JPS62182171A - セラミツクスと金属部材との接合法 - Google Patents

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】 （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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

（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
。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。