JPS6411597B2

JPS6411597B2 -

Info

Publication number: JPS6411597B2
Application number: JP16077287A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ehata; Minoru Kinoshita; Ryozo Hayamizu; Nobuyuki Tamatoshi; Yasuo Hihashi
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1987-06-27
Filing date: 1987-06-27
Publication date: 1989-02-27
Also published as: JPS632878A

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、耐磨耗性、
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、上記欠点が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）硫化銅を被覆層材料と
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。）、この際被覆層材料と
して硫化マンガン及び硫化モリブデンの少なくと
も１種を併用するとメタライズ層の接着強度が向
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）硫化銅と硫
化マンガン又は（及び）硫化モリブデンとの混合
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材料として用いる酸化銅
及び／又は硫化銅は、通常粉末状のものを使用す
る。酸化銅と硫化銅とを併用するときの両者の使
用割合は、任意で良い。本発明においては、被覆層材料として酸化銅又
は（及び）硫化銅（以下、単に銅化合物という）
に硫化マンガン及び硫化モリブデンの少なくとも
１種を併用することにより、これらがセラミツク
スに浸透する性質を有していることから、メタラ
イズ層接着強度を向上させることができる。硫化
マンガンとしては、例えば硫化第一マンガンが挙
げられ、硫化モリブデンとしては、例えば二硫化
モリブデン等が挙げられる。硫化マンガン及び硫
化モリブデンとしても、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20％程
度を上限とするのが適当である。20重量％を越え
る場合には、銅化合物との親和性が低下して、分
離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
合物と硫化マンガン及び硫化モリブデンの少なく
とも１種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、バルサム等を
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硫化マンガ
ン及び硫化モリブデンの少なくとも１種との混合
物をメタライズが必要なセラミツクス表面に散布
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（硫化銅は酸化されて酸化銅と
なる）と酸化マンガン及び／又は酸化モリブデン
（硫化マンガン及び硫化モリブデンは酸化されて
それぞれ酸化マンガン及び酸化モリブデンとな
る）と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（またこの際硫化マンガン及び／又
は硫化モリブデンが酸化される際に発生する硫
黄、ならびに硫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、酸化銅と酸化マンガン及び／又は酸化
モリブデンと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
する銅系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、酸化銅及び硫化銅の少なく
とも１種と硫化マンガン及び硫化モリブデンの少
なくとも１種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る。更に、マンガン
及び／又はモリブデン成分が硫化物でない場合に
は、酸化性雰囲気中での焼成時に硫黄が十分に発
生しないので、酸化銅融液のセラミツクス内への
浸透が不十分となり、所望の高い接着強度が得難
くなる。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。発明の効果本発明によれば、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
度が極めて高いという効果が得られる。本発明による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。実施例以下、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硫化銅粉末90重量％と硫化第一マンガン粉末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塗布した。
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
覆層が環元され、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】実施例２硫化銅粉末90重量％と二硫化モリブデン粉末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】

Claims

【特許請求の範囲】

１酸化銅又は（及び）硫化銅と硫化マンガン又
は（及び）硫化モリブデンとの混合物を、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。