JPH01215745A

JPH01215745A - 石英ガラスと金属との接合体およびその接合方法

Info

Publication number: JPH01215745A
Application number: JP4033588A
Authority: JP
Inventors: Hajime Abe; 一阿部; Kunihiko Sakikubo; 崎久保　邦彦
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1988-02-23
Filing date: 1988-02-23
Publication date: 1989-08-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（１）発明の目的［産業上の利用分野］本発明は、石英ガラスと金属との接合体およびその接合
方法に関し、特に接合用金属を介在することにより石英
ガラスと金属とを互いに接合してなる石英ガラスと金属
との接合体およびその接合方法に関するものである。

［従来の技術および解決すべき問題点］従来、石英ガラ
スと金属との接合体および接合方法としては、種々試み
られてはいたが、未だ実用に耐え得るだけの十分な接合
強度を達成できたものはない。

そこで本発明は、接合用金属を介在せしめて実用に耐え
得るだけの十分な接合強度を達成可能な石英ガラスと金
属との接合部材およびその接合方法を提供せんとするも
のである。

（２）発明の構成［問題点の解決手段］本発明により提供される問題点の解決手段は、「５０〜
９０重量％のインジウムと１〜４０重量％のスズと１〜
１０重量％の炭化珪素および炭素とを包有する接合用金
属を介して、石英ガラスと金属とが互いに一体化されて
なることを特徴とする石英ガラスと金属との接合体」である。

また未発ＩＪＪにより提供される問題点の他の解決手段
は。

ｒ　（ａ）５０〜９（１！ＲＩＪ％のインジウムと１〜
４０重量％のスズと１〜１０重量％の炭化珪素および炭
素とを包有する接合用金属を石英ガラスと金属との間に接触して配置する第１の工程と、（ｂ）前記接合用金属を石英ガラスとの間に配置した状
態で、１００℃以上てかっ前記金属の融点以下の温度に
加熱する第２の工程とを包有してなることを特徴とする石英ガラスと金属との
接合方法」である。

［作用］本発明にかかる石英ガラスと石英との接合体は、５０〜
９０重量％のインジウムと１〜４０重量％のスズと１−
１０重量％の炭化珪素Ｓよび炭素とを包有する接合用金
属を介して石英ガラスと金属とが互いに一体化してなる
のて、（ｉ）石英ガラスおよび金属に対する接合媒体（
すなわち接合用金属）のヌレ特性を改善する作用をなし
、また（ｉｉ）接合用金属が石英ガラスの熱膨張係数と
金属の熱膨張係数との間の大きさの熱膨張係数を有して
おり、石英ガラスおよび金属の間の熱膨張係数の差に伴
なう内部応力を緩和する作用をなし、ひいては（ｉｉｉ
）石英ガラスと金属との間で実用に耐え得るだけの十分
な接合強度を達成する作用をなす。

また本発明にかかる石英ガラスと金属との接合方法は、
第１の工程で５０〜９０重量％のインジウムと１〜４０
重量％のスズと１〜１０重量％の炭化珪素および炭素と
を包有する接合用金属を石英ガラスと金属との間に接触
して配置し、第２の工程で前記接合用金属を石英ガラス
と金属との間に配置した状態で１００°Ｃ以上でかつ前
記金属の融点以下の温度に加熱してなるので、（ｉ）単
に接合用金属の配置と加熱との２工程のみて石英ガラス
と金属とを接合する作用をなし、また（ｉｉ）接合用金
属の融点たる１００℃以上でかつ金属の融点以下の所望
の温度に加熱温度を抑制する作用をなす。

［実施例］次に本発明について、具体的な実施例を挙げて説明する
。

まず本発明にかかる石英ガラスと金属との接合体につい
て、その詳細を説明する。

本発明にかかる石英ガラスと金属との接合体は、５０〜
９０黴量χのインジウムＩｎと１〜４０重量％のスズＳ
ｎと１〜１０ｊｌ量％の炭化珪素ＳｉＣおよび炭素Ｃと
を包有する接合用金属を介して石英ガラスと金属（たと
えば銅、アルミニウムあるいは鉄など）とが互いに一体
化されている。

ここでインジウムＩｎの包有量が５０〜９０重量％とさ
れている根拠は、（ｉ）　５０重量％未満であれば、石
英ガラスおよび金属に対するヌレ特性を確保できなくな
り、また（ｉｉ）９０重量％を超えれば、ＪＲ化珪素Ｓ
ｉＣおよび炭素Ｃの添加分散ができなくなって石英ガラ
スおよび金属に対して接合できなくなることにある。

スズＳｎの包有量が１〜４０重量％とされている根拠は
、　（ｉ）　１重量％未満であれば、石英ガラスおよび
金属に対するヌレ特性を確保できなくなり、また（ｉｉ
）４０重量％を超えれば、炭化珪素ＳｉＣおよび炭素Ｃ
の添加分散ができなくなって石英ガラスおよび金属に対
し接合できなくなることにある。

炭化珪素Ｓ’ｔＣおよび炭素Ｃの包有量が１〜１０ｉｉ
量％とされている根拠は、　（ｉ）　１重量％未満であ
れば、石英ガラスおよび金属に対するヌレ特性を確保で
きなくなり、また（ｉｉ）１０重量％を超えれば、イン
ジウムＩｎおよびスズＳｎに対して均一に分散できなく
なることにある。

接合用金属の熱膨張係数は、２５〜７００　’Ｃの温度
範囲で９．ＯＸＩＧ−’／”Ｃであって、石英ガラスの
熱膨張係数０．５５ｘＩＰ’／”Ｃと金属の熱膨張係数
（たとえば銅のａｍ張係数１７．６Ｘ　ＩＧ−’／”Ｃ
）　ト（Ｆ）間の大きさを有しており１石英ガラスおよ
び金属、の熱膨張係数の差に伴なう内部応力を緩和して
いる。

また本発明にかかる石英ガラスと金属との接合方法につ
いて、その詳細を説明する。

第１工程において、５０〜Ｑ　Ｑｆｆｉ量％のインジウ
ム１ｎと１〜４０重量％のスズＳｎと１〜１ｏ重量％の
炭化珪ＪＳｉＣおよび炭素Ｃとを包有する接合用金属を
石英ガラスと金属との間に接触して配置する。

第２工程において、前記接合用金属を石英ガラスと金属
との間に配置した状態で、　１００°Ｃ以上でかつ前記
金属の融点以下の温度に加熱する。これにより接合用金
属は、融解されて石英ガラスおよび金属を十分に濡らし
、そののち冷却されることにより固化され石英ガラスお
よび金属に対して接合される。第２工程に際しては１石
英ガラスとを互いに接近するように押圧してもよい。

以上により、石英ガラスと金属とを実用に耐え得るだけ
の十分な接合強度で互いに接合することができる。

加えて本発明にかかる石英ガラスと金属との接合体およ
びその接合方法について、−層良く理解を図るために具
体的な数値などを挙げて説明する。

（実施例１）８０重量％のインジウム１ｎと、１０重量％のスズＳｎ
と、５重量％の炭化珪素ＳｉＣと、５ｇ１９％の炭素Ｃ
とを包有する接合用金属を、　　ｔＳＯメツシュ以下の
サイズに粉砕したのち、イソプロピルアルコールを添加
してペースト状とし、石英ガラス板の表面に対し５０ｍ
ｇ／　ｃ　ｍ″の割合で塗布した。

石英ガラス板の表面に塗布した接合用金属のペースト層
上に、厚さ０．５■ｌで熱膨張係数が１７，６ｘ　１０
−’／　”Ｃである銅板を石英ガラスに接合すべき金属
として載置した。

その状態のまま、大気中で１７０℃の温度に加熱し、そ
の温度に３０分間維持した。

この結果、本発明にかかる石英ガラスと金属との接合体
が形成された。

本発明にかかる石英ガラスと金属との接合体は、その金
属すなわち銅板の表面に対し直径１０ｍｍの鋼製棒体を
銀ロー付したのち、引張試験に供され、その接合強度が
測定された（第１表参照）。

工丈施輿ス上７０重量％のインジウムＩｎと、２５重量％のスズＳｎ
と、３重量％の炭化珪素ＳｉＣと、２重量％の炭素Ｃと
を包有する接合用金属が使用されたことを除き、実施例
１が反復された。

本発明にかかる石英ガラスと金属との接合体は、実施例
１と同様にして、その接合強度が測定された（第１表参
照）。

工火施桝ｌエ７０重量％のインジウムＩｎと、２０重量％のスズＳｎ
と、５重量％の炭化珪素ＳｉＣと、５重量％の炭素Ｃと
を包有する接合用金属が使用されたことを除き、実施例
１が反復された。

工２惠例Ａ± ６０重量％のインジウムＩｎと、３０重量％のスズＳｎ
と、５重量％の炭化珪素ＳｉＣと、５重量％の炭素Ｃと
を包有する接合用金属が使用されたことを除き、実施例
１か反復された。

工丈施負互工５０重量％のインジウムＩｎと、　４０重量％のスズＳ
ｎと、５重量％の炭化珪素ＳｉＣと、５重量％の炭素Ｃ
とを包有する接合用金属が使用されたことを除き、実施
例１が反復された。

工Ｘ施豊旦上５０ＭＭ％のインジウムＩｎと、４０７１量％のスズＳ
ｎと、５重量％の炭化珪素ＳｉＣと、５重量％の炭素Ｃ
とを包有する接合用金属が使用され、かつ厚さが０．５
１１で熱膨張係数が１２．ＯＸ　１０−’／”Ｃである
鉄板が石英ガラスに接合すべき金属として使用されたこ
とを除き、実施例１が反復された。

エル艷鍔↓より５重量％のインジウムＩｎと、５重量％のスズＳｎと
を包有する接合用金属を１５０メツシユ以下のサイズに
粉砕したのち、イソプロピルアルコールを添加してペー
スト状とし、石英ガラス板の表面に対し５０５ｇ／ｃｒ
ｎ’の割合で塗布した。

石英ガラス板の表面に塗布した接合用金属のペースト層
上に、厚さ０．５■１で熱膨張係数が１７．６１０−’
／”Ｃである銅板を石英ガラスに接合すべき金属として
ａ２１した。

この結果１石英ガラスと金属との接合体が形成された。

石英ガラスと金属との接合体は、その金属すなわち銅板
の表面に対し直径ｌＯ■■の鋼製棒体を銀ロー付したの
ち、引張試験に供され、その接合強度が測定された（第
１表参照）。

エル豊負スより５重量％のインジウムＩｎと、５重量％の炭化珪素Ｓ
ｉＣとを包有する接合用金属が使用されたことを除き、
比較例１が反復された。

石英ガラスと金属との接合体は、比較例１と同様にして
、その接合強度が測定された（第１表参照）。

工止蚊勇ｌ上４５重量％のインジウムＩｎと、４５重都心のスズＳｎ
と、５重量％の炭化珪素ＳｉＣと、５重量％の炭素Ｃと
を包有する接合用金属が使用されたことを除き、比較例
１が反復された。

上述した実施例１〜６と比較例１〜３とを比較すれば明
らかなように１本発明によれば、石英ガラスと金属とを
十分の接合強度で接合でき、また接合用金属によって石
英ガラスと金属との熱膨張係数の差に伴なう内部応力を
緩和できる。

また、実施例１〜６では１石英ガラスに接合される金属
として銅および鉄のみが挙げられているが、他の金ｍ（
たとえばアルミニウムなど）であっても十分の接合強度
で接合できることが判明している。

（３）発明の効果上述より明らかなように本発明にかかる石英ガラスと金
属との接合体は。

５０〜９０重量％のインジウムと１〜４０重量％のスズ
と１−１０重量％の炭化珪素および炭素とを包有する接
合用金属を介して１石英ガラスと金属とが互いに一体化
されてなるので、（＋）石英ガラスおよび金属に対するヌレ特性を改善で
きる効果を有し、また（ｉｉ）接合用金属が石英ガラスの熱膨張係数と金属の
熱膨張係数との間の大きさの熱膨張係数を有しており、石英ガラスおよび金属の間の熱膨張係数の差に伴なう内部応力を緩和できる効果を有し、ひいては（ｉｉｉ）石英ガラスと金属との間で実用に耐え得るだ
けの十分な接合強度を達成できる効果を有する。

また本発明にかかる石英ガラスと金属との接合方法は。

（ａ）５０〜９０重ψ％のインジウムと１〜４０重量％
のスズと１〜１０重量％の炭化珪素および炭素とを包有
する接合用金属を石英ガラスと金属との間に接触して配
置する第１の工程と。

（ｂ）前記接合用金属を石英ガラスとの間に配置した状
態で、１００℃以上でかつ前記金属の融点以下の温度に
加熱する第２の工程とを包有してなるので。

（ｉ）単に接合部材の配置と加熱との２工程のみで石英
ガラスと金属とを接合できる効果を有し、また（ｉｉ）接合用金属の融点たる１００℃以上でかつ金属
の融点以下の所望の温度に加熱温度を抑制できる効果を有する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）５０〜９０重量％のインジウムと１〜４０重量％
のスズと１〜１０重量％の炭化珪素および炭素とを包有
する接合用金属を介して、石英ガラスと金属とが互いに
一体化されてなることを特徴とする石英ガラスと金属と
の接合体。
（２）（ａ）５０〜９０重量％のインジウムと１〜４０
重量％のスズと１〜１０重量％の炭化珪素および炭素と
を包有する接合用金属を石英ガラスと金属との間に接触して配置する第１の工程と、（ｂ）前記接合用金属を石英ガラスとの間に配置した状
態で、１００℃以上でかつ前記金属の融点以下の温度に
加熱する第２の工程とを包有してなることを特徴とする石英ガラスと金属との
接合方法。
（３）第２の工程に際し、石英ガラスと金属とを互いに
接近する方向に向けて押圧してなることを特徴とする特
許請求範囲第（２）項記載の石英ガラスと金属との接合
方法。