KR100709544B1 - 접합체 및 접합 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 접합체가 제1 세라믹스 부재와, 제2 세라믹스 부재와, 연질 금속을 포함하고, 연질 금속의 액상선 미만의 접합 온도에서 열 압접됨으로써, 제1 세라믹스 부재와 제2 세라믹스 부재를 접합하는 접합층을 마련하는 것을 목적으로 한다.

Description

접합체 및 접합 방법{JOINED BODY AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 접합체의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 세라믹스 히터의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 제1 세라믹스 부재
12 : 제2 세라믹스 부재
13, 23 : 접합층
20 : 세라믹스 히터
21 : 기체(제1 세라믹스 부재)
22 : 관형 부재(제2 세라믹스 부재)
24 : 저항 발열체
본 발명은 세라믹스 부재를 접합하는 접합체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 세라믹스끼리를 접합하고, 접합체를 제조하는 방법으로서, 고상 접합 이나 액상 접합 등이 제안되어 있다. 예컨대, 질화알루미늄의 접합면에 질산이트륨을 도포하고, 1800 ℃로 고상 접합하는 방법이 제안되어 있다(특허 공개 평8-73280호 공보). 또한, 질화알루미늄간에 질화알루미늄 입자와 융재를 혼합한 접합제를 개재시키고, 그 접합제를 용융시켜 접합 부분에 질화알루미늄을 재결정시키는 액상 접합이 제안되어 있다(특허 공개 평10-273370호 공보).
그러나, 고상 접합 및 액상 접합 모두 접합 온도가 1500 ℃ 이상으로 고온이기 때문에, 접합시에 세라믹스 부재가 변형되거나, 세라믹스 부재 표면이 변질되어 버리는 경우가 있었다. 이 때문에 접합 후에 가공해야 하는 경우가 있었다.
본 발명의 목적은 접합에 의한 세라믹스 부재의 변형이나 변질을 방지하는 접합체 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 일 실시형태의 접합체는 제1 세라믹스 부재와, 제2 세라믹스 부재와, 연질 금속을 포함하고, 이 연질 금속의 액상선 미만의 접합 온도에서 열 압접됨으로써 제1 세라믹스 부재와 제2 세라믹스 부재를 접합하는 접합층을 마련한다.
본 발명에 따른 일 실시형태의 접합체의 제조 방법은 제1 세라믹스 부재와 제2 세라믹스 부재 사이에 연질 금속을 함유하는 접합층을 개재시키고, 연질 금속의 액상선 미만의 접합 온도에서 제1 세라믹스 부재와 제2 세라믹스 부재를 열 압접한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 접합체(10)는 제1 세라믹스 부재(11)와, 제2 세라믹스 부재(12)와, 접합층(13)을 구비한다. 접합층(13)은 연질 금속을 포함한다. 그리고, 접합층(13)은 연질 금속의 액상선 미만의 접합 온도에서 열 압접됨으로써, 제1 세라믹스 부재(11)와 제2 세라믹스 부재(12)를 접합한다.
제1 세라믹스 부재(11)와 제2 세라믹스 부재(12)는 동종의 세라믹스에 의해 형성되더라도 좋고, 이종(異種)의 세라믹스에 의해 형성되더라도 좋다.
제1 세라믹스 부재(11)와 제2 세라믹스 부재(12)의 열팽창 계수의 차는 1 ppm/k 이하인 것이 바람직하다. 이에 따르면, 접합에 의한 변형을 한층 더 억제할 수 있다.
예컨대, 제1 세라믹스 부재(11), 제2 세라믹스 부재(12)로서, 알루미나(A12O3), 질화알루미늄(AlN), 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4), 사이얼론(SiAlON) 등을 포함하는 것을 이용할 수 있다. 제1 세라믹스 부재(11), 제2 세라믹스 부재(12)는 알루미나 또는 질화알루미늄을 포함하는 것이 바람직하다.
접합층(13)은 연질 금속으로서, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등을 포함할 수 있다. 접합층(13)은 알루미늄 합금을 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 접합 온도를 한층 더 낮게 할 수 있고, 접합에 의한 변형이나 변질을 한층 더 억제할 수 있다. 예컨대, 접합층(13)이 알루미늄 합금을 함유하는 경우, 그 접합 온도를 600 ℃ 이하로 설정할 수도 있다.
알루미늄 합금은 마그네슘(Mg)을 0.5 내지 5 중량% 포함하는 것이 바람직하 다. 마그네슘은 500 ℃ 이상에서 증기압이 상승한다. 또한, 마그네슘은 강한 환원력을 갖는다. 이 때문에, 알루미늄 합금이 소정량의 마그네슘을 포함함으로써, 열 압접을 행할 때에 알루미늄 합금에 포함된 마그네슘이 알루미늄 합금의 표면 산화막을 파괴하고, 알루미늄 합금 표면의 활성을 증대시킬 수 있다. 그 결과, 밀착성을 향상시킬 수 있고, 보다 양호한 접합 상태를 얻을 수 있다.
또한, 제1 세라믹스 부재(11), 제2 세라믹스 부재(12)로서 알루미나나 질화알루미늄을 이용한 경우에 접합층(13)은 알루미늄 합금을 포함하는 것이 바람직하다. 이 조합에 의하면, 제1 세라믹스 부재(11)나 제2 세라믹스 부재(12)와, 접합층(13)과의 친화성을 향상시킬 수 있고, 밀착성이 높은 양호한 접합 상태를 얻을 수 있다.
접합층(13)의 두께는 0.05 내지 0.3 mm인 것이 바람직하다. 이에 따르면, 접합에 의한 변형이나 변질을 적절히 억제할 수 있다.
또한, 접합체(10)는 접합 온도를 연질 금속의 액상선 미만, 또한 연질 금속의 고상선으로부터 30 ℃ 감산한 온도 이상, 즉 (고상선 - 30 ℃) 이상으로 설정하여 얻어진 것이 바람직하다.
여기서, 상기 접합 온도를 액상선 이상으로 설정하면, 연질 금속이 용융되어 접합하는 액상 접합이 된다. 이 액상 접합에서는, 이하의 문제가 있다. (1) 응고할 때 구멍이 발생하기 때문에, 제1, 제2의 세라믹스 부재(11, 12)와 접합층(13)의 접합 부분에 틈이 형성되고, 이 틈으로부터 가스가 샐 우려가 있다. (2) 접합층(13)의 두께를 제어하는 것이 어려워진다. (3) 예컨대, Al-Si-Mg 합금을 연질 금 속으로 하면, 액상 접합 후에 함금 성분 중 Si가 편석(偏析)되고, 할로겐 플라즈마 환경에서 사용하면 Si를 선택 부식하기 때문에, 접합 부분의 수명이 짧아진다. 따라서, 상기 접합 온도는 액상선 미만으로 설정해야 한다.
한편, 접합 온도를 고상선보다 30 ℃ 감산한 온도 미만으로 설정하면, 연질 금속이 연화되고, 제1, 제2의 세라믹스 부재(11, 12)의 접합면에 형성된 미세한 요철에 접합재가 충분히 들어가지 않기 때문에, 제1, 제2 세라믹스 부재(11, 12)와 접합층(13)의 접합 부분에 틈이 형성되고, 이 틈으로부터 가스가 샐 우려가 있다. 따라서, 접합 온도는 고상선보다 30 ℃ 감산한 온도 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 접합 온도에 설정함으로써, 제1, 제2 세라믹스 부재(11, 12)의 접합시의 열에 의한 변형이나 변질을 방지하면서, 밀착성이 높은 양호한 접합 상태를 얻을 수 있다.
또한, 접합체(10)는 열 압접에서의 압력을 4.9 내지 19.8 MPa로 설정하여 얻어진 것이 바람직하다. 이에 따라서도, 접합에 의한 변형이나 변질을 방지하면서, 밀착성이 높은 양호한 접합 상태를 얻을 수 있다.
이러한 접합체에는 도 2에 도시하는 세라믹스 히터(20)도 있다. 세라믹스 히터(20)는 반도체 기판이나 액정 기판 등의 기판을 가열할 수 있다. 세라믹스 히터(20)는 기체(基體)(21)와, 관형 부재(22)와, 접합층(23)과, 급전 부재(25)를 구비한다. 세라믹스 히터(20)는 제1 세라믹스 부재를 저항 발열체(24)가 매설된 기체(21)로 하고, 제2 세라믹스 부재를 관형 부재(22)로 한 접합체이다.
구체적으로, 기체(21)의 기판 가열면의 이면에 관형 부재(22)가 접합층(23)을 통해 접합되어 있다. 기체(21)에는 저항 발열체(24)가 매설되어 있다. 관형 부재(22)는 기체(21)를 지지한다. 또한, 관형 부재(22)는 그 내측에 급전 부재(25)를 수용한다.
저항 발열체(24)에는 급전 부재(25)가 접속되어 있다. 저항 발열체(24)는 전기를 공급받아 발열하고, 기체(21)의 기판 가열면의 온도를 상승시킨다. 저항 발열체(24)는 텅스텐, 몰리브덴, 탄화텅스텐 등의 고융점 재료에 의해 형성할 수 있다.
세라믹스 히터(20)에서도, 기체(21)와 관형 부재(22)는 동종의 세라믹스에 의해 형성되더라도 좋고, 이종의 세라믹스에 의해 형성되더라도 좋다. 또한, 기체(21)와 관형 부재(22)의 열팽창 계수의 차는 1 ppm/k 이하인 것이 바람직하다. 예컨대, 기체(21)나 관형 부재(22)는 알루미나, 질화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 사이얼론 등에 의해 형성할 수 있다. 기체(21)나 관형 부재(22)는 알루미나 또는 질화알루미늄에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 내식성이나 내열성이 우수한 세라믹스 히터(20)를 제공할 수 있다. 특히, 질화알루미늄을 이용한 경우에는 기판 가열면의 균열성(均熱性)도 향상될 수 있다.
접합층(23)은 연질 금속으로서 알루미늄, 알루미늄 합금 등을 포함할 수 있다. 접합층(23)은 알루미늄 합금을 포함하는 것이 바람직하다. 알루미늄 합금은 마그네슘(Mg)을 0.5 내지 5 중량% 포함하는 것이 더 바람직하다. 접합층(23)의 두께는 0.05 내지 0.3 mm인 것이 바람직하다.
세라믹스 히터(20)는 접합 온도를 연질 금속의 액상선 미만, 또한 연질 금속의 고상선으로부터 30 ℃ 감산한 온도 이상, 즉 (고상선 - 30 ℃) 이상으로 설정하여 얻어진 것이 바람직하다. 또한, 세라믹스 히터(20)는 열 압접에서의 압력을 4.9 내지 19.8 MPa로 설정하여 얻어진 것이 바람직하다.
도 1에 도시한 접합체(10)는 제1 세라믹스 부재(11)와 제2 세라믹스 부재(12) 사이에 연질 금속을 함유하는 접합층(13)을 개재시키고, 그 연질 금속의 액상선 미만의 접합 온도에서 제1 세라믹스 부재(11)와 제2 세라믹스 부재(12)를 열 압접함으로써 제조할 수 있다.
접합층(13)의 형상은 한정되지 않지만, 예컨대 연질 금속판이나 연질 금속 시트 등을 이용할 수 있다. 접합 온도는 연질 금속의 액상선 미만, 또한 연질 금속의 고상선으로부터 30 ℃ 감산한 온도 이상, 즉 (고상선 - 30 ℃) 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 열 압접에서의 압력은 4.9 내지 19.8 MPa인 것이 바람직하다.
도 2에 도시한 세라믹스 히터(20)도, 기체(21)와 관형 부재(22) 사이에 연질 금속을 함유하는 접합층(23)을 개재시키고, 그 연질 금속의 액상선 미만의 접합 온도에서 기체(21)와 관형 부재(22)를 열 압접함으로써 제조할 수 있다. 접합층(23)은, 예컨대 링 형상의 연질 금속판이나 연질 금속 시트 등을 이용할 수 있다.
기체(21)는, 예컨대 코일형이나 선형의 고융점 재료의 벌크를 저항 발열체(24)로서 매설시킨 세라믹스의 성형체를 소성함으로써 제조할 수 있다. 또는, 기체(21)는 세라믹스 소결체상에 스크린 인쇄 등에 의해 고융점 재료를 포함하는 인 쇄 페이스트를 인쇄하여 저항 발열체(24)를 형성하고, 그 위에 세라믹스의 성형체를 적층하여, 일체로 소성하는 것에 의해서도 제조할 수 있다.
급전 부재(25)는 기체(21)와 관형 부재(22)를 접합한 후에 저항 발열체(24)에 접속될 수 있다. 예컨대, 관형 부재(22) 내에 급전 부재(25)를 삽입하고, 납 접합 등에 의해 저항 발열체(24)와 급전 부재(25)를 접합할 수 있다.
본 실시형태의 접합체(10), 세라믹스 히터(20) 및 이들의 제조 방법에 따르면, 접합 온도를 연질 금속의 액상선 미만의 저온으로 할 수 있기 때문에, 접합에 의한 세라믹스 부재의 변형이나 변질을 방지할 수 있다. 따라서, 접합 후에 변형을 수정하기 위한 가공 등을 할 필요가 없다.
특히, 세라믹스 히터(20)는 접합에 의해 변형이나 변질이 생기면, 기체(21)의 기판 가열면의 균열성이 손상될 우려가 있다. 그러나, 본 실시형태의 세라믹스 히터(20)에 따르면, 접합에 의한 변형이나 변질을 방지할 수 있기 때문에, 기체(21)와 관형 부재(22)를 접합한 후에도, 기판 가열면의 균열성을 유지할 수 있다. 이에 따라, 제조 관리가 쉬워진다고 하는 이점도 있다.
이와 같이 세라믹스 히터(20)는 높은 균열성을 유지할 수 있기 때문에, 반도체 제조나 액정 제조에 이용할 수 있다. 예컨대, 세라믹스 히터(20)는 CVD, PVD, 에칭 등의 공정에서 기판을 적절히 가열할 수 있다.
(실시예 1)
도 1에 도시한 접합체(10)를 제조하였다. 제1 세라믹스 부재(11), 제2 세라믹스 부재(12)로서 직경 40 mm, 두께 20 mm의 원판형 소결체를 준비하였다. 이번 세라믹스 소결체로서, 질화알루미늄, 탄화규소, 알루미나, 질화규소를 마련하였다. 또한, 접합층(13)으로서 직경 40 mm, 두께 0.1 mm의 알루미늄 합금(JIS BA4004)을 준비하였다.
제1 세라믹스 부재(11)와 제2 세라믹스 부재(12) 사이에 접합층(13)을 삽입하였다. 제1 세라믹스 부재(11)와 제2 세라믹스 부재(12) 사이에 접합층(13)을 개재시킨 상태로, 열 압접을 행하였다. 구체적으로, 핫 프레스 장치를 이용하여 진공도 1 Pa의 진공중에서, 알루미늄 합금의 액상선 미만, 또한 고상선으로부터 30 ℃ 감산한 온도(고상선 - 30 ℃) 이상인 550 ℃까지 승온하고, 550 ℃로 5 시간 유지하였다. 또한, 사용한 알루미늄 합금의 액상선은 591 ℃, 고상선은 559 ℃이다. 또한, 550 ℃에서의 유지를 시작한 시점에서부터 일축 방향[제1 세라믹스 부재(11)와 제2 세라믹스 부재(12)를 누르는 방향]으로 9.8 MPa로 가압을 시작하고, 실온으로 냉각되기까지 계속 가압하여, 접합하였다. 이에 따라, 직경 40 mm, 두께 약 40 mm의 접합체(10)를 제조하였다.
접합체(10)는 접합에 의해서도, 변형이나 변질이 보이지 않았다. 또한, 접합체(10)로부터 JIS R1601에 준거한 4×3×40 mm의 휨 시험편을 잘라냈다. 그리고, 형광 탐상액에 의해 결함을 검사한 후, 실온에서 4점 휨 시험을 실시하였다. 시험편은 10 개 준비하고, 4점 휨 강도의 평균치를 구하였다.
4점 휨 시험 결과를 표 1에 나타낸다. No. 1 내지 4는 결함이 확인되지 않았고, 파단 위치는 모재 내부이며 건전한 접합을 실시할 수 있었다. 또한, 미리 모재만의 시험편을 제조하고 4점 휨 강도를 접합체와 비교하였다. No. 1 내지 7의 접합체의 4점 휨 강도 평균치는 각각의 세라믹스 모재 강도와 동등하였다. 또한, 파단 위치는 제1 세라믹스 부재(11) 또는 제2 세라믹스 부재(12) 중 하나의 내부, 즉 질화알루미늄 소결체의 내부였다. 그리고, 제1 세라믹스 부재(11) 및 접합층(13)의 접합면과, 제2 세라믹스 부재(12) 및 접합층(13)의 접합면에서 박리되는 경우는 없었다. 또한, No. 8은 탄화규소에서 카본량이 다른 2 종류의 기초 탄화규소(A), 탄화규소(B)는 그 열팽창 계수가 각각 4.0 ppm/k, 3.0 ppm/k 이고, 열팽창 계수의 차가 1 ppm/k인 것이었지만, 양호한 강도를 나타내었다. 한편, 비교예 1은 제1 세라믹스 부재와 제2 세라믹스 부재의 열팽창 계수의 차가 2.5 ppm/k로 크기 때문에, 접합체에는 크랙이 발생하고, 4점 휨 강도는 250 MPa이며 각 모재의 강도보다 뒤떨어져 있었다. 또한, 비교예 2는 접합재 중의 Mg량이 너무 적고 접합 계면의 활성력이 부족하였기 때문에 강도가 낮았으며, 비교예 3은 반대로 접합재중의 Mg량이 너무 많아서 Mg 자체의 산화막이 두꺼워 강도가 낮았고, 비교예 4는 접합재가 너무 얇아서 응력 완충 효과가 없어 강도가 낮았으며, 비교예 5는 반대로 접합재가 너무 두꺼워 열팽창 계수의 차의 영향이 커서 강도가 낮았다. 또한, 비교예 2 내지 5는 크랙이 발생하지 않았지만, 접합 계면에 틈이 남아있었다.
접합체의 4점 휨강도
No. 제1 세라믹스 제2 세라믹스 접합재 조성 (중량%) 접합층 두께 (mm) 4점 휨강도 (MPa) 결함 파단 위치
접합체 모재
1-1 질화알루미늄 질화알루미늄 Al-10Si- 1.5Mg 0.12 320 350 없음 모재 내부
1-2 탄화규소 탄화규소 " 0.12 550 570 " "
1-3 알루미나 알루미나 " 0.12 340 380 " "
1-4 질화규소 질화규소 " 0.12 720 780 " "
1-5 질화알루미늄 질화알루미늄 " 0.05 300 350 " "
1-6 질화알루미늄 질화알루미늄 " 0.03 320 350 " "
1-7 질화알루미늄 질화알루미늄 Al-5Mg 0.1 300 350 " "
1-8 탄화규소A 탄화규소B Al-10Si- 1.5Mg 0.12 550 570 " "
비교예1 질화알루미늄 탄화규소 " 0.12 250 - 접합계면 에 크랙 접합 계면
비교예2 질화알루미늄 질화알루미늄 99Al 0.1 150 350 접합계면 에 간극 "
비교예3 질화알루미늄 질화알루미늄 Al-10Mg 0.1 120 350 " "
비교예4 질화알루미늄 질화알루미늄 Al-10Si- 1.5Mg 0.02 80 350 " "
비교예5 질화알루미늄 질화알루미늄 " 0.5 150 350 " "
(실시예 2)
도 2에 도시한 세라믹스 히터(20)를 제조하였다. 우선, 기체(21)를 제조하였다. 질화알루미늄 분말 95 중량%와, 소결조제(燒結助劑)로서 이트리아(Y2O3) 분말 5 중량%을 혼합하여 원료 분말을 조정하였다. 원료 분말을 이용하여 판형의 성형체를 제조하였다. 이 때, 성형체에 저항 발열체(24)로서 코일형의 몰리브덴을 매설하고, 질화알루미늄과 저항 발열체(24)의 일체 성형체로 하였다. 성형체를 핫 프레스법에 의해 소성하고, 저항 발열체(24)가 매설된 판형의 질화알루미늄 소결체를 제조하였다. 질화알루미늄 소결체의 외형 가공, 관형 부재(22)와의 접합면의 연마 가공, 급전 부재(25)를 삽입하기 위한 천공 가공 등을 실시하고, 직경 300 mm, 두께 15 mm의 기체(21)를 제조하였다. 그리고, 저항 발열체(24)에 직경 4 mm, 길이 300 mm의 니켈(Ni) 로드 2 개를, 급전 부재(25)로서 납 접합하였다.
별도로 관형 부재(22)를 제조하였다. 기체(21)와 같은 원료 분말로 바인더를 혼합하여 조립(造粒)하고, 얻어진 조립 분말을 이용하여 CIP(Cold Isostatic Pressing) 법에 의해 관형의 성형체를 제조하였다. 성형체를 탈지한 후, 상압 소결법에 의해 소성하고, 관형의 질화알루미늄 소결체를 제조하였다. 질화알루미늄 소결체의 외형 가공, 기체(21)와의 접합면의 연마 가공 등을 실시하고, 외경 75 mm, 두께 5 mm, 길이 280 mm의 관형 부재(22)를 제조하였다.
다음에, 접합층(23)을 준비하였다. 두께 0.12 mm의 Al 합금 시트(JIS BA4004)를 기체(21)와 관형 부재(22)의 접합 부분의 형상(링형)으로 펀칭 가공하였다.
기체(21)와 관형 부재(22) 사이에, Al 합금 시트를 접합층(23)으로서 삽입하였다. 기체(21)와 관형 부재(22) 사이에 접합층(23)을 개재시킨 상태로, 열 압접을 행하였다. 구체적으로, 핫 프레스 기계를 이용하여 진공도 1 Pa의 진공 중에서, 알루미늄 합금의 액상선(본 실시예의 경우 591 ℃) 미만, 또한 고상선(본 실시예의 경우 559 ℃)으로부터 30 ℃ 감산한 온도(고상선 - 30 ℃) 이상인 550 ℃까지 승온하고, 550 ℃로 5 시간 유지하였다. 또한, 550 ℃에서의 유지를 시작한 시점에서 일축 방향[기체(21)와 관형 부재(22)를 누르는 방향]으로 10 MPa로 가압을 시작하고, 실온으로 냉각되기까지 계속 가압하여 접합하였다. 얻어진 기체(21)와 관형 부재(22)의 접합체에 마무리 가공을 실시하고, 세라믹스 히터(20)를 얻었다.
세라믹스 히터(20)는 접합에 의해서도 변형이나 변질이 보이지 않았다. 또한, 접합 부분의 기밀성을 평가하기 위해 헬륨 가스의 누설 시험을 행하였다. 구체적으로, 관형 부재(22)의 접합면과 반대측의 단부에 헬륨 가스 누설 검출기를 O 링을 매개로 하여 접속하였다. 헬륨 가스 누설 검출기는 플랜지부를 갖기 때문에, 플랜지부를 O 링을 통해 관형 부재(22)에 끼워 맞추었다. 그리고, 헬륨 가스 누설 검출기를 이용하여 관형 부재(22) 내를 진공으로 배기한 후, 기체(21)와 관형 부재(22)의 접합 부분에 헬륨 가스를 불어 넣었다. 그리고, 접합 부분으로부터 관형 부재(22) 내에 침입한 헬륨 가스량을 누설량으로 하고, 헬륨 가스 누설 검출기를 이용하여 측정하였다. 헬륨 가스의 누설량은 1×10-8 Pa·m3/초 미만이며, 접합 부분으로부터의 누설은 거의 없다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 기체(21)와 관형 부재(22)와의 접합 상태는 양호하고, 매우 높은 기밀성이 확보되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 세라믹스 히터(20)의 기판 가열면의 균열성을 평가하였다. 급전 부재(25)로부터 저항 발열체(24)에 전류를 도입하고, 저항 발열체(24)를 발열시켰다. 그리고, 기체(21)의 기판 가열면을 승온시키고, 기판 가열면의 균열성을 평가하였다. 기판 가열면에서의 온도차는 평균 온도 400 ℃에서 ± 10 ℃의 범위 내로 억제되어 있고, 접합 후에도 높은 균열성이 유지되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 6은 접합 온도를 액상선보다 높은 온도 595 ℃로 접합한 것이고, 비교예 7은 고상선보다 35 ℃ 낮은 온도 524 ℃로 접합한 것이지만, 양자 모두 접합 후 헬륨 가스의 누설량이 1×10-6 Pa·m3/초 이상으로 커서 사용할 수 없었다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태 및 실시예의 기재에 한정되지 않고, 여러 가지 변경이 가능하다.
세라믹스 히터의 샤프트 접합부 누설 시험 결과
No. 접합온도(℃) 헬륨 가스의 누설량(Pa·m3/초)
2-1 550 2.5×10-9
비교예6 595 > 1×10-6
비교예7 524 > 1×10-6
본 발명의 접합체 및 그 제조 방법에 따르면, 접합 온도를 연질 금속의 액상선 미만의 저온으로 할 수 있기 때문에, 접합에 의한 세라믹스 부재의 변형이나 변질을 방지할 수 있다.

Claims (18)

  1. 제1 세라믹스 부재와,
    제2 세라믹스 부재와,
    연질 금속을 포함하고, 이 연질 금속의 액상선 미만의 접합 온도에서 열 압접됨으로써, 상기 제1 세라믹스 부재와 상기 제2 세라믹스 부재를 접합하는 접합층
    을 포함하며,
    상기 연질 금속은 알루미늄-규소-마그네슘(Al-Si-Mg) 합금이고,
    상기 접합 온도는 상기 연질 금속의 고상선으로부터 30 ℃ 감산한 온도 이상인 것인 접합체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄-규소-마그네슘(Al-Si-Mg) 합금은 마그네슘을 0.5 내지 5 중량% 포함하는 것인 접합체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 접합층의 두께는 0.05 내지 0.3 mm인 것인 접합체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 세라믹스 부재와 상기 제2 세라믹스 부재의 열팽창 계수의 차가 1 ppm/k 이하인 것인 접합체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 세라믹스 부재 및 상기 제2 세라믹스 부재는 알루미나 또는 질화알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 것인 접합체.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 열 압접에서의 압력은 4.9 내지 19.8 MPa인 것인 접합체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 접합체는 세라믹스 히터이고, 상기 제1 세라믹스 부재는 저항 발열체가 매설된 기체(基體)이며, 상기 제2 세라믹스 부재는 관상 부재인 것인 접합체.
  10. 제1 세라믹스 부재와 제2 세라믹스 부재 사이에 연질 금속을 포함하는 접합층을 개재시키는 단계와,
    상기 연질 금속의 액상선 미만의 접합 온도에서 상기 제1 세라믹스 부재와 상기 제2 세라믹 부재를 열 압접하는 단계를 포함하며,
    상기 연질 금속은 알루미늄-규소-마그네슘(Al-Si-Mg) 합금이고,
    상기 접합 온도는 상기 연질 금속의 고상선으로부터 30 ℃ 감산한 온도 이상인 것인 접합체 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 제11항에 있어서, 상기 알루미늄-규소-마그네슘(Al-Si-Mg) 합금은 마그네슘을 0.5 내지 5 중량% 포함하는 것인 접합체 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 접합층의 두께는 0.05 내지 0.3 mm인 것인 접합체 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제1 세라믹스 부재와 상기 제2 세라믹스 부재의 열팽창 계수의 차가 1 ppm /K 이하인 것인 접합체 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 제1 세라믹스 부재 및 상기 제2 세라믹스 부재는 알루미나 또는 질화알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 것인 접합체 제조 방법.
  16. 삭제
  17. 제10항에 있어서, 상기 열 압접에서의 압력은 4.9 내지 19.8 MPa인 것인 접합체 제조 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 접합체는 세라믹스 히터이고, 상기 제1 세라믹스 부재는 저항 발열체가 매설된 기체이며, 상기 제2 세라믹스 부재는 관상 부재인 것인 접합체 제조 방법.
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