JPS6261549B2 - - Google Patents
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- JPS6261549B2 JPS6261549B2 JP2914483A JP2914483A JPS6261549B2 JP S6261549 B2 JPS6261549 B2 JP S6261549B2 JP 2914483 A JP2914483 A JP 2914483A JP 2914483 A JP2914483 A JP 2914483A JP S6261549 B2 JPS6261549 B2 JP S6261549B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセラミツクスと金属ケイ素との接合技
術に関するもので、特にセラミツクIC基板にヒ
ートシンクを取付ける場合に好適なものである。
術に関するもので、特にセラミツクIC基板にヒ
ートシンクを取付ける場合に好適なものである。
セラミツクIC基板には、ICチツプの熱放散を
促進するため必要に応じてヒートシンクが取付け
られる。従来、このヒートシンク材料として銅、
モリブデン、タングステン、アルミニウム等が用
いられている。しかしながら前三者はその比重が
９及至20と大きいために電子装置の軽量化を阻害
するという難点を有し、又アルミニウムは軽量で
あるがメタライズ印刷によるセラミツクスとの接
合技術が確立されておらず、接着剤を用いたり、
シートを介してボルト締めするといつた関接的な
接合しかできないために中間に介在する物質が熱
抵抗を増大させるという難点を有していた。アル
ミニウムと同様に軽量であるケイ素とセラミツク
スとの接合に関しては、セラミツクシート上にタ
ングステンやモリブデンをメタライズ印刷し焼成
後ニツケルメツキを施し更に金メツキを施し、次
いで金メツキ上にケイ素を接触させた状態で加熱
して金とケイ素を共融することによつて接合する
方法が知られているが、工数及びコストの両面か
ら極めて実用性に乏しい。
促進するため必要に応じてヒートシンクが取付け
られる。従来、このヒートシンク材料として銅、
モリブデン、タングステン、アルミニウム等が用
いられている。しかしながら前三者はその比重が
９及至20と大きいために電子装置の軽量化を阻害
するという難点を有し、又アルミニウムは軽量で
あるがメタライズ印刷によるセラミツクスとの接
合技術が確立されておらず、接着剤を用いたり、
シートを介してボルト締めするといつた関接的な
接合しかできないために中間に介在する物質が熱
抵抗を増大させるという難点を有していた。アル
ミニウムと同様に軽量であるケイ素とセラミツク
スとの接合に関しては、セラミツクシート上にタ
ングステンやモリブデンをメタライズ印刷し焼成
後ニツケルメツキを施し更に金メツキを施し、次
いで金メツキ上にケイ素を接触させた状態で加熱
して金とケイ素を共融することによつて接合する
方法が知られているが、工数及びコストの両面か
ら極めて実用性に乏しい。
本発明は、上述の難点を克服し、セラミツクス
とケイ素とを直接的に接合する方法を提供するも
ので、その要旨とするところはセラミツクスとケ
イ素とを接触状態に保ち、露点−15℃以上10℃以
下、温度1250℃以上1400℃以下の水素ガス雰囲気
中で加熱処理することによつて、ケイ素の酸化膜
を生成すると同時に該酸化膜とセラミツクスとを
反応焼結させることを特徴とするセラミツクスと
ケイ素との接合方法に存する。
とケイ素とを直接的に接合する方法を提供するも
ので、その要旨とするところはセラミツクスとケ
イ素とを接触状態に保ち、露点−15℃以上10℃以
下、温度1250℃以上1400℃以下の水素ガス雰囲気
中で加熱処理することによつて、ケイ素の酸化膜
を生成すると同時に該酸化膜とセラミツクスとを
反応焼結させることを特徴とするセラミツクスと
ケイ素との接合方法に存する。
以下実施例及び比較例を述べる。
実施例 １
重量基準でAl2O365％、SiO227％、MgO4％、
K2O3％及びNa2O1％からなる組成を有する直径
10mm、厚さ0.5mmの円筒状ムライト磁器を純度
99.999％、直径30mm、厚さ３mmのケイ素円板に積
載し、これらを水素ガス雰囲気炉を用いて露点７
℃、温度1380℃、保持時間30分の条件で熱処理し
た。得られた品物のムライト磁器とケイ素円板と
の間の引張り接合強度は610Kg／cm2であつた。
K2O3％及びNa2O1％からなる組成を有する直径
10mm、厚さ0.5mmの円筒状ムライト磁器を純度
99.999％、直径30mm、厚さ３mmのケイ素円板に積
載し、これらを水素ガス雰囲気炉を用いて露点７
℃、温度1380℃、保持時間30分の条件で熱処理し
た。得られた品物のムライト磁器とケイ素円板と
の間の引張り接合強度は610Kg／cm2であつた。
実施例 ２
重量基準でAl2O397％、SiO21.5％、MgO1％、
及びCaO0.5％からなる10mm×10mm×0.7mmの直方
体状アルミナ磁器を純度99.999％、直径35mm、厚
さ５mmのケイ素円板に積載し、これらを水素ガス
雰囲気炉を用いて露点５℃、温度1390℃、保持時
間60分の条件で熱処理した。得られた品物のアル
ミナ磁器とケイ素円板との間の引張り接合強度は
580Kg／cm2であつた。
及びCaO0.5％からなる10mm×10mm×0.7mmの直方
体状アルミナ磁器を純度99.999％、直径35mm、厚
さ５mmのケイ素円板に積載し、これらを水素ガス
雰囲気炉を用いて露点５℃、温度1390℃、保持時
間60分の条件で熱処理した。得られた品物のアル
ミナ磁器とケイ素円板との間の引張り接合強度は
580Kg／cm2であつた。
比較例 １
重量基準でモリブデン80％とマンガン20％を含
有するペーストを実施例１と同一組成及び同一形
状のムライト磁器表面へ塗布した後、水素ガス雰
囲気中温度1300℃、保持時間60分の条件で焼成
し、次いで厚さ２μｍのNiメツキを施し、その
上に実施例１と同一形状の銅円板を共晶銀ロウに
よつて接着した。得られた品物のムライト磁器と
銅円板との引張り接合強度は200Kg／cm2であつ
た。
有するペーストを実施例１と同一組成及び同一形
状のムライト磁器表面へ塗布した後、水素ガス雰
囲気中温度1300℃、保持時間60分の条件で焼成
し、次いで厚さ２μｍのNiメツキを施し、その
上に実施例１と同一形状の銅円板を共晶銀ロウに
よつて接着した。得られた品物のムライト磁器と
銅円板との引張り接合強度は200Kg／cm2であつ
た。
比較例 ２
実施例２と同一組成及び同一形状のアルミナ磁
器表面に比較例１と同一条件でペーストを塗布し
焼成し、次いで厚さ２μｍのNiメツキを施し、
その上に実施例２と同一形状の銅円板を共晶銀ロ
ウによつて接着した。得られた品物のアルミナ磁
器と銅円板との引張り接合強度は250Kg／cm2であ
つた。
器表面に比較例１と同一条件でペーストを塗布し
焼成し、次いで厚さ２μｍのNiメツキを施し、
その上に実施例２と同一形状の銅円板を共晶銀ロ
ウによつて接着した。得られた品物のアルミナ磁
器と銅円板との引張り接合強度は250Kg／cm2であ
つた。
上記二つの実施例において、熱処理後に接合部
分に生じた物質の同定は困難であるためできなか
つたが、実施例１においてはムライト磁器からケ
イ素円板へのアルミニウム原子の拡散が、又実施
例２においてはアルミナ磁器からケイ素円板への
アルミニウム原子及びカルシウム原子の拡散並び
にケイ素からアルミナ磁器へのケイ素の拡散がそ
れぞれ認められた。
分に生じた物質の同定は困難であるためできなか
つたが、実施例１においてはムライト磁器からケ
イ素円板へのアルミニウム原子の拡散が、又実施
例２においてはアルミナ磁器からケイ素円板への
アルミニウム原子及びカルシウム原子の拡散並び
にケイ素からアルミナ磁器へのケイ素の拡散がそ
れぞれ認められた。
又、上記実施例ではケイ素と接合するセラミツ
クスとしてムライト及びアルミナを使用したが、
前記温度範囲でケイ素酸化膜と反応し得るセラミ
ツクス、例えばジルコン、ステアタイト、フオル
ステライト、コージライト若しくはマグネシアを
用いても良い。
クスとしてムライト及びアルミナを使用したが、
前記温度範囲でケイ素酸化膜と反応し得るセラミ
ツクス、例えばジルコン、ステアタイト、フオル
ステライト、コージライト若しくはマグネシアを
用いても良い。
本発明の接合方法は上記実施例に限定されるも
のではないが、熱処理条件については露点及び温
度を前述の様に限定しなければならないのでその
理由を述べる。
のではないが、熱処理条件については露点及び温
度を前述の様に限定しなければならないのでその
理由を述べる。
熱処理条件に露点を含めた理由は、熱処理時の
反応に関与するケイ素の酸化膜は、高温の水素ガ
ス雰囲気中に存在する微量酸素によつて酸化され
ることによつて生成されるが、その酸素濃度が
2H2O〓2H2＋O2なる化学平衡により水蒸気量に
依存するからである。
反応に関与するケイ素の酸化膜は、高温の水素ガ
ス雰囲気中に存在する微量酸素によつて酸化され
ることによつて生成されるが、その酸素濃度が
2H2O〓2H2＋O2なる化学平衡により水蒸気量に
依存するからである。
露点が−15℃未満ではケイ素表面に強固に接合
するのに十分な酸化膜ができず、10℃を超えると
比較的安定で反応しにくい二酸化ケイ素が多量に
生成するのでその範囲を−15℃以上10℃以下に限
定した。温度の最適値は使用するセラミツクスの
ケイ素との反応性によつて異なるが、一般に温度
が1250℃未満ではセラミツクスとケイ素との間で
原子の相互拡散が起こらず、1400℃を超えるとケ
イ素が溶融し始めるのでその範囲を1250℃以上
1400℃以下に限定した。
するのに十分な酸化膜ができず、10℃を超えると
比較的安定で反応しにくい二酸化ケイ素が多量に
生成するのでその範囲を−15℃以上10℃以下に限
定した。温度の最適値は使用するセラミツクスの
ケイ素との反応性によつて異なるが、一般に温度
が1250℃未満ではセラミツクスとケイ素との間で
原子の相互拡散が起こらず、1400℃を超えるとケ
イ素が溶融し始めるのでその範囲を1250℃以上
1400℃以下に限定した。
以上のように、本発明の接合方法によれば、地
球上に多量に存在し比重の小さいケイ素をセラミ
ツクスと直接強固に密着できるので、これをヒー
トシンク製造に応用した場合、電子装置の軽量化
に適し且つ放熱効果に優れたヒートシンクを廉価
で製造することができる。
球上に多量に存在し比重の小さいケイ素をセラミ
ツクスと直接強固に密着できるので、これをヒー
トシンク製造に応用した場合、電子装置の軽量化
に適し且つ放熱効果に優れたヒートシンクを廉価
で製造することができる。
Claims (1)
- １ セラミツクスとケイ素とを接触状態に保ち、
露点−15℃以上10℃以下、温度1250℃以上1400℃
以下の水素ガス雰囲気中で加熱処理することによ
つて、ケイ素の酸化膜を生成すると同時に該酸化
膜とセラミツクスとを反応焼結させることを特徴
とするセラミツクスとケイ素との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2914483A JPS59156974A (ja) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | セラミツクスとケイ素との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2914483A JPS59156974A (ja) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | セラミツクスとケイ素との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59156974A JPS59156974A (ja) | 1984-09-06 |
| JPS6261549B2 true JPS6261549B2 (ja) | 1987-12-22 |
Family
ID=12268073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2914483A Granted JPS59156974A (ja) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | セラミツクスとケイ素との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59156974A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104493732A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-08 | 常熟市海虞砂轮有限责任公司 | 一种陶瓷结合剂 |
| CN104400674A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-03-11 | 常熟市海虞砂轮有限责任公司 | 一种高强度陶瓷结合剂及其制备方法 |
| CN104440606A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-03-25 | 常熟市海虞砂轮有限责任公司 | 一种耐火度低的陶瓷结合剂及其制备方法 |
| CN104526582A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-22 | 常熟市海虞砂轮有限责任公司 | 一种碱金属陶瓷结合剂 |
| CN104526581A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-22 | 常熟市海虞砂轮有限责任公司 | 一种改良的陶瓷结合剂及其制备方法 |
-
1983
- 1983-02-23 JP JP2914483A patent/JPS59156974A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59156974A (ja) | 1984-09-06 |
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