JP6808503B2

JP6808503B2 - Member joining method

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Publication number: JP6808503B2
Application number: JP2017005291A
Authority: JP
Inventors: 中村　亮太; 亮太中村; 正森田; 克彦虫明; 高橋　一寿; 一寿高橋
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2037-01-16
Also published as: JP2017140651A

Description

本発明は、金属又は金属化合物からなる一対の被接合部材を、容易に剥離可能な状態で接合する技術に関し、例えば真空槽内に配置される部材を接合する技術に関する。 The present invention relates to a technique for joining a pair of members to be joined made of a metal or a metal compound in a state in which they can be easily peeled off, and for example, a technique for joining members arranged in a vacuum chamber.

例えばエッチング装置等のプラズマ処理装置の真空槽は、アルミニウム等の金属で形成されているが、プラズマプロセス中に真空槽内の表面部分はプラズマに晒される。このため、真空槽内のプラズマに晒される面は耐プラズマ性のシールド部材で被覆され、プラズマにより真空槽の表面部分が削れてパーティクルが発生することを抑制している。 For example, the vacuum chamber of a plasma processing apparatus such as an etching apparatus is made of a metal such as aluminum, but the surface portion in the vacuum chamber is exposed to plasma during the plasma process. Therefore, the surface of the vacuum chamber exposed to plasma is covered with a plasma-resistant shield member, and the surface portion of the vacuum chamber is scraped by the plasma to prevent the generation of particles.

このような耐プラズマ性のシールド部材としては、酸化イットリウムの溶射皮膜を設けたものが使用されているが、真空槽内にＣＦ系の処理ガスを供給すると、酸化イットリウムがＣＦ系のガスと反応し、酸化イットリウムの溶射皮膜が消耗してしまうという課題がある。 As such a plasma-resistant shield member, a member provided with a sprayed coating of yttrium oxide is used, but when a CF-based processing gas is supplied into the vacuum chamber, yttrium oxide reacts with the CF-based gas. However, there is a problem that the sprayed coating of yttrium oxide is consumed.

このような課題に対しては、シールド部材として、バルクの酸化イットリウムの部材を使用することが考えられるが、シールド部材を固定する固定部材がプラズマに晒されないようにシールド部材を裏面だけで固定することは困難であった。
さらに、これらのシールド部材は、母材を傷付けずに取り外し可能なように取り付けることが求められる。 To solve such a problem, it is conceivable to use a bulk yttrium oxide member as the shield member, but the shield member is fixed only on the back surface so that the fixing member for fixing the shield member is not exposed to plasma. It was difficult.
Further, these shield members are required to be attached so as to be removable without damaging the base material.

このように真空装置や化学処理装置では、内部環境に対して不要な部分が露出しないように、母材に対して裏面だけで特定の部材を固定し、かつメンテナンスや部材の交換時に、母材を傷付けずに、容易に特定の部材を取り外す方法が求められている。 In this way, in vacuum equipment and chemical treatment equipment, a specific member is fixed to the base material only on the back surface so that unnecessary parts are not exposed to the internal environment, and the base material is used for maintenance or replacement of parts. There is a need for a method of easily removing a specific member without damaging the member.

このような部材としては、例えば、耐食部材、非反応性部材、汚染防止部材、触媒部材、消耗部材などがあげられる。
さらに、母材と電気的に接続された状態で密着し、かつ、取り外し並びに取り付けが容易な電極部材の固定方法が求められている。 Examples of such a member include a corrosion resistant member, a non-reactive member, a contamination prevention member, a catalyst member, and a consumable member.
Further, there is a demand for a method for fixing an electrode member that is in close contact with the base material in a state of being electrically connected and that is easy to remove and attach.

特開２００５−２５６０６３号公報JP-A-2005-25663 国際公開２０１２−０２６３４９号公報International Publication No. 2012-0263449 特開２０１３−１４０９５０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-140950

本発明は、このような従来の技術の課題を考慮してなされたもので、その目的とするところは、例えば真空槽内において使用される部材と他の部材を簡素な工程で接合及び剥離することができ、また、このような部材の再利用を容易で且つ安価に行うことができる部材の接合技術を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such problems of the prior art, and an object of the present invention is, for example, joining and peeling a member used in a vacuum chamber and another member in a simple process. It is an object of the present invention to provide a member joining technique capable of easily and inexpensively reusing such a member.

上記目的を達成するためになされた本発明は、第一の金属又は金属化合物からなる第一の被接合部材と、第二の金属又は金属化合物からなる第二の被接合部材とを接合して一体化する方法であって、前記第一の被接合部材と前記第二の被接合部材の接合面の少なくともいずれかに、水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜を溶射によって形成する溶射工程と、前記第一の被接合部材と前記第二の被接合部材とを、前記接合膜を挟んだ状態で互いに接近する方向に加圧しながら加熱して圧着する加圧圧着工程とを有する部材接合方法である。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、アルミニウム１００重量％に対し、インジウムを０．１重量％以上２０重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、アルミニウム１００重量％に対し、ビスマスを０．１重量％以上２０重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にシリコンを０．０４重量％以上８重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にチタンを０．１３重量％以上４重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記溶射工程において、前記インジウムを、前記水崩壊性のアルミニウム合金のアルミニウム結晶粒中に粒径１０ｎｍ以下の粒子が分散されるように溶射することもできる。
本発明の場合、前記溶射工程において、前記ビスマスを、前記水崩壊性のアルミニウム合金のアルミニウム結晶粒中に粒径１０ｎｍ以下の粒子が分散されるように溶射することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、アルミニウム１００重量％に対し、インジウムを２．０重量％以上３．５重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にシリコンを０．２重量％以上０．５重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にチタンを０．１３重量％以上０．２５重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、アルミニウム１００重量％に対し、ビスマスを０．２重量％以上２重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にシリコンを１．５重量％以上８重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にチタンを０．２重量％以上４重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にセリウムを０．２重量％以上２重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にマグネシウムを０．２重量％以上２重量％以下含有することもできる。 In the present invention made to achieve the above object, a first member to be joined made of a first metal or a metal compound and a second member to be joined made of a second metal or a metal compound are joined. A method of integrating, in which a bonding film made of a water-disintegrating aluminum alloy is formed by spraying on at least one of the bonding surfaces of the first member to be bonded and the second member to be bonded. A member joining method comprising a pressure crimping step of heating and crimping the first member to be joined and the second member to be joined while pressurizing them in a direction of approaching each other with the joining film sandwiched therein. Is.
In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy can also contain 0.1% by weight or more and 20% by weight or less of indium with respect to 100% by weight of aluminum.
In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy can also contain bismuth in an amount of 0.1% by weight or more and 20% by weight or less with respect to 100% by weight of aluminum.
In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy can further contain 0.04% by weight or more and 8% by weight or less of silicon.
In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy can further contain titanium in an amount of 0.13% by weight or more and 4% by weight or less.
In the case of the present invention, in the thermal spraying step, the indium can be sprayed so that particles having a particle size of 10 nm or less are dispersed in the aluminum crystal grains of the water-disintegrating aluminum alloy.
In the case of the present invention, in the thermal spraying step, the bismuth can be sprayed so that particles having a particle size of 10 nm or less are dispersed in the aluminum crystal grains of the water-disintegrating aluminum alloy.
In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy can also contain indium in an amount of 2.0% by weight or more and 3.5% by weight or less with respect to 100% by weight of aluminum.
In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy can further contain silicon in an amount of 0.2% by weight or more and 0.5% by weight or less.
In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy can further contain titanium in an amount of 0.13% by weight or more and 0.25% by weight or less.
In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy can also contain bismuth in an amount of 0.2% by weight or more and 2% by weight or less with respect to 100% by weight of aluminum.
In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy can further contain silicon in an amount of 1.5% by weight or more and 8% by weight or less.
In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy can further contain titanium in an amount of 0.2% by weight or more and 4% by weight or less.
In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy can further contain cerium in an amount of 0.2% by weight or more and 2% by weight or less.
In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy can further contain magnesium in an amount of 0.2% by weight or more and 2% by weight or less.

本発明においては、第一の被接合部材と第二の被接合部材の接合面の少なくともいずれかに、水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜を溶射によって形成し、これら第一の被接合部材と第二の被接合部材とを接合膜を挟んだ状態で互いに接近する方向に加圧しながら加熱して圧着することから、非常に簡素な工程で第一及び第二の被接合部材を接合することができる。 In the present invention, a bonding film made of a water-disintegrating aluminum alloy is formed by thermal spraying on at least one of the bonding surfaces of the first bonded member and the second bonded member, and these first bonded members are formed. Since the first and second members to be joined are heated and crimped while pressurizing in a direction approaching each other with the bonding film sandwiched between them, the first and second members to be bonded are joined in a very simple process. be able to.

また、第一及び第二の被接合部材を水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜によって接合しているため、水を用いることによって、第一及び第二の被接合部材を損傷させることなく容易に剥離することができる。 Further, since the first and second members to be joined are joined by a bonding film made of a water-disintegrating aluminum alloy, it is easy to use water without damaging the first and second members to be joined. Can be peeled off.

したがって、本発明によれば、例えば成膜装置の真空槽内に使用される防着部材等の部材に対となる部材を接合し、この対となる部材を剥離することにより、防着部材等を損傷させることなくその再利用を容易で且つ安価に行うことができる。 Therefore, according to the present invention, for example, by joining a pair of members to a member such as an adhesive member used in a vacuum chamber of a film forming apparatus and peeling off the paired member, the adhesive member or the like Can be easily and inexpensively reused without damaging the.

また、例えばプラズマ処理装置のシールド容器のプラズマに曝される部分に耐プラズマ性の部材を接合してプラズマ処理を行い、その後、プラズマによって消耗した耐プラズマ性の部材を剥離することにより、耐プラズマ性の部材を容易に交換することができる。 Further, for example, a plasma resistant member is joined to a portion of the shield container of the plasma processing apparatus exposed to plasma to perform plasma treatment, and then the plasma resistant member consumed by plasma is peeled off to resist plasma. The plasma member can be easily replaced.

本発明に係る部材接合方法の一例を示す流れ図A flow chart showing an example of a member joining method according to the present invention. （ａ）〜（ｇ）：本発明に係る部材接合方法の一例を示す工程図(A) to (g): Process diagram showing an example of the member joining method according to the present invention. （ａ）（ｂ）：接合膜の形成方法の他の例を示す説明図(A) (b): Explanatory drawing showing another example of the method for forming a bonding film. 本発明を適用したプラズマ処理装置の例を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing an example of a plasma processing apparatus to which the present invention is applied.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る部材接合方法の一例を示す流れ図である。
また、図２（ａ）〜（ｇ）は、本発明に係る部材接合方法の一例を示す工程図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flow chart showing an example of a member joining method according to the present invention.
2 (a) to 2 (g) are process diagrams showing an example of the member joining method according to the present invention.

本例では、まず、接合すべき一対の被接合部材として、第一の金属又は金属化合物からなる第一の被接合部材１と、第二の金属又は金属化合物からなる第二の被接合部材２とを用意する（図２（ａ）参照）。 In this example, first, as a pair of members to be joined, a first member 1 made of a metal or a metal compound and a second member 2 made of a second metal or a metal compound 2 are used. And are prepared (see FIG. 2 (a)).

本発明の場合、第一及び第二の被接合部材１、２を構成する金属材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、ステンレス（例えばＪＩＳに規定されているＳＵＳ３０４、ＳＳ４００等）、アルミニウム−マグネシウム系合金（例えばＪＩＳに規定されているＡ５０５２等）、アルミニウム−マグネシウム−シリコン系合金（例えばＪＩＳに規定されているＡ６０６１等）等があげられる。
この場合、第一及び第二の被接合部材１、２を構成する金属材料は、同一であっても異なっていてもよい。 In the case of the present invention, the metal materials constituting the first and second members to be joined 1 and 2 include aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), tantalum (Ta), nickel (Ni), and the like. Tungsten (W), stainless steel (for example, SUS304, SS400 specified in JIS), aluminum-magnesium alloy (for example, A5052 specified in JIS), aluminum-magnesium-silicon alloy (for example, specified in JIS). A6061 etc.) and the like.
In this case, the metal materials constituting the first and second members 1 and 2 to be joined may be the same or different.

一方、第一及び第二の被接合部材１、２を構成する金属化合物材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、石英（ＳｉＯ₂）、酸化イットリウム（III）（Ｙ₂Ｏ₃）、Ｙ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂固溶体、Ｙ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃固溶体、Ｙ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂固溶体、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂）、フッ化イットリウム（III）等があげられる。
この場合、第一及び第二の被接合部材１、２を構成する金属化合物材料は、同一であっても異なっていてもよい。 On the other hand, examples of the metal compound material constituting the first and second members 1 and 2 to be joined include aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), quartz (SiO ₂ ), yttrium oxide (III) (Y ₂ O ₃ ), and the like. Y ₂ O ₃ −ZrO ₂ solid solution, Y ₂ O ₃ −Al ₂ O ₃ solid solution, Y ₂ O ₃ −Al ₂ O ₃ −ZrO ₂ solid solution, yttrium aluminum garnet (YAG: Y ₃ Al ₅ O ₁₂ ), Examples include yttrium fluoride (III).
In this case, the metal compound materials constituting the first and second members 1 and 2 to be joined may be the same or different.

なお、第一及び第二の被接合部材１、２の形状は特に限定されず、例えば図２（ａ）に示すように、それぞれ平滑な接合面１ａ、２ａを有する種々の部材を用いることができる。 The shapes of the first and second members 1 and 2 to be joined are not particularly limited, and for example, as shown in FIG. 2A, various members having smooth joint surfaces 1a and 2a can be used. it can.

本例では、最初の工程として、図１のプロセスＰ１に示す溶射工程を行う。
この場合、上述した第一の被接合部材１と第二の被接合部材２の接合面１ａ、２ａの少なくともいずれかに、水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜を溶射によって形成する。なお、本発明では、粉末の水崩壊性のアルミニウム合金や、線状の水崩壊性のアルミニウム合金を溶射する溶射装置、コールドスプレー装置を用いてもよい。 In this example, as the first step, the thermal spraying step shown in the process P1 of FIG. 1 is performed.
In this case, a bonding film made of a water-disintegrating aluminum alloy is formed by thermal spraying on at least one of the bonding surfaces 1a and 2a of the first member to be bonded 1 and the second member to be bonded 2 described above. In the present invention, a thermal spraying device or a cold spraying device for spraying a powdered water-disintegrating aluminum alloy, a linear water-disintegrating aluminum alloy, or a cold spraying device may be used.

ここでは、例えば図２（ｂ）に示すように、支持台１０上に配置した例えば第一の被接合部材１の接合面１ａの表面に対し、支持台１０に対して相対移動可能な溶射装置１１から、水崩壊性のアルミニウム合金の溶融微粒子１２を噴出し、図２（ｃ）に示すように、第一の被接合部材１の接合面１ａ上に溶射膜からなる接合膜３を形成する。
本発明の場合、水崩壊性のアルミニウム合金としては、アルミニウムに、インジウム（Ｉｎ）を含有するものを好適に用いることができる。 Here, for example, as shown in FIG. 2B, a thermal spraying device that can move relative to the surface of the joint surface 1a of, for example, the first member 1 to be joined, which is arranged on the support base 10. From 11, molten fine particles 12 of a water-disintegrating aluminum alloy are ejected to form a bonding film 3 made of a sprayed film on the bonding surface 1a of the first member 1 to be bonded, as shown in FIG. 2C. ..
In the case of the present invention, as the water-disintegrating aluminum alloy, an aluminum containing indium (In) can be preferably used.

アルミニウムにインジウムを含有するアルミニウム合金から得られた溶射膜は、水分の存在する雰囲気中で溶解するようになる。すなわち、溶射膜からなる接合膜が水崩壊性を発現するようになる。 The sprayed film obtained from an aluminum alloy containing indium in aluminum becomes soluble in an atmosphere in which moisture is present. That is, the bonding membrane made of a sprayed membrane exhibits water disintegration property.

本発明の場合、アルミニウム合金中におけるインジウムの含有量については特に限定されることはないが、アルミニウム１００重量％に対し、インジウムを０．１重量％以上２０重量％以下含有させることが好ましい。 In the case of the present invention, the content of indium in the aluminum alloy is not particularly limited, but it is preferable that indium is contained in an amount of 0.1% by weight or more and 20% by weight or less based on 100% by weight of aluminum.

この場合、アルミニウム１００重量％に対するインジウムの含有量が０．１重量％より小さいと、溶射膜からなる接合膜と水との反応性が低下する傾向があり、他方、アルミニウムに対するインジウムの含有量が２０重量％を超えると、反応性が高過ぎて大気中の水分によって崩壊し、また溶射材料を形成することが困難になる傾向がある。 In this case, if the content of indium with respect to 100% by weight of aluminum is less than 0.1% by weight, the reactivity between the bonding film made of a sprayed film and water tends to decrease, while the content of indium with respect to aluminum is high. If it exceeds 20% by weight, the reactivity tends to be too high and it is disintegrated by the moisture in the atmosphere, and it tends to be difficult to form a thermal spray material.

また、本発明の場合、水崩壊性のアルミニウム合金としては、アルミニウムに、ビスマス（Ｂｉ）を含有するものを好適に用いることができる。
アルミニウムにビスマスを含有するアルミニウムから得られた溶射膜は、上述したインジウムの場合と同様、水分の存在する雰囲気中で溶解するようになり、溶射膜からなる接合膜が水崩壊性を発現するようになる。 Further, in the case of the present invention, as the water-disintegrating aluminum alloy, one containing bismuth (Bi) in aluminum can be preferably used.
The sprayed film obtained from aluminum containing bismuth in aluminum dissolves in an atmosphere in which moisture is present, as in the case of indium described above, so that the bonded film made of the sprayed film exhibits water disintegration property. become.

本発明の場合、アルミニウム合金中におけるビスマスの含有量については特に限定されることはないが、上述したインジウムの場合と同様、アルミニウム１００重量％に対し、ビスマスを０．１重量％以上２０重量％以下含有させることが好ましい。 In the case of the present invention, the content of bismuth in the aluminum alloy is not particularly limited, but as in the case of indium described above, bismuth is 0.1% by weight or more and 20% by weight with respect to 100% by weight of aluminum. It is preferable to contain the following.

この場合、アルミニウム１００重量％に対するビスマスの含有量が０．１重量％より小さいと、溶射膜からなる接合膜と水との反応性が低下する傾向があり、他方、アルミニウムに対するビスマスの含有量が２０重量％を超えると、反応性が高過ぎて大気中の水分によって崩壊し、また溶射材料を形成することが困難になる傾向がある。 In this case, if the content of bismuth with respect to 100% by weight of aluminum is less than 0.1% by weight, the reactivity between the bonding film made of a sprayed film and water tends to decrease, while the content of bismuth with respect to aluminum is high. If it exceeds 20% by weight, the reactivity tends to be too high and it is disintegrated by the moisture in the atmosphere, and it tends to be difficult to form a thermal spray material.

なお、本発明では、水崩壊性のアルミニウム合金として、アルミニウムに、インジウムとビスマスの両方を含有するものを用いることもできる。
すなわち、本発明に用いる水崩壊性のアルミニウム合金は、少なくともインジウム又はビスマスのいずれかを含有するものであればよい。 In the present invention, as the water-disintegrating aluminum alloy, an aluminum alloy containing both indium and bismuth can be used.
That is, the water-disintegrating aluminum alloy used in the present invention may contain at least either indium or bismuth.

アルミニウムに、インジウムとビスマスの両方を含有させた場合、アルミニウム合金中におけるインジウム及びビスマスの含有量については特に限定されることはないが、アルミニウム１００重量％に対し、インジウム及びビスマスを０．１重量％以上２０重量％以下含有させることが好ましい。 When both indium and bismuth are contained in aluminum, the content of indium and bismuth in the aluminum alloy is not particularly limited, but 0.1 weight of indium and bismuth is 0.1 weight based on 100% by weight of aluminum. It is preferable to contain% or more and 20% by weight or less.

この場合、アルミニウム１００重量％に対するインジウム及びビスマスの含有量が０．１重量％より小さいと、溶射膜からなる接合膜と水との反応性が低下する傾向があり、他方、アルミニウムに対するインジウム及びビスマスの含有量が２０重量％を超えると、反応性が高過ぎて大気中の水分によって崩壊し、また溶射材料を形成することが困難になる傾向がある。 In this case, if the content of indium and bismuth with respect to 100% by weight of aluminum is less than 0.1% by weight, the reactivity between the bonding film made of a sprayed film and water tends to decrease, while indium and bismuth with respect to aluminum tend to decrease. If the content of bismuth exceeds 20% by weight, the reactivity tends to be too high and disintegrated by moisture in the atmosphere, and it tends to be difficult to form a thermal spray material.

本発明の場合、特に限定されることはないが、溶射膜からなる接合膜と水との反応性を向上させる観点からは、溶射工程において、インジウム、ビスマスを、上述した水崩壊性のアルミニウム合金のアルミニウム結晶粒中に粒径１０ｎｍ以下の粒子が分散されるように溶射することが好ましい。 In the case of the present invention, the indium and bismuth are used in the thermal spraying step from the viewpoint of improving the reactivity between the bonded film made of the thermal sprayed film and water, although the present invention is not particularly limited. It is preferable to spray so that particles having a particle size of 10 nm or less are dispersed in the aluminum crystal grains of.

なお、粒径１０ｎｍより大きいインジウム、ビスマスの粒子が存在していたり、インジウム、ビスマスの粒子の一部が粒界に存在している場合であっても、アルミニウム結晶粒中に、粒径１０ｎｍ以下のインジウム、ビスマスの粒子が分散していれば、水崩壊性は発現する。 Even when indium and bismuth particles having a particle size larger than 10 nm are present, or even when some of the indium and bismuth particles are present at the grain boundaries, the particle size is 10 nm or less in the aluminum crystal grains. If the indium and bismuth particles are dispersed, water disintegration property is exhibited.

一方、本発明の場合、上述した水崩壊性のアルミニウム合金には、更にシリコンを含有させることもできる。
この場合、水崩壊性のアルミニウム合金中のシリコンの含有量については特に限定されることはないが、アルミニウム１００重量％に対し、シリコンを０．０４重量％以上８重量％以下含有させることが好ましい。 On the other hand, in the case of the present invention, the above-mentioned water-disintegrating aluminum alloy may further contain silicon.
In this case, the content of silicon in the water-disintegrating aluminum alloy is not particularly limited, but it is preferable to contain 0.04% by weight or more and 8% by weight or less of silicon with respect to 100% by weight of aluminum. ..

アルミニウム１００重量％に対するシリコンの含有量が０．０４重量％より小さいと、溶射膜と水との反応性の制御効果が低下する傾向があり、他方、アルミニウムに対するシリコンの含有量が８重量％を超えると、溶射膜と水との反応性が低下する傾向がある。 If the silicon content with respect to 100% by weight of aluminum is less than 0.04% by weight, the effect of controlling the reactivity between the sprayed film and water tends to decrease, while the silicon content with respect to aluminum is 8% by weight. If it exceeds, the reactivity between the sprayed film and water tends to decrease.

なお、溶射膜の水崩壊性を制御する必要がない場合や、高温の水を用いて溶射膜を崩壊させる等の場合は、アルミニウム合金に含有させるシリコンの含有量は上述した範囲外とすることができる。 If it is not necessary to control the water disintegration property of the sprayed film, or if the sprayed film is disintegrated using high-temperature water, the silicon content in the aluminum alloy should be outside the above range. Can be done.

本発明の場合、水崩壊性のアルミニウム合金には、更にチタンを含有させることもできる。
この場合、水崩壊性のアルミニウム合金中のチタンの含有量については特に限定されることはないが、アルミニウム１００重量％に対し、０．１３重量％以上４重量％以下含有させることが好ましい。 In the case of the present invention, the water-disintegrating aluminum alloy may further contain titanium.
In this case, the content of titanium in the water-disintegrating aluminum alloy is not particularly limited, but it is preferably 0.13% by weight or more and 4% by weight or less with respect to 100% by weight of aluminum.

アルミニウム１００重量％に対するチタンの含有量が０．１３重量％より小さいと、アルミニウム中の不純物の影響を受け、加圧加熱工程を経た後の溶射膜の溶解性が低下する傾向があり、他方、４重量％を超えると、アルミニウム合金中におけるチタンの偏析が大きくなる傾向があり、このような材料を用いて溶射する場合に、溶射状態や得られた溶射膜の見た目の状態が悪化する要因となる。 If the content of titanium with respect to 100% by weight of aluminum is less than 0.13% by weight, the solubility of the sprayed coating after undergoing the pressurizing and heating step tends to decrease due to the influence of impurities in aluminum, while on the other hand, If it exceeds 4% by weight, the segregation of titanium in the aluminum alloy tends to be large, and when spraying using such a material, it is a factor that deteriorates the sprayed state and the appearance of the obtained sprayed film. Become.

本発明に用いる水崩壊性のアルミニウム合金である、アルミニウムにインジウムを含有する合金の一例としては、例えば、Ａｌ−Ｉｎ−Ｓｉ−Ｔｉがあげられる。
このＡｌ−Ｉｎ−Ｓｉ−Ｔｉからなる合金は、Ａｌ１００重量％に対し、２．０重量％以上３．５重量％以下、好ましくは２．５重量％以上３．０重量％以下のＩｎ、０．２重量％以上０．５重量％以下のＳｉ、及び０．１３重量％以上０．２５重量％以下、好ましくは０．１５重量％以上０．２５重量％以下、さらに好ましくは０．１７重量％以上０．２３重量％以下のＴｉを含有するものを好適に用いることができる。 An example of an alloy containing indium in aluminum, which is a water-disintegrating aluminum alloy used in the present invention, is Al-In-Si-Ti.
This alloy made of Al-In-Si-Ti has 2.0% by weight or more and 3.5% by weight or less, preferably 2.5% by weight or more and 3.0% by weight or less of In, 0, based on 100% by weight of Al. .2% by weight or more and 0.5% by weight or less of Si, and 0.13% by weight or more and 0.25% by weight or less, preferably 0.15% by weight or more and 0.25% by weight or less, more preferably 0.17% by weight. Those containing Ti of% or more and 0.23% by weight or less can be preferably used.

ここで、Ｉｎの含有量が２重量％未満であるとＡｌ合金からなる溶射膜（以下、「Ａｌ合金溶射膜」という。）と水との反応性が低下する傾向があり、３．５重量％を超えるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性が非常に高くなる傾向があり、Ａｌ合金溶射膜の取り扱いが難しくなる場合があるとともに、Ｉｎ量の増加に伴いコストが大となる。また、Ｓｉが０．２重量％未満であるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性の制御効果が低下する傾向があり、０．５重量％を超えるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性が低下し始める傾向があり、さらにＳｉが０．６重量％を超えるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性そのものが低下する傾向がある。 Here, if the In content is less than 2% by weight, the reactivity between the sprayed film made of an Al alloy (hereinafter referred to as "Al alloy sprayed film") and water tends to decrease, and the weight is 3.5. If it exceeds%, the reactivity between the Al alloy sprayed film and water tends to be very high, which may make it difficult to handle the Al alloy sprayed film, and the cost increases as the amount of In increases. Further, if Si is less than 0.2% by weight, the effect of controlling the reactivity between the Al alloy spray film and water tends to decrease, and if it exceeds 0.5% by weight, the reaction between the Al alloy spray film and water tends to decrease. The property tends to decrease, and when Si exceeds 0.6% by weight, the reactivity itself between the Al alloy spray film and water tends to decrease.

一方、Ｔｉが０．１３重量％未満であると、Ａｌ中の不純物の影響を受け、熱履歴を経た後のＡｌ合金溶射膜の溶解性が低下する傾向があり、０．２５重量％を超えると、Ａｌ合金におけるＴｉの偏析が大きくなる傾向があり、この材料を用いて溶射する場合に、溶射状態や得られたＡｌ合金溶射膜の見た目の状態が悪化する要因となる。Ｔｉ添加量に関しては、Ｓｉ添加量やＣｕ等の不純物濃度を考慮すると、０．１５重量％以上が好ましく、０．１７重量％以上がさらに好ましく、また、Ｔｉの偏析を考慮すると０．２３重量％以下が好ましい。 On the other hand, if Ti is less than 0.13% by weight, it is affected by impurities in Al, and the solubility of the Al alloy sprayed coating after undergoing thermal history tends to decrease, exceeding 0.25% by weight. Then, the segregation of Ti in the Al alloy tends to be large, which causes a deterioration in the sprayed state and the appearance state of the obtained Al alloy sprayed film when sprayed using this material. Regarding the amount of Ti added, considering the amount of Si added and the concentration of impurities such as Cu, 0.15% by weight or more is preferable, 0.17% by weight or more is more preferable, and 0.23% by weight is considered in consideration of segregation of Ti. % Or less is preferable.

また、本発明に用いる水崩壊性のアルミニウム合金である、アルミニウムにビスマスを含有する合金の一例としては、例えば、Ａｌ−Ｂｉ−Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃｅ−Ｍｇがあげられる。
このＡｌ−Ｂｉ−Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃｅ−Ｍｇからなる合金は、Ａｌ１００重量％に対し、０．２重量％以上２重量％以下、好ましくは０．５重量％以上１．５重量％以下のＢｉ、１．５重量％以上８重量％以下、好ましくは３重量％以上５重量％以下のＳｉ、０．２重量％以上４重量％以下、好ましくは１重量％以上２重量％以下のＴｉ、０．２重量％以上２重量％以下、好ましくは０．２重量％以上０．５重量％以下のＣｅ、及び０．２重量％以上２重量％以下、好ましくは０．５重量％以上２重量％以下のＭｇを含有するものを好適に用いることができる。 Further, as an example of an alloy containing bismuth in aluminum, which is a water-disintegrating aluminum alloy used in the present invention, for example, Al-Bi-Si-Ti-Ce-Mg can be mentioned.
The alloy composed of Al-Bi-Si-Ti-Ce-Mg has 0.2% by weight or more and 2% by weight or less, preferably 0.5% by weight or more and 1.5% by weight or less of Bi, based on 100% by weight of Al. , 1.5% by weight or more and 8% by weight or less, preferably 3% by weight or more and 5% by weight or less of Si, 0.2% by weight or more and 4% by weight or less, preferably 1% by weight or more and 2% by weight or less of Ti, 0. .2% by weight or more and 2% by weight or less, preferably 0.2% by weight or more and 0.5% by weight or less Ce, and 0.2% by weight or more and 2% by weight or less, preferably 0.5% by weight or more and 2% by weight or less. Those containing the following Mg can be preferably used.

ここで、Ｂｉの含有量が０．２重量％未満であると水との反応性が低下する傾向があり、０．２重量％以上０．５重量％未満であれば若干水との反応性が低い傾向はあるが、０．５重量％以上であれば水との反応性は満足される傾向があり、２重量％を超えると水との反応性が高くなる傾向がある。 Here, if the Bi content is less than 0.2% by weight, the reactivity with water tends to decrease, and if it is 0.2% by weight or more and less than 0.5% by weight, the reactivity with water is slightly reduced. However, if it is 0.5% by weight or more, the reactivity with water tends to be satisfied, and if it exceeds 2% by weight, the reactivity with water tends to be high.

Ｓｉが１．５重量％未満であると水との反応性の制御効果が低下する傾向があり、５重量％を超えると、溶融材料をインゴットからワイヤーに加工する場合、インゴットからの伸線が難しくなる傾向があり、そして８重量％を超えるとワイヤーまで加工することはできない傾向がある。 If Si is less than 1.5% by weight, the effect of controlling reactivity with water tends to decrease, and if it exceeds 5% by weight, when the molten material is processed from an ingot to a wire, the wire drawn from the ingot tends to be reduced. It tends to be difficult, and above 8% by weight it tends to be impossible to process even the wire.

Ｔｉが０．２重量％未満であると、固着工程などに熱履歴を経た場合において、Ａｌ合金溶射膜の溶解性が低下する傾向があり、Ｔｉ添加量が高いほど熱履歴を経た後のＡｌ合金溶射膜の溶解性は向上する傾向があるが、溶融材料をインゴットからワイヤーに加工する場合に、Ｔｉの含有量が４重量％程度より大きくなるに従いインゴットからの伸線が困難になる傾向がある。 If Ti is less than 0.2% by weight, the solubility of the Al alloy sprayed film tends to decrease when the thermal history is passed through the fixing step or the like, and the higher the Ti addition amount, the more Al after the thermal history. The solubility of the alloy sprayed film tends to improve, but when the molten material is processed from an ingot to a wire, the wire drawing from the ingot tends to become more difficult as the Ti content increases from about 4% by weight. is there.

Ｃｅが未添加であると、熱履歴を経た後のＡｌ合金溶射膜の溶解性が劣る傾向があり、０．５重量％を超えると格別の溶解性の向上は得られなくなる。Ｍｇが未添加であると、熱処理を経た後のＡｌ合金溶射膜は安定性が低く、大気中の水分と反応し、粉化現象が発生する。Ｍｇの添加量が０．２重量％未満であると、熱処理後の表面に若干の粉化現象が観察されるが、０．５重量％以上では粉化現象は発生しない。溶融材料をインゴットに加工する場合に、２重量％程度より大きくなるに従いインゴットからの伸線が困難になる傾向がある。 If Ce is not added, the solubility of the Al alloy sprayed film after the thermal history tends to be inferior, and if it exceeds 0.5% by weight, no particular improvement in solubility can be obtained. When Mg is not added, the Al alloy sprayed film after the heat treatment has low stability and reacts with moisture in the atmosphere, causing a pulverization phenomenon. When the amount of Mg added is less than 0.2% by weight, a slight pulverization phenomenon is observed on the surface after the heat treatment, but when it is 0.5% by weight or more, the pulverization phenomenon does not occur. When the molten material is processed into an ingot, it tends to become difficult to draw a wire from the ingot as it becomes larger than about 2% by weight.

なお、上述した各添加物の添加量は、接合される部材の材質、接合される部材に要求される水崩壊性のしやすさ、固着工程における加熱の条件、溶解条件（水の温度）などにより決定することができ、上述した組成に限定されるものではない。 The amount of each additive added described above includes the material of the members to be joined, the ease of water disintegration required for the members to be joined, the heating conditions in the fixing process, the melting conditions (water temperature), and the like. And is not limited to the composition described above.

次に、上述した溶射工程Ｐ１に続き、図１のプロセスＰ２に示すように、溶射膜からなる接合膜３の表面３ａを研磨する研磨工程を行う。
すなわち、一般に溶射によって形成された膜は、溶融した微粒子の噴射によって形成されるものであるから、その表面には凹凸が存在する。 Next, following the thermal spraying step P1 described above, as shown in the process P2 of FIG. 1, a polishing step of polishing the surface 3a of the bonding film 3 made of the thermal sprayed film is performed.
That is, since a film generally formed by thermal spraying is formed by jetting molten fine particles, there are irregularities on the surface thereof.

そこで、このような溶射膜からなる接合膜３の表面３ａを平滑にするため、その表面３ａの研磨を行うものである。
この場合、接合膜３の表面３ａを研磨する手段としては、例えば研磨紙を有する手段のほか、ラップ研磨、電解研磨、化学研磨、機械加工による手段を用いるとよい。
このような研磨工程Ｐ２により、図２（ｄ）に示すように、第一の被接合部材１の接合面１ａ上に、表面３ａが平滑化された接合膜３を形成することができる。 Therefore, in order to smooth the surface 3a of the bonding film 3 made of such a sprayed film, the surface 3a is polished.
In this case, as a means for polishing the surface 3a of the bonding film 3, for example, in addition to a means having abrasive paper, a means by lap polishing, electrolytic polishing, chemical polishing, or machining may be used.
By such a polishing step P2, as shown in FIG. 2D, a bonding film 3 having a smoothed surface 3a can be formed on the bonding surface 1a of the first member 1 to be bonded.

なお、本発明は、上記第一の被接合部材１の接合面１ａ上に接合膜３を形成する場合のみならず、上述した方法と同一の方法により、第二の被接合部材２の接合面２ａ上に接合膜３を形成する場合（図３（ａ）参照）を含む。 The present invention is not limited to the case where the bonding film 3 is formed on the bonding surface 1a of the first member 1 to be bonded, but also the bonding surface of the second member 2 to be bonded 2 by the same method as described above. This includes the case where the bonding film 3 is formed on 2a (see FIG. 3A).

すなわち、第二の被接合部材２が溶射膜（接合膜３）と固着し難い材料からなる場合、固着し難い第二の被接合部材２側に溶射膜（接合膜３）を形成することで、第一及び第二の被接合部材１、２を固着することが可能になる場合がある。 That is, when the second member 2 to be bonded is made of a material that is difficult to adhere to the sprayed film (bonding film 3), the sprayed film (bonding film 3) is formed on the side of the second member 2 to be bonded that is difficult to adhere. , The first and second members 1 and 2 to be joined may be fixed.

なお、第一及び第二の被接合部材１、２のうち一方のみに溶射膜（接合膜３）を形成する場合には、溶射膜（接合膜３）を形成しない方の被接合部材の表面を研磨して平滑化することが好ましい。 When a sprayed film (bonding film 3) is formed on only one of the first and second members 1 and 2, the surface of the member to be bonded that does not form the sprayed film (bonding film 3). Is preferably polished and smoothed.

また、溶射膜（接合膜３）と固着される相手方の被接合部材の接合面に、メッキ法やスパッタリング法により固着され易い材料の薄膜を形成することで、第一及び第二の被接合部材１、２を固着することが可能になる場合がある。 Further, by forming a thin film of a material that is easily fixed by a plating method or a sputtering method on the joint surface of the mating member to be bonded to the sprayed film (bonding film 3), the first and second members to be bonded are formed. It may be possible to fix 1 and 2.

さらに、本発明は、第一及び第二の被接合部材１、２の両方の接合面１ａ、２ａ上にそれぞれ接合膜３を形成する場合（図３（ｂ）参照）も含む。
すなわち、第一及び第二の被接合部材１、２が共に溶射膜（接合膜３）と固着し難い材料からなる場合は、第一及び第二の被接合部材１、２の両方に溶射膜（接合膜３）を形成し貼合わせることで、これらを固着することができる。 Further, the present invention also includes a case where the bonding film 3 is formed on the bonding surfaces 1a and 2a of both the first and second members 1 and 2 to be bonded (see FIG. 3B).
That is, when both the first and second members 1 and 2 to be bonded are made of a material that is difficult to adhere to the sprayed film (bonding film 3), the sprayed films are applied to both the first and second members 1 and 2 to be bonded. By forming (bonding film 3) and sticking them together, these can be fixed.

本例では、さらに、図２（ｅ）に示すように、第二の被接合部材２の接合面２ａを接合膜３の表面３ａに接触させて第二の被接合部材２を接合膜３上に配置し、図１のプロセスＰ３に示す加熱圧着工程を行う。 In this example, as shown in FIG. 2E, the joint surface 2a of the second member 2 to be joined is brought into contact with the surface 3a of the joint film 3, and the second member 2 to be joined is placed on the joint film 3. The heat-bonding step shown in the process P3 of FIG. 1 is performed.

この場合、図２（ｆ）に示すように、接合膜３を挟んだ状態の第一及び第二の被接合部材１、２を、例えば一対の押圧部材１２、１３を有する加圧治具１４に装着した状態で加熱炉４内に配置し、この加圧治具１４によって第一及び第二の被接合部材１、２を接合膜３を挟んで互いに接近する方向に加圧しながら、加熱炉４内のヒーター４ａによって大気中で所定時間（例えば１〜数時間程度）加熱する。
なお、加熱温度は、第一及び第二の被接合部材１、２並びに接合膜３の材料によって異なるが、概ね２００℃〜４００℃である。 In this case, as shown in FIG. 2 (f), the first and second members 1 and 2 to be joined with the bonding film 3 sandwiched therein are pressed by a pressurizing jig 14 having, for example, a pair of pressing members 12 and 13. The first and second members 1 and 2 to be joined are pressed by the pressurizing jig 14 in the direction of approaching each other with the bonding film 3 sandwiched between the heating furnaces 4 while being mounted on the heating furnace 4. It is heated in the atmosphere for a predetermined time (for example, about 1 to several hours) by the heater 4a in 4.
The heating temperature varies depending on the materials of the first and second members 1 and 2 to be joined and the bonding film 3, but is generally 200 ° C to 400 ° C.

また、溶射の方式は、溶線式のフレーム溶射である。
さらに、接合方法としては、ＨＩＰ（熱間等方圧加圧法）、ホットプレス法など一般的な加熱・圧着方法を使用することができる。
このような加熱圧着工程により、第一及び第二の被接合部材１、２が接合膜３によって固着される。 The thermal spraying method is a thermal spraying type frame thermal spraying.
Further, as a joining method, a general heating / crimping method such as HIP (hot isostatic pressing method) or hot press method can be used.
By such a heat-bonding step, the first and second members 1 and 2 to be joined are fixed by the joining film 3.

本発明の場合、加熱圧着工程中の加熱により、アルミニウム粒子中に分散した微小な（例えば粒径１０ｎｍ以下の）インジウム、ビスマスの粒子の少なくとも一部、並びに、アルミニウム粒子の粒界等に存在するインジウム、ビスマスが第一及び第二の被接合部材１、２の接合面に析出して接合に寄与すると考えられる。ただし、アルミニウム結晶粒中にインジウム、ビスマスが分散する構造が維持されることで、水崩壊性は維持される。 In the case of the present invention, it is present in at least a part of minute (for example, particle size of 10 nm or less) indium and bismuth particles dispersed in aluminum particles by heating during the heat crimping step, and at the grain boundaries of aluminum particles. It is considered that indium and bismuth are deposited on the joint surfaces of the first and second members 1 and 2 to be joined and contribute to the joining. However, the water disintegration property is maintained by maintaining the structure in which indium and bismuth are dispersed in the aluminum crystal grains.

そして、固着してから所定時間経過後、上述した加圧治具１４に装着された第一及び第二の被接合部材１、２を加熱炉４から取り出して加圧冶具１４から取り外すことにより、図２（ｇ）に示すように、第一及び第二の被接合部材１、２が接合膜３によって接合された部材接合体５が得られる。 Then, after a lapse of a predetermined time after fixing, the first and second members 1 and 2 to be joined attached to the above-mentioned pressurizing jig 14 are taken out from the heating furnace 4 and removed from the pressurizing jig 14. As shown in FIG. 2 (g), a member joining body 5 in which the first and second members 1 and 2 to be joined are joined by a joining film 3 is obtained.

この部材接合体５を分離する場合には、水の中に部材接合体５を配置する。なお、水には、湯、水蒸気等が含まれる。本発明による接合膜３は高温の水ほど溶解しやすい性質を有する。また、水蒸気等を噴霧することにより接合膜３を溶解させることもできる。 When the member joint 5 is separated, the member joint 5 is placed in water. Water includes hot water, steam and the like. The bonding membrane 3 according to the present invention has the property of being more easily dissolved in hot water. Further, the bonding membrane 3 can be dissolved by spraying water vapor or the like.

これにより、アルミニウム合金の粒子中に分散したインジウム、ビスマスの粒子の存在により、アルミニウム合金が水と反応して溶解し、第一の被接合部材１と第二の被接合部材２とを容易に分離することができる。 As a result, the presence of indium and bismuth particles dispersed in the particles of the aluminum alloy causes the aluminum alloy to react with water and dissolve, so that the first member to be joined 1 and the second member to be joined 2 can be easily separated. Can be separated.

以上述べた本実施の形態によれば、第一の被接合部材１と第二の被接合部材２の接合面１ａ、２ａの少なくともいずれかに、水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜３を溶射によって形成し、これら第一の被接合部材１と第二の被接合部材２とを接合膜３を挟んだ状態で互いに接近する方向に加圧しながら加熱して圧着することから、非常に簡素な工程で第一及び第二の被接合部材１、２を接合することができる。 According to the present embodiment described above, a bonding film 3 made of a water-disintegrating aluminum alloy is formed on at least one of the bonding surfaces 1a and 2a of the first member to be bonded 1 and the second member to be bonded 2. It is formed by thermal spraying, and the first member to be joined 1 and the second member to be joined 2 are heated and crimped while being pressed in a direction approaching each other with the bonding film 3 sandwiched between them. The first and second members to be joined 1 and 2 can be joined in various steps.

特に、水崩壊性のアルミニウム合金として、アルミニウムに、少なくともインジウム又はビスマスのいずれかを含有させたものを用いることにより、例えばアルミニウム−スズ系合金を拡散接合させる場合と比較して接合温度の低温化を図ることができる。 In particular, by using an aluminum alloy containing at least either indium or bismuth as the water-disintegrating aluminum alloy, the bonding temperature can be lowered as compared with the case where, for example, an aluminum-tin alloy is diffusion-bonded. Can be planned.

また、このような水崩壊性のアルミニウム合金の溶射膜によって第一及び第二の被接合部材１、２を接合させることから、幅広い材料の部材を接合することができ、しかも、大気圧中において低加圧力で部材の接合を行うことができる。 Further, since the first and second members 1 and 2 to be joined are joined by the sprayed film of such a water-disintegrating aluminum alloy, members of a wide range of materials can be joined, and moreover, under atmospheric pressure. The members can be joined with low pressing force.

さらに、第一及び第二の被接合部材１、２を水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜３によって接合しているため、水を用いることによって、第一及び第二の被接合部材１、２を損傷させることなく容易に剥離することができ、これにより部材の再利用を容易で且つ安価に行うことができる。 Further, since the first and second members 1 and 2 to be bonded are bonded by a bonding film 3 made of a water-disintegrating aluminum alloy, the first and second members 1 and 2 to be bonded can be joined by using water. 2 can be easily peeled off without damaging it, whereby the member can be reused easily and inexpensively.

図４は、本発明を適用したプラズマ処理装置の例を示す概略構成図である。
本例のプラズマ処理装置２０は、例えば図示しない真空槽内に配置されるもので、真空処理の際に発生するプラズマを遮蔽するためのシールド容器２０ａを有している。
このシールド容器２０ａは、例えばアルミニウム又はステンレス鋼等の金属からなる円筒形状の側壁２１を有し、この側壁２１の上部に絶縁体２４を介して上部電極２５が装着されている。 FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a plasma processing apparatus to which the present invention is applied.
The plasma processing device 20 of this example is arranged in a vacuum chamber (not shown), for example, and has a shield container 20a for shielding plasma generated during vacuum processing.
The shield container 20a has a cylindrical side wall 21 made of a metal such as aluminum or stainless steel, and an upper electrode 25 is mounted on the upper portion of the side wall 21 via an insulator 24.

上部電極２５は、シールド容器２０ａの下部に配置されたステージ３０と対向する位置に多数のガス孔を有するシャワーヘッド部２６が設けられ、図示しない整合器を介して高周波電源５０に接続されている。
また、上部電極２５のシャワーヘッド部２６には、ガス供給源５２からプラズマ生成用のガスが供給されるようになっている。 The upper electrode 25 is provided with a shower head portion 26 having a large number of gas holes at a position facing the stage 30 arranged below the shield container 20a, and is connected to the high frequency power supply 50 via a matching unit (not shown). ..
Further, the shower head portion 26 of the upper electrode 25 is supplied with gas for plasma generation from the gas supply source 52.

シールド容器２０ａ内に設けられたステージ３０は、例えばアルミニウムからなるもので、絶縁性の保持部（図示せず）によってシールド容器２０ａに保持されている。また、ステージ３０の側面には、プラズマを遮蔽するためのリング状のボトムシールド３１が設けられている。 The stage 30 provided in the shield container 20a is made of, for example, aluminum, and is held in the shield container 20a by an insulating holding portion (not shown). Further, a ring-shaped bottom shield 31 for shielding plasma is provided on the side surface of the stage 30.

ステージ３０は、図示しない整合器を介して高周波電源５１が接続されている。
この高周波電源５１は、バイアス用の高周波電力をステージ３０に対して印加するもので、これによりステージ３０は、下部電極として機能する。 A high frequency power supply 51 is connected to the stage 30 via a matching unit (not shown).
The high-frequency power supply 51 applies high-frequency power for bias to the stage 30, whereby the stage 30 functions as a lower electrode.

ステージ３０の上部には、処理対象物である基板８を静電吸着力で保持する静電チャック４０が設けられている。
静電チャック４０は、その内部に設けられた吸着電極４４が、直流電源５２に接続され、この直流電源５２から吸着電極４４に対して直流電流が印加されるように構成されている。 An electrostatic chuck 40 for holding the substrate 8 to be processed by electrostatic attraction is provided on the upper part of the stage 30.
The electrostatic chuck 40 is configured such that the suction electrode 44 provided inside the electrostatic chuck 40 is connected to the DC power supply 52, and a direct current is applied from the DC power supply 52 to the suction electrode 44.

静電チャック４０の基板８を配置する領域の周縁部には、例えば石英からなるフォーカスリング４１が設けられている。このフォーカスリング４１は、生成されたプラズマを基板８上で均一に分布させるためのものである。 A focus ring 41 made of, for example, quartz is provided on the peripheral edge of the region where the substrate 8 of the electrostatic chuck 40 is arranged. The focus ring 41 is for uniformly distributing the generated plasma on the substrate 8.

シールド容器２０ａの側壁２１とステージ３０の側部のボトムシールド３１との間には、真空排気を行うための排気路２７が設けられている。この排気路２７の途中の位置には、ガスの流れを整えるためのバッフル板２８が設けられている。 An exhaust passage 27 for performing vacuum exhaust is provided between the side wall 21 of the shield container 20a and the bottom shield 31 on the side of the stage 30. A baffle plate 28 for adjusting the gas flow is provided at a position in the middle of the exhaust passage 27.

本例においては、シールド容器２０ａの側壁２１の表面と、ボトムシールド３１の表面と、バッフル板２８の表面に、上述した本発明方法により作成された、溶射膜からなる接合膜２３とシールド部材２２が設けられている。 In this example, on the surface of the side wall 21 of the shield container 20a, the surface of the bottom shield 31, and the surface of the baffle plate 28, a bonding film 23 made of a sprayed film and a shield member 22 prepared by the above-described method of the present invention. Is provided.

ここでは、シールド容器２０ａの側壁２１、ボトムシールド３１及びバッフル板２８が、本発明における第一の被接合部材に相当し、シールド部材２２が、本発明における第二の被接合部材に相当する。 Here, the side wall 21, the bottom shield 31, and the baffle plate 28 of the shield container 20a correspond to the first member to be joined in the present invention, and the shield member 22 corresponds to the second member to be joined in the present invention.

また、本例では、静電チャック４０に設けられたフォーカスリング４１の表面に、上述した本発明方法により作成された、溶射膜からなる接合膜４３とシールド部材４２が設けられている。
ここでは、フォーカスリング４１が、本発明における第一の被接合部材に相当し、シールド部材４２が、本発明における第二の被接合部材に相当する。 Further, in this example, on the surface of the focus ring 41 provided on the electrostatic chuck 40, a bonding film 43 made of a thermal sprayed film and a shield member 42 created by the method of the present invention described above are provided.
Here, the focus ring 41 corresponds to the first member to be joined in the present invention, and the shield member 42 corresponds to the second member to be joined in the present invention.

本例の場合、接合膜２３、４３は、上述したように、アルミニウムに少なくともインジウム又はビスマスのいずれかを含有する水崩壊性のアルミニウム合金からなるものである。 In the case of this example, the bonding films 23 and 43 are made of a water-disintegrating aluminum alloy containing at least either indium or bismuth in aluminum, as described above.

一方、シールド部材２２、４２は、シールド容器２０ａ内で発生したプラズマを遮蔽するためのもので、酸化イットリウム（III）（Ｙ₂Ｏ₃）からなるものを好適に用いることができる。
この場合、シールド部材２２、４２として、例えば平板状のバルク材からなる部材を用いれば、消耗するごとに溶射膜を複数回形成する従来技術の場合とメンテナンスが容易になるとともに、溶射の場合と比較して厚膜化が可能になるのでランニングコストを抑えることができるので好ましい。 On the other hand, the shield members 22 and 42 are for shielding the plasma generated in the shield container 20a, and those made of yttrium oxide (III) (Y ₂ O ₃ ) can be preferably used.
In this case, if, for example, a member made of a flat plate-shaped bulk material is used as the shield members 22 and 42, maintenance is facilitated as well as in the case of the conventional technique of forming the thermal spray film a plurality of times each time it is consumed, and in the case of thermal spraying. Compared with this, it is possible to thicken the film, which is preferable because the running cost can be suppressed.

以上述べた本例によれば、プラズマによって酸化イットリウムが消耗したシールド部材２２、４２を水処理によって容易に剥離することができるので、シールド部材２２、４２の再利用を容易で且つ安価に行うことができるプラズマ処理装置２０を提供することができる。 According to the above-described example, since the shield members 22 and 42 whose yttrium oxide has been consumed by plasma can be easily peeled off by water treatment, the shield members 22 and 42 can be reused easily and inexpensively. 20 can be provided.

なお、本明細書では、真空槽内に配置される部材を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、真空槽内に配置される部材のみならず、種々の部材を接合する場合に適用することができるものである。 In this specification, the members arranged in the vacuum chamber have been described as an example, but the present invention is not limited to this, and not only the members arranged in the vacuum chamber but also various members are joined. It can be applied.

＜接合試験＞
ＳＵＳ３０４からなる第一の被接合部材の表面に、後述する水崩壊性のアルミニウム合金（サンプル１、サンプル２）を溶射して溶射膜を形成した。 <Joining test>
A sprayed film was formed by spraying a water-disintegrating aluminum alloy (Sample 1, Sample 2) described later on the surface of the first member to be joined made of SUS304.

この溶射膜を＃１２００番の研磨紙で研磨した後、表１に示す試験材料からなる第二の被接合部材を接触させて加圧冶具に装着し、大気中（Ｃｕは真空中）で加圧しながら１時間加熱した。 After polishing this sprayed film with # 1200 polishing paper, the second member to be joined made of the test material shown in Table 1 is brought into contact with the pressure jig and attached to the pressure jig, and then applied in the air (Cu is in vacuum). It was heated for 1 hour while pressing.

加圧加熱後、水崩壊性のアルミニウム合金の組成と、第一の被接合部材と第二の被接合部材の接合状態との関係を確認した。その結果を表１に示す。 After pressurizing and heating, the relationship between the composition of the water-disintegrating aluminum alloy and the bonded state of the first member to be bonded and the second member to be bonded was confirmed. The results are shown in Table 1.

接合できた水崩壊性のアルミニウム合金と試験材料の組みあわせには「〇」を記載し、接合できなかった試験材料の組み合わせには「×」を記載した。
表１中、「サンプル１」は、Ａｌ１００重量％に対し、Ｉｎを３重量％、Ｓｉを０．４重量％、Ｔｉを０．２重量％含有する水崩壊性のアルミニウム合金であり、「サンプル２」は、Ａｌ１００重量％に対し、Ｂｉを１重量％、Ｓｉを３重量％、Ｔｉを０．６重量％、Ｃｅを０．２重量％、Ｍｇを０．５重量％含有する水崩壊性のアルミニウム合金である。 The combination of the water-disintegrating aluminum alloy that could be joined and the test material was marked with "○", and the combination of the test materials that could not be joined was marked with "x".
In Table 1, "Sample 1" is a water-disintegrating aluminum alloy containing 3% by weight of In, 0.4% by weight of Si, and 0.2% by weight of Ti with respect to 100% by weight of Al. 2 ”contains 1% by weight of Bi, 3% by weight of Si, 0.6% by weight of Ti, 0.2% by weight of Ce, and 0.5% by weight of Mg with respect to 100% by weight of Al. Aluminum alloy.

また、試験材料のうち、アルミニウム合金であるＡ１０７０と、Ａ５０５２、Ａ６０６１の組成は、下記表２に示すものである。 The compositions of the aluminum alloys A1070, A5052, and A6061 among the test materials are shown in Table 2 below.

＜評価結果＞
表１から明らかなように、「サンプル１」と比較して「サンプル２」の方が接合できる試験材料の種類が多いので、アルミニウムに含有させる金属としてはＩｎよりＢｉの方が優れていると考えられる。 <Evaluation result>
As is clear from Table 1, since there are more types of test materials that can be bonded to "Sample 2" than to "Sample 1", Bi is superior to In as the metal contained in aluminum. Conceivable.

また、各試験材料について、「サンプル１」では、加熱温度が３００℃を超えると、接合できても水崩壊性が失われ、「サンプル２」では、４２５℃を超えると水崩壊性が失われる結果を得た。 Further, for each test material, in "Sample 1", when the heating temperature exceeds 300 ° C., the water disintegration property is lost even if the bonding is possible, and in "Sample 2", the water disintegration property is lost when the heating temperature exceeds 425 ° C. I got the result.

以上述べたように、本発明によれば、幅広い材料の部材を簡素な工程で接合することができることが確認された。また、例えばアルミニウム−スズ系合金を拡散接合させる場合（４００℃〜６００℃）と比較して接合温度の低温化を図ることができ、また、大気圧中において低加圧力で部材の接合を行うことができることも確認された。 As described above, according to the present invention, it has been confirmed that members of a wide range of materials can be joined in a simple process. Further, for example, the bonding temperature can be lowered as compared with the case of diffusion bonding of an aluminum-tin alloy (400 ° C. to 600 ° C.), and the members are bonded at a low pressing force in atmospheric pressure. It was also confirmed that it could be done.

１…第一の被接合部材
１ａ…接合面
２…第二の被接合部材
２ａ…接合面
３…接合膜
４…加熱炉
５…部材接合体
１１…溶射装置 1 ... First member to be joined 1a ... Joining surface 2 ... Second member to be joined 2a ... Joining surface 3 ... Bonding film 4 ... Heating furnace 5 ... Member joining body 11 ... Thermal spraying device

Claims

A method of joining and integrating a first member to be joined made of a first metal or a metal compound and a second member to be joined made of a second metal or a metal compound.
A thermal spraying step of forming a bonding film made of a water-disintegrating aluminum alloy on at least one of the bonding surfaces of the first member to be bonded and the second member to be bonded by thermal spraying.
A member joining method comprising a pressure crimping step of heating and crimping the first member to be joined and the second member to be joined while pressurizing them in a direction of approaching each other while sandwiching the bonding film.

The member joining method according to claim 1, wherein the water-disintegrating aluminum alloy contains 0.1% by weight or more and 20% by weight or less of indium with respect to 100% by weight of aluminum.

The member joining method according to any one of claims 1 or 2, wherein the water-disintegrating aluminum alloy contains 0.1% by weight or more and 20% by weight or less of bismuth with respect to 100% by weight of aluminum.

The member joining method according to any one of claims 2 or 3, wherein the water-disintegrating aluminum alloy further contains 0.04% by weight or more and 8% by weight or less of silicon.

The member joining method according to any one of claims 2 to 4, wherein the water-disintegrating aluminum alloy further contains titanium in an amount of 0.13% by weight or more and 4% by weight or less.

The member joining method according to claim 2, wherein in the thermal spraying step, the indium is sprayed so that particles having a particle size of 10 nm or less are dispersed in the aluminum crystal grains of the water-disintegrating aluminum alloy.

The member joining method according to claim 3, wherein in the thermal spraying step, the bismuth is sprayed so that particles having a particle size of 10 nm or less are dispersed in the aluminum crystal grains of the water-disintegrating aluminum alloy.

The member joining method according to claim 1, wherein the water-disintegrating aluminum alloy contains 2.0% by weight or more and 3.5% by weight or less of indium with respect to 100% by weight of aluminum.

The member joining method according to claim 8, wherein the water-disintegrating aluminum alloy further contains 0.2% by weight or more and 0.5% by weight or less of silicon.

The member joining method according to any one of claims 8 or 9, wherein the water-disintegrating aluminum alloy further contains titanium in an amount of 0.13% by weight or more and 0.25% by weight or less.

The member joining method according to claim 1, wherein the water-disintegrating aluminum alloy contains 0.2% by weight or more and 2% by weight or less of bismuth with respect to 100% by weight of aluminum.

The member joining method according to claim 11, wherein the water-disintegrating aluminum alloy further contains 1.5% by weight or more and 8% by weight or less of silicon.

The member joining method according to any one of claims 11 or 12, wherein the water-disintegrating aluminum alloy further contains 0.2% by weight or more and 4% by weight or less of titanium.

The member joining method according to any one of claims 11 to 13, wherein the water-disintegrating aluminum alloy further contains 0.2% by weight or more and 2% by weight or less of cerium.

The member joining method according to any one of claims 11 to 14, wherein the water-disintegrating aluminum alloy further contains magnesium in an amount of 0.2% by weight or more and 2% by weight or less.