JPS60118684A - セラミックス焼結体及びその製造方法 - Google Patents
セラミックス焼結体及びその製造方法Info
- Publication number
- JPS60118684A JPS60118684A JP22485783A JP22485783A JPS60118684A JP S60118684 A JPS60118684 A JP S60118684A JP 22485783 A JP22485783 A JP 22485783A JP 22485783 A JP22485783 A JP 22485783A JP S60118684 A JPS60118684 A JP S60118684A
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- JP
- Japan
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- ceramic
- sintered body
- ceramics
- ceramic sintered
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- Pending
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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、セラミックス焼結体、特に非酸化物系セラミ
ックス焼結体の表面にメタライズしたセラミックス焼結
体およびその製造方法に関゛す゛る。
ックス焼結体の表面にメタライズしたセラミックス焼結
体およびその製造方法に関゛す゛る。
［発明の技術的背禁とその問題点］
従来から、セラミックス焼結体どうしを接合ざせたり、
あるいはセラミックス焼結体と金属部材とを接合させる
ために、セラミックス焼結体表面をメタライズすること
が行なわれている。
あるいはセラミックス焼結体と金属部材とを接合させる
ために、セラミックス焼結体表面をメタライズすること
が行なわれている。
特に、セラミックスがエレクトロニクス部品として使用
される場合には、メタライズによって導電回路を形成づ
−るため、メタライズ層の電気抵抗が微小でな番ブれば
ならない。
される場合には、メタライズによって導電回路を形成づ
−るため、メタライズ層の電気抵抗が微小でな番ブれば
ならない。
このようなメタライズ方法としては、セラミックス焼結
体またはセラミックス焼結体の表面に、モリブデン粉末
とマンガン粉末とを主成分とするモリブデンペーストま
たはタングステンペーストを塗布し、還元性雰囲気中で
加熱焼成する方法が行なわれている。
体またはセラミックス焼結体の表面に、モリブデン粉末
とマンガン粉末とを主成分とするモリブデンペーストま
たはタングステンペーストを塗布し、還元性雰囲気中で
加熱焼成する方法が行なわれている。
しかしながら、このような従来の方法は、セラミックス
がアルミナや酸化ケイ素等の酸化物系セラミックスの場
合には有効であるが、電気絶縁性、熱伝導性が高く、ま
た耐摩耗性や高温特性の良好なことで近年脚光を浴びて
いる窒化物系セラミックス、炭窒化物系セラミックスあ
るいは酸窒化物系セラミックスのような非酸化物系セラ
ミックスの場合には、電気抵抗が低く、密着性がよく機
械的強度の高いメタライズ層が形成されず強固な接合が
得られないという問題があった。
がアルミナや酸化ケイ素等の酸化物系セラミックスの場
合には有効であるが、電気絶縁性、熱伝導性が高く、ま
た耐摩耗性や高温特性の良好なことで近年脚光を浴びて
いる窒化物系セラミックス、炭窒化物系セラミックスあ
るいは酸窒化物系セラミックスのような非酸化物系セラ
ミックスの場合には、電気抵抗が低く、密着性がよく機
械的強度の高いメタライズ層が形成されず強固な接合が
得られないという問題があった。
すな”わち、非酸化物系セラミックス焼結体表面のメタ
ライズ処理は、窒素雰囲気中で行なうが、このとぎメタ
ライズ層を構成するモリブデンやタングステンが窒化物
となり脆化して必要な接合強度が得られなかったのであ
る。
ライズ処理は、窒素雰囲気中で行なうが、このとぎメタ
ライズ層を構成するモリブデンやタングステンが窒化物
となり脆化して必要な接合強度が得られなかったのであ
る。
一方、非酸化物系セラミックスは上述したように、電気
絶縁性や熱伝導性に優れ、しかも耐摩耗性や高温特性が
良好であるため、半導体基板や自動車部品あるいはガス
タービン部品としての用途が拡大してきており、（のた
めにも非酸化物系セラミックスに適用可能なメタライズ
方法の開発が強く望まれている。
絶縁性や熱伝導性に優れ、しかも耐摩耗性や高温特性が
良好であるため、半導体基板や自動車部品あるいはガス
タービン部品としての用途が拡大してきており、（のた
めにも非酸化物系セラミックスに適用可能なメタライズ
方法の開発が強く望まれている。
［発明の目的］
本発明はこのような問題に対処してなされたもので、非
酸化物系セラミックスを含むほとんどすべてのセラミッ
クスに適用可能で、電気抵抗が低く、しかも他の部材と
接合する場合に大きい接合強度のｊｌｌられるセラミッ
クス焼結体およびその製造方法を提供することを目的と
する。
酸化物系セラミックスを含むほとんどすべてのセラミッ
クスに適用可能で、電気抵抗が低く、しかも他の部材と
接合する場合に大きい接合強度のｊｌｌられるセラミッ
クス焼結体およびその製造方法を提供することを目的と
する。
［発明の概要］
刃なわら本発明のセラミックス焼結体は、セラミックス
の表面に窒化チタンおよび／または窒化ジルコニウムを
主体とする薄層を形成してなることを特徴とし、その製
造方法は、セラミックスの表面に、窒化チタン粉末、窒
化ジルコニウム粉末、あるいはこれらの混合粉末、また
は窒素雰囲気中で焼成り−ることによりこれらを生成す
るチタン、ジルコニウムまたはこれらの化合物の粉末を
主体どする薄層を形成し、窒素雰囲気中で焼成すること
を特徴としている。
の表面に窒化チタンおよび／または窒化ジルコニウムを
主体とする薄層を形成してなることを特徴とし、その製
造方法は、セラミックスの表面に、窒化チタン粉末、窒
化ジルコニウム粉末、あるいはこれらの混合粉末、また
は窒素雰囲気中で焼成り−ることによりこれらを生成す
るチタン、ジルコニウムまたはこれらの化合物の粉末を
主体どする薄層を形成し、窒素雰囲気中で焼成すること
を特徴としている。
本発明の適用されるセラミックスとしては、窒化アルミ
ニウム、窒化ケイ素のような窒化物系セラミックス、サ
イアロンと称される酸窒化物系セラミックス、炭化ケイ
素のような炭化物系セラミックスおよびこれらの複合体
のような非酸化物系セラミックスが適している。なかで
も熱伝導性の優れていることから、窒化アルミニウムあ
るいは炭化ケイ素からなるものが応用が広い。例えば窒
化アルミニウムでは、焼結助剤として酸化イツトリウム
などの希土類酸化物、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、
酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウムの
１種または２種以上を１０重量％、好ましくは５重量％
までの範囲で含むものが強度が人である。
ニウム、窒化ケイ素のような窒化物系セラミックス、サ
イアロンと称される酸窒化物系セラミックス、炭化ケイ
素のような炭化物系セラミックスおよびこれらの複合体
のような非酸化物系セラミックスが適している。なかで
も熱伝導性の優れていることから、窒化アルミニウムあ
るいは炭化ケイ素からなるものが応用が広い。例えば窒
化アルミニウムでは、焼結助剤として酸化イツトリウム
などの希土類酸化物、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、
酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウムの
１種または２種以上を１０重量％、好ましくは５重量％
までの範囲で含むものが強度が人である。
本発明は、このようなセラミックスの表面に、窒化チタ
ン粉末または窒化ジルコニウム粉末あるいはこれらの混
合粉末、または窒素雰囲気中で焼成することによりこれ
らを生成するチタン粉末、ジルコニウム粉末あるいはこ
れらの酸化物のような化合物の粉末を含む導電性ペース
トを塗布し、窒素雰囲気中で加熱焼成することにより行
なわれる。
ン粉末または窒化ジルコニウム粉末あるいはこれらの混
合粉末、または窒素雰囲気中で焼成することによりこれ
らを生成するチタン粉末、ジルコニウム粉末あるいはこ
れらの酸化物のような化合物の粉末を含む導電性ペース
トを塗布し、窒素雰囲気中で加熱焼成することにより行
なわれる。
なお、多層配線基板の導体パターンを形成する場合には
、セラミックスのグリーンシートの表面に所定の導体パ
ターンが形成されるように上記した導電性ペーストをス
クリーン印刷し、これをそのまま、あるいは所定枚数積
層して同様に焼成される。
、セラミックスのグリーンシートの表面に所定の導体パ
ターンが形成されるように上記した導電性ペーストをス
クリーン印刷し、これをそのまま、あるいは所定枚数積
層して同様に焼成される。
−Ｆ記した導電性ペーストとしては、純度が９９％以上
の窒化チタン粉末、窒化ジルコン粉末、あるいはこれら
の窒化チタン粉末、窒化ジルコン粉末に生地セラミック
を構成する非酸化物系セラミック粉末を一２〜８重量％
添加したものに、中門の有機バインダおよび溶剤を加え
ペースト状に渥練したものが適しており、メタライズす
べきセラミックスの表面にスクリーン印刷等のｈ法を用
いて通７ｉ； １０〜３０μｍの厚さに塗布される。
の窒化チタン粉末、窒化ジルコン粉末、あるいはこれら
の窒化チタン粉末、窒化ジルコン粉末に生地セラミック
を構成する非酸化物系セラミック粉末を一２〜８重量％
添加したものに、中門の有機バインダおよび溶剤を加え
ペースト状に渥練したものが適しており、メタライズす
べきセラミックスの表面にスクリーン印刷等のｈ法を用
いて通７ｉ； １０〜３０μｍの厚さに塗布される。
セラミックス表面に塗布されたｙＪ電性ペーストは、１
５００〜１８００℃の温度範囲で窒素含有雰囲気中で焼
成されメタライズ層が形成される。
５００〜１８００℃の温度範囲で窒素含有雰囲気中で焼
成されメタライズ層が形成される。
このどきチタン粉末、ジルコニウム粉末、あるいは窒化
物以外のこれらの化合物の粉末を用いた場合には、この
過程で窒化チタンあるいは窒化ジルコニウムとなる。
物以外のこれらの化合物の粉末を用いた場合には、この
過程で窒化チタンあるいは窒化ジルコニウムとなる。
以上のようにして窒化チタンあるいは窒化ジルコニウム
によりメタライズされたセラミックス焼結体は、窒化チ
タンあるいは窒化ジルコニウムが高温窒素雰囲気中で安
定で、かつ＾い導電性をｈし、しかも非酸化物系セラミ
ックにも強固に一体化するため、その表面にニッケルめ
っきを施し、銀ろうを用いて金属部材と接合した場合に
は、大ぎい接合強度を得ることがｅぎる。
によりメタライズされたセラミックス焼結体は、窒化チ
タンあるいは窒化ジルコニウムが高温窒素雰囲気中で安
定で、かつ＾い導電性をｈし、しかも非酸化物系セラミ
ックにも強固に一体化するため、その表面にニッケルめ
っきを施し、銀ろうを用いて金属部材と接合した場合に
は、大ぎい接合強度を得ることがｅぎる。
［発明の実施例１
次に本発明の実施例について記載する。
実施例
９８重量％の窒化アルミニウム粉末、０．５重間％の炭
酸カルシウムａｊよび１．５重ｈｉ％のノノルミソを混
合し、この混合粉末を用いて゛帛法により焼結してセラ
ミックス焼結体板を製造した。
酸カルシウムａｊよび１．５重ｈｉ％のノノルミソを混
合し、この混合粉末を用いて゛帛法により焼結してセラ
ミックス焼結体板を製造した。
次にこのセラミックス焼結体板上に、粒径が１〜５７１
ｍの窒化チタン【こ約５槍足％のエチルセルロースと適
量の溶剤〈テルピネオール）を加えペースト状とした導
電性ペーストを、スクリーン印刷法により約２０μｍの
厚さに塗布し乾燥させた。
ｍの窒化チタン【こ約５槍足％のエチルセルロースと適
量の溶剤〈テルピネオール）を加えペースト状とした導
電性ペーストを、スクリーン印刷法により約２０μｍの
厚さに塗布し乾燥させた。
次いでこれを窒素雰囲気中で１７００℃の温度で１時間
焼成して窒化チタンのメタライズ層を形成させた。
焼成して窒化チタンのメタライズ層を形成させた。
このメタライズ層の電気抵抗を測定したところ、１．０
Ｘ１０−’Ω・α以下と極めて低い値を示した。また、
このセラミックス焼結体板にパワー１〜ランジスタを実
装し、その放熱性を測定したところ、アルミナセラミッ
クスの基板と比較して３０〜８０％放熱性の向上するこ
とが認められた。
Ｘ１０−’Ω・α以下と極めて低い値を示した。また、
このセラミックス焼結体板にパワー１〜ランジスタを実
装し、その放熱性を測定したところ、アルミナセラミッ
クスの基板と比較して３０〜８０％放熱性の向上するこ
とが認められた。
次に、このセラミックス焼結体板の接合強度を次のよう
にして測定した。
にして測定した。
すなわち、第１図に示すように、上記した窒化アルミニ
ウム焼結体基板１に形成した１０〜３０μｍの窒化チタ
ンメタライズ層２の上に、２〜３μｍ厚のニッケルめつ
ぎ層３を設け、その上に直径０．５ｍｍの鋼製ワイヤ４
を銀ろう５（銀７２車量％、銅２８重刊％からなる合金
、融点７８０℃）により接合させた。
ウム焼結体基板１に形成した１０〜３０μｍの窒化チタ
ンメタライズ層２の上に、２〜３μｍ厚のニッケルめつ
ぎ層３を設け、その上に直径０．５ｍｍの鋼製ワイヤ４
を銀ろう５（銀７２車量％、銅２８重刊％からなる合金
、融点７８０℃）により接合させた。
こうして得られた接合体試料の引張り強度を測定した結
果、１〜３ ｋｇ ／−と極めて高い値を示し、強固に
接合されていることがわかった。
果、１〜３ ｋｇ ／−と極めて高い値を示し、強固に
接合されていることがわかった。
第２図に、本発明による基板の構造の一例を示づ。図に
おいてニッケルめつぎ層３には、例えばＦｅ−Ｊｌｉ合
金からなるリードがろう付けされる。
おいてニッケルめつぎ層３には、例えばＦｅ−Ｊｌｉ合
金からなるリードがろう付けされる。
このリードは基板上に設けた半導体からボンディングさ
れるとともに外部端子に接続される。
れるとともに外部端子に接続される。
なお、以上の実施例では、本発明を窒化アルミニウム焼
結体に適用し１ｃ例について説明したが、本発明は窒化
アルミニウム以外の非酸化物系セラミックスや酸化物系
Ｌラミックスにも同様に適用覆ることができる。
結体に適用し１ｃ例について説明したが、本発明は窒化
アルミニウム以外の非酸化物系セラミックスや酸化物系
Ｌラミックスにも同様に適用覆ることができる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明にＪ：れば、酸化物系セラ
ミックス上には勿論、非酸化物系しラミックス上にし導
電性および幇着性に優れ、しかも機械的強度の高いメタ
ライズ層を形成づることができ、このメタライズ層を介
することにより金属部材等と強固に接合することができ
る。
ミックス上には勿論、非酸化物系しラミックス上にし導
電性および幇着性に優れ、しかも機械的強度の高いメタ
ライズ層を形成づることができ、このメタライズ層を介
することにより金属部材等と強固に接合することができ
る。
また、こうしくメタライス処理が施された非酸化物系レ
ラミツクスの放熱性は、アルミナ等の酸化物系セラミッ
クスからなる部材の３０〜８０％向上と極めて高い熱伝
導率を有り−るので、特に半導体モジュール用基板とし
゛Ｃ好適Ｃ゛ある。
ラミツクスの放熱性は、アルミナ等の酸化物系セラミッ
クスからなる部材の３０〜８０％向上と極めて高い熱伝
導率を有り−るので、特に半導体モジュール用基板とし
゛Ｃ好適Ｃ゛ある。
第１図は本発明の実施例により得られたセラミックス焼
結体基板の強度測定状態を示す横断面図、第２図は本発
明による基板の接続状態を示す図でである。 １・・・・・・・・・・・・窒化アールミニラム焼結体
粗板２・・・・・・・・・・・・窒化チタンメタライズ
層３・・・・・・・・・・・・ニッケルめっき層４・・
・・・・・・・・・・鋼製ワイヤ４′・・・・・・・・
・リード ５・・・・・・・・・・・・銀ろう 代理人弁理士 須 山 作 − 第１図 第２図
結体基板の強度測定状態を示す横断面図、第２図は本発
明による基板の接続状態を示す図でである。 １・・・・・・・・・・・・窒化アールミニラム焼結体
粗板２・・・・・・・・・・・・窒化チタンメタライズ
層３・・・・・・・・・・・・ニッケルめっき層４・・
・・・・・・・・・・鋼製ワイヤ４′・・・・・・・・
・リード ５・・・・・・・・・・・・銀ろう 代理人弁理士 須 山 作 − 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１＞ セラミックスの表面に窒化チタンおよび／また
は窒化ジルコニウムを主体とする薄層を形成してなるセ
ラミックス焼結体。 （２）セラミックスは、窒化物系セラミックス、炭化物
系セラミックスまたは酸窒化物系セラミックスからなる
特許請求の範囲第１項記載のセラミックス焼結体。 （３）セラミックスは、窒化アルミニウムを主体とする
ものからなる特許請求の範囲第２項記載のセラミックス
焼結体。 （４）＠層は、１０〜３０μ川である特許請求の範囲第
１項記載のセラミックス焼結体。 （５）セラミックスの表面に、窒化チタン粉末、窒化ジ
ルコニウム粉末、あるいはこれらの混合粉末、または窒
素雰囲気中で焼成することによりこれらを生成するチタ
ン、ジルコニウムまたはこれらの化合物の粉末を主体と
りる薄層を形成し、窒素含有雰囲気中で焼成することを
特徴とＪるセラミックス焼結体のｌｌ！ｊ造方法。 （６）セラミックスは、非酸化物系ヒラミックスからな
る特許請求の範囲第５項記載のヒラミックス焼結体の製
造方法。 （７）セラミックスは、窒化物系セラミックス、炭化物
系セラミックスまたは酸窒化物系セラミックスからなる
特許請求の範囲第５ Ｍまたは第６１兵記載のセラミッ
クス焼結体の製造１ノ法。 （８）焼成は、１５００〜１８００ Ｇの渇庶Ｃ行なわ
れる特許請求の範囲第５項ないし第７項のいｆれか１項
記載のセラミックス焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22485783A JPS60118684A (ja) | 1983-11-29 | 1983-11-29 | セラミックス焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22485783A JPS60118684A (ja) | 1983-11-29 | 1983-11-29 | セラミックス焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60118684A true JPS60118684A (ja) | 1985-06-26 |
Family
ID=16820251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22485783A Pending JPS60118684A (ja) | 1983-11-29 | 1983-11-29 | セラミックス焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60118684A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5242809A (en) * | 1975-09-30 | 1977-04-04 | Union Carbide Corp | Promoting catalytic production of polyhydric alcohol |
-
1983
- 1983-11-29 JP JP22485783A patent/JPS60118684A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5242809A (en) * | 1975-09-30 | 1977-04-04 | Union Carbide Corp | Promoting catalytic production of polyhydric alcohol |
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