JPH01197378A - セラミックと金属間の接合方法 - Google Patents
セラミックと金属間の接合方法Info
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- JPH01197378A JPH01197378A JP1976288A JP1976288A JPH01197378A JP H01197378 A JPH01197378 A JP H01197378A JP 1976288 A JP1976288 A JP 1976288A JP 1976288 A JP1976288 A JP 1976288A JP H01197378 A JPH01197378 A JP H01197378A
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Classifications
-
- 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
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
- H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
-
- 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
- H05K3/38—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、セラミックと金属間の接合方法、たとえば、
セラミック基板上に金属製の電極やリードを形成する場
合に適したセラミックと金属間の接合方法に関する。
セラミック基板上に金属製の電極やリードを形成する場
合に適したセラミックと金属間の接合方法に関する。
［従来の技術］
従来、たとえば、ＬＳＩ直接搭載基板などの低熱膨張性
セラミック上には、電極やリード等の金属層が形成され
ている。従来のセラミックと金属間の接合方法では、未
焼成または既焼成のセラミック基体の表面に、直接、金
属粉を含むメタライズペースト層を形成し、これを焼付
ける構成を採用している。
セラミック上には、電極やリード等の金属層が形成され
ている。従来のセラミックと金属間の接合方法では、未
焼成または既焼成のセラミック基体の表面に、直接、金
属粉を含むメタライズペースト層を形成し、これを焼付
ける構成を採用している。
［発明が解決しようとする課題］
一般に、セラミックと金属とを接合する場合に適した熱
膨張差は、 −Ｏ，５Ｘ１０−’／に≦α。−α。
膨張差は、 −Ｏ，５Ｘ１０−’／に≦α。−α。
≦１．０ＸＩＯ−６／に
の範囲であるとされている。なお、αｉは金属の熱膨張
係数、α。はセラミックの熱膨張係数である。
係数、α。はセラミックの熱膨張係数である。
前記範囲から熱膨張差が外れるセラミックと金属との組
合わせ、たとえばＣｕ（αｎ−１８Ｘ１０−６ ／Ｋ）
と低熱膨張性セラミック（αｃ−１゜０ｘｌＯ−６／Ｋ
）とを強固に接合することは、前記従来の方法では不可
能である。
合わせ、たとえばＣｕ（αｎ−１８Ｘ１０−６ ／Ｋ）
と低熱膨張性セラミック（αｃ−１゜０ｘｌＯ−６／Ｋ
）とを強固に接合することは、前記従来の方法では不可
能である。
したがって、前記従来のセラミックと金属間の接合方法
では、たとえばＬＳＩ直接搭載基板等として用いられる
セラミックに電極やリードを設けて電子部品として使用
する場合などに要求される十分な強度を確保することが
できないという問題がある。
では、たとえばＬＳＩ直接搭載基板等として用いられる
セラミックに電極やリードを設けて電子部品として使用
する場合などに要求される十分な強度を確保することが
できないという問題がある。
本発明の目的は、セラミック上に金属層を形成する場合
に、セラミックと金属間で強い接合強度を得ることにあ
る。さらに、たとえばＬＳＩ直接搭載基板等として低熱
膨張性セラミックを採用した場合などに、その上に形成
することのできる金属層として使用され得る金属の種類
を増し、製造コストを低減することを可能にすることに
もある。
に、セラミックと金属間で強い接合強度を得ることにあ
る。さらに、たとえばＬＳＩ直接搭載基板等として低熱
膨張性セラミックを採用した場合などに、その上に形成
することのできる金属層として使用され得る金属の種類
を増し、製造コストを低減することを可能にすることに
もある。
［課題を解決するための手段］
本発明に係るセラミックと金属間の接合方法は、未焼成
または既焼成のセラミック基体の表面に、６０ｗｔ％以
下の金属粉を含むセラミックペースト層を形成し、その
上に前記金属粉を含むメタライズペースト層を形成し、
これを焼付ける方法である。
または既焼成のセラミック基体の表面に、６０ｗｔ％以
下の金属粉を含むセラミックペースト層を形成し、その
上に前記金属粉を含むメタライズペースト層を形成し、
これを焼付ける方法である。
なお、好ましくは、前記金属粉を含むセラミックペース
ト層と前記メタライズペースト層との間に、前記セラミ
ックペースト層より金属粉量の多いさらに別のセラミッ
クペースト層を形成し、これを焼付ける方法を採用して
もよい。また、未焼成のセラミック基体を使用する場合
には、金属粉を含むセラミックペースト層を形成する前
に、セラミック基体の表面に金属粉を含まないセラミッ
クペースト層を形成し、その上に金属粉を含むセラミッ
クペースト層を形成し、これを焼付ける方法を採用して
もよい。また、セラミック基体とメタライズペースト層
との間に配置される金属粉を含むセラミックペースト層
として、金属粉の含有量がセラミック基体側からメタラ
イズペースト側に徐々に増大するよう、さらに多くのセ
ラミックペースト層を積重ねるようにしてもよい。
ト層と前記メタライズペースト層との間に、前記セラミ
ックペースト層より金属粉量の多いさらに別のセラミッ
クペースト層を形成し、これを焼付ける方法を採用して
もよい。また、未焼成のセラミック基体を使用する場合
には、金属粉を含むセラミックペースト層を形成する前
に、セラミック基体の表面に金属粉を含まないセラミッ
クペースト層を形成し、その上に金属粉を含むセラミッ
クペースト層を形成し、これを焼付ける方法を採用して
もよい。また、セラミック基体とメタライズペースト層
との間に配置される金属粉を含むセラミックペースト層
として、金属粉の含有量がセラミック基体側からメタラ
イズペースト側に徐々に増大するよう、さらに多くのセ
ラミックペースト層を積重ねるようにしてもよい。
［作用および発明の効果］
本発明に係るセラミックと金属間の接合方法では、セラ
ミック基体の表面に６０ｗｔ％以下の金属粉を含むセラ
ミックペースト層を形成し、その上に金属粉を含むメタ
ライズペースト層を形成してから焼付けるので、セラミ
ックと金属間の接合強度が十分に確保できるようになる
。したがって、本発明によれば、たとえばＬＳＩ直接搭
載基板などの低熱膨張性セラミック上に、種々の金属か
らなる金属層を高い結合強度でもって形成することがで
きるようになる。したがって、たとえばＣｕなどの熱膨
張の大きい卑金属を電極材料として使用できるようにな
るなど、低コストで電子部品等を製造することが可能と
なる。
ミック基体の表面に６０ｗｔ％以下の金属粉を含むセラ
ミックペースト層を形成し、その上に金属粉を含むメタ
ライズペースト層を形成してから焼付けるので、セラミ
ックと金属間の接合強度が十分に確保できるようになる
。したがって、本発明によれば、たとえばＬＳＩ直接搭
載基板などの低熱膨張性セラミック上に、種々の金属か
らなる金属層を高い結合強度でもって形成することがで
きるようになる。したがって、たとえばＣｕなどの熱膨
張の大きい卑金属を電極材料として使用できるようにな
るなど、低コストで電子部品等を製造することが可能と
なる。
［実施例］
実施例１
まず、ドクターブレード法にてシート化したセラミック
グリーンシートを用意した。その上面に６０ｗｔ％以下
の金属粉を含みかつセラミックグリーンシートと同一組
成からなるセラミックペースト層を印刷し、さらにその
上に１００ｗｔ％の金属からなるメタライズペースト層
を印刷した。
グリーンシートを用意した。その上面に６０ｗｔ％以下
の金属粉を含みかつセラミックグリーンシートと同一組
成からなるセラミックペースト層を印刷し、さらにその
上に１００ｗｔ％の金属からなるメタライズペースト層
を印刷した。
そして、使用金属が酸化しない雰囲気中にて、それを同
時焼成した。
時焼成した。
その結果、第１図に示すような構造物が得られた。第１
図において、セラミック基体１上には、金属粉を含んだ
セラミック層２が形成され、さらにその上には１００％
の金属からなるメタライズ層３が形成されている。なお
、理解の便宜上、第１図では厚みが強調されて描かれて
いる。
図において、セラミック基体１上には、金属粉を含んだ
セラミック層２が形成され、さらにその上には１００％
の金属からなるメタライズ層３が形成されている。なお
、理解の便宜上、第１図では厚みが強調されて描かれて
いる。
第１図から明らかなように、セラミック基体１とメタラ
イズ層３との間には、セラミックと金属とが混在するセ
ラミック層２が介在している。その結果、セラミック基
体１はセラミック層２に対して、セラミック層内のセラ
ミック成分が一体的に焼成されることから強固に接合し
ている。また、メタライズ層３とセラミック層２とは、
セラミック層２内の金属成分がメタライズ層３と一体に
融合していることから、高い接合強度が得られる。
イズ層３との間には、セラミックと金属とが混在するセ
ラミック層２が介在している。その結果、セラミック基
体１はセラミック層２に対して、セラミック層内のセラ
ミック成分が一体的に焼成されることから強固に接合し
ている。また、メタライズ層３とセラミック層２とは、
セラミック層２内の金属成分がメタライズ層３と一体に
融合していることから、高い接合強度が得られる。
すなわち、セラミック層２が介在することにより、セラ
ミック基体１とメタライズ層３との間には高い接合強度
が得られる。
ミック基体１とメタライズ層３との間には高い接合強度
が得られる。
実際に、試料を作成して得られた結果を第１表に示す。
第１表において、αは２５〜５００℃の平均熱膨張係数
であり、そのＣはセラミックを、Ｍは金属を示している
。Ｘは、セラミック層２のセラミック成分の全体に対す
る重量％を示している。すなわち、その金属成分は１０
０−ｘである。
であり、そのＣはセラミックを、Ｍは金属を示している
。Ｘは、セラミック層２のセラミック成分の全体に対す
る重量％を示している。すなわち、その金属成分は１０
０−ｘである。
接着強度は、試料数３０個の平均値である。試料に付さ
れた＊は、その試料が本発明に係る実施例と比較するた
めの比較例であることを表わしている。
れた＊は、その試料が本発明に係る実施例と比較するた
めの比較例であることを表わしている。
（以下余白）
第１表から明らかなように、Ｘが４０未満の場合には、
十分に高い接着強度を得ることができないことがわかる
。すなわち、セラミック層２内の金属の含有量を６０
ｗ ｔ％以下としなければ、十分な接着強度が得られな
いことがわかる。
十分に高い接着強度を得ることができないことがわかる
。すなわち、セラミック層２内の金属の含有量を６０
ｗ ｔ％以下としなければ、十分な接着強度が得られな
いことがわかる。
なお、必要に応じ、セラミック層２を形成するためのセ
ラミックペースト層を多層構造とし、セラミックグリー
ンシート側に配置されるセラミック層から金属層側に徐
々に金属含有量が増加するように構成することもできる
。また、メタライズ層３をバルク金属によって形成する
場合には、セラミック層２のうち少なくともメタライズ
層３側に配置される部分に含まれる金属をバルク金属と
するのが好ましい。
ラミックペースト層を多層構造とし、セラミックグリー
ンシート側に配置されるセラミック層から金属層側に徐
々に金属含有量が増加するように構成することもできる
。また、メタライズ層３をバルク金属によって形成する
場合には、セラミック層２のうち少なくともメタライズ
層３側に配置される部分に含まれる金属をバルク金属と
するのが好ましい。
実施例２
第２表に示すセラミック基体材料を準備し、これを混合
した後に脱水し、得られた乾燥粉末にアクリル系バイン
ダを２５ ｗ ｔ％添加した。得られたスラリを用いて
、ドクターブレード法で厚み２５０μｍのグリーンシー
トを形成した。このグリーンシートを４枚積重ねて熱圧
着し、厚み１ｍｍの未焼成積層体を形成した。
した後に脱水し、得られた乾燥粉末にアクリル系バイン
ダを２５ ｗ ｔ％添加した。得られたスラリを用いて
、ドクターブレード法で厚み２５０μｍのグリーンシー
トを形成した。このグリーンシートを４枚積重ねて熱圧
着し、厚み１ｍｍの未焼成積層体を形成した。
得られた積層体の上に、第２表に示すセラミックペース
ト層となるセラミックペーストを厚み２０μｍでスクリ
ーン印刷し、さらにその上にメタライズ層となる金属粉
ペーストを厚み２０μｍで印刷した。
ト層となるセラミックペーストを厚み２０μｍでスクリ
ーン印刷し、さらにその上にメタライズ層となる金属粉
ペーストを厚み２０μｍで印刷した。
次いで、水蒸気を含む窒素中８５０℃までの温度で積層
体中に含まれているバインダを除去し、さらに窒素雰囲
気中９８０〜１０００℃で２時間焼成した。
体中に含まれているバインダを除去し、さらに窒素雰囲
気中９８０〜１０００℃で２時間焼成した。
得られた試料につき、セラミック基体とメタライズ層の
接着強度を１１１Ｊ定した。測定法は、メタライズ層に
垂直にリード線を半田付けし、試料を固定したままリー
ド線を垂直方向に引張る方法である。第２表に示された
接着強度は、セラミック基体とメタライズ層が剥離、ま
たはセラミック基体表層の一部が剥がれたときの値を示
したものである。
接着強度を１１１Ｊ定した。測定法は、メタライズ層に
垂直にリード線を半田付けし、試料を固定したままリー
ド線を垂直方向に引張る方法である。第２表に示された
接着強度は、セラミック基体とメタライズ層が剥離、ま
たはセラミック基体表層の一部が剥がれたときの値を示
したものである。
なお、第２表において、試料に付された＊は比較例であ
ることを意味している。
ることを意味している。
（以下余白）
第２表には示さなかったが、セラミックペースト層を形
成せず、メタライズ層となるＣｕペーストをセラミック
基体に直接印刷したものを比較例とし、上記方法と同様
にして試料を作成した。その試料の接着強度を同様に測
定したが、極めて容易に剥離が生じた。
成せず、メタライズ層となるＣｕペーストをセラミック
基体に直接印刷したものを比較例とし、上記方法と同様
にして試料を作成した。その試料の接着強度を同様に測
定したが、極めて容易に剥離が生じた。
実施例３
第３表に示すセラミック基体材料粉末にアクリル系バイ
ンダを２５ ｗ ｔ％添加してスラリを作成した。この
スラリを用い、ドクターブレード法で厚み２５０μｍの
セラミックグリーンシートを作成した。このグリーンシ
ートを４枚積層し、熱圧着して厚み１ｍｍの積層体を作
成した。この積層体の上に、同種のスラリからなるセラ
ミックペースト層を厚み２０μｍでスクリーン印刷した
。さらに、第３表に示す各メタライズペースト層を厚み
２０μｍでスクリーン印刷した。
ンダを２５ ｗ ｔ％添加してスラリを作成した。この
スラリを用い、ドクターブレード法で厚み２５０μｍの
セラミックグリーンシートを作成した。このグリーンシ
ートを４枚積層し、熱圧着して厚み１ｍｍの積層体を作
成した。この積層体の上に、同種のスラリからなるセラ
ミックペースト層を厚み２０μｍでスクリーン印刷した
。さらに、第３表に示す各メタライズペースト層を厚み
２０μｍでスクリーン印刷した。
以下、実施例２と同様に処理し、接着強度を測定した。
得られた接着強度の値を第３表に示す。
実施例４
コーディエライト６０ｗｔ％、硼珪酸系ガラス４０ｗｔ
％からなる原料を湿式混合し、脱水した後に乾燥した。
％からなる原料を湿式混合し、脱水した後に乾燥した。
これに、アクリル系バインダを２５ｗｔ％添加してスラ
リを作り、ドクターブレード法にて厚み２５０μｍのセ
ラミックグリーンシートを作成した。このグリーンシー
トを４枚積層し、熱圧着して厚み１ｍｍの積層体とした
。この積層体の上に、次に示す金属粉入りのセラミック
ペーストを用いてセラミックペースト層を形成した。
リを作り、ドクターブレード法にて厚み２５０μｍのセ
ラミックグリーンシートを作成した。このグリーンシー
トを４枚積層し、熱圧着して厚み１ｍｍの積層体とした
。この積層体の上に、次に示す金属粉入りのセラミック
ペーストを用いてセラミックペースト層を形成した。
第１層：上記セラミック基体原料スラリにＣＵを３０ｗ
ｔ％含有させたもの。
ｔ％含有させたもの。
第２層二上記セラミック基体原料スラリにＣＵを５０
ｗ ｔ％金含有せたもの。
ｗ ｔ％金含有せたもの。
第３層二上記セラミック基体原料スラリにＣＵを７０
ｗ ｔ％金含有せたもの。
ｗ ｔ％金含有せたもの。
次いで、Ｃｕペーストを第３層のセラミックペースト層
の上にスクリーン印刷し、メタライズペースト層を形成
した。これを、実施例２と同じ条件で焼成し、得られた
試料の接着強度を実施例２と同様に測定したところ、１
．７Ｋｇｆ／ｍｍ２の値を示した。
の上にスクリーン印刷し、メタライズペースト層を形成
した。これを、実施例２と同じ条件で焼成し、得られた
試料の接着強度を実施例２と同様に測定したところ、１
．７Ｋｇｆ／ｍｍ２の値を示した。
実施例５
コーディエライト６０ｗｔ％、硼珪酸系ガラス４０ ｗ
ｔ％の組成からなる原料を、実施例４と同様に処理し
た。得られた積層体をまず水蒸気を含む窒素中で８５０
℃までの温度で脱バインダ処理し、さらに窒素中９８０
〜１０００℃で焼成して、焼成済セラミック基体を得た
。次に、セラミック基体の上に、次のようなセラミック
ペーストを形成した。
ｔ％の組成からなる原料を、実施例４と同様に処理し
た。得られた積層体をまず水蒸気を含む窒素中で８５０
℃までの温度で脱バインダ処理し、さらに窒素中９８０
〜１０００℃で焼成して、焼成済セラミック基体を得た
。次に、セラミック基体の上に、次のようなセラミック
ペーストを形成した。
第１層：Ｃｕを１０ ｗ ｔ％含む上記セラミック基体
原料スラリの印刷層。
原料スラリの印刷層。
第２層：Ｃｕを５０ｗｔ％含む上記セラミック基体原料
スラリの印刷層。
スラリの印刷層。
第３層：Ｃｕを９０ｗｔ％含む上記セラミック基体原料
スラリの印刷層。
スラリの印刷層。
さらに、実施例４と同様にＣｕペーストによるメタライ
ズペースト層を形成した。次いで、実施例２と同じ条件
で焼成した。得られた試料の接着強度を実施例２と同様
に測定したところ、１．５Ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
ズペースト層を形成した。次いで、実施例２と同じ条件
で焼成した。得られた試料の接着強度を実施例２と同様
に測定したところ、１．５Ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
第１図は、本発明に係る一実施例の縦断面図である。
１はセラミック基体、２はセラミック層、３はメタライ
ズ層である。 第１図
ズ層である。 第１図
Claims (1)
- 未焼成または既焼成のセラミック基体の表面に、６０ｗ
ｔ％以下の金属粉を含むセラミックペースト層を形成し
、その上に前記金属粉を含むメタライズペースト層を形
成し、これを焼付けるセラミックと金属間の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1976288A JPH01197378A (ja) | 1988-01-30 | 1988-01-30 | セラミックと金属間の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1976288A JPH01197378A (ja) | 1988-01-30 | 1988-01-30 | セラミックと金属間の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01197378A true JPH01197378A (ja) | 1989-08-09 |
Family
ID=12008349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1976288A Pending JPH01197378A (ja) | 1988-01-30 | 1988-01-30 | セラミックと金属間の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01197378A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008078453A (ja) * | 2006-09-22 | 2008-04-03 | Murata Mfg Co Ltd | セラミック電子部品およびその製造方法 |
| US9006582B2 (en) | 2012-03-14 | 2015-04-14 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic substrate and process for producing same |
| JP2016072321A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミック基板 |
| JP2017138175A (ja) * | 2016-02-03 | 2017-08-10 | 日本分析工業株式会社 | ガスクロマトグラフ用熱分解試料管及びガスクロマトグラフ用熱分解試料導入装置 |
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1988
- 1988-01-30 JP JP1976288A patent/JPH01197378A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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