JPS62182171A - セラミツクスと金属部材との接合法 - Google Patents
セラミツクスと金属部材との接合法Info
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- 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】
(産業上の利用分野)
本発明はセラミックスと金属部材との接合法。
詳しくは表面にメタライズ層を設けたセラミックスと銅
、ニッケル、鋼、モリブデン、タングステン等の金属部
材との接合法に関する。
、ニッケル、鋼、モリブデン、タングステン等の金属部
材との接合法に関する。
(従来の技術)
従来から半導体素子のパッケージ、集積回路用基板、構
造用部品(マグネトロン用外囲器、気密端子、電子管)
などにセラミックスと金属部材とを接合した接合体が用
いられている。
造用部品(マグネトロン用外囲器、気密端子、電子管)
などにセラミックスと金属部材とを接合した接合体が用
いられている。
従来は、第2図に示すようにメタライズ層2を有するセ
ラミックス1とセラミックス1よシ対向面積の大きい金
属部材3とをろう材4を介して接合していたが、ろう材
4が金属3の部分に多く付着して金属3の接合面積がセ
ラミックス1に比較して多いと共にセラミックス1と金
属部材3との熱膨張係数の違いによシセラミックス1に
係る応力が大きくなり、メタライズ層2の端部からセラ
ミックス1内部へクラック6が入り、セラミックス1が
破壊したシ、接合強度が低下するなどの欠点があった。
ラミックス1とセラミックス1よシ対向面積の大きい金
属部材3とをろう材4を介して接合していたが、ろう材
4が金属3の部分に多く付着して金属3の接合面積がセ
ラミックス1に比較して多いと共にセラミックス1と金
属部材3との熱膨張係数の違いによシセラミックス1に
係る応力が大きくなり、メタライズ層2の端部からセラ
ミックス1内部へクラック6が入り、セラミックス1が
破壊したシ、接合強度が低下するなどの欠点があった。
このような欠点を解決するため、特開昭59−1028
76号公報に記載されているように、非酸化物セラミッ
クスと金属部材の中間の熱膨張係数を有する物質(酸化
物セラミック層および金属層)を非酸化物セラミックス
と金属部材との間に介在させて接合する方法、特開昭6
0−90877号公報に記載されているように、 Si
C焼結体の金属化表面に低熱膨張率金属薄板をロー付し
、該低熱膨張金8属板を介して他の金属部材に一部非接
合部分を残して接合する方法などが提案されている。
76号公報に記載されているように、非酸化物セラミッ
クスと金属部材の中間の熱膨張係数を有する物質(酸化
物セラミック層および金属層)を非酸化物セラミックス
と金属部材との間に介在させて接合する方法、特開昭6
0−90877号公報に記載されているように、 Si
C焼結体の金属化表面に低熱膨張率金属薄板をロー付し
、該低熱膨張金8属板を介して他の金属部材に一部非接
合部分を残して接合する方法などが提案されている。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、特開昭59−102876号公報に示さ
れる方法、特開昭60−90877号公報に示される方
法などでは、中間層を介して接合するため、直接金属部
材を接合できないという欠点があった。
れる方法、特開昭60−90877号公報に示される方
法などでは、中間層を介して接合するため、直接金属部
材を接合できないという欠点があった。
本発明はこのような欠点のないセラミックスと金属部材
との接合法を提供することを目的とするものである。
との接合法を提供することを目的とするものである。
(問題点を解決するための手段)
本発明者らは上記の欠点について研究を重ねた結果、セ
ラミックスのメタライズ層の端部に相対する金属部材の
表面に非金mfE7をもうけることにより、セラミック
スよシ対向面積の大きい金属部材を用いてもセラミック
スの破壊、接合強度の低下などの欠点がなくセラミック
スと金属部材をろう材を介して直接接合できることを見
い出した。
ラミックスのメタライズ層の端部に相対する金属部材の
表面に非金mfE7をもうけることにより、セラミック
スよシ対向面積の大きい金属部材を用いてもセラミック
スの破壊、接合強度の低下などの欠点がなくセラミック
スと金属部材をろう材を介して直接接合できることを見
い出した。
本発明は表面にメタライズ層を設けたセラミックスと金
属部材とをろう材により接合する方法において、メタラ
イズ層の端部に相対する部分の金属部材の表面に非金属
層を形成し、かつメタライズ層と金属部材との間にろう
材を介して接合するセラミックスと金属部材との接合法
に関する。
属部材とをろう材により接合する方法において、メタラ
イズ層の端部に相対する部分の金属部材の表面に非金属
層を形成し、かつメタライズ層と金属部材との間にろう
材を介して接合するセラミックスと金属部材との接合法
に関する。
本発明において用いられるセラミックスの種類について
は特に制限はないが、酸化物系セラミックスよりも一般
に熱膨張係数が小さい非酸化物系セラミックス、例えば
炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素などが好ましい
。
は特に制限はないが、酸化物系セラミックスよりも一般
に熱膨張係数が小さい非酸化物系セラミックス、例えば
炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素などが好ましい
。
またメタライズ層の形成方法は、モリブデン。
タングステン等の高融点金属を主成分とするペーストを
塗布し焼成する方法、銅、ニッケル等をセラミックスに
直接めっきする方法、物理蒸着法などの方法があるが本
発明においては特に制限は危い。
塗布し焼成する方法、銅、ニッケル等をセラミックスに
直接めっきする方法、物理蒸着法などの方法があるが本
発明においては特に制限は危い。
更に本発明において用いられるろう材は、銀・銅共晶ろ
う、銀ろう、銅ろう、金ろう等が用いられ、金属部材は
、銅、ニッケル、鋼、モリブデン。
う、銀ろう、銅ろう、金ろう等が用いられ、金属部材は
、銅、ニッケル、鋼、モリブデン。
タングステン等が用いられる。
金属部材の表面に形成する非金属層には、酸化珪素、酸
化アルミニウム等の酸化物、炭化珪素。
化アルミニウム等の酸化物、炭化珪素。
炭化チタン等の炭化物、窒化珪素、窒化アルミニウム等
の窒化物などが用いられる。
の窒化物などが用いられる。
またこれらの非金属層の形成方法については特に制限は
ないが、スパッタ(物理LH法)、CVD(化学気相蒸
着法)などの方法で形成することが好ましい。非金属層
の厚さについては特に制限はない。
ないが、スパッタ(物理LH法)、CVD(化学気相蒸
着法)などの方法で形成することが好ましい。非金属層
の厚さについては特に制限はない。
(実施例)
以下本発明の実施例を図面の第1図を引用して説明する
。
。
実施例1
セラミックスとして第1図の(a)に示す寸法が20m
X20nnap厚み1.0 mmの炭化珪素基板(日立
製作新製、商品名5C−101)7上にモリブデンペー
ストを18wX l 8ann、厚み20μmの寸法に
スクリーン印刷し、ついで弱還元性雰囲気中で1300
℃で1時間焼成した後、無電解ニッケルめっき(日本カ
ニゼン製、商品名S−680)を2μmの厚みに施し、
第1図のTblに示すようなメタライズ層2を形成した
。
X20nnap厚み1.0 mmの炭化珪素基板(日立
製作新製、商品名5C−101)7上にモリブデンペー
ストを18wX l 8ann、厚み20μmの寸法に
スクリーン印刷し、ついで弱還元性雰囲気中で1300
℃で1時間焼成した後、無電解ニッケルめっき(日本カ
ニゼン製、商品名S−680)を2μmの厚みに施し、
第1図のTblに示すようなメタライズ層2を形成した
。
一方第1図の(C)に示す寸法が40mmX40閣。
厚み2mの無酸素銅板8を用い、この無酸素銅板8に炭
化珪素基板7を接合した際、メタライズ層2の端部に相
対する部分の無酸素鋼板8の表面に酸化珪素をスパッタ
によシ付着させ、非金属層5を形成した。なお非金属層
の幅はZ2amで厚さは0.5μmとした。またメタラ
イズ層2に接合される部分の金属部材の寸法は外形17
.6ansX 17.6−と炭化珪素基板7より小さく
した。
化珪素基板7を接合した際、メタライズ層2の端部に相
対する部分の無酸素鋼板8の表面に酸化珪素をスパッタ
によシ付着させ、非金属層5を形成した。なお非金属層
の幅はZ2amで厚さは0.5μmとした。またメタラ
イズ層2に接合される部分の金属部材の寸法は外形17
.6ansX 17.6−と炭化珪素基板7より小さく
した。
次に非金属層5を形成した無酸素鋼板8とメタライズ層
2を設けた炭化珪素基板7との間に銀−銅共晶ろうを介
在させH!雰囲気中850℃で10分間加熱して第1図
の(d)に示すように炭化珪素基板7と無酸素銅板8と
を接合した。なお比較のため非金属層を形成していない
無酸素銅板に対しても同様の接合を行なった。比較例の
場合は、接合後にセラミックスが破壊したが、非金属層
を形成した無酸素銅板を接合したものは、断面を観察し
てもクシツクの発生は認められなかった。なお第1図の
fd)において4はろう材である。
2を設けた炭化珪素基板7との間に銀−銅共晶ろうを介
在させH!雰囲気中850℃で10分間加熱して第1図
の(d)に示すように炭化珪素基板7と無酸素銅板8と
を接合した。なお比較のため非金属層を形成していない
無酸素銅板に対しても同様の接合を行なった。比較例の
場合は、接合後にセラミックスが破壊したが、非金属層
を形成した無酸素銅板を接合したものは、断面を観察し
てもクシツクの発生は認められなかった。なお第1図の
fd)において4はろう材である。
実施例2
セラミックスとして実施例1で用いたメタライズ層を有
する炭化珪素基板を用い、金属部材として実施例1で用
いた無酸素銅版と同一形状のモリブデン仮にニッケルめ
っき(日本カニゼン裂、商品名!9−680)を3μm
の厚みに施したものを用いた。以下実施例1と同様の方
法でメタライズ層の端部に相対する部分のモリブデン板
の表面に非金属層を形成し、ついで炭化珪素基板とモリ
ブデン板とを接合した。iた比較のため非金属層を形成
しないニッケルめっきモリブデン板に対しても同様の接
合を行なった。比較例の場合は、断面を観察するとメタ
ライズ層の端部からクラックの発生が認められたが、非
金属層を形成したモリブデン板を接合したものは、クラ
ックの発生は認められなかった。
する炭化珪素基板を用い、金属部材として実施例1で用
いた無酸素銅版と同一形状のモリブデン仮にニッケルめ
っき(日本カニゼン裂、商品名!9−680)を3μm
の厚みに施したものを用いた。以下実施例1と同様の方
法でメタライズ層の端部に相対する部分のモリブデン板
の表面に非金属層を形成し、ついで炭化珪素基板とモリ
ブデン板とを接合した。iた比較のため非金属層を形成
しないニッケルめっきモリブデン板に対しても同様の接
合を行なった。比較例の場合は、断面を観察するとメタ
ライズ層の端部からクラックの発生が認められたが、非
金属層を形成したモリブデン板を接合したものは、クラ
ックの発生は認められなかった。
実施例3
セラミックスとして実施例1と同一形状の96チアルミ
ナ基板(日立化成工秦裂、商品名ハロックス+552)
を用い、この基板にモリブデンペーストを実施例1と同
様の方法でスクリーン印刷し2弱還元性雰囲気中で1,
450℃で1時間焼成した後、実施例1と同様にニッケ
ルめっきを施しメタライズ層を形成した。また金属部材
としては。
ナ基板(日立化成工秦裂、商品名ハロックス+552)
を用い、この基板にモリブデンペーストを実施例1と同
様の方法でスクリーン印刷し2弱還元性雰囲気中で1,
450℃で1時間焼成した後、実施例1と同様にニッケ
ルめっきを施しメタライズ層を形成した。また金属部材
としては。
実施例1で用いた非金属層を形成した無酸素銅板を用い
た。これらを実施例1と同様の方法で接合した。なお、
比較のため非金属層を形成しない無酸素銅板に対しても
同様の接合を行なった。いずれの場合も接合後にはメタ
ライズ端部からのクラックは観察されなかった。そこで
−65°C〜+150℃の液中の熱衝撃試験を100サ
イクル行なったところ、比較例の場合は、メタライズ端
部からのクラックが観察されたが、非金属層を形成した
接合品にはクラックは認められなかった。
た。これらを実施例1と同様の方法で接合した。なお、
比較のため非金属層を形成しない無酸素銅板に対しても
同様の接合を行なった。いずれの場合も接合後にはメタ
ライズ端部からのクラックは観察されなかった。そこで
−65°C〜+150℃の液中の熱衝撃試験を100サ
イクル行なったところ、比較例の場合は、メタライズ端
部からのクラックが観察されたが、非金属層を形成した
接合品にはクラックは認められなかった。
(発明の効果)
本発明の接合法によれば、セラミックスに係る応力が従
来に比較し小さくなるのでセラミックスの破壊や、接合
強度の低下などの欠点がなく、セラミックスと金属部材
とをろう材を介して直接接合することが可能となる。
来に比較し小さくなるのでセラミックスの破壊や、接合
強度の低下などの欠点がなく、セラミックスと金属部材
とをろう材を介して直接接合することが可能となる。
第1図の(at、 (bl、 (C)および(d)は本
発明の一実施例になるセラミックスと金属部材との接合
体の製造工程を示す断面図、第2図は従来の方法で接合
した接合体を示す断面図である。 符号の説明
発明の一実施例になるセラミックスと金属部材との接合
体の製造工程を示す断面図、第2図は従来の方法で接合
した接合体を示す断面図である。 符号の説明
Claims (1)
- 1、表面にメタライズ層を設けたセラミックスと金属部
材とをろう材により接合する方法において、メタライズ
層の端部に相対する部分の金属部材の表面に非金属層を
形成し、かつメタライズ層と金属部材との間にろう材を
介して接合することを特徴とするセラミックスと金属部
材との接合法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2092986A JPS62182171A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | セラミツクスと金属部材との接合法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2092986A JPS62182171A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | セラミツクスと金属部材との接合法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62182171A true JPS62182171A (ja) | 1987-08-10 |
Family
ID=12040902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2092986A Pending JPS62182171A (ja) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | セラミツクスと金属部材との接合法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62182171A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0425138A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ボンディングツール |
JP2008513221A (ja) * | 2004-09-23 | 2008-05-01 | フジフィルム ディマティックス,インコーポレイテッド | フレキシブル回路のはんだ付け |
EP2851151A1 (en) * | 2013-09-20 | 2015-03-25 | Alstom Technology Ltd | Method of fixing through brazing heat resistant component on a surface of a heat exposed component |
WO2016056203A1 (ja) * | 2014-10-07 | 2016-04-14 | Dowaメタルテック株式会社 | 金属-セラミックス回路基板およびその製造方法 |
-
1986
- 1986-01-31 JP JP2092986A patent/JPS62182171A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0425138A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ボンディングツール |
JP2008513221A (ja) * | 2004-09-23 | 2008-05-01 | フジフィルム ディマティックス,インコーポレイテッド | フレキシブル回路のはんだ付け |
EP2851151A1 (en) * | 2013-09-20 | 2015-03-25 | Alstom Technology Ltd | Method of fixing through brazing heat resistant component on a surface of a heat exposed component |
JP2015059084A (ja) * | 2013-09-20 | 2015-03-30 | アルストム テクノロジー リミテッドALSTOM Technology Ltd | 耐熱コンポーネントを熱露出コンポーネントの表面上に固定する方法 |
WO2016056203A1 (ja) * | 2014-10-07 | 2016-04-14 | Dowaメタルテック株式会社 | 金属-セラミックス回路基板およびその製造方法 |
JP2016074565A (ja) * | 2014-10-07 | 2016-05-12 | Dowaメタルテック株式会社 | 金属−セラミックス回路基板およびその製造方法 |
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