JPS62128991A - Metallizing composition for nitride ceramic body and processtherefor - Google Patents

Metallizing composition for nitride ceramic body and processtherefor

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JPS62128991A
JPS62128991A JP26981185A JP26981185A JPS62128991A JP S62128991 A JPS62128991 A JP S62128991A JP 26981185 A JP26981185 A JP 26981185A JP 26981185 A JP26981185 A JP 26981185A JP S62128991 A JPS62128991 A JP S62128991A
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metallized
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はメタライズ組成物に関するもので、より詳細に
はオキシナイトライドガラス成分を含有し、窒化物セラ
ミック体の表面にメタライズ層を形成するのに有用なメ
タライズ組成物に関するものである。更に、この組成物
を用いた窒化物セラミック体のメタライズ方法に関する
ものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a metallizing composition, and more particularly, a metallizing composition containing an oxynitride glass component and forming a metallized layer on the surface of a nitride ceramic body. The present invention relates to a metallizing composition useful for. Furthermore, the present invention relates to a method of metallizing a nitride ceramic body using this composition.

〔先行技術及びその問題点〕[Prior art and its problems]

近時、セラミック体と金属との接合は両材料の複合的工
業技術にとって極めて重要な役割をなしている。そして
セラミック体の新規材料の開発に伴い、従来の酸化物セ
ラミック体にはない優れた性質、例えば高温高強度特性
を有する窒化ケイ素セラミックスが注目されており、か
かるセラミック体に対する金属との接合には優れた強度
が要求されている。
In recent years, the bonding of ceramic bodies and metals has played an extremely important role in the composite industrial technology of both materials. With the development of new materials for ceramic bodies, silicon nitride ceramics, which have excellent properties not found in conventional oxide ceramic bodies, such as high-temperature and high-strength properties, are attracting attention. Excellent strength is required.

上記接合に用いられるメタライズ方法には高温金属法(
例えば、テレフンケン法)が知られている。
The metallization method used for the above bonding includes the high temperature metal method (
For example, the Telefunken method) is known.

しかしながら、従来周知の高温金属法により窒化物セラ
ミック体をメタライズしても接着強度に劣り、容易に剥
離するという問題があった。
However, even if the nitride ceramic body is metallized by the conventionally well-known high-temperature metal method, there is a problem in that the adhesive strength is poor and it easily peels off.

〔問題点を解決する手段〕[Means to solve problems]

本発明者等は上記事情に鑑みて鋭意研究の結果、以下に
詳述する特定組成のオキシナイトライドガラスと高融点
金属粉末とを含有する組成物は窒化物セラミック体に強
固に密着し、剥離強度に優れたメタライズ層をこのセラ
ミック体上に形成し得ることを見出した。
In view of the above circumstances, the present inventors conducted intensive research and found that a composition containing oxynitride glass with a specific composition and high melting point metal powder, which will be described in detail below, firmly adheres to the nitride ceramic body and peels off. It has been found that a metallized layer with excellent strength can be formed on this ceramic body.

即ち、本発明によれば、周期律表第IIa族元素又は第
IIIa族元素から選ばれる少なくとも一種、アルミニ
ウム及びケイ素のオキシナイトライドガラスと高融点金
属粉末とから実質的に成ることを特徴とする窒化物セラ
ミック体のメタライズ組成物が提供される。
That is, according to the present invention, it is characterized in that it essentially consists of at least one selected from group IIa elements or group IIIa elements of the periodic table, oxynitride glass of aluminum and silicon, and high melting point metal powder. A composition for metallizing a nitride ceramic body is provided.

更に、本発明によれば、周期律表第na族元素又は第I
IIa族元素から選ばれる少なく心も一種、アルミニウ
ム及びケイ素のオキシナイトライドガラスと高融点金属
粉末とから実質的に成るメタライズ組成物をペースト状
とし、これを窒化物セラミック体の所要箇所に塗布した
後、非酸化性雰囲気中1000〜1600℃の温度で焼
付けることを特徴とする窒化物セラミック体メタライズ
方法が提供される。
Furthermore, according to the present invention, an element of group na or group I of the periodic table
A metallizing composition consisting essentially of an oxynitride glass of at least one selected from Group IIa elements, aluminum and silicon, and a high melting point metal powder was made into a paste form, and this was applied to the required locations on a nitride ceramic body. A method for metallizing a nitride ceramic body is provided, which is characterized in that the process is then baked at a temperature of 1000 to 1600°C in a non-oxidizing atmosphere.

本発明は、既に指摘した通り、前記組成のオキシナイト
ライドガラスをメタライズ用のガラスバインダーとして
用いることに特徴を有するものである。即ち、このオキ
シナイトライドガラスを用いることにより、従来のオキ
サイドガラスを用いたメタライズ組成物からはまったく
予想外な程に窒化物セラミック体に対して接着強度の優
れたメタライズ層の形成が可能となる。
As already pointed out, the present invention is characterized in that the oxynitride glass having the above composition is used as a glass binder for metallization. That is, by using this oxynitride glass, it is possible to form a metallized layer with excellent adhesive strength to a nitride ceramic body, which is completely unexpected from metallized compositions using conventional oxide glass. .

オキシナイトライドガラス 本発明のメタライズ組成物に用いるオキシナイトライド
ガラスの成るものは、従来Mg−5i−AI−0−Nガ
ラス或いはY−3i−AI−0−Nガラスとして知られ
ているが、酸素の一部が窒素で置換されていることが従
来のメタライズ用ガラスバインダーとの顕著な相違点で
ある。一般に、窒化物セラミック体に対する接着性の点
ではオキシナイトライドガラスの中の窒素の含有量は、
全体当たり2乃至19重量%、特に2乃至15重量%の
範囲にあるのがよい。
Oxynitride glass The oxynitride glass used in the metallized composition of the present invention is conventionally known as Mg-5i-AI-0-N glass or Y-3i-AI-0-N glass. A notable difference from conventional glass binders for metallization is that a portion of oxygen is replaced with nitrogen. In general, the nitrogen content in oxynitride glass in terms of adhesion to nitride ceramic bodies is
It is preferably in the range of 2 to 19% by weight, particularly 2 to 15% by weight, based on the total weight.

本発明のオキシナイトライドガラスにおいて、周期律表
第1)a族元素としてはベリリウム(Be)、マグネシ
ウム(Mg) 、カルシウム(Ca) 、ストロンチウ
ム(Sr)、バリウム(Ba)或いはこれら2種以上の
組合せを挙げることができるが、この内でもマグネシウ
ムが最も好適である。セラミック体に対する接着性の点
では周期律表第Ua族元素、AI及びSiは3成分基準
の原子比%で第1図で四つの直線I、■、■及び■で囲
まれた組成範囲にあることが望ましい(以下、第1[a
族元素を含むオキシナイトライドガラスをタイプ(i)
とする)。
In the oxynitride glass of the present invention, the Group 1) a elements of the periodic table include beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), or two or more of these. Among these combinations, magnesium is the most preferred. In terms of adhesion to ceramic bodies, the Ua group elements of the periodic table, AI and Si, are in the composition range surrounded by the four straight lines I, ■, ■, and ■ in Figure 1 in atomic ratio percentage based on the three components. (Hereinafter, the first [a
Type (i) oxynitride glass containing group elements
).

即ち、このタイプの前記オキシナイトライドガラス(i
)が3成分基準原子比%で表して、下記式 %式%() 式中、×は3成分基準での周期 律表第Ua族元素の原子比%、 Yはアルミニウムの原子比%、 Zはケイ素の原子比%であり2 、:、、:、テX+Y+Z=100 テあるものとする
That is, this type of oxynitride glass (i
) is expressed as the 3-component standard atomic ratio %, and the following formula % formula % () In the formula, × is the atomic ratio % of the Ua group element of the periodic table based on the 3-component standard, Y is the atomic ratio % of aluminum, Z is the atomic ratio % of silicon, and it is assumed that 2, :,, :, teX+Y+Z=100te.

で表わされる範囲内にあることが望ましい。It is desirable that the value be within the range expressed by .

尚、第1図中の直41)、■、■及び■は上記式中で等
号の場合の各式と対応する。
Note that the lines 41), ■, ■, and ■ in FIG. 1 correspond to the equations in the case of an equal sign in the above equations.

本発明者等の実験によれば、上記直線■、■、■及び■
で囲まれた組成範囲の更に望ましい範囲として下記式に
設定するのがよいことが判った。
According to experiments by the present inventors, the above straight lines ■, ■, ■, and ■
It has been found that a more desirable range within the composition range surrounded by is set to the following formula.

即ち、 Z≧0.37X−0,66Y・・・ (I)Z≧−〇、
06X+0.80Y・・・ (II)Y≧10    
        ・・・ (II)×≧IO・・・ (
IV) 本発明のオキシナイトライドガラスにおいて、周期律表
第IIIa族元素としてはスカンジウム(Sc)、イン
ドリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)
、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチ
ウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(t
!u)、ガドリニウム(Gd) 、テレビラム(Td)
 、ジスプロシウム(DV)、ホルミウム(Ho)、エ
ルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム
(Yb)、ルテチウム(Lu)等を挙げることができる
が、イツトリウム、ランタン、セリウムが好適である。
That is, Z≧0.37X-0,66Y... (I) Z≧-〇,
06X+0.80Y... (II)Y≧10
... (II)×≧IO... (
IV) In the oxynitride glass of the present invention, the Group IIIa elements of the periodic table include scandium (Sc), indolium (Y), lanthanum (La), and cerium (Ce).
, praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (t
! u), gadolinium (Gd), televisionram (Td)
, dysprosium (DV), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu), among which yttrium, lanthanum, and cerium are preferred.

セラミック体に対する接着性の点では周期律表第III
a族元素、AI及びSiは3成分基準の原子比%で第2
図における四つの直gv、 vi、■及び■で囲まれた
組成範囲にあることが望ましいc以下、第IIIaの族
元素を含むオキシナイトライドガラスをタイプ(ii 
)とする)。
III of the periodic table in terms of adhesion to ceramic bodies.
Group A elements, AI and Si have the second highest atomic ratio based on the three components.
Type (ii
).

即ち、このタイプのオキシナイトライドガラス(ii)
が3成分基準原子比%で表して、下記式2式%() 式中、Xは3成分基準での周期律 表第IIIa族元素の原子比%、 Yはアルミニウム原子比%、Zは ケイ素の原子比%であり、ここで X+y+z= t o oであるものとする。
That is, this type of oxynitride glass (ii)
is expressed as 3-component standard atomic ratio %, and the following formula 2% () In the formula, It is assumed here that X+y+z=t o o.

で表される組成を有することが望ましい。It is desirable to have a composition expressed by:

尚、第2図中の直線■、■、■、■は上記式中で等号の
場合の各式と対応する。
Incidentally, the straight lines ■, ■, ■, ■ in FIG. 2 correspond to each equation in the case of an equal sign in the above equation.

本発明者等の実験によれば、上記直線■、■、■及び■
で囲まれた組成範囲の更に望ましい範囲として下記式に
設定することがよいことが判った。
According to experiments by the present inventors, the above straight lines ■, ■, ■, and ■
It has been found that it is preferable to set the following formula as a more desirable composition range within the composition range surrounded by .

即ち、 Z≧0.28X+0.14Y・・・ (V)Z≧−0,
29X+0.59Y・・・ (Vl)Y≧10    
       ・・・ (I[[)×≧10     
      ・・・ (IV)本発明で用いるオキシナ
イトライドガラスは組成が上記の範囲となるように各窒
化物及び酸化物原料、或いは溶融条件下にオキシナイト
ライドとなる原料化合物を配合して均密混合し、これら
成分を溶融してガラス化することにより得られる。
That is, Z≧0.28X+0.14Y... (V)Z≧-0,
29X+0.59Y... (Vl)Y≧10
... (I[[)×≧10
(IV) The oxynitride glass used in the present invention is made by blending each nitride and oxide raw material or a raw material compound that becomes oxynitride under melting conditions so that the composition falls within the above range, and then homogeneously It is obtained by mixing, melting these components, and vitrifying them.

ケイ素原料としては、シリカ(Si(h)や窒化ケイ素
(SiJ4)を用いることができ、アルミニウム原料と
しては、アルミナ(AhO:+)や窒化アルミニウム(
AIN) 、或いは硝酸アルミニウム等を用いることが
できる。また、周期律表第■a族原料或いは第IIIa
族原料としては酸化物、水酸化物、窒化物、硝酸塩、炭
酸塩等を用いることができる。勿論、最終ガラス中に前
述した量の窒素が含有されるように、少なくとも1種の
原料の少なくとも一部として窒化物を用いなければなら
ない。
Silica (Si(h) and silicon nitride (SiJ4) can be used as silicon raw materials, and alumina (AhO:+) and aluminum nitride (SiJ4) can be used as aluminum raw materials.
AIN), aluminum nitrate, or the like can be used. In addition, raw materials from Group IVa of the periodic table or IIIa
As the group raw materials, oxides, hydroxides, nitrides, nitrates, carbonates, etc. can be used. Of course, nitrides must be used as at least part of the at least one raw material so that the final glass contains the aforementioned amounts of nitrogen.

本発明においては、アルミニウム原料の少なくとも一部
として窒化アルミニウムを用いることが望ましい。即ち
、窒化アルミニウムを用いることにより、一層均質で一
様なガラス化の達成され、また最終ガラス中に有効に窒
素を固定させることができる。
In the present invention, it is desirable to use aluminum nitride as at least a part of the aluminum raw material. That is, by using aluminum nitride, more homogeneous and uniform vitrification can be achieved, and nitrogen can be effectively fixed in the final glass.

本発明に用いるガラスは、上述した成分を必須不可欠と
するものであるが、それ以外の成分が混入されるのを排
除するものではない。例えば、ガラス組成物を調整する
のに伴ってボール等の粉砕媒体の摩耗により必然的に混
入されるような、例えば−〇、 ZrO□等があり、こ
れらは全組成物中10重量%以内で許容される。また、
例えば、AlzOz、AIM等の粉砕媒体を用いれば、
本発明のガラス組成物に要求される成分を混入すること
ができる。
Although the glass used in the present invention essentially contains the above-mentioned components, it is not excluded that other components may be mixed therein. For example, there are -〇, ZrO□, etc., which are inevitably mixed in due to the abrasion of grinding media such as balls as the glass composition is prepared, and these are contained within 10% by weight of the total composition. Permissible. Also,
For example, if a grinding medium such as AlzOz or AIM is used,
Components required for the glass composition of the present invention can be mixed.

更に本発明においては、上述した原料を所定範囲の混合
比率で調合し、非酸化性雰囲気中で加熱して溶融し、冷
却した。この加熱温度は1500乃至1900℃の温度
範囲に設定するのが望ましり、1500未満であれば容
易に溶けず、1900℃を超えると分解して揮発するよ
うになる。次いで粉砕して、塗布又はスクリーン印刷を
行いやすくするために100メツシユ以下の粒度に設定
するのがよい。
Furthermore, in the present invention, the above-mentioned raw materials were prepared in a predetermined mixing ratio, heated and melted in a non-oxidizing atmosphere, and cooled. It is desirable to set this heating temperature in the temperature range of 1500 to 1900°C; if it is less than 1500°C, it will not melt easily, and if it exceeds 1900°C, it will decompose and volatilize. It is then pulverized to a particle size of 100 mesh or less to facilitate coating or screen printing.

前記非酸化性雰囲気は真空雰囲気、窒素、アルゴン等の
ガスから成る不活性雰囲気のいずれでも選択できるが、
窒素ガスを用いると窒素ガス分圧に応じてガラス分解の
平衡を制御することができ、ガラスのガス化を制御して
無駄のない製作ができるという利点を有する。
The non-oxidizing atmosphere can be selected from either a vacuum atmosphere or an inert atmosphere consisting of a gas such as nitrogen or argon;
When nitrogen gas is used, it is possible to control the equilibrium of glass decomposition according to the nitrogen gas partial pressure, and there is an advantage that glass gasification can be controlled and manufacturing without waste can be achieved.

本発明の前記タイプ(i)及び(ii )のガラスは完
全に非晶質のガラスであってもよいし、また組成によっ
て成分の一部が結晶化された形で含有されていてもよい
。例えば、ガラス全体当たり40体積%以下のものが、
シリコンオキシナイトライド、サイアロン系化合物、N
含有シリケート等の結晶の形でガラス中に含有されてい
てもよい。
The glasses of types (i) and (ii) of the present invention may be completely amorphous glasses, or may contain some of the components in a crystallized form depending on the composition. For example, 40% by volume or less based on the whole glass,
Silicon oxynitride, sialon compound, N
It may be contained in the glass in the form of crystals such as silicates.

本発明に用いるオキシナイトライドガラスはタイプ(i
)とタイプ(ii )とを混合した形で使用することも
できる。この場合、ガラス(i)とガラス(ii)とを
粉末の形で混合してメタライズ組成物中に含有させても
、或いはガラス(i)とガラス(ii )とを予め溶融
混合して混溶ガラスの形で用いてもよい。
The oxynitride glass used in the present invention is of type (i
) and type (ii) can also be used in a mixed form. In this case, glass (i) and glass (ii) may be mixed in powder form and contained in the metallizing composition, or glass (i) and glass (ii) may be melted and mixed in advance. It may also be used in glass form.

)9う(、Q助艮皇 オキシナイトライドガラス中に分散混合させる高融点金
属粉末は基本的に焼付温度で溶融、気化等が起こらない
金属、金属のケイ化物、窒化物、ホウ化物の粉末で、ガ
ラスを焼付けした場合、金属、金属のケイ化物、窒化物
、ホウ化物或いはそれらの混合物として存在するもので
あればよく、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、
ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb
)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、モリブデン(
Mo)、タングステン(−)など周期律表第■、■、■
族a系列の金属元素粉末がよい。これらの内でもタング
ステン、モリブデン、タングステンシリサイド、モリブ
デンシリサイド、タングステンカーバイド、モリブデン
カーバイド、ニオブシリサイド、タンタルシリサイド或
いはこれらの2種以上の組合せが特に好適である。また
、金属粉末は100メツシユ以下の粒度を有することが
望ましい。
) 9 (,Q) The high melting point metal powder to be dispersed and mixed in the oxynitride glass is basically a metal, metal silicide, nitride, or boride powder that does not melt or vaporize at the baking temperature. When the glass is baked, it is sufficient that it exists as a metal, a metal silicide, nitride, boride, or a mixture thereof, such as titanium (Ti), zirconium (Zr),
Hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb)
), tantalum (Ta), chromium (Cr), molybdenum (
Mo), tungsten (-), etc. of the periodic table ■, ■, ■
Group A metal element powder is preferred. Among these, tungsten, molybdenum, tungsten silicide, molybdenum silicide, tungsten carbide, molybdenum carbide, niobium silicide, tantalum silicide, or a combination of two or more of these are particularly preferred. Further, it is desirable that the metal powder has a particle size of 100 mesh or less.

ガラスと高融点金属粉末との配合割合はかなり広い範囲
にわたって変化させ得るが、 PQにガラス粉末35乃
至90体積%、特に40乃至75体積%と、金属粉末I
O乃至65体積%、特に60乃至25体積%とを混合し
て用いるのがよい。
Although the blending ratio of glass and high melting point metal powder can vary over a fairly wide range, PQ contains 35 to 90 volume % glass powder, especially 40 to 75 volume %, and metal powder I
It is preferable to use a mixture of O to 65% by volume, especially 60 to 25% by volume.

本発明のメタライズ組成物は、セラミック体への塗布性
及び付着性を付与するための助剤を用いることができる
。例えば、本発明の組成物に有機バインダーや有機溶媒
を加えて塗布用組成物とする。有機バインダーとしては
、例えばニトロセルロース、エチルセルロース、有機溶
媒としては例えば、α−チルビオネール、プチルーカル
デトールアセテートを用いることができる。塗布性及び
付着性の点ではガラスと金属との合計量を基準にして、
1乃至10重量%の有機バインダー、及び10乃至20
重量%の有機溶媒を用いるのが望ましい。
The metallizing composition of the present invention can use an auxiliary agent to impart applicability and adhesion to a ceramic body. For example, an organic binder and an organic solvent are added to the composition of the present invention to prepare a coating composition. As the organic binder, for example, nitrocellulose or ethylcellulose can be used, and as the organic solvent, for example, α-chilbionel or petyl-caldetol acetate can be used. In terms of coatability and adhesion, based on the total amount of glass and metal,
1 to 10% by weight of an organic binder, and 10 to 20% by weight of an organic binder;
It is desirable to use % by weight of organic solvent.

メタライズドセラミック  びその製法−例として第3
図に本発明の方法によるメタライズ構造の一部縦断斜視
図を示す。
Metallized ceramic Bison manufacturing method - Example 3
The figure shows a partially vertical perspective view of a metallized structure obtained by the method of the present invention.

窒化物セラミック体1上の接合に必要なエリアにわたっ
て定着されたメタライズ組成物は焼付けによってメタラ
イズ部2を形成しており、このメタライズ部2上にメッ
キによりニッケル(Ni)N3、続けてメッキにより金
(Au)層4を形成し、金層4上にハンダ付が可能な状
態とする。
The metallized composition fixed over the area necessary for bonding on the nitride ceramic body 1 is baked to form a metallized part 2, and on this metallized part 2, nickel (Ni)N3 is applied by plating, and then gold is applied by plating. A (Au) layer 4 is formed on the gold layer 4 so that it can be soldered.

窒化物セラミック体としては、窒化ケイ素(SisN4
)、窒化アルミニウム(AIN) 、サイアロン、窒化
ホウ素(BN)、窒化チタン(TiN) 、窒化ジルコ
ニウム(ZrN )等の1種又は2種以上の組合せから
成る焼結体を挙げることができる。勿論、これらの焼結
体は窒化物セラミック体の本質を逸脱しない範囲内で、
他の成分、例えば酸化物セラミック等を含有していても
よく、また各種焼結助剤を含有していてもよい。
As the nitride ceramic body, silicon nitride (SisN4
), aluminum nitride (AIN), sialon, boron nitride (BN), titanium nitride (TiN), zirconium nitride (ZrN), and the like. Of course, these sintered bodies can be used within the scope of not departing from the essence of nitride ceramic bodies.
It may contain other components, such as oxide ceramics, and may also contain various sintering aids.

焼結助剤としては周期律表第IIa族、第IIIa族元
素、アルミニウム及びケイ素などの酸化物及び窒化アル
ミニウム(AIN)の単独もしくは組合わせて使用され
る。これらの助剤は焼結によって粒間相の主相を形成し
、粒間相は通常、オキシナイ)・ライドガラス或いはこ
のガラスが結晶化したオキシナイトライドガラスから構
成されている。
As the sintering aid, elements of groups IIa and IIIa of the periodic table, oxides such as aluminum and silicon, and aluminum nitride (AIN) are used alone or in combination. These auxiliary agents form the main phase of the intergranular phase by sintering, and the intergranular phase is usually composed of oxynitride glass or oxynitride glass obtained by crystallizing this glass.

所定の形状に成形され、焼結されたセラミック体1のメ
タライズすべき表面を研磨し、メタライズ面を容易する
。この面に、前述したメタライズ用塗布組成物をシルク
スクリーン印刷或いはその他の塗布手段で塗布する。こ
の塗布層を1000乃至1600℃、好適には1300
乃至1600℃の温度範囲内に設定された非酸化性雰囲
気で加熱して焼付けずればよい。この非酸化性雰囲気に
ついては真空雰囲気、窒素、アルゴン等のガスから成る
不活性雰囲気のいずれでもよく、特に窒素ガスを用いる
と窒素ガス分圧に応じてガラス分解の平衡を制御するこ
とができてガラスのガス化を制御するのに加えて、メタ
ライズ層に気泡が発生せず、優れたメタライズドセラミ
ック体を効率的に作製することができる。
The surface to be metalized of the ceramic body 1 which has been molded into a predetermined shape and sintered is polished to make the metallized surface easier. The metallizing coating composition described above is applied to this surface by silk screen printing or other coating means. This coating layer is heated to 1000 to 1600°C, preferably 1300°C.
It may be baked by heating in a non-oxidizing atmosphere set within a temperature range of 1,600°C. This non-oxidizing atmosphere may be either a vacuum atmosphere or an inert atmosphere consisting of a gas such as nitrogen or argon. In particular, when nitrogen gas is used, the equilibrium of glass decomposition can be controlled according to the nitrogen gas partial pressure. In addition to controlling the gasification of the glass, the metallized layer is free of bubbles and superior metallized ceramic bodies can be efficiently produced.

メタライズ層の厚みは一般に5乃至50mm、特に10
乃至30mmの範囲にあるのがよい。
The thickness of the metallized layer is generally 5 to 50 mm, especially 10 mm.
The distance is preferably in the range of 30 mm to 30 mm.

本発明において、メタライズ層の形成にオキシナイトラ
イドガラスを用いると、このガラスが接するセラミック
スの間で物質の移動が容易となり、低い温度によりセラ
ミックス平衡蒸気圧が低く設定できるためにセラミック
ス界面の分解や気泡発生を著しく低減せしめることがで
きた。加えて、このガラスは窒化物セラミック体との濡
れ性に優れており、またガラス中の高濃度窒素成分によ
り、オキサイドガラスに比べて反応による気泡の発生を
抑制でき、この結果メタライズ層の窒化物セラミンク体
への接合強度を著しく向上せしめている。
In the present invention, when oxynitride glass is used to form the metallized layer, substances can easily move between the ceramics in contact with the glass, and the low temperature allows the equilibrium vapor pressure of the ceramics to be set low, thereby preventing decomposition of the ceramic interface. It was possible to significantly reduce the generation of bubbles. In addition, this glass has excellent wettability with the nitride ceramic body, and the high concentration of nitrogen in the glass suppresses the generation of bubbles due to reactions compared to oxide glass, resulting in the formation of nitrides in the metallized layer. This significantly improves the bonding strength to the ceramic body.

更に、オキシナイトライドガラスは他のガラスに比べて
強度及び硬度に優れており、高温下での粘性も大きく、
且つ耐水性及び耐薬品性にも優れている。これにより、
本発明のメタライズドセラミック体を高温構造材として
好適なものとしている。
Furthermore, oxynitride glass has superior strength and hardness compared to other glasses, and has high viscosity at high temperatures.
It also has excellent water resistance and chemical resistance. This results in
The metallized ceramic body of the present invention is suitable as a high-temperature structural material.

得られたメタライズ部の上には、既述のように接合すべ
き金属をハンダ付けして構造材としたり、Auもしくは
Niのような高い導電性を有する金属をメッキしてプリ
ント基板のような導体配線を形成して電気的材料に応用
することができる。
On the obtained metallized part, the metal to be joined can be soldered as a structural material as described above, or a highly conductive metal such as Au or Ni can be plated to form a printed circuit board. It can be applied to electrical materials by forming conductor wiring.

本発明のメタライズドセラミック体に関して、後記のは
んだ付は後の接合強度の測定方法をここで第4図により
説明してお(。
Regarding the metallized ceramic body of the present invention, a method for measuring the bonding strength after soldering described later will be explained with reference to FIG.

即ち、テストピースSである窒化物セラミック体1は左
右より万力8によって中央方向に圧縮力〔大矢印〕を付
与された状態で堅固に固定されており、金1i4上に吊
金具5をハンダ6をもって固定し、この吊金具5の上端
にプッシュプルゲージ(ゼンマイばねばかり)7を取付
ける。この状態で吊金具5を30mm/分の速さで上方
に引き上げ、メタライズ部2がセラミック体1より剥離
した瞬間の強度をゲージ7で読み取る。
That is, the nitride ceramic body 1, which is the test piece S, is firmly fixed with a compressive force [large arrow] applied toward the center by vices 8 from the left and right sides, and the hanging fitting 5 is soldered onto the gold 1i4. 6, and a push-pull gauge (spring spring balance) 7 is attached to the upper end of this hanging fitting 5. In this state, the hanging fixture 5 is pulled upward at a speed of 30 mm/min, and the strength at the moment the metallized portion 2 is separated from the ceramic body 1 is read using the gauge 7.

〔実施例〕〔Example〕

(1)窒化物セラミック体 第1表に示す通りの焼結助剤を含む窒化物セラミック用
出発原料を粉砕混合し、所望の形状に成形し、脱バイン
ダー後、窒素雰囲気中第1表に示すような焼成条件にて
焼成し、然る後1、この焼結体のメタライズ面を250
番のダイヤモンドホイールにて研磨し、テストピース(
試料tlh a −1乃至a−7)を得た。
(1) Nitride ceramic body Starting materials for nitride ceramics containing sintering aids as shown in Table 1 are pulverized and mixed, formed into a desired shape, and after debinding, in a nitrogen atmosphere as shown in Table 1. After firing under the following firing conditions, the metallized surface of this sintered body was heated to 250
The test piece (
Samples tlh a-1 to a-7) were obtained.

(2)オキシナイトライドガラス 第2表に示す通りの配合成分及び配合比率から成る原料
を均密混合し、大方晶BNを内面にコーディングしたS
iC製ルツボに投入した。次いで窒素ガス雰囲気中第2
表に示すような溶融条件にて加熱溶融し、続けて放冷し
た。
(2) Oxynitride glass S made by intimately mixing raw materials with the ingredients and proportions shown in Table 2 and coating the inner surface with orthogonal BN.
It was put into an iC crucible. Then, a second
The material was heated and melted under the melting conditions shown in the table, and then allowed to cool.

かくして得れたカレントを乳鉢中で粗粉砕し、振動ミル
にて325メツシユ以下の粒径に調整した。
The current thus obtained was coarsely ground in a mortar and adjusted to a particle size of 325 mesh or less using a vibrating mill.

尚、第2表中、MgO、CaO+ SrOはそれぞれM
g(OH)t。
In addition, in Table 2, MgO and CaO+ SrO are each M
g(OH)t.

CaC0t+ 5rCO:+をそれぞれ原料として用い
た。
CaC0t+ 5rCO:+ were used as raw materials, respectively.

(3)定着及び焼付け 325メソシユ以下の粒度に調整した高融点金属粉末と
、前記オキシナイトライドガラスを第3表に示す通りの
配合比で混合し、更に、有機バインダー及び有機溶媒を
加えてメタライズ組成物とした。
(3) Fixing and baking: Mix the high-melting point metal powder adjusted to a particle size of 325 mS or less and the oxynitride glass in the mixing ratio shown in Table 3, and further add an organic binder and an organic solvent to metallize. It was made into a composition.

この組成物を(1)にて得られたセラミック体上に4m
m”の面積に亘って20〜30μ…の厚みで塗布し、窒
素雰囲気中第3表に示す通りの条件で焼付けを行ってメ
タライズ部を得た。
This composition was placed on the ceramic body obtained in (1) for 4 m.
The coating was applied to a thickness of 20 to 30 .mu.m over an area of 1.5 m", and baked under the conditions shown in Table 3 in a nitrogen atmosphere to obtain a metallized part.

更に、上記メタライズ部にNi無電界メッキを施して前
述した通りの方法にしたがって吊金具をハンダ付けして
メタライズ部とセラミック体との剥離強度測定を実施し
た。
Furthermore, Ni electroless plating was applied to the metallized portion, a hanging fitting was soldered to the metallized portion in accordance with the method described above, and the peel strength between the metallized portion and the ceramic body was measured.

尚、この測定は各試験につきそれぞれ20個のテストピ
ースを用いて行った。
Note that this measurement was performed using 20 test pieces for each test.

この結果は第3表に示す通りである。The results are shown in Table 3.

第3表から明らかな通り、試験光1乃至7.14乃至1
9においては剥離強度に優れており、51MPa以上の
高い値を示している。
As is clear from Table 3, test light 1 to 7.14 to 1
No. 9 has excellent peel strength, showing a high value of 51 MPa or more.

これに対して試験磁8.9では、ガラスと金属の配合比
率が本発明の望ましい範囲から外れているため、顕著に
劣化した特性値を示しており、また試験光10乃至13
では本発明の望ましいガラス組成から外れているために
優れた剥離強度が得られなかった。
On the other hand, the test magnet 8.9 shows significantly deteriorated characteristic values because the blending ratio of glass and metal is outside the desirable range of the present invention, and the test light 10 to 13 shows significantly deteriorated characteristic values.
In this case, excellent peel strength could not be obtained because the glass composition deviated from the desired glass composition of the present invention.

更に上記実施例以外に高融点金属粉末としてT a S
 I Z I T i N + T t B z + 
Z r B z + Z r Nを用いても本発明が主
旨とするものと同様な効果が得られた。
Furthermore, in addition to the above examples, T a S is used as a high melting point metal powder.
I Z I T i N + T t B z +
Even when Z r B z + Z r N was used, the same effect as the main idea of the present invention was obtained.

更にまた、前記以外の周期律表第1)a族及び第1)1
a族元素を用いても、そして前記以外の他の窒化物セラ
ミック体ヘメタライズしても本発明の効果が達成できた
Furthermore, other than the above, Group 1) a and Group 1) 1 of the periodic table
The effects of the present invention could be achieved even when a group a element was used and even when a nitride ceramic body other than those mentioned above was hemetallized.

また、SiO□、 MgO,CaOから成る焼結助剤を
用いたアルミナセラミックス(純度96重重量)に対し
て従来周知の高温金属法に基づいてMo85重量%−M
n10重世%−3ing 5重量%のメタライズ組成物
を焼付けし、前述に従って剥離強度を測定したところ約
50MPaであるが、窒化物セラミック体に対しては接
着せず、容易に剥離する。
In addition, based on the conventionally well-known high-temperature metal method, Mo85%-M
A metallizing composition containing 5% by weight of n10 weight%-3ing was baked and its peel strength was measured as described above to be about 50 MPa, but it did not adhere to the nitride ceramic body and was easily peeled off.

しかしながら、本発明のメタライズ組成物を用いるとア
ルミナセラミックスに対する接着性以上の強度を得るこ
とができた。
However, when the metallizing composition of the present invention was used, it was possible to obtain strength that exceeded the adhesion to alumina ceramics.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述の通り、本発明のメタライズ組成物を用いると窒化
物セラミック体と金属との接合強度を著しく向上させる
ことができた。更に、このメタライズ組成物は耐水性及
び耐薬品性にも優れているため、広範な用途に適する。
As mentioned above, when the metallizing composition of the present invention was used, the bonding strength between the nitride ceramic body and the metal could be significantly improved. Furthermore, this metallized composition has excellent water resistance and chemical resistance, so it is suitable for a wide range of uses.

かくして、本発明により得られたセラミックー金属接合
体は産業機械用の各種部品や、半導体パッケージや各種
セラミック基板などの電子部品に用いることができる。
Thus, the ceramic-metal bonded body obtained according to the present invention can be used for various parts for industrial machinery and electronic parts such as semiconductor packages and various ceramic substrates.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る周期律表第1)a族元素、アルミ
ニウム及びケイ素のオキシナイトライドガラスの好適な
3成分組成範囲を示す図であり、第2図は本発明に係る
周期律表第IIIa族元素、アルミニウム及びケイ素の
オキシナイトライドガラスの好適な3成分組成範囲を示
す図であり、第3図は本発明によるメタライズ構造の一
部縦断斜視図、第4図は本発明の実施例に用いられる強
度測定方法を示す概略図である。 1・・・窒化物セラミック体 2・・・メタライズ部 3・・・ニッケル層4・・・金
層 代理人  弁理士  1)原 勝 彦 第0図
FIG. 1 is a diagram showing a preferred three-component composition range of an oxynitride glass containing group 1) a elements of the periodic table, aluminum, and silicon according to the present invention, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing a preferred three-component composition range of an oxynitride glass containing Group IIIa elements, aluminum, and silicon; FIG. 3 is a partially vertical perspective view of a metallized structure according to the present invention; FIG. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the intensity measurement method used in the example. 1... Nitride ceramic body 2... Metallized portion 3... Nickel layer 4... Gold layer Agent Patent attorney 1) Katsuhiko Hara Figure 0

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)周期律表第IIa族元素又は第IIIa族元素から選
ばれる少なくとも一種、アルミニウム及びケイ素のオキ
シナイトライドガラスと高融点金属粉末とから実質的に
成ることを特徴とする窒化物セラミック体のメタライズ
組成物。
(1) A nitride ceramic body consisting essentially of at least one element selected from group IIa or IIIa elements of the periodic table, oxynitride glass of aluminum and silicon, and high melting point metal powder. Metallizing composition.
(2)周期律表第IIa族元素又は第IIIa族元素から選
ばれる少なくとも一種、アルミニウム及びケイ素のオキ
シナイトライドガラスと高融点金属粉末とから実質的に
成るメタライズ組成物をペースト状とし、これを窒化物
セラミック体の所要箇所に塗布した後、非酸化性雰囲気
中1000〜1600℃の温度で焼付けることを特徴と
する窒化物セラミック体のメタライズ方法。
(2) A metallized composition consisting essentially of at least one element selected from Group IIa or Group IIIa elements of the periodic table, oxynitride glass of aluminum and silicon, and high melting point metal powder is made into a paste form, and this is made into a paste. A method for metallizing a nitride ceramic body, which comprises coating the nitride ceramic body at required locations and then baking the body at a temperature of 1000 to 1600°C in a non-oxidizing atmosphere.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0283266A (en) * 1988-09-20 1990-03-23 Murata Mfg Co Ltd Production of aln sintered compact
JPH03501779A (en) * 1987-12-24 1991-04-18 ドイチエ トムソン‐ブラント ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング connector device

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