JPH0381077A - 部品の接合方法及び装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は１表面に金属被覆膜をそれぞれ有する２つの部
品を両部品上の金属被覆膜を介して接合する方法及び装
置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の部品の接合方法として、特公昭６１−４
８１３５号公報に示された方法が知られている。この方
法では、真空容器内において２つの部品のそれぞれの表
面に金属被覆膜を形成した後、前記金属被覆膜を大気中
に曝すことなく同じ真空容器内において前記両部品の金
属被覆膜を相互に接触させ、この状態で両部品に圧力を
加えて金属被覆膜を圧着させている。

この部品の接合方法は１部品の接合が室温で可能であり
、かつ、接合された２つの部品が長時間の経過後でも解
離せず、実用上問題とならない接合強度で接合できると
いう利点がある。

［発明が解決しようとする課、Ｉ］ しかし、従来の部品の接合方法は、真空容器内において
２つの部品のそれぞれの表面に金属被覆膜を形成すると
共に、同じ真空容器内で接合することが必須の要件であ
る。これは、金属被覆膜を大気中に曝すと、金属被覆膜
の表面に酸化膜などが形成されて金属被覆膜の表面が活
性状態でなくなるためである。したがって、金属被覆膜
の形成と、金属被覆膜の圧着とを別々の雰囲気で行なえ
ないため、融通性に欠けるという問題がある。

本発明の第１の目的は、２つの部品に対する金属被覆膜
の形成と圧着とを別々の雰囲気で行なうことができる融
通性の高い部品の接合方法及び装置を提供することにあ
る。

本発明の第２の目的は１部品に形成された金属被覆膜を
大気中に曝しても、接合強度が低下しない部品の接合方
法および接合装置を提供することにある。

本発明の第３の目的は、量産に適した部品の接合方法及
び装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、それぞれ金属被覆膜を有する２つの部
品を真空容器内に導き入れ、希ガス元素のイオン粒子、
電子または中性粒子を前記各部品の金属被覆膜に照射し
た後、前記金属被覆膜を大気中に曝すことなく前記真空
容器内において前記両部品の金属被覆膜を相互に接触さ
せ、この状態で両部品に圧力を加えて金属被覆膜を圧着
させる部品の接合方法が得られる。

さらに２本発明によれば、真空容器と、この真空容器内
に設けられ、接合すべき２つの部品をそれぞれ保持する
部品保持手段と、この部品保持手段により保持された２
つの部品の表面に希ガス元素のイオン粒子、電子または
中性粒子を照射する粒子照射手段と、この粒子照射手段
により粒子を照射された後の２つの部品を移動させて両
部品の粒子を照射された表面を相互に接触させ、かつ。

この状態で両部品に圧力を加える部品移動加圧手段とを
具備した部品の接合装置が得られる。

［作用］ ２つの部品に金属被覆膜を形成した後、２つの部品を大
気中に曝した場合金属被覆膜の表面には酸化膜などが形
成される。本発明では、真空容器内に、酸化膜などが形
成された部品を導き入れた後、希ガス元素のイオン粒子
、電子または中性粒子を照射して金属被覆膜上に形成さ
れた酸化膜などを除去して金属被覆膜を活性状態にする
。この状態で１両部品の金属被覆膜を相互に接触させ。

かつ１両部品に圧力を加えて金属被覆膜を圧着させる。

［実施例］ 次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図乃至第３図に示す実施例は、熱膨張率が異なる２
つの部品（例えばガラスとセラミック）を接合するもの
である。

第１図及び第２図Ｉこおいて符号１１．２１はそれぞれ
部品を示している。部品１１．２１の表面にはそれぞれ
金属被覆膜１２．２２が形成されている。部品１１．２
１をガラスとセラミックとした場合には、金属被覆膜１
２．２２は例えばクロムなどで形成される。

部品１１．２１の表面をまず公知の研磨方法で平滑にし
てから洗浄し１次に公知の金属被覆膜形成方法（例えば
抵抗加熱真空蒸着方法、電子ビーム加熱真空蒸着方法及
びスパッタリング方法などの方法）により部品１１．２
１の表面に金属被覆膜１２．２２が形成される。

第３図および第４図は本発明の一実施例に係る部品の接
合装置を示している。

第３図において符号３１は真空容器を示している。この
真空容器３１には排気管３２を介して真空ポンプ３３が
接続されている。真空容器３１は真空ポンプ３３により
真空状態にされる。

真空容器３１の外部の上側中央にはモータ３４が配設さ
れ、ている。このモータ３４の直下には。

回転軸３５が真空容器３１の内部中央に垂直に配置され
ている。モータ３４の駆動軸は回転軸３５と連結されて
いる。この回転軸３５には上下に間隔をおいて配置され
た回転板３６．３７が水平に固定されている。

回転板３６には、２つの孔３６ａ、３６ｂが形成されて
いる。これらの孔３６ａ、３６ｂの中心は９回転板３６
の中心を通る直線上にあって、角度的に互いに１８０度
離れた位置にあり、かつ。

半径方向に等距離に位置している。これらの孔３６ａ、
３６ｂと上下方向においてそれぞれ対向するように回転
板３７にも孔３７ａ、３７ｂが形成されている。回転板
３６には９部品ホルダー３８゜３８′が載置されている
。部品ホルダー３８，３８−の下方向へ伸びた部分は孔
３６ａ、３６ｂに挿入されている。回転板３７にも９部
品ホルダー３９．３９’が孔３７ａ、３７ｂの上に位置
するように載置されている。

第１図及び第２図に示した金属被覆膜１２，２２をそれ
ぞれ有する４つの部品１１．２１は、第３図に示すよう
に、真空容器３１の内部に導き入れられ部品ホルダー３
８．３８’　、３９．−３９’に保持されている。この
場合１部品１１は金属被覆膜１２が下方を向くように部
品ホルダー３８゜３８′に保持されている。他方、一部
品２１は金属被覆膜２２が上方を向くように部品ホルダ
ー３９゜３９′に保持されている。

真空容器３１の内部には１粒子照射器たとえば冷陰極型
イオンソース４０．４０’が回転板３６と回転板３７の
間で、かつ２回転板３６．３７に保持されている部品１
１．２１と対向することができる位置に設けられている
。これらの冷陰極イオンソース４０，４０’は、イオン
粒子を上方（矢印ａ方向）と下方（矢印す方向）へ同時
に出射することができる。冷陰極型イオンソース４０゜
４０′は、アルゴンを収容しているボンベ４１に２つの
マスフローコントローラ４２．４２’　ｌ）して接続さ
れている。これらのマスフローコントローラ４２．４２
’　は、冷陰極型イオンソース４０．４０’からのイオ
ン粒子の出射量を制御する。

冷陰極型イオンソース４０，４０’の上方および下方に
は、それぞれニュートラライザ−４３゜４３′が配置さ
れている。これらのニュートラライザ−４３，４３’は
、熱電子を放出することにより１部品１１．２１の金属
被覆膜１２．２２にイオン粒子が照射されて電荷が蓄積
される現象（チャージアップ現象）が起こるのを防止し
ている。なお、このチャージアップ現象が起こらないよ
うに処理された部品１１．２１にイオン粒子を照射する
場合にはニュートラライザ−４３，４３は不要である。

さらに、真空容器３１には１部品移動加圧機構４４が設
けられている。この部品移動加圧機構４４は、第４図に
示すように、２つの部品１１，２１を移動させて両部品
１１．２１の金属被覆膜１２．２２を相互に接触させ、
かつ、この状態で両部品１１．２１に圧力を加える。

具体的に言えば８部品移動加圧機構４４は、真空容器３
１の外部の上側と下側に配設された上側シリンダー４４
ａおよび下側シリンダー４４ｂと。

これらの内部に一部が位置すると共に他部が真空容器３
１の内部に位置するように配置された上側プレスロッド
４４ｃおよび下側プレスロッド４４ｄと、これらに圧力
を加えるロッド加圧機構（図示せず）とからなる。

上側シリンダー４４ａと下側シリンダー４４ｂとは中心
軸が一致するように配設されている。また、第３図に示
すように、冷陰極型イオンソース４０．４０’が回転板
３６．３７の孔３６ａ、３７ａと対向している場合、上
側シリンダー４４ａおよび下側シリンダー４４ｂは回転
板３６．３７の孔３６ｂ、３７ｂと対向するように位置
付けられている。上側プレスロッド４４ｃおよび下側プ
レスロッド４４ｄは、これらに加えられるロッド加圧機
構の圧力の変化によって昇降させることができる。

次に本発明の実施例の動作を第３図および第４図に基づ
いて説明する。

まず、金属被覆膜１．２．２２を有する４つの部品１１
．２１を真空容器の内部に導き入れて、第３図に示すよ
うに、これらの部品１１．２１を回転板３６．３７の上
の部品ホルダー３８．３８’３９．３９’　に保持させ
る。次に回転板３６，３７を回転させて１部品ホルダー
３８．３９に保持された部品１１．２１を冷陰極型イオ
ンソース４０．４０’　　と対向させる。

この状態で冷陰極型イオンソース４０．４０’を動作状
態としてイオン粒子を出射させ部品１１゜２１の金属被
覆膜１２．２２の表面にイオン粒子を照射する。このよ
うに金属被覆膜１２．２２にイオン粒子を照射すること
により、金属被覆膜１２．２２は清浄化され活性状態と
なる。このことは、金属被覆膜１２．２２を大気中に曝
した場合に、その表面に形成される酸化膜などを除去で
きることを意味している。

次にモータ３４を所定時間のみ作動させ回転板３６．３
７を１８０度回転させて、第４図に示すような状態とす
る。この状態では１部品ホルダー３８．３９に保持され
、かつ、イオン粒子を照射された金属被覆膜１２．２２
を有する部品１１゜２１は上側プレスロッド４４ｃおよ
び下側プレスロッド４４ｄと対向している。一方１部品
ホルダー３８−　３９”に保持され、かつ、まだイオン
粒子を照射されていない部品１１．２１は冷陰極型イオ
ンソース４０．４０’　と対向している。

部品ホルダー３９上の部品２１と対向した下側プレスロ
ッド４４ｄを上昇させて回転板３７の孔３７ｂを挿通さ
せてこの下側プレスロッド４４ｄにより部品ホルダー３
９および部品２１を押し上げて上昇させ、この部品２１
の金属被覆膜２２を部品１１の金属被覆膜１２に接触さ
せた後も、さらに少し下側プレスロッド４４ｄを上昇さ
せて部品ホルダー３８を回転板３６から離隔させる。下
側プレスロッド４４ｄの上昇中、上側プレスロッド４４
ｃを下降させて回転板３６から離隔された部品ホルダー
３８に圧接させることにより、上側プレスロッド４４ｃ
と下側プレスロッド４４ｄが部品１１．２１に圧力を加
えてこれらの金属被覆膜１２．２２を圧着させる。

次に上側プレスロッド４４ｃを上昇させ、かつ。

下側プレスロッド４４ｄを下降させてそれぞれを元の位
置に復帰させる。この下側プレスロッド４４ｄが下降す
るとこれにともなって部品ホルダー３８．３９および接
合されて一体化された部品１１．２１も下降する。これ
らは一体的に部品ホルダー３８の上部が回転板３６の孔
３６ａの縁部に載置されることにより係止される。

このように部品移動加圧機構４４を用いて２つの部品１
１．２１の接合を行なっている間に、冷陰極型イオンソ
ース４０，４０’　は１部品ホルダー３８−　３９−に
保持されている２つの部品１１．２１の金属被覆膜１２
．２２の表面にイオン粒子を照射する。

以下、前述した動作により、イオン粒子を照射された部
品１１．２１および部品ホルダー３８′３９′を上側プ
レスロッド４４ｃおよび下側プレスロッド４４ｄと対向
させ１部品移動加圧機構４４を用いて前述と同様にして
２つの部品１１．２１に圧力を加えて接合する。

次に１回転板３６の孔３８．３８’の縁部に係止されて
いる接合されて一体化された部品１１゜２１を部品ホル
ダー３８．３９．３８’　、３９’から取り外す。

なお１部品１１．２１を保持する部品保持機構および部
品移動加圧機構４４は１図示した実施例に限定されるも
のではない。

また１回転板３６．３７には１円周状に３以上の複数の
孔を相対向して形成し、これらの孔部に部品ホルダーを
載置または係止してもよい。

また、金属被覆膜１２．２２の金属材料としては、チタ
ン、クロム、ニッケルおよびニッケルークロム合金など
が適当である。

次に第５図および第６図に基づいて本発明の他の実施例
を説明する。

第５図において符号５１は部品を示している。

この部品５１の表面には金属被覆付着膜５２が形成され
、かつ、これの表面に金属被覆結合膜５３が形成されて
いる。部品５１はモリブデン酸鉛からなる音響光学素子
である。この例では、金属被覆付着膜５２はニッケルー
クロム合金によって形成され、金属被覆結合膜５３は錫
によって形成されている。

第６図において符号６１は部品を示している。

この部品６１の表面には金属被覆付着膜６２が形成され
、かつ、この表面に金属被覆結合膜６３が形成されてい
る。部品６１はニオブ酸リチウムからなる圧電結晶であ
る。この例では、金属被覆付着膜６２はニッケルークロ
ム合金によって形成され、金属被覆結合膜６３は錫によ
って形成されている。　金属被覆付着膜５２．６２は部
品５１゜６１に対する金属被覆結合膜５３．６３の付着
強度を増大させるための金属被覆膜である。金属被覆結
合膜５３．６３は部品５１と部品６１とを接合させるた
めの接合材であると共に電極ともなる金属被覆膜である
。

なお、金属被覆付着膜５２．６２の金属材料としては、
チタン、クロム、ニッケルおよびニッケルークロム合金
などが適当である。また、金属被覆結合膜５３．６３の
金属材料としては、金、白金、銀、銅、アルミニウム、
インジウム、錫、鉛およびこれらの金属の合金などが適
当である。

金属被覆付着膜５２．６２および金属被覆結合膜５３．
６３をそれぞれ有する部品５１．６１を。

第３図および第４図に示す真空容器３１の内部に導き入
れて、前述と同様に接合させる。　なお。

第３図乃至第６図に基づいて説明した本発明は。

音響光学素子の製造に適用することができるだけでなく
１例えば１石英ガラス、フィルタガラスまたは結晶から
なる窓をガラス−セラミック面または金属面に取り付け
る場合および圧力測定装置においてダイヤフラムを容器
または測定体と接合する場合にも適用することができる
。

また、第１図、第２図、第５図および第６図に示す部品
１１，２１，５１．６１の表面に金属被覆膜を形成する
方法としては、真空容器内に部品を配置した状態で部品
の表面に金属被覆膜を形成する方法に限定されるもので
なく、ＣＶＤ法などの方法も用いることができる。

また前述の実施例において１粒子照射器としては２図示
した冷陰極型イオンソース４０，４０’に限らず、熱陰
極型イオンソースおよびＥＣＲ型イオンソースなどが用
いられる。また、前記粒子照射器により出射する粒子と
しては、アルゴンのイオン粒子に限らず、ネオン２キセ
ノンなどの希ガス元素のイオン粒子、電子または中性粒
子などが適当である。

さらにまた、前述の実施例において１部品移動加圧機構
４４は、好ましくは２００　Ｎ／ｃｄ　〜３５００　Ｎ
　／　ｃｄの圧力を２つの部品に加える。部品移動加圧
機構４４によって２つの部品に加える圧力が２００　Ｎ
　／　ｃ−以下である場合には接着力が低下し、また、
この圧力が３５０ＯＮ／ｃ−以上である場合には脆材料
に損傷を与えることになる。

さらにまた、前述の実施例において、２つの金属被覆膜
の圧着は、好ましくは室温から７０℃までの温度で行な
われる。これにより、２つの部品の接合強度が大きくな
る。

［発明の効果］ 本発明は、２つの部品に金属被覆膜を形成する工・程と
分離して、２つの部品の金属被覆膜を圧着することがで
きる。

また１本発明は９部品に形成された金属被覆膜を大気中
に曝しても、長時間の経過後に解離せず実用上問題とな
らない接合強度で２つの部品を接合することができる。

さらにまた１本発明は、２つの部品に金属被覆膜を形成
する工程と、２つの金属被覆膜を圧着する工程とを分離
して行なえるから、これらの２つの工程を並列に実施す
ることができるので、量産に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施に用いる部品の一実
施例を示す拡大正面図、第３図および第４図は本発明の
部品の接合装置の一実施例を示す一部切欠正面図ならび
に第５図および第６図は本発明の実施に用いる部品の他
の実施例を示す拡大正面図である。 １１．２１．５１．６１・・・部品、１２．２２・・・
金属被覆膜、５２．５３・・・金属被覆付着膜、５３゜
６３・・・金属被覆結合膜、３１・・・真空容器、３８
゜３８’　　３９．３９’・・・部品ホルダー、４０．
４０′・・・冷陰極型イオンソース、４４・・・部品移
動加圧機構。 第 図 第 ５ 図 第 図 、、６３ ／＝＝＝コ＼６２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれ金属被覆膜を有する２つの部品を真空容
   器内に導き入れ、希ガス元素のイオン粒子、電子または
   中性粒子を前記各部品の金属被覆膜に照射した後、前記
   金属被覆膜を大気中に曝すことなく前記真空容器内にお
   いて前記両部品の金属被覆膜を相互に接触させ、この状
   態で両部品に圧力を加えて金属被覆膜を圧着させること
   を特徴とする部品の接合方法。
2. （２）真空容器と、この真空容器内に設けられ、接合す
   べき２つの部品をそれぞれ保持する部品保持手段と、こ
   の部品保持手段により保持された２つの部品の表面に希
   ガス元素のイオン粒子、電子または中性粒子を照射する
   粒子照射手段と、この粒子照射手段により粒子を照射さ
   れた後の２つの部品を移動させて両部品の粒子を照射さ
   れた表面を相互に接触させ、かつ、この状態で両部品に
   圧力を加える部品移動加圧手段とを具備することを特徴
   とする部品の接合装置。