JPS6410471B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、セラミツクスの簡便なメタライズ方
法に関する。 従来の技術とその問題点 一般に、セラミツクスは、耐熱性、耐摩耗性、
絶縁性等に優れている反面、脆く衝撃に弱いた
め、構造材料として用いる場合には、金属との接
合体にして使用されることが多く、この場合には
金属銀とセラミツクスを接合する前に、まずセラ
ミツクス表面をメタライズする必要がある。ま
た、セラミツクスを導電材料として用いる場合に
は、セラミツクス表面にメタライズを行つて使用
されている。 セラミツクスのメタライズ方法としては、テレ
フンケン法、活性金属法、水素化合物法、酸化物
ソルダー法、炭酸銀法等が知られている。これら
の内、テレフンケン法以外の方法には、工程が複
雑であるのに加えて、メタライズ層の接着強度、
耐熱衝撃性、耐化学薬品性等が充分でない場合が
あるため、現在のところテレフンケン法によるの
が一般的である。テレフンケン法は、セラミツク
ス表面にモリブデン−マンガンを被覆し、非酸化
性雰囲気中1400〜1700℃という高温で焼付け、そ
の上に金属メツキを行い、更に被膜の安定化のた
めに再度非酸化性雰囲気中で加熱することにより
メタライズし、次いで必要に応じて金属をロウ接
するものであり、作業工程が長く且つ煩雑である
という大きな欠点があるのに加えて、加熱温度が
高いという欠点もある。 問題点を解決するための手段 本発明者は、上記欠点を解消されたセラミツク
スのメタライズ方法を開発するため鋭意研究した
結果、酸化銅又は（及び）硫化銅を被覆層として
用いるときには空気等の酸化雰囲気中にて比較的
低温で焼付けができ、次いで焼付け層を還元処理
すれば極めて簡便にメタライズできること（尚、
被覆層として硫化銅を単独で用いる方法について
は、別途出願した。）、この際被覆層として金属銀
又は（及び）金属銅を併用するとメタライズ層表
面の平滑性が向上すること、得られたメタライズ
層は導電性に優れ且つ接着強度が高いこと等を見
出し、本発明を完成するに至つた。 即ち本発明は、酸化銅又は（及び）硫化銅と金
属銀又は（及び）金属銅との混合物を、セラミツ
クス表面に被覆し、酸化性雰囲気中900〜1300℃
で加熱して焼付けた後、焼付け層を還元処理する
ことを特徴とするセラミツクスのメタライズ方法
に係る。 本発明において被覆層として用いる酸化銅及
び／又は硫化銅と金属銀及び／又は金属銅との混
合物は、通常粉末状のものを使用する。酸化銅と
硫化銅とを用いるときの両者の使用割合は、任意
で良い。 本発明においては、被覆層として酸化銅又は
（及び）硫化銅（以下、単に銅化合物という）に
金属銀又は（及び）金属銅を併用することにより
メタライズ層表面の平滑性を向上させることがで
きる。金属銀又は（及び）金属銅としても、通常
粉末状のものを使用し、使用割合は、銅化合物と
の合計重量の80％程度を上限とするのが適当であ
る。80重量％を越える場合には、メタライズ層の
接着強度が低下する傾向があるので、好ましくな
い。 本発明における被覆層形成材料としては、銅化
合物と金属銀及び／又は金属銅との混合物を粉末
状のまま使用しても良いし、適当なバインダー及
びその溶剤、例えばスクリーンオイル等の印刷用
インキ、バルサム等の適宜の量用いてペースト状
にして使用しても良い。 粉末状又はペースト状の銅化合物と金属銀及
び／又は金属銅との混合物をメタライズが必要な
セラミツクス表面に撒布又は塗付して被覆する。
被覆する量は、特に限定されず、所望のメタライ
ズ層の厚さに応じて、適宜決定される。次に、上
記で被覆されたセラミツクスを酸化性雰囲気中に
て加熱して被覆層を焼付ける。酸化性雰囲気とし
ては、特殊なものを使用する必要はなく、空気、
空気と窒素との混合気等を使用すれば充分であ
る。また、加熱条件としては、セラミツクスの形
状、大きさや用いた被覆層の種類、被覆量等によ
り変化するが、通常900〜1300℃の温度で５〜60
分間程度加熱する。この加熱によりは酸化銅−酸
化銀（硫化銅、金属銅は酸化されて酸化銅とな
り、金属銀は酸化されて酸化銀となる）を含有し
てなる被覆がセラミツクスに密着する。この際、
酸化銅の融液がセラミツクス内に一部浸透する
（酸化銅を用いたときには、酸化銅に酸化される
際に発生する硫黄が、この浸透を更に助長する）
ことにより接着強度が高められる。加熱温度が
900℃より低い場合は上記のような浸透が起こら
ず接着強度が不充分になり、又1300℃より高い場
合は被覆層の粘性が低下して流出することがある
ので好ましくない。 次に、上記により焼付け層が施されたセラミツ
クスを還元処理する。還元方法としては、特に限
定されず、酸化銅、酸化銀がこれらの金属に還元
されるならばどんな方法でもよく、例えば水素雰
囲気、一酸化炭素雰囲気等の還元性雰囲気中での
加熱、エタノール、メタノール、プロパノール等
のアルコール、ベンジン、ホルマリン等の還元性
溶媒への浸漬等を挙げることができる。還元性雰
囲気中で加熱する場合の温度は、焼付け層の分
解、変質等を防ぐために前記焼付け温度よりも低
いことが好ましく、通常200〜900℃程度とし、時
間は通常５〜60分間程度とする。また還元性溶媒
への浸漬による場合は、セラミツクスを通常200
〜500℃程度好ましくは300℃前後に加熱後、上記
還元性溶媒に10〜60秒間程度浸漬すれば良い。 上記還元処理により、極めて優れた導電性を有
する銅−銀メタライズ層がセラミツクス表面に形
成される。 本発明においては、銅化合物と金属銀及び／又
は金属銅との混合物をセラミツクス表面に付与し
た後、酸化性雰囲気中で焼成し、次いで還元処理
することを必須とする。若し、酸化性雰囲気中で
の焼成を行なうことなく直接還元処理を行なう場
合には、酸化銅の融液がセラミツクス内に深く浸
透しないので、メタライズ層とセラミツクスとの
接着強度が極めて低くなり、実用に供し得ない。 かくしてメタライズされたセラミツクスには、
必要に応じて、常法例えばロウ接等により、各種
金属を容易に接合することができる。 本発明によりメタライズできるセラミツクスと
しては、特に限定されず、例えば窒化珪素、サイ
アロン、炭化珪素、窒化アルミニウム等の非酸化
物セラミツクス、アルミナ、ジルコニア、ムライ
ト、ベリリア、マグネシア、コージーライト等の
酸化物系セラミツクスを挙げることができる。 本発明によれば、従来法に比べて低温で焼付け
後、還元処理するという極めて簡便な操作で、セ
ラミツクス表面にメタライズ層が形成できる。得
られたメタライズ層は、導電性に優れ且つ接着強
度が高く、メタライズ層の平滑性が向上するとい
う効果が得られる。 本発明によりメタライズされたセラミツクス
は、上記の如き性能を有するので、セラミツクス
パツケージ等の電子部品、セラミツクスを用いた
耐磨耗性部品、耐熱性部品等に好適に使用でき
る。 尚、本発明の方法は、ニツケル板、銅板等の金
属板にも応用でき、被覆層を還元すれば強固な保
護膜を得ることができる。 以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に
説明する。 実施例 １ 酸化銅粉末90重量％と金属銀粉末10重量％とを
混合したもの100重量部に対してバルサム10重量
部を混合して、ペースト状の混合物を得た。これ
を平板正方形の窒化珪素（Si₃N₄）、サイアロン、
炭化珪素（SiC）、アルミナ又はジルコニアの焼
結体の表面に0.1ｇ/cm²塗付した。次に、電気炉を
用い空気中にて1100℃で30分間焼成して、焼付け
被覆層を形成した。引続き焼成したものを乾燥器
中で300℃に加熱した後、市販のエタノール中に
浸漬した。これによつて焼付け被覆層が還元さ
れ、金属銅と金属銀からなるメタライズ層が形成
された。下記第１表に還元前後における、1000V
の電圧で測定した電気抵抗値を示した。還元後の
メタライズ層は、極めて優れた導電性を有してい
ることが判る。 かくして得たメタライズ層を有する各セラミツ
クスと銅片とを銀ロウを用いてロウ接し、秤量
2ton及び荷重速度５mm/minの引張試験機を用い
て、メタライズ層の接着強度を測定したところ、
いずれも極めて強く接着されていることが判つ
た。結果を下記第１表に併記した。

【表】 また、メタライズ層表面は凹凸が殆んどなく、
平滑性に優れていた。 実施例 ２ 硫化銅粉末90重量％と金属銀粉末10重量％とを
混合したもの100重量部に対してバルサム10重量
部を混合して、ペースト状の混合物を得た。これ
を用いて、実施例１と同様にして各セラミツクス
にメタライズ層を形成した。実施例１と同様にし
て測定した電気抵抗値及び接着強度を下記第２表
に示した。

【表】 また、メタライズ層表面は凹凸が殆んどなく、
平滑性に優れていた。 比較例 １ 実施例１と同様にして得た酸化銅粉末と金属銀
粉末とを含むペースト状混合物を実施例１と同様
にして各種のセラミツクス焼結体に塗布した後、
水素−窒素混合物からなる還元性雰囲気中900℃
で30分間焼成した。 かくして得たメタライズ層を有する各セラミツ
クスと銅片とを実施例１と同様にしてロウ接し、
メタライズ層とセラミツクスとの接着強度を測定
したところ、いずれの場合にも50Kg/cm²未満であ
り、実用に供し得ないものであつた。 比較例 ２ 実施例２と同様にして得た硫化銅粉末と金属銀
粉末とを含むペースト状混合物を実施例１と同様
にして各種のセラミツクス焼結体に塗布した後、
水素−窒素混合物からなる還元性雰囲気中950℃
で30分間焼成した。 かくして得たメタライズ層を有する各セラミツ
クスと銅片とを実施例１と同様にしてロウ接し、
メタライズ層とセラミツクスとの接着強度を測定
したところ、いずれの場合にも50Kg/cm²未満であ
り、実用に供し得ないものであつた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 酸化銅又は（及び）硫化銅と金属銀又は（及
   び）金属銅との混合物を、セラミツクス表面に被
   覆し、酸化性雰囲気中900〜1300℃で加熱して焼
   付けた後、焼付け層を還元処理することを特徴と
   するセラミツクスのメタライズ方法。