JPH03208877A - Metallizing method for oxide ceramics - Google Patents

Metallizing method for oxide ceramics

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Publication number
JPH03208877A
JPH03208877A JP318890A JP318890A JPH03208877A JP H03208877 A JPH03208877 A JP H03208877A JP 318890 A JP318890 A JP 318890A JP 318890 A JP318890 A JP 318890A JP H03208877 A JPH03208877 A JP H03208877A
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JP
Japan
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layer
nickel
tungsten
powder
oxide
Prior art date
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Application number
JP318890A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Taniguchi
裕一 谷口
Shogo Konya
省吾 紺谷
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH03208877A publication Critical patent/JPH03208877A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve adhesivity by coating an oxide ceramics sintered body with a 1st layer consisting of W and glass and a 2nd layer consisting of Ni and Cu or the compd. thereof and then burning the sintered body at and in a specific temp. and atmosphere. CONSTITUTION:The oxide ceramics sintered body, consisting of Al2O3, etc., is coated with the paste prepd. by kneading a powder mixture composed of 70 to 99wt.% (hereafter %) W powder having <=10mum particle size and 30 to 1% glass powder having 1100 to 1300 deg.C m. p. and <=10mum grain size with an org. vehicle and thereafter, the coating is dried to form the 1st layer 301. The 1st layer is then coated with the paste prepd. by combining one kind of Ni, Ni oxide and Ni salt having <=10mum grain size and one kind of Cu, Cu oxide and Cu salt to 45/55 to 10/90 Cu/Ni and kneading the mixture with an org. vehicle at the thickness to of to/tw<=1 and thereafter, the coating is dried to form the 2nd layer 302. The sinthed body is then burned in the mixed atmosphere of 1150 to 1350 deg.C adjusted to 1<H2/H2<100000. The metallized oxide ceramics having excellent vacuum sealability, brazability and joint strength is thus obtd.

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スのメタライズ方法、詳しくは、真
空封止性とろう付け性、および接合強度に優れた、酸化
物系セラミックスのメタライズ方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for metallizing ceramics, and more particularly, to a method for metallizing oxide-based ceramics that has excellent vacuum sealing properties, brazing properties, and bonding strength.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

金属と酸化物系セラミックスの接合を利用するものの例
として電子レンジ用マグネトロン碍子や真空スイッチの
外囲器等の電子管が挙げられる。
Examples of devices that utilize the bonding of metal and oxide ceramics include electron tubes such as magnetron insulators for microwave ovens and vacuum switch envelopes.

これらに対して金属とセラミックスの接合を利用する場
合は、接合界面が真空封止性を保持していなければなら
ず、この条件に対応する接合方法として、−船釣にはセ
ラミックスをメタライズし、メタライズ後相手金属と該
セラミックスをろう付けする方法が用いられている。
When using metal-ceramic bonding for these purposes, the bonding interface must maintain vacuum-sealing properties, and bonding methods that meet this condition include: - For boat fishing, metallizing ceramics; A method is used in which the ceramic is brazed to a mating metal after metallization.

メタライズの方法としては、従来より高融点金属法が広
く利用されている。高融点金属法とは、モリブデンまた
はタングステン等の高融点金属粉末とマンガン粉末を混
合し、これを有機ビークルで混合したペーストを酸化物
系セラミックス表面に塗布し、焼成してセラミックス表
面にモリブデン層またはタングステン層を形成せしめ、
その後ニッケルメッキを施して表面をニッケルで被覆せ
しめ、しかる後、目的金属とろう付けする。このニッケ
ル被覆がない場合、ろう材の流れ性が不良である。その
ため表面をニッケルで被覆することは、ろう付け性を良
好にするためには不可欠である。しかし、高融点金属法
によるメタライズ表面にニッケルメッキを行うことは非
常に困難であり、各種の処理を行う必要がある。即ち、
高融点金属法によるメタライズ層の表面は部分的にガラ
スで被覆されているため、脱ガラス処理が必要であり、
また表面改質のために酸処理や塩化パラジウムによる活
性化処理等を行う必要がある。このように高融点金属法
は真空封止性に優れたメタライズ方法であるが、工程が
長く、これに要する製造コストが非常に大きいという欠
点を有していた。
Conventionally, high melting point metal methods have been widely used as a metallization method. The high melting point metal method involves mixing high melting point metal powder such as molybdenum or tungsten with manganese powder, applying the mixed paste in an organic vehicle to the surface of oxide ceramics, and firing it to form a molybdenum layer or forming a tungsten layer,
After that, nickel plating is applied to coat the surface with nickel, and then the target metal is brazed. Without this nickel coating, the flowability of the brazing filler metal is poor. Therefore, coating the surface with nickel is essential for improving brazing properties. However, it is very difficult to perform nickel plating on a metallized surface using the high melting point metal method, and various treatments are required. That is,
The surface of the metallized layer created using the high melting point metal method is partially covered with glass, so deglassing is required.
In addition, it is necessary to perform acid treatment, activation treatment with palladium chloride, etc. for surface modification. As described above, the high melting point metal method is a metallization method with excellent vacuum sealability, but it has the disadvantage that the process is long and the manufacturing cost required for this process is extremely high.

本発明者らは、メタライズ工程とNi付着工程という大
きな2つの工程のうち後者を省略する方法を検討した。
The present inventors investigated a method of omitting the latter of two major steps, the metallization step and the Ni adhesion step.

なぜなら、前者はメタライズの本質の工程であるのに対
し、後者はNiメツキという付加的な工程であるにも拘
らず、予備処理工程の設備、メツキ設備、水処理設備等
を数多く必要とするからである。以下、モリブデンやタ
ングステンからなるメタライズ本体部をメタライズ下部
層、その上層部のNiを主成分とする層をNi上部層と
称する。Ni上部層を形成するためだけの工程を削減し
、Ni層を形成することはメタライズ全体のコスト削減
において非常に有利である0本発明者らは、このような
観点からNi上部層を形成するための各種工程を一切省
略する方法を検討した。
This is because while the former is the essential process of metallization, the latter is an additional process called Ni plating, but it requires a lot of equipment for the preliminary treatment process, plating equipment, water treatment equipment, etc. It is. Hereinafter, the metallized main body made of molybdenum or tungsten will be referred to as the lower metallized layer, and the layer above it, which is mainly composed of Ni, will be referred to as the Ni upper layer. It is very advantageous to reduce the cost of the entire metallization by reducing the process only for forming the Ni upper layer and forming the Ni layer. From this viewpoint, the present inventors formed the Ni upper layer. We considered a method of omitting all the various steps involved.

Ni上部層を形成するための各種工程を省略するには、
−度高融点金属法によるメタライズ層を形成させた後N
iを有機ビークルで混合したペーストを印刷し、再度焼
成してNi層を形成させる2回焼成法が容易に考えられ
る。しかし、この方法では、2度焼成を行わねばならず
、メツキ設備は省略できても、焼成工程は依然として2
倍必要であり、コスト削減にならない、また、下部層は
2回の焼成過程により熱サイクルを受けるので強度的に
望ましくない、そこで、本発明者らは、メタライズ下部
層形成とNi上部層形成を同時に行うことに着目した。
To omit various steps for forming the Ni upper layer,
-N after forming a metallized layer by high melting point metal method
A two-time firing method can be easily considered in which a paste containing i mixed with an organic vehicle is printed and fired again to form a Ni layer. However, with this method, firing must be performed twice, and even if the plating equipment can be omitted, the firing process is still performed twice.
This is not desirable in terms of strength since the lower layer is subjected to thermal cycles during the firing process twice.Therefore, the present inventors decided to form the metallized lower layer and the Ni upper layer. We focused on doing this at the same time.

Hち、モリブデンとマンガンの混合粉末を有機ビークル
で混合したペーストをセラミックス表面に塗布し、その
後その上面にNiのペーストを印刷して同時に焼成する
という方法を創案した。しかし、実際に実験を行うと、
Niがモリブデン内にわずかに固溶し、固溶したNiが
モリブデンの焼結速度を著しく速め、健全なメタライズ
層が得られないという結果が得られた。このように高融
点金属ペーストとNiペーストを単に2度塗りするだけ
では健全なメタライズ層は形成されない。
First, we devised a method in which a paste made by mixing powders of molybdenum and manganese in an organic vehicle was applied to the ceramic surface, and then a Ni paste was printed on the top surface and fired at the same time. However, when actually conducting an experiment,
The result was that Ni was slightly dissolved in molybdenum, and the dissolved Ni significantly accelerated the sintering rate of molybdenum, making it impossible to obtain a sound metallized layer. As described above, simply applying two coats of high melting point metal paste and Ni paste does not form a sound metallized layer.

また、2度塗り同時焼成という工程に関しては、メタラ
イズの分野で多く行われているが、いずれも先に定義し
たメタライズ下部層とNi上部層を一度の焼成で形成す
るという本発明の目的とは異なる。
Furthermore, although the process of two coats and simultaneous firing is often carried out in the field of metallization, the purpose of the present invention is to form the previously defined lower metallized layer and upper Ni layer in one firing. different.

例えば、特公昭36−6542号公報記載の方法では、
第1層に高融点金属とセラミックスの混合粉を、第2層
に高融点金属からなる金属層を設けるものであるが、こ
の方法は本発明でいうメタライズ下部層形成の改善に関
するものであり、Ni上部層を形成するための各種工程
を省略するものではなく、本発明の趣旨とは全く異なる
。また、この方法では、第1層と第2層の金属は同じN
oであり同一金属の同時焼成の条件は、1層のみの焼成
の条件となんら変わるところがない、また、特開昭58
−213688号公報には、第1層目に高融点金属の酸
化物粉末を用い、第2層目に高融点金属を使用し、メタ
ライズ部の抵抗値を低減する方法が開示されているが、
これも前記特公昭36−6542号公報記載の発明と同
様、メタライズ下部層形成に関するものであり、メツキ
処理までを包含した本発明とは趣旨が全く異なる。即ち
、特開昭58−213688号公報記載の方法によるメ
タライズ表面はろう付けには適さない、ろう付けを可能
にするためにはNi上部層を形成させるため種々の工程
が必要なのである。
For example, in the method described in Japanese Patent Publication No. 36-6542,
The first layer is a mixed powder of a high melting point metal and ceramics, and the second layer is a metal layer made of a high melting point metal, and this method is related to improving the formation of the metallized lower layer in the present invention. This does not mean that the various steps for forming the Ni upper layer are omitted, and is completely different from the gist of the present invention. In addition, in this method, the metals of the first layer and the second layer are the same N
o, and the conditions for simultaneous firing of the same metal are no different from the conditions for firing only one layer.
Publication No. 213688 discloses a method of reducing the resistance value of the metallized portion by using oxide powder of a high melting point metal in the first layer and using a high melting point metal in the second layer.
Like the invention described in Japanese Patent Publication No. 36-6542, this also relates to the formation of a metallized lower layer, and is completely different in spirit from the present invention, which includes plating. That is, the metallized surface obtained by the method described in JP-A-58-213688 is not suitable for brazing, and various steps are required to form a Ni upper layer in order to enable brazing.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前述の如く酸化物系セラミックスをメタライズし、ろう
付け性を得るためには表面が、ニッケルと同等のろう材
濡れ性を持つ金属で被覆されている必要があり、かつ電
子管用材料として使用する場合には真空封止性に優れて
いる必要がある。しかし、従来の方法であるメタライズ
下部層形成とその後の上部層を形成するための工程とい
う、2段の工程では、製造コストが高いという欠点を有
していた。
As mentioned above, in order to metallize oxide ceramics and obtain brazing properties, the surface must be coated with a metal that has brazing wettability equivalent to nickel, and when used as an electron tube material. must have excellent vacuum sealability. However, the conventional two-step process of forming a lower metallized layer and then forming an upper layer has the drawback of high manufacturing costs.

そのため、製造コストを削減しつつ、真空封止性、ろう
付け性が劣らず、かつ強度が高いメタライズ方法の開発
が望まれていた。
Therefore, it has been desired to develop a metallization method that reduces manufacturing costs, has vacuum sealing properties, brazing properties, and high strength.

本発明者らは、メタライズ下部層形成とNi上部層形成
を同時に行う抜本的な改善を目的とする2度塗り方法の
最適条件を構成要件とした発明を特許出願した(特願平
1−51271号、以下先順発明という)。
The present inventors have filed a patent application for an invention in which the optimum conditions for a two-coating method are a constituent feature, with the aim of fundamentally improving the formation of a lower metallized layer and an upper Ni layer (Japanese Patent Application No. 1-51271). (hereinafter referred to as the "prior invention").

この先願発明は、先行技術と比較して ■ ろう付け性が劣らない ■ 真空封止性が劣らない ■ 製造コストが約半分になる ■ 接合強度が劣らない という特徴を有する。This prior invention is compared to the prior art. ■ Superior brazing performance ■ Superior vacuum sealability ■ Manufacturing costs are approximately halved ■ No inferior bonding strength It has the following characteristics.

しかし、先願発明に示されている基本的プロセスを利用
し、物質や製造条件等を変更することによって、前記■
〜■の特徴をさらに改善できる可能性があった。即ち、
Mo −Mn法にしろ、本発明者らによる同時焼成の方
法にしろ、いづれも表面がNiで覆われているため、ハ
ンダ濡れ性が良くないという問題を抱えていた。ハンダ
濡れ性は、CoやSnの場合非常に良好なのに対して、
Niではあまり良好でない。
However, by using the basic process shown in the prior invention and changing the materials, manufacturing conditions, etc.,
There was a possibility that the characteristics of ~■ could be further improved. That is,
Both the Mo-Mn method and the co-firing method proposed by the present inventors have had the problem of poor solder wettability because the surface is covered with Ni. While Co and Sn have very good solder wettability,
Ni is not very good.

本発明は、上部層物質としてニッケル単体ではなく、そ
れに銅、またはその塩、もしくは酸化物を添加すること
により、ハンダ濡れ性(または、ハンダづけ性ともいう
)を改善しようとするものである。
The present invention aims to improve the solder wettability (or solderability) by adding copper, or its salt, or oxide, instead of using nickel alone as the upper layer material.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の要旨とするところは、酸化物系セラミックス焼
結体の表面に、平均粒径がIon以下のタングステン粉
末70〜99重量%と、融点が1100〜1300℃で
平均粒径が10n以下のガラス粉末30〜1重量%から
なる混合粉末を有機ビークルで混練したペーストを50
n以下の厚みtwに塗布した後、乾燥して第1層を形成
し、次いで前記第1層上に、平均粒径が10n以下のニ
ッケル、ニッケル酸化物、ニッケル塩のうちのいずれか
1種と、平均粒径がIOn以下の銅、銅酸化物、銅塩の
うちのいずれか1種を組み合わせた粉末を有機ビークル
で混練したペーストをその厚みtoを前記twと同等も
しくはそれ以下になるように塗布した後、乾燥して第2
層を形成し、しかる後、1150〜1350℃の温度範
囲で、かつ1 <H!/H,0<100000に調整さ
れた混合雰囲気中で焼成することを特徴とする真空封止
性とろう付け性、並びに接合強度に優れた酸化物系セラ
ミックスのメタライズ方法にある。
The gist of the present invention is to add 70 to 99% by weight of tungsten powder with an average particle size of Ion or less and a tungsten powder with a melting point of 1100 to 1300°C and an average particle size of 10N or less on the surface of an oxide ceramic sintered body. A paste made by kneading a mixed powder consisting of 30 to 1% by weight of glass powder in an organic vehicle was
After coating to a thickness tw of n or less, dry to form a first layer, and then on the first layer, any one of nickel, nickel oxide, and nickel salt with an average particle size of 10n or less Then, a paste made by kneading a powder of copper, copper oxide, or copper salt with an average particle size of IOn or less in an organic vehicle is made so that the thickness to is equal to or less than the above tw. After applying it, dry it and apply the second
A layer is formed and then at a temperature range of 1150-1350°C and 1 <H! The present invention provides a method for metallizing oxide-based ceramics having excellent vacuum sealing properties, brazing properties, and bonding strength, which is characterized by firing in a mixed atmosphere adjusted to /H,0<100000.

〔作 用〕[For production]

本発明者らは従来の高融点金属法の製造コストよりも、
大幅に製造コストが低く、かつ完成品が、高融点金属法
で製造されたものと同等、もしくはそれ以上の真空封止
性、ろう付け性を保持するような、アルミナ質セラミッ
クスのメタライズ方法の検討を重ねてきた。
The present inventors believe that the manufacturing cost of the conventional refractory metal method is lower than that of
Consideration of a metallization method for alumina ceramics that has significantly lower manufacturing costs and that allows the finished product to maintain vacuum sealing and brazing properties equal to or better than those produced using the refractory metal method. I've been repeating it.

従来より各方面で使用されてきた高融点金属法の工程を
以下に示す、まず、モリブデンまたはタングステンとい
う高融点金属とマンガンの金属をペースト状にし、アル
ミナ質セラミックス上面に、塗布する0次に、マンガン
は酸化されるが、モリブデンは酸化されない雰囲気に制
御された炉中に保持する。具体的例としてはN*:Hz
−9: 1、露点40℃、1450℃程度の温度の雰囲
気である。モリブデンは、この温度で焼結し、金属のネ
ットワークを形成し、メタライズ層の骨格を形成する。
The steps of the refractory metal method, which has traditionally been used in various fields, are shown below. First, a high-melting point metal such as molybdenum or tungsten and manganese are made into a paste, and the paste is applied onto the top surface of the alumina ceramic. The furnace is kept in a controlled atmosphere where manganese is oxidized but molybdenum is not oxidized. A specific example is N*:Hz
-9: 1. The atmosphere has a dew point of 40°C and a temperature of about 1450°C. The molybdenum sinteres at this temperature, forming a metal network and forming the skeleton of the metallized layer.

しかしこのモリブデンの層の形成直後のままでは、メツ
キは殆どできない、このため、脱脂や、脱ガラス処理、
酸処理、活性化処理等を行う、このような処理を行うの
はメタライズ表面がガラスで被覆されていたり、高融点
金属が薄く酸化されているものと考えられるからである
。高融点金属法の唯一の欠点は、このように、モリブデ
ンの層の形成後、予備処理、メツキ等の長い工程、すな
わちニッケル層を表面に形成させるための工程が必要で
あることである。
However, immediately after the formation of this molybdenum layer, plating is almost impossible, so degreasing, deglassing treatment, etc.
The reason why such treatments such as acid treatment and activation treatment are carried out is because the metallized surface is covered with glass or the high melting point metal is thought to be thinly oxidized. The only drawback of the refractory metal method is thus that after the formation of the layer of molybdenum, lengthy steps such as pretreatment, plating, etc. are required to form a nickel layer on the surface.

そこで、本発明者らは、モリブデンを下塗りし、その上
面にニッケルの上塗りを行った後、焼成を行えば、工程
が一度で済むことに着眼して実験研究を進めた。しかし
、この場合、モリブデン中にニッケルが拡散し、モリブ
デンとニッケルが共晶を作って溶融するか、過焼結する
かして、健全なメタライズ層を得ることができなかった
Therefore, the present inventors conducted experimental research focusing on the fact that if the molybdenum undercoat is applied, the upper surface is overcoated with nickel, and then firing is performed, the process can be completed only once. However, in this case, nickel diffuses into molybdenum, and molybdenum and nickel form a eutectic and either melt or oversinter, making it impossible to obtain a sound metallized layer.

これは、焼成中、モリブデン中にニッケルが固溶し、モ
リブデンの自己拡散係数が上昇したことに起因する。す
なわち、1回の焼成でニッケルを被覆せしめるには、第
1層の金属の選択が非常に重要な項目となる。
This is due to the fact that nickel was dissolved in molybdenum during firing, and the self-diffusion coefficient of molybdenum increased. In other words, the selection of the metal for the first layer is a very important item in order to coat with nickel in one firing.

そこで、本発明者らは、モリブデンあるいはタングステ
ン等のペーストを下塗りし、その下塗金属の上にその金
属の自己拡散係数の0.2倍から0、6倍の範囲の金属
を上塗りすれば、良好なメタライズの可能性があること
を知見した。その後の研究の結果、ろう付けのためには
最外層の金属の一つとしてニッケルが適することを見出
し、ニッケルを被覆せしめる場合、第1層内に使用する
金属はタングステンが最良であることを確かめた。
Therefore, the present inventors have found that if a paste such as molybdenum or tungsten is used as an undercoat, and then a metal with a self-diffusion coefficient in the range of 0.2 to 0.6 times the self-diffusion coefficient of the metal is overcoated on top of the undercoat metal, the result will be good. It was discovered that there is a possibility of metalization. As a result of subsequent research, it was discovered that nickel was suitable as one of the outermost layer metals for brazing, and when coating with nickel, it was confirmed that tungsten was the best metal to use in the first layer. Ta.

同時にタングステンとガラスを均一混合したものを、酸
化物系セラミックス表面に塗布し、その上面にニッケル
を塗布することにより、上述の課題を解決できることを
見出した。よって本発明者らは、第1層にタングステン
、第2層にニッケルを用いて、1回の焼成でニッケルを
被覆する方法を前述したように特許出願した。
At the same time, we discovered that the above-mentioned problems could be solved by applying a uniform mixture of tungsten and glass to the surface of oxide-based ceramics, and then applying nickel to the top surface. Therefore, the present inventors applied for a patent as described above for a method of coating nickel in one firing by using tungsten for the first layer and nickel for the second layer.

しかし、このメタライズ方法は、従来のMo−Mn法と
同様に表面がニッケルで覆われているため、ハンダ濡れ
性が良くない、即ち、ハンダづけ作業を行った場合、全
面に均一にハンダがひろがらないケースが多々発住した
However, like the conventional Mo-Mn method, this metallization method has poor solder wettability because the surface is covered with nickel, meaning that when soldering is performed, the solder spreads uniformly over the entire surface. There were many cases where people did not want to do so.

そこで、本発明者は、このような状態を改善する方法を
種々検討した結果、上塗り層の金属として、ニッケルの
みを用いるのではな(、これに銅または、銅酸化物、ま
たは銅塩のうちの1種を添加することによりハンダ濡れ
性が大幅に改善することを見出した。ただし、第2層に
ニッケルを塗布する場合と比較すると、最適製造条件は
異なる。またニッケルを第2層金属として使用した場合
、その塗布厚によっては前記先願発明を接合強度におい
て凌ぐことが判明した。
Therefore, the inventors of the present invention have investigated various ways to improve this situation, and have found that it is better to use only nickel as the metal for the overcoat layer (in addition to copper, copper oxide, or copper salt). We found that the solder wettability was significantly improved by adding one type of metal to the second layer.However, the optimal manufacturing conditions are different compared to the case where nickel is applied as the second layer.Also, when nickel is used as the second layer metal, It has been found that when used, the bonding strength exceeds that of the prior invention, depending on the coating thickness.

本発明者らはNi上部層をニッケル、ニッケル酸化物、
ニッケル塩のうち1種と銅、銅酸化物、銅塩のうちの1
種の混合物で置換し、焼成条件等の最適条件を検討し直
すことにより、真空封止性、ろう付け性においては先願
発明と同等であり、接合強度においては凌ぐものを完成
させた。
The present inventors formed the Ni upper layer using nickel, nickel oxide,
One type of nickel salt and one type of copper, copper oxide, and copper salt
By replacing it with a mixture of seeds and reconsidering the optimal conditions such as firing conditions, we have completed a product that is equivalent to the prior invention in terms of vacuum sealability and brazing performance, and superior in bonding strength.

本発明のメタライズ方法におけるメタライズの機構は以
下の通りである。
The mechanism of metallization in the metallization method of the present invention is as follows.

まず、第2図(a)の模式図に示すように酸化物系セラ
ミックスの一つであるアルミナ質のセラミックス焼結体
2の表面に、タングステンの粉末とガラス粉末からなる
混合粉末を有機ビークルで混練してなるペーストを塗布
したのち乾燥して第1層301を形成する。タングステ
ン粉末とガラス粉末はそれぞれ平均粒径(特記なき場合
、この平均粒径を以下単に粒径という)が10n以下に
調整されている。ガラスの融点は後述するように110
0〜1300℃の範囲でなければ健全なメタライズ組織
が形成されなかった。その−例としてAjtOs−Mn
O−5i(h系を用いることができる。また有機ビーク
ルの一例としてはエチルセルロース等の有機バインダと
テルピネオール等の有機溶剤を混合し、適度な粘度にし
たものが適用可能である6次に第1層301の上面にニ
ッケル、ニッケル酸化物、ニッケル塩のいずれか1種と
銅、銅酸化物、銅塩のいずれか1種を組み合わせて混合
したものを前記有機ビークルで混練してなるペーストを
塗布したのち乾燥して第2層302を形成する。ニッケ
ル、ニッケル酸化物、ニッケル塩、及び銅、銅酸化物、
銅塩は粒径が10n以下に調整されていればどれを使用
してもよい、第2図(ロ)はこれらを模式的に示したも
のである。
First, as shown in the schematic diagram of FIG. 2(a), a mixed powder consisting of tungsten powder and glass powder is applied to the surface of an alumina ceramic sintered body 2, which is one of the oxide ceramics, using an organic vehicle. A paste formed by kneading is applied and then dried to form a first layer 301. The average particle size of the tungsten powder and the glass powder (hereinafter simply referred to as particle size unless otherwise specified) is adjusted to be 10 nm or less. The melting point of glass is 110 as described below.
A healthy metallized structure was not formed unless the temperature was in the range of 0 to 1300°C. As an example, AjtOs-Mn
O-5i (h series) can be used. Also, as an example of an organic vehicle, a mixture of an organic binder such as ethyl cellulose and an organic solvent such as terpineol to an appropriate viscosity can be used. A paste made by kneading a mixture of one of nickel, nickel oxide, and nickel salt with one of copper, copper oxide, and copper salt in the organic vehicle is applied to the upper surface of the layer 301. After that, it is dried to form the second layer 302. Nickel, nickel oxide, nickel salt, and copper, copper oxide,
Any copper salt may be used as long as the particle size is adjusted to 10 nm or less, and FIG. 2 (b) schematically shows these.

このようにして第1層301と第2層302を形成した
のち、セラミックス焼結体2を1150〜1350″C
の範囲で、しかも後述する雰囲気条件で焼成する。この
焼成の際、第3図の模式図に示すように第1層301の
タングステン粉末はある程度焼結する。これに対し前記
ペースト中のガラス粉末は溶融し、その一部分はセラミ
ックス焼結体2の表面に流動し、アルミナと反応する。
After forming the first layer 301 and the second layer 302 in this way, the ceramic sintered body 2 was heated to a temperature of 1150 to 1350''C.
The firing is carried out within the following atmospheric conditions. During this firing, the tungsten powder of the first layer 301 is sintered to some extent, as shown in the schematic diagram of FIG. On the other hand, the glass powder in the paste melts, a part of which flows onto the surface of the ceramic sintered body 2 and reacts with the alumina.

ガラスの残部はタングステンの空隙部分を隙間なく充填
し、タングステンとガラス混合層を形成する。一方、第
2層302中のニッケル、ニッケル酸化物、ニッケル塩
及び銅、銅酸化物、銅塩は焼成雰囲気中では金属の固溶
体に還元され十分焼結し、タングステン層を被覆し、自
らはニッケルと銅の固溶体層を形成する。以後これを固
溶体層という、第1図はこのようにしてセラミックス焼
結体2の表面に生成されたメタライズ層3の断面を示す
もので、セラミックス焼結体2の表面に前述したタング
ステン−ガラスの混合層31が、またこの混合層31の
上面に固溶体層32が形成され、メタライズ層3を構成
している。この場合、固溶体層32にはタングステンが
その固溶限まで固溶し得るが、ろう付け性には影響を及
ぼさない、このようにしてセラミックス焼結体2上に、
強固に接着されたメタライズ層3が形成される。冷却後
はアルミナとガラスは連続相となり、タングステンとガ
ラスはアンカー効果により、強固に接着する。かくして
、アルミナとタングステンはガラスを媒介として、タン
グステンとニッケルは相互拡散によりそれぞれ接着して
、メタライズされたアルミナ体1が完成する。
The remaining glass fills the voids in the tungsten without any gaps, forming a tungsten and glass mixed layer. On the other hand, nickel, nickel oxide, nickel salt, copper, copper oxide, and copper salt in the second layer 302 are reduced to a metal solid solution and sufficiently sintered in the firing atmosphere, and cover the tungsten layer, and the nickel itself becomes nickel. and form a solid solution layer of copper. Hereinafter, this will be referred to as a solid solution layer. Figure 1 shows a cross section of the metallized layer 3 formed on the surface of the ceramic sintered body 2 in this way. A mixed layer 31 and a solid solution layer 32 are formed on the upper surface of the mixed layer 31 to constitute the metallized layer 3. In this case, tungsten can be dissolved in the solid solution layer 32 up to its solid solubility limit, but it does not affect the brazing properties.
A strongly bonded metallized layer 3 is formed. After cooling, alumina and glass become a continuous phase, and tungsten and glass firmly adhere due to the anchor effect. In this way, alumina and tungsten are bonded to each other through glass, and tungsten and nickel are bonded to each other by mutual diffusion, and a metalized alumina body 1 is completed.

ガラス粉末は、融点1100〜1300℃のものに限定
される。このガラスとしてはAj 、03−1’lln
0−5to系が望ましいが、前記融点を有するものであ
ればこの限りではない。
The glass powder is limited to one having a melting point of 1100 to 1300°C. This glass is Aj, 03-1'lln
0-5to type is preferable, but this is not the case as long as it has the above melting point.

即ち、融点が1100℃未満ではガラス自体の強度が低
くなり、またガラスの流動が起こりすぎ、メタライズ後
の強度が著しく低下する。逆に融点が1300℃を超え
るとガラスの流動性が悪くなり、タングステンの空隙を
完全には充填せず、十分な真空封止性が得られない。
That is, if the melting point is less than 1100° C., the strength of the glass itself will be low, and the glass will flow too much, resulting in a significant decrease in strength after metallization. On the other hand, if the melting point exceeds 1300° C., the fluidity of the glass deteriorates, and the voids in the tungsten are not completely filled, making it impossible to obtain sufficient vacuum sealing properties.

またタングステン粒は粒径が10n以下のものに限定さ
れる。この範囲を外れるとタングステン粒間距離のバラ
ツキが大きくなりすぎ、毛管現象によりガラスがタング
ステン粒間径の狭い部位へ移動し、粒間径の広い部分に
ガラスが存在し得なくなるため、真空封止性が得られな
い、ガラス粒径もIon以下のものに限られるが、この
理由は上述のタングステン粒径限定理由と同じである。
Further, the tungsten grains are limited to those having a grain size of 10 nm or less. Outside this range, the variation in the distance between tungsten grains becomes too large, and the glass moves to the area where the tungsten grain distance is narrow due to capillary action, making it impossible for glass to exist in the area where the tungsten grain size is wide, resulting in vacuum sealing. The glass particle size is limited to less than Ion, and the reason for this is the same as the reason for limiting the tungsten particle size described above.

即ち、粒径110Ir超のガラスが溶融した場合、ガラ
スはタングステン粒間径の小さい部位に吸い取られ、ガ
ラスが存在していた部分は空隙となるからである。
That is, when glass having a particle size of more than 110 Ir is melted, the glass is absorbed into the area where the tungsten particle size is small, and the area where the glass was present becomes a void.

タングステン粉末とガラス粉末の混合比は、タングステ
ンが70〜99重量%、ガラスが30〜1重量%に限定
される。この比からタングステンが多い側に外れると、
ガラスの絶対量が少なくなりすぎ、ガラスがタングステ
ンのネットワークを充填できず、真空封止性が保証でき
ない、逆に夕。
The mixing ratio of tungsten powder and glass powder is limited to 70 to 99% by weight of tungsten and 30 to 1% by weight of glass. If this ratio deviates to the side with more tungsten,
The absolute amount of glass is too small, the glass cannot fill the tungsten network, and the vacuum sealability cannot be guaranteed, on the contrary.

ングステンか少ない側にずれるとタングステンがネット
ワークを形成できず、十分な強度が得られないからであ
る。
This is because if the amount of tungsten is shifted to the side with less tungsten, the tungsten cannot form a network and sufficient strength cannot be obtained.

ニッケル、ニッケル酸化物、ニッケル塩及び銅、銅酸化
物、銅塩も10#m以下に限定される。これを外れると
、焼結が十分に進まず、混合層31(タングステン−ガ
ラス層)表面を完全に被覆できないためろう付け性が悪
(なる。またタングステンと上塗り金属の接触サイト数
が減少し強度低下を招く、またニッケル、ニッケル酸化
物、ニッケル塩及び銅、銅酸化物、銅塩は後述の雰囲気
で焼成した場合、いずれも金属に還元されるものであり
、これらの種類の中での有意差は認められない。
Nickel, nickel oxide, nickel salt, and copper, copper oxide, and copper salt are also limited to 10#m or less. If this value is exceeded, sintering will not proceed sufficiently and the surface of the mixed layer 31 (tungsten-glass layer) will not be completely covered, resulting in poor brazing properties.Also, the number of contact sites between tungsten and the top coat metal will decrease, resulting in stronger In addition, nickel, nickel oxide, nickel salt, copper, copper oxide, and copper salt are all reduced to metal when fired in the atmosphere described below, and among these types, significant No difference observed.

また、上塗り成分中のCuの添加量は、Cu : Ni
の重量比が45:55を境としてそれ以下になるように
設定することが望ましく、また、10:90以上あるこ
とが望ましい、 Cu量が全金属量の45%より多いと
、固溶体層の金属が過焼結になり、適正な表面状態にな
らない、また、10%より少ないとハンダ濡れ性が改善
されない、もっとも好ましい比は、重量比でCu:Ni
= 15 : 85である。
Further, the amount of Cu added in the top coating component is Cu:Ni
It is desirable to set the weight ratio to be less than 45:55, and it is also desirable to have a weight ratio of 10:90 or more. If the amount of Cu is more than 45% of the total metal amount, the metal of the solid solution layer If the ratio is less than 10%, the solder wettability will not be improved.The most preferable ratio is Cu:Ni by weight.
= 15:85.

焼成温度は1150〜1350°Cに限定される。これ
は前述した発明の焼成の場合よりも50°C低温側にシ
フトしているが、これはタングステンの焼結速度が、タ
ングステン中にNiが固溶した場合よりもNiとCuの
両種の金属が固溶した場合の方が速いからである。11
50℃未満ではアルミナとガラスの反応量が少な(、ま
たガラスの流動性も悪く、タングステンの焼結が不十分
であるため、十分な強度と真空封止性が得られないと考
えられる。 1350°Cを超えると、タングステンが
過焼結してガラスが充填するべき空隙が少なくなり、ガ
ラスとタングステンのアンカー効果が少なくなり、強度
が低下する。焼成雰囲気については、水素と水蒸気の比
(Hz/HzO)が1を超え、100000未満(1<
(1ml/1.0 ) <100000)に限られる。
The firing temperature is limited to 1150-1350°C. This is a shift to a lower temperature of 50°C than in the case of the sintering of the invention described above, but this is because the sintering rate of tungsten is lower than that of the case where Ni is dissolved in tungsten. This is because it is faster when the metal is in solid solution. 11
If it is below 50°C, the amount of reaction between alumina and glass is small (and the fluidity of the glass is also poor, and the sintering of tungsten is insufficient, so it is thought that sufficient strength and vacuum sealability cannot be obtained. 1350 When the temperature exceeds °C, the tungsten is oversintered and there are fewer voids for the glass to fill, which reduces the anchoring effect between the glass and tungsten and reduces the strength.For the firing atmosphere, the ratio of hydrogen to water vapor (Hz /HzO) is greater than 1 and less than 100,000 (1<
(1ml/1.0)<100000).

1以下になった場合、タングステンが酸化される。 1
ooooo以上の場合ガラスが還元されて金属が析出し
、かつアルミナの変色が激しくなる。このように水素と
水蒸気の比が所定の範囲内にあれば、Hz * Ar 
+ 16等の不活性ガスを混合させることができる0例
えば露点20’C,Ht:Nt =10 : 90のガ
ス気流が望ましい。
When the value is less than 1, tungsten is oxidized. 1
If it is more than ooooo, the glass is reduced and metal is precipitated, and the alumina becomes more discolored. In this way, if the ratio of hydrogen and water vapor is within a predetermined range, Hz * Ar
For example, a gas flow with a dew point of 20'C and Ht:Nt = 10:90 is desirable, in which an inert gas such as +16 can be mixed.

本発明の条件によるメタライズ後の組織の特徴を以下に
述べる0本発明では特に固溶体層に特徴がある。第1の
特徴は、固溶体層厚とタングステン−ガラスの混合層厚
との間に次の関係が成立することが必要となる。即ち混
合層31の厚さをtw、固溶体層の厚さをtoとすると
、tw≦5On to/lW≦1 の関係が成立する必要がある。
The characteristics of the structure after metallization under the conditions of the present invention will be described below.The present invention is particularly characterized by the solid solution layer. The first feature requires that the following relationship be established between the solid solution layer thickness and the tungsten-glass mixed layer thickness. That is, when the thickness of the mixed layer 31 is tw and the thickness of the solid solution layer is to, the relationship tw≦5On to/lW≦1 needs to be established.

twが50nを超えると、メタライズ層表面にブリスタ
が発生する場合が生じる。to/1wが1を超えると、
固溶体層とタングステンの熱膨張差による熱応力が大き
くなり、接合強度が低下する。
When tw exceeds 50n, blisters may occur on the surface of the metallized layer. When to/1w exceeds 1,
Thermal stress due to the difference in thermal expansion between the solid solution layer and tungsten increases, and the bonding strength decreases.

第2の特徴は、固溶体層ペーストをスクリーン印刷によ
り塗布しているがために、メツキ法に比較して製品での
固溶体層厚みを容易に増加させることが出来、耐熱性等
の面で有利であることである。従来のメツキ法では第2
層に相当する金属層を付与しようとすると非常にコスト
がかかり、通常2〜4μmにせざるを得ない、これは耐
熱性の観点からすると非常に不利である0本発明では固
溶体層を塗布という工程によるため、厚みに対するコス
トアップが少ない。
The second feature is that since the solid solution layer paste is applied by screen printing, the thickness of the solid solution layer in the product can be easily increased compared to the plating method, which is advantageous in terms of heat resistance, etc. It is a certain thing. In the conventional Metsuki method, the second
Attempts to apply a metal layer equivalent to the above layer are very costly, and the thickness usually has to be 2 to 4 μm, which is extremely disadvantageous from the viewpoint of heat resistance.In the present invention, the process of applying a solid solution layer is Therefore, the cost increase due to thickness is small.

次に、本発明の場合、同時焼成のため、第1層のタング
ステンが第2層の固溶体層内へ固溶する。
Next, in the case of the present invention, the tungsten of the first layer dissolves into the solid solution layer of the second layer due to simultaneous firing.

以上のように本発明では、組織的にも特徴を有する。特
に固溶体層中へタングステンが固溶することは大きな特
徴の一つであり、このこと番まEPMA等で容易に検出
できる。
As described above, the present invention also has organizational features. In particular, one of the major characteristics is that tungsten is dissolved in solid solution in the solid solution layer, and this fact can be easily detected by EPMA or the like.

以上の実験例で使用したセラミックスはアルミナ系であ
ったが、その他の各種セラミックスについても種々実験
検討を行った。その結果、ムライ) (2MtOs・2
SiOい、ステアタイト(MgO・5i(h)、フォル
ステライト(2MgO・Stow) 、コーディエライ
ト(2MgO・2AjzOz・5SiOi)でも同等の
真空封止性、強度が得られた。このことは下部層形成ペ
ースト中のガラス成分と反応しやすい成分を含有したセ
ラミックス系に対し、本発明のメタライズ方法が特に有
効であることを示すものである。
Although the ceramics used in the above experimental examples were alumina-based, various experiments were also conducted on other types of ceramics. As a result, Murai) (2MtOs・2
Equivalent vacuum sealability and strength were obtained with SiO, steatite (MgO・5i(h), forsterite (2MgO・Stow), and cordierite (2MgO・2AjzOz・5SiOi). This shows that the metallization method of the present invention is particularly effective for ceramics containing components that easily react with the glass component in the forming paste.

即ち、酸化物を含有したセラミックスに本発明は特に有
効である。上記のセラミックスの中でも、ステアタイト
やフォルステライトではその耐熱温度がM2O3より低
く、1450℃前後で焼成する従来のメタライズ法では
セラミックスの特性が著しく低下するという欠点があっ
たが、本発明によれば、その焼成温度が低いにも拘らず
、これらの低耐熱温度セラミックスについても十分メタ
ライズできる。
That is, the present invention is particularly effective for ceramics containing oxides. Among the above-mentioned ceramics, steatite and forsterite have a heat resistance temperature lower than that of M2O3, and the conventional metallization method of firing at around 1450°C had the disadvantage that the characteristics of the ceramic deteriorated significantly, but according to the present invention, the heat resistance temperature is lower than that of M2O3. Despite the low firing temperature, these low heat-resistant temperature ceramics can be sufficiently metalized.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 第4図の斜視図に示す内径12■φ×外径16■φ×高
さ10閣のセラミックス焼結体である円筒体20に、第
5図に示す如く銅管6を接合する際に本発明を実施した
Example 1 A copper pipe 6 is joined as shown in FIG. 5 to a cylindrical body 20 which is a ceramic sintered body and has an inner diameter of 12 mm x outer diameter of 16 mm and a height of 10 mm as shown in the perspective view of FIG. 4. The present invention was carried out at the same time.

円筒体20はM、0.の含有量92%のアルミナであり
、この円筒体20の上端20aに、先ずそれぞれ粒径5
n以下に調整されたAjz03−MnO−5iO2=1
0:45:45重量比のAjg03JInO−SiOg
系ガラスの粉末とタングステン粉末を、第1表に示すよ
うな比率で混合した混合粉末を、有機ビークルで混練し
、得られたペーストをスクリーン印刷により塗布した。
The cylindrical body 20 has a diameter of M, 0. The upper end 20a of this cylindrical body 20 is first made of alumina with a particle size of 5%.
Ajz03-MnO-5iO2 adjusted to n or less = 1
Ajg03JInO-SiOg with a weight ratio of 0:45:45
A mixed powder obtained by mixing glass powder and tungsten powder in the ratio shown in Table 1 was kneaded in an organic vehicle, and the resulting paste was applied by screen printing.

ペーストを塗布した後、オーブン内で200°CX12
0分間乾燥処理を行い、第6図に示すように第1層31
1を形成した。ついで第1層311の表面311aに、
粒径5n以下に調整されたニッケル粉末と酸化銅粉末の
混合粉にッケル粉末:酸化銅粉末=80 : 20)を
、前述した有機ビークルで混練し、得られたペーストを
スクリーン印刷により塗布した。塗布後、オーブン内で
200℃×120分間乾燥処理を行い第2層321を形
成させた。第1層311と第2層321の厚さは共に2
Onである。しかる後、露点20°Cの窒素90体積%
、水素10体積%の混合ガス気流中で昇温速度10″C
/分で第1表に示す温度まで加熱し、60分保持した。
After applying the paste, heat it in the oven at 200°C
After drying for 0 minutes, the first layer 31 is dried as shown in FIG.
1 was formed. Then, on the surface 311a of the first layer 311,
A mixed powder of nickel powder and copper oxide powder adjusted to a particle size of 5 nm or less was mixed with nickel powder: copper oxide powder = 80:20) in the organic vehicle described above, and the resulting paste was applied by screen printing. After coating, a second layer 321 was formed by drying in an oven at 200° C. for 120 minutes. The thickness of both the first layer 311 and the second layer 321 is 2
It is on. After that, 90% nitrogen by volume with a dew point of 20°C.
, a heating rate of 10″C in a mixed gas flow containing 10% hydrogen by volume.
/min to the temperature shown in Table 1 and held for 60 minutes.

次いでlO°C/分で冷却し、メタライズ層30を形成
させ、アルミナ体lOを得た。
Next, it was cooled at 10° C./min to form a metallized layer 30, and an alumina body 10 was obtained.

このアルミナ体lOに、第5図に示すように銅管6を接
合し、真空封止性と接合強度を測定した。
A copper tube 6 was bonded to this alumina body IO as shown in FIG. 5, and the vacuum sealability and bonding strength were measured.

銅管6との接合は前記メタライズ層30と銅管6の間に
ろう材5(本実施例ではJIS  Z  3261BA
g−8を用いた)を介在せしめ、水素雰囲気中でろう付
けして接合体を得た。接合体を得た後、アルミナ体の底
面20bに、十分な封止性を保持する接着剤を用いて、
鉄製治具を装着した。
The bonding with the copper tube 6 is performed using a brazing material 5 (in this embodiment, JIS Z 3261BA) between the metallized layer 30 and the copper tube 6.
g-8) was interposed and brazed in a hydrogen atmosphere to obtain a joined body. After obtaining the bonded body, an adhesive that maintains sufficient sealing properties is used on the bottom surface 20b of the alumina body,
A steel jig was installed.

真空封止性は、ヘリウムリーク検出器を用い、銅管6の
先端部からのリーク量を測定した。評価の基準は、ヘリ
ウムリーク量がI X 10−IlITorr・j!/
sec以下の封止性を示すものを合格とした。
The vacuum sealability was determined by measuring the amount of leakage from the tip of the copper tube 6 using a helium leak detector. The evaluation criteria is that the amount of helium leak is I x 10 - IlITorr·j! /
Those exhibiting a sealing property of sec or less were passed.

接合強度は鉄製治具を固定し、銅管6を上方に引張り、
測定した。第1表は前記のガラス粉末とタングステン粉
末の混合比と、焼成温度をパラメータとした調査結果の
一例を示すものである。焼成温度1150〜1350℃
、タングステンとガラスの重量比が70:30〜99:
lの間で良好な特性を保持する接合体が得られた。
The bonding strength is determined by fixing the iron jig and pulling the copper pipe 6 upward.
It was measured. Table 1 shows an example of the results of an investigation using the mixing ratio of the glass powder and tungsten powder and the firing temperature as parameters. Firing temperature 1150-1350℃
, the weight ratio of tungsten and glass is 70:30-99:
A bonded body was obtained that maintained good properties between 1 and 1.

次に前記第5図に示す鋼管接合品を50℃から600℃
まで加熱し、その状態を10分間保持した後、50℃ま
で冷却する熱サイクル試験を実施した。昇温速度は34
℃/分、降温速度は37℃/分でこの昇温、降温を繰り
返して前述した真空封止性と引張強度の変化を調査した
。この結果、従来法の高融点金属法では10回の熱サイ
クルで真空封止性が劣化し引張強度も100kgf以下
に低下した。
Next, the steel pipe joints shown in Fig. 5 were heated at 50°C to 600°C.
A heat cycle test was conducted in which the sample was heated to 50°C, maintained at that temperature for 10 minutes, and then cooled to 50°C. The heating rate is 34
C./min, and the temperature drop rate was 37.degree. C./min, and the above-mentioned changes in vacuum sealability and tensile strength were investigated by repeating this heating and cooling process. As a result, in the conventional high melting point metal method, the vacuum sealability deteriorated after 10 thermal cycles, and the tensile strength also decreased to 100 kgf or less.

これに対して本発明に基づくものでは10回の熱サイク
ル後でも真空封止性lXl0−’°Torr1/sec
以下を確保し、しかも引張強度は350kgf以上(銅
管6が破壊)であった。
On the other hand, the device based on the present invention has vacuum sealability lXl0-'°Torr1/sec even after 10 thermal cycles.
The following conditions were ensured, and the tensile strength was 350 kgf or more (copper tube 6 was destroyed).

実施例2 次にガラスの融点による影響を調査するために、前記実
施例1においてタングステン粉末とガラス粉末の混合比
率を80=20で一定とし、この中でガラス粉末の融点
を調整し、その他の条件は実施例1と同様にしてメタラ
イズ層30を形成して、真空封止性と接合強度を測定し
た。
Example 2 Next, in order to investigate the influence of the melting point of glass, the mixing ratio of tungsten powder and glass powder was kept constant at 80 = 20 in Example 1, the melting point of the glass powder was adjusted, and other The metallized layer 30 was formed under the same conditions as in Example 1, and the vacuum sealability and bonding strength were measured.

第2表はその調査結果の一例を示すもので、良好な特性
を得るには、焼成温度1150〜1350°C、ガラス
融点1100〜1300°Cを保つ必要がある。
Table 2 shows an example of the results of the investigation. In order to obtain good properties, it is necessary to maintain a firing temperature of 1150 to 1350°C and a glass melting point of 1100 to 1300°C.

実施例3 次にタングステン、ガラス、二・ンケル、銅(本実施例
ではCutOを使用)等の各粉末の粒径の影響を調査し
た。タングステン、ガラス、ニッケル、銅を、それぞれ
5,10.2Onに粒度調整された粉末を用い、それぞ
れの組合わせにおける特性値を調査した0本実施例にお
ける第2層のニッケル粉末と酸化銅粉末の混合割合は、
ニッケル粉末二酸化銅粉末−80:20であり、その他
の条件は前記実施例1と同様にした。
Example 3 Next, the influence of the particle size of each powder such as tungsten, glass, nitrogen, copper (CutO was used in this example), etc. was investigated. The characteristics of each combination of tungsten, glass, nickel, and copper powders whose particle sizes were adjusted to 5 and 10.2 On were investigated. The mixing ratio is
The ratio of nickel powder to copper dioxide powder was 80:20, and the other conditions were the same as in Example 1 above.

第3表はその調査結果の一例を示すものであり、評価し
た特性値の項目は前述した真空封止性と接合強度である
。良好な特性を得るには、タングステン、ガラス、ニッ
ケル、銅粉末のいずれも10−以下に調整する必要性の
あることが判った。
Table 3 shows an example of the results of the investigation, and the evaluated characteristic values were the vacuum sealability and bonding strength described above. It has been found that in order to obtain good characteristics, it is necessary to adjust the tungsten, glass, nickel, and copper powders to 10 or less.

実施例4 次に、実施例1と同様の条件において第1層311と第
2層321の厚さを第4表に示すように変更し、試験を
行った。
Example 4 Next, a test was conducted under the same conditions as in Example 1, with the thicknesses of the first layer 311 and the second layer 321 changed as shown in Table 4.

第4表はその調査結果を示すもので、to/1wが1よ
り大きくなると強度が低下し始める。
Table 4 shows the results of the investigation. When to/1w becomes larger than 1, the strength begins to decrease.

実施例5 第5表は、タングステン粉末とガラス粉末の混合比率を
90:10で一定とし、それ以外の条件は、実施例1の
条件と同様として、ニッケルと銅の比のみを変更した試
験をおこなったものである。
Example 5 Table 5 shows a test in which the mixing ratio of tungsten powder and glass powder was kept constant at 90:10, the other conditions were the same as those in Example 1, and only the ratio of nickel and copper was changed. It was done.

上塗りペーストの金属成分の和を100%とした。The sum of the metal components of the topcoat paste was taken as 100%.

この場合のLO/1wは0.6とした。LO/1w in this case was set to 0.6.

ハンダ濡れ性は、Sn:Pb=62 : 38重量%ハ
ンダを用い、メタライズ表面での広がり性をみた。
Solder wettability was determined by using solder with Sn:Pb=62:38% by weight and looking at the spreadability on the metallized surface.

全面に即時法がったものを、良好とした。Those with instant relief on the entire surface were considered to be good.

gf ◎O:真空封止性を保持し、 強度350kgf 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、酸化物系セラミ
ックス焼結体をメタライズする際の設備コストが従来の
高融点金属法と比較して50%も削減され、かつコスト
が削減されたにも拘らず、従来法によって得られていた
特性に対して全く劣らないものを製造することが可能に
なる。また、第2層金属としてニッケルを使用する方法
よりも、ハンダ濡れ性が大幅に改善される。また従来高
融点金属法で困難とされていた融点の低いセラミックス
に対しても、本発明を適用することができる。
gf ◎O: maintains vacuum sealing properties and has a strength of 350 kgf [Effects of the invention] As explained above, according to the present invention, the equipment cost when metalizing an oxide ceramic sintered body is lower than that of the conventional high melting point. Although the cost has been reduced by 50% compared to the metal method, it is now possible to manufacture products with properties that are not inferior to those obtained by conventional methods. Furthermore, solder wettability is significantly improved compared to the method using nickel as the second layer metal. Furthermore, the present invention can also be applied to ceramics with a low melting point, which has been considered difficult to produce using conventional high-melting point metal methods.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に基づき形成されたメタライズ層を示す
断面図、第2図はアルミナ質セラミックス焼結体表面に
ペーストが塗布された状態を示すもので、第2図(a)
は断面図、第2図(ロ)は模式図、第3図はアルミナ質
セラミックス焼結体表面に塗布されたペーストが焼き付
けられた状態を示す模式図、第4図は本発明の具体的実
施例を示すもので円筒状アルミナ質セラミックス焼結体
の斜視図、第5図は前記第4図のアルミナ体に鋼管を接
合した状態を示す断面図、第6図は第5図のアルミナ体
におけるメタライズ層を示す断面図である。 1.10・・・アルミナ体、2.20・・・アルミナ賞
セラミックス焼結体、3.30・・・メタライズ層、3
1・・・タングステン−ガラス層、32・・・固溶体層
、301,311・・・第1層、302.321・・・
第2層、5・・・ろう材、6・・・鋼管。 第 図 第2図 ÷ (a) (b) 第5図 第6図
Fig. 1 is a cross-sectional view showing a metallized layer formed according to the present invention, and Fig. 2 shows a state in which paste is applied to the surface of an alumina ceramic sintered body. Fig. 2 (a)
is a cross-sectional view, FIG. 2(B) is a schematic diagram, FIG. 3 is a schematic diagram showing the state in which the paste applied to the surface of the alumina ceramic sintered body is baked, and FIG. 4 is a concrete implementation of the present invention. Examples are a perspective view of a cylindrical alumina ceramic sintered body, FIG. 5 is a sectional view showing a state in which a steel pipe is joined to the alumina body shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a perspective view of the alumina body shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a metallized layer. 1.10... Alumina body, 2.20... Alumina award ceramic sintered body, 3.30... Metallized layer, 3
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Tungsten-glass layer, 32...Solid solution layer, 301,311...1st layer, 302.321...
2nd layer, 5... Brazing metal, 6... Steel pipe. Figure Figure 2 ÷ (a) (b) Figure 5 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 酸化物系セラミックス焼結体の表面に、平均粒径が10
μm以下のタングステン粉末70〜99重量%と、融点
が1100〜1300℃で平均粒径が10μm以下のガ
ラス粉末30〜1重量%からなる混合粉末を有機ビーク
ルで混練したペーストを50μm以下の厚みtwに塗布
した後、乾燥して第1層を形成し、次いで前記第1層上
に、平均粒径が10μm以下のニッケル、ニッケル酸化
物、ニッケル塩のうちのいずれか1種と、平均粒径が1
0μm以下の銅、銅酸化物、銅塩のうちのいずれか1種
を組み合わせた粉末を有機ビークルで混練したペースト
をその厚みtoを前記twと同等もしくはそれ以下にな
るように塗布した後、乾燥して第2層を形成し、しかる
後、1150〜1350℃の温度範囲で、かつ1<H_
2/H_2O<100000に調整された混合雰囲気中
で焼成することを特徴とする真空封止性とろう付け性、
並びに接合強度に優れた酸化物系セラミックスのメタラ
イズ方法。
On the surface of the oxide-based ceramic sintered body, particles with an average particle size of 10
A paste with a thickness of 50 μm or less is made by kneading a mixed powder of 70 to 99% by weight of tungsten powder with a diameter of 1100 to 1300°C and 30 to 1% by weight of glass powder with a melting point of 1100 to 1300°C and an average particle size of 10 μm or less in an organic vehicle. After coating, drying to form a first layer, and then on the first layer, any one of nickel, nickel oxide, and nickel salt with an average particle size of 10 μm or less and an average particle size of 10 μm or less. is 1
After applying a paste made by kneading a powder of copper, copper oxide, or copper salt of 0 μm or less in an organic vehicle so that the thickness to is equal to or less than the above tw, dry it. to form a second layer, and then at a temperature range of 1150 to 1350°C and 1<H_
Vacuum sealing properties and brazing properties characterized by firing in a mixed atmosphere adjusted to 2/H_2O<100000,
and a method of metallizing oxide ceramics with excellent bonding strength.
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