JPH03115200A - 単結晶サファイアの接合方法 - Google Patents
単結晶サファイアの接合方法Info
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- JPH03115200A JPH03115200A JP25614989A JP25614989A JPH03115200A JP H03115200 A JPH03115200 A JP H03115200A JP 25614989 A JP25614989 A JP 25614989A JP 25614989 A JP25614989 A JP 25614989A JP H03115200 A JPH03115200 A JP H03115200A
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- Japan
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- vacuum
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は単結晶サファイアの接合方法に関するものであ
る。
る。
単結晶サファイアの接合に関しては特開昭５９−２３３
０００号に既に提案されており、この方法によれば、２
個の単結晶サファイアをその結晶面方位が１°以内の角
度で一致するように配置し、そして、その端部を溶融し
て接合する。
０００号に既に提案されており、この方法によれば、２
個の単結晶サファイアをその結晶面方位が１°以内の角
度で一致するように配置し、そして、その端部を溶融し
て接合する。
しかしながら、上記接合方法によれば、溶融して接合さ
せるために該接合部の形状が崩れ、これにより、精密な
形状の接合体が出来ないという問題点がある。
せるために該接合部の形状が崩れ、これにより、精密な
形状の接合体が出来ないという問題点がある。
しかも、接合面を溶融させるに当たり、その接合面積が
大きくなった場合、その接合面全体に亘って均一に溶融
することはむずかしく、そのため、大面積に亘る接合に
適さないという問題点もある。
大きくなった場合、その接合面全体に亘って均一に溶融
することはむずかしく、そのため、大面積に亘る接合に
適さないという問題点もある。
従って本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり
、その目的は接合面付近の形状が崩れず、しかも、大面
積に亘る接合にも適した単結晶サファイアの接合方法を
提供するものである。′〔問題点を解決するための手段
〕 本発明に係る単結晶サファイアの接合方法は下記Ａ工程
及びＢ工程から順次成ることを特徴とする。
、その目的は接合面付近の形状が崩れず、しかも、大面
積に亘る接合にも適した単結晶サファイアの接合方法を
提供するものである。′〔問題点を解決するための手段
〕 本発明に係る単結晶サファイアの接合方法は下記Ａ工程
及びＢ工程から順次成ることを特徴とする。
Ａ：中心線平均粗さがＲａ５００Å以下である接合面を
もった単結晶サファイア体の上記接合面同士を密接する
。
もった単結晶サファイア体の上記接合面同士を密接する
。
Ｂ：密接状態の単結晶サファイア体を真空炉に入れ、真
空中で加熱する。
空中で加熱する。
上記接合方法である場合、熔融せずとも強固に接合でき
、しかも、その接合面を大面積化にもでき、これにより
、精密な形状をもつ大型化した接合体ができる。
、しかも、その接合面を大面積化にもでき、これにより
、精密な形状をもつ大型化した接合体ができる。
以下、本発明を実施例により説明する。
本例においては、第１図に示す通り２枚の円板状単結晶
サファイア板１．２（直径５０ＩＩＩＩ１１、厚み０．
５ｍｓ＋）を用意し、その両板の接合主面ｌａ。
サファイア板１．２（直径５０ＩＩＩＩ１１、厚み０．
５ｍｓ＋）を用意し、その両板の接合主面ｌａ。
２ａを完全に重ね合わせ、後述するＡ工程及びＢ工程に
よって接合体を得る。尚、ｌｂ、２ｂはそれぞれの非接
合主面である。
よって接合体を得る。尚、ｌｂ、２ｂはそれぞれの非接
合主面である。
耀益■皿方亘
単結晶サファイアは大方晶形であり、第２図に示す面方
位によれば、結晶のＣ軸に対して直角方向に（０００１
）面（一般に０面と呼ぶ）が存在し、このＣ軸に対して
直交する方向に且つ１２０ ’中心角になるように回転
対称方向にａ１軸、ａ２軸、ａ３軸があり、これら３種
類の軸に垂直に出来る３つの面は結晶学的に等価であり
、その面が（１１１０）面（一般にＡ面と呼ぶ）である
。また、Ｃ軸に対してｍ軸方向くｍ軸方向とは六角柱の
側面に垂直な軸をいう）に５７．６ ”傾いたＲ軸に垂
直な面が（１１０２）面（一般にＲ面と呼ぶ）である。
位によれば、結晶のＣ軸に対して直角方向に（０００１
）面（一般に０面と呼ぶ）が存在し、このＣ軸に対して
直交する方向に且つ１２０ ’中心角になるように回転
対称方向にａ１軸、ａ２軸、ａ３軸があり、これら３種
類の軸に垂直に出来る３つの面は結晶学的に等価であり
、その面が（１１１０）面（一般にＡ面と呼ぶ）である
。また、Ｃ軸に対してｍ軸方向くｍ軸方向とは六角柱の
側面に垂直な軸をいう）に５７．６ ”傾いたＲ軸に垂
直な面が（１１０２）面（一般にＲ面と呼ぶ）である。
このように３種類の面方位があり、接合主面１ａ、２ａ
を所望の面方位にするためには既存の単結晶サファイア
をダイヤモンドバイトを用いて面取りを行うことによっ
ても得られるが、本例においては下記のＥＦＧ法（Ｅｄ
ｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ Ｆｉｌｍ−ｆｅｄＧｒｏｗｔｈ
法）により作製した。
を所望の面方位にするためには既存の単結晶サファイア
をダイヤモンドバイトを用いて面取りを行うことによっ
ても得られるが、本例においては下記のＥＦＧ法（Ｅｄ
ｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ Ｆｉｌｍ−ｆｅｄＧｒｏｗｔｈ
法）により作製した。
ＥＦＧ法
サファイア板を製作するに当たって、その板表面が所定
の面方位になるように単結晶の育成を行う。
の面方位になるように単結晶の育成を行う。
即ち、高純度アルミナを不活性雰囲気中で溶融し、この
融液と接するように内部にスリットを備えたリボン状サ
ファイア単結晶育成モリブデンダイを位置させ、アルミ
ナ融液を毛細管作用によりダイ上端部に上昇させ、所定
の面方位を有するサファイアシードをダイ上端部のアル
ミナ融液と接触させ、次いでシードを上方に引き上げて
単結晶サファイアの育成を行う、これによって引き上げ
られたサファイア板の一方の主面は所定の面方位を有す
る。
融液と接するように内部にスリットを備えたリボン状サ
ファイア単結晶育成モリブデンダイを位置させ、アルミ
ナ融液を毛細管作用によりダイ上端部に上昇させ、所定
の面方位を有するサファイアシードをダイ上端部のアル
ミナ融液と接触させ、次いでシードを上方に引き上げて
単結晶サファイアの育成を行う、これによって引き上げ
られたサファイア板の一方の主面は所定の面方位を有す
る。
次にＡ、８両工程を述べる。
Ａ工程
このような所定通りの面方位を有するサファイア板１．
２を作製し、その接合を行うに当たり、Ａ工程としてそ
の接合主面１ａ、２ａを研磨し、その主面の中心線平均
粗さＲａを５００Å以下、望ましくは３００Å以下に設
定する必要がある。
２を作製し、その接合を行うに当たり、Ａ工程としてそ
の接合主面１ａ、２ａを研磨し、その主面の中心線平均
粗さＲａを５００Å以下、望ましくは３００Å以下に設
定する必要がある。
かかる研磨には単結晶を研磨する従来周知の手段を採用
すればよい。本例においては先ずう・２ピング油に溶か
したダイヤモンドパウダによりラッピングを行い、次い
でクロスによりポリシングを行い、かくして上記所定通
りの中心線平均粗さＲａが得られた。
すればよい。本例においては先ずう・２ピング油に溶か
したダイヤモンドパウダによりラッピングを行い、次い
でクロスによりポリシングを行い、かくして上記所定通
りの中心線平均粗さＲａが得られた。
一般的には上記研磨後、その接合主面１ａ、２ａは有機
物やゴミなどにより汚染される。そのため、洗剤やイソ
プロピルアルコールなどにより洗浄を行う。
物やゴミなどにより汚染される。そのため、洗剤やイソ
プロピルアルコールなどにより洗浄を行う。
然る後、すみやかに両サファイア板１．２を重ね合わせ
る。この重ね合わせは単に両接合主面１ａ、’ｌａが全
面に亘って密接しているにすぎず、適当な力を加えれば
容易に離れる。従って、上記密接体を次のＢ工程を行う
に際し、真空アニール炉の内部所定位置に配置するとと
もに非接合主面ｌｂ、２ｂ側より若干の押圧力（例えば
サファイア板の単位面積当たり約１０〜５０ｇ／ｃｍり
を加える。
る。この重ね合わせは単に両接合主面１ａ、’ｌａが全
面に亘って密接しているにすぎず、適当な力を加えれば
容易に離れる。従って、上記密接体を次のＢ工程を行う
に際し、真空アニール炉の内部所定位置に配置するとと
もに非接合主面ｌｂ、２ｂ側より若干の押圧力（例えば
サファイア板の単位面積当たり約１０〜５０ｇ／ｃｍり
を加える。
これにより、上記密接状態を維持せしめる。
旦工程
Ｂ工程によれば、例えば誘導加熱方式を備えた真空アニ
ール炉を用いて、脱気し、真空度を著しく高める０例え
ば本発明者等の実験においては真−空度をＩ Ｘ １０
− ’Ｔｏｒｒ以下、好適にはＩ Ｘ １０−６Ｔｏｒ
ｒ以下にすればよいと考えるが、必ずしも上記数値範囲
内に限定されるものではなく、その真空度を更に一層高
めてもよい。
ール炉を用いて、脱気し、真空度を著しく高める０例え
ば本発明者等の実験においては真−空度をＩ Ｘ １０
− ’Ｔｏｒｒ以下、好適にはＩ Ｘ １０−６Ｔｏｒ
ｒ以下にすればよいと考えるが、必ずしも上記数値範囲
内に限定されるものではなく、その真空度を更に一層高
めてもよい。
またアニール温度はサファイア自体が溶融しない範囲の
温度内で適宜法められるが、本発明者等が繰り返し行っ
た実験によれば、１０００℃以上、好適には１５００℃
以上あればよい。
温度内で適宜法められるが、本発明者等が繰り返し行っ
た実験によれば、１０００℃以上、好適には１５００℃
以上あればよい。
かかるＢ工程が終了すれば、徐々にゆっくりと室温にま
で下げればよい。
で下げればよい。
人生 １ａ、２ａの の のずれ
例えば接合主面１ａ、２ａがともに０面である場合、そ
の両者間に面方位のずれ角度が存在する場合がある。
の両者間に面方位のずれ角度が存在する場合がある。
即ち、第３図に示す接合状態によれば、両サファイア板
１．２のそれぞれのＣ軸間のずれ角度θが上記面方位の
ずれ角度に対応する。
１．２のそれぞれのＣ軸間のずれ角度θが上記面方位の
ずれ角度に対応する。
次に本発明者等が行った実施例を述べる。
（例１）
接合主面１ａ、２ａがともにＲ面であり、且つ中心線平
均粗さが２０人であるように研磨し、洗浄後、すみやか
に両サファイア板１． ２を加圧しながら重ね合わせた
。この場合、両者の接合主面１ａ、２ａ間の面方位のず
れ角度を１６以内に設定して重ね合わせた。
均粗さが２０人であるように研磨し、洗浄後、すみやか
に両サファイア板１． ２を加圧しながら重ね合わせた
。この場合、両者の接合主面１ａ、２ａ間の面方位のず
れ角度を１６以内に設定して重ね合わせた。
次いで真空度を３〜４ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒｓアニー
ル温度を１６８０℃に設定し、４時間真空アニールを行
い、接合体を得た。
ル温度を１６８０℃に設定し、４時間真空アニールを行
い、接合体を得た。
かくして得られた接合体を１辺１０ ｍｍの正方形杖に
切断し、第４図又は第５図に示す通りに接合強度を測定
した。
切断し、第４図又は第５図に示す通りに接合強度を測定
した。
第４図においては、３は上記正方形状体であり、その両
生面上をニッケル金属によりメタライジングし、更に両
主面に対して３ ｍｍφの金属製丸棒４をロー付し、そ
して、両者の丸棒４を矢印×方向に引っ張る。
生面上をニッケル金属によりメタライジングし、更に両
主面に対して３ ｍｍφの金属製丸棒４をロー付し、そ
して、両者の丸棒４を矢印×方向に引っ張る。
このような引っ張り強度試験を行ったところ、先にメタ
ライズ部より剥がれた。
ライズ部より剥がれた。
第５図に示す測定方法よれば、上記正方形状体３の両生
面上をニッケル金属によりメタライジングし、そして、
短辺が１０ ｍｍである長方形状のＳＵＳ製板状体５を
２個用意し、上記両主面の全面に亘ってロー付し、両者
の板状体５を矢印Ｙ方向に引っ張る。
面上をニッケル金属によりメタライジングし、そして、
短辺が１０ ｍｍである長方形状のＳＵＳ製板状体５を
２個用意し、上記両主面の全面に亘ってロー付し、両者
の板状体５を矢印Ｙ方向に引っ張る。
このような引っ張り強度試験を行っても先にメタライズ
部より剥がれた。
部より剥がれた。
（例２）
本例においては、（例１）のなかで接合主面１ａ、２ａ
のそれぞれの面方位を第１表に示す通りに設定し、しか
も、その中心線平均粗さも設定し、その他は（例１）と
同じ条件とし、これによって６種類の接合体を作製した
。尚、接合体イ、口、へについては両者の接合主面１ａ
、２ａ間の面方位のずれ角度を１″以内に設定して重ね
合わせた。
のそれぞれの面方位を第１表に示す通りに設定し、しか
も、その中心線平均粗さも設定し、その他は（例１）と
同じ条件とし、これによって６種類の接合体を作製した
。尚、接合体イ、口、へについては両者の接合主面１ａ
、２ａ間の面方位のずれ角度を１″以内に設定して重ね
合わせた。
第
表
かくして得られた各接合体に対して（例１）と同様に２
通りの引っ張り接合強度試験を行ったところ、すべて先
にメタライズ部より剥がれた。
通りの引っ張り接合強度試験を行ったところ、すべて先
にメタライズ部より剥がれた。
本発明者等は接合主面の面方位がＲ面であり、その主面
に対してラッピング及びボリシングの各々の研磨処理を
行わず、中心線平均粗さを２０００人にまで大きくした
サファイア板を２個用意し、両者の接合主面間の面方位
のすれ角度を１°以内に設定し、その他は本実施例と同
じ条件に設定し、接合体の作製を試みたが、全く接合し
なかった。
に対してラッピング及びボリシングの各々の研磨処理を
行わず、中心線平均粗さを２０００人にまで大きくした
サファイア板を２個用意し、両者の接合主面間の面方位
のすれ角度を１°以内に設定し、その他は本実施例と同
じ条件に設定し、接合体の作製を試みたが、全く接合し
なかった。
（例３）
次に本発明者等は（例１）の本発明接合体並びに接合体
イ、口に対して、それぞれ接合主面１ａ２ａ間の面方位
のずれ角度を５″ｔ、 １５”、 ４０＠、７０°もし
くは９０°に設定し、重ね合わせた。
イ、口に対して、それぞれ接合主面１ａ２ａ間の面方位
のずれ角度を５″ｔ、 １５”、 ４０＠、７０°もし
くは９０°に設定し、重ね合わせた。
かくして得られた１５種類の接合体に対して（例１）と
同様に２通りの引っ張り接合強度試験を行ったところ、
すべて先にメタライズ部より剥がれた。
同様に２通りの引っ張り接合強度試験を行ったところ、
すべて先にメタライズ部より剥がれた。
以上の通り、本発明の接合方法によれば、単結晶サファ
イアの一部を溶融しなくとも、両者を強固に接合でき、
これによって複雑且つ精密な形状の接合体を提供するこ
とができた。
イアの一部を溶融しなくとも、両者を強固に接合でき、
これによって複雑且つ精密な形状の接合体を提供するこ
とができた。
また、本発明によれば、接合面を大面積化できるために
所望通りの形状が得られる高信鯨性の接合体を提供する
ことができた。
所望通りの形状が得られる高信鯨性の接合体を提供する
ことができた。
第１図は実施例の接合方法を表す説明図、第２図は単結
晶サファイアの結晶面方位を表す説明図、第３図は接合
体の部分断面図、第４図及び第５図は引っ張り接合強度
試験の方法を表す断面図である。 １．２・・・サファイア板 ｌａ、２ａ・・・接合主面
晶サファイアの結晶面方位を表す説明図、第３図は接合
体の部分断面図、第４図及び第５図は引っ張り接合強度
試験の方法を表す断面図である。 １．２・・・サファイア板 ｌａ、２ａ・・・接合主面
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 下記Ａ工程及びＢ工程から順次成ることを特徴とする単
結晶サファイアの接合方法。 Ａ：中心線平均粗さがＲａ５００Å以下である接合面を
もった単結晶サファイア体の上記接合面同士を密接する
。 Ｂ：密接状態の単結晶サファイア体を真空炉に入れ、真
空中で加熱する。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25614989A JP2849602B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 単結晶サファイアの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25614989A JP2849602B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 単結晶サファイアの接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03115200A true JPH03115200A (ja) | 1991-05-16 |
| JP2849602B2 JP2849602B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=17288587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25614989A Expired - Lifetime JP2849602B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 単結晶サファイアの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2849602B2 (ja) |
Cited By (16)
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-
1989
- 1989-09-29 JP JP25614989A patent/JP2849602B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2849602B2 (ja) | 1999-01-20 |
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