RU2619616C2 - Paste for aluminium nitride ceramics metallization - Google Patents
Paste for aluminium nitride ceramics metallization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619616C2 RU2619616C2 RU2015144341A RU2015144341A RU2619616C2 RU 2619616 C2 RU2619616 C2 RU 2619616C2 RU 2015144341 A RU2015144341 A RU 2015144341A RU 2015144341 A RU2015144341 A RU 2015144341A RU 2619616 C2 RU2619616 C2 RU 2619616C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metallization
- ceramics
- paste
- talc
- aluminium nitride
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
- C04B41/5138—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal with a composition mainly composed of Mn and Mo, e.g. for the Moly-manganese method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/88—Metals
Abstract
Description
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для изготовления электронных приборов большой мощности.The invention relates to the field of electronic technology and can be used for the manufacture of electronic devices of high power.
В настоящее время в электронной технике все большее применение находит высокотеплопроводная алюмонитридная (A1N) керамика. При этом особенное внимание уделяется решению вопросов, связанных с ее металлизацией. Безуспешными оказались попытки металлизировать A1N керамику известными пастами для металлизации алюмооксидной керамики.Currently, in electronic technology, high-conductivity aluminitride (A1N) ceramics is increasingly used. In this case, special attention is paid to solving issues related to its metallization. The attempts to metallize A1N ceramics with known pastes for metallization of alumina ceramics were unsuccessful.
В известном способе металлизации (1) электропроводные элементы выполняют в виде слоев из порошкообразных смесей тугоплавких металлов вольфрама, и/или молибдена, и/или никеля с керамической добавкой того же состава, что и керамика. Электропроводящие элементы при этом вжигают в алюмонитридную подложку совместно и одновременно с ее спеканием в защитной газовой атмосфере азота в смеси с водородом или без него при той же высокой температуре в диапазоне 1700-1900°С. Однако используемый состав для металлизации пригоден только для металлизации сырых, неспеченных керамических изделий и не предназначен для металлизации спеченных пластин, отшлифованных в размер.In the known metallization method (1), the electrically conductive elements are made in the form of layers of powder mixtures of refractory metals of tungsten and / or molybdenum and / or nickel with a ceramic additive of the same composition as ceramic. In this case, the electrically conductive elements are burned into the aluminitride substrate together and simultaneously with its sintering in a protective gas atmosphere of nitrogen mixed with or without hydrogen at the same high temperature in the range of 1700-1900 ° C. However, the composition used for metallization is suitable only for metallization of raw, green products, and is not intended for metallization of sintered plates, ground in size.
Известна металлизационная паста (2), предназначенная для металлизации алюмонитридной керамики, включающая молибден, марганец и SiO2.Known metallization paste (2), intended for the metallization of aluminitride ceramics, including molybdenum, manganese and SiO 2 .
Данную пасту можно использовать для металлизации алюмооксидной керамики. Данное техническое решение не может обеспечить достаточную адгезию металлизации к алюмонитридной керамике при пайке высокотемпературным припоем, в то время как во многих случаях, например в корпусах полупроводниковых приборов, требуется адгезия 5 кг/мм и более.This paste can be used for metallization of aluminum oxide ceramics. This technical solution cannot provide sufficient adhesion of metallization to aluminitride ceramics when brazing with high-temperature solder, while in many cases, for example in cases of semiconductor devices, adhesion of 5 kg / mm or more is required.
Наиболее близким техническим решением является состав пасты (3) для металлизации алюмонитридной керамики, включающей молибден, марганец, оксид кремния и оксид магния при следующих соотношениях компонентов (масс. доля), %:The closest technical solution is the composition of the paste (3) for the metallization of aluminitride ceramics, including molybdenum, manganese, silicon oxide and magnesium oxide in the following ratios of components (mass fraction),%:
Мо - 78-80Mo - 78-80
Mn – 5Mn - 5
SiO2 - 10-15SiO 2 - 10-15
MgO - 5.MgO - 5.
Техническим результатом настоящего изобретения является паста для металлизации A1N керамики с повышенной адгезией металлизации к керамике и допускающая высокотемпературную пайку металлизированной керамики в среде водорода.The technical result of the present invention is a paste for metallization of A1N ceramics with increased adhesion of metallization to ceramics and allowing high-temperature brazing of metallized ceramics in a hydrogen medium.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в состав пасты для металлизации алюмонитридной керамики, включающий молибден и марганец, введен тальк при следующих соотношениях компонентов (масс. доля), %:The specified technical result is ensured by the fact that talc is introduced into the paste for metallization of aluminitride ceramics, including molybdenum and manganese, in the following ratios of components (mass fraction),%:
Мо - 78-80Mo - 78-80
Mn – 5Mn - 5
Тальк - 15-17.Talc - 15-17.
Технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными, не выявлено, что позволяет сделать выводы о соответствии заявленных технических решений критерию новизны.No technical solutions containing features similar to the distinctive ones have been identified, which allows us to draw conclusions about the conformity of the claimed technical solutions with the novelty criterion.
Паста на основе тугоплавких металлов для металлизации A1N керамики, обеспечивающая повышенную адгезию металлизации к керамике и допускающая высокотемпературную пайку металлизированной керамики в среде водорода, получена благодаря введению в состав пасты, содержащей молибден и марганец, нового компонента, а именно талька, в заявленных соотношениях. Устойчивый к среде водорода переходный слой между A1N керамикой и электропроводящим слоем металлизации с повышенной адгезией металлизации к керамике обеспечивается за счет комплексного взаимодействия молибдена, марганца и входящих в состав талька 31,7% MgO, 63,5% SiO2 и 4,8% Н2О. Поскольку в составе талька содержится H2O, не требуется предварительного окисления алюмонитридной керамики. Состав пасты вместо молибдена может содержать вольфрам.A paste based on refractory metals for metallization of A1N ceramics, which provides increased adhesion of metallization to ceramics and allows high-temperature brazing of metallized ceramics in a hydrogen medium, was obtained due to the introduction of a new component, namely talc, in the stated proportions into the composition of the paste containing molybdenum and manganese. A hydrogen-resistant transition layer between A1N ceramics and an electrically conductive metallization layer with enhanced metallization adhesion to ceramics is ensured by the complex interaction of molybdenum, manganese and talc 31.7% MgO, 63.5% SiO 2 and 4.8% N 2 O. Since talc contains H 2 O, the preliminary oxidation of aluminitride ceramics is not required. The composition of the paste instead of molybdenum may contain tungsten.
Введение в состав более высокого количества талька по сравнению с заявленным соотношением (масс. доля), %: Мо - 78-80, Mn - 5, тальк - 15-17, не приводит к повышению адгезии металлизации к A1N керамике, но снижает электропроводность металлизации.The introduction of a higher amount of talc in comparison with the stated ratio (mass fraction),%: Mo - 78-80, Mn - 5, talc - 15-17, does not increase metallization adhesion to A1N ceramics, but reduces the metallization conductivity .
Пример. Пасту получали смешиванием порошков из материалов с составами, приведенными в таблице 1. Порошки смешивали в шаровой мельнице. За основу связки использовали поливинилбутираль с терпиниолом. Затем пасту наносили через сеткотрафарет на пластины из A1N керамики и помещали в высокотемпературную печь. Вжигание металлизации проводили в среде водорода при температурах 1340-1380°С в течение 60 минут.Example. The paste was obtained by mixing powders from materials with the compositions shown in table 1. The powders were mixed in a ball mill. Polyvinyl butyral with terpiniol was used as the basis of the ligament. Then, the paste was applied through a stencil to A1N ceramic plates and placed in a high-temperature furnace. Metallization was burned in a hydrogen medium at temperatures of 1340–1380 ° C for 60 minutes.
На полученных образцах была замерена прочность сцепления металлизации с керамикой после пайки припоем на основе серебра при температуре 820°С. Прочность сцепления металлизации с керамикой, в сравнении с прототипом, существенно увеличилась.On the obtained samples, the adhesion strength of metallization with ceramics was measured after brazing with silver-based solder at a temperature of 820 ° C. The adhesion strength of metallization with ceramics, in comparison with the prototype, has increased significantly.
Результаты измерений приведены в таблице 1. The measurement results are shown in table 1.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2154361 от 10.08.2000.1. RF patent №2154361 from 08/10/2000.
2. В.Н. Батыгин, И.И. Метелкин, A.M. Решетников. Вакуумно-плотная керамика и ее спаи с металлами. - М.: Энергия, 1973, с. 254-255.2. V.N. Batygin, I.I. Metelkin, A.M. Reshetnikov. Vacuum-dense ceramics and its junctions with metals. - M .: Energy, 1973, p. 254-255.
3. Патент РФ №2528815 от 24.07.2014.3. RF patent No. 2528815 from 07.24.2014.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015144341A RU2619616C2 (en) | 2015-10-15 | 2015-10-15 | Paste for aluminium nitride ceramics metallization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015144341A RU2619616C2 (en) | 2015-10-15 | 2015-10-15 | Paste for aluminium nitride ceramics metallization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015144341A RU2015144341A (en) | 2017-04-21 |
| RU2619616C2 true RU2619616C2 (en) | 2017-05-17 |
Family
ID=58642042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015144341A RU2619616C2 (en) | 2015-10-15 | 2015-10-15 | Paste for aluminium nitride ceramics metallization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2619616C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4493789A (en) * | 1980-03-31 | 1985-01-15 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Electroconductive paste and process for producing electroconductive metallized ceramics using the same |
| US4957561A (en) * | 1986-01-25 | 1990-09-18 | Nippon Hybrid Technologies Co., Ltd. | Composition for metallizing a surface of ceramics, a method for metallizing, and metallized ceramics |
| SU1591421A1 (en) * | 1987-06-01 | 1994-07-30 | Л.И. Боброва | Aluminum- nitride- based ceramic metal bonding paste |
| RU2528815C1 (en) * | 2013-02-19 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Metallising paste and method of aluminium nitride ceramics metallisation |
| CN104140298A (en) * | 2014-07-29 | 2014-11-12 | 青岛祥海电子有限公司 | Surface metalized ceramic obtained through simple process |
-
2015
- 2015-10-15 RU RU2015144341A patent/RU2619616C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4493789A (en) * | 1980-03-31 | 1985-01-15 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Electroconductive paste and process for producing electroconductive metallized ceramics using the same |
| US4957561A (en) * | 1986-01-25 | 1990-09-18 | Nippon Hybrid Technologies Co., Ltd. | Composition for metallizing a surface of ceramics, a method for metallizing, and metallized ceramics |
| SU1591421A1 (en) * | 1987-06-01 | 1994-07-30 | Л.И. Боброва | Aluminum- nitride- based ceramic metal bonding paste |
| RU2528815C1 (en) * | 2013-02-19 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Metallising paste and method of aluminium nitride ceramics metallisation |
| CN104140298A (en) * | 2014-07-29 | 2014-11-12 | 青岛祥海电子有限公司 | Surface metalized ceramic obtained through simple process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015144341A (en) | 2017-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4812144B2 (en) | Aluminum nitride sintered body and manufacturing method thereof | |
| US20170125658A1 (en) | Thermoelectric Conversion Element and Thermoelectric Conversion Module | |
| JP6496092B1 (en) | Aluminum nitride sintered body and semiconductor holding device | |
| WO2014038230A1 (en) | Glass-ceramic composite material | |
| KR102225427B1 (en) | Substrate for power module, method for manufacturing same, and power module | |
| CN107365155B (en) | Low-temperature sintering aid system of aluminum nitride ceramic | |
| JP2013203633A (en) | Silicon nitride sintered compact, and circuit board and electronic device using the same | |
| JP2015164184A (en) | Silicon nitride substrate, circuit board including the same, and electronic apparatus | |
| RU159460U1 (en) | ALUMONITRIDE CERAMIC SUBSTRATE | |
| RU2619616C2 (en) | Paste for aluminium nitride ceramics metallization | |
| RU2528815C1 (en) | Metallising paste and method of aluminium nitride ceramics metallisation | |
| JP2000188453A (en) | Wiring substrate and its manufacture | |
| JPH0323512B2 (en) | ||
| RU2559160C1 (en) | Metallisation technique for aluminium nitride ceramics | |
| JPS5851405A (en) | Method of producing electrically insulating silicon carbide sintered material | |
| Shigeno et al. | Effects of chemical compositions on electrical properties of low temperature co-fired alumina ceramics with built-in silver electrodes | |
| JPH11135900A (en) | Aluminum nitride wiring board and production thereof | |
| TW202031623A (en) | Ltcc dielectric compositions and devices having high q factors | |
| CN112789255A (en) | Ceramic sintered body and substrate for semiconductor device | |
| JP6240034B2 (en) | Silicon nitride substrate, circuit board including the same, and electronic device | |
| RU2336249C1 (en) | Paste for metallisation of dielectric materials and products from them | |
| CN103354254A (en) | Multi-ceramic-layer LED packaging structure | |
| JP4874038B2 (en) | Electrode built-in ceramic structure | |
| JP2704194B2 (en) | Black aluminum nitride sintered body | |
| JPH0748180A (en) | Ceramic-metal conjugate |