JPH07118084A - メタライズ用金属粉末組成物、メタライズ用ペースト、及びメタライズ基板の製造方法 - Google Patents
メタライズ用金属粉末組成物、メタライズ用ペースト、及びメタライズ基板の製造方法Info
- Publication number
- JPH07118084A JPH07118084A JP26619393A JP26619393A JPH07118084A JP H07118084 A JPH07118084 A JP H07118084A JP 26619393 A JP26619393 A JP 26619393A JP 26619393 A JP26619393 A JP 26619393A JP H07118084 A JPH07118084 A JP H07118084A
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- metallizing
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 導体金属層の厚みを80μm以上に形成する
ことで100A以上の電流を流すことができる導体回路
をスクリーン印刷法で1回乃至数回塗りという簡略した
プロセスで得ることを可能とするメタライズ用金属組成
物、それを用いたメタライズ用ペースト、及びそのメタ
ライズ用ペーストを用いたメタライズ基板の製造方法を
提供すること。 【構成】 メタライズ用金属粉末組成物は、銅粉末及び
チタン粉末から成り、銅粉末が重量%で85〜99%、
チタン粉末が重量%で1〜15%であることを特徴と
し、メタライズ用ペーストは、上記のメタライズ用金属
粉末組成物と、分散剤と、結合剤とを含むことを特徴と
し、メタライズ基板の製造方法は、セラミックス基板上
に、上記のメタライズ用ペーストを、スクリーン印刷法
により1回乃至数回塗りで80μm以上の厚みに塗布
し、真空或いは不活性雰囲気下でメタライズ用ペースト
をセラミックス基板に焼き付けてメタライズ膜を形成す
ることを特徴とする。
ことで100A以上の電流を流すことができる導体回路
をスクリーン印刷法で1回乃至数回塗りという簡略した
プロセスで得ることを可能とするメタライズ用金属組成
物、それを用いたメタライズ用ペースト、及びそのメタ
ライズ用ペーストを用いたメタライズ基板の製造方法を
提供すること。 【構成】 メタライズ用金属粉末組成物は、銅粉末及び
チタン粉末から成り、銅粉末が重量%で85〜99%、
チタン粉末が重量%で1〜15%であることを特徴と
し、メタライズ用ペーストは、上記のメタライズ用金属
粉末組成物と、分散剤と、結合剤とを含むことを特徴と
し、メタライズ基板の製造方法は、セラミックス基板上
に、上記のメタライズ用ペーストを、スクリーン印刷法
により1回乃至数回塗りで80μm以上の厚みに塗布
し、真空或いは不活性雰囲気下でメタライズ用ペースト
をセラミックス基板に焼き付けてメタライズ膜を形成す
ることを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、厚膜電子回路の導体層
を形成するため、及びセラミックス基板上の実装された
電気機器用素子、部品等が動作することによって発生す
る熱を拡散するための銅回路を形成するためのメタライ
ズ用金属粉末組成物、この組成物を用いたメタライズ用
ペースト、及びメタライズ基板の製造方法に関する。
を形成するため、及びセラミックス基板上の実装された
電気機器用素子、部品等が動作することによって発生す
る熱を拡散するための銅回路を形成するためのメタライ
ズ用金属粉末組成物、この組成物を用いたメタライズ用
ペースト、及びメタライズ基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、電子回路を構成するための基板
としては、金属絶縁基板、有機基板、セラミックス基板
があるが、高い絶縁性、機械的強度が確保されること、
他の電子素子を劣化させないこと、金属導体と容易に接
合体を形成できること、熱伝導率が大きいことなどの性
質が要求されている。この要求を満足する材料としては
セラミックス基板があり、この基板としてアルミナ、窒
化アルミニウム等がある。しかし、セラミックス単体で
は、電子機器に用いられるトランジスタ、ダイオード、
IC、LSI、その他各種電子部品を直接実装すること
ができない。
としては、金属絶縁基板、有機基板、セラミックス基板
があるが、高い絶縁性、機械的強度が確保されること、
他の電子素子を劣化させないこと、金属導体と容易に接
合体を形成できること、熱伝導率が大きいことなどの性
質が要求されている。この要求を満足する材料としては
セラミックス基板があり、この基板としてアルミナ、窒
化アルミニウム等がある。しかし、セラミックス単体で
は、電子機器に用いられるトランジスタ、ダイオード、
IC、LSI、その他各種電子部品を直接実装すること
ができない。
【0003】そのため、セラミックス表面に金属化膜を
形成し、これを導体層として使用するか、またはセラミ
ックス表面に金属化膜を介して導体金属箔を接合するこ
とにより電子回路を構成している。これら金属化膜形成
の方法として、導体金属ペーストをセラミックス基板上
へ10〜30μm程度の厚みでスクリーン印刷し、これ
を乾燥させ、焼成して回路形成を行う方法と、導体金属
箔とセラミックス基板の間にろう付け用のペーストや箔
を挿入して接合を行い回路形成を行う方法とがある。
形成し、これを導体層として使用するか、またはセラミ
ックス表面に金属化膜を介して導体金属箔を接合するこ
とにより電子回路を構成している。これら金属化膜形成
の方法として、導体金属ペーストをセラミックス基板上
へ10〜30μm程度の厚みでスクリーン印刷し、これ
を乾燥させ、焼成して回路形成を行う方法と、導体金属
箔とセラミックス基板の間にろう付け用のペーストや箔
を挿入して接合を行い回路形成を行う方法とがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法の内、前者の導体金属ペーストを用いて、金属化膜を
形成する方法の場合、導体厚みが10〜30μmと薄い
ため、回路に流せる電流が100A以下と使用範囲が限
定されてしまう欠点があり、後者の方法による接合基板
の場合、金属箔によって回路を構成するため導体厚みを
200〜500μmにすることは可能であるが、金型に
よって回路のパターンを作製した箔を精度良くセラミッ
クス基板上に設置するのが困難であったり、或いは塩化
物や酸によるエッチングで回路を形成する場合は、製造
プロセスが複雑であると言った欠点がある。
法の内、前者の導体金属ペーストを用いて、金属化膜を
形成する方法の場合、導体厚みが10〜30μmと薄い
ため、回路に流せる電流が100A以下と使用範囲が限
定されてしまう欠点があり、後者の方法による接合基板
の場合、金属箔によって回路を構成するため導体厚みを
200〜500μmにすることは可能であるが、金型に
よって回路のパターンを作製した箔を精度良くセラミッ
クス基板上に設置するのが困難であったり、或いは塩化
物や酸によるエッチングで回路を形成する場合は、製造
プロセスが複雑であると言った欠点がある。
【0005】そこで、本発明の技術的課題は、前述の導
体金属ペーストを用いて導体金属層の厚みを80μm以
上に形成することで100A以上の電流を流すことがで
きる導体回路をスクリーン印刷法で1回乃至数回塗りと
いう簡略したプロセスで得ることを可能とするメタライ
ズ用金属組成物、それを用いたメタライズ用ペースト、
及びそのメタライズ用ペーストを用いたメタライズ基板
の製造方法を提供することにある。
体金属ペーストを用いて導体金属層の厚みを80μm以
上に形成することで100A以上の電流を流すことがで
きる導体回路をスクリーン印刷法で1回乃至数回塗りと
いう簡略したプロセスで得ることを可能とするメタライ
ズ用金属組成物、それを用いたメタライズ用ペースト、
及びそのメタライズ用ペーストを用いたメタライズ基板
の製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、金属化
膜を形成するためのメタライズ用金属粉末組成物におい
て、銅粉末及びチタン粉末から成り、前記銅粉末が重量
%で85〜99%、前記チタン粉末が重量%で1〜15
%であることを特徴とするメタライズ用金属粉末組成物
が得られる。
膜を形成するためのメタライズ用金属粉末組成物におい
て、銅粉末及びチタン粉末から成り、前記銅粉末が重量
%で85〜99%、前記チタン粉末が重量%で1〜15
%であることを特徴とするメタライズ用金属粉末組成物
が得られる。
【0007】本発明によれば、請求項1記載のメタライ
ズ用金属粉末組成物と、分散剤と、結合剤とを含むこと
を特徴とするメタライズ用ペーストが得られる。
ズ用金属粉末組成物と、分散剤と、結合剤とを含むこと
を特徴とするメタライズ用ペーストが得られる。
【0008】本発明によれば、セラミックス基板上にメ
タライズ膜を形成して成るメタライズ基板の製造方法に
おいて、前記セラミックス基板上に、請求項2記載のメ
タライズ用ペーストを、スクリーン印刷法により1回乃
至数回塗りで80μm以上の厚みに塗布し、真空或いは
不活性雰囲気下で前記メタライズ用ペーストを前記セラ
ミックス基板に焼き付けてメタライズ膜を形成すること
を特徴とするメタライズ基板の製造方法が得られる。
タライズ膜を形成して成るメタライズ基板の製造方法に
おいて、前記セラミックス基板上に、請求項2記載のメ
タライズ用ペーストを、スクリーン印刷法により1回乃
至数回塗りで80μm以上の厚みに塗布し、真空或いは
不活性雰囲気下で前記メタライズ用ペーストを前記セラ
ミックス基板に焼き付けてメタライズ膜を形成すること
を特徴とするメタライズ基板の製造方法が得られる。
【0009】
【作用】本発明の場合、メタライズ基板を製造するため
のメタライズ用金属粉末組成物は、重量%表示で主成分
の銅粉末が85〜99%で、チタン粉末が1〜15%の
組成を有する。
のメタライズ用金属粉末組成物は、重量%表示で主成分
の銅粉末が85〜99%で、チタン粉末が1〜15%の
組成を有する。
【0010】また、本発明のメタライズ用ペーストは、
上述のメタライズ用金属粉末組成物を、分散剤と結合剤
で混合し、ペースト状にして成る。
上述のメタライズ用金属粉末組成物を、分散剤と結合剤
で混合し、ペースト状にして成る。
【0011】また、本発明のメタライズ基板の製造方法
は、上述のメタライズ用ペーストを、セラミックス基板
上にスクリーン印刷法を用いて、1回乃至数回塗りで8
0μm以上の厚みに塗布し、真空雰囲気中或いは不活性
雰囲気中において、熱処理を施すことによってメタライ
ズ膜が形成され、セラミックス基板に対して高い接合強
度が得られ、100A以上の電流を流すことが可能とな
る。更に、本発明の好適なる実施例においては、そのメ
タライズ膜表面にニッケルめっき又は金めっきを施して
あり、これによりメタライズ膜の表面酸化防止、銅と半
田組成のすずとの拡散防止、及び半田濡れ性が確保され
る。
は、上述のメタライズ用ペーストを、セラミックス基板
上にスクリーン印刷法を用いて、1回乃至数回塗りで8
0μm以上の厚みに塗布し、真空雰囲気中或いは不活性
雰囲気中において、熱処理を施すことによってメタライ
ズ膜が形成され、セラミックス基板に対して高い接合強
度が得られ、100A以上の電流を流すことが可能とな
る。更に、本発明の好適なる実施例においては、そのメ
タライズ膜表面にニッケルめっき又は金めっきを施して
あり、これによりメタライズ膜の表面酸化防止、銅と半
田組成のすずとの拡散防止、及び半田濡れ性が確保され
る。
【0012】
【実施例】以下に、本発明の実施例について、説明す
る。
る。
【0013】本発明の一実施例に係わるメタライズ用金
属粉末組成物は、銅粉末及びチタン粉末を含有してい
る。銅粉末は平均粒径1μmの微粉末である。また、チ
タン粉末は、平均粒径10μmである。この銅粉末及び
チタン粉末を所要の量秤量混合して、銅粉末が85〜9
9重量%、残部のチタン粉末が1〜15重量%となるよ
うに混合してある。
属粉末組成物は、銅粉末及びチタン粉末を含有してい
る。銅粉末は平均粒径1μmの微粉末である。また、チ
タン粉末は、平均粒径10μmである。この銅粉末及び
チタン粉末を所要の量秤量混合して、銅粉末が85〜9
9重量%、残部のチタン粉末が1〜15重量%となるよ
うに混合してある。
【0014】本発明の一実施例に係わるメタライズ用ペ
ーストは、上述のメタライズ用金属粉末組成物に、結合
剤と分散剤とから成るビヒクルを添加混合して、三本ロ
ールミル等を用いて十分混練し、均一に分散させてスク
リーン印刷に適した粘度に調整しペースト状とすること
により得られる。本実施例の場合の粘度は、1回印刷で
200〜300μmの厚みを形成させるため500〜1
000dPa・sとしてある。尚、メタライズ用金属粉
末組成物に、添加される結合剤としては、エチルセルロ
ース、アクリル系樹脂等従来から使用されているものを
用いればよい。
ーストは、上述のメタライズ用金属粉末組成物に、結合
剤と分散剤とから成るビヒクルを添加混合して、三本ロ
ールミル等を用いて十分混練し、均一に分散させてスク
リーン印刷に適した粘度に調整しペースト状とすること
により得られる。本実施例の場合の粘度は、1回印刷で
200〜300μmの厚みを形成させるため500〜1
000dPa・sとしてある。尚、メタライズ用金属粉
末組成物に、添加される結合剤としては、エチルセルロ
ース、アクリル系樹脂等従来から使用されているものを
用いればよい。
【0015】本発明の一実施例に係わるメタライズ基板
の製造方法は、先ず、上述のメタライズ用ペーストを、
スクリーン印刷法によりセラミックス基板上に1回塗り
で塗布する。尚、スクリーンは80〜125メッシュの
開口率の大きい、乳剤厚みが200〜300μmの物を
用いている。スクリーンと基板の印刷ギャップは、従来
100〜150μmであったが、本実施例では、スクリ
ーンの版離れをよくするため150〜250μmとして
ある。尚、スクリーン印刷は、本実施例の場合、1回塗
りであるが、2回乃至数回塗りで行っても良い。また、
セラミックス基板は、酸化物、窒化物、あるいは、数%
の焼結助剤を含む酸化物あるいは窒化物のセラミックス
焼結体のいずれでも良い。尚、酸化物として、酸化アル
ミニウム(Al2 O3 )、また、窒化物として、窒化ア
ルミニウム(AlN)が例示できる。
の製造方法は、先ず、上述のメタライズ用ペーストを、
スクリーン印刷法によりセラミックス基板上に1回塗り
で塗布する。尚、スクリーンは80〜125メッシュの
開口率の大きい、乳剤厚みが200〜300μmの物を
用いている。スクリーンと基板の印刷ギャップは、従来
100〜150μmであったが、本実施例では、スクリ
ーンの版離れをよくするため150〜250μmとして
ある。尚、スクリーン印刷は、本実施例の場合、1回塗
りであるが、2回乃至数回塗りで行っても良い。また、
セラミックス基板は、酸化物、窒化物、あるいは、数%
の焼結助剤を含む酸化物あるいは窒化物のセラミックス
焼結体のいずれでも良い。尚、酸化物として、酸化アル
ミニウム(Al2 O3 )、また、窒化物として、窒化ア
ルミニウム(AlN)が例示できる。
【0016】次に、表面に200〜300μmの厚みの
メタライズ用ペーストが塗布されたセラミックス基板を
乾燥させ、その後、高真空中、又は不活性雰囲気下で熱
処理を施すことによって、セラミックス基板上にメタラ
イズ膜が形成され、この結果、メタライズセラミックス
基板が得られる。このメタライズセラミックス基板の素
子実装時の半田濡れ性の確保、表面酸化防止、及び銅の
半田への拡散を防止するため、メタライズ膜上にニッケ
ルめっき、或は金めっきが施される。この場合のめっき
は、メタライズパターンが独立しているときは無電解を
用い、連続している時は電気或は無電解めっきいずれの
めっき法でも良い。
メタライズ用ペーストが塗布されたセラミックス基板を
乾燥させ、その後、高真空中、又は不活性雰囲気下で熱
処理を施すことによって、セラミックス基板上にメタラ
イズ膜が形成され、この結果、メタライズセラミックス
基板が得られる。このメタライズセラミックス基板の素
子実装時の半田濡れ性の確保、表面酸化防止、及び銅の
半田への拡散を防止するため、メタライズ膜上にニッケ
ルめっき、或は金めっきが施される。この場合のめっき
は、メタライズパターンが独立しているときは無電解を
用い、連続している時は電気或は無電解めっきいずれの
めっき法でも良い。
【0017】図1に従来の厚膜ペーストと本発明に係る
メタライズ用ペーストとを用いてメタライズ基板を作製
する場合において、メタライズ用ペーストの組成を変化
させたときのメタライズ層厚みに対する許容電流を示
す。
メタライズ用ペーストとを用いてメタライズ基板を作製
する場合において、メタライズ用ペーストの組成を変化
させたときのメタライズ層厚みに対する許容電流を示
す。
【0018】図1で示す許容電流は、直流機などで行わ
れている温度計法を用いて、電流を印加した時の温度上
昇を測定し、電子部品が安全に作動できる電流値を示し
ている。
れている温度計法を用いて、電流を印加した時の温度上
昇を測定し、電子部品が安全に作動できる電流値を示し
ている。
【0019】図1から明らかなように従来の厚膜ペース
ト(厚み30μm)に比べ、本発明のメタライズ基板で
は導体厚みを厚くすることが可能であるため許容電流も
100A以上にへと向上させることが出来た。
ト(厚み30μm)に比べ、本発明のメタライズ基板で
は導体厚みを厚くすることが可能であるため許容電流も
100A以上にへと向上させることが出来た。
【0020】図2に銅粉末とチタン粉末の配合比を替え
たときのメタライズ基板のメタライズ膜の密着強度の変
化を示す。
たときのメタライズ基板のメタライズ膜の密着強度の変
化を示す。
【0021】図2で示すメタライズ膜の密着強度の測定
は、一辺が2mmの正方形パッドにFe−Niネールピ
ンを半田で垂直に接合し、垂直に引っ張った時の引張応
力を示している。
は、一辺が2mmの正方形パッドにFe−Niネールピ
ンを半田で垂直に接合し、垂直に引っ張った時の引張応
力を示している。
【0022】図2から用いられたメタライズ膜の密着強
度は、チタン粉末量が1重量%よりも少ない場合、密着
強度が低く、素子実装後に剥離の可能性があり、15重
量%よりも多い場合、密着強度が高く、金属粉末層の熱
膨張収縮が大きいため、メタライズ膜がセラミックス基
板から剥がれたり、セラミックス基板を破壊してしまう
ためチタン添加量は1から15%とした。また、メタラ
イズ膜の密着強度も、従来の厚膜メタライズ基板に比較
し、同等以上である。
度は、チタン粉末量が1重量%よりも少ない場合、密着
強度が低く、素子実装後に剥離の可能性があり、15重
量%よりも多い場合、密着強度が高く、金属粉末層の熱
膨張収縮が大きいため、メタライズ膜がセラミックス基
板から剥がれたり、セラミックス基板を破壊してしまう
ためチタン添加量は1から15%とした。また、メタラ
イズ膜の密着強度も、従来の厚膜メタライズ基板に比較
し、同等以上である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるメタ
ライズ用金属組成物を用いたメタライズ基板の製造方法
によって得られたメタライズ基板は、セラミックス基板
に対する密着強度が高く、許容電流の大きいメタライズ
基板を得ることができる。
ライズ用金属組成物を用いたメタライズ基板の製造方法
によって得られたメタライズ基板は、セラミックス基板
に対する密着強度が高く、許容電流の大きいメタライズ
基板を得ることができる。
【図1】図1は従来の厚膜ペーストと本発明に係るメタ
ライズ用ペーストとを用いてメタライズ基板を作製する
場合において、メタライズ用ペーストの組成を変化させ
たときのメタライズ層厚みに対する許容電流を示す図で
ある。
ライズ用ペーストとを用いてメタライズ基板を作製する
場合において、メタライズ用ペーストの組成を変化させ
たときのメタライズ層厚みに対する許容電流を示す図で
ある。
【図2】図2は一辺が2mmの正方形パッドにFe−N
iネールピンを半田で垂直に接合し、垂直に引っ張った
時のメタライズ膜の密着強度を示す。
iネールピンを半田で垂直に接合し、垂直に引っ張った
時のメタライズ膜の密着強度を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05K 3/12 B 7511−4E
Claims (5)
- 【請求項1】 金属化膜を形成するためのメタライズ用
金属粉末組成物において、銅粉末及びチタン粉末から成
り、前記銅粉末が重量%で85〜99%、前記チタン粉
末が重量%で1〜15%であることを特徴とするメタラ
イズ用金属粉末組成物。 - 【請求項2】 請求項1記載のメタライズ用金属粉末組
成物と、分散剤と、結合剤とを含むことを特徴とするメ
タライズ用ペースト。 - 【請求項3】 セラミックス基板上にメタライズ膜を形
成して成るメタライズ基板の製造方法において、前記セ
ラミックス基板上に、請求項2記載のメタライズ用ペー
ストを、スクリーン印刷法により1回乃至数回塗りで8
0μm以上の厚みに塗布し、真空或いは不活性雰囲気下
で前記メタライズ用ペーストを前記セラミックス基板に
焼き付けてメタライズ膜を形成することを特徴とするメ
タライズ基板の製造方法。 - 【請求項4】 請求項3記載のメタライズ基板の製造方
法において、前記セラミックス基板は、アルミナと窒化
アルミニウムのうち少なくとも一種から成るセラミック
ス基板であることを特徴とするメタライズ基板の製造方
法。 - 【請求項5】 請求項3又は請求項4記載のメタライズ
基板の製造方法において、前記メタライズ膜上にNi膜
とAu膜のうちいずれか一種を形成する工程を付加した
ことを特徴とする導電膜付きメタライズ基板の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26619393A JPH07118084A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | メタライズ用金属粉末組成物、メタライズ用ペースト、及びメタライズ基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26619393A JPH07118084A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | メタライズ用金属粉末組成物、メタライズ用ペースト、及びメタライズ基板の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07118084A true JPH07118084A (ja) | 1995-05-09 |
Family
ID=17427553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26619393A Pending JPH07118084A (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | メタライズ用金属粉末組成物、メタライズ用ペースト、及びメタライズ基板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07118084A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2016104391A1 (ja) * | 2014-12-25 | 2017-10-05 | 住友電気工業株式会社 | プリント配線板用基板、プリント配線板及びプリント配線板用基板の製造方法 |
-
1993
- 1993-10-25 JP JP26619393A patent/JPH07118084A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2016104391A1 (ja) * | 2014-12-25 | 2017-10-05 | 住友電気工業株式会社 | プリント配線板用基板、プリント配線板及びプリント配線板用基板の製造方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040526 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |