JP2531716B2

JP2531716B2 - ベリリアセラミック用メタライズペ―スト

Info

Publication number: JP2531716B2
Application number: JP62308345A
Authority: JP
Inventors: 修司山崎; 昌一小山
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 1987-12-05
Filing date: 1987-12-05
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JPH01148773A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はベリリアセラミックに好適な使用できるベリ
リアセラミック用メタライズペーストに関する。

（従来の技術およびその問題点）ベリリアセラミックはアルミナ等の他のセラミックと
比較してきわめて熱伝導率が高いという顕著な特徴を有
するもので、半導体レーザ発振器等の大熱量が発生する
部品の放熱板等として多用されているものである。

ところで、ベリリアセラミック基板にたいして導通パ
ターンを形成する際は、通常、焼成されたベリリアセラ
ミック基板にメタライズペーストをスクリーン印刷し、
所定温度で焼き付けすることによってなされる。従来、
焼成済みセラミック基板用のメタライズペーストとして
使用されているものはモリブデンとマンガンを含有する
ペーストが主であり、また、ベリリアセラミック基板専
用のメタライズペーストもあるが、これら従来のメタラ
イズペーストを使用して焼き付けしたものはいずれも、焼成時にペーストがベリリアセラミック中に拡散
し、導通パターンの境界面が滲んでしまって面状態が悪
化し、微細な導通パターンを形成するには不適である。

メタライズ強度が弱く、十分なろう付け強度を有す
るものが得られない。

焼成時にメタライズ成分が揮散し、焼成後のメタラ
イズ層の厚さが薄くなり、その結果抵抗値が大きくな
る。

等の問題点がある。これら問題点はペースト中に含有さ
れるマンガンがセラミック中に拡散して焼き付け時にメ
タライズペーストを滲ませるように作用することがわか
っている。しかしながら、上記問題点を解消できるベリ
リアセラミック用のメタライズペーストはいまだ提供さ
れていないのが現状である。

なお、ベリリアは人体に有毒であるため、とくに取り
扱いに注意を有する物質であり、焼成時にベリリアが外
部に揮散しないよう、メタライズペーストもできるだけ
低温で焼成できる条件を満たすものである必要がある。

そこで、本発明は低温焼成が可能であるとともに、上
述した各問題点を解消するメタライズペーストとして開
発されたものであり、その目的とするところは、ベリリ
アセラミックと好適にマッチングし、メタライズ強度が
高いとともに比抵抗が低く、また、明確な導通パターン
が形成できるベリリアセラミック用メタライズペースト
を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するため次の構成をそなえ
る。

すなわち、ベリリアセラミック用のメタライズペース
トであって、モリブデン粉末を80重量％以上〜98重量％
以下、フラックス成分として少なくとも酸化マグネシウ
ムを0.5重量％以上〜15重量％以下、酸化ケイ素を0.5重
量％以上〜15重量％以下含有することを特徴とする。

（発明の概要）本発明のメタライズペーストはモリブデン粉末をメタ
ライズペーストのベース物質とし、このモリブデン粉末
に酸化マグネシウムおよび酸化ケイ素を添加し、バイン
ダとともに混練してペースト状にしたことを特徴とす
る。

一般にセラミックに高融点金属を接合する場合はメタ
ライズペースト自身の自己焼結とセラミック中に焼結助
剤として含まれるガラス相がたがいにセラミックと金属
の粉末の粒界へ拡散・浸入することによってメタライズ
ペーストとセラミックとが接合される。上述した酸化マ
グネシウムおよび酸化ケイ素はメタライズペーストに添
加することによりベリリアセラミックとペーストとの両
者のガラス相のかけはしとして作用するものである。

なお、ベリリアセラミックにモルブデン−マンガンペ
ーストを使用して焼き付けた場合はペーストがベリリア
セラミック中に拡散して面状態の悪化が観察され、また
メタライズ成分が揮散しメタライズの厚さが薄くなると
いう現象があり、とくにベリリアセラミックのメタライ
ズ成分としてマンガンを使用することが不適当と思われ
た。

なお、添加物として酸化マグネシウムおよび酸化ケイ
素に加え、アルミナ、酸化クロム、酸化カルシウム等を
添加して使用することも可能である。

本発明のメタライズペーストでは、焼き付け後のろう
付け強度を高めるとともに比抵抗値を小さくするため
に、モリブデン粉末は重量比にして80％以上〜98％以
下、酸化マグネシウムは0.5％以上〜15％以下、酸化ケ
イ素は0.5％以上〜15％以下の組成比で使用するのが好
適である。

（実施例）以下本発明の好適な実施例を詳細に説明する。

実施例のメタライズペーストは、平均粒径1.0μｍの
モリブデン粉末をベース材料として、これに平均粒径1.
0μｍの酸化ケイ素と酸化マグネシウムを所定量添加
し、乾式ボールミルにて粉砕・混合した後、これに溶剤
としてテルピネオール、ブチルカルビトールを加え、バ
インダとしてエチルセルロースを添加し、らいかい機に
て混練して得た。

そして、得られたメタライズペーストを市販の99.5％
ベリリアセラミック（BeO）片にスクリーン印刷法によ
り導通パターンをプリントし、乾燥した後、1200℃〜15
00℃の温度の還元雰囲気中で焼成した。

実施例においてはモリブデン粉末および酸化ケイ素、
酸化マグネシウムの組成比を適宜変えたメタライズペー
ストを前記99.5％ベリリアセラミック片に1350℃で焼き
付けた後、ろう付け強度および比抵抗を測定した。な
お、ろう付け強度は鉄−ニッケル合金あるいは鉄−ニッ
ケル−コバルト合金をろう付けした後引っ張り強度を測
定して得た。

第１図に前記モリブデン粉末、酸化マグネシウム、酸
化ケイ素の組成比を変えたときのろう付け強度を示す。
この実施例ではモリブデン粉末の重量比を75％〜100％
まで、酸化ケイ素の重量比を０％〜30％まで、酸化マグ
ネシウムの重量比を５％〜30％までそれぞれ変動させて
ろう付け強度を測定した。図中に示す数値がろう付け強
度でありｇ単位で表示している。なお、図で◎印は3000
g以上のろう付け強度が得られた組成比のもの、○印は
ろう付け強度が2000g以上3000g未満のもの、△印はろう
付け強度が1000g以上2000g未満のもの、×印は1000g未
満のものである。なお、図中でNGと記したものはろう材
が流れないためにろう付けできなかったものである。

第２図は上述したと同様に、モリブデン粉末およびシ
リカ、酸化マグネシウムの組成比を変えたときの導通パ
ターン部の比抵抗を示す。図中に比抵抗値を単位10^-5Ω
・cmで表す。

図で、◎印は比抵抗値が２未満のもの、○印は比抵抗
値が２以上３未満のもの、△印は３以上10未満のもの、
×印は10以上のものである。

第１図および第２図から、ろう付け強度が高くかつ比
抵抗値が小さいペーストは一定の組成比のものである傾
向が見られる。

これらの実験結果から、ベリリアセラミック用メタラ
イズペーストの組成として、モリブデン粉末が80重量％
以上、シリカ15重量％以下、酸化マグネシウム５重量％
以下と設定すると好適である。なお、このメタライズペ
ーストを用いて焼き付けを行った後の導通パターン形状
を観察すると、メタライズペーストがベリリアセラミッ
ク中に拡散しないので導通パターンの滲みが見られず、
導通パターン部も薄厚にならずに導通パターンの側面が
セラミック表面から起立するように形成された。

なお、第１表に比較例としてベリリアセラミックにモ
リブデン−マンガン系のメタライズペーストを用いて導
通パターンを焼き付けた際のろう付け強度と比抵抗値を
示す。

上記表１中でマンガンの組成比が５重量％のものでろ
う付け強度が高くかつ比抵抗値の小さいものもあるが、
マンガンの添加量が増大するとともに、ろう付け強度が
かなり減少し、比抵抗値も上昇することが認められる。
一方、これに比較して本実施例のメタライズペーストに
よればモリブデンの組成比が80重量％程度のものであっ
てもベリリアセラミックとの密着性が良好であり、十分
なろう付け強度を有するとともに比抵抗が十分小さな導
通パターンを得ることができる。

また、本実施例のメタライズパターンにニッケルめっ
きを施し、さらに金めっきを施したもののろう付け強度
は従来のアルミナ基板におけるろう付け強度と同等であ
り、チップ付けおよびボンディング付け性等についても
通常の多層アルミナ基板に匹敵する特性を有することが
認められた。

なお、上述した実施例においてはモリブデン粉末にた
いしてフラックス成分として酸化ケイ素および酸化マグ
ネシウムを用いたが、これらに加えてさらにアルミナ、
酸化クロム、酸化カルシウム等を適宜添加してもよい。
この実施例としては、モリブデン粉末90重量％に対し
て、酸化ケイ素３重量％、酸化マグネシウム３重量％、
アルミナ２重量％、酸化カルシウム２重量％を添加した
ものがある。この例のメタライズペーストでもベリリア
セラミックとの良好なマッチングが得られた。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて種々説明
したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
く、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し
得るのはもちろんのことである。

（発明の効果）本発明のメタライズペーストによれば、上述したよう
に、メタライズペーストの焼き付け時にベリリアセラミ
ックとの密着性がきわめて良好となり、ろう付け強度を
向上させることができるとともに、メタライズ部の比抵
抗を小さくすることが可能となる。また、メタライズペ
ーストが焼き付け時にベリリアセラミック中に拡散しな
いので、配線パターンを明確に形成でき、微細パターン
を形成することに適する等の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はメタライズペーストの組成比を変えたときのメ
タライズ部のろう付け強度を示し、第２図は同じくメタ
ライズペーストの組成比を変えたときのメタライズ部の
比抵抗値を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】モリブデン粉末を80重量％以上〜98重量％
以下、フラックス成分として少なくも酸化マグネシウム
を0.5重量％以上〜15重量％以下と酸化ケイ素を0.5重量
％以上〜15重量％以下とを含有することを特徴とするベ
リリアセラミック用メタライズペースト。
【請求項２】前記フラックス成分には前記酸化マグネシ
ウムおよび酸化ケイ素に加えて、アルミナ、酸化クロ
ム、酸化カルシウムのうち少なくも一種類が添加されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のベリ
リアセラミック用メタライズペースト。