JP2006232613A - セラミック焼結体接合装置及びセラミック焼結体接合方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 第１のセラミック焼結体と第２のセラミック焼結体とを熱間プレスを用いて接合する際に、第１のセラミック焼結体のクリープ変形量を制御可能な技術を提供する。
【解決手段】 円盤状の第１のセラミック焼結体と、円筒状部及び鍔部を有する第２のセラミック焼結体とを接合する装置であって、（１）第１のセラミック焼結体を載置可能でかつ中心部に凸部又は凹部を有する載置手段と、（２）第１のセラミック焼結体の上に載置された第２のセラミック焼結体を包囲可能で、かつ鍔部に圧力を伝達可能な第１の圧力伝達手段と、（３）第１の圧力伝達手段に、第１のセラミック焼結体と第２のセラミック焼結体との接触面の圧力が上昇する方向に圧力を加える第１の加圧手段と、（４）第１のセラミック焼結体と第２のセラミック焼結体との接合面を加熱可能な加熱手段とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】 円盤状の第１のセラミック焼結体と、円筒状部及び鍔部を有する第２のセラミック焼結体とを接合する装置であって、（１）第１のセラミック焼結体を載置可能でかつ中心部に凸部又は凹部を有する載置手段と、（２）第１のセラミック焼結体の上に載置された第２のセラミック焼結体を包囲可能で、かつ鍔部に圧力を伝達可能な第１の圧力伝達手段と、（３）第１の圧力伝達手段に、第１のセラミック焼結体と第２のセラミック焼結体との接触面の圧力が上昇する方向に圧力を加える第１の加圧手段と、（４）第１のセラミック焼結体と第２のセラミック焼結体との接合面を加熱可能な加熱手段とを備える。
【選択図】 図１
Description
本発明は、板状の第１のセラミック焼結体と、円筒状部及び鍔部を有する第２のセラミック焼結体とを接合する装置又は方法に関する。
板状のセラミック焼結体と、円筒状部及び鍔部を有するセラミック焼結体とを接合したセラミック接合体は、さまざまな分野で使用されており、例えば、半導体製造装置では、半導体ウエハを保持しかつ電熱線ヒータが埋設されている板状のセラミック焼結体に、電熱線ヒータに電気を供給するための電線を通す円筒状のセラミック焼結体を接合したものが使用されている。
このような、板状セラミックスと円筒状セラミックスとを接合する装置及び方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１６５７７９号公報
しかしながら、従来の接合装置及び方法では、板状の第１のセラミック焼結体と円筒上部及び鍔部を有する第２のセラミック焼結体との接合において熱間プレスが用いられるが、この際クリープ変形等によって第１のセラミック焼結体が０．３〜０．８mm程度反ってしまうことがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、第１のセラミック焼結体と第２のセラミック焼結体とを熱間プレスを用いて接合する際に、第１のセラミック焼結体のクリープ変形量を制御可能な技術を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の特徴は、円盤状の第１のセラミック焼結体と、円筒状部及び鍔部を有する第２のセラミック焼結体とを接合する装置であって、（１）第１のセラミック焼結体を載置可能でかつ中心部に凸部又は凹部を有する載置手段と、（２）第１のセラミック焼結体の上に載置された第２のセラミック焼結体を包囲可能で、かつ鍔部に圧力を伝達可能な第１の圧力伝達手段と、（３）第１の圧力伝達手段に、第１のセラミック焼結体と第２のセラミック焼結体との接触面の圧力が上昇する方向に圧力を加える第１の加圧手段と、（４）第１のセラミック焼結体と第２のセラミック焼結体との接合面を加熱可能な加熱手段とを備えることにある。
加圧手段は、油圧シリンダなどのメカニカルな加圧手段でも良いが、低圧制御が容易な重鎮などの非メカニカルな加圧手段が好ましい。重鎮は、高融点で耐熱性に優れ、高比重であるタングステンやモリブデンなどの金属等からなるものが好ましい。また、メカニカルな方式でも低圧制御可能であれば問題無い。
本発明の第２の特徴は、第１の特徴を備え、鍔部の周囲の第１のセラミック焼結体に、第１のセラミック焼結体が載置手段の凸部又は凹部以外の領域に接近する方向、第１のセラミック焼結体と載置手段の凸部又は凹部以外の領域との接触面積が増加する方向又は第１のセラミック焼結体と載置手段の凸部又は凹部以外の領域との接触面の圧力が上昇する方向に圧力を加える第２の加圧手段を、さらに備えることにある。
第１の特徴によれば、円盤状の第１のセラミック焼結体と円筒状部及び鍔部を有する第２のセラミック焼結体とを熱間プレスによって接合する際に、凸部を備える載置手段を使用すれば、第１のセラミック焼結体の周辺部が下がる方向に曲げモーメントが発生し、凹部を備える載置手段を使用すれば、第１のセラミック焼結体の周辺部が上がる方向に曲げモーメントが発生する。かかる曲げモーメントを利用することによって、第１のセラミック焼結体のクリープ変形量を制御し、第１のセラミック焼結体の反りを修正することができる。
第２の特徴によれば、第２の加圧手段を用いることによって、第１のセラミック焼結体の反りをより効果的に修正することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態、実施例を説明するが、本発明はこれらの実施の形態、実施例に限定されるものではない。
図１に実施例１のセラミック焼結体接合装置を示す。図１に示すように、セラミック焼結体接合装置１００は、直径ｄ１が３４０mmである円盤状の１次プレート（第１のセラミック焼結体）１０１と、円筒状部及び直径ｄ２が８０mmである鍔部を有するシャフト（第２のセラミック焼結体）１０２とを接合する装置であって、
（１）１次プレートを載置可能でかつ直径がｄ３で高さがｈ１の凸部を有する敷板（載置手段）１０３と、
（２）シャフト１０２を包囲可能で、かつシャフトのフランジ（鍔部）１０２ａに荷重を伝達可能な荷重筒（第１の圧力伝達手段）１０５と、
（３）荷重筒１０５に荷重を加える重鎮（第１の加圧手段）１０６と、
（４）重鎮１０６と荷重筒１０５との間に配置され、重鎮１０６の荷重を荷重筒１０５に伝達可能なパンチ１０７と、
（５）フランジ１０２aの周囲の一次プレート１０１に荷重を加える重鎮（第２の加圧手段）１２１と、
（６）重鎮１２１とフランジ１０２aの周囲の一次プレート１０１との間に配置され、重鎮１２１の荷重を一次プレート１０１に伝達可能な圧力伝達プレート１２２と、
（７）１次プレート１０１の平面部とフランジ１０２ａとの接合面を加熱可能なヒータ（加熱手段）１０８とを備える。
（１）１次プレートを載置可能でかつ直径がｄ３で高さがｈ１の凸部を有する敷板（載置手段）１０３と、
（２）シャフト１０２を包囲可能で、かつシャフトのフランジ（鍔部）１０２ａに荷重を伝達可能な荷重筒（第１の圧力伝達手段）１０５と、
（３）荷重筒１０５に荷重を加える重鎮（第１の加圧手段）１０６と、
（４）重鎮１０６と荷重筒１０５との間に配置され、重鎮１０６の荷重を荷重筒１０５に伝達可能なパンチ１０７と、
（５）フランジ１０２aの周囲の一次プレート１０１に荷重を加える重鎮（第２の加圧手段）１２１と、
（６）重鎮１２１とフランジ１０２aの周囲の一次プレート１０１との間に配置され、重鎮１２１の荷重を一次プレート１０１に伝達可能な圧力伝達プレート１２２と、
（７）１次プレート１０１の平面部とフランジ１０２ａとの接合面を加熱可能なヒータ（加熱手段）１０８とを備える。
実施例１のセラミック焼結体接合装置１００は、ヒータ１０８に通電する電源装置１０９と、金属製容器１１０と、金属製容器１１０内にガスを供給したり、容器１１０のガスを排出したりするためのガス排気封入装置１１１と、金属製容器１１０の内側に成形断熱材１１２をさらに備える。
非炭素系材料からなる敷板１０３、荷重筒１０５、パンチ１０７、及び圧力伝達プレート１２２を用いることが好ましい。これらを非炭素系材料とすることによって炭素系ガスの発生を防止し、炭素系ガスの発生によって引き起こされるセラミック焼結体表面の変色を抑制することができる。また、圧力伝達プレート１２２は、重鎮１２１が１次プレート１０１に接着されてしまうことを回避しうる。
さらに、敷板１０３、荷重筒１０５、及び圧力伝達プレート１２２を内包可能で、かつ非炭素系材料からなる鞘（箱）を使用することがより好ましい。この場合、ヒータ１０８は鞘の外に配置される。このような鞘を使用することによって、炭素系ガスがセラミック焼結体の表面に触れることをより確実に防止でき、セラミック焼結体表面の変色をより確実に防止できる。
なお、非炭素系材料としては、例えば窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などが使用できる。
＜１次プレートの作成＞
まず、１次プレートの作成について説明する。イットリアを５重量％添加したＡｌＮ原料にＭｏコイル状発熱体を埋設し、プレス成形して直径３５０ｍｍ、厚さ５０ｍｍの成形体を作成した。この成形体を０．５kg/cm２Ｇ（４９ｋＰａ）の窒素雰囲気下において、最高温度１９１０℃（２１８３Ｋ）、最高温度キープ時間６時間、圧力２００kg/cm２（１．９６×１０７Ｐａ）でホットプレス焼成した。平面研削盤、円筒研削盤を用いて焼成体から１次プレートを作成した。
まず、１次プレートの作成について説明する。イットリアを５重量％添加したＡｌＮ原料にＭｏコイル状発熱体を埋設し、プレス成形して直径３５０ｍｍ、厚さ５０ｍｍの成形体を作成した。この成形体を０．５kg/cm２Ｇ（４９ｋＰａ）の窒素雰囲気下において、最高温度１９１０℃（２１８３Ｋ）、最高温度キープ時間６時間、圧力２００kg/cm２（１．９６×１０７Ｐａ）でホットプレス焼成した。平面研削盤、円筒研削盤を用いて焼成体から１次プレートを作成した。
＜シャフトの作成＞
次に、シャフトの作成について説明する。イットリアを５重量％添加したＡｌＮ原料を、中芯をセットしたゴム型内に充填し、圧力５トンでＣＩＰ（冷間静水圧プレス）成形し、焼成時の収縮率分を割り掛けた寸法となるように乾式加工し、０．５kg/cm２Ｇ（４９ｋＰａ）の窒素雰囲気下において焼成して、内径５９ｍｍ、外径８０ｍｍ、長さ１７０ｍｍのシャフトを得た。
次に、シャフトの作成について説明する。イットリアを５重量％添加したＡｌＮ原料を、中芯をセットしたゴム型内に充填し、圧力５トンでＣＩＰ（冷間静水圧プレス）成形し、焼成時の収縮率分を割り掛けた寸法となるように乾式加工し、０．５kg/cm２Ｇ（４９ｋＰａ）の窒素雰囲気下において焼成して、内径５９ｍｍ、外径８０ｍｍ、長さ１７０ｍｍのシャフトを得た。
＜１次プレートとシャフトの接合＞
このようにして作成した１次プレートとシャフトとの接合界面に硝酸イットリウムを塗布し、１次プレートとシャフトの接合箇所の位置決めをおこない、１００℃（３７３Ｋ）の乾燥機で１時間乾燥した。
このようにして作成した１次プレートとシャフトとの接合界面に硝酸イットリウムを塗布し、１次プレートとシャフトの接合箇所の位置決めをおこない、１００℃（３７３Ｋ）の乾燥機で１時間乾燥した。
次に、図１に示す状態となるように、１次プレート１０１、シャフト１０２等を金属製容器１１０内にセットし、ガス排気封入装置１１１により容器１１０内のガスを排気後、窒素を封入して窒素０．５ｋｇ／ｃｍ２・Ｇとする。また、重鎮１０６は、フランジ１０２ａにかかる荷重が０．６ｋｇ／ｃｍ２となる重さとし、重鎮１２１は、１次プレート１０１にかかる荷重が０．０１ｋｇ／ｃｍ２となる重さとする。電源装置１０９により通電してヒータ１０８を発熱させ、１次プレート１０１とシャフト１０２との接合面を加熱する。
＜ヒートスケジュール＞
図２に、ヒータのヒートスケジュールを示す。同図に示すように、０．５kg/cm２Ｇ（４９ｋＰａ）の窒素雰囲気下で、室温から１５０℃／ｈｒで温度を上げ、２５０℃に達したらそのまま１時間保持し、その後再び１５０℃／ｈｒで温度を上げ、１２００℃に達したら、４００℃／ｈｒで温度を上げ、１８００〜１９００℃に達したらそのまま１時間保持し、その後２００℃／ｈｒで温度を下げ、１２００℃に達したら、４００℃／ｈｒで温度を下げ、５０℃に達したら終了する。
図２に、ヒータのヒートスケジュールを示す。同図に示すように、０．５kg/cm２Ｇ（４９ｋＰａ）の窒素雰囲気下で、室温から１５０℃／ｈｒで温度を上げ、２５０℃に達したらそのまま１時間保持し、その後再び１５０℃／ｈｒで温度を上げ、１２００℃に達したら、４００℃／ｈｒで温度を上げ、１８００〜１９００℃に達したらそのまま１時間保持し、その後２００℃／ｈｒで温度を下げ、１２００℃に達したら、４００℃／ｈｒで温度を下げ、５０℃に達したら終了する。
＜膜厚測定ポイント＞
図３に膜厚測定ポイントを示す。同図に示すように、中心点Ｐ１と、半径７０mmの円周を均等に分割する８つの点Ｐ２〜Ｐ９と、半径１４０mmの円周を均等に分割する９つの点Ｐ１０〜Ｐ１８を膜厚測定ポイントとする。
図３に膜厚測定ポイントを示す。同図に示すように、中心点Ｐ１と、半径７０mmの円周を均等に分割する８つの点Ｐ２〜Ｐ９と、半径１４０mmの円周を均等に分割する９つの点Ｐ１０〜Ｐ１８を膜厚測定ポイントとする。
表１に実施例１における測定値を示す。膜厚の測定には渦電流式膜厚測定器（製造会社：フィッシャー製、型番：ＭＰ−３Ｃ ＥＡ−９付き）を使用した。なお、敷板１０３の凸部の直径ｄ３は１２０mm、高さｈ１は０．１mmとした。
１次膜厚Ｔ１は、シャフト接合前のプレート表面からプレート内部に埋設されている電極メッシュまでの距離（単位はmm）を示し、
１次差分Ｔ２は、ポイントＰｘの１次膜厚Ｔ１からポイントＰ１の１次膜厚Ｔ１を引いた値（単位はmm）を示し、
２次膜厚Ｔ３は、シャフト接合後のプレート表面からプレート内部に埋設されている電極メッシュまでの距離（単位はmm）を示し、
２次差分Ｔ４は、ポイントＰｘの２次膜厚Ｔ２からポイントＰ１の２次膜厚Ｔ３を引いた値（単位はmm）を示し、
変化量Ｔ５は、ポイントＰｘの２次膜厚Ｔ４からポイントＰｘの１次膜厚Ｔ２を引いた値（単位はmm）を示す。
１次差分Ｔ２は、ポイントＰｘの１次膜厚Ｔ１からポイントＰ１の１次膜厚Ｔ１を引いた値（単位はmm）を示し、
２次膜厚Ｔ３は、シャフト接合後のプレート表面からプレート内部に埋設されている電極メッシュまでの距離（単位はmm）を示し、
２次差分Ｔ４は、ポイントＰｘの２次膜厚Ｔ２からポイントＰ１の２次膜厚Ｔ３を引いた値（単位はmm）を示し、
変化量Ｔ５は、ポイントＰｘの２次膜厚Ｔ４からポイントＰｘの１次膜厚Ｔ２を引いた値（単位はmm）を示す。
表１に示すように、
１次差分Ｔ２：最大値 ０．１００mm、最小値−０．０３５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０４mm、 最小値−０．０６０mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．１３５mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１００mm、であった。１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差は、シャフト接合前の膜厚バラツキの大きさを示し、２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差は、シャフト接合後の膜厚バラツキの大きさを示す。表１に示すように、実施例１においてシャフト接合後の膜厚バラツキが小さくなっている。
１次差分Ｔ２：最大値 ０．１００mm、最小値−０．０３５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０４mm、 最小値−０．０６０mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．１３５mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１００mm、であった。１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差は、シャフト接合前の膜厚バラツキの大きさを示し、２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差は、シャフト接合後の膜厚バラツキの大きさを示す。表１に示すように、実施例１においてシャフト接合後の膜厚バラツキが小さくなっている。
また、表１に示すように、半径Ｒが７０mmのポイントＰ２〜Ｐ９に限定すると
１次差分Ｔ２：最大値 ０．０５mm、最小値−０．０３５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０１mm、最小値−０．０６０mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．０８５mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．０７０mm、であった。
１次差分Ｔ２：最大値 ０．０５mm、最小値−０．０３５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０１mm、最小値−０．０６０mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．０８５mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．０７０mm、であった。
さらに、半径Ｒが１４０mmのポイントＰ１０〜Ｐ１８に限定すると
１次差分Ｔ２：最大値 ０．１００mm、最小値 ０．０１５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０４０mm、最小値−０．０６０mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．０８５mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１００mm、であった。
１次差分Ｔ２：最大値 ０．１００mm、最小値 ０．０１５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０４０mm、最小値−０．０６０mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．０８５mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１００mm、であった。
図４（Ａ）は実施例１におけるシャフト接合前のプレート表面からプレート内部に埋設されている電極メッシュまでの距離をプロットした図であり、図４（Ｂ）は実施例１におけるシャフト接合後のプレート表面からプレート内部に埋設されている電極メッシュまでの距離をプロットした図である。図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されているように、シャフト接合前に比べて、シャフト接合後は膜厚バラツキが小さくなっている。
実施例２では、敷板１０３の凸部の直径ｄ３は１４０mm、高さｈ１は０．２mmとした。その他は実施例１と同様である。表２に実施例２における測定値を示す。
表２に示すように、
１次差分Ｔ２：最大値 ０．３７０mm、最小値 ０．０００mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．１９６mm、最小値 ０．０００mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．３７０mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１９６mm、であった。表２に示すように、実施例２においてもシャフト接合後の膜厚バラツキが小さくなっている。
１次差分Ｔ２：最大値 ０．３７０mm、最小値 ０．０００mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．１９６mm、最小値 ０．０００mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．３７０mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１９６mm、であった。表２に示すように、実施例２においてもシャフト接合後の膜厚バラツキが小さくなっている。
また、表２に示すように、半径Ｒが７０mmのポイントＰ２〜Ｐ９に限定すると
１次差分Ｔ２：最大値 ０．１９０mm、最小値 ０．０６mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．１３６mm、最小値 ０．０２mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．１３０mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１１６mm、であった。
１次差分Ｔ２：最大値 ０．１９０mm、最小値 ０．０６mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．１３６mm、最小値 ０．０２mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．１３０mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１１６mm、であった。
さらに、半径Ｒが１４０mmのポイントＰ１０〜Ｐ１８に限定すると
１次差分Ｔ２：最大値 ０．３７０mm、最小値 ０．２７０mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．１９６mm、最小値 ０．０８６mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．１００mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１１０mm、であった。
１次差分Ｔ２：最大値 ０．３７０mm、最小値 ０．２７０mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．１９６mm、最小値 ０．０８６mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．１００mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１１０mm、であった。
図５（Ａ）は実施例２におけるシャフト接合前のプレート表面からプレート内部に埋設されている電極メッシュまでの距離をプロットした図であり、図５（Ｂ）は実施例２におけるシャフト接合後のプレート表面からプレート内部に埋設されている電極メッシュまでの距離をプロットした図である。図５（Ａ）及び（Ｂ）に示されているように、シャフト接合前に比べて、シャフト接合後は膜厚バラツキが小さくなっている。
図６に実施例３のセラミック焼結体接合装置を示す。図６に示すように、実施例３では、凸部を有する敷板１０３の代わりに凹部を有する敷板１０４を使用する。凹部の直径ｄ４は１８０mm、深さｈ２は０．１mmとした。その他は実施例１と同様である。表３に実施例３における測定値を示す。
表３に示すように、
１次差分Ｔ２：最大値 ０．０mm、最小値−０．１６５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０mm、最小値−０．１２mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．１６５mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１２mm、であった。表３に示すように、実施例３においてもシャフト接合後の膜厚バラツキが小さくなっている。
１次差分Ｔ２：最大値 ０．０mm、最小値−０．１６５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０mm、最小値−０．１２mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．１６５mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１２mm、であった。表３に示すように、実施例３においてもシャフト接合後の膜厚バラツキが小さくなっている。
また、表３に示すように、半径Ｒが７０mmのポイントＰ２〜Ｐ９に限定すると
１次差分Ｔ２：最大値−０．０３５mm、最小値−０．１mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０mm、最小値−０．０７mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．０６５mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．０７mm、であった。
１次差分Ｔ２：最大値−０．０３５mm、最小値−０．１mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０mm、最小値−０．０７mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．０６５mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．０７mm、であった。
さらに、半径Ｒが１４０mmのポイントＰ１０〜Ｐ１８に限定すると
１次差分Ｔ２：最大値−０．０６５mm、最小値−０．１６５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０mm、最小値−０．１２mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．１mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１２mm、であった。
１次差分Ｔ２：最大値−０．０６５mm、最小値−０．１６５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０mm、最小値−０．１２mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．１mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１２mm、であった。
図７（Ａ）は実施例３におけるシャフト接合前のプレート表面からプレート内部に埋設されている電極メッシュまでの距離をプロットした図であり、図７（Ｂ）は実施例３におけるシャフト接合後のプレート表面からプレート内部に埋設されている電極メッシュまでの距離をプロットした図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、シャフト接合前に比べて、シャフト接合後は膜厚バラツキが小さくなっている。
上記の如く、実施例３においては、中央が高く周囲が低いプレートを、凹部を有する敷板を用いることによって、シャフト接合時に反りを修正することができる。
実施例４では、凸部を有する敷板１０３を使用する。凸部の直径ｄ３は１４０mm、高さｈ１は０．２mmとした。また、図８に示すような分割可能な重鎮１２１ａ〜１２１ｄを使用する。実施例４では、修正が必要なポイントＰ９，Ｐ１７及びＰ１８上にのみ重鎮１２１ａを載置する。その他は実施例１と同様である。表４に実施例４における測定値を示す。
表４に示すように、
１次差分Ｔ２：最大値 ０．２２５mm、最小値−０．０３５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０４０mm、最小値−０．０６０mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．２６０mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１００mm、であった。部分的にプレートが反っている実施例４においても、表４に示すように、シャフト接合後の膜厚バラツキが小さくなっている。
１次差分Ｔ２：最大値 ０．２２５mm、最小値−０．０３５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０４０mm、最小値−０．０６０mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．２６０mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１００mm、であった。部分的にプレートが反っている実施例４においても、表４に示すように、シャフト接合後の膜厚バラツキが小さくなっている。
また、表４に示すように、半径Ｒが７０mmのポイントＰ２〜Ｐ９に限定すると
１次差分Ｔ２：最大値 ０．０５mm、最小値−０．０３５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０１mm、最小値−０．０６０mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．０８５mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．０７０mm、であった。
１次差分Ｔ２：最大値 ０．０５mm、最小値−０．０３５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０１mm、最小値−０．０６０mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．０８５mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．０７０mm、であった。
さらに、半径Ｒが１４０mmのポイントＰ１０〜Ｐ１８に限定すると
１次差分Ｔ２：最大値 ０．２２５mm、最小値 ０．０１５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０４０mm、最小値−０．０６０mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．２１０mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１００mm、であった。
１次差分Ｔ２：最大値 ０．２２５mm、最小値 ０．０１５mm、
２次差分Ｔ４：最大値 ０．０４０mm、最小値−０．０６０mm、
１次差分Ｔ２の最大値と最小値の差：０．２１０mm、
２次差分Ｔ４の最大値と最小値の差：０．１００mm、であった。
図９（Ａ）は実施例４におけるシャフト接合前のプレート表面からプレート内部に埋設されている電極メッシュまでの距離をプロットした図であり、図９（Ｂ）は実施例４におけるシャフト接合後のプレート表面からプレート内部に埋設されている電極メッシュまでの距離をプロットした図である。図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、シャフト接合前は半径Ｒ＝１４０mmの円周上に、Ｔ４が０〜０．１mmであるポイントが多数存在し、Ｔ４が０．１〜０．２mmであるポイントが存在せず、Ｔ４が０．２mmを超えるポイントが２点存在する。しかし、シャフト接合後は半径Ｒ＝１４０mmの円周上の全てのＴ４が−０．０６mmから０．０４mmまでの間に存在するようになっている。
上記の如く、実施例４においては、一部が大きく反り上がっているプレートを、その大きく反り上がっている部分にだけ重鎮を載置することによって、シャフト接合時に反りを部分的に修正することができる。
１００…セラミック焼結体接合装置、
１０１…１次プレート（第１のセラミック焼結体）、
１０２…シャフト（第２のセラミック焼結体）、
１０３，１０４…敷板（載置手段）、１０５…荷重筒（第１の圧力伝達手段）、
１０６…重鎮（第１の加圧手段）、
１０７…パンチ、
１０８…ヒータ（加熱手段）、１０９…電源装置、
１１０…金属製容器、１１１…ガス排気封入装置、
１２１…重鎮（第２の加圧手段）、
１２２…圧力伝達プレート。
１０１…１次プレート（第１のセラミック焼結体）、
１０２…シャフト（第２のセラミック焼結体）、
１０３，１０４…敷板（載置手段）、１０５…荷重筒（第１の圧力伝達手段）、
１０６…重鎮（第１の加圧手段）、
１０７…パンチ、
１０８…ヒータ（加熱手段）、１０９…電源装置、
１１０…金属製容器、１１１…ガス排気封入装置、
１２１…重鎮（第２の加圧手段）、
１２２…圧力伝達プレート。
Claims (4)
- 円盤状の第１のセラミック焼結体と、円筒状部及び鍔部を有する第２のセラミック焼結体とを接合する装置であって、
前記第１のセラミック焼結体を載置可能でかつ中心部に凸部又は凹部を有する載置手段と、
前記第１のセラミック焼結体の上に載置された前記第２のセラミック焼結体を包囲可能で、かつ前記鍔部に圧力を伝達可能な第１の圧力伝達手段と、
前記第１の圧力伝達手段に、前記第１のセラミック焼結体と前記第２のセラミック焼結体との接触面の圧力が上昇する方向に圧力を加える第１の加圧手段と、
前記第１のセラミック焼結体と前記第２のセラミック焼結体との接合面を加熱可能な加熱手段と、を備えるセラミック焼結体接合装置。 - 前記鍔部の周囲の前記第１のセラミック焼結体に、前記第１のセラミック焼結体が前記載置手段の前記凸部又は凹部以外の領域に接近する方向、前記第１のセラミック焼結体と前記載置手段の前記凸部又は凹部以外の領域との接触面積が増加する方向又は前記第１のセラミック焼結体と前記載置手段の前記凸部又は凹部以外の領域との接触面の圧力が上昇する方向に圧力を加える第２の加圧手段を、さらに備える請求項１に記載のセラミック焼結体接合装置。
- 円盤状の第１のセラミック焼結体と、円筒状部及び鍔部を有する第２のセラミック焼結体とを接合する方法であって、
中心部に凸部又は凹部を有する載置手段上に前記第１のセラミック焼結体を載置し、前記第１のセラミック焼結体上に前記第２のセラミック焼結体を載置する工程と、
前記第１のセラミック焼結体と前記第２のセラミック焼結体との接合面を加熱しつつ、前記第１のセラミック焼結体と前記第２のセラミック焼結体との接触面の圧力が上昇する方向に加圧する工程と、を含むセラミック焼結体接合方法。 - 前記第１のセラミック焼結体と前記第２のセラミック焼結体との接合面を加熱する間に、前記鍔部の周囲の前記第１のセラミック焼結体に、前記第１のセラミック焼結体が前記載置手段の前記凸部又は凹部以外の領域に接近する方向、前記第１のセラミック焼結体と前記載置手段の前記凸部又は凹部以外の領域との接触面積が増加する方向又は前記第１のセラミック焼結体と前記載置手段の前記凸部又は凹部以外の領域との接触面の圧力が上昇する方向に圧力を加える、請求項３に記載のセラミック焼結体接合方法。
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| JP2003073177A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Kyocera Corp | セラミック接合装置及びこれを用いたセラミック接合体の製造方法。 |
| JP2003165779A (ja) * | 2001-11-29 | 2003-06-10 | Kyocera Corp | セラミック接合装置及びこれを用いたセラミック接合体の製造方法。 |
| JP2004331497A (ja) * | 1997-01-30 | 2004-11-25 | Ngk Insulators Ltd | 窒化アルミニウム質セラミックス基材の接合体およびその製造方法 |
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-
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