JPS6230684A - セラミツクスのメタライズ法 - Google Patents

セラミツクスのメタライズ法

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JPS6230684A
JPS6230684A JP16937785A JP16937785A JPS6230684A JP S6230684 A JPS6230684 A JP S6230684A JP 16937785 A JP16937785 A JP 16937785A JP 16937785 A JP16937785 A JP 16937785A JP S6230684 A JPS6230684 A JP S6230684A
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copper
ceramics
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metallized layer
oxide
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江畑 儀弘
正憲 香山
玉利 信幸
木下 実
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/105Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by conversion of non-conductive material on or in the support into conductive material, e.g. by using an energy beam

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、セラミックスのメタライズ法に関する。
従来技術とその問題点 セラミックスは、一般に耐熱性、耐磨耗性、絶縁性等に
優れているものの、耐m 撃性に劣る為、構造材料とし
ては、金属との接合体として使用されることが多い。セ
ラミックスと金属とを接合する場合には、予めセラミッ
クス表面をメタライズしておく必要があり、又セラミッ
クスを導電材料として使用する場合にも、その表面をメ
タライズしておく必要がある。
セラミックスのメタライズ法としては、テレフンケン法
、活性金属法、水素化合物法、酸化物ソルダー法、炭酸
銀法等が知られているが、テレフンケン法以外の方法は
、はとんど使用されていない。これは、工程が複雑であ
るのみならず、得られたメタライズ層の接着強度、耐熱
衝撃性、耐化学薬品性等が充分でない場合が多いからで
ある。
現在一般的に使用されているテレフンケン法においては
、セラミックス表面にモリブデン−マンガンを被覆し、
非酸化性雰囲気中1400〜1700℃程度の高温で焼
き付は処理した後、金属メッキを行ない、次いで再度非
酸化性雰囲気中で加熱することにより、安定化したメタ
ライズ層を形成させている。しかしながら、この方法に
おいても、多段階にわたる煩雑な工程が必要であり、加
熱温度が高いという欠点が存在する。
本発明者等は、従来技術の上記の如き欠点を解消するべ
く研究を進めた結果、炭酸銅、硫酸銅、硫化銅、酸化銅
及び塩化銅の少なくとも1種と3i02及びカオリンの
少なくとも1種との混合物、或いは該混合物に酸化スズ
を加えた配合物、該混合物にパラジウム、酸化パラジウ
ム及び塩化白金の少なくとも1種を加えた配合物、又は
該混合物に希土類元素及びその化合物の少なくとも1種
を加えた配合物をセラミックスをメタライズする際の被
覆材として使用する場合には、比較的低温下の簡易な工
程により接着強度、耐熱衝撃性、耐化学薬品性、導電性
等の諸物性に優れたメタライズ層がセラミックス上に形
成されることを見出し、これ等の知見に基〈発明につい
ですでに特許出願済である(特開昭59−207887
号、特開昭60−21888号、特願昭59−2076
85号、特願昭59−269900号、特願昭60−5
2843号等)。
問題点を解決するための手段 本発明者は、セラミックスのメタライズ法につぎ更に研
究を進めた結果、炭酸銅等の銅化合物、S ! 02及
びカオリンの少なくとも1種並びにインジウム及びその
化合物の少なくとも1種からなる混合物をセラミックス
の被覆材として使用する場合には、やはり低温下での簡
易な操作により、各種の物性に優れ、更にIfi着強度
及び耐磨耗性が著しく向上したメタライズ層が得られる
ことを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、(i)炭酸銅、硫酸銅、硫化銅、酸化
銅及び塩化鋼の少なくとも1種、(ii )SiO2及
びカオリンの少なくとも1種、並びに(ii )インジ
ウム及びその化合物の少なくとも1種からなる混合物を
セラミックス表面に被覆し、酸化性雰囲気中900〜1
300℃で焼付けた後、焼付は層を還元処理することを
特徴とするセラミックスのメタライズ法に係る。
本発明において被覆材として使用する炭酸銅、硫酸銅、
硫化銅、酸化銅及び塩化銅は、いずれも通常粉末の形態
で用いる。粉末の粒度は、特に限定されないが、通常1
00μm以下程度より好ましくは50μm以下である。
S ! 02及びカオリンち、粉末として使用すること
が好ましく、その粒度は、上記銅化合物の場合と同様で
ある。
本発明においては、被rFLuとしてインジウム及びそ
の化合物の少なくとも1種を併用することが必要であり
、このことによりメタライズ層の接着強度特に高温での
接着強度及び耐磨耗性が著しく向上する。インジウム化
合物としては、例えば酸化インジウム、硫酸インジウム
、硫化インジウム、弗化インジウム、塩化インジウム等
を挙げることができる。インジウム及びその化合物も、
粉末として使用することが好ましく、その粒度は、前記
銅化合物の場合と同様である。
本発明法で用いる被覆材におりる各成分の使用割合は、
炭酸銅、硫酸銅、硫化銅、酸化銅及び塩化銅の少なくと
も1種80〜30重量%程度、5tO2及びカオリンの
少なくとも1種5〜30重量%程度(好ましくは8〜2
0重量%)、インジウム及びその化合物の少なくとも1
種5〜50重逍%程度(好ましくは20〜40重伍%)
重量るのが適当である。S!02及び/又はカオリンが
5重量%未満の場合には、メタライズ層表面の平滑性及
び光沢が不充分どなることがあり、一方30重量%を上
回る場合には、メタライズ層の導電性が低下する傾向が
ある。インジウム及びその化合物の少なくとも1種が5
1ff1%未満又は50重重量を上回る場合には、メタ
ライズ層の耐磨耗性が充分に向上しないので、いずれも
好ましくない。
本発明方法は、通常以下の様にして実施される。
上記の組成を有する被覆材を粉末状態で又はペースト化
して、メタライズ層を形成すべきセラミックス表面に撒
布又は塗布して被覆する。ペースト化ザる場合には、粉
末混合物に適宜バインダー及びその溶剤、例えばバルリ
゛ム、スクリーンオイル等を適ω加えればよい。セラミ
ックスに対する被]itは、特に限定されず、所望のメ
タライズ層のJ9さに応じて適宜決定される。次いで、
被覆されたセラミックスを酸化性雰囲気中で加熱し、被
覆層を焼付ける。酸化性雰囲気としては、特に限定され
ないが、特殊なものを使用する必要はなく、空気、空気
と窒素との混合気等を使用すればよい。
加熱条件は、セラミックスの形状及び寸法、被覆材の組
成及び被覆量等により変り得るが、通常900〜130
0℃程度で5〜60分間程分間熱する。かくして、酸化
銅以外の銅化合物は酸化銅となり、インジウム及び/又
は酸化インジウム以外のインジウム化合物は酸化インジ
ウムとなって、酸化銅及び酸化インジウムを主体とし且
つS!02及び/又はカオリン粉末を含有する被膜がセ
ラミックスに密着する。この際、酸化銅の融液の一部が
セラミックス内に浸透するので、得られるメタライズ層
の接着強度が向上する。又、インジウム及び/又はその
化合物の併用により、メタライズ層の接着強度特に高温
での接着強度が著しく改善されるのみならず、耐磨耗性
も大きく改善される。更に、5i02及び/又はカオリ
ンの使用により、メタライズ層の均一性、表面の平滑性
及び光沢が著しく高められる。加熱温度が900℃未満
の場合には、セラミックス内への酸化銅融液の浸透が充
分でない為、接着強度が不充分となり、一方1300℃
を上回る場合には、被覆層の粘性が低下して、流出する
危険性がある。
次いで、上記の如くして焼付は層を形成されたセラミッ
クスを還元処理する。還元方法は、酸化銅及び酸化イン
ジウムが銅及びインジウムに還元されるならば、特に限
定されない。代表的な還元処理方法としては、水素雰囲
気、−酸化炭素雰囲気等の還元性雰囲気中での加熱、エ
タノール、メタノール、プロパツール等のアルコール類
、石油ベンジン、ホルムアルデヒド等の還元性溶媒への
浸漬、ジメチルアミンボラン水溶液への浸漬等を挙げる
ことができる。還元性雰囲気中で加熱する場合の温度は
、焼付は層の分解、変質等を防ぐために前記焼付は温度
よりも低いことが好ましく、通常200〜900°C程
度とし、時間は通常5〜60分間程度とする。また、還
元性溶媒への浸漬による場合は、セラミックスを通常2
00〜500℃程度好ましくは300℃前後に加熱後上
記還元性溶媒に10〜60秒間程度浸瀾すれば良い。ま
た、ジメチルアミンボラン水溶液への浸漬による場合は
、セラミックスを通常40〜60℃程度に加熱後、該水
溶液に10〜60秒間程度浸漬すれば良い。
上記還元処理により極めて優れた導電性を有する銅−イ
ンジウムからなるメタライズ層がセラミックス表面に形
成される。
斯くしてメタライズされたセラミックスには、必要に応
じて、常法例えばロウ接等により、各種金属を容易に接
合することができる。
本発明によりメタライズできるセラミックスとしては、
特に限定されず、例えば窒化珪素、サイアロン、炭化珪
素、窒化アルミニウム等の非酸化物系セラミックス、ア
ルミナ、ジルコニア、ムライト、ベリリア、マグネシア
、コージライト等の酸化物系セラミックスを挙げること
ができる。
発明の効果 本発明によれば、従来法に比べて低温で焼付は後、還元
処理するという極めて簡便な操作で、セラミックス表面
にメタライズ層が形成できる。得られたメタライズ層は
、導電性に優れ且つ接着強度特に高温での接着強度、耐
磨耗性及び耐化学薬品性が極めて高く、またメタライズ
層の均一性、特に表面の平滑性及び光沢に優れているの
で、商品価値が高い。
本発明によりメタライズされたセラミックスは、上記の
如き性能を有するので、セラミックスパッケージ、IC
基板のプリン1−配線等の電子部品、セラミックスを用
いた耐磨耗性部品、耐熱性部品等に好適に使用できる。
実  施  例 以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する
実施例1 酸化銅粉末(粒度5μm)70重量部に対してS!02
粉末(粒度5μm)10重缶部、酸化インジウム粉末(
粒度5μm)20重回部及びスクリーンオイル10重量
部を混合してペースト状とし、これを平板正方形の窒化
珪素、サイアロン、炭化珪素、アルミナ及びジルコニア
の夫々の焼結体の表面に0.1g/cm”塗布した。次
いで、電気炉を用いて空気中にて各焼結体を1100℃
で20分間焼成し、焼付は被覆層を形成した。引続き焼
成したものを乾燥器中で60℃に加熱した後、ジメチル
アミンボランの5%水溶液中に浸漬した。
これによって焼付は被覆層が還元され、金属鋼を主体と
するメタライズ層が形成された。F2第1表に還元前後
にお1ノる電気抵抗値(電圧1000V)を示す。還元
後のメタライズ層は、極めC侵れたS電性を有している
ことが明らかである。
上記で形成されたメタライズ層の耐磨耗性を調べるため
、メタライズ層の表面をサンドペーパーで摩擦したとこ
ろ、殆んど傷がflかす、耐磨耗性が著しく向上してい
ることが判った。
かくして得たメタライズ層を有する各セラミックスと銅
片とを銀ロウを用いてロウ接し、秤量2ton 、及び
荷重速度5mm/minの引張試験機を用いて、メタラ
イズ層の接着強度を測定したところ、第1表に示す如く
、いずれも極めて強く接着されていることが判明した。
第     1    表 実施例2 酸化インジウム粉末に代えてインジウム粉末(粒度5μ
m)を用いた他は、実施例1と同様にしてメタライズ層
を形成した。
メタライズ層の耐磨耗性を実施例1ど同様にして調べた
ところ、著しく向上していることが判った。また、メタ
ライズ層の導電性及び接着強度も、下記第2表に示ず通
り、極めて優れていることが判った。
第     2   表 (以 上)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. [1](i)炭酸銅、硫酸銅、硫化銅、酸化銅及び塩化
    銅の少なくとも1種、(ii)SiO_2及びカオリン
    の少なくとも1種、並びに(iii)インジウム及びそ
    の化合物の少なくとも1種からなる混合物をセラミック
    ス表面に被覆し、酸化性雰囲気中900〜1300℃で
    焼付けた後、焼付け層を還元処理することを特徴とする
    セラミックスのメタライズ法。
JP16937785A 1985-07-30 1985-07-30 Seramitsukusunometaraizuho Expired - Lifetime JPH0232234B2 (ja)

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