JPS5820160B2 - メタライズ層を備えたセラミツクス体 - Google Patents

メタライズ層を備えたセラミツクス体

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JPS5820160B2
JPS5820160B2 JP53073430A JP7343078A JPS5820160B2 JP S5820160 B2 JPS5820160 B2 JP S5820160B2 JP 53073430 A JP53073430 A JP 53073430A JP 7343078 A JP7343078 A JP 7343078A JP S5820160 B2 JPS5820160 B2 JP S5820160B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は混成集積回路用の厚膜回路基板やセラミックス
ヒータその他各種の電子機器や電気機器材料として用い
る導電用のメタライズ層を備えたセラミックス体に関す
るものである。
電子機器や電気機器材料として用いるセラミックス体に
導電層を形成するには、第4図に示す厚膜回路基板に見
られるように、焼成セラミックス板11に金、銀、銀パ
ラジウム合金などの貴金属または貴金属合金よりなる導
電層13を取付けるのを普通とするが、この種のものは
高価な貴金属を多量に必要とし、高価となる欠点があっ
た。
そこで、第5図に示す厚膜回路基板に見られるように、
焼成セラミックス板11に貴金属に比べて安価なタング
ステン、モリブデンなどの高融点金属からなるメタライ
ズ層12を設けるとともに該メタライズ層12のコンタ
クト部となる部分にスルーホール18を有するセラミッ
クス等の絶縁層15を被覆しだうえタングステン、モリ
ブデンなどの酸化し易い高融点金属からなるメタライズ
層120表面が全く露出しないようにスルーホール18
に金、銀、銀パラジウム合金などを充填して酸化防止用
の貴金属部17とし、さらに、この貴金属部17に接続
させて金、銀、銀パラジウム合金などの貴金属または貴
金属合金よりなる導電層13を設けて該貴金属部17お
よび絶縁層15によりタングステン、モリブデンなどの
高融点金属からなるメタライズ層12を完全に被覆する
ことにより貴金属または貴金属合金よりなる導電層13
と抵抗体14を焼付ける酸化雰囲気によってもメタライ
ズ層12が酸化され難くしたものも知られているが、こ
の種のものは第4図に示したものに比べて金、銀、銀パ
ラジウム合金なでの高価な貴金属または貴金属合金の使
用量を少なくしてこれを安価なタングステン、モリブデ
ンなどの高融点金属に代えた長所はあるが、貴金属また
は貴金属合金よりなる導電層13や抵抗体14を焼付け
る酸化雰囲気[i−いても酸化しないように前記したよ
うな複雑な被覆工程を要するため、量産上問題があるば
かりでなく酸化防止用の貴金属部17にピンホールなど
が生じ易く、このため前記したような複雑な製造工程を
必要とするにも拘らず貴金属または貴金属合金よりなる
導電層13と抵抗体14の酸化焼付時にメタライズ層1
2が酸化されて厚膜回路基板の機能が停止する不良品が
屡々発生する等の難点があるもので、そこで、比較的安
価に量産できるうえ導電性にも優れ、しかも、セラミッ
クス製の基体に対する接着強度の優れたメタライズ層を
備えたセラミックス体の開発が要望されていた。
本発明は前記のような要望に応える目的の下に完成され
たメタライズ層を備えだセラミックス体に関するもので
、以下、第1図、第2図、第3図に示す厚膜回路基板を
実施例として説明する。
第1図において1はセラミックス製の板状の基体で、該
基体1の上面には焼付一体化されたメタライズ層2が所
要の個所に形成され、このメタライズ層2には貴金属ま
たは貴金属合金よりなる導電層3が接続されており、該
メタライズ層2の組成は元素周期表の第V族、第■族の
遷移金属の珪化物のいずれか1若しくはこれらの2以上
の混合物、または元素周期表の第■族、第V族、第■族
の遷移金属のほうか物かランタンのほう化物のいずれか
1若しくはこれらの2以上の混合物、或いは重量比で前
記セラミックス製の基体1の焼成温度において溶融しな
い高融点金属か高融点合金100に対しニオブ0.5〜
25かイツトリウム0.5〜10かタンタル0.5〜1
0かニオブとイツトリウムの混合物0,5〜25かイツ
トリウムとタンタルの混合物0.5〜25かニオブとタ
ンタルの混合物0.5〜25かニオブとイツトリウムと
タンタルの混合物0.5〜25かニッケル0.05〜3
かクロム0,5〜4かニッケルとクロムの混合物0.0
5〜3を含んだものとする。
なお、貴金属または貴金属合金よりなる導電層3には抵
抗体4が取付けられる。
また、第2図に示す実施例におけるように、メタライズ
層2を特殊な複数層の構成のものとする場合においては
、メタライズ層20層間にセラミックスなどよりなる絶
縁層5を介在一体化させる。
さらに、第3図に示す実施例のものにおいては、メタラ
イズ層2とセラミックスなどよりなる絶縁層5とで多層
に構成され、メタライズ層2の最上部層2′ と貴金属
または貴金属合金よりなる導電層3とが接触導通するよ
うにスルーホールないしスリット6を有する絶縁層5の
最上部層5′がメタライズ層2の最上部層2′ の上に
設けられており、この場合メタライズ層2が絶縁層5と
導電層3により完全に密閉されていて湿度などの環境に
対するメタライズ層2の信頼性を向上できるものである
また、介在する絶縁層5をそのまま利用するか、絶縁層
を一部或いは全部誘電体層に置換することによりコンデ
ンサを形成することもできる。
このように構成されたものは、半導体素子やコンデンサ
、金属リードなどをはんだや導電性合成樹脂、金−シリ
コン鑞などにより取付けて使用することは在来の厚膜回
路基板と同様であるが、との種属膜回路基板として不可
欠な導電層の大部分が焼成したセラミックス製の基体1
の上面に焼付けされているメタライズ層2が安価ではあ
っても充分な導電性を備えたものであって、高価な貴金
属や貴金属合金よりなる導電層3は僅かに必要部分にの
み使用されるものであるから、従来のものに比べ著しく
安価に提供できるものである。
しかも、メタライズ層2はその組成を元素周期表の第V
族、第■族の遷移金属の珪化物のいずれか1若しくはこ
れらの2以上の混合物、または元素周期表の第■族、第
V族、第■族の遷移金属のほうか物かランタンのほう化
物のいずれか1若しくはこれらの2以上の混合物、或い
は重量比で前記セラミックス製の基体1の焼成温度にお
いて溶融しない高融点金属か高融点合金100に対しニ
オブ0.5〜25かイツトリウム0.5〜10かタンタ
ル0.5〜10かニオブとイツトリウムの混合物0.5
〜25かイツトリウムとタンタルの混合物0.5〜25
かニオブとタンタルの混合物0.5〜25かニオブとイ
ツトリウムとタンタルの混合物0.5〜25かニッケル
0,0.5〜3かクロム0.5〜4かニッケルとクロム
の混合物0.05〜3を含んだものとしたためにこれら
の何れをもってしても導電性に優れているばかりでなく
セラミック製の基体1に対するなじみが極めてよくて充
分な接着強度が得られるものであり、また、製作時に貴
金属まだは貴金属合金よりなる導電層3を接続したり或
いは抵抗体を取付けるために焼付けても該メタライズ層
2は何れも酸化され難くて適正な導電機能を損われるこ
とがないものである。
なお、前記のようなメタライズ層2のうちセラミックス
製の基体1の焼成温度において溶融しないモリブデン、
タングステン、タングステンカーバイドなどの高融点金
属または高融点合金100に対してニオブ或いはイット
リウみ、タンタル、ニオブとイツトリウムの混合物、イ
ツトリウムとタンタルの混合物、ニオブとタンタルの混
合物、ニオブとイツトリウムとタンタルの混合物、ニッ
ケル、クロム、ニッケルとクロムの混合物を含ませた既
記のような夫夫の数値の限定は夫々の下限値外の量では
メタライズ層を備えたセラミックス体としての厚膜回路
基板の製作中において、貴金属または貴金属合金よりな
る導電層および抵抗体の酸化雰囲気での焼付によりメタ
ライズ層の主材の高融点金属まだは高融点合金が酸化さ
れて導電性を失うことによりその機能が損なわれるから
であり、また、各上限値外の量ではセラミックス製の基
体1とメタライズ層2との固着力が乏しくなり、電子機
器に厚膜回路基板を組込む前か組込んでから或いは使用
中に外力が加わるとメタライズ層2がセラミックス製の
基体1より剥離してその機能を失うからであって、メタ
ライズ層2を前記のような組成のものとした場合に限り
該メタライズ層2は製作中に酸化を受けることがなくて
導電性を確保するとともにセラミックス製の基体1から
の剥離もないものであって、これに接続させた貴金属ま
たは貴金属合金よりなる導電層3に抵抗体、金層リード
線、半導体素子、コンデンサ、フィルターなどを取付け
て厚膜回路基板としての機能を適確に果すものとするこ
とができる。
しかして、このようなメタライズ層を備えだセラミック
ス体の1例として前記した厚膜回路基板を製作するには
、先ずフラックスを添加したアルミナ、ベリリア、フォ
ルステライトなどの原料粉末ニポリビニルブチラールな
どの有機バインダーおよびトルエン、ブタノールなどの
有機溶剤を加え混練、真空脱泡してからドクターブレー
ド法、押し出し法などによりセラミックス生シートを成
形し、適当な寸法、形状に打抜いた後、適宜スルーホー
ルパンチングし、既記のようなメタライズ層の組成とす
るだめの材料と通常の添加物であるガラス、セラミック
スなどのフラックス粉末、チタン、マンガンなどの焼結
促進剤、エチルセルロースなどのバインダー、ブチルカ
ルピトールナトの溶剤からなるペーストをもって適宜ス
ルーホール印刷して裏、表導通させたセラミックス生シ
ートまたはそれを焼成したセラミックス製の板状の基体
の片面まだは両面に上記したペーストとアルミナ、べI
J IJア、マグネシア−アルミナ−シリカ系ガラスな
どの高融点セラミックス或いはガラスによる絶縁層とを
交互に上下メタライズ層形成用の印刷層スルーホールに
おいて導通されたものとして多層に印刷し、さらに最上
部に上記したメタライズ層形成用のペーストをもって印
刷層を形成し、還元雰囲気1450〜1600℃で焼成
して下部配線を形成すればよい。
なお、絶縁層を使用せずテープ上に上記したメタライズ
層形成用のペーストにより印刷して焼成しても、また、
上記したペーストを上部、下部電極とするコンデンサを
印刷形成してもよいことは勿論であり、その次の工程に
おいて下部配線上に抵抗体、コンデンサ、半導体素子、
金属リードなどの電極を銀パラジウム合金、銀、金など
の貴金属または貴金属同志の合金よりなる導電ペースト
で印刷し、500〜900℃の酸化雰囲気で焼成した後
、厚膜抵抗ペーストを印刷し、500〜900℃の酸化
雰囲気で焼成し、半導体素子、コンデンサ、金属リード
などをはんだ、導電性樹脂、金−シリコン鑞などで取付
ければよい。
なお、前記説明は本発明の1実施例としての厚膜回路基
板についてのみ説明したが、セラミックスパッケージ、
セラミックスヒータその他セラミックス製の基体に導電
層としてメタライズ層が焼付一体化された各種の電子機
器や電気機器材料として用いられるセラミックス体の全
てに応用できることは勿論である。
次に、幅5wIL1長さ50mmの直線状をしたメタラ
イズ層形成用の印刷層を基体の上面に一端から他端にわ
たって形成して1550℃のアンモニア分解ガス雰囲気
で焼成してメタライズ層として焼付一体化したうえ銀パ
ラジウム導電ペーストをメタライズ層の両端に続かせて
基体の両側面に印刷し、760℃の酸化雰囲気で銀パラ
ジウム導電部としたものについて、本発明に係るメタラ
イズ層を備えたセラミックス体の試料1〜33と、メタ
ライズ層がセラミックス製の基体の焼成温度において溶
融しない高融点金属または高融点合金のみよりなる比較
試料1′ 〜5′ について抵抗値を測宇した結果を次
表に示す。
本発明は前記説明によって明らかなように、メタライズ
層を前記したような組成の焼結体としたものであるから
、メタライズ層は酸化雰囲気に曝されても導電性が損わ
れることがないうえセラミックス製の基体に対する接着
強度も優れたものとなり、高価な貴金属や貴金属合金よ
りなる導電層の全部まだは一部を代替させて安価に提供
できるものであって、従来のこの種セラミックス体の難
点としだところを一掃したものとして業界にもたらすと
ころ大なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例としての厚膜回路基板の部分切
欠断面図、第2図および第3図は夫々他の実施例として
の厚膜回路基板の部分切欠断面図、第4図および第5図
は夫々従来の厚膜回路基板の部分切欠断面図である。 1:セラミックス製の基体、2:メタライズ層、3:貴
金属または貴金属合金よりなる導電層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 セラミックス製の基体1と、該基体1に焼付一体化
    されるメタライズ層2とよりなり、該メタライズ層2の
    組成は元素周期表の第V族、第V族の遷移金属の珪化物
    のいずれか1若しくはこれらの2以上の混合物、または
    元素周期表の第V族、第V族、第V族の遷移金属のほう
    化物かランタンのほう化物のいずれか1若しくはこれら
    の2以上の混合物、或いは重量比で前記セラミックス製
    の基体1の焼成温度において溶融しない高融点金属か高
    融点合金100に対しニオブ0.5〜25かイツトリウ
    ム0.5〜10かタンタル0.5〜10かニオブとイツ
    トリウムの混合物0゜5〜25かイツトリウムとタンタ
    ルの混合物0.5〜25かニオブとタンタルの混合物0
    .5〜25かニオブとイツトリウムとタンタルの混合物
    0.5〜25かニッケル0.05〜3かクロム0.5〜
    4かニッケルとクロムの混合物0.05〜3を含んだも
    のとしたことを特徴とするメタライズ層を備えたセラミ
    ックス体。 2 セラミックス製の板状の基体1と、該基体1の上面
    に焼付一体化されるメタライズ層2と、該メタライズ層
    2に接続される貴金属または貴金属合金よりなる導電層
    3とよりなり、該メタライズ層2の組成は元素周期表の
    第V族、第V族の遷移金属の珪化物のいずれか1若しく
    はこれらの2以上の混合物、または元素周期表の第V族
    、第V族、第V族の遷移金属のほう化物かランタンのほ
    う化物のいずれか1若しくはこれらの2以上の混合物、
    或いは重量比で前記セラミックス製の基体1の焼成温度
    において溶融しない高融点金属か高融点合金100に対
    しニオブ0.5〜25かイツトリウム0゜5〜10かタ
    ンタル0.5〜10かニオブとイツトリウムの混合物0
    .5〜25かイツトリウムとタンタルの混合物0.5〜
    25かニオブとタンタルの混合物0.5〜25かニオブ
    とイツトリウムとタンタルの混合物0.5〜25かニッ
    ケル0.05〜3かクロム0.5〜4かニッケルとクロ
    ムの混合物0.05〜3を含んだものとしたことを特徴
    とするメタライズ層を備えたセラミックス体。
JP53073430A 1978-06-17 1978-06-17 メタライズ層を備えたセラミツクス体 Expired JPS5820160B2 (ja)

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