JPH0367479B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は金属片の真空処理炉特に、アルミニウ
ム及びアルミニウム合金などの金属片の真空ろう
付けのための炉に関する。

背景技術 現在の技術では、アルミニウム真空ろう付けは
以下のように行われていることが知られている。

まず、ろう付けさせるべき部材を、従来構造の
の真空における熱処理金属炉の内部に配置する。
かかる部材は少なくともろう付けが行われる段階
において共融化合物のめつき、例えばアルミニウ
ム及びシリコンベースを有している。また、同時
に小片またはウエハの形態のマグネシウムがケツ
ター材としてかかる部材の近傍に配置される。

次に、約10^-4〜5.10^-6ｍbarの圧力にて炉内に
相対真空をつくる。

次に、炉は、500℃から600℃の間のろう付け温
度が得られるまで加熱される。

この加熱の間において、まず酸素吸収効果がゲ
ツター材のマグネシウムの酸化（燃焼）によつて
得られる。かかる酸素吸収効果を以下ゲツター効
果という。マグネシウムの酸化は約350℃で始ま
る。一般に、ゲツター材は真空装置チヤンバー内
の残留気体を吸着する材料として知られ、例え
ば、マグネシウムMgは分散ゲツターとして知ら
れている。よつて、ゲツター材は真空装置チヤン
バー内の残留気体を吸着して高真空とする作用を
有する。このような酸素の吸収は特に処理すべき
部材の表面のアルミナの形成を防止し、さらに、
ろう付けが起こる段階において防止される。この
反応は、水蒸気の減少をも引き起こす（水分の減
少）。

この技術では、よい結果が得られるけれども、
つぎのような原因による欠点がある。

第１は、マグネシウム酸化物の激しい生成。こ
れは、マグネシウムの表面だけでなく、炉の内部
の空間全体に亘つて起こる（マグネシウムの蒸気
のためである）。この結果、炉の内部はマグネシ
ウムの酸化物によつて汚染され、炉を解放してい
る状態において該酸化物が大気の湿気を吸収する
傾向を有している。この炉は度々洗浄しなければ
ならない。

第２は、湿気の存在。炉内部に水蒸気や気体等
が存在する。特に、マグネシウム酸化物の気体は
油蒸気の分散を用いた通常の真空ポンプの動作を
弱くする結果をもたらす。また、処理圧力の達成
を長引かせ、エネルギー消費を増大させる。

第３は、比較的高価な金属であるマグネシウム
の過剰な消費。

発明の目的 本発明はかかる欠点を解消し、炉の密閉容器内
部におけるゲツター材酸化物等の残留気体の存在
量を抑制することを目的とする。

発明の構成 本発明の金属片真空処理炉は、密閉扉を有し気
体成分を気密的に収容する密閉容器と、前記密閉
容器に接続されその内部の前記気体成分を外部へ
吸引し相対真空を生ぜしめる吸引手段と、前記密
閉容器内に配され前記密閉容器との間に間〓空間
を画定しかつその内部に金属片が配置され得る中
央空間Ｖを画定する熱容器と、前記中央空間Ｖに
配置され前記金属片を処理温度まで加熱する第１
加熱手段とを有する金属片を真空処理する炉であ
つて、ゲツター材を前記間〓空間に支持する支持
手段と、前記第１加熱手段から独立して前記間〓
空間に配置され前記ゲツター材をゲツター効果が
開始する温度、即ちゲツター材の酸化が始まる温
度まで加熱する第２加熱手段とを有し、前記熱容
器は、前記気体成分を通過させかつ前記中央空間
及び間〓空間の間に熱障壁を形成する材料から形
成されていることを特徴とする。

発明の効果 本発明によつて、マグネシウム等のゲツター材
の加熱を制御可能とし、炉内部に存在する酸素の
量を吸収するに必要な温度水準までゲツター材を
加熱させることを可能とする。

このようにしているので、マグネシウム酸化物
の過剰な生成が回避され、特に、高温度における
マグネシウム蒸気の生成が回避できる。よつて、
マグネシウム使用量の節約がなされ、炉の内部の
汚染もかなり減少することになる。

本装置においては、マグネシウムを酸化物とす
る先の加熱をとうして、吸引中及び／またはその
前における水蒸気の解消を可能にし、真空ポンプ
等の効率を増加させて、処理温度に到達させるま
での時間をかなり短縮できる。

本発明の他の特徴によれば、かかる炉はサーボ
制御装置を有しており、該装置は炉の内部を占め
る大気の組成の関数としてマグネシウムを加熱す
る加熱手段の電力を制御するもので、特に、その
酸素及び水蒸気の成分の関数として制御する。

実施例 以下に、本発明の実施例を添付図面を参照しつ
つ説明する。

図示したように本実施例の炉は、実質的に円筒
形状をした密閉された容器１を含んでおり、図示
されていないが密閉扉が設けられて内容物を出し
入れできるようになつている。

かかる密閉容器１は、公知の方法によつて例え
ば、その側壁に通路の開口を設けて接続した真空
ポンプ等の外部の吸引手段（図示せず）に接続さ
れており、この吸引ポンプ手段によつて、容器１
内部の酸素、マグネシウム酸化物等の気体を排出
でき、10^-4〜5.10^-6ｍbarの範囲で相対真空を形
成し維持することができる。

炉内の処理すべき部材３の加熱は、加熱装置に
よる輻射によつて行なわれる。密閉容器１内部に
は、次の第１及び第２の加熱装置４，５，６並び
に放射熱を遮断する熱容器２が設けられている。

すなわち、かかる熱容器２は、内容物出し入れ
自在の略平行六面体形状の容器であつて、その壁
は熱障壁を形成し、処理される部材３が配置され
る内部の中央空間ｖを画定している。熱容器２
は、金属、セラミツク等のから形成され、気体を
通過させるように内部と外部とを貫通する多孔質
またはジグザグ孔構造とされている。すなわち、
この熱容器は光学的に閉塞されているが、炉内に
収容された気体に関しては気密とされていない。

第１の加熱装置は、熱容器２の内面に沿つて配
置され、中央空間にて部材３を囲むように前記壁
に平行に配置された電気加熱低抗体４である。こ
の低抗体４は炉の外部にある電源（図示せず）に
接続されており、全体はろう付けすべき部材３を
650℃の温度に加熱することができる。

第２の加熱装置は、炉の容器１の内部でかつ熱
容器２の外部の間隙〓間おいてマグネシウム等の
ゲツター材を加熱する加熱抵低体網５，６の補助
加熱手段である。かかるマグネシウムは例えばウ
エハまたは小片の形態で供給される。これらの補
助加熱手段は、加熱用抵抗体４によつて処理され
る部材３の加熱とは独立して加熱される。実施例
に示されているように、これらの補助加熱手段は
２つの加熱低抗体網５，６から構成されており、
これらは熱容器２の直角壁に沿つて平行に伸長し
ている。これらの低抗体５，６は、マグネシウム
ウエハ９，９′がその上に固定されている格子状
壁７，８によつて保護されている。加熱低抗体
５，６のための電源供給は電流を分配する供給回
路によつてなされており、その電力は炉内の気体
成分の状態、特に酸素、水蒸気の成分の関数とし
て制御される。

このために、この電力供給回路は、電源１０
と、分析器１２により得られる炉内に存在する気
体成分の分析結果を関数として低抗体５，６に印
加する電力を制御する調整装置１１とを含んでい
る。分析器は、ポンプ１４を備えた試料回路１３
を介して炉内に存在する気体の試料を受けるよう
になつている。

本装置ではマグネシウムウエハ９，９′を、ろ
う付けすべき部材３の加熱とは独立して加熱でき
ることが特徴である。その結果、吸引中及び／ま
たは前に必要に応じてゲツター効果を所望の時間
に起こすことができる。

さらに、炉内の大気の酸素、水蒸気成分の関数
として加熱を調整することによつて、厳格に必要
とされるマグネシウム酸化物の生成、すなわち、
マグネシウムの消費を減少させることができる。

もちろん、必要であれば、部材３の近傍にマグ
ネシウムを配置して炉から酸素及び水蒸気を完全
に取り除くこともできる。

実施例に示したように、低抗体４の支持部材と
して働く熱容器２は、軽くて容易に着脱できる容
器１５を外側に二重にしてもよい。細い線で示さ
れているこの第２の容器は熱容器２の熱障壁及び
マグネシウムトラツプとして働く。処理が一度完
了すると、第２容器は速やかに外され浄化され
る。

かかる実施例装置では、アルミニウム片の真空
ろう付けは以下のように行われている。

まず、アルミニウム片を炉の熱容器２内部に配
置する。また、同時にマグネシウムウエハがケツ
ター材として熱容器２外部近傍に配置される。

次に、真空ポンプにて内部を吸引して炉内に相
対真空をつくる。かかる吸引は処理の終了まで続
けられる。

次に、第２加熱装置の加熱低抗体網５，６によ
つて、まずマグネシウムが酸化が始まる約350℃
まで加熱される。この加熱によつてゲツター効果
が生じ、ゲツター材マグネシウムは容器内の残留
気体を吸着し、内部を高真空とする。熱容器の存
在とゲツター効果はアルミニウム表面のアルミナ
の形成を防止される。

次に、第１加熱装置の低抗体４は熱容器内部が
ろう付け温度約600℃になるでアルミニウムを加
熱する。さらに、第１及び２加熱装置の動作は、
ろう付け段階において上記した制御下で続行され
る。

一般にアルミニウム等の処理すべき処理部材３
をろう付けするための温度は約600℃のオーダで
あり、マグネシウムによるゲツター効果を生ぜし
める温度は約350℃のオーダである。このことは、
従来の炉内で処理部材とマグネシウムとの両者を
配置した場合、炉加熱中においてマグネシウムは
600℃まで加熱されることになる。すると炉内の
マグネシウム蒸気圧が高まり、ゲツター効果が得
られるものの真空吸引ポンプ等への負荷を増大さ
せることになる。

そこで、本発明においては、処理部材３からマ
グネシウムへの熱放射を防ぐように熱容器２を設
け、さらに処理部材加熱用主加熱手段から独立し
たマグネシウム加熱用補助加熱手段を設けて、マ
グネシウム加熱の微調整を約350℃で行い得るよ
うになした。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明による炉の代表例の概略説明図で
ある。 主要部分の符号の説明、２……熱容器、３……
部材、４，５，６……低抗体、７，８……格子状
壁、９，９′……マグネシウムウエハ、１０……
電源、１１……調整装置、１２……分析器、１３
……試料回路、１４……ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密閉扉を有し気体成分を気密的に収容する密
   閉容器と、前記密閉容器に接続されその内部の前
   記気体成分を外部へ吸引し相対真空を生ぜしめる
   吸引手段と、前記密閉容器内に配され前記密閉容
   器との間に間〓空間を画定しかつその内部に金属
   片が配置され得る中央空間Ｖを画定する熱容器
   と、前記中央空間Ｖに配置され前記金属片を処理
   温度まで加熱する第１加熱手段とを有する金属片
   を真空処理する炉であつて、 ゲツター材を前記間〓空間に支持する支持手段
   と、 前記第１加熱手段から独立して前記間〓空間に
   配置され前記ゲツター材をその酸化が開始する温
   度まで加熱する第２加熱手段とを有し、 前記熱容器は、前記気体成分を通過させかつ前
   記中央空間及び間〓空間の間に熱障壁を形成する
   材料から形成されていることを特徴とする金属片
   真空処理炉。 ２ 前記第２加熱手段は、サーボ制御手段によつ
   て前記気体成分の関数として制御される電源を有
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の炉。 ３ 前記熱容器は着脱自在な容器によつて外側を
   二重になされていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の炉。 ４ 前記金属片はアルミニウム又はアルミニウム
   合金からなり、前記ゲツター材はマグネシウムか
   らなり、前記金属片の真空ろう付けに用いられる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   炉。