JPS593077A - 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

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JPS593077A
JPS593077A JP11240282A JP11240282A JPS593077A JP S593077 A JPS593077 A JP S593077A JP 11240282 A JP11240282 A JP 11240282A JP 11240282 A JP11240282 A JP 11240282A JP S593077 A JPS593077 A JP S593077A
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JP11240282A
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水野谷　信幸
小浜　一
杉浦　康之
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • 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]

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  • 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。

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。
［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
方法としては、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
れるが、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で接合しで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ており、例えば
セラミック部材に金属を接触させて結合剤を含むガス雰
囲気中で加熱する方法、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ている。
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、金属どの接合が非常に困難
になるという難点があった。
すなわら結合剤が酸素の場合で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ては、セラミック部材と金
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進
めた結果、セラミック部材を表面処理し°Ｃ表面に結合
剤を含有する層を形成させることにより、結合剤を含有
しないセラミック部材であっても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、例えば非酸化物系セラ
ミック部材であっても金属と直接接合することのできる
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。
［発明の概要］ すなわち本発明方法は、セラミック部材を表面処理しＣ
その表面に結合剤を含有する層を形成した後、この層に
金属を接触させ−Ｃ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Ｃ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
ホ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。
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、結合剤としては酸素、イオウ
が適しており、アルミニウムの場合はケイ素が適してい
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ばか箔状、粒状であってもよ
い。
本発明においでは、金属中に結合剤を１００〜２０００
　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。例えば金属が銅で結合
剤が酸素の場合は銅として、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で
表面処理し、表面に２００〜５０００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
。
本発明方法は、まずセラミック部材表面に結合剤を含有
する層が形成されるようセラミック部材を表面処理する
。これは例えばセラミック部材が窒化物で結合剤が酸素
の場合は、セラミック部材を空気中で１０００〜１４０
０℃に加熱あるいはウェットフォーミングガス（Ｈ２＋
Ｎ２）中ぐ１２５０〜１　’５００℃に加熱しＣ酸化処
理を行なうことによりなされる。この温度より低いと接
合に必要な結合剤層が形成されず、この温度より高いと
結合剤層が分離して剥離しＣしまう。なお空気中での加
熱は低温で結合剤層（酸化層）を形成することができ、
フォーミングガス中Ｃの加熱は緻密な結合剤層（酸化層
）が形成されるという利点がある。この結合剤層は、実
用的には２０μ程度迄、好ましくは１０μ以下がよい。
結合剤層の効果は、０．００１μ程度からあられれる。
次にセラミック部材の表面処理された面に金属を接触配
置させて加熱する。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合金の共晶温度以上が適しＣ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−酸化銅の共晶温度（１０６５℃）
以上である。
加熱に際しＣ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て不活性なガス雰囲気、
例えば窒素ガス雰囲気中で加熱するのが好ましく、結合
剤を含有しない金属を使用する場合は、結合剤を０．０
３〜０．１■０１％を含有する反応性のガス雰囲気中で
加熱するのが接合のしやすさの点で好ましい。
［発明の実施例］ 次に発明の実施例について説明する。
実施例 焼結助剤としＣ酸化イツトリウムど酸化アルミニウムと
を４重量％含有する窒化ケイ素で形成された３　０　ｍ
ｕ　Ｘ　３０　ｉｍ　Ｘ　２　ａの板状ヒラミンク部材
を空気中ｒ″１１５０℃の温度で１時間加熱を行なった
。セラミック部材の表面はやや白くなっていた。このセ
ラミック部材の上面に１０　ｍｍ　Ｘ　５０　ａＸｏ、
３ｍｍのタフピッチ電解銅からなる板状金属を接触させ
て窒素ガス雰囲気中で１０７５℃で加熱した。はぼ室温
まで冷却して接合状態を調べたところ強固な接合が得ら
れていた。
比較例１ 実施例におい−Ｃセラミック部材の加熱温度の１１５０
℃を１５００℃に上げた以外は同様にして熱処理した後
タフピッチ電解銅と接合させたところ、セラミック部材
の表面層部分で剥れが生じた。
これはセラミック部材の酸化処理温度が高すぎて酸化層
として分離したためであると考えられる。
比較例２ 実施例ぐ使用したセラミック部材を空気中で加熱しない
でそのままタフピッチ電解銅と接触し、加熱したところ
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
しないセラミック部材であつＣ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 (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）セラミック部材を表面処理し−Ｃその表面に結合
    剤を含有する層を形成した後、この層に金属を接触させ
    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. （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. （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. （４）表面処理は酸化処理である特許請求の範囲第１項
    乃至第３項のいずれか１項に記載のセラミック部材と金
    属との接合方法。
  5. （５）金属は結合剤を含有する特許請求の範囲第１項乃
    至第４項のいずれか１項に記載のセラミック部材と金属
    との接合方法。
  6. （６）加熱は不活性ガス雰囲気中で行なわれる特許請求
    の範囲第１項乃至第５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。
JP11240282A 1982-06-29 1982-06-29 セラミツク部材と金属との接合方法 Granted JPS593077A (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59190279A (ja) * 1983-04-13 1984-10-29 株式会社東芝 セラミツクス構造体及びその製造方法
JPS60171277A (ja) * 1984-02-17 1985-09-04 株式会社東芝 金属−セラミツクス接合体
JPS6132752A (ja) * 1984-07-25 1986-02-15 松下電工株式会社 セラミツクス回路板の製法
JPS61291463A (ja) * 1985-06-17 1986-12-22 日本特殊陶業株式会社 高靭性セラミツク工具用材料
DE4117004A1 (de) * 1990-05-25 1991-11-28 Toshiba Kawasaki Kk Verfahren zur herstellung einer schaltungsplatte
US5863113A (en) * 1993-06-22 1999-01-26 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Plane light source unit
US5958112A (en) * 1996-07-10 1999-09-28 Kabushiki Kaisya O-Den Air-cleaning apparatus
JP2001168250A (ja) * 1999-12-10 2001-06-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体用絶縁基板およびそれを用いた半導体装置並びに該基板の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5075208A (ja) * 1973-11-07 1975-06-20
JPS5237914A (en) * 1975-07-30 1977-03-24 Gen Electric Method of directly combining metal to ceramics and metal
JPS58145669A (ja) * 1982-02-18 1983-08-30 株式会社明電舎 セラミツクスと銅の接合方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5075208A (ja) * 1973-11-07 1975-06-20
JPS5237914A (en) * 1975-07-30 1977-03-24 Gen Electric Method of directly combining metal to ceramics and metal
JPS58145669A (ja) * 1982-02-18 1983-08-30 株式会社明電舎 セラミツクスと銅の接合方法

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59190279A (ja) * 1983-04-13 1984-10-29 株式会社東芝 セラミツクス構造体及びその製造方法
JPH0247428B2 (ja) * 1983-04-13 1990-10-19 Tokyo Shibaura Electric Co
JPS60171277A (ja) * 1984-02-17 1985-09-04 株式会社東芝 金属−セラミツクス接合体
JPH0362671B2 (ja) * 1984-02-17 1991-09-26 Tokyo Shibaura Electric Co
JPS6132752A (ja) * 1984-07-25 1986-02-15 松下電工株式会社 セラミツクス回路板の製法
JPH0466688B2 (ja) * 1984-07-25 1992-10-26 Matsushita Electric Works Ltd
JPH048395B2 (ja) * 1985-06-17 1992-02-14 Ngk Spark Plug Co
JPS61291463A (ja) * 1985-06-17 1986-12-22 日本特殊陶業株式会社 高靭性セラミツク工具用材料
JPH0429390A (ja) * 1990-05-25 1992-01-31 Toshiba Corp セラミックス回路基板の製造方法
DE4117004A1 (de) * 1990-05-25 1991-11-28 Toshiba Kawasaki Kk Verfahren zur herstellung einer schaltungsplatte
US5176309A (en) * 1990-05-25 1993-01-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing circuit board
US5280850A (en) * 1990-05-25 1994-01-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing circuit board
DE4117004B4 (de) * 1990-05-25 2005-08-11 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Verfahren zur Herstellung einer Schaltungsplatte
US5863113A (en) * 1993-06-22 1999-01-26 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Plane light source unit
US5958112A (en) * 1996-07-10 1999-09-28 Kabushiki Kaisya O-Den Air-cleaning apparatus
JP2001168250A (ja) * 1999-12-10 2001-06-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体用絶縁基板およびそれを用いた半導体装置並びに該基板の製造方法

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