JP2003300391A - 加熱圧着用接合体およびそれを用いた加熱圧着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱応答性、機械的強度および耐食性に優れた
加熱圧着用接合体を提供する。 【解決手段】 加熱圧着接合体１００は、セラミック基
板１と、セラミック基板１の上に設けられた加熱圧着部
材１０とを備える。加熱圧着部材１０の熱伝導率が５０
Ｗ／ｍＫ以上であり、かつビッカース硬度が１００以上
１０００以下であり、かつヤング率が２００ＧＰａ以上
である。加熱圧着部材１０は、タングステン合金、モリ
ブデン合金およびタングステン−モリブデン合金からな
る群より選ばれた少なくとも１種を含む。加熱圧着部材
１０は、ニッケルおよび鉄からなる群より選ばれた少な
くとも１種を含む。加熱圧着部材１０はコバルト、クロ
ムおよびシリコンからなる群より選ばれた少なくとも１
種を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、加熱圧着用接合
体およびそれを用いた加熱圧着装置に関し、特に、ホロ
グラム箔などの箔を加熱して圧着するための加熱圧着用
接合体およびそれを用いた加熱圧着装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】コンビニエンスストアまたはセルフサー
ビスターミナルなどに置かれている自動発券機では、セ
キュリティ性の高いチケットまたはクーポンなどを発行
する場合に、そのチケットまたはクーポンなどの発行時
にホログラム箔などの箔を貼付けることがある。この技
術において、たとえば特開２００１−３０４６５、特開
２００１−３０４６６および特開２００１−１０１４５
３に開示されているような改善が試みられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなホログラム箔の貼付け装置では、以下のような問
題があった。まず、ホログラム箔をチケットまたはクー
ポンに貼付ける場合には、ホログラム箔を加熱して圧着
する必要がある。そのため、通常加熱圧着部材が用いら
れる。従来の加熱圧着部材では、ステンレス鋼などの耐
熱金属が使われており、その熱伝導性が低いため、必要
なときに加熱圧着部材を加熱して、急速に温度を上昇さ
せることができない。そのため、オンデマンドでチケッ
トまたはクーポンを発行するためには、ホログラム箔を
貼付けないときにも常時加熱圧着部材を予熱しておく必
要があった。しかしながら、この場合には、エネルギー
消費量が大きくなるという問題がある。

【０００４】従って、予熱することなくオンデマンドの
実用サイクルに耐えうる同部材の開発が望まれてきた。
すなわち、加熱圧着部材と、これを支持するベース体と
の間の熱応力を低減する設計が必要であるとともに、繰
返しの加圧使用に十分耐えるだけの機械的強度が必要で
ある。

【０００５】さらに、複雑な形状のホログラム箔に対応
した圧着面を形成するために、加熱圧着部材は優れた加
工性を有する必要がある。また、自動発券機は、コンビ
ニエンスストアー、駅などのさまざまな環境で使用され
るため、大気雰囲気で長時間の使用に耐えうる高い耐食
性が必要とされる。

【０００６】そこで、この発明の目的は上述のような問
題点を解決し、エネルギー消費量が小さく、かつオンデ
マンドの実用サイクルに耐えうる加熱圧着用接合体およ
びそれを用いた加熱圧着装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に従った加熱圧
着用接合体は、ベース体と、そのベース体の上に設けら
れた加熱圧着部材とを備える。加熱圧着部材の熱伝導率
が５０Ｗ／ｍＫ以上であり、ビッカース硬度が１００以
上１０００以下であり、ヤング率が２００ＧＰａ以上で
ある。

【０００８】このように構成された加熱圧着用接合体で
は、加熱圧着部材の熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以上であ
る。そのため、熱応答性が良い。すなわち、チケットま
たはクーポンなどの発行時にヒータで加熱圧着部材を急
激に加熱して温度を環境温度から所望の温度まで短時間
で上昇させることができるため、加熱圧着部材を予熱し
ておく必要がなく、オンデマンドの実用に適している。
その結果、エネルギ消費量の小さい加熱圧着用接合体を
提供することができる。なお、加熱圧着部材の熱伝導率
は高い方がよく、好ましくは、熱伝導率は７０Ｗ／ｍＫ
以上である。これにより、加熱圧着部材をさらに短時間
で昇温させることができる。

【０００９】また、加熱圧着部材のヤング率が２００Ｇ
Ｐａ以上であるため本発明の加熱圧着部材は、繰返しの
加熱圧着に耐えるに十分な機械的強度を有する。ヤング
率が２００ＧＰａ未満では、繰返しの加熱圧着により変
形または破損するおそれがある。

【００１０】さらに、本発明の加熱圧着部材は、そのビ
ッカース硬度が１００以上１０００以下である。ビッカ
ース硬度が１００未満では繰返しの加熱圧着時の負荷に
耐えることができず変形または破損するおそれがある。
より好ましくは、ビッカース硬度は２００以上４００以
下である。さらに、ビッカース硬度が１０００以上で
は、加熱圧着部材自体の機械加工が困難となる。なお、
本件のビッカース硬度は、４９Ｎ（５ｋｇｆ）の荷重で
測定した場合の値とする。

【００１１】このような部材としては、タングステン
（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）などの
高融点金属およびその合金または炭化タングステン（Ｗ
Ｃ）などの高融点金属の化合物からなる群から選ばれた
少なくとも１種からなる第１の成分を含む材料が挙げら
れる。また、第１の成分と、例えばニッケル（Ｎｉ）、
鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）などの
遷移元素の１種以上を含む合金または複合材料であって
もよい。

【００１２】好ましくは、加熱圧着部材は、第１の成分
と、ニッケル（Ｎｉ）および鉄（Ｆｅ）からなる群より
選ばれた少なくとも１種からなる第２の成分と、コバル
ト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）およびシリコン（Ｓｉ）か
らなる群より選ばれた少なくとも１種からなる第３の成
分とを含む。

【００１３】加熱圧着部材が第１の成分を含むことによ
り、熱伝導率および熱膨張率を最適な範囲にすることが
できる。さらに、加熱圧着部材が第２の成分を含むこと
により、加熱圧着部材を構成する合金の加工性が向上す
る。さらに、加熱圧着部材が第３の成分を含むことによ
り、加熱圧着部材の耐食性が向上する。そのため防錆処
理を施すことなく高温高湿条件下において耐食性を有す
る加熱圧着部材を提供することができる。

【００１４】好ましくは、加熱圧着部材は、第１の成分
として８０質量％以上９７質量％以下のタングステン
と、第２および第３の成分としてニッケルおよびコバル
トとを含み、残部が不可避的不純物からなり、第２およ
び第３の成分の合計量に対して、ニッケルの割合が１０
質量％以上９８質量％以下である。ニッケルとコバルト
の組成をこの範囲に規定することで、防錆処理が不要な
優れた耐食性を有する加熱圧着部材を得ることができ
る。

【００１５】また好ましくは、加熱圧着部材は、第１の
成分として８０質量％以上９７質量％以下のタングステ
ンと、第２および第３の成分としてニッケル、コバルト
および鉄とを含み、残部が不可避的不純物とからなり、
第２および第３の成分の合計量に対して、ニッケルの割
合が１０質量％以上９８質量％以下でありコバルトの割
合が２質量％以上９０質量％以下であり鉄の割合が０質
量％を超え７０質量％以下である。

【００１６】ニッケルとコバルトと鉄の組成をこの範囲
とすることにより、防錆処理が不要で耐食性に優れた加
熱圧着部材を得ることができる。第２および第３の成分
の合計量に対し、ニッケルの割合を１０質量％以上９８
質量％以下とする理由は、ニッケルの割合が１０質量％
未満の場合には、鉄の割合が１０質量％以上になるとニ
ッケル−コバルト−鉄の結合相にα−Ｆｅ相が析出して
高温高湿下で合金に腐食が生じやすくなり、一方、鉄が
１０質量％未満になると焼結が困難になるからである。
また、ニッケルの割合が９８質量％を超える場合には、
合金の耐食性が低下する。

【００１７】また、第２および第３成分の合計量に対
し、コバルトの割合を２質量％以上９０質量％以下とす
る理由は、コバルトの割合が２質量％未満では合金の耐
食性が低下し、９０質量％を超えると焼結が困難となる
からである。さらに、鉄の割合を７０質量％以下とする
のは、鉄の割合が７０質量％を超えると結合相において
α−Ｆｅ相が析出し易くなり、高温高湿下において合金
に腐食が発生し易くなるからである。

【００１８】このような組成を有する材料の１つの候補
として、例えば、特許第２９５７４２４号に、慣性体等
の用途として開示されている耐食性タングステン基焼結
合金が挙げられる。

【００１９】好ましくは、加熱圧着部材の外表面は、被
圧着箔を打ち抜くための突出した加熱圧着面を有する。

【００２０】この場合、テープ状で供給されるホログラ
ム箔などの被圧着箔を突出した加熱圧着面で容易に打ち
抜くことができる。

【００２１】また好ましくは、加熱圧着面の端部の面取
り寸法Ｃは０．０５ｍｍ以下であり、その端部の表面に
形成された欠け等の凹部の最大開口径が０．０３ｍｍ以
下である。この場合、圧着された箔にばりまたは欠けが
生じることが少なくなる。面取り寸法Ｃは、ＪＩＳ（日
本工業規格）Ｂ０００１およびＢ０７０１で規定され
る。なお、凹部の最大開口径とは、凹部の外周上の任意
の２点間の距離のうち最大のものを指し、２００倍程度
の光学顕微鏡像により容易に測定することができる。

【００２２】また好ましくは、加熱圧着面の平面度が
０．０２ｍｍ以下であり、表面粗さＲａが５μｍ以下で
ある。なお、平面度とは、平面形体の幾何学的に正しい
平面からの狂いの大きさを言い、ＪＩＳ規格（ＪＩＳＢ
０６２１）に規定されている。また、表面粗さＲａは、
ＪＩＳ規格（ＪＩＳＢ０６０１）に規定されている。

【００２３】また好ましくは、ベース体は、セラミック
スを含む絶縁部材であり、加熱圧着部材の熱膨張率が
３．０×１０^-6／Ｋ以上６．０×１０^-6／Ｋ以下であ
る。この場合、加熱圧着部材の熱膨張率が３．０×１０
^-6／Ｋ以上６．０×１０^-6／Ｋ以下であるため、セラミ
ックスを含む絶縁部材と加熱圧着部材の熱膨張率とを整
合させることができる。そのため、急激な昇温と降温を
繰返すオンデマンドの実用的な熱サイクルにおいても、
熱応力の発生を軽減することができる。その結果、耐久
性の高い加熱圧着用接合体を提供することができる。

【００２４】また好ましくは、セラミックスは窒化アル
ミニウムを主成分とするセラミックスである。

【００２５】また好ましくは、加熱圧着用接合体は、ベ
ース体と加熱圧着部材との間に設けられた金属化層をさ
らに備える。

【００２６】また好ましくは、加熱圧着用接合体は、ベ
ース体と加熱圧着部材との間に設けられためっき層をさ
らに備える。

【００２７】また好ましくは、加熱圧着用接合体は、ベ
ース体と加熱圧着部材との間に設けられ、ロウ材および
はんだの少なくとも１種を含み、ベース体と加熱圧着部
材とを接合する接合層をさらに備える。

【００２８】また好ましくは、加熱圧着用接合体は、加
熱圧着部材を加熱する加熱体をさらに備える。

【００２９】また好ましくは、加熱圧着用接合体は、加
熱圧着部材の温度を測定する温度測定素子をさらに備え
る。

【００３０】この発明に従った加熱圧着装置は、上述の
いずれかに記載の加熱圧着用接合体を用いて構成され
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。

【００３２】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１に従った加熱圧着用接合体の断面図である。図
１を参照して、この発明の実施の形態１に従った加熱圧
着用接合体１００は、ベース体としての絶縁部材のセラ
ミックスからなるベース体１と、同ベース体１の上に設
けられた加熱圧着部材１０とを備える。加熱圧着部材１
０の熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以上であり、ビッカース硬
度が１００以上１０００以下であり、ヤング率が２００
ＧＰａ以上である。

【００３３】加熱圧着部材１０は、高融点金属および高
融点金属の合金または化合物からなる群より選ばれた少
なくとも１種からなる第１の成分と、ＮｉおよびＦｅか
らなる群より選ばれた少なくとも１種からなる第２の成
分と、Ｃｏ、ＣｒおよびＳｉからなる群より選ばれた少
なくとも１種からなる第３の成分とを含む。高融点金属
としては、例えばＷ、Ｍｏ、Ｔａなどがあり、その合金
としては、例えばＷ合金、Ｍｏ合金またはＷ−Ｍｏ合金
などがある。

【００３４】好ましくは、加熱圧着部材１０は、第１の
成分として８０質量％以上９７質量％以下のＷと、第２
および第３の成分としてＮｉおよびＣｏとを含み、残部
が不可避的不純物からなる。第２および第３の成分の合
計量に対して、Ｎｉの割合が１０質量％以上９８質量％
以下である。

【００３５】また好ましくは、加熱圧着部材１０は、第
１の成分として８０質量％以上９７質量％以下のＷと、
第２および第３の成分としてＮｉ、ＣｏおよびＦｅとを
含み、残部が不可避的不純物とからなっていてもよい。
第２および第３の成分の合計量に対して、Ｎｉの割合が
１０質量％以上９８質量％以下であり、Ｃｏの割合が２
質量％以上９０質量％以下であり、Ｆｅの割合が０質量
％を超え７０質量％以下である。

【００３６】加熱圧着部材１０の外表面１１は、被圧着
箔としてのホログラム箔を打ち抜くための突出した加熱
圧着面１１ｆを有する。

【００３７】図４は、図１中のＩＶで囲んだ部分の１つ
の形態を示す断面図である。図４を参照して、加熱圧着
部材１０の端部１２には、面取りされたコーナ部１２ｃ
が形成されている。図４の破線部は、面取り寸法Ｃが
０．０５ｍｍの場合を示す。本発明では、面取り部が破
線部を超えないことが好ましい。また、コーナ部１２ｃ
の表面に形成された欠け等の凹部の最大開口径は０．０
３ｍｍ以下が好ましい。

【００３８】また、端部１２の面取り形状は、図２およ
び３のコーナ部１２ａおよびコーナ部１２ｂのような研
削、研磨等で人為的に形成されたものでもよく、図４の
コーナ部１２ｃのように、端部１２が欠けて自然に発生
した凹凸形状のものでもかまわない。さらに、実質的に
面取り部が無くてもかまわない。

【００３９】加熱圧着面１１ｆの平面度が０．０２ｍｍ
以下であり、加熱圧着面１１ｆの表面粗さＲａが５μｍ
以下である。

【００４０】加熱圧着用接合体１００は、セラミックス
からなるベース体１と加熱圧着部材１０との間に設けら
れた金属化層としての厚膜メタライズ層２をさらに備え
る。加熱圧着用接合体１００は、ベース体と加熱圧着部
材との間に設けられためっき層３および１３をさらに備
える。加熱圧着用接合体１００は、ベース体と加熱圧着
部材との間に設けられ、ロウ材およびはんだの少なくと
も１種を含み、ベース体１と加熱圧着部材とを接合する
接合層４をさらに備える。

【００４１】ベース体の材質として、例えば、ＡｌＮ
（窒化アルミニウム）、Ａｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウ
ム）、Ｓｉ₃Ｎ₄（窒化ケイ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ
素）、ＢｅＯ（酸化ベリリウム）またはＢＮ（窒化ホウ
素）などを主成分とするセラミックスがある。熱伝導率
とコストを考慮すると、上述の材質のうちＡｌＮを主成
分とするものを用いるのが特に好ましい。熱応答性を高
めるためには、熱伝導率は高い方がよい。好ましくは、
熱伝導率は１００Ｗ／ｍＫ以上であり、さらに好ましく
は、１５０Ｗ／ｍＫ以上である。

【００４２】ベース体の熱膨張率は、加熱圧着部材の熱
膨張率と近い方がよく、３×１０^-6／Ｋ以上６×１０^-6
／Ｋ以下であることが好ましい。また、その厚みは、ヒ
ータ回路の絶縁性を保つために０．１ｍｍ以上とするこ
とが好ましく、さらには、装置自体をコンパクト化した
り、熱応答性を高めるためには、５ｍｍ以下が好まし
い。より好ましくは、２ｍｍ以下である。

【００４３】加熱圧着部材１０は、所定の組成粉末混合
物を成形し、これを焼結することによって得られる。例
えば、Ｗ合金の製造方法は、以下の通りである。まず原
料粉末としてのＷ粉末を用意する。Ｗ粉末の平均粒径は
０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。結
合相となるＮｉ粉末、Ｃｏ粉末およびＦｅ粉末は混合の
均一性を図るためにＷ粉末と同程度の粒度であることが
好ましい。

【００４４】Ｗ粉末、Ｎｉ粉末およびＦｅ粉末には不可
避的な不純物が含まれる。これらの不純物がそのまま合
金中に混入する。これらの不純物はヤング率などの機械
的強度や熱伝導率の低下を招き易いため、できるだけ少
なくすることが望ましい。

【００４５】上述のように組成を制御したＷ粉末、Ｎｉ
粉末、Ｃｏ粉末およびＦｅ粉末からなる混合粉末は、通
常は９．８×１０⁷〜３９．２×１０⁷Ｐａの圧力で成形
して圧粉体とする。その後、水素雰囲気などの還元雰囲
気中においてＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ結合相の溶融温度より１
０〜８０℃だけ高い温度で液相焼結することにより、耐
食性に優れたＷ基焼結合金からなる加熱圧着部材１０を
得ることができる。

【００４６】焼結は結合相の溶融温度以上の温度で行な
う液相焼結であるが、その焼結温度がＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ
結合相の溶融温度より１０℃だけ高い温度未満では、焼
結が不純物となるため空孔が存在し、得られる合金の耐
食性および延性が極端に低下する。また、焼結温度が上
記結合相の溶融温度より８０℃だけ高い温度を超える場
合には、焼結中に変形が起こり、所望の形態を備えた加
熱圧着部材１０を得ることが困難になる。よって、焼結
温度はＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ結合相の溶融温度より１０〜８
０℃だけ高い温度とすることが好ましい。

【００４７】なお、上述の製造方法では、原料粉末中に
ＮｉとＣｏとＦｅの各々を含める例を説明したが、これ
に限られるものではなく、これらの少なくとも１種を原
料粉末中に含めればよい。

【００４８】加熱圧着部材１０に向かい合うベース体の
面にはロウ付け、はんだ付け用の金属化層を形成するこ
とが好ましい。この金属化層は薄膜メタライズ法、厚膜
メタライズ法のいずれの方法で形成してもよい。図１で
は厚膜法によるメタライズ層２（以下、厚膜メタライズ
層と言う）が形成されている。

【００４９】ベース体がセラミックスからなる場合の厚
膜メタライズ層２は、高融点金属またはその合金、望ま
しくは、ＷまたはＭｏを主成分とし、焼結助剤として、
２Ａ族元素、３Ａ族元素、酸化アルミニウムおよびこれ
らの化合物を１種以上含んでいてもよい。２Ａ族元素と
して、例えば、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウ
ム）、Ｓｒ（ストロンチウム）およびＢａ（バリウム）
がある。３Ａ族元素として、例えば、Ｓｃ（スカンジウ
ム）、Ｙ（イットリウム）およびランタノイド元素があ
る。

【００５０】また、厚膜メタライズ層に、例えばＴｉ
（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｚｒ
（ジルコニウム）、Ｃｒ（クロム）のような４Ａ族、５
Ａ族、６Ａ族の遷移元素および、Ｎｉ（ニッケル）およ
びＣｕ（銅）のような他の遷移元素の群から選ばれた少
なくとも１種か、またはガラス成分が含まれていてもよ
い。厚膜メタライズ層はベース体の表面に以上の主成分
で構成されるペーストを塗布し、焼成してもよいし、焼
結前のセラミックスのグリーンシートにペーストを塗布
し同時焼結を行なってもよい。同層の厚みは３μｍ以上
５０μｍ以下が好ましい。なお、図１中の同層の表面に
形成されているめっき層３は、Ｎｉを主成分とした、例
えば純Ｎｉ、Ｎｉ−Ｂ（ニッケル−ホウ素）系、Ｎｉ−
Ｐ（ニッケル−リン）系などを主成分としためっきが好
ましい。その厚みは好ましくは０．１μｍ以上１０μｍ
以下であり、その上に、さらにＡｕのめっきが施されて
もよい。Ａｕのめっきの厚みは０．１μｍ以上１０μｍ
以下が好ましい。

【００５１】図１中のめっき層１３についても、めっき
層３と同様である。セラミックスからなるベース体と、
加熱圧着部材との接合には、熱抵抗を大きくしないため
に、ロウ材またははんだを含む接合層４を用いることが
好ましい。金属ロウとしては、接合強度の高いものであ
ればよいが、特に銀ロウが好ましい。Ｔｉ（チタン）な
どの活性金属が含まれた活性銀ロウを用いてもよいが、
その場合は、めっき層３および１３ならびに厚膜メタラ
イズ層は、無くてもかまわない。また接合温度を下げる
ために、ロウ材の中にＩｎ（インジウム）、Ｓｎ（錫）
などが含まれていてもよい。はんだとしては、Ｐｂ−Ｓ
ｎ系（鉛−錫系）、Ａｇ−Ｓｎ（−Ｃｕ）系（銀−錫
（−銅）系）、Ｓｎ−Ｚｎ（−Ｂｉ）系（錫−亜鉛（−
ビスマス）系）、Ａｕ−Ｓｎ系（金−錫系）、Ａｕ−Ｇ
ｅ系（金−ゲルマニウム系）またはＡｕ−Ｓｉ系（金−
シリコン系）が挙げられる。接合後の接合部には腐食防
止のために、Ｎｉ／Ａｕ（ニッケル／金）めっきまたは
Ａｕめっきが施されているのが好ましい。

【００５２】このように構成された、この発明の実施の
形態１に従った加熱圧着用接合体１００は、耐食性に優
れている。さらに、加熱圧着部材１０の熱伝導率、ビッ
カース硬度およびヤング率が最適化されており、なおか
つ加熱圧着部材とベース体間の熱膨張係数の差が抑えら
れているため、熱応答性に優れ、かつ、繰返しの熱サイ
クルにも耐えることができる。

【００５３】（実施の形態２）図５は、この発明の実施
の形態２に従った加熱圧着部材の断面図である。図５を
参照して、この発明の実施の形態２に従った加熱圧着用
接合体１００は、セラミックからなるベース体１と接合
層４との間に薄膜のメタライズ層２２（以下、薄膜メタ
ライズ層と呼ぶ）を有する点で、実施の形態１に従った
加熱圧着用接合体１００と異なる。

【００５４】この薄膜メタライズ層２２は蒸着法または
スパッタリング法などの薄膜形成法や、めっきにより積
層される。この場合、薄膜メタライズ層は、ベース体１
上に形成された密着層と、密着層上に形成された拡散防
止層と、拡散防止層上に形成された被接合層とを備える
ことが好ましい。

【００５５】密着層は、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、
Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ、およびこれらの化合物を含むことが
好ましい。またその厚みは０．０１μｍ以上１．０μｍ
以下であるのが望ましい。拡散防止層は、好ましくはＰ
ｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｎｉ、ＭｏおよびＮ
ｉ−Ｃｒを含み、その厚みは、０．０１μｍ以上１．５
μｍ以下であるのが望ましい。

【００５６】被接合層はＮｉ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｐおよ
びＡｕのいずれかを含み、その厚みは、０．１μｍ以上
１０μｍ以下であるのが望ましい。

【００５７】このように構成された、この発明の実施の
形態２に従った加熱圧着用接合体１００では、実施の形
態１に従った加熱圧着用接合体と同様の効果がある。

【００５８】（実施の形態３）図６は、この発明の実施
の形態３に従った加熱圧着用接合体の断面図である。図
６を参照して、この発明の実施の形態３に従った加熱圧
着用接合体１００は、発明の形態１の基本構成に加え、
加熱圧着部材１０を加熱する加熱体としての抵抗発熱体
３１をさらに備える。発明の形態１の代わりに、発明の
形態２の基本構成を用いてもかまわない。抵抗発熱体
は、ベース体の内部またはその加熱圧着部材と向かい合
う面とは反対側に配設されていてもよい。

【００５９】抵抗発熱体３１は、線状などの各種形状の
抵抗体を用いることができるが、ベース体を薄くするた
めには、金属または合金の箔をヒータ回路状に加工する
ことにより形成されることが好ましい。なお、本発明の
目的を達成するためには、抵抗発熱体を形成する成分と
して、Ｗおよびその合金、Ｍｏおよびその合金、Ｎｉ−
ＣｒまたはＳＵＳ（日本工業規格）などを選択すること
が望ましい。

【００６０】抵抗発熱体３１は、加熱圧着部材と同じ材
質で形成してもよい。またその全体もしくは電極端子部
分は、前述のめっき法または薄膜メタライズ法で金属被
覆されていてもよい。また、抵抗発熱体はベース体にロ
ウ材またははんだによりに接続されていてもよい。

【００６１】また、抵抗発熱体は、薄膜または厚膜で形
成されていてもよい。薄膜の場合の好ましい材質として
は、例えばＮｉ−Ｃｒ、Ｃｒ（クロム）、Ｔａ（タンタ
ル）、Ｔａ₂Ｎ（窒化タンタル）、ＴｉＮ（窒化チタ
ン）、ＩＴＯ（indium-tin oxide）または金属シリサイ
ドなどが挙げられる。同様に、厚膜の場合は、例えばＷ
またはＭｏの他にＡｇ−Ｐｄなどが挙げられる。また、
その全体もしくは電極端子部分は、上述のめっき法また
は薄膜メタライズ法で金属被覆されていてもよい。

【００６２】抵抗発熱体は絶縁層３２で覆われている。
絶縁層は、例えばガラス、樹脂等で形成する。また、そ
の上部および／または下部に例えばガラスからなる絶縁
層が存在してもよい。

【００６３】このように構成された、この発明の実施の
形態３に従った加熱圧着用接合体１００では、実施の形
態１に従った加熱圧着用接合体１００と同様の効果があ
る。

【００６４】（実施の形態４)図７は、この発明の実施
の形態４に従った加熱圧着用接合体の断面図である。図
７を参照して、この発明の実施の形態４に従った加熱圧
着用接合体１００では、加熱圧着部材１０の形状が実施
の形態３の加熱圧着用接合体１００と異なる。すなわ
ち、実施の形態４では、加熱圧着部材の幅が広く形成さ
れており、その鍔状の部分に、矢印１２０で示す方向に
荷重を加えることができる。これにより、テープ状で供
給されるホログラム箔などの被圧着箔を突出した加熱圧
着面１１ｆで容易に打ち抜くことができる。

【００６５】このように構成された、この発明の実施の
形態４に従った加熱圧着用接合体１００では、実施の形
態３に従った加熱圧着用接合体１００と同様の効果があ
る。

【００６６】（実施の形態５）図８は、この発明の実施
の形態５に従った加熱圧着用接合体の断面図である。図
８を参照して、この発明の実施の形態５に従った加熱圧
着用接合体１００では、加熱圧着部材１０の形状が実施
の形態４の加熱圧着用接合体１００と異なる。すなわ
ち、実施の形態５では、加熱圧着部材に脚部１０ａが形
成されており、この脚部に、矢印１２０で示す方向に荷
重を加えることができる。これにより、テープ状で供給
されるホログラム箔などの被圧着箔を突出した加熱圧着
面１１ｆで容易に打ち抜くことができる。

【００６７】このように構成された、この発明の実施の
形態５に従った加熱圧着用接合体１００では、実施の形
態４に従った加熱圧着用接合体１００と同様の効果があ
る。

【００６８】（実施の形態６）図９は、この発明の実施
の形態６に従った加熱圧着用接合体の断面図である。図
９を参照して、この発明の実施の形態６に従った加熱圧
着用接合体１００では、脚部２１０が加熱圧着部材１０
と別に設けられている点で、実施の形態５の加熱圧着用
接合体１００と異なる。すなわち、実施の形態６では、
加熱圧着部材とは別に脚部が設けられており、両部間に
めっき層３、接合層４およびめっき層１３が形成されて
いる。この脚部に、矢印１２０で示す方向に荷重を加え
ることができる。これにより、テープ状で供給されるホ
ログラム箔などの被圧着箔を突出した加熱圧着面１１ｆ
で容易に打ち抜くことができる。

【００６９】このように構成された、この発明の実施の
形態６に従った加熱圧着用接合体１００では、実施の形
態５に従った加熱圧着用接合体１００と同様の効果があ
る。

【００７０】（実施の形態７）図１０は、この発明の実
施の形態７に従った加熱圧着用接合体の断面図である。
図１０を参照して、この発明の実施の形態７に従った加
熱圧着用接合体１００では、３本の脚部１０ａが加熱圧
着部材１０に設けられており、この脚部の間に２つのセ
ラミックからなるベース体１が設けられている点で、実
施の形態５の加熱圧着用接合体１００と異なる。この脚
部１０ａに、矢印１２０で示す方向に荷重を加えること
ができる。これにより、テープ状で供給されるホログラ
ム箔などの被圧着箔を突出した加熱圧着面１１ｆで容易
に打ち抜くことができる。

【００７１】このように構成された、この発明の実施の
形態７に従った加熱圧着用接合体１００では、実施の形
態５に従った加熱圧着用接合体１００と同様の効果があ
る。

【００７２】

【実施例】（実施例１）

【００７３】

【表１】

【００７４】まず、試料１〜１０を構成する加熱圧着部
材として、縦×横が２５ｍｍ×２５ｍｍであり、厚みが
２ｍｍの板材を準備した。この板材の組成、熱伝導率、
熱膨張率、ビッカース硬度およびヤング率は表１に示す
とおりである。

【００７５】次に、この加熱圧着部材の表面にめっき層
および／またはメタライズ層を形成した。めっき層およ
びメタライズ層の組成および厚みは、表１に示すとおり
である。

【００７６】次に、試料１〜１０を構成するセラミック
基板として、縦×横が２８ｍｍ×２８ｍｍであり、厚み
が２ｍｍのセラミック基板を用意した。セラミック基板
の組成、熱伝導率および熱膨張率は表１に示すとおりで
ある。

【００７７】次に、表１で示す組成と厚みを有するセラ
ミック基板の表面に金属化層を形成した。

【００７８】次に、加熱圧着部材のめっき層および／ま
たはメタライズ層と、セラミック基板の金属化層とを銀
ロウによって接合した。

【００７９】次に、接合層として厚み２μｍのＡｕめっ
き層を形成した。加熱圧着部材の加熱圧着面を機械加工
により形成した。具体的には、加熱圧着面の平面度が２
０μｍ以下、表面粗さＲａが５μｍ以下となるまで加熱
圧着面を研磨した。その後、中央の直径１５ｍｍφの領
域を残し、その周囲に深さ１ｍｍの座ぐり加工を施し
た。なお、加熱圧着面の端部には、人為的な面取りは施
さなかった。

【００８０】次に、セラミック基板の面であって、加熱
圧着部材と向かい合う面の反対側の面に、Ａｇ−Ｐｄメ
タライズ印刷により形成された回路パターンを有する抵
抗発熱体を形成した。

【００８１】抵抗発熱体を覆うようにガラス印刷により
絶縁層を形成した。抵抗発熱体のうち一部を絶縁層から
露出させ、露出した部分に電極端子部の薄膜メタライズ
層を形成した。このメタライズ層は、厚みが１μｍのＴ
ｉ層と、厚みが２μｍのＰｔ層と、厚みが１μｍのＡｕ
層を蒸着により形成した。またメタルマスクパターンを
用いた。

【００８２】以上のようにして、試料１〜１０に関して
加熱圧着用接合体を形成した。次に、試料１〜１０につ
いてさまざまな評価を行なった。

【００８３】まず、外観評価として、倍率が２００倍の
光学顕微鏡で、加熱圧着面の表面に最大開口径が３０μ
ｍ以上の欠け（凹部）があるかどうかを検査した。

【００８４】次に、外観評価で、最大開口径が３０μｍ
以上の欠けがなかった試料について、スタンピングの評
価を行なった。具体的には、加熱圧着部材と同じ材質の
平板に９．８ＭＰａの圧力で１秒間加圧するステップを
１０００回繰返した後、加熱圧着部材の磨耗・変形の有
無を調べた。

【００８５】次に、スタンピングの評価で磨耗、変形が
なかった試料について、ヒートサイクルの評価を行なっ
た。具体的には、温度−４０℃で１５分保持した後、温
度１２５℃まで昇温して１５分保持する熱サイクルを５
００サイクル繰返した後の割れおよびクラックの有無を
１００倍の光学顕微鏡にて調べた。

【００８６】次に、ヒートサイクルの評価で割れ、クラ
ックがなかった試料について、耐食性の評価を行なっ
た。具体的には、温度８５℃、湿度９０％雰囲気に１０
０時間加熱圧着用接合体を保ったときの表面の変色の有
無を調べた。

【００８７】次に、ヒートサイクルの評価で、変色が生
じなかった試料について、加熱試験の評価を行なった。
具体的には、大気中で通電により抵抗発熱体を温度２５
℃から急速加熱し、加熱圧着面の温度が全面１００℃に
なるまでの時間を測定した。なお、加熱圧着面の温度
は、輻射式表面温度計を用いて測定した。これらの結果
を表２に示す。

【００８８】

【表２】

【００８９】表２より、本発明品である試料１〜４で
は、すべての評価において優れていることがわかる。逆
に、比較例の試料５〜１０では、いずれかの評価で好ま
しくない結果が現れていることがわかる。

【００９０】（実施例２）

【００９１】

【表３】

【００９２】まず、試料１１〜１７を構成する加熱圧着
部材として、縦×横が２５ｍｍ×２５ｍｍであり、厚み
が表３で示される板材を準備した。この板材は、Ｗ−Ｎ
ｉ−Ｃｏ合金により構成され、Ｗ、ＮｉおよびＣｏの質
量比は９７：２：１である。各々の加熱圧着部材の熱伝
導率、熱膨張率、ビッカース硬度およびヤング率は実施
例１の試料３と同様である。

【００９３】次に、この加熱圧着部材の表面に、実施例
１の試料３と同様のめっき層を形成した。

【００９４】次に、試料１１〜１７を構成するセラミッ
ク基板として、縦×横が２８ｍｍ×２８ｍｍであり、厚
みが表３で示されるセラミック基板を用意した。セラミ
ック基板の組成、熱伝導率および熱膨張率は、実施例１
の試料３と同様である。

【００９５】次に、上記のセラミック基板の表面に実施
例１の試料３と同様金属化層を形成した。

【００９６】次に、加熱圧着部材のめっき層と、セラミ
ック基板の金属化層とを銀ロウによって接合した。

【００９７】次に、接合層として厚み２μｍのＡｕめっ
き層を形成した。次に、実施例１の試料３と同様に、加
熱圧着部材の加熱圧着面を機械加工により形成した。

【００９８】さらに、実施例１の試料３と同様の抵抗発
熱体、絶縁層および電極端子部の薄膜メタライズ層を形
成した。

【００９９】以上のようにして、試料１１〜１７に関し
て加熱圧着用接合体を形成した。次に、試料１１〜１７
について、通電により抵抗発熱体を温度２５℃から急速
加熱し、加熱圧着面が温度１００℃になるまでの時間を
測定した。これらの結果を表４に示す。

【０１００】

【表４】

【０１０１】表４より、本発明品である試料１１〜１７
では、加熱特性が優れていることがわかる。

【０１０２】（実施例３）実施例１の試料３と同じ試料
を３個作製し、加熱圧着面端部の面取りを表５のように
形成して試料１８から２０とした。

【０１０３】

【表５】

【０１０４】次に、これらの試料を用いた加熱圧着部材
を実装した加熱圧着装置を使って、被接合媒体としての
紙の上に、実際にホログラム箔の加熱圧着試験を実施し
た。具体的には、各試料を用いて１００℃の温度、９．
８Ｍｐａの圧力で１秒間の加熱圧着を１０回行った。な
お、温度は各試料の加熱圧着部材の座ぐり加工を施した
面に接着したサーミスタにより測定した。

【０１０５】次に、被接合媒体上に形成された１５ｍｍ
φの１０個のホログラム箔の端部を観察し、バリなどの
異常の有無を調べた。その結果、試料１８および１９に
よって加熱圧着されたホログラム箔では、バリの発生が
ほとんど認められなかった。試料２０を用いた場合に
は、小さなバリは確認されたが、実用上障害となるよう
な幅０．５ｍｍ以上の大きなバリは認められなかった。

【０１０６】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。

【０１０７】

【発明の効果】この発明に従えば、予熱をすることなく
急速に加熱でき、かつ機械的強度および耐食性に優れた
加熱圧着用接合体およびそれを用いた加熱圧着装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に従った加熱圧着用
接合体の断面図である。

【図２】 図１中のＩＶで囲んだ部分の１つの形態を示
す断面図である。

【図３】 図１中のＩＶで囲んだ部分の別の形態を示す
断面図である。

【図４】 図１中のＩＶで囲んだ部分のさらに別の形態
を示す断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態２に従った加熱圧着用
接合体の断面図である。

【図６】 この発明の実施の形態３に従った加熱圧着用
接合体の模式的な断面図である。

【図７】 この発明の実施の形態４に従った加熱圧着用
接合体の模式的な断面図である。

【図８】 この発明の実施の形態５に従った加熱圧着用
接合体の模式的な断面図である。

【図９】 この発明の実施の形態６に従った加熱圧着用
接合体の模式的な断面図である。

【図１０】 この発明の実施の形態７に従った加熱圧着
用接合体の模式的な断面図である。

【符号の説明】

１ セラミックスからなるベース体、２ 厚膜メタライ
ズ層、３，１３ めっき層、４ 接合層、１０ 加熱圧
着部材、１０ａ，２１０ 脚部、１１ 外表面、１２
端部、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ コーナ部、２２ 薄膜
メタライズ層、３１ 発熱抵抗体、３２ 絶縁層、１０
０ 加熱圧着用接合体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今村 誠 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 筑木 保志 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 2C005 HA04 HB13 JA09 JA18 JB08 KA48 KA57 LA19 LA20 LB06

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース体と、 そのベース体の上に設けられた加熱圧着部材とを備え、 前記加熱圧着部材の熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以上であ
   り、ビッカース硬度が１００以上１０００以下であり、
   ヤング率が２００ＧＰａ以上である、加熱圧着用接合
   体。
2. 【請求項２】 前記加熱圧着部材は、高融点金属および
   高融点金属の合金または化合物からなる群より選ばれた
   少なくとも１種からなる第１の成分と、ニッケルおよび
   鉄からなる群より選ばれた少なくとも１種からなる第２
   の成分と、コバルト、クロムおよびシリコンからなる群
   より選ばれた少なくとも１種からなる第３の成分とを含
   む、請求項１に記載の加熱圧着用接合体。
3. 【請求項３】 前記加熱圧着部材は、第１の成分として
   ８０質量％以上９７質量％以下のタングステンと、第２
   および第３の成分としてニッケルおよびコバルトとを含
   み、残部が不可避的不純物からなり、第２および第３の
   成分の合計量に対して、ニッケルの割合が１０質量％以
   上９８質量％以下である、請求項１または２に記載の加
   熱圧着用接合体。
4. 【請求項４】 前記加熱圧着部材は、第１の成分として
   ８０質量％以上９７質量％以下のタングステンと、第２
   および第３の成分としてニッケル、コバルトとおよび鉄
   とを含み、残部が不可避的不純物とからなり、第２およ
   び第３の成分の合計量に対して、ニッケルの割合が１０
   質量％以上９８質量％以下でありコバルトの割合が２質
   量％以上９０質量％以下であり鉄の割合が０質量％を超
   え７０質量％以下である、請求項１または２に記載の加
   熱圧着用接合体。
5. 【請求項５】 前記加熱圧着部材の外表面は、被圧着箔
   を打ち抜くための突出した加熱圧着面を有する、請求項
   １から４のいずれか１項に記載の加熱圧着用接合体。
6. 【請求項６】 前記加熱圧着面の端部の面取り寸法Ｃは
   ０．０５ｍｍ以下であり、その端部の表面に形成された
   凹部の最大開口径が０．０３ｍｍ以下である、請求項５
   に記載の加熱圧着用接合体。
7. 【請求項７】 前記加熱圧着面の平面度および表面粗さ
   Ｒａがそれぞれ０．０２ｍｍ以下および５μｍ以下であ
   る、請求項５または６に記載の加熱圧着用接合体。
8. 【請求項８】 前記ベース体はセラミックスを含む絶縁
   部材であり、 前記加熱圧着部材の熱膨張率が３．０×１０^-6／Ｋ以上
   ６．０×１０^-6／Ｋ以下である、請求項１から７のいず
   れか１項に記載の加熱圧着用接合体。
9. 【請求項９】 前記セラミックスは窒化アルミニウムを
   主成分とするセラミックスである、請求項８に記載の加
   熱圧着用接合体。
10. 【請求項１０】 前記絶縁部材と前記加熱圧着部材との
    間に設けられた金属化層をさらに備えた、請求項８また
    は９に記載の加熱圧着用接合体。
11. 【請求項１１】 前記絶縁部材と前記加熱圧着部材との
    間に設けられためっき層をさらに備えた、請求項８から
    １０のいずれか１項に記載の加熱圧着用接合体。
12. 【請求項１２】 前記絶縁部材と前記加熱圧着部材との
    間に設けられ、ロウ材およびはんだの少なくとも１種を
    含み、前記絶縁部材と前記加熱圧着部材とを接合する接
    合層をさらに備えた、請求項８から１１のいずれか１項
    に記載の加熱圧着用接合体。
13. 【請求項１３】 前記加熱圧着部材を加熱する加熱体を
    さらに備えた、請求項１から１２のいずれか１項に記載
    の加熱圧着用接合体。
14. 【請求項１４】 前記加熱圧着部材の温度を測定する温
    度測定素子をさらに備えた、請求項１から１３のいずれ
    か１項に記載の加熱圧着用接合体。
15. 【請求項１５】 請求項１から１４のいずれか１項に記
    載の加熱圧着用接合体を用いた加熱圧着装置。