JPH10273371A - 金属部材とセラミックス部材との接合構造およびその製造方法 - Google Patents

金属部材とセラミックス部材との接合構造およびその製造方法

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JPH10273371A
JPH10273371A JP9322570A JP32257097A JPH10273371A JP H10273371 A JPH10273371 A JP H10273371A JP 9322570 A JP9322570 A JP 9322570A JP 32257097 A JP32257097 A JP 32257097A JP H10273371 A JPH10273371 A JP H10273371A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】金属部材と、金属部材の少なくとも一部を収容
する収容孔を備えているセラミックス部材との接合構造
であって、金属部材の側壁面と収容孔の側壁面との間に
間隙が設けられている場合に、金属部材の接合強度を向
上させること。 【解決手段】金属部材１３Ａが収容孔４内に収容されて
いる。少なくとも金属部材１３Ａの底面５ａ側におい
て、金属部材の側壁面５ｂと収容孔４の側壁面４ｂとの
間に間隙９が設けられている。金属部材とセラミックス
部材１とを接合する導電性接合層１７が、金属部材の底
面５ａと収容孔の底面４ａとの間に形成されている。金
属部材の側壁面５ｂの少なくとも一部に、金属部材５を
構成する金属よりも導電性接合層１７に対する濡れ性が
低い膜１４Ａが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属部材とセラミック
ス部材との接合構造およびその製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体ウエハーの搬送、露光、Ｃ
ＶＤ、スパッタリング等の成膜プロセス、微細加工、洗
浄、エッチング、ダイシング等の工程において、半導体
ウエハーを吸着し、保持するために、静電チャックが使
用されている。こうした静電チャックの基材として、緻
密質セラミックスが注目されている。特に半導体製造装
置においては、エッチングガスやクリーニングガスとし
て、ＣｌＦ 3 等のハロゲン系腐食性ガスを多用する。ま
た、半導体ウエハーを保持しつつ、急速に加熱し、冷却
させるためには、静電チャックの基材が高い熱伝導性を
備えていることが望まれる。また、急激な温度変化によ
って破壊しないような耐熱衝撃性を備えていることが望
まれる。緻密な窒化アルミニウム又はアルミナ等は、前
記のようなハロゲン系腐食性ガスに対して高い耐食性を
備えている。
【０００３】また、半導体製造装置の分野において、プ
ラズマを発生させるための高周波電極を内蔵したサセプ
ターが実用化されているが、こうした高周波電力発生装
置の分野においても、窒化アルミニウム又はアルミナ等
の基材中に金属電極を埋設している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらの各装置におい
ては、窒化アルミニウム又はアルミナ等のセラミックス
基材中に金属電極を埋設し、外部の電力供給用コネクタ
ーに対して金属電極を電気的に接続する必要がある。し
かし、こうした接続部分は、酸化性雰囲気下、更には腐
食性ガス雰囲気下で、非常な高温と低温との熱サイクル
にさらされる。このような悪条件下においても、長期間
高い接合強度と良好な電気的接続とを保持することが望
まれている。
【０００５】本発明者は、半導体製造装置において用い
られるセラミックスヒーター、静電チャックおよび高周
波電極装置を製造するのに際して、窒化アルミニウムや
窒化珪素等からなる基体に機械加工によって孔を形成
し、この孔に内部の金属電極を露出させ、この孔に円柱
状の金具を挿入し、金具の先端面をろう付けすることを
提案した（特願平７−２１６５７号明細書）。
【０００６】しかし、特願平７−２１６５７号明細書に
記載した方法によると、次の問題がいまだ残されること
が判明してきた。即ち、所定の接合強度および導電性を
確保することができない場合があり、このため歩留りの
低下が生じていた。例えば、円柱状の金具の先端面を、
セラミックス基材側の収容孔の底面に対してろう付けし
た後、ろう材が金具側に濡れて上がり過ぎるため、収容
孔接合部に十分なろう材が残らない場合があった。その
ため、金具に対して応力を加えたときの強度が低くなる
傾向があった。
【０００７】本発明の課題は、金属部材と、この金属部
材の少なくとも一部を収容する収容孔を備えているセラ
ミックス部材との接合構造において、金属部材の接合強
度を向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属部材と、
この金属部材の少なくとも一部を収容する収容孔を備え
ているセラミックス部材との接合構造であって、金属部
材が収容孔内に収容されており、金属部材とセラミック
ス部材とを接合する導電性接合層が金属部材の底面と収
容孔の底面との間に形成されており、金属部材の側壁面
の少なくとも一部に、金属部材を構成する金属よりも導
電性接合層の濡れ性が低い膜が形成されていることを特
徴とする接合構造、およびその製造方法に係るものであ
る。
【０００９】本発明者は、まず、図１に示すような形態
のセラミックス部材１に対して、金属部材５を接合する
実験を行った。ここで、セラミックス部材１中には、後
述するような網状電極２が埋設され、一体焼結されてい
る。部材１の背面１ａ側に円形の凹部３を形成し、凹部
３の内側に、横断面が略円形の収容孔４を形成する。本
例では、円柱形状の金属部材５を収容孔４内に収容する
のに先立って、収容孔４の底面４ａおよび側壁面４ｂの
底面側部分を覆うように、金属箔６を形成した。
【００１０】金属部材５の底面５ａと収容孔４の底面４
ａとを対向させ、これらの間に平板形状のろう材を介在
させた。金属部材５の側壁面５ｂと収容孔４の側壁面４
ｂとの間には若干の間隙９がある。
【００１１】この状態でろう付けを行うことによって、
図１に示すように、金属部材５とセラミックス部材１と
を、ろう材からなる導電性接合層８によって接合するこ
とに成功した。しかし、金属部材５の接合強度、特に矢
印Ａ方向に加わる応力に対する接合強度が低くなること
があり、また接合部分の電気抵抗値が上昇し、発熱する
ことがあった。更に、大気中で高温にさらされると、網
状電極２が酸化され、接合強度及び導電性が著しく低下
した。
【００１２】本発明者はこの理由について検討したが、
この過程で、ろう材の一部分が、金属部材５の側壁面５
ｂと収容孔４の側壁面４ｂとの間隙９を上昇することに
着目した。即ち、ろう付け時には、ろう材に流動性が生
ずるために、金属部材５に加えられる若干の荷重や金属
部材５の自重によって、ろう材が流動し、収容孔４の周
縁部分へと向かって流れる。この際、一般的に、セラミ
ックス部材、特に窒化アルミニウム部材は、ろう材によ
って濡れにくいので、セラミックス部材の表面を金属箔
６によって被覆し、ろう材によって濡れやすいようにし
ている。これによって、収容孔４の底面４ａ上を側壁面
４ｂ側へと向かって流れてきたろう材の一部は、金属箔
６に沿って上昇する。
【００１３】しかし、ろう材の多くは、金属部材５の側
壁面５ｂに沿って上方へと向かって流れ、側壁面５ｂを
濡らす傾向がある。このために、側壁面５ｂに沿って上
方へと向かって、ろう材層１１が生ずる傾向がある。こ
のろう材層１１は、金属部材５の接合強度の増大に対す
る寄与が少ない。その上、ろう材層１１の生成に伴っ
て、本来、金属部材５の底面５ａと収容孔４の底面４ａ
との間に充填されるべきろう材が、上方へと向かって引
っ張られ、引け巣７が発生する。この引け巣７によっ
て、金属部材５の接合強度が低下したものと考えられ
る。また、引け巣があることで、網状電極２が露出する
場合があるため、大気中、高温にさらされると、酸化し
易くなることが考えられる。また、高温でハロゲンガス
等の腐食性ガスにさらされると、腐食し易くなることが
考えられる。
【００１４】本発明者は、この接合構造を更に検討し、
次に例示するような本発明の接合構造を想到した。
【００１５】即ち、図２（ａ）に示すように、金属部材
の本体５の底面５ａ、側壁面５ｂ、上側面５ｃ、Ｃ取り
面５ｄ上に、金属部材の表面よりも、ろう材等の導電性
接合材の濡れ性が低い膜３６を形成する。この膜として
は、金属酸化膜が特に好ましいが、金属部材５を構成す
る金属よりも導電性接合材の濡れ性が低い材質からなる
膜を使用できる。なお、ここで金属部材に対しＣ取り面
を形成したが、これをアール面に変えても良い。
【００１６】次いで、この膜３６のうち、導電性接合材
による濡れ性を維持したい部分を削除し、金属部材の本
体５の表面を露出させる。少なくとも、本体５の側壁面
５ｂのうち底面５ａ側において、膜３６を削除する必要
がある。この際、本体５を電力供給用部材として使用す
る実施形態においては、少なくとも本体５の上側面５ｃ
と底面５ａとにおいて、膜３６を削除しておくことが、
本体５における電気抵抗を低減させるために、特に好ま
しい。
【００１７】好ましくは、図２（ｂ）に示すように、本
体５の上側面５ｃ、底面５ａおよびＣ取り面５ｄから膜
３６を削除し、側壁面５ｂに膜１４Ａを残すことによっ
て、膜付きの金属部材１３Ａを得る。または、図２
（ｃ）に示すように、本体５の上側面５ｃ、底面５ａか
ら膜３６を削除し、側壁面５ｂおよびＣ取り面５ｄに膜
１４Ｂを残すことによって、膜付きの金属部材１３Ｂを
得る。
【００１８】次いで、図３に示すように、金属部材１３
Ａを収容孔４内に収容し、本体５の底面５ａを、ろう材
等の導電性接合材１６に対して対向させる。ここで、本
実施形態で接合に供するセラミックス部材１について述
べる。
【００１９】図８（ａ）および（ｂ）に示すように、セ
ラミックス部材１内には、網状の電極２が埋設されてい
る。電極２は、電極２の外周を構成する略円形の金属線
２ａと、金属線２ａの内側で編まれている網状の金属線
２ｂからなっている。金属２ａと２ｂとの間、複数の金
属線２ｂの間には、編み目２１が形成されている。ただ
し、２２は、半導体ウエハーを支持するためのピンを通
す孔である。
【００２０】図３において、導電性部材である網状電極
２の一部分２Ａが、収容孔４の底面４ａに露出してい
る。収容孔４の底面４ａおよび露出部分２Ａに対して導
電性接合材１６の表面１６ｂが対向しており、導電性接
合材１６の表面１６ａに対して、金属部材１３Ａの底面
５ａが対向している。この状態で全体を加熱することに
よって、図４に示す接合構造が得られる。
【００２１】図４においては、金属部材１３Ａの底面５
ａと収容孔４の底面４ａとの間に、導電性接合層１７が
形成されている。導電性接合材が溶融する際には、収容
孔４の表面にある金属箔６を濡らしながら流動する結
果、金属箔６の末端付近にまで導電性接合材が流動し、
導電性接合材の被覆層１８が生成する。
【００２２】これと同時に、導電性接合材は、金属部材
１３Ａの底面５ａを濡らす。しかし、金属部材の本体５
の側壁面５ｂ上に設けられている膜１４Ａの表面が、極
めて濡れにくいために、金属部材１３Ａの側壁面５ｂに
沿って、導電性接合材が上昇することはない。この結
果、図１に示したような導電性接合材の過剰な流動によ
る引け巣を防止できる。
【００２３】本発明においては、セラミックス部材の収
容孔の底面に、セラミックス部材の内部の導電性部材の
一部分を露出させて露出部分を部分的に形成し、セラミ
ックス部材と金属部材とを接合させるのと共に、セラミ
ックスの間から露出している露出部分をも、導電性接合
層と接合させることができる。これによって、セラミッ
クス部材と金属部材との接合強度を、一層向上させるこ
とができる。こうした特異な接合構造を採用すれば、た
とえセラミックス部材がろう材によって濡れにくいよう
な場合であっても、強固な接合力を得ることができる。
【００２４】ここで、図４に示す接合構造においては、
収容孔４の底面４ａに、セラミックス部材１の内部の網
状電極２の一部分が露出し、露出部分２Ａを部分的に形
成している。そして、セラミックス部材１と導電性接合
層１７とを接合させるのと共に（接合部分４０に該当す
る）、露出部分２Ａをも導電性接合層１７によって金属
部材５に対して接合させることができる（接合部分４１
が該当する）。
【００２５】また、図３において、金属部材１３Ａの代
わりに金属部材１３Ｂを使用することによって、図５に
示すような接合構造を得ることができる。ただし、図４
に示した構成部分と同じ構成部分には同じ符号を付け、
その説明は省略する。図５の接合構造においては、金属
部材の本体５のＣ取り面５ｄに膜１４Ｂが形成されてお
り、このためにＣ取り面５ｄは導電性接合材によって濡
れておらず、このため図４に示した導電性接合材の被覆
層１９が生成していない。
【００２６】図６の接合構造においては、収容孔４の底
面４ａと網状電極２との間に粉末焼結体３０が埋設され
ている。粉末焼結体３０の一方の表面３０ａが、導電性
接合層３５によって金属部材１３Ｂに接合されており、
粉末焼結体３０の他方の表面３０ｂが、網状電極２およ
びセラミックス基材に対して接合されている。本実施形
態では、収容孔４の底面４ａのうち粉末焼結体３０が露
出していない部分に金属箔６Ａを設けている。
【００２７】図６に示すように、粉末焼結体３０を、セ
ラミックス基材１内部の導電性部材２と金属部材１３Ｂ
との間に介在させる方が、導電性部材２に到達するまで
の、酸化性ガスないし腐食性ガスの伝達経路が長くなる
ので、一層好ましい。
【００２８】こうした接合構造を製造するためには、好
ましくは、図７に示すように、セラミックスの原料から
なる成形体３２を作成し、この成形体３２を焼成する。
成形体３２中には、網状の金属電極２と、粉末焼結体の
原料である金属粉末の成形体３３が埋設されている。た
だし、３２ｂは半導体ウエハーの設置面側であり、３２
ａは背面側である。この成形体３２を焼成することによ
って、同時に粉末成形体３３を焼結させて粉末焼結体３
０を得る。そして、背面１ａ側から研削加工を施し、収
容孔４を形成する。
【００２９】セラミックス部材の中に埋設される導電性
部材は、セラミックス粉末と同時に焼成するので、高融
点金属からなる面状のバルク材であることが特に好まし
い。こうした高融点金属としては、タンタル，タングス
テン，モリブデン，白金，レニウム、ハフニウム及びこ
れらの合金を例示できる。半導体汚染防止の観点から、
更に、タンタル、タングステン、モリブデン、白金及び
これらの合金が好ましい。しかし、セラミックスと同時
焼成のため、熱膨張がセラミックスに近い金属が好まし
く、例えば窒化アルミニウムセラミックスに対してはモ
リブデン、タングステンおよびこれらの合金が好まし
い。
【００３０】こうした面状のバルク材としては、次を例
示できる。 （１）薄板からなる、面状のバルク材。 （２）面状の電極の中に多数の小空間が形成されている
バルク材。これには、多数の小孔を有する板状体からな
るバルク材や、網状のバルク材を含む。多数の小孔を有
する板状体としては、パンチングメタルを例示できる。
ただし、バルク材が高融点金属からなり、かつパンチン
グメタルである場合には、高融点金属の硬度が高いの
で、高融点金属からなる板に多数の小孔をパンチによっ
て開けることは困難であり、加工コストも非常に高くな
る。この点、バルク材が金網である場合には、高融点金
属からなる線材が容易に入手でき、この線材を編組すれ
ば金網を製造できる。
【００３１】こうした金網のメッシュ形状、線径等は特
に限定しない。しかし、線径φ０．０３ｍｍ、１５０メ
ッシュ〜線径φ０．５ｍｍ、６メッシュにおいて、特に
問題なく使用できた。また、金網を構成する線材の幅方
向断面形状は、円形の他、楕円形、長方形等、種々の圧
延形状であってよい。ここで、１メッシュは１インチあ
たり１本という意味である。
【００３２】図９（ａ）は、金属電極として使用できる
パンチングメタル２３を示す斜視図である。パンチング
メタル２３は円形をしており、円形の平板２３ａ内に多
数の円形孔２３ｂが、碁盤目形状に多数形成されてい
る。図９（ｂ）は、金属電極として使用できる円形の薄
板２４を示す斜視図である。
【００３３】図９（ｃ）は、金属電極として使用できる
薄板２５を示す平面図である。薄板２５内には、細長い
直線状の切り込み２５ｂ、２５ｃが、互いに平行に合計
６列形成されている。このうち、３列の切り込み２５ｂ
は、図９（ｃ）において下側に開口しており、残り３列
の切り込み２５ｃは、上側に開口している。切り込み２
５ｂと２５ｃとは、交互に配置されている。こうした形
状を採用した結果、薄板によって細長い導電路が形成さ
れている。この導電路の両端２５ａに端子を接続する。
【００３４】ハロゲン系腐食性ガスまたはオゾンガス
を、成膜用ガス、エッチング用ガスとして使用する半導
体製造装置内に設置するための部材に対して、本発明の
接合構造を適用できる。
【００３５】こうした部材としては、セラミックス基材
中に抵抗発熱体を埋設したヒーター、セラミックス基材
中に静電チャック用電極を埋設した静電チャック、セラ
ミックス基材中に抵抗発熱体と静電チャック用電極とを
埋設した静電チャック付きヒーター、セラミックス基材
中にプラズマ発生用電極を埋設した高周波発生用電極装
置、セラミックス基材中にプラズマ発生用電極および抵
抗発熱体を埋設した高周波発生用電極装置等を例示でき
る。
【００３６】本発明において、セラミックス部材の材質
は限定されないが、特にフッ素系ハロゲンガスを用いる
装置には、窒化アルミニウム、アルミナが好ましい。ま
た、金属部材の材質も特に限定されないが、ニッケル、
モリブデン、タングステン、白金、ロジウムおよびこれ
らの合金のような、高融点金属が特に好適である。
【００３７】導電性接合層の材質は限定されないが、気
密性が高く、電気抵抗の小さいものが好ましい。この観
点からは、金属ろう材が特に好ましい。こうしたろう材
の化学組成は、特に限定するものでない。
【００３８】しかし、セラミックス部材そのものに対し
ても良好な接合力ないし濡れ易さを有するろう材が好ま
しい。セラミックス部材の基材を、緻密質アルミナまた
は窒化アルミニウムとした場合には、主成分がＣｕ、Ｎ
ｉ、ＡｇおよびＡｌのうちの１種類からなり、Ｍｇ、Ｔ
ｉ、ＺｒおよびＨｆのうちの１種類からなる活性金属を
０．３〜２０重量％と、第３成分５０重量％以下とを含
むろう材を使用することが好ましい。ただし、ハロゲン
系腐食性ガスに対する耐食性の必要な用途においては、
Ａｇ系のろう材は、耐蝕性が低いために、使用しない方
が好ましい。
【００３９】第３成分としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｕおよ
びＩｎのうちの少なくとも１種を用いることが、主成分
に影響を与えない点から好ましい。また、特に、主成分
がＡｌからなるろう材を用いると、低温で接合するた
め、接合後の熱応力が小さくなり好ましい。
【００４０】ここで、活性金属の配合量が０．３重量％
未満であると、濡れ性が悪くなり、接合しない場合があ
るとともに、２０重量％を超えると接合界面の反応層が
厚くなりクラックが発生する場合があるため、０．３〜
２０重量％であると好ましい。また、第３成分の合計の
配合量は、５０重量％を超えると、金属間化合物が多く
なり、接合界面にクラックが発生する場合があるため、
５０重量％以下であると好ましい。第３成分は含有され
ていなくとも良い。
【００４１】ここで、ろう材の主成分である金属の含有
割合は、ろう材の全含有量を１００重量％とした場合
に、活性金属成分および第３成分の含有割合を１００重
量％から差し引いた残部である。
【００４２】なお、接合にあたり、収容孔４の底面４
ａ、または底面４ａに対向しているろう材の表面に、
銅、アルミニウムおよびニッケルからなる群より選ばれ
た一種以上の金属からなる膜を、スパッタ、蒸着、摩擦
圧接、メッキおよび金属箔の挿入等の方法により設ける
ことが、より好ましい。これらの膜は、ろう材とのぬれ
性を良くする効果がある。
【００４３】また、接合にあたり、収容孔４の底面４ａ
に、または底面４ａに対向しているろう材の表面に、マ
グネシウム、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムか
らなる群より選ばれた一種以上の金属からなる膜を、ス
パッタ、蒸着、摩擦圧接、メッキおよび金属箔の挿入等
の方法により設けることがより好ましい。これらの膜に
よって、ろう材との反応が良くなる効果がある。これら
の各金属膜の膜厚は、０．５〜５μｍとすることが好ま
しい。
【００４４】図４、５、６に示すような各例において、
金属部材の側壁面と収容孔４の側壁面４ｂとの間隙９の
大きさｐは、０．２〜１．０ｍｍとすることが好まし
い。ｐが０．２ｍｍ未満であると、間隙９を毛細管現象
によって導電性接合層が上昇し易くなり、接合材の残留
応力緩和効果が少なくなり、セラミックスにクラックが
発生し易くなる。ｐが１．０ｍｍを越えると、金属部材
５に対して矢印Ａ方向（図１参照）に応力が加わったと
きに、金属部材５が外れ易くなる。
【００４５】金属部材の表面に設ける膜３６は、金属部
材を構成する金属よりも導電性接合層の濡れ性が低い膜
であれば使用でき、以下のものを例示できる。
【００４６】（１）金属部材を構成する金属の酸化によ
って生成した金属酸化物膜、金属部材を構成する金属の
窒化によって生成した金属窒化物膜、または金属部材を
構成する金属の炭化によって生成した金属炭化物膜。こ
のように金属部材の酸化、窒化、炭化によって生成した
膜を採用すると、加熱ろう付け段階や、静電チャック等
を使用する際に本発明の接合部分に加わる熱サイクルに
よって、膜が金属部材から剥離しにくいため、また膜の
厚さおよび物性が均一になり易いために、特に好まし
い。これらの中では、特に金属酸化物膜が好ましい。
【００４７】大気中で金属部材を熱処理することによっ
て金属酸化物膜を生成することによって、最も容易に金
属酸化物膜を得ることができる。更には、酸やアルカリ
などの薬品による処理といった公知の方法によって、金
属酸化物膜、金属窒化物膜、金属炭化物膜を設けること
ができる。
【００４８】（２）窒化ホウ素膜またはカーボン膜。こ
の場合にも、加熱ろう付け段階や、本発明の接合部分に
加わる熱サイクルによって、膜が金属部材から剥離しに
くいために、特に好ましい。
【００４９】（３）金属の酸化物、炭化物、窒化物であ
って、金属部材の酸化、炭化、窒化以外の処理で得られ
るもの。この処理方法としては、例えば金属部材の所定
部分に、金属酸化物、金属窒化物又は金属炭化物を含有
するペーストを塗布して塗布層を形成し、この塗布層を
熱処理することができる。この場合、金属としては、Ｔ
ｉ、Ａｌ、Ｍｇが特に好ましい。
【００５０】
【実施例】以下、更に具体的な実験結果について述べ
る。 （比較例）図１を参照しつつ説明した手順に従って、プ
ラズマ発生用電極装置１を製造した。ただし、網状電極
２としては、直径φ０．１２ｍｍのモリブデン線を、１
インチ当たり５０本の密度で編んだ金網を使用した。こ
の金網を、窒化アルミニウム粉末の予備成形体中に埋設
した。
【００５１】この予備成形体を型内に設置し、カーボン
フォイル内に密封した。この状態で、１９５０℃の温
度、２００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力および２時間の保持時間
で、ホットプレス法によって、この成形体を焼成し、焼
結体を得た。この焼結体の相対密度は、９８．０％以上
であった。
【００５２】得られたプラズマ発生用電極装置１の寸法
は、直径は２００ｍｍであり、厚さは８ｍｍであった。
得られた焼結体の背面側から、マシニングセンターによ
って、直径５ｍｍ、深さ８ｍｍの収容孔４を設け、網状
電極２を収容孔４の底面４ａに露出させた。直径６ｍｍ
のチタン箔（厚さ５μｍ）６を収容孔４の底面４ａに敷
設した。
【００５３】厚さ２００μｍの純Ａｇの組成を有するろ
う材板１６を収容孔内に設置し、長さ６ｍｍのニッケル
製の金属部材５を収容孔４内に挿入した。金属部材５の
中心には、接合後にトルク試験を実施できるように、Ｍ
３のネジ穴が深さ２ｍｍに加工されている。金属部材５
に５０ｇの荷重を加えつつ、真空中で９７０℃で熱処理
を行い、ろう付けを行った。
【００５４】この結果、図１に示すような接合構造が形
成された。この金属部材５に対して、矢印Ａ方向に向か
ってトルクを負荷する試験を行った。この結果、金属部
材５の外れなしに負荷可能な最大トルクは、５ｋｇ／ｃ
ｍであった。
【００５５】（本発明例）図３、図４を参照しつつ説明
した手順に従って、本発明例のプラズマ発生用電極装置
１を製造した。ただし、網状電極２、セラミックス部材
１は、比較例と同様とした。
【００５６】得られた焼結体の背面側から、マシニング
センターによって、直径５ｍｍ、深さ８ｍｍの収容孔４
を設け、網状電極２を収容孔４の底面４ａに露出させ
た。直径６ｍｍのチタン箔（厚さ５μｍ）６を収容孔４
の底面４ａに敷設した。厚さ２００μｍの純Ａｇの組成
を有するろう材板１６を収容孔内に設置した。
【００５７】一方、図２（ａ）に示すように、ニッケル
製の金属部材５の表面に、大気中、１０００℃×２時間
の熱処理により、酸化膜３６を形成した。次いで、図２
（ｂ）に示すように、サンドペーパー法によって、上側
面５ｃ、底面５ａおよびＣ取り面５ｄから膜３６を削除
した。
【００５８】図３に示すように、金属部材１３Ａを収容
孔４内に挿入した。金属部材１３Ａの中心には、接合後
にトルク試験を実施できるように、Ｍ３のネジ穴が深さ
２ｍｍに加工されている。金属部材１３Ａに５０ｇの荷
重を加えつつ、真空中で９７０℃で熱処理を行い、ろう
付けを行った。
【００５９】この結果、図４に示すような接合構造が形
成された。この金属部材５に対して、矢印Ａ方向に向か
ってトルクを負荷する試験を行った。この結果、金属部
材５の外れなしに負荷可能な最大トルクは、１０ｋｇ／
ｃｍであった。
【００６０】
【発明の効果】以上から判るように、本発明によれば、
金属部材と、この金属部材の少なくとも一部を収容する
収容孔を備えているセラミックス部材との接合構造にお
いて、金属部材の接合強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明者が検討した比較例の接合構造を示す断
面図である。
【図２】（ａ）は、金属部材５の表面に膜３６を形成し
た後の状態を示す断面図であり、（ｂ）は、金属部材１
３Ａを示す断面図であり、（ｃ）は、金属部材１３Ｂを
示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る図４の接合構造を製
造する前の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る接合構造を示す断面
図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る接合構造を示す断
面図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態に係る接合構造を示
す断面図である。
【図７】図６のセラミックス部材１の製造に使用するた
めの成形体３２を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、図３〜図６に示す接合構造を適用し
たセラミックス部材１を示す破断斜視図であり、（ｂ）
は、（ａ）のセラミックス部材１中に埋設されている網
状電極２を示す斜視図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、セラミ
ックス部材内に埋設するための、面状のバルク材からな
る電極の形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ セラミックス部材 １ａ 背面 ２ 網状電極
（導電性部材の一種） ２Ａ 導電性部材の露出部分
４ 収容孔 ４ａ 収容孔４の底面 ４ｂ 収
容孔４の側壁面 ５ 金属部材（金属部材の本体） ５ａ 金属部材の底面 ５ｂ 金属部材の側壁面
５ｃ 金属部材の上側面 ５ｄ 金属部材のアール面 ６、６Ａ 収容孔の表面
を被覆する金属箔 ７ 引け巣 １１ 金属部材５の表面に沿って上昇し
た導電性接合材 １３Ａ、１３Ｂ 膜付きの金属部材
１４Ａ、１４Ｂ 金属部材５よりも導電性接合材の
濡れ性が低い膜 １６ 導電性接合材 １７ 導電
性接合層 １８ 金属箔上の導電性接合材の被覆層
１９ 金属部材のアール面上の導電性接合材の被覆層
３０ 粉末焼結体

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属部材と、この金属部材の少なくとも一
    部を収容する収容孔を備えているセラミックス部材との
    接合構造であって、前記金属部材が前記収容孔内に収容
    されており、前記金属部材と前記セラミックス部材とを
    接合する導電性接合層が前記金属部材の底面と前記収容
    孔の底面との間に形成されており、前記金属部材の側壁
    面の少なくとも一部に、前記金属部材を構成する金属よ
    りも前記導電性接合層の濡れ性が低い膜が形成されてい
    ることを特徴とする、金属部材とセラミックス部材との
    接合構造。
  2. 【請求項２】前記金属部材の前記側壁面の全面に前記膜
    が形成されていることを特徴とする、請求項１記載の金
    属部材とセラミックス部材との接合構造。
  3. 【請求項３】前記金属部材の下部にＣ取り面又はアール
    面が形成されており、前記膜が前記Ｃ取り面又はアール
    面上に形成されていないことを特徴とする、請求項１ま
    たは２記載の金属部材とセラミックス部材との接合構
    造。
  4. 【請求項４】前記セラミックス部材中に導電性部材が一
    体焼結によって埋設されており、この導電性部材の一部
    が前記収容孔の前記底面に露出しており、前記導電性部
    材の前記収容孔に露出している露出部分と前記金属部材
    の底面とが前記導電性接合層を介して電気的に接続され
    ていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つ
    の請求項に記載の金属部材とセラミックス部材との接合
    構造。
  5. 【請求項５】前記セラミックス部材中に、面状の金属電
    極および低熱膨張金属の粉末焼結体が埋設されており、
    前記金属電極が、多数の小空間が形成されているバルク
    材からなり、この金属電極に対して前記粉末焼結体が電
    気的に接続されており、前記粉末焼結体の一部が前記収
    容孔の前記底面に露出しており、前記粉末焼結体の前記
    収容孔に露出している露出部分と前記金属部材の底面と
    が前記導電性接合層を介して電気的に接続されているこ
    とを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項
    に記載の金属部材とセラミックス部材との接合構造。
  6. 【請求項６】前記膜が、前記金属部材を構成する前記金
    属の酸化によって生成した金属酸化物膜、前記金属部材
    を構成する前記金属の窒化によって生成した金属窒化物
    膜および前記金属部材を構成する前記金属の炭化によっ
    て生成した金属炭化物膜からなる群より選ばれているこ
    とを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの請求項
    に記載の金属部材とセラミックス部材との接合構造。
  7. 【請求項７】前記膜の材質が、窒化ホウ素およびカーボ
    ンからなる群より選ばれていることを特徴とする、請求
    項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の金属部材とセ
    ラミックス部材との接合構造。
  8. 【請求項８】金属部材と、この金属部材の少なくとも一
    部を収容する収容孔を備えているセラミックス部材との
    接合構造であって、前記金属部材が前記収容孔内に収容
    されており、前記金属部材と前記セラミックス部材とを
    接合する導電性接合層が前記金属部材の底面と前記収容
    孔の底面との間に形成されている接合構造を製造するの
    に際して、 前記金属部材の前記側壁面の少なくとも一部に、前記金
    属部材の表面よりも導電性接合層の濡れ性が低い膜を形
    成し、前記金属部材を前記収容孔内に収容し、前記金属
    部材と前記セラミックス部材とを接合するための導電性
    接合材を前記金属部材の底面と前記収容孔の底面との間
    に設置し、少なくとも前記導電性接合材を加熱すること
    によって前記導電性接合層を形成することを特徴とす
    る、金属部材とセラミックス部材との接合構造の製造方
    法。
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