JPH07106459A - サファイア基材表面へのメタライズ層の形成方法 - Google Patents
サファイア基材表面へのメタライズ層の形成方法Info
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- JPH07106459A JPH07106459A JP27621393A JP27621393A JPH07106459A JP H07106459 A JPH07106459 A JP H07106459A JP 27621393 A JP27621393 A JP 27621393A JP 27621393 A JP27621393 A JP 27621393A JP H07106459 A JPH07106459 A JP H07106459A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガラス成分の浮き出しを抑制し、且つサファ
イア基材とメタライズ層の接合を強固にすることによ
り、他の部材との強固な接合を可能ならしめるサファイ
ア基材表面へのメタライズ層の形成方法を提供する。 【構成】 サファイア基材１表面にメタライズ材料を塗
布し、その後加熱することによりメタライズ層２を形成
する方法において、上記メタライズ材料は、高融点金属
粉末、ＳｉＯ2 粉末及びＭｎ粉末を含み、該メタライズ
材料に於ける固形分全体を１００重量部とした場合に、
上記ＳｉＯ2 粉末の含有量は２〜８重量部、上記Ｍｎ粉
末の含有量は３〜１５重量部であることを特徴とする。
また、上記高融点金属粉末を、モリブテン若しくはタン
グステンの粉末とすることができる。
イア基材とメタライズ層の接合を強固にすることによ
り、他の部材との強固な接合を可能ならしめるサファイ
ア基材表面へのメタライズ層の形成方法を提供する。 【構成】 サファイア基材１表面にメタライズ材料を塗
布し、その後加熱することによりメタライズ層２を形成
する方法において、上記メタライズ材料は、高融点金属
粉末、ＳｉＯ2 粉末及びＭｎ粉末を含み、該メタライズ
材料に於ける固形分全体を１００重量部とした場合に、
上記ＳｉＯ2 粉末の含有量は２〜８重量部、上記Ｍｎ粉
末の含有量は３〜１５重量部であることを特徴とする。
また、上記高融点金属粉末を、モリブテン若しくはタン
グステンの粉末とすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サファイア基材表面へ
のメタライズ層の形成方法に関する。本発明は、例え
ば、光によりスイッチングを行うサイリスタ容器の窓、
高真空チャンバーの窓等、高強度及び高気密性が要求さ
れる透光窓部の接合の他、実験炉の窓、車載半導体容器
等、耐環境性、耐熱性が要求される接合部等に利用でき
る。
のメタライズ層の形成方法に関する。本発明は、例え
ば、光によりスイッチングを行うサイリスタ容器の窓、
高真空チャンバーの窓等、高強度及び高気密性が要求さ
れる透光窓部の接合の他、実験炉の窓、車載半導体容器
等、耐環境性、耐熱性が要求される接合部等に利用でき
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、サファイア基材は、無色透明
な性質等に着目して半導体パッケージ、高真空チャンバ
ーの窓等として利用されている。また、特に高品位特性
（高周波特性、熱伝導率等）が要求される半導体パッケ
ージでは、サファイアの単結晶等により、そのパッケー
ジの本体を構成することも行われている。そして、かか
る場合には、他の部材（半導体パッケージ本体、半導体
のパッケージ蓋体等）との接合等の為に、サファイア基
材の表面にメタライズ層を形成することが必要となる。
な性質等に着目して半導体パッケージ、高真空チャンバ
ーの窓等として利用されている。また、特に高品位特性
（高周波特性、熱伝導率等）が要求される半導体パッケ
ージでは、サファイアの単結晶等により、そのパッケー
ジの本体を構成することも行われている。そして、かか
る場合には、他の部材（半導体パッケージ本体、半導体
のパッケージ蓋体等）との接合等の為に、サファイア基
材の表面にメタライズ層を形成することが必要となる。
【０００３】ところで、通常のアルミナセラミック材
料（当該材料全体を１００重量部とした場合に、９０〜
９６重量部のアルミナを含有するもの）からなる基材の
表面にメタライズ層を形成する場合には、たとえメタラ
イズ材料中にＳｉＯ2 粉末等のガラス成分が含まれてい
なくても、セラミック材料のガラス成分がメタライズ層
内に十分に侵入し、拡散する（以下、「投錨作用」とい
う。）ため、基材とメタライズ層の接合が十分なものと
なる。これに対して、高純度のアルミナセラミック材
料（当該材料全体を１００重量部とした場合に、９９重
量部のアルミナを含有するもの）からなる基材を用いた
場合には、セラミック材料にガラス成分が殆ど含まれな
いため、メタライズ材料中に５〜１５重量％（メタライ
ズ材料全体を１００重量％とした値）のＳｉＯ2 粉末を
含有させ、セラミック基材とメタライズ層の接合強度の
向上を図ることが行われている（特開平３−１９９１８
１号公報）。そして、上記サファイア基材において、基
材中にガラス成分が全く含まれないため、上記のメタ
ライズ層の形成方法を適用することが考えられる。
料（当該材料全体を１００重量部とした場合に、９０〜
９６重量部のアルミナを含有するもの）からなる基材の
表面にメタライズ層を形成する場合には、たとえメタラ
イズ材料中にＳｉＯ2 粉末等のガラス成分が含まれてい
なくても、セラミック材料のガラス成分がメタライズ層
内に十分に侵入し、拡散する（以下、「投錨作用」とい
う。）ため、基材とメタライズ層の接合が十分なものと
なる。これに対して、高純度のアルミナセラミック材
料（当該材料全体を１００重量部とした場合に、９９重
量部のアルミナを含有するもの）からなる基材を用いた
場合には、セラミック材料にガラス成分が殆ど含まれな
いため、メタライズ材料中に５〜１５重量％（メタライ
ズ材料全体を１００重量％とした値）のＳｉＯ2 粉末を
含有させ、セラミック基材とメタライズ層の接合強度の
向上を図ることが行われている（特開平３−１９９１８
１号公報）。そして、上記サファイア基材において、基
材中にガラス成分が全く含まれないため、上記のメタ
ライズ層の形成方法を適用することが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の方法を適用した場合には、メタライズ層の焼き付け時
に、その表面よりメタライズ材料に含まれていたガラス
成分が浮き出し、凝縮することが多い。この場合には、
メタライズ層の上にメッキ層やロー材を配置することが
困難となるため、上記他の部材（半導体パッケージ本
体、半導体のパッケージ蓋体等）との接合も困難にな
る。一方、上記サファイア基材の表面に、モリブデン、
タングステン等からなる金属粉末に、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ
Ｏ2 粉末等からなるガラス成分を添加してなるメタライ
ズ層を形成する方法も提案されているが（特開昭和５５
−９５３４５号公報）、この方法においても、上記と同
様なガラス成分の浮き出し等の問題を生じ易い。
の方法を適用した場合には、メタライズ層の焼き付け時
に、その表面よりメタライズ材料に含まれていたガラス
成分が浮き出し、凝縮することが多い。この場合には、
メタライズ層の上にメッキ層やロー材を配置することが
困難となるため、上記他の部材（半導体パッケージ本
体、半導体のパッケージ蓋体等）との接合も困難にな
る。一方、上記サファイア基材の表面に、モリブデン、
タングステン等からなる金属粉末に、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ
Ｏ2 粉末等からなるガラス成分を添加してなるメタライ
ズ層を形成する方法も提案されているが（特開昭和５５
−９５３４５号公報）、この方法においても、上記と同
様なガラス成分の浮き出し等の問題を生じ易い。
【０００５】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、上記ガラス成分の浮き出しを抑制し、且つサファイ
ア基材とメタライズ層の接合を強固にすることにより、
他の部材との強固な接合を可能ならしめるサファイア基
材表面へのメタライズ層の形成方法を提供することを目
的とする。
り、上記ガラス成分の浮き出しを抑制し、且つサファイ
ア基材とメタライズ層の接合を強固にすることにより、
他の部材との強固な接合を可能ならしめるサファイア基
材表面へのメタライズ層の形成方法を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本第１発明のサファイア
基材表面へのメタライズ層の形成方法（以下、「形成方
法」という。）は、サファイア基材表面にメタライズ材
料を塗布し、その後加熱することによりメタライズ層を
形成する方法において、上記メタライズ材料は、高融点
金属粉末、ＳｉＯ2 粉末及びＭｎ粉末を含み、該メタラ
イズ材料に於ける固形分全体を１００重量部（以下、
「部」という。）とした場合に、上記ＳｉＯ2 粉末の含
有量は２〜８部、上記Ｍｎ粉末の含有量は３〜１５部で
あることを特徴とする。上記の如く、「ＳｉＯ2 粉末」
の含有量を定めるのは、この範囲内にある場合にガラス
成分の投錨作用が最も有効に発揮され、サファイア基材
表面とメタライズ層の接合が強固となり、またメタライ
ズ層の表面へのガラス成分の浮き出しを有効に防止でき
るからである。即ち、ＳｉＯ2 粉末の含有量が２部未満
の場合には、メタライズ層内へのガラス成分の侵入によ
る投錨作用が得難く、８部を越える場合にはガラス成分
の浮き出しが発生するからである。
基材表面へのメタライズ層の形成方法（以下、「形成方
法」という。）は、サファイア基材表面にメタライズ材
料を塗布し、その後加熱することによりメタライズ層を
形成する方法において、上記メタライズ材料は、高融点
金属粉末、ＳｉＯ2 粉末及びＭｎ粉末を含み、該メタラ
イズ材料に於ける固形分全体を１００重量部（以下、
「部」という。）とした場合に、上記ＳｉＯ2 粉末の含
有量は２〜８部、上記Ｍｎ粉末の含有量は３〜１５部で
あることを特徴とする。上記の如く、「ＳｉＯ2 粉末」
の含有量を定めるのは、この範囲内にある場合にガラス
成分の投錨作用が最も有効に発揮され、サファイア基材
表面とメタライズ層の接合が強固となり、またメタライ
ズ層の表面へのガラス成分の浮き出しを有効に防止でき
るからである。即ち、ＳｉＯ2 粉末の含有量が２部未満
の場合には、メタライズ層内へのガラス成分の侵入によ
る投錨作用が得難く、８部を越える場合にはガラス成分
の浮き出しが発生するからである。
【０００７】また、上記の様に、メタライズ材料中に
「Ｍｎ粉末」を含有させるのは、Ｍｎは酸化され、Ｍｎ
Ｏ2 となってＭｏ等の高融点金属によく濡れ、同時にＳ
ｉＯ2、Ａｌ2 Ｏ3 とよくなじみ、上記サファイア基材
表面とメタライズ層の接合をより強固なものとする作用
を有するからである。更に、上記の如く、「Ｍｎ粉末」
の含有量を定めるのは、同粉末の含有量が３部未満の場
合には上記接合をより強固する作用を発揮できず、１５
部を越える場合にはメタライズ層内の結合力を弱くして
却って接合強度を低下させるからである。
「Ｍｎ粉末」を含有させるのは、Ｍｎは酸化され、Ｍｎ
Ｏ2 となってＭｏ等の高融点金属によく濡れ、同時にＳ
ｉＯ2、Ａｌ2 Ｏ3 とよくなじみ、上記サファイア基材
表面とメタライズ層の接合をより強固なものとする作用
を有するからである。更に、上記の如く、「Ｍｎ粉末」
の含有量を定めるのは、同粉末の含有量が３部未満の場
合には上記接合をより強固する作用を発揮できず、１５
部を越える場合にはメタライズ層内の結合力を弱くして
却って接合強度を低下させるからである。
【０００８】尚、上記メタライズ材料には、上記ＳｉＯ
2 粉末、Ｍｎ粉末の他に、Ｔｉ成分含有物、ＭｇＯ、Ｃ
ａＯ、Ａｌ2 Ｏ3 等の粉末を含有させることもできる。
また、このＴｉ成分含有粉末は、Ｔｉ換算でメタライズ
材料全体を１００部とした場合に、０．０５〜３部程度
添加するのが好ましい。上記サファイア基材表面とメタ
ライズ層の接合が一層強固なものとなるからである。
2 粉末、Ｍｎ粉末の他に、Ｔｉ成分含有物、ＭｇＯ、Ｃ
ａＯ、Ａｌ2 Ｏ3 等の粉末を含有させることもできる。
また、このＴｉ成分含有粉末は、Ｔｉ換算でメタライズ
材料全体を１００部とした場合に、０．０５〜３部程度
添加するのが好ましい。上記サファイア基材表面とメタ
ライズ層の接合が一層強固なものとなるからである。
【０００９】
【作用】本発明では、メタライズ材料に於ける固形分全
体を１００部とした場合に、２〜８部のＳｉＯ2 粉末を
含有する。この結果、メタライズ材料中のＳｉＯ2 粉末
の含有量が適量となり、メタライズ層内へのガラス成分
（ＳｉＯ2 等）の侵入、拡散（投錨作用）が確実且つ均
一に起こり、またメタライズ層表面へのガラス成分の浮
き出しも起こらない。また、本発明では、メタライズ材
料に於ける固形分全体を１００部とした場合に、Ｍｎ粉
末を３〜１５部含有する。この結果、他成分に対してな
じみやすい「Ｍｎ粉末」が、メタライズ材料中に適量だ
け含有されることとなり、サファイア基材表面とメタラ
イズ層の接合強度の安定化が図られる。この様に、本発
明では、適量のＳｉＯ2 粉末及びＭｎ粉末を含有させ、
これらの相乗効果により、サファイア基材表面とメタラ
イズ層の接合を強固且つ安定したものとし、更にメタラ
イズ層上へのメッキ層やロー材の配置も容易ならしめ、
その結果他の部材（半導体パッケージ本体、半導体のパ
ッケージ蓋体等）との接合を強固にすることができる。
体を１００部とした場合に、２〜８部のＳｉＯ2 粉末を
含有する。この結果、メタライズ材料中のＳｉＯ2 粉末
の含有量が適量となり、メタライズ層内へのガラス成分
（ＳｉＯ2 等）の侵入、拡散（投錨作用）が確実且つ均
一に起こり、またメタライズ層表面へのガラス成分の浮
き出しも起こらない。また、本発明では、メタライズ材
料に於ける固形分全体を１００部とした場合に、Ｍｎ粉
末を３〜１５部含有する。この結果、他成分に対してな
じみやすい「Ｍｎ粉末」が、メタライズ材料中に適量だ
け含有されることとなり、サファイア基材表面とメタラ
イズ層の接合強度の安定化が図られる。この様に、本発
明では、適量のＳｉＯ2 粉末及びＭｎ粉末を含有させ、
これらの相乗効果により、サファイア基材表面とメタラ
イズ層の接合を強固且つ安定したものとし、更にメタラ
イズ層上へのメッキ層やロー材の配置も容易ならしめ、
その結果他の部材（半導体パッケージ本体、半導体のパ
ッケージ蓋体等）との接合を強固にすることができる。
【００１０】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 （１）実施例１ 本実施例は、メタライズ材料中のＳｉＯ2 粉末の含有量
が、メタライズ層とサファイア基材の接合強度等に与え
る影響を調べたものである。 試験品の作製 本実施例の試験品（Ｎｏ．１〜５）は、いずれも図１に
示す様に、サファイア基材１の表面に、メタライズ層
２、メッキ層３及びロー材料層４を介して、金属板５を
接合した構造物である。先ず、サファイア基材１とし
て、アルミナ単結晶体の人造サファイアからなる円板状
の板状体（径４．１ｍｍ×厚み１．０ｍｍ）を用意し
た。尚、人造サファイアの代わりに、天然サファイアを
用いて作製したものでもよい。一方、メタライズ層２を
構成することとなるメタライズ材料としては、ＳｉＯ2
粉末の含有量の異なるものを５種類用意した。即ち、こ
れらのメタライズ材料は、表１に示す量のＭｏ粉末（平
均粒径；０．５〜０．８μｍ）に対して、同表に示す量
のＳｉＯ2 粉末（平均粒径；２．０〜５．０μｍ）、
１．０部のＴｉＨ2 粉末（平均粒径；２．０〜５．０μ
ｍ、Ｔｉ換算で０．９６部）及び７部のＭｎ粉末（平均
粒径；２．０〜５．０μｍ）を加え混合し作製したもの
である。そして、このメタライズ材料に有機溶剤（ブチ
ルカルビドール）及び有機バインダー（エチルセルロー
ス）を添加してペースト状とした。
る。 （１）実施例１ 本実施例は、メタライズ材料中のＳｉＯ2 粉末の含有量
が、メタライズ層とサファイア基材の接合強度等に与え
る影響を調べたものである。 試験品の作製 本実施例の試験品（Ｎｏ．１〜５）は、いずれも図１に
示す様に、サファイア基材１の表面に、メタライズ層
２、メッキ層３及びロー材料層４を介して、金属板５を
接合した構造物である。先ず、サファイア基材１とし
て、アルミナ単結晶体の人造サファイアからなる円板状
の板状体（径４．１ｍｍ×厚み１．０ｍｍ）を用意し
た。尚、人造サファイアの代わりに、天然サファイアを
用いて作製したものでもよい。一方、メタライズ層２を
構成することとなるメタライズ材料としては、ＳｉＯ2
粉末の含有量の異なるものを５種類用意した。即ち、こ
れらのメタライズ材料は、表１に示す量のＭｏ粉末（平
均粒径；０．５〜０．８μｍ）に対して、同表に示す量
のＳｉＯ2 粉末（平均粒径；２．０〜５．０μｍ）、
１．０部のＴｉＨ2 粉末（平均粒径；２．０〜５．０μ
ｍ、Ｔｉ換算で０．９６部）及び７部のＭｎ粉末（平均
粒径；２．０〜５．０μｍ）を加え混合し作製したもの
である。そして、このメタライズ材料に有機溶剤（ブチ
ルカルビドール）及び有機バインダー（エチルセルロー
ス）を添加してペースト状とした。
【００１１】
【表１】
【００１２】尚、表１中の「※」は、本発明の範囲外の
数値であることを示す。また、同表の「ＴｉＨ2 の含有
量」の欄における括弧内の数値は、Ｔｉ換算した量（重
量部）を示す。次いで、これらのメタライズ材料（メタ
ライズペースト）を、上記各サファイア基材１の表面に
膜厚が乾燥後において１０〜２０μｍとなる様にスクリ
ーン印刷した後、水素雰囲気中でウェットホーミングガ
スを加えながら、１４００℃の温度で加熱して焼き付
け、メタライズ層２を形成した。更に、このメタライズ
層２上に、ニッケルメッキを施し、メッキ層（メッキ
厚；２〜４μｍ）３を形成した。次いで、このメッキ層
３上に、銀ロー材（ＢＡｇ−８）を用いて、水素雰囲気
中で、８５０℃に加熱しながら、金属板［材質；コバー
ル：Ｆｅ−３０Ｎｉ−１８Ｃｏ、形状；１０．０ｍｍ×
１０．０ｍｍ×０．５ｍｍ（厚み）、略中央に穴径３．
０ｍｍの穴がある。］５をロー付けし、試験品Ｎｏ．１
〜５の各構造物を作製した。
数値であることを示す。また、同表の「ＴｉＨ2 の含有
量」の欄における括弧内の数値は、Ｔｉ換算した量（重
量部）を示す。次いで、これらのメタライズ材料（メタ
ライズペースト）を、上記各サファイア基材１の表面に
膜厚が乾燥後において１０〜２０μｍとなる様にスクリ
ーン印刷した後、水素雰囲気中でウェットホーミングガ
スを加えながら、１４００℃の温度で加熱して焼き付
け、メタライズ層２を形成した。更に、このメタライズ
層２上に、ニッケルメッキを施し、メッキ層（メッキ
厚；２〜４μｍ）３を形成した。次いで、このメッキ層
３上に、銀ロー材（ＢＡｇ−８）を用いて、水素雰囲気
中で、８５０℃に加熱しながら、金属板［材質；コバー
ル：Ｆｅ−３０Ｎｉ−１８Ｃｏ、形状；１０．０ｍｍ×
１０．０ｍｍ×０．５ｍｍ（厚み）、略中央に穴径３．
０ｍｍの穴がある。］５をロー付けし、試験品Ｎｏ．１
〜５の各構造物を作製した。
【００１３】ロー付け強度の試験と評価 本性能試験では、先ず上記試験品Ｎｏ．１〜５の各構造
物の金属板５を固定し、金属ピンを上方より金属板の穴
を通してサファイアに押当て、室温２５℃において破壊
するときの引張力（引張強度）を測定した。そして、こ
の値を上記メタライズ層２とサファイア基材１の接合面
の面積で割った値をロー付け強度（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）と
して評価の対象とした。この結果も表１に併記する。
尚、同表中の「−」は、もともと金属板５のロー付けが
できなかったため、測定が不可能であったことを示す。
物の金属板５を固定し、金属ピンを上方より金属板の穴
を通してサファイアに押当て、室温２５℃において破壊
するときの引張力（引張強度）を測定した。そして、こ
の値を上記メタライズ層２とサファイア基材１の接合面
の面積で割った値をロー付け強度（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）と
して評価の対象とした。この結果も表１に併記する。
尚、同表中の「−」は、もともと金属板５のロー付けが
できなかったため、測定が不可能であったことを示す。
【００１４】本性能試験によれば、ＳｉＯ2 粉末の含有
量が少ない試験品Ｎｏ．１（比較例）では、メタライズ
材料が十分な投錨作用を発揮できず、接合強度が不十分
である。また、ＳｉＯ2 粉末の含有量が過剰な試験品Ｎ
ｏ．５（比較例）においては、メタライズ層２の表面に
ガラス成分（ＳｉＯ2 、ＭｎＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 化合物）
が浮き出しており、金属板５のロー付自体が不可であっ
た為、接合強度を測定することができなかった。一方、
試験品Ｎｏ．２〜４の各構造物（実施例）においては、
ＳｉＯ2 粉末が適量（この場合Ｍｎ粉末の量も適量であ
る。）となっていた為、金属板５は、サファイア基材１
に強固に接合していた。特に、試験品Ｎｏ．３において
は、ＳｉＯ2 粉末の添加量が最適量であった為、大きな
接合強度を示した。
量が少ない試験品Ｎｏ．１（比較例）では、メタライズ
材料が十分な投錨作用を発揮できず、接合強度が不十分
である。また、ＳｉＯ2 粉末の含有量が過剰な試験品Ｎ
ｏ．５（比較例）においては、メタライズ層２の表面に
ガラス成分（ＳｉＯ2 、ＭｎＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 化合物）
が浮き出しており、金属板５のロー付自体が不可であっ
た為、接合強度を測定することができなかった。一方、
試験品Ｎｏ．２〜４の各構造物（実施例）においては、
ＳｉＯ2 粉末が適量（この場合Ｍｎ粉末の量も適量であ
る。）となっていた為、金属板５は、サファイア基材１
に強固に接合していた。特に、試験品Ｎｏ．３において
は、ＳｉＯ2 粉末の添加量が最適量であった為、大きな
接合強度を示した。
【００１５】（２）実施例２ 本実施例は、メタライズ材料中のＭｎ粉末の含有量が、
メタライズ層とサファイア基材の接合強度等に与える影
響を調べたものである。本実施例で作製した試験品Ｎ
ｏ．６〜１０は、上記試験品Ｎｏ．３試験のＭｎ粉末の
含有量を０部、３部、７部、１５部及び２０部と変化さ
せたものである。これらについても、表１に併記する。
メタライズ層とサファイア基材の接合強度等に与える影
響を調べたものである。本実施例で作製した試験品Ｎ
ｏ．６〜１０は、上記試験品Ｎｏ．３試験のＭｎ粉末の
含有量を０部、３部、７部、１５部及び２０部と変化さ
せたものである。これらについても、表１に併記する。
【００１６】これによれば、Ｍｎ粉末の添加量を少なく
した試験品Ｎｏ．６（比較例）では、試験品Ｎｏ．３よ
りも接合強度が低下し、破壊はメタライズ層２とサファ
イア基板１の界面で起きていた。また、Ｍｎ粉末の添加
量が過剰な試験品Ｎｏ．１０（比較例）では、メタライ
ズ層２とサファイア基板１の接合界面に凝集した過剰の
ＭｎによってＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 のガラス成分による
メタライズ層内への侵入、拡散が妨げられてしまい、そ
の結果としてメタライズ層内の結合力が低下し、接合強
度が低くなった。これに対して、Ｍｎ粉末の添加量が３
〜１５部の試験品Ｎｏ．７〜９では、いずれも接合強度
が５ｋｆ／ｍｍ2 を越え良好な結果を示した。
した試験品Ｎｏ．６（比較例）では、試験品Ｎｏ．３よ
りも接合強度が低下し、破壊はメタライズ層２とサファ
イア基板１の界面で起きていた。また、Ｍｎ粉末の添加
量が過剰な試験品Ｎｏ．１０（比較例）では、メタライ
ズ層２とサファイア基板１の接合界面に凝集した過剰の
ＭｎによってＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 のガラス成分による
メタライズ層内への侵入、拡散が妨げられてしまい、そ
の結果としてメタライズ層内の結合力が低下し、接合強
度が低くなった。これに対して、Ｍｎ粉末の添加量が３
〜１５部の試験品Ｎｏ．７〜９では、いずれも接合強度
が５ｋｆ／ｍｍ2 を越え良好な結果を示した。
【００１７】（３）実施例の効果 以上の実施例によれば、適量のＳｉＯ2 粉末及びＭｎ粉
末を含有するメタライズ材料を用いてメタライズ層を形
成した場合には、サファイア基材１の表面に強固に接合
することが判る。尚、本発明においては、前記具体的実
施例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明
の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即
ち、上記ＴｉＨ2 粉末の代わりに、Ｔｉ粉末を用いても
よい。
末を含有するメタライズ材料を用いてメタライズ層を形
成した場合には、サファイア基材１の表面に強固に接合
することが判る。尚、本発明においては、前記具体的実
施例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明
の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即
ち、上記ＴｉＨ2 粉末の代わりに、Ｔｉ粉末を用いても
よい。
【００１８】
【発明の効果】以上の様に、本発明によれば、サファイ
ア基材表面にメタライズ層を、同層の表面へガラス成分
を浮き出させず、且つ強固な状態で接合することができ
る。この為、メタライズ層の上に、メッキ層、ロー材等
を配置することが容易になると共に、これらを介しての
他の部材との接合も容易且つ強固なものとなる。従っ
て、無色透明なサファイア基材の特徴を生かし、半導体
パッケージ本体、半導体パッケージ本体の窓等として用
いれば、十分な気密性及び強度を保持できると共に、半
導体パッケージへのＩＣの実装工程等において、光信号
等により工程管理が可能となるため、製品の高精度化、
高信頼性が図られる。また、サファイア基材を高真空チ
ャンバーの壁面の窓として取り付ける場合には、サファ
イア基材がロー付けにより十分な強度で固定され耐熱性
を十分に有しているため、内部を観察しながら高温加熱
をすることもできる。
ア基材表面にメタライズ層を、同層の表面へガラス成分
を浮き出させず、且つ強固な状態で接合することができ
る。この為、メタライズ層の上に、メッキ層、ロー材等
を配置することが容易になると共に、これらを介しての
他の部材との接合も容易且つ強固なものとなる。従っ
て、無色透明なサファイア基材の特徴を生かし、半導体
パッケージ本体、半導体パッケージ本体の窓等として用
いれば、十分な気密性及び強度を保持できると共に、半
導体パッケージへのＩＣの実装工程等において、光信号
等により工程管理が可能となるため、製品の高精度化、
高信頼性が図られる。また、サファイア基材を高真空チ
ャンバーの壁面の窓として取り付ける場合には、サファ
イア基材がロー付けにより十分な強度で固定され耐熱性
を十分に有しているため、内部を観察しながら高温加熱
をすることもできる。
【図１】本実施例で作製した構造物の縦断面図である。
１；サファイア基材、２；メタライズ、３；メッキ層、
４；ロー材料層、５；金属板。
４；ロー材料層、５；金属板。
Claims (2)
- 【請求項１】 サファイア基材表面にメタライズ材料を
塗布し、その後加熱することによりメタライズ層を形成
する方法において、 上記メタライズ材料は、高融点金属粉末、ＳｉＯ2 粉末
及びＭｎ粉末を含み、該メタライズ材料に於ける固形分
全体を１００重量部とした場合に、上記ＳｉＯ2 粉末の
含有量は２〜８重量部、上記Ｍｎ粉末の含有量は３〜１
５重量部であることを特徴とするサファイア基材表面へ
のメタライズ層の形成方法。 - 【請求項２】 上記高融点金属粉末は、モリブテン若し
くはタングステンの粉末である請求項１記載のサファイ
ア基材表面へのメタライズ層の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27621393A JPH07106459A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | サファイア基材表面へのメタライズ層の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27621393A JPH07106459A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | サファイア基材表面へのメタライズ層の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106459A true JPH07106459A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17566262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27621393A Pending JPH07106459A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | サファイア基材表面へのメタライズ層の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106459A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015064682A1 (ja) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | 京セラ株式会社 | 金属体付きサファイア構造体、金属体付きサファイア構造体の製造方法、電子機器、および外装体 |
| CN114835512A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-08-02 | 南京三乐集团有限公司 | 一种高可靠小尺寸蓝宝石Mo-Mn金属化方法 |
-
1993
- 1993-10-06 JP JP27621393A patent/JPH07106459A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015064682A1 (ja) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | 京セラ株式会社 | 金属体付きサファイア構造体、金属体付きサファイア構造体の製造方法、電子機器、および外装体 |
| US9171899B2 (en) | 2013-10-30 | 2015-10-27 | Kyocera Corporation | Sapphire structure with a concave portion including a metal substructure and method for producing the same |
| CN105723507A (zh) * | 2013-10-30 | 2016-06-29 | 京瓷株式会社 | 带金属体的蓝宝石结构体及其制造方法、电子设备、以及外装体 |
| JPWO2015064682A1 (ja) * | 2013-10-30 | 2017-03-09 | 京セラ株式会社 | 金属体付きサファイア構造体、金属体付きサファイア構造体の製造方法、電子機器、および外装体 |
| EP3065168A4 (en) * | 2013-10-30 | 2017-07-19 | Kyocera Corporation | Sapphire structure having attached metal body, method for manufacturing sapphire structure having attached metal body, electronic device, and outer package |
| CN114835512A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-08-02 | 南京三乐集团有限公司 | 一种高可靠小尺寸蓝宝石Mo-Mn金属化方法 |
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