JPS6032648A - セラミックスのメタライジング方法及びセラミックスのメタライジング用合金箔 - Google Patents
セラミックスのメタライジング方法及びセラミックスのメタライジング用合金箔Info
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- JPS6032648A JPS6032648A JP14131783A JP14131783A JPS6032648A JP S6032648 A JPS6032648 A JP S6032648A JP 14131783 A JP14131783 A JP 14131783A JP 14131783 A JP14131783 A JP 14131783A JP S6032648 A JPS6032648 A JP S6032648A
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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のメタライジング方法及びセラミ
ックスのメタライソング用合金箔に関する。
ックスのメタライソング用合金箔に関する。
最近、セラミックス材料がその優れた緒特性から構造材
料、機能材料等の広い分野に利用され始じめている。そ
の多くの場合は、セラミックス単体で部品を構成してい
るが、よシ多くの分野でセラミックスを利用するために
は金属と接合可能であることが必要である。このため、
セラミックスへのメタライジングの確立が要望されてい
る。
料、機能材料等の広い分野に利用され始じめている。そ
の多くの場合は、セラミックス単体で部品を構成してい
るが、よシ多くの分野でセラミックスを利用するために
は金属と接合可能であることが必要である。このため、
セラミックスへのメタライジングの確立が要望されてい
る。
ところで、従来、セラミックスへのメタライソング方法
としては以下に示す方法が知られている。
としては以下に示す方法が知られている。
■ セラミックス母材表面にＭｏ又はＷを主成分とする
粉末を塗布し、還元雰囲気中で１４００〜１７００ｔ：
’に加熱してセラミックス母材と反応させメタライジン
グする方法。
粉末を塗布し、還元雰囲気中で１４００〜１７００ｔ：
’に加熱してセラミックス母材と反応させメタライジン
グする方法。
■ セラミックス母材表面にＡｕ又はｐｔの箔を配置し
、該箔に圧力を加えながら加熱してメタライジングする
方法。
、該箔に圧力を加えながら加熱してメタライジングする
方法。
しかしながら、上記■の方法は主にセラミックスとして
Ａｔ２０５を対象としたもので、最近、注目されてる窒
化アルミニウム等の窒化物系セラミックスには高い密着
力でメタライジングすることはできない。また、上記■
の方法では高価々貴金属を使用するため、経済性が悪い
上、密着性を高める目的で高い圧力を必要とし、変形を
嫌うエレクトロ部品などへのメタライソングには好まし
くない。
Ａｔ２０５を対象としたもので、最近、注目されてる窒
化アルミニウム等の窒化物系セラミックスには高い密着
力でメタライジングすることはできない。また、上記■
の方法では高価々貴金属を使用するため、経済性が悪い
上、密着性を高める目的で高い圧力を必要とし、変形を
嫌うエレクトロ部品などへのメタライソングには好まし
くない。
このようなことから、Ｔｔ ＊ Ｚｒなどの活性金属は
Ｃｕ ＃ Ｎｉ ｒ Ｆｅなどの遷移金属との合金にお
いて、その共晶組成領域で活性金属の単体の融点（Ｔｌ
： １７２０ Ｃ、Ｚｒ １８６０ Ｃ）及びＣｕ。
Ｃｕ ＃ Ｎｉ ｒ Ｆｅなどの遷移金属との合金にお
いて、その共晶組成領域で活性金属の単体の融点（Ｔｌ
： １７２０ Ｃ、Ｚｒ １８６０ Ｃ）及びＣｕ。
Ｎｉ ｐ Ｆｓ ＃ｈｆｉ一体の融点（夫々１０８３Ｃ
，１４５３Ｃ。
，１４５３Ｃ。
１５３４Ｃ）と比較して融点を数１００Ｃ低下させるこ
とに着目し、セラミックス母材上に活性金属層と遷移金
属層を積層した後、それら金属の合金の融点よシ高い温
度で熱処理して遷移金属と活性金属の原子を相互に拡散
させて合金化し、メタライジングする方法が知られてい
る。
とに着目し、セラミックス母材上に活性金属層と遷移金
属層を積層した後、それら金属の合金の融点よシ高い温
度で熱処理して遷移金属と活性金属の原子を相互に拡散
させて合金化し、メタライジングする方法が知られてい
る。
かかる方法によれば遷移金属と活性金属との合金融液に
より喀うミックス母材表面が十分に濡されるため、加圧
をほとんど必要とせず、かつ活性金属の効果によｐｏラ
ミックス母材に対し強い密着力でメタライジングできる
。しかしながら、このようにメタライジングを行なった
後において、セラミックス母材にクラックが発生すると
いう問題があった。
より喀うミックス母材表面が十分に濡されるため、加圧
をほとんど必要とせず、かつ活性金属の効果によｐｏラ
ミックス母材に対し強い密着力でメタライジングできる
。しかしながら、このようにメタライジングを行なった
後において、セラミックス母材にクラックが発生すると
いう問題があった。
本発明はセラミックス母材に加圧せずに強固にメタライ
ジングでき、しかもメタ２イソング後においてセラミッ
クス母材のクラック発生を防止し得るメタ２イジング方
法、並びにかかる方法に用いる合金箔を提供しようとす
るものである。
ジングでき、しかもメタ２イソング後においてセラミッ
クス母材のクラック発生を防止し得るメタ２イジング方
法、並びにかかる方法に用いる合金箔を提供しようとす
るものである。
本発明者らは、以下の点に着目して本発明のメタライソ
ング方法並びにそれに用いる合金箔を開発するに至った
。すなわち、活性金属とセラミックスとの濡れ性の良好
さを活かし、セラミックス表面上に金属層を形成するメ
タライソング方法において、金属層形成後に生じるセラ
ミックス母材中の割れの原因が、熱応力であシそれを支
配する因子が成形温度と金属層の厚さであることを究明
した。この事実に基づきセラミックス中に発生する応力
σを数式で表すと、１．４３ΔαΔＴＥ、Ｅｍｔｅ Ｎａ ｔ６ ＋ Ｅｍｔｚ となる。ここでΔα：セラミックスと金属の熱膨５− 張係数の差、ΔＴ：成形温度と室温との温度差、Ｅ：ヤ
ング率、ｔ：厚さ、ｅ、ｍはそれぞれセラミックス、金
属を我す。この式にたとえばＡＡＮ上にＣｕを０．５ｍ
＋ｉ厚、１０００Ｃで形成した場合の諸値を代入すると
、Δα＝８Ｘ１０ ／ｌ）’。
ング方法並びにそれに用いる合金箔を開発するに至った
。すなわち、活性金属とセラミックスとの濡れ性の良好
さを活かし、セラミックス表面上に金属層を形成するメ
タライソング方法において、金属層形成後に生じるセラ
ミックス母材中の割れの原因が、熱応力であシそれを支
配する因子が成形温度と金属層の厚さであることを究明
した。この事実に基づきセラミックス中に発生する応力
σを数式で表すと、１．４３ΔαΔＴＥ、Ｅｍｔｅ Ｎａ ｔ６ ＋ Ｅｍｔｚ となる。ここでΔα：セラミックスと金属の熱膨５− 張係数の差、ΔＴ：成形温度と室温との温度差、Ｅ：ヤ
ング率、ｔ：厚さ、ｅ、ｍはそれぞれセラミックス、金
属を我す。この式にたとえばＡＡＮ上にＣｕを０．５ｍ
＋ｉ厚、１０００Ｃで形成した場合の諸値を代入すると
、Δα＝８Ｘ１０ ／ｌ）’。
ΔＴ＝９７５ Ｃｔ Ｅｅ ＝ ３０，０００Ｋｆ／＋
＋０１＋、 Ｅｍ ＝１１＋６００ Ｋｆ／” ＊ ＊
ｃ”＝ ３ 順ｔｍ” ０．５１１１１１から、σ＝
１２１．６ Ｋｆ／ｌ１ＩＩ１１ がまる。この値がセ
ラミック表面の極めて薄い部分に生じることによって亀
裂が生じる。実際には、上式はすべて弾性変形として計
算しているので、高温でのＣｕの応力緩和効果を考慮せ
ねばならないが、いずれにせよ金属層が厚い場合にはセ
ラミックス中に亀裂が生じるほどの応力が容易に発生す
る。
＋０１＋、 Ｅｍ ＝１１＋６００ Ｋｆ／” ＊ ＊
ｃ”＝ ３ 順ｔｍ” ０．５１１１１１から、σ＝
１２１．６ Ｋｆ／ｌ１ＩＩ１１ がまる。この値がセ
ラミック表面の極めて薄い部分に生じることによって亀
裂が生じる。実際には、上式はすべて弾性変形として計
算しているので、高温でのＣｕの応力緩和効果を考慮せ
ねばならないが、いずれにせよ金属層が厚い場合にはセ
ラミックス中に亀裂が生じるほどの応力が容易に発生す
る。
そこで、本発明者らは上記究明結果を踏えて鋭意研究し
たところ、遷移金属と活性金属からなる厚さ３０μｍ以
下の合金層をセラミックス母材表面に配置し、該合金の
融点以上に加熱することによって、セラミックス母材に
クラック発生を招くことなく強固にメタライソングでき
る６− 方法を見い出した。また、遷移金属と活性金属とからな
シ、かつ厚さ３０μｍ以下の合金箔は上記メタライソン
グに有効に利用できることを見い出した。
たところ、遷移金属と活性金属からなる厚さ３０μｍ以
下の合金層をセラミックス母材表面に配置し、該合金の
融点以上に加熱することによって、セラミックス母材に
クラック発生を招くことなく強固にメタライソングでき
る６− 方法を見い出した。また、遷移金属と活性金属とからな
シ、かつ厚さ３０μｍ以下の合金箔は上記メタライソン
グに有効に利用できることを見い出した。
即ち、本発明はセラミックス母材の表面に遷移金属と活
性金属とからなる厚さ３０μｍ以下の合金層を配置した
後、セラミックス母材を該合金の融点以上に加熱せしめ
ることを特徴とするものである。
性金属とからなる厚さ３０μｍ以下の合金層を配置した
後、セラミックス母材を該合金の融点以上に加熱せしめ
ることを特徴とするものである。
上記セラミックスとしては、窒化物（ＡｔＮ 。
Ｓｉ、Ｎ４． ＢＮなど）、炭化物（ＳｉＣなど）、酸
化物（ＡＡ２０．々ど）をはじめとする各種のセラミッ
クスを用いることができる。
化物（ＡＡ２０．々ど）をはじめとする各種のセラミッ
クスを用いることができる。
上記遷移金属としては、例えばＣｕ ＋ Ｎｉ 、Ｆｅ
＊Ｃｏなどから選ばれる１種又は２種以上の合金を挙
けることができる。
＊Ｃｏなどから選ばれる１種又は２種以上の合金を挙
けることができる。
上記活性金属としては、例えばＴｉ ＋ Ｚｒ 、 Ｙ
。
。
Ｈｆ等を挙げることができる。
上記合金層はセラミックス母材への密着強度を高める活
性金属を含むと共に、活性金属単体に比べて溶融温度を
下げ、工業的に実施し易いようにしている。こうした合
金層の組成割合はその成分である遷移金属及び活性金属
の種類によシー概に限定できないが、溶融温度を下げる
という観点から共晶点もしくはその近傍の組成にするこ
とが望ましい。また、合金層の厚さを上記の如く限定し
た理由はその厚さが３０μｍを越えると、メタライソン
グ後にセラミックス母材にクラックが発生するからであ
る。更に、かかる合金層としては、具体的には、（イ）
本願第２の発明に挙げた遷移金属と活性金属からなシ、
厚さ３０μｍ以下の合金箔、（ロ）セラミックス母材表
面にスノ（ツタリング法やプラノ溶射法等によシ堆積さ
れた合金層の形態のものが用いられる。なお、必要に応
じて合金中に融点降下元素を添加してもよい。
性金属を含むと共に、活性金属単体に比べて溶融温度を
下げ、工業的に実施し易いようにしている。こうした合
金層の組成割合はその成分である遷移金属及び活性金属
の種類によシー概に限定できないが、溶融温度を下げる
という観点から共晶点もしくはその近傍の組成にするこ
とが望ましい。また、合金層の厚さを上記の如く限定し
た理由はその厚さが３０μｍを越えると、メタライソン
グ後にセラミックス母材にクラックが発生するからであ
る。更に、かかる合金層としては、具体的には、（イ）
本願第２の発明に挙げた遷移金属と活性金属からなシ、
厚さ３０μｍ以下の合金箔、（ロ）セラミックス母材表
面にスノ（ツタリング法やプラノ溶射法等によシ堆積さ
れた合金層の形態のものが用いられる。なお、必要に応
じて合金中に融点降下元素を添加してもよい。
上記加熱処理に際しての雰囲気は大気中、アルゴンガス
等の非酸化性ガス中等任意で、特に限定されない。
等の非酸化性ガス中等任意で、特に限定されない。
次に、本発明の詳細な説明する。
実施例１
まず、Ｃｕ −２８重量％Ｔｉ合金から液体急冷法によ
って幅２５Ｗ１厚さ２５μｍのＣｕ−Ｔ１合金箔帯を成
形した。つづいて、との箔帯を切断して幅２５■、長さ
５Ｑｗ１厚さ２５ μｍのＣｕ−Ｔ１合金箔とし、これ
を８１３Ｎ４角材の一面に配置した。次いで、アルゴン
雰囲気中で９３０Ｃに加熱して該合金箔を溶融させた後
、冷却してＳ ｉ 、Ｎ４角材表面に２５μｍ厚のメタ
ライソング層を形成した。
って幅２５Ｗ１厚さ２５μｍのＣｕ−Ｔ１合金箔帯を成
形した。つづいて、との箔帯を切断して幅２５■、長さ
５Ｑｗ１厚さ２５ μｍのＣｕ−Ｔ１合金箔とし、これ
を８１３Ｎ４角材の一面に配置した。次いで、アルゴン
雰囲気中で９３０Ｃに加熱して該合金箔を溶融させた後
、冷却してＳ ｉ 、Ｎ４角材表面に２５μｍ厚のメタ
ライソング層を形成した。
比較例
Ｃｕ −Ｔ１合金箔を２枚重ねて８１．Ｎ４角材に配置
した以外、実施例１と同様な方法によ、９８１３Ｎ４角
材表面に５０μｍ厚のメタライソング層を形成した。
した以外、実施例１と同様な方法によ、９８１３Ｎ４角
材表面に５０μｍ厚のメタライソング層を形成した。
しかして、本実施例１及び比較例のメタライジング層を
含む８１３Ｎ４角材の断面を観察したところ、いずれも
メタライソング層とＳ ｉ ｓＮ４角材とが良好に接合
していた。しかし、比較例の場−〇− 合はＳｉ、Ｎ４角材内部に多くのクラックが観察された
。これに対し、本実施例１の場合は５ｔ３Ｎ４角材内部
のクラック発生は皆無であった。
含む８１３Ｎ４角材の断面を観察したところ、いずれも
メタライソング層とＳ ｉ ｓＮ４角材とが良好に接合
していた。しかし、比較例の場−〇− 合はＳｉ、Ｎ４角材内部に多くのクラックが観察された
。これに対し、本実施例１の場合は５ｔ３Ｎ４角材内部
のクラック発生は皆無であった。
実施例２
２５■φのＩＮ円柱体の頂面に、その面形状に合せた厚
さ２５μｍのＣｕ−２８重量％Ｔ１合金箔を配置し、４
Ｘ １０ ｔｏｒｒの真空下で９２５Ｃに加熱し、該
合金箔を溶融した後、３分間保持し、更に冷却してＡｔ
Ｎ円柱体の頂面に２５μｍ厚のメタライジング層を形成
した。
さ２５μｍのＣｕ−２８重量％Ｔ１合金箔を配置し、４
Ｘ １０ ｔｏｒｒの真空下で９２５Ｃに加熱し、該
合金箔を溶融した後、３分間保持し、更に冷却してＡｔ
Ｎ円柱体の頂面に２５μｍ厚のメタライジング層を形成
した。
しかして、本実施例２のメタライジング層を含むＡｔＮ
円柱体の断面を観察したところ、ＡｔＮ円柱体のクラッ
ク発生は全く認められなかった。
円柱体の断面を観察したところ、ＡｔＮ円柱体のクラッ
ク発生は全く認められなかった。
また、こうしたＡｔＮ円柱体をエレクトロ部分のＡｔＮ
部材とメタライジング層を介して接合したととる、容易
にかつ強固に接合できた。
部材とメタライジング層を介して接合したととる、容易
にかつ強固に接合できた。
以上詳述した如く、本発明によればセラミックス母材に
加圧せずに強固にメタライジングでき、しかもメタライ
ジング後においてセラミツ１０− クス母材のクラック発生を防止し得るメタライソング方
法、並びにかかる方法に有効に利用できる合金箔を提供
できる。
加圧せずに強固にメタライジングでき、しかもメタライ
ジング後においてセラミツ１０− クス母材のクラック発生を防止し得るメタライソング方
法、並びにかかる方法に有効に利用できる合金箔を提供
できる。
出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦１１−
第１頁の続き
０発 明 者 山 崎 達 雄 川崎市幸区研究所内
０発 明 者 白 兼 誠 川崎市幸区研究所内
’）７’）−
Claims (6)
- （１） セラミックス母材の表面に遷移金属と活性金、
属とからなる厚さ３０μｍ以下の合金層を配置した後、
セラミックス母材を該合金の融点以上の温度に加熱せし
めることを特徴とするセラミックスのメタライジング方
法。 - （２）遷移金属がＣｕ 、 Ｆａ 、 Ｎｉのうちの少
なくとも１種からなるものでおることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のセラミックスのメタライジング
方法。 - （３） 活性金属がＴｉ ｒ Ｚｒ ｐ Ｙ ＃ Ｈｆ
のいずれかであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のセラミックスのメタライソング方法。 - （４）遷移金属と活性金属との合金からなシ、かつ厚さ
が３０μｍ以下であることを特徴とするセラミックスの
メタライソング用合金箔。 - （５） 遷移金属がＣｕ ＊ Ｆｅ ｔ Ｎｉのうちの
少なくとも１種からなるものであることを特徴とする特
許請求の範囲第４項記載のセラミックスのメタライジン
グ用合金箔。 - （６）活性金属がＴｉ 、 Ｚｒ 、 Ｙ 、 Ｈｆの
いずれであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のセラミックスのメタライジング用合金箔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14131783A JPH0684058B2 (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | セラミツクスのメタライジング方法及びセラミツクスのメタライジング用合金箔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14131783A JPH0684058B2 (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | セラミツクスのメタライジング方法及びセラミツクスのメタライジング用合金箔 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6032648A true JPS6032648A (ja) | 1985-02-19 |
| JPH0684058B2 JPH0684058B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=15289095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14131783A Expired - Lifetime JPH0684058B2 (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | セラミツクスのメタライジング方法及びセラミツクスのメタライジング用合金箔 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684058B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222978A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-03 | 京セラ株式会社 | メタライズ用組成物 |
| JPS6272585A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-03 | 京セラ株式会社 | メタライズ用組成物 |
| JPS62197377A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-09-01 | 株式会社東芝 | イグナイタ−用基板 |
| JPH02145776A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-05 | Eagle Ind Co Ltd | 炭化珪素の金属層接合方法 |
| JPH0472793B2 (ja) * | 1987-07-02 | 1992-11-19 | Kogyo Gijutsuin |
-
1983
- 1983-08-02 JP JP14131783A patent/JPH0684058B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222978A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-03 | 京セラ株式会社 | メタライズ用組成物 |
| JPS6272585A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-03 | 京セラ株式会社 | メタライズ用組成物 |
| JPS62197377A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-09-01 | 株式会社東芝 | イグナイタ−用基板 |
| JPH0472793B2 (ja) * | 1987-07-02 | 1992-11-19 | Kogyo Gijutsuin | |
| JPH02145776A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-05 | Eagle Ind Co Ltd | 炭化珪素の金属層接合方法 |
| JPH0551669B2 (ja) * | 1988-11-28 | 1993-08-03 | Eagle Ind Co Ltd |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0684058B2 (ja) | 1994-10-26 |
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