TW593621B

TW593621B - Bonded member comprising different materials, and production method thereof

Info

Publication number: TW593621B
Application number: TW091132692A
Authority: TW
Inventors: Masayuki Shinkai; Masahiro Kida; Takahiro Ishikawa; Mitsuru Ohta
Original assignee: Ngk Insulators Ltd
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2004-06-21
Also published as: US6918530B2; JP2003212669A; JP3989254B2; KR20030064293A; KR100504451B1; TW200302261A; US20030141345A1

Description

593621 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域·· 本發明係有關於一種將陶瓷基材與金所形成的異種材料接合體、以及此種昱屬構件加以接古造方法。 /、種材料接合體之製先前技術：異種材料之間的接合方法，例如雖法等作為陶莞基材與金屬肖件之間 ^用釺焊料的方下接合後的冷卻操作中’由於異種材料| =法，但在高溫合這些異種材料所使用的釺焊料斑各 $、或疋為了接數之差而產生熱應力，那麼會有或在接的熱f脹係或在一方材料脆弱的情況下，在接合界二產生剝離，無法得到既定的接合強度或氣密性之情近=生龜裂而發生這些異常情形的製品，由於作為程中處置而成為這些接合體製品的成本口口來加以且’於使用時需要熱循環的情形，則…=二並期間的使用後就會發生，也成為製品的；靠：=—定原因。旧』罪性降低之一項作為利用奸焊料來人材」。）與金屬構件陶/^基材（以下僅稱為「基出、蒸鑛、噴』ί:;:在陶究表面上，於來自氣相的析屬層，施行和金屬材…1里寻技巧以形成金尤以活性金屬法最发^接"勺方法。所謂直接釺焊法係，施行和金屬材料接ί ’使用1 ν族元素作為插入材料’，哎3的方法。 1 7066-5302-PF(Nl).ptd 第6頁 593621 五、發明說明（2) 熱應：：某降低在接合部所產生的常會形成裂紋’或在接合部產；離或：：弱的基材側經接合強度而且作為接合體受到二而會影響到不僅是情形。特別是-方面要抑制上述^題亂=性等各種性能之紹等低強度的基材與由金屬成2構：：面2對氮化困難的。冉战的構件加以接合是非常作為解決上述問題點的古低應力而產生塑性變形的低屈服強可使用由基於 )、Cn (銅）、或Au (金）所二，金屬，例如^ (銀合來接合基材與金屬構件的方法成的釺焊料’藉由液相接由於釺焊料的氧化所產生的：的使用環境 =::壓南而產生釺焊料揮發二遷移的問題；或是盥Mn r細你、电便用基於這此門^ π t ^ “ ）氧化物發生反應的問題土於坆些問碭而有使用困難的情形。而使用由Au所構成的釺焊料雖可 ?或=“的釺焊料時所產生的問題，但使謂=述的金屬構件日寺，由於這些成分（Fe、Ni、c二循環及熱衝擊而在基材上產生龜裂Γ —果由於熱者若對Au — 1 8Ni釺焊料與由Mo所構成的導電體進然而’使用由A g、c u所媒杰从到的接合體曝露於氧化；；=釺焊料的情形’使所得時時時等時，由於奸焊料丄:巧：40 0。°以上的使用環境 7066-5302-PF(Nl).ptd 第7頁 593621 五、發明說明（3) 行接合，則釺焊料中^ M Λ w 習知者。®而，由妾生反應而形成脆性組織係

认八s从炎八S 考慮使用構成釺焊料的A U以及不合固A ^ 1 ,ι,, 〇., \ ,tJ \ 安裝感f、器於半導體製造用腔室（以下僅稱為心或 )的金屬環等’作為假設曝露於大氣中場：之構件用的金屬材料並不適當。怦仵下的％所作，解決上述問題的技巧，亦嘗試著對接來下功夫。例如特開平10_ 209255號公報揭露，有】於第4圖的構造之陶究基材與供電用連接器之接合構造來作為用以設置半導體晶圓的感應器。在第4圖中，孔丨4設於基材1，在基材1中預先埋設的具有與基材丨近似埶膨& 係數的例如Mo等的金屬構件17露出於孔14。又在孔“内插入，狀週邊保護體9，於週邊保護體9的内側插入供電用連接為1 6與應力緩和用的低熱膨脹體1 5。將週邊保護體9與連接器1 6利用釺焊料5加以氣密地接合在一起，而低熱膨脹體15及週邊保護體9對於金屬構件17利用釺焊料5加以氣後、地接合在一起。若依照此接合構造，則可緩衝低熱膨脹體丨5與金屬構件17在接合時的殘餘應力，並且M〇等的金屬構件^之氧化 593621 - _ 五、發明說明（4) 由於受到週邊保護體9之抑制，故例^具有前述的Au-副強人度㈣釺焊料，上產生裂紋，而且，接合部在使用^吏；=不致在基材1 循環及熱衝擊等之際耐久可靠性吏：；：=器時曝露於熱接合構造由於元件f 田兩。然而，此種凡王未做接合，由於金屬構產屬構件17 著要求非常高的生產管理能力等之劣化，故有置半^開平11 ~ 27895 1號公報揭露，作為用以抓 ;丰：體晶®的感應器，於有關第5圖所示的二為之用其“ 材，對於將K〇var (科瓦鐵鎳鈷合金:冓之基製環23接合於陶瓷製咸雍时99 A ’專的耐腐姓性金屬牧口么u尤衣感應态22的背面22b，為了繾4私立生的熱應力而將這些構件結構為了、，友和所產狀之接合體及接合方法。雖、7圖所示的形於熱應力的緩和是有效的，構作成這些形狀對料，則基於前述釺焊料的氧:@…=Cu為底基的釺焊問題，而有使用溫度的=因療氣壓致奸焊料揮發等為了解決上述種種的問顥 22729 1 ^ Ψ 1 本案中凊人於特願2 Ο Ο Ο — ▲ °兄月曰中^出，使用Au釺焊料將陶瓷基材盥全屬構 =予固相接合的複合構件及其製造方法。若Lii: 合構件之製造方法施行，目丨| 士认1 _ 右伙“、、此種硬 ^ P BE ^ ^ + 則由於可一方面維持Au奸焊料的 i 2中：採用可接合基材與金屬構件之固相接 ΐ曝露於熱循環和熱衝擊等之際，接合部的耐久1;;易降低之極為優異的效果。易

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五、發明說明（5) 然而，於前述說明書法，在所採用的固相接入斤心：出的複合構件之製造方而設想其操作步驟亦頗:面’由於也需要加壓操作等，的空間。、…、、雜的情形，故仍有進一步改善發明内容： ° 發明所欲解決的課題·· 本發明鑑於這種先前目的，在於提供一種隨著在RT j具有的問題點，則作為其熱循環特性及熱衝擊特性 ^合部具有氣密性，同時具有接合體、及該異種材料接^巧造f作簡便的異種材料用以解決課題的手段，接°體的簡便製造方法。亦即’若依攄太發明綠> , 合體，係將陶瓷A材愈全屬：：則可提供-種異種材料接徵在於：於該陶竟基材的表面介入活性金屬層並配置由Au所構成的釺焊料後，肖該活性金屬層與节釺焊料施予加熱熔融而形成預塗層，藉由能夠與Au形成= Au熔點低的合金之純金屬、或是該純金屬與Au的合金所構成的插入金屬層，在該預塗層的表面介入此插入金屬層並配置該金屬構件。藉由對該插入金屬層、以及至少該插入至屬層與该預塗層的接觸界面近處施予加熱炫融以接合該金屬構件與該預塗層，俾接合該陶瓷基材與該金屬構件。於本發明中，配置活性金屬的箔體、或藉由喷鍍以形成活性金屬層為較佳。這些活性金屬層與在其上面所配置的A U —起加熱熔融，於陶瓷基材的表面利用活性金屬的反

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593621 五、發明說明（6) 應層與Au接合屬與Au的膏劑佳。於本發明金的羯體或粉於本發明 (錫）、Ge ( (石夕）、Ζ η ( (鉛）、Mg ( 及Bi (鉍）所佳。於本發明釺焊料的量，金屬層之合金量％為較佳。於本發明本發明中，構 )、Fe (鐵）少任一種金屬 N i、Co、Fe、金屬來作為主於本發明 Nb (鈮）、Hf 擇的至少一種屬層，在陶瓷形成的金屬層中，構成成金屬構、及Cr ( 較佳。同及Cr所形成分的合中，構成 (铪）、金屬較佳基材的表並配置釺而形成預塗層為較佳。後，藉由將膏劑加熱熔中，插入金屬層係藉由 ω*所形成者較佳。中’純金屬係由A 1 ( |呂鍺）、T1 (鉈）、B e ( 鋅）、Sb (銻）、( 鎂）、Ce (鈽）、cd ( 形成的群組之中所選擇中，構成插入金屬層之係0 · 0 1〜1 〇重量％為較佳的量，相對於釺焊料的陶瓷基材的件的金屬係鉻）所形成樣地，構成成的群組之金較佳。活性金屬層及Zr (鍅）。並且，於面介入了使焊料之後，又於塗布包含活性金融而形成預塗層為車交配置純金屬、或者合 )、I η (銦）、s η 鈹）、Ga(鎵）、si 碲）、Th (鉦）、Pb 錦）、As (坤）、以的至少一種金屬為較純金屬的量，相對於，同樣地，構成插入量，也是〇· οι〜ίο重陶兗係氮化銘較佳。在由Ni (鎳）、c〇 (鈷的群組之中所選擇的至金屬構件的金屬係由中所選擇的至少任一種的金屬係由T i (鈦）、戶斤形成的群組之中所選本發明中，取代活性金，膏劑或利用氣相法所藉由將釺焊料加熱熔融

7066-5302-PF(Nl).ptd 第11頁 593621 五、發明說明（7) 或加壓以進行固相接合而形成預塗層為較佳。於本發明中，由Mo (鉬）、W (鎢）、或Mo與W的合金所形成的導電體，係以導電體表面的一部分露出於陶瓷基材的外部之狀 * 態來埋設於陶瓷基材中為較佳。本發明之異種材料接合體係，對於適用作為用以設置半導體晶圓的陶瓷製感應器、以及用以對半導體製造用腔室安裝陶瓷製感應器的金屬製環加以接合者。構成陶瓷製感應器的陶瓷係氮化鋁，同時構成金屬製環的金屬係 Kovar較佳。本發明之異種材料接合體係，接合層係適用作曝露於 φ 半導體製造用腔室外的外部環境、與比外部環境具更低壓力的半導體製造用腔室内的内部環境者，釺焊料層則適用在曝露於内部環境的溫度為4 0 0 °C以上的情形。本發明之異種材料接合體係適於作為用以設置半導體晶圓的感應器，金屬構件係用以供電至導電體的端子，同時接合層係適用在曝露於外部環境的情形。於本發明中，陶瓷基材具有凹形部，於凹形部内，形成了沿著凹形部内面的形狀之預塗層，同時配置著具有可嵌合於預塗層的凸形部之金屬構件為較佳。隨著預塗層呈現錐形下尖型或圓錐台下窄型的凹形，同時凸形部呈現可 · 嵌合於凹形的錐形下尖型或圓錐台下窄型為較佳。並且，於本發明中，隨著預塗層的垂直方向的剖面形狀呈現三角形下尖型或梯形下窄型，同時凸形部的垂直方向的剖面形狀呈現可嵌合於預塗層的垂直方向的剖面形狀

7066-5302-PF(Nl).ptd 第12頁 593621 五、發明說明（幻一 ' --- 之二角形下尖型或梯形下窄型為較佳。 i人2本發明中，接合層的維氏硬度係^〇1 80以下氏硬度為H'l80以下、且包含厚度3Μι 構件：二技2據本發明’則可提供一種將陶瓷基材接合的異種材料接合體之製造方法，苴特金屬声ST变基材的表面配置活性金屬層、以及在及置由Au所形成的釺焊料之後，對該活性面'介加熱溶融而形成預塗層，在該預塗是該純今麗t夠與Au形成比Au熔點低的合金之純金構件，萨由=的合金所構成的插入金屬層並配置 S層：mr入金屬層、以及至少該插入金屬件與該預珍展觸界面近處施予加熱熔融以接合該於本黎曰日击俾接合該陶瓷基材與該金屬構件。 &iw a1明中，藉由配置活性金屬的箔體、戍噴成活性金屬層為較治版a贺的A"加熱炼:;佳於屬層與其上面屬與Au的塗層為較佳。又於塗布包含 '佳。於本發明中错由將膏劑加熱熔融而形成預塗體而形成拖入金屬純金屬、或者合金的羯於本發明由 Τ 1 - Be - Ga ^ * 為純金屬係使用由A 1、I n、Sn AS、MBl_;2、Sb、Te、Th、Pb，、Ce、坏〜成的群組之中所選擇的至少一種金較佳。 1以上的與金屬徵在該活性金屬層層的表屬、或該金屬層與該金屬構鍍而形所配置屬的反活性金層較體或粉、Ge、 Cd、屬為較 593621 五、發明說明（9) 佳。於本發明中，相饼量％的純金屬為較佳，^样奸焊料的量’係使用0.01~10重用0.01-10重量％的合金亦較地|圭’相對於釺焊料的量，係使於本發明中，作爲較佳。在本發明中，作Λ 瓷基材的陶瓷係使用氮化鋁

Ni、Co、Fe、及Cr所报:Α成金屬構件的金屬係使用由金屬較佳。同樣地，作==中所選擇的至少任-種金屬來作為主成分的合金亦較佳。、擇的至少任-種

Ti :本3明:2::: = 2:生金屬層的金屬係使用由屬較佳。並且，於本申，組之中所選擇的至少一種金 ^ ，取代活性金屬層的配置，在

KiL上ϊ用膏劑或利用氣相法而形成金屬層，於 ΪΓ料之後由將釺焊料加熱炼融或加壓二、，㈣合金所形體於==體 ; = 出於陶…的外部之狀態來加以埋設的 ^七月中，陶瓷基材具有凹形部，於凹形部内，形人於：：：形部内面的形狀之預塗層，同時配置具有可欲成錐來Ϊ I的凸形部之金屬構件為較佳。隨著使預塗層形人认7 /穴型或圓錐台下窄型的凹形，同時配置具有可嵌二為S' S的錐形下尖型或圓錐台下窄型的凸形部之金屬構 '又於本發明中，隨著使預塗層的垂直方向的剖面第14百 7066-5302-PF(Nl).ptd 五、發明說明（10) 形狀成為二角形下尖型或梯層，同時配置具有垂直方向的垂直方向的剖面形狀之三形部之金屬構件為較佳。一實施方式：形下窄型之凹形而形成預塗的剖面形狀為可嵌合於預塗層角形下尖型或梯形下窄型的^ 以下尤本發明的實Μ 、…、D ,, 限於以下的實施方A ，，式加以况明，但本發明並不基於該業者的一 * L 4不脫離本發明的意旨之範圍内，應可理解。又忒，適當地對設計加以變更、改良等本發明的第_ # 的異種材料接合體，、二=與金屬構件加以接合所形成由Au所構成的釺焊之·;材的表面介人活性金屬層並配置融而形成預塗声，纟預ί爲將活性金屬層與釺焊料加熱熔 Au熔點低的合:之=層的表面介入由能夠與虹形成比的插入金屬；並配置：J、或是純金屬與Au的合金所構成至少插入金i層與預構件’ #由將插入金屬層、以及融以接合全屬‘二盘二二之間的接觸界面近處施予加熱炫下就，“力預塗層’俾接合基材與金屬構件。以法的土 1種圖實係施表方示/之^^ 性金屬箱二n圖。於本發明中，首先，配置活後，藉由將、Λ Λ Λ 5以被覆基材1的表面之 (第1 ( a )圖；。：:/ 4與釺焊料5加熱而形成預塗層6 金屬箱1〇、二及為’了：丄：：成:全預/層6的表面配置 1』按σ至基材1的金屬構件7 (第i (b ) 593621 五、發明說明（π) r()c;當熱而製得有關本發明的異種材料接合體（第 * 性::1 層(二圖成的：易；和可任意調整層厚度的觀點看來，除了配置之外，亦可利用噴鍍以形成活性金屬層。泊肢於二的表面所配置的活性金屬落4對於基材 Η干）’ a 與奸焊料5的界面形成反應生成物層（未作 =)。因而’改善了釺焊料5對於基材i的浸潤性具：良好氣密性的預塗層6 ( ^ (b)圖）；成經由形成此反應生成物層，構 ^由於界面中幾乎消耗殆盡成* 故預塗層6的屈服值亦不致產生上昇的現象。活性全莞係A1N(氮化紹）、構成的界面形成τ;Ν (=:;=藉 L,.丄（亂化欽）的反應生成物層（薄膜声）。守，由於Tl係基於與A1N反應而全部被消耗掉，、^ =焊料中’形成了維持著釺焊料的低屈服強度特重量％時，則右疏4 土而〇· ；l〜2重量％更佳。若小於〇· 03 時，由於η殘留V奸接/料不中當二^ 生裂纹之声姓 ^干枓中致^的屈服值上昇，Λ1Ν有產、-故不佳。再者，將包含活性金屬與Au的膏劑 7066-5302-PF(Nl).ptd 第16頁 593621 五、發明說明（12) 塗布於基材上之後·可對此膏劑加熱熔融而形成預塗層。此處，相對於膏劑所包含的AU，τ i的適合量係，與至目前為止所述的结體（T i )配置的情形相同，甚且，基於喷鍍而形成活性金屬層的情形也是相同的。

為製造本發明的異種材料接合體所使用的、構成釺焊料的金屬係Au。Au係具有低屈服強度特性的軟質金屬，基於塑性變形可緩和因熱衝擊所產生的熱應力，而能夠成為具有此種特徵的釺焊料之金屬。因而，有關本發明的異種材料接合體係熱衝擊強、且熱循環特性亦獲致改善者。再者’於形成預塗層之際，活性金屬箔及釺焊料的加熱溫度係’若考慮係構成釺焊料的金屬之Au的熔點，則 1080〜1200 C較佳、而11〇〇〜115(pc為更佳。所異，但顯示應於本發的金屬預塗層因而，導致硬緩衝效言，50 焊料的融的範

使用釺焊料的量雖依接合部的形狀之不同而有所』 Ik著此夠覆蓋所配置的活性金屬箔，同時在接合曰，緩衝效果的最低限度之厚度是有必要的。此處月中’藉由構成插入金屬層之金屬以及構成所接1 構件之金屬（不純物金屬）擴散至預塗層中，則戈、’產生液相擴散之處的内部，一定的厚度硬化了 ί二ί ί合後不致受到由於此不純物金屬的擴散^ 果之2:曰之接合層的厚度’❺留著顯示有效的應; 心以Λ㈣上的厚度’則奸焊料的厚纟’具體而較佳、1 0 0 M m以上更佳。亦即，所使口：種厚度的量，當然在利用加熱可; 思凋正。並且，構成釺焊料的金屬係，

593621 五、發明說明（13) 而因混合所致之熱應力的^的特徵，只要、。則無妨加以混合使用。再者，於預塗層的表面所配置的插 …的金屬或者與心產生共晶反應的金屬屬 :金的合* (低炫點金合金）所構成m: 屬，具體而言，適於採用由A1、in、Sn、二作為純金

Ga 、Zn、Sb、Te、几、Pb、Mg、Ce、Cd、A Be、· 所形成的君f組之中戶斤、g # A s、以及b i 作mt 選擇的至少一種金屬。 W、Α;」3Α’Γί熔ΐί合金的具體實例，可舉出Au-配置金屬箔1 〇之方式’第1 ( b )圖係表示於預塗層6上的绪體之外，也可:己置發明，❺了配置如金屬_ 體。特別是，由於低炼點丄人或，炫點金合金的粉處理會有所困難，故^二:孟經常顯露脆性，以箔體來屬層係為了不使預使用則易於處理。而插入金前述的粉體來細密地形成是有必要：接觸，則利用 K而：ί入ί屬層、以及和其接觸所配置的預塗芦的接觸界面近處加熱時的溫声仫土續的接觸的Au之使用量二量=插入金屬/與構成奸焊料純金屬等的種類而變動，作預=;構J插入金屬層的一點低的合金、具= = : = =於可形於此插入金屬層係共晶組成的合全心：’或由點佳。例如，構成插入金屬層的金屬的炫精由调整Μ與釺焊料的使用量比（重量比），以6Q(^以 7066-5302-PF(Nl).ptd 第18頁

I ^3621 l、發明說明（14) —_^ 面 =熱溫度可炫融插入金屬層⑴）與預塗層的接觸界 ^且，加熱後，由於在插入金屬層與成分發生相互擴散的情形，就如此藉由以曰之間金屬而凝固並形成接合層’以接合基材盥金:來保持著，合係對至少一部分預塗層加熱炫融來施行構並且，接液相擴散接合，故無需由欲接合的金屬構」係所謂的方向特別施予加壓操作，僅保持等溫即可j =預塗層的步驟極為簡便。仃接合，操作再者，對於本發明的異種材料接合體，之金屬元素的擴散僅止於等溫凝固層附金屬構件擴散的情形受到有效的抑制，係由Au所成^預塗層内徵之低屈服強度特性並未受損地形成接合：的J焊料的特 =的異種材料接合體顯示出即使曝露於埶 2，本發情況下，#合部的耐久性亦不易減低的士或熱衝擊的於本發明中，構成插入金屬層之純釺焊料的量，係0.01〜10重量％較佳、0 0 5屬8 =:。’相對於佳、而0.卜5重量％為特佳。若小於〇〇1重 ^為更由於比起Au，熔融的純金屬 0勺十月形，則的液相擴散接合，故不佳；若超過1〇=二以產生所謂於殘留於所形成的接合層之純金屬、h形，則由著上昇，故不佳。夕’其屈服值顯並且，構成插入金屬層之純金屬與A 對於針焊料的量，係U卜1()重量％較佳、而^的量，相 •〜8重量％第19頁 7066-5302-PF(Nl).ptd 五、發明說明（15) =地。:二=:的情形，㈣留於所形成的：：：之：：屬過1^^^^ 著上昇，故不佳。、里夕’其屈服值顯於本發明中，構成基材的以與金屬材料形成接合體，對此般的接合技巧者，具體而言，以氮化相當嚴格化鋁單獨所構成者’亦可组人拼基材並不限定以氮而，藉由適當選擇構成基材 1才二以構成基材。因適用於耐熱度或硬度等的用途之合’可提供一種入此種接合體的儀器與裝置^，吳種材料接合體、以及納更且’於本發明中’構。。，、及。所形成的群組金屬係由心、較佳，·並且，由Ni、c0、Fe、 k擇的至少任一種金屬擇的至少任-種金屬來作為主^成的群組之中所選些金屬及合金即使在大氣中H合I亦同樣較佳。這易被氧化，為了用作半導體擊/的耐氧化性試驗亦不用的感應器之供電用全屬β ^每所使用的半導體晶圓設置為了用作金屬端子，亦需=俱而需具有耐氧化性，同時能構成前述感應器用的二^牛，二^的導電性。因而，由於廉價又取得容易方面看來亦為車材質’甚且’由再者’於本發明中所謂「=的材質。 ΦΝι、Co、Fe、及Cr所形成 593621 五、發明說明（16)

的群組之令所撰金」係意指N i、r v任一種金屬來作為主成分的合顯著地表現出來二丄J二以的任一種金屬元素之物理特性含有率為50重量％ / “之合金，意指Ni +co + Fe + Cr的不限於第1圖所-二^ /合金。甚且，金屬構件的形狀並 7不的形狀，例如，可接形、尖塔形、j私用以囫柱形、稜柱於本發明t，構‘：八：各種形狀。 …成的群組i中心屬係由n、Nb、Hf、及性金屬笔，“ 擇少一種金屬較佳。這些活护成氣仆^旦固溶於由Au所構成的釺焊料之後，即性變得π: f 釺焊料對於基材的浸潤屬，A二K、且’ ί由以箱狀來使用這些既定量的金 υ ΐ 而消耗㈣’這些金屬並未殘留於預塗層。因而’本發明的異種材料接合持於低屈服強度，以基於塑性變形之續椒4 ^ /接口層f 熱應力之減低。 …緩衝效果而能夠謀求於本發明中，取代至目的表面使用膏劑、或利用氣屬層並配置釺焊料之後，可加壓施行固相接合而形成預

Mo、Mo —Μη ·、W、W -Μη 或在添加物之高炼點金屬，於增 )中經加熱處理而形成氧化應，可成為陶竟與金屬的中焊料加熱熔融，而且也藉由前所述的活性金屬層，在基材相法而形成金屬層，介入此金將该釺焊料藉由加熱熔融、或塗層。此處，所謂金屬層係，這些之中含有Si02、丁丨〇2等的濕氫或增濕泡沫氣體（氫/氮物等’利用與陶瓷產生界面反間層之接合層，不僅藉由將釺未施予熔融經由加壓作固相接 593621 五、發明說明（17) 合，形成既定的預塗層。亦即，由於不僅藉由加熱炫融，而且也藉由固相接合，得以形成預塗層，因此容易固溶於係釺焊料的Au，即便是使所形成的預塗層之屈服值上昇的金屬也可適用。並且，於本發明中，由Mo、W.、或Mo與W的合金所形成的導電體，可以導電體表面的一部分露出於基材的外部之狀態來埋設於基材中。第2圖係表示有關本發明的異種材料接合體之製造方法的另一種實施方式之示意圖。將Mo篩網2、以及為導通至此篩網所配置的導電體（) 3埋設於基材1中。首先，配置活性金屬箔4與釺焊料5使覆蓋基材1 與導電體（Μ 〇 ) 3的表面之後，藉由對此活性金屬箱4與釺焊料5進行加熱，而形成預塗層6 (第2 ( a )圖）。其次，在所形成的預塗層6的表面配置著金屬箔1 〇、以及欲接合 ^基材1的金屬構件7 (第2 (b )圖），利用加熱而製得"本發明的異種材料接合體（第2 ( c )圖）。弟Z圖中，活性金屬箔4對於基材1係具有活性， :=1與釺焊料5、以及導電體（M〇 ) 3與釺焊料5的界軒成物層（未作圖示）。因而’隨著由Au所構成的上且有了對^於基材1之浸潤性有所改善，同時形成在氣矣性曝露合層"。並且：由於導電體未起在曝露於q =不易產生乳化劣化等情形，可經得、‘、、、循％和熱衝擊等環境下來長期使用。置半導體曰5:1的異種材料接合體係’適用作為用以哎 ^曰曰圓的陶究製感應器、以及用以對腔室安心陶又 593621

兗製感應器的金屬製環之接合者。亦即Au比起Ag或^蒸氣塵較低’使用由此Au所構成的釺焊料而形成的本發明的異種材料接合體’相較於利用由Ag或⑸所構成的釺焊料等來接合所形成的異種材料接合體，可經得起在更高溫度中使甚且即使在構成感應器的陶瓷係氮化鋁、而構成金屬製環的金屬係Kovar的情形，由於K〇var的金屬成分 (Fe、Nl、Co)難以擴散至釺焊料中，故接合層的屈服值亦不會亡昇，顯示出不易因熱循環及熱衝擊而產生龜裂的效果。並且，有鑑於此種效果，本發明的異種材料接合體係’该接合層係適用作即使曝露於前述腔室外的外部環境、與比此外部環境具更低壓力的腔室内的内部環境=情形，尤其是，此釺焊料層亦適用作即使曝露於内产溫度為4 0 0 〇C以上的使用環境下。〇义兄更且，本舍明之異種材料接合體係發揮其優1 環特性和熱衝擊财性，在半導體製造裝置上適於&用'以設置半導體晶圓的感應器，更具體而古，作盘〜 ^ σ 納入基於内藏的金屬電極和金屬發熱元件而發揮靜電吸般、

St* 加器功能的儀器之接合體。特別是，金屬構件係用以至由Mo、W、或Mo與W的合金所形成的導雷俨之山 ^ π 子，同時接合層係適用於作成曝露於外部環境的構造之情況。第3圖係表示有關本發明的異種材料接合體之制^ 法的又一種實施方式之示意圖，在基材丨所設置的== 3 0内面介入活性金屬箔4，並配置釺焊料5之後（第3 2乜）

五、發明說明（19) -----一-—— 圖），利用加熱而形成預塗層6 (第此預塗層6加工成凹形後（第1第3 (C)圖），此預二且有凸开彡邱之人Μ ()圖），介入金屬箔10炎配置之至屬構株7 f Μ “、圖），其次，藉由加圖）所之金屬構件7 (第3 (”圖），“ 熱來ft基材1與金屬構件7的狀態如(第“f)圖），不。如此，於本發明中，美第（f )

圖），於此凹形部3〇肉土八有凹形部30 (第3 U 別是，隨著开…:内’沿者凹形部30的内面之形狀’特層6 (第3 (〇圖)形下同尖车型或圓錐台下窄型的凹形之預塗形部之金屬構件7 i較：時:己f具有可嵌合於預塗層6的凸層6相嵌合，金屬槿2 再者，為了與前述凹形的預堂窄型為較佳。以下的凸形部係錐形下尖型或圓錐台下所得到的異插“京尤其細節加以說明。 ^ ^ # 1 Λ ^ ^ r .. .> ^ 示的金屬構件7的前浐坆，不僅包含第1、2圖所側面部而加以接a而、·平面部，而且也包含金屬構件7的負荷具有優異的：卢對於接合部的機械強纟、尤其是彎曲 2000-227291說明奎由再者本案中請人於前述特願如第3 ( f )圖所干曰^利用所揭露的固相接合雖也可得到步提昇在接合界面的之f種材料接合體，但為了進一故也有操作困難的情〉狀=，需施予充分的接合負荷，也不需要特別的負^形丄而f述本發明的異種材料接合體並且，隨著預^屛错由簡便的操作即可獲得。尖型或梯形下窄型，2 1垂直方向的剖面形狀係三角形下可嵌合於預塗層的：日:：形部的垂直方向的剖面形狀係直方向的剖面形狀之三角形下尖型或 7066-5302-PF(Nl).ptd 第24頁 593621

梯形下乍型為較佳。亦即，凸形部的形狀作成這種構造使為環形的情形，對於接合荷也具有優異的強度，並且者0 藉由將預塗層、及金屬構件的 ’例如在金屬構件的接合處即部的機械強度、尤其是彎曲負 ’係藉由簡便的操作所製作發明中，接合層的維氏硬度係 h.jo以下更佳、HVqi55以下則特佳。若超過^18〇的产形:則例如構成基材的陶瓷，彎曲強度為3〇〇〜4〇〇Mh左月的虱化鋁的情形等，由於接合時明顯產生裂紋，故不佳。 :t ’於本發明中’對於前述維氏硬度的下限值雖未特別 ^疋，但為了有效避免在供與熱循環時產生的不當情_ s然是越低越好，若假設形成了由幾乎不含不純物的純’ 所構成的接合層之情形，則Ην〇 ι45〜55為較佳。、、u 下、ίΐ产二本發Λ中，接合層係包含維氏硬度Hv。180以 3且ΐ度3〇//m以上的部分較佳；包含維氏硬度HvQl70以下、且厗度70 /ζπι以上的部分更佳；包含維氏硬度η以 Z、且厚度1 〇〇 A m以上的部分則特佳。前述所包含的部八超過80、且厚度小於3〇心的情形，則因應力緩衝刀效果=足致基材產生損壞，故不佳。再者，於本發明中，j 於前述維氏硬度的下限值雖未特別限定，但為了有效备於供與熱循環時產生的不當情形，當然是越低越好，設形成了由幾乎不含不純物的純Au所構成的接合層之又形，則Hv0」45〜55為較佳。月 ,、人就本發明的第二項加以說明。本發明的第二項

W621 五、發明說明（21) =合基材與金屬構件之異種材料接合體之制4 f材的表面介入活性金屬層並方法’於後，對活性金屬層及杯所構成的釺焊料之在預塗層的表®，介:二加熱熔融而形成預塗層，之純金>1 ”戈是純金屬二:形成比Au熔·點低的合金配置金屬構件，藉由將插二入】^所構成的插入金屬層並與預塗層之間的接觸κ而、*走A 及至^插入金屬層

^ ^ ^ 觸界面近處她予加熱熔融以接人今屈M 件與預塗層，俾接合基材與c 說明。 Γ %卉細即加以第1圖係表示有關本發明的異種材料 :的-種實施方式之示意圖。已如所述之Τ方 2置活性金屬落4與由Au所構成的釺焊料5以被』：百預塗:之(後第’i :由)將:/舌性盆金屬羯4與釺焊料5加熱而形成二（圖。其次，在所形成的預塗層6的表面配置金屬則〇、以及欲接合至基材i的金屬構件7 (第！ (b )圖），藉由加熱而能夠製得有關本發明的里種材接合體（第1 (c )圖）。、τ何科於第1 ( a )圖，雖顯示藉由配置活性金屬箔4而形成活性金屬層（未作圖示）的方式，但於本發明中，由處理的容易性和可任意調整層厚度的觀點看來，除了配置箔體之外，亦可利用喷鍍而形成活性金屬層。於基材1的表面所配置的活性金屬箔4對於基材1係具有活性’在基材1與釺焊料5的界面形成反應生成物層（未作圖示）。因而，能夠改善釺焊料5對於基材1的浸潤性，

593621 五、發明說明（22) Πίίί良好氣密性的預塗層6 (第1 (b)圖）。的八属-去=及形成此反應生成物層，構成活性金屬箔4 面中幾乎消耗殆盡，並未殘留於預塗層6 =f ,、服值亦不致產生上昇的現象。

)i谌1:、1:乍為構成基材的陶瓷係使用A1 n (氮化鋁 )、作為構成活性金凰％沾IM 舳产贫u u 屬、泊的金屬係使用Ti的情形，藉由加 …、在基材與釺焊料的界面形成T i N (氮化鈦）的反；*峰& 物層（薄膜層）。此肖，ώ · /虱化鈦）勺反應生成被消耗掉，故Tl不致固.容二：=由與Α1Ν反應而全部焊料的低屈服強度特性料中’而能夠形成維持釺 τι ^ ί ^ nt'yi ί ί"" ;；f ^ ^ ^ ^Au ： ^ ^ 0.03重量％時，則有發生又 / 1〜2重篁％更佳。若小於則，由於Tl殘留=二二的可能性；若超過10重有產生龜裂之虞，故不去致^的屈服強度上昇’A1N 低屈服值得以維持的量包含所形成的預塗層之塗布於基材上之後，可屬與AU的膏劑，將此膏劑層。了稭由對此貧劑加熱熔融而形成預塗料的=發體所使用的、構成釺焊於塑性變形可緩和因熱衝擊所產生的埶％力:ί = 具有此；特，的舒焊料之金屬。因而為 U Π供一種熱衝擊強、且熱循環特性亦可獲致改善的異種材料接合體。再者，若考慮構成奸谭料之金 7066-5302-PF(N1). ptd 第27頁 >3621 五、發明說明（23) 的嫁點’則於形成預塗層之際熱的溫度侧〇〜〗斷較佳、而ii〇〇〜ll5(rc =科加所使烊料的量雖依接合部的形狀等之不同而有所差？ ’但二者能夠覆蓋所配置的活性金屬箔，顯ff:緩衝效果的最低限度之厚度。此處，； ::之：Γ 入金屬層之金屬以及構成被接合的3 ϊ Ϊ:不純物金屬）擴散至預塗層中，則於預泠層，產生液相擴散之處的内部，一定的厚度硬化了。、二致硬化的影響之接合層的厚度，❺留著顯示衝效果之2 0 /z m以上的厚产，目丨丨4卜曰 w力緩古，50 η以卜奸焊料的厚度，具體而口 5 ϋ # m u上較佳、1 0 0 // m以上更佳。介阼仏+ 焊料的量，若為這種厚产的量計\ 亦即’所使用釺的犯圍内，可任意調整其形狀。並且成二熔祗係，基於塑性變形而緩和了因混 =:=的金屬特徵，只要不受到招宝@lI & ,. , I勺…應力之Au的个又貝害，則無妨加以混合使用。者，於預塗層的表面所配置 =形成比Au炫點低的合金（低J =夠 J者此純金屬與Au的合金（低炫『=屬、

Sn、Ge、T1、B 、體而5係此夠合適地使用由Al、in、 Ce、Cd、As、以及Bi 所报忐的继 * e、Th、Pb、Mg、金屬。 1所幵y成的群组之中所選擇的至少一種作為前述低炫點金合金的具體實例，能夠合適地使用 7066-5302-PF(Nl).ptd Π 第28頁 593621 五、發明說明（24)

Au — 5A1、Au — 3A1等。再者，第1 (b)圖係表示於預塗層 6上配置金屬ά 1 0之方式，但於本發明，除了配置如金屬箔1 0的箔體之外，也可配置同樣的純金屬或低熔點金合金的粉體。特別是，由於所用的低熔點金合金經常顯露月危性，以箔體來處理會有所困難，而以粉體來使用則容易處理，故較佳。而插入金屬層係為了不使預塗層與金屬構件有實質的接觸’則利用此粉體來細密地形成是有必要的。對插入金屬層、以及和其接觸所配置的預塗層之接界面近處加熱時的溫度係，可依據插入金屬層與構成軒丈曰之使用量的比率（重量比）、以及構成插入金屬： =屬的種類而㈣，但此預塗層與插入金屬層； =Α晴點低的合金、具體而言為共晶組成的合金 = 於此插入金屬層係共晶組成的合金沾由點低為較佳。例如，使用A1作為j :度比Au的熔日守，糟由調整Α1與釺焊料5的使用 /勺至屬 (以下的加熱溫度即能夠炫融插里人比(重置比），以_ 界面近處。至屬S'、預塗層的接觸更且，加熱後，由於在插入么昆、成分發生相互擴散的情％，就如此以‘ ：？塗層之間金屬而凝固並形成接合層，則能夠接二寻:來保持著’藉此且，接合係對至少一部分預塗屑::7金屬構件。並所謂的液相擴散接合，故無需二n::來施#，由於係塗層的方向特別施予加壓操作，2 ς仅金屬構件對著預接合’故有操作步驟極為簡便的優點。“持等溫即可施行

五、發明說明（25) 夠有效地抑制構成：屬；：2:體：製造方法，由於能損而能夠形成接合芦。因$特ί的低屈服強度特性並未受體之製造方法所製造的：^發明的異種材料接合環或熱衝擊的情形下，技 ’、' 接5體，即使曝露於熱循於本發明中，相對以：：士性：不易降低。〇. 01〜10重量％較佳、〇〇5 8 、里使用純金屬的量係為特佳。若使用小於0.01重置° J更佳、而〇·卜5重量％熔融的純金屬的絕對量不 °、月形，則由於比起Au，所形成的接合層之純金屬的十月形’則由於殘留於故不佳。里偏夕，其屈服值顯著上昇，

Au，熔融的金屬的絕里°的丨月幵>，則由於比起接合，故不佳；若使用; 難以產生所謂的液相擴散於所形成的接合声Κϊΐ1"*%的情形，％由於殘留昇，故不佳純金屬的量偏多，其屈服值顯著上並且，於本發明中，落展示反應性•，具體而：成為與活性金屬材。因而，藉由適舍選】可組合各種材質來構成基適田、擇構成基材的材質或其組合，則可

7066-5302-PF(N1).ptd 第30頁 593621 五、發明說明（26)

提供一種適於耐熱度及納入此接合體之儀於本發明中’作為構 Fe、及Cr所形成的群佳；並且，使用由N i 選擇的至少任一種金將由這些金屬及合金這些金屬成分難以固損及由A u所構成的釺能夠製造出熱循環特體。並且，化性試驗亦導體晶圓設化性，同時因而，由於質，甚且，於本發 Ti 、 Nb 、 Hf 屬較佳。這釺焊料之後昇釺焊料對些既定量的制這些金屬

和硬度寺用途之異種材料接合體、器及裝置等。 M 成金屬構件的金屬係使用由N丨、c 組之中所選擇的至少任一種金屬較、 Co Fe及Cr所形成的群組之屬來作為主成分的合金亦同樣較佳所構成的金屬構件與預塗層接合: 溶於此預塗層中。因而，一點焊料所具有的低屈服強度特性等，二性和熱衝擊特性優異的異種材料接合心2 I /蜀次合金即佶A I a χ e .. . y 使在大軋中、80 0 °C的耐t 置用L二上二為了用作半導體製造所使用的半 :用的感應器之供電用金屬端子 2 能子’亦需具有優異的導電性乳故為較佳的材明中，作為看來亦為較佳的材質。、及Zr所形成的\性金屬箔的金屬係使用由些活性金屬箔，ώ认评幻主少種金，即形成氮化物ί的：=溶於由AU所構成的於基材的浸潤’故能夠提金屬，基於在界面二措由以羯狀來使用這殘留於預塗層：因而應而消耗殆盡，能夠抑因而，能夠製造出接合層的屈

7066-5302-PF(Nl).ptd 第31頁 593621 五、發明說明（27) 服強度低、以基於其塑性變形的緩衝效罢低效果之異種材料接合體。 11放果來展不熱應力減於本發明中’取代至目前所述的活性金屬層，材的表面使用膏劑、或利用氣相法所形成的金屬声，=基此金屬層並配置釺焊料後，▼將該奸焊料藉由加二^

或加壓施行固相接合而形成預塗層。W 囚而，不僅藉由對鉦焊料加熱熔融、而且也藉由未熔融即利用加壓來作固柄接合，而能夠=既定的預塗層。亦即，由於不僅藉由加執熔融、而且也精由固相接合，得以形成預塗層，故容易固' 溶於係釺焊料的An ’即便是使預塗層的屈服值上昇之金也能夠使用。再者，作為形成金屬層的金屬，具體而言^ 夠適當地使用Mo、Mo —Mn、W、W — Μη或在這些之中含^把 S i 〇2、T i 〇2等的添加物之高熔點金屬。並且，於本發明中，由Mo、W、或肋與？的合金所形成的導電體’而可使用以導電體表面的一部分露出於基材的外部之狀態來埋設的基材。第2圖係表示有關本發明的異種材料接合體之製造方法的另一種實施方式之示意圖。將 Mo篩網2、以及為導通至此篩網所配置的導電體（M〇 ) 3埋没於基材1中。首先，配置活性金屬箔4與釺焊料5使覆蓋基材1與導電體（Mo ) 3的表面之後，藉由對此活性金屬箱 4與釺焊料5進行加熱，而形成預塗層6 (第2 ( a )圖）。其次，在所形成的預塗層6的表面配置金屬箔丨〇、與欲接合至基材1的金屬構件7 (第2 (b)圖），利用加熱而能夠製付本發明的異種材料接合體（第2 ( c )圖）。

7066-5302-PF(Nl).ptd 第32頁 593621 五、發明說明（28) 於第2圖中，活性金屬箔4對於基材丨係未作圖示）。因而，能夠改善㈣妾合層η。並且，由於導電體：心夠^供二種可細ΐ中，而不易產生氧化劣化等情形，故能長期使用H ί侍起在曝露於熱循環和熱衝擊等環境下來食功使用之異種材料接合體。法的表示有關本發明的異種材料接合體之製造方 Μ内面人入、員施方式之示意圖，在基材1所設置的凹形部圖Γ二：：金㈣，並配置奸… 塗層6加工成凹、成^塗層6 (第3 (c)圖），將此預置具有凸形部之金屬構 - 加熱來接合基材】盥4厘牛（弟3 (e )圖），其二人，猎由示。如此认，、金屬構件7的狀態如（第3 ( f )圖）所圖）’於此凹形州：，基材1具有凹形部3〇 (第3 (〇別是，隨荖形、° 内’沿著凹形部3 0的内面之形狀’特層6 (第3 (d^成。錐形下_尖型或圓錐台下窄型的凹形之預塗形部之金屬構件^ . f時配置具有可鼓合於預塗層6的凸層6相嵌合，使用仏。再者，為了與前述凹形的預塗部之金屬構件7為較：錐：下尖型或圓錐台下窄型的凸形為了作成以下，就其細節加以說明。 3 0内之妹μ 、*屬構件7的凸形部配置於基材1的凹形部 'α々再，不僅第1、2圖所示的金屬構件7的前端

第33頁 593621 五、發明說明（29) 之平面部，而且也包含金屬構件7的側面部而能加以合，則能夠製得對於接合部的機械強度、尤其是具有優異的強度之異種材料接合體。再者，& 、二 :=20:22729 1說明書中利用所揭露的固相接W 也可得到如第3 ( f )圖所示的構造之異種 τ接〇雖為了進-步提昇在接合界面的接觸狀態，故：：但接合負#。因A，也有操作困難的^予充/刀的製造方法則不需要特別的負荷，:而刖述本發明的點。具有知作極為簡便的優並且，隨著使預塗層的垂直形下尖型或梯形下窄型的凹形而形形=為三角具有垂直方向的剖面形狀係可嵌人二^層1時配置著剖面形狀之三角形下尖型或梯形；窄=的垂直方向的件為較佳。，亦即，即便使用預塗_ $ =形部之金屬構的形狀係如上述的構造、例如所ϋ及至屬!件的凸形部件的情形，也能夠藉由簡便的操：%形之金屬構械強度、尤其是彎曲負荷具有優二：：對於接合部的機體。另1反異的強度之異種材料接合實施方法：其次就本發明的貫施例加以” 限定以下的實施例。 m n本發明並不 (實施例卜8 ) 於A 1 N製的基材表面上配置首你 (重量約0.75mg)的Ti笛，其上配\6.古厚度 ”上配置直徑6. 5mm φ X厚度

7066-5302-PF(Nl).ptd 1^· 第34頁 593621 五、發明說明（30) 6 00 // m (重置约385mg )的純釺焊料，在真空環境下、於1 1 00 C進仃i 0分鐘加熱處理，於基材上形成了由包含活性金屬的反應生成物層之厚度6〇〇㈣的所構成的預塗層。再者，A 了調整預塗層的厚纟，在純Au奸焊料的周圍設置石墨製的簡易堰，進行加熱處理。

表此預塗層上配置著成為插入金屬層的直徑5隨φ χ 厚f 13 //in (重1約〇· 7mg )的Ai箔、以及係金屬構件（端子）的1«〇術端子（直徑5_φ)，藉由在真空環境下於6G0〜9GG C進行1〇或6G分鐘、負荷Q· 15MPa的加壓加熱處理來施予接合，於預塗層上接合N 材料接合體（實施例卜13 )。】八徑 $㈣情況下’接合時在基材上不會產生龜裂。並 ί 、，種材料接合體係，對於距離金屬構之久〆、100、200、30()、4〇0、以及5〇0"m :各^ :接a層之硬度與不純物（Νι、A1)濃度進行測疋。再者，對於測定方法敘述於後。 (實施例9〜1 1 ) 取代成為插入金屬層的，除了將Au—5A1人金或 Au —3A1合金的粉碎料配置於預塗層上口 '仴二W 時相當於直徑6·5_Φχ厚产50 )、並以7〇(TC或80(rc來接合之外子 1〜8的愔形闾嫌沾饵从稽®興則逸貫施例 8的f月烙门樣的标作，而得到異種 9〜11 )。再者，無論在任何情广个.接。把（貝施例 593621 五、發明說明（31) 產生龜裂。 (實施例1 2、1 3 ) 取代成為插入金屬層的A1箔，除了使用直徑6. 5min φ X厚度20 /zm (重量約4· 8mg )的Sn箱或直徑6· 5_①χ厚度20 # m (重量約4· 8mg )的In箔、並以7〇〇 °c來接合之外，藉由與前述實施例1〜8的情形同樣的操作，而彳^到里種材料接合體（實施例12、13 )。再者，無論在任何情形下，接合時在基材上不會產生龜裂。 (比較例1〜3 ) 於A1N製的基材表面上配置直徑6·5πιπιφχ厚产5以爪 (重量約〇.75mg)的Ti羯，其上配置直徑6 5mm(I)x厚度 600 "m (重量約385 mg)的純Au釺焊料，在真空環境下，進行10分鐘加熱處s，於基材上形成厚度】_ 的預塗層。再者’ A 了調整預塗層的厚纟的周圍設置石墨製的簡易堰’進行加熱處理。于¥枓於此預塗層上配置著係金屬構件（端子）的Ni浐 (直徑5mm Φ )，藉由在真空環境下 '於8〇〇 ac、負^ 〇 · 1 5、〇 · 5及1 〇MPa進行1 0分鐘加壓加熱處理來施予合，試著將N i端子接合於預塗層上（比較例丨〜3 )。者，對於負荷設為〇· 5及lOMPa的情形，雖可得到作，士的情形（比較例"則無法接合。又於比較二又、為。:】合日守在基材上不會產生龜裂。接 (實施例1 4〜1 6 )

593621 五、發明說明（32) 如第3圖所示’於具有凹形物（直徑了―、深产 12隱）的A1N製基材1的凹形部3〇之内部，配置：面：直徑6.5ππηΦχ厚度5㈣（重量約〇 75mg)、側面 12 22 ιηπιχ 厚度5 "(重量約6 ) 屬f“、以*配置純Au釺焊料（直徑6 5_φ、厚度丄金 (重^約8.9g))作為純Au釺焊料5 (第3 (b)圖）真空環境下、於11 00。。進行1〇分鐘加熱處理，於凹形部内形成預塗層6 (第3 (c )圖）。。於此預f層6，11由對底面鑽：直徑4_Φ、側角17。二？錐；I :型i的孔穴’將此預塗層作成凹形（第3 ( d ) 圖），在其中，插入以㈣（厚度13//m)包覆前端之金屬構件7(Ni端子）（第3(〇圖）。再者，由美 ^構件的底面（端部）之預塗層的厚度約為—：在真=境了、於_〜8G(rc、負狀15MPa進行6q分鐘加在加熱處理來施予接合，將金屬構件7接 =第3Γ者)圖狀之異種材料接合體（實“ 會=龜裂何情形下’接合時在基材上不 (比較例4、5 ) 除了未以Α1箔包覆金屬構件（Ni 藉由80ITC、負荷iWOMPa的加壓加熱處理來施剛予而人以及外二利用與前述實施例14〜16的情形同樣的操作而：二弟3⑴®所示的形狀之異種材料接合體（比較例 )。再者，無論在任何情形下，接合時在基材上不會 7066-5302-PF(Nl).ptd 第37頁 593621

五、發明說明（33) 龜裂。 (實施例1 7 ) 除了使用厚度13 箔、以及藉由6〇〇它 15MPa的加壓加熱處理來施予接合之外，利用盥杂㈣· 例卜8的情形同樣的操作，而得到異種材料接；"二％例17 )。再者，接合時在基材上不會產 Λ a (實施例1 8 ) 在直徑300mm Φ X厚度15_的a 1N製基材上， 196_Φ、夕卜徑2〇4_Φχ厚度(重量約5、）作為活性金屬箱，於其上面配置純Au釺焊料（將片厚度6 0 0 v m構件之釺焊料作成盥τ丨笔 ’ °

併在-起，炼融接4==樣：狀的環形並合 V声电βΛη 傻成為内佐196mn> φ、外徑204mm CD 厗度60 0 //111的量（重量約2918))，在直空環 Γ、1〇:3Γ〇分鐘加熱處⑬，於基材上形成内徑196mm 外仫204111111(1^厚度6〇〇//„1的預塗層。再者，為了調正$塗層的見度與厚度，在純Au釺焊料的周圍設置石墨製的簡易堰’進行加熱處理。在此預塗層上，配置内徑197πιπιφ、外徑2⑽隱φχ厚又16 //m (重量約81· 4mg )的純A1箔作為插入金屬層；以及方徑198_φχ外徑2〇2[ηιηφχ長度6〇_的κ〇ν盯製的環作為金屬構件，在真空環境下、於6〇〇。〇、1〇分鐘、負荷〇· 15MPa進行接合，而得到異種材料接合體（實施例“ )。再者，接合時在基材上不會產生龜裂。、 (比較例6〜8 )

7066-5302-PF(Nl).ptd 第38頁 593621 五、發明說明（34) 除了未使用純A 1 v|作為插入金屬層以及於綱。c、 10分鐘 '負荷0.15、1、20MPa進行接合之外，藉由與前述實施例18同樣的操作而得到異種材料接合體（比較例6〜8 L再者’無論在任何情形下，#合時在基材上不會產生龜裂。 (各種物性值的測定及評估試驗）就所製得的異種材料接合體，實施各種物性值的測定及評估試驗。結果如第i表（實施例卜13、比較例卜3 )、第2表（實施例14〜16、比較例4〜5 )、第3表（實施例17、比較例6~8 )、以及第4表（實施例】）所示。再者，對於物性值的測定方法及評估試驗之實施方法表示如下。〔接合強度劣化溫度的測定〕·· 將接合的端子加溫至6〇〇〜95〇t：，每25^對端子施予輕微衝擊，將接合部於容易受損時的溫度作為接合強度劣化溫度（°c )。結果如第1表所示。〔不純物擴散距離的測定〕：

Al、Ni、Fe及Co等的各種金屬成分係，由構成異種材，接口，的金屬構件的端部往^預塗層内的方向擴散之距肖隹則氯由對異種材料接合體的剖面進行EDS分析來測定此距離，將此值設為不純物擴散距離（g m )。結果如第 1、2表所示。 σ 〔接合層硬度與不純物濃度的測定〕： — 就所得到的各異種材料接合體，依照J I s Ζ 2 2 4 4來測定接合層的維氏硬度（HVq」）。結果如第1、2表所示。、 593621 五、發明說明（35) '~ - 再者，接合層的硬度測定係，對於不會產生不純物擴散的部分加以實施。並且，對於實施例i，在接合後以6〇〇。(：及70 0 °c保持1〇〇〇小時後，對擴散至接合層中的不純物 (N i A 1 )之擴散狀態、與接合層的硬度變化予以詳細測定。具體而言，於接合層距離Nil〇、2〇、5〇、、2〇()、 30 0、40 0、及5〇〇 #„!的各位置，測定Ni與M的各濃度（重量％ (EDS分析結果））及硬度（HVqi )。結果如第4表所示。〔接合強度（拉伸）的測定〕： ?於所得到的各異種材料接合體，係將各個作成：金屬構件（端子）：直徑5mm φ x厚度15_、接合層：直徑 5:mO X厚度〇· 5mm、基材：2〇mmx 2〇_χ厚度5關的接合 : 此接σ體藉由以拉伸速度：〇 · 5mm/m i η來拉伸，測疋接合強度（拉伸、MPa )。、结果如第】、2表所示。〔接合強度（彎曲）的測定〕·· 水平S離^的上面30_上方的位置，對金屬構件施予金屬構件的負荷，將此負荷設為接合涟度（弓曲、N .m)。結果如第2表所示。〔接合強度劣化的評估〕：並將Γ接端子保持於大氣環境7°°。。】_小時後， 100次循環的曝露# 作為一二人循環的冷熱循環，經倨衣的曝路後進仃拉伸試驗，化。評估基準係，盥宗成拉入士 A f怙接口強度名接合部未破損的A材；ίΐ合時的接合體相同，亦即，在㈣基材發生破損者’料接合強度未劣化， 593621 五、發明說明（36) 評估為「無」。結果如第1表所示。〔接合不完全的確認〕：利用SEM以進行剖面觀察，確認接合部界面有無間隙及有無龜裂，同時利用EDS來鑑定金屬成分的擴散狀況。再者，接合不完全的評估基準係，切開接合部進行觀察時，將接合界面完全沒有空隙的情形當作「無」；觀察的剖面之接合部内未接合的空隙部若小於5%，即使是一部分有空隙的情形則設為「有（少）」：未接合的部位若為5% 以上時，則設為「有（多）」。並且，對於A1N基材的裂紋係，在接合後磨除釺焊料，僅完全看不到裂紋的情形判定為「無」。結果如第2表所示。〔洩漏試驗〕：有關實施例1 8及比較例6〜8的各異種材料接合體，為了檢驗在這些接合體的接合部之氣密性，對基於係金屬構件的環與基材所形成的管狀空間，以氦氣洩漏測定裝置於接合後、及保持於大氣中70 0 °C X 1 0 0 0小時後，進行共計2 次的評估。結果如第3表所示。

7066-5302-PF(Nl).ptd 第41頁 593621 五、發明說明（37)

Vnr i Vr- 窆 CS) Vnr i s m 詻 CO w 譜 s κ 譜 s 口 m m s _g m ω 謀 a 〇〇 m w s 塗 » m a cn w m a 山 ω m a Ca) w s? 窆 ts) m m s s; 5 s; 2； 5 M M M o < s 〇 < S o < s M 3, 3 H 3 3 =S 8Ώ Η + H + >* c H + g* H 趙 t c H m? + c H m + & H -4- s* H m + >=* H 1-*· 辑 + >=* H ωϊ + c H m + >=* c H "i + H m + & H + >* C H + >=* C H m + >=>* 5¾ 1 1 1 ΙΛ Vi CO > >=· P »— 1 〇l > >=* C Η- 1 Cn p〇· ί^=* b »- 1 £ £ >=>- £ £ 狨_ > M 1 1 1 ε 5 m ® g s ffi g m s g 竺二 ¢1 3河 s o Ql o O o Cn O M- Cn o Cn O 〇 o in o Cn O M- Cn O o I-1 cn 〇 Cn O a Jflfir l a* g o g O g o -J o O g O 00 o o o o CO o o -J o o Ch o o O o UD 〇 CD 〇〇 O s o 51 86 D> m =s 5 s s OS 〇 s s s s s s s s s 11 uv ω Cn o IIV UD Cn 〇 1 CD 〇 CD Cn 〇 KD Cs> Cn VD CO cn 00 cn ω CO cn CD Ol 〇 o o KD ΓΟ Cn IIV UD cn 〇 VD CO cn 00 Cn ◦ -O o o ^ Ei1 d!> ΙΙΛ ΙΙΛ 1 〇 S S s g s s 〇 o g 9 1 1 S 1 ί cn Ϊ Cn cn Cn i Cn cn 1 A Ln i cn if} Cn Cn Cn Ln Cn Cn 山 tn Ln cn 山 cn i Cn cn cn \ Cn cn Cn i cn cn 山 W\ l Cn cn Ln Cn cn Cn i cn cn Cn Ϊ Cn cn cn Ϊ Cn Cn Cn Cn Cn I m m m m m m m m 雜 m m 雔 5 8δ E W D> 0茸寐 IIV o CO Cn 1 IIV O IIV ro O IIV CO o IIV H-1 DO o IIV i5 o IIV Kf O IIV H* ro O IIV 00 O IIV M- oo 〇 IIV CO 〇 IIV oo 〇 IIV ro 〇 IIV ro 〇 « ^ ^ ^ ?舍河Dt> m 雔 1 雜 » m m m m » 妝妝 m -* έ g B 8 Gs. m m 1 m m m m 妝 m m 欺 ill i g 逛 rr IHB1 第42頁 7066-5302-PF(Nl).ptd 593621 五、發明說明（38) 實施例17 比較例5 比較例4 實施例16 實施例15 實施例14 S； 2 H 金屬構件 (端子〉卡1 01 凹形 (ΊκΰΧιΦ ) 凹形 (7ιηττιΦ ) 凹形 (7ιητηΦ) 凹形 (ΊΐύΐαΦ) 凹形 (7ϊώιλΦ) 麵層的形狀 > 1 1 > 卜 > μ > Η· II 插入金屬層 1 1 匕匕卜 CO 厚度 (β^) 〇卜 Ln Μ 卜 ο r cn ο 卜 cn Ο 卜 cn 負荷 (MPa) 接合條押〇 OD 〇〇 CD Ο Ο 00 o o -j ο ο S ο rflfi g g g g g S 呈25 m m m 卜 o o s cn o 不純物擴散距離 (Mm) Ln Ln Ln 45-55 cn ? Ln Cn 办 Cn Cn Cn 必 Ln ? Ln Ln 45-55 接合層硬度 (Ην0ι1) m m m m m m 挪S滿 >120 S120 Ln >120 £120 £120 拉伸 (MPa) 接合強度 IIV CJ Ln >35 £35 IIV CJ Ln IIV CJ Cn 彎曲1 (N. m) m 有(少）有(多） m m m 接合不完全 ΙΙΙΗΙΙ 7066-5302-PF(Nl).ptd 第43頁 593621 五、發明說明（39) 比較例8 比較例7 比較例6 冨施例18 Kovar Kovar Kovar Kovar 金屬構件 (環） Ti 猜+Au Ti 猜+Au Ti猜十Au Ti 猜+Au 預塗餍 1 1 1 > H* i篇插入金屬餍 1 1 1 ω 厚度 (β rn) ΓΟ ο μ 〇 H1 Cn 〇 μ cn 負荷 (MPa) 接合條件 CD Ο Ο GO Ο Ο CD o o (Ji o o 31 Μ Μ 時間 (min) ΓΟ <1 無法測定無法測定 ro 接合後洩漏試驗 (xl〇-10Pa. m3/s) ΓΟ (_Π 1 1 Γ0 Ch 700°Cxl00h 〔瓣3姗〕

HHII 第44頁 7066-5302-PF(Nl).ptd 593621 五、發明說明（40) 距Ni的距離 (y m) 500 400 300 200 100 (-Π ΓΟ Η ο ο CO ο ΓΟ ο Ln VD ο ro 1.24 C0 ΓΟ 办 QD CO 濃度 (重是％) 接合後 | ο ο ο σ cn Ο σ o ro Ch ω CO ΓΟ ΓΟ ->] ΓΟ Ln Ln A1濃度 (重量%) 办 Ln ΓΌ Ln Cn in Ln Ch 办 3 142 175 硬度 (Hv〇.i) ο ο 办 σ Ρ Κ) σ 必 Ch σ Ch VD ro ο VD ΓΟ -ν] ω ο (_Π CD Ni濃度 (重量％) Ch 〇 CD c5 X ΓΟ 办 CD ΣΤ ο ο ο ο 00 ο σ 办 ΓΟ Μ Μ 1.23 1.35 ω ο -J A1濃度 (重量％) Ln Ln Ln CD Ln Cn Ch ro 'sO ΓΟ 115 220 硬度 (Hvo.i) 7tQ σ ΓΟ C0 ο h-4 Μ ro ΓΟ cn CO ΓΟ Ch ω Ch η C0 必 μ 办 η 必 Ni濃度 (重 1%) 700°〇240h保持後 σ Μ σ、 σ ΓΟ ο GO Μ o Ch Ο CD Ch Ο μ Η ΓΟ ω μ Ln ω A1濃度 (重畺％) cn GO Ch ro Ch Ch 112 13 4 228 250 硬度 (Hvo.i) S4 2 ϋ·1ΙΙ

7066-5302-PF(Nl).ptd 第45頁 593621 五、發明說明（41) (研討）由第1表所示的結果顯然可知，辟設置由A 1所構成的插入金屬層，未施㈢預塗層的表面接合陶兗基材與金屬構件，；時有Jf的負荷而能夠接合體的接合強度或強度劣化，相較於2侍到的異種材料得的異種材料接合體毫不遜色。並且，、彳用固相接合所製金屬不僅是A 1，Sn、I n也都甚佳，更構成插入金屬層的屬的笛體，而且也配置粉碎料等的粉雕，僅配置活性金合。 ’藉此而得以接因而，一方面維持著對於由脆性的並未施予大的負荷^夠接合的固相才妾ί ^籌成的基材 :能夠確認在低溫且低負荷下而可接合:本=之^方金屬=的22部表:二的:成=^ 地； :面）且側面也可接合…夠簡便地衣付接合強度更為優異的異種材料接合體。里絲ί ί，由第3表所示的結果顯然可知，比較例6及7的 Π二合體無法確保充分的氣密性，❿無法進行汽漏 …目對於此’實施例18及比較_的異種材料接3肢在接合後的階段，任一例氦洩漏量都小於工X 10-8T〇rr，密封性良好，可確保充分的氣密性。'甚且，這些異種材料接合體即使保持於700 tx 1〇〇小後，性仍未劣化。、山

593621 五、發明說明（42) 由這些結果可知，亦可將環形的金屬材料接合至基材，由於固相接合必須施加高負荷才能確保的氣密性（比較例8 : 20MPa )，而於此接合中，利用低負荷即能達成 (實施例1 8 : 0 · 1 5MPa )，故可簡便地製得氣密性優異的異種材料接合體。

再者，由第4表所示的結果可確認，接合後即使保持於6 〇 0 °C及7 0 0 °C X 2 4 0小時之後，對於係被接合的金屬構件（端子）之N i附近的範圍’雖基於液相擴散接合的影響致硬度變高，但對於離開N i的範圍，則保持著低硬度，亦即維持著應力緩衝效果高而具低屈服強度2Au層。發明效果：構成的置金屬合而接性，同造操作並由Au所 f白並配擴散接前述接之異種釺焊料構件，合基材時熱循即能得且，若構成的置金屬合而接合部的材料接明，本而形成由於藉與金屬環特性到的異依據本釺焊料構件，合基材氣密性合體。預塗層由金屬構件，及熱衝種材料發明的而形成由於藉與金屬、或優呉種材料接合體係利用由Au所之後，介入既定的金屬猪並配構件與預塗層進行液相擴散接故隨著在其接合部具有氣密擊特性優異，且藉由簡便的製接合體。異種材料接合體施行，則利用預塗層之後，介入既定的金屬由金屬構件與預塗層進行液相構件’故能夠簡便地製造具有異的熱循環特性及熱衝擊特性

593621 圖式簡單說明第1圖係表示有關本發明的異種材料接合體之製造方法的一種實施方式之示意圖。第2圖係表示有關本發明的異種材料接合體之製造方法的另一種實施方式之示意圖。第3圖係表示有關本發明的異種材料接合體之製造方法的又一種實施方式之示意圖。第4圖係表示用以設置半導體晶圓的感應器（先前品 )的接合構造之一例的剖面圖。第5圖係表示用以設置半導體晶圓的感應器（先前品 )的接合構造之另一例的剖面圖。第6圖係表示環與感應器的接合方式（先前品）之一例的部分剖面圖。第7圖係表示環與感應器的接合方式（先前品）之另一例的部分剖面圖。符號說明： 2〜Μ 〇篩網、 4〜活性金屬、 6〜預塗層、 8〜金屬端子、 1 0〜金屬箔、 1 4〜孔、 1 6〜供電用連接器、 2 0〜半導體收納容器、 2 2〜感應器、 1〜基材、 3〜導電體（Mo ) 5〜釺焊料、 7〜金屬構件、 9〜週邊保護體、 11〜接合層、 1 5〜低熱膨脹體 17〜金屬構件、 21〜腔室、

7066-5302-PF(Nl).ptd 第48頁 593621 圖式簡單說明 22a〜晶圓設置面、 22b〜感應器的背面、 23〜耐腐蝕性金屬製環、24〜晶圓、 2 5〜感應器與環的設置面、3 0〜凹形部。

7066-5302-PF(Nl).ptd 第49頁

Claims

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六、申請專婀穩以接合的於該成的釺焊奸焊料施於該合金之純屬層並配藉由塗層的接預塗層， 2 ·如中配置活層0 種異種材料接合體，係將陶奢異種材料接合體，其特徵：：基材與金屬構件加 m材的表面介入活性金屬層並配置 ^(solder material)後，對該活性金屬層盘兮予加熱熔融而形成預塗層；一 σ :m面介入由能夠與“形成比Au熔點低的 :屬、或疋该純金屬與Au的合金所構成的插置該金屬構件； 1 2 3 對該插入金屬層、以及至少該插入金屬層與該觸界面近處施予加熱熔融以接合該金屬構件與該俾接合該陶瓷基材與該金屬構件。〃申請專利範圍第1項所述的異種材料接合體，其性金屬的箔體、或藉由喷鍍以形成前述活性金屬

7066-5302-PFl(Nl).ptc 第50頁

2004. 02.16. 052 1 ·如申請專利範圍第1項所述的異種材料接合體，其中於塗布包含活性金屬與Au的膏劑後，藉由將該膏劑加熱熔融而形成前述預塗層。 … 2 4·如申請專利範圍第1項所述的異種材料接合體，其中前述插入金屬層係藉由配置前述純金屬、或者前述合金的箔體或粉體所形成。 3 ·如申請專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接合體，其中前述純金屬係由Al、In、Sn、Ge、Tl、Be、Ga、 Si、Zn、Sb、Te、Th、Pb、Mg、Ce、Cd、As、以及Bi 所形成的群組之中所選擇的至少一種金屬。 593621

•如申請專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接合此’其中構成前述插入金屬層之前述純金屬的量，相如述奸焊料的量，係0 · 0 1〜1 〇重量％。； 7 ·如申明專利乾圍第&項所述的異種材料接合體，其 T構成A述插入金屬層之前述純金屬的量，相對於前述焊料的量，係0· 01〜10重量％。、’ ， _ 8·如申請專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接合一 /、中構成則述插入金屬層之前述合金的量，相對於前述奸焊料的量，係〇 · 〇丨~丨〇重量％。 9 ·如申ό青專利範圍第5項所述的異種材料接合體，其中構成前述插入金屬層之前述合金的量，相對於前述釺焊料的量，係0· 〇1〜10重量％。 I 0 ·如申請專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接合體’其中構成前述陶瓷基材的陶瓷係氮化鋁。 II ·如申請專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接合體’其中構成前述金屬構件的金屬係由Ni、Co、Fe、及cr 所形成的群組之中所選擇的至少任一種金屬。 1 2 ·如申請專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接合體其中構成前述金屬構件的金屬係由Ni、Co、Fe、及Cr 所形成的群組之中所選擇的至少任一種金屬來作為主成分4 的合金。 1 3 ·如申請專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接合體八中構成釗述活性金屬層的金屬係由T i、Nb、H f、及 Zr所形成的群組之中所選擇的至少一種金屬。

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修正六、申請專利範圍 1 4 ·如申請專利笳體，复中泡获-Γ、+、、圍第1、3或4項所述的異種材料接合入了使用膏劑或利用Lf屬層’在前述陶篆基材的表面介焊料之後，藉由將前目法所形成的金屬層並配置前述奸而形成前述預塗層。a，f焊料加熱熔融或加壓作固相接合體，】·中如:M〇't利Ϊ圍第1、3或4項所述的異種㈣^ 導雪w主或^與W的合金所形成的導電體係以該令也體表面的一卹八人拽抓於、，〇ι刀路出於前述陶瓷基材的外面之狀態來埋叹於w述陶瓷基材中。體，如申請專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接合對半^導中^以設置半導體晶圓的陶曼製感應器、以及用以合。V體製造用腔室安裝該陶瓷製感應器的金屬環相接盆如申5青專利範圍第1 6項所述的異種材料接合體， Γ、構成前述陶瓷製感應器的陶瓷係氮化鋁，同時構成前述金屬製環的金屬係Kovar。一 1 8 ·如申請專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接合 f中前述接合層曝露於前述半導體製造用腔室外的外 4環境、與比前述外部環境具更低壓力的前述半導體製造用腔至内的内部環境。 ,19 ·如申請專利範圍第5項所述的異種材料接合體，其 ^刖述接合層曝露於前述半導體製造用腔室外的外部環 +兄、與比前述外部環境具更低壓力的前述半導體製造用腔室内的内部環境。 m 7066-5302-PFl(Nl).ptc 第52頁 2004. 02.16. 〇54 六〜曱％專利範圍 20 修正曰年脖中吁v如申請專利範圍第6項所述的異種材料接合雜: 境則=接合層曝露於前述半導體製造用腔室外的外鄯衫 ΐ肉與比前述外部環境具更低壓力的前述半導體製造内的内部環境。其中U ·、如申請專利範圍第1 〇項所述的異種材料接合雜多境、:述接合層曝露於前述半導體製造用腔室外的外部= ί向與比前述外部環境具更低壓力的前述半導體製造伟膜闷的内部環境。其中I!·、如申請專利範圍第11項所述的異種材料接合體，⑻ i :述接合層曝露於前述半導體製造用腔室外的外部瓖 ΐ二與比前述外部環境具更低壓力的前述半導體製造用腔至内的内部環境。其中1ί·如申請專利範圍第12項所述的異種材料接合體， 2述接合層曝露於前述半導體製造用腔室外的外部環 =、與比前述外部環境具更低壓力的前述半導體製造用腔至内的内部環境。盆·如申請專利範圍第1 8項所述的異種材料接合體， 1中則述釺焊料層曝露於前述内部環境的溫度為4〇〇以

7066-5302-PFl(Nl).ptc 第53頁 2004. 02. 16. 055 1 5 ·如申清專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接合體’其中使用於用以設置半導體晶圓的感應器。口 2 6 ·如申請專利範圍第5項所述的異種材料接合體，其中使用於用以設置半導體晶圓的感應器。 27 ·如申請專利範圍第6項所述的異種材料接合體，其州621 修正六 ^< 案號91132692 年月、申 - 使用於用以設置半導體晶圓的感應器。其中2:田如申請專利範圍第1 °項所述的異種材料接合體，使用於用以設置半導體晶圓的感應器。 29·如申請專利範圍第丨丨項所述的異種材 "中使用於用以設置半導體晶圓的感應器。口體其3〇·如申請專利範圍第丨2項所述的異種材料接合體，使用於用以設置半導體晶圓的感應器。〇 1 其 i ·如申請專利範圍第丨8項所述的異種材料接合體， " 使用於用以設置半導體晶圓的感應器。其中I!·如申請專利範圍第25項所述的異種材料接合體， ^前述金屬構件係用以供電至前述導電體的端子，同時接合層曝露於前述外部環境。體，33·如申請專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接合了丄Ϊ中前述陶瓷基材具有凹形部，於該凹形部内，形成有t ΐ該凹形部内面的形狀之前述預塗層，同時配置著具 ϋ肷合於前述預塗層的凸形部之前述金屬構件。复中3 4 ·如申請專利範圍第3 3項所述的異種材料接合體，开:隨著前述預塗層呈現錐形下尖犁或圓錐台下窄型的凹圓雜:時前凸形，| 5見合於該凹形的錐形Τ尖型或 11]錐台下窄型。 1 /j.如巾％專利範圍第33項戶斤述的異種材料接合體，型=前述預塗層的垂直方命C角形下炎俾ΐ!:下窄，，同時前述凸形部的金向的剖面形狀係可肷合於”預塗層㈣直方向μ面形狀之三角形下

593621 修正

_____案號 91132692_年月一六、申請專利範圍炎蜇或梯形下窄型。 36·如申請專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接人體，其中接合層的維氏硬度係Ηνυ 8〇以下。口 3 7·如申請專利範圍第5項所述的異種材料接合體，其中接合層的維氏硬度係Η%」80以下。八 3 8 ·如申請專利範圍第6項所述的異種材料接合體，其中接合層的維氏硬度係HVq i 80以下。 '、 3 9 ·如申請專利範圍第丨〇項所述的異種材料接合體，其中接合層的維氏硬度係HVq ι8〇以下。 4 0 ·如申請專利範圍第丨丨項所述的異種材料接合體，其中接合層的維氏硬度係HvQ1 80以下。 4 1 ·如申請專利範圍第1 2項所述的異種材料接合體，其中接合層的維氏硬度係HvQ1 80以下。 42·如申請專利範圍第丨8項所述的異種材料接合體，其中接合層的維氏硬度係Ην^ 80以下。 4 3.如申請專利範圍第2 5項所述的異種材料接合體，其中接合層的維氏硬度係Ην。」80以下。 4^·如 μ申請專利範圍第1、3或4項所述的異種材料接合降/、中別述接合層係維氏硬度為HVg1 80以下、且包含厚度3〇"以上的部分。中1 = ·如申請專利範圍第5項所述的異種材料接合體，其以上的L部二層係維氏硬度為Ην〇·ι 80以下、且包含厚度30 A"1 女申晴專利範圍第6項所述的異種材料接合體，其

第55頁 2004. 02.16.057 593621 MM 91132692 六、申請專利範圍年月一曰修正 μ m 中則述接合層係維氏硬度為H vQ丨8 〇以下、且包含厚度3 0 以上的部分。 4 7 ·如申請專利範圍第1 0項所述的異種材料接合體，其中前述接合層係維氏硬度為Ην^ 8〇以下、且包含厚度30 V m以上的部分。 48·如申請專利範圍第11項所述的異種材料接合體，其中前述接合層係維氏硬度為Hv^ 80以下、且包含厚度3〇 // m以上的部分。 4 9 ·如申請專利範圍第1 2項所述的異種材料接合體，

八中則述接合層係維氏硬度為Η vG丨8 0以下、且包含厚度3 〇 # m以上的部分。 5^·如申請專利範圍第丨8項所述的異種材料接合體，其中前述接合層係維氏硬度為HV(K1 80以下、且包含厚度3〇 # m以上的部分。盆5 1 ·如申請專利範圍第2 5項所述的異種材料接合體，其中W述接合層係維氏硬度為^"…以下、且 //m以上的部分。 3坪反ου 盆/^、+如/請專利範圍第36項所述的異種材料接合體，

’、别述接合層係維氏硬度為丨80以下、且包含厚产3〇 //m以上的部分。匕s 7子度係將陶瓷基材製造方法，其特 5 3·種異種材料接合體之製造方法與金屬構件加以接合的異種材料接合體之徵在於：於該陶兗基材的表面配置活性金屬層、以及在該活性

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案號 91132692 六、申請專利範圍金屬層上配置由Αιι所構成的釺焊料（s〇lder mataia 後，對該活性金屬層及該軒焊料予以加熱熔融而形成預層； I 在該預塗層的表面介入由能夠與Au形成比Au溶點 =金之純金屬、或是該純金屬與Au的合金所構成的插入屬層並配置該金屬構件；歲藉由將該插入金屬層、以及至少該插入金屬層與該預 ^ J之間的接觸界面近處施予加熱溶融以接合該金屬構件一違預塗層，俾接合該陶瓷基材與該金屬構件。 5 4.如申請專利範圍第5 3項所述的異種材料接合二々凌，其中藉由活性金屬的箔體之配置、或成珂述活性金屬層。圯製、皮5.如申請專利範圍第5 3項所述的異種材料接合體之文=方法’其中於塗布包含活性金屬與Au的膏劑後，馬劑加熱熔融。人 5 6 製造 ·如申請專利範圍第5 3項所述的異種材料接合體之體、'& 其中错由配置前述純金屬、或者别述合金的箱 -或粉體而形成前述插入金屬層。拉人57.如申請專利範圍第53、55或56項所述的異種材料得合體少杂丨 j <製造方法，其中作為前述純金屬係使用由A 1、 Sn、Ge、Tl、Be、Ga、Si、Zn、Sb、Te、Th、Pb、 j 、Cd、as、以及Bi所形成的群組之中所選擇的至少一種金屬。 58·如申請專利範圍第53、55或56項所述的異種材料

593621 月 θ 修正案號 91132692 六、申請專利範圍接合體之製造方法，其中相對於前述釺 ^ 0 · 0 1〜1 0重量％的前述純金屬。、里’係使用 59·如申請專利範圍第57項所述的異製造方法，JL中i日#f私二n 、材料接合體之 ^ ^其中相對於則述奸焊料的量，係借用η η 重量％的前述純金屬。 ' · 1〜10 60.如申請專利範圍第53⑴抓項所述的接，體之製造方法，其中相對於前述軒焊料的量、材: 0· 01〜10重量％的前述合金。係使用 6丨.如申請專利範圍第53、55或56項所述的異種材料接❼體之製造方法，其巾作為構成前述陶£基材的使用氮化紹。充係 62·如申請專利範圍第53、55或56項所述的異種材接合體之製造方法，其中作為構成前述金屬構件的金屬係使用由Ni、Co、Fe、及Cr所形成的群組之中所選擇的至小任一種金屬。〆 63·如申請專利範圍第53、55或56項所述的異種材料接合體之製造方法，其中作為構成前述金屬構件的金屬係使用由Ni、Co、Fe、及Cr所形成的群組之中所選擇的至少任一種金屬來作為主成分的合金。

64·如申請專利範圍第53、55或56項所述的異種材料接合體之製造方法，其中作為構成前述活性金屬層的金屬係使用由Ti、Nb、Hf、及Zr所形成的群組之中所選擇的至少一種金屬。 65·如申請專利範圍第53、55或56項所述的異種材料

修正 -室號 9Λ132692 六、申請專利範圍接合體之製造方法，其中取代前 ;述陶变基材的表面使用膏劑或利：性金屬層在層；』用氣相法以形成金屬於該金屬層上配置前述料加熱溶融或加壓作固相接合而：：後，藉由：前述釺焊 66.如申請專利範圍第53、55 述預塗s° 接合體之製造方法，並中由或56項所述的異種材料的導電體，而使用以該、或Mo與W的合金所形成瓷基材的外部t t ^冤體表面的—部分露出於前述陶 6U。二直狀二來加以埋設的前述陶究基材。接合體之製造、、55或56項所述的異種材料凹形部内，开彡占八刖述陶瓷基材具有凹形部，於該層，同時配置形部内面的形狀之前述預塗金屬構件。者八有可肷合於前述預塗層的凸形部之前述势16 8 ·、如申睛專利範圍第6 7項所述的異種材料接合體之 2 ϊ ί ί的其中隨著使前述預塗層形成錐形下尖型或圓錐口，乍勺凹形，同時配置著具有玎嵌合於該凹形的錐來下笑型或圓錐台下窄型的前述凸形部之前述金屬構件。7 i u I69·、如申請專利範圍第67項所述的異種材料接合體之製造方法，其中隨著使前述預塗層的垂直方向的剖面形狀成為三角形下尖型或梯形下窄型之四形而形成前述預塗層’同時配置著具有垂直方向的剖面形狀係可嵌合於前述預塗層的垂直方向的剖面形形下尖型或梯型的前述凸形部之前述金屬構J。下乍 7066-5302-PFl(Nl).ptc 第59頁

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