JPS6369787A - 金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体及びその製造方法 - Google Patents

金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体及びその製造方法

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JPS6369787A
JPS6369787A JP21685586A JP21685586A JPS6369787A JP S6369787 A JPS6369787 A JP S6369787A JP 21685586 A JP21685586 A JP 21685586A JP 21685586 A JP21685586 A JP 21685586A JP S6369787 A JPS6369787 A JP S6369787A
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笹目 彰
坂上 仁之
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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】 マンガンの金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体及
びその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
窒化アルミニウム(MN>焼結体は熱伝導性が高く、機
械的強度も優れていることからIC用絶縁基板をはじめ
多くの分野で注目されている。しかし、窒化アルミニウ
ム焼結体は金属2の濡れ性が悪く、電力用トランジスタ
をはじめ各種のIC用基板等として用いるため表面に金
属層を積層しようとしても満足な接着強度が得られない
よいう欠点があった。そこで、各種の方法でAρN焼結
体表面の金属化が試みられているが、まだ満足な方法は
提案されていない。
他方、酸化アルミニウム(M 203)焼結体の金属化
技術として、モリブデン又はモリブデン−マンガンのペ
ーストを焼結体表面に塗布し、加湿水素又は加湿フォー
ミングガス中において1300℃〜1700℃の温度で
焼成するテレフンケン法が知られている。
焼結体中のガラス相が軟化する温度で焼成する点にあり
、この焼成によりMO及びInの表面が酸化されてMo
又はMo−Mnペーストの焼結を促進するだけでなく、
これらの酸化物が焼結体のガラス相に溶は込んでガラス
の流動性を良くし、ガラス相は多孔質のMO又はMo−
Mn金属化層に移動する。更に、焼成により生成した酸
化物、特にMnOは焼結体中のM2O3及びSiO2と
反応してMn0−AjLL及びMn0−8i02を、同
じ<MoOはM2O,と反応してM2O3・3M00を
生成する。このようにして、M。
又はMo−Mnの金属化層はM2O3焼結体と機械的及
び化学的結合により強固に接着され、その接着強度は約
4〜7 Kg/ mm2程度になる。
かかるテレフンケン法によりMN焼結体のメタライズを
試みても、■加湿雰囲気で焼成するのでMN焼結体表面
が水蒸気により腐食され又は変質して脆いM2O3層が
生成すること、■MN焼結体中にはM2O3焼結体のよ
うに約1000〜1500℃の低温で軟化するガラス相
等が存在しないこと、■MNとMo、 Mn及びこれら
の酸化物とは反応性に乏しいこと等の理由により、得ら
れるMO又はMo−Mnの金属化層は接着強度が小さく
気密性も極めて悪かつ金属化層の接着強度が小さいと製
造工程の熱サイクルで剥離しやすく、また金属化層の気
密性が悪いと強度が劣るだけでなく満足な封止性が得ら
れない等の問題がある。
本発明者等は、テレフンケン法をMN焼結体の金属化に
応用するため、M’o又はMo−Mnペースト中にガラ
ス又はY2O3、CaO等のMN焼結体用助剤を添加し
て不活性雰囲気中で焼成する方法を試みたが、前記の接
着強度及び気密性の問題を解決する結果は得られなかっ
た。即ち、ガラスを用いる前者の方法では酸化されずに
残るMO又はMn及びMNとガラスとの濡れ性が悪いた
めに金属化層が強固に接着せず、後者の場合は約160
0℃以上の焼成温度でわずかに反応層が形成されたもの
の、助剤の融点が高く金属化層中の液相とならないため
に金層化層は極めて多孔質で接着強度も低かった。
ム焼結体の表面に強固に接着し且つ気密性の高いモリブ
デン又はモリブデン−マンガンの金属化面を有する窒化
アルミニウム焼結体及びその製造方法を提供することを
目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の金属化面を持つ窒化アルミニウム焼結体は、モ
リブデン又はモリブデン−マンガン合金中に酸化カルシ
ウム及び窒化アルミニウムを含有する金属化層を表面に
有することを特徴とするものである。
かかる金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体は、酸
化カルシウム、硝酸カルシウム及び炭酸カルシウムの少
なくとも1種の粉末と、酸化アルミニウム粉末とを含有
するモリブデンペースト又はモリブデン−マンガンペー
ストを、窒化アルミニウム焼結体表面に塗布し、これを
不活性雰囲気中で焼成して焼結体表面に金属化層を形成
する方法により製造することができる。
(No、)2が分解して生成したものを含む)はMNと
高い反応性を有すると考えられ、MO又はMo−Mnの
ペースト中のMNと1360℃以上と比較的低温で容易
に反応してこれらの化合物の液相を生成する。
この液相はMo及びMo−Mnとの高い化学的親和性と
を兼ね備えているため通常のテレフンケン法の加湿雰囲
気での焼成を採用する必要がなく、窒素等の不活性雰囲
気で充分に焼成でき、良好な金属化層が得られる。また
、この液相はMN焼結体とも極めて高い濡れ性と反応性
とを兼ね備えているので、金属化層とMN焼結体とが極
めて強固に接合する。更に、この液相は1360℃以上
の温度でMo又はMo−Mnの粒界相中に浸透する。し
かも1360℃と比較的低温での焼成が可能であるので
焼成の際に反応層や助剤の分解ガスの発生が少なく、開
気孔酸カルシウムも焼成の際に分解して酸化カルシウム
となるので、全く同様の作用効果を奏するものである。
かかるCaO等の粉末とMN粉末とをMoペースト又は
Mo−Mnペーストに混合し、MN焼結体の表面に塗布
し、これを加熱してペースト中のバインダーを除去した
後、N2、Arのような不活性雰囲気中で1360−1
700℃で焼成すると、まずCaOとM2O3とが約1
360℃付近で反応し、その反応生成物が軟化若しくは
溶融して焼結を促進させると同時に、Mo又はMo−M
nの金属化層の気孔中に侵入して金属化層の機械的結合
を高め且つ気密性を向上させる。
更に、上記反応生成物は焼結体表面のA12Nと反応す
るだけでなく、粒界層に含まれる焼結助剤成分(希土類
又はCaO等)と反応したり粒界層との間で物質移動を
生じさせたりして金属化層のMN焼結体との接着を一層
強固なものにし且つ気密性を高める。
一例として、Mo : MJ3: CaOの各粉末を重
量比で10:0.6:2で混合したペーストを用いて、
微鏡写真を添付した。この写真からも、MN焼結体と金
属化層とが組織的な不整合性なく強固に密着しているこ
と及び金属化層に開気孔が認められないことが分る。尚
、金属化層上にニッケル等のメッキを施せば気密性を一
層高めることができる。
酸化カルシウム、硝酸カルシウム又は炭酸カルシウムの
粉末、及び窒化アルミニウム粉末は、MO又はMo−M
nペースト中の含有量がわずかであっても上記の作用効
果を奏するものであるが、一般的には前者がモリブデン
100重量部に対して5〜30重量部及び後者がモリブ
デン100重量部に対して1〜20重量部であることが
好ましい。また焼成温度は1400℃〜1600℃まで
が特に気密性という観点から、この条件が好ましい。
実施例I Mo粉末及びMo−Mn混合粉末に、第1表の割合でC
aO粉末とMN粉末とを添加し、バインダーと混練して
ペーストを作成した。得られた各ペーストをMN焼結体
の表面に塗布し、大気中で450℃で10分間加熱して
脱バインダー処理をした後、窒素雰囲気中において下表
に示す温度で15〜60分間焼成して金属化層を得た。
各サンプルの金属化層にニッケルメッキを施し、半田法
により引張強度を測定し、結果を第1表に合せて示した
比較例として、上記と同様のペーストを用いて加湿水素
及び加湿フォーミングガス中で焼成したサンプルについ
ても上記と同様にして引張強度を測定し、第1表に示し
た。
また、各サンプルの金属化層の気密性をHeディテクタ
ーで調べた結果、本発明のCaOとMNを含有する実施
例のサンプルはいずれも優れていたが、比較例のサンプ
ルはいずれも極めて気密性が悪かった。
Moペースト 1    3   2  1410〜1710  4.
2〜6.22’   4    3  1420〜17
00  5.1〜8.43     6    3  
 1390〜1.no   6.0〜7.94    
6   12  1395〜1660  7.4〜10
.15    6   18  1390〜1680 
 8.8〜11.36    1530  1380〜
1650  8.1〜10.1Mo −Mnペースト 1    3    2   1390〜1660  
4.4〜6.12    4    3   1395
〜1670  5.0〜8.23    9   15
   1380〜1680  5.6〜7.34   
 9   15   1390−16fli5  7.
2〜9.25    9   25   1395〜1
670  8.0〜1o、46    15   30
   1380〜1670  7.8〜9.4謂 す導 ジ 比較例 Mo−ペースト 1    3    2   1380〜1720  
1.0〜2.02    4    3   1380
〜1740  1.2〜1.83    6    6
   1390〜1710  1.8〜2.04   
 6   12   1380〜1720  1.6〜
2.15    0   0  1390〜1710 
 0.8〜1.16    0    0   138
5〜1700  0.8〜1.IMo−Mnペースト 1     3    2   1370〜1710 
 1.0〜1.72     4    3   13
75〜1715  1.1〜2.13     6  
  12   1380〜1690  1.3〜2.4
4    15    30   1380〜1705
  1.0〜1.65     0    0   1
390〜1650  0.5〜1.2(注)比較例のM
oペースト及びMo−Mnペーストの各Nα5は窒素中
で焼成し、他は全て加湿水素又は加湿フォーミングガス
中で焼成した。
実施例2 CaOの代わりにCaCO3又はCa (NO3) 2
を用いた以外は実施例1と同様にして、金属化面を有す
るMN焼結体を製造した。
得られた各サンプルについて引張強度を上記と同様に測
定して第2表に示した。
第2表 サンプル  含有量(wt%)  焼成温度   引張
強度N(L              (t: ) 
    (Kg/mm’)Noペースト /vi!20.  CaC0a 7    2   10  1395〜1710  5
.0〜6.88    6   30   1400−
1690  6.5〜10.19    9   30
   1380〜1680  7.5〜11.1笠辺、
  Ca (NO,) 2 10    2   9  1370〜1680  4
.2〜6.711    6   31  1390〜
1695  6.1〜9.712   10   33
  1385〜1670  7.3〜10.IMo −
Inペースト Ajl!20s  CaC0゜ 7    3   5.0  1385〜16.9(1
4,2〜6.18    6   20  1410〜
1690  6.6〜10.19   10   30
  1395〜1700  7.4〜11.3(続 く
) M20+   Ca(NOs)+ 10     2    9   1370〜1710
  4.1〜5.511     6    31  
 1365〜1695  4.9〜6.812    
10    33   1380〜1700  7.8
〜10.3実施例1と同様にして気密性を測定したとこ
ろ実施例2の各サンプルもいずれも気密性に優れていた
マンガンのペースト中に酸化カルシウム、硝酸カルシウ
ム及び炭酸カルシウムの少なくとも1種の粉末と、酸化
アルミニウム粉末とを含有させることにより、窒化アル
ミニウム焼結体に塗布したペーストの焼成を不活性雰囲
気中で実施でき、しかも窒化アルミニウム焼結体と強固
に接着した気密性の高いモリブデン又はモリブデン−マ
ンガンの金属化面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
顕微鏡写真である。 X 3000 fi 手続補正書 昭和62年02月78日 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 1、事件の表示 昭和61年 特許願 第216855号2、発明の名称 金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体及びその製造
方法3、補正をする者 事件との関係    特 許 出 願 人任  所  
  大阪市東区北浜5丁目15番地名 称(213) 
 住友電気工業株式会社社長 用上哲部 4、代 理 人 住  所    大阪市此花区島屋1丁目1番3号住友
電気工業株式会社内 自発補正 と) 七−・、・色 、 6、補正の対象 明細書中、発明の詳細な説明の欄。 7、補正の内容 (1)明細書中、第5頁下から1行目、「酸化カルシウ
ム」をr窒化カルシウム」に訂正する。 (2)同書、第6頁13行目、「AIN」をrAll 
o、 Jに訂正する。 (3)同書、同頁15行目、rAINJをrAl2,0
3Jに訂正する。 (4)同書、第7頁14行目、rAIN」をrAlよ0
3」に訂正する。 (5)同書、第8頁下から3行目 「窒化アルミニウム」を「酸化アルミニウム」に訂正す
る。 (6)同書、第9頁10行目、rAINJをrAl、 
03 Jに訂正する。 (7)同書、同頁12行目 「大気中で、450℃で1O分間加熱して」を削除する
。 (8)同書、第io頁3行目、rAINJをrAILO
JJに訂正する。 手続補正書 昭和62年 6月/θ日 特許庁長官  黒 1)明 雄 殿 1、事件の表示 昭和61年 特許願 第216855号2、発明の名称 金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体及びその製造
方法3、補正をする者 事件との関係     特許出願人 性  所     大阪市東区北浜5丁目15番地名 
称(2+3)   住友電気工業株式会社社長 用上哲
部 4、代理人 住  所    大阪市此花区島屋1丁目1番3号住友
電気工業株式会社内 自発補正 6、補正の対象 昭和62年2月13日付提出の手続補正書中、補正の内
容の欄7、補正の内容 (1)昭和62年2月13日付提出の手続補正書、第2
頁5行目を下記の通り訂正する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸化カルシウム、硝酸カルシウム及び炭酸カルシ
    ウムの少なくとも1種の粉末と、酸化アルミニウム粉末
    とを含有するモリブデンペースト又はモリブデン−マン
    ガンペーストを、窒化アルミニウム焼結体表面に塗布し
    、これを不活性雰囲気中で燃成して焼結体表面に金属化
    層を形成することを特徴とする、金属化面を有する窒化
    アルミニウム焼結体の製造方法。
  2. (2)上記酸化カルシウム、硝酸カルシウム及び炭酸カ
    ルシウムの少なくとも1種の粉末の含有量が、モリブデ
    ン100重量部に対して5〜30重量部であることを特
    徴とする、特許請求の範囲第(1)項記載の金属化面を
    有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法。
  3. (3)上記酸化アルミニウム粉末の含有量が、モリブデ
    ン100重量部に対して1〜20重量部であることを特
    徴とする、特許請求の範囲第(1)項記載の金属化面を
    有する窒化アルミニウム焼結体の製造方法。
  4. (4)モリブデン又はモリブデン−マンガン合金中に酸
    化カルシウム及び酸化アルミニウムを含有する金属化層
    を表面に有することを特徴とする、金属化面を有する窒
    化アルミニウム焼結体。
JP21685586A 1986-09-12 1986-09-12 金属化面を有する窒化アルミニウム焼結体及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH0688857B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63195183A (ja) * 1987-02-06 1988-08-12 住友電気工業株式会社 メタライズ面を有するAlN焼結体の製造方法
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