JPH08319174A

JPH08319174A - セラミックス部材の接着前処理方法

Info

Publication number: JPH08319174A
Application number: JP7126073A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Hiroe; 誠一廣江
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1995-05-25
Filing date: 1995-05-25
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、接着剤を用いてセラミック
スからなる部材を他部材に接着する際に、接着強度を強
化することが可能なセラミックス部材の接着前処理方法
を提供することにある。【構成】接着剤を用いてセラミックスからなる部材１
１を他部材に接着する際に、前もってセラミックス部材
の接着面にレーザ光１３を照射して、セラミックス部材
の接着面に微細凹凸形状１５を形成することを特徴と
し、接着時には接着面に形成した微細凹凸形状の凹状部
に接着剤が入り込むことで、接着面が接着剤と接する表
面積が増大する、と同時にアンカー効果が発揮される。【効果】本発明によっては、接着剤を用いてセラミッ
クスからなる部材を他部材に接着する際に、接着強度の
強化を図ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスからなる
部材を他部材に接着する接着の方法に関し、より詳細に
は、セラミックス部材を他部材に接着する事前に、レー
ザ光を用いてセラミックス部材の接着面に微細凹凸形状
を形成することによって、接着強度の強化を図ることが
可能なセラミックス部材の接着前処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のセラミックス部材の接着技術で、
接着強度の強化を図るために、接着面に接着前処理を施
す方法としては、たとえば特開平５−２０６５５号公報
に記載されている紫外線−オゾン洗浄がある。特開平５
−２０６５５号公報に記載されている発明は、コンピュ
ータ・システムの記憶装置であるハードディスクドライ
ブの磁気ヘッド装置を製造する方法に関した発明であ
り、さらに詳しくは、磁気ヘッドのコアスライダーをサ
スペンションに接着する前の洗浄方法に関した発明であ
る。

【０００３】なお、近年１９７９年に、ＩＢＭ社が大容
量磁気ディスク装置３３７０に、コアスライダーがアル
ミナ・チタンカーバイド（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ）製の薄
膜磁気ヘッドを搭載して以来、薄膜磁気ヘッドのコアス
ライダー材料には、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）とチタンカ
ーバイド（ＴｉＣ）との焼結体セラミックスのアルミナ
・チタンカーバイドが一般的に用いられている。

【０００４】ここで、特開平５−２０６５５号公報に記
載されている紫外線−オゾン洗浄を簡単に説明すると、
この公報に記載の紫外線−オゾン洗浄では、低圧水銀灯
を光源とした波長１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍの紫
外線を接着面に照射することで、接着面に付着している
有機物からなる汚れを除去し、接着面を洗浄して、接着
強度の強化が図られている。

【０００５】接着面への紫外線照射の作用は、接着面に
付着している有機物からなる汚れを直接分解除去して接
着面を洗浄する、または、接着面に付着している有機物
からなる汚れを活性化して酸化作用を起こし易くしてい
る。なお、この酸化作用を起こし易くされた汚れは、紫
外線照射の作用で発生したオゾンより分離生成された活
性化酸素の酸化作用によって、揮発性の物質（たとえ
ば、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ、ＣＯ2 、ＮＯ2 等）へと分解変化さ
れ、揮発することにより除去される。

【０００６】ここで、波長が１８４．９ｎｍの紫外線は
オゾンの発生をうながし、波長が２５３．７ｎｍの紫外
線はオゾンの分解をうながして活性化酸素を発生させる
役割を果たしている。このオゾンの生成分解によって、
接着面に付着している有機物からなる汚れは除去され
て、接着面が洗浄される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】現在、国際ディスクド
ライブ協会（通称ＩＤＥＭＡ）が外形寸法を規格化して
いる磁気ヘッド装置のコアスライダーのうちで、最も市
場に出まわり多用されているコアスライダーは、２．０
５ｍｍ（長さ）×１．６ｍｍ（幅）×０．４３ｍｍ（高
さ）と非常に小さいものである。また、そのコアスライ
ダーとサスペンションとの接着において、要求される接
着強度は概ね６０ｇｆ程度であり、比較的小さい接着強
度である。

【０００８】精密機器に属する磁気ヘッド装置のコアス
ライダーやサスペンションのように、精密部品であっ
て、外形寸法が比較的小さな部材の接着においては、要
求される接着強度はさほど大きくなく、一般的には小さ
い。したがって、特開平５−２０６５５号公報に記載の
発明による紫外線−オゾン洗浄によっては、磁気ヘッド
装置のコアスライダーとサスペンションとの接着におい
て、充分な接着強度の強化が図られた。

【０００９】上記のごとく、特開平５−２０６５５号公
報に記載の発明によっては、磁気ヘッド装置の製造にお
けるコアスライダーとサスペンションとの接着におい
て、紫外線−オゾン洗浄の効果より、接着強度の強化と
接着不良の低減がなされ、信頼性の向上を図った磁気ヘ
ッド装置の製造方法が提供された。

【００１０】しかしながら、アルミナ・チタンカーバイ
ド（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ）に代表されるようなセラミッ
クス材料を、前記の磁気ヘッド装置のコアスライダーの
用途以外に、もっと大きな負荷が加わる構造用の部材に
使用し、そのセラミックスからなる部材を他部材と接着
剤を用いて接着により接合組立する場合、接着接合部の
接着強度には一般的に構造用部材として大きな負荷にも
耐え得るような接着強度が要求される。磁気ヘッド装置
の製造におけるコアスライダーとサスペンションとの接
着で要求される接着強度以上に、より大きな接着強度が
要求される。

【００１１】特開平５−２０６５５号公報に記載の紫外
線−オゾン洗浄によっては、磁気ヘッド装置の製造にお
けるコアスライダーとサスペンションとの接着で、充分
な接着強度の強化が図られた。しかしながら、セラミッ
クスからなる構造用部材を接着により接合して組み立て
るには、さらに大きな接着強度の強化をもたらす接着面
の接着前処理が必要不可欠である。

【００１２】特に、セラミックス部材同志の接合を行う
場合においては、一般的にセラミックスは高い硬度を有
する材料であるため、金属材料部材の接合の場合のよう
に雌ネジ穴を部材の接合面に直接設けて雄ネジで締結接
合することは困難である。したがって、セラミックス部
材の接合方法において、接着剤を用いた接着接合法は有
効な手段であり、その接着強度を接着前処理より強化す
ることは有意義なことである。

【００１３】そこで、本発明の目的は、接着剤を用いて
セラミックスからなる部材を他部材に接着する際に、接
着強度の強化を図ることが可能なセラミックス部材の接
着前処理方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のセラミックス部材の接着前処理方法は、下
記記載の手段を採用する。

【００１５】本発明のセラミックス部材の接着前処理方
法は、接着剤を用いてセラミックスからなる部材を他部
材に接着する際に、前もってセラミックスからなる部材
の接着面にレーザ光を照射して、セラミックスからなる
部材の接着面に微細凹凸形状を形成することを特徴とす
る。

【００１６】

【作用】本発明においては、接着剤を用いてセラミック
スからなる部材を他部材に接着する際に、前もってセラ
ミックスからなる部材の接着面にレーザ光を照射するこ
とによって接着強度の強化を図るが、ここでの、セラミ
ックスからなる部材の接着面へのレーザ光の照射には、
セラミックスからなる部材の接着面を改質する作用があ
る。具体的には、セラミックスからなる部材の接着面に
微細な凹凸形状を付加形成する作用がある。

【００１７】一般的に、セラミックス材料は、材料自体
に幾つかの物理的あるいは機械的特性を持たせるため
に、特定の性質を有する幾つかの異なった相が均一に混
合され形成されているが、このように幾つかの異なった
相が混合されているセラミックスに対してレーザ光を照
射すると、異なった各々の相においてはそれぞれ材質が
異なるために、それぞれに異なった反応を示す。

【００１８】具体的には、セラミックスにレーザ光を照
射すると、構成材質が異なる各々の相が、それぞれ異な
る加工速度で除去加工される。すなわち、相が異なる微
細な部分毎に、除去加工される加工深さが異なり、微細
な凹凸形状が形成される。

【００１９】この接着面への微細凹凸形状の形成によっ
ては、見かけ上の接着面積（接着面の縦横寸法の積）に
は変化はないが、接着時に接着剤が接着面の微細な凹凸
形状の凹形状部分に入り込むことにより、実際に接着面
が接着剤に接する表面積は増大することになる。そし
て、この接着表面積が増大することによっては、接着強
度の強化が図れるという効果がある。

【００２０】また、さらに、この接着面への微細凹凸形
状の形成によっては、接着時に接着剤が接着面の微細な
凹凸形状の凹状部分に入り込み、アンカー効果が発揮さ
れる。この効果によっても、接着強度の強化は図られ
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明による一実施例を、図面を基に
説明する。図１は本発明による複合セラミックス部材の
接着前処理方法の一実施例を示す概念図である。本実施
例では、接着剤を用いて、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）とチ
タンカーバイド（ＴｉＣ）との焼結体であるセラミック
スのアルミナ・チタンカーバイド（Ａｌ2 Ｏ3 −Ｔｉ
Ｃ）からなるセラミックス部材１１を他の部材に接着す
るにあたって、前もって、セラミックス部材１１の接着
面１１ａに、希ガス−ハライドエキシマをレーザ媒質と
した波長が２４８ｎｍのパルス発振のＫｒＦエキシマレ
ーザ光１３を照射して、複合セラミックス部材１１の接
着面１１ａに微細凹凸形状１５を形成している。

【００２２】図２は、本実施例において、アルミナ・チ
タンカーバイド（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ）からなるセラミ
ックス部材１１の接着面１１ａにＫｒＦエキシマレーザ
光１３を照射することにより、セラミックス部材１１の
接着面１１ａ上に形成した微細凹凸形状１５の電子顕微
鏡写真である。ちなみに、ここでは、アルミナ・チタン
カーバイド（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ）からなるセラミック
ス部材１１の接着面１１ａに、エネルギ密度が２．７ジ
ュール／平方センチメートルのＫｒＦエキシマレーザ光
１３を５０パルス／秒の繰り返し速度で１００パルス照
射して、微細凹凸形状１５を形成した。

【００２３】図２の電子顕微鏡写真からは、アルミナ・
チタンカーバイド（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ）からなるセラ
ミックス部材１１の接着面１１ａにＫｒＦエキシマレー
ザ光１３を照射することによって、セラミックス部材１
１の接着面１１ａ上に、５〜１０μｍ程度の大きさの微
細凹凸形状１５が形成されていることが確認できる。な
お、図２示す微細凹凸形状１５が形成されたセラミック
ス部材１１の接着面１１ａの表面粗さは、最大高さ（Ｒ
ｍａｘ）で２〜３μｍ程度である。

【００２４】上述のように、アルミナ・チタンカーバイ
ド（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ）からなるセラミックス部材１
１の接着面１１ａにＫｒＦエキシマレーザ光１３を照射
すると、接着面１１ａ上に微細凹凸形状１５が形成され
るのは、セラミックスであるアルミナ・チタンカーバイ
ド（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ）中に含まれるアルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3 ）相とチタンカーバイド（ＴｉＣ）相とに、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ光１３に対する反応の差があるためで
ある。

【００２５】具体的には、接着面１１ａにＫｒＦエキシ
マレーザ光１３を照射すると接着面１１ａは除去加工さ
れるが、セラミックスアルミナ・チタンカーバイド（Ａ
ｌ2Ｏ3 −ＴｉＣ）中に含まれるアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3
）相部分とチタンカーバイド（ＴｉＣ）相部分とで
は、除去加工が進行する加工速度に差があるためであ
る。さらに詳しくは、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）相部分と
チタンカーバイド（ＴｉＣ）相部分との加工速度では、
アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）相部分の加工速度のほうがチタ
ンカーバイド（ＴｉＣ）相部分の加工速度よりも大き
い。よって、接着面１１ａにＫｒＦエキシマレーザ光１
３を照射すると、接着面１１ａ内において、アルミナ
（Ａｌ2 Ｏ3 ）相部分は凹部１５ａ状となり、チタンカ
ーバイド（ＴｉＣ）相部分は凸状部１５ｂとなる。した
がって、接着面１１ａには、微細凹凸形状１５が形成さ
れる。

【００２６】ちなみに、アルミナ・チタンカーバイド
（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ）からなるセラミックス部材１１
の接着面１１ａにＫｒＦエキシマレーザ光１３を照射す
ることによって接着面１１ａ上に形成した微細凹凸形状
１５をエネルギ分散型Ｘ線マイクロアナライザで分析す
ると、微細凹凸形状１５の凸状部１５ｂの頂点付近から
は凹状部１５ａなどからよりもＴｉ成分が多く検出され
る。このことは、微細凹凸形状１５の凸状部１５ｂ付近
がチタンカーバイド（ＴｉＣ）相であることを示してい
る。

【００２７】また、アルミナ・チタンカーバイド（Ａｌ
2 Ｏ3 −ＴｉＣ）からなるセラミックス部材１１の接着
面１１ａにＫｒＦエキシマレーザ光１３を照射して、接
着面１１ａ上に微細凹凸形状１５をするに際しては、Ｋ
ｒＦエキシマレーザ光１３の照射パルス数を増すにつれ
て、あるいは、ＫｒＦエキシマレーザ光１３の強度（エ
ネルギ密度）を高くするにしたがって表面粗さが大きな
微細凹凸形状１５が形成される。

【００２８】上述のことから、ＫｒＦエキシマレーザ光
１３の照射パルス数を操作することやＫｒＦエキシマレ
ーザ光１３の強度を操作することによって接着面１１ａ
上に形成する微細凹凸形状１５の表面粗さに大小の差を
付けた幾つかのセラミックス部材１１について、それぞ
れを接着剤で他部材と接着し、その後、接着強度を求め
た結果を図３のグラフに示す。図３は、接着面１１ａ上
に微細凹凸形状１５を形成することによって接着強度の
強化が図られることを示したグラフである。

【００２９】図３のグラフの横軸は、表面粗さに差を付
けて形成した接着面１１ａ上の微細凹凸形状１５の表面
粗さを示している。グラフの横軸上で右方向ほど接着面
１１ａ上に形成した微細凹凸形状１５の表面粗さが大き
い状態である。すなわち、グラフの横軸上で右方向ほ
ど、接着面１１ａにより多くの微細凹凸形状１５が形成
してあることを意味する。

【００３０】図３のグラフの縦軸は、それぞれのセラミ
ックス部材１１を接着剤で他部材と接着して、その後、
剥離テストを行って求めた接着強度を示している。グラ
フの縦軸上で上方向ほど、接着強度が大きいことを意味
する。

【００３１】図３のグラフからは、接着面１１ａ上に形
成した微細凹凸形状１５の表面粗さが大きいほど、すな
わち、接着面１１ａにより多くの微細凹凸形状１５を形
成するほど、接着強度が向上し、強化されることがわか
る。このことは、接着剤を用いてアルミナ・チタンカー
バイド（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ）からなるセラミックス部
材１１を他部材に接着する際に、前もって、セラミック
ス部材１１の接着面１１ａにＫｒＦエキシマレーザ光１
３を照射する接着前処理を行って、接着面１１ａに微細
凹凸形状１５を形成すればするほど、その効果として接
着強度の強化がもたらされることを意味している。

【００３２】上述のように、接着面１１ａに微細凹凸形
状１５を形成することが、接着強度の強化につながるの
は、接着面１１ａへの微細凹凸形状１５の形成によっ
て、接着剤が接着面１１ａの微細凹凸形状１５の凹状部
１５ａに入り込み、接着面１１ａが接着剤に接する表面
積が増大するためである。また、さらに、この接着面１
１ａに形成した微細凹凸形状１５によっては、接着時に
接着剤が微細凹凸形状１５の凹状部１５ａへ入り込みア
ンカー効果が発揮されることによっても、接着強度の強
化が図られる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明かなように、本発明にお
いては、接着剤を用いてセラミックスからなる部材を他
部材に接着する際に、前もってセラミックスからなる部
材の接着面にレーザ光を照射して、セラミックスからな
る部材の接着面に微細な凹凸形状を形成する。

【００３４】したがって、接着時には、接着剤が接着面
の微細凹凸形状の凹状部に入り込み、接着面が接着剤と
接する表面積が増大する、また、さらには、接着剤が微
細凹凸形状の凹状部入り込むことによってはアンカー効
果が発揮される。このために、本発明によっては、接着
剤を用いてセラミックスからなる部材を他部材に接着す
る際に、接着強度の強化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるセラミックス部材の接
着前処理方法を示す概念図である。

【図２】本発明の実施例において、セラミックス部材の
接着面に形成した微細凹凸形状を示す電子顕微鏡写真で
ある。

【図３】本発明の実施例において、セラミックス部材の
接着面に微細凹凸形状を形成することにより、接着強度
の強化が図られることを示したグラフである。

【符号の説明】

１１セラミックス部材１１ａ接着面１３ＫｒＦエキシマレーザ光１５微細凹凸形状

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接着剤を用いてセラミックス部材を他部
材に接着する際に、前もってセラミックス部材の接着面
にレーザ光を照射して、セラミックス部材の接着面に微
細凹凸形状を形成することを特徴とするセラミックス部
材の接着前処理方法。
【請求項２】前記レーザ光はエキシマレーザ光である
ことを特徴とする請求項１に記載のセラミックス部材の
接着前処理方法。
【請求項３】前記セラミックス部材はアルミナチタン
カーバイドからなるセラミックス部材であることを特徴
とする請求項２に記載のセラミックス部材の接着前処理
方法。