(57)【要約】【課題】高純度アルミナ部材と銅部材とを接合する新たな方法を提供する。【解決手段】純度９９．５重量％以上の高純度アルミナ部材と銅部材との接合方法を提供する。高純度アルミナ１の接合面１ａに少なくともアルミン酸銅を生成させる。次いで、高純度アルミナ部材１の接合面１ａに銅部材４を接触させ、不活性雰囲気中または真空下で加熱処理することによって、高純度アルミナ部材１と銅部材４とを接合する。【選択図】　　　　　図２
2004107135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純度９９．５重量％以上の高純度アルミナ部材と銅部材との接合方法であって、
前記高純度アルミナ部材の接合面に少なくともアルミン酸銅を生成させるアルミン酸銅生成工程；および
前記高純度アルミナ部材の前記接合面に前記銅部材を接触させ、不活性雰囲気中または真空下で加熱処理することによって、前記高純度アルミナ部材と前記銅部材とを接合する接合工程
を有することを特徴とする、高純度アルミナと銅との接合方法。
【請求項２】
前記銅部材の酸素含有量が３００ｐｐｍ以上であり、銅の純度が９９．９重量％以上であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記加熱処理を１０６５℃以上，１０８３℃以下で行うことを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記高純度アルミナ部材の前記接合面に、酸素含有量が３００ｐｐｍ以上の銅からなる前処理部材を接触させ、不活性雰囲気中または真空下で加熱することによって、前記アルミン酸銅を生成させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項５】
前記高純度アルミナ部材の前記接合面に亜酸化銅粉末を設け、次いで不活性雰囲気中または真空下で加熱することによって、前記アルミン酸銅を生成させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項６】
前記高純度アルミナ部材が管状であり、前記銅部材を前記高純度アルミナ部材の内周面または外周面に接合することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項７】
前記銅部材が銅電極であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つの請求項に記載の方法によって得られたことを特徴とする、接合体。
【請求項９】
フッ素系腐食系ガスに対して暴露されるべきものであることを特徴とする、請求項８記載の接合体。
【請求項１０】
純度９９．５重量％以上の高純度アルミナ部材と銅部材との接合方法であって、
前記高純度アルミナ部材と前記銅部材との間に金系活性ろう材を介在させ、不活性雰囲気中または真空下で加熱処理することによって、前記高純度アルミナ部材と前記銅部材とを接合する接合工程
を有することを特徴とする、高純度アルミナと銅との接合方法。
【請求項１１】
前記銅部材の酸素含有量が３００ｐｐｍ以上であり、銅の純度が９９．９重量％以上であることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記銅部材の酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であり、銅の純度が９９．９重量％以上であることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記加熱処理を１０３０℃以上，１０６０℃以下で行うことを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項１４】
前記金系活性ろう材が、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系ろう材であることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項１５】
前記金系活性ろう材が、Ａｕ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材であることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項１６】
前記高純度アルミナ部材が管状であり、前記銅部材を前記高純度アルミナ部材の内周面または外周面に接合することを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項１７】
前記銅部材が銅電極であることを特徴とする、請求項１０〜１６のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１０〜１７のいずれか一つの請求項に記載の方法によって得られたことを特徴とする、接合体。
【請求項１９】
フッ素系腐食系ガスに対して暴露されるべきものであることを特徴とする、請求項１８記載の接合体。
【請求項２０】
純度９９．５重量％以上の高純度アルミナ部材と銅電極との接合体であって、
前記銅電極の酸素含有量が３００ｐｐｍ以上であり、銅の純度が９９．９重量％以上であることを特徴とする、接合体。
【請求項２１】
前記高純度アルミナ部材が管状であり、前記銅電極が前記高純度アルミナ部材の内周面または外周面に接合されていることを特徴とする、請求項２０記載の接合体。
【請求項２２】
フッ素系腐食系ガスに対して暴露されるべきものであることを特徴とする、請求項２０または２１記載の接合体。
【請求項２３】
純度９９．５重量％以上の高純度アルミナ部材と銅電極との接合体であって、
前記高純度アルミナ部材と前記銅電極とが金系活性ろう材によって接合されていることを特徴とする、接合体。
【請求項２４】
前記銅電極の酸素含有量が３００ｐｐｍ以上であり、銅の純度が９９．９重量％以上であることを特徴とする、請求項２３記載の接合体。
【請求項２５】
前記銅電極の酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であり、銅の純度が９９．９重量％以上であることを特徴とする、請求項２３記載の接合体。
【請求項２６】
前記金系活性ろう材が、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系ろう材であることを特徴とする、請求項２３〜２５のいずれか一つの請求項に記載の接合体。
【請求項２７】
前記金系活性ろう材が、Ａｕ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材であることを特徴とする、請求項２３〜２６のいずれか一つの請求項に記載の接合体。
【請求項２８】
前記高純度アルミナ部材が管状であり、前記銅電極が前記高純度アルミナ部材の内周面または外周面に接合されていることを特徴とする、請求項２３〜２７のいずれか一つの請求項に記載の接合体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高純度アルミナと銅との接合方法、高純度アルミナと銅との接合体および高純度アルミナと銅電極との接合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】いわゆるＤＢＣ法（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｂｏｎｄｉｎｇ　Ｃｏｐｐｅｒ）法は、銅をセラミックスへと接合する方法として公知であり、例えば特許文献１、特許文献２に記載されている。この方法では、例えばアルミナ基板上にタフピッチ銅を直接に載せ、不活性雰囲気中、タフピッチ銅に圧力を加えながら、１０６５℃（銅の共晶温度）〜１０８３℃（銅の溶解温度）で加熱する。これによって、アルミナと銅との接合界面に酸化銅相とアルミン酸銅相の共晶液相が生成する。この共晶液相によってアルミナ部材の表面を濡らした後、酸化銅相およびアルミン酸銅相を冷却し、固化させることにより、アルミナ部材と銅部材とを接合する。
【特許文献１】
特開昭５９‐３０７６号公報
【特許文献２】
特開昭５９‐３０７７号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法には以下の限界がある。まず、タフピッチ銅に対して圧力を加えつつ、銅の共晶温度以上で加熱処理を行う必要がある。このため、アルミナ基板やタフピッチ銅が平板状でないと、所定の圧力を加えることが難しいので、実際上は平板状のものしか適用されていない。
【０００４】これに加えて、アルミナ部材の純度が例えば９６重量％程度であれば、アルミナ部材と銅部材との間に共晶液相が生成しやすく、これによって高い接合力が得られやすい。しかし、本発明者が検討したところでは、純度９９．５重量％以上の高純度アルミナ部材の場合には、上記の方法では、高い接合力をもって高純度アルミナ部材と銅部材とを接合することは困難であることが分かった。これは、アルミナ部材が高純度であることから、接合界面における共晶液相の生成が抑制されるためと考えられた。
【０００５】このため、本発明者は、銀系活性ろう材によって、高純度アルミナ部材と銅部材とを接合することも検討した。しかし、このようなろう材はフッ素系腐食性ガス等の腐食性物質に弱く、雰囲気の汚染を発生しやすい。特に銅部材を銅電極として使用する場合には、こうした雰囲気の汚染は問題になる。
【０００６】本発明の課題は、高純度アルミナ部材と銅部材とを接合する新たな方法う提供することである。
【０００７】また、本発明の課題は、高純度アルミナ部材と銅部材とを、高い圧力を加える必要性なしに接合することができるようにし、これによって高純度アルミナ部材や銅部材の形状による制約を少なくすることである。
【０００８】また、本発明の課題は、高純度アルミナ部材と銅部材とを接合することによって、フッ素系腐食性ガスのような腐食性物質による腐食に強い接合体を得ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第一の態様に係る発明は、純度９９．５重量％以上の高純度アルミナ部材と銅部材との接合方法であって、
高純度アルミナの接合面に少なくともアルミン酸銅を生成させるアルミン酸銅生成工程；および
高純度アルミナ部材の接合面に銅部材を接触させ、不活性雰囲気中または真空下で加熱処理することによって、高純度アルミナ部材と銅部材とを接合する接合工程を有することを特徴とする。
【００１０】本発明者は、高純度アルミナの接合面に少なくともアルミン酸銅を生成させ、次いで高純度アルミナ部材の接合面に銅部材を接触させ、不活性ガス雰囲気中または真空下で加熱処理することによって、高純度アルミナと銅部材とを接合できることを発見した。これによって、高純度アルミナと銅との実用的な接合方法が初めて提供された。ＤＢＣ法によっては、高純度アルミナ部材と銅とを容易に接合することはできない。また、本発明方法では、高い圧力を加える必要性なしに高純度アルミナ部材と銅部材とを接合することができるようになった。これによって、高純度アルミナ部材や銅部材の形状による制約がなくなり、例えば管状の高純度アルミナ部材を接合可能となった。
【００１１】更に、この方法によって得られた接合体は、接合界面における物質量が少なく、フッ素系腐食性ガスのような腐食性物質による腐食に強いものである。
【００１２】また、第二の態様に係る発明は、純度９９．５重量％以上の高純度アルミナ部材と銅部材との接合方法であって、
高純度アルミナ部材と銅部材との間に金系活性ろう材を介在させ、不活性ガス雰囲気中または真空下で加熱処理することによって、高純度アルミナと銅とを接合する接合工程を有することを特徴とする。
【００１３】即ち、本発明者は、高純度アルミナ部材と銅部材との間に金系活性ろう材を介在させ、不活性雰囲気中または真空下で加熱処理することで接合できることを見いだした。これによって、高純度アルミナと銅との実用的な接合方法が提供された。また、本発明方法では、高い圧力を加える必要性なしに高純度アルミナ部材と銅部材とを接合することができるようになった。これによって、高純度アルミナ部材や銅部材の形状による制約がなくなり、例えば管状の高純度アルミナ部材を接合可能となった。
【００１４】更に、この方法によって得られた接合体は、接合界面における物質量が少なく、フッ素系腐食性ガスのような腐食性物質による腐食に強いものである。
【００１５】更に、第三の態様に係る発明は、純度９９．５重量％以上の高純度アルミナ部材と銅電極との接合体であって、銅の酸素含有量が３００ｐｐｍ以上であり、銅の純度が９９．９重量％以上であることを特徴とする、接合体に係るものである。
【００１６】このような銅電極接合体は、以下の点が優れていた。即ち、銅電極を接合している高純度アルミナ部材は、絶縁耐久性が高く、長時間使用しても絶縁破壊が起こりにくい。また、銅電極とアルミナ部材とが直接接合されていることから、電極からの電力供給が安定している。更に、このような接合体は、腐食性物質に対する耐久性が高く、腐食性物質に対して暴露される環境下で長期間使用しても、絶縁破壊が起こりにくい。
【００１７】また、第四の態様に係る発明は、純度９９．５重量％以上の高純度アルミナ部材と銅電極との接合体であって、高純度アルミナ部材と銅電極とが金系活性ろう材によって接合されていることを特徴とする。
【００１８】このような接合体は、以下の点が優れていた。即ち、銅電極を接合している高純度アルミナ部材は、絶縁耐久性が高く、長時間使用しても絶縁破壊が起こりにくい。また、銅電極とアルミナ部材とが直接接合されていることから、電極からの電力供給が安定している。更に、このような接合体は、腐食性物質に対する耐久性が高く、腐食性物質に対して暴露される環境下で長期間使用しても、絶縁破壊が起こりにくい。
【００１９】以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
図１〜図３は、第一の態様に係る発明を説明するためのものである。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば平板形状の高純度アルミナ部材１の接合面１ａに、酸素含有量が３００ｐｐｍ以上の銅からなる前処理部材２を接触させる。この状態で、積層体を不活性ガス雰囲気中または真空雰囲気下で加熱する。この加熱処理後には、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、高純度アルミナ部材２の接合面２ａに、アルミン酸銅を含む膜３が生成していた。
【００２０】ここで、前処理部材２の材質は、酸素含有量が３００ｐｐｍ以上の銅からなる。この銅の酸素含有量が少ないと、高純度アルミナ部材の接合面２ａにアルミン酸銅が生成しにくい。高純度アルミナ部材の接合面でのアルミン酸銅の生成を促進するという観点からは、前処理部材２を構成する銅中の酸素含有量は、３００ｐｐｍ以上であることが更に好ましく、４００ｐｐｍ以上であることが一層好ましい。
【００２１】前処理部材２を構成する銅は、接合体からの雰囲気汚染を抑制するという観点からは、高純度であることが好ましい。具体的には、銅の純度が９９．９重量％以上であることが好ましい。
【００２２】この前処理段階での加熱処理時の雰囲気は、不活性雰囲気または真空とする。不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴン、これらの混合物を例示できる。真空雰囲気の圧力は１０Ｔｏｒｒ以下が好ましい。
【００２３】前処理段階での温度は、アルミン酸銅の生成を促進するという観点からは、１０５０℃以上であることが好ましく、１０６５℃以上であることが更に好ましい。また、１０８０℃以下であることが好ましい。
【００２４】また、高純度アルミナ部材上に、少なくともアルミン酸銅を含む
膜を生成させる方法は、上記の方法には限定されない。例えば、高純度アルミナ部材１の接合面１ａに亜酸化銅粉末を設け、次いで不活性雰囲気中または真空下で加熱することによって、アルミン酸銅を生成させることができる。
【００２５】この実施形態においては、亜酸化銅粉末は高純度アルミナ部材表面にそのまま散布してもよい。好ましくは、亜酸化銅粉末、溶剤およびバインダーを含むペーストを高純度アルミナ部材表面に塗布する。
【００２６】アルミン酸銅を含む膜３の厚さは限定されない。しかし、次の接合工程における高純度アルミナと銅との接合を促進するという観点からは、銅中の酸素含有量は３００ｐｐｍ以上であることが好ましく、４００ｐｐｍ以上であることが更に好ましい。また、接合部分の腐食を抑制するという観点からは、膜３の厚さは、５μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることが更に好ましい。
【００２７】膜３の全体がアルミン酸銅からなっていてよい。あるいは、膜３の一部がアルミン酸銅からなっており、残部が他の物質からなっていてよい。他の物質としては、酸化銅が挙げられる。
【００２８】次いで、図３に示すように、膜３上に銅部材４を設置し、不活性ガス雰囲気または真空中で加熱処理する。この結果、高純度アルミナ部材１と銅部材４との間で、アルミン酸銅相を含む膜３が共晶液相を生成し、次いで冷却固化する際に高純度アルミナ部材と銅部材とを接合する。５は接合層であり、８は接合体である。
【００２９】ここで、接合に供される銅部材の酸素含有量は３００ｐｐｍ以上であることが好ましく、４００ｐｐｍ以上であることが更に好ましい。この銅部材４の酸素含有量を多くすることによって、共晶液相の生成が促進され、接合が一層強固になる。
【００３０】また、接合体の耐蝕性を一層向上させるという観点からは、銅部材の純度を９９．９重量％以上とすることが特に好ましい。
【００３１】接合工程における加熱処理温度は、銅の共晶温度である１０６５℃以上であることが好ましく、また銅の融点である１０８３℃以下であることが好ましい。
【００３２】ここで、図１に示す前処理部材２も、酸素含有銅からなる。従って、図１（ａ）、（ｂ）に示す状態で１０６３℃以上で加熱を継続すると、前処理部材２が高純度アルミナ部材１に対して接合することも考えられる。しかし、実際には、この段階では前処理部材２は高純度アルミナ部材１へと接合せず、あるいは接合力は弱いものであった。この理由は以下のように考えられる。前処理部材２の接合面の近傍から酸素が接合界面へと向かって移動することによって液相が生成し、この液相が固化することによって、アルミン酸銅を含む膜３が生成する。しかし、この段階では、高純度アルミナ部材と銅部材との間で強固な接合を生成させるのには、銅部材の接合界面近傍の利用可能な酸素が欠乏するものと思われる。
【００３３】従って、図３（ａ）、（ｂ）の接合工程においては、アルミン酸銅を含む膜３に対して、新品の銅部材４の接合面４ａを接触させて加熱処理する必要があった。即ち、図１の積層体から剥離させた使用済みの前処理部材２を膜３に対して接触させて加熱処理しても、この前処理部材２は高純度アルミナ部材１に対して接合しなかった。
【００３４】第二の態様においては、例えば図４（ａ）に示すように、高純度アルミナ部材１の接合面１ａと銅部材４との間に、金系活性ろう材６を介在させ，積層する。次いで、不活性ガス雰囲気中または真空下で加熱処理することによって、図４（ｂ）に示すように、高純度アルミナ部材１と銅部材４とを接合することに成功した。６Ａは接合層であり、８Ａは接合体である。
【００３５】金系活性ろう材とは、金を主成分とし、活性金属成分を含むろう材である。金の含有量は、活性金属成分を除いて計算したときに、ろう材の４０重量％以上であることが好ましく、６０重量％以上であることが更に好ましい。
【００３６】金系活性ろう材の第二成分は、Ｃｕ、ＮｉおよびＡｌのうちの１種類または２種類以上が好ましい。第二成分の含有量は、活性金属成分を除いて計算したときに、１８〜６０重量％が好ましい。
【００３７】また、活性金属成分としては、Ｍｇ、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのうちの１種類または２種類以上が好ましい。活性金属成分の含有量は、活性金属成分以外の金属成分の合計量１００重量部に対して、２．０重量部以下が好ましく、これによって活性金属成分の腐食を抑制できる。また、活性金属成分の含有量は、活性金属成分以外の金属成分の合計量１００重量部に対して、０．３重量部以上が好ましく、これによって接合強度を向上させることができる。
【００３８】特に、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系ろう材、Ａｕ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材が好ましい。これらの組成系においては、以下の組成比率が特に好ましい。
Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系ろう材：
Ａｕ：８０〜８２重量％、Ｎｉ：１８〜２０重量％、Ｔｉ０．５〜２．０重量部、液相温度９５０〜１０３０℃
Ａｕ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材：
Ａｕ：４０〜８０重量％、　Ｃｕ　：２０〜６０重量％、Ｔｉ：０．５〜２．０重量部、液相温度：８９０〜１０１０℃
【００３９】第二の態様および第四の態様に係る発明において好ましくは、銅電極の酸素含有量が３００ｐｐｍ以上であり、銅の純度が９９．９重量％以上である。あるいは、銅電極の酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であり、銅の純度が９９．９重量％以上である場合、例えばいわゆる無酸素銅である場合でも、銅部材を高純度アルミナに対して接合することができる。
【００４０】本発明の接合体の用途は特に限定されない。好ましくは、耐絶縁性、耐蝕性（特にフッ素系ガス雰囲気に対する耐蝕性））が要求される製品に対して、本発明の接合体を好適に利用できる。特に好適な実施形態においては、銅部材が銅電極である。この銅電極は、高純度アルミナ部材に対して直接接合されていることから、電極からの電力供給が安定している。更に、腐食性物質に対する耐久性が高く、腐食性物質に対して暴露される環境下で長期間使用しても、絶縁破壊が起こりにくい。
【００４１】好適な実施形態においては、本発明の接合体は、腐食性物質に対して暴露されるべきものである。こうした腐食性物質としては、塩素系腐食性ガス、フッ素系腐食性ガスのようなハロゲン系腐食性ガスの他、酸、アルカリを例示できる。また、フッ素系腐食性ガスとしては、ＫｒＦ、ＡｒＦ、Ｆ２等のガスおよびそのプラズマを例示できる。
【００４２】本発明の接合方法においては、接合工程において、高純度アルミナ部材と銅部材とを加圧することも可能であるが、加圧は必ずしも必要ない。この結果、高純度アルミナ部材や銅部材が、加圧が困難または不可能な形状であっても、両者を強固に接合することが可能になった。この点でも、本発明は産業上きわめて有用なものである。
【００４３】従って、高純度アルミナ部材や銅部材の形状は特に限定されず、平板状の他、波板状、湾曲板状であってよい。また、管状（チューブ状）やその他の湾曲面を有する形状であってよい。
【００４４】特に好適な実施形態においては、高純度アルミナ部材と銅部材との一方が管状であり、他方が、管状部材の外周面および／または内周面に接合されている。図５、図６、図７は、こ実施形態に係るものである。
【００４５】図５（ａ）、（ｂ）の接合体８Ｂにおいては、管状の高純度アルミナ部材１Ａの内周面１ｂに対して、断面円弧状の細長い銅部材４Ａが接合されている。７は高純度アルミナ部材１Ａの内部空間であり、１ａは外周面である。高純度アルミナ部材１Ａと銅部材４Ａとの接合方法は前述した。
【００４６】図６（ａ）、（ｂ）の接合体８Ｃにおいては、管状の高純度アルミナ部材１Ａの内周面１ｂに対して、細長い円柱形状の銅部材４Ｂの外周面４ａが接合されている。高純度アルミナ部材１Ａと銅部材４Ｂとの接合方法は前述した。
【００４７】図７（ａ）、（ｂ）の接合体８Ｄにおいては、管状の高純度アルミナ部材１Ａの外周面１ａに対して、細長い断面円弧状の銅部材４Ｃの内周面４ａが接合されている。高純度アルミナ部材１Ａと銅部材４Ｃとの接合方法は前述した。
【００４８】本発明の銅電極は、エキシマレーザー装置用の電極装置、特にコロナ放電電極として好適に利用できる。以下、この実施形態について説明する。
【００４９】図８（ａ）は、従来の電極２０を概略的に示す断面図であり、図８（ｂ）は、この電極装置の要部を示す断面図である。
【００５０】エキシマレーザー発振器においては、希ガスとハロゲン化物との混合ガスを陽極と陰極との間に供給し、パルス電圧を加える。この際、電極装置から遠紫外線光子を発生させる。このとき、筒状の高純度アルミナ部材１４を使用した電極装置を用いる。図８においては、筒状の高純度アルミナ部材１４を押さえ部材１０によって定位置に固定する。そして、高純度アルミナ部材１４の外周面１４ｂに外側電極１２を設置し、外側電極１２を押さえ部材１１によって所定位置に固定する。これと共に、高純度アルミナ部材１４の内部空間に、図８（ｂ）に示すように円柱形状の内側電極１３を固定する。ここで、内側電極１３の位置決めは、所定個数のスペーサー１５によって行う。これによって、内側電極１３の外周面１３ａと高純度アルミナ部材１４の内周面１４ａとの間隔を一定に保持する。外側電極１２および内側電極１３は銅電極である。
【００５１】以上のように、高純度アルミナ部材１４、外側電極１２、内側電極１３をそれぞれ定位置に固定する。これによって、各部材の相対的位置関係が固定され、電極からの放電状態が安定するはずである。
【００５２】しかし、実際には、外側電極１２、内側電極１３をそれぞれ定位置に治具によって固定する必要がある。また、内側電極と高純度アルミナ部材との界面が密着しておらず、外側電極と高純度アルミナ部材との密着性も低い。このために、均一なコロナ放電を行わせることが難しく、不均一な放電が生じやすい。このため、高純度アルミナ部材に部分的な損耗が生じ易く、寿命が短い。
【００５３】図９（ａ）は、本発明の接合体８Ｅを有する電極装置２１を概略的に示す断面図であり、図９（ｂ）は接合体８Ｅの要部断面図である。
【００５４】図９においては、筒状の高純度アルミナ部材１４を抑え部材１０によって定位置に固定する。そして、高純度アルミナ部材１４の外周面１４ｂに外側電極１２を接合する。これと共に、高純度アルミナ部材１４の内部空間に、図９（ｂ）に示すように円柱形状の内側電極１３を接合する。外側電極１２および内側電極１３は銅電極である。
【００５５】このような電極装置によれば、外側電極１２、内側電極１３を治具によって固定する必要がない。また、内側電極と高純度アルミナ部材との界面、外側電極と高純度アルミナ部材との界面における密着性が高い。更に、内側電極１３の外周面１３ａ、高純度アルミナ部材１４の内周面１４ａ、および外側電極１２の位置関係が一定に保持される。このために、均一なコロナ放電を行わせることができ、不均一な放電が生じにくい。このため、高純度アルミナ部材に部分的な損耗が生じ易にくく、寿命が延びる。
【００５６】高純度アルミナの種類は限定されない。しかし、透光性アルミナが特に好ましい。透光性アルミナとは、可視光（６００（ｎｍ））領域で全光線透過率が８０％以上のアルミナである。透光性アルミナは、特に好ましくは、純度９９．９９％の高純度アルミナに、焼結中の粒径のコントロールのための添加剤を加えて原料とし、この原料を用いて機械的プレスやコールドアイソスタティックプレス、押出技術等によって成形体を作製し、この成形体を脱脂し、脱脂体を水素雰囲気中で、１７００〜１９００℃で焼成したものである。焼成体は均一な六方晶の粒子からなる。
【００５７】
【実施例】（実施例１）
第一の態様の発明に従い、図５（ａ）、（ｂ）に示す接合体８Ｂを製造した。ただし、純度９９．９％の透光性アルミナセラミックチューブ１Ａ（外径１４ｍｍ、内径１０ｍｍ、全長８００ｍｍ）を準備した。また、チューブ１Ａの内部に挿入できる寸法の外径９．８ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、長さ８００ｍｍの半割り形状の前処理部材を準備した。前処理部材をチューブ１Ａ内に挿入し、前処理部材の外周面をチューブ１Ａの内周面１ｂに対して接触させ、真空炉内に収容し、１０Ｔｏｒｒ以下の圧力下で加熱処理した。加熱処理時には、最高温度１０８０℃で５分間保持した（以上、アルミン酸銅生成工程）。前処理部材はタフピッチ銅からなっており、酸素含有量は３００ｐｐｍであり、銅の純度は９９．９重量％である。
【００５８】次いで、アルミン酸銅を含む膜３の形成されたチューブ１Ａから前処理部材を除去した。次いで、新品のタフピッチ銅からなる銅部材４Ａをチューブ１Ａの内部に挿入し、銅部材４Ａの外周面をチューブ１Ａの内周面に接触させた。この銅部材はタフピッチ銅からなっており、酸素含有量は３００ｐｐｍであり、銅の純度は９９．９重量％である。次いで、チューブを真空炉内に収容し、１０Ｔｏｒｒ以下の圧力下で、最高温度１０８３℃、最高温度での保持時間５分間の条件で接合し、接合体８Ｂを得た。得られた接合体は、熱膨張差による接合界面のクラックはなく、密着性もよく、接合状態が良好であった。
【００５９】（実施例２）
第一の態様の発明に従い、図６（ａ）、（ｂ）に示す接合体８Ｃを製造した。高純度アルミナ部材１Ａは実施例１と同様である。また、円柱状の前処理部材を準備した。この前処理部材は、外径９．５ｍｍ、長さ８００ｍｍである。前処理部材はタフピッチ銅からなっており、酸素含有量は３００ｐｐｍであり、銅の純度は９９．９重量％である。前処理部材をチューブ１Ａ内に挿入し、前処理部材の外周面をチューブ１Ａの内周面１ｂに対して接触させ、真空炉内に収容し、１０Ｔｏｒｒ以下の圧力下で加熱処理した。加熱処理時には、最高温度１０５０℃で１０分間保持した（以上、アルミン酸銅生成工程）。
【００６０】次いで、アルミン酸銅を含む膜３の形成されたチューブ１Ａから前処理部材を除去した。次いで、新品のタフピッチ銅からなる円柱状の銅部材４Ｂをチューブ１Ａの内部に挿入し、銅部材４Ｂの外周面をチューブ１Ａの内周面に接触させた。この銅部材の酸素含有量は３００ｐｐｍであり、銅の純度は９９．９重量％である。次いで、チューブを真空炉内に収容し、１０Ｔｏｒｒ以下の圧力下で、最高温度１０８３℃、最高温度での保持時間５分間の条件で接合し、接合体８Ｃを得た。得られた接合体は、熱膨張差による接合界面のクラックはなく、密着性もよく、接合状態が良好であった。
【００６１】（実施例３）
第一の態様の発明に従い、図７（ａ）、（ｂ）に示す接合体８Ｄを製造した。高純度アルミナ部材１Ａは実施例１と同様である。また、断面円弧状の前処理部材を準備した。この前処理部材は、外径１４ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ，長さ８００ｍｍである。前処理部材はタフピッチ銅からなっており、酸素含有量は３００ｐｐｍであり、銅の純度は９９．９重量％である。チューブ１Ａの外周面１ａに前処理部材の内周面を接触させ、真空炉内に収容し、１０Ｔｏｒｒ以下の圧力下で加熱処理した。加熱処理時には、最高温度１０８０℃で５分間保持した（以上、アルミン酸銅生成工程）。
【００６２】次いで、アルミン酸銅を含む膜３の形成されたチューブ１Ａから前処理部材を除去した。次いで、新品のタフピッチ銅からなる断面円弧状の銅部材４Ｃの内周面をチューブ１Ａの外周面１ａに接触させた。この銅部材の酸素含有量は３００ｐｐｍであり、銅の純度は９９．９重量％である。次いで、チューブを真空炉内に収容し、１０Ｔｏｒｒ以下の圧力下で、最高温度１０８３℃、最高温度での保持時間５分間の条件で接合し、接合体８Ｂを得た。得られた接合体は、熱膨張差による接合界面のクラックはなく、密着性もよく、接合状態が良好であった。
【００６３】（実施例４）
第二の態様の発明に従い、図５（ａ）、（ｂ）に示す接合体８Ｂを製造した。チューブ１Ａは実施例１と同じである。また、無酸素銅からなる銅部材４Ａを準備した。この銅部材の酸素含有量は１０ｐｐｍ以下であり、銅の純度は９９．９６重量％である。銅部材４Ａをチューブ１Ａの内部に挿入した。銅部材４Ａの外周面とチューブ１Ａの内周面との間には、Ａｕ系活性ろう材を挟んだ。この組成は、Ａｕ８０重量％，Ｎｉ１８重量％、Ｔｉ２重量％であり，外径は９．８ｍｍであり、長さは８００ｍｍであり、厚さは０．１ｍｍである。このろう材の外周面をチューブ１Ａの内周面に接触させた。次いで、チューブを真空炉内に収容し、１０Ｔｏｒｒ以下の圧力下で、最高温度１０３０℃、最高温度での保持時間６０分間の条件で接合し、接合体８Ｂを得た。得られた接合体は、熱膨張差による接合界面のクラックはなく、密着性もよく、接合状態が良好であった。
【００６４】（実施例５）
第二の態様の発明に従い、図６（ａ）、（ｂ）に示す接合体８Ｃを製造した。ただし、高純度アルミナ部材１Ａは、実施例１と同様である。また、新品のタフピッチ銅からなる円柱状の銅部材４Ｂを準備した。この銅部材の酸素含有量は　３００ｐｐｍであり、銅の純度は９９．９重量％である。銅部材４Ｂをチューブ１Ａの内部に挿入した。銅部材４Ｂの外周面とチューブ１Ａの内周面との間には、Ａｕ系活性ろう材を挟んだ。この組成は、Ａｕ８０重量％，Ｎｉ１８重量％、Ｔｉ２重量％であり，幅は３ｍｍであり、長さは８００ｍｍであり、厚さは０．１ｍｍである。このろう材の外周面をチューブ１Ａの内周面に接触させた。次いで、チューブを真空炉内に収容し、１０Ｔｏｒｒ以下の圧力下で、最高温度１０５０℃、最高温度での保持時間９０分間の条件で接合し、接合体８Ｂを得た。得られた接合体は、熱膨張差による接合界面のクラックはなく、密着性もよく、接合状態が良好であった。
【００６５】（実施例６）
第二の態様の発明に従い、図７（ａ）、（ｂ）に示す接合体８Ｄを製造した。ただし、高純度アルミナ部材１Ａは、実施例１と同様である。また、無酸素銅からなる断面円弧状の銅部材４Ｃを準備した。この銅部材の酸素含有量は１０　　ｐｐｍ以下であり、銅の純度は９９．９６重量％である。銅部材４Ｃをチューブ１Ａの外周面上に設置した。銅部材４Ｃの内周面４ａとチューブ１Ａの外周面１ａとの間にはＡｕ系活性ろう材を挟んだ。この組成は、Ａｕ８０重量％，Ｎｉ１８重量％、Ｔｉ２重量％であり、外径は１４ｍｍであり、長さは８００ｍｍであり、厚さは０．１ｍｍである。次いで、チューブを真空炉内に収容し、１０Ｔｏｒｒ以下の圧力下で、最高温度１０５０℃、最高温度での保持時間６０分間の条件で接合し、接合体８Ｄを得た。得られた接合体は、熱膨張差による接合界面のクラックはなく、密着性もよく、接合状態が良好であった。
【００６６】実施例１〜６の各接合体を使用し、エキシマレーザー発振器用の電極（図９参照）を製造した。この結果、腐食性ガス環境下において長期間にわたって損耗が少なく、良好な放電状態を維持できるものであった。
【００６７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高純度アルミナ部材と銅部材とを接合する新たな方法を提供できる。また、高純度アルミナ部材と銅部材とを、高い圧力を加える必要性なしに接合することができ、これによって高純度アルミナ部材や銅部材の形状による制約を少なくできる。更に、高純度アルミナ部材と銅部材とを接合することによって、フッ素系腐食性ガスのような腐食性物質による腐食に強い接合体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、高純度アルミナ部材１と前処理部材２との積層体を示す平面図であり、（ｂ）はこの積層体の正面図である。
【図２】（ａ）は、高純度アルミナ部材１の表面１ａに生成したアルミン酸銅含有膜３を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の部材１の正面図である。
【図３】（ａ）は、銅部材４と高純度アルミナ部材１との接合体８を示す平面図であり、（ｂ）は接合体８の正面図である。
【図４】（ａ）は、高純度アルミナ部材１、ろう材６および銅部材４を示す正面図であり、（ｂ）は接合体８Ａを示す正面図である。
【図５】（ａ）は、管状の高純度アルミナ部材１Ａと断面円弧状の銅部材４Ａとの接合体８Ｂを示す横断面図であり、（ｂ）は、接合体８ＢのＶｂ−Ｖｂ線断面図である。
【図６】（ａ）は、管状の高純度アルミナ部材１Ａと円柱状の銅部材４Ｂとの接合体８Ｃを示す横断面図であり、（ｂ）は、接合体８ＣのＶＩｂ−ＶＩｂ線断面図である。
【図７】（ａ）は、管状の高純度アルミナ部材１Ａと円柱状の銅部材４Ｃとの接合体８Ｄを示す横断面図であり、（ｂ）は、接合体８Ｄの縦断面図である。
【図８】（ａ）は、従来の電極装置２０を概略的に示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の電極装置の要部断面図である。
【図９】（ａ）は、本発明に係る接合体を利用した電極装置２１を概略的に示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の電極装置２１の要部断面図である。
【符号の説明】１、１Ａ、１４　高純度アルミナ部材　　　　１ａ、１４ａ、１４ｂ　高純度アルミナ部材の接合面　　　　２　前処理部材　　　　３　アルミン酸銅を含む膜　　　　４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、１２、１３　銅部材　　　　４ａ、１３ａ　銅部材の接合面　　　　５、６Ａ　接合層　　　　６　ろう材
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅ　接合体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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