JP3720757B2

JP3720757B2 - セラミック接合装置及びこれを用いたセラミック接合体の製造方法。

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Publication number: JP3720757B2
Application number: JP2001364773A
Authority: JP
Inventors: 恒彦中村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: JP2003165779A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状セラミック焼結体とそれより小さな外形を有する他のセラミック焼結体又は金属を接合するためのセラミック接合装置とこれを用いたセラミック接合体の接合方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
板状セラミック焼結体とそれより小さな外形を有するセラミック焼結体や金属を接合したセラミック接合体は、さまざまな分野で使用されており、例えば、半導体製造装置では、半導体ウエハーを保持するためのセラミックヒーターやセラミック製静電チャックの如きウエハ支持部材に筒状支持体を拡散接合したものが用いられている。この筒状支持体はウエハ支持部材を真空処理室内に設置するためのもので、ウエハ支持部材を形成する板状セラミック焼結体と同種のセラミック焼結体あるいは熱膨張係数が近似した金属により形成されていた。
【０００３】
そして、このような板状セラミック焼結体と、他のセラミック焼結体又は金属を接合する方法としては、例えば、特開平６−２４１６６２号公報に開示されたセラミック接合装置を用いることが提案されている。
【０００４】
このセラミック接合装置は、図３に示すように、被接合物Ｗを収容する炉体３２と、被接合物Ｗの接合部に荷重を加える加圧軸４０と、この加圧軸４０を駆動させる加圧機構４１と、加圧軸４０からの力を被接合物Ｗの接合部に均等にかけるための加圧用冶具４３とから構成されており、上記炉体３２は、金属製容器３３内の底面に配置された被接合物Ｗを載せるカーボン製の台座３７と、この台座３７上の被接合物Ｗを包囲するカーボン製の断熱カバー３４と、この断熱カバー３４内の側面近傍に配置された発熱体３５とを具備したもので、ガス排気封入装置３８により上記容器３３内のガスを排出したり、ガスを充填するとともに、電源装置３６より通電して発熱体３５を発熱させることで炉体３２内を加熱するようになっていた。なお、３９は敷板である。
【０００５】
また、加圧軸４０は金属製容器３３の上部壁に設けられたシールガイド４２の貫通穴に気密に挿通されており、加圧軸４０は油圧シリンダー等の加圧機構４１によって駆動させ、被接合物Ｗを押圧するようになっていた。
【０００６】
そして、このセラミック接合装置３１により、板状セラミック焼結体とそれより小さな外形を有するセラミック焼結体や金属を接合する場合、上記台座３７に敷板３９を介して被接合物Ｗである板状セラミック焼結体を載せるとともに、この板状セラミック焼結体上に接合剤を介して外形の小さなセラミック焼結体又は金属を載せた後、発熱体３５によって炉体３２内を所定の温度に加熱するとともに、加圧機構４１によって加圧軸４０を降下させ、加圧用治具４３を介して板状セラミック焼結体上におかれたセラミック焼結体又は金属を押圧することにより、板状セラミック焼結体とそれより小さな外形を有するセラミック焼結体や金属を接合するようになっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図３に示すようなセラミック接合装置３１によって、板状セラミック焼結体とそれより外形の小さなセラミック焼結体や金属を接合すると、板状セラミック焼結体が変形したり、反りが発生することがあり、接合前の寸法精度を保った状態で接合することができないといった課題があった。
【０００８】
即ち、焼結されたセラミック焼結体同士や、焼結されたセラミック焼結体と金属とを接合するには、セラミック焼結体が塑性変形する高温にまで加熱する必要があるが、図３に示すセラミック接合装置３１は、このような高温状態で板状セラミック焼結体と他のセラミック焼結体又は金属との接合領域のみを加圧する構造であることから、図４に示すように、板状セラミック焼結体の加工用治具４３によって押圧される部分が変形し、その外周部が浮き上がって反りが発生するといった課題があった。
【０００９】
その為、板状セラミック焼結体がウエハ支持部材のように、高い平面精度が要求され、変形や反りを嫌うものである場合、変形度合いに応じて再度板状セラミック焼結体に研削加工や研磨加工を施さなければならず、加工工程が増えるため、作業が煩雑になるとともに、製造コストが高くなるといった課題があった。
【００１０】
また、ウエハ支持部材がセラミックヒーターやセラミック製静電チャックである場合、板状セラミック焼結体中にヒータ用電極や静電吸着用電極が埋設されているのであるが、図３に示すセラミック接合装置３１によって接合を行うと、板状セラミック焼結体の変形によってその内部に埋設されているヒータ用電極や静電吸着用電極も変形し、半導体ウエハーを載せる載置面からヒータ用電極や静電吸着用電極までの距離を一定に保てなくなり不良品となるため、製造歩留りが悪いといった課題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題に鑑み、本発明のセラミック接合装置は、板状セラミック焼結体と、この板状セラミック焼結体より小さな外形を有するセラミック焼結体又は金属とからなる被接合物を載せる台座を備えた炉体と、上記板状セラミック焼結体上に載せたセラミック焼結体又は金属との接合面に荷重を加える加圧軸と、加圧軸によって上記板状セラミック焼結体上に載せたセラミック焼結体又は金属を押圧する加圧用治具と、上記加圧軸を駆動させる加圧機構と、上記セラミック焼結体又は金属との接合領域を除く上記板状セラミック焼結体の露出面に荷重を加える重しとから構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は上記セラミック接合装置の台座に板状セラミック焼結体を載せるとともに、板状セラミック焼結体上に外形の小さなセラミック焼結体又は金属を載せ、さらに上記セラミック焼結体又は金属上には加圧用治具を、上記セラミック焼結体又は金属との接合領域を除く板状セラミック焼結体の露出面には重しをそれぞれ載せた状態で、炉体内を接合温度に加熱し、次いで上記加圧機構により加圧軸を降下させて加圧用治具を押圧することにより、外形の小さなセラミック焼結体又は金属を板状セラミック焼結体に接合したセラミック接合体を製造するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は本発明のセラミック接合装置を示す概略断面図である。
【００１５】
このセラミック接合装置１は、板状セラミック焼結体５１と、板状セラミック焼結体５１より小さな外形を有するセラミック焼結体や金属からなる被接合物Ｓを収容する炉体２と、上記板状セラミック焼結体５１上に載せたセラミック焼結体又は金属との接合部に荷重を加える加圧軸１０と、この加圧軸１０によって上記板状セラミック焼結体５１上に載せたセラミック焼結体又は金属を押圧する加圧用治具１８と、上記加圧軸１０を駆動させる加圧機構１６と、上記セラミック焼結体又は金属との接合領域を除く板状セラミック焼結体５１の露出面に荷重を加える重し２１とからなり、上記炉体２は、金属製容器３内の底面に配置した被接合物Ｓを載せるカーボン製の台座５と、この台座５上の被接合物Ｓを包囲するカーボン製の断熱カバー４と、この断熱カバー４内の側面近傍に配置する発熱体６とから構成してある。
【００１６】
加圧軸１０は、金属製容器３の上部壁に設けられたシールガイド９の貫通穴に気密に挿通されており、加圧軸１０は油圧シリンダー等の加圧機構１６によって駆動させ、被接合物Ｓに荷重を加えるようになっている。
【００１７】
加圧用治具１８や重し２１は、被接合物Ｓの加圧領域の形状に合わせてさまざまな形状を採用することができ、図２に示すようなセラミック接合体を製造する場合、加圧用治具１８としては、筒状体５２のフランジ部５３のほぼ全面を押圧する有底筒状体１９をしたものが良く、重し２１としては、筒状体５２との接合領域を除く板状セラミック焼結体５１の露出面のほぼ全面を押圧する円筒状体をしたものを用いれば良い。
【００１８】
また、加圧軸１０を形成する材質としては、２５００℃前後の温度にも耐え得るカーボンを好適に用いることができる。ただし、カーボンは硬度がそれ程大きくなく、摺動部分に用いると摩耗し易いことから、図１に示すように、シールガイド９と摺動する軸後端部１１を超鋼合金やステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）等の金属により形成し、発熱体６によって高温に加熱される軸先端部１２をカーボンにより形成した接合体を用いることが好ましい。
【００１９】
さらに、加圧用治具１８を形成する材質としては、加圧軸１０と同様に、２５００℃前後の温度にも耐え得るカーボンを用いることができるが、被接合物Ｓとの当接面までカーボンにより形成すると、押圧時にカーボンが被接合物Ｓに付着して品質低下を招くため、図１に示すように、治具本体１９の少なくとも当接面を含む治具先端部２０をセラミック焼結体により形成した接合体を用いることが好ましい。
【００２０】
また、重し２１を形成する材質としては、２５００℃前後の温度にも耐え得るとともに、できるだけ比重の大きなものが良く、例えば、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素等を主成分とするセラミック焼結体を用いることができる。
【００２１】
なお、７は発熱体６に通電するための電源装置、８は金属製容器３内にガスを供給したり、容器３のガスを排出するためのガス排気封入装置である。
【００２２】
次に、図２に示すセラミック接合体を図１に示すセラミック接合装置１により製造するための方法について説明する。
【００２３】
まず、台座５上に被接合物Ｓである板状セラミック焼結体５１を載せるとともに、板状セラミック焼結体５１上の所定位置に接合剤を介してセラミック焼結体又は金属からなる筒状体５２のフランジ部５３を当接させて載せる。この時、台座５と板状セラミック焼結体５１との間には、セラミック焼結体からなる敷板２４を配置して台座５のカーボンが板状セラミック焼結体５１に付着することを防止する。
【００２４】
そして、筒状体５２のフランジ部５３を押圧する加圧用冶具１８をセットする。また、板状セラミック焼結体５１の接合領域を除く露出面には、窒化ホウ素等の離形剤を塗布してセラミック焼結体からなる敷板２２を載せ、その上に重し２１を載せる。この時、重し２１は、筒状体５２のフランジ部５３を加圧軸１０で押圧した際に板状セラミック焼結体５１の接合領域を除く露出面が変形することを防止する程度の加圧力があれば良く、例えば、フランジ部５３に加える押圧力が５０００Ｎ以下であれば、１０〜３００Ｎの重量を有する重し２１を用いれば良い。
【００２５】
次に、ガス排気封入装置８により金属製容器３内のガスを排気して真空度１００Ｐａ以下に減圧する。そして、金属製容器３内を減圧しながら電源装置７により通電して発熱体６を発熱させ、台座５上に載せた被接合物Ｓを加熱する。この時、昇温速度は、被接合物Ｓの外周部と中央部の温度差が２００℃以上とならないように、２００℃／時間以下の速度で昇温することが好ましい。
【００２６】
また、昇温と同時に加圧機構１６によって加圧軸１０がそれぞれ被接合物Ｓの加圧面に載せた加圧用治具１８に接触する寸前まで降下させる。このようにすることで、加圧軸１０の熱容量による炉体２内の温度の変動を防止することができる。
【００２７】
次いで、金属製容器３内の温度を、板状セラミック焼結体５１が塑性変形する温度にまで加熱した段階で、加圧軸１０を加圧用治具１８と当接させ、筒状体５２のフランジ部５３のほぼ全体を押圧する。ここで、発熱体６により加熱する温度を、板状セラミック焼結体５１が塑性変形可能な温度としたのは、セラミック焼結体は脆性材料であるため、塑性変形可能な温度より低い温度で加圧すると、板状セラミック焼結体５１や他のセラミック焼結体が破損する恐れがあるからである。
【００２８】
しかる後、金属製容器３内の温度が所定の接合温度となるまで加熱した段階で、加圧軸１０により板状セラミック焼結体５１と筒状体５２のフランジ部５３との接合部における加圧力が１〜５ＭＰaとなるように押圧するとともに、加圧軸１０により板状セラミック焼結体５１と筒状体５２のフランジ部５３との接合部に加える荷重をＡ、重し２１により板状セラミック焼結体５１の露出面に加える荷重をＢとした時、その比率（Ａ／Ｂ）が１０〜１００となるように加圧し、この状態を１〜２時間保持する。
【００２９】
ここで、加圧軸１０により板状セラミック焼結体５１と筒状体５２のフランジ部５３との接合部に加える圧力を１〜５ＭＰaとしたのは、板状セラミック焼結体５１と筒状体５２の寸法にもよるが、圧力が１ＭＰａ未満となると十分な接合強度を得ることができず、逆に圧力が５ＭＰａを超えると、板状セラミック焼結体が変形してしまうからである。
【００３０】
また、加圧軸１０により板状セラミック焼結体５１と筒状体５２のフランジ部５３との接合部に加える荷重をＡ、重し２１により板状セラミック焼結体５１の露出面に加える荷重をＢとした時、その比率（Ａ／Ｂ）が１０〜１００となるように加圧するのは、比率（Ａ／Ｂ）を１０未満とするようなセラミック焼結体製の重し２１を製作することが実用上難しいからであり、逆に比率（Ａ／Ｂ）が１００を超えると、筒状体５２のフランジ部５３に加える荷重Ａに対して、板状セラミック焼結体５１の露出面に加える荷重が小さくなり、重し２１による加圧力により板状セラミック焼結体５１の変形を防止する効果が小さいからである。
【００３１】
さらに、加圧軸１０が加圧用治具１８と当接してからの下降速度は、板状セラミック焼結体５１の材質や厚みにもよるが、窒化アルミニウム等の窒化物やアルミナ製の板状セラミック焼結体で、接合部の板状セラミック焼結体５１と筒状体５２のフランジ部５３を加えた厚みが５０ｍｍであれば１０ｍｍ／ｓ以下とすることが良い。なぜなら、加圧軸１０が加圧用治具１８と当接してからの下降速度が１０ｍｍ／ｓを超えると、板状セラミック焼結体５１中に加圧力が急速に伝わり、板状セラミック焼結体５１が変形し易くなるからであり、好ましくは２ｍｍ／ｓ以下とすることが良い。
【００３２】
しかる後、加熱温度を徐々に下げ、塑性変形し難い温度になったところで加圧軸１０による加圧を止め、さらに炉体２内の温度が２００℃以下になるまで下げることにより板状セラミック焼結体５１に筒状体５２を接合したセラミック接合体を得ることができる。
【００３３】
そして、本発明によれば、加圧軸１０により板状セラミック焼結体５１と筒状体５２との接合部に荷重を加えるとともに、重し２１により板状セラミック焼結体５１の接合領域以外の露出部に荷重を加えるようにしたことから、従来例と比較して板状セラミック焼結体５１の反りを抑えることができるとともに、加圧軸１０と重し２１により加える荷重を前述した範囲に調整することにより、板状セラミック焼結体５１の反りを大幅に防止するとともに、筒状体５２と強固に接合することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更されたものも含むものであることは言う迄もない。
【００３５】
【実験例】
（実験例１）
以下、本発明の具体例として、円板状をした板状セラミック焼結体５１からなるセラミックヒーターと、円筒状をしたセラミック焼結体からなる筒状体５２とを接合したウエハ支持部材を本発明のセラミック接合装置及び接合方法を用いて製造した例について説明する。
【００３６】
まず、セラミックヒーターを製作するには、純度９９％の窒化アルミニウム粉末に、０．１重量％の炭酸カルシウムを添加した原料粉末１００重量％に対してアクリル系バインダーを６重量％添加し、溶剤とともに混合してスラリーを準備し、ドクターブレード法にて窒化アルミニウムのグリーンシートを複数枚作製した。
【００３７】
次に、得られた複数枚のグリーンシートを略正方形のシート状に切断し、数枚のグリーンシート間に密着液を介して積み重ね、８０℃に加熱しながら３ＭＰａの力で加圧することによりシート同士を圧着させてシート積層体を製作した。
【００３８】
そして、シート積層体の表面にスクリーン印刷機を用いてヒータ用電極となる導体ペーストを所定のパターン形状に印刷した後、導体ペーストを覆うように残りの数枚のグリーンシートを積み重ねて熱圧着し、さらにスクリーン印刷機を用いて静電吸着用電極となる導体ペーストを所定のパターン形状に印刷し、導体ペーストを覆うように残りのグリーンシートを積み重ねて熱圧着することによりシート積層体を得た。
【００３９】
ただし、シート積層体の厚みは１８ｍｍ、シート積層体の表面から静電吸着用電極となる導体ペーストが埋設されている深さは凡そ１．０ｍｍ、シート積層体の表面からヒータ用電極となる導体ペーストが埋設されている深さは凡そ９ｍｍとなるようにした。
【００４０】
次いで、得られたシート積層体に切削加工を施して円盤状に形成した後、窒素雰囲気中で３００℃に加熱して脱脂、炭化処理を施した後、さらに３５０℃の酸素雰囲気中で加熱して炭化量を０．５重量％以下となるように調整し、しかる後、２１００℃、４．５ＭＰａの窒素ガス雰囲気中で焼成することにより、静電吸着用電極とヒータ用電極を埋設した板状セラミック焼結体を得た。
【００４１】
そして、板状セラミック焼結体５１に精密加工を施してその外形を直径３００ｍｍ、厚み１２．５ｍｍとなるようにし、次いで上面に研磨加工を施して載置面を形成するとともに、下面に静電吸着用電極及びヒータ用電極へ通電するための給電端子を接合する穴を穿孔した。そして、筒状体５２を接合した後、この穴にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ製の給電端子を挿入して１０００℃の温度でロウ付けすることによりセラミックヒーターを製作した。なお、得られた板状セラミック焼結体５１の載置面における平面度を測定したところ１０μｍであった。
【００４２】
一方、筒状体５２を製作するには、純度９９％の窒化アルミニウム粉末に、０．１重量％の炭酸カルシウムを添加した原料粉末１００重量％に対してアクリル系バインダーを６重量％添加し、溶剤とともに混練乾燥して造粒粉を製作した。
【００４３】
次に、この造粒粉を心金を有したゴム型中に充填し、８０ＭＰａの圧力でラバープレス成形することにより筒状の成形体を製作した後、外形を切削加工にて加工することにより、一端にフランジ部を有する筒状成形体を得た。
【００４４】
次いで、板状セラミック焼結体５１と同様に、窒素雰囲気中で３００℃に加熱して脱脂、炭化処理を施した後、さらに３５０℃の酸素雰囲気中で加熱して炭化量を０．５重量％以下となるように調整し、しかる後、２１００℃、４．５ＭＰａの窒素ガス雰囲気中で焼成することにより焼結させ、セラミック焼結体の外形を精密研削することにより、筒状部の外形が５０ｍｍ、肉厚が５ｍｍ、フランジ部の外形が直径８０ｍｍ、内径７０ｍｍ、長さが５００ｍｍのフランジ部を有する筒状体５２を製作した。
【００４５】
そして、得られた板状セラミック焼結体５１と筒状体５２とを接合するには、図１に示すセラミック接合装置１の台座５上に窒化ホウ素からなる敷板２４を介してセラミックヒーターとしての板状セラミック焼結体５１の下面を上にして載せるとともに、板状セラミック焼結体５１の所定位置に筒状体５２のフランジ部を当接させて載せ、さらに上記フランジ部の接合面と反対側の表面上に、加圧用治具である窒化硼素製のリング状をした治具先端部２０とカーボン製の有底筒状をした加圧用治具１９本体を順次載せるとともに、板状セラミック焼結体５１の接合領域を除く露出面上に、重し２１である窒化硼素製のリング状をした治具先端部２３とカーボン製の筒状をした加圧用治具２２本体を順次載せた。なお、板状セラミック焼結体５１と筒状体５２との接合部には、接合剤として、窒化アルミニウム粉末１００重量％に対して炭酸カルシウムを１重量％添加したペーストを塗布した。
【００４６】
次に、炉体２内を密閉し、ガス排気導入装置８により炉体２内を減圧し、電源装置７に通電して発熱体６を発熱させることにより被接合物Ｓである板状セラミック焼結体５１及び筒状体５２を加熱して水分等を除去した後、１２００℃まで２００℃／時間の速度で昇温し、１２００℃で炉内に１００ｋＰａの窒素ガスを導入し、上記窒化アルミニウム質焼結体からなる板状セラミック焼結体５１及び筒状体５２が容易に塑性変形し出す１８００℃の温度で加圧軸１０により加圧軸１０の下降速度を１ｍｍ／ｓとして加圧した。この時、加圧軸１０により板状セラミック焼結体５１と筒状セラミック焼結体５２との接合面間には約３ＭＰａの圧力が加わるとともに、加圧軸１０の荷重は重し２１により板状セラミック焼結体５１の接合領域を除く露出面に加える荷重の５０倍となるようにした。
【００４７】
そして、１８００℃〜１９００℃までは６０℃／時間の速度で昇温し、１９００℃の温度で１時間保持した。
【００４８】
ここで、接合温度を１８００℃〜１９００℃としたのは、接合温度が１８００℃より低いと、接合剤を液化させ、板状セラミック焼結体や筒状体５２に拡散させることができず、強固な接合力を得ることができない。また、ＡｌＮ純度が９９％以上である高純度窒化アルミニウム質セラミック焼結体が塑性変形せず、加圧軸１０による押圧力によって板状セラミック焼結体５１や筒状体５２が破損するからであり、逆に、接合温度が１９００℃を超えると、ＡｌＮ純度が９９％以上である高純度窒化アルミニウム質セラミック焼結体の塑性変形スピードが大きくなりすぎ、加圧軸１０や重し２１による押圧力によって板状セラミック焼結体や筒状体の変形を防止することが難しいからである。
【００４９】
その後、加圧した状態で温度を２００℃／時間の速さで下げ、炉体２内の温度が１６００℃となった時点で加圧軸１０を加圧用治具１８より離して加圧力をゼロとする。そして、２００℃／時間の速度で炉体２内の温度を８００℃まで温度を下げた後、炉体２内に窒素ガスを供給してそのガス圧を２００ｋＰａとし、炉体２内の温度を速く低下させるようにした。そして、炉体２内の温度が２００℃以下となった時点で、板状セラミック焼結体５１からなるセラミックヒーターとセラミック焼結体からなる筒状体５２とが一体的に接合されたセラミック接合体を得た。
【００５０】
そして、得られたセラミックヒーターの載置面における平面度を測定したところ２００μｍと、接合前の平面度に対して２０倍程度に留めることができた。
【００５１】
また、セラミックヒーターの載置面に、熱電対を取り付けたシリコンウエハを載せて発熱させ、シリコンウエハの表面温度を赤外線温度測定器で測定しながら平均温度が７００℃となった時点での熱電対によるシリコンウエハの温度を測定したところ、温度ばらつきは６℃と小さく、ウエハを均一に加熱することができた。
【００５２】
これに対し、図４に示す従来のセラミック接合装置を用いて上記セラミックヒーターと筒状体５２とを接合したものも製作したところ、接合後のセラミックヒーターの載置面における平面度は５００μｍと、接合前の平面度に対して５０倍も変形していた。
【００５３】
また、図３に示す従来のセラミック接合装置を用いて接合したセラミックヒーターの載置面に、熱電対を取り付けたシリコンウエハを載せて発熱させ、シリコンウエハの表面温度を赤外線温度測定器で測定しながら平均温度が７００℃となった時点での熱電対によるシリコンウエハの温度を測定したところ、温度ばらつきが２０℃もあり、ウエハを均一に加熱することができなかった。
（実験例２）
次に、実験例１で製作した板状セラミック焼結体５１と筒状セラミック焼結体５２とを図１に示すセラミック接合装置を用いて接合するあたり、加圧軸１０により板状セラミック焼結体５１と筒状体５２のフランジ部５３との接合部に加える荷重（Ａ）と、重し２１により板状セラミック焼結体の露出面に加える荷重（Ｂ）とを異ならせた時の接合後に、セラミックヒーターの載置面における平面度を測定し、接合部のヘリウムリークの有無をヘリウムリークテスターで測定した。
【００５４】
結果は表１に示す通りである。
【００５５】
【表１】

【００５６】
この結果、試料Ｎｏ.1のように加圧軸１０により板状セラミック焼結体と筒状支持体のフランジ部との接合部に加える荷重（Ａ）と、重し２１が板状セラミック焼結体の露出面に加える荷重（Ｂ）との比率（Ａ／Ｂ）が１０未満となると、セラミックヒーターの載置面の平面度の変化は抑えることができるものの、重しの重量が大きくなり過ぎ、加熱時に板状セラミック焼結体５１の周辺部と中央部の温度差が大きくなり昇温中に板状セラミック焼結体が割れた。
【００５７】
これに対し、試料Ｎｏ.２から１２のように加圧軸１０により板状セラミック焼結体５１と筒状体５２のフランジ部５３との接合部に加える荷重（Ａ）と、重しにより板状セラミック焼結体５１の露出面に加える荷重（Ｂ）との比率（Ａ／Ｂ）を１０〜１００とすれば、板状セラミック焼結体５１を大きく変形させることがなく、また、セラミックヒーターの載置面の平面度を小さくすることができることが分かる。
【００５８】
さらに、試料Ｎｏ．１４のように加圧軸１０の下降速度が大きいと板状セラミック焼結体５１が破損した。従って、加圧軸１０の下降速度を１０ｍｍ／ｓ以下とすることで板状セラミック焼結体の破損することなく反り量を低減できることが分かった。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、本発明のセラミック接合装置によれば、板状セラミック焼結体と、この板状セラミック焼結体より小さな外形を有するセラミック焼結体又は金属とからなる被接合物を載せる台座を備えた炉体と、上記板状セラミック焼結体上に載せたセラミック焼結体又は金属との接合面に荷重を加える加圧軸と、加圧軸によって上記板状セラミック焼結体上に載せたセラミック焼結体又は金属を押圧する加圧用治具と、上記加圧軸を駆動させる加圧機構と、上記セラミック焼結体又は金属との接合領域を除く上記板状セラミック焼結体の露出面に荷重を加える重しとから構成したことによって、大きな外形を有する板状セラミック焼結体に反りを発生させたり、変形させたりすることなく、小さな外形を有する他のセラミック焼結体又は金属を強固に接合することができる。
【００６０】
また、本発明は、上記セラミック接合装置の台座に板状セラミック焼結体を載せるとともに、板状セラミック焼結体上に外形の小さなセラミック焼結体又は金属を載せ、さらに上記セラミック焼結体又は金属上には加圧用治具を、上記セラミック焼結体又は金属との接合領域を除く板状セラミック焼結体の露出面には重しをそれぞれ載せ、重しの自重で上記露出面を押圧し、この状態で炉体内を接合温度に加熱した後、上記加圧機構により加圧軸を降下させて加圧用治具を押圧し、接合部に加える加圧力を１〜５ＭＰａとするとともに、その時の荷重をＡ、上記接合領域を除く板状セラミック焼結体の露出面に加える荷重をＢとした時、その比率（Ａ／Ｂ）が１０〜１００となるようにし、板状セラミック焼結体に小さな外形を有するセラミック焼結体又は金属を接合するようにしたことによって、板状セラミック焼結体に反りを発生させたり、変形させたりすることなく、他のセラミック焼結体又は金属と強固に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミック接合装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明のセラミック接合装置で接合するセラミック接合体の構造を示す図で、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその底面図である。
【図３】従来のセラミック接合装置を示す概略断面図である。
【図４】図３のセラミック接合装置による被接合物の接合状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１：セラミック接合装置
２：炉体
３：金属製容器
４：断熱カバー
５：台座
６：発熱体
７：電源装置
８：ガス排気封入装置
９：シールガイド
１０：加圧軸
１６：加圧機構
１８：加圧用治具
２１：重し
２４：敷板
３１：セラミック接合装置
３２：炉体
３３：金属製容器
３４：断熱カバー
３５：発熱体
３６：電源装置
３７：台座
３８：ガス排気封入装置
３９：敷板
４０：加圧軸
４１：加圧機構
４２：シールガイド
４３：加圧用治具

Claims

板状セラミック焼結体と、該板状セラミック焼結体より小さな外形を有するセラミック焼結体又は金属とからなる被接合物を載せる台座を備えた炉体と、上記板状セラミック焼結体上に載せたセラミック焼結体又は金属との接合面に荷重を加える加圧軸と、該加圧軸によって上記板状セラミック焼結体上に載せたセラミック焼結体又は金属を押圧する加圧用治具と、上記加圧軸を駆動させる加圧機構と、上記セラミック焼結体又は金属との接合領域を除く上記板状セラミック焼結体の露出面に荷重を加える重しとを有することを特徴とするセラミック接合装置。
請求項１に記載のセラミック接合装置の台座に板状セラミック焼結体を載せるとともに、該板状セラミック焼結体上に外形の小さなセラミック焼結体又は金属を載せ、さらに上記セラミック焼結体又は金属上には加圧用治具を、上記セラミック焼結体又は金属との接合領域を除く板状セラミック焼結体の露出面には重しをそれぞれ載せた状態で、炉体内を接合温度に加熱し、次いで上記加圧機構により加圧軸を降下させて加圧用治具を押圧することにより、外形の小さなセラミック焼結体又は金属を板状セラミック焼結体に接合するようにしたことを特徴とするセラミック接合体の製造方法。
上記加圧用治具を押圧する際の加圧軸の下降速度を１０ｍｍ／ｓ以下としたことを特徴とする請求項２に記載のセラミック接合体の製造方法。