JP2003040686A - セラミック部品 - Google Patents
セラミック部品Info
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- JP2003040686A JP2003040686A JP2001228385A JP2001228385A JP2003040686A JP 2003040686 A JP2003040686 A JP 2003040686A JP 2001228385 A JP2001228385 A JP 2001228385A JP 2001228385 A JP2001228385 A JP 2001228385A JP 2003040686 A JP2003040686 A JP 2003040686A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱サイクルに曝される環境下で使用しても給
電端子の脱落や内部電極との導通不良が発生しない信頼
性の高いセラミック部品を提供する。 【解決手段】 金属製の給電端子と、この給電端子の一
部が収容される孔と内部電極を備えているセラミック部
品であって、前記給電端子が前記孔の底面で前記内部電
極にろう付け固着されていることを特徴とするセラミッ
ク部品。
電端子の脱落や内部電極との導通不良が発生しない信頼
性の高いセラミック部品を提供する。 【解決手段】 金属製の給電端子と、この給電端子の一
部が収容される孔と内部電極を備えているセラミック部
品であって、前記給電端子が前記孔の底面で前記内部電
極にろう付け固着されていることを特徴とするセラミッ
ク部品。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属製の給電端子
と、この給電端子の一部が収容される孔と内部電極を備
えているセラミック部品に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】セラミックは金属と比較して、耐薬品や
耐ガス性などの耐食性に優れることから、厳しい環境で
用いられることが多い。なかでも、半導体製造装置や液
晶およびプラズマディスプレイをはじめとするフラット
パネルディスプレイ製造装置や、化学薬品処理装置に
は、激しい腐食環境の工程があり、そのような工程で使
用される装置の部品としてセラミックが多く使用されて
いる。たとえば、腐食環境下で処理物に加熱を行う際に
は、セラミックに内部電極を埋め込んだセラミックヒー
ター等のセラミック部品が使用されており、また減圧下
で処理物を固定するために静電チャック機能を有したセ
ラミック部品も使用されている。また、腐食環境下でプ
ラズマを発生させる等の電界を発生させる必要がある場
合でも、セラミック中に内部電極を埋設したサセプタ等
のセラミック部品が使用されている。 【０００３】これら、セラミック中に内部電極を埋設し
たセラミック部品は、電極に給電する給電端子をこの給
電端子の一部が収容される孔に挿入し、固着しておく必
要がある。この方法として、内部電極を埋設したセラミ
ック部品に孔をあけ、埋設した電極を露出させ、前記電
極面と孔の内面全体にろう材を塗布し、そこに給電端子
を挿入しろう付け固着していた。さらに、熱膨張を緩和
するために、内部電極と給電端子をブッシュ等の熱膨張
緩衝層を介してろう付けで固定する方法が提案されてい
るが、これもセラミックにあけられた孔および給電端子
がそれぞれ接する部分にろう材を塗布し固着していた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のセラミック部品は熱サイクルにさらされることが多
く、給電端子の脱落や内部電極との導通不良が多発して
いた。この原因は、給電端子の金属は熱膨張係数が15×
10-6程度のものを使用することが多いが、基材のセラミ
ックの熱膨張係数は3〜8×10-6程度のものが使用される
ことが多く、両者の熱膨張係数の差が大きいため、これ
に温度サイクルがかかった場合には、給電端子は孔の深
さ方向に大きく伸縮することになるが、孔の径方向でも
接合されているため、電極との接合面が剥離して導通不
良を引き起こすためと考えられる。さらに、給電端子は
孔の径方向でも伸縮することから、孔側面との接合面で
も剥離が発生し、給電端子の脱落を引き起こしていた。
また、ブッシュ等の熱膨張緩衝層を介した場合でも、熱
緩衝層がないものと比較して脱落や導通不良を起こす時
間が延びるだけであり、根本的な解決にはなっていなか
った。 【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、熱サイクルに曝される環境下で使用しても給
電端子の脱落や内部電極との導通不良が発生しない信頼
性の高いセラミック部品を提供することを目的としてい
る。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記した本発明の目的
は、金属製の給電端子と、この給電端子の一部が収容さ
れる孔と内部電極を備えているセラミック部品であっ
て、前記給電端子が前記孔の底面で前記内部電極にろう
付け固着されていることを特徴とするセラミック部品に
よって達成される。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下に、本発明をさらに詳細に説
明する。本発明に係わる内部電極を埋設したセラミック
部品は、半導体製造装置や液晶およびプラズマディスプ
レイをはじめとするフラットパネルディスプレイ製造装
置や、化学薬品処理装置などに使用されることが多い。
その材質としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化
珪素、マグネシア等を主成分とするセラミックが使用さ
れている。 【０００８】ここで、内部電極の作成方法としては、セ
ラミック焼結体に電極を配置しその上方に粉末を被せホ
ットプレス焼結する方法、成形体に電極を配置しその上
方に粉末を被せホットプレス焼結する方法、電極を配置
したドクターブレードシートを重ねて焼成する方法、粉
末中に電極を配置してCIP成形の後に焼成する方法など
がある。また、セラミック焼結体に溝などを形成し、そ
こに電極を配置し、それを覆う様に同種のセラミック焼
結体をかぶせてろう付けや固層拡散接合や無機接着剤等
で固定し作製する方法もある。その内部電極に給電する
端子は、銅、ニッケル、アルミ等の金属や、コバール、
ハステロイ、ステンレス等の合金が一般的に使用されて
いる。 【０００９】この様なセラミック部品に孔加工やねじ加
工をし、そこに給電端子を挿入し、ろう付けなどで固着
するのが一般的である。このとき、熱膨張を緩和するた
めの緩衝層を入れてろう付けしてもよい。給電端子とセ
ラミック部品を固着する際のろう材を塗布する箇所とし
ては、孔の表面全体、つまり、給電端子と接触する部分
全体にろう材を塗布するのが一般的である。使用するろ
う材は、内蔵されている内部電極と給電端子の材料およ
びセラミック部材との濡れを考慮して選定しなければな
らない。特に、セラミック部品が腐食性雰囲気で使用さ
れる場合には、さらに耐食性に優れるろう材を使用しな
ければならない。一般的にこの様な条件下で使用するろ
う材としては、金、銀、アルミニウム、ニッケル、白
金、バナジウム等を主成分とするろう材が使用され、セ
ラミックとの濡れを向上させ強度をもたせるために、チ
タンやジルコン等の活性金属を添加してもよい。 【００１０】この様にしてろう付けした給電端子は、基
材であるセラミックとの熱膨張係数の差が大きく、温度
サイクルが加わると接合部で剥離を生じていた。これ
は、接合面が２面以上あるため、加熱および降温時に複
数方向に応力が発生してしまうからと考えられる。 【００１１】しかし、本発明で開示したように給電端子
がセラミック部品の挿入孔の底面でのみ固着されていれ
ば、孔側面の拘束から解放されるため、孔の径方向の応
力は発生しなくなり、給電端子と内部電極との導通不良
や、給電端子の脱落といった問題がなくなる作用があ
る。この様な接合構造に適した給電端子の形状は、特に
は規定することがなく、孔の深さ方向に対し拘束力が発
生しないような形状であればよい。一般的にはセラミッ
ク加工のしやすさから、給電端子の挿入部分は円筒にす
ることが多いが、回転を防ぐためにキーを付与したり、
四角などのエッジを有する形状にしても何ら問題はな
い。 【００１２】以下、実施例と比較例を用いて本発明を詳
細に説明する。 セラミック部品の作成 電極を埋設したセラミック部品の部材は窒化アルミニウ
ムとアルミナの２種類を使用し、埋設した内部電極はタ
ングステンを使用した。タングステン電極は、セラミッ
ク部材表面から6mmの深さに配置されるようにし、タン
グステン電極が露出するように給電端子を挿入するφ
４．１ｍｍの孔をあけた。給電端子の形状は長さ１０ｍ
ｍで外径４．０ｍｍとし、素材はニッケルとステンレス
304を使用した。また、ろう材は、JIS規定の銀ろうBAg-
8に活性金属であるチタンを加えたものを使用し、ろう
付けによる固着は、真空中で８５０℃、１時間の熱処理
条件で行った。 【００１３】（２）熱サイクルテストの方法 この様にして得られた給電端子が固着されたセラミック
部品を室温から500℃までの昇降温を100回繰り返した
後、給電端子が脱落していないか外観確認し、さらに、
給電端子が脱落していないものについては給電端子と内
部電極の導通状態を確認した。 【００１４】得られた結果を表１にまとめて示した。こ
こで、実施例１〜６は、セラミック部材の孔底面のみに
ろう材を塗布し給電端子とろう付け固着したもので、比
較例１〜６は、セラミック部材の孔底面と側面にろう材
を塗布し、給電端子とろう付け固着したものである。次
に、実施例によるセラミック部品の模式断面図を図１
に、また比較例によるセラミック部品の模式断面図を図
２に示したが、図中の１はセラミック部材で、２はその
中に埋設された内部電極で、３は給電端子で、４はろう
付けによる固着部である。また表１中の端子脱落状況欄
の○は端子が脱落しなかったことを示し、×は端子が脱
落したことを示しており、導通状況欄の○は給電端子と
内部電極がテスト後も導通したことを示し、×は導通せ
ず断線したことを示している。 【００１５】 【表１】 【００１６】表１の結果から明らかなように、本発明に
よるものは熱サイクルテスト後も端子の脱落は認められ
ず、しかも断線したものも皆無であった。 【００１７】 【発明の効果】本発明によれば、熱サイクルに曝される
環境下で使用しても給電端子の脱落や内部電極との導通
不良が発生しない信頼性の高いセラミック部品を得るこ
とができる。
と、この給電端子の一部が収容される孔と内部電極を備
えているセラミック部品に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】セラミックは金属と比較して、耐薬品や
耐ガス性などの耐食性に優れることから、厳しい環境で
用いられることが多い。なかでも、半導体製造装置や液
晶およびプラズマディスプレイをはじめとするフラット
パネルディスプレイ製造装置や、化学薬品処理装置に
は、激しい腐食環境の工程があり、そのような工程で使
用される装置の部品としてセラミックが多く使用されて
いる。たとえば、腐食環境下で処理物に加熱を行う際に
は、セラミックに内部電極を埋め込んだセラミックヒー
ター等のセラミック部品が使用されており、また減圧下
で処理物を固定するために静電チャック機能を有したセ
ラミック部品も使用されている。また、腐食環境下でプ
ラズマを発生させる等の電界を発生させる必要がある場
合でも、セラミック中に内部電極を埋設したサセプタ等
のセラミック部品が使用されている。 【０００３】これら、セラミック中に内部電極を埋設し
たセラミック部品は、電極に給電する給電端子をこの給
電端子の一部が収容される孔に挿入し、固着しておく必
要がある。この方法として、内部電極を埋設したセラミ
ック部品に孔をあけ、埋設した電極を露出させ、前記電
極面と孔の内面全体にろう材を塗布し、そこに給電端子
を挿入しろう付け固着していた。さらに、熱膨張を緩和
するために、内部電極と給電端子をブッシュ等の熱膨張
緩衝層を介してろう付けで固定する方法が提案されてい
るが、これもセラミックにあけられた孔および給電端子
がそれぞれ接する部分にろう材を塗布し固着していた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のセラミック部品は熱サイクルにさらされることが多
く、給電端子の脱落や内部電極との導通不良が多発して
いた。この原因は、給電端子の金属は熱膨張係数が15×
10-6程度のものを使用することが多いが、基材のセラミ
ックの熱膨張係数は3〜8×10-6程度のものが使用される
ことが多く、両者の熱膨張係数の差が大きいため、これ
に温度サイクルがかかった場合には、給電端子は孔の深
さ方向に大きく伸縮することになるが、孔の径方向でも
接合されているため、電極との接合面が剥離して導通不
良を引き起こすためと考えられる。さらに、給電端子は
孔の径方向でも伸縮することから、孔側面との接合面で
も剥離が発生し、給電端子の脱落を引き起こしていた。
また、ブッシュ等の熱膨張緩衝層を介した場合でも、熱
緩衝層がないものと比較して脱落や導通不良を起こす時
間が延びるだけであり、根本的な解決にはなっていなか
った。 【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、熱サイクルに曝される環境下で使用しても給
電端子の脱落や内部電極との導通不良が発生しない信頼
性の高いセラミック部品を提供することを目的としてい
る。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記した本発明の目的
は、金属製の給電端子と、この給電端子の一部が収容さ
れる孔と内部電極を備えているセラミック部品であっ
て、前記給電端子が前記孔の底面で前記内部電極にろう
付け固着されていることを特徴とするセラミック部品に
よって達成される。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下に、本発明をさらに詳細に説
明する。本発明に係わる内部電極を埋設したセラミック
部品は、半導体製造装置や液晶およびプラズマディスプ
レイをはじめとするフラットパネルディスプレイ製造装
置や、化学薬品処理装置などに使用されることが多い。
その材質としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化
珪素、マグネシア等を主成分とするセラミックが使用さ
れている。 【０００８】ここで、内部電極の作成方法としては、セ
ラミック焼結体に電極を配置しその上方に粉末を被せホ
ットプレス焼結する方法、成形体に電極を配置しその上
方に粉末を被せホットプレス焼結する方法、電極を配置
したドクターブレードシートを重ねて焼成する方法、粉
末中に電極を配置してCIP成形の後に焼成する方法など
がある。また、セラミック焼結体に溝などを形成し、そ
こに電極を配置し、それを覆う様に同種のセラミック焼
結体をかぶせてろう付けや固層拡散接合や無機接着剤等
で固定し作製する方法もある。その内部電極に給電する
端子は、銅、ニッケル、アルミ等の金属や、コバール、
ハステロイ、ステンレス等の合金が一般的に使用されて
いる。 【０００９】この様なセラミック部品に孔加工やねじ加
工をし、そこに給電端子を挿入し、ろう付けなどで固着
するのが一般的である。このとき、熱膨張を緩和するた
めの緩衝層を入れてろう付けしてもよい。給電端子とセ
ラミック部品を固着する際のろう材を塗布する箇所とし
ては、孔の表面全体、つまり、給電端子と接触する部分
全体にろう材を塗布するのが一般的である。使用するろ
う材は、内蔵されている内部電極と給電端子の材料およ
びセラミック部材との濡れを考慮して選定しなければな
らない。特に、セラミック部品が腐食性雰囲気で使用さ
れる場合には、さらに耐食性に優れるろう材を使用しな
ければならない。一般的にこの様な条件下で使用するろ
う材としては、金、銀、アルミニウム、ニッケル、白
金、バナジウム等を主成分とするろう材が使用され、セ
ラミックとの濡れを向上させ強度をもたせるために、チ
タンやジルコン等の活性金属を添加してもよい。 【００１０】この様にしてろう付けした給電端子は、基
材であるセラミックとの熱膨張係数の差が大きく、温度
サイクルが加わると接合部で剥離を生じていた。これ
は、接合面が２面以上あるため、加熱および降温時に複
数方向に応力が発生してしまうからと考えられる。 【００１１】しかし、本発明で開示したように給電端子
がセラミック部品の挿入孔の底面でのみ固着されていれ
ば、孔側面の拘束から解放されるため、孔の径方向の応
力は発生しなくなり、給電端子と内部電極との導通不良
や、給電端子の脱落といった問題がなくなる作用があ
る。この様な接合構造に適した給電端子の形状は、特に
は規定することがなく、孔の深さ方向に対し拘束力が発
生しないような形状であればよい。一般的にはセラミッ
ク加工のしやすさから、給電端子の挿入部分は円筒にす
ることが多いが、回転を防ぐためにキーを付与したり、
四角などのエッジを有する形状にしても何ら問題はな
い。 【００１２】以下、実施例と比較例を用いて本発明を詳
細に説明する。 セラミック部品の作成 電極を埋設したセラミック部品の部材は窒化アルミニウ
ムとアルミナの２種類を使用し、埋設した内部電極はタ
ングステンを使用した。タングステン電極は、セラミッ
ク部材表面から6mmの深さに配置されるようにし、タン
グステン電極が露出するように給電端子を挿入するφ
４．１ｍｍの孔をあけた。給電端子の形状は長さ１０ｍ
ｍで外径４．０ｍｍとし、素材はニッケルとステンレス
304を使用した。また、ろう材は、JIS規定の銀ろうBAg-
8に活性金属であるチタンを加えたものを使用し、ろう
付けによる固着は、真空中で８５０℃、１時間の熱処理
条件で行った。 【００１３】（２）熱サイクルテストの方法 この様にして得られた給電端子が固着されたセラミック
部品を室温から500℃までの昇降温を100回繰り返した
後、給電端子が脱落していないか外観確認し、さらに、
給電端子が脱落していないものについては給電端子と内
部電極の導通状態を確認した。 【００１４】得られた結果を表１にまとめて示した。こ
こで、実施例１〜６は、セラミック部材の孔底面のみに
ろう材を塗布し給電端子とろう付け固着したもので、比
較例１〜６は、セラミック部材の孔底面と側面にろう材
を塗布し、給電端子とろう付け固着したものである。次
に、実施例によるセラミック部品の模式断面図を図１
に、また比較例によるセラミック部品の模式断面図を図
２に示したが、図中の１はセラミック部材で、２はその
中に埋設された内部電極で、３は給電端子で、４はろう
付けによる固着部である。また表１中の端子脱落状況欄
の○は端子が脱落しなかったことを示し、×は端子が脱
落したことを示しており、導通状況欄の○は給電端子と
内部電極がテスト後も導通したことを示し、×は導通せ
ず断線したことを示している。 【００１５】 【表１】 【００１６】表１の結果から明らかなように、本発明に
よるものは熱サイクルテスト後も端子の脱落は認められ
ず、しかも断線したものも皆無であった。 【００１７】 【発明の効果】本発明によれば、熱サイクルに曝される
環境下で使用しても給電端子の脱落や内部電極との導通
不良が発生しない信頼性の高いセラミック部品を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わるセラミック部品の模式
断面図である。 【図２】本発明の比較例に係わるセラミック部品の模式
断面図である。 【符号の説明】 １ セラミック部材 ２ 内部電極 ３ 給電端子 ４ ろう付けによる固着部
断面図である。 【図２】本発明の比較例に係わるセラミック部品の模式
断面図である。 【符号の説明】 １ セラミック部材 ２ 内部電極 ３ 給電端子 ４ ろう付けによる固着部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3K092 PP20 QC02 QC21 QC52 RF03
RF11 VV31 VV40
4G026 BA03 BA16 BB26 BB28 BF16
BF24 BG02 BG23 BH06
5F031 CA02 CA05 HA02 HA03 HA17
HA19 PA30
5F046 MA12
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 金属製の給電端子と、この給電端子の一
部が収容される孔と内部電極を備えているセラミック部
品であって、前記給電端子が前記孔の底面で前記内部電
極にろう付け固着されていることを特徴とするセラミッ
ク部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001228385A JP2003040686A (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | セラミック部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001228385A JP2003040686A (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | セラミック部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003040686A true JP2003040686A (ja) | 2003-02-13 |
Family
ID=19060902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001228385A Pending JP2003040686A (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | セラミック部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003040686A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010272730A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 静電チャック |
| JP2013062088A (ja) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Momentive Performance Materials Inc | ポスト型セラミックスヒータおよびその製造方法 |
| JP2017135260A (ja) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | 京セラ株式会社 | 半導体製造装置用部品 |
| KR20220062082A (ko) | 2019-10-18 | 2022-05-13 | 교세라 가부시키가이샤 | 구조체 및 가열 장치 |
| KR20220062390A (ko) | 2019-10-18 | 2022-05-16 | 교세라 가부시키가이샤 | 구조체 및 가열 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10189696A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Kyocera Corp | ウエハ保持装置の給電構造 |
| JPH10273371A (ja) * | 1997-01-29 | 1998-10-13 | Ngk Insulators Ltd | 金属部材とセラミックス部材との接合構造およびその製造方法 |
-
2001
- 2001-07-27 JP JP2001228385A patent/JP2003040686A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10189696A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Kyocera Corp | ウエハ保持装置の給電構造 |
| JPH10273371A (ja) * | 1997-01-29 | 1998-10-13 | Ngk Insulators Ltd | 金属部材とセラミックス部材との接合構造およびその製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010272730A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 静電チャック |
| JP2013062088A (ja) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Momentive Performance Materials Inc | ポスト型セラミックスヒータおよびその製造方法 |
| JP2017135260A (ja) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | 京セラ株式会社 | 半導体製造装置用部品 |
| KR20220062082A (ko) | 2019-10-18 | 2022-05-13 | 교세라 가부시키가이샤 | 구조체 및 가열 장치 |
| KR20220062390A (ko) | 2019-10-18 | 2022-05-16 | 교세라 가부시키가이샤 | 구조체 및 가열 장치 |
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