TW379209B - Ceramics joined body and method of joining ceramics - Google Patents

Description

A7

^、tJ--*----線 (請先閲請背面之：反意事項再填产k頁) A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 B7 五、發明説明（2) ' 之接合強度，又鉬錳層與金屬硬焊材間係進行強固地接 合。如此般，由於不易將金屬硬烊材直接強固地接合於 陶瓷=件之表面，故藉由在此等間加入玻璃層及鉬錳層 以使得接合強度提高。然而，當介於陶瓷元件與其他元 件間之層數變多時，會造成接合部分之強度產生不安 疋。又，為了將如此般之含有玻璃之糊劑燒結於陶瓷元 件之表面，通常必須要在8〇(rc以上之高溫下進行，而 由於陶瓷元件與金屬元件間之熱膨脹的差異性會產生 大的殘留應力’因此易造成破壞。 本發明係提供一種新的方法以將含有鋁的瓷 ^於其他元件上。又，本發明之方法可使得接合強j 间。又，本發明亦提供在接合界面上形成高強度之接合 體的微構造。 ° 、本發明係有關於陶瓷之接合體，其為由鋁化合物所 構成之陶究製第1元件、與由銘或金屬所構成之第2元 件之接合體；在第i元件與第2元件間形成有接合層， 此接。層具傷有：金屬接合材所構成之連續相 '及 於此連續相間之金屬化合物所構成之分散相。 / 又，本發明係有關於陶瓷之接合方法，其為使得 =匕：物所構成之陶兗製第i元件、與由銘或金屬所構 2第2元件進行接合之接合方法；形成與第i元件之 ，口面直接接觸之金屬膜，並在此金屬膜與第2元 介入由不同於金屬膜之材質所構成之金屬接人 1 由至少加熱金屬接合材及金屬膜行以進行^元件與Ϊ 本紙張尺趸適用中(2ΐ〇χ297二 ----------1------II--.----^ (請先閱讀#面之·id意事項再填寅) A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ' — -- -------B7 五、發明説明（3) '~ ---~ 2元件之接合。 "本發月者係針對在儘可能之低溫下將氣化銘等陶 免元㈣固地接著於其他^件之方法進行探討。在開發 k秘中旨4在陶件的表面形成鎳蒸鑛層或鑛錄 在此P白丰又@蒸錄層或錄鎳層與陶竟元件間之接合 力不佳’相當簡單地即可將其剥離。然而，當在此錄蒸 、又層或鍍鎳層的表Φ設置直接硬焊材，而使得硬焊材與 -他金屬或陶件直接接觸，接著進行熱處理，則發 現㈣究元件與其他元件間會產生意想不·到之強固的 接者。 接著，解析所得接合體的界面狀態。可確認出鎳基 鑛層及鍍㈣之消失，且會形成由鎳與硬焊材反應出之 金屬間化合物所構成的分散層。依據此可減出以下般 之，合機構。在加熱硬焊材的㈣巾，首総硬焊材會 使得鎳潤濕，而造絲溶解於硬焊材巾，之後形成錄與 紹之金屬間化合物。由於如此般之鎳與銘之金屬間化合 物的生成反應為放熱反應，故依據此反應熱會產生局部 之溫度上昇’因此會造成紹與氮化銘之潤濕，而完成所 望之接著。 進一步針對此點加以說明。當使用由鎳所構成之金 屬膜及以鋁為主成分之金屬接合材時，通常在600它下 加熱。此時，會生成鎳-鋁之金屬間化合物，由於此生成 反應會有反應熱產生，故會造成局部溫度之上昇。由於 一般之陶瓷與金屬在高溫下之潤濕性較佳，在此處亦藉 ___ 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（ 210X297公釐) — ----------裝-------¥------^ (請先聞讀„背面之ii-意事項再填4^'負) A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 五、發明説明（ .由放熱反應以使得溫度上昇，故可使得兩者進行強固地 接合。 如此般所得之本發明的接合體係含有：由金屬接合 材所構成的連續層，及由在分散於此連續層的狀態下之 金屬間化合物所構成的分散層。金屬間化合物的熱膨脹 係數係，通常較金屬接合材的主成分之熱膨脹係數為 小γ而接近陶瓷、特別是氮化物陶瓷的熱膨脹係數。藉 由採用如此般之使得分散層分散於金屬接合材的連續 層之構造，可使得特別是接合後之殘留應力明顯地緩和 下來。 又’特別是當本發明之接合體使用於暴露在nf3、 CF4等鹵素性腐蝕性氣體之用途時，由於在前述金屬間 化口物所構成之分散層處可阻止此函素系腐触性氣體 朝向接合層内部之滲透，故具有可抑制腐钱滲透之效 果。因此，本發明最適合用於此種用途。 上述之接合最適合用在氮化鋁元件對其他元件之 接合時，但亦確認出可適用於氧化鋁元件之接合。 又，可使用金屬硬焊材作為金屬接合材的材質。接 合材之形態可為薄板狀、粉末、及粉末與膝合劑經混人 ::之糊劑。又，上述中，「在第丨.元件之接合面上： 成直接接觸般之金屬膜」的意思為，金屬膜盘第^元件 間在沒有其他材質的介人下進行接合。當金屬膜盘第丄 1間介人其他的材質時，則無法提高金屬接合材之對 於第1元件之接合力。 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS )从级（別X加公整 ----------夢------tT------- i請先聞氧背齑之4意事項存填^^貧) A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（5) 具體而言，第丨；士 學氣相成長法、濺茫法，之金屬膜可错由氣相法（化 電鍵法等)而形成出:特別Γ 電鍍*、非電解付别疋，當藉由非雷解恭力&、1丄 可使得陶瓷表面之被 解电鍍法4， 被覆車父易進行。金屬膜 0.1〜20μιη較佳。 萄犋之臈厚以 又，制將料粉料餘彳 劑塗佈於第1元件的^ 削甲所侍之糊 萨由讓右播跋人#表 者.進行塗佈層之乾燥，而 稭由讓有機膠合劑跑掉，以形成金屬膜。 令金屬箔接觸第1分彼+ ± 』稭由 牛之表面’以形成金屬膜。 在上述各方法中，當藉由氣相法、液相法 糊劑之方法以形成金屬胺拉 ❿風金屬膜牯，可得較佳之接著 低之殘留應力。 早乂 ^接著’在將金屬接合材介入於金屬臈與第2元件間 之狀態下，至少加熱金屬接合材及金屬膜。在加熱時， 以令金屬接合材溶融而進行硬焊材接合者較佳。又，「至 少加熱金屬接合材及金屬膜」係包含：包括此之第丨元 件與第2元件之加熱處理，以及藉由高頻或雷射光等局 部加熱方法以僅對於金屬膜及金屬接合材存在之區域 進行加熱者。 金屬膜之材質除了鎳之外，可舉銅、鋁等為例。 [發明之實施形態] 圖1(a)〜⑷係顯示第i元件5〇與第2元件51的接 合過程之剖面圖。對於此等各元件5〇、51之全體的形 狀沒有特別的限制。第1元件50為由鋁化物之陶究所 請 閱 讀 背 之 法 意 事 項 再 填Γ: Ά 裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 ------- -B7 , 五、發明説明（0) 構成，第2元件51為除此之外的陶驚或金屬所構成。 此陶瓷可舉氮化鋁為例，金屬可舉鎳、鋁、銅、鉬、鈷 為例。如圖1(a)所示般，第1元件50之接合面50a上形 成有金屬膜52。接著，如圖1(b)所示般，使得第1元件 50與第2元件51形成面對面，而在金屬膜52與第2元 件51之接合面51a間插入金屬接合材53。接著，進行 第1元件50與第2元件5 1之力σ熱處理，以如圖丨（c)所 不般使得το件50及51互相接合，且在此等元件間形成 有接合層5 4。 圖2(a)〜(c)係顯示第i元件5〇A與第2元件5〇b之 接合過程的剖面圖。第1元件50A及第2元件50B分別 ，鋁化合物之陶瓷所構成。因此，如圖2(a)所示般，在 第+1元件50A之接合面5〇a上形成有金屬膜52八，同時 ，第2元件5ΌΒ的表面上形成有同樣之金屬膜52β。接 著’如圖2(b)所示般，使得第1元件50A與第2元件5〇B 形成面對面，而在金屬膜52A及52B之間插入金屬接合 材53。接著，進行第i元件5〇A與第2元件5〇b之加 熱處理，以如圖2(c)所示般使得元件5〇A及5〇B互相接 合’且在此等元件間形成有接合層55。 如參照圖1(a)〜(c)之說明所示般’當對於第丨元件 而言，使用鋁化合物所構成的陶瓷以外之陶莞或金屬所 構成之第2 it件進行接合時，如圖3⑷之模式剖面圖所 不般’會形成接合層54。在此接合層54中，金屬膜”(參 照圖1(a))將消失，且在金屬接合材所構成之連續層％ ________ 9 本紙張尺度適巧國國家標準（CNS) (2ι()χ297公瘦） ------ ----------^ II (請先閲表背面之ii-意事項再填頁) 訂 線 A7 五、發明説明（7) 中，分散有金屬間化合物所構成之粒子或分散層π。亦 即，伴隨著金屬膜的材質盘全 ^ ^ v ^ ± 刊貝，、金屬接合材間之反應，金屬 接合材中移動。又，特別是在金屬所 m ., 表面上，會形成金屬間化合物所 構成之連績層60。特別Η 告么 — 制疋田金屬讀為鎳時此連續層 ::: 此連續層60係，可由组成不同之金屬 Γ二：構成之複數層所形成，亦可由單-組成之金 屬間化合物所形成。 另方面’參照圖2⑷〜(c)之說明所示般，當相同 之铭化合物所構成之元件50A及·進行接合時，如圖 3〇^之权式剖面圖所示般’會形成接合層μ。在此接合 層55中^金屬膜52A、52B(參照圖2(心將消失，取代 此的係沿著各元件表面5〇a所形成之金屬間化合物構成 的粒子59A、59B。故可知此等粒子係在靠近各表面5〇a 之位置起開始進行凝固。此等各粒子59A、59B係分別 沿著界面形成連續狀’即依據此以形成具有豐富金屬間 化合物之區域71、72.。 接著，說明有關可使用於本發明之較佳的金屬接合 材。此金屬接合材係，只要可與金屬膜的材質形成金屬 間化合物者即可，其他沒有特別的限制，可使用以鋼、 鎳、銀、鋁為主成分之合金，或此等之純金屬。但是， 為了使得第1元件與第2元件間之殘留應力減至最小， 則以使用在⑯溫下可接合之以銘為主成分之硬焊材較 佳。又，在本發明中，特別是金屬接合材中不需含有活 請 閱

I 裝 頁 訂. 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 、發明説明（8) 性金屬’即可形成強固地接合。此乃代表不必令活性金 屬成分擴散至陶兗元件中。 因此，由於鋁硬焊材中不必含有活性金屬，故可使 其含有鎂0.3〜20重量％。又，亦可使其含有％重量％以 下之第3成分。且可使用擇自石夕及銅所構成群中之一種 以上的成分作為第3成分。 又’在對於齒素性錢性氡體之财久性方面，以使 用錄、銅、及紹之任一者作為主成分之金屬接合材較 佳。又’由於當❹料為合金成分時，較易受_素性 腐蝕性氣體的腐蝕，故其量以在2〇重量％以下較佳。 以下，依順序說明將第i元件與第2元件的形態進 订種種變更之實施形態的較佳例。圖4(a)係顯示具有高 頻電極之電納的構造之一例，目柳係顯示圖*⑷中的 電納之線wb-m之剖面圖。在純合物之陶i所構成 之圓盤狀基材1中埋設有高頻電極12。此高頻電極η 係’在本實施例中為例如網狀之塊材。2代表用來安裝 基體1之氧化鋁製突緣，4代表電力供給元件之接合部， 5代表熱電偶的接合部，6代表電納之基材丨與氧化鋁 突緣2之支持部。其中電力供铪元件之接合部4與熱電 偶的接合部5的詳細構造係如圖4(b)所示般。 突緣2係接合於氮化鋁製的突部11，突部丨丨係接 合於基材1之背面lb。在基材丨的表面la之附近内部， 埋設有高頻電極12。其材質為以鉬、鎢等高融點金屬製 較佳在基材1上形成有朝背面1 b側開口之孔13，在 A7 __________ B7 ( 五、發明説明（9) 孔13的底部有網狀電極12之露出。在突緣2之内側空 間内收谷有細長的電力供給元件Μ，此元件Μ之前端 邰14a係，介由接合層15及用來緩和殘留應力之插入材 16而接合於孔13的底部⑴上。藉由此以構成接合部 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝

^電極接合部4係，如圖5之一例所示般，接合層 15係與基材1的孔13之底部13a接觸，且在底部13^ 有網狀電極12之露出。又，接合層卜係與金屬露出部 之網狀電極12等相接觸，且接合層15係接合於基材【 上。特別是’當使用網狀電極12作為金屬露出部時， 接合層15與網狀電極12之接合部係形成網狀，在網目 中形成有接合層15與基材i之接合。如此般，由於交 互地存在有網狀電極與硬焊材之接合部及基材與硬焊 材之接合部，故可達成極強固之接合。 此又，在基材1上形成有孔17，此孔17係朝基材i 之背面ib開口’孔17較孔13為淺，在孔17之底部露 出有基材之陶£。又’在突緣2内收容有用來收容熱電 偶之中空套子18，此中空套子18的前端部18a之周圍 係，覆蓋有熱電偶保護用之高融點金屬製蓋子19。蓋子 19之外徑較孔i 7之内徑為小。且，蓋子19係介由接 合層20及插入材21而接合於孔部17之底部，以構 成熱電偶之接合部5。 此處，採用氧化鋁製之突緣2與氮化鋁製之突部j i 的接合、及突部11與氮化鋁製之基材丨的接合，可 ----------裝-- (請先閲讀·背面之ίΐ-意事項再填^-λ ) 線 -—I. I . -1 I · 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（2!0X297公釐 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（1$ 用本發明。此時，可使用任—者 即為第2元件。又，本發明亦適用^入元二牛，而另一者 之接合部分。此時，以露出有孔13播入材^與基材！ 元件，以插入材作為第2元件。之基材1作為第1 圖 6(A)、圖 6(B)、圖 6(c) 8(A)、圖8⑻係’分別如圖圖(）、目7(B)、圖 樣的等離子體產生用電極裝置)斤不般’顯示在同 合部之周邊的剖面圖。在此箅·/力供給元件的接 表圖4中所示元件之同=圖=、使用同-符號代 如圖所示般，中心形成有I切其說明。 端子係收容於孔13内。此端子:^孔仏之管狀的 子41之下側减而在一^ 為鎳製或鋁製。端 之下側端面係精由接合層B 端子Μ之側周邊下側係藉由接合層l5b以接底二&， 之周邊。此接合層bb之作用為比 口於孔13 半導體裝置内之靠性氣體直得網狀電極不致與 如圖6(晴示之㈣’將孔57加工絲狀， ^孔57内收容具有相同錐狀之鎳或銘製端子44。且 ^由接合層22a以接合端子44之底面與孔π之㈣ 57a，介由接合層22b以接合端子44的側周面與孔η 的側周面5 7b。之後，將鋅壶叙制认干丄 接於端子44上。㈣戍銘製的電力供铪元件Μ 如圖6⑻所示之例中’由於使得孔57形成錐狀， 且其側周面57b與端子44間係依據本發明之方法 行接合，故不僅可使得接合面積增大，同時對於底部 13 本紙張尺度適用巾賴緖準（CNS ) Μ規格（210χ29ϋΥ {請先閲讀背面之注意事項再填、j ά .ir, 線· 五 、發明説明（i| A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 而言，可形成氣密性更高之構造。又，藉由將端子44 插入孔57内’可一面進行沿著前端部44的錐狀面之孔 57側周面的加壓，—面進行金屬接合材之加熱。 圖6(C)之接合構造係在圖6(A)之接合構造中，另 加上’在貫通1 41a中收容有氮化鋁製之應力緩和材 24 ’並依據本發明以進行此應力緩和材24的底面盥孔 13的底面13a間之接合。亦即，在此接合部分及其周邊， 由於？露於溫度之上昇及加工下，故基於陶瓷與金屬間 之熱膨脹差’特別是對於接合層…、⑽與陶瓷間之接 口界面會產生熱應力之施加。然而’當採用藉由陶瓷製 之應力緩和# 2 4以挾持著端子4 i之構造時，由於可分 =此端+ 41施加至接合層之應力，故可達到緩和之 = 在接合層…與陶究的接合界面之應力 緩和效果較大。又’在圖6⑷、6⑻、6(C)中， =上之基材1作為…件，以與其接合之二 金屬端子41、44作為第2元件。 心邛：置，:示之例係，在加工成錐狀之襯套58的中 置狀二二“6。在電力供給元件45的最前端處設 ，凸出，的押《部45a。且’將元件45插人貫通孔 ^猎由㈣部45a —面對金屬接合材朝 方向施加麗力-面進行加熱。又，藉 = 對金屬接合材朝側月衝^以―面 熱。材朝側周圍57b的方向施加壓力一面進行加 在此例中，在對於孔57的底部57a進行接 ----------^------11^--U----^ (請先閲讀t*面之·i意事項再填) 本纸張尺度训><297公整Γ 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 A7 ___ B7 ' — — ' ' ι· 丨· * t 五、發明説明（ 由於可藉由押壓部45a施加壓力，故可使得沿著57a之 接合部分的接合強度更進一步提高。在此實施形態中， 以基材1作為第1元件，以與其接合之耐腐蝕性金屬製 襯套58及押壓部45a作為第2元件。 圖7(B)所示之例係，將内徑與形狀略同於孔丨3之 鎳或鋁製的薄圓板47，依據本發明之方法而介入接合層 15以接合於孔13之底部13a。接著，藉由焊接等以使得 鎳或鋁製之電力供铪元件45及圓板47 一體化。本實施 例中，藉由使用圓板47，故可更進一步減低製造時及使 用時之熱應力。在此實施形態中，以基材丨作為第丨元 件，電力供給元件45及中間元件48作為第2元件。 圖8(B)所示之實施形態係，將網狀電極12切斷一 部分，將此經切斷之部分在朝基材i背面方向延伸之狀 態下與基材1同時進行燒結。藉由此，來自網狀電極12 之切斷部分58會朝背面延伸’而在背面lb會露出由此 切斷部分所構成之細線58的端面。電力供給元件“係 介由接合層丨5以接合於基材丨之背面比’且電力供給 元件45係連接於細線58上。在此實施形態中，以基材 1作為第1元件，以電力供給元件作為第2元件。：圖 咐:所示之各實施形態中，由於在不易加工之網目。部 分形成有孔13、57，故不必另外進行加工。 ^係顯示半導體製造裝置之金屬突緣6〇、及陶 瓷加熱器62之接合構造之概略剖面圖。此突緣⑽具有 用來安裝於半導體製造裝置的㈣之安n m月 ____ 15 Ϊ紙張仏適财關家鮮（CNS〉A4· (21GX297公缓) ------ ----------— (請先聞讀f面之注意事項再填)

、1T A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 _ I 五、發明説明（1) ' ^置的内部延伸之延設部_。在延設部_的内側形 ^有可與裝置内部之環境空氣隔離之空間61。陶究加孰 二2之陶究基材66的背面_係依據本發明之方法 1接口層70接合於延設部6〇b之端面6〇c。在基材α 3内部埋設有阻抗發熱體63，阻抗發熱體63之端部係 連接在端子14上。各端手.Μ你’、 端子14係在月面66b形成露出， 电力供給用棒狀元件67係接合於各端子上。又 基體66之背面錄側形成有凹部65,此凹部65中收容 有熱電偶68的末端之熱接點。 — 一面藉由熱電偶68以觀测基體之溫度，一面調敕 供給至阻抗發熱體63之電力’以調整晶圓加熱面 :溫f :當然：對於溫度之測定方法、阻抗發熱體之構 端子之連接構造等並無特別之限制。藉由如此般 :I可提供:種加熱裝置，其中之陶莞加熱器之端 "’、電偶等易文腐蝕的部分不致暴露於半導體 裝置内。 在圖9中’在應該接合於突緣6〇之基體的内部， 可埋設靜電爽頭電極或高頻電極等機能性元件，此時可 =機能性元件及用來供給其等電力之端子暴露在 二間61中，但不致暴露於半導體裝置内。 又’在圖4〜圖8之各實施形態中，用來作為高頻 電極之網狀電極可使用衝孔金屬或不織布。又 的内部，可取代高頻電極，而埋設靜電二材 發熱體（如圖9所示般）。 电々A阻抗 良紙張尺度適用中國國家標準（CNS > 請 先 閲 讀 背‘ 之 注.. 意 事 項 再 装 訂 線 A7 A7 ^_I__—I- 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 •-----B7____: 發明説明（i4 [實施例](實施例1) 卜依據圖2所示之方法以製造出接合體。分別使用由 氮化鋁所構成之平板狀的元件作為第1元件及第2元 件。各元件之尺寸為8mm x 4〇mm χ 2〇mm。表丄之實施 例1 1 1 4係，藉由使得各元件之表面5接觸鎳鑛液 既定之時間以進行電鍍。接著，在兩元件間，如夾住具 有表1所不之各成分比例之硬垾材的薄板53般製造出 被處理體，此被處理體係收容於電氣爐中，在真空下將 其加熱至各硬焊材之熔點以上的溫度，接著將溫度降至 室溫以製造出各接合體。前述薄板之尺寸為8mmX4〇mm X〇.12mm。在加熱時，在相對薄板之垂直方向施加 7〇g/cm2的壓力。又，在比較例1-1、1-2中，對各元件 並未實施表面處理。 有關各接合體，將其切成依照jIS Z2204的標準之 4點曲折試片，以進行4點曲折強度之測定。又，令各 接合體暴露於CF4等離子體中、400。(：下192小時。將經 此暴露後之接合體進行上述般之4點曲折強度測定。 又，調查接合體的接合界面之變色，此變色部分即為受 侵钱之部分’測定此侵蝕部分自表面起之長度，而以此 作為侵蝕距離。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------^------K--^----^ (請先閲讀背面之注意事項再) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 鱗材之成分 比例 表面處理 相期之4點 曲折λφα 腐餘後之4點曲拆 強度]V^a ixBSSM βχη i-ι Al-10Si-1.5Mg 在元件之表面 雜5練 288 250 150 實施例 1-2 Al-lOSi- l^Mg 在元件之表面 鐘鎳10分鐘 272 255 145 實施例 1-3 Al-12Si- 3Cu 在元件之表面 锻鎳10分鐘 270 2250 145 實施例 14 99A1 在元件之表面 麟10分鐘 245 220 80 fcb$交例 1-1 Al-10Si- \.5Mg 110 65 200 交例 1-2 Ag-35Cu- 225Ti 理 270 0 >1500 ----------裝-- i . (請先閱讀r面之·i意事項再填^-A) A7 B*7 五、發明説明（1$ [表l] 如表1所示般，依據本發明，可提供具有高4點曲 折強度、對於鹵素性腐蝕性氣體等離子體等腐蝕性氣體 具有高耐腐蝕性之接合體。此接合係，可藉由各種之鋁 合金所構成之硬焊材或純鋁所構成之硬焊材以簡單地 進行之。 相對於此，在比較例1中，可看出接合強度相對的 較低，且耐腐蝕性亦較差。此乃由於硬焊材對氮化鋁之 潤濕性不佳之故。又，於比較例1-2中，藉由使得硬焊 材中之活性金屬比例顯著地增大，可提高硬焊材對氮化 鋁之潤濕性。然而，雖然初期之接合強度頗大，但當暴 露在腐蝕性氣體下則在接合部分會產生激烈的腐蝕。 又，藉由掃瞄式電子顯微鏡以攝影實施例1-1之接 18 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --訂'---r 線

J A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（1今 合體的接合界面，其結果如圖1〇所示。如圖 沿著硬焊材所構成之接合層的兩側界面， 二又’ 其他物質的粒子。藉由EDAX測定此接合層可發現在硬坪材所構成之層的兩侧，形成;:： =銘-錄金屬間化合物的分散層領域。構成此分：： 金屬間化合物的組成為Al3Ni。 B (實施例2) 依據如圖1所示般之方法製造接合體。亦 2牧氮化銘構成之第1元件，準備i故金屬製之第^ 件，在2枚的第1元件間夹入1枚第2元件以進行接合。 此處’如表2所示般變更第2元件的材質。第1元件之 尺寸為8mmx40mmX2〇mm，第2元件之尺寸為8邮以 40mm X 2mm。 在表2之實施例2]〜2_7巾，藉由令第置元件％ 的表面50a接觸鎳鍍液既定的時間以進行電鍍。且， 第1元件50與第2元件51間，夹住具有表2中所示之 各成分比例硬焊材之薄板53而製造出被處理體，將此 被，理體置於電氣爐中，在真空中加熱至各硬焊封之溶 點/皿度以上，接著將溫度降至室溫以製造出各接合體。 刖述溥板之尺寸為8mmX4〇mmX〇12mm。在加熱時， 在相對於薄板呈垂直的方向施加7〇g/cm2之壓力。又， 在比較例2-1〜2-4中’並未對各元件實施表面處理。 有關各接合體，將其切成依照JIS Z2204的標準之 4點曲折試片，以進行4點曲折強度之測定。 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 Οχ297公釐） 請 閲 讀- 背 © 之 注 意 事 項 再 裝 貧 訂 線 A7 B7 五、發明説明（17) [表2] 鱗材之成 分比例 表面處理 第2元件 的種類 4點曲折 強度MPa 實施例 2-1 Al-10Si- 1.5Mg 在元件之表面 鍛鎳10分鐘 鎳 200 實施例 2-2 Al-10Si- 1.5Mg 在元件之表面 鍛錄10分鐘 鋁 212 實施例 2-3 Al-10Si- 1.5Mg 在元件之表面 鍍鎳10分鐘 銅 195 實施例 2-4 Al-lOSi- 1.5Mg 在元件之表面· 鑛鎳10分鐘 鉬 180 實施例 2-5 Al-lOSi- 1.5Mg 在元件之表面 鑛錄10分鐘 鈷 _ 205 實施例 2-6 Al-12Si- 3Cu 在元件之表面 繼10分鐘 鎳 195 實施例 2-7 99A1 在元件之表面 鍍鎳10分鐘 鎳 190 比車交例 2-1 Al-lOSi- 1.5Mg 未處理 鎳 95 比車交例 2-2 Al-lOSi- 1.5Mg 未處理 翻 80 比車交例 2-3 Ag-35Cu- 225ΎΪ 未處理 鎳 120 比車交例 2-4 Cu-2.25Ti 未處理 鎳 90 (請先聞讀'背面之ίΐ-·意事項再填&/負) 如表2所示般，依據本發明，可提供出具有高4點 -裝. 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 曲折強度之接合體，此接合可藉由各種鋁合金所構成之 硬焊材或純IS所構成之硬焊材以簡單地進行。又，當使 用選自由鎳、钥、銅、鈷、銘所構成群中之一種金屬作 為第2元件之材質時，可得高強度。 相對於此，在比較例2-1、2-2中，可看出接合強 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0'〆297公釐） 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 A7 ___ B7 五、發明説明（5 — 度相對的不佳。此乃由於硬焊材對氮化鋁之潤濕性不佳 之故。又，在比較例2_3中，藉由使得硬焊材中之活性 金屬的比例顯著地增大，以提高硬焊材對氮化鋁的潤濕 性。然而，此時之接合溫度係，相對於鋁系硬焊材之6〇、〇 °C〜670°C，比較例 2_3 為 850。〇，比較例 2_4為 1〇5〇<>c， 因此金屬之第1元件與陶瓷之第2元件間由於熱膨脹之 差別而產生顯著的熱應力’故會造成強度之降低。 又，藉由掃瞄式電子顯微鏡以攝影實施例2_丨的接 合體之接合界面，其結果如圖Π所示。由圖u可知， 在硬焊材所構成之接合層中，到處都可以看到由莫他物 質所構成之粒子的存在。而藉由EDAX測定後，發現到 在硬焊材所構成之連續層中，形成有多數之鋁_鎳金屬間 化合物所構成之粒子。此金屬間化合物的組成為Al3Ni。 又，在圖11之沿著接合層之鎳元件間之界面可發 現，延伸有層狀之鎳-鋁金屬間化合物所構成之連續相。 此連續相中，在離鎳元件最遠的區域主要為Al3Ni之形 成，在靠鎳元件較近的區域主要為Al3Ni2之形成。 如上所述般，依據本發明，可提供一種將含有鋁的 陶瓷接合於金屬或陶瓷所構成之其他元件之新方法。藉 由此可使得前述陶瓷之接合變得更為容易，且可提高接 合強度。因此，本發明之接合體對於陶瓷加熱器、靜電 夾頭、具有高頻電極之電納、各種半導體製造裝置及半 導體裝置皆極為適用。 [圖面之簡單說明] i紙張尺錢财(⑽）--- 裝 訂 線 \· I -'η (請先閲讀背面之注意事項再填) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（19) 圖1中，⑷為顯示金屬膜52形成於 的表面50a之狀態的剖面圖；（ 、 元件5〇 與第2元件51呈面對面後所積層第1元件5。 為顯示第1元件50與第2元件 〜、的剖面圖；（c) 的剖面圖。 ！接合所得之接合體 圖2中’⑷為顯示金屬膜分別形成 與第2元件5〇B的表面之狀態的剖面件5〇A 1元件50A與第2元件5GB呈面對（)為顯示令第 的剖面圖；（c)為顯示第}元件 、層出之狀態 接合體的剖面圖。 I、第2疋件經接合所得之 圖3中’⑷為顯示將第！元件5〇與 之接合界面擴大之模式剖 1、 70 51 心與第2元件地之接人二=為顯不將第1元件 〇界面擴大之模或 ® 4中’⑷為使用本發明之陶瓷接合構：之二。 即顯示内藏有高頻電極之等 "^ 一例， 例的平面圖；（b)為顯示（勾中 裝置之一 置中之雷4離子體產生電極裝 ’之電力仏給兀件的接合面之剖面圖。 二示圖4(b)中之網狀電極12與接合層Μ的 界面周邊之擴大模式剖面圖。 ^ 、“ f⑷⑻、⑹係分別顯示適用本發明之接人方 法及接合體之等離早 接口万 斑㈣人—產生电極裝置的電力供給元件 狀電極的接合部分之實施形態的剖面圖。 接人！⑻係分別顯示適用本發明之接合方法及 4離子體產生電極裝Μ Μ 淡張尺度適用 22 7公釐） ----------裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填) " 訂' •線· A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（20) 狀電極的接合部分之實«態的__。 圖8(A)、（B)係分別顯示適 接合體之等離子體產生電極裝置的電力及 狀電極的接合部分之實施形態的剖面圖。 ，'網 圖9係顯示將陶究加熱器62接合於半導濟 置的突緣部60且妹、¥體氣造裝 /且、，、工體化之狀態的模式剖面圖。 圖10係顯示圖3(b)中之接合體的 組織之掃瞄式雷早齡佩 .—的接&界面之陶 、平田式電子顯微鏡照片。 圖U係顯示圖叫中之接合體的接合 組織之掃瞄式電子顯微鏡照片。 | s [符號說明] 技1〜基材’ 11〜突部，12〜網狀電極，14〜電力供仏 件，15、20〜接合層，16、21〜插入材電力^口 力供給元件的端子，Μ & 盍子，44〜電 卞町磲子，45〜電力供給元件，5〇 合物之陶瓷所構成之篦] 生 、’ 则、51〜第=9件&〜第1元件的表面， 人材件’52、52八、规〜金屬膜，53〜金屬接 口材，54、55〜接合層，56、58〜金屬接合材n 59Β〜金屬間化合物所^ ^ 所構成之連續相，㈣含曲=全=屬間化合物 域。 Ζ 3丑田的金屬間化合物 瓷 瓷 元 電 之區 ''Γ f請先閲It.背面之注意事項再填rv頁j 裝· 訂 文紙張尺度^

Claims (1)

1. 第85108507號原文申請專利範圍修正本

   明細書 37S209 【書類名】 【発明〇名称】七亏$ v夕又乃接合体朽七5 S v夕只刃接合方法 【特許請求〇範囲】 【請求項1】了瓜$二々厶窒化物妒4¾¾第一乃部材k、七金 属妒6¾¾第二0部材t、杉上y前記第一乃部材h前記第二刃部材匕仍間仁形成 $九々接合層5:備之τ；Β»9、<10接合層妒、金属接合材妒連続相t、二0 連続相乃間(二生成1^0忌金属間化合物妒分散相七奁備;t奁特 徴ktl)、接合体β 【請求項2】前記接合層妒、前記第一〇部材刃表面(c沿〇τ形成亡、前記分 散相鲈豊富交層状〇領域$：備之沦特徴«、請求項1記载乃接合体。 【請求項3】前記第二ί〇部材#七前記接合層妒、前記第二乃 ❹ 部材乃表面t沿〇τ形成§、前記分散相力<豊富令層状仍領域奁備尤τu各二 匕奁特徴^:寸1>、請求項2記載0接合体。 【請求項4】前記第二¢0部材舻金属*Ci)0、前記接合層鲈、前記第二仍部材〇表 面仁沿〇τ形成§托之、金属間化合物0連続層妒界面層s：備之、 奁特徴^ri>、請求項1記载〇接合体。 【請求項5】7瓜$二々厶單化物护4¾¾接合面全有L々第一Ο部材h、七亏$ v夕久逢亡过金属妒6女各第二乃部材t全接合方法*es> 〇τ、前記第一仍部 材乃接合面仁対金属膜炉直接(二接触杧前記金属膘全形成L、二刃金 . 属膜i:前記第二〇部材i: 0間亡前記金属膜匕过異女δ材質护G交忌金属接合材旮 介在$甘亡状態1：’少女< t 6前記金属接合材;B前記金属膜左加熱'Τδ: h t二 上〇7前記第一0部材^：前記第二乃部材^:全接合1'1>(1^:?:特徴^：^|)、接合方 ^ 0 【請求項6】前記金属膜炉二7^瓜膜τ^>Ι>«Τ 特徴、請求項5記載Ο 接合方法。 【請求項7】前記金属接合材舻純了瓜$二々厶扫上以’7少5二々厶系合金力、4亡 忌群上D選迂«It全特徴匕寸各、請求項5記載Ο接合方法。 【請求項8】前記金属接合材妒純7瓜$二々厶扫上“7瓜$二々厶系合金妒^>女 冬群上0選迂九各二^： S：特徴、請求項6記載刃接合方法。 申印專利範圍 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 1 ·種接合體’包括由氮化鋁所構成之第1元件 50 A、由陶瓷或金屬所構成之第2元件51、5 0B、 =在第1元件5〇、5〇A與第2元件51、5〇B間形成的接 二層54、55 ;其中，此接合層54、55具備有：金屬接 材所構成之連續相56、58、及形成於此連續相間之金 屬間化合物所構成之分散相57、59A 、59B。 2·如申請專利範圍第1項所述之接合體，其中，前 <接。層55包括沿著前述第}元件5〇A之表面5如形 成且含有豐富的前述分散相59A之層狀區域71。 、3·如申請專利範圍第2項所述之接合體，其中， =第2件观為陶曼，前述接合層55包括沿著W 59B/:件5〇B之表面形成且含有豐富的前述分散相 之層狀區域72。 、、^如申請專利範圍第1項所述之接合體，其中， ::弟2元件51為金屬’前述接合層54更包括沿著 ::層2 Γ:51之表面形成且由金屬間化合物所構成 -接方Γ其為使得由氮化銘所構成且具有 件進行接合之接合方法;該方法包括下列步冓:之… 使得金屬膜與前祕合面直接接觸般在前 兀件之接合面上形成前述金屬膜， 在此金屬膜與第2元件間介入 膜的材質所構成之金屬接合材，以及 “述金屬 請 閲 I 1¾ 意 事 項 再 裝 前 V- 刚 之 訂

   、申請專利範園 的狀合材介入在此金屬嶋2元件間 以進行前^ 加熱前轻屬接合材及前述金屬膜 迷第1 7L件與前述第2元件之接合。 6.如中請專利範圍第5項所述之陶ι之接合方 其中，前述金屬膜為鎳膜。 其中7 ·ί申睛專利範圍第5項所述之陶瓷之接,合方法， 八 、过*金屬接合材為擇自由純銘及紹系合金所構成 群中之材料所構成。 8.如申請專利範圍第6項所述之陶瓷之接合方法， 其中’七述金屬接合材為擇自由純鋁及鋁系合金所構成 群中之材料所構成。 Ζ 聞 讀 之 注， 意 事 項 再 1' 裝 訂 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 25 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐）

   第85108507號原文申請專利範圍修正本

   明細書 37S209 【書類名】 【発明〇名称】七亏$ v夕又乃接合体朽七5 S v夕只刃接合方法 【特許請求〇範囲】 【請求項1】了瓜$二々厶窒化物妒4¾¾第一乃部材k、七金 属妒6¾¾第二0部材t、杉上y前記第一乃部材h前記第二刃部材匕仍間仁形成 $九々接合層5:備之τ；Β»9、<10接合層妒、金属接合材妒連続相t、二0 連続相乃間(二生成1^0忌金属間化合物妒分散相七奁備;t奁特 徴ktl)、接合体β 【請求項2】前記接合層妒、前記第一〇部材刃表面(c沿〇τ形成亡、前記分 散相鲈豊富交層状〇領域$：備之沦特徴«、請求項1記载乃接合体。 【請求項3】前記第二ί〇部材#七前記接合層妒、前記第二乃 ❹ 部材乃表面t沿〇τ形成§、前記分散相力<豊富令層状仍領域奁備尤τu各二 匕奁特徴^:寸1>、請求項2記載0接合体。 【請求項4】前記第二¢0部材舻金属*Ci)0、前記接合層鲈、前記第二仍部材〇表 面仁沿〇τ形成§托之、金属間化合物0連続層妒界面層s：備之、 奁特徴^ri>、請求項1記载〇接合体。 【請求項5】7瓜$二々厶單化物护4¾¾接合面全有L々第一Ο部材h、七亏$ v夕久逢亡过金属妒6女各第二乃部材t全接合方法*es> 〇τ、前記第一仍部 材乃接合面仁対金属膜炉直接(二接触杧前記金属膘全形成L、二刃金 . 属膜i:前記第二〇部材i: 0間亡前記金属膜匕过異女δ材質护G交忌金属接合材旮 介在$甘亡状態1：’少女< t 6前記金属接合材;B前記金属膜左加熱'Τδ: h t二 上〇7前記第一0部材^：前記第二乃部材^:全接合1'1>(1^:?:特徴^：^|)、接合方 ^ 0 【請求項6】前記金属膜炉二7^瓜膜τ^>Ι>«Τ 特徴、請求項5記載Ο 接合方法。 【請求項7】前記金属接合材舻純了瓜$二々厶扫上以’7少5二々厶系合金力、4亡 忌群上D選迂«It全特徴匕寸各、請求項5記載Ο接合方法。 【請求項8】前記金属接合材妒純7瓜$二々厶扫上“7瓜$二々厶系合金妒^>女 冬群上0選迂九各二^： S：特徴、請求項6記載刃接合方法。