JP2003026480A - セラミック接合材の製造方法 - Google Patents
セラミック接合材の製造方法Info
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- JP2003026480A JP2003026480A JP2001212727A JP2001212727A JP2003026480A JP 2003026480 A JP2003026480 A JP 2003026480A JP 2001212727 A JP2001212727 A JP 2001212727A JP 2001212727 A JP2001212727 A JP 2001212727A JP 2003026480 A JP2003026480 A JP 2003026480A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高温プロセスを用いずにセラミック基材と導電
板とを積層接合してなるセラミック接合材の製造方法の
提供。 【解決手段】導電板２６と容器胴体部の凹部３４ａに納
められたセラミック基材２８の互いに対向する面を極低
圧下で活性化処理を施し、セラミック基材２８を納めた
まま容器胴体部のフランジ部３４ｂと導電板２６を当接
して重ね合わせて積層して、真空または減圧状態でフラ
ンジ部を圧接して気密容器３０を形成し、この気密容器
３０に静水圧加圧加工を施して導電板２６とセラミック
基材２８を積層接合してなるセラミック接合材２０を得
る。
板とを積層接合してなるセラミック接合材の製造方法の
提供。 【解決手段】導電板２６と容器胴体部の凹部３４ａに納
められたセラミック基材２８の互いに対向する面を極低
圧下で活性化処理を施し、セラミック基材２８を納めた
まま容器胴体部のフランジ部３４ｂと導電板２６を当接
して重ね合わせて積層して、真空または減圧状態でフラ
ンジ部を圧接して気密容器３０を形成し、この気密容器
３０に静水圧加圧加工を施して導電板２６とセラミック
基材２８を積層接合してなるセラミック接合材２０を得
る。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、高温プロセスを用
いずにセラミック基材と導電板とを積層接合してなるセ
ラミック接合材の製造方法に関する。
いずにセラミック基材と導電板とを積層接合してなるセ
ラミック接合材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、セラミック部材は耐熱性、耐
摩耗性、電気絶縁性などの点で優れた特性を持つ反面、
一般的に靭性に乏しいとされるため金属材料とセラミッ
ク部材を接合した複合材が数多く提案されており、エレ
クトロニクス、自動車、産業部品など幅広い分野で応用
されてきている。
摩耗性、電気絶縁性などの点で優れた特性を持つ反面、
一般的に靭性に乏しいとされるため金属材料とセラミッ
ク部材を接合した複合材が数多く提案されており、エレ
クトロニクス、自動車、産業部品など幅広い分野で応用
されてきている。
【０００３】セラミック部材と金属材料の接合方法とし
ては、高融点金属法、活性金属法、蒸着法などいくつか
の方法が提案されている。この他にも例えば、特開平４
−４６０７０号公報では、セラミック部材と金属材料の
接合面を極低圧力下で活性化処理し、真空槽内で冷間圧
接する方法が提案されている。
ては、高融点金属法、活性金属法、蒸着法などいくつか
の方法が提案されている。この他にも例えば、特開平４
−４６０７０号公報では、セラミック部材と金属材料の
接合面を極低圧力下で活性化処理し、真空槽内で冷間圧
接する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の接合法では、以下のような問題点があった。
すなわち高温プロセスを用いる場合には熱膨張差による
残留応力や接合界面での脆弱化合物層の形成といった悪
影響が生じたり、金属などの導電体部分に比較的厚いも
のが要求された場合には複数の異なった製造プロセスを
併用しなければならないなどの煩雑さがあった。また真
空槽内で冷間圧接する場合は、セラミック材の脆性など
のために破損する場合があるなどの問題点である。
うな従来の接合法では、以下のような問題点があった。
すなわち高温プロセスを用いる場合には熱膨張差による
残留応力や接合界面での脆弱化合物層の形成といった悪
影響が生じたり、金属などの導電体部分に比較的厚いも
のが要求された場合には複数の異なった製造プロセスを
併用しなければならないなどの煩雑さがあった。また真
空槽内で冷間圧接する場合は、セラミック材の脆性など
のために破損する場合があるなどの問題点である。
【０００５】本発明は、上記のような技術的背景に鑑
み、セラミック基材に所要の厚みを有する導電板を静水
圧加圧により積層接合してなるセラミック接合材の製造
方法を提供することを課題とする。
み、セラミック基材に所要の厚みを有する導電板を静水
圧加圧により積層接合してなるセラミック接合材の製造
方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題に対する第１の
解決手段として本発明のセラミック接合材の製造方法
は、導電板、セラミック基材および前記セラミック基材
を納めた容器胴体部のフランジ部を活性化処理し、前記
導電板と前記容器胴体部のフランジ部を圧接して気密容
器を形成し、前記気密容器に静水圧加圧を行うことによ
り前記導電板と前記セラミック基材を積層接合する製造
方法とした。
解決手段として本発明のセラミック接合材の製造方法
は、導電板、セラミック基材および前記セラミック基材
を納めた容器胴体部のフランジ部を活性化処理し、前記
導電板と前記容器胴体部のフランジ部を圧接して気密容
器を形成し、前記気密容器に静水圧加圧を行うことによ
り前記導電板と前記セラミック基材を積層接合する製造
方法とした。
【０００７】前記課題に対する第２の解決手段として本
発明のセラミック接合材の製造方法は、前記第１の解決
手段における活性化処理が、１０〜１×１０−３Ｐａの
極低圧不活性ガス雰囲気中で、前記容器胴体部と前記導
電板をそれぞれ絶縁支持された一方の電極Ａと接触さ
せ、アース接地された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨ
ｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放電に
よって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触した
前記容器胴体部と前記導電板のそれぞれの面積が電極Ｂ
の面積の１／３以下となるように、前記導電板と前記セ
ラミック基材および前記容器胴体部のフランジ部をスパ
ッタエッチング処理する製造方法とした。
発明のセラミック接合材の製造方法は、前記第１の解決
手段における活性化処理が、１０〜１×１０−３Ｐａの
極低圧不活性ガス雰囲気中で、前記容器胴体部と前記導
電板をそれぞれ絶縁支持された一方の電極Ａと接触さ
せ、アース接地された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨ
ｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放電に
よって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触した
前記容器胴体部と前記導電板のそれぞれの面積が電極Ｂ
の面積の１／３以下となるように、前記導電板と前記セ
ラミック基材および前記容器胴体部のフランジ部をスパ
ッタエッチング処理する製造方法とした。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の製造方法を説明
する。図１は、本発明の製造方法を用いたセラミック接
合材２０の一実施形態を示す概略断面図であり、基材全
体が概略平板状で、片面に凹凸を有し、他面が平坦であ
るセラミック基材２８の凹凸側面に導電板２６を積層接
合した例を示している。
する。図１は、本発明の製造方法を用いたセラミック接
合材２０の一実施形態を示す概略断面図であり、基材全
体が概略平板状で、片面に凹凸を有し、他面が平坦であ
るセラミック基材２８の凹凸側面に導電板２６を積層接
合した例を示している。
【０００９】セラミック基材２８の材質としては、セラ
ミック接合材を製造可能な素材であれば特にその種類は
限定されず、セラミック接合材の用途により適宜選択し
て用いることができる。例えば、アルミナ、クロム酸ラ
ンタン、珪化モリブデン、コーディエライト、サイアロ
ン、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化カリウム、酸化
珪素、酸化錫、酸化チタン、酸化ベリリウム、酸化ホウ
素、酸化マグネシウム、シリカ、ジルコニア、ジルコ
ン、ジルコン酸チタン酸塩、ステアタイト、スポジュメ
ン、炭化珪素、炭化チタン、炭化タングステン、炭化ホ
ウ素、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、窒
化アルミニウム、窒化珪素、窒化チタン、窒化ホウ素、
ニオブ酸リチウム、フェライト、ベリリア、ホルステラ
イト、マグネシア、ムライト、ジルコニウムボライド、
チタンボライド、ランタンボライド、硫化カドミウム、
硫化モリブデン、ＰＬＺＴ（Ｐｂ，Ｌａ（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ３）、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）などの他、
水晶やダイヤモンド、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・
カーボン）、ガラスなど、さらにこれらを他の基材（例
えば、金属材や合金材、ガラス材、高分子材、セラミッ
ク材など）に膜形成したものや、これらを基材として金
属層や合金層（例えば、導電板２６に適用される材質な
ど）を積層した積層材（蒸着材、メッキ材など）などが
適用できる。セラミック接合材をプリント配線板などに
適用する場合には、アルミナなどを用いることができ
る。
ミック接合材を製造可能な素材であれば特にその種類は
限定されず、セラミック接合材の用途により適宜選択し
て用いることができる。例えば、アルミナ、クロム酸ラ
ンタン、珪化モリブデン、コーディエライト、サイアロ
ン、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化カリウム、酸化
珪素、酸化錫、酸化チタン、酸化ベリリウム、酸化ホウ
素、酸化マグネシウム、シリカ、ジルコニア、ジルコ
ン、ジルコン酸チタン酸塩、ステアタイト、スポジュメ
ン、炭化珪素、炭化チタン、炭化タングステン、炭化ホ
ウ素、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、窒
化アルミニウム、窒化珪素、窒化チタン、窒化ホウ素、
ニオブ酸リチウム、フェライト、ベリリア、ホルステラ
イト、マグネシア、ムライト、ジルコニウムボライド、
チタンボライド、ランタンボライド、硫化カドミウム、
硫化モリブデン、ＰＬＺＴ（Ｐｂ，Ｌａ（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ３）、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）などの他、
水晶やダイヤモンド、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・
カーボン）、ガラスなど、さらにこれらを他の基材（例
えば、金属材や合金材、ガラス材、高分子材、セラミッ
ク材など）に膜形成したものや、これらを基材として金
属層や合金層（例えば、導電板２６に適用される材質な
ど）を積層した積層材（蒸着材、メッキ材など）などが
適用できる。セラミック接合材をプリント配線板などに
適用する場合には、アルミナなどを用いることができ
る。
【００１０】またセラミック基材２８の断面形状は、セ
ラミック接合材を製造可能であれば特にその形状は限定
されず、セラミック接合材の用途により適宜選定して用
いることができる。例えば、平板状でもよいし、概略円
弧状や概略球面状あるいは表面に凹凸を有するような非
平面形状でもよい。セラミック接合材の用途がプリント
配線板などであれば、セラミック基材の断面形状は概略
平板状が好ましいが、セラミック基材の片面または両面
に凹凸を有していてもよい。セラミック基材の厚みや凹
凸の高低差についても、セラミック接合材を製造可能で
あれば特に限定されず、セラミック接合材の用途により
適宜選定して用いることができる。
ラミック接合材を製造可能であれば特にその形状は限定
されず、セラミック接合材の用途により適宜選定して用
いることができる。例えば、平板状でもよいし、概略円
弧状や概略球面状あるいは表面に凹凸を有するような非
平面形状でもよい。セラミック接合材の用途がプリント
配線板などであれば、セラミック基材の断面形状は概略
平板状が好ましいが、セラミック基材の片面または両面
に凹凸を有していてもよい。セラミック基材の厚みや凹
凸の高低差についても、セラミック接合材を製造可能で
あれば特に限定されず、セラミック接合材の用途により
適宜選定して用いることができる。
【００１１】導電板２６の材質としては、セラミック接
合材を製造可能な素材であれば特にその種類は限定され
ず、セラミック接合材の用途により適宜選択して用いる
ことができる。例えば、常温で固体である金属（例え
ば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕなど）やこれ
らの金属のうち少なくとも１種類を含む合金（例えば、
ＪＩＳに規定の合金など）あるいはこれらの金属や合金
を少なくとも１層有する積層体（例えば、クラッド材、
メッキ材、蒸着膜材など）などが適用できる。セラミッ
ク接合材の用途がプリント配線板であれば、電極として
導電性に優れた金属であるＣｕ、Ａｌなどやこれらの金
属のうち少なくとも１種類を含む合金あるいはこれらの
金属や合金を少なくとも１層有する積層体などが適用で
きる。
合材を製造可能な素材であれば特にその種類は限定され
ず、セラミック接合材の用途により適宜選択して用いる
ことができる。例えば、常温で固体である金属（例え
ば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕなど）やこれ
らの金属のうち少なくとも１種類を含む合金（例えば、
ＪＩＳに規定の合金など）あるいはこれらの金属や合金
を少なくとも１層有する積層体（例えば、クラッド材、
メッキ材、蒸着膜材など）などが適用できる。セラミッ
ク接合材の用途がプリント配線板であれば、電極として
導電性に優れた金属であるＣｕ、Ａｌなどやこれらの金
属のうち少なくとも１種類を含む合金あるいはこれらの
金属や合金を少なくとも１層有する積層体などが適用で
きる。
【００１２】ＪＩＳに規定の合金としては合金鋼やステ
ンレス鋼の他に、例えば、Ｃｕ系合金では、無酸素銅、
タフピッチ銅、りん脱酸銅、丹銅、黄銅、快削黄銅、す
ず入り黄銅、アドミラルティ黄銅、ネーバル黄銅、アル
ミニウム青銅、白銅など、Ａｌ系合金では、２０００
系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系
など、Ｎｉ系合金では、常炭素ニッケル、低炭素ニッケ
ル、ニッケル−銅合金、ニッケル−銅−アルミニウム−
チタン合金、ニッケル−モリブデン合金、ニッケル−モ
リブデン−クロム合金、ニッケル−クロム−鉄−モリブ
デン−銅合金、ニッケル−クロム−モリブデン−鉄合金
などが適用できる。
ンレス鋼の他に、例えば、Ｃｕ系合金では、無酸素銅、
タフピッチ銅、りん脱酸銅、丹銅、黄銅、快削黄銅、す
ず入り黄銅、アドミラルティ黄銅、ネーバル黄銅、アル
ミニウム青銅、白銅など、Ａｌ系合金では、２０００
系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系
など、Ｎｉ系合金では、常炭素ニッケル、低炭素ニッケ
ル、ニッケル−銅合金、ニッケル−銅−アルミニウム−
チタン合金、ニッケル−モリブデン合金、ニッケル−モ
リブデン−クロム合金、ニッケル−クロム−鉄−モリブ
デン−銅合金、ニッケル−クロム−モリブデン−鉄合金
などが適用できる。
【００１３】また導電板２６の厚みも、セラミック接合
材を製造可能であれば特に限定はされず、セラミック接
合材の用途により適宜選定して用いることができる。例
えば、１〜１０００μｍであることが好ましい。１μｍ
未満の場合には導電板としての製造が難しくなり、１０
００μｍを超えるとセラミック接合材としての製造が難
しくなる。より好ましくは、１０〜５００μｍである。
材を製造可能であれば特に限定はされず、セラミック接
合材の用途により適宜選定して用いることができる。例
えば、１〜１０００μｍであることが好ましい。１μｍ
未満の場合には導電板としての製造が難しくなり、１０
００μｍを超えるとセラミック接合材としての製造が難
しくなる。より好ましくは、１０〜５００μｍである。
【００１４】図１に示すセラミック接合材２０の製造方
法について説明する。まずセラミック基材２８を容器胴
体部の凹部３４ａに納め、容器胴体部３４に納めたセラ
ミック基材２８および導電板２６を真空槽内に装填し、
導電板２６とセラミック基材２８の接合予定面をそれぞ
れ活性化処理装置により活性化処理する。このとき容器
胴体部３４の導電板２６と接合する容器胴体部のフラン
ジ部３４ｂの接合予定部側面も一緒に活性化処理され
る。
法について説明する。まずセラミック基材２８を容器胴
体部の凹部３４ａに納め、容器胴体部３４に納めたセラ
ミック基材２８および導電板２６を真空槽内に装填し、
導電板２６とセラミック基材２８の接合予定面をそれぞ
れ活性化処理装置により活性化処理する。このとき容器
胴体部３４の導電板２６と接合する容器胴体部のフラン
ジ部３４ｂの接合予定部側面も一緒に活性化処理され
る。
【００１５】セラミック接合材２０に用いられるセラミ
ック基材２８、導電板２６の活性化処理は、以下のよう
にして実施する。すなわち、真空槽内に装填されたセラ
ミック基材２８を納めた容器胴体部３４と導電板２６を
それぞれ絶縁支持された一方の電極Ａと接触させ、アー
ス接地された他の電極Ｂとの間に１０〜１×１０−３Ｐ
ａの極低圧不活性ガス雰囲気好ましくはアルゴンガス中
で、１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わ
せ、グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される
電極Ａと接触したセラミック基材２８を納めた容器胴体
部３４と導電板２６のそれぞれの面積が、電極Ｂの面積
の１／３以下となるようにスパッタエッチング処理す
る。なお不活性ガス圧力が１×１０−３Ｐａ未満では安
定したグロー放電が行いにくく高速エッチングが困難で
あり、１０Ｐａを超えると活性化処理効率が低下する。
印加する交流は、１ＭＨｚ未満では安定したグロー放電
を維持するのが難しく連続エッチングが困難であり、５
０ＭＨｚを超えると発振し易く電力の供給系が複雑とな
り好ましくない。また、効率よくエッチングするために
は電極Ａと接触したセラミック基材２８を納めた容器胴
体部３４と導電板２６のそれぞれの面積を電極Ｂの面積
より小さくする必要があり、１／３以下とすることによ
り充分な効率でエッチング可能となる。
ック基材２８、導電板２６の活性化処理は、以下のよう
にして実施する。すなわち、真空槽内に装填されたセラ
ミック基材２８を納めた容器胴体部３４と導電板２６を
それぞれ絶縁支持された一方の電極Ａと接触させ、アー
ス接地された他の電極Ｂとの間に１０〜１×１０−３Ｐ
ａの極低圧不活性ガス雰囲気好ましくはアルゴンガス中
で、１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わ
せ、グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される
電極Ａと接触したセラミック基材２８を納めた容器胴体
部３４と導電板２６のそれぞれの面積が、電極Ｂの面積
の１／３以下となるようにスパッタエッチング処理す
る。なお不活性ガス圧力が１×１０−３Ｐａ未満では安
定したグロー放電が行いにくく高速エッチングが困難で
あり、１０Ｐａを超えると活性化処理効率が低下する。
印加する交流は、１ＭＨｚ未満では安定したグロー放電
を維持するのが難しく連続エッチングが困難であり、５
０ＭＨｚを超えると発振し易く電力の供給系が複雑とな
り好ましくない。また、効率よくエッチングするために
は電極Ａと接触したセラミック基材２８を納めた容器胴
体部３４と導電板２６のそれぞれの面積を電極Ｂの面積
より小さくする必要があり、１／３以下とすることによ
り充分な効率でエッチング可能となる。
【００１６】その後静水圧加圧装置で加圧処理できるよ
うに、これら活性化処理されたセラミック基材２８を納
めた容器胴体部のフランジ部３４ｂと導電板２６を、図
２に示すように活性化処理された面が対向するようにし
て両者を当接して重ね合わせて積層し、真空または減圧
状態で気密容器形状に対応したプレス面を有するプレス
装置などで容器胴体部のフランジ部３４ｂを冷間圧接す
ることにより接合部３６を形成し、気密容器３０を製造
する。この圧接の加圧条件として、接合する材料のう
ち、低強度材料で、その降伏強度以上の加圧力であれば
良い。より好ましくは、接合する材料のうち、低強度材
料の降伏強度の２〜３倍以上の加圧力で行う。加圧力の
上限は接合する際に、破断が起きない範囲内で良い。こ
のときセラミック基材２８および導電板２６の活性化処
理された面は、気密容器３０内で活性状態が維持され
る。
うに、これら活性化処理されたセラミック基材２８を納
めた容器胴体部のフランジ部３４ｂと導電板２６を、図
２に示すように活性化処理された面が対向するようにし
て両者を当接して重ね合わせて積層し、真空または減圧
状態で気密容器形状に対応したプレス面を有するプレス
装置などで容器胴体部のフランジ部３４ｂを冷間圧接す
ることにより接合部３６を形成し、気密容器３０を製造
する。この圧接の加圧条件として、接合する材料のう
ち、低強度材料で、その降伏強度以上の加圧力であれば
良い。より好ましくは、接合する材料のうち、低強度材
料の降伏強度の２〜３倍以上の加圧力で行う。加圧力の
上限は接合する際に、破断が起きない範囲内で良い。こ
のときセラミック基材２８および導電板２６の活性化処
理された面は、気密容器３０内で活性状態が維持され
る。
【００１７】気密容器３０を形成する容器胴体部３４の
材質は静水圧加工条件などにより適宜選択でき、導電板
２６に適用できる材質であれば特に限定されず、導電板
２６と同一材でも異なる材質でもよい。また容器胴体部
３４の厚みも導電板２６と同じでも異なっていてもよ
い。
材質は静水圧加工条件などにより適宜選択でき、導電板
２６に適用できる材質であれば特に限定されず、導電板
２６と同一材でも異なる材質でもよい。また容器胴体部
３４の厚みも導電板２６と同じでも異なっていてもよ
い。
【００１８】その後、封止された気密容器３０を静水圧
加圧装置で静水圧加圧してセラミック基材２８と導電板
２６を積層接合する。この際導電板２６はバルジ加工の
ようにセラミック基材２８を成形金型として成形され、
静水圧加圧により等方的に加圧がなされるため、セラミ
ック基材２８の脆性を克服して圧接が可能となる。静水
圧加圧用の加圧用媒体として、水、油などの液体、ある
いはガスなど公知のものが使用できる。なお導電板２６
の塑性変形に要する力によりセラミック基材２８の脆性
が問題となる場合には、導電板２６に予めセラミック基
材２８の凹凸形状に対応した形状に成形しておいてもよ
い。この際の静水圧加圧力は、例えば導電板２６に銅や
アルミニウムをなどを用いる場合には、１×１０８〜
１．５×１０９Ｐａが好ましい。１×１０８Ｐａ未満で
は充分な接合力が得られず、１．５×１０９Ｐａを超え
ると加圧装置が大掛かりになるため好ましくない。より
好ましくは、３×１０８〜１×１０９Ｐａである。この
際の積層接合は、低温度で可能であり、セラミック基材
２８、導電板２６ならびに積層接合に組織変化などとい
った悪影響を軽減または排除することが可能である。Ｔ
をセラミック基材、導電板の温度（℃）とするとき、０
℃＜Ｔ≦３００℃で良好な圧接状態が得られる。０℃以
下では特別な冷却装置が必要となり、３００℃を超える
と組織変化などの悪影響が生じてくるため好ましくな
い。
加圧装置で静水圧加圧してセラミック基材２８と導電板
２６を積層接合する。この際導電板２６はバルジ加工の
ようにセラミック基材２８を成形金型として成形され、
静水圧加圧により等方的に加圧がなされるため、セラミ
ック基材２８の脆性を克服して圧接が可能となる。静水
圧加圧用の加圧用媒体として、水、油などの液体、ある
いはガスなど公知のものが使用できる。なお導電板２６
の塑性変形に要する力によりセラミック基材２８の脆性
が問題となる場合には、導電板２６に予めセラミック基
材２８の凹凸形状に対応した形状に成形しておいてもよ
い。この際の静水圧加圧力は、例えば導電板２６に銅や
アルミニウムをなどを用いる場合には、１×１０８〜
１．５×１０９Ｐａが好ましい。１×１０８Ｐａ未満で
は充分な接合力が得られず、１．５×１０９Ｐａを超え
ると加圧装置が大掛かりになるため好ましくない。より
好ましくは、３×１０８〜１×１０９Ｐａである。この
際の積層接合は、低温度で可能であり、セラミック基材
２８、導電板２６ならびに積層接合に組織変化などとい
った悪影響を軽減または排除することが可能である。Ｔ
をセラミック基材、導電板の温度（℃）とするとき、０
℃＜Ｔ≦３００℃で良好な圧接状態が得られる。０℃以
下では特別な冷却装置が必要となり、３００℃を超える
と組織変化などの悪影響が生じてくるため好ましくな
い。
【００１９】上記のように静水圧加圧により積層接合す
ることにより、図１に示すようなセラミック接合材２０
を形成することができ、気密容器３０を静水圧加圧装置
より取り出し、開封したまま、または必要により適当な
大きさに切り出して、セラミック接合材２０を製造する
ことができる。
ることにより、図１に示すようなセラミック接合材２０
を形成することができ、気密容器３０を静水圧加圧装置
より取り出し、開封したまま、または必要により適当な
大きさに切り出して、セラミック接合材２０を製造する
ことができる。
【００２０】図２に示す気密容器３０において、容器胴
体部の凹部３４ａのセラミック基材２８を置いた部分は
活性化処理されていないので、セラミック基材２８上面
と導電板２６の接合面に比べて、セラミック基材２８底
面と容器胴体部の凹部３４ａの加圧による接着力は非常
に弱く開封時に問題となることはない。ただしセラミッ
ク基材２８側面や容器胴体部の側面や凹部の一部など形
状によっては活性化される可能性もあり、開封時に支障
をきたす場合などは必要により非活性表面を有する緩衝
材を挿入してもよい。この緩衝材の材質や厚みは導電板
２６に適用できるものであれば特に限定されず、導電板
２６や容器胴体部３４と同じでも異なっていてもよい。
また図３に示すように導電板２６の代わりに、接着剤な
どの適当な手段を用いて導電板２６に導電板２２を保持
したものを用いることによってもセラミック接合材を製
造することができる。この場合導電板２２がセラミック
基材２８に積層接合される。導電板２２の材質や厚みは
導電板２６に適用できるものであれば特に限定されず、
導電板２６と同じでも異なっていてもよい。
体部の凹部３４ａのセラミック基材２８を置いた部分は
活性化処理されていないので、セラミック基材２８上面
と導電板２６の接合面に比べて、セラミック基材２８底
面と容器胴体部の凹部３４ａの加圧による接着力は非常
に弱く開封時に問題となることはない。ただしセラミッ
ク基材２８側面や容器胴体部の側面や凹部の一部など形
状によっては活性化される可能性もあり、開封時に支障
をきたす場合などは必要により非活性表面を有する緩衝
材を挿入してもよい。この緩衝材の材質や厚みは導電板
２６に適用できるものであれば特に限定されず、導電板
２６や容器胴体部３４と同じでも異なっていてもよい。
また図３に示すように導電板２６の代わりに、接着剤な
どの適当な手段を用いて導電板２６に導電板２２を保持
したものを用いることによってもセラミック接合材を製
造することができる。この場合導電板２２がセラミック
基材２８に積層接合される。導電板２２の材質や厚みは
導電板２６に適用できるものであれば特に限定されず、
導電板２６と同じでも異なっていてもよい。
【００２１】このようにして製造されたセラミック接合
材に、必要により導電板の残留応力の除去または低減な
どのために熱処理を施してもよい。
材に、必要により導電板の残留応力の除去または低減な
どのために熱処理を施してもよい。
【００２２】さらに両面に導電板を積層接合してなるセ
ラミック接合材は、上記説明におけるセラミック基材２
８の代わりに片面に導電板を有するセラミック接合材２
０を用いることで同様にして製造することができる。
ラミック接合材は、上記説明におけるセラミック基材２
８の代わりに片面に導電板を有するセラミック接合材２
０を用いることで同様にして製造することができる。
【００２３】本発明の製造方法を用いたセラミック接合
材のセラミック基材にアルミナを、導電板に導電性の優
れた銅などを用いて、必要により適当な大きさに切り出
した後、このセラミック接合材の導電板にエッチング加
工などを施して回路パターンを形成して回路基板を得る
ことができる。このためパワー半導体などのプリント配
線板やモジュール基板、ハイブリッドＩＣ基板などに適
用でき、ＣＳＰ（チップサイズパッケージまたはチップ
スケールパッケージ）やＢＧＡ（ボールグリッドアレ
イ）などのＩＣパッケージなどにも応用できる。
材のセラミック基材にアルミナを、導電板に導電性の優
れた銅などを用いて、必要により適当な大きさに切り出
した後、このセラミック接合材の導電板にエッチング加
工などを施して回路パターンを形成して回路基板を得る
ことができる。このためパワー半導体などのプリント配
線板やモジュール基板、ハイブリッドＩＣ基板などに適
用でき、ＣＳＰ（チップサイズパッケージまたはチップ
スケールパッケージ）やＢＧＡ（ボールグリッドアレ
イ）などのＩＣパッケージなどにも応用できる。
【００２４】
【実施例】以下に、実施例を図面に基づいて説明する。
セラミック基材２８として厚み４００μｍのアルミナ基
板を用い、導電板２６として厚み４５μｍの銅箔を用
い、容器胴体部３４として厚み１２０μｍの凹部加工を
施したアルミニウム製容器を用いた。アルミニウム製容
器に納めたアルミナ基板および銅箔をセラミック接合材
製造装置にセットし、容器胴体部のフランジ部３４ｂ、
アルミナ基板ならびに銅箔を１０−１Ｐａのアルゴンガ
ス雰囲気の活性化処理ユニット内でスパッタエッチング
法により活性化処理した。次にこれら活性化処理したア
ルミナ基板を納めた容器胴体部のフランジ部３４ｂと銅
箔を当接して積層し、減圧状態で気密圧接して気密容器
３０を形成し、静水圧加圧装置にて８×１０８Ｐａ程度
の加圧力で処理した後、気密容器３０を取り出し開封し
て所定の大きさに切り出しセラミック接合材２０を製造
した。
セラミック基材２８として厚み４００μｍのアルミナ基
板を用い、導電板２６として厚み４５μｍの銅箔を用
い、容器胴体部３４として厚み１２０μｍの凹部加工を
施したアルミニウム製容器を用いた。アルミニウム製容
器に納めたアルミナ基板および銅箔をセラミック接合材
製造装置にセットし、容器胴体部のフランジ部３４ｂ、
アルミナ基板ならびに銅箔を１０−１Ｐａのアルゴンガ
ス雰囲気の活性化処理ユニット内でスパッタエッチング
法により活性化処理した。次にこれら活性化処理したア
ルミナ基板を納めた容器胴体部のフランジ部３４ｂと銅
箔を当接して積層し、減圧状態で気密圧接して気密容器
３０を形成し、静水圧加圧装置にて８×１０８Ｐａ程度
の加圧力で処理した後、気密容器３０を取り出し開封し
て所定の大きさに切り出しセラミック接合材２０を製造
した。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明のセラミック
接合材の製造方法は、導電板とセラミック基材およびセ
ラミック基材を納めた容器胴体部のフランジ部を活性化
処理した後、セラミック基材を納めた容器胴体部のフラ
ンジ部と導電板を対向するように当接し重ね合わせて積
層して冷間圧接して気密容器を形成し、気密容器に静水
圧加圧を施して導電板とセラミック基材を積層接合して
形成させる方法である。このため非平面形状を有する場
合にもセラミック接合材の各接合部に等方的な圧接力が
作用するため充分な接合力が得られる。さらに高温プロ
セスを用いておらず、熱膨張差による残留応力や接合界
面での脆弱化合物層の形成といった悪影響を排除もしく
は軽減でき、プリント配線板などへの適用も好適であ
る。
接合材の製造方法は、導電板とセラミック基材およびセ
ラミック基材を納めた容器胴体部のフランジ部を活性化
処理した後、セラミック基材を納めた容器胴体部のフラ
ンジ部と導電板を対向するように当接し重ね合わせて積
層して冷間圧接して気密容器を形成し、気密容器に静水
圧加圧を施して導電板とセラミック基材を積層接合して
形成させる方法である。このため非平面形状を有する場
合にもセラミック接合材の各接合部に等方的な圧接力が
作用するため充分な接合力が得られる。さらに高温プロ
セスを用いておらず、熱膨張差による残留応力や接合界
面での脆弱化合物層の形成といった悪影響を排除もしく
は軽減でき、プリント配線板などへの適用も好適であ
る。
【図１】本発明の製造方法を用いたセラミック接合材の
一実施形態を示す概略断面図である。
一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の製造方法に用いる気密容器の一実施形
態を示す概略断面図である。
態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の製造方法に用いる気密容器の他の一実
施形態を示す概略断面図である。
施形態を示す概略断面図である。
２０ セラミック接合材
２２ 導電板
２６ 導電板
２８ セラミック基材
３０ 気密容器
３４ 容器胴体部
３４ａ 容器胴体部凹部
３４ｂ 容器胴体部フランジ部
３６ 接合部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大澤 真司
山口県下松市東豊井1296番地の１ 東洋鋼
鈑株式会社技術研究所内
Ｆターム(参考） 4G026 BA03 BB22 BB27 BC01 BC02
BD14 BF57 BG03 BG14 BH07
5E343 AA24 BB23 BB24 BB25 BB28
BB44 BB49 EE36 GG02
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミック基材と導電板とを積層接合し
てなるセラミック接合材の製造方法であって、導電板、
セラミック基材および前記セラミック基材を納めた容器
胴体部のフランジ部を活性化処理し、前記導電板と前記
容器胴体部のフランジ部を圧接して気密容器を形成し、
前記気密容器に静水圧加圧を行うことにより前記導電板
と前記セラミック基材とを積層接合することを特徴とす
るセラミック接合材の製造方法。 - 【請求項２】 前記活性化処理が、１０〜１×１０−３
Ｐａの不活性ガス雰囲気中で、前記容器胴体部と前記導
電板をそれぞれ絶縁支持された一方の電極Ａと接触さ
せ、アース接地された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨ
ｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放電に
よって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触した
前記容器胴体部と前記導電板のそれぞれの面積が電極Ｂ
の面積の１／３以下となるように、前記導電板と前記セ
ラミック基材および前記容器胴体部のフランジ部をスパ
ッタエッチング処理することを特徴とする請求項１に記
載のセラミック接合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001212727A JP2003026480A (ja) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | セラミック接合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001212727A JP2003026480A (ja) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | セラミック接合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003026480A true JP2003026480A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19047838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001212727A Withdrawn JP2003026480A (ja) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | セラミック接合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003026480A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116082055A (zh) * | 2023-01-18 | 2023-05-09 | 潮州三环（集团）股份有限公司 | 一种拼接陶瓷及其制备方法与应用 |
-
2001
- 2001-07-12 JP JP2001212727A patent/JP2003026480A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116082055A (zh) * | 2023-01-18 | 2023-05-09 | 潮州三环（集团）股份有限公司 | 一种拼接陶瓷及其制备方法与应用 |
| CN116082055B (zh) * | 2023-01-18 | 2023-09-26 | 潮州三环（集团）股份有限公司 | 一种拼接陶瓷及其制备方法与应用 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081007 |