TW397808B

TW397808B - Joined ceramic structures and a process for the production thereof

Info

Publication number: TW397808B
Application number: TW085101483A
Authority: TW
Inventors: Tomoyuki Fujii; Ryusuke Ushikoshi
Original assignee: Ngk Insulatdrs Ltd
Priority date: 1995-02-09
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 2000-07-11
Also published as: EP0726239A3; KR960031402A; EP0726239B1; JPH08277173A; EP0726239A2; US6020076A; DE69609742D1; DE69609742T2; JP3813654B2

Description

A7 B7 經濟部中央揉準局舅工消費合作杜印裝五、發明説明（1 ) 本發明係關於一種經由銲材接合陶瓷元件及金屬接合元件之陶瓷接合構造，及有關該接合構造之製造方法。氮化鋁元件與陶瓷元件之接合體，或氮化鋁元件與金屬元件之接合體等在不同的用途上廣泛地使用著。例如，於半導體製造裝置中使用陶瓷加熱器、靜電夾頭及高周波電極等時，氮化鋁元件與種種陶瓷元件間、氮化鋁元件與熱電偶組用之模具間、及氮化鋁元件與電極間之結合等。習知之陶瓷接合構造係於陶瓷元件與金屬接合元件間配置銲材，經加熱而接合陶瓷元件及金屬接合元件。由於習知之使用銲材在接合陶瓷元件及金屬接合元件時，有時會有接著強度不足之情形產生。本發明者遂著手於改良使用銲材時之接合構造。本發明之目的係爲解決上述問題點，而提供一種接合強度佳之陶瓷接合構造。口本發明之陶瓷接合構造係藉由銲材所形成之接合層來接合陶免元件及金屬接合元件。於喊元件i内埋設金屬元件7,於陶瓷元件7之與接合層接觸之接合面上露出一部份金屬元件而形成-金屬露出部，沿著該接合面而將陶瓷疋件及金屬露出部分別與接合層相接合爲本發明之特徵所在。、又，本發明之陶f；接合構造之製造方法係先於陶免元件<接合面形成可露出金屬元件一部份之金屬露出部，接著沿著該接合面接觸銲材而進行銲材接合，藉由此方法將陶免元件與金屬露出部分別與接合廣相接合爲本發明之特 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 卜訂 -ml II - -II 1ί — · 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（2 ) 徵所在。本發明係於陶瓷元件與銲材接觸侧之接合面處局部形成一可露出埋設於陶瓷元件内部之金屬元件一部份之金屬露出部。當接合陶瓷元件及銲材之同時，藉由陶瓷元件上所露出之金屬露出部與銲材之接合，可使得陶瓷元件與金屬接合元件相接合時得到極佳之接合強度。如此，就算在陶瓷元件上不易被銲材潤濕之場合，亦可得強固之接著力。即，前述陶瓷元件與銲材間之接合並不僅是陶瓷元件表面與銲材間之接合，而係件隨著與銲材接合性良好之金屬露出部與銲材間之接合，可達成擴大接合面積、具良好接合力並提高耐荷重性之陶瓷接合構造。又，如後所將述，由於陶瓷元件與銲材間呈無間隙之良好接合狀態，就算在鹵素氣體等腐蝕性環境中，亦可得對金屬露出部及金屬元件具良好耐蝕性之陶瓷接合構造。又，本發明中所使用銲材之化學組成並無特殊限制。但以採用對陶瓷元件具良好接合力且易潤濕者較佳。特別是要作爲防鹵素系腐蝕性氣體之接合體用途時，其陶瓷元件以採用緻密鋁元件或氮化鋁元件較佳。此時，使用主成份爲銅、錄、銀或铭中之一種金屬，鎂、鈦、錯及鉻中之一種活性金屬佔0.3〜20wt%，第3成份占50wt%以下之銲材爲較佳。當必須具防由素系腐蝕性氣體之用途時，最好不要用耐蝕性不佳之銀系銲材等。前述之第3成份可使用矽、鋁、銅及銦中之至少一種， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 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製 A7 _B7__五、發明説明（3 ) 因這些對主成份都不具影響。又，當使用主成份爲鋁之銲材時，因其爲低溫下接合，故可降低接合後之熱應力，效果較佳。當活性金屬之配合量不滿0.3wt%時銲材之潤濕性會降低，可能會造成無法接合。又配合量超過20wt%時因接合界面之反應層變厚而有可能造成龜裂。故配合量以 0.3〜20wt%爲較佳。又，第3成份之總配合量，當超過50wt% 時，因金屬間化合物之量變多，接合界面有可能發生龜裂。故保持在5 Owt%以下較佳。又，不使用第3成份亦可。於接合氮化鋁元件與金屬接合元件時，銲材中之主成份可爲銅、鋁及鎳中之1種金屬，活性金屬用鎂、鈦、锆及铪中之1種並佔0.3wt%以上。當使用含有10wt%活性金屬銲材時，可顯著地提高氮化鋁元件與其他元件間接合部份之對由素系腐蝕性氣體之耐蝕性，且可提高銲材對氮化鋁元件之潤濕性。又，因活性金屬之比例佔0.3wt%以上，可明顯地改善銲材對氮化鋁元件之潤濕性。當比例提高至1.Owt%以上，可再提高潤濕性。另一方面，當活性金屬之比例占l〇wt% 以下時，可明顯地提高銲材對函素系腐蝕性氣體之耐蝕性。由此觀知，活性金屬之比例以5.Owt%以下爲較佳。但是，當活性金屬採用鎂時，因接合時一部份鎂會產生氣化，故接著銲材後之接著層中鎂比例會小於0.3 wt%，通常會成爲0.1 wt%。當以鋁、鎳或銅爲銲材之主成份時，以總銲材量爲100 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（4 ) ~~ wt%而言’主成份之含有比例係以100 wt%減去活性金屬成份及第3成份後所得。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如此般虱化铭元件與銲材強固性接合，不僅提高了接合強度，亦可防止沿著接合層與氮化鋁元件之界面上腐蝕之進行，故可進一步減少金屬元件及金屬露出部之腐蝕。當使用鋁合金銲材之場合，爲提高潤濕性，以含有鎂 1〜2 wt%、矽9〜12 wt%之組合較佳。當接合時，在陶瓷元件之表面，或在接合於陶瓷元件之銲材表面，將選自銅、鋁及鎳中一種以上之金屬以濺鍍、蒸著、摩擦壓接、電鍍等方法形成一金屬膜較佳。銲材對該膜具優良之潤濕效果。又，當接合時，在陶瓷元件之表面’或在接合於陶瓷元件之銲材表面，將選自鎂、鈦、锆及铪中之一種以上之金屬以濺鍍、蒸著、摩擦壓接、電鍍等方法形成一金屬膜較佳。該等膜與銲材間之反應性良好。又上述各金膜之膜厚以0.5〜5Mm之範園較佳。鹵素系腐蝕性氣體可舉CF4、NF4、C1F3爲例。於 CF4、NF4及C1F3中，C1F3之氟基解離度最高，於相同溫度及等離子體出力下具最強之腐蝕性。接合層厚度以1μπι 以上、500μηι以下較佳。經濟部中央標準局貝工消費合作社印製本發明之接合體可適用於長期接觸鹵素系腐蝕性氣體之元件。特別是適用於以鹵素系腐蝕性氣體作爲成膜用氣體及蝕刻用氣體之設置於半導體製造裝置内之元件。上述之元件可爲埋設電阻發熱體於氮化鋁基材中之陶瓷電熱器、埋設靜電夾頭用電極於氮化鋁基材中之陶瓷靜本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐〉經濟部中央梯準局貝工消费合作社印製 A7 _____B7五、發明説明（5 ) 電夾頭、同時埋設電阻發熱體及靜電夾頭用電極於氣化銘基材中之附靜電夾頭電熱器、埋設等離子體發生用電極之於氮化鋁基材中高周波發生用電極裝置等。又，可爲模擬晶片、蔽環（shadow ring)、用來產生高周波等離子體之電子管、用來產生高周波等離子體之圓頂狀容器、高周波透過窗、紅外線透過窗、用來支持半導體晶片之昇降栓、及噴射板等裝置。以下，説明本發明所適用裝置之種種實施形態。圖j 係顯示靜電夾頭構造之一例。於圖1中，1代表由圓盤狀陶瓷元件所形成之靜電夾頭本體。這種具高周波電極之靜電夹頭常被用於由素系腐蝕性氣體之環境中。於此種腐蚀性氧雜之環境中’因氮化銘或敏密性铭之村餘性較佳，故此陶瓷元件爲由氮化鋁或緻密性鋁所形成者較佳。 4爲電極接合部，5爲熱電偶接合部，其詳細構造如圖1中所示。如圖1所示，靜電夾頭本體I内部表面la之附近埋設有網狀構造物7，此網狀構造物7可用來設置氮化鋁加熱器之電阻發熱體、靜電夾頭用之電極等。又，一孔部8形成於靜電夾頭本體1上，該孔部8係朝向靜電夾頭本體1之背面lb開口，網狀構造物7之一部份露出於孔部8之底面8a而形成如圖2所示之金屬露出部 7a。又，於由鎳耐蝕性金屬所形成端子12之先端側具有一直徑較端子12之其他部位爲大之圓柱形先端部Ua。於該先端部12a之先端面12b及孔部8之底面8a間，藉由插 8 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張从適用中國國家標準（CNS ) Α4· ( 2⑷幻叫楚）經濟部中央標準局貝工消费合作社印聚五、發明説明（6 入則^特定組成之銲材所構成之薄板· ，而進“材接/迷Ϊ定組成銲材所構成之薄板 m 構成電極接合部之方式較佳。圖1係顯不接合前之狀態。造之:【d:夾頭構造中，本發明之陶免接合構象爲上述<電極接合部4。即，如圖2所示，於電極接合部4中，氣化銘製之靜電夾頭本體1之孔部8之底面8a係成爲與由銲材構成接合層17直接接觸之接合面，於該接8a上’因露出由*目、鎢等合金所構成之網狀構造物7，可形成金屬露出部7a。因此，當由銲材所構成之接。層17與氮化鋁之接合面8a接合時，亦同時與網狀構造物7之金屬露出部7a進行接合。又，於本發明之構造中，因金屬露出部係採用網狀構造，故於接合層17上，因交互地形成銲材與氮化鋁接觸部份及銲材與金屬露出部接觸部份，故可達成更強固地接合。又’ 一孔部9形成於靜電夾頭本體〗上，該孔部9係朝向靜電夾頭本體1之背面lb開口。於該孔部9之底面9a 上有氮化鋁露出。該孔部9較孔部8淺。又，於熱電偶所形成一對電極14之先端部14a之週圍，設置熱電偶保護用之鎳蓋15。該鎳蓋15之外徑較孔部9之内徑稍小，故鎳蓋I5可很容易地插入孔部9中。因此，於鎳蓋15之先端面及孔部9之底部9a間，藉由插入由前述特定組成之銲材所構成之薄板10C、中間材本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注^^項再填寫本頁) 卜訂1· 五、發明説明（7 ) 13及由特定組成銲材所構成之薄板1〇D，而進行銲材接合以構成熱電偶接合部5之方式較佳。圖3係顯示本發明之接合構造中所使用銲材之例示圖。圖3(a)中，於鋁-鎂合金等之鋁系銲材所構成之19A及 19B間，藉由夾著丨片純度99 9%之鋁中間材2〇而構成銲材18A。薄板19A、19B乃厚度之一例可爲〇 2mm，中間材20A厚度之一例可爲0.55 mm。又，圖3(b)中，銅系或鎳系之銲材所構成之薄板19c 及19D間，藉由爽著塗侔鎳、銘或銅之鎮或翻製中間材而構成銲材18B。薄板19C、19D厚度之一例可爲0 2mm , 中間材20B厚度之一例可爲〇 5mm。又，就算單獨使用銲材所構成之薄板19A、19B、19c 或19D,亦可製造出本發明之陶瓷接合構造。且，如圖3(幻、 (b)所示般，當使用中間材2〇A、2〇B時，於銲材附著後，伴随著降低於與銲材接合之氮化鋁等陶瓷元件上之殘留應力，亦可提高接合部之耐熱循環性，故以使用中間材之效果最佳。經濟部中央標準局員工消費合作社圖4〜圖9係分別顯示如圖！中之例般之於靜電夹頭上電極接合部份周邊之接合構造。於圖4〜圖9中，係以同一符號代表圖！所示元件之同一元件，故省略其説明。圖4所示之例係將鎳或鋁製之圓筒狀元件22收容於孔部8中，經銲材接合底部8a及圓筒狀元件22之下側面而形成接合層2!後，插入鎳或銘製之端子元件”於圓筒狀凡件22之内侧空間，以進行端子元件23與圓筒狀元件22 本纸張尺度家標準(CNS ) A4· ( 10 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（8 ) 之熔接。圖5所示之例係將孔部28做錐形加工。該孔部28係由平坦底面之28a及傾斜面28b所形成。將具孔部28相似形態之鎳或鋁製端子先端部25插入孔部28内。此時，經銲材接合將端子先端部25之底面25b接合於孔部28之底面28a而形成接合層27b。同時，經銲材接合將端子先端部25之傾斜面25a接合於孔部28之傾斜面28b，而形成接合層27a。由接合層27a及27b生成U字形之接合層27。之後，將鎳或鋁製之端子元件熔接於端子先端部25上。於圖5所示之例，圓錐部（孔部之傾斜面）亦進行銲材接合，伴隨著接合面積之增大，因接合層27a具氣密性，故使得底部28a形成具極高氣密性之構造。又，於端子先端部25插入孔部28内時，藉由端子先端部25上方之加壓，伴隨著端子先端部25施加於接合層27b之壓力，因端子先端部25亦同時對傾斜之錐面接合層27a施加壓力，故端子先端部25側面亦進行相當確實地銲材結合。圖6所示之例係於圖5之錐形端子先端30之中心部設置孔部30a。呈凸形端子元件29之先端部29a係插入、固定於端子先端部30之孔部30a。經由該先端部29a之加壓、荷重於孔部28之底部28a上，而進行銲材接合，以形成接合層28。圖7所示之例係，先將與孔部8内徑幾乎相同内徑之鎳或鋁製薄圓板32對孔部8之底部8a進行銲材接合，而形成接合層21。之後，將鎳或鋁製之端子元件26接合於 11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） A7

經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10) -- 37a進行銲材接合，而形成接合層兇。圖9及圖1〇所不之例可以不用在網狀構造物7之部份做複雜的加工，即可簡單地形成電極接合部。本發明者依照前述之接合方法而製造出氣化铭元件之種種接合體，並詳細地檢討接合部份及接合廣之構造，且觀測其對鹵素性腐蝕性氣體之耐蝕性。圖11(a)、（b)，圖12(a)、⑻，圖13⑷、⑻分別爲依本發明所形成接合層之擴大剖面圖。於圖n⑻中，氮化鋁兄件1與金屬接合元件4〇之表面4〇a間形成接合層41八。該接合層41Α具備一連續相42 ,該連續相η係選自主成份爲銅、鋁、及鎳之金屬。於接合層41Α之氮化鋁元件1側爲由選自鈦、鈷及铪中之一種以上之活性金屬所形成之金屬層43。因此種活性金屬對斗材之主要成份不易因溶解，又具有易潤濕於氮化鋁兀件〗之接合面8a、28a等特徵，故可形成如此般層狀之構造。又，圖11、圖12及圖13係顯示有關前述靜電夾頭本體1及金屬接合元件40相接合之情形。又該金屬接合元件40亦可爲前述之任一個端子元件。又，其他形態之氣化銘元件及金屬接合元件，亦可形成如圖n、圖12、圖 13般之接合層。於圖11(b)之接合層41B中，其所構成之連續相42與活性金屬層43係與圖11(a)之接合層41A相同。且連續相 42中可生成多數之分散相44，該分散相44爲由銲材第3 成份所構成之粒子。於圖12(a)之接合層41C之連續相46 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（11 ) 中可生成多數之分散相44，該分散相44爲由銲材第3成份所構成之粒子。連續相46不僅與金屬接合元件40之表面40a相接合，亦與氮化銘元件1之接合面8a、28a及金屬露出部7a行強固地接合。本發明者發現當銲材之主成份爲鋁、第二成份爲鎂時，可形成可固溶解鎂之連續相。此時，圖11(a)、（b)所示接合層之微構造不同，且沿著氮化鎂元件1側表面並無活性金屬層生成。結果，圖12(a)所示連續相46之主成份爲鋁，又該連續相46可固溶解鎂。於圖12(b)之接合層41D，銲材之主成份爲鋁，第2 成份（活性成份）爲鎂。又，係使用鎳元件50作爲金屬接合元件。因此，於進行銲材接合時鎳元件50及銲材中之鋁會起反應，故沿著鎳元件50之表面50a可生成鎳-鋁金屬間化合物層48。於圖13(a)之接合層41E，連續相46中，係由第3成份之粒子所形成之分散相44及鎳-鋁金屬間化合物所形之分散相51而構成多數分散。欲形成此種微構造，必須銲材之主成份爲鋁，活性成份爲鎂，且應含有第3成份。而且，必須於氮化铭元件1之接合面8a、28a上預先形成一鎳膜，或是在由銲材所構作薄板之氮化鋁元件1側之表面上形成鎳膜。之後進行銲材接合，伴隨著鎂固溶解於鋁中而生成連續相46，同時薄鎳中之成份與鋁反應而生成鎳-鋁金屬間化合物，如此構成了分散於連續相46中分散相51。使用前述之銲材及製造方法，並採用作爲金屬接合元 14 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本1) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐）五、發明説明（12 )

經濟部中央揉準局貞工消費合作社印製之鎳元件5G ’可生成具有如圖13(b)所示般微構造之，接合層41F。接合層41F中之連續相46、分散相41、”係與圖13⑷所示之接合層41E中之連續相及接合層相同。又’沿著鎮兀件50之表面5〇a，可形成一由鎳銘金屬間化合物所構成之層48。具有如以上例示般各微構造之接合層中，連續相之主成份爲鋁，又以鎂固溶於此連續相中爲較佳。圖、圖】2(b)、® 1办）、目哪)中所描述者即爲此種實施形態。當使用敛、錯或铃作爲活性金屬時，如圖u⑷、（b^示般，此等活性金屬具有朝氮化銘元件表面集中而生成活性金屬層之傾向，如此可提高銲材對氮化鋁元件之潤濕性。 ^例如如圖〗4(a)所示，當與箭頭A所示般之由素系腐蝕性氣體接觸時，腐蝕順序係自接合層之表面開始，最後腐蝕連續相42中之金屬粒子表面。54係表示該腐蝕領域，又由接合層之表面看來，該腐蝕領域54之幅寬以「乙」代表。此時，因SiCb等第3成份較連續相主成份之各金屬易腐蝕，故第3成份所形成之分散相成爲空孔兄，該空孔％係形成於較腐蝕領域54深入之内部。 ^本發明者發現到活性金屬層43亦易受鹵素系腐蝕性氣體腐蝕，因此沿著層43，可清楚地觀察到於連續相42 及氮化鋁元件1間生成腐蝕領域Η。此腐蝕領域Μ之幅寬Μ較連續相42之腐蝕領域54之幅寬l來得大相當多。但是，就算如腐蝕領域55般細長的層狀構造，還是會使得元件1及40間之接合強度減低。 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨〇χ297公釐）

卜訂 • — I I - I · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) • n_i In -I m n'm ·

A7 ---------B7 五、發明説明（13 ) ~~ ''--- 相反地，當連續相之主成份爲鋁，並將鎂因溶於連相中時，由於不會生成前述之層狀腐蝕領域55，故可進— 步提高對於卣素系腐蝕性氣性之耐蝕性。本發明者進一步發現到鎳鋁金屬化合物間對卣素系腐蝕性氣體具顯著地耐蝕性。例如，對於具有如圖U(a) 及圖13(b)所示般微構造之接合層，當與圖14(b)箭頭a所不般之鹵素系腐蝕性氣體接觸時，連績相46會被腐蝕，且由第3成份所形成之分散相亦會被腐蝕而生成空孔％。但是，由鎳-鋁金屬間化合物所形成之層48完全未見腐蝕。且不僅鎳-鋁金屬間化合物所形成之分散相51，連腐蝕領域54中之分散相51包含在内，皆未見腐蝕。此種鎳-鋁金屬間化合物，於接合層中，不管是以分散相之形態存在也好，以連續相之形態存在也好，皆具有備高耐蝕性。特別是主成份爲鋁所形成之連續相中具多數分散相51存在時，雖然連續相中會進行腐蝕，但因分散於連續相中之分散相51具停止腐蝕作用，故可進一步提高連續相本身之耐蝕性。鎳-鋁金屬間化合物包含AhNi、Al2Ni、ΑΙΝι等。又，鎳-館金屬間化合物所形成之分散相粒徑通常爲 2〜500μηι，又以10〜100μΜ爲較佳。該分散相之形狀呈不定型。以下，説明本發明之實施例。實施例1 本發明之陶瓷接合構造之一例係製備表面上露出鉬網 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7五、發明説明（14 ) 狀構造物之氮化鋁元件與種種金屬元件之接合體，並檢查陶瓷接合體之抗張強度及接合狀態。首先，製備出氮化鋁元件、如表1所示之金屬接合元件及銲材。如圖15(a)所示般，埋設有鉬網狀構造物7之氮化鋁元件57形成一孔部 8，如此亦形成一部份露出鉬網狀構造物7之金屬露出部 7a。爲了要使金屬接合元件23能插入上述孔部8，故將金屬接合元件23之直徑做得較孔部8之内徑小。接著，如圖15(b)所示般，於氮化鋁元件57之孔部8 之露出鉬網狀構造物7之底部8a及金屬接合元件23之先端部間，配置由銲材構成之薄板58，依銲材組成之不同而變化加熱溫度加熱之，而得出本發明之實施例1〜13及比較例1、2之陶瓷接合體。又，實施例5、6分別爲接合前於氮化鋁元件表面以濺鍍法形成3μηι及Ιμηι之鈦膜。實施例7爲接合前於銲材表面以濺鍍法形成Ιμιη之鈦膜。實施例8爲接合前於氮化鋁元件表面以濺鍍法形成1 μπι之鋁膜。又，實施例1〜8及10〜13及比較例1、2接合時之荷重爲〇.6g/mm2，僅實施例9接合時之荷重爲 26.5g/mm2 〇最後，對所得之陶瓷接合體進行如圖15(c)般所示之抗張試驗，以測定抗張強度。即，將金屬接合元件23如箭頭 C之方向般往上方拉，同時如箭頭B之方向般加歷於陶瓷元件57。沿著接合面剖開以觀察接合部之狀態。又，以數字60代表接合層。結果如表1所示。 ^^1- I ml m ! 11 m · i^i n^i n - * 、T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 發明説明（15) __ 〔表 1〕試驗Nck 金屬銲材抗張強度接合狀態 (MPa) 實施例1 Ni-2.25Ti-3Si-2Al 12.8 同時與AIN及鉬網實施例2 Cu-2.25Ti-3Si-2Al 11.7 狀構造物接合實施例3 Al-1.5Mg-10Si 10.5 實施例4 Ag-2.25Ti-35Cu 15.7 實施例5 Ni Al-1.5Mg-10Si 15.8 實施例6 Al-1.5Mg-10Si 13.7 實施例7 Al-1.5Mg-10Si 18 5 實施例8 Al-1.5Mg-10Si 19.7 實施例9 Al-1.5Mg-10Si 55.5 實施例10 Cu Cu-2.25Ti-3Si-2Al 14.0 同上實施例11 A1 Al-1.5Mg-10Si 9.5 同上實施例12 Mo Cu-2.25Ti-3Si-2Al 24.6 同上實施例13 W Cu-2.25Ti-3Si-2Al 23.7 同上比較例1 Ni Ag-28Cu 1.3 未與A1N接合比較例2 Al-1.5Mg-l〇Si 5.1 (無鋇網狀構造物） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂f 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製由表1之結果可看出，於本發明之陶瓷接合構造中，銲材55與氮化鋁元件52及鉬網狀構造物51兩者同時接合之實施例1〜12，與銲材55僅與鉬網狀構造物51接合而未與氮化紹元件52接合之比較例1，以及未使用鉬網狀構造物之比較例2相比較，本發明之實施例可得較高抗張強度。又，實施财使祕系銲材之場合，於接合界面上設本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公整）經濟部中央標準局員工消費合作社印策 A7 B7五、發明説明（16 ) 置既定膜之實施例5〜8，與未設置既定膜之實施例3相比較，具較佳之強度。再者，接合時施加較大荷重之實施例 9與施加較小荷重之實施例3相較，具較高之抗張強度。實施例2 製備與實施例1相同之接合體，具體而言，於埋設有鉬網狀構造物7之氮化鋁元件57中形成一孔部8，如此亦形成一可部份露出鈿網狀構造物7之金屬露出部7a。金屬接合元件23之直徑，爲了能插入上述之孔部8，故做得較孔部8之内徑爲小。氮化鋁元件57之孔部8之露出鉬網狀構造物7之底部8a及鎳元件之先端部間，配置具A1-1.5Mg-10Si組成之薄板58。該薄板於氮化鋁側之表面形成厚度2 μιη之銀鎳膜。圖16爲顯示如此所得接合體之界面附近之陶瓷組織之電子顯微鏡照片。圖17爲圖16照片之説明圖。由圖16 中可判斷出，於氮化鋁元件8及鎳元件40間之接合層中可發現固溶有鎂之鋁層（照片中灰色部份），又其中可發現多數個鎳-鋁金屬間化合物所形成之分散相51(照片中白色部份）之形成。又，可發現主要爲第3成份所構成之細長分散相44(於照片中明亮度較鋁層高之部份）。再者，亦可發現由鎳-鋁金屬間化合物所形成反應層48之生成。固溶有鎂之鋁銲材所構成之連續層，除了與鋁元件8接合外，亦與金屬元件（翻網狀構造物）7 a接合。由以上之實施例可明確地看出，於本發明中，由於具備於陶瓷元件上與銲材之接觸面部份形成金屬露出部，且 19 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（Π ) — 陶瓷;元件、金屬接合元件及金屬露出部皆藉由銲材接合在一起之接合構造，故可使得陶瓷元件與金屬接合元件間之接合呈最佳之接合狀態，且亦具備極佳之耐蝕性。〔圖式之簡單説明〕圖1爲顯示靜電夾頭本體1及其支持構造之剖面圖。圖2爲圖1所示靜電夾頭本體I上電極接合部之擴大剖面圖。圖3(a)、（b)分別不同銲材構成例之正視圖。圖4爲靜電夾頭本體之電極接合部之其他構成例之剖面圖。圖5爲靜電夾頭本體之電極接合部之再其他構成例之刹面圖。圖6爲靜電夾頭本體之電極接合部之再其他構成例之剑面圖。圖7爲靜電夾頭本體之電極接合部之再其他搆成例之剖面圖。圖8爲靜電夾頭本體之電極接合部之再其他構成例之剖面圖。經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖9爲靜電夾頭本體之電極接合部之再其他構成例之剖面圖。圖10爲靜電夾頭本體之電極接合部之再其他構成例之剖面圖。圖11(a)係氮化铭元件1及其他元件40，藉由含有連續相42及活性金屬層43之接合層41A而呈相接合狀態之 20 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 _________B7_ 五、發明説明（18 ) 部份剖面圖；圖11(b)係元件1及40,藉由含有連續相42、分散相44及活性金屬層43之接合層41B而呈相接合狀態之部份剖面圖。圖12(a)係元件1及40，藉由含有連續相46及分散相 44之接合層41C而呈相接合狀態之部份斷面圖；圖n(b) 爲元件1及50，藉由含有連續相46、分散相44、51及看48之接合層41F而呈相接合狀態之部份斷面圖。圖14(a)爲圖11(b)之接合層41B接觸鹵素系腐蝕性氣體時之腐蝕狀態部份剖面圖；圖14(b)爲圖13(b)之接合層 41F接觸鹵素系腐蝕性氣體時之腐蝕狀態部份剖面圖。圖15爲本發明之實施例所使用之陶瓷接合構造之例示圖。圖16爲顯示本發明之實施例之接合體之接合界面附近之陶瓷組織之電子顯微鏡照片。圖17爲説明圖16之電子顯微鏡照片之説明圏。〔符號之説明〕 1〜靜電夾頭本體（陶瓷元件之一例）、4〜電極接合部， 5〜熱電偶之接合部，7〜網狀構造物（金屬元件之一例）， 7a〜金屬露出部，8、9、28〜孔部，8a、9a、28a〜孔部經濟部中央梂準局貝工消费合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 8、9、28之底部（陶瓷元件！之接合面），〗〇A、1〇b、 10C、10D、19A、19B、19C、19D〜由銲材構成之薄板，11、13、20A、20B〜中間材，π〜端子元件（金屬接合元件之一例）’ 12a〜端子元件之先端部，I? 、21 、 27、33、41A、41B、41C、41D、41E、41F〜接合層。 21

Claims

部智慧貝工消费第85101483號申請專利範圍修正本韶 C8 D8 六 _公告求申請專利範圍一·— =種陶錢合構造，該構造的主要構成陶是讀以及金屬接合元件，其特徵在於. 件為之接與該金屬接合元件係藉由銲材所構成接合層該:觸 =埋設有金屬元件，該陶究元件之與該之金屬Li: 成一可部份露出該金屬元件之金屬以部’該料元件與該金屬露出部係沿面分別與該接合層接合之；以及 ° 構成該陶瓷元件之陶瓷為氮化鋁。 2. 如申請專圍第i項料之H接合構造中該接σ層係至少具備主成份為選自銅、紹及錄' 金屬所形成之連續相，且含有1〇重量％選自鎂、鈦、及铪中之活性金屬一種以上。錯 3. 如申請專利範圍第！項所述之陶_吏接合構造，其中，構成該金屬接合元件之金屬係選自鎳、銅、鋁士該等金屬所形成之合金。 4·如申請專利範圍第3項所述之料接合構造，其中，構成該金屬接合元件之金屬為鎳，且該金屬接合元件上有鎳-鋁金屬間化合物所構成反應層之形成。70 5.如申請專利範圍第2項所述之陶瓷接合構造，其中，該連續相之主成份為鋁，又鎂固溶於該連續相中。 6·如申請專利範圍第2項所述之陶竟接合構造，其中，該連續相中有鎳-鋁金屬間化合物所構成分散相之开成。 / 正曰期

閲注項再填窝頁发線 22 本紙張瓦度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） I 部智慧貝工消费第85101483號申請專利範圍修正本韶 C8 D8 六 _公告求申請專利範圍一·— =種陶錢合構造，該構造的主要構成陶是讀以及金屬接合元件，其特徵在於. 件為之接與該金屬接合元件係藉由銲材所構成接合層該:觸 =埋設有金屬元件，該陶究元件之與該之金屬Li: 成一可部份露出該金屬元件之金屬以部’該料元件與該金屬露出部係沿面分別與該接合層接合之；以及 ° 構成該陶瓷元件之陶瓷為氮化鋁。 2. 如申請專圍第i項料之H接合構造中該接σ層係至少具備主成份為選自銅、紹及錄' 金屬所形成之連續相，且含有1〇重量％選自鎂、鈦、及铪中之活性金屬一種以上。錯 3. 如申請專利範圍第！項所述之陶_吏接合構造，其中，構成該金屬接合元件之金屬係選自鎳、銅、鋁士該等金屬所形成之合金。 4·如申請專利範圍第3項所述之料接合構造，其中，構成該金屬接合元件之金屬為鎳，且該金屬接合元件上有鎳-鋁金屬間化合物所構成反應層之形成。70 5.如申請專利範圍第2項所述之陶瓷接合構造，其中，該連續相之主成份為鋁，又鎂固溶於該連續相中。 6·如申請專利範圍第2項所述之陶竟接合構造，其中，該連續相中有鎳-鋁金屬間化合物所構成分散相之开成。 / 正曰期

閲注項再填窝頁发線 22 本紙張瓦度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） I 六、申請專利範圍 7’如申清專利範®第1項所述之m合構造，其 =，該金屬元件係選自鉬、鎢與由鉬及鎢所形成之合 8.如申請專利範圍第】項所述之陶錢合構造，其中’該金屬露出部係形相狀構造，該陶Ή件部份露出於此該網狀構造間。、9·-種製造如申請專利範圍第丨項所述之陶究接合構造之方法，其特徵在於： ^ 在該陶瓷元件之該接合面露出該金屬元件之—部份而形成該金屬露出部，並藉由沿著該接合面與該鲜二接觸之接合法而將該陶甍元件及該金屬露出部分別與該接合層接合之；、該銲材之主成份含有選自銅、鋁及鎳令之金屬並含有0.3重量％以上、2〇重量％以下之選自鎂、鈦錯及姶中之活性金屬一種以上。 ° 、10.如申請專利範圍帛9項所述之陶聽合構造之製造方法，其中，該銲材中含有50重量％以下之第3成 ,U·如申請專利範圍第9項所述之陶瓷接合構造之製造方法，其中，該陶瓷元件之接合面或該銲材之該陶瓷元件側之表面上，有選自銅、鋁、鎳、鎂、鈦、锆及姶之金屬所構成膜之形成。六、申請專利範圍 7’如申清專利範®第1項所述之m合構造，其 =，該金屬元件係選自鉬、鎢與由鉬及鎢所形成之合 8.如申請專利範圍第】項所述之陶錢合構造，其中’該金屬露出部係形相狀構造，該陶Ή件部份露出於此該網狀構造間。、9·-種製造如申請專利範圍第丨項所述之陶究接合構造之方法，其特徵在於： ^ 在該陶瓷元件之該接合面露出該金屬元件之—部份而形成該金屬露出部，並藉由沿著該接合面與該鲜二接觸之接合法而將該陶甍元件及該金屬露出部分別與該接合層接合之；、該銲材之主成份含有選自銅、鋁及鎳令之金屬並含有0.3重量％以上、2〇重量％以下之選自鎂、鈦錯及姶中之活性金屬一種以上。 ° 、10.如申請專利範圍帛9項所述之陶聽合構造之製造方法，其中，該銲材中含有50重量％以下之第3成 ,U·如申請專利範圍第9項所述之陶瓷接合構造之製造方法，其中，該陶瓷元件之接合面或該銲材之該陶瓷元件側之表面上，有選自銅、鋁、鎳、鎂、鈦、锆及姶之金屬所構成膜之形成。