JPS593076A - セラミツク部材と金属との接合方法 - Google Patents
セラミツク部材と金属との接合方法Info
- Publication number
- JPS593076A JPS593076A JP11240182A JP11240182A JPS593076A JP S593076 A JPS593076 A JP S593076A JP 11240182 A JP11240182 A JP 11240182A JP 11240182 A JP11240182 A JP 11240182A JP S593076 A JPS593076 A JP S593076A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- ceramic member
- binder
- ceramic
- joining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
- H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
- H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明はセラミック部材に金属を直接接合する方法に関
する。
する。
［発明の技術的背景とその問題点］
従来よりアルミナ等のセラミック部材に金属を接合する
方法としＣは、例えばセラミック部材表面にモリブデン
ペーストを焼付けてメタライズ処理を施した後、ニッケ
ルメッキを行なって金属をろう付けする方法がとられて
いる。この方法はセラミックが酸化物の場合に適用さね
るが、セラミックが酸化物以外、例えば窒化物の場合は
金属とセラミック部材の一方を凸状、他方を凹状にして
焼きばめすることにより行われている。これらの方法の
うち前者の方法では、作業工程が複雑なうえ少なくとも
２回の熱処理が必要であるという難点があり、後者の方
法では締付力のみぐ接合しているため接合が弱いという
難点があった。
方法としＣは、例えばセラミック部材表面にモリブデン
ペーストを焼付けてメタライズ処理を施した後、ニッケ
ルメッキを行なって金属をろう付けする方法がとられて
いる。この方法はセラミックが酸化物の場合に適用さね
るが、セラミックが酸化物以外、例えば窒化物の場合は
金属とセラミック部材の一方を凸状、他方を凹状にして
焼きばめすることにより行われている。これらの方法の
うち前者の方法では、作業工程が複雑なうえ少なくとも
２回の熱処理が必要であるという難点があり、後者の方
法では締付力のみぐ接合しているため接合が弱いという
難点があった。
このような難点を解消するため、近年、セラミック部材
に金属を直接接合させる方法が検討され−Ｃおり、例え
ばセラミック部材に金属を接触させ゛Ｃ結合剤を含むガ
ス雰囲気中ひ加熱する方法、結合剤で金属を表面処理し
、これをセラミック部材に接触させて不活性ガス雰囲気
中で加熱する方法等が知られでいる。
に金属を直接接合させる方法が検討され−Ｃおり、例え
ばセラミック部材に金属を接触させ゛Ｃ結合剤を含むガ
ス雰囲気中ひ加熱する方法、結合剤で金属を表面処理し
、これをセラミック部材に接触させて不活性ガス雰囲気
中で加熱する方法等が知られでいる。
しかしながらこれらの方法は、セラミック部材が結合剤
をまったく含まないかあるいはわずかしか含まないセラ
ミックで形成される場合は、金属との接合が非常に困難
になるという難点があった。
をまったく含まないかあるいはわずかしか含まないセラ
ミックで形成される場合は、金属との接合が非常に困難
になるという難点があった。
すなわ、ち結合剤が酸素の場合ｒ セラミックが窒化ケ
イ素等の非酸化物系セラミックでは接合が困難になるの
である。この考えられる原因としくは、ヒラミック部材
と金属との界面に生成される金属と結合剤との共晶が非
酸化物系セラミック部材に対しては濡れ性が悪いことお
よびセラミック部材中の酸素が何らかの形で金属と安定
な化合物を生成するうえで寄与をしていることがあげら
れる。
イ素等の非酸化物系セラミックでは接合が困難になるの
である。この考えられる原因としくは、ヒラミック部材
と金属との界面に生成される金属と結合剤との共晶が非
酸化物系セラミック部材に対しては濡れ性が悪いことお
よびセラミック部材中の酸素が何らかの形で金属と安定
な化合物を生成するうえで寄与をしていることがあげら
れる。
［発明の目的］
本発明者らはこのような問題に対処して鋭意研究を勧め
た結果、セラミック部材に金属との結合に必要な量の結
合剤を含有させた場合には、セラミックの種類にかかわ
らず金属と直接接合することが可能であることを見出し
た。
た結果、セラミック部材に金属との結合に必要な量の結
合剤を含有させた場合には、セラミックの種類にかかわ
らず金属と直接接合することが可能であることを見出し
た。
本発明はこのような知見に基づいてなされたものでセラ
ミック部材が結合剤を含まない、たとえば非酸化物系セ
ラミック部材ぐあっても金属と直 ゛接接台すること
のできるセラミック部材と金属との接合方法を提供する
ことを目的とする。
ミック部材が結合剤を含まない、たとえば非酸化物系セ
ラミック部材ぐあっても金属と直 ゛接接台すること
のできるセラミック部材と金属との接合方法を提供する
ことを目的とする。
Ｅ発明の概要］
すなわち本発明方法は金属との結合に必要な量の結合剤
を含有させたセラミック部材に、金属を接触させ（加熱
することを特徴とする。
を含有させたセラミック部材に、金属を接触させ（加熱
することを特徴とする。
本発明に適用されるセラミック部材としては、窒化ケイ
素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の窒化物、炭化ケ
イ素、炭化チタン等の炭化物またはホウ化ランタン等の
ボウ化物等の非酸化物系セラミックおよび酸化ケイ素、
アルミナ等の酸化物系セラミックがあげられ、これらに
は酸化イツトリウム等の焼結助剤等が含まれていてもよ
い。
素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の窒化物、炭化ケ
イ素、炭化チタン等の炭化物またはホウ化ランタン等の
ボウ化物等の非酸化物系セラミックおよび酸化ケイ素、
アルミナ等の酸化物系セラミックがあげられ、これらに
は酸化イツトリウム等の焼結助剤等が含まれていてもよ
い。
本発明方法はセラミック部材内に結合剤成分を含有しな
いか、あるいはわずかじか含有しない場合に特に効果的
である。
いか、あるいはわずかじか含有しない場合に特に効果的
である。
本発明に使用する結合剤は、金属との間に共晶合金を生
成するものであり、酸素、イオウ、リン、ケイ素等があ
げられる。これらはセラミック部材と金属のそれぞれの
種類および組合せに応じて適宜選択する。例えば金属が
銅、鉄、クロムの場合は、結合剤としくは酸素、イオウ
が適しＣおり、アルミニウムの場合はケイ素が適し”Ｃ
いる。
成するものであり、酸素、イオウ、リン、ケイ素等があ
げられる。これらはセラミック部材と金属のそれぞれの
種類および組合せに応じて適宜選択する。例えば金属が
銅、鉄、クロムの場合は、結合剤としくは酸素、イオウ
が適しＣおり、アルミニウムの場合はケイ素が適し”Ｃ
いる。
本発明においＣ結合剤が酸素の場合は、例えば酸化物の
形で非酸化物系セラミック部材に含有させることがぐき
る。
形で非酸化物系セラミック部材に含有させることがぐき
る。
酸化物としＣは酸化イツトリウム、酸化チタン、アルミ
ナ、二酸化（プい素、酸化マグネシウムおよびガラス質
等があげられる。これらの配合量は組成物中５乃至５０
重組％、好ましくは１０乃至３０車量％を占める闇が適
切であり、この個未満Ｃは接合が不充分になり、この値
を越えると本来のセラミックの特性が失わ−れる。特に
１０乃至３０重量％の場合が良好な結果を与える。
ナ、二酸化（プい素、酸化マグネシウムおよびガラス質
等があげられる。これらの配合量は組成物中５乃至５０
重組％、好ましくは１０乃至３０車量％を占める闇が適
切であり、この個未満Ｃは接合が不充分になり、この値
を越えると本来のセラミックの特性が失わ−れる。特に
１０乃至３０重量％の場合が良好な結果を与える。
また、結合剤がイオウの場合は硫化物Ｃ含有させ、結合
剤がリンの場合はリンを含むカラスＣ含有させることが
Ｃきる。また、結合剤がりい索で金属がモリブデン、ヒ
ラミックがアルミナまたは窒化アルミニウムの場合はＭ
Ｏ８ｉ ２’ｒ含有させ、金属がアルミニウムぐセラミ
ックがアルミナまたは、窒化アルミニウムの場合はＡＪ
２Ｓｉ ２″ｃ含有させる。
剤がリンの場合はリンを含むカラスＣ含有させることが
Ｃきる。また、結合剤がりい索で金属がモリブデン、ヒ
ラミックがアルミナまたは窒化アルミニウムの場合はＭ
Ｏ８ｉ ２’ｒ含有させ、金属がアルミニウムぐセラミ
ックがアルミナまたは、窒化アルミニウムの場合はＡＪ
２Ｓｉ ２″ｃ含有させる。
本発明に適用される金属としでは、銅、鉄、クロム、ニ
ッケル、モリブデン、銀、コバルト、アルミニウム等の
単体、合金あるいは混合物があげられ、その形状は柱状
、板状等の有形状のもののほか箔状、粒状であってもよ
い。
ッケル、モリブデン、銀、コバルト、アルミニウム等の
単体、合金あるいは混合物があげられ、その形状は柱状
、板状等の有形状のもののほか箔状、粒状であってもよ
い。
本発明におい（は、金属中に結合剤を１００乃至２００
０ ｐｐｍ含有する金属の使用が好ましく、その理由は
接合がより容易になることによる。例えば金属が銅Ｃ結
合剤が酸素の場合は銅としで、 −タフピッチ電解銅を
使用したほうが好ましい。あるいは金属をあらかじめ結
合剤ぐ表面処理し、表面に２００乃至５０００人の結合
剤を含む層を形成したものを使用すれば同様に接合が容
易になる。
０ ｐｐｍ含有する金属の使用が好ましく、その理由は
接合がより容易になることによる。例えば金属が銅Ｃ結
合剤が酸素の場合は銅としで、 −タフピッチ電解銅を
使用したほうが好ましい。あるいは金属をあらかじめ結
合剤ぐ表面処理し、表面に２００乃至５０００人の結合
剤を含む層を形成したものを使用すれば同様に接合が容
易になる。
本発明におい（は、所定量の結合剤を含有させたセラミ
ック部材に金属を接触配置させこれを加熱する。加熱温
度は金属の融点以下でかつ金属と結合剤との共晶含金の
共晶温度以上が適している。
ック部材に金属を接触配置させこれを加熱する。加熱温
度は金属の融点以下でかつ金属と結合剤との共晶含金の
共晶温度以上が適している。
例えば金属が銅で結合剤が酸素の場合は、銅の融点（１
０８３℃）以下、銅−酸化銅の共晶潤度（１０６５℃）
以上（゛ある。加熱に際しては金属として結合剤を含有
するものあるいは結合剤で表面処理したものを使用した
場合は、金属、結合剤、セラミック部材に対しζ不活性
なガス雰囲気、例えば窒素ガス雰囲気中ぐ加熱−りるの
が好ましく、結合剤を含有しない金属を使用する場合は
、結合剤を０，０３乃至０．１ｖｏ１％を含イｉ９る反
応性のガス雰囲気中ぐ加熱づるのが接合のしやすさの点
ぐ好ましい。
０８３℃）以下、銅−酸化銅の共晶潤度（１０６５℃）
以上（゛ある。加熱に際しては金属として結合剤を含有
するものあるいは結合剤で表面処理したものを使用した
場合は、金属、結合剤、セラミック部材に対しζ不活性
なガス雰囲気、例えば窒素ガス雰囲気中ぐ加熱−りるの
が好ましく、結合剤を含有しない金属を使用する場合は
、結合剤を０，０３乃至０．１ｖｏ１％を含イｉ９る反
応性のガス雰囲気中ぐ加熱づるのが接合のしやすさの点
ぐ好ましい。
［発明の実施例ｊ
次に発明の実施例についで説明する。
実施例
窒化けい素に酸化イツトリウム５重画％、アルミナ５重
量％、二酸化けい素５重量％を含有させた３ ０ ｉｍ
Ｘ ３０ ｍｕ Ｘ ２ ｍｍの板状セラミック部材
に１０開Ｘ５０ｍｍＸ０．３ｖｍ（１）板状０’）’）
）ピッｆ電解銅を接触させ、窒素ガス雰囲気中ｒ１０７
５℃′ｃ１０分間加熱した。はぼ至濡まで冷却し−Ｃ接
合状態を調べた結果強固な接合が得られていた。
量％、二酸化けい素５重量％を含有させた３ ０ ｉｍ
Ｘ ３０ ｍｕ Ｘ ２ ｍｍの板状セラミック部材
に１０開Ｘ５０ｍｍＸ０．３ｖｍ（１）板状０’）’）
）ピッｆ電解銅を接触させ、窒素ガス雰囲気中ｒ１０７
５℃′ｃ１０分間加熱した。はぼ至濡まで冷却し−Ｃ接
合状態を調べた結果強固な接合が得られていた。
比較例
窒化けい素に酸化マグネシウム３重針％を含有させた３
０ ｉｍ ｘ ３０ ｍｍ Ｘ ２ ｍｍの板状セラ
ミック部材に１０ｍｍＸ５０龍Ｘ０．３ｍｍのタフピッ
チ電解銅を接触させ、実施例と同様に加熱した。得られ
た複合体の接合は不充分であった。
０ ｉｍ ｘ ３０ ｍｍ Ｘ ２ ｍｍの板状セラ
ミック部材に１０ｍｍＸ５０龍Ｘ０．３ｍｍのタフピッ
チ電解銅を接触させ、実施例と同様に加熱した。得られ
た複合体の接合は不充分であった。
［発明の効果］
以上説明したように本発明方法によれば、結合剤を含有
しないたとえば非酸化物系セラミック部材ぐあっても簡
便に金属と直接結合することができ、半導体マウント基
板や電子管外囲器、整流素子外囲器等の製造に有効であ
る。
しないたとえば非酸化物系セラミック部材ぐあっても簡
便に金属と直接結合することができ、半導体マウント基
板や電子管外囲器、整流素子外囲器等の製造に有効であ
る。
代理人弁理士 須 山 佐 −
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１〉金属との結合に必要な量の結合剤を含有させたセ
ラミック部材に、金属を接触させて加熱することを特徴
とするセラミック部材と金属との接合方法 （２）加熱温度は金属の融点以下でかつ金属と結合剤と
の共晶合金の共晶温度以上である特許請求の範囲第１項
記載のセラミック部材と金属との接合方法。 （３）セラミック部材は非酸化物系セラミックからなる
特許請求の範囲第１項または第２項記載の゛セラミック
部材と金属との接合方法。 （４）セラミック部材は窒化物系セラミックである特許
請求の範囲第３項記載のセラミック部材と金属との接合
方法。 （５〉結合剤は酸化物で含有させる特許請求の範囲第１
項乃至第４項のいずれか１項記載のせラミック部材と金
属との接合り法。 （６）酸化物の含有量は５乃至５０重量％ぐある特許請
求の範囲第５項記載のセラミック部材と金属との接合方
法。 （７）酸化物の含有量は１０乃至３０重量％である特許
請求の範囲第６項記載のセラミック部材と金属との接合
方法。 （８）金属は結合剤を含有する特許請求の範ｆ＃Ｉ第１
項乃至第７項のいずれか１項記載のしラミック部材と金
属との接合方法。 （９）加熱は不活性ガス雰囲気中ぐ行なわれる特許請求
の範囲第１項乃至第８項のいずれか１項記載のセラミッ
ク部材と金属との接合方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11240182A JPS593076A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | セラミツク部材と金属との接合方法 |
| EP83106245A EP0097944B1 (en) | 1982-06-29 | 1983-06-27 | Method for directly bonding ceramic and metal members and laminated body of the same |
| DE8383106245T DE3376829D1 (en) | 1982-06-29 | 1983-06-27 | Method for directly bonding ceramic and metal members and laminated body of the same |
| US06/697,874 US4693409A (en) | 1982-06-29 | 1985-02-04 | Method for directly bonding ceramic and metal members and laminated body of the same |
| US07/041,335 US4849292A (en) | 1982-06-29 | 1987-04-22 | Method for directly bonding ceramic and metal members and laminated body of the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11240182A JPS593076A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | セラミツク部材と金属との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS593076A true JPS593076A (ja) | 1984-01-09 |
| JPH0369866B2 JPH0369866B2 (ja) | 1991-11-05 |
Family
ID=14585731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11240182A Granted JPS593076A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | セラミツク部材と金属との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS593076A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008505502A (ja) * | 2004-07-08 | 2008-02-21 | キュラミーク エレクトロニクス ゲーエムベーハー | 金属−セラミック基板 |
| KR20230089872A (ko) | 2021-12-14 | 2023-06-21 | 주식회사 모인 | 일체형 경첩 |
-
1982
- 1982-06-29 JP JP11240182A patent/JPS593076A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008505502A (ja) * | 2004-07-08 | 2008-02-21 | キュラミーク エレクトロニクス ゲーエムベーハー | 金属−セラミック基板 |
| KR20230089872A (ko) | 2021-12-14 | 2023-06-21 | 주식회사 모인 | 일체형 경첩 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0369866B2 (ja) | 1991-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3255522A (en) | Abrasion resistant material bonding process using boron alloys | |
| JPS593077A (ja) | セラミツク部材と金属との接合方法 | |
| JP3495051B2 (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
| JPS593076A (ja) | セラミツク部材と金属との接合方法 | |
| JPS6046976A (ja) | セラミツクスの接着方法 | |
| JPS59121175A (ja) | 放熱体の製造方法 | |
| JPS5940404A (ja) | 熱伝導性基板 | |
| JPH0460946B2 (ja) | ||
| JPH02217372A (ja) | 窒化ケイ素と金属の接合方法 | |
| JPS6121983A (ja) | 非酸化物系セラミックス―金属複合材料の製造方法 | |
| JPS63190788A (ja) | セラミツクスの金属化法 | |
| JPS60166282A (ja) | セラミツクス複合組成物およびその製造法 | |
| JP3387655B2 (ja) | セラミックスとシリコンの接合方法 | |
| JPH03137069A (ja) | 高熱伝導性絶縁基板及びその製造方法 | |
| JPS60131873A (ja) | セラミツクス−金属直接接合体およびその製造方法 | |
| JPS60145980A (ja) | 金属被膜を有するセラミツクス焼結体およびその製造方法 | |
| JPS5895669A (ja) | セラミツクスと金属との接合方法 | |
| JPH08169778A (ja) | アルミナ系セラミックス−アルミニウム合金の接合用ろう合金及び接合体 | |
| JPS62179893A (ja) | 金属とセラミツクスとの接合用ろう材 | |
| JPS59121171A (ja) | セラミツク部材と金属部材との接合方法 | |
| JPS62197374A (ja) | 導電性メタライズ層を有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法 | |
| JPS59156981A (ja) | セラミツクスのメタライズ方法 | |
| JPS59121176A (ja) | セラミツクのメタライズ方法 | |
| JPS61286287A (ja) | 窒化アルミニウム製基材の表面処理方法 | |
| JPS59207887A (ja) | セラミツクスのメタライズ法 |