JPH05277722A - 材料接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】微細加工を必要とせず、かつ回路の短絡を生じ
ることなく異種材料同志を良好に接合することができる
材料接合方法を提供する。 【構成】第１の部材（１１）の被接合部を覆って第１の
金属材料層（１３）を形成し、第２の部材（１２）の被
接合部を覆って該第１の金属材料とは異なる第２の金属
材料層（１４）を形成する。第１および第２の部材（１
１，１２）の被接合部を第１および第２の金属層（１
３，１４）を介して当接させた状態で第１の熱処理に供
して両部材を接合する。しかる後、この接合された両部
材（１１，１２）を第２の金属材料が選択的に非金属化
される条件下で酸化、窒化、炭化等の第２の熱処理に供
して第２の金属材料層（１４）の少なくとも表面を非金
属化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、材料接合方法に係り、
特に、マイクロ波電力の増幅等に用いられるヘリックス
形進行波管の製造に好適に適用できる異種材料の接合方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】異種材料の接合方法としては、固相接
合、ろう付け等の種々の接合方法が知られている。この
うち、ろう付け法は、被接合面にろう材層を形成し、ろ
う材層を溶融させて材料同士を接合させるものである。
特にセラミックスと金属の接合に用いられる活性金属法
もろう付け法の一つである。この活性金属法は、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ等酸素または窒素等に対して非常に活性な
（反応性に富む）元素を含有するろう材を使用し、これ
ら活性元素のセラミック表面における活性作用を利用し
て材料同士を接合させる方法であり、電子デバイスの作
製から構造材料の作製まで幅広く利用されている。

【０００３】従来の活性金属法を含むろう付け方法は、
箔またはペ―スト状のろう材を接合部に介挿させて真空
または不活性雰囲気中で加熱して接合するものである。
しかしながら、箔またはペ―スト状のろう材は、その寸
法を微細化することが難しいと共に、その微量なコント
ロ―ルが難しい。そのため、接合すべき部材の一方が微
細なものでありこれを他方の部材に対し狭い間隔をもっ
て接合しようとする場合、ろう材量が接合に必要な量よ
りも多量に存在することとなり、接合部から過剰なろう
材が流れだして隣接する他方の部材の非接合部に接触す
る等、種々の問題を招く。例えば、セラミックをベ―ス
とした回路基板に金属のピンを接合して電子部品を組み
立てる場合、接合部から流れ出したろう材により電子回
路が短絡する等の問題があった。このためろう材を薄膜
として接合部に適用する方法が検討されてきている。

【０００４】ろう材を薄膜として適用する活性金属法の
場合、活性金属元素をセラミックに適用すると、接合に
必要な活性金属量を必要最低限にすることができ、接合
に有利である。しかしながら、例えば回路基板に金属ピ
ンを接合するような場合、回路基板上に活性金属層が金
属としてそのまま残存すると回路の短絡を生じさせ得
る。

【０００５】ところで、セラミックスと金属の接合を用
いて製造される電子部品の一つにヘリックス形進行波管
がある。ヘリックス形進行波管はマイクロ波管の中でも
最も動作周波数帯域が広く、周波数調整が不要であり、
周波数に対する利得変化も非常に小さい等種々の利点を
有することから、マイクロ波多重中継局、衛星通信地上
局等の大電力送信終段増幅管、更には衛星搭載用管とし
て使用されている。

【０００６】ヘリックス形進行波管を構成する遅波回路
部分は、図３に示すようにコイル状に巻かれた金属線か
らなるヘリックス導体１をその外周に配列したセラミッ
クスからなる複数（例えば３本）の誘電体棒２と共に金
属管３内に挿入固定した構造である。ヘリックス導体１
及び誘電体棒２の挿入は、従来、金属管３を加熱又は所
望の治具によりその径を僅かに大きくした状態で行なわ
れ、ヘリックス導体１及び誘電体棒２は、金属管３の復
元力により金属管３内に機械的に固定される。このよう
な遅波回路のヘリックス導体１には、高周波損失とヘリ
ックス電流による直流損失とに伴う熱損失が出力部付近
に発生し、熱損失が誘電体棒２及び金属管３を通して外
部に放熱される。しかしながら、前述した従来の機械的
固定法で製造された遅波回路はヘリックス導体１と誘電
体棒２、及び誘電体棒２と金属管３の接触が点または線
接触となっているに過ぎず、放熱性に限界があり、高出
力化や信頼性向上の障害となっていた。

【０００７】このようなことから、セラミックスからな
る誘電体棒と金属からなるヘリックス及び金属管とを接
合することが考えられ、金属管及びヘリックス導体と誘
電体棒をろう付けすることにより放熱性を向上させるこ
とが検討されてきた。ところが、ヘリックス導体と誘電
体棒を活性金属法で接合しようとして、ヘリックス導体
の外周にろう材層を形成すると、ろう材中の活性金属の
一部がろう付け熱処理時に酸化され、ヘリックス導体外
周のろう材層表面に酸化物層が形成される。この酸化物
層は、進行波管のヘリックスロスを増大させ、飽和出力
を低下させる。

【０００８】この問題を解決するためには、活性金属を
誘電体に適用し、その他のろう材元素をヘリックス導体
に適用する方法が考えられる。しかしながら、誘電体表
面が金属層で覆われていると、接合後にヘリックスピッ
チ間で電気的短絡が生じ、進行波管の性能を低下させ
る。さらに、また、活性金属元素を接合部にのみ適用
し、ヘリックス導体部分には適用しないことが考えられ
るが、活性金属を非常に微細な接合部のみに適用するこ
とは、高度なマスキング技術と接合の際の位置合わせが
必要となり、技術的に問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決し、微細加工を必要とせず、かつ回路の短絡を生じ
ることなく異種材料同志を良好に接合することができる
材料接合方法を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第１の部材の被接合部を覆って第１の金
属材料層を形成し、第２の部材の被接合部を覆って該第
１の金属材料とは異なる第２の金属材料層を形成し、該
第１および第２の部材の被接合部を該第１および第２の
金属層を介して当接させた状態で第１の熱処理に供して
両部材を接合し、しかる後、該接合された両部材を該第
２の金属材料が選択的に非金属化されるに充分な条件下
で第２の熱処理に供して該第２の金属材料層の少なくと
も表面を非金属化させることを特徴とする接合方法を提
供する。以下、本発明を図面を参照して、導体からなる
第１の部材とセラミックスからなる第２の部材を接合す
る場合を例にとり詳しく説明する。

【００１１】本発明に従い、２つの部材を接合するため
には、図１に示すように、接合すべき導体部材（例え
ば、ピン）１１およびセラミックス部材（例えば、基
板）１２の表面（ピン１１の端面および基板１２の全
面）に、それぞれ、金属層１３および金属層１４を形成
する。金属層１３は、金属層１４と異なる金属材料で形
成される。

【００１２】金属層１３は、後に説明する第２の熱処理
によっても金属のまま残存するものであ。そのような金
属材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎ
ｉ、Ｐｄ等の金属またはそれらの合金を例示することが
できる。好ましくは、融点が１０００℃以下であるか、
セラミックス表面の金属層１４と反応した後に１０００
℃以下の融点を示す金属材料である。実用的には、例え
ば、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｕ−Ｃｕ合金、Ａｇ−Ｃｕ合金、Ａ
ｌ−Ｓｉ合金、Ａｕ−Ｓｉ合金等が使用できる。金属層
１３の厚さに特に制限はないが、通常１０μｍ以下、実
用的には５μｍ以下である（好ましくは、０．１μｍ以
上）。

【００１３】金属層１４は、後に詳述する第２の熱処理
により非金属化される金属材料からなる。そのような金
属材料としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｔａ、Ａ
ｌ、Ｂｅ及びＹを含む希土類元素等の活性金属元素のい
ずれか１種または２種以上が好ましく用いられる。金属
層１４は、これら活性金属元素の少なくとも一つを含有
する多層膜であってもよい。金属層１４の厚さに特に制
限はないが、接合後の第２の熱処理によって表面全てが
非金属層になるように１μｍ以下（好ましくは、０．０
１μｍ以上）の厚さであることが好ましい。

【００１４】金属層１３および１４は、厚さの制御が容
易で、良好な層形成が可能なスパッタリング法、イオン
プレ―ティング法、電子ビ―ム蒸着法等の物理蒸着法、
化学蒸着法、湿式メッキ法等によって形成することがで
きる。

【００１５】このようにして形成された金属層１３およ
び１４をそれぞれ有するピン１１およびセラミックス基
板１２を金属層１３、１４を介して当接し、第１の熱処
理に供して金属層を溶融させ、セラミックスと導体金属
を接合させる。第１の熱処理は、減圧したまたは不活性
雰囲気下で行うことが望ましい。接合後、両部材１１お
よび１２をセラミック基板１１上の金属層１４が選択的
に非金属化される条件の下で第２の熱処理に供する。

【００１６】非金属化処理は、好ましくは、金属層１４
を構成する金属材料の酸化、窒化または炭化によって達
成できる。従って、そのような第２の熱処理は、酸素、
窒素、または炭素雰囲気あるいはこれら元素を含む雰囲
気中で行うことができるが、ピン１１上の金属層１３を
非金属化せず、セラミックス基板１２上の金属層１４を
のみを選択的に非金属化させるためには、金属層１３お
よび金属層１４を構成するそれぞれの金属材料の酸化
物、窒化物または炭化物生成の自由エネルギーを考慮し
て非金属化雰囲気条件（酸素、窒素あるいは炭素の分
圧）および温度条件を決定することができる。

【００１７】例えば、セラミックス基板１２上の金属層
１４としてＡｌ、ピン導体１１上の金属層１３としてＣ
ｕを使用した場合、酸化物生成自由エネルギー線図をみ
て熱処理温度における酸素分圧を、Ａｌ₂ Ｏ₃ は生成
し、Ｃｕ₂ Ｏは生成しない範囲に制御する。また、酸化
処理は、Ｈ₂ とＨ₂ Ｏの混合ガス、またはＣＯとＣＯ₂
の混合ガスを用いて行うこともできる。本発明における
他の熱処理、即ち窒化処理、炭化処理も同様にして熱処
理温度、窒素または炭素分圧を金属層１３および金属層
１４を構成するそれぞれの金属材料の窒化物または炭化
物生成の自由エネルギーにより決定して行うことができ
る。

【００１８】この第２の熱処理により、基板１２上の金
属層１４は、接合部を除く露出表面が非金属化され、絶
縁体となってピン同志の電気的短絡を防止できる。この
ように、第２の金属層は、後の第２の熱処理により少な
くともその表面が非金属化されるので、その形成に当た
り、微細なマスク加工処理をする必要がない。

【００１９】本発明の材料接合方法は、また、図２に示
すヘリックス進行波管の遅波回路の製造に好適に使用で
きる。図２（Ａ）は、正面図であり、図２（Ｂ）は、図
２（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。

【００２０】この遅波回路を製造するには、ヘリックス
導体２１の外周に、第１の金属層２３を形成する。他
方、複数本、例えば三本の誘電体棒２２それぞれの側面
外周に第２の金属層２４を形成する。金属層２３および
２４は、上に述べた方法により形成できる。ついで、ヘ
リックス導体２１の金属層２３と三本の誘電体棒２２の
金属層２４を図示しない治具を用いて例えば１２０°間
隔で当接させた後、上記第１の熱処理を行ってヘリック
ス導体２１と誘電体棒２２を金属層２３と金属層２４を
介して、接合させる。次に、得られた接合体を上記第２
の熱処理に供して誘電体棒２２上の金属層２４のみを選
択的に非金属化させる。この第２の熱処理により非金属
化された層２４表面は、絶縁体であるから、電気的短絡
は、防止され、また、金属層２３は、金属としてそのま
ま残るので、ヘリックス導体２１の導電性を損なうこと
がない。

【００２１】第２の熱処理終了後、得られた接合体をス
テンレス鋼、Ｃｕ、Ｍｏ等からなる金属管２５内に図示
しない治具により圧入することにより、ヘリックス形進
行波管遅波回路が製造される。

【００２２】なお、ヘリックス導体２１上に形成する金
属層２３としてはヘリックスロスを低減させるため、ヘ
リックス形進行波管の使用温度における抵抗率がヘリッ
クス導体より低いことが好ましい。一般的には室温での
抵抗率が５．７μΩ・ｃｍ未満であればよく、Ａｕ，Ｐ
ｔ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ等の元素かこれらの元素の少なく
とも一つを含む合金が好ましく、実用的にはＡｇ−Ｃｕ
合金、Ｃｕ，Ａｕ等が挙げられる。

【００２３】また、誘電体２２棒上に形成する金属層２
４は、図１に関して金属層１４について説明したと同
様、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｓｉ，Ｔａ，Ａｌ，Ｂｅ及びＹ
を含む希土類元素等の活性金属元素からなる単層膜、ま
たはこれらの元素の少なくとも一つを含有する多層膜で
あることが好ましい。また、その厚さも金属層１４と同
じである。ヘリックス導体２１は、例えばＭｏ，Ｗ等の
高融点金属やＣｕ，Ａｕ等の高電気伝導性金属で形成さ
れることが好ましい。誘電体棒２２は、セラミックスか
らなるが、特に熱伝導性の良好なセラミックスが望まし
く、例えば、ＡｌＮ，ＢｅＯ，ＢＮ等を挙げることがで
きる。

【００２４】

【作用】本発明によれば、セラミックス側に活性金属元
素を供給することにより、活性金属量を必要最低限にす
ることができ、さらに回路の短絡なく接合材を形成する
ことができる。この接合方法を用いて、ヘリックス導体
外周に酸化物層が少なく、ヘリックスロスの少ない高出
力なヘリックス形進行波管の製造方法を提供することが
できる。

【００２５】

【実施例】

実施例１ この実施例は、図１に示すような、セラミックス基板１
２にピン１１を接合するものである。

【００２６】まず、純度９９．９％のα−Ａｌ₂ Ｏ₃ 板
１２の表面をアセトンで超音波洗浄し、このα−Ａｌ₂
Ｏ₃ 板１２上に、Ａｒマグネトロンスパッタリング装置
により、５×１０^-3ｔｏｒｒのＡｒ雰囲気中で、膜厚
０．２μｍのＡｌ金属層１４を形成した。また表面をア
セトンで超音波洗浄してあるＭｏピン１１の端部に、Ａ
ｒマグネトロンスパッタリング装置により、５×１０^-3
ｔｏｒｒのＡｒ雰囲気中で、膜厚３μｍのＣｕ金属層１
３を形成した。次にα−Ａｌ₂ Ｏ₃ 板１２とＭｏピン１
１を真空炉中に移し、金属層１３，１４同士を接触さ
せ、１mm間隔でα−Ａｌ₂ Ｏ₃ 板１２上にＭｏピン１１
を並べ、１０^-5〜１０^-6ｔｏｒｒ、６００℃の条件で１
０分間熱処理した。熱処理後、真空炉中で炉冷し、炉外
に取り出したところ、Ｍｏはα−Ａｌ₂ Ｏ₃ 板１２上に
１mm間隔で接合されていた。次にその接合材を再び炉に
入れ、酸素分圧が１×１０^-12 ａｔｍの酸素雰囲気中で
５００℃、３０分間熱処理を行った。熱処理後接合材を
炉から取り出したところ、接合部以外のＡｌ金属層１４
は全て酸化されＡｌ₂ Ｏ₃ となっており、Ｍｏピン１１
間の電気的短絡は起こらなかった。

【００２７】このように本発明において、セラミックス
表面に活性金属を適用し、接合後に酸化処理を施すこと
により、接合に必要な活性金属量を必要最低限にするこ
とができ、マスクを用いた微細加工を行うことなく、電
気的短絡も防ぐことができた。 実施例２ この実施例は、図１に示すような、セラミックス基板１
２にピン１１を接合する別の例である。

【００２８】純度９９．９％のα−Ａｌ₂ Ｏ₃ 板１２の
表面をアセトンで超音波洗浄し、このα−Ａｌ₂ Ｏ₃ 板
１２上に、Ａｒマグネトロンスパッタリング装置によ
り、５×１０^-3ｔｏｒｒのＡｒ雰囲気中で、膜厚０．１
μｍのＳｉ金属層１４を形成した。また表面をアセトン
で超音波洗浄してあるＭｏピン１１の端部上に、Ａｒマ
グネトロンスパッタリング装置により、５×１０^-3ｔｏ
ｒｒのＡｒ雰囲気中で、膜厚３μｍのＡｕ金属層１３を
作成した。次にα−Ａｌ₂ Ｏ₃ 板１２とＭｏピン１１を
真空炉中に移し、金属層１３，１４同士を接触させ、１
mm間隔でα−Ａｌ₂ Ｏ₃ 板１２上にＭｏピン１１を並
べ、１０^-5〜１０^-6ｔｏｒｒ、４００℃の条件で１０分
間熱処理した。熱処理後、真空炉中で炉冷し、炉外に取
り出したところ、Ｍｏピン１１はα−Ａｌ₂ Ｏ₃ 板１２
上に１mm間隔で接合されていた。次にその接合材を再び
炉に入れ、大気中で３００℃、３０分間熱処理を行っ
た。熱処理後接合材を炉から取り出したところ、接合部
以外のＳｉ金属層は全て酸化されＳｉＯ₂ となってお
り、Ｍｏピン１１間の電気的短絡は起こらなかった。

【００２９】このように本発明において、セラミックス
表面に活性金属を適用し、接合後に酸化処理を施すこと
により、接合に必要な活性金属量を必要最低限にするこ
とができ、電気的短絡も防ぐことができた。 実施例３ この実施例は、図１に示すような、セラミックス基板１
２にピン１１を接合するさらに別の例である。

【００３０】純度９９．９％のＡｌＮ板１２の表面をア
セトンで超音波洗浄し、このＡｌＮ板１２上に、Ａｒマ
グネトロンスパッタリング装置により、５×１０^-3ｔｏ
ｒｒのＡｒ雰囲気中で、膜厚０．１μｍのＡｌ金属層１
４を作成した。また表面をアセトンで超音波洗浄してあ
るＭｏピン１１の端部上に、Ａｒマグネトロンスパッタ
リング装置により、５×１０^-3ｔｏｒｒのＡｒ雰囲気中
で、膜厚３μｍのＣｕ金属層１３を作成した。次にＡｌ
Ｎ１２板とＭｏピン１１を真空炉中に移し、金属層１
３，１４同士を接触させ、１mm間隔でＡｌＮ板１２上に
Ｍｏピン１１を並べ、１０^-5〜１０^-6ｔｏｒｒ、６００
℃の条件で１０分間熱処理した。熱処理後、真空炉中で
炉冷し、炉外に取り出したところ、Ｍｏピン１１はＡｌ
Ｎ板１２上に１mm間隔で接合されていた。次にその接合
材を再び炉に入れ、圧力比Ｈ₂ ／Ｈ₂ Ｏ＝１０の雰囲気
中で４００℃、３０分間熱処理を行った。熱処理後接合
材を炉から取り出したところ、接合部以外のＡｌ金属層
１４は全て酸化されＡｌ₂ Ｏ₃ となっており、Ｍｏピン
１１間の電気的短絡は起こらなかった。

【００３１】このように本発明において、セラミックス
表面に活性金属を供給し、接合後に酸化処理を施すこと
により、接合に必要な活性金属量を必要最低限にするこ
とができ、電気的短絡も防ぐことができた。 実施例４ この実施例は、図２に示すヘリックス形進行波管の遅波
回路部の製造を例示するものである。

【００３２】まず、Ｍｏ製ヘリックス導体２１の外周
に、アルゴンスパッタリング装置により５×１０^-3ｔｏ
ｒｒのアルゴン雰囲気中にて途中で真空を破ることな
く、治具によりヘリックス導体２１を回転させながら、
厚さ３μｍのＣｕ金属層２３を形成した。つづいて、Ｂ
ｅＯからなる誘電体棒２２の側面外周に厚さ０．１μｍ
のＡｌ金属層２４を形成し、ヘリックス導体２１の金属
層２３と三本の誘電体棒２２の金属層２４を図示しない
治具を用いて１２０°間隔に当接させた後、真空炉内に
移し、１０^-5〜１０^-6ｔｏｒｒ、６００℃の条件で５分
間熱処理した。熱処理後、真空炉内で冷却し、炉外に取
り出したところヘリックス導体２１と誘電体棒２２は金
属層２３と金属層２４を介して、強固に接合していた。
次に接合体を酸素雰囲気の炉に移し、酸素分圧が１×１
０^-12 ａｔｍの酸素雰囲気中で４００℃、３０分間熱処
理を行った。熱処理後接合材を炉から取り出したとこ
ろ、誘電体棒上の接合部以外のＡｌ金属層２４は全て酸
化されＡｌ₂ Ｏ₃ となっていたが、ヘリックス導体２１
の外周のＣｕ金属層２３は酸化されていなかった。次
に、上記接合体をＳＵＳ３０４ステンレスからなる金属
管２５内に図示しない治具により圧入することにより、
図２に示すヘリックス形進行波管遅波回路を製造した。
得られた遅波回路は、Ｍｏ製ヘリックス２１のピッチ間
が短絡することなく、誘電体棒２２と全てのピッチにお
いて正確に接合され、かつ誘電体棒２２は１２０°間隔
でずれることなく接合されていた。こうした遅波回路を
進行波管に組み込んで飽和レベルでの出力を確認したと
ころ１１０Ｗであった。これに対して、従来ヘリックス
導体外周の金属層表面層に酸化物が形成している遅波回
路を組み込んだ進行波管の出力は１０２Ｗであった。こ
の結果、本方法により高周波伝送損失を低減でき出力が
約８％向上した。 実施例５ この実施例は、図２に示すヘリックス形進行波管の遅波
回路部の製造を例示する別の例である。

【００３３】まず、Ｍｏ製ヘリックス導体２１の外周
に、アルゴンスパッタリング装置により５×１０^-3ｔｏ
ｒｒのアルゴン雰囲気中にて途中で真空を破ることな
く、治具によりヘリックス導体を回転させながら、厚さ
０．０５μｍのＴｉと３μｍのＡｕを順次積層し金属層
２３を形成した。つづいて、ＢｅＯからなる誘電体棒２
２の側面外周に厚さ０．０５μｍのＳｉ金属層２４を形
成し、前記ヘリックス導体１の金属層４と三本の前記の
ＢｅＯからなる誘電体棒２の金属層を図示しない治具を
用いて１２０°間隔に当接させた後、真空炉内に移し、
１０^-5〜１０^-6ｔｏｒｒ、４００℃の条件で１０分間熱
処理した。熱処理後、真空炉内で冷却し、炉外に取り出
したところヘリックス導体２１と誘電体棒２２は金属層
２３と金属層２４を介して、強固に接合していた。次に
接合体を大気炉に移し大気中で３００℃、１２０分間熱
処理を行った。熱処理後接合材を炉から取り出したとこ
ろ、誘電体棒２２上の接合部以外のＳｉ金属層２４は全
て酸化されＳｉＯ₂ となっていたが、ヘリックス導体２
１の外周のＡｕ／Ｔｉ金属層２３は酸化されていなかっ
た。次ぎに、上記接合体をＳＵＳ３０４ステンレスから
なる金属管５内に図示しない治具により圧入することに
より、図２に示すヘリックス形進行波管遅波回路を製造
した。得られた遅波回路は、Ｍｏ製ヘリックス２１のピ
ッチ間が短絡することなく、誘電体棒２２と全てのピッ
チにおいて正確に接合され、かつ誘電体棒２は１２０°
間隔でずれることなく接合されていた。こうした遅波回
路を進行波管に組み込んで飽和レベルでの出力を確認し
たところ１０８Ｗであった。これに対して、従来のヘリ
ックス導体外周の金属層表面層に酸化物が形成している
遅波回路を組み込んだ進行波管の出力は１０２Ｗであっ
た。この結果、本方法により高周波伝送損失を低減でき
出力が向上した。 実施例６ この実施例は、図２に示すヘリックス形進行波管の遅波
回路部の製造を例示するさらに別の例である。

【００３４】まず、Ｍｏ製ヘリックス導体２１の外周
に、アルゴンスパッタリング装置により５×１０^-3ｔｏ
ｒｒのアルゴン雰囲気中にて途中で真空を破ることな
く、治具によりヘリックス導体を回転させながら、厚さ
０．０１μｍのＺｒと３μｍのＡｕを順次積層し金属層
２３を形成した。つづいて、ＢｅＯからなる誘電体棒２
２の側面外周に厚さ０．０１μｍのＴｉと厚さ０．５μ
ｍのＳｉを順次積層し金属層２４を形成し、ヘリックス
導体２１の金属層２３と三本の誘電体棒２２の金属層２
４を図示しない治具を用いて１２０°間隔に当接させた
後、真空炉内に移し、１０^-5〜１０^-6ｔｏｒｒ、４００
℃の条件で１０分間熱処理した。熱処理後、真空炉内で
冷却し、炉外に取り出したところヘリックス導体２１と
誘電体棒２２は金属層２３と金属層２４を介して、強固
に接合していた。次に接合体を大気炉に移し大気中で３
００℃、１２０分間熱処理を行った。熱処理後接合材を
炉から取り出したところ、誘電体棒２２上の接合部以外
のＳｉ金属層２４は全て酸化されＳｉＯ₂ となっていた
が、ヘリックス導体２１の外周のＡｕ／Ｚｒ金属層２３
は酸化されていなかった。次ぎに、上記接合体をＳＵＳ
３０４ステンレスからなる金属管２５内に図示しない治
具により圧入することにより、図２に示すヘリックス形
進行波管遅波回路を製造した。得られた遅波回路は、Ｍ
ｏ製ヘリックス２１のピッチ間が短絡することなく、誘
電体棒２２と全てのピッチにおいて正確に接合され、か
つ誘電体棒２２は１２０°間隔でずれることなく接合さ
れていた。こうした遅波回路を進行波管に組み込んで飽
和レベルでの出力を確認したところ１０８Ｗであった。
これに対して、従来のヘリックス導体外周の金属層表面
層に酸化物が形成している遅波回路を組み込んだ進行波
管の出力は１０２Ｗであった。この結果、本方法により
高周波伝送損失を低減でき出力が向上した。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、セ
ラミックス側に活性金属元素を適用することにより、活
性金属量を必要最低限にすることができ、微細加工を必
要とせず、しかも回路の短絡なく接合材を形成すること
ができる。この接合方法を用いて、ヘリックス導体外周
に酸化物層が少なく、ヘリックスロスの少ない高出力な
ヘリックス形進行波管を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一態様による材料接合方法を説明する
ための断面図。

【図２】本発明の第２の態様によるヘリックス形進行波
管の遅波回路の製造方法を説明する図であり、（Ａ）
は、遅波回路の正面図、（Ｂ）は（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿
った断面図。

【図３】従来のヘリックス形進行波管の遅波回路を示す
正面図。

【符号の説明】

１１…ピン、１２…セラミックス基板、２１…ヘリック
ス導体、２２…誘電体棒、１３，２３…第１の金属層、
１４，２４…第２の金属層、２５…金属管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 103:18 (72)発明者 中橋 昌子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の部材の被接合部を覆って第１の金
   属材料層を形成し、第２の部材の被接合部を覆って該第
   １の金属材料とは異なる第２の金属材料層を形成し、該
   第１および第２の部材の被接合部を該第１および第２の
   金属層を介して当接させた状態で第１の熱処理に供して
   両部材を接合し、しかる後、該接合された両部材を該第
   ２の金属材料が選択的に非金属化されるに充分な条件下
   で第２の熱処理に供して該第２の金属材料層の少なくと
   も表面を非金属化させることを特徴とする材料接合方
   法。