[发明专利]结合方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种结合方法和及其装置，通过该方法和装置，经过对彼此接触的多个结 合物体进行加压和加热，各个要被结合的物体被连接到一起。

背景技术

作为将要被结合的物体连接到一起的一种方法，扩散结合(diffusion bonding)已 为人所知。具体而言，这种方法借助通电或高频加热等，在对彼此相互接触的结合物体施 与压力时，物体被加热，于是在接触区域内已有的原子发生扩散，结果，两个结合物体被 连接(结合)在一起。在通电的情况下，作为要被结合的物体(导体)，已选择以钢材料、 镍合金和铜合金等为首的所有类型的金属材料。

在对上述金属结合物体实施扩散结合的情况下，当在结合环境中包含过量的氧时，金 属结合物体的表面上会形成氧化膜，该氧化膜的温度随随着对结合物体通电而升高。在这 种情况下，原子的扩散被氧化膜所阻隔，因此，存在对结合区域的结合强度(bonding strength)(连接强度joint strength)不能被确保的顾虑。

为了避免这种顾虑，对这种金属结合材料的通电和加压通常在高真空结合容器或者包 含惰性气体的结合容器中进行的。在结合容器中形成高真空的情况下，须联合使用回转泵 (rotary pump)和扩散泵(diffusing pump)对结合容器进行抽真空，从而将结合容器 中的压力普遍设定在10^-3Pa数量级上。在需要进一步降低压力的情况下，除了上述两种类 型的泵以外，还要联合使用涡轮分子泵(turbomolecular pump)。

此外，在惰性气体被供应到结合容器内的情况下，尽管取决于环境，氮气也已经被使 用，但主要采用氩气、氦气等作为该惰性气体。(例如，参看日本专利公开号2006-315040)

为在结合容器中建立高真空而设置扩散泵或者涡轮分子泵时，由于这种泵的成本很 高，设备的成本投资逐步上升。而且，在使用惰性气体的情况下，完全排出结合容器中最 初包含的原有气体(氧)并不容易实现，因此，氧化膜的生成这一缺陷显然不易避免。另 外，由于氩气、氦气等成本相当高，实施扩散结合的处理成本也已趋于昂贵。

此外，最近，掺氮不锈钢受到关注，特定含量的氮可以改善耐腐蚀性。然而，当对这 种材料的进行熔焊时，有报道称，结合区(bonding reagion)的含氮量会降低。当然， 出于这种原因，人们对耐腐蚀性的降低也存在顾虑。

发明内容

本发明的一般目的在于提供一种结合方法，采用该方法能够容易地避免在要被结合的 物体上生成氧化膜。

本发明的主要目的在于提供一种结合方法，即使将掺氮不锈钢材料结合在一起，也能 保证其结合强度(连接强度)。

本发明的进一步目的在于提供一种能够以低成本实施的结合方法

本发明的另一个目的在于提供一种能够实施上述结合方法的结合装置。

根据本发明的第一实施例提供一种结合方法，当对于相互接触的第一结合物体和第二 结合物体进行加热时，压力被施与第一结合物体和第二结合物体，从而将两个结合物体连 接在一起，该结合方法包括以下步骤：

将第一结合物体和第二结合物体放入结合容器中，并且将氮气导入结合容器，同时将 结合容器内的压力控制在3-10⁵Pa之间；并且

在对第一结合物体和另一个结合物体施压的同时对第一结合物体和第二结合物体进 行加热。

在上述压力范围内对结合装置供以氮气的情况下，氧气分压(partial pressure)被 显著降低。因此，容易防止在要被结合的物体的表面上产生氧化膜，因此有效促进扩散结 合。作为结果，保证了结合区的连接强度。

另外，在这种情况时，由于不需要在结合容器中提供高真空，也就无需为获得高真空 而设置高成本的扩散泵或涡轮分子泵等的抽真空机构。因此，设备投资得以减少，并且， 由于利用了低成本的氮气，扩散结合的成本也得以降低。