KR102356748B1 - 전극 매설 부재 - Google Patents

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니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 전극 매설 부재에 있어서, 중간 절연체와 기재의 밀착성을 향상시킨다.
(해결 수단) 전극 매설 부재 (1) 는, 표면 (2a) 및 이면 (2b) 을 갖고, 세라믹스로 이루어지는 판상의 기재 (2) 와, 기재 (2) 에 매설된 내부 전극 (3) 과, 기재 (2) 의 두께 방향에 있어서 내부 전극 (3) 과 겹치는 위치로서, 내부 전극 (3) 보다 기재 (2) 의 표면으로부터 멀어진 위치에 형성된 단자 (4) 와, 내부 전극 (3) 과 단자 (4) 사이에 있어서 기재 (2) 에 매설된 세라믹스로 이루어지는 중간 절연체 (5) 와, 중간 절연체 (5) 의 외면을 따라 형성되고, 단자 (4) 와 내부 전극 (3) 을 접속시키는 접속용 전극 (6) 을 구비한다. 기재 (2) 의 두께 방향을 따라 보았을 때에, 접속용 전극 (6) 에는, 단자 (4) 와 접속용 전극 (6) 이 겹치는 중복 영역보다 적어도 외측에 위치하는 공극인 절결부 (8) 가 형성되고, 절결부 (8) 에 기재 (2) 및 중간 절연체 (5) 의 적어도 일방이 침입함으로써 기재 (2) 와 중간 절연체 (5) 가 일체화되어 있다.

Description

전극 매설 부재{ELECTRODE EMBEDDED MEMEBER}
본 발명은, 세라믹스제의 기재에 내부 전극이 매설된 전극 매설 부재에 관한 것이다.
종래, 세라믹스제의 기재에 내부 전극이 매설된 전극 매설 부재가 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 전극 매설 부재에서는, 단자를 내부 전극에 접속시키기 위한 삽입공을 기재에 천공 형성할 때에, 내부 전극을 손상시키지 않도록 내부 전극과 단자를 접속시키는 지점에 접속 부재를 미리 배치해 두는 경우가 있고, 이 접속 부재에 의해, 내부 전극이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
일본 특허공보 제5591627호
전극 매설 부재에 있어서는, 접속 부재와 단자를 접속시킨 접속 계면의 모서리부에 단자의 열 팽창 등으로 인해 내부 응력이 야기되어 크랙이 형성되고, 그 크랙이 내부 전극이나 기재의 표면의 절연층까지 악영향을 미치는 경우가 있다. 따라서, 접속 부재와 전극 매설 부재의 표면까지의 이간 거리가 짧으면, 수율이 나빠진다는 문제가 있다.
본 발명은, 이상의 점을 감안하여, 크랙 등에 의한 내부 전극 또는 기재 표면에 대한 악영향을 억제할 수 있는 전극 매설 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[1] 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,
표면 (예를 들어, 실시형태의 표면 (2a). 이하 동일) 및 이면 (예를 들어, 실시형태의 이면 (2b). 이하 동일) 을 갖고, 세라믹스로 이루어지는 판상의 기재 (예를 들어, 실시형태의 기재 (2). 이하 동일) 와,
상기 기재에 매설된 내부 전극 (예를 들어, 실시형태의 내부 전극 (3). 이하 동일) 과,
상기 기재의 두께 방향에 있어서 상기 내부 전극과 겹치는 위치로서, 상기 내부 전극보다 상기 기재의 표면으로부터 멀어진 위치에 형성된 단자 (예를 들어, 실시형태의 단자 (4). 이하 동일) 와,
상기 내부 전극과 상기 단자 사이에 있어서 상기 기재에 매설된 중간 절연체 (예를 들어, 실시형태의 중간 절연체 (5). 이하 동일) 와,
상기 중간 절연체의 외면을 따라 형성되고, 상기 단자와 상기 내부 전극을 접속시키는 접속용 전극 (예를 들어, 실시형태의 접속용 전극 (6). 이하 동일) 을 구비하는 전극 매설 부재 (예를 들어, 실시형태의 전극 매설 부재 (1). 이하 동일) 로서,
상기 기재의 두께 방향을 따라 보았을 때에, 상기 접속용 전극에는, 상기 단자와 상기 접속용 전극이 겹치는 중복 영역 (예를 들어, 실시형태의 접속 계면 (7). 이하 동일) 보다 적어도 외측에 위치하는 공극인 절결부 (예를 들어, 실시형태의 절결부 (8), 슬릿 (15). 이하 동일) 가 형성되고,
상기 절결부에 상기 기재 및 상기 중간 절연체의 적어도 일방이 침입함으로써 상기 기재와 상기 중간 절연체가 일체화되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 중간 절연체에 크랙이 형성되어도, 크랙이 중간 절연체에만 머물기 쉬워, 내부 전극이나 기재의 표면측의 절연층에 대한 크랙의 영향을 억제시킬 수 있다. 또, 중간 절연체와 기재의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 「일체화」란, 기재의 구성 재료와 중간 절연체의 구성 재료가 소결되어 있는 상태를 포함한다.
[2] 또, 본 발명에 있어서는, 상기 기재의 표면을 따른 방향에 있어서, 상기 중간 절연체의 상기 단자측의 단부 (端部) 의 외측 가장자리는, 상기 중복 영역의 외측 가장자리보다 외측에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 중간 절연체의 단자측의 단부를, 중복 영역의 외측 가장자리보다 크게 함으로써, 단자의 열 팽창으로 인해 중복 영역의 외측 가장자리로부터 중간 절연체에 크랙이 형성되어도 크랙의 영향을 중간 절연체에 머물게 하여, 크랙의 영향이 기재나 내부 전극에 미치는 것을 억제할 수 있다.
[3] 또, 본 발명에 있어서는, 상기 중간 절연체는, 상기 중복 영역측으로부터 상기 내부 전극측을 향함에 따라 상기 중복 영역의 중심을 통과하는 상기 기재의 두께를 따른 중심선으로부터 멀어지는 방향으로 점차 넓어지는 확대부 (예를 들어, 실시형태의 확대부 (10). 이하 동일) 를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 단자의 열 팽창으로 인해 중복 영역의 외측 가장자리로부터 중간 절연체에 크랙이 형성되어도 크랙의 영향을 중간 절연체에 머무르게 하기 쉬워, 더욱 크랙의 영향이 기재나 내부 전극에 미치는 것을 적절히 억제할 수 있다.
[4] 또, 본 발명에 있어서는, 상기 기재의 두께 방향을 따라 보았을 때에, 상기 접속용 전극은, 상기 중복 영역보다 외측에서 상기 내부 전극에 접속되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 단자의 열 팽창으로 인해 중복 영역의 외측 가장자리로부터 중간 절연체에 크랙이 형성되어도 크랙의 영향을 중간 절연체에 머무르게 하기 쉬워, 더욱 크랙의 영향이 기재나 내부 전극에 미치는 것을 적절히 억제할 수 있다.
[5] 또, 본 발명에 있어서는, 상기 접속용 전극은, 상기 확대부로부터 상기 내부 전극을 향함에 따라 상기 중심선에 가까워지는 방향으로 점차 좁아지는 축소부 (예를 들어, 실시형태의 축소부 (11). 이하 동일) 를 구비하는 것이 바람직하다. 여기서, 접속용 전극과 내부 전극의 접속 영역이 지나치게 넓으면, 내부 전극의 특성이 변화될 우려가 있다. 접속용 전극이 중복 영역보다 외측에서 내부 전극에 접속되어 있으면, 접속용 전극이 확대부와 내부 전극을 접속시키는 축소부를 구비하기 때문에, 내부 전극의 특성을 조절할 수 있다.
[6] 또, 본 발명에 있어서는, 상기 내부 전극에는, 관통공 (예를 들어, 실시형태의 관통공 (12). 이하 동일) 이 형성되고, 상기 관통공에 상기 중간 절연체 및 상기 기재의 적어도 일방이 침입함으로써 상기 중간 절연체와 상기 기재가 직접 연결되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 중간 절연체와 기재의 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있다.
[7] 또, 본 발명에 있어서는, 표면 및 이면을 갖고, 세라믹스로 이루어지는 판상의 기재와,
상기 기재에 매설된 내부 전극과,
상기 기재의 두께 방향에 있어서 상기 내부 전극과 겹치는 위치로서, 상기 내부 전극보다 상기 기재의 표면으로부터 멀어진 위치에 형성된 단자와,
상기 내부 전극과 상기 단자 사이에 있어서 상기 기재에 매설된 중간 절연체와,
상기 중간 절연체의 외면을 따라 형성되고, 상기 단자와 상기 내부 전극을 접속시키는 접속용 전극을 구비하는 전극 매설 부재로서,
상기 접속용 전극은, 상기 중간 절연체의 외면에 형성된 나선상의 연장편을 갖고,
상기 연장편에 의해 획정되는 나선상의 공극에 상기 기재 및 상기 중간 절연체의 적어도 일방이 침입함으로써 상기 기재와 상기 중간 절연체가 일체화되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 단자의 열 팽창으로 인해 중간 절연체에 크랙이 형성되어도 크랙의 영향을 중간 절연체에 머무르게 하기 쉬워, 더욱 크랙의 영향이 기재나 내부 전극에 미치는 것을 적절히 억제할 수 있다. 또, 단자와 내부 전극이, 나선상의 연장편을 개재하여 접속되어, 전기적 도통을 확실하게 실시할 수 있다. 또, 중간 절연체와 기재의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
[8] 또, 본 발명에 있어서는, 표면 및 이면을 갖고, 세라믹스로 이루어지는 판상의 기재와,
상기 기재에 매설된 내부 전극과,
상기 기재의 두께 방향에 있어서 상기 내부 전극과 겹치는 위치로서, 상기 내부 전극보다 상기 기재의 표면으로부터 멀어진 위치에 형성된 단자와,
상기 내부 전극과 상기 단자 사이에 있어서 상기 기재에 매설된 중간 절연체와,
상기 중간 절연체의 외면을 따라 형성되고, 상기 단자와 상기 내부 전극을 접속시키는 접속용 전극을 구비하는 전극 매설 부재로서,
상기 접속용 전극은, 상기 중간 절연체의 적어도 상기 외면에 형성된 도전층을 갖고,
상기 중간 절연체의 외면으로서, 상기 도전층이 형성되어 있지 않은 부분에서 상기 기재와 상기 중간 절연체가 일체화되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 단자의 열 팽창으로 인해 중간 절연체에 크랙이 형성되어도 크랙의 영향을 중간 절연체에 머무르게 하기 쉬워, 더욱 크랙의 영향이 기재나 내부 전극에 미치는 것을 적절히 억제할 수 있다. 또, 중간 절연체의 외면으로서, 도전층이 형성되어 있지 않은 부분에서 기재와 중간 절연체가 일체화되어 있으므로, 중간 절연체와 기재의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
[9] 또, 본 발명에 있어서는, 상기 내부 전극은, 상기 기재의 두께 방향에 있어서 상기 단자와 겹치는 위치에 관통공을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 내부 전극은, 두께 방향에 있어서 상기 단자와 겹치는 위치에 관통공을 구비하므로, 이 관통공을 개재하여 중간 절연체와 기재의 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1 은, 제 1 실시형태의 전극 매설 부재의, 도 2 의 Ｉ-Ｉ선으로의 단면도이다.
도 2 는, 제 1 실시형태의 접속용 전극을 나타내는 평면도이다.
도 3 은, 제 1 실시형태의 내부 전극에 있어서, 접속용 전극이 배치되는 부분을 나타내는 설명도이다.
도 4 는, 제 2 실시형태의 접속용 전극을 나타내는 설명도이다.
도 5 는, 제 3 실시형태의 중간 절연체를 나타내는 사시도이다.
도 6 은, 도 5 의 중간 절연체를 사용한 경우의 접속용 전극을 나타내는 단면도이다.
도 7 은, 제 4 실시형태의 전극 매설 부재를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 8A 는, 제 4 실시형태의 접속용 전극을 나타내는 전개도이다. 도 8B 는, 제 4 실시형태의 접속용 전극을 나타내는 측면도이다.
도 9 는, 제 4 실시형태의 중간 절연체 및 접속용 전극을 나타내는 측면도이다.
도 10 은, 제 5 실시형태의 전극 매설 부재를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 11 은, 제 6 실시형태의 전극 매설 부재를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 12 는, 제 7 실시형태의 전극 매설 부재를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
[제 1 실시형태]
도 1 내지 도 3 을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 를 설명한다. 제 1 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 는, 웨이퍼 유지 장치이고, 세라믹스로서 산화이트륨을 첨가한 질화알루미늄으로 이루어지는 판상의 기재 (2) 와, 기재 (2) 에 매설된 내부 전극 (3) 과, 단자 (4) 와, 기재 (2) 와 주성분이 동일 (모든 구성 성분이 동일한 경우도 포함한다) 재료로 성형된 원추대상의 중간 절연체 (5) 와, 접속용 전극 (6) 을 구비한다. 또한, 기재 (2) 나 중간 절연체 (5) 는, 다른 세라믹스, 예를 들어, 산화알루미늄 (Al2O3), 탄화규소 (SiC), 질화규소 (Si3N4), 이산화지르코늄 (ZrO2), 티탄산바륨 (BaTiO3) 을 주성분으로 하는 것으로 성형해도 된다.
기재 (2) 는, 표면 (2a) 및 이면 (2b) 을 가지고 있다. 단자 (4) 는, 내부 전극 (3) 보다 표면 (2a) 으로부터 멀어진 위치에 형성되어 있다. 중간 절연체 (5) 는, 내부 전극 (3) 과 단자 (4) 사이에 위치시켜 기재 (2) 에 매설되어 있다. 접속용 전극 (6) 은, 중간 절연체 (5) 의 외면을 따라 형성되고, 단자 (4) 와 내부 전극 (3) 을 접속시킨다.
접속용 전극 (6) 에 있어서 단자 (4) 가 접속되는 부분을 접속 계면 (7) (기재 (2) 의 두께 방향에 있어서 단자 (4) 와 접속용 전극 (6) 이 겹치는 중복 영역이라고도 한다) 으로 하여, 접속용 전극 (6) 에는, 기재 (2) 의 두께 방향을 따라 보았을 때에, 단자 (4) 와 접속용 전극 (6) 이 접속되는 접속 계면 (7) 보다 적어도 외측에 위치하는 공극인 절결부 (8) 가 형성되어 있다. 이 절결부 (8) 에 기재 (2) 및 중간 절연체 (5) 의 적어도 일방이 침입함으로써 기재 (2) 와 중간 절연체 (5) 가 일체화되어 있다. 여기서, 「일체화」란, 기재 (2) 의 구성 재료와 중간 절연체 (5) 의 구성 재료가 소결되어 있는 상태를 포함한다.
중간 절연체 (5) 는, 그 단자 (4) 측의 단부의 외측 가장자리가 접속 계면 (7) 의 외측 가장자리보다 외측에 위치하도록 구성되어 있다. 중간 절연체 (5) 는, 접속 계면 (7) 측으로부터 내부 전극 (3) 측을 향함에 따라 접속 계면 (7) 의 중심을 통과하는 기재 (2) 의 두께를 따른 중심선 (9) 으로부터 멀어지는 방향으로 점차 넓어지는 확대부 (10) 를 구비한다.
내부 전극 (3) 에는, 중간 절연체 (5) 와 기재 (2) 를 직접 연결시키는 관통공 (12) 이 형성되어 있다.
다음으로, 본 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 의 제조 방법을 설명한다. 먼저, 절연층을 성형하기 위해, 질화알루미늄 분말 97 질량％, 산화이트륨 분말 3 질량％ 로 이루어지는 분말 혼합물을 형 (型) 에 충전하여 1 축 가압 처리를 실시한다. 이로써, 직경 340 mm, 두께 5 mm 의 제 1 층 (절연층) 이 형성된다.
다음으로, 제 1 층 상에, 내부 전극 (3) 으로서의 직경 290 mm 의 몰리브덴제의 메시 구조체 (선 직경 0.1 mm, 눈금 간격 50 메시) 를 재치 (載置) 한다. 내부 전극 (3) 에 있어서 단자 (4) 와 겹치는 부분에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 접속 부분의 중앙부에 십자상의 관통공 (12) 이 형성되어 있다. 이 관통공 (12) 을 형성함으로써, 이후에 배치되는 중간 절연체 (5) 를 기재 (2) 의 제 1 층에 강고하게 밀착시킬 수 있다. 또, 내부 전극 (3) 에 형성된 관통공 (12) 에 의해 내부 전극 (3) 과 기재 (2) 의 열 팽창차에서 기인하여 발생하는 절연층에 미치는 응력을 완화시킬 수 있고, 나아가서는 절연층에 형성되는 크랙의 발생을 억제하는 효과가 있다. 또한, 관통공 (12) 은 생략해도 본 발명의 크랙 억제의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
다음으로, 절연층과 동일 소재로 별도로 성형한 원추대상의 중간 절연체 (5) 를 내부 전극 (3) 의 소정의 단자 (4) 를 접속시키는 위치에 배치한다. 원추대상의 중간 절연체 (5) 는, 상측의 직경이 16 mm, 하측의 직경이 30 mm, 두께가 2. 5 mm 이고, 상측의 원주 외측 가장자리는 모따기를 실시하고 있다.
다음으로, 몰리브덴제의 메시로 이루어지는 접속용 전극 (6) 을 설치한다. 선 직경 0.1 mm, 눈금 간격 50 메시의 접속용 전극 (6) 을 미리 중간 절연체 (5) 의 외형의 형상으로 휘게 한 후, 중간 절연체 (5) 에 실음과 함께, 접속용 전극 (6) 의 외주부에 내부 전극 (3) 과 밀착시킨다. 또한, 직경 10 mm, 두께 0.5 mm 의 텅스텐 펠릿으로 이루어지는 접속 부재 (16) 를 접속용 전극 (6) 상에 싣는다. 이 때, 텅스텐 페이스트 등의 도전성 페이스트를 내부 전극 (3) 의 접속용 전극 (6) 과 접속되는 부분이나 접속용 전극 (6) 의 접속 부재 (16) 와 접속되는 부분에 도포해도 된다.
다음으로, 상기 서술한 공정으로 완성된 구조체 상에 세라믹스 분말을 충전하여 제 2 층을 성형한다.
다음으로, 히터 전극을 설치한다. 웨이퍼 유지 장치로서의 전극 매설 부재 (1) 자체를 가열할 목적에서 소정의 도시되지 않은 패턴으로 형성한 발열 저항체 (몰리브덴 메시로 이루어진다. 선 직경 0.1 mm, 눈금 간격 50 메시) 를 배치하고, 소정의 히터용 단자가 배치되는 위치에 원반상의 접속 부재 (16) (텅스텐 펠릿으로 이루어진다. 직경 10 mm, 두께 0.5 mm) 를 싣는다.
다음으로 소성 전의 성형체를 성형하는 공정으로 진행한다. 상기와 같이 히터 전극이 설치된 구조물 상에 세라믹스 분말을 충전하여 제 3 층을 성형한다.
다음으로, 소성 공정으로 진행한다. 상기의 성형체를 10 MPa 의 압력으로, 소성 온도 1800 ℃, 소성 시간 2 시간으로 핫 프레스 소성을 실시하여, 직경 340 mm, 두께 20 mm 의 기재 (2) 가 되는 세라믹스 소결체를 형성한다. 이 핫 프레스 소성에 의해, 중간 절연체 (5) 가 변형되어 관통공 (12) 이 메워지고, 관통공 (12) 에 기재 (2) 및 중간 절연체 (5) 의 적어도 일방이 침입함으로써 중간 절연체 (5) 와 기재 (2) 가 일체화되어 강고하게 밀착된다.
다음으로, 소성 후의 가공 공정으로 진행한다. 소성된 세라믹스 소결체의 전체 면을 연삭, 연마 가공하여, 내부 전극 (3) 으로부터 표면 (2a) 까지의 기재 (2) 의 부분인 절연층이 두께 0.3 mm, 표면 (2a) 의 조도가 Ra 0.4 ㎛ 인 웨이퍼 재치면 (표면 (2a)) 을 형성한다.
다음으로, 단자 형성 공정으로 진행한다. 세라믹스제의 기재 (2) 의 이면 (2b) 으로부터 각각의 단자가 배치되는 위치에 접속 부재 (16) 에 도달할 때까지 천공 가공을 실시하여, 이면 (2b) 으로부터 접속 부재 (16) 에 도달하는 원기둥상의 삽입공 (14) 을 형성한다. 삽입공 (14) 을 획정하는 접속 부재 (16) 상에, Au-Ni 에 활성 금속으로서, Ti 를 첨가한 납재를 개재하여 직경 4 mm, 두께 2 mm 의 코바르제의 완충 부재 (13) 를 배치한다. 다음으로 완충 부재 (13) 상에 Au-Ni 에 활성 금속으로서, Ti 를 첨가한 납재를 개재하여, 직경 5 mm 길이 200 mm 의 원기둥상의 니켈제의 단자 (4) 를 설치한다. 그 후, 진공로에 의해 1050 ℃ 에서 가열함으로써 납땜을 실시하여, 전극 매설 부재 (1) 가 완성된다. 또한, 활성 금속을 제외한 납재를 사용해도 된다.
이상과 같이 하여 제작된 전극 매설 부재 (1) 를, 700 ℃ 까지 가열한 후에 100 ℃ 까지 냉각시키는 열 사이클을 30 회 반복하였다. 이 결과, 제 1 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 에서는, 크랙 등의 문제가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
이상으로부터 분명한 바와 같이, 제 1 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 에 의하면, 중간 절연체 (5) 와 기재 (2) 의 밀착성을 향상시켜, 절연층의 크랙 등의 문제를 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 에 의하면, 중간 절연체 (5) 의 단자 (4) 측의 단부의 외측 가장자리를, 접속 계면 (7) 의 외측 가장자리보다 외측에 위치하도록 구성함으로써, 단자 (4) 의 열 팽창으로 인해 접속 계면 (7) 의 외측 가장자리로부터 중간 절연체 (5) 에 크랙이 형성되어도 크랙의 영향을 중간 절연체 (5) 에 머물게 하여, 크랙의 영향이 기재 (2) 나 내부 전극 (3) 에 미치는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 에서는, 중간 절연체 (5) 가 접속 계면 (7) 측으로부터 내부 전극 (3) 측을 향함에 따라 접속 계면 (7) 의 중심을 통과하는 기재 (2) 의 두께를 따른 중심선 (9) 으로부터 멀어지는 방향으로 점차 넓어지는 확대부 (10) 를 구비한 원추대 형상으로 형성되어 있다. 이 때문에, 단자 (4) 의 열 팽창으로 인해 접속 계면 (7) 의 외측 가장자리로부터 중간 절연체 (5) 에 크랙이 형성되어도, 크랙의 영향을 중간 절연체 (5) 에 머무르게 하기 쉬워, 더욱 크랙의 영향이 기재 (2) 나 내부 전극 (3) 에 미치는 것을 적절히 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 에서는, 기재 (2) 의 두께 방향을 따라 보았을 때에, 접속용 전극 (6) 은, 접속 계면 (7) 보다 기재 (2) 의 직경 방향 외측에서 내부 전극 (3) 에 접속되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 단자 (4) 의 열 팽창으로 인해 접속 계면 (7) 의 외측 가장자리로부터 중간 절연체 (5) 에 크랙이 형성되어도, 크랙의 영향을 중간 절연체 (5) 에 머무르게 하기 쉬워, 더욱 크랙의 영향이 기재 (2) 나 내부 전극 (3) 에 미치는 것을 적절히 억제할 수 있다.
[제 2 실시형태]
제 2 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 는, 접속용 전극 (6) 을 도 4 에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공에 의해, 절결부로서의 슬릿 (15) 을 형성하고 있다. 다른 구성은, 제 1 실시형태와 동일하다. 제 2 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 에 의해서도, 절결부가 형성되어 있지 않은 것과 비교하여, 슬릿 (15) 에 기재 (2) 및 중간 절연체 (5) 의 적어도 일방이 침입함으로써 중간 절연체 (5) 와 기재 (2) 의 일체성을 향상시킬 수 있어, 제 1 실시형태의 것과 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
[제 3 실시형태]
제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 있어서는, 접속용 전극 (6) 은, 기재 (2) 의 두께 방향을 따라 보았을 때에, 접속 계면 (7) 보다 외측에서 내부 전극 (3) 에 접속되어 있다. 그러나, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 단면 마름모꼴상이 되도록 중간 절연체 (5) 를 형성하고, 접속용 전극 (6) 은, 당해 중간 절연체 (5) 를 덮도록 하여 중간 절연체 (5) 의 외면을 따라, 도 6 에 단면으로 나타내는 바와 같이, 확대부 (10) 로부터 내부 전극을 향함에 따라 중심선 (9) 에 가까워지는 방향으로 줄어드는 축소부 (11) (돌편 (6a)) 를 구비하고 있어도 된다.
여기서, 접속용 전극 (6) 과 내부 전극 (3) 의 접속 영역이 지나치게 넓으면, 내부 전극 (3) 의 고주파 전극으로서의 특성 (예를 들어 임피던스 특성) 이 변화될 우려가 있다. 상기 서술한 바와 같이, 접속용 전극 (6) 에 축소부 (11) 를 형성하면, 접속용 전극 (6) 과 내부 전극 (3) 의 접속 영역을 조정할 수 있고, 내부 전극 (3) 의 특성을 조정할 수 있다.
[제 4 실시형태]
도 7 내지 도 9 를 참조하여, 본 발명의 제 4 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 를 설명한다. 중간 절연체 (5) 는, 원기둥상이다. 접속용 전극 (6) 은, 일단부 (6d) 와, 이 일단부 (6d) 로부터 연장되어 있는 연장편 (6b) 과, 이 연장편 (6b) 의 일단부 (6d) 와 반대측의 단부에 형성되는 타단부 (6c) 를 구비하고 있다. 일단부 (6d) 는 중간 절연체 (5) 의 일단면에 배치되고, 연장편 (6b) 은 중간 절연체 (5) 의 외면에 나선상으로 감기고, 타단부 (6c) 는 중간 절연체 (5) 의 타단면에 배치되어 있다.
이와 같이, 나선상의 연장편 (6b) 을 갖는 접속용 전극 (6) 에 의해, 단자 (4) 와 내부 전극 (3) 이 전기적으로 접속되어 있다. 또, 연장편 (6b) 에 의해 획정되는 나선상의 공극 (8) 에 기재 (2) 및 중간 절연체 (5) 의 적어도 일방이 침입함으로써 기재 (2) 와 중간 절연체 (5) 가 일체화되어 있으므로, 중간 절연체 (5) 와 기재 (2) 의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
기재 (2) 의 두께 방향에 있어서, 접속용 전극 (6) 의 나선상으로 형성된 연장편 (6b) 과 공극 (8) 은 교대로 배치된다. 또한, 제 4 실시형태에서는, 나선상으로 형성된 연장편 (6b) 의 나선의 축선 방향의 폭은, 나선상의 공극 (8) 의 나선의 축선 방향의 폭보다 크게 설정하였지만, 이것에 한정되지 않고, 나선상으로 형성된 연장편 (6b) 의 나선의 축선 방향의 폭을 나선상의 공극 (8) 의 나선의 축선 방향의 폭보다 작게 설정해도 되고, 또, 나선상으로 형성된 연장편 (6b) 의 나선의 축선 방향의 폭을 나선상의 공극 (8) 의 나선의 축선 방향의 폭과 동등하게 해도 되고, 나아가서는, 나선상으로 형성된 연장편 (6b) 의 나선의 축선 방향의 폭과 나선상의 공극 (8) 의 나선의 축선 방향의 폭을 불규칙하게 해도 된다.
또, 제 4 실시형태에서는, 나선을 형성하는 연장편 (6b) 자체의 폭을 일정 폭으로 하였지만, 이것에 한정되지 않고, 연장편 (6b) 의 폭은 단자 (4) 측을 내부 전극 (3) 측보다 넓게 하거나, 반대로 단자 (4) 측을 내부 전극 (3) 측보다 좁게 하거나, 불규칙하게 해도 되고, 나아가서는, 연장편 (6b) 을 선상의 것으로 해도 지장없다. 또, 중간 절연체 (5) 에 대한 나선을 감는 수는, 1 회, 2 회, 3 회, 반주 회 등 몇 회여도 된다. 또, 나선을 감는 방향의 우측 감기여도 되고 좌측 감기여도 되고 어느 것이어도 된다.
또, 제 4 실시형태에서는, 중간 절연체 (5) 를 원기둥으로 하였지만 이것에 한정되지 않고, 도 1 에 나타내는 단자 (4) 측의 단부의 외측 가장자리가 접속 계면 (7) 의 외측 가장자리보다 외측에 위치하도록 구성된 중간 절연체 (5) 나, 도 5 에 나타내는 단면 마름모꼴상이 되도록 구성된 중간 절연체 (5) 여도 된다.
또, 제 4 실시형태에서는, 제 1 ∼ 3 실시형태에서 설명한 구성 요소의 완충 부재 (13) 를 형성하고 있지 않지만, 제 1 ∼ 3 실시형태에서 설명한 구성 요소의 완충 부재 (13) 를 형성해도 지장없다.
다음으로, 본 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 의 제조 방법의 개략을 설명한다. 또한, 제조 방법이나 구성 등 제 1 실시형태와 공통되는 부분은 설명을 생략한다.
본 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 의 제조 방법은, 예를 들어, CIP (등방 정수압 프레스) 성형에 의해 얻은 성형체 (그린체) 를 소정의 형상으로 가공한 복수의 부재에 내부 전극이나 접속 부재를 매설한 상태의 것을 핫 프레스 소성함으로써 일체화하는 방법 (이하, 성형체 프레스법이라고도 한다), 분말 원료를 핫 프레스 소성에 의해 일체화하는 분말 프레스법 및 성형체 프레스법과 분말 프레스법을 조합한 방법의 어느 것도 적용이 가능하지만, 이하 성형체 프레스법을 상정하여 설명한다. 먼저, 질화알루미늄 분말 95 질량％, 산화이트륨 분말 5 질량％ 로 이루어지는 분말 혼합물을 CIP 성형한다. 그 후, 얻어진 성형체의 가공을 실시한다. 이로써, 제 1 층 (절연층) 과, 제 2 층을 형성한다. 제 2 층에 소정의 구멍 가공을 실시한 후, 텅스텐 펠릿으로 이루어지는 접속 부재 (16) 를 구멍 바닥에 배치한다.
다음으로, 몰리브덴제의 메시로 이루어지는 접속용 전극 (6) 을 소정의 형상으로 재단한 후, 중간 절연체 (5) 에 권취한다. 이 중간 절연체 (5) 를 접속 부재 (16) 에 접하도록 배치하고, 추가로 중간 절연체 (5) 상에 몰리브덴제의 메시 구조체인 내부 전극 (3) 을 배치하고, 추가로 내부 전극 (3) 상에 제 1 층을 배치하여, 일체화한 후에 표면 및 이면에 1 축 가압을 하면서 핫 프레스 소성을 실시한다.
다음으로, 소성 후에 소정의 외형 가공을 실시하여 제 1 층측의 표면 (2a) 및 제 2 층측의 이면 (2b) 을 형성한 후, 이면 (2b) 측으로부터 접속 부재 (16) 를 노출시키도록 구멍 가공을 실시하고, 접속 부재 (16) 에 단자 (4) 를 소정의 부재로 납땜한다.
제 4 실시형태의 전극 매설 부재 (1) 에 의하면, 단자 (4) 의 열 팽창으로 인해 중간 절연체 (5) 에 크랙이 형성되어도 크랙의 영향을 중간 절연체 (5) 에 머무르게 하기 쉬워, 더욱 크랙의 영향이 기재 (2) 나 내부 전극 (3) 에 미치는 것을 적절히 억제할 수 있다.
[제 5 실시형태]
다음으로 제 5 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 구성 등 제 1 실시형태와 공통되는 부분은 설명을 생략한다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 접속용 전극 (17) 은, 중간 절연체 (5) 의 적어도 외면에 텅스텐을 함유하는 도체 페이스트의 도포에 의해 형성된 도전층을 갖는다. 중간 절연체 (5) 의 외면으로서, 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (17a) 에서 기재 (2) 와 중간 절연체 (5) 가 일체화되어 있다.
중간 절연체 (5) 는, 기재 (2) 내에서 이면 (2b) 측에 배치되고 단자 (4) 의 직경보다 큰 직경의 제 1 원기둥부와, 기재 (2) 내에서 표면 (2a) 측에 배치되고 제 1 원기둥부에 일체로 형성됨과 함께 제 1 원기둥부의 직경보다 작은 직경의 제 2 원기둥부를 구비하고 있다. 제 2 원기둥부의 높이는, 접속용 전극 (17) 의 도전층의 두께와, 내부 전극 (3) 의 두께를 합친 높이이다.
접속용 전극 (17) 은, 기재 (2) 의 두께 방향에 있어서 단자 (4) 와 겹치는 위치에 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (공극) (17a) 을 구비한다. 내부 전극 (3) 은, 기재 (2) 의 두께 방향에 있어서 단자 (4) 와 겹치는 위치에 관통공 (12) 을 구비한다. 접속용 전극 (17) 의 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (17a) 과, 내부 전극 (3) 의 관통공 (12) 은 동일 형상이고, 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (17a) 과 관통공 (12) 을 삽입 통과하도록, 제 2 원기둥부가 형성되어 있다. 접속용 전극 (17) 은, 제 1 원기둥부의 표면에 형성되고, 제 2 원기둥부에 접하는 부분까지 형성되어 있다.
이와 같이, 접속용 전극 (17) 의 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (공극) (17a) 과, 내부 전극 (3) 의 관통공 (12) 이, 두께 방향에서 겹치므로, 기재 (2) 와 중간 절연체 (5) 가 강고하게 일체화될 수 있다.
또한, 제 5 실시형태에서는, 접속용 전극 (17) 의 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (17a) 과, 내부 전극 (3) 의 관통공 (12) 을 동일 형상으로 하였지만, 이것에 한정되지 않고, 접속용 전극 (17) 의 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (17a) 을 내부 전극 (3) 의 관통공 (12) 과는 상이한 형상으로 해도 된다. 또, 접속용 전극 (17) 의 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (17a) 을 내부 전극 (3) 의 관통공 (12) 보다 크게 하고, 중간 절연체 (5) 의 제 2 원기둥부를, 접속용 전극 (17) 의 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (17a) 에 삽입 통과되는 단부 (段部) 와, 내부 전극 (3) 의 관통공 (12) 에 삽입 통과되는 단부로 구성해도 된다. 또한, 제 2 원기둥부를 별체로 하여 제 1 원기둥부와 겹쳐 배치해도 된다.
[제 6 실시형태]
다음으로 제 6 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 구성 등 제 5 실시형태와 공통되는 부분은 설명을 생략한다. 도 11 에 나타내는 바와 같이, 중간 절연체 (5) 는, 단자 (4) 의 직경보다 큰 직경이며 또한 높이가 직경의 크기보다 작은 얇은 원기둥부를 구비한다. 접속용 전극 (17) 은, 원기둥부의 양 단면과, 외주면의 일부에 형성되어 있다. 접속용 전극 (17) 은, 기재 (2) 의 두께 방향과 직각 방향 (측방) 에 있어서 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (공극) (17a) 을 구비한다. 내부 전극 (3) 은, 관통공 (12) 이 형성되어 있지 않다.
이와 같이, 접속용 전극 (17) 은, 측방에 있어서 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (공극) (17a) 을 구비하므로, 기재 (2) 와 중간 절연체 (5) 가 일체화될 수 있다. 또, 전기적 도통을 확보할 수 있는 범위에서, 접속용 전극 (17) 측방의 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (공극) (17a) 의 면적을 넓게 설정하거나 좁게 설정하는 것이 가능하고, 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (공극) (17a) 의 면적을 넓게 함으로써, 기재 (2) 와 중간 절연체 (5) 를 보다 강고하게 일체화할 수 있다.
[제 7 실시형태]
다음으로 제 7 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 구성 등 제 5 실시형태와 공통되는 부분은 설명을 생략한다. 도 12 에 나타내는 바와 같이, 중간 절연체 (5) 는, 단자 (4) 의 직경보다 큰 직경이며 또한 높이가 직경의 크기보다 작은 얇은 원기둥부를 구비한다. 접속용 전극 (17) 은, 원기둥부의 양 단면과, 외주면의 일부에 형성되어 있다. 접속용 전극 (17) 은, 전극 매설 부재 (1) 의 두께 방향과 직각 방향 (측방) 에 있어서 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (공극) (17a) 을 구비한다. 내부 전극 (3) 은, 두께 방향에 있어서 단자 (4) 와 겹치는 위치에 관통공 (12) 을 구비한다.
이와 같이, 접속용 전극 (17) 은, 측방에 있어서 도전층이 형성되어 있지 않은 부분 (공극) (17a) 을 구비하므로, 기재 (2) 와 중간 절연체 (5) 가 일체화될 수 있다.
또, 실시형태에 있어서는, 절결부로서, 제 1 실시형태로서, 인접하는 돌편 (6a) 사이에 형성된 절결부 (8) 와, 제 2 실시형태의 슬릿 (15) 을 설명하였다. 그러나, 본 발명의 절결부는 이것에 한정되지 않고, 기재 (2) 와 중간 절연체 (5) 를 직접 연결할 수 있는 것이면, 다른 구조여도 된다. 예를 들어, 접속용 전극을 관통하도록 간격을 갖고 복수 천공 형성된 원형의 관통공이어도 된다.
또, 실시형태에 있어서는, 기재 (2) 와 중간 절연체 (5) 가 동일 재료로 성형된 것을 설명하였다. 그러나, 본 발명의 기재와 중간 절연체는, 세라믹스이고, 가압 처리 및 소성 처리에 의해 서로의 일체화를 도모할 수 있는 것이면, 동일 재료가 아니어도 된다. 예를 들어, 기재와 중간 절연체의 주성분을 동일하게 하고, 첨가물을 상이한 것으로 한 것이라도 본 발명의 기재와 중간 절연체의 일체성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 중간 절연체는 성형체를 가소 (假燒) 한 가소체 또는 소결체여도 된다.
또, 내부 전극 (3) 및 접속용 전극 (6) 을 몰리브덴으로 성형하고, 접속 부재 (16) 를 텅스텐으로 성형하고, 단자 (4) 를 니켈로 성형한 것을 설명하였다. 그러나, 본 발명의 내부 전극, 접속용 전극, 접속 부재, 단자의 재질은, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 내부 전극을 텅스텐 또는 텅스텐 합금으로 성형해도 되고, 접속용 전극을 텅스텐 합금, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 성형해도 되고, 접속 부재를 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금, 텅스텐 합금, 코발, 니켈계 합금으로 성형해도 되고, 단자를 코발, 니켈계 합금, 티탄 또는 티탄 합금으로 성형해도 된다.
1 : 전극 매설 부재
2 : 기재
2a : 표면
2b : 이면
3 : 내부 전극
4 : 단자
5 : 중간 절연체
6, 17 : 접속용 전극
6a : 돌편
7 : 접속 계면
8 : 절결부
9 : 중심선
10 : 확대부
11 : 축소부
12 : 관통공
13 : 완충 부재
14 : 관통공
15 : 슬릿
16 : 접속 부재

Claims (9)

  1. 표면 및 이면을 갖고, 세라믹스로 이루어지는 판상의 기재와,
    상기 기재에 매설된 내부 전극과,
    상기 기재의 두께 방향에 있어서 상기 내부 전극과 겹치는 위치로서, 상기 내부 전극보다 상기 기재의 표면으로부터 멀어진 위치에 형성된 단자와,
    상기 내부 전극과 상기 단자 사이에 있어서 상기 기재에 매설된 중간 절연체와,
    상기 중간 절연체의 외면을 따라 형성되고, 상기 단자와 상기 내부 전극을 접속시키는 접속용 전극을 구비하는 전극 매설 부재로서,
    상기 기재의 두께 방향을 따라 보았을 때에, 상기 접속용 전극에는, 상기 단자와 상기 접속용 전극이 겹치는 중복 영역보다 적어도 외측에 위치하는 공극인 절결부가 형성되고,
    상기 절결부에 상기 기재 및 상기 중간 절연체의 적어도 일방이 침입하고, 상기 기재 및 상기 중간 절연체가 소결됨으로써, 상기 기재와 상기 중간 절연체가 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재의 표면을 따른 방향에 있어서, 상기 중간 절연체의 상기 단자측의 단부의 외측 가장자리는, 상기 중복 영역의 외측 가장자리보다 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중간 절연체는, 상기 중복 영역측으로부터 상기 내부 전극측을 향함에 따라 상기 중복 영역의 중심을 통과하는 상기 기재의 두께를 따른 중심선으로부터 멀어지는 방향으로 점차 넓어지는 확대부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기재의 두께 방향을 따라 보았을 때에, 상기 접속용 전극은, 상기 중복 영역보다 외측에서 상기 내부 전극에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 접속용 전극은, 상기 확대부로부터 상기 내부 전극을 향함에 따라 상기 중심선에 가까워지는 방향으로 점차 좁아지는 축소부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 전극에는, 관통공이 형성되고, 상기 관통공에 상기 중간 절연체 및 상기 기재의 적어도 일방이 침입함으로써 상기 중간 절연체와 상기 기재가 직접 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  7. 표면 및 이면을 갖고, 세라믹스로 이루어지는 판상의 기재와,
    상기 기재에 매설된 내부 전극과,
    상기 기재의 두께 방향에 있어서 상기 내부 전극과 겹치는 위치로서, 상기 내부 전극보다 상기 기재의 표면으로부터 멀어진 위치에 형성된 단자와,
    상기 내부 전극과 상기 단자 사이에 있어서 상기 기재에 매설된 중간 절연체와,
    상기 중간 절연체의 외면을 따라 형성되고, 상기 단자와 상기 내부 전극을 접속시키는 접속용 전극을 구비하는 전극 매설 부재로서,
    상기 접속용 전극은, 상기 중간 절연체의 외면에 형성된 나선상의 연장편을 갖고,
    상기 연장편에 의해 획정되는 나선상의 공극에 상기 기재 및 상기 중간 절연체의 적어도 일방이 침입하고, 상기 기재 및 상기 중간 절연체가 소결됨으로써, 상기 기재와 상기 중간 절연체가 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  8. 표면 및 이면을 갖고, 세라믹스로 이루어지는 판상의 기재와,
    상기 기재에 매설된 내부 전극과,
    상기 기재의 두께 방향에 있어서 상기 내부 전극과 겹치는 위치로서, 상기 내부 전극보다 상기 기재의 표면으로부터 멀어진 위치에 형성된 단자와,
    상기 내부 전극과 상기 단자 사이에 있어서 상기 기재에 매설된 중간 절연체와,
    상기 중간 절연체의 외면을 따라 형성되고, 상기 단자와 상기 내부 전극을 접속시키는 접속용 전극을 구비하는 전극 매설 부재로서,
    상기 접속용 전극은, 상기 중간 절연체의 적어도 상기 외면에 형성된 도전층을 갖고,
    상기 중간 절연체의 외면으로서, 상기 도전층이 형성되어 있지 않은 부분에서, 상기 기재 및 상기 중간 절연체가 소결됨으로써, 상기 기재와 상기 중간 절연체가 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 내부 전극은, 상기 기재의 두께 방향에 있어서 상기 단자와 겹치는 위치에 관통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 매설 부재.
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