JPS62226879A - Aluminum nitride sintered body with sealed portion - Google Patents
Aluminum nitride sintered body with sealed portionInfo
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は封着部を有する窒化アルミニウム焼結体に関し
、さらに詳しくは、その封着部に形成された導電性メタ
ライズ層と焼結体母材との密着性が良好であって、とく
に、電力管用外囲器、マグネトロン用発振部品、レーザ
管用絶縁管などとして有用な窒化アルミニウム焼結体に
関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an aluminum nitride sintered body having a sealed portion, and more particularly, to a conductive metallized layer formed in the sealed portion. The present invention relates to an aluminum nitride sintered body which has good adhesion to a sintered body base material and is particularly useful as an envelope for a power tube, an oscillation part for a magnetron, an insulating tube for a laser tube, etc.
(従来の技術)
窒化アルミニウム(Au N)焼結体は熱伝導性、絶縁
性、耐熱衝撃性および高周波特性に優れているとともに
、高い高温強度を有するため、近年各種電子・電気部品
の素材として注目されている。(Prior art) Aluminum nitride (AuN) sintered bodies have excellent thermal conductivity, insulation, thermal shock resistance, and high frequency properties, as well as high high-temperature strength, so they have recently been used as a material for various electronic and electrical parts. Attention has been paid.
ところで、このようなAfLN焼結体部品の中には、例
えば、電力管用外囲器、マグネトロン用発振部品、レー
ザ管用絶縁管など、円筒形のA!LN焼結体であって、
かつ、その一端部もしくは両端部が例えば金属部材によ
って封着されてなるものがある。ところで、従来、これ
らの部品はアルミナ(Afl 203 ) 、ベリリア
(B e O)などの酸化物系セラミックス焼結体によ
り形成されることが一般的であった。しかし、これらの
部品はいずれも優れた放熱性および場合によっては高周
波特性を有することが求められるため、熱伝導率および
高周波特性が充分でないAM。03や、これらの特性は
満足すべきものの、毒性があってかつ高価なりeOに代
わるものとしてAiNが提案されているのである。By the way, among such AfLN sintered parts, there are cylindrical A! An LN sintered body,
In addition, there are some in which one end or both ends are sealed with, for example, a metal member. Incidentally, conventionally, these parts have generally been formed from sintered oxide ceramics such as alumina (Afl 203 ) and beryllia (B e O). However, since all of these parts are required to have excellent heat dissipation and, in some cases, high frequency characteristics, AM does not have sufficient thermal conductivity and high frequency characteristics. AiN has been proposed as an alternative to 03 and eO, which have satisfactory properties but are toxic and expensive.
A文N焼結体よりなる封着部を有する円筒形部品は、そ
の封着面に例えば金属よりなるM着部材をろライ=Fも
しくははんだ付により接合するための導電性メタライズ
層が形成されていることが必要である。しかしながら、
AIN焼結体表面に導電性メタライズ層を形成する場合
、上記したA交203.Beoに適用していたモリブデ
ン−マンガン(Mo−Mn)法をそのまま適用すること
ができない。一方、AQN焼結体表面には従来よりメタ
ライズ法として公知のダイレクトポンドカッパー法(D
BC法)や厚膜法でメタライズ層を形成することができ
るが、しかしこのメタライズ層は高温でのA!;LN焼
結体との密着性が低いため、ろう付やはんだ付に対する
信頼性、すなわち、長期に亘る接合部の信頼性が充分で
ないという不都合がある。A cylindrical part having a sealing part made of a sintered body has a conductive metallized layer formed on its sealing surface for joining an M attachment member made of metal, for example, by rolling or soldering. It is necessary that the however,
When forming a conductive metallized layer on the surface of the AIN sintered body, the above-mentioned A intersection 203. The molybdenum-manganese (Mo-Mn) method applied to Beo cannot be applied as is. On the other hand, on the surface of the AQN sintered body, the direct pound copper method (D
A metallized layer can be formed by a thick film method (BC method) or a thick film method, but this metallized layer has A! ; Since the adhesion with the LN sintered body is low, there is a disadvantage that the reliability in brazing and soldering, that is, the reliability of the joint over a long period of time is not sufficient.
(発明が解決しようとする問題点)
このように、AJIN焼結体はその特性の点で上記した
電力管用外囲器、マグネトロン用発振部品およびレーザ
管用絶縁管などの素材として極めて有用であるが、その
封着部に形成される導電性メタライズ層の品質が未だ満
足すべきものでないため、上述の部品への適用が阻まれ
ているというのが現状である。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the AJIN sintered body is extremely useful as a material for the above-mentioned power tube envelopes, magnetron oscillation parts, laser tube insulating tubes, etc. due to its characteristics. However, the current situation is that the quality of the conductive metallized layer formed in the sealing part is still not satisfactory, which prevents its application to the above-mentioned parts.
本発明は従来のかかる問題を解消し、封着部を右する円
筒形のAiN焼結体であって、その封着部に形成された
導電性メタライズ層とAiN焼結体CI材との密着性が
良好で、例えば封着金属などを該メタライズ層にろう付
、はんだ付する際の接合信頼性が高く、しかも、封着後
に該封着部における気密性を良好に保つことができるた
め、前述した各部品として有用なA見N焼結体の提供を
目的とする。The present invention solves this conventional problem and provides a cylindrical AiN sintered body with a sealing part, in which the conductive metallized layer formed in the sealing part and the AiN sintered body CI material are in close contact with each other. For example, the bonding reliability is high when a sealing metal is brazed or soldered to the metallized layer, and the airtightness of the sealed portion can be maintained well after sealing. The object of the present invention is to provide an A-type N sintered body useful as each of the above-mentioned parts.
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明者らは、主として、A交N焼結体母材の封着部表
面に形成されるメタライズ層の構成成分元素の組合せに
焦点を絞って鋭意研究を重ねた結果、上記[1的を達成
しうる特定の組合せを見至った。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present inventors mainly focused on the combination of constituent elements of the metallized layer formed on the surface of the sealed part of the A/N sintered body base material. As a result of intensive research, we have found a specific combination that can achieve target 1 above.
すなわち1本発明の封着部を有する円筒形窒化アルミニ
ウム焼結体は、その封着部に形成された導電性メタライ
ズ層が、
(イ)(1)モリブデン、タングステンおよびタンタタ
ルよりなる群(第1の群)から選ばれた少なくとも1種
、ならびに、
[iD fA期律表の第■族元素、第IVa族元素、希
土類元素およびアクチノイド元素よりなる群(第2の群
)から選ばれた少なくとも1種を構成相の成分元素とし
て含有する層、
(ロ)周期律表の第IVa族元素を少なくとも1種含む
合金よりなる層、または、
(ハ)(1)モリブデン、タングステンおよびタンタル
よりなる群から選ばれた少なくとも1種、ならびに、
(ii)該窒化アルミニウム焼結体を製造する際に使用
した焼結助剤を構成する元素の少なくとも1種を錨煮相
の虚分−?車として含有する層
であることを4¥徴とする。Namely, in the cylindrical aluminum nitride sintered body having a sealed portion of the present invention, the conductive metallized layer formed in the sealed portion is (a) (1) a group consisting of molybdenum, tungsten, and tantalum (the first At least one element selected from the group (group 2) consisting of group Ⅰ elements, group IVa elements, rare earth elements, and actinide elements of the iD fA periodic table); (b) a layer made of an alloy containing at least one element of group IVa of the periodic table, or (c) (1) from the group consisting of molybdenum, tungsten, and tantalum. At least one selected element and (ii) at least one element constituting the sintering aid used in producing the aluminum nitride sintered body are added to the imaginary component of the anchored phase. If the layer is included as a car, it will be charged 4 yen.
まず、本発明のAuN焼結体は封着部を有する円筒形、
すなわち中空の焼結体であり、その使用目的に応じて一
端部もしくは両端部の封着部に導電性メタライズ層が形
成されてなるものである。First, the AuN sintered body of the present invention has a cylindrical shape with a sealed part,
That is, it is a hollow sintered body, and a conductive metallized layer is formed on the sealed portion of one end or both ends depending on the purpose of use.
この円筒形A文N焼結体において、導電性メタライズ層
を形成すべき面はその端部であればとくに限定されるも
のではなく1例えば焼結体端部外周面あるいは端面など
、封着部材の取り付は位置により適宜設定されることが
好ましい。さらに。In this cylindrical A-shaped N sintered body, the surface on which the conductive metallized layer is to be formed is not particularly limited as long as it is the end thereof; It is preferable that the attachment is set appropriately depending on the position. moreover.
AuN焼結体自体の特性に関しても格別限定されるもの
ではないが、!ji ’ylしたような各用途、すなわ
ち、電力管用外囲器、マグネトロン川発振部品およびレ
ーザ管用絶縁管などに適用する場合は。There are no particular limitations on the properties of the AuN sintered body itself, but! When applied to various applications, such as power tube envelopes, magnetron oscillation parts, and laser tube insulation tubes.
高い放熱性が貿求されるので、その熱伝A率か50w/
m−に以」二であることが好ましい。Since high heat dissipation is required, the heat transfer rate is 50w/
It is preferable that m- be less than or equal to "2".
さて1本発明にあっては、導電性メタライズ層は111
1述した(イ)、(ロ)または(ハ)で示される層とし
て形成される。Now, in the present invention, the conductive metallized layer is 111
It is formed as a layer shown in (a), (b), or (c) mentioned above.
まず、 (イ)で示されるメタライズ層にあって、第1
の群に属する元素、すなわち、モリブデン(Mo)、タ
ングステン(W)およびタンタル(Ta)は、耐熱性に
優れ、かつ、AIN焼結体母材の熱膨張係数とほぼ近似
した熱膨張係数を有するものであり、該メタライズ層の
耐熱性および耐熱サイクル特性の向上に資する成分であ
る。First, in the metallized layer shown in (A), the first
Elements belonging to the group, namely molybdenum (Mo), tungsten (W) and tantalum (Ta), have excellent heat resistance and have a coefficient of thermal expansion almost similar to that of the AIN sintered body base material. It is a component that contributes to improving the heat resistance and heat cycle resistance of the metallized layer.
これらの成分元素は、1種または2種以上が組合わされ
て構成相に含まれている。その場合に、これらの元素は
、例えば、各元素単体で、または各元素を含む化合物も
しくは固溶体として、またはこれら?nn体化化合物よ
び固溶体から選ばれた2種以上の混合体として存在する
。このうち、化合物としては、これらの元素の酸化物、
窒化物、)父化物、酸窒化物、1女窒化物、炭酸化物、
炭酸窒化物、ホウ化物、ケイ化物などがあげられ、かか
る化合物はL記元素の他に、後述する第2の群に属する
元素を少なくとも1種および/または第2の群に属する
元素以外の元素を少なくとも1種含む複合化合物であっ
てもよい、また、固溶体にあっでもこれと同様である。These component elements are contained in the constituent phase singly or in combination of two or more. In that case, these elements may be used, for example, as each element alone, as a compound or solid solution containing each element, or as a compound or solid solution containing each element, or as a compound or solid solution containing each element. It exists as a mixture of two or more selected from nn-formed compounds and solid solutions. Among these, compounds include oxides of these elements,
Nitride, ) father compound, oxynitride, first daughter nitride, carbonate,
These compounds include carbonitrides, borides, silicides, etc., and such compounds contain, in addition to the L elements, at least one element belonging to the second group described below and/or an element other than the second group. It may be a composite compound containing at least one kind of, or it may be a solid solution.
・方、第2の群に屈する元J、すなわち、周期律表の第
m族元J(B、Ai、Sc、Ga、In、TM)、第r
Va族元素(Ti、Zr、Hf)、希1:類元素(Y、
La、Ce、Pr、Nd、Pm。・On the other hand, the element J that succumbs to the second group, that is, the m-th group element J (B, Ai, Sc, Ga, In, TM) of the periodic table, the r-th group
Va group elements (Ti, Zr, Hf), rare 1: group elements (Y,
La, Ce, Pr, Nd, Pm.
Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Y
b、Lu)およびアクチノイド元素(Ac、Th、Pa
、U、Np、Pu、Am、Cm、Bk、Cf、Es、F
m、Md、No。Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Y
b, Lu) and actinide elements (Ac, Th, Pa
, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, F
m, Md, No.
“ Lr)は、後述するメタライズ層形成工程、すな
わち加熱工程において、AuNとのぬれ性が優れており
、導電性メタライズ層とAuN焼結体との密着性の向り
に資する成分である。なお、この第2の群に属する元素
のうち、とくに好ましいものは、All、Ti、Zr、
Hf、Y、Ce、 Dy。"Lr) is a component that has excellent wettability with AuN in the metallized layer forming step, that is, the heating step, which will be described later, and contributes to the adhesion between the conductive metallized layer and the AuN sintered body. Among the elements belonging to this second group, particularly preferred are All, Ti, Zr,
Hf, Y, Ce, Dy.
Th、Smなどである。Th, Sm, etc.
これらの成分元素は、上記第1の群に属する成分元素と
同様、1種または2種以上が組合わされて構成相に含ま
れており、その存在状可;も前記と同様に1例えば、各
覚書単体で、または各覚書を含む上に列挙した如き化合
物もしくは固溶体として、またはこれら単体、化合物お
よび固溶体から選ばれた2挿具」−の混合体として存在
する。These component elements, like the component elements belonging to the first group, are contained in the constituent phase singly or in combination of two or more. The memorandum may exist alone, as a compound or solid solution as listed above containing each memorandum, or as a mixture of two components selected from these entities, compounds and solid solutions.
また、本発明において、第1の群に属する元;にと第2
の群に属する元素との構成比はとくに限定されるもので
はなく、使用する元;にの種類あるいはM1合わせによ
って適宜設定すればよいが、例えば、第1の群に属する
元素の合計と第2の群に属する元素の合計との比が、原
子比で90:LO〜10:90程度に設定されることが
好ましい。In addition, in the present invention, an element belonging to the first group;
The composition ratio with the elements belonging to the first group is not particularly limited and may be set appropriately depending on the type of element used or the M1 combination. It is preferable that the ratio to the total of elements belonging to the group is set to about 90:LO to 10:90 in terms of atomic ratio.
かかる(イ)の導電性メタライズ層をその封着部に有す
る第9.N焼結体は例えば、次のようにして製造される
。No. 9 having the conductive metallized layer of (A) in its sealing part. For example, the N sintered body is manufactured as follows.
すなわち、まず、AIN粉末と酸化イツトリウム(Y2
O2)、酸化力)Ltシウム(Cab) 、酸化アルミ
ニウム(AJ1203)、酸化ランタン(La20)お
よび酸化セリウム(CeO)などから選ばれた少なくと
も1種の焼結助剤粉末とを混合・成形して円筒形の成形
体を製造し、ついで、該成形体を常法により焼結して円
筒状のA交N焼結体を得る。That is, first, AIN powder and yttrium oxide (Y2
O2), oxidizing power), Lt sium (Cab), aluminum oxide (AJ1203), lanthanum oxide (La20), cerium oxide (CeO), etc. are mixed and shaped. A cylindrical molded body is produced, and then the molded body is sintered by a conventional method to obtain a cylindrical A-cross-N sintered body.
しかるのち、この円筒形のAuN焼結体の封着面に上記
第1の群および第2の群からそれぞれ選択された元素を
含むペーストもしくは液状物を塗布する。このペースト
もしくは液状物は、具体的には、」二足元票の単体ある
いは化合物粉末をエチルセルロース、ニトロセルロース
などの粘H剤に分散せしめて得られる。このとき、原料
粉末としては、」−記各元素の単体粉末や、各元素を含
む導電性無機化合物、すなわち、酸化物、窒化物、炭化
物、ケイ化物、ホウ化物、酸窒化物、炭窒化物、ホウ窒
化物、ケイ窒化物、水素化物、塩化物、フッ化物、臭化
物、ヨウ化物、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、
ホウ酸塩、リン酸塩、亜リン酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩
、塩素酸塩、ケイ酸塩、水酸化物、アンモニウム塩、あ
るいは焼成して導電性となる無機化合物もしくは有機化
合物(例えば、アルコキシド、ゾル−ゲル)などを使用
することができる。また、かかるペーストもしくは液状
物中には、」二足第1および第2の群から選ばれた元素
もしくは該元素を含む化合物がej、lで全体の5重量
%以上含有されていることが望ましい。Thereafter, a paste or liquid containing an element selected from the first group and the second group is applied to the sealing surface of this cylindrical AuN sintered body. Specifically, this paste or liquid material is obtained by dispersing a single substance or a powder of a compound in a viscous agent such as ethyl cellulose or nitrocellulose. At this time, the raw material powders include simple powders of each of the elements listed above, and conductive inorganic compounds containing each element, such as oxides, nitrides, carbides, silicides, borides, oxynitrides, and carbonitrides. , boronitride, silicon nitride, hydride, chloride, fluoride, bromide, iodide, nitrate, nitrite, sulfate, sulfite,
borates, phosphates, phosphites, carbonates, oxalates, chlorates, silicates, hydroxides, ammonium salts, or inorganic or organic compounds that become conductive when fired, e.g. , alkoxide, sol-gel), etc. can be used. Further, it is desirable that such a paste or liquid contains an element selected from the first and second groups or a compound containing the element in an amount of 5% by weight or more of the total amount. .
ついで、上記のようにA文N焼結体母材表面にペースト
もしくは液状物を塗布したのち、乾燥させて、しかるの
ち、加熱処理することによりメタライズ層を形成する。Next, as described above, a paste or a liquid material is applied to the surface of the A pattern N sintered body base material, dried, and then heat treated to form a metallized layer.
このときの加熱温度は、成分元素の種類および組合わせ
によっても異なるが、通常は、1100〜1800℃程
度である。The heating temperature at this time varies depending on the type and combination of component elements, but is usually about 1100 to 1800°C.
また、雰囲気ガスとしては、窒票ガス、ドライホーミン
グガス、ウェットホーミングガスなどを使用でき、処理
時間は0.5〜2時間程度に設定することが好ましい。Further, as the atmospheric gas, nitrogen gas, dry homing gas, wet homing gas, etc. can be used, and the processing time is preferably set to about 0.5 to 2 hours.
なお、上記のようにまずA文N焼結体を製造したのち導
電性メタライズ層を形成する方法に代えて、A!;LN
の成形体に上記メタライズ層となるべきペーストを塗布
したのち、A文Nの焼結温度およびメタライズ層の形成
温度をともに満足する温1隻で焼成し、AINの焼結と
導電性メタライズ層の形成とを同時に行なう、いわゆる
同時焼結法を適用することもできる。Note that instead of the above method of first manufacturing the A pattern N sintered body and then forming the conductive metallized layer, A! ;LN
After applying the paste to become the metallized layer to the molded body, it is fired at a temperature that satisfies both the sintering temperature of A-N and the formation temperature of the metallized layer, thereby sintering the AIN and forming the conductive metallized layer. It is also possible to apply a so-called simultaneous sintering method in which formation and formation are performed at the same time.
つぎに、(ロ)で示される導電性メタライズ層は、第I
Va族元素、すなわち、チタン(Ti)、ジルコニウム
(Z r)およびハフニウム(Hf)のうちの少なくと
も1種を含有する合金層である。かかる合金層において
、第■a族元素以外の合金成分としては、とくに制限さ
れるものではないが、なるべくAuN焼結体とのぬれ性
が良好な合金を形成するものが好ましい、具体的には。Next, the conductive metallized layer shown in (b) is
It is an alloy layer containing at least one of Va group elements, that is, titanium (Ti), zirconium (Zr), and hafnium (Hf). In such an alloy layer, the alloy components other than the Group Ⅰa elements are not particularly limited, but are preferably those that form an alloy with good wettability with the AuN sintered body. .
銀(Ag)、¥14(Cu) 、 =−/ケル(Ni)
、モリブデン(Mo)などをあげることができ、これら
を単独であるいは適宜組合わせて用いることができる。Silver (Ag), ¥14 (Cu), =-/Kel (Ni)
, molybdenum (Mo), etc., and these can be used alone or in an appropriate combination.
Tiをはじめとする第IVa族元素は、上記rVa族元
素以外の合金成分元素と合金を形成していても、また1
合金を形成せず上記少なくとも2種の合金成分よりなる
合金中に例えば分散せしめられたような状態で存在して
いてもよい、このうち、合金層の少なくとも一部が共晶
合金であ体と良好にぬれるためさらに有利である。かか
る共晶合金の具体例としては、AgとCuまたはM o
N iとAgとCuとをそれぞれ共晶組成となるよう
に組合わせたものをあげることができる。Group IVa elements such as Ti may form alloys with alloying elements other than the rVa group elements mentioned above.
It may exist, for example, in a dispersed state in an alloy consisting of the at least two types of alloy components without forming an alloy, of which at least a part of the alloy layer is a eutectic alloy. It is further advantageous because it can be wetted well. Specific examples of such eutectic alloys include Ag and Cu or Mo
Examples include combinations of Ni, Ag, and Cu each having a eutectic composition.
なお、かかる合金中で、Ti、ZrおよびHfのうちの
少なくとも1種が占める割合は、とくに限定されるもの
ではないが1通常、1〜10重量%程度であることが好
ましい。The proportion of at least one of Ti, Zr, and Hf in such an alloy is not particularly limited, but is usually preferably about 1 to 10% by weight.
I−記(ロ)の導電性メタライズ層は例えば次のように
して形成することができる。The conductive metallized layer in I-(b) can be formed, for example, as follows.
すなわち、上記と同じ<AuN焼結体の所望の面に、」
二足第IVa族元素およびその他の合金成分元素を含む
ペーストまたは液状物を塗布したのち焼成すればよい。That is, the same as above <on the desired surface of the AuN sintered body,
A paste or liquid material containing a group IVa element and other alloy component elements may be applied to the two legs and then fired.
このとき使用する粘着剤としてはに記と同様のものがあ
げられる。原料粉末としては、」−記各元素単体粉末ま
たは上述したような化合物粉末を使用することができる
。また、焼成は、真空中もしくはArなどの不活性ガス
中で行なうことが好ましく、焼成温度は1合金層を形成
ナス+ジノ、〉子υの五[粕訟ttメ釦^壮げ上。ても
卑なるが、通常は800〜1ooo℃程度である。The adhesive used at this time may be the same as described above. As the raw material powder, it is possible to use powders of each of the elements mentioned above or compound powders as described above. Further, the firing is preferably carried out in a vacuum or in an inert gas such as Ar, and the firing temperature is set to form one alloy layer. The temperature is usually about 800 to 100°C, although it is also low.
さらには、このようなペーストもしくは液状物を使用す
る方法のほかに、各合金成分元素の箔もしくは粉末また
はその両者をA文N基板上に載置して上記と同様に焼成
する方法を採用することもできる。Furthermore, in addition to the method of using such a paste or liquid, a method of placing foil or powder of each alloy component element or both on the A pattern N substrate and firing in the same manner as above is adopted. You can also do that.
さらに、上記(イ)で示されるメタライズ層について述
べたと同様、同時焼結法を適用することもIT丁能であ
る。Furthermore, it is also possible to apply the simultaneous sintering method as described for the metallized layer shown in (a) above.
最後に(ハ)で示される導電性メタライズ層は、Mo、
WおよびTaから選ばれる少なくとも1種の元素と;
An N焼結体を製造する際に使用した焼結助剤を構成
する金属元素の少なくとも1種を構成相の成分元素とし
て含有するものである。Mo、WおよびTaは上記(イ
)で示される層と同様の形態で、1種または2種以上が
組合されてメタライズ層に含まれている。一方、焼結助
剤としては上に列挙したものがあげられ、(ハ)で示さ
れるメタライズ層中には、これらの焼結助剤の構成金属
、すなわち、Y、Ca、A!L、La、Ceなどから選
ばれる少なくとも1種が含有されている。これらの金属
元本は、上記と同様金属単体として、または種々の化合
物もしくは固溶体として存在する。Finally, the conductive metallized layer indicated by (c) is made of Mo,
At least one element selected from W and Ta;
It contains at least one metal element constituting the sintering aid used in producing the AnN sintered body as a constituent element of the constituent phase. Mo, W, and Ta have the same form as the layer shown in (a) above, and are contained in the metallized layer singly or in combination of two or more. On the other hand, the sintering aids include those listed above, and the constituent metals of these sintering aids, ie, Y, Ca, A! At least one selected from L, La, Ce, etc. is contained. These metal principals exist as simple metals as described above, or as various compounds or solid solutions.
この(ハ)で示される導電性メタライズ層を形成する際
も、上記(イ)および(ロ)で示されるものと同様にそ
れぞれの元素の単体あるいは化合物粉末よりなる原料ペ
ーストをAfLN焼結体の所望の面に塗布したのち11
00〜1800 ’C程度の温度で焼成すればよい。い
ま、仮にAfLN焼結体を製造した際に使用した焼結助
剤がY2O3であるとすると、原料ペーストには、Yi
i体、YF、 またはY2O3などを含有させればよい
。When forming the conductive metallized layer shown in (c), the raw material paste consisting of the single element or compound powder of each element is applied to the AfLN sintered body in the same way as shown in (a) and (b) above. After applying to the desired surface, 11
The firing may be performed at a temperature of about 00 to 1800'C. Now, if the sintering aid used when producing the AfLN sintered body is Y2O3, the raw material paste contains Yi.
It may contain i-form, YF, Y2O3, or the like.
この(ハ)で示される導電性メタライズ層に含まれる、
焼結助剤と同一の金属元素の含有量は3〜50爪量%、
とくに10〜20重着%とすることが好ましい。Contained in the conductive metallized layer shown in (c),
The content of the same metal element as the sintering aid is 3 to 50%,
In particular, it is preferable to set it to 10 to 20%.
このようにして得られた封着部に導電性メタライズ層を
有する円筒形A立N焼結体の該封着部に金14よりなる
封着部材を接合する場合は、まず、この導電性メタライ
ズ層にNiなとのメッキを施し、続いて、ホーミングガ
ス中、600〜850℃で該メッキ層を7ニールし、し
かるのち、ろう付もしくははんだ付を行なえばよい。When joining a sealing member made of gold-14 to the sealing part of the cylindrical A vertical N sintered body having a conductive metallized layer on the sealing part thus obtained, first, the conductive metallized The layer may be plated with Ni, followed by annealing the plated layer in a homing gas at 600 to 850 DEG C. for 7 cycles, and then brazing or soldering.
(実施例)
実施例1
第1図に示したようなレーザ管用絶縁管を製造した。す
なわち、まず焼結助剤として1重量%のY2O3を含有
するA4N粉末を常法により成形したのち約1800℃
で約1時間焼結して軸心に貝通孔1aを有する円筒形A
文N焼結体lを得た。ついで、このA文N焼結体1の両
端の封着部1bおよび1bに対応する領域の外周面に導
電性メタライズ層2および3を形成した。このメタライ
ズ工程は、まず、Li2MoO4粉末とTiO2粉末と
ニトロセルロースとを重量比で3:2:10で混合して
原料ペーストを調製し、このペーストを焼結体1の所定
面に塗布・乾燥後に空気中で加熱処理し、ついでH2/
N2ガス中、約1100°Cで1時間加熱することによ
り行なった。(Example) Example 1 An insulating tube for a laser tube as shown in FIG. 1 was manufactured. That is, first, A4N powder containing 1% by weight of Y2O3 as a sintering aid was molded by a conventional method, and then heated at approximately 1800°C.
Cylindrical shape A with shell hole 1a in the axis center is sintered for about 1 hour at
A sintered body l was obtained. Next, conductive metallized layers 2 and 3 were formed on the outer peripheral surface of the A-shaped N sintered body 1 in regions corresponding to the sealing parts 1b and 1b at both ends. In this metallization process, first, a raw material paste is prepared by mixing Li2MoO4 powder, TiO2 powder, and nitrocellulose in a weight ratio of 3:2:10, and this paste is applied to a predetermined surface of the sintered body 1 and dried. Heat treated in air, then H2/
This was done by heating at about 1100°C for 1 hour in N2 gas.
しかるのち、この導電性メタライズ層にNiメッキを施
してこれを約800°Cでアニールしたのちコバール(
Fe−Ni−Co合金)製の封着部材4および5をそれ
ぞれ導電性メタライズ層2および3にろう付した。しか
るのち、この封着部tbおよびICにおけるヘリウムリ
ークテストを行なったところリーク速度I X 10−
acc atm/see以下で長期間変化せずシール性
が良好であることが確認された。This conductive metallized layer is then plated with Ni and annealed at approximately 800°C, followed by Kovar (
Sealing members 4 and 5 made of a Fe--Ni--Co alloy were brazed to the conductive metallized layers 2 and 3, respectively. After that, a helium leak test was performed on this sealing part tb and the IC, and the leak rate was I x 10-
It was confirmed that there was no change for a long time at acc atm/see or less, and the sealing performance was good.
このように、/IN焼結体よりなるレーザ管用絶縁管は
従来材であるBeOと比べて遜色のない高い熱伝導性お
よび絶縁性を有するとともに。In this way, the insulating tube for a laser tube made of the /IN sintered body has high thermal conductivity and insulation properties comparable to those of BeO, which is a conventional material.
BeOのようなiIi性もなく、価格もBeOの1/3
〜I15 と極めて安価であるという利点を有する。It doesn't have the iIi characteristics like BeO, and the price is 1/3 of BeO.
It has the advantage of being extremely inexpensive with ~I15.
しかも、その封着部における接合信頼性も高く、シール
性にも優れている。Moreover, the bonding reliability at the sealed portion is high, and the sealing performance is also excellent.
実施例2
第2図に示したような電力管用外囲器を製造した。すな
わち、まず焼結助剤として1重量%のY2O3を含有す
るA文N粉末を常法により成形したのち約1800°C
で約1時間焼結して軸心に貫通孔11aを有する円筒形
A交N焼結体11を得た。ついで、このA交N焼結体1
1の両端の封着部11bおよびllbに対応する領域の
外周面に導電性メタライズ層12および13を形成した
。このメタライズ工程は、まず、Ag、CuおよびTi
の各粉末を重量比で71:27:2(AgおよびCuは
共晶組成)となるように混合し、この混合粉末100重
量部に対し、メチルセルロース30!IiQ部を配合す
ることにより原料ペーストを調製し、このペーストを焼
結体110所定面に塗布・、乾燥後にArガス中におい
て、約830°Cまで加熱し、約5分間保持することに
より行なった。Example 2 A power tube envelope as shown in FIG. 2 was manufactured. That is, first, Amon powder containing 1% by weight of Y2O3 as a sintering aid was molded by a conventional method, and then heated at about 1800°C.
The material was sintered for about 1 hour to obtain a cylindrical A-cross-N sintered body 11 having a through hole 11a in its axis. Next, this A/N sintered body 1
Conductive metallized layers 12 and 13 were formed on the outer circumferential surface of regions corresponding to sealing parts 11b and llb at both ends of 1. This metallization process first consists of Ag, Cu and Ti.
The respective powders were mixed in a weight ratio of 71:27:2 (Ag and Cu have a eutectic composition), and 30 parts of methylcellulose was added to 100 parts by weight of this mixed powder. A raw material paste was prepared by blending part IiQ, and this paste was applied to a predetermined surface of the sintered body 110, and after drying, it was heated to about 830°C in Ar gas and held for about 5 minutes. .
しかるのち、この導電性メタライズ層にNiメッキを施
してこれを約600℃で7ニールしたのちコバール製の
封着部材14および15をそれぞれ導電性メタライズ層
12および13にろう付した。しかるのち、この封着部
11bおよび11cにおけるヘリウムリークテストを行
なったところリーク速度L X I 0−8cc at
m/sec以下で長期間変化せずシール性が良好である
ことが確認された。Thereafter, this conductive metallized layer was plated with Ni and annealed at about 600° C. for 7 times, and then Kovar sealing members 14 and 15 were brazed to the conductive metallized layers 12 and 13, respectively. After that, a helium leak test was performed on the sealing parts 11b and 11c, and the leak rate was found to be LXI 0-8cc at
It was confirmed that there was no change for a long time at m/sec or less, and the sealing performance was good.
さらに、この電力管用外囲器は、従来材であるA!;L
203よりなるものに比べて、とくに高周波域での効率
が約10%上昇していることが確認された。これはAi
Nの放熱性がAl2O3に比べてはるかに高いことに起
因する。Furthermore, this power tube envelope is made of conventional material A! ;L
It was confirmed that the efficiency, especially in the high frequency range, was increased by about 10% compared to that made of 203. This is Ai
This is due to the fact that the heat dissipation of N is much higher than that of Al2O3.
実施例3
第3図に示したようなマグネトロン用発振部品を製造し
た。すなわち、まず焼結助剤として1重j11−%のY
2O3を含有するAfLN粉末を常法により成形したの
ち約1800℃で約1時間焼結して軸心に貫通孔21a
を有する円筒形AiN焼結体21を得た。ついで、この
A見N焼結体21の一端部の封着部21bに対応する領
域、すなわち。Example 3 An oscillation component for a magnetron as shown in FIG. 3 was manufactured. That is, first, 1% Y as a sintering aid is used as a sintering aid.
AfLN powder containing 2O3 is molded by a conventional method and then sintered at about 1800°C for about 1 hour to form a through hole 21a in the axial center.
A cylindrical AiN sintered body 21 was obtained. Next, a region corresponding to the sealing part 21b at one end of this A-view N sintered body 21, that is.
A文N焼結体21の一端面に導電性メタライズ層22を
形成した。A conductive metallized layer 22 was formed on one end surface of the A-shaped N sintered body 21.
このメタライズ工程は、まず、MO粉末と上記の焼結助
材と同一の金属元素を含むY2 o3粉末とニトロセル
ロースとを重量比で2:1:1で混合して原料ペースト
を調製し、このペーストを焼結体21の所定面に塗布・
乾燥後にN2ガス中、約1700°Cで1時間加熱する
ことにより行なった。In this metallization process, first, a raw material paste is prepared by mixing MO powder, Y2O3 powder containing the same metal element as the above-mentioned sintering aid, and nitrocellulose in a weight ratio of 2:1:1. Apply the paste to a predetermined surface of the sintered body 21.
After drying, the test was carried out by heating at about 1700° C. for 1 hour in N2 gas.
しかるのち、この導電性メタライズ層にNiメッキを施
してこれを約800℃で7ニールしたのちコバール製の
封着部材23をそれぞれ導電性メタライズ層22にろう
付した。しかるのち、この11着部21bにおけるヘリ
ウムリークテストを行なったところリーク速度I X
10 ’ cc atIl/sec以下で長期間変化せ
ずシール性が良好であることが確認された。また、11
着部材23の接合強度は引張り強度として評価した場合
5〜10 kg/ am2であった。Thereafter, this conductive metallized layer was plated with Ni and annealed at about 800° C. for 7 times, and then Kovar sealing members 23 were brazed to the conductive metallized layer 22, respectively. Afterwards, when a helium leak test was conducted on this 11th contact portion 21b, the leak rate I
It was confirmed that there was no change for a long time at 10' cc atIl/sec or less, and the sealing performance was good. Also, 11
The bonding strength of the attachment member 23 was 5 to 10 kg/am2 when evaluated as tensile strength.
このようにAIN焼結体よりなるマグネトロン川発振部
材は、従来材であるAl2O3よりなるものに比べてと
くに高周波領域での効率が改善され、また放熱性が極め
て高いため、冷却用ファンもしくはファンの小型化が達
成される。In this way, the magnetron oscillation member made of AIN sintered body has improved efficiency especially in the high frequency range compared to the conventional material made of Al2O3, and has extremely high heat dissipation, so it can be used as a cooling fan or fan. Miniaturization is achieved.
なお1本実施例においては、l記3種の部品を例にあげ
て説明したが、未発明の封着部を有する円筒形A交N焼
結体の適用範囲はこれらに限定されるものではなく、例
えば核融合タライストロン川入射窓など、AfLN焼結
体の有する種々の優れた特性が要求され、しかも、高い
シール性を具備することが必要な各種部品に適用して有
用である。In addition, in this embodiment, the three types of parts listed in I have been described as examples, but the scope of application of the cylindrical A-N sintered body having an uninvented sealing part is not limited to these. However, it is useful for application to various parts that require the various excellent properties of AfLN sintered bodies and also require high sealing properties, such as nuclear fusion talistron entrance windows.
[発明の効果]
以1この説明から明らかなように、本発明のJ+j7?
部を右する窒化アルミニウム焼結体は、その月li部に
特定の構成相を有する密看性の良好な導電性メタライズ
層が形成されているため、このJJ着部に例えば金属酸
の封着部材を接合した際の接合信頼性が極めて高く、か
つ、該封着部のシール性も非常に良好であるため、/I
N焼結体の特性、すなわち高い放熱性、絶縁性および高
周波特性が要求され、しかも、封着部を形成する必要の
ある各種電子・電気部品に応用してその工業的価値は高
い。[Effects of the Invention] 1. As is clear from this explanation, the J+j7?
The aluminum nitride sintered body with the right part has a conductive metallized layer with good sealability having a specific constituent phase formed in the li part. /I
The properties of the N sintered body, that is, high heat dissipation, insulation, and high frequency properties are required, and its industrial value is high as it is applied to various electronic and electrical parts where it is necessary to form a sealing part.
第1図乃至第3図は本発明の封着部を有する窒化アルミ
ニウム焼結体の実施例を示す縦断面図である。
1.11.21・・・円筒形A文N焼結体、la、11
a、21a・・・貫通孔、
lb、lc、llb、lie、21b・・・封着部、2
.3.12.13.22・・・導電性メタライズ層、4
.5.14.15.23・・・封着部材。1 to 3 are longitudinal cross-sectional views showing an embodiment of an aluminum nitride sintered body having a sealing portion according to the present invention. 1.11.21...Cylindrical A-shaped N sintered body, la, 11
a, 21a...through hole, lb, lc, llb, lie, 21b...sealing part, 2
.. 3.12.13.22... Conductive metallized layer, 4
.. 5.14.15.23...Sealing member.
Claims (2)
に導電性メタライズ層が形成されてなる窒化アルミニウ
ム焼結体であって、 該導電性メタライズ層が、 (イ)(i)モリブデン、タングステンおよびタンタル
よりなる群(第1の群)から選ば れた少なくとも1種、ならびに、 (ii)周期律表の第III族元素、第IVa族元素、希土
類元素およびアクチノイド元素よ りなる群(第2の群)から選ばれた少 なくとも1種を構成相の成分元素とし て含有する層、 (ロ)周期律表の第IVa族元素を少なくとも1種含む合
金よりなる層、または、 (ハ)(i)モリブデン、タングステンおよびタンタル
よりなる群から選ばれた少なく とも1種、ならびに、 (ii)該窒化アルミニウム焼結体を製造する際に使用
した焼結助剤を構成する元素 の少なくとも1種を構成相の成分元素 として含有する層 であることを特徴とする封着部を有する窒化アルミニウ
ム焼結体。(1) An aluminum nitride sintered body having a sealed portion at least at one end and a conductive metallized layer formed on the sealed portion, the conductive metallized layer comprising (a) (i) ) at least one member selected from the group consisting of molybdenum, tungsten, and tantalum (first group), and (ii) the group consisting of Group III elements, Group IVa elements, rare earth elements, and actinide elements of the periodic table. (2) a layer containing at least one element selected from (2nd group) as a component element of a constituent phase; (b) a layer made of an alloy containing at least one element of group IVa of the periodic table; or (c) (i) at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten, and tantalum, and (ii) at least one element constituting the sintering aid used in producing the aluminum nitride sintered body. 1. An aluminum nitride sintered body having a sealing part characterized by being a layer containing the component element of a constituent phase.
請求の範囲第1項記載の窒化アルミニウム焼結体。(2) The aluminum nitride sintered body according to claim 1, wherein at least a part of the alloy is a eutectic alloy.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61067261A JPH0699201B2 (en) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | Aluminum nitride sintered body having a sealed portion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61067261A JPH0699201B2 (en) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | Aluminum nitride sintered body having a sealed portion |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62226879A true JPS62226879A (en) | 1987-10-05 |
JPH0699201B2 JPH0699201B2 (en) | 1994-12-07 |
Family
ID=13339838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61067261A Expired - Lifetime JPH0699201B2 (en) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | Aluminum nitride sintered body having a sealed portion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0699201B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1986-03-27 JP JP61067261A patent/JPH0699201B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPS6483587A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-29 | Kyocera Corp | Method for metallizing aluminum nitride substrate |
JPS6483586A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-29 | Kyocera Corp | Method for metallizing aluminum nitride substrate |
Also Published As
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JPH0699201B2 (en) | 1994-12-07 |
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