックス焼結体である。
は各種の焼結助剤を含むムｉ！Ｎが６０体積％以上を占
めるセフミックス焼結体である。
これらのＡ／Ｎ系セフミックスに対して、Ｚｒは少量で
も謡れ性を著しく同上させるので、溶融初期の段階で金
属化組成物が表面張力によって、塗布パターンよυも縮
少してしまうのを妨げ、正確なパターンを焼付けるのに
有効でらシ、さらに金属化組成物が溶融状態に保持され
ている間Ｋ Ａ！！Ｎ系セラミックスの表面層に拡散侵
入して、 Ｚｒ の酸化物を形成させて金属化層をセ
ラミックス表面に強固に結合させるのに有効である。但
し過１ζ」な反応を生じる場合には、セラミックスの表
面層を変質させてかえって脆化させた９１金属化層自体
が酸化し易くなるので、あまシ多量に含有させることは
かえって不利となるので、１．０〜１２，０％の範囲内
で配合する必要がある。
も謡れ性を著しく同上させるので、溶融初期の段階で金
属化組成物が表面張力によって、塗布パターンよυも縮
少してしまうのを妨げ、正確なパターンを焼付けるのに
有効でらシ、さらに金属化組成物が溶融状態に保持され
ている間Ｋ Ａ！！Ｎ系セラミックスの表面層に拡散侵
入して、 Ｚｒ の酸化物を形成させて金属化層をセ
ラミックス表面に強固に結合させるのに有効である。但
し過１ζ」な反応を生じる場合には、セラミックスの表
面層を変質させてかえって脆化させた９１金属化層自体
が酸化し易くなるので、あまシ多量に含有させることは
かえって不利となるので、１．０〜１２，０％の範囲内
で配合する必要がある。
溶融状態あるいは半溶融状態の金属化組成物中のＭｕは
Ｚｒはどではないが、ＡＩＮ系セラミックスと者干反応
性を有し、さらに金属化組成物の溶融開始温度を下げる
ので金属化層の表面を平滑にするうえで有効な元素であ
る。しかし、あまｒ多量に含有させると金属化層の耐酸
化性、耐蝕性を劣化させるので、わまシ多量に配合させ
ることは好ましくなく、０．５〜１０．０％の範囲内で
配合する必要がある。
Ｚｒはどではないが、ＡＩＮ系セラミックスと者干反応
性を有し、さらに金属化組成物の溶融開始温度を下げる
ので金属化層の表面を平滑にするうえで有効な元素であ
る。しかし、あまｒ多量に含有させると金属化層の耐酸
化性、耐蝕性を劣化させるので、わまシ多量に配合させ
ることは好ましくなく、０．５〜１０．０％の範囲内で
配合する必要がある。
Ｔａは高融点金属元素であり、金属化組成物中で他の成
分に比較して溶解しにくい元素であるが、−度溶解して
しまえば金属化層の融点を上げるので、後のろう付工程
などの高温にさらされる状態でも形状を保ち、又高温強
度を高めるうえで有効な元素である。又ＴａはムＪＮと
親和力があ）、濡れ性を向上させるうえで必須の元素で
ある。但しあまり多量に含有させると、金属化層に未溶
解残渣が多くなるため表面状況を劣化させるので、不利
となるので５〜８５％が適正な成分範囲でちる。
分に比較して溶解しにくい元素であるが、−度溶解して
しまえば金属化層の融点を上げるので、後のろう付工程
などの高温にさらされる状態でも形状を保ち、又高温強
度を高めるうえで有効な元素である。又ＴａはムＪＮと
親和力があ）、濡れ性を向上させるうえで必須の元素で
ある。但しあまり多量に含有させると、金属化層に未溶
解残渣が多くなるため表面状況を劣化させるので、不利
となるので５〜８５％が適正な成分範囲でちる。
ＮｊはＡ７Ｎとの反応性が殆んどなく、濡れ性を劣化さ
せるが、ＰｄやＣｕと共に金属化組成物成分の融点の３
整上必要に応じて配合する元素であり、Ｔａと互いに溶
解度を有するので不利とはならないので１１．０％以下
の成分範囲とする。
せるが、ＰｄやＣｕと共に金属化組成物成分の融点の３
整上必要に応じて配合する元素であり、Ｔａと互いに溶
解度を有するので不利とはならないので１１．０％以下
の成分範囲とする。
Ｐｄは女金属元素の一種であｌ）、ＣｕやＮｉと全率固
溶体を形成して金属化層を均質かつ柔軟性に富む層とす
るうえで必要な元素である。又前記高融点金属元素のＴ
ａを溶解し切るためにはＣｕだけでは不充分であ、９、
Ｐｄも必要不可欠である。
溶体を形成して金属化層を均質かつ柔軟性に富む層とす
るうえで必要な元素である。又前記高融点金属元素のＴ
ａを溶解し切るためにはＣｕだけでは不充分であ、９、
Ｐｄも必要不可欠である。
あまシ多量に配合すると金属化層に局所的に濡れ性の悪
い部分を形成し、表面を粗雑にし、コブ状突起物を形成
させやすくして、好ましくないので１０〜８０％の成分
範囲とする。
い部分を形成し、表面を粗雑にし、コブ状突起物を形成
させやすくして、好ましくないので１０〜８０％の成分
範囲とする。
主成分元素であるＣｕはＡＩＮとの親和力は全く無いが
、金属化層の融点を適度に調整するうえで有効であシ、
あわせて、導電性、柔軟性に冨む金属である。又、他の
Ｐｄ、Ｎｉ、Ｍｎとほぼ広い範囲にわたりて固溶し、金
属化層を均質にするために必要な元素である。したがっ
て不可避的不純物として各種のガス成分例えば０ 、
Ｎ 、 Ｈｌあるいは８．０４８ｉなどの成分を除く残
部をＣｕの成分範囲とする。
、金属化層の融点を適度に調整するうえで有効であシ、
あわせて、導電性、柔軟性に冨む金属である。又、他の
Ｐｄ、Ｎｉ、Ｍｎとほぼ広い範囲にわたりて固溶し、金
属化層を均質にするために必要な元素である。したがっ
て不可避的不純物として各種のガス成分例えば０ 、
Ｎ 、 Ｈｌあるいは８．０４８ｉなどの成分を除く残
部をＣｕの成分範囲とする。
さらに本発明の金属化組成物にはＴａよりもさらに融点
の高いＷを含才せてもｆＢ ４”ａの溶解成分に溶融し
にくいので、一部そのままのＷの粒子の形状として金属
化層に存在させることも出来るので、熱膨張を調整して
金属化層がセラミックス表面に残留応力を残存させない
ようにしたシ、金属化層の耐熱性を上げるのに有効であ
る。しかじあまシ多量に含有させるとかえって金属化層
の接合力や形状を劣化させるので２０％以下の成分範囲
とするＯ 本発明の金属化組成物をＡＪＮ系セラミックスに溶着さ
せる本発明方法は前記組成の１５０メツシユ以下、好ま
しくは８２５メツシ二以下の、合金あるいは混合した元
素金属の微粉末に適度な流動性とセラミックス表面への
付着力とを付与するために、粘結剤として、エチルセル
ロース系、アクリル系などのビークルを混合してペース
ト状とし、スクリーン印刷、刷毛、へらなどによる＝ｂ
方によって、セラミックスの所定の面に塗布し、乾燥後
、ムｒ ｒ Ｎ２ ｅ Ｎ２ ｔ 真空などの非酸化
性雰囲気中で、１０００〜１８００℃の温度範囲で５〜
８０分間保持して、溶融あるいは半溶融状態にして、金
属化層を形成させる方法である。
の高いＷを含才せてもｆＢ ４”ａの溶解成分に溶融し
にくいので、一部そのままのＷの粒子の形状として金属
化層に存在させることも出来るので、熱膨張を調整して
金属化層がセラミックス表面に残留応力を残存させない
ようにしたシ、金属化層の耐熱性を上げるのに有効であ
る。しかじあまシ多量に含有させるとかえって金属化層
の接合力や形状を劣化させるので２０％以下の成分範囲
とするＯ 本発明の金属化組成物をＡＪＮ系セラミックスに溶着さ
せる本発明方法は前記組成の１５０メツシユ以下、好ま
しくは８２５メツシ二以下の、合金あるいは混合した元
素金属の微粉末に適度な流動性とセラミックス表面への
付着力とを付与するために、粘結剤として、エチルセル
ロース系、アクリル系などのビークルを混合してペース
ト状とし、スクリーン印刷、刷毛、へらなどによる＝ｂ
方によって、セラミックスの所定の面に塗布し、乾燥後
、ムｒ ｒ Ｎ２ ｅ Ｎ２ ｔ 真空などの非酸化
性雰囲気中で、１０００〜１８００℃の温度範囲で５〜
８０分間保持して、溶融あるいは半溶融状態にして、金
属化層を形成させる方法である。
前記の本発明方法によって、表面を金属化させたム７Ｎ
系セラミックスはさらに金属化した表面の上に、Ｃｏ
、 Ｒｈ 、ムｇ、ムｕ、Ｒｕ、Ｐｔ＋Ｎｉなどのよう
に耐蝕性に優れ、又ろう付温度で金属化層中の活性な元
素のＺｒ 、 Ｔａ 、 Ｍｕが酸化されるのを妨げ、
ろうの流れが疎外されるのを防ぐような耐酸化性に富ん
だ金属のメッキを施こして実用に供することが出来る。
系セラミックスはさらに金属化した表面の上に、Ｃｏ
、 Ｒｈ 、ムｇ、ムｕ、Ｒｕ、Ｐｔ＋Ｎｉなどのよう
に耐蝕性に優れ、又ろう付温度で金属化層中の活性な元
素のＺｒ 、 Ｔａ 、 Ｍｕが酸化されるのを妨げ、
ろうの流れが疎外されるのを防ぐような耐酸化性に富ん
だ金属のメッキを施こして実用に供することが出来る。
又、ムｌ！Ｎ の電子回路基板上に本発明組成物を精緻
なスクリーン印刷手法によって印刷し、かつ本発明方法
によって溶融や半溶融させて焼付け、さらにＣｕ、Ｎｉ
、 あるいはＡｕなどをメッキして高熱伝導性基板と
して用いることも出来る。
なスクリーン印刷手法によって印刷し、かつ本発明方法
によって溶融や半溶融させて焼付け、さらにＣｕ、Ｎｉ
、 あるいはＡｕなどをメッキして高熱伝導性基板と
して用いることも出来る。
本発明によって、従来製造の困難であった結合力が充分
強く、ろう付などのし易い金属化面を有するＡＩＮ系セ
ラミックス製品を製造出来るようになった。したがって
ムｌ！Ｎ系セフミックスの用途である各種の用途、例え
ば、放熱板１ｗＬ子回路基板、電波吸収体、熱交換器部
品、測温用部品。
強く、ろう付などのし易い金属化面を有するＡＩＮ系セ
ラミックス製品を製造出来るようになった。したがって
ムｌ！Ｎ系セフミックスの用途である各種の用途、例え
ば、放熱板１ｗＬ子回路基板、電波吸収体、熱交換器部
品、測温用部品。
エンジン部品、高温治具などのいろいろな用途に本発明
を適用して効果を上げることが出来る。
を適用して効果を上げることが出来る。
次に、本発明の詳細な説明する。
実施例１
第１表に記載の如き各種本発明の金属化組成物を８２５
メツシユ以下の微粉末の金属粉として混合して配合し、
エチルセルロース系のビークルを混入してペースト状と
し、厚み０．６４ｓ＋ｍ １２．ＯＵ角の常圧焼結Ａ
７Ｎ セラミックスの表面に、幅６朋、長さ１０ｇｇの
角のパターンを印刷し、乾燥後、１０００〜１２４０℃
の温度範囲で２０分間■２気流中で金属化層を溶着して
セラミックス表面上に形成させた。その後Ｎｉメッキを
厚み０．００５朋程度施こした後、Ｎｉ２９％、０ｏ１
７％、残部Ｆｅ、Ｊ：、’）なるコバール合金の直径番
頭、長さ１０Ｈの個片を共晶銀ろうを用いて８８０〜８
４０℃Ｎ２気流中で数分間保持してろう付した。炉中冷
却後、ＩＮセラミックスの裏面にエポキシ系接着材で１
０．Ｏｓｎ角 厚さ１０ｍｍの鋼材を接着し、剪断用試
験片を作シ、コバールとＡＩＮ間で剪断力が働らくよう
に試験を行ったところ、同表記載の測定結果を得、実用
性のある高い接合強度を得た。又、それに先立って、メ
タツイズ面を４０倍の実体顕微鏡で観察したところ、穴
などの欠陥が殆んど無く、表面も平滑で、パターンより
のはみ出し、縮みなども無く、印口ｊｌ焼付溶着性の極
めて優れた金属化組成物であることの確証を得た。
メツシユ以下の微粉末の金属粉として混合して配合し、
エチルセルロース系のビークルを混入してペースト状と
し、厚み０．６４ｓ＋ｍ １２．ＯＵ角の常圧焼結Ａ
７Ｎ セラミックスの表面に、幅６朋、長さ１０ｇｇの
角のパターンを印刷し、乾燥後、１０００〜１２４０℃
の温度範囲で２０分間■２気流中で金属化層を溶着して
セラミックス表面上に形成させた。その後Ｎｉメッキを
厚み０．００５朋程度施こした後、Ｎｉ２９％、０ｏ１
７％、残部Ｆｅ、Ｊ：、’）なるコバール合金の直径番
頭、長さ１０Ｈの個片を共晶銀ろうを用いて８８０〜８
４０℃Ｎ２気流中で数分間保持してろう付した。炉中冷
却後、ＩＮセラミックスの裏面にエポキシ系接着材で１
０．Ｏｓｎ角 厚さ１０ｍｍの鋼材を接着し、剪断用試
験片を作シ、コバールとＡＩＮ間で剪断力が働らくよう
に試験を行ったところ、同表記載の測定結果を得、実用
性のある高い接合強度を得た。又、それに先立って、メ
タツイズ面を４０倍の実体顕微鏡で観察したところ、穴
などの欠陥が殆んど無く、表面も平滑で、パターンより
のはみ出し、縮みなども無く、印口ｊｌ焼付溶着性の極
めて優れた金属化組成物であることの確証を得た。
第１表
以上のように、本発明によ九ばＡＪＮ系セラミックスを
対象として表面が平滑で、強い結合力を有し、耐酸化性
に侵れた金Ｕ化Ｕを形成することが出来る。
対象として表面が平滑で、強い結合力を有し、耐酸化性
に侵れた金Ｕ化Ｕを形成することが出来る。
Claims (2)
- （１）Ｐｄを１０〜８０重量％、Ｔａを５〜８５重量％
、Ｚｒを１．０〜１２．０重量％、Ｍｎを０．５〜１０
．０重量％、Ｎｉを１１．０重量％以下、Ｗを２０重量
％以下含み、残部実質的にＣｕ及び不可避的不純物から
なることを特徴とする窒化アルミ系セラミックスの表面
金属化組成物。 - （２）Ｐｄを１０〜８０重量％、Ｔａを５〜８５重量％
、Ｚｒを１．０〜１２．０重量％、Ｍｎを０．６〜１０
．０重量％、Ｎｉを１１．０重量％以下、Ｗを２０重量
％以下含み、残部実質的にＣｕ及び不可避的不純物から
なる合金の粉末あるいは混合した粉末を窒化アルミ系セ
ラミックスの表面に塗布し、非酸化性雰囲気中で溶融あ
るいは半溶融させて焼付けることを特徴とする金属化方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20403586A JPH0822793B2 (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | 窒化アルミ系セラミツクス表面の金属化組成物、金属化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20403586A JPH0822793B2 (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | 窒化アルミ系セラミツクス表面の金属化組成物、金属化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360186A true JPS6360186A (ja) | 1988-03-16 |
| JPH0822793B2 JPH0822793B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=16483672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20403586A Expired - Lifetime JPH0822793B2 (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | 窒化アルミ系セラミツクス表面の金属化組成物、金属化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0822793B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5045400A (en) * | 1989-02-06 | 1991-09-03 | Nippon Hybrid Technologies Co., Ltd. | Composition for and method of metallizing ceramic surface, and surface-metallized ceramic article |
-
1986
- 1986-08-30 JP JP20403586A patent/JPH0822793B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5045400A (en) * | 1989-02-06 | 1991-09-03 | Nippon Hybrid Technologies Co., Ltd. | Composition for and method of metallizing ceramic surface, and surface-metallized ceramic article |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0822793B2 (ja) | 1996-03-06 |
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