JPH08969B2 - セラミツクスのメタライズ法 - Google Patents
セラミツクスのメタライズ法Info
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- JPH08969B2 JPH08969B2 JP9033687A JP9033687A JPH08969B2 JP H08969 B2 JPH08969 B2 JP H08969B2 JP 9033687 A JP9033687 A JP 9033687A JP 9033687 A JP9033687 A JP 9033687A JP H08969 B2 JPH08969 B2 JP H08969B2
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- ions
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はセラミツクスのメタライズ法、特にセラミ
ツクスの表面にメタライズ層を形成する方法に関する。
ツクスの表面にメタライズ層を形成する方法に関する。
（背景となる技術とその問題点） たとえば、アルミナ（Al2O3）、窒化珪素（Si3N4）、
炭化珪素（SiC）、酸化ジルコニウム（ZrO2）などの結
晶材料であるセラミツクスと、金属あるいはセラミツク
スとの接合に際しては、通常セラミツクスの表面にメタ
ライズ層を設ける必要がある。
炭化珪素（SiC）、酸化ジルコニウム（ZrO2）などの結
晶材料であるセラミツクスと、金属あるいはセラミツク
スとの接合に際しては、通常セラミツクスの表面にメタ
ライズ層を設ける必要がある。
従来のこの種のメタライズ法は、セラミツクスの表面
にチタン、ニツケル、銅、アルミニウムなどの金属を蒸
着法、イオン化蒸着法などにより、メタライズ層を形成
させるものである。
にチタン、ニツケル、銅、アルミニウムなどの金属を蒸
着法、イオン化蒸着法などにより、メタライズ層を形成
させるものである。
ところが、これらの方法は、いずれもセラミツクスの
表面に、金属層を単に付着したような状態であるため、
使用中にこのセラミツクス−金属層界面で、メタライズ
層が剥離、脱落するなどといつた不都合がある。
表面に、金属層を単に付着したような状態であるため、
使用中にこのセラミツクス−金属層界面で、メタライズ
層が剥離、脱落するなどといつた不都合がある。
また、他の方法として、高融点金属法などが提案され
ているが、これによればMo-Mnの合金粉末の組成、セラ
ミツクス表面への焼付時における加熱温度、加熱雰囲気
などを厳密にコントロールする必要があり、その実施が
きわめて困難であつた。
ているが、これによればMo-Mnの合金粉末の組成、セラ
ミツクス表面への焼付時における加熱温度、加熱雰囲気
などを厳密にコントロールする必要があり、その実施が
きわめて困難であつた。
このような点を改善すべく近年に至り、セラミツクス
の表面に金属を蒸着して金属層を形成して後、イオンを
その金属層の厚さに相当する飛程を持つエネルギーで照
射し、これによるイオンミキシング作用をもつてセラミ
ツクス−金属層界面にメタライズ層を形成し付着力の向
上を図ることが試みられている。しかし、この方法で
は、イオン飛程が数百Åであるため、メタライズ層を形
成する金属が、たとえば、銅、金、銀などのようにスパ
ツタ率の高い金属にあつては、イオンの照射によりスパ
ツタされ、前記メタライズ層が薄くなつたり、あるいは
全てスパツタされてしまうといつた不都合がある。
の表面に金属を蒸着して金属層を形成して後、イオンを
その金属層の厚さに相当する飛程を持つエネルギーで照
射し、これによるイオンミキシング作用をもつてセラミ
ツクス−金属層界面にメタライズ層を形成し付着力の向
上を図ることが試みられている。しかし、この方法で
は、イオン飛程が数百Åであるため、メタライズ層を形
成する金属が、たとえば、銅、金、銀などのようにスパ
ツタ率の高い金属にあつては、イオンの照射によりスパ
ツタされ、前記メタライズ層が薄くなつたり、あるいは
全てスパツタされてしまうといつた不都合がある。
たとえば、本発明者の実験によれば、セラミツクスの
表面にCuを真空蒸着によつて100Å蒸着して後、Ar+イオ
ンを１×1017ions/cm2、20KeVで照射したところ、表面
のCuが完全にスパツタされてしまった。
表面にCuを真空蒸着によつて100Å蒸着して後、Ar+イオ
ンを１×1017ions/cm2、20KeVで照射したところ、表面
のCuが完全にスパツタされてしまった。
この発明は上述の事柄に鑑み、セラミツクスの表面に
スパツタ率の高い金属からなるメタライズ層を、強い付
着力で形成することを目的とする。
スパツタ率の高い金属からなるメタライズ層を、強い付
着力で形成することを目的とする。
（問題点を解決するための手段とその説明） この発明はスパツタ率の高い金属を蒸着すると同時的
にガスまたは／および金属のイオンを照射し、かつこの
ときのメタライズ層の堆積速度を、蒸着する金属原子の
蒸着速度をＮ（Å/sec）、この蒸着原子の原子密度をNs
（cm-3）、照射するイオンの照射速度Ｉ（ions/cm2・se
c）、このイオンの平均飛程をRp（cm）、このイオンの
照射による金属のスパツタ率をＹとしたとき、 の条件を満たすようにしてメタライズ層をセラミツクス
の表面に形成することを特徴とする。
にガスまたは／および金属のイオンを照射し、かつこの
ときのメタライズ層の堆積速度を、蒸着する金属原子の
蒸着速度をＮ（Å/sec）、この蒸着原子の原子密度をNs
（cm-3）、照射するイオンの照射速度Ｉ（ions/cm2・se
c）、このイオンの平均飛程をRp（cm）、このイオンの
照射による金属のスパツタ率をＹとしたとき、 の条件を満たすようにしてメタライズ層をセラミツクス
の表面に形成することを特徴とする。
（作用） 金属原子と、これをノツクオンするイオンが同時的
に、しかもスパツタされる以上の金属原子が供給される
ので、セラミツクス−金属層界面に、セラミツクスと金
属との混合層、いわゆるイオンミキシング層ができ、こ
の界面の接合強度が向上する。
に、しかもスパツタされる以上の金属原子が供給される
ので、セラミツクス−金属層界面に、セラミツクスと金
属との混合層、いわゆるイオンミキシング層ができ、こ
の界面の接合強度が向上する。
（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。
第１図はこの発明によるメタライズ層を概念図で示し
たもので、ａは基材で、たとえばAl2O3，ZrO2，Si3N4,S
iCなどのセラミツクス、ｂはイオンミキシング層、ｄは
照射されるイオン、ｅはたとえば銅、金、銀などのスパ
ツタ率の高い金属からなる金属蒸着物であり、ｃは前記
イオンミキシング層の表面に形成されたイオンｄおよび
金属蒸発物ｅの結合による金属蒸着層を示す。ここで、
前記イオンミキシング層ｂはセラミツクス基材ａの分子
間に、イオンｄおよび金属蒸発物ｅが混在して相互に結
合している層である。
たもので、ａは基材で、たとえばAl2O3，ZrO2，Si3N4,S
iCなどのセラミツクス、ｂはイオンミキシング層、ｄは
照射されるイオン、ｅはたとえば銅、金、銀などのスパ
ツタ率の高い金属からなる金属蒸着物であり、ｃは前記
イオンミキシング層の表面に形成されたイオンｄおよび
金属蒸発物ｅの結合による金属蒸着層を示す。ここで、
前記イオンミキシング層ｂはセラミツクス基材ａの分子
間に、イオンｄおよび金属蒸発物ｅが混在して相互に結
合している層である。
なお、本発明でいうメタライズ層Ｍはイオンミキシン
グ層ｂと金属による金属蒸着層ｃよりなる。
グ層ｂと金属による金属蒸着層ｃよりなる。
第２図はこの発明を実施するために好適な装置の一例
の概略図を示し、たとえば10-4〜10-7Torr程度の高真空
に排気される真空チヤンバー１の下部にたとえば、バケ
ツト型イオン源４を備え、中間にたとえば、電子ビーム
加熱式蒸発源３を備え、上部に回転式試料ホルダー２を
備える。バケツト型イオン源４は、引出電極５、プラズ
マ電極６、フイラメント８、アークチヤンバ７、ガス導
入口９などを備えたものである。
の概略図を示し、たとえば10-4〜10-7Torr程度の高真空
に排気される真空チヤンバー１の下部にたとえば、バケ
ツト型イオン源４を備え、中間にたとえば、電子ビーム
加熱式蒸発源３を備え、上部に回転式試料ホルダー２を
備える。バケツト型イオン源４は、引出電極５、プラズ
マ電極６、フイラメント８、アークチヤンバ７、ガス導
入口９などを備えたものである。
ガスイオンはバケツト型イオン源４より上方向に照射
され、スパツタ率の高い金属からなる蒸着金属は電子ビ
ーム加熱式蒸発源３より上方に放出され、ともに回転式
試料ホルダー２に達する。前記ホルダーには基材である
セラミツクス10が配置される。
され、スパツタ率の高い金属からなる蒸着金属は電子ビ
ーム加熱式蒸発源３より上方に放出され、ともに回転式
試料ホルダー２に達する。前記ホルダーには基材である
セラミツクス10が配置される。
セラミツクス10の表面に対するスパツタ率の高い金属
の蒸着とイオンの照射は、メタライジング中、すべての
時間にわたつて終始行う必要はなく、初期にイオンミキ
シング層を作る間のみ、同時的に金属の蒸着とイオン注
入とを機能させ、その後は蒸着のみ機能させ、ろう付け
に必要な、あるいはろう付け強度を最大にするメタライ
ズ層の厚み、通常は数μまで蒸着を行うこともできる
し、メタライジング中すべての時間にわたつて双方を機
能させてもよい。
の蒸着とイオンの照射は、メタライジング中、すべての
時間にわたつて終始行う必要はなく、初期にイオンミキ
シング層を作る間のみ、同時的に金属の蒸着とイオン注
入とを機能させ、その後は蒸着のみ機能させ、ろう付け
に必要な、あるいはろう付け強度を最大にするメタライ
ズ層の厚み、通常は数μまで蒸着を行うこともできる
し、メタライジング中すべての時間にわたつて双方を機
能させてもよい。
ここで、スパツタ率の高い金属の蒸着と、イオンの照
射を同時的にとは、両者を同時に行なう場合は勿論、ホ
ルダーを回転させつつ、蒸着ホルダー全面に、イオンは
部分的に照射することにより、あるいは両者を部分的に
施こすことをも含み、要はマクロ的にみて金属の蒸着と
イオンの照射とを成膜過程において同時に施こされてい
る状態をいう。
射を同時的にとは、両者を同時に行なう場合は勿論、ホ
ルダーを回転させつつ、蒸着ホルダー全面に、イオンは
部分的に照射することにより、あるいは両者を部分的に
施こすことをも含み、要はマクロ的にみて金属の蒸着と
イオンの照射とを成膜過程において同時に施こされてい
る状態をいう。
次に、本発明者が行なつた成膜実験について説明す
る。
る。
第２図に示す装置に、基材となるセラミツクス10とし
てAl2O3をホルダー２に保持し、真空チヤンバー１内を1
0-7Torr台に真空排気した後、蒸発源３からCuを蒸着す
ると同時にイオン源４からガスイオンを照射して500Å
のメタライズ層Ｍを成膜した後、蒸発源３のみを機能せ
しめ、このメタライズ層Ｍの上にCu蒸着（Ns＝8.58×10
22個／cm3を施こして9500Åの金属蒸着層Ｃを成膜し
た。
てAl2O3をホルダー２に保持し、真空チヤンバー１内を1
0-7Torr台に真空排気した後、蒸発源３からCuを蒸着す
ると同時にイオン源４からガスイオンを照射して500Å
のメタライズ層Ｍを成膜した後、蒸発源３のみを機能せ
しめ、このメタライズ層Ｍの上にCu蒸着（Ns＝8.58×10
22個／cm3を施こして9500Åの金属蒸着層Ｃを成膜し
た。
この成膜実験によりCuのメタライズ層を備えたAl2O3
の成膜条件と、接着強度との関係を示すと別表の通りで
ある。同表において、堆積速度Ｘは、 で求めた値である。また、接着強度は、第３図に示すよ
うに供試品10のセラミツクス10a側に、金属台11を高分
子接着剤により接着するとともに、メタライズ層10c側
に金属棒12を前記同様高分子接着剤で接着した状態で引
張り試験を行なつたときの、F/Sである。また、剥離状
態は、この引張り試験により金属棒12が剥れたときのメ
タライズ層10cの状態を示したものである。なお、同表
には、参考のために従来の真空蒸着のみによる場合の接
着強度を併示した。
の成膜条件と、接着強度との関係を示すと別表の通りで
ある。同表において、堆積速度Ｘは、 で求めた値である。また、接着強度は、第３図に示すよ
うに供試品10のセラミツクス10a側に、金属台11を高分
子接着剤により接着するとともに、メタライズ層10c側
に金属棒12を前記同様高分子接着剤で接着した状態で引
張り試験を行なつたときの、F/Sである。また、剥離状
態は、この引張り試験により金属棒12が剥れたときのメ
タライズ層10cの状態を示したものである。なお、同表
には、参考のために従来の真空蒸着のみによる場合の接
着強度を併示した。
同表から明らかな通り、この発明による堆積速度Ｘが
０より大きく、Rpより小さい範囲内のものは、従来の蒸
着のみのものに比べ、その接着強度が10倍以上向上して
いる。また、同表から明らかなように、平均飛程Rpが50
×1010-8cm以上であるものは、その接着強度がきわめて
向上していることが容易に理解される。
０より大きく、Rpより小さい範囲内のものは、従来の蒸
着のみのものに比べ、その接着強度が10倍以上向上して
いる。また、同表から明らかなように、平均飛程Rpが50
×1010-8cm以上であるものは、その接着強度がきわめて
向上していることが容易に理解される。
（発明の効果） 以上詳述したようにこの発明によれば、セラミツクス
の表面に、スパツタ率の高い金属のメタライズ層、を従
来に比して強固に形成することができる。
の表面に、スパツタ率の高い金属のメタライズ層、を従
来に比して強固に形成することができる。
第１図はこの発明によるメタライズ層の概念図である。
第２図はこの発明を実施するために好適な装置の一例を
示す概略図である。第３図は引張り試験方法を説明する
ための図である。 1:真空チヤンバー、3:蒸発源、4:イオン源、10:セラミ
ツクス、a:基剤、b:イオンミキシング層、c:金属蒸着
層、M:メタライズ層。
第２図はこの発明を実施するために好適な装置の一例を
示す概略図である。第３図は引張り試験方法を説明する
ための図である。 1:真空チヤンバー、3:蒸発源、4:イオン源、10:セラミ
ツクス、a:基剤、b:イオンミキシング層、c:金属蒸着
層、M:メタライズ層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 緒方 潔 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 山木 宏樹 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 村松 智 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 桐村 浩哉 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 瀬戸口 佳孝 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 審査官 加河 美香 (56)参考文献 特開 昭61−195971（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】高真空領域内において、セラミツクスに、
スパツタ率の高い金属を蒸着すると同時的にイオンを照
射し、かつこのときのメタライズ層の堆積速度を、蒸着
する金属原子の蒸着速度をＮ（Å/sec）、この蒸着原子
の原子密度をNs（cm-3）、照射するイオンの照射速度Ｉ
（ions/cm2・sec）、このイオンの平均飛程をRp（c
m）、このイオンの照射による金属スパツタ率をＹとし
たとき、 の条件を満たすようにしてメタライズ層を形成してなる
ことを特徴とするセラミツクスのメタライズ法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9033687A JPH08969B2 (ja) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | セラミツクスのメタライズ法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9033687A JPH08969B2 (ja) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | セラミツクスのメタライズ法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63255360A JPS63255360A (ja) | 1988-10-21 |
| JPH08969B2 true JPH08969B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=13995679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9033687A Expired - Lifetime JPH08969B2 (ja) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | セラミツクスのメタライズ法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08969B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113716978A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-11-30 | 富士新材(深圳)有限公司 | 一种金属化陶瓷板及其制备方法 |
-
1987
- 1987-04-13 JP JP9033687A patent/JPH08969B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63255360A (ja) | 1988-10-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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