JP2018203581A - Ceramic structure - Google Patents

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淳 土田
Atsushi Tsuchida
淳 土田
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Abstract

To provide a ceramic structure capable of preventing breakage of a ceramic base material caused by thermal expansion of a metallic terminal.SOLUTION: A ceramic structure includes: a ceramic base material 20 with a columnar hole portion 22; a metal electrode layer 30 embedded in the ceramic base material 20; a conductive member 50 that is electrically connected to the metal electrode layer 30 and is embedded in the ceramic base material 20 so as to have an exposed surface 51 where at least portion thereof is exposed from the hole portion 22; a first metallic member 60 that is disposed on the exposed surface 51 of the conductive member 50 and is bonded by a first solder material 70; one or more second metallic members 80 that are disposed on a reverse side of a surface opposed to the exposed surface 51 of the conductive member 50 of the first metallic member 60 and are bonded with the first metallic member 60 by a second solder material 90 having higher ductility than the first solder material 70; and a columnar metallic terminal 40 that is inserted into the hole portion 22 and is bonded with the one or more second metallic members 80 by the second solder material 90.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、セラミックス構造体に関する。   The present invention relates to a ceramic structure.

窒化アルミニウム等のセラミックス基材中に埋設された金属電極や金属抵抗体等の金属部材に電力供給用コネクタを電気的に接続し、電力供給用コネクタから金属部材に電力を供給することにより、高周波電力の発生やセラミックス基材の加熱等が行われている。   By electrically connecting a power supply connector to a metal member such as a metal electrode or a metal resistor embedded in a ceramic substrate such as aluminum nitride, and supplying power to the metal member from the power supply connector, Generation of electric power, heating of the ceramic base material, and the like are performed.

このような電力供給用コネクタの接合構造としては、金属部材が埋設されているセラミックス基材と前記金属部材に電力を供給する電力供給用コネクタの接合構造であって、前記金属部材の少なくとも一部が露出するように前記セラミックス基材に形成されたザグリ穴と、前記ザグリ穴の小径部の形状と適合する形状の突起部を有し、当該突起部が小径部に挿入された状態でザグリ穴に配設された応力緩和用インサート部材と、前記電力供給用コネクタと前記応力緩和用インサート部材を接合すると共に、前記ザグリ穴と応力緩和用インサート部材間の隙間をシールするロウ材とを備えるものが開示されている(特許文献1参照)。   Such a power supply connector joining structure includes a ceramic base material in which a metal member is embedded and a power supply connector for supplying power to the metal member, wherein at least part of the metal member. A countersunk hole formed in the ceramic substrate so as to be exposed, and a protrusion having a shape that matches the shape of the small-diameter part of the counterbore hole, and the countersunk hole is inserted in the small-diameter part. A stress relieving insert member disposed on the surface, and a brazing material that joins the power supply connector and the stress relieving insert member and seals a gap between the counterbore hole and the stress relieving insert member. Is disclosed (see Patent Document 1).

特許第4510745号公報Japanese Patent No. 4510745

特許文献1では、ロウ材と金属部材の間にチタン(Ti)等の金属材料より形成された活性金属箔が配設されている。このような場合、ロウ材は、活性金属箔によって金属部材との接合強度が強くなる一方で、展延性が低くなる。   In Patent Document 1, an active metal foil formed of a metal material such as titanium (Ti) is disposed between a brazing material and a metal member. In such a case, the brazing material becomes stronger in bonding strength with the metal member due to the active metal foil, but has low spreadability.

従って、金属部材と応力緩和用インサートの接合はより強固になるため、電力供給用コネクタ(金属端子)の熱膨張によって生じた応力が金属部材を介してセラミックス基材に伝わることになる。この結果、セラミックス基材にクラックが発生しやすくなる問題がある。   Therefore, since the joining of the metal member and the stress relaxation insert becomes stronger, the stress generated by the thermal expansion of the power supply connector (metal terminal) is transmitted to the ceramic substrate via the metal member. As a result, there is a problem that cracks are likely to occur in the ceramic substrate.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、金属端子の熱膨張によるセラミックス基材の破損を防止することが可能なセラミックス構造体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a ceramic structure capable of preventing damage to a ceramic base material due to thermal expansion of a metal terminal.

かかる課題を解決するため、本発明のセラミックス構造体は、主面から内部に伸長する柱状の穴部を有する板状のセラミックス基材と、前記セラミックス基材内に埋設された金属電極層と、前記金属電極層に電気的に接続されておりかつ前記穴部から少なくとも一部が露出する露出面を有するように前記セラミックス基材内に埋設される導電部材と、前記導電部材の露出面上に配されかつ第1のロウ材によって接合されている第1の金属部材と、前記第1の金属部材の前記導電部材の前記露出面に対向する面と逆側の面上に配され、かつ前記第1のロウ材よりも展延性が高い第2のロウ材よって前記第1の金属部材と接合される1又は複数の第2の金属部材と、前記穴部に挿入され、前記1又は複数の第2の金属部材と、前記第2のロウ材によって接合されている柱状の金属端子と、を含むことを特徴としている。   In order to solve this problem, the ceramic structure of the present invention includes a plate-shaped ceramic base material having a columnar hole extending from the main surface to the inside, a metal electrode layer embedded in the ceramic base material, A conductive member embedded in the ceramic substrate so as to have an exposed surface that is electrically connected to the metal electrode layer and is at least partially exposed from the hole; and on the exposed surface of the conductive member A first metal member that is disposed and joined by a first brazing material, and is disposed on a surface opposite to the surface of the first metal member that faces the exposed surface of the conductive member; and One or a plurality of second metal members joined to the first metal member by a second brazing material having a higher spreadability than the first brazing material; and the one or more second metal members inserted into the hole portion. A second metal member and the second brazing material; It is characterized in that it comprises a columnar metal terminals are joined me.

本発明のセラミックス構造体によれば、第1の金属部材と第2の金属部材との間、及び第2の金属部材と金属端子との間が第1のロウ材よりも展延性が高い第2のロウ材によって接合されることにより、金属端子の熱膨張によってセラミックス基材に生ずる応力を第2のロウ材が緩和することが可能となる。このため、金属端子の熱膨張によってセラミックス基材が損傷することを防ぐことが可能となる。   According to the ceramic structure of the present invention, the first metal member and the second metal member, and the second metal member and the metal terminal are more expandable than the first brazing material. By joining with the second brazing material, the second brazing material can relieve stress generated in the ceramic base material due to thermal expansion of the metal terminal. For this reason, it becomes possible to prevent a ceramic base material from being damaged by the thermal expansion of the metal terminal.

本発明において、前記穴部は、前記セラミックス基材の主面における開口部よりも小径に形成された収容部を有し、前記第1の金属部材は、前記収容部に収容されていることが好ましい。   In the present invention, the hole has an accommodating portion formed with a smaller diameter than the opening in the main surface of the ceramic base material, and the first metal member is accommodated in the accommodating portion. preferable.

本発明において、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とは互いに対向する一組の面を有し、前記セラミックス基材の主面と垂直な方向から見て、前記互いに対向する一組の面の一方が他方を包含していることが好ましい。   In the present invention, the first metal member and the second metal member have a pair of surfaces facing each other, and the one metal surface facing each other when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the ceramic substrate. Preferably one side of the set includes the other.

第2の金属部材側の面が第1の金属部材側の面を包含するときは、第1の金属部材の第1のロウ材との接触面積がより小さくなるため、金属端子の熱膨張によって生じた力であって、第2の金属部材及び第1の金属部材を介してセラミックス基材伝わる力を小さくすることができる。   When the surface on the second metal member side includes the surface on the first metal member side, the contact area of the first metal member with the first brazing material is smaller, so the thermal expansion of the metal terminal The generated force, which can be transmitted through the second metal member and the first metal member, can be reduced.

これに対して第1の金属部材側の面が第2の金属部材側の面を包含するときは、第2の金属部材の第2のロウ材及び金属端子との接触面積が小さくなる。よって、金属端子の熱膨張によって生じた第2の金属部材から第1の金属部材に伝わるセラミックス基材に作用する力も小さくなるため、セラミックス基材の損傷を防ぐことが可能となる。   On the other hand, when the surface on the first metal member side includes the surface on the second metal member side, the contact area of the second metal member with the second brazing material and the metal terminal is reduced. Accordingly, since the force acting on the ceramic base material transmitted from the second metal member to the first metal member caused by the thermal expansion of the metal terminal is also reduced, the ceramic base material can be prevented from being damaged.

本発明において、前記金属端子の前記穴部への挿入方向の先端面と前記第2の金属部材の前記先端面と対向する面との間は、前記第2のロウ材が介在していることが好ましい。   In the present invention, the second brazing material is interposed between the front end surface of the metal terminal in the insertion direction into the hole and the surface of the second metal member facing the front end surface. Is preferred.

この場合、第1のロウ材よりも展延性が高い第2のロウ材が第2の金属部材の前記先端面と対向する面との間に介在することにより、第2のロウ材が金属端子の熱膨張による変形を吸収しつつ、電気的な接続を維持することが可能となる。   In this case, the second brazing material is a metal terminal by interposing the second brazing material having a higher spreadability than the first brazing material between the second metal member and the surface facing the tip surface. It is possible to maintain the electrical connection while absorbing the deformation due to the thermal expansion.

本発明において、前記穴部の開口部の開口端から前記穴部の底面に向かって間隙が形成されていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that a gap is formed from the opening end of the opening of the hole toward the bottom of the hole.

この場合、穴部の開口部の開口端から穴部の底面に向かって間隙が形成されることにより、金属端子の熱膨張によって穴部の側壁に生じる応力を小さくすることができる。   In this case, by forming a gap from the opening end of the opening of the hole toward the bottom of the hole, the stress generated on the side wall of the hole due to the thermal expansion of the metal terminal can be reduced.

本発明において、前記金属端子は、前記セラミックス基材の主面と垂直な方向から見て、前記金属端子の先端面に対向して配される前記第2の金属部材の前記先端面に対向する面を包含するような開口を有する凹部が前記先端面に形成されていることが好ましい。   In this invention, the said metal terminal opposes the said front end surface of the said 2nd metal member distribute | arranged facing the front end surface of the said metal terminal seeing from the direction perpendicular | vertical to the main surface of the said ceramic base material. It is preferable that a concave portion having an opening including the surface is formed on the tip surface.

この場合、金属端子が軸方向に膨張した際のセラミックス基材に向かって生じる応力をより効果的に緩和することができる。   In this case, the stress generated toward the ceramic substrate when the metal terminal expands in the axial direction can be more effectively relaxed.

本発明において、前記第1のロウ材は、活性金属と、1種又は2種以上の展延性を有する金属と、を成分とし、前記第2のロウ材は、1種又は2種以上の展延性を有する金属を成分とすることが好ましい。金属は純度が上がることによって塑性変形がより容易に起こる。   In the present invention, the first brazing material includes an active metal and one or more kinds of spreadable metals as components, and the second brazing material includes one or more kinds of spreading material. It is preferable to use a metal having ductility as a component. Metals are more easily plastically deformed with increasing purity.

この場合、第1のロウ材は、活性金属と、1種又は2種以上の展延性を有する金属と、を成分とすることにより、第1の金属部材の導電部材への接着を強固にすることができる。また、第2のロウ材は、1種又は2種以上の展延性を有する金属を成分とすることにより、金属端子の熱膨張による変形を吸収することができる。   In this case, the first brazing material is composed of an active metal and a metal having one or more kinds of spreadability as components, thereby strengthening the adhesion of the first metal member to the conductive member. be able to. Moreover, the 2nd brazing material can absorb the deformation | transformation by the thermal expansion of a metal terminal by using the metal which has 1 type, or 2 or more types of ductility as a component.

本発明において、前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材は、前記金属端子よりも低い熱膨張係数を有する金属で構成されていることが好ましい。   In this invention, it is preferable that the said 1st metal member and the said 2nd metal member are comprised with the metal which has a lower thermal expansion coefficient than the said metal terminal.

この場合、第1の金属部材及び第2の金属部材が金属端子よりも低い熱膨張係数を有することにより、金属端子の熱膨張によって生じてセラミックス基材に伝わる応力を小さくすることができる。   In this case, since the first metal member and the second metal member have a lower coefficient of thermal expansion than the metal terminal, the stress generated by the thermal expansion of the metal terminal and transmitted to the ceramic substrate can be reduced.

本発明において、前記セラミックス基材の主面側から見たときに、前記金属端子と前記穴部の側壁との間の領域全体が前記第2のロウ材からなることが好ましい。   In this invention, when it sees from the main surface side of the said ceramic base material, it is preferable that the whole area | region between the said metal terminal and the side wall of the said hole part consists of a said 2nd brazing material.

セラミックス構造体の平面図である。It is a top view of a ceramic structure. 図1のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 実施例1に係るセラミックス構造体を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a ceramic structure according to Example 1. FIG. 実施例2に係るセラミックス構造体を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a ceramic structure according to Example 2. FIG. 実施例3に係るセラミックス構造体を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a ceramic structure according to Example 3. FIG.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。しかし、これらを適宜改変し、組み合わせてもよい。また、以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符を付して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, these may be appropriately modified and combined. In the following description and the accompanying drawings, substantially the same or equivalent parts will be described with the same reference numerals.

図1は、実施例のセラミックスヒータ10の平面図である。図2は、図1のA−A線に沿った断面図である。   FIG. 1 is a plan view of a ceramic heater 10 according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

本実施例のセラミックス構造体としてのセラミックスヒータ10は、図1に示すように、例えば、Yを含むAINのセラミックス焼結体からなる板状のセラミックス基材としての基材20を有している。 As shown in FIG. 1, a ceramic heater 10 as a ceramic structure of the present embodiment has a base material 20 as a plate-like ceramic base material made of, for example, an AIN ceramic sintered body containing Y 2 O 3. doing.

基材20は、円板形状を有している。基材20は、一方の面が基板載置面20Sとなっている。基材20を形成するセラミックス焼結体の材料としては、上記した窒化アルミニウムの他、窒化珪素、サイアロン、炭化珪素、窒化ホウ素、アルミナ等を使用することも可能である。   The base material 20 has a disk shape. One surface of the base material 20 is a substrate placement surface 20S. As a material of the ceramic sintered body forming the base material 20, it is possible to use silicon nitride, sialon, silicon carbide, boron nitride, alumina, etc. in addition to the above-mentioned aluminum nitride.

図2に示すように、基板SB(図2において破線で示す)は、基板載置面20S上に接して載置される。   As shown in FIG. 2, the substrate SB (shown by a broken line in FIG. 2) is placed in contact with the substrate placement surface 20S.

基板載置面20Sの中心点Cを中心とする円の内部には、基板載置領域SRが設けられている。   A substrate placement region SR is provided inside a circle centered on the center point C of the substrate placement surface 20S.

支持体としてのシャフト11は、円筒状の中空シャフト部材である。シャフト11は、例えば、アルミナ(Al)、窒化アルミニウム(AlN)または窒化ケイ素(Si)等のセラミックス焼結体からなっている。 The shaft 11 as a support is a cylindrical hollow shaft member. The shaft 11 is made of a ceramic sintered body such as alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), or silicon nitride (Si 3 N 4 ).

シャフト11には、軸方向の一方の端部においてフランジ部11Fが設けられている。シャフト11は、当該フランジ部11Fが形成されている一端において、基材20の主面である下面21に取り付けられている。例えば、シャフト11の基材20への取付けは、基材20の下面21とフランジ部11Fの表面とを固相接合することによって行われる。   The shaft 11 is provided with a flange portion 11F at one end portion in the axial direction. The shaft 11 is attached to the lower surface 21 which is the main surface of the base material 20 at one end where the flange portion 11F is formed. For example, the shaft 11 is attached to the base material 20 by solid-phase bonding the lower surface 21 of the base material 20 and the surface of the flange portion 11F.

金属電極層としての電極30は、基材20内に埋設されている発熱抵抗体である。金属端子としての給電ロッド40は、当該一端部において電極30と電気的に接続している。また、給電ロッド40は、他端部において、電源(図示せず)に接続されている。すなわち、電極30には、給電ロッド40を介して電源からの電力が供給される。電極30は、この電力の供給により発熱する発熱体であり、それによって基材20全体が加熱される。図示しないが、電極30には、複数の給電ロッド40が電気的に接続されている。   The electrode 30 as the metal electrode layer is a heating resistor embedded in the base material 20. The power supply rod 40 as a metal terminal is electrically connected to the electrode 30 at the one end. Further, the power supply rod 40 is connected to a power source (not shown) at the other end. In other words, power from the power source is supplied to the electrode 30 through the power supply rod 40. The electrode 30 is a heating element that generates heat when this electric power is supplied, whereby the entire substrate 20 is heated. Although not shown, a plurality of power supply rods 40 are electrically connected to the electrode 30.

電極30は、基板載置面20Sと垂直な方向から見て、基板載置領域SRに亘って延在するように埋設されている。また、電極30は、例えば、基板載置面20Sと垂直な方向から見てメッシュ形状を有している。電極30は、例えば、モリブデン等の金属材料からなっている。   The electrode 30 is embedded so as to extend over the substrate placement region SR when viewed from a direction perpendicular to the substrate placement surface 20S. The electrode 30 has, for example, a mesh shape when viewed from a direction perpendicular to the substrate placement surface 20S. The electrode 30 is made of a metal material such as molybdenum, for example.

給電ロッド40は、シャフト11の中空部分においてシャフト11の軸方向に伸長し、かつ一端部が基材20内まで伸長する柱状に形成されている。給電ロッド40は、基板載置面20Sを向く先端に先端面41が形成されている。   The power supply rod 40 is formed in a columnar shape that extends in the axial direction of the shaft 11 in the hollow portion of the shaft 11 and that one end portion extends into the base material 20. The power feed rod 40 has a tip surface 41 formed at the tip facing the substrate placement surface 20S.

給電ロッド40の材料としては、ニッケル(Ni)等を使用することができる。尚、給電ロッド40の形状は、柱状のものであれば、例えば、多角柱や円錐台等の形状にすることもできる。   As a material for the power supply rod 40, nickel (Ni) or the like can be used. In addition, if the shape of the electric power feeding rod 40 is a column-shaped thing, it can also be made into shapes, such as a polygonal column and a truncated cone, for example.

給電ロッド40と電極30との接続態様について詳述する。図3は、給電ロッド40と電極30との接続態様を示す拡大断面図である。図3に示すように、基材20は、下面21から基板載置面20Sに向かって内部に伸長する柱状の穴部22を有する。   A connection mode between the power supply rod 40 and the electrode 30 will be described in detail. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a connection mode between the power supply rod 40 and the electrode 30. As shown in FIG. 3, the base material 20 has a columnar hole portion 22 that extends inward from the lower surface 21 toward the substrate placement surface 20 </ b> S.

具体的には、穴部22は、開口部23から基板載置面20S側に向かって円柱状に形成される。   Specifically, the hole 22 is formed in a cylindrical shape from the opening 23 toward the substrate placement surface 20S.

基材20は、穴部に22によって形成された内側壁24の基板載置面20S側の上部において、内側壁24から穴部22の径方向内方に突出するくびれ部25を有している。言い換えれば、穴部22は、上部において、基材20の下面21に形成された開口部23よりも小径にくびれている。くびれ部25は、円環状の平面形状を有しており、くびれ部25の下面21側は円環状の底面26となっている。   The base material 20 has a constricted portion 25 that protrudes inward in the radial direction of the hole 22 from the inner wall 24 at the upper portion of the inner wall 24 formed by the hole 22 on the substrate mounting surface 20S side. . In other words, the hole 22 is narrower in the upper portion than the opening 23 formed in the lower surface 21 of the base material 20. The constricted portion 25 has an annular plane shape, and the lower surface 21 side of the constricted portion 25 is an annular bottom surface 26.

くびれ部25の基板載置面20S側には、くびれ部25から穴部22の径が拡がるように形成された拡径部27が形成されている。   On the substrate mounting surface 20S side of the constricted portion 25, a diameter-expanded portion 27 formed so that the diameter of the hole portion 22 extends from the constricted portion 25 is formed.

拡径部27によって、電極30の基材20の下面21側に配置される面31が露出するようになっている。   A surface 31 arranged on the lower surface 21 side of the base material 20 of the electrode 30 is exposed by the enlarged diameter portion 27.

この拡径部27には、導電部材50が充填されている。導電部材50は、基材20の下面21側に形成されると共にくびれ部25の内側に形成される空間を介して一部が露出される露出面51と、基板載置面20S側に形成される面52と、を有する円板状に形成される。言い換えれば、導電部材50の下面は、周縁部がくびれ部25によって覆われており、露出面51がくびれ部25の内側に形成される空間を介して下方に向かって露出している。導電部材50の材料としてはモリブデン(Mo)又はタングステン(W)等の耐熱金属を使用することができる。   The enlarged diameter portion 27 is filled with a conductive member 50. The conductive member 50 is formed on the lower surface 21 side of the base material 20 and partly exposed through a space formed on the inner side of the constricted portion 25 and on the substrate placement surface 20S side. And a surface 52 having a circular shape. In other words, the lower surface of the conductive member 50 is covered with the constricted portion 25 at the periphery, and the exposed surface 51 is exposed downward through the space formed inside the constricted portion 25. As a material of the conductive member 50, a heat-resistant metal such as molybdenum (Mo) or tungsten (W) can be used.

導電部材50は、面52が電極30の面31と接して設けられている。すなわち、導電部材50と電極30とは、電気的に接続されている。尚、導電部材50と電極30とは、導電体(図示せず)を介して電気的に接続してもよい。   The conductive member 50 is provided such that the surface 52 is in contact with the surface 31 of the electrode 30. That is, the conductive member 50 and the electrode 30 are electrically connected. The conductive member 50 and the electrode 30 may be electrically connected via a conductor (not shown).

また、くびれ部25と導電部材50の露出面51とによって、下面21側から基板載置面20S側に向かって凹んでいる凹状の収容部28が形成される。すなわち、露出面51は、凹状の収容部28の底面において露出している面である。   Further, the constricted portion 25 and the exposed surface 51 of the conductive member 50 form a concave accommodating portion 28 that is recessed from the lower surface 21 side toward the substrate placement surface 20S side. That is, the exposed surface 51 is a surface exposed at the bottom surface of the concave accommodating portion 28.

導電部材50の下方、すなわち、導電部材50の露出面51上には、第1の金属部材60が露出面51から離間して設けられている。また、第1の金属部材60は、収容部28に収容されている。   A first metal member 60 is provided below the conductive member 50, that is, on the exposed surface 51 of the conductive member 50, spaced from the exposed surface 51. Further, the first metal member 60 is accommodated in the accommodating portion 28.

具体的には、第1のロウ材70は、導電部材50と第1の金属部材60との間及び第1の金属部材60と収容部28を形成するくびれ部25の表面との間に充填されている。言い換えれば、第1のろう材70は、導電部材50の露出面51を覆うように充填されている。   Specifically, the first brazing material 70 is filled between the conductive member 50 and the first metal member 60 and between the first metal member 60 and the surface of the constricted portion 25 forming the accommodating portion 28. Has been. In other words, the first brazing material 70 is filled so as to cover the exposed surface 51 of the conductive member 50.

尚、導電部材50の露出面51は、第1の金属部材60との電気的な接続面として穴部22に対して露出している。   The exposed surface 51 of the conductive member 50 is exposed to the hole 22 as an electrical connection surface with the first metal member 60.

第1のロウ材70は、活性金属と、1種又は2種以上の展延性を有する金属と、を成分としている。活性金属としては、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)等が挙げられる。展延性を有する金属としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)やニッケル(Ni)等が挙げられる。第1のロウ材70としては、例えば、Au−Ni−Ti合金などが挙げられる。尚、ロウ付けは、真空炉中で1100℃で行うことができる。この場合の真空度は1×10−4Pa以下とすることができる。このように、第1のロウ材70が活性金属を含むものとすることにより、第1の金属部材60と導電部材50との接合を強固にすることができる。 The first brazing material 70 includes an active metal and a metal having one or more kinds of spreadability as components. Examples of the active metal include titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), and the like. Examples of the metal having spreadability include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), and nickel (Ni). Examples of the first brazing material 70 include an Au—Ni—Ti alloy. Note that brazing can be performed at 1100 ° C. in a vacuum furnace. The degree of vacuum in this case can be 1 × 10 −4 Pa or less. As described above, when the first brazing material 70 includes the active metal, the bonding between the first metal member 60 and the conductive member 50 can be strengthened.

したがって、第1の金属部材60と導電部材50とは、第1のロウ材70によって互いに接合されると共に、電気的に接続されている。   Therefore, the first metal member 60 and the conductive member 50 are joined together and electrically connected by the first brazing material 70.

第1の金属部材60は、導電部材50の露出面51に対向する面61と、面61と逆側の面であって下面21側に形成される面62と、を有する円板状に形成されている。尚、第1の金属部材60の形状は、円板状に限られず、例えば、円柱状、角柱状や錐台状に形成されるものであってもよい。   The first metal member 60 is formed in a disk shape having a surface 61 facing the exposed surface 51 of the conductive member 50 and a surface 62 opposite to the surface 61 and formed on the lower surface 21 side. Has been. In addition, the shape of the 1st metal member 60 is not restricted to disk shape, For example, it may be formed in column shape, prismatic shape, or frustum shape.

第1の金属部材60の材料としては、給電ロッド40よりも低い熱膨張係数を有する金属、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、コバール(koval)(登録商標)等を使用することができる。   As a material of the first metal member 60, a metal having a lower thermal expansion coefficient than the power supply rod 40, for example, tungsten (W), molybdenum (Mo), koval (registered trademark), or the like may be used. it can.

第1の金属部材60の面62上には、この面62と対向するように第2の金属部材80が設けられている。   A second metal member 80 is provided on the surface 62 of the first metal member 60 so as to face the surface 62.

第2の金属部材80は、第1の金属部材60に対向する面81と、面81と逆側の面であって給電ロッド40と対向する面82と、を有する円板状に形成されている。尚、第2の金属部材80の形状は、円板状に限られず、例えば、円柱状、角柱状や錐台状に形成されるものであってもよい。   The second metal member 80 is formed in a disk shape having a surface 81 facing the first metal member 60 and a surface 82 opposite to the surface 81 and facing the power supply rod 40. Yes. In addition, the shape of the 2nd metal member 80 is not restricted to disk shape, For example, it may be formed in column shape, prismatic shape, or frustum shape.

第2の金属部材80の材料としては、給電ロッド40よりも低い熱膨張係数を有する金属、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、コバール(koval)(登録商標)等を使用することができる。   As a material of the second metal member 80, a metal having a lower thermal expansion coefficient than that of the power supply rod 40, for example, tungsten (W), molybdenum (Mo), koval (registered trademark), or the like may be used. it can.

図示するように本実施例では、第2の金属部材80は、第1の金属部材60よりも径が大きい円板状に形成されている。   As shown in the figure, in the present embodiment, the second metal member 80 is formed in a disk shape having a diameter larger than that of the first metal member 60.

したがって、基材20の下面21と垂直な方向から見て、互いに対向する一組の面81,62の一方、すなわち、第2の金属部材80側の面81が、他方である第1の金属部材60側の面62を包含している。   Therefore, when viewed from the direction perpendicular to the lower surface 21 of the base material 20, one of the pair of surfaces 81, 62 facing each other, that is, the surface 81 on the second metal member 80 side is the other first metal. A surface 62 on the member 60 side is included.

第2のロウ材90は、底面26と第1の金属部材60の面62上とを覆うように対向する側壁24間に設けられている。したがって、基材20の下面21側から見たときに、給電ロッド40と穴部22の側壁24との間の領域全体は、第2のロウ材90が占めている。   The second brazing material 90 is provided between the opposing side walls 24 so as to cover the bottom surface 26 and the surface 62 of the first metal member 60. Therefore, the second brazing material 90 occupies the entire region between the power supply rod 40 and the side wall 24 of the hole 22 when viewed from the lower surface 21 side of the base material 20.

第2のロウ材90は、第1の金属部材60と第2の金属部材80の間を充填するように設けられている。したがって、第1の金属部材60と第2の金属部材80とは、第2のロウ材90を介して互いに接合されると共に、電気的に接続されている。   The second brazing material 90 is provided so as to fill a space between the first metal member 60 and the second metal member 80. Therefore, the first metal member 60 and the second metal member 80 are joined to each other and electrically connected via the second brazing material 90.

第2のロウ材90は、給電ロッド40の先端面41と第2の金属部材80の面82との間に、第2の金属部材80の全体を覆うように設けられている。したがって、第2の金属部材80と穴部22に挿入された給電ロッド40とは、第2のロウ材90を介して互いに接合されると共に、電気的に接続されている。   The second brazing material 90 is provided between the distal end surface 41 of the power supply rod 40 and the surface 82 of the second metal member 80 so as to cover the entire second metal member 80. Therefore, the second metal member 80 and the power supply rod 40 inserted into the hole 22 are joined together and electrically connected via the second brazing material 90.

第2のロウ材90は、給電ロッド40の先端面41から連続する側面の周方向を覆うように設けられている。ここで、第2のロウ材90は、穴部22の全体を充填してはいない。すなわち、穴部22の開口部23の開口端から穴部22の底面26に向かって間隙29が形成されている。   The second brazing material 90 is provided so as to cover the circumferential direction of the side surface continuous from the distal end surface 41 of the power supply rod 40. Here, the second brazing material 90 does not fill the entire hole 22. That is, a gap 29 is formed from the opening end of the opening 23 of the hole 22 toward the bottom surface 26 of the hole 22.

第2のロウ材90は、1種又は2種以上の展延性を有する金属を成分としている。展延性を有する金属としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)やニッケル(Ni)等が挙げられる。これらの金属には微量な不純物が含まれていてもよい。したがって、第2のロウ材は、活性金属が含まれていないため第1のロウ材70よりも展延性が高い。尚、金属は純度が上がることによって塑性変形がより容易に起こる。 また、第2のロウ材90を上記の2種以上の金属を成分とした例としては、Au−Ni合金等が挙げられる。尚、ロウ付けは、真空炉中で1000℃で行うことができる。この場合の真空度は、1×10−4Pa以下で行うことができる。 The second brazing material 90 is composed of a metal having one or more kinds of spreadability. Examples of the metal having spreadability include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), and nickel (Ni). These metals may contain a trace amount of impurities. Therefore, the second brazing material has higher extensibility than the first brazing material 70 because it contains no active metal. In addition, plastic deformation occurs more easily when the purity of the metal increases. An example of the second brazing material 90 containing two or more metals as components is an Au—Ni alloy. The brazing can be performed at 1000 ° C. in a vacuum furnace. In this case, the degree of vacuum can be 1 × 10 −4 Pa or less.

以上のように本発明のセラミックスヒータ10によれば、(1)基材20に埋め込まれた導電部材50と給電ロッド40を接続する間に、第1の金属部材60、第2の金属部材80のように少なくとも2つの応力緩和部材を重ねて配置することにより、給電端子40と基材20の間の距離を物理的に離間させることができる。このため、給電ロッド40の熱膨張によって基材20に生じる応力は、応力緩和部材によって緩和される。これにより、基材20にクラックが発生することを防止することができる。   As described above, according to the ceramic heater 10 of the present invention, (1) the first metal member 60 and the second metal member 80 are connected while the conductive member 50 embedded in the substrate 20 and the power supply rod 40 are connected. As described above, by arranging the at least two stress relaxation members so as to overlap each other, the distance between the power supply terminal 40 and the substrate 20 can be physically separated. For this reason, the stress which arises in the base material 20 by the thermal expansion of the feed rod 40 is relieved by the stress relieving member. Thereby, it is possible to prevent the base material 20 from being cracked.

ここで、第1の金属部材60の径を小さく形成することにより、第1の金属部材60と第1のロウ材70との接触面積がより小さくなるため、給電ロッド40が熱膨張によって生じた力であって、第2の金属部材80及び第1の金属部材60を介して基材20に伝わる力を小さくすることができる。   Here, since the contact area between the first metal member 60 and the first brazing material 70 becomes smaller by forming the diameter of the first metal member 60 smaller, the power supply rod 40 is caused by thermal expansion. The force transmitted to the base material 20 via the second metal member 80 and the first metal member 60 can be reduced.

尚、この基材20に生ずる応力を緩和する観点からいえば、第1の金属部材60の径は、小さければ小さいほど良い。第1の金属部材60と第2の金属部材80とは点接触であれば、給電ロッド40の熱膨張によって基材20に生じる応力はほとんどない。その一方で、第1の金属部材60及び第2の金属部材80に通電するための断面積が必要となる。したがって、第1の金属部材60の径は、これらの要素を考慮して決定するとよい。   From the viewpoint of alleviating the stress generated in the base material 20, the smaller the diameter of the first metal member 60 is, the better. If the first metal member 60 and the second metal member 80 are in point contact, there is almost no stress generated in the base material 20 due to thermal expansion of the power supply rod 40. On the other hand, a cross-sectional area for energizing the first metal member 60 and the second metal member 80 is required. Therefore, the diameter of the first metal member 60 may be determined in consideration of these factors.

(2)第2の金属部材80が第1の金属部材60と給電ロッド40との間に設けられることにより、第1の金属部材60と第2の金属部材80との濡れ性を高めることができる。これにより、第2の金属部材80が小径であっても、第1の金属部材60と第2の金属部材80との接合強度を強くすることができる。特に、第2の金属部材80の材料をタングステンとした場合、体積抵抗率が小さいため十分な電流密度が得られる。   (2) By providing the second metal member 80 between the first metal member 60 and the power supply rod 40, the wettability between the first metal member 60 and the second metal member 80 can be improved. it can. Thereby, even if the 2nd metal member 80 is small diameter, the joint strength of the 1st metal member 60 and the 2nd metal member 80 can be strengthened. In particular, when the material of the second metal member 80 is tungsten, a sufficient current density can be obtained because the volume resistivity is small.

(3)活性金属を含まない第2のロウ材90と基材20とは化学結合することはない。そのため、このような第2のロウ材90によるロウ付けによって発生する給電ロッド40の熱膨張によって基材20に生ずる応力が抑制され基材20のクラックの発生を抑制することができる。   (3) The second brazing material 90 containing no active metal and the base material 20 are not chemically bonded. Therefore, the stress generated in the base material 20 due to the thermal expansion of the power supply rod 40 generated by brazing with the second brazing material 90 is suppressed, and the occurrence of cracks in the base material 20 can be suppressed.

(4)第1のロウ材70が導電部材50と第1の金属部材60とを覆うように設けられ、また、第2のロウ材90が第1の金属部材60及び第2の金属部材80を覆うように設けられていることで、これらの部材50,60,80の酸化を防止することができ、セラミックスヒータ10の長寿命化を図ることができる。   (4) The first brazing material 70 is provided so as to cover the conductive member 50 and the first metal member 60, and the second brazing material 90 is composed of the first metal member 60 and the second metal member 80. By being provided so as to cover, it is possible to prevent the oxidation of these members 50, 60, 80, and to extend the life of the ceramic heater 10.

特に、導電部材50、第1の金属部材60、第2の金属部材80にタングステンが用いられた場合、タングステンは酸化されやすい性質がある。タングステンは酸化により脆化し強度劣化を引き起こすことがある。このため、熱サイクル負荷や給電ロッド40に働く外力によって給電ロッド40の落下や電気的トラブルの原因となる。また、第1のロウ材70は活性金属を含有する。そのため、第1のロウ材70が酸化されると濡れ性の悪化に伴う強度低下を引き起こし、導通不良の原因となる。そのため耐酸化性の高い純金属ロウ材または合金を成分とする第2のロウ材90で覆うことによって、これらの問題の原因となるタングステンの酸化及び第1のロウ材70の酸化を抑制することができる。   In particular, when tungsten is used for the conductive member 50, the first metal member 60, and the second metal member 80, the tungsten tends to be oxidized. Tungsten may become brittle by oxidation and cause strength deterioration. For this reason, the power supply rod 40 is dropped or an electrical trouble is caused by a heat cycle load or an external force acting on the power supply rod 40. The first brazing material 70 contains an active metal. For this reason, when the first brazing material 70 is oxidized, the strength is lowered due to the deterioration of wettability, which causes a conduction failure. Therefore, by covering with a second brazing material 90 containing a pure metal brazing material or alloy having high oxidation resistance as a component, the oxidation of tungsten and the oxidation of the first brazing material 70 causing these problems are suppressed. Can do.

第1の金属部材60と第2の金属部材80との間、及び第2の金属部材80と給電ロッド40との間が第1のロウ材70よりも展延性が高い第2のロウ材90によって接合されることにより、給電ロッド40の熱膨張によって生じる基材20に作用する力を第2のロウ材90が緩和すると共に、各部材40,60,80との電気的な接続を維持することが可能となる。このため、給電ロッド40の熱膨張によって生じる基材20に作用する力による基材20の破損を防止することが可能となる。   A second brazing material 90 having a higher spreadability than the first brazing material 70 between the first metal member 60 and the second metal member 80 and between the second metal member 80 and the power supply rod 40. The second brazing material 90 relaxes the force acting on the base material 20 caused by the thermal expansion of the power supply rod 40 and maintains electrical connection with each member 40, 60, 80. It becomes possible. For this reason, it becomes possible to prevent the base material 20 from being damaged by the force acting on the base material 20 caused by the thermal expansion of the power supply rod 40.

第1の金属部材60及び第2の金属部材80が給電ロッド40よりも低い熱膨張係数を有することにより、給電ロッド40の熱膨張によって生じる基材20に作用する力を小さくすることができる。   Since the first metal member 60 and the second metal member 80 have a thermal expansion coefficient lower than that of the power supply rod 40, the force acting on the base material 20 caused by the thermal expansion of the power supply rod 40 can be reduced.

穴部22の開口部23の開口端から穴部22の底面26に向かって間隙29が形成されることにより、給電ロッド40の熱膨張によって穴部22の側壁24に与える応力を小さくすることができる。   By forming the gap 29 from the opening end of the opening portion 23 of the hole portion 22 toward the bottom surface 26 of the hole portion 22, the stress applied to the side wall 24 of the hole portion 22 due to the thermal expansion of the power supply rod 40 can be reduced. it can.

尚、本実施例では、1つの第2の金属部材80を設けている。しかし、複数の第2の金属部材80を穴部22の深さ方向に配設してもよい。このように、複数の第2の金属部材を配設することにより、給電ロッド40が熱膨張することによって基材20に生じる応力の緩和をより効果的にすることができる。   In the present embodiment, one second metal member 80 is provided. However, a plurality of second metal members 80 may be arranged in the depth direction of the hole 22. Thus, by disposing a plurality of second metal members, it is possible to more effectively relieve stress generated in the base material 20 due to thermal expansion of the power supply rod 40.

また、第2の金属部材80は、第1の金属部材60と対向する面を第1の金属部材60と同径に形成してもよい。   In addition, the second metal member 80 may have a surface facing the first metal member 60 having the same diameter as the first metal member 60.

さらに、セラミックスヒータ10においては、電極30に電圧が印加されることによって発生するクーロン力によって、基板載置面20Sに基板を吸引する静電チャックとしての機能を有していてもよい。   Furthermore, the ceramic heater 10 may have a function as an electrostatic chuck that attracts the substrate to the substrate mounting surface 20S by a Coulomb force generated by applying a voltage to the electrode 30.

また、電極30が基板載置面20Sに垂直な方向に複数重なって設けられており、基板載置面20Sに近い電極30がクーロン力によって基板を吸引する機能を果たし、基板載置面20Sから離れた電極30が発熱抵抗体として基材20を加熱する機能を果たす構成となっていてもよい。   In addition, a plurality of electrodes 30 are provided in a direction perpendicular to the substrate placement surface 20S, and the electrode 30 close to the substrate placement surface 20S functions to suck the substrate by Coulomb force, and from the substrate placement surface 20S. The separated electrode 30 may be configured to perform the function of heating the substrate 20 as a heating resistor.

実施例1においては、第1の金属部材60の径は、第2の金属部材80と同径であるか又は、第2の金属部材80よりも小さく形成されるものであった。しかし、第1の金属部材60は、第2の金属部材80の径よりも大きく形成されるものであってもよい。また、実施例1においては、収容部28が穴部22に設けられていた。しかし、収容部28を設けずに実施してもよい。   In the first embodiment, the diameter of the first metal member 60 is the same as that of the second metal member 80 or smaller than that of the second metal member 80. However, the first metal member 60 may be formed larger than the diameter of the second metal member 80. In the first embodiment, the accommodating portion 28 is provided in the hole portion 22. However, you may implement without providing the accommodating part 28. FIG.

図4は、実施例2に係るセラミックスヒータ10の給電ロッド40と電極30との接続態様を示す拡大断面図である。   FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating a connection mode between the power supply rod 40 and the electrode 30 of the ceramic heater 10 according to the second embodiment.

図4に示すように、穴部22は、開口部から基板載置面20S側に向かって円柱状に形成される。穴部22の径方向には側壁24が形成される。穴部22の基板載置面20S側には、穴部22の径が拡がるように形成された拡径部27が形成されている。   As shown in FIG. 4, the hole 22 is formed in a cylindrical shape from the opening toward the substrate placement surface 20S. A side wall 24 is formed in the radial direction of the hole 22. On the substrate mounting surface 20S side of the hole 22, a diameter-enlarged portion 27 is formed so that the diameter of the hole 22 is increased.

拡径部27は、基板載置面20S側が電極30の下面21側に配置される面31が露出するように形成されている。この拡径部27には、導電部材50が基材20内に埋設されている。   The enlarged diameter portion 27 is formed so that the surface 31 on which the substrate placement surface 20S side is disposed on the lower surface 21 side of the electrode 30 is exposed. A conductive member 50 is embedded in the base material 20 in the enlarged diameter portion 27.

導電部材50の下方、すなわち、導電部材50の露出面51上には、第1の金属部材60が設けられている。具体的には、第1のロウ材70が、導電部材50と第1の金属部材60との間及び第1の金属部材60と側壁24との間に充填されている。   A first metal member 60 is provided below the conductive member 50, that is, on the exposed surface 51 of the conductive member 50. Specifically, the first brazing material 70 is filled between the conductive member 50 and the first metal member 60 and between the first metal member 60 and the side wall 24.

第1の金属部材60は、第2の金属部材80の径よりも大きく形成される。したがって、基材20の下面21と垂直な方向から見て、互いに対向する一組の面の一方、すなわち、第1の金属部材60側の面62が他方である第2の金属部材80側の面81を包含している。   The first metal member 60 is formed larger than the diameter of the second metal member 80. Accordingly, when viewed from the direction perpendicular to the lower surface 21 of the base material 20, one of a pair of surfaces facing each other, that is, the surface 62 on the first metal member 60 side is the other side of the second metal member 80 side. The surface 81 is included.

以上のように構成しても、実施例1と同様に、セラミックスヒータ10は、給電ロッド40の熱膨張によって基材20に生じる応力を緩和し基材20にクラックが発生することを防止する等の効果を奏することができる。   Even when configured as described above, the ceramic heater 10 relieves stress generated in the base material 20 due to thermal expansion of the power supply rod 40 and prevents the base material 20 from cracking, as in the first embodiment. The effect of can be produced.

また、第2の金属部材80の径を小さく形成することで、第2の金属部材80の第2のロウ材90及び給電ロッド40との接触面積が小さくなる。給電ロッド40の熱膨張によって第2の金属部材80から第1の金属部材60に伝わる基材20に作用する力も小さくなるため、基材20の損傷を防ぐことが可能となる。   Further, by forming the second metal member 80 with a small diameter, the contact area of the second metal member 80 with the second brazing material 90 and the power supply rod 40 is reduced. Since the force acting on the base material 20 transmitted from the second metal member 80 to the first metal member 60 due to the thermal expansion of the power supply rod 40 is also reduced, damage to the base material 20 can be prevented.

図5は、実施例3に係るセラミックスヒータ10の給電ロッド40と電極30との接続態様を示す拡大断面図である。   FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view illustrating a connection mode between the power supply rod 40 and the electrode 30 of the ceramic heater 10 according to the third embodiment.

図5に示すように、給電ロッド40は、先端面41に給電ロッド40の軸方向に沿って凹んで形成されている凹部42を有する。   As shown in FIG. 5, the power supply rod 40 has a concave portion 42 that is formed to be recessed along the axial direction of the power supply rod 40 on the distal end surface 41.

凹部42は、基材20の下面21と垂直な方向から見て、給電ロッド40の先端面41に対向して配される第2の金属部材80の先端面41に対向する面82を包含するような開口を有する。   The recess 42 includes a surface 82 that faces the distal end surface 41 of the second metal member 80 that is disposed to face the distal end surface 41 of the power supply rod 40 when viewed from the direction perpendicular to the lower surface 21 of the substrate 20. Such an opening.

凹部42は、給電ロッド40の軸方向に対して形成される深さが、第2の金属部材80の給電ロッド40の軸方向の長さよりも短く形成されている。   The recess 42 is formed such that the depth formed with respect to the axial direction of the power supply rod 40 is shorter than the length of the second metal member 80 in the axial direction of the power supply rod 40.

また、第2のロウ材90は、この凹部42の凹みを埋めるように先端面41と第2の金属部材80の面82との間に介在している。   The second brazing material 90 is interposed between the tip surface 41 and the surface 82 of the second metal member 80 so as to fill the recess of the recess 42.

以上のように構成しても、実施例1と同様に、セラミックスヒータ10は、基材20に働く熱応力を緩和し基材20にクラックが発生することを防止する等の効果を奏することができる。   Even when configured as described above, as in the first embodiment, the ceramic heater 10 can exhibit effects such as relaxing the thermal stress acting on the base material 20 and preventing the base material 20 from cracking. it can.

また、第2の金属部材80の先端面に対向する面を包含するような開口を有する凹部42が先端面41に形成されていることにより、第2のロウ材90は給電ロッド40の熱膨張によって基材20の軸方向に生じる応力をより効果的に緩和することができる。   In addition, since the recess 42 having an opening that includes a surface facing the distal end surface of the second metal member 80 is formed in the distal end surface 41, the second brazing material 90 has the thermal expansion of the power supply rod 40. Thus, the stress generated in the axial direction of the substrate 20 can be more effectively relaxed.

このように凹部42を形成することで、給電ロッド40の先端面41が第2の金属部材80の面82に直接的に接触することを防ぐことができる。   By forming the recess 42 in this way, it is possible to prevent the front end surface 41 of the power supply rod 40 from directly contacting the surface 82 of the second metal member 80.

尚、本実施例において凹部42は、給電ロッド40の軸方向に対して形成される深さが、第2の金属部材80の給電ロッド40の軸方向の長さよりも短く形成されているようにした。しかし、給電ロッド40と第2の金属部材80が直接的に接触しなければ、給電ロッド40の軸方向に対して形成される深さが、第2の金属部材80の給電ロッド40の軸方向の長さよりも長く形成されているようにしてもよい。   In this embodiment, the recess 42 is formed such that the depth formed with respect to the axial direction of the power supply rod 40 is shorter than the length of the second metal member 80 in the axial direction of the power supply rod 40. did. However, if the feed rod 40 and the second metal member 80 do not directly contact, the depth formed with respect to the axial direction of the feed rod 40 is the axial direction of the feed rod 40 of the second metal member 80. It may be formed longer than the length of.

10 セラミックスヒータ
20 基材
21 下面
22 穴部
23 開口部
24 側壁
26 底面
28 収容部
29 間隙
30 電極
40 給電ロッド
41 先端面
42 凹部
50 導電部材
51 露出面
60 第1の金属部材
70 第1のロウ材
80 第2の金属部材
90 第2のロウ材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ceramic heater 20 Base material 21 Lower surface 22 Hole part 23 Opening part 24 Side wall 26 Bottom surface 28 Storage part 29 Gap 30 Electrode 40 Feed rod 41 Tip surface 42 Recessed part 50 Conductive member 51 Exposed surface 60 1st metal member 70 1st row Material 80 Second metal member 90 Second brazing material

Claims (9)

主面から内部に伸長する柱状の穴部を有する板状のセラミックス基材と、
前記セラミックス基材内に埋設された金属電極層と、
前記金属電極層に電気的に接続されておりかつ前記穴部から少なくとも一部が露出する露出面を有するように前記セラミックス基材内に埋設される導電部材と、
前記導電部材の露出面上に配されかつ第1のロウ材によって接合されている第1の金属部材と、
前記第1の金属部材の前記導電部材の前記露出面に対向する面と逆側の面上に配され、かつ前記第1のロウ材よりも展延性が高い第2のロウ材よって前記第1の金属部材と接合される1又は複数の第2の金属部材と、
前記穴部に挿入され、前記1又は複数の第2の金属部材と、前記第2のロウ材によって接合されている柱状の金属端子と、
を含むことを特徴とするセラミックス構造体。
A plate-like ceramic substrate having a columnar hole extending from the main surface to the inside;
A metal electrode layer embedded in the ceramic substrate;
A conductive member embedded in the ceramic substrate so as to have an exposed surface that is electrically connected to the metal electrode layer and is exposed at least partially from the hole;
A first metal member disposed on the exposed surface of the conductive member and joined by a first brazing material;
The first brazing material is disposed on a surface of the first metal member opposite to the surface facing the exposed surface of the conductive member and has a higher spreadability than the first brazing material. One or a plurality of second metal members to be joined to the metal member;
Columnar metal terminals inserted into the holes and joined by the one or more second metal members and the second brazing material,
A ceramic structure comprising:
前記穴部は、前記セラミックス基材の主面における開口部よりも小径に形成された収容部を有し、
前記第1の金属部材は、前記収容部に収容されていることを特徴とする請求項1に記載のセラミックス構造体。
The hole has a receiving portion formed with a smaller diameter than the opening in the main surface of the ceramic substrate;
The ceramic structure according to claim 1, wherein the first metal member is accommodated in the accommodating portion.
前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とは互いに対向する一組の面を有し、前記セラミックス基材の主面と垂直な方向から見て、前記互いに対向する一組の面の一方が他方を包含していることを特徴とする請求項1又は2に記載のセラミックス構造体。   The first metal member and the second metal member have a pair of surfaces facing each other, and the pair of surfaces facing each other as viewed from a direction perpendicular to the main surface of the ceramic substrate. The ceramic structure according to claim 1 or 2, wherein one includes the other. 前記金属端子の前記穴部への挿入方向の先端面と前記第2の金属部材の前記先端面と対向する面との間は、前記第2のロウ材が介在していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のセラミックス構造体。   The second brazing material is interposed between a front end surface of the metal terminal in the insertion direction into the hole and a surface facing the front end surface of the second metal member. The ceramic structure according to any one of claims 1 to 3. 前記穴部の開口部の開口端から前記穴部の底面に向かって間隙29が形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のセラミックス構造体。   The ceramic structure according to any one of claims 1 to 4, wherein a gap 29 is formed from the opening end of the opening of the hole toward the bottom of the hole. 前記金属端子は、前記セラミックス基材の主面と垂直な方向から見て、前記金属端子の先端面に対向して配される前記第2の金属部材の前記先端面に対向する面を包含するような開口を有する凹部が前記先端面に形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のセラミックス構造体。   The metal terminal includes a surface facing the tip surface of the second metal member, which is disposed to face the tip surface of the metal terminal when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the ceramic substrate. 6. The ceramic structure according to claim 1, wherein a recess having such an opening is formed on the tip surface. 前記第1のロウ材は、活性金属と、1種又は2種以上の展延性を有する金属と、を成分とし、
前記第2のロウ材は、1種又は2種以上の展延性を有する金属を成分とすることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のセラミックス構造体。
The first brazing material includes, as components, an active metal and a metal having one or more kinds of spreadability,
The ceramic structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the second brazing material contains a metal having one or more kinds of spreadability as a component.
前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材は、前記金属端子よりも低い熱膨張係数を有する金属で構成されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のセラミックス構造体。   The ceramic structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the first metal member and the second metal member are made of a metal having a lower thermal expansion coefficient than the metal terminal. body. 前記セラミックス基材の主面側から見たときに、前記金属端子と前記穴部の側壁との間の領域全体が前記第2のロウ材からなることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のセラミックス構造体。   The whole region between the metal terminal and the side wall of the hole portion is made of the second brazing material when viewed from the main surface side of the ceramic substrate. A ceramic structure according to any one of the above.
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