JP2523765B2 - ガラスセラミック基板 - Google Patents
ガラスセラミック基板Info
- Publication number
- JP2523765B2 JP2523765B2 JP63046229A JP4622988A JP2523765B2 JP 2523765 B2 JP2523765 B2 JP 2523765B2 JP 63046229 A JP63046229 A JP 63046229A JP 4622988 A JP4622988 A JP 4622988A JP 2523765 B2 JP2523765 B2 JP 2523765B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- substrate
- metal
- adhesion
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
- C03C8/08—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing phosphorus
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/44—Manufacturing insulated metal core circuits or other insulated electrically conductive core circuits
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は耐熱性金属基板上に、ガラスセラミックを被
覆してなる基板に関する。
覆してなる基板に関する。
従来の技術 従来、厚膜ハイブリッドICやプリント回路基板には、
アルミナ基板やエポキシガラス基板を用いていた。アル
ミナ基板の欠点は機械的強度が弱く、かつ大型の基板の
作製が困難であった。他方、エポキシガラス基板は安価
で大量生産に向いているが、耐熱性に問題があり、回路
形成に用いられる材料が低温用に限られていたこと、ま
た、製品使用環境が400℃以下という制限があった。
アルミナ基板やエポキシガラス基板を用いていた。アル
ミナ基板の欠点は機械的強度が弱く、かつ大型の基板の
作製が困難であった。他方、エポキシガラス基板は安価
で大量生産に向いているが、耐熱性に問題があり、回路
形成に用いられる材料が低温用に限られていたこと、ま
た、製品使用環境が400℃以下という制限があった。
これら、従来の回路用基板の問題点を解決する方法と
して、金属基板にガラス質層を被覆した、いわゆるホー
ロ絶縁基板が提案された。まず第一の提案は、アルカリ
金属酸化物（Na2O,K2O,Li2O）の料が比較的少い非晶質
ガラスをホーロ絶縁層とした基板である。このタイプの
絶縁基板の欠点は従来の基板（アルミナ基板）に比べ
て、高温時の電気絶縁性に劣ること、高温中で、長時
間、電圧を印加すると、アルカリイオンのマイグレーシ
ョンによって、回路網に悪影響を及ぼすこと等、電気絶
縁性，信頼性に問題があった。
して、金属基板にガラス質層を被覆した、いわゆるホー
ロ絶縁基板が提案された。まず第一の提案は、アルカリ
金属酸化物（Na2O,K2O,Li2O）の料が比較的少い非晶質
ガラスをホーロ絶縁層とした基板である。このタイプの
絶縁基板の欠点は従来の基板（アルミナ基板）に比べ
て、高温時の電気絶縁性に劣ること、高温中で、長時
間、電圧を印加すると、アルカリイオンのマイグレーシ
ョンによって、回路網に悪影響を及ぼすこと等、電気絶
縁性，信頼性に問題があった。
これに対し、第二の提案は、ホーロ絶縁層に結晶化ガ
ラスを使用するという試みである。例えば、特開昭56−
73643号公報に開示されているように、６〜25モル％のB
aO,30〜60モル％の金属酸化物（MgO,ZnO,CaOの郡から選
ばれる１又は２以上の混合物）、13〜35モル％のB2O3、
10〜25モル％のSiO2の組成からなる結晶化ガラスを鋼板
上に被覆したホーロ絶縁基板は、無アルカリガラスであ
るため、電気絶縁性、信頼性に優れており、第一の提案
を超えるものおあった。
ラスを使用するという試みである。例えば、特開昭56−
73643号公報に開示されているように、６〜25モル％のB
aO,30〜60モル％の金属酸化物（MgO,ZnO,CaOの郡から選
ばれる１又は２以上の混合物）、13〜35モル％のB2O3、
10〜25モル％のSiO2の組成からなる結晶化ガラスを鋼板
上に被覆したホーロ絶縁基板は、無アルカリガラスであ
るため、電気絶縁性、信頼性に優れており、第一の提案
を超えるものおあった。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、この第２の提案の結晶化ガラス層を金
属基材上に形成すると、金属基材とガラス層の間の密着
性が極端に悪い。その理由は、ガラス成分中にアルカリ
成分が入っていないため、金属基材とガラス層の相互拡
散が乏しいためである。特に、耐食性金属である、ステ
ンレス鋼、各種耐熱合金を金属基材として用いた場合、
その傾向が顕著であり、わずかな機械的衝撃で簡単に剥
離していた。
属基材上に形成すると、金属基材とガラス層の間の密着
性が極端に悪い。その理由は、ガラス成分中にアルカリ
成分が入っていないため、金属基材とガラス層の相互拡
散が乏しいためである。特に、耐食性金属である、ステ
ンレス鋼、各種耐熱合金を金属基材として用いた場合、
その傾向が顕著であり、わずかな機械的衝撃で簡単に剥
離していた。
本発明は、上記の課題にもとづき、結晶化ガラス層と
Cr成分を含有する耐食性金属基材との密着性を著しく向
上させたガラスセラミック基板を提供することを目的と
する。
Cr成分を含有する耐食性金属基材との密着性を著しく向
上させたガラスセラミック基板を提供することを目的と
する。
課題を解決するための手段 本発明のガラスセラミック基板は、クロム成分を含む
耐熱性金属板上に、クロムの酸化皮膜を形成し、さらに
その上にニッケル，コバルト，クロムから選ばれる金属
メッキを施こした金属基体に、前記無アルカリ結晶化ガ
ラス層を被覆することを特徴としたものである。
耐熱性金属板上に、クロムの酸化皮膜を形成し、さらに
その上にニッケル，コバルト，クロムから選ばれる金属
メッキを施こした金属基体に、前記無アルカリ結晶化ガ
ラス層を被覆することを特徴としたものである。
作用 上記、手段で構成することにより、従来では密着性の
観点から不可能であった、耐熱性金属板上に結晶化ガラ
ス層を形成することができ、耐熱性，耐衝撃性，長寿命
性，絶縁性等に優れた基板を得られる。
観点から不可能であった、耐熱性金属板上に結晶化ガラ
ス層を形成することができ、耐熱性，耐衝撃性，長寿命
性，絶縁性等に優れた基板を得られる。
実 施 例 まず初めにCr2O3酸化皮膜の動作について、Cr成分を
含有する耐熱性金属基材としてステンレス鋼SUS 430
（Cr成分17％）を例にとって述べる。
含有する耐熱性金属基材としてステンレス鋼SUS 430
（Cr成分17％）を例にとって述べる。
SUS 430は加熱処理をすると表面に酸化スケールを生
ずることが知られており、その酸化スケールの形態は処
理温度によって異なる。
ずることが知られており、その酸化スケールの形態は処
理温度によって異なる。
800〜900℃の温度域では、Fe成分をほとんど含まない
Cr2O3の六方晶系とスピネル系酸化物になっている。900
℃以上の処理温度では、酸化スケールは（Fe,Cr）2O3の
六方晶系酸化物になり、密着性の弱い、剥離性のスケー
ルとなる。本発明に有効な酸化物は酸化クロム層であ
り、この酸化物層は非常にち密で、かつ析出粒子が細か
いため、金属基体上は細かな凹凸が無数に発生する。こ
の酸化層表面にガラス質を焼き付けると、その表面の凹
凸性によるアンカー効果により、密着性は著しく向上す
る。このCrO2皮膜の生成温度は、金属の組成によって異
なるので、それぞれの材質によって、加熱処理温度は異
なる。CrO2皮膜をさらにち密で、析出粒子を均一にする
方法としては、金属基材をあらかじめ、ブラスト処理、
化学エッチング処理、エメリー研削等で、表面を粗して
おくことも効果的である。
Cr2O3の六方晶系とスピネル系酸化物になっている。900
℃以上の処理温度では、酸化スケールは（Fe,Cr）2O3の
六方晶系酸化物になり、密着性の弱い、剥離性のスケー
ルとなる。本発明に有効な酸化物は酸化クロム層であ
り、この酸化物層は非常にち密で、かつ析出粒子が細か
いため、金属基体上は細かな凹凸が無数に発生する。こ
の酸化層表面にガラス質を焼き付けると、その表面の凹
凸性によるアンカー効果により、密着性は著しく向上す
る。このCrO2皮膜の生成温度は、金属の組成によって異
なるので、それぞれの材質によって、加熱処理温度は異
なる。CrO2皮膜をさらにち密で、析出粒子を均一にする
方法としては、金属基材をあらかじめ、ブラスト処理、
化学エッチング処理、エメリー研削等で、表面を粗して
おくことも効果的である。
酸化処理は通常の酸化雰囲気中で加熱処理する方法は
一般的であるが、426合金（42Ni−6Cr−Fe）のように、
水素ガスを流して、表面にCrを選択的に析出させ、酸化
する方法もある。
一般的であるが、426合金（42Ni−6Cr−Fe）のように、
水素ガスを流して、表面にCrを選択的に析出させ、酸化
する方法もある。
次に金属メッキ層の作用について説明する。
本発明の金属メッキ層の効果は、（イ）ガラスと金属
基材の相互拡散を助長すること。（ロ）ガラスセラミッ
クを焼成する時に泡の発生を防止することである。
（イ）についてはホーロ分野ではよく知られたことであ
る。（ロ）については、本発明のような、結晶化ガラス
を電気泳動法で、試料を陰分極で形成する場合は、特に
効果的である。その理由を以下に述べる。結晶化ガラス
は微粉末状にし、アルコール系溶媒と数％の水を加え
て、ボールミル混合して、スラリーとする。ガラス粉末
はに帯電するので、金属基体上に被覆させるために
は、陰分極する必要がある。このような陰分極では、ガ
ラス粒子の析出と同時に、電気分解により、わずかの水
素がCr2O3皮膜の凹凸部に吸着される。上記のようなメ
ッキ層を形成しない場合は、焼成時に、H2ガスがホーロ
層中に含包したり、ホーロ表面にピンホールとなり、電
気絶縁耐圧が低下したり、配線パターンに悪影響を及ぼ
す。しかしながら、本発明のように、Cr2O3皮膜上に金
属メッキ、例えばNiメッキを施こしてやれば、Niメッキ
層によって水素ガスが吸蔵され、焼成時に泡の発生に
は、いたらないからである。そのほか、金属メッキの種
類としては、Cr,Co等も有効である。また、その方法も
一般的な電気メッキのほかに、無電解メッキでもかまわ
ない。
基材の相互拡散を助長すること。（ロ）ガラスセラミッ
クを焼成する時に泡の発生を防止することである。
（イ）についてはホーロ分野ではよく知られたことであ
る。（ロ）については、本発明のような、結晶化ガラス
を電気泳動法で、試料を陰分極で形成する場合は、特に
効果的である。その理由を以下に述べる。結晶化ガラス
は微粉末状にし、アルコール系溶媒と数％の水を加え
て、ボールミル混合して、スラリーとする。ガラス粉末
はに帯電するので、金属基体上に被覆させるために
は、陰分極する必要がある。このような陰分極では、ガ
ラス粒子の析出と同時に、電気分解により、わずかの水
素がCr2O3皮膜の凹凸部に吸着される。上記のようなメ
ッキ層を形成しない場合は、焼成時に、H2ガスがホーロ
層中に含包したり、ホーロ表面にピンホールとなり、電
気絶縁耐圧が低下したり、配線パターンに悪影響を及ぼ
す。しかしながら、本発明のように、Cr2O3皮膜上に金
属メッキ、例えばNiメッキを施こしてやれば、Niメッキ
層によって水素ガスが吸蔵され、焼成時に泡の発生に
は、いたらないからである。そのほか、金属メッキの種
類としては、Cr,Co等も有効である。また、その方法も
一般的な電気メッキのほかに、無電解メッキでもかまわ
ない。
（具体例） 第１表に示した、ガラス組成の結晶化ガラス粉末200g
とイソプロピルアルコール970c.c.、水30c.c.を加え、
ボールミルで20時間、粉砕混合し、ガラス平均粒径３〜
５μｍのスラリーとする。
とイソプロピルアルコール970c.c.、水30c.c.を加え、
ボールミルで20時間、粉砕混合し、ガラス平均粒径３〜
５μｍのスラリーとする。
本実施例では、耐熱金属として代表的なSUS430と426
合金を用いた。基材は50mm×50mm×0.8で、日本金属
（株）製SUS430は、表面を＃60のAl2O3ブラスト材でブ
ラスト処理した後、850℃で30分間、電気炉中に入れ、C
rO2酸化皮膜を形成した。また住友特殊金属（株）製426
合金は1200℃で水素ガスをフローした処理炉中で、Cr2O
3酸化皮膜を形成したサンプルを用いた。さらに、これ
らCr2O3皮膜を形成した基材を60℃のNiメッキ液（ワッ
ト浴）中に浸漬し、1000クーロンの電気量を流して、ニ
ッケル層を形成させた。これらのサンプルを、前記のス
ラリー中に浸漬し、対極との極間距離20mm、印加電圧15
0Vの条件で、ガラス粒子を厚みで100μｍになるよう被
覆させた。さらに、これを乾燥し、900℃、10分間焼成
し、サンプルとした。
合金を用いた。基材は50mm×50mm×0.8で、日本金属
（株）製SUS430は、表面を＃60のAl2O3ブラスト材でブ
ラスト処理した後、850℃で30分間、電気炉中に入れ、C
rO2酸化皮膜を形成した。また住友特殊金属（株）製426
合金は1200℃で水素ガスをフローした処理炉中で、Cr2O
3酸化皮膜を形成したサンプルを用いた。さらに、これ
らCr2O3皮膜を形成した基材を60℃のNiメッキ液（ワッ
ト浴）中に浸漬し、1000クーロンの電気量を流して、ニ
ッケル層を形成させた。これらのサンプルを、前記のス
ラリー中に浸漬し、対極との極間距離20mm、印加電圧15
0Vの条件で、ガラス粒子を厚みで100μｍになるよう被
覆させた。さらに、これを乾燥し、900℃、10分間焼成
し、サンプルとした。
また、比較例として、Cr2O3皮膜およびNi皮膜のいず
れかを形成していないか、どちらも形成していないサン
プルを同一条件で作製し、密着性，絶縁性，表面性をチ
ェックした。
れかを形成していないか、どちらも形成していないサン
プルを同一条件で作製し、密着性，絶縁性，表面性をチ
ェックした。
なお密着性は米国ホーロ協会のPEI密着試験法で行っ
た。○は密着度が80％以上、△は80〜50％、×は30％以
下とした。
た。○は密着度が80％以上、△は80〜50％、×は30％以
下とした。
絶縁性は絶縁耐圧計を用いて、30φの面積での絶縁耐
圧（ブレークダウン値1mA）を調べた。
圧（ブレークダウン値1mA）を調べた。
表面性は目視によって、ピンホール、泡の状態を観察
したものである。○はいずれも無いもの、△は１〜５
コ、×は５コ以上あるものの結果を示す。その結果を第
２表に示す。
したものである。○はいずれも無いもの、△は１〜５
コ、×は５コ以上あるものの結果を示す。その結果を第
２表に示す。
発明の効果 以上、詳述のように、本発明の回路用ガラスセラミッ
ク基板は、従来では使用できなかった耐熱性金属でも、
密着性，電気絶縁性，表面性を著しく改善することがで
きる。なお、本発明に有効な金属はフェライト系ステン
レス、Ni−Cr基合金などである。
ク基板は、従来では使用できなかった耐熱性金属でも、
密着性，電気絶縁性，表面性を著しく改善することがで
きる。なお、本発明に有効な金属はフェライト系ステン
レス、Ni−Cr基合金などである。
なお、本発明における基板は回路基板としての絶縁性
基板のほかに、モータ軸受、メカニカルシール等の耐摩
耗性基板としての使用も可能である。
基板のほかに、モータ軸受、メカニカルシール等の耐摩
耗性基板としての使用も可能である。
Claims (1)
- 【請求項１】クロム成分を含む耐熱性金属板上に、クロ
ム酸化皮膜を形成し、さらにその表面にニッケル，コバ
ルト，クロムから選ばれる金属メッキを施した前記金属
基体上に無アルカリ結晶化ガラス層を被覆することを特
徴とするガラスセラミック基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63046229A JP2523765B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | ガラスセラミック基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63046229A JP2523765B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | ガラスセラミック基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219039A JPH01219039A (ja) | 1989-09-01 |
| JP2523765B2 true JP2523765B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=12741285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63046229A Expired - Lifetime JP2523765B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | ガラスセラミック基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2523765B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2356396B (en) * | 1999-10-07 | 2003-11-19 | Rolls Royce Plc | A metallic article having a protective coating and a method of applying a protective coating to a metallic article |
| CN106660106B (zh) * | 2014-09-29 | 2019-05-07 | 日立金属株式会社 | Ni基超耐热合金的制造方法 |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP63046229A patent/JP2523765B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01219039A (ja) | 1989-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| King et al. | Nature of adherence of porcelain enamels to metals | |
| US5057378A (en) | Glass ceramic for coating metal substrate | |
| JPS6236977B2 (ja) | ||
| US5864459A (en) | Process for providing a glass dielectric layer on an electrically conductive substrate and electrostatic chucks made by the process | |
| JP2523765B2 (ja) | ガラスセラミック基板 | |
| JPS59141289A (ja) | 電子機器用被覆基板の製法 | |
| JP2512062B2 (ja) | ガラスセラミック基板の製造法 | |
| US3736167A (en) | Electroless nickel plating process | |
| JPH0667772B2 (ja) | 金属基体被覆用ガラスセラミック | |
| US4559279A (en) | Electrode on heat-resisting and isolating substrate | |
| WO1997038481A1 (en) | Process for providing a glass-ceramic dielectric layer on an electrically conductive substrate and electrostatic chucks made by the process | |
| RU2350673C1 (ru) | Сплав на основе серебра для наноструктурированных покрытий | |
| JPH07307210A (ja) | 金属抵抗体の製造方法および力学量センサ | |
| JPH06137806A (ja) | ひずみセンサ | |
| EP0099258A2 (en) | Substrates for electronic devices | |
| GB2073169A (en) | Spraying Material for Hot and Plasma Spraying | |
| JP3720129B2 (ja) | 感歪み抵抗素子用抵抗ペースト | |
| JP3487675B2 (ja) | 力学量センサの製造方法 | |
| JP2960644B2 (ja) | 表面処理された窒化アルミニウム基材 | |
| JPH0482294A (ja) | 回路基板の製造方法 | |
| JPH04283985A (ja) | 電気絶縁基板 | |
| JPH0347977A (ja) | 回路部品の製造方法 | |
| WO2020122381A1 (ko) | 세라믹 하우징 및 세라믹 기재의 도금 방법 | |
| JP2534793B2 (ja) | 電気絶縁装置用絶縁基板の製造方法 | |
| JPH0240991A (ja) | 回路基板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080531 Year of fee payment: 12 |