JP7014651B2 - Ceramic substrate structure and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、セラミックス基板構造体、特に半導体製造装置における基板加熱装置に用いられるセラミックス基板構造体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a ceramic substrate structure, particularly a ceramic substrate structure used for a substrate heating device in a semiconductor manufacturing apparatus, and a method for manufacturing the same.

半導体製造装置でウエハを保持するために使用される静電チャック又はサセプタにおいて、セラミックス焼結体からなる基体内に埋設される導電体に給電端子を介して外部電源が接続される。この場合、導電体と電気的に接続された給電パッドに外部電源に接続される端子を接合している。給電パッドはタングステン又はモリブデンからなり、給電端子と当接し、且つセラミックスに埋設された状態で焼成されることにより、セラミックス焼結体内に埋設される。 In an electrostatic chuck or susceptor used for holding a wafer in a semiconductor manufacturing apparatus, an external power source is connected to a conductor embedded in a substrate made of a ceramic sintered body via a feeding terminal. In this case, a terminal connected to an external power source is joined to a power supply pad electrically connected to the conductor. The feeding pad is made of tungsten or molybdenum, is in contact with the feeding terminal, and is embedded in the ceramics by being fired in a state of being embedded in the ceramics.

特許文献1には、給電部材(給電端子)と電極端子(給電パッド)とを接合する接合層の接合強度を高くする技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for increasing the joining strength of a joining layer that joins a feeding member (feeding terminal) and an electrode terminal (feeding pad).

特許5968651号公報Japanese Patent No. 5968651

しかし、昨今、窒化アルミニウム(AlN)などからなるセラッミクスヒータにおいて、650℃~800℃程度の高温で長時間使用される用途が開発された。このような高温環境下においては、大気、さらには不活性雰囲気においても微量に含まれる酸素が存在するため、給電パッドが酸化されて、脆弱化する。このように脆弱化すると、給電パッドの破損や剥離などの不具合が生じる。 However, recently, an application has been developed in which a ceramics heater made of aluminum nitride (AlN) or the like is used at a high temperature of about 650 ° C to 800 ° C for a long time. In such a high temperature environment, a small amount of oxygen is contained in the atmosphere and even in an inert atmosphere, so that the feeding pad is oxidized and weakened. Such fragility causes problems such as damage and peeling of the power supply pad.

そこで、本発明は、高温雰囲気化における給電パッドの脆弱化の抑制を図ることが可能なセラミックス基板構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a ceramic substrate structure and a method for manufacturing the same, which can suppress the weakening of the power feeding pad in a high temperature atmosphere.

本発明のセラミックス基板構造体は、基板を載置する基板載置面を有し、前記基板載置面の反対側の面に凹部が形成されており、セラミックスからなるセラミックス基体と、前記セラミックス基体に内蔵された導体と、前記導体と電気的に接続され、前記セラミックス基体に埋設され、前記導体とは反対側の面が前記凹部の底面の少なくとも一部を画定する第1の金属からなる給電パッドと、前記給電パッドを介して前記導体に給電するための給電端子と、前記給電パッドの前記導体とは反対側の面の少なくとも一部を覆って外部に露出し、第2の金属からなる金属層とを備え、前記第2の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、前記第1の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーより小さく、かつ、-250Kcal/molより大きいことを特徴とする。なお、本明細書において、標準生成自由エネルギーは酸素1mol当たりの値である。 The ceramic substrate structure of the present invention has a substrate mounting surface on which a substrate is mounted, and a recess is formed on the surface opposite to the substrate mounting surface. A ceramic substrate made of ceramics and the ceramic substrate are formed. A power supply made of a first metal, which is electrically connected to the conductor and is embedded in the ceramics substrate and whose surface opposite to the conductor defines at least a part of the bottom surface of the recess. It is made of a second metal, covering at least a part of a pad, a feeding terminal for feeding power to the conductor via the feeding pad, and a surface of the feeding pad opposite to the conductor, and being exposed to the outside. With a metal layer, the standard free energy produced at 650 ° C. in the oxidation reaction between the second metal and oxygen is smaller than the standard free energy produced at 650 ° C. in the oxidation reaction between the first metal and oxygen. , -250 Kcal / mol. In the present specification, the standard free energy of formation is a value per 1 mol of oxygen.

本発明のセラミックス基板構造体によれば、標準生成自由エネルギーが上記の関係にあるため、金属層の酸化が給電パッドの酸化よりも先に進行するので、給電パッドの酸化開始が、金属層が存在しない従来のものと比べて遅くなる。これにより、給電パッドが脆化することによるセラミックス基材構造体の寿命の延長化を図ることが可能となる。 According to the ceramic substrate structure of the present invention, since the standard generation free energy has the above relationship, the oxidation of the metal layer proceeds before the oxidation of the feeding pad, so that the metal layer starts to oxidize the feeding pad. It will be slower than the conventional one that does not exist. This makes it possible to extend the life of the ceramic base material structure by embrittlement of the feeding pad.

本発明のセラミックス基板構造体において、前記第2の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、-150Kcal/molより大きいことが好ましい。 In the ceramic substrate structure of the present invention, the standard free energy generated at 650 ° C. in the oxidation reaction between the second metal and oxygen is preferably larger than −150 Kcal / mol.

この場合、さらに、標準生成自由エネルギーが上記の関係にあるため、金属層の酸化が給電パッドの酸化よりも先にさらに確実に進行するので、給電パッドの酸化開始が、金属層が存在しない従来のものと比べて遅くなる。これにより、給電パッドが脆化することによるセラミックス基材構造体10の寿命の延長化をさらに図ることが可能となる。なお、第1の金属がタングステン又はモリブデンであり、第2の金属がクロムである場合、標準生成自由エネルギーは上記の関係を満たす。 In this case, further, since the standard generated free energy has the above relationship, the oxidation of the metal layer proceeds more reliably before the oxidation of the feeding pad, so that the oxidation start of the feeding pad is conventional in the absence of the metal layer. It will be slower than the one. This makes it possible to further extend the life of the ceramic base material structure 10 by embrittlement of the feeding pad. When the first metal is tungsten or molybdenum and the second metal is chromium, the standard generated free energy satisfies the above relationship.

また、本発明のセラミックス基板構造体において、前記給電パッドと前記給電端子との間に位置し、第3の金属からなり、外部に露出する面が第4の金属で覆われる中間体を備え、前記第4の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、前記第1の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーより小さく、かつ、-250Kcal/molより大きい。 Further, in the ceramic substrate structure of the present invention, an intermediate body located between the feeding pad and the feeding terminal, made of a third metal, and whose surface exposed to the outside is covered with the fourth metal is provided. The standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction between the fourth metal and oxygen is smaller than the standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction of the first metal and oxygen, and more than -250 Kcal / mol. It's big.

これにより、標準生成自由エネルギーが上記の関係にあるため、金属層の酸化が給電パッドの酸化よりも先に進行するので、中間体の酸化開始が、中間体を覆う第4の金属で覆われていないものと比べて遅くなる。これにより、中間体が脆化することによるセラミックス基材構造体の寿命の延長化を図ることが可能となる。 As a result , since the standard generated free energy has the above relationship, the oxidation of the metal layer proceeds before the oxidation of the feeding pad, so that the start of oxidation of the intermediate is covered with the fourth metal covering the intermediate. It will be slower than the one that does not. This makes it possible to extend the life of the ceramic base material structure by embrittlement of the intermediate.

本発明のセラミックス基板構造体の製造方法は、基板を載置する基板載置面を有し、導体及び導体と電気的に接続され第1の金属からなる給電パッドを内蔵し、セラミックスからなるセラミックス基体を準備する工程と、前記基体載置面の反対側の面に凹部を形成し、前記給電パッドの一部を露出させる工程と、前記給電パッドの前記露出した面を第2の金属からなる金属層で覆う工程と、前記給電パッドに給電端子を電気的に接続する工程とを備え、前記第2の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、前記第1の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーよりも小さく、かつ、-250Kcal/molより大きいことを特徴とする。 The method for manufacturing a ceramic substrate structure of the present invention has a substrate mounting surface on which a substrate is mounted, has a conductor and a power supply pad electrically connected to the conductor and is made of a first metal, and is made of ceramics. The step of preparing the substrate, the step of forming a recess on the surface opposite to the substrate mounting surface to expose a part of the feeding pad, and the step of exposing the exposed surface of the feeding pad to be made of a second metal. A step of covering with a metal layer and a step of electrically connecting a feeding terminal to the feeding pad are provided, and the standard generated free energy at 650 ° C. in the oxidation reaction between the second metal and oxygen is the first metal. It is characterized in that it is smaller than the standard generation free energy at 650 ° C. in the oxidation reaction between and oxygen and is larger than −250 Kcal / mol.

本発明のセラミックス基板構造体の製造方法によれば、標準生成自由エネルギーが上記の関係にあるため、金属層の酸化が給電パッドの酸化よりも先に進行するので、給電パッドの酸化開始が、金属層が存在しない従来のものと比べて遅くなる。これにより、給電パッドが脆化することによるセラミックス基材構造体の寿命の延長化を図ることが可能となる。 According to the method for manufacturing the ceramic substrate structure of the present invention, since the standard generation free energy has the above relationship, the oxidation of the metal layer proceeds before the oxidation of the feeding pad, so that the oxidation of the feeding pad starts. It is slower than the conventional one without a metal layer. This makes it possible to extend the life of the ceramic base material structure by embrittlement of the feeding pad.

本発明のセラミックス基板構造体の製造方法において、第3の金属からなり、表面が第4の金属で覆われる中間体を準備する工程を備え、前記給電パッドと前記給電端子との間に前記中間体を固定することにより、前記給電パッドと前記給電端子とを電気的に接続し、前記第4の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、前記第1の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーより小さく、かつ、-250Kcal/molより大きい。 In the method for manufacturing a ceramic substrate structure of the present invention, a step of preparing an intermediate body made of a third metal and whose surface is covered with the fourth metal is provided, and the intermediate is provided between the power feeding pad and the power feeding terminal. By fixing the body, the feeding pad and the feeding terminal are electrically connected, and the standard generated free energy at 650 ° C. in the oxidation reaction between the fourth metal and oxygen is the first metal and oxygen. It is smaller than the standard free energy of formation at 650 ° C. and larger than -250 Kcal / mol in the oxidation reaction with.

これにより、標準生成自由エネルギーが上記の関係にあるため、金属層の酸化が給電パッドの酸化よりも先に進行するので、中間体の酸化開始が、中間体を覆う第4の金属で覆われていないものと比べて遅くなる。これにより、中間体が脆化することによるセラミックス基材構造体の寿命の延長化を図ることが可能となる。 As a result , since the standard generated free energy has the above relationship, the oxidation of the metal layer proceeds before the oxidation of the feeding pad, so that the start of oxidation of the intermediate is covered with the fourth metal covering the intermediate. It will be slower than the one that does not. This makes it possible to extend the life of the ceramic base material structure by embrittlement of the intermediate.

本発明の実施形態に係るセラミックス基板構造体の概略縦断面図。The schematic vertical sectional view of the ceramic substrate structure which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るセラミックス基板構造体の製造方法を説明する概略縦断面図であり、給電パッドが基体内に埋設されている状態を示す。It is a schematic vertical sectional view explaining the manufacturing method of the ceramic substrate structure which concerns on embodiment of this invention, and shows the state which the feeding pad is embedded in the substrate. 本発明の実施形態に係るセラミックス基板構造体の製造方法を説明する概略縦断面図であり、端子穴を穿削した状態を示す。It is a schematic vertical sectional view explaining the manufacturing method of the ceramic substrate structure which concerns on embodiment of this invention, and shows the state which the terminal hole was drilled. 本発明の実施形態に係るセラミックス基板構造体の製造方法を説明する概略縦断面図であり、給電パッドに中間体を介して給電端子をろう付けした状態を示す。It is a schematic vertical sectional view explaining the manufacturing method of the ceramic substrate structure which concerns on embodiment of this invention, and shows the state which the feeding terminal is brazed to the feeding pad via an intermediate. 本発明の別の実施形態に係るセラミックス基板構造体の概略縦断面図。Schematic vertical cross-sectional view of a ceramic substrate structure according to another embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係るセラミックス基板構造体10について説明する。 The ceramic substrate structure 10 according to the embodiment of the present invention will be described.

図1及び図2Cに示すように、セラミックス基板構造体10は、セラミックス基体11、導体12、給電パッド13、第1の金属層14、緩衝部材15、第2の金属層16、給電端子17及びろう材層18を備える。 As shown in FIGS. 1 and 2C, the ceramic substrate structure 10 includes a ceramic substrate 11, a conductor 12, a feeding pad 13, a first metal layer 14, a cushioning member 15, a second metal layer 16, a feeding terminal 17, and the like. A brazing filler metal layer 18 is provided.

セラミックス基板構造体10は、半導体製造装置において半導体ウエハなどの基板を保持又は加熱するヒーター、静電チャック又はサセプタとして使用される。第1の金属層14は本発明の金属層に相当し、緩衝部材15は本発明の中間体に相当する。 The ceramic substrate structure 10 is used as a heater, an electrostatic chuck, or a susceptor for holding or heating a substrate such as a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing apparatus. The first metal layer 14 corresponds to the metal layer of the present invention, and the cushioning member 15 corresponds to the intermediate of the present invention.

セラミックス基体11は、セラミックスからなる。セラミックス基体11を構成する材質として、窒化アルミニウム、アルミナ、炭化ケイ素、窒化珪素などのセラミックス焼結体を用いることができる。なお、適宜、添加物を加えてもよい。 The ceramic substrate 11 is made of ceramics. As a material constituting the ceramic substrate 11, a ceramic sintered body such as aluminum nitride, alumina, silicon carbide, or silicon nitride can be used. Additives may be added as appropriate.

セラミックス基体11は、その上面11aが半導体ウエハなどの基板Wを載置する基板載置面11aとなり、上面11aとは反対側の下面11bが外部電源との接続側の面となっている。 The upper surface 11a of the ceramic substrate 11 is a substrate mounting surface 11a on which a substrate W such as a semiconductor wafer is mounted, and the lower surface 11b on the opposite side of the upper surface 11a is a surface on the connection side with an external power source.

そして、セラミックス基体11の下面11bに凹部11cが形成されている。この凹部11cは、セラミックス基体11の下面11aから給電パッド13の一部を外部に露出させるために形成されている。凹部11cは、平面視で、円形、三角形、四角形等の多角形状などに形成されている。凹部11cには、給電パッド13、第1及び第2の金属層14,16及び緩衝部材15などが配置される。 A recess 11c is formed on the lower surface 11b of the ceramic substrate 11. The recess 11c is formed to expose a part of the feeding pad 13 to the outside from the lower surface 11a of the ceramic substrate 11. The recess 11c is formed into a polygonal shape such as a circle, a triangle, or a quadrangle in a plan view. The feeding pad 13, the first and second metal layers 14, 16 and the cushioning member 15 are arranged in the recess 11c.

導体12は、セラミックス基体に内蔵されている。導体12の形状は、特に限定されず、板状、網状、格子状、穴あき面状、櫛歯状などの任意の形状であってもよい。導体12の厚さ、線径も特に限定されない。導体12は、発熱抵抗体又は吸着用の電極として機能する。導体12は上下方向に隔てた複数の層からなるものであってもよい。 The conductor 12 is built in the ceramic substrate. The shape of the conductor 12 is not particularly limited, and may be any shape such as a plate shape, a mesh shape, a grid shape, a perforated surface shape, and a comb tooth shape. The thickness and wire diameter of the conductor 12 are not particularly limited. The conductor 12 functions as a heat generation resistor or an electrode for adsorption. The conductor 12 may be composed of a plurality of layers separated in the vertical direction.

導体12の材質はモリブンデン(Mo)、タングステン(W)又はこれらを主成分とする合金であることが望ましい。なお、モリブデン、タングステンを主成分とする合金とは、一般的にモリブデンとタングステンとの合計含有率が50重量%以上のものを指すが、好ましくは70重量%以上のもの、より好ましくは80重量%以上のものである。 The material of the conductor 12 is preferably Moribunden (Mo), tungsten (W), or an alloy containing these as main components. The alloy containing molybdenum and tungsten as main components generally refers to alloys having a total content of molybdenum and tungsten of 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, and more preferably 80% by weight. % Or more.

給電パッド13は、導体12と電気的に接続されており、セラミックス基体11に埋設されており、第1の金属からなる。ここでは、導体12と給電パッド13とは焼成により一体化されている。 The power feeding pad 13 is electrically connected to the conductor 12, is embedded in the ceramic substrate 11, and is made of a first metal. Here, the conductor 12 and the feeding pad 13 are integrated by firing.

給電パッド13は、導体12とは反対側の面が凹部11cの底面の少なくとも一部を画定する。ここでは、給電パッド13の下面の中央部が下方に向って露出しており、凹部11cの底面の一部となっている。 The surface of the power feeding pad 13 opposite to the conductor 12 defines at least a part of the bottom surface of the recess 11c. Here, the central portion of the lower surface of the power feeding pad 13 is exposed downward and is a part of the bottom surface of the recess 11c.

給電パッド13の形状は、特に限定されないが、板状であることが望ましい。そして、給電パッド13の上面視形状は、特に限定されないが、三角形、四角形状などの多角形状や円状であることが望ましい。 The shape of the power feeding pad 13 is not particularly limited, but it is preferably plate-shaped. The top view shape of the power feeding pad 13 is not particularly limited, but it is preferably a polygonal shape such as a triangle or a square shape or a circular shape.

なお、導体12及び給電パッド13の材質は、セラミックス基体11を構成するセラミックスと一体化した状態で焼成されることを考慮して、セラミックス基体11の材質である窒化アルミニウム、アルミナなどと同程度の熱膨張性を有し、高融点金属であることが望ましい。 The materials of the conductor 12 and the power feeding pad 13 are similar to those of aluminum nitride, alumina, etc., which are the materials of the ceramic substrate 11, in consideration of being fired in a state of being integrated with the ceramics constituting the ceramic substrate 11. It has thermal expandability and is preferably a refractory metal.

また、導体12と給電パッド13との材質は同じ又は主成分が同じであってもよいが、導体12がモリブデン、給電パッド13がタングステンのように主成分が異なっていてもよい。 Further, the material of the conductor 12 and the feeding pad 13 may be the same or the main components may be the same, but the main components may be different such as molybdenum for the conductor 12 and tungsten for the feeding pad 13.

第1の金属層14は、給電パッド13の導体12とは反対側の面の少なくとも一部を覆って外部に露出し、第2の金属からなる。なお、給電パッド13の部分的にでも外部に露出しないように、給電パッド13の凹部11cに露出した部分は全面的に第1の金属層14によって覆われることが好ましい。 The first metal layer 14 covers at least a part of the surface of the feeding pad 13 opposite to the conductor 12 and is exposed to the outside, and is made of the second metal. It is preferable that the portion exposed to the recess 11c of the feeding pad 13 is completely covered with the first metal layer 14 so that even a part of the feeding pad 13 is not exposed to the outside.

ここで、第2の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、第1の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーより小さく、かつ、-250Kcal/molより大きい。例えば、導体12を構成する第1の金属がタングステン又はモリブデン又はこれらを主成分とする合金である場合、第1の金属層14を構成する第2の金属はクロム(Cr)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、アルミニウム(Al)又はこれらを主成分とする合金である。 Here, the standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction between the second metal and oxygen is smaller than the standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction of the first metal and oxygen, and is −250 Kcal / mol. Greater. For example, when the first metal constituting the conductor 12 is tungsten or molybdenum or an alloy containing these as main components, the second metal constituting the first metal layer 14 is chromium (Cr) or titanium (Ti). , Zirconium (Zr), aluminum (Al) or alloys containing these as main components.

ただし、第2の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、-150Kcal/molより大きいこととが好ましい。このような第2の金属としては、例えばクロム(Cr)を挙げることができる。 However, the standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction between the second metal and oxygen is preferably larger than −150 Kcal / mol. As such a second metal, for example, chromium (Cr) can be mentioned.

緩衝部材15は、給電パッド13の上面に形成された第1の金属層14と給電端子17との間を上下に挟まれており、第3の金属からなる。緩衝部材15は、第2の金属層16によって外周部分全体を覆われている。ここでは、第2の金属層16に覆われた緩衝部材15と第1の金属層14及び給電端子17とはろう付けによって固定されており、その間をろう材層18で接合している。また、ろう材層18は凹部11cの一部を充填していてもよい。なお、緩衝部材15の上面、下面又は上面及び下面は第2の金属層16によって覆われていなくともよい。第2の金属層16は第4の金属からなる。 The cushioning member 15 is vertically sandwiched between the first metal layer 14 formed on the upper surface of the feeding pad 13 and the feeding terminal 17, and is made of a third metal. The cushioning member 15 is covered with a second metal layer 16 on the entire outer peripheral portion. Here, the cushioning member 15 covered with the second metal layer 16 and the first metal layer 14 and the feeding terminal 17 are fixed by brazing, and are joined by a brazing material layer 18 between them. Further, the brazing filler metal layer 18 may be partially filled with the recess 11c. The upper surface, lower surface, upper surface, and lower surface of the cushioning member 15 may not be covered with the second metal layer 16. The second metal layer 16 is made of a fourth metal.

ここで、第4の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、第3の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーより小さく、かつ、-250Kcal/molより大きい。例えば、緩衝部材15を構成する第3の金属がタングステン又はモリブデンの場合、第2の金属層16を構成する第4の金属はクロム(Cr)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、アルミニウム(Al)又はこれらを主成分とする合金である。 Here, the standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction between the fourth metal and oxygen is smaller than the standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction of the third metal and oxygen, and is −250 Kcal / mol. Greater. For example, when the third metal constituting the cushioning member 15 is tungsten or molybdenum, the fourth metal constituting the second metal layer 16 is chromium (Cr), titanium (Ti), zirconium (Zr), aluminum ( Al) or an alloy containing these as the main components.

ただし、第4の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、-150Kcal/molより大きいこととが好ましい。このような第4の金属としては、例えばクロム(Cr)を挙げることができる。 However, it is preferable that the standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction between the fourth metal and oxygen is larger than −150 Kcal / mol. As such a fourth metal, for example, chromium (Cr) can be mentioned.

給電端子17は、給電パッド13を介して導体12に給電するために、第1及び第2の金属層14,16、緩衝部材15及びろう材層18を介して電気的に接続されている。 The power feeding terminal 17 is electrically connected via the first and second metal layers 14, 16 and the cushioning member 15 and the brazing material layer 18 in order to supply power to the conductor 12 via the power feeding pad 13.

セラミックス基板構造体10は、さらにセラミックス基体11の下面11bに接続された筒状のシャフト(筒状支持体)19を備えている。シャフト19は、上下方向中央部に位置する円筒部19aと、円筒部19aより拡径した円筒状の拡径部19bを上下両端部に有している。 The ceramic substrate structure 10 further includes a cylindrical shaft (cylindrical support) 19 connected to the lower surface 11b of the ceramic substrate 11. The shaft 19 has a cylindrical portion 19a located at the center in the vertical direction and a cylindrical diameter-expanded portion 19b whose diameter is expanded from the cylindrical portion 19a at both upper and lower ends.

セラミックス基体11の下面11aとシャフト19の上端面とは、拡散接合又はセラミックス若しくはガラス等の接合材による固相接合によって接合されている。なお、セラミックス基体11とシャフト19とは、ねじ止めやろう付けなどによって接続されてもよい。 The lower surface 11a of the ceramic substrate 11 and the upper end surface of the shaft 19 are bonded by diffusion bonding or solid phase bonding using a bonding material such as ceramics or glass. The ceramic substrate 11 and the shaft 19 may be connected by screwing or brazing.

本発明の実施形態に係るセラミックス基板構造体10の製造方法について説明する。ただし、本発明の実施形態に係るセラミックス基板構造体10の製造方法はこれに限定されない。 A method for manufacturing the ceramic substrate structure 10 according to the embodiment of the present invention will be described. However, the method for manufacturing the ceramic substrate structure 10 according to the embodiment of the present invention is not limited to this.

まず、図2Aに示すように、導体12と導体12と電気的に接続された給電パッド13が内蔵されたセラミックス基体11を準備する工程を行う。例えば、セラミックス粉末からなるセラミックス体中に導体12及び給電パッド13を埋設してホットプレス焼成する方法で製造することが好ましい。 First, as shown in FIG. 2A, a step of preparing a ceramic substrate 11 having a conductor 12 and a feeding pad 13 electrically connected to the conductor 12 is performed. For example, it is preferable to embed the conductor 12 and the feeding pad 13 in a ceramic body made of ceramic powder and perform hot press firing.

導体12と給電パッド13とは、予め焼結前に溶接、かしめなどで接合してもよいが、単に接触させて配置するだけでも焼結により接合される。また、導体12と給電パッド13との間にこれらと同じ素材の粉末を挟んでもよく、この場合は焼成時に一体化される。 The conductor 12 and the feeding pad 13 may be joined by welding, caulking, or the like in advance before sintering, but they are also joined by sintering even if they are simply placed in contact with each other. Further, powder of the same material as these may be sandwiched between the conductor 12 and the feeding pad 13, and in this case, they are integrated at the time of firing.

また、導体12及び給電パッド13が内部に埋設されたセラミックス基体11を、別々に焼成した複数のセラミックス焼結体を熱処理によって接合一体化させる方法によって製造してもよい。 Further, the ceramic substrate 11 in which the conductor 12 and the feeding pad 13 are embedded may be manufactured by a method of joining and integrating a plurality of separately fired ceramic sintered bodies by heat treatment.

次に、図2Bに示すように、給電端子17を配置するための凹部11cをマシニングセンタなどを用いた任意の穴加工方法により、下面11bからセラミックス基体11を穿削して設ける工程を行う。凹部11cは給電パッド13の下側の面の一部が露出するまでセラミックス基体11を除去するように穿設される。このとき、凹部11cの内径が給電パッド13の外径よりも小さくなるように設定され、凹部11cの底面が給電パッド13のみで構成されることが望ましい。 Next, as shown in FIG. 2B, a step of drilling the ceramic substrate 11 from the lower surface 11b to provide the recess 11c for arranging the feeding terminal 17 by an arbitrary hole drilling method using a machining center or the like is performed. The recess 11c is bored so as to remove the ceramic substrate 11 until a part of the lower surface of the feeding pad 13 is exposed. At this time, it is desirable that the inner diameter of the recess 11c is set to be smaller than the outer diameter of the feeding pad 13, and the bottom surface of the recess 11c is composed of only the feeding pad 13.

図2Cに示すように、給電端子17は、給電パッド13を介して導体12に外部電源から給電するためのものであり、一端が第2の金属層16によって覆われた緩衝部材15とろう材層18を介して接合され、他端がセラミックス基体11から外部に飛び出している。 As shown in FIG. 2C, the power supply terminal 17 is for supplying power to the conductor 12 from an external power source via the power supply pad 13, and is a cushioning member 15 and a brazing material whose one end is covered with a second metal layer 16. It is joined via the layer 18, and the other end protrudes from the ceramic substrate 11 to the outside.

緩衝部材15及び給電端子17の形状は、特に限定されないが、給電パッド13との接合を考慮して、円柱状であることが最も好ましい。ただし、緩衝部材15及び給電端子17の形状は、角柱状、多角柱状、楕円柱状などのほか、突起や凹部を有していてもよい。 The shapes of the cushioning member 15 and the feeding terminal 17 are not particularly limited, but are most preferably cylindrical in consideration of joining with the feeding pad 13. However, the shape of the cushioning member 15 and the feeding terminal 17 may have protrusions or recesses in addition to prismatic, polygonal, and elliptical pillars.

給電端子17は、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、銅(Cu)又はこれらを主成分とする合金からなる。なお、ニッケル、チタン、銅を主成分とする合金とは、一般的にニッケル、チタン、銅の合計含有率が50重量%以上のものを指すが、好ましくは70重量%以上のもの、より好ましくは80重量%以上のものである。また、給電端子17にコバールのような低熱膨張合金も好適に用いることができる。 The feeding terminal 17 is made of nickel (Ni), titanium (Ti), copper (Cu) or an alloy containing these as main components. The alloy containing nickel, titanium, and copper as main components generally refers to alloys having a total content of nickel, titanium, and copper of 50% by weight or more, but more preferably 70% by weight or more. Is 80% by weight or more. Further, a low thermal expansion alloy such as Kovar can also be preferably used for the feeding terminal 17.

給電端子17がニッケル、チタン又はこれらを主成分とする合金からなる場合、給電端子17が耐食性に富み、好ましい。また、給電端子17が銅又は銅を主成分とする合金からなる場合、ニッケルやチタンからなる場合と比べて延性があるため、給電端子17と給電ラインとの接続に応力が発生する場合であっても、応力が緩和されやすいという利点がある。 When the feeding terminal 17 is made of nickel, titanium or an alloy containing these as a main component, the feeding terminal 17 is highly corrosion resistant and is preferable. Further, when the feeding terminal 17 is made of copper or an alloy containing copper as a main component, it is more ductile than the case of being made of nickel or titanium, so that stress may be generated in the connection between the feeding terminal 17 and the feeding line. However, there is an advantage that stress is easily relieved.

第2の金属層16によって覆われた緩衝部材15と第1の金属層14及び給電端子17とは、ろう付けにより接合されている。ろう材として例えばAg系ろう、Au系ろうが用いられ、ろう付け温度は、Ag系ろうであれば800℃以上、Au系ろうでは1000℃以上である。 The cushioning member 15 covered with the second metal layer 16 and the first metal layer 14 and the feeding terminal 17 are joined by brazing. For example, Ag-based brazing and Au-based brazing material are used as the brazing material, and the brazing temperature is 800 ° C. or higher for Ag-based brazing and 1000 ° C. or higher for Au-based brazing.

上述したセラミックス基材構造体10によれば、標準生成自由エネルギーが上記の関係にあるため、後述する実施例及び比較例から分かるように、第1の金属層14の酸化が給電パッド13の酸化よりも先に、且つ、第2の金属層16の酸化が緩衝部材15の酸化よりも先に進行するので、給電パッド13及び緩衝部材15の酸化開始が遅くなる。これにより、給電パッド13又は緩衝部材15が脆化することによるセラミックス基材構造体10の寿命の延長化を図ることが可能となる。 According to the ceramic base material structure 10 described above, since the standard generation free energy has the above relationship, as can be seen from the examples and comparative examples described later, the oxidation of the first metal layer 14 is the oxidation of the feeding pad 13. Since the oxidation of the second metal layer 16 proceeds before the oxidation of the buffer member 15, the start of oxidation of the feeding pad 13 and the buffer member 15 is delayed. This makes it possible to extend the life of the ceramic base material structure 10 by embrittlement of the feeding pad 13 or the cushioning member 15.

本発明のセラミックス基材構造体及びその製造方法は上述した実施形態に限定されない。例えば、図3に示すように、緩衝部材15及びこれを覆う第2の金属層16が存在せず、第1の金属層14の上にろう材層18を介して直接的に給電端子17が接続されているものであってもよい。また、シャフト19を備えないものであってもよい。 The ceramic substrate structure of the present invention and the method for producing the same are not limited to the above-described embodiments. For example, as shown in FIG. 3, the cushioning member 15 and the second metal layer 16 covering the shock absorber 15 do not exist, and the feeding terminal 17 is directly placed on the first metal layer 14 via the brazing filler metal layer 18. It may be connected. Further, the shaft 19 may not be provided.

実施例1~8及び比較例1,2において、シャフト19を備えず、セラミックスヒータ-として機能する係るセラミックス基材構造体10を作製した。 In Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, the ceramic base material structure 10 having no shaft 19 and functioning as a ceramic heater was produced.

(実施例1)
窒化アルミニウム粉末97重量%、イットリア粉末3重量%の混合粉末を一軸加圧して直径340mm、厚さ5mmの成形体を第1層として作製した。
(Example 1)
A mixed powder of 97% by weight of aluminum nitride powder and 3% by weight of yttrium powder was uniaxially pressed to prepare a molded product having a diameter of 340 mm and a thickness of 5 mm as the first layer.

そして、この第1層の成形体の上に、直径290mm、線径0.1mm、目開き50メッシュのモリブデン製のメッシュからなり、内部電極として機能する導体12を載置した。さらに、この導体12の上に直径10mm、厚さ0.5mmのタングステン製の円板状体からなる給電パッド13を載置した。さらにその上に前記混合粉末を充填した後に、一軸加圧して成形体の第2層を作製した。第2層の厚さは10mmであった。 Then, a conductor 12 made of molybdenum having a diameter of 290 mm, a wire diameter of 0.1 mm, and a mesh opening of 50 mesh was placed on the molded body of the first layer, which functions as an internal electrode. Further, a feeding pad 13 made of a tungsten disc-shaped body having a diameter of 10 mm and a thickness of 0.5 mm was placed on the conductor 12. Further, after filling the mixed powder on the mixed powder, uniaxial pressure was applied to prepare a second layer of the molded product. The thickness of the second layer was 10 mm.

そして、この第2層の成形体の上に、線径0.1mm、目開き50メッシュであって抵抗値を4Ωに調整したモリブデン製のメッシュからなり、ヒーター電極として機能する導体12を載置した。さらに、この導体12の上に直径10mm、厚さ0.5mmのタングステン製の円板状体からなる給電パッド13を載置した。さらにその上に前記混合粉末を充填した後に、一軸加圧して成形体の第3層を作製した。第3層の厚さは10mmであった。 Then, on the molded body of the second layer, a conductor 12 having a wire diameter of 0.1 mm, an opening of 50 mesh, and a molybdenum mesh having a resistance value adjusted to 4 Ω and functioning as a heater electrode is placed. did. Further, a feeding pad 13 made of a tungsten disc-shaped body having a diameter of 10 mm and a thickness of 0.5 mm was placed on the conductor 12. Further, after filling the mixed powder on the mixed powder, uniaxial pressure was applied to prepare a third layer of the molded product. The thickness of the third layer was 10 mm.

このように3層に形成した成形体を、圧力10MPa、焼成温度1850℃、焼成時間2時間でホットプレス焼成した。これにより、直径340mm、厚さ25mmの円板状のセラミックス焼成体からなるセラミックス基体11を得た。 The molded product thus formed into three layers was hot-press fired at a pressure of 10 MPa, a firing temperature of 1850 ° C., and a firing time of 2 hours. As a result, a ceramic substrate 11 made of a disk-shaped fired ceramic body having a diameter of 340 mm and a thickness of 25 mm was obtained.

そして、得られたセラミックス基体11の上下面を研削し、上面11aとヒーター電極として機能する導体12との距離を0.3mm、表面粗さRaを0.4μmとした。その後、凹部11cを、給電パッド13が露出するように直径5mmで穿設した。 Then, the upper and lower surfaces of the obtained ceramic substrate 11 were ground, and the distance between the upper surface 11a and the conductor 12 functioning as a heater electrode was set to 0.3 mm, and the surface roughness Ra was set to 0.4 μm. Then, the recess 11c was drilled with a diameter of 5 mm so that the feeding pad 13 was exposed.

第1の金属層14は、厚さ10μmのクロム(Cr)からなる金属層であった。第1の金属層14の下面にBAu-4金ろう組成のシート状ろう材を配置した。その下に、第2の金属層16で覆った緩衝部材15を配置し、その下に、前記ろう材と同じろう材を配置した。なお、緩衝部材15はタングステンからなる直径4.5mm、厚さ2mmの円板状体であり、この緩衝部材15の外周全体をクロムに厚さ10μmとなるまでメッキすることにより、緩衝部材15を第2の金属層16で覆った。 The first metal layer 14 was a metal layer made of chromium (Cr) having a thickness of 10 μm. A sheet-like brazing material having a BAu-4 gold brazing composition was placed on the lower surface of the first metal layer 14. A cushioning member 15 covered with a second metal layer 16 was placed under it, and the same brazing material as the brazing material was placed under it. The cushioning member 15 is a disk-shaped body made of tungsten and having a diameter of 4.5 mm and a thickness of 2 mm. The cushioning member 15 is formed by plating the entire outer circumference of the cushioning member 15 with chromium until the thickness becomes 10 μm. It was covered with a second metal layer 16.

そして、前記ろう材と同じろう材を用いて給電端子17を配置し、ろう付け温度1050℃で真空雰囲気でろう付けを行うことにより、セラミックス基材構造体10を完成させた。なお、給電端子17はニッケルからなる直径4mm、長さ200mmの円柱状体であった。 Then, the power feeding terminal 17 was arranged using the same brazing material as the brazing material, and brazing was performed in a vacuum atmosphere at a brazing temperature of 1050 ° C. to complete the ceramic base material structure 10. The feeding terminal 17 was a cylindrical body made of nickel having a diameter of 4 mm and a length of 200 mm.

上述したセラミックス基材構造体10において、給電端子17に対して図示しない電源によって電流を流すことにより、導体12から発熱させた。 In the ceramic base material structure 10 described above, heat was generated from the conductor 12 by passing a current through the power feeding terminal 17 by a power source (not shown).

条件Aにおいては、上面11aの温度を650℃に維持した状態を1000時間持続させた。その後、実験者が、給電端子17のぐらつきの有無及び接続状態の異常を目視で確認したが、異常は見出せなかった。また、導体12の抵抗値の初期からの変動は10%以内であり、変動は小さかった。 Under condition A, the temperature of the upper surface 11a was maintained at 650 ° C. for 1000 hours. After that, the experimenter visually confirmed the presence or absence of wobbling of the power feeding terminal 17 and the abnormality of the connection state, but no abnormality was found. Further, the fluctuation of the resistance value of the conductor 12 from the initial stage was within 10%, and the fluctuation was small.

条件Bにおいては、上面11aの温度を800℃に維持した状態を1000時間持続させた。その後、実験者が、給電端子17のぐらつきの有無及び接続状態の異常を目視で確認したが、異常は見出せなかった。また、導体12の抵抗値の初期からの変動は10%以内であり、変動は小さかった。 Under condition B, the temperature of the upper surface 11a was maintained at 800 ° C. for 1000 hours. After that, the experimenter visually confirmed the presence or absence of wobbling of the power feeding terminal 17 and the abnormality of the connection state, but no abnormality was found. Further, the fluctuation of the resistance value of the conductor 12 from the initial stage was within 10%, and the fluctuation was small.

(実施例2,7,8)
実施例2は、第1の金属層14及び第2の金属層16をPVD(スパッタリング)によって形成したこと以外は、実施例1と同じであった。実施例7は、緩衝部材15がコバール(KOV)からなるものとしたこと以外は、実施例1と同じであった。実施例8は、給電パッド13及び緩衝部材15をモリブデン(Mo)からなるものとしたこと以外は、実施例1と同じであった。
(Examples 2, 7, 8)
Example 2 was the same as Example 1 except that the first metal layer 14 and the second metal layer 16 were formed by PVD (sputtering). Example 7 was the same as that of Example 1 except that the cushioning member 15 was made of Kovar (KOV). Example 8 was the same as that of Example 1 except that the feeding pad 13 and the cushioning member 15 were made of molybdenum (Mo).

実施例2,7,8においては、実施例1と同様に、条件A及び条件Bにおいて、給電端子17の接続状態は良好であり、導体12の抵抗値の変動は10%以内であった。 In Examples 2, 7 and 8, similarly to Example 1, the connection state of the feeding terminal 17 was good under the conditions A and B, and the fluctuation of the resistance value of the conductor 12 was within 10%.

以上、実施例1,2,7,8によれば、第1の金属層14を構成する第2の金属及び第2の金属層16を構成する第4の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーが、給電パッド13を構成する第1の金属及び緩衝部材15を構成する第3の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーより小さく、かつ、-150Kcal/molより大きい場合、条件A及び条件Bにおいて、給電端子17の接続状態は良好であり、導体12の抵抗値の変動は10%以内であることが分かった。 As described above, according to Examples 1, 2, 7, and 8, 650 in the oxidation reaction between the second metal constituting the first metal layer 14 and the fourth metal constituting the second metal layer 16 and oxygen. The standard free energy generated at ° C is smaller than the standard free energy generated at 650 ° C in the oxidation reaction between the first metal constituting the feeding pad 13 and the third metal constituting the buffer member 15 and oxygen, and −150 Kcal. When it was larger than / mol, it was found that the connection state of the feeding terminal 17 was good under the conditions A and B, and the fluctuation of the resistance value of the conductor 12 was within 10%.

(実施例3~6)
実施例3は、第1の金属層14及び第2の金属層16をタンタル(Ta)からなるものとしたこと以外は、実施例2と同じであった。実施例4は、第1の金属層14及び第2の金属層16をシリコン(Si)からなるものとしたこと以外は、実施例2と同じであった。実施例5は、第1の金属層14及び第2の金属層16をチタン(Ti)からなるものとしたこと以外は、実施例2と同じであった。実施例6は、第1の金属層14及び第2の金属層16がアルミニウム(Al)からなること以外は、実施例2と同じであった。
(Examples 3 to 6)
Example 3 was the same as Example 2 except that the first metal layer 14 and the second metal layer 16 were made of tantalum (Ta). Example 4 was the same as that of Example 2 except that the first metal layer 14 and the second metal layer 16 were made of silicon (Si). Example 5 was the same as Example 2 except that the first metal layer 14 and the second metal layer 16 were made of titanium (Ti). Example 6 was the same as Example 2 except that the first metal layer 14 and the second metal layer 16 were made of aluminum (Al).

これにより、実施例3~6においては、第1の金属層14を構成する第2の金属及び第2の金属層14を構成する第4の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーが、給電パッド13を構成する第1の金属及び緩衝部材15を構成する第3の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーより小さく、かつ、-250Kcal/molより大きい。 As a result, in Examples 3 to 6, standard formation at 650 ° C. in the oxidation reaction between the second metal constituting the first metal layer 14 and the fourth metal constituting the second metal layer 14 and oxygen. The free energy is smaller than the standard generated free energy at 650 ° C. in the oxidation reaction between the first metal constituting the feeding pad 13 and the third metal constituting the shock absorber 15 and oxygen, and is larger than −250 Kcal / mol. ..

実施例3~6においては、実施例1と同様に、条件Aにおいては、給電端子17の接続状態は良好であり、導体12の抵抗値の変動は10%以内であった。条件Bにおいては、給電端子17の接続状態は不良であることが確認され、導体12の抵抗値の変動は10%を超えていた。 In Examples 3 to 6, similarly to Example 1, the connection state of the feeding terminal 17 was good under the condition A, and the fluctuation of the resistance value of the conductor 12 was within 10%. Under condition B, it was confirmed that the connection state of the power feeding terminal 17 was defective, and the fluctuation of the resistance value of the conductor 12 exceeded 10%.

(比較例1)
比較例1は、第1の金属層14及び第2の金属層16が存在しないこと以外は、実施例1と同じであった。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 was the same as that of Example 1 except that the first metal layer 14 and the second metal layer 16 were not present.

比較例1においては、条件A及び条件Bにおいて、給電端子17の接続状態は不良であることが確認され、導体12の抵抗値の変動は10%を超えていた。 In Comparative Example 1, it was confirmed that the connection state of the feeding terminal 17 was defective under the conditions A and B, and the fluctuation of the resistance value of the conductor 12 exceeded 10%.

(比較例2)
比較例2は、第1の金属層14及び第2の金属層16がNiからなること以外は、実施例1と同じであった。
(Comparative Example 2)
Comparative Example 2 was the same as that of Example 1 except that the first metal layer 14 and the second metal layer 16 were made of Ni.

これにより、比較例2においては、第1の金属層14を構成する第2の金属及び第2の金属層16を構成する第4の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーが、給電パッド13を構成する第1の金属及び緩衝部材15を構成する第3の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーより大きい。 As a result, in Comparative Example 2, the standard generated free energy at 650 ° C. in the oxidation reaction between the second metal constituting the first metal layer 14 and the fourth metal constituting the second metal layer 16 and oxygen. However, it is larger than the standard free energy generated at 650 ° C. in the oxidation reaction between the first metal constituting the feeding pad 13 and the third metal constituting the cushioning member 15 and oxygen.

比較例2においては、条件A及び条件Bにおいて、給電端子17の接続状態は不良であることが確認され、導体12の抵抗値の変動は10%を超えていた。 In Comparative Example 2, it was confirmed that the connection state of the feeding terminal 17 was defective under the conditions A and B, and the fluctuation of the resistance value of the conductor 12 exceeded 10%.

以上の結果を表1,2にまとめた。 The above results are summarized in Tables 1 and 2.

Figure 0007014651000001
Figure 0007014651000001

Figure 0007014651000002
Figure 0007014651000002

10…セラミックス基板構造体、 11…セラミックス基体、 11a…上面(基板載置面)、 11b…下面、 11c…凹部、 12…導体、 13…給電パッド、 14…第1の金属層(金属層)、 15…緩衝部材(中間体)、 16…第2の金属層、 17…給電端子、 18…ろう材層、 19…筒状体、 W…基板。 10 ... Ceramic substrate structure, 11 ... Ceramic substrate, 11a ... Top surface (board mounting surface), 11b ... Bottom surface, 11c ... Recession, 12 ... Conductor, 13 ... Power supply pad, 14 ... First metal layer (metal layer) , 15 ... cushioning member (intermediate body), 16 ... second metal layer, 17 ... power supply terminal, 18 ... brazing material layer, 19 ... tubular body, W ... substrate.

Claims (3)

基板を載置する基板載置面を有し、前記基板載置面の反対側の面に凹部が形成されており、セラミックスからなるセラミックス基体と、
前記セラミックス基体に内蔵された導体と、
前記導体と電気的に接続され、前記セラミックス基体に埋設され、前記導体とは反対側の面が前記凹部の底面の少なくとも一部を画定する第1の金属からなる給電パッドと、
前記給電パッドを介して前記導体に給電するための給電端子と、
前記給電パッドの前記導体とは反対側の面の少なくとも一部を覆って外部に露出し、第2の金属からなる金属層と
前記給電パッドと前記給電端子との間に位置し、第3の金属からなり、外部に露出する面が第4の金属で覆われる中間体とを備え、
前記第2の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、前記第1の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーより小さく、かつ、-250Kcal/molより大きく、
前記第4の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、前記第1の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーより小さく、かつ、-250Kcal/molより大きいことを特徴とするセラミックス基板構造体。
A ceramic substrate made of ceramics, which has a substrate mounting surface on which the substrate is mounted and has a recess formed on the surface opposite to the substrate mounting surface.
The conductor built in the ceramic substrate and
A feeding pad made of a first metal that is electrically connected to the conductor, is embedded in the ceramic substrate, and has a surface opposite to the conductor defining at least a part of the bottom surface of the recess.
A power supply terminal for supplying power to the conductor via the power supply pad,
A metal layer made of a second metal, which covers at least a part of the surface of the feeding pad opposite to the conductor and is exposed to the outside .
It is located between the power supply pad and the power supply terminal, is made of a third metal, and has an intermediate whose surface exposed to the outside is covered with the fourth metal .
The standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction between the second metal and oxygen is smaller than the standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction of the first metal and oxygen, and is more than -250 Kcal / mol. Big,
The standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction between the fourth metal and oxygen is smaller than the standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction of the first metal and oxygen, and is more than -250 Kcal / mol. A ceramic substrate structure characterized by being large .
前記第2の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、-150Kcal/molより大きいことを特徴とする請求項1に記載のセラミックス基板構造体。 The ceramic substrate structure according to claim 1, wherein the standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction between the second metal and oxygen is larger than −150 Kcal / mol. 基板を載置する基板載置面を有し、導体及び導体と電気的に接続され第1の金属からなる給電パッドを内蔵し、セラミックスからなるセラミックス基体を準備する工程と、
第3の金属からなり、表面が第4の金属で覆われる中間体を準備する工程と、
前記基体載置面の反対側の面に凹部を形成し、前記給電パッドの一部を露出させる工程と、
前記給電パッドの前記露出した面を第2の金属からなる金属層で覆う工程と、
前記給電パッドに給電端子を電気的に接続する工程とを備え、
前記第2の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、前記第1の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーよりも小さく、かつ、-250Kcal/molより大きく、
前記給電パッドと前記給電端子との間に前記中間体を固定することにより、前記給電パッドと前記給電端子とを電気的に接続し、
前記第4の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーは、前記第1の金属と酸素との酸化反応における650℃における標準生成自由エネルギーより小さく、かつ、-250Kcal/molより大きいことを特徴とするセラミックス基板構造体の製造方法。
A process of preparing a ceramic substrate made of ceramics by having a substrate mounting surface on which the substrate is placed, a conductor and a power feeding pad made of a first metal electrically connected to the conductor, and a process of preparing a ceramic substrate.
The process of preparing an intermediate consisting of a third metal and whose surface is covered with the fourth metal,
A step of forming a recess on the surface opposite to the surface on which the substrate is placed to expose a part of the power feeding pad.
A step of covering the exposed surface of the power feeding pad with a metal layer made of a second metal,
The process of electrically connecting the power supply terminal to the power supply pad is provided.
The standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction between the second metal and oxygen is smaller than the standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction of the first metal and oxygen, and is −250 Kcal / mol. Larger,
By fixing the intermediate between the power supply pad and the power supply terminal, the power supply pad and the power supply terminal are electrically connected.
The standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction between the fourth metal and oxygen is smaller than the standard free energy of formation at 650 ° C. in the oxidation reaction of the first metal and oxygen, and more than -250 Kcal / mol. A method for manufacturing a ceramic substrate structure, which is characterized by being large .
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