JPS6236091A - 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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JPS6236091A
JPS6236091A JP17658885A JP17658885A JPS6236091A JP S6236091 A JPS6236091 A JP S6236091A JP 17658885 A JP17658885 A JP 17658885A JP 17658885 A JP17658885 A JP 17658885A JP S6236091 A JPS6236091 A JP S6236091A
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copper
zinc
ceramics
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oxide
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江畑 儀弘
正憲 香山
玉利 信幸
木下 実
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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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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  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
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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、耐衝撃性に劣る為、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ぎ欠点を解消するべ
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5i02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き更に研
究を進めた結果、炭酸銅等の銅化合物、SiO2及びカ
オリンの少なくとも1種並びに亜鉛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、更に接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
銅及び塩化銅の少なくとも1種、(ii )StO2及
びカオリンの少なくとも1種、並びに(iii )亜鉛
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900〜130
0℃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。
SiO2及びカオリンも、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、被覆材として亜鉛及びその化合物の
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及び耐磨耗性が著しく向
上する。亜鉛化合物としては、例えば酸化亜鉛、炭酸亜
鉛、リン酸亜鉛、塩化亜鉛、シアン化亜鉛、硫化亜鉛、
水酸化亜鉛、窒化亜鉛等を挙げることができる。亜鉛及
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け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、SiO2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重母%)、亜鉛及びその化合物の少なくとも1種3〜
60重量%程度(好ましくは5〜30重量%)とするの
が適当である。SiO2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
不充分となることがあり、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ので
好ましくない。また、亜鉛及びその化合物の少なくとも
1種が3重量%未満又は60重ω%を上回る場合には、
メタライズ層の接着強度が充分に向上しないので、いず
れち好ましくない。
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。ベースl−化する場合に、は
、粉末混合物に適宜バインダー及びその溶剤、例えばバ
ルサム、スクリーンオイル等を適り加えればよい。セラ
ミックスに対する被覆mは、特に限定されず、所望のメ
タライズ層の厚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、亜鉛及び/又は酸化
亜鉛以外の亜鉛化合物は酸化亜鉛となって、酸化銅及び
酸化亜鉛を主体とし且つ5i02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養強度が向上する。又、亜鉛
及び/又はその化合物の併用により、メタライズ層の接
着強度が茗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、S ! 02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、酸化銅及び酸化亜鉛
が銅及び亜鉛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℃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200〜500℃
程度好ましくは300℃前後に加熱後上記還元性溶媒に
10〜60秒間程度浸漬すれば良い。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10〜6
0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−亜
鉛を主体とするメタライズ層がセラミックス表面に形成
される。このメタライズ層表面には、通常、亜鉛の結晶
が認められる。
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
かできる。
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、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
基板のプリント配線等の電子部品、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)60重量部に対してカオリン
粉末(粒度5μm)10重口部、酸化亜鉛粉末(粒度5
μm)30重ω部及びバルサム101を部を混合してペ
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、1 (J/C112m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50℃に加熱した俊、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、金属銅−亜鉛を主体とするメタライズ
層が形成された。下記第1表に還元前後における電気抵
抗値(電圧1000V)を示す。還元後のメタライズ層
は、極めて優れた導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、殆んど傷が付かず、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M2ton 、及び
荷重速度5 mm71n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 酸化亜鉛粉末に代えて亜鉛粉末(粒度5μm)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と同様にして調べた
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表に示す通
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)亜鉛及びその化合
    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。
JP17658885A 1985-08-09 1985-08-09 Seramitsukusunometaraizuho Expired - Lifetime JPH0232235B2 (ja)

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JPH0232235B2 JPH0232235B2 (ja) 1990-07-19

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111517811A (zh) * 2019-06-19 2020-08-11 贝国平 一种陶瓷pcb基板的快速等离子烧结制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111517811A (zh) * 2019-06-19 2020-08-11 贝国平 一种陶瓷pcb基板的快速等离子烧结制备方法

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JPH0232235B2 (ja) 1990-07-19

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