JPH04111966A - 金属部材とセラミックス部材との接合方法 - 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、金属部材とセラミックス部材との接合方法に
係り、特に、ＩＣチップ、ＬＳＩチップ等を搭載するチ
ップマウンタにおける把持装置等に適用するのに好適な
金属部材とセラミックス部材との接合方法に関する。

〔従来の技術〕

従来から、チップマウンタ等の把持装置においては、耐
摩耗性を向上させるために、金属相別からなる把持部材
の先端部に、補強用としてセラミック製のチップを接合
することが行なわれており、このチップの材料としては
、耐食性が大きく融点が高くしかも熱膨張率が小さい、
ＺｎＯ２（ジルコニア）が用いられることがある。

このような金属部材にジルコニアからなるセラミックス
部材を接合するためには、金属部材の先端部にＴｉ等の
活性金属を含むろう材を介してセラミックス部材を組付
けた後、炉中で前記ろう材を溶融することにより、前記
金属部材とセラミックス部材とを接合するようになって
いる。

この場合、前記ろう材中のＴｉ等の活性金属は、酸素と
の親和力が強いことから、ジルコニア中の酸素と反応す
るのみならず、炉内雰囲気中の酸素とも反応してしまい
、これにより、ろうＨの活性が失われてしまうため、金
属部材とセラミックス部材との適正な接合を行なうこと
ができないという問題点があった。

このため、従来から、真空中あるいは不活性ガス雰囲気
中で、前記ろう材を溶融することにより、前記金属部材
どセラミックス部材とを接合することが行なわれていた
。

（発明が解決しようとげる課題〕 しかしながら、航速した従来の接合方法におけるように
、真空中あるいは不活性ガス雰囲気中でろう材を溶融す
ることにより、金属部材とセラミックス部材との接合を
行なうと、前記ろう材中のＴｉ等の活性金属がジルコニ
ア中の酸素ど反応して下記の化学式に基づく還元作用が
発生ずることになる。

Ｚ　ｒ　Ｏ２ｅ−２Ｔ　ｉ　→Ｚ　ｒ　＋　２　Ｔ　ｉ
○・−・−・（１）そして、この還元反応により、セラ
ミックス部材が黒色に変色してしまい、美感８１ｆｆｉ
、うという問題点を有している。このセラミックス部材
の黒変の原因はまだ明らかにはされていないが、単体の
ジルコニウムが生じるためであると１１１定されている
。しかも、前記ジルコニアの）Ｗ元反応に、ノ：す、変
色部分の強度および硬度等の機械的性質の低下を招来し
てしまい、チップマウンタ宿に適した接合を行なうこと
ができないという問題点を有していた。

本発明は、前述した点に鑑みてなされたもので、ジルコ
ニアの還元反応による変色および機械的性質の低下を防
止して適正な接合を行なうことのできる金属部材とセラ
ミックス部材との接合１ノ法を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するだめの手段〕

前記目的を達成するため本発明に係る金属部材とセラミ
ックス部材との接合方法は、金属部材にジルコニアから
なるセラミックス部イオをろう拐を介して組付けた後、
前記ろう材を溶融して前記金属部材とセラミックス部材
とを接合する金属部材とセラミックス部材どの接合方法
において、前記金属部材と前記セラミックス部材どの間
に活性金属からなるろう材を配設し、酸素含有雰囲気中
で、前記金属部材とセラミックス部材とを前記ろう材を
介して加圧しながら、高周波誘導加熱により前記ろう材
を溶融して前記金属部材とセラミックス部材どを接合さ
せるようにしたことを特徴としている。

〔作　用〕

前述した構成からなる本発明によれば、酸素含有雰囲気
中で、金属部材とジルコニアからなるセラミックス部材
とをろう材を介して加圧しながら、高周波誘導加熱によ
りろう材を溶融して金属部材とセラミックス部材とを接
合させるようにしているので、前記ろう材を極めて短時
間で溶融することにより、ろう材中の活性金属と雰囲気
中の酸素との反応が最小限とされ、還元作用としては、
ジルコニア中の酸素とろう材中の活性金属どの還元くし
な（プればならないという不都合を生じる。

また、各発熱部３ａのそれぞれの熱履歴に対応して供給
電力を詳細に補正・制御することにより、ある程度各発
熱部３ａの下方のグレーズ層２の蓄熱間に対応覆る温度
制御がなされ、適切な印字温度が得られるが、補正デー
タを記憶したり、通電履歴を記憶するための集積回路素
子容量が増大し、著しいコストアップになるという欠点
があった。

本発明は、このような点に鑑１）、安価に製造できるば
かりでなく、高速化に対応でき、しか０宥命を長くする
ことのできるサーマルヘッドを提供することを目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段） 前述した目的を達成するため本発明の請求項第１項のり
一−マルヘッドは、基板」二に蓄熱層を形成し、この蓄
熱層上に複数個の発熱素子を形成する発熱抵抗体層を積
層するとともに、前記各発熱素子に選択的に通電するた
めの共通給電体層および個別給電体層を形成し、さらに
これらの上に保護層を積層してなるサーマルヘッドにお
いて、前記把持部材１の中央部には、前記把持装置に把
持部材１をねじ止めするための孔部３が穿設されている
。また、前記把持装置の把持側端面には、下方に延在す
る把持片４が突出形成されており、この把持片４の前面
には、断面形状はぼ１−字状を有するジルコニアからな
るゼラミックス部材たる補強用のデツプ５が、活性金属
からなりチップ５の接合面と同じ大きさを有するろう材
６を介して固着されている。

そして、前記把持部材１の係合片２を把持装置の取（＝
１位置に装着した状態で、前記孔部３を貝通ずる図示し
ないねじにより締付けることにより、前記把持部材１を
把持装置に固定し、前記デツプ５の先端部でＩＣチップ
、ＬＳＩチップ秀の所定の加工部材を把持するようにな
されている。

つぎに、本実施例において把持部材１にチップ５を接合
する方法について説明する。

まず、金属からなる前記把持部材１おＪ：びジルコニア
からなるデツプ５を所定形状に形成するとともに、Ａｃ
ｔ−Ｃｕ−Ｔｉ系の活性金属からなり箔状、粉末あるい
はベース１〜状を有するろう材６を用意する。その後、
把持部材１、チップ５およびろう材６を１〜リクレン洗
浄あるいは超音波洗浄等の手段により洗浄する。

そして、前記把持部々Ａ１の把持片４の前面に、ろう材
６を介してデツプ５を組（＝ｌける。この状態で、前記
把持部材１を図示しない所定の治具に装着し、この治具
により前記把持部材１とチップ５との接合方向（第１図
中矢印方向）にＩ　Ｋｇｆ　／　ｃＭ以上の圧力で加圧
しながら、大気中あるいは活性雰囲気中という酸素を含
有する雰囲気中において、治具の外周にコイルを巻回す
るなどして高周波誘導加熱装置によりろう材６の融点く
約８５０　’Ｃ）以上に加熱して前記ろう材６を溶融さ
せることにより、前記把持部４Ｊ−１にチップ５を接合
さけるようになっている。

この場合に、前記ろう材６が前記チップ５の接合面と同
じ大きさを有するとともに、前記治具によりチップ５と
ろう材６とを加圧密着させながら、接合を行なうように
しているので、デツプ５どろう材６との接触面積が増大
し、ろう材６と周囲雰囲気中の酸素どの接触が極めて少
なくなり、ろう材６中の丁１は雰囲気中の酸素とはほと
／υど反応せず、この結果、デツプ５のジルコニア（Ｚ
ｒ０２）中の酸素とろう材６中のＴ１どの前記（１）式
に塁づく還元反応が行なわれる。

また、前記ろう利６の溶融を高周波誘導＋ＩＱ熱装置に
より行なうＪ：うにしているので、前記ろう祠６を極め
て短時間で溶融することができ、この結果、ろう材６中
のＴｉとジルコニア中の酸素との反応を、把持部材１と
チップ５との接合に必要な最小限に」トめ単体のジルコ
ニウムの生成を抑止している。

さらに、前記チップ５のジルコニア中の酸素どＴｉとの
還元反応により生成された単体のシルコウム（７ｒ）は
、前述したようにろう材６の溶融１時の雰囲気が人気ま
たは活性雰囲気という酸素を含有Ｊる雰囲気であるため
、ジルコニア外周部の雰囲気と反応し、下記の（２）式
に基づく酸化反応により、侵入した酸素と結合して再度
ジルコニアとなり、これにより、チップ５の変色あるい
は材質の変化等の発生を防止することができる。

Ｚ　ｒ＋０２−＋Ｚ　ｒ０２　　　　　　　・−・−（
２）したがって、本実施例においては、デツプ５のジル
コニア中の酸素とろう材６中のｌｉとの還元反応、なら
びに、大気あるいは活性雰囲気中の酸素とジルコニウム
との酸化反応が行なわれるので、単体のジルコニウムが
存在Ｊ−ることか４ｒ＜、デツプ５の変色あるいは利賀
の変化等の発生を防止することができる。この結果、美
感を損うことがなく、しかも、チップ５の強度および硬
度等の機械的性質の低下を防止することができ、チップ
マウンタ等に適した接合を行なうことができる。

第２図は本発明の接合方法を適用する把持装置の把持部
材の他の実施例を示すものであり、金属部材たる把持部
材１の把持側端面には、下方に延在する把持片４が突出
形成されており、この把持片４の中央部には、下方に延
在づる保持溝７が形成されている。そして、この保持溝
７には、平板状のチップ５が前記保持溝７の上端面に配
置されたろう材６を介して固着されている。

本実施例においては、前記把持部材１、チップ５および
ろう材６を所定形状に作成して洗浄した後、前記把持部
材１の把持片４の保持溝７に、ろう材６を介してチップ
５を組付ける。この状態で、本実施例においては、治具
により前記把持片４の保持溝７の上端面とデツプ５との
接合方向く第２図（ａ）中矢印方向）に１Ｋｇ　ｆ　／
　ｃｉ以上の圧力で加圧しながら、大気中あるいは活性
雰囲気という酸素を含有する雰囲気中において、高周波
誘導加熱装置により加熱して前記ろう材６を溶融さゼる
ことにより、前記把持部材１にデツプ５を接合させるよ
うになっている。

したがって、本実施例においても前記実施例と同様に、
チップ５のジルコニア中の酸素とろう月６中のＴ１との
還元反応、ならびに、ジルコニウムと雰囲気中の酸素と
の酸化反応が行なわれるので、チップ５の変色あるいは
材質の変化等の発生を防止することができ、この結果、
美感を損うことがなく、しかも、チップ５の強度および
硬度等の機械的性質の低下を防止することができ、チッ
プマウンタ等に適した接合を行なうことができる。

なお、本発明は、前述した両実施例に限定されるもので
はなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る金属部材とセラミック
ス部材との接合方法においては、ジルコニア中の酸素と
ろう材中の活性金属との還元反応、ならびにジルコニウ
ムと酸素含有雰囲気中の酸素との酸化反応が行なわれる
ので、セラミックス部材の変色あるいは材質の変化等の
発生を確実に防止することができる。この結果、美感を
損うことがなく、しかも、セラミックス部材の強度およ
び硬度等の機械的性質の低下を防止することができ、工
作機械に適した接合を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金属部材とセラミックス部材との
接合方法を適用する把持装置の把持部材の実施例を示す
側面図、第２図（ａ）、（ｂ）は他の実施例を示す側面
図と正面図である。 １・・・把持部材、４・・・把持片、５・・・チップ、
６・・・ろう材。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　金属部材にジルコニアからなるセラミックス部材をろ
   う材を介して組付けた後、前記ろう材を溶融して前記金
   属部材とセラミックス部材とを接合する金属部材とセラ
   ミックス部材との接合方法において、前記金属部材と前
   記セラミックス部材との間に活性金属からなるろう材を
   配設し、酸素含有雰囲気中で、前記金属部材とセラミッ
   クス部材とを前記ろう材を介して加圧しながら、高周波
   誘導加熱により前記ろう材を溶融して前記金属部材とセ
   ラミックス部材とを接合させるようにしたことを特徴と
   する金属部材とセラミックス部材との接合方法。