• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1992014686A1
    申请号:PCT/JP1992/000185
    申请日:1992-02-21
    公开日:1992-09-03
    发明作者:Kouji Okuda；Tokumitsu Nishi；Hiroshi Takai；Hisakiyo Hoshino
    申请人:Daihen Corporation；
    IPC主号:C04B37-00
    专利说明:
    [0001] 明細書
    [0002] セラミ ックス同士の接合方法及び加熱接合用インサー ト材
    [0003] 産業上の利用分野
    [0004] 本発明は、 導電率の小さいセラミ ックス部材同士を接合する際に、 突合せ部を誘導加熱して接合する方法及び加熱接合用インサー ト材 に関するものである。 ，
    [0005] 従来の技術
    [0006] 誘導加熱、 例えば高周波加熱によりセラミ ックス部材同士または セラミ ックス部材と金属部材とを接合する場合、 これらの部材間に 適宜の接合剤を介在させ、 この突合せ部の外周に円筒状に巻回した 誘導加熱用コイルに通電する。 この際、 導電性の大きなセラミ ック ス部材または金属部材に対しては、 部材自体に誘導電流が流れ、 こ のときの誘導加熱により突合せ部を加熱して、 セラミ ックスの接合 が行われる。 また、 高温で導電性を有するセラミ ックス部材または 金属部材に対しては、 部材の突合せ面に金属等の導電性材料をコ一 ティングし、 このコーティングを誘導加熱して、 これに伴って導電 性が高められたセラミックス部材にも誘導電流が流れ、 両者の誘導 加熱により突合せ部を加熱して、 セラミックスを接合する方法が提 案されている （特開昭 6 1 - 3 6 1 8 0号公報） 。 また、 絶縁性セ ラミックス部材同士を接合する場合、 導電性接合剤を介在させ、 こ の接合剤を誘導加熱させる方法も考えられる。 ，
    [0007] しかしながら、 従来の接合においては、 S i 3N4， A 203など の高温においても絶縁性であるセラミックス部材同士を絶縁性の接 合剤を用いて接合する場合には適用できないという問題がある。 ま た、 Z r 02などの高温で導電性を有するセラミックスを接合する 場合や導電性の接合剤を用いて接合する場合、 導電性材料をコーテ ィングする手段が講じられているが、 一般的にコーティングの厚さ が非常に小さいために、 この部分での誘導加熱だけでは、 体積の圧 倒的に大きい被接合部材を効果的に高温まで加熱させることが困難 である。 すなわち、 接合に長時間を要し、 また大きな電力を必要と し、 さらに被接合部材の大きさが小さいものに限られるという問題 がある。
    [0008] 発明の要旨
    [0009] 本発明は、 上記の問題点を解決するために、 請求項 1においては、 被接合セラミ ックス部材同士間に、 一部または全部が被接合セラミ ックス部材よりも大きい導電率を有する加熱用セラミ ックスを介在 させ、 被接合セラミ ックス部材を突合せて被接合構成体を構成し、 被接合構成体を突合せ方向に加圧して突合せ部の近傍に設けた誘導 加熱用コイルに通電することにより、 主に加熱用セラミ ックスを誘 導加熱させ、 誘導加熱により突合せ部を接合形成温度まで加熱して 接合することを特徴としている。
    [0010] また、 請求項 2においては、 被接合セラミ ックス部材同士間に接 合剤を介して、 一部または全部が被接合セラミ ックス部材よりも大 きい導電率を有する加熱用セラミ ックスを介在させ、 被接合セラミ ックス部材を突合せて被接合構成体を構成し、 突合せ部の近傍に設 けた誘導加熱用コイルに通電することにより、 主に加熱用セラミッ クスまたは加熱用セラミックス及び接合剤を誘導加熱させ、 誘導加 熱により突合せ部を接合形成温度まで加熱して接合することを特徵 としている。
    [0011] さらに、 請求項 3においては、 上記の誘導加熱による本加熱を開 始する前から終了する後まで、 補助加熱手段により被接合構成体の —部または全部を、 接合形成温度よりも低い温度まで加熱すること を特徴としている。
    [0012] また、 請求項 4においては、 被接合セラミックス部材間に介在さ せる加熱接合用ィンサ一ト材であって、 上記の加熱用セラミックス の突合せ面に接合剤層を形成して一体化したことを特徴としている c 以上のような方法及び加熱接合用ィンサート材とすることにより、 被接合セラミックス部材間に介在した加熱用セラミックスを主に誘 導加熱して、 その突合せ部を集中的に加熱させることができるので、 導電率が小さいセラミックス、 特に絶縁性セラミックスを接合する 場合に、 本発明が最大限に発揮される。
    [0013] より具体的に、 本発明の請求項 1によれば、 導電率が小さいセラ ミ ックス、 特に絶縁性セラミ ックスに対して、 高周波加熱による局 部加熱により、 加熱効率の改善や接合時間の大幅な短縮による低コ ス卜の接合が可能になると共に、 大型形状の被接合部材にも対応で きる。 '
    [0014] 請求項 2の効果は、 請求項 1の効果に加えて、 接合剤を介在させ ることにより低加圧、 低温度での接合が可能であり、 簡便な接合方 法を提供することができる。
    [0015] 請求項 3の効果は、 請求項 1及び 2の効果に加えて、 短時間接合、 高温接合が要求される接合または熱衝撃に弱い部材を接合する場合、 熱衝撃によるセラミ ックス部材の破損を防止することができる。 請求項 4の効果は、 取扱い及び接合時の位置合せが容易になり、 接合工程を簡略することができ、 また現場作業が容易となる。
    [0016] 図面の簡単な説明 第 1図は本発明の接合方法を示す第 1の実施例の概略構成図である。 第 2図は本発明の接合方法を示す第 2乃至第 5の実施例の概略構成図 で'め 。
    [0017] 第 3図は本発明の接合方法を示す第 6及び第 7の実施例の概略構成 図である。
    [0018] 第 4図 （A) 及び第 4図 （B ) は、 それぞれ本発明の加熱接合用ィ ンサート材の第 1の実施例を示す概略断面図及び斜視図である。
    [0019] 第 5図 （A) 及び第 5図 （B ) は、 それぞれ本発明の加熱接合用ィ ンサート材の第 2の実施例を示す概略断面図及び斜視図である。
    [0020] 第 6図は本発明の加熱接合用ィンサ—ト材の第 3の実施例を示す概 略断面図である。
    [0021] 実施例の詳細な説明
    [0022] 実施例 1
    [0023] 第 1図は本発明の接合方法を示す第 1の実施例の概略構成図であ つて、 接合剤を用いることなく低導電性セラミックス同士を接合す る場合を示している。 まず、 導電率が 10— 2 [Ω - cm] 1である丸 パイプ状の低導電性 S i Cセラミ ックス （012x05x50) の 被接合部材 l a, 1 b間に、 導電率が約 102 [Ω ·απ] である リング状の高導電性 S i Cセラミックス製の加熱用セラ'ミックス 2 (012x 5x5) を配設して突合せる。 この際、 被接合部材及 び加熱用セラミックスの突合せ面は、 予め鏡面研磨された清浄な面 にしておく。 つぎに、 この被接合構成体を図示しない加圧装置によ り、 突合せ方向に約 10 OMPaの圧力 Pを加えて固定する。 さらに、 上記構成体の突合せ部を主に加熱させるために、 この突合せ部の外 周に適宜の長さの円形コイル状に巻回した水冷の誘導加熱用コイル 4を配設し、 コイル 4の両端に高周波電源装置 5を接続する。
    [0024] このような構成において、 接合雰囲気を真空とし、 高周波電源装 置 5によりコイル 4に 5 OKHz の高周波電流を通じ、 加熱用セラミ ックス 2を誘導加熱させ、 その熱伝導により被接合部材 1 a, l b の温度が上昇すると、 その抵抗が減少し、 この部分にも誘導電流が 流れるようになり、 これら全ての発熱が相まって、 突合せ部全体を 加熱させる。 この場合においては、 加熱用セラミックス 2の発熱が 最も大きいために、 突合せ部を中心とした効果的な加熱ができる。 突合せ部の温度が約 1900°Cになるように、 放射温度計からの信 号により投入電力を自動的に調整した。 約 1900°Cで 1時間保持 した後、 室温まで冷却して接合を完了した。 この接合体の気密性を Heリークディテクターにより評価したところ、 検出限界以下の高 気密性を示し、 また切断して接合部組織を観察した結果、 良好な接 合が得られることがわかった。
    [0025] 実施例 2
    [0026] 第 2図は本発明の接合方法を示す第 2の実施例の概略構成図であ つて、 導電性接合剤を用いて絶縁性セラミックス同士を接合する場 合を示している。 まず、 導電率が 10— 13 [Ω - cm] 1以下である 丸パイプ状の S i3N4セラミックス （020x015x 100) の 被接合部材 l a， 1 b間に、 導電率が約 102 [Ω - cm] — 1以下で あるリング状の T i N含有 S i 3N4セラミックス製の加熱用セラミ ックス 2 (020x015x5) の両突合せ面に、 T i系活性金属 ろう剤の接合剤 3 a， 3 b (200 ) を設けて配設する。 つぎ に、 実施例 1と同様に、 この被接合構成体に図示しない加圧装置に より、 突合せ方向に適宜の圧力 Pを加えて固定し、 さらに上記構成 体の突合せ部の外周に誘導加熱用コイル 4を配設し、 コイル 4の両 端に高周波電源装置 5を接続する。
    [0027] このような構成において、 接合雰囲気を真空とし、 上記構成体を 中心軸の回りに回転させながら、 高周波電源装置 5によりコイル 4 に 5 OKHz の高周波電流を通じ、 加熱用セラミックス 2及び接合剤 3 a, 3 bを誘導加熱させ、 その発生熱により突合せ部及びその近 傍を加熱させた。 突合せ部の温度が約 900°Cになるように、 放射 温度計によりモニターしながら投入電力を調整した。 約 900°Cで 5分間保持した後、 室温まで冷却して接合を完了した。 この接合体 の気密性を Heリークディテクタ一により評価したところ、 検出限 普
    [0028] 界以下の高気密性を示し、 また切断して接合部組織を観察した結果、 約 の均一な接合層が形成されており、 良好な接合が得られ ることがわかった。
    [0029] 実施例 3
    [0030] 本発明の第 3の実施例は、 第 2の実施例の概略構成図 （第 2図参 照） で示しており、 絶縁性接合剤を用いて絶縁性セラミックス同士 を接合する例である。
    [0031] 導電率が 10—13 [Ω - cm] 1以下である丸パイプ状の A^O3セ ラミックス （020x015x100) の被接合部材 1 a, 1 b間 に、 導電率が約 102 [Ω - cm] 1であるリング状の T i N含有 A 203セラミックス製の加熱用セラミックス 2 (020 015 X δ) の両突合せ面に、 Β2Ο3系酸化物ソルダ一の接合剤 3 a， 3 b (400 ) を設けて配設し、 適宜の圧力 Pを加えて固定する。 なお、 誘導加熱用コイル 4及び高周波電源装置 5は、 第 1の実施例 と同様である。 このような構成において、 接合雰囲気を大気中とし、 上記被接合 構成体を中心軸の回りに回転させながら、 高周波電源装置 5により コイル 4に 5 O KHz の高周波電流を通じ、 加熱用セラミックス 2を 誘導加熱させ、 その発生熱により突合せ部及びその近傍を加熱させ た。 突合せ部の温度が約 7 5 0 °Cになるように、 放射温度計からの 信号により投入電力を自動的に調整した。 約 7 5 0 °Cで 5分間保持 した後、 室温まで冷却して接合を完了した。 上記実施例と同様の評 価を行った結果、 良好な接合が得られることがわかった。
    [0032] 実施例 4
    [0033] 本発明の第 4の実施例は、 第 2の実施例の概略構成図 （第 2図参 照） で示しており、 導電性接合剤を用いて低導電性セラミックス同 士を接合する例である。
    [0034] 導電率が 1 0— 2 [ Ω - cm] 1である丸パイプ状の低導電性 S i C セラミ ックス （ø 2 0 X ø 1 5 X 1 0 0 ) の被接合部材 1 a， l b 間に、 導電率が約 1 0 2 [ Ω - cm] であるリング状の高導電性 S i Cセラミックス製の加熱用セラミックス 2(020 x 015 x 5) の両突合せ面に、 T i系活性金属ろう剤の接合剤 3 a， 3 b (20 0 ΐα ) を設けて記設し、 適宜の圧力 Ρを加えて固定する。 なお、 誘導加熱用コイル 4及び高周波電源装置 5は、 第 1の実施例と同様 である。
    [0035] このような構成において、 接合雰囲気を真空とし、 上記被接合構 成体を中心軸の回りに回転させながら、 高周波電源装置 5によりコ ィル 4に 5 Ο Ηζ の高周波電流を通じ、 加熱用セラミックス 2及び 接合剤 3 a, 3 bを誘導加熱させ、 その熱伝導により被接合部材 1 a, 1 bの温度が上昇すると、 その抵抗が減少し、 この部分にも誘 導電流が流れるようになり、 これら全ての発熱が相まつて、突合せ 部全体を加熱させる。 この場合においては、 加熱用セラミックス 2 及び接合剤 3 a, 3 bの発熱が最も大きいために、 突合せ部を中心 とした効果的な加熱ができる。 突合せ部の温度が約 900°Cになる ように、 放射温度計によりモニターしながら投入電力を調整した c 約 9 0 0 °Cで 5分間保持した後、 室温まで冷却して接合を完了した。 この接合体の気密性を H eリークディテクタ一により評価したとこ ろ、 検出限界以下の高気密性を示し、 また切断して接合部組織を観 察した結果、 約 の均一な接合層が形成されており、 良好な 接合が得られることがわかった。
    [0036] S i Cセラミ ックスは、 原料、 不純物、 焼成条件、 組織などでそ の導電性が大きく変化する素材であり、 1 0 2 [ Ω - cm] 1から 1 0 -1 3 [ Ω - cm] 1まで種々のものが市販されている。 また、 その 温度特性も種々で、 温度上昇に対し、 初めは導電性が増加するが、 その後、 逆に減少するものもある。 このように種々の導電性の特性 を有する素材に対しても、 本発明の接合方法が適用できることは言 うまでもない。
    [0037] 実施例 5
    [0038] 本発明の第 5の実施例は、 第 2の実施例の概略構成図 （第 2図参 照） で示しており、 絶縁性接合剤を用いて低導電性セラミ ックス同 士を接合する例である。
    [0039] 導電率が 10 -2 [Ω - cm] —1である丸パイプ状の低導電性 S i C セラミックス （ø 20 X ø 15 X 100) の被接合部材 1 a， l b 間に、 導電率が約 102 [Ω · cm] -1であるリング状の高導電性 S i Cセラミックス製の加熱用セラミックス 2 ( 20x015 5 ) の両突合せ面に、 C a F2系の接合剤 3 a, 3 b (400 ) を設けて配設し、 適宜の圧力 Pを加えて固定する。 なお、 誘導加熱 用コイル 4及び高周波電源装置 5は、 第 1の実施例と同様である。 このような構成において、 接合雰囲気を大気中とし、 上記被接合 構成体を中心軸の回りに回転させながら、 高周波電源装置 5により コイル 4に 5 OKHzの高周波電流を通じ、 加熱用セラミックス 2を 誘導加熱させ、 その熱伝導により被接合部材 1 a， l bの温度が上 昇すると、 その抵抗が減少し、 この部分にも誘導電流が流れるよう になり、 これら全ての発熱が相まって、 突合せ部全体を加熱させる。 この場合においては、 加熱用セラミックス 2の発熱が最も大きいた めに、 突合せ部を中心とした効果的な加熱ができる。 突合せ部の温 度が約 1 5 0 0 °Cになるように、 放射温度計からの信号により投入 電力を自動的に調整した。 約 1 5 0 0 °Cで 1 0分間保持した後、 室 温まで冷却して接合を完了した。 上記実施例と同様の評価を行った 結果、 良好な接合が得られることがわかった。
    [0040] 実施例 6 ' 第 3図は本発明の接合方法を示す第 6の実施例の概略構成図であ つて、 補助加熱手段を併用して接合する場合を示している。 その目 的は、 室温において導電性が小さく、 ほとんど高周波誘導加熱が期 待できないような素材に対して、 接合部の耐熱性を高めるために接 合温度を高くする必要があったり、 また、 生産性を高めるためや接 合部の劣化を最小限にとどめる目的などで接合時間を極端に短く し たいような場合、 上記までのような方法のみでは、 接合時の熱応力 のために被接合セラミ ックス部材または加熱用セラミッタスが破損 することがある。 このような場合、 被接合構成体の突合せ部近傍ま たは全体にわたつて補助加熱手段により、 前もってある温度まで予 備加熱しておくことにより、 その後の高周波加熱により加熱用セラ ミックスを中心に接合温度まで急速加熱した時の熱勾配を穏やかに し、 熱銜擊による部材の破損を防ぐことができる。
    [0041] 導電率が 10D [Ω - cm] 1である丸パイプ状の低導電性多孔質 S i Cセラミックス （020x015x100) の被接合部材 1 a, l b間に、 導電率が約 102 [Ω - cm] 1であるリング状の高導電 性 S i含浸反応焼結 S i Cセラミックス製の加熱用セラミックス 2 (020x015x5) の両突合せ面に、 S i系ろう剤の接合剤 3 a, 3 b (200 m ) を設けて配設し、 適宜の圧力 Pを加えて固 定する。 なお、 誘導加熱用コイル 4及び高周波電源装置 5は、 第 1 の実施例と同様である。
    [0042] さらに、 本実施例では、 突合せ部を誘導加熱による本加熱開始前 から、 ある温度まで予備加熱させるために、 2組のランプ加熱装置 による補助加熱手段 6 a, 6 &及び6 3， 6 bを配設する。 このような構成において、 接合雰囲気を A rガスとし、 上記被接 合構成体を中心軸の回りに回転させながら、 補助加熱手段 6 a , 6 bにより誘導加熱用コイル 4近傍の被接合セラミ ックス部材 1 a , 1 bを約 1 0 0 0 °Cまで予備加熱をした後、 約 1分間の誘導加熱に より、 加熱用セラミ ックスおよび接合剤を発熱させ、 突合せ部全体 を約 1 4 5 0 °Cまで加熱して接合剤とセラミ ックス部材および加熱 用セラミ ックスを反応させた。 その後、 室温まで冷却して接合を完 了した。 この接合体を切断して接合部組織を観察した結果、 約 3 0 の均一な接合層が形成されており、 良好な接合が得られること がわかった。 なお、 比較のために、 補助加熱手段による予備加熱を 行わずに高周波誘導加熱のみで接合しようとしたが、 加熱時に被接 合セラミ ックス部材にクラックが発生し、 その部分で破損してしま つた。
    [0043] 実施例 7
    [0044] 本発明の第 7の実施例は、 第 6の実施例の概略構成図 （第 3図参 照）で示しており、 補助加熱手段を併用して接合する他の例である。 導電率が 10。 [Ω - cm] 1である丸パイプ状の低導電性多孔質
    [0045] S i Cセラミックス （020x015x100) の被接合部材 1 a,
    [0046] 1 b間に、 導電率が約 102 [Ω · cm] 1であるリング状の高導電 性 S i含浸反応焼結 S i Cセラミックス製の加熱用セラミックス 2
    [0047] (020x015x5) の両突合せ面に、 S i ZCZ有機バインダ 一からなる接合剤 3 a, 3 b (100 /im ) を設けて配設し、 適宜 の圧力 Ρを加えて固定する。 なお、 誘導加熱用コイル 4及び高周波 電源装置 5は、 第 1の実施例と同様であり、 また補助加熱手段 6 a， 6 a及び 6 b, 6 bは、 実施例 6と同様である。
    [0048] このような構成において、 接合雰囲気を A rガスとし、 上記被接 合構成体を中心軸の回りに回転させながら、 補助加熱手段 6 a, 6 bにより誘導加熱用コイル 4近傍の被接合セラミックス部材 1 a， 1 bを約 1000°Cまで予備加熱をした後、 約 1分間の誘導加熱に より、 加熱用セラミックスおよび接合剤を発熱させ、 突合せ部全体 を約 1 5 0 0 °Cまで加熱すると、 加熱用セラミックス中の S iが接 合剤中のカーボンと反応して S i C化することにより、 セラミック ス部材および加熱用セラミックスを結合させた。 その後、 室温まで 冷却して接合を完了した。 この接合体を切断して接合部組織を観察 した結果、 約 l O O ^ m の均一な接合層が形成されており、 良好な 接合が得られることがわかった。 '
    [0049] 上記の実施例 6及び 7の補助加熱手段として、 ランプ加熱装置を 使用したが、 他の加熱法、 例えば、 通常の電気抵抗加熱、 間接的な 高周波誘導加熱、 ガス炎による加熱、 レーザ一による加熱などが使 用可能である。 補助加熱温度は高いほど、 後工程の高周波加熱時の 熱衝撃が抑えられるが、 上記の補助加熱手段は表面からの加熱であ り、 間接加熱であるので、 そのエネルギー効率が悪いため、 被接合 部材の寸法、 形状、 接合温度、 耐熱衝撃性などによって、 できるだ け熱衝撃による悪影響を防止でき得る最小限の加熱にとどめるのが 望ましい。 また、 その加熱領域も試料全体を加熱しても良いが、 本 発明の本来の目的 （局部加熱による接合） からすると、 やはり熱衝 撃による悪影響を防止できるような温度分布を形成するように、 突 合せ部近傍のみの捕助加熱を行う方が望ましい。 なお、 実施例 1乃 至 5の被接合構成体においても、 実施例 6及び 7の方法が適用可能 である。
    [0050] 以上の実施例において、 被接合セラミックス部材 1 a，' 1 bとし ては、 実施例で示した S i 3N4, A 03, S i C以外の絶縁性セ ラミックス （例えば、 A 1 N, サイアロン， ムライトなど） や低導 電性セラミックス （例えば、 Z r02， 低導電性複合セラミックス など） が適用可能である。 また、 同種のセラミックス同士間の接合 のみならず、 異種のセラミックス同士の接合にも適用可能である。 加熱用セラミックス 2としては、 S i C, WCなどの炭化物、 T i N, T a Nなどの窒化物、 Z r02, L a C r 02などの酸化物、 o S i 2, Mo S iなどのゲイ化物、 T i B2などのホウ化物、 T i N. S i Cなどの導電性付与物質を含む S i 3N4やサイアロンな どの複合セラミ ックス、 セラミ ッタスと金属とからなるサ一メッ ト などのあらゆる導電性セラミ ックスが例示できるが、 被接合部材と 同等の性能を得るために、 被接合部材に近い物性、 その他の特性を 有するものを選定することが望ましい。 また、 その厚みは被接合部 材の熱容量、 熱伝導率などの熱的物性や接合温度などから必要な加 熱が得られるように選定される。 また、 接合時の温度分布により、 室温時に発生する残留応力の影響を軽減するために、 接合時の温度 分布や使用する接合剤の熱膨張率などに応じて、 残留応力が最低に なるような適当な熱膨張率及び厚みを有する材料を選定するのが望 ましい。 さらに、 接合部表面にも電気絶縁性が要求される用途に対 しては、 導電性セラミ ックスの周囲の内で、 電気絶縁性が要求され る部分に絶縁性セラミ ックスを設けた構造にすることもできる。 実施例 1のように、 接合剤を用いることなく直接接合する方法は、 被接合部材と同等の接合部が形成されるために、 接合性能としては 理想的であるが、 高温、 高圧力を必要とし、 簡便な方法とは言えな い。 その点、 接合剤を用いる方法の方が簡便な方法と言える。 接合 剤としては、 実施例 2 , 4及び 6のような活性金属ろう材ゃ貴金属 などの金属系接合剤や実施例 3及び 5のような酸化物やフッ化物な どからなる無機物接合剤などが使用でき、 被接合セラミックス部 材との反応性や要求性能 （例えば、 耐熱性、 耐食性などは無機物接 合剤の方が優れている。 ） から最も適当なものを選択すればよい。 無機物接合剤の内、 絶縁性の接合剤を用いた場合、 発熱は加熱用セ ラミックスのみで発生することになる。 また、 上記実施例のような 接合剤を溶融させて、 セラミックス部材と反応させる方法の他に、 実施例 7のような反応焼結法や固相拡散法など接合剤を溶融させな い方法にも本発明が適用できる。 接合剤を溶融させる方法は、 最も 簡便で気密性が得られ易いが、 一般に耐熱性は低い。 これに対し、 他の方法は、 耐熱性、 高強度の接合が可能であるが、 高温、 高圧力 が必要であったりして簡便性には欠ける。 したがって、 必要な接合 性能に応じてどのような接合剤を使用するかを選択して、 本発明に 適用すればよい。
    [0051] 誘導加熱用コイルの形状、 寸法や電源の周波数などは、 加熱用セ ラミックスの形状、 寸法や導電率などの物性より、 効率のよいもの を選定する。 この誘導加熱用コイルは、 通常パイプ状の被接合部材 の外周側に設置するが、 内周側に設置してもよい。 ただし、 コイル が上記被接合構成体の導電性部分に接触しないように設げる必要が ある。 また、 通電電流の周波数として、 5 0 KHz に限定されるもの ではなく、 3 0 0 Hz乃至 5 0 O Hz の周波数が使用できる。
    [0052] 被接合構成体を回転させているのは、 突合せ部の円周方向におけ る温度を均一にするためであり、 加熱用セラミックスなどの各部分 が円周方向に電気的に均一であり、 かつコイルとの位置関係が正確 に制御される場合やそれほど温度分布が影響しないような場合は、 構成体を静止した状態で接合してもよい。
    [0053] 加熱冷却速度は、 セラミ ックスが熱衝撃で破損しないような速度 とする必要がある。 接合雰囲気は、 接合剤、 被接合部材、 加熱用セラミックスの機能 を損なわないような雰囲気を選ぶ必要がある。 この雰囲気調整を行 う方法としては、 被接合構成体の全体または突合せ部の近傍部分の みとコイルをチャンバ一内に置き、 チャンバ一内を真空置換または ガスフローを行う方法、 コイルと被接合構成体との間に被接合構成 体の全体または突合せ部の近傍部分のみを覆うように、 耐熱、 絶縁 性の管状反応管を設け、 反応管内を真空置換またはガスフローを行 う方法、 単に突合せ部にガスを吹きかける方法などがある
    [0054] 実施例 8
    [0055] 第 4図 （A) 及び第 4図 （B ) は、 それぞれ本発明の加熱接合用 ィンサート材の第 1の実施例を示す概略断面図及び斜視図であって、 本発明の接合方法を用いて接合する好適例を示している。 例えば、 丸パイプ状の被接合部材同士を接合する場合、 リング状に製作され た導電性の加熱用セラミックス 2の両突合せ面に、 予め接合剤 3 a , 3 bを形成して一体化する。 本実施例の加熱用セラミ ックス 2の形状としては、 被接合部材の 寸法が ø 20x015x 100であれば、 被接合部材の突合せ面形 状に合うように、 020 x015 X 5の単純なリング状となる。 また、 接合剤の形成方法としては、 真空蒸着、 イオンプレーティ ング、 スパッタリング、 CVD、 デイ ツビング、 メタライジング、 溶射などの公知の薄膜または厚膜作成技術が適用できる。 '
    [0056] このような加熱接合用インサート材を用いると、 接合時の取扱い が容易になる。
    [0057] 実施例 9
    [0058] 第 5図 （A) 及び第 5図 （B) は、 それぞれ本発明の加熱接合用 ィンサー ト材の第 2の実施例を示す概略断面図及び斜視図であって、 例えばリング状の導電性を有する加熱用セラミ ックス 2の両突合せ 面に、 被接合部材が嵌合容易になるように、 つば構造を設けた形状 に製作し、 実施例 8と同様に、 予め接合剤 3 a, 3 bを形成して一 体化する。 なお、 接合剤の形成方法は、 実施例 8と同様であるので 省略する。
    [0059] このようなインサート材を用いると、 接合時の位置合せがさらに 容易になり、 また接合性能が向上する。
    [0060] 実施例 1 0
    [0061] 第 6図は本発明の加熱接合用ィンサート材の第 3の実施例を示す 概略断面図であって、 リング状に製作された導電性の加熱用セラミ ックス 2の内外周面全体に、 それぞれ絶縁性セラミックス 2 1， 2 2を設けた構成とする。 次いで、 加熱用セラミックス 2及び絶縁性 セラミックス 2 1， 2 2の両突合せ面に、 予め接合剤.3 a , 3 bを 形成して一体化する。 また、 導電性の加熱用セラミックス 2の内外 周面全体及び両突合せ面全体に、 絶縁性セラミックスを設けた構成 の両突合せ面に、 予め接合剤 3 a , 3 bを形成して一体化すること ができる。 この絶縁性セラミックスは、 実施例 4の接合剤の形成方 法である薄膜または厚膜作成技術による導電性セラミックス上への コーティングゃ導電性セラミックス作製時に、 同時に一体焼結して しまうなどの方法により形成される。 なお、 接合剤の形成方法は、 実施例 8と同様であるので省略する。
    [0062] このような加熱接合用インサ一 ト材を用いると、 接合部表面にも 電気絶縁性が要求される用途に対応できる。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1. 被接合セラミックス部材同士間に、 一部または全部が前記被 接合セラミックス部材よりも大きい導電率を有する加熱用セラミッ クスを介在させ、 前記被接合セラミックス部材を突合せて被接合構 成体を構成し、 前記被接合構成体を突合せ方向に加圧して前記突合 せ部の近傍に設けた誘導加熱用コィルに通電することによ'り、 主に 前記加熱用セラミックスを誘導加熱させ、 前記誘導加熱により前記 突合せ部を接合形成温度まで加熱して接合するセラミックス同士の 接合方法。
    2. 被接合セラミックス部材同士間に接合剤を介して、 一部また は全部が前記被接合セラミックス部材よりも大きい導電率を有する 加熱用セラミックスを介在させ、 前記被接合セラミックス部材を突 合せて被接合構成体を構成し、 前記突合せ部の近傍に設けた誘導加 熱用コイルに通電することにより、 主に前記加熱用セラミックスま たは前記加熱用セラミックス及び接合剤を誘導加熱させ、 前記誘導加熱により前記突合せ部を接合形成温度まで加熱して接合 するセラミ ックス同士の接合方法。
    3. 請求項 1または 2記載の誘導加熱による本加熱を開始する前 から終了する後まで、 補助加熱手段により前記被接合構成体の一部 または全部を、 前記接合形成温度よりも低い温度まで加熱するセラ ミ ックス同士の接合方法。 '
    4 . 請求項 2記載の加熱用セラミ ックスの突合せ面に接合剤層を 形成して一体化した加熱接合用インサー ト材。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US4978825A|1990-12-18|Thermoplastic composite induction welder
    KR100497016B1|2005-06-28|가열 장치
    US6448538B1|2002-09-10|Electric heating element
    TW523858B|2003-03-11|Semiconductor manufacturing apparatus having wafer holder for semiconductor manufacturing apparatus
    US6538872B1|2003-03-25|Electrostatic chuck having heater and method
    US6310755B1|2001-10-30|Electrostatic chuck having gas cavity and method
    US7126092B2|2006-10-24|Heater for wafer processing and methods of operating and manufacturing the same
    EP1168418B1|2012-09-19|Infrarotstrahler
    JP4467453B2|2010-05-26|セラミックス部材及びその製造方法
    US7354659B2|2008-04-08|Method for fabricating large dimension bonds using reactive multilayer joining
    US6160244A|2000-12-12|Susceptors
    JP3790000B2|2006-06-28|セラミックス部材と電力供給用コネクターとの接合構造
    TWI358460B|2012-02-21|Substrate support having brazed plates and resista
    US20020185487A1|2002-12-12|Ceramic heater with heater element and method for use thereof
    US7837798B2|2010-11-23|Semiconductor processing apparatus with a heat resistant hermetically sealed substrate support
    US3531853A|1970-10-06|Method of making a ceramic-to-metal seal
    TW201324677A|2013-06-16|基板支撐裝置
    US20020075624A1|2002-06-20|Electrostatic chuck bonded to base with a bond layer and method
    KR20010105389A|2001-11-28|전극, 적재대, 플라즈마 처리 장치 및 전극과 적재대의제조 방법
    US20020050246A1|2002-05-02|Full area temperature controlled electrostatic chuck and method of fabricating same
    JPWO2003015157A1|2004-12-02|セラミック接合体
    JP2018507961A|2018-03-22|回転スパッタリングターゲットを形成する方法
    KR101486253B1|2015-01-26|세라믹 히터 및 이 세라믹 히터에 열전쌍을 고정하는 방법
    JP3567855B2|2004-09-22|半導体製造装置用ウェハ保持体
    US6884975B2|2005-04-26|Localized stress relief by induction heating
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US5534091A|1996-07-09|
    DE69210499D1|1996-06-13|
    EP0526648B1|1996-05-08|
    EP0526648A1|1993-02-10|
    EP0526648A4|1993-07-28|
    DE69210499T2|1996-12-05|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1992-09-03| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1992-09-03| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU MC NL SE |
    1992-10-29| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1992905092 Country of ref document: EP |
    1993-02-10| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1992905092 Country of ref document: EP |
    1996-05-08| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1992905092 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP3/56140||1991-02-26||
    JP5614091||1991-02-26||DE1992610499| DE69210499T2|1991-02-26|1992-02-21|Verfahren zum verbinden von keramikteilen und einsetzmaterial für das hitzeverkleben|
    EP92905092A| EP0526648B1|1991-02-26|1992-02-21|Method of bonding ceramics together and insert material for heat bonding|
    US08/281,861| US5534091A|1991-02-26|1994-07-28|Joining method of ceramics and insertion member for heating and joining for use in the method|
    [返回顶部]