WO1992006054A1

WO1992006054A1 - Method of electrically joining objects to be joined including ceramics

Info

Publication number: WO1992006054A1
Application number: PCT/JP1991/001322
Authority: WO
Inventors: Tokumitsu Nishi; Kouji Okuda; Hiroshi Takai; Hisakiyo Hoshino; Masashi Numano; Masashi Miyake
Original assignee: Daihen Corporation
Priority date: 1990-10-03
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 1992-04-16
Also published as: EP0503094A4; EP0503094B1; US5294769A; DE69112807T2; DE69112807D1; EP0503094A1

Description

明細省

発明の名称

セラミツクスを含む被接合体の罨気接食方法

技術分野

本発明は、被接合都材である *鼋性セラミクスと導鼋性セラミ " タスとの突合せ部または披接合部材である ¾鼋性セラミ W タスと金属との突合せ都の少なくとも一つも食む被接合体も電気接合するに際して、特にセラミクスの被接合部材に発生する熱応力を緩和させながら ¾気接合も行う方法に Mするものである。

背景技術

従来、被接合部材である遒鼋性セラミックスと性セラミックスまたは被接合都材である導電性セラミックスと金属とも接合する方法として、直接通《加熱方法と、高用波餘堪加熱方法と、直接通 ¾加熱方法に高周波誘導加熱も併用する方法等が提案されている。直接通電加熱方法とは、突食せ部の両側に位 Sする二つの被接合都材からなる被接合体に通罨罨担も当接配 gさせて通電し、ジュール熱により突合せ都を局部加熱して突合せ部に配し fc接合剤を溶 ¾ 反応させる方法である，まお寓周波籙導加熱方法とは、被接合体の突合せ都の周囲に誘導コイルを配 gし、锈¾加熱により発生させたジュール熱により突合せ部も局部加熱して突合せ部に配僚し fc接合剤を淦融反応させる方法である，直接通電加熱方法に离周波詩導加熱を併用する方法としては、予め高周波誘導加熱により高抵抗すなわも堪¾性の低いセラミックスを加熱してその抵抗佃を下げ〔¾黧性も增大させ）た後、直接通鼋加熱も実施レて、大黧流も流レ、突合せ面を急速に加熱する方法が知られている。

囟 1 1 〔A〕は前述の従来の S接通鴛加熱方法を実施する場合の構成も示している。同図の構成においては、被接合都材である堪鼋性も有する円简状のセラミックス 1 a l b ' を接合剤 3 ' を介して突合せて突合せ部を構成し、この突合せ都を境にしてセラミ V クス 1 b ' にリング状の通鼋電植 2 a ' , 2 b ' をそれぞれ当接させる。セラミックス l a '及び l b 'の端部には断熱材 4 a 及び 4 b 'を配 Sし、の断熱材 4 a '及び 4 b ' を介して E 示しない加圧装 Sで雨セラミ *ノクス 1 a '及び 1 b ' を加圧した状態で、通電¾¾2 a '及び 2 b 間に圧も印加する。突仓せ面に対して垂直方向の電流を通じることによるセラミックス 1 a ' , 1 b 'に穽生するジュール熱によって、突合せ都全体を局都的に直接加熱し、接合剤 3 も溶 ¾反応させて接合する，ところで、このような方法により熱容量の小さな通 ¾¾粗を用い、同質で同形状の被接合部材同士を接合する場合は、両者の抵抗値が同一であるので、通 ¾¾担 2 a '， 2 b -闉の祓接合部材に発生する熱の惫は等しくなり、突合せ部近傍は図 1 1 (B〕の曲線（a〕に示すように略均一に加熱され、しかも通電谆担近傍の被接合都材にも大きな温度勾配が^成されることがないので問題はなかつた，また前述の他の二つの接合方法も用いる場合にも、同質で同形状の被接合部材同 ±を按食する場合や、接合温度が低くてもよい接合条件で接合する場合には、特に問題はなかつた。

ところで、直接通 ¾加熱方法により接合する場合の通鼋 « ¾ 2 a 一， 2 b ' は、通常、タングステン，モリプデンなどの耐熱性金属またはカーボンなどの耐熱性無機材料が用いられており、これらの材料は良導鴛性であり、かつ熱伝導性にも優れている。例えば、被接合都材の抵抗値が同一である場合、通 «時に電 S 2 a '， 2 b ' 問の被接合部材に発生した熱は、図示しない通髦 «担治具及ぴ電棰間以外の被接合都材へ熱伝導により进げるために、図 1 2に示すように、電粗の取付位置近傍での被接合部材の長手方向に大きな温度勾配が発生する。この温度勾配は、接合温度が高い程、加熱スビート'が速い程、また電極の熱容量及ぴ¾ «材料の熱伝谋が大きい程、大きくなると考えられる，

また、一般的な接合の応用では、形状 · 寸法の異なる被接合都材同士を高い接合温度で接合したり、抵抗値の大きく異なった異種の被接合部材同士を高い接合温度で接合するニーズの方がむしろ多い。このような場合、通霄電捶間の被接合体の各部分に発生する熱に差が生じて、突合せ都近傍の熱の流れにより温度勾配が生じる。図 9

(A) の例で、セラミックス l a '， 1 b 'の抵抗値 R 1 , R 2が大きく異なる（R 1 >>R2の関係）とすると、通霄によりセラミ yクス 1 a 'に発生した熱は突合せ部も加熱すると共に、図示しない通電電担治具及ぴセラミ "ノクス 1 b -へと熱伝導により逃げるために、図 1 1 (B) の曲線〔b) に示すように、前述の通雷鬆桎の取付位慨近傍の被接合部材に発生する温度勾 EJ¾外に、突合せ都近傍を中心にして被接合部材の長手方向に大きな温度勾配が発生する。この温度勾配は、部材の抵抗値の差が大きいほど、接合温度が高いほど、加熱 '冷却スピードが速いほど、ま fcセラミックス l b一の熱容量が大きいほど、大きくなると考えられる，高周波眯導加熱方法により上記と同じ条件のセラミックス 1 a 1 b 'を加熱した場合には、前述とは逆に、抵抗値の低いセラミックス 1 b ' に集中的に熱が発生し、図 1 1 (B) の曲線（c) に示すような温度分布となり、曲線（b ) の場合と同様に大きな温度勾配ができる。

この様に温度勾配が大きくなると、それに伴い発生する熱応力も大きくなり、その応力値が被接合部材の破壊強度すなわち破壞応力を越えると、被接合都材にクラックが発生し、被接合都材を破損してしまうことがある。また温度勾配が大きくなると、接合温度を ¾ くした場仓には、発生する熟が大きい方の被接合部材の *离温度またはビー温度は突合せ郁の温度よりもかなり高くなるため、最温度の部分ではセラミツクスが分解するなどの素材の劣化が発生する問題があった。したがって、接合温度の制約によって、耐熱性の高い材料を用いることができない等酣熱性を改赛する上で支陣が出るという問理があり、また電槿間陡離を小さくできなかったり、加熱速度を速くできないために、接合に必要な霄力量を摟大させ、ランニングコストを上昇させる問理があった。

さらに、従来の直接通電加熱方法に高周波耪導加熱を併用する方法では、予め高周波誘導加熱により ¾抵抗のセラミ vクスを加熱してその抵抗値を下げ（¾ «性を堵大させ〕た後、直接通 «加熱を実施する。この従来の方法は、常温では抵抗値の高いセラミックス同士を ¾気接合する場合に、セラミックスの抵抗値を下げて通流の値を大きくする目的で採用されている，そのためこの技術を、抵抗値の異なる二つの被接合部材の電気接合にそのまま迪用する場合には、通電電担間の抵抗は抵抗彼が高い方のセラミ yクスの抵抗値によって块まるため、抵抗値が商い方のセラミックスを加熱する必要がある，しかしながら S周波锈¾加熱により二つのセラミックスに睐がった領域を加熱すると、抵抗値の低い方のセラミクスが集中的に加熱されることになり、抵抗値の高い方のセラミックスを加熱するためには更に高周波锈導加熱の電力を ¾加させる必要がある。そうすると益々抵抗値の低い方のセラミックスが加熱され、二つのセラミックスに発生する温度勾配が大きくなつて、セラミックスが破損する恐れがある。したがって温度勾配を考 Λせずに、導電率を增大させる目的で S周波锈導加熱を併用する方法では、温度勾配に起因する熱応力によるクラ Vクの発生を阻止することはできない。発明の開示

本発明は、上記の問翘点を解決するために、請求項 1においては、導鬈性セラミックスと導電性セラミツタスの被接合部材との突合せ部または導電性セラミックスと金屎の被接合部材との突合せ部を含む被接合体を電気接合するに際して、突合せ部に接合剤を介在させ、突合せ都の少なくとも一つ以上を挟む位 ϋの被接合都材に一組の通電電梗を当接 Ε ¾して第 1 の加熱手段を形成し、通 «S¾ に電圧を印加して通の被接合都材をジュール熱により加熱するようにする一方、第 1の加熱手段による加熱で被接合都材に大きな温度 ¾配が形成される部分及びその近傍を加熱する第 2の加熟手段を設け、第 2の加熱手段により被接合部材に発生する熱応力が被接合部材の破壞応力よりも小さくなるように加熱し、第 1の加熱手段と第 2の加熱手段とを併用レながら突合せ部の温度を接合温度まで高めるようにしたことを特徴とする，請求項 2においては、第 2の加熱手段が通 ¾電«の一部または全部を通電発熱により加熟して、通髦髦棰の取付位 IB及ぴモの近傍の被接合部材に形成される温度勾配を小さくする通電霄棰部加熱手段であることを特撖とする。

請求項 3においては、第 2の加熱手段が、前記被接合体のうちの低抵抗の被接合部材を加熱する低抵抗接合部材加熱手段であることを特徴とする。

請求項 4においては、第 2の加熱手段が通 «電«部加熱手段と低抵抗部材加熱手段とを併用するものであることも特徴とする。

蹐求項 5においては、通電¾槿部加熱手段が前記通電電捶の一部又は全部の通電抵抗値を高めたことによって形成されていることを特徴とする。

請求項 6においては、突合せ部の温度が所定の温度に達するまでは第〗の加熱手段及び低抵抗部材加熱手段の一方によって加熱を行い、加熱後は第 1の加熱手段及び低抵抗部材加熱手段の両方によつて加熱を行うことを特徴とする。

請求項 7においては、第 1の加熱手段及び低抵抗部材加熱手段によって、加熱開始時から加熱を行うことを特徴とする。

請求項 8においては、低抵抗部材加熱手段は高周波锈導加熱装 * であることを特徴とする。

第 2の加熱手段のうちの通電電槿部加熱手段を用いると、通電電極の取付位 at及び該近傍のセラミ "クス部材が通 s開始から積 s的に加熱されるので、電槿間で、かつ髦槿近傍での被接合部材の長手方向に生じる大きな温度勾 Sを緩和させることができる，

また、抵抗値の異なる被接合部材同士を接合する場合において、通電電担間に霄圧を印加して該通電電極 IWの被接合体を加熟する第

1 の加熱手段のみにより接合温度まで加熱を行うと、突合せ部近傍の被接合部材に大きな温度勾配ができるが、第 2の加熱手段のうちの低抵抗部材加熱手段を用いて被接合体のうちの抵抗値の低い被按合部材を加熱すると、被接合体の通電電粗間の各部の温度は、二つの加熱手段からの熱が加え合わされた温度となる。特に低抵抗部材加熱手段によって加えられる熱は、被接合都材の突合せ部近傍の温度勾配を緩かにする（熱応力を小さくする〕ように作用する。したがって、大きな温度勾配に基因するクラックの発生を防止できる。また二つの加热手段からの熱を加え合せて接合温度を高めると、一つの加熱手段のみで接合温度を高める場合と比べて、二つの加熱手段からそれぞれ被接合部材に加える熱量は少なくてすむ。その結果、従来の方法を採用した場合と比べて、被接合都材の最高加熱温度を低く抑えて所望の接合溫度を得ることができ、過剰加熱によるセラミックスの劣化を防止できる。

さらに、二つの加熱手段を併用することにより、被接合部材の物性值ゃ形状寸法の相遠に速切に対応することができる。二つの加熱手段を加熱開始当初から併用して加熱を行うと、上記クラクの防止及び劣化防止を行いながら、さらに短い時間で効率よく加熱を行える。また第 2の加熱手段として直接高周波锈導加熱手段を用いると、抵抗値の低い被接合部材を直接加熟できるため、非常に効率よく加熱を行えることができ、接合コストを下げることができる _β 図面の簡単な説明

図 1 ( Α〕は本発明の第 1の実施例を実施する装 fiの概略正面図であり、（B ) は第 1の実施例を実施したときの被接合部材の長手方向の温度分布図である。

図 2は、本発明の第 1の実施例を実施する装の概略側面図である _β

図 3 ( A〕は本発明の第 2の実施例を実施する装 gの概略正面図であり、〔B ) は第 2の実施例を実施したときの被接合部材の長手方向の温度分布図である。

図 4は、本発明の第 3の実施例を実施する装置の概略構成図である，

図 5は、本発明の第 4の実施例を実施する装 Sの概略構成図である。図6は、第 4の実施例を実施したときの被接合都材の長手方向の温度分布図である，

図 7は、本発明の第 7の実施例を突施する装置の «略構成図である。

図 8 CA) は本発明の第 8の実施例も実施する装僚の概略構成図であり、（B) は第 8の実施例を実施したときの被接合部材の長手方向の温度分布図である。

図 9は、本発明の第 8の実施例を実施する他の装置の槻格構成図である。

図 10は、本発明の第 8の実施例を実施するさらに他の装懨の概略構成図である。

図】 1 ( A) は従来の方法を実施する装置の概略構成囟であり、 (B) は従来の方法による被接合部材の長手方向の温度分布図である。

囟 1 2は、従来の方法による被接合部材の長手方向の他の温度分布図である。

発明を実施するための最良の形態

実施例 1

図 1 (A) 及び図 2は、それぞれ本発明の方法を実施する装置の一実施例を示す概略正面図及ぴ側面図であって、同じサイズのパイブ状の二つの被接合部材からなる被接合体を接合する場合を示している。まず、被接合部材である再結晶 S i Cセラミックス製都材 ( 1 0 0 X 50 X 1 00 no) l a, 1 b Wに S i糸ろう材の接合剤 3を介在させて、これらを適宜の圧力 Pを加えて面定レた。

つぎに、被接合部材に着脱自在とするために、内周面を半円弧状に形成され、 2分割されるカーボン製 ««部材 42 1 a, 422 a と、各電桎部材の内周側に固定され、長さ 1 OMのパイプを半割りにした二つの再結晶 S i C質の通 ¾発熱都材 423 a, 424 aとからなる通電鼋桎 20 aを、また同様に電極部材 42 1 b, 422 bの内周側に、通罨発熱部材 423 b, 424 bを股けた通電電粗 20 bを用意し、突合せ部 3を中央とし、その両側 3 Ommの位置でセラミックス製部材 l a， 1 bに夫々緊密状態に固定する。なお、図 2においては、各通 ¾«極 20 a, 20 bを面定する締付け手段は図示されていないが、従来公知の適宜な手段を用いることができる。この実施例では、通 «発熱都材として、被接合部材であるセラミヅクスの固有抵抗値よりも約 1 /3の抵抗值を示すものを用いている。なお、源装 S5と通霄電極 20 a, 20 bとにより直接通電加熱を行う第 1の加熱手段が構成され、電 «装置 5と通 β発熱部材 423 a， 424 a, 423 b, 424 bとにより通 «電棰部の加熱を行う第 2の加熱手段が構成されている。

その後、接合雰囲気を A rガスとし、 «镢装置 5に接銃された通電電極 20 a， 20 b間に電圧を印加して、 80 C/nin の率となるように通 ««流を徐々に增加させ、約 38 Aで接合温度の 150 0てとなり、約 5分間保持させた後、 ¾流を徐々に城少させ、 80 て/ Bin で室温まで冷却し接合を完了した，この際、通 «初期の段階から通電電流により通 S発熱部材 423 a, 424 a, 423 b, 424 bが発熱し、この熱が通 S«S20 a, 20 bの取付位度でのセラミックス l a， l bに伝導すると共に、セラミックス l a， 1 bに生じるジュール熱によって、所望の接合温度に達した時点の温度分布は図 1 (B) の（a〕に示すようになり、同図の（b) に示す従来法に比べて著しく緩やかになる。

接合体の接合部を中心として全長 120 ηπに切り出し、そのままの状態で 3点曲げ試験を行った結果、約 42 Okgf /cm²の強度が得られた。また、長手方向に切断し切断面を研磨して、光学顕微誼でクラックの有無をチェクした結果、クラックは存在しなかった。比較のために、上記の発熱部材の代りに同形状のカーボン製部材を取付け、同様の接合を試み fc桔果、通雷電から約 5〜 10mmの所にクラックが観察され、また 3点曲げ試験を行つ fc結果、ほぼ上述のクラック位で破断しており、強度は約 53 kg f /cn^sしか得られなかった。以上の実施例において、通 « «桎の取付位置での被接合部材への第 2の加熱手段のうちの通電篦担部加熱手段として、通馕発熱部材を股けた通霄電捶にする他に、断面積も小さくして抵抗値を大きくした電極形状にするか、または固有抵抗値の大きな素材からなる電極構造にしても同様の効果があり、また上記の手段を単独使用または併用することができるのは明白である _β この加熱手段の必要な発熱の大きさは、被接合部材の寸法、強度値などの物性値及び接合温度などによって異なるが、大きすぎると加熱手段の消 » «力が無駄になるために、熟応力が许容できる範囲で、できるだけ少ない方が望ましい。さらに、一つの突合せ都を境にして雨側にそれぞれ S粗がある場合について述べたが、 Ξつ以上の部材を接合する場合、設けた通 « « ¾すべてに上記発明を実施してもよく、熱応力の問題がなければ、一部の通 « «桠だけに用いてもよい，

実施例 2

図 3 ( Α ) は本発明の方法を実施する装置の他の実施例を示す概略構成図であって、本実施例では抵抗率の異なる同じサイズのパイブ状の二つの被接合部材からなる被接合体を接合する。具体的には、被接合部材である外径 1 OBIDX内径 5ΒΪΙΧ長さ 1 001^の 8 i C系のセラミックス製部材 1 a, l bを、 S i系ろう材の接合剤 3を介在させて突合せ、突合せ部を構成している，なお、 S i C糸のセラミ " タス製都材 l a, l bとしては、抵抗率がそれぞれ約 1 0⁰ [Ω · cn] のオーダにあるものと 10 -² [Ω · cm] のオーダにある、すなわち 2桁以上の差のある材料を用いている _β セラミックス 1 a 及ぴ 1 bの外周面には、怪方向の瞎寸法が 1 Onnのリング状に形成された 1対のカーボン製通 «電担 2 a, 2 bを、突合せ部を中央としてその両側 3 O Biinの位にそれぞれ緊密に取付けている _β そしてセラミックス l a， 1 bの翊部に設けた断熱材 4 a, 4 bを図示しない加圧装蠹により ¾宜の圧力 Pで加圧し、セラミックス l a, 1 bの突合せ面に所定の圧力を加えている，また、図示しない正逆回転機構により被接合部材を回転できるようになつている。なお、電源装 7と通電 AC担 2 a, 2 bとにより直接通戴加熱を行う第 1の加熱手段が構成されている，

図には概略的に示しているが、 5は少なくとも通 ¾¾棰2 a， 2 b及びその間の部分を気密に囲むチャンパ一であり、このチャンパ — 5内にはアルゴンガス等の不活性ガスが充¾してある。チャンバ -- 5の一都には、ハロゲンランプ加熱装置 βからの光線を通す石英窓 5 a， 5 bを股けている。このハロゲンランプ加熱装 S6と図示しない罨源装置とにより、第 2の加熱手段のうちの抵抗値の低いセラミックス 1 bを主に加熱する低抵抗部材加熱手段が構成されている。ハロゲンランプ加熱装 βは、通 SS®2 a, 213問に«流を流すだけで突合せ部の接合温度を所望の温度まで ¾めた場合にセラミックス 1 a, 1 b中の温度勾配が大きくなる都分に対応して股けてある。ハロゲンランプ加熱装置 βは、前記温度勾配が大きくなる部分を加熱して該部分の温度勾配を小さくできる状態にする。 8は通 ¾黧極 2 a, 2 b間の都分をほぼ全体的に覆うほぼ円筒状の断熱材であり、この断熱材 8の石英窓 5 a, 5 bに対応する部分には、ハロゲンランブ加熱装 S8からの光 ¾を通すための窓部 8 a. 8 b が形成してある。なお、この窓部 8 a, 8 bを石英窓としてもよいのは勿狳である。本実施例では、抵抗率の小さいセラミックス 1 b の突合せ部に隣接する部分を捕助加熱するように、ハロゲンランプ加熱装 S8と、石英窓 5 a， 5 bと窓部 8 a, 8 bとを位置決めしている。

次に実際の接合工程について説明する。なお、本実施例では第 1 の加熱手段と第 2の加熱手段とを併用するにあたって、先に第 2の加熱手段によつて加熱を行い、突合せ部がある程度加熱された後に第 1の加熱手段による加熱を行うようにする，具体的には、まず通 S電極 2 a, 2 bに電流を通電する前に、ハロゲンランプ加熱装置 8によりチャンパ一 5に股けた石英窓 5 a, 5 bも通レて、突合せ部より 3 πηだけセラミックス l b寄りに中心がくるように直径約 1 Οιηηのスポ *ノトを当て加熱を鼸始した，セラミックス l bのスポヅト中央部の温度が所望の温度、例えば 1000でに達した時点で、通 ««棰8 &, 8 b間に電圧を印加して、電诹装置 7を制御することにより 80*CZmin の温度上昇率または昇温速度となるように通電電流を徐々に堉加させた。なお、この実施例では通電電極への通 S開始後も、補助加熱は糠統する。通 ¾«流が約 32Aとなり接合温度が 1500でとなった時点で、この状態を約 5分間保持させた後、通電鼋桎への通髦鼋流及びハロゲンランプ加熱装 *βによる加熱を徐々に滅少させた。このときの温度下降率は 801C/nin.であり、通電電桎への通電及び捕助加熱を停止して室温まで冷却し、接合を宪了した。この際、ハロゲンランプ加熱装 ¾βのみにより所望の通電開始温度に達した時点の诅度分布は、図 3 CB) の曲線（a) に示すようになり、通 ¾¾桎への通 ¾を開始レて突合せ部の温度が所望の接合温度に連した時点の温度分布は、同図の曲躱 ( b ) に示すようになった。比較のために、図 3 (B) にハロゲンランプ加熱装置 6を用いずに通電 S棰によるのみで加熱を行った場合の温度分布を曲蝼（ c ) として示した。曲被（b ) と曲線（c〕とも比較すると、従来の方法では温度勾配が著しく大きくなつ fc部分 Xの温度勾配が、本発明の実施例によると緩かになつており、しかも高抵抗側のセラミックス l aの最大加熱温度も低下しているのが判る。なお、加熱および冷却過程のすべての時点で形成される温度分布は、それにより発生する各部分の熱応力がその部分の破壞応力以下になるような分布でなければならないのは勿である。

上記実施例により接合した二つのセラミックス 1 a , l bの接合部を中心として全長 1 2 O Mの弒料を切り出し、切り出したそのままの状態で 3点曲げ試験を行つ fc結果、約 3 4 O kg f/cn²の強度が得られていることが確認された。また弒料を長手方向に切断し切断面を研磨して、光学親微铳でセラミ yクス中のクラ，ノクの有無をチエックした結果、クラヅクは存在しなかった，比較のために、第 2 の加熱手段を用いない従来の方法で接合したセラミノクスについて同様の轼験を行ったところ、 ft抵抗のセラミックス都材 1 a側で突合せ面から約 5〜 1 Onnのところにクラ yクが観察され、また 3点曲げ弑驗を行つた結果、ほぼ上述のクラク位置で破断しており、強度は約 5 Okg f /en²しか得られなかった，

実施例 3

図 4は本発明の方法を実施するさらに他の実施例を示す概略構成図であって、本実施例では同質のバイブ状及び円柱状の二つの被接合部材からなる被接合体を接合する場合を示している。なお、図 4 の実施例では、図 3に示した部材と同様の都材には、図 3に付した符号に】 0を加えた符号を付してある。被接合都材であるセラミックス部材 1 1 aは、外径 1 ΟππΧ内径 5nnX長さ 1 0 Omnのバイプ状の S i C系のセラミックスである。またいま一つのセラミヅクス部材】 1 bは外佳 20 mm X長さ 1 0 Οπηの円柱状の S i C系のセラミックスである，接合剤 1 3としては S i系ろう材を用いており、また実施例 2と同様に断熱材 1 4 a, 14 bを介して適宜の圧力 P を加えている。セラミックス 1 1 aとセラミックス l i bとは、抵抗率が同じ材料で製造されているが、断面積が大きく異なるため、両セラミックス 1 1 a及び l i bの抵抗值は大きく異なっている。実施例 2では、第 2の加熱手段のうちの低抵抗部材加熱手段として、ハロゲンランプ加熱装置を用いたが、本実施例では第 2の加熱手段のうちの泜抵抗部材加熱手段の加熱源として、円筒状の断熱材】 8の內周部にカーボンヒータ 1 6を固定した円筒状の抵抗炉を用いている，そして本実施例では、カーボンヒータ 1 6の長手方向の中央が断面積の大きいセラミックス部材 1 bの突合せ面から約 1 0 naの位になるように抵抗炉を S設している。なお、カーボンヒータ 1 6のヒータ電源は図示していない。また髦源装 fi 1 7に接統された --対の通電電槿 1 2 a, 1 2 bを、突合せ部を中央として、その両側 50 BIBの位のセラミックス都材 1 1 a, l i bの外周面にそれぞれ緊密に取付けている。チャンバ一 1 5内には、実施例 1 と同様にアルゴンガスを封入してある。

次に具体的な接合工程について説明する。まず図示しないヒータ電源によりカーボンヒータ 16を発熱させて、セラミ Vクス 1 l b の突合せ面から約 10 mmの位置が約 1000でになるまで加熱を行う。 1000でに達した時点で、通雷電粗 12 a, 12 blWに電圧を印加し、 801C/inin.の温度上昇率となるように霄源装置 17を制御 Lて通電電流を徐々に埤加させる。なおカーボンヒータ 16による加熱は、通 S電極 12 a, 12 bに通電を開始した後も統けられる。通電電流が約 35Aで接合温度が 1500TCとなった時点からこの状態を約 5分間保持させた後、通 2 a, 12 b及ぴカーボンヒータへの通 ¾¾流を徐々に減少させ、 80て/ nin.の温度下降率で室温まで冷却した後、通 ¾電流を伴止して接合を完了した。本実施例により接合したセラミックスについても、実施例 1で行った試験と同じ弒拔を行つた桔果、クラウクのない良好な接合体が得られることが確 ¾された。比較のために、第 2の加熱手段を用いずに同様の接合を試みたところ、接合温度が高くなった時点でクラックが発生し、クラックが発生した都分からはずれてしまった。上記各実施例によれば、抵抗値がより小さくジュール発熱の少ないセラミックス側を中心にし、通電電粗への通 «開始前から通電終了まで第 2の加熱手段のうちの低抵抗部材加熱手段により抵抗値の低いセラミックスを加熱することによって、接合時にセラミックスに発生する熱応力を緩和することができ、セラミックスの破損を防止することができ、しかも抵抗値が大きいセラミックスの ¾离加熱温度を低下させることができることから、素材劣化の防止ができ、良好な接合体を得ることができる。また、通電電 ¾ 距鱸を小さくでき、かつ接合時を短縮できるので、電力消费に伴うランニングコストの低減が図られる。さらに、抵抗値の大きく異なる部材同士及び断面 ¾の大きく異なる部材同士の通電加熱による ¾温接合が可能となり、また抵抗率及び熱膨脹率などの物性値の差によって、望ましい接合時の温度分布を形成することができ、残留応力の緩和にも効果がある。

この実施例では第 2の加熱手段のうちの低抵抗都材加熱手段により、まず捕助加熱した後、第 1の加熱手段により接合温度まで加熱する頫序で行ったが、逆の加熱頫序で行ってもよく、また同時に二つの加熱手段を用いて加熱してもよい。

実施例 4

次に高周波餘谋加熱装置を第 2の加熱手段のうちの低抵抗部材加熱手段として利用する実施例について K明する，囟 5は直接高周波誘導加熱装 Sを用いる場合の実施例の概略搆成を示している。本実施例においても、囟 3に示した実施例を構成する部材と同様の部材に図 1 に付した符号に 2 0を加えた数の符号を付してある。 2 8が直接商周波誘導加熱装 Sの锈導コィルであり、 2 7は ϋ導コイル 2 βを制御する高周波锈導加熱用 ¾il装置である，誘導コイル 2 6は、内部が水冷された銷バイプから構成され、突合せ部から低抵抗のセラミックス（または金 JR〕 2 1 b側の周囲も囲むように殺けられている。

具体的には、被接合都材であるセラミックス部材 2 1 a として、外径 1 011101ズ内径5 |11111 長さ 2 0 ΟΠΒの高抵抗 S i C糸セラミックス部材（抵抗率約 1 0 - ' · cm) を用い、いま一つの被接合部材であるセラミックス鄯材 2 1 bとして、外径 1 0 MX內径 5 nnX長さ 2 0 Ofliaの低抵抗 S i C系セラミ yクス部材（抵抗率約 10 · cm) を用いた。そして接合剤 23は、 S i CZS i ZC/バインダーからなる接合剤を用いた。そして突合せ部からセラミ yクス都材 2 1 a側に約 5 0 の位置とセラミックス部材 2 l b側の端部の位 Sにリング状のカーボン製通電電担 22 a, 22 bを設けている。ここで図 5の概略図とは異なって通 ¾¾担 22 bの位置をセラミックス部材 2 1 bの斓部にセットした理由は、通 «電«に通電して消費される電力のほとんどが高抵抗のセラミックス部材 2 1 a内で発生するため、 ¾抵抗側の通電電極 22 aはできるだけ突合せ部に近い所にセットするようにし、低抵抗側の通電電 «22 bは電力消費が小さいため誘導コイル 28のじやまにならない位 {Bでしかも電極治具による冷却効果を低滅する fcめである。なお、図 5に示すように、通電電捶 22 bを通髦 I極 22 aと対称位還に配 ftしてもよいのは勿論である。

次に接合工程について説明する。 ¾接¾周波 B導加熱装置（第 2 の加熱手段）を用いて加熱を行うと、低抵扰のセラミ ¾ / クス部材 2 1 bが主に発熱するが、そのときの温度分布は図 6の曲練（b) のような温度分布となり、次に通 ¾電極 22 a, 22 bのみにより加熱をうと、 ¾抵抗のセラミックス部材 21 aが主に発熱するため、両方の加熱装鬣による発熱が加え合わされて、曲據 C a) のように接合温度まで加熱される。具体的には、まず高周波踩*加熱用電源装置 29から锈導コイル 26に通電も行って离周波誘導加熱装置による加熱を開始する，高周波锈導加熱装雷による加熱は、温度上昇率すなわも昇温速度を約 2001C/min.として突合せ部の温度が約 1 000 になるまで行った。この嚓のお ¾加熱诅度は突合せ部から低抵抗のセラミサクス部材 21 b側に約 10〜3011111の位8で約 1 200 であった。この状態では、両セラミ，ノクス部材 21 a， 2 1 bのどの部分にもクラックは認められなかった。次に一定の高周波誘導加熱を継銃した状態で、電源装 « 2 9に接銃された通電電極 2 2 a , 2 2 bに電圧を印加することにより、昇温速度を約 2 0 0で/ η ίη·として突合せ部が約 1 4 5 0でになるまで加熱を行った。この状態を約 1分問保持した後、加熱の逆のパターンで室温まで冷却して接合を完了した。そして接合体を長手方向に切断して、その面を研磨し、光学顕微鏡によりクラックの有無を調べた桔果、被接合部材のどの都分にもクラックの発生は認められなかった。また、接合部は厚さ約 1 0 0 mの緻密な層を形成しており、良好な接合ができることが分かつた。

比較のために、同じ条件で高周波耪導加熱を用いずに、通鴛電極 2 2 a , 2 2 bに ¾流を流すだけの ¾接通霄加熱のみで接合を行つたところ、突合せ都が約 1 4 0 0でのときに、 S抵抗のセラミ，ノクス部材 2 1 aの突合せ部近傍にクラックが発生した。このクラックは冷却後の光学顕微鏡による観察においても認められた。その上、接合温度 1 4 5 0でのときに、 S抵抗のセラミックス部材 2 1 aの最高加熱温度は約 1 8 5 0て以上にもなり、都材の昇華による劣化が観察された。また、高周波锈導加熱のみで接合を行った場合も、同じくクラックが発生し、また、低抵抗のセラミクス部材 2 1 b の Si加熱温度において、一部元素が昇華したために素材に無数のポアが発生していることが分かり、素材強度を劣化させていることが分かった。 ^上のように直接通電加熱または I！ [接爽周波锈導加熟を単独で用いた場合には、良好な接合が得られないばかりか、素材が劣化することが判つた。

実施例 5

本実施例は、先に第 1 の加熱手段により直接通電加熱を行ってある程度加熱し、後から第 2の加熱手段のうちの低抵抗部材加熱手段による加熱を加えるものである。本実施例を実施する装置の構成は実施例 4を実施する図 5に示した装置の構成と同じ構成である。したがって本実施例では、低抵抗部材加熱手段として直接高周波锈導加熱装 Sを用いる。先に直接通電加熱により加熱を行う場合には、高抵抗のセラミックス部材 2 1 aが主に加熱されるため、図 6の曲線（ b ) とは逆の温度分布のようになる。これに第 2の加熱手段による直接 ¾周波誘導加熱を加えると、図 βの曲線（ a,〕の温度分布のようになる。具体的には、まず第 1 の加熱手段による直接通電加熱により、突合せ部を約 1 2 0 0でまで、昇温速度約 2 0 0で /m i n.で加熱した。この際、高抵抗のセラミックス部材 2 1 a側の通 « 桎2 2 a と突合せ面との中央付近が最も高温に加熱され、その温度は約 1500てであった。この時点で、セラミックス部材 2 l a , 2 1 bの何れにもクラックの発生は涊められなかつた。次に、直接通電加熱を一定に維持した状態において、第 2の加熱手段による直接高周波誘導加熱により、突合せ部が約 1 4 5 0てになるように昇温速度約 2 0 0で B in.で加熱を行った。突合せ部の温度が約 1 4 5 0てになった時点で、この状態を約 1分間保持した後、加熱と逆のパターンで室温まで冷却した。実施例 4における試験と同様にして接合体をチ =：ックした結果、クラックのない、良好な接合がなされていることが確 ¾された。

実施例 6

本実施例は、第 1の加熱手段と第 2の加熱手段のうちの低抵抗部材加熱手段とを加熱初期から同時に併用する場合の実施例である。本実施例を具体的に実施する装 «の構成は、実施例 4を実施する図 5 に示した装置の «成と同じである。したがって本実施例では、低抵抗部材加熱手段として ¾ [按 S周波锈導加熟装置を用いている。第 1 の加熱手段による直接通電加熱と第 2の加熱手段による高周波锈谋加熱加熱とを同時に併用して被接合部材を接合する場合には、 1 段階の加熱過程において両セラミツクス部材は同時に発熱するため図 6の曲線（c〕のような温度分布を形成する，そしてその後、さらに加熱を統けると、通度分布は図 6の曲線（a ) まで加熱される。具体的には、 «接通電¾力を約 2 0 O W/nin.の速度で上昇させ，高周波誘導加熱 S力を約 5 0 0 W /nin.の速度で同時に上昇させることにより、突合せ部を約 5分間で約 1 4 5 0でまで加熱し、約 1 4 5 0てになった時点で約 1分保持した後、加熱時と同様の速度で同時に両方の電力を滅少させることにより室温まで冷却して接合を完了した。この際、接合温度が約 1 4 5 0でにおいて、 ¾抵抗のセラミックス都材 2 1 aにおける最高疆度は約 1 6 0 0でであった。この接合体についても実施例 4と同様の抨価を行つた結果、クラックは認められず、良好な接合が形成されていることが分かった。また、この方法によると実施例 4及び 5よりもさらに短時間で接合可能である。直接通電加熱と直接高周波誘導加熱の加熱割合は特に限定されないが，加熱効率の点では直按通 «加熱の方が優れているので直接通鼋加熱の割合をできるだけ多くする方が接合コスト面で有利であるまた、被接合部材の熱眩腥係数が異なり，室温に戻した時に残留応力が問題となるような場合は、熱艇脹係数の小さい方の部材側をより高温時に加熱するように第 1の加熟手段及び低抵抗部材加熱手段による加熱割合を块定するのが好ましい。本実施例並びに上記実施例 4及び 5においては、等しぃ径寸法でコィル導体を卷回して形成した锈導コイル 2 6を用いているが、突合せ部から離れるにしたがって径寸法を徐々に大きくするようにコィル谋体を卷回して形成した誘導コイルを用いると、突合せ部近傍が锈導加熱により最も発熱し、突合せ部から離れるにしたがって発熱が少なくなる、なだらかな温度勾配を形成することができる。また锈¾コィルの形状は、上記実施例のように円简状にする必要はなく、被接合部材の形状に応じて均一な加熱を行える形状にすればよい _β

本実施例並びに上記実施例 4及び 5においては、チャンバ一 2 5 の内側に锈導コイル 2 6を股けているが、被接合 «材のすぐ外側に石英管等の絶縁性保護管を設けて雰囲気制御を行い、絶緣性保 Κ管のすぐ外側に锈導コイルを設ける構造を取ってもよい。このような構造にすると、誘導コイルと被接合部材の相対位置を変更しやすくなり、加熱位置の移動翻整を容易に行える利点がある《実施例 7

上記実施例 4ないし 8の実施例では、第 2の加熱手段のうちの低抵抗部材加熟手段として直接高周波锈導加熱装置を用いているが、本実施例では低抵抗部材加熱手段として間接离周波耪導加熱装爨を用いる。本実施例で用いる間接商周波 SI導加熱装 fiは、高周波锈導加熱により発熱体を加熱し、この発熱体により被接合都材を加熱するものである。図 7は本実施例の方法を実施する装置の構成を示している。図 7において、図 3に示した実施例の部材と同様の部材には、両図に付した符号に 3 0を加えた符号を付してある。この実施例では円筒状の ¾周波用発熱体 3 6 bを低抵抗のセラミックス部材 3 1 b と若干の空間を隔てて配置し、この発熱体 3 8 bの外側に断熱材 3 8を設け、さらにその外側に ¾周波用誘導コィル 3 β aを卷回する。本実施例では、锈導コイル 3 8 aと、発熱体 3 6 b と図示しない高周波誘導加熟用電源装置とにより低抵抗部材加熱手段 3 6 が構成されている。なお、この装 Sを用いて接合を行う場合にも、上記実施例 4ないし 6で锐明した制御方法を適用できる。

実施例 8

上記実施例は、二つの被接合都材を接合する例を示したが、これを応用して三つ以上の導踅性被接合部材を接合する例を説明する。図 8 ( A) に示すように、二つの被接合部材 1 b 1 , 1 b 2 の間に、これら被接合部材 l bl , 1 2 の抵抗値に比ぺて大きい抵抗値を有する導 «性¾按仓郤材 1 _ft も，接合期 3 *， 3 b も介して桀会せ. 二つの突合せ都を形成する。低抵抗の被接合都材 1 bl , 11)2 にそれぞれ通鴛 S担 2 bl ， 2 b2 を股け、この通電電棰には電圧を印加するための電源装 B 7が接挠されている，さらに、 2»所の低抵抗の被接合部材 1 bl , 1 b2 の突合せ部近傍を加熱するために、二つの低抵抗部材加熱手段が投げられ加熱制御される。なお、低抵抗部材加熱手段は抵抗炉加熱装置、ランプ加熱装置、レーザ加熱装置、ガス加熱装置、高周波锈導加熟装置などの加熱装 S2 β a, 2

8 b及び鶯源装置27 a, 27 bから構成される。今、通電锾槿 2 b l , 2 b 2 問に電圧を印加すると、その間の被接合部材 1 b 1 , l a, 1 b 2 及び接合剤 3 a, 3 bに «流が流れ、各々の抵抗値に応じたジュール熱が発生する。ここで、被接合部材 1 aの抵抗値が被接合部材 1 b l , 1 b2 に比べて非常に大きい場合、温度分布は図 8 CB) の曲線（ c〕に示すように、二つの突合せ部近傍で大きな温度勾配が発生する。そこで、第 1の加熱手段によると発熱量が小さい低抵抗の被接合部材 1 b l , 1 b2 の突合せ都近傍を第 2の加熱手段のうちの低抵抗都材加熱手段で加熱することにより（図 8 〔B〕の曲線（b) ：) 、温度勾配を曲據（a) のように緩和して熟応力による破損を防止しながら、突合せ部を必要な接合温度まで上昇させることができる。ここで、低抵抗部材加熱手段は - つの装置であってもよいし、図示したような二つの独立して制御可能な装 fiであってもよい。例えば、 ¾周波锈導加熱を用いた場合、一つの誘導コイル及び一つの耄撖装 Sで被接合部材 1 b l , 1 b 2 の両方の加熱を行ってもよいが、二つの独立した誘導コィルをそれぞれ被接合都材 1 b l , 1 b 2 の突合せ都近傍に設雷して、独立した二つの商周波電源により制御して加熱することもできる · また、第 1 の加熱手段及び低抵抗部材加熱手段の加熱制御の方法は、前述した他の実施例と同様に、どちらか片方の手段により加熱を開始し，ある温度でもう一つの加熱手段を加えるという方法でも良いし、同時に二つの加熱手段を制御して突合せ部を接合温度まで加熱するようにしてもよい。また、上記構成において、例えば、被接合都材の抵抗値の関係が逆になつた場合、温度分布も逆になり、両側の被接合部材 1 b 1 , 1 b 2 が第 1の加熱手段で加熱され、中央の被接合部材 1 aが低抵抗部材加熱手段で加熱されることになる。

以上は被接合部材が三つの例であつたが、さらに埤えても同様の考え方が適用でき、第 1 の加熱手段（直接通電加熱）によっては発熱が小さい低抵抗の被接合部材を、第 2の加熱手段のうちの低抵抗部材加熱手段により加熱すればよい。また、上記実施例では第 1 の加熱手段に用いる通電電棰を被接合都材 1 b l ， 1 2 にのみに設けて、一つの電源装置で加熱を行っているが、二つの突合せ部の両側に各々通 ¾電極を設け、独立した二つの «源装置で加熱制御を行つてもよいのは当然である。つまり、この場合は、前述した他の実施例で説明した方法を単に 2箇所で行っているにすぎないからである。また、第 1の加熱手段である直接通 «加熱に用いる電诹装匿として、単相三線式の電源装置を用いた例を図 9に示す。性被接合部材 1 aに通鷺電極 2 b3 が新に設けられ、通 g鴛極 2 bl , 2 b 3 問及び通 ¾«極 2 b2 . 2 b3 閟に電圧を印加するための単相 Ξ據式の電源装置 71が接統されている。なお、通 «¾«2 bl , 2 2 はそれぞれ被接合都材 l bl . 1 b 2 の鳙面に当接されており、他の構成部材については、前述し fc二つの被接合部材の接合に関する実施例と同様である，これにより、二つの突合せ都が同時に加熟接合できる。さらに、上記電源装 fiとして多相電源、例えば 3 相電源装を用いた例を図 10に示す。二つの被接合部材 1 bl ,

1 b3 と、これら被接合部材 1 bl , 1 b3 の抵抗値に比べて大きい抵抗値を有する導電性被接合部材 1 b2 , 1 b4 とを、接合剤 3 a . 3 b, 3 cを介して突合せ、 Ξつの突合せ部を形成する。被接合部材 i bl , 1 b 2 , 1 b 3 , 1 b 4 にそれぞれ通電電極 2 b 1 2 b 2 , 2 b3 , 2 b を設け、この通電電極には電圧を印加するための 3相電源装置 72が接銃されている，なお、低抵抗の被接合部材 1 bl , 1 b3 の突合せ部近傍を加熱するために、上記加熱装 S26 a, 26 b, 26 cが股けられており、他の構成部材については、前述した二つの被接合都材の接合に Mする実施例と同様である。これにより、三つの突合せ部が同時に加熱接合できる。

上記実施例 2 , 3及び 7に示した第 2の加熱手段のうちの低抵抗部材加熱手段では、被接合部材を間接的に加熱するため、加熱効率が恶いという欠点がある。したがって、これらの実施例では、接合コストを考 *すると、低抵抗部材加熱手段による加熱は熱応力によるクラックの発生を防止するのに十分な値にとどめ、第 1の通 S加熱による加熱効率の良い直接通鴛加熱による加熟割合を堉やす方が望ましい。しかしながら、被接合都材間で抵抗率には差があるが、熱膨脹率に差がない場合は、室温に戻したときの残留応力の点から、接合剁が固着する温度において、突合せ面の両側で同様な温度分布になっている方が好ましいため、第 2の加熱手段の割合もさらに大きくして温度分布をより小さくするのが望ましい。熟膨張率も異なつている部材同士を接合する場合は、ある程度の温度分布が発生した方が、残留応力の点で有利になる場合がある，つまり、熱脹率の大きい部材側をより低い温度にすることにより、残留応力の緩和になる。したがって、低抵抗部材加熱手段による加熱の程度は、被接合都材間の各種物性値の遠いや電槿、保持治具への熱の逃げなど周辺の熱的効果を考慮して最も良い値を選ぶ必要がある。

上記実施例 2ないし 8において、発熱の大きい被接合部材側の髦棰部近傍でも «扭抬具への熱の逃げにより温度勾面が生じるため、その温度勾配に問題があれば、電槿治具などの熱容置もできるだけ小さくしたり、保温などによりできるだけ熱の逃げを防ぐ工夫をしたり、実施例 1で示した第 2の加熱手段のうちの通 « «担部加熱手段と低抵抗部材加熱手段とを併用する必要がある。また、被接合部材を固定して接合を行ったが、円周方向の均等な加熱を行うために、被接合部材を正逆方向に回転して接合を行ってもよい。冷却時の温度制御方法は、実施例 4ないし βで示した加熱制御方法と同じであつてもよいが、異なった手傾で冷却してもよい。

ここで上記各実施例 1ないし 8においては、加熱および冷却過程のすベての時点で形成される温度分布はそれにより発生する各都分の熱応力がその部分の破壊応力以下になるような分布でなければならない。このような分布は被接合体の形状、寸法、抵抗値の差、熱的物性、素材強度などで大きく異なるため、これを得るためには、被接合体に応じて通電電棰ゃ誘導コィル等の第 2の加熱手段の加熱素子の位置および形状寸法を *速化するとともに、予め予備実敎などにより第 1及び第 2の加熱手段により投入する電力およびモの投入速度あるいは温度変化速度などを块定しておく必要がある。また、上記実施例では導電性セラミックスとして S i C糸のセラミックスのみについて示したが、他の導電性セラミックス、例えば Z r C, T i Cなどの炭化物、 Z rN, T i Nなどの窒化物、 Z r B 2 , T i B ₂などのようなホウ化物、 M 0 S i ₂などのケィ化物、また、上記導罨性セラミックスを含む S i ₃N A 1₂0₃のような複合セラミックス、サーメットのような金属との複合部材などとの接合においても適用可能であることはもちろんである。

また、上記実施例はセラミックス同士を接合する例であるが、本発明の方法がセラミツクス部材と被接合金 JR部材との接合に適用できることは明白である。つまり、一般に金 JR都材の方が導霄性セラミックス部材ょりも抵抗が小さいために、上記実施例 2ないし 8において、低抵抗部材を金属に換えることにより、同様に適用できる。この場合、接合剤としては例えば活性金属ろう材などが使用できる。また、熱旌張差による残留応力が問 Sになる場合は、上記で説明した温度分布を調整するとともに、熱係数が中間の値を有する中間材または Cu, N iなどの軟金属の中間材を突合せ部に揷入して応力緩和を行う必要がある，

上記各実施例の第 1の加熱手段の踅源装置（7, 17, 29, 7 1, 72等）及び低抵抗部材加熱手段の電源装 * (27 a, 27 b. 27等〕は、各々独立にまたは連携して制御可能である，これらの ¾诹装置は電力または電流をマニュアルで制御したり、予め入力されたデータに基づいて自動制御も可能である。また、図示しない温度センサーにより突合せ都及びその近傍の少なくとも一方の温度を検出し、その侰号をそれぞれの電源装置にフイードバックして加熱速度を制御することもできるようになつている，

上記実施例では、接合剤や通鬼電極が酸化に弱い材質からなるため、接合をする場合には不活性雰囲気や真空状想にする必要があり、そのために気密性のチャンパ一（5, 15, 25， 35) を用いているが、気密性のチャンバ一に代えて、ガスフローにより棼囲気を St换する構造も用いてもよい。た酸化物ソルダ一等の酸化 55S気でも使用可能な接合剤や電極材質を用いる場合には、このようなチャンバーを用いる必要はない。

産業上の利用可能性

以上のように、本発明によれば、直接通電加熱または直接商周波誘導加熟単独による加熱により、通電電梃近傍または突合せ部近傍の被接合部材に発生する熱応力を緩和し、セラミックス部材の破損を防止でき、耐熱性の高い接合体を効率よく得ることができる。請求項 2 , 4及び 5の発明によれば、第 2の加熱手段のうちの通電電極部加熱手段を用いて一部または全部を通電初期の段階から発熱させることによって、接合時に通鷲鼋桎近傍の被接合都材に発生する熱応力を緩和し、セラミックス部材の破損を防止することができ、また《¾間 S離を小さくでき、かつ接合時間を短縮できるので、電力消 «に伴うランニングコストの低滅が図られる。

鱭求項 3 , 4及び βないし 8の発明によれば、抵抗值の異なる導髦性の被接合部材を接合する際に、被接合都材に発生する熱応力が破壊応力より小さくなるようにして第 1の加熱手段及び第 2の加熱手段のうちの低抵抗部材加熱手段を併用しながら突合せ部の温度を接合温度まで Sfめるため、突合せ郁近傍の被接合都材の沮度勾配を緩かにして、大きな温度勾配に起因するクラックの発生を防止することができる。また、二つの加熱手段からの熱を加え合せて接合温度を ¾めるため、 1つの加熱手段のみで接合温度を高める場合と比ベて、二つの加熱手段からそれぞれ被接合部材に加える熱量を少なくすることができ、従来の方法を採用した場合と比べて、被接合都材の最高加熱温度を低く抑えて所望の接合温度を得ることができ、過剰加熱によるセラミックスの劣化を防止できる。また被接合部材の物性値や形状寸法の相遠に適切に対応することができる。さらに二つの加熱手段を加熱開始当初から併用して加熱を行うと、短い時閲で効率よく加熱を行える上、さらに低抵抗都材加熱手段として直接高周波锈導加熱装を用いると、抵抗値の低い被接合部材を直接加熱できるため、非常に効率よく加熱を行えることができ、接合コストを下げることができる。

Claims

講求の範囲

1 . 被接合部材である導電性セラミックスと導電性セラミックスとの突合せ部または被接合部材である導電性セラミックスと金 JRとの突合せ部を含む被接合体の罨気接合方法において、

前記突合せ都に接合剤を介在させ、前記突合せ都を挟んで前記被接合部材に一組の通 ¾電極を当接配置して第 1 の加熱手段を形成し，前記通 ¾ ¾極間に «圧を印加して通 S«槿の被接合部材をジュール熱により加熱するようにする一方、

前記第 1 の加熱手段による加熱で前記被接合部材に大きな温度勾配が形成される都分及びその近傍を第 2の加熱手段により前記被接合部材に発生する熱応力が被接合部材の破壊応力よりも小さくなるように加熟するようにし、

前記第 1 の加熱手段と前記第 2の加熱手段とを併用しながら前記突合せ部の温度を接合温度まで高めることも特徴とするセラミックスを含む被接合体の宽気接合方法。

2 . 前記第 2の加熱手段が、前記第 1 の加熱手段を形成する一組の通 ¾髦«の一部または全都を通電発熱により加熟して、前記通電電槿の取付位置及びその近傍の前記被接合部材に形成される温度勾配を小さくする通電電極部加熱手段である諝求項 1に記載のセラミ V タスを含む被接合体の ¾気接合方法。

3 . 前記第 2の加熱手段が、前記被接合体の少なくとも一つの部材の抵抗値が他の部材と異なる場合に、前記被接合体のうちの抵抗値の低い被接合部材も主に加熱して、前記突合せ部近傍に形成される温度勾配を小さくする低抵抗都材加熟手段である鱭求項 1 に記載のセラミツクスを含む被接合体の電気接合方法。

4 . 前記第 2の加熱手段が、前記第 1 の加熱手段を形成する一組の通電滬槿の一都または全部を通電発熱により加熱して、前記通電接の取付位 ¾及ぴその近傍の前記被接合部材に形成される温度勾配を小さくする通電髦極部加熱手段と前記被接合体の少なくとも一つの部材の抵抗値が他の部材と異なる場合に、前記被接合体のうちの抵抗値の低い被接合部材を主に加熱して、前記突合せ部近傍に形成される温度勾配を小さくする低抵抗部材加熱手段とからなる請求項 1 に記載のセラミツクスを含む被接合体の電気接合方法。

5 . 前記通電電桠部加熱手段が、前記通滬電極の通電抵抗値を高めることにより形成された請求項 2 または 4に記載のセラミ y クスを含む被接合体の «気接合方法。

Θ . 前記突合せ都の温度が所定の温度に達するまでは前記第 1 の加熟手段及び前記低抵抗部材加熱手段の一方によって加熱を行い、前記加熱後は前記第 1 の加熱手段及び前記低抵抗都材加熱手段の両方によって加熱を行う請求項 3 または 4に記載のセラミックスを含む被接合体の電気接合方法。

7 . 前記第 1 の加熱手段及び前記话抵抗部材加熱手段によって、加熱開始時から加熱を行う請求:^ 3または 4に 12載のセラミックスを含む被接合体の電気接合方法。

8 . 前記低抵抗部材加熱手段は、高周波锈¾加熱装置である請求項 3または 4に記載のセラミツクスを含む被接合体の電気接合方法。