JP2009027120A - Joining method, joining body, and wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接合方法、接合体および配線基板に関するものである。 The present invention relates to a bonding method, a bonded body, and a wiring board.
2つの部材(基材)同士を接合(接着)する際には、従来、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤等の接着剤を用いて行う方法が多く用いられている。
接着剤は、部材の材質によらず、接着性を示すことができる。このため、種々の材料で構成された部材同士を、様々な組み合わせで接着することができる。
例えば、FPCのようなフレキシブル配線基板は、2枚の樹脂製シートの間に、銅箔を挟み、これらを接着剤を用いて接着することにより構成されている。
When joining (adhering) two members (base materials), conventionally, a method of using an adhesive such as an epoxy adhesive, a urethane adhesive, or a silicone adhesive is often used.
The adhesive can exhibit adhesiveness regardless of the material of the member. For this reason, members composed of various materials can be bonded in various combinations.
For example, a flexible wiring board such as an FPC is configured by sandwiching a copper foil between two resin sheets and bonding them using an adhesive.
このように接着剤を用いて部材同士を接着する際には、液状またはペースト状の接着剤を数μm以上の厚さで接着面に塗布し、塗布された接着剤を介して部材同士を貼り合わせる。その後、熱または光の作用により接着剤が硬化すると、部材同士がアンカー効果に基づいて接着される。
また、電極間を電気的に接合しつつ接着する場合には、Agペーストのような導電性ペーストが用いられる。
When the members are bonded together using an adhesive as described above, a liquid or paste-like adhesive is applied to the bonding surface with a thickness of several μm or more, and the members are pasted via the applied adhesive. Match. Thereafter, when the adhesive is cured by the action of heat or light, the members are bonded to each other based on the anchor effect.
In addition, when the electrodes are bonded while being electrically bonded, a conductive paste such as an Ag paste is used.
ところが、部材の接着面に接着剤や導電性ペーストを塗布する際には、印刷法等の煩雑な方法を用いる必要がある。また、塗布された接着剤や導電性ペーストの厚さは、それらの粘度、気温、湿度、印刷装置の条件等の多くのパラメータの影響を受けるため、厳密に制御することは、極めて困難である。このため、接合体の寸法精度を十分に高めることができないという問題を抱えている。 However, when applying an adhesive or conductive paste to the bonding surface of the member, it is necessary to use a complicated method such as a printing method. In addition, the thickness of the applied adhesive or conductive paste is affected by many parameters such as viscosity, temperature, humidity, and printing device conditions, so it is extremely difficult to control precisely. . For this reason, it has the problem that the dimensional accuracy of a joined body cannot fully be raised.
また、接着剤やAgペーストの硬化時間が非常に長くなるため、接着に長時間を要するという問題もある。さらに、接着剤は、多くの場合、接着強度を高めるためにプライマーを用いる必要があり、そのためのコストと手間が接着工程を複雑化している。
また、Agペーストは、高温での熱処理を必要とするため、耐熱性の高い基材しか接着できないという問題もある。
In addition, since the curing time of the adhesive and Ag paste becomes very long, there is a problem that a long time is required for bonding. Further, in many cases, it is necessary to use a primer for increasing the adhesive strength of the adhesive, and the cost and labor for that purpose complicate the bonding process.
Moreover, since Ag paste requires heat treatment at a high temperature, there is a problem that only a base material having high heat resistance can be bonded.
一方、接着剤を用いない接合方法として、固体接合による方法がある。
固体接合は、接着剤等の接合膜(中間層)が介在することなく、部材同士を直接接合する方法である(例えば、特許文献1参照)。
このような固体接合によれば、接着剤のような接合膜を用いないので、寸法精度の高い接合体を得ることができる。
On the other hand, there is a solid bonding method as a bonding method that does not use an adhesive.
Solid bonding is a method for directly bonding members without a bonding film (intermediate layer) such as an adhesive (for example, see Patent Document 1).
According to such solid bonding, since a bonding film such as an adhesive is not used, a bonded body with high dimensional accuracy can be obtained.
反面、部材の材質に制約があるという問題がある。具体的には、一般に、固体接合は、同種材料同士の接合しか行うことができない。また、接合可能な材料は、シリコン系材料や一部の金属材料等に限られている。
さらに、固体接合を行う雰囲気が減圧雰囲気に限られる上、高温(700〜800℃程度)の熱処理を必要とする等、接合プロセスにおける問題もある。
このような問題を受け、2つの部材同士を、高い寸法精度で強固に、かつ効率よく接合する方法が求められている。
On the other hand, there is a problem that the material of the member is limited. Specifically, in general, solid bonding can only be performed between the same kind of materials. In addition, materials that can be joined are limited to silicon-based materials and some metal materials.
Furthermore, there are problems in the bonding process, such as the fact that the atmosphere in which solid bonding is performed is limited to a reduced-pressure atmosphere and that high-temperature (about 700 to 800 ° C.) heat treatment is required.
In response to such problems, a method for joining two members firmly and efficiently with high dimensional accuracy is required.
本発明の目的は、2つの部材同士を、高い寸法精度で強固にかつ効率よく接合可能であるとともに、2つの部材間に導電性を有する層を形成可能な接合方法、2つの部材同士を高い寸法精度で強固に接合してなり、2つの部材間に導電性を有する層を備えた接合体、およびかかる接合体を備えた信頼性の高い配線基板を提供することにある。 An object of the present invention is to join two members firmly and efficiently with high dimensional accuracy, and to form a conductive layer between the two members. An object of the present invention is to provide a bonded body that is firmly bonded with dimensional accuracy and includes a conductive layer between two members, and a highly reliable wiring board including the bonded body.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の接合方法は、基材と、該基材上の少なくとも一部の領域に設けられた導電性成分を含むプラズマ重合膜を備える第1の被着体と、第2の被着体とを用意する第1の工程と、
前記プラズマ重合膜のうち、少なくとも一部の所定領域に対してエネルギーを付与して、前記プラズマ重合膜を活性化させるとともに、前記プラズマ重合膜に導電性を発現させる第2の工程と、
前記プラズマ重合膜と前記第2の被着体とを密着させるように、前記第1の被着体と前記第2の被着体とを貼り合わせ、接合体を得る第3の工程とを有することを特徴とする。
これにより、2つの部材同士を、高い寸法精度で強固にかつ効率よく接合可能であるとともに、2つの部材間に導電性を有する層を形成することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The bonding method of the present invention includes a substrate, a first adherend including a plasma polymerization film including a conductive component provided in at least a part of the substrate, and a second adherend. A first step of preparing
A second step of applying energy to at least a part of the plasma polymerized film to activate the plasma polymerized film and exhibiting conductivity in the plasma polymerized film;
A third step of bonding the first adherend and the second adherend to obtain a joined body so that the plasma polymerized film and the second adherend are brought into close contact with each other; It is characterized by that.
Accordingly, the two members can be bonded firmly and efficiently with high dimensional accuracy, and a conductive layer can be formed between the two members.
本発明の接合方法では、前記第1の被着体は、前記基材と、該基材上の全部の領域に設けられた導電性成分を含むプラズマ重合膜とを備えており、
前記第2の工程において、前記プラズマ重合膜のうち、一部の所定領域に対してエネルギーを付与することにより、前記所定領域に位置する前記プラズマ重合膜を部分的に活性化させるとともに、前記所定領域に位置する前記プラズマ重合膜に部分的に導電性を発現させることが好ましい。
これにより、例えば、プラズマ重合膜の一部に配線を作り込むことができる。
In the bonding method of the present invention, the first adherend includes the base material and a plasma polymerized film including a conductive component provided in the entire region on the base material,
In the second step, the plasma polymerization film located in the predetermined area is partially activated by applying energy to a predetermined area of the plasma polymerization film, and the predetermined process is performed. It is preferable that the plasma polymerization film located in the region is partially made conductive.
Thereby, for example, wiring can be formed in a part of the plasma polymerization film.
本発明の接合方法では、前記第2の被着体のうち、前記第1の被着体のプラズマ重合膜と密着する面には、水酸基が存在しており、
前記第3の工程において、前記プラズマ重合膜と、前記第2の被着体の前記水酸基が存在する面とが密着するように、前記第1の被着体と前記第2の被着体とを貼り合わせることが好ましい。
これにより、プラズマ重合膜に存在する水酸基と、第2の被着体に存在する水酸基との間に水素結合に基づく引力が発生し、プラズマ重合膜と第2の被着体との間が強固に接合される。
In the bonding method of the present invention, a hydroxyl group is present on the surface of the second adherend that is in close contact with the plasma polymerization film of the first adherend,
In the third step, the first adherend and the second adherend are adhered so that the plasma polymerized film and the surface of the second adherend on which the hydroxyl group exists are in close contact with each other. Are preferably bonded together.
As a result, an attractive force based on a hydrogen bond is generated between the hydroxyl group present in the plasma polymerized film and the hydroxyl group present in the second adherend, and the gap between the plasma polymerized film and the second adherend is strong. To be joined.
本発明の接合方法では、前記第2の被着体の少なくとも前記プラズマ重合膜と密着する面は、酸化膜で覆われており、
前記第3の工程において、前記プラズマ重合膜と、前記第2の被着体の前記酸化膜で覆われた面とが密着するように、前記第1の被着体と前記第2の被着体とを貼り合わせることが好ましい。
酸化膜の表面には水酸基が結合しているので、この水酸基とプラズマ重合膜に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、プラズマ重合膜と第2の被着体との間が強固に接合される。
In the bonding method of the present invention, at least a surface of the second adherend that is in close contact with the plasma polymerization film is covered with an oxide film,
In the third step, the first adherend and the second adherend are adhered so that the plasma polymerized film and the surface of the second adherend covered with the oxide film are in close contact with each other. It is preferable to bond the body together.
Since the hydroxyl group is bonded to the surface of the oxide film, the hydroxyl group and the hydroxyl group present in the plasma polymerized film attract each other by hydrogen bonding, and the plasma polymerized film and the second adherend are firmly bonded. Is done.
本発明の接合方法は、基材上にそれぞれ導電性成分を含むプラズマ重合膜を備えた第1の被着体および第2の被着体を用意する第1の工程と、
前記第1の被着体および前記第2の被着体の各プラズマ重合膜の表面にそれぞれエネルギーを付与して、該各プラズマ重合膜の表面を活性化させるとともに、前記各プラズマ重合膜に導電性を発現させる第2の工程と、
該活性化させた各プラズマ重合膜の表面同士を密着させるように、前記第1の被着体と前記第2の被着体とを貼り合わせ、接合体を得る第3の工程とを有することを特徴とする。
これにより、2つの基材同士を、高い寸法精度で強固にかつ効率よく接合することができ、かつ、2つの基材間に導電性を有する層を形成することができる。
The bonding method of the present invention includes a first step of preparing a first adherend and a second adherend each having a plasma polymerized film containing a conductive component on a substrate,
Energy is applied to the surface of each plasma polymerized film of the first adherend and the second adherend to activate the surface of each plasma polymerized film, and the plasma polymerized film is electrically conductive. A second step of expressing sex;
A third step of bonding the first adherend and the second adherend to obtain a joined body so that the surfaces of the activated plasma polymerization films are brought into close contact with each other; It is characterized by.
Thereby, two base materials can be joined firmly and efficiently with high dimensional accuracy, and a conductive layer can be formed between the two base materials.
本発明の接合方法では、前記第1の被着体および前記第2の被着体は、それぞれ、あらかじめ前記各基材上にプラズマによる下地処理を施した後、該下地処理を施した領域に前記プラズマ重合膜を形成してなるものであることが好ましい。
これにより、基材の接合面を清浄化および活性化し、接合面上にプラズマ重合膜を形成したとき、接合面とプラズマ重合膜との接合強度を高めることができる。
In the bonding method of the present invention, each of the first adherend and the second adherend is subjected to a ground treatment with plasma on each of the substrates in advance, and then is applied to the region subjected to the ground treatment. It is preferable to form the plasma polymerized film.
Thereby, when the joining surface of a base material is cleaned and activated and a plasma polymerization film | membrane is formed on a joining surface, the joining strength of a joining surface and a plasma polymerization film | membrane can be raised.
本発明の接合方法では、前記第1の被着体が備える基材と、前記第2の被着体が備える基材とは、それぞれ剛性が異なっていることが好ましい。
これにより、2つの基材同士をより強固に接合することができる。
本発明の接合方法では、前記導電性成分を含むプラズマ重合膜は、有機金属ポリマーを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、導電性に特に優れた層を備え、剥離等を確実に防止し得る信頼性の高い配線等として用いることのできる接合体を得ることができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the base material provided in the first adherend and the base material provided in the second adherend have different rigidity.
Thereby, two base materials can be joined more firmly.
In the bonding method of the present invention, the plasma polymerized film containing the conductive component is preferably composed of an organometallic polymer as a main material.
Thereby, it is possible to obtain a joined body that has a layer that is particularly excellent in conductivity and can be used as a highly reliable wiring that can reliably prevent peeling and the like.
本発明の接合方法では、前記有機金属ポリマーは、トリメチルガリウムまたはトリメチルアルミニウムの重合物を主成分とするものであることが好ましい。
これにより、接合体は、2つの基材同士が特に強固に接合され、かつ導電性の特に高いものとなる。
本発明の接合方法では、前記プラズマ重合膜の平均厚さは、1〜1000nmであることが好ましい。
これにより、接合体の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、2つの基材同士をより強固に接合することができ、かつ、プラズマ重合膜に十分な導電性が得られる。また、これにより、プラズマ重合膜にある程度の形状追従性が確保されるので、基材の接合面に存在する凹凸を吸収して、プラズマ重合膜の表面に生じる凹凸の高さを緩和することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the organometallic polymer is mainly composed of a polymer of trimethylgallium or trimethylaluminum.
As a result, the joined body is particularly strongly joined between the two base materials and has a particularly high conductivity.
In the bonding method of the present invention, the average thickness of the plasma polymerized film is preferably 1 to 1000 nm.
Thereby, while preventing the dimensional accuracy of a joined body falling significantly, two base materials can be joined more firmly and sufficient electroconductivity is obtained for a plasma polymerization film. This also ensures a certain degree of shape following in the plasma polymerized film, so that the unevenness present on the bonding surface of the base material can be absorbed to reduce the height of the irregularities generated on the surface of the plasma polymerized film. it can.
本発明の接合方法では、前記第2の工程における前記エネルギーの付与は、前記プラズマ重合膜を加熱する方法により行われることが好ましい。
これにより、プラズマ重合膜に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができる。
本発明の接合方法では、前記加熱の温度は、25〜100℃であることが好ましい。
これにより、基材が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、プラズマ重合膜を確実に活性化し、プラズマ重合膜に接着性を発現させることができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the application of the energy in the second step is performed by a method of heating the plasma polymerization film.
Thereby, energy can be imparted to the plasma polymerization film relatively easily and efficiently.
In the bonding method of the present invention, the heating temperature is preferably 25 to 100 ° C.
Thereby, the plasma polymerized film can be reliably activated and adhesiveness can be expressed in the plasma polymerized film while reliably preventing the base material from being altered or deteriorated by heat.
本発明の接合方法では、前記第2の工程における前記エネルギーの付与は、前記プラズマ重合膜に、エネルギー線を照射する方法により行われることが好ましい。
これにより、プラズマ重合膜の表面を効率よく活性化させることができる。また、プラズマ重合膜中の分子構造を必要以上に切断しないので、プラズマ重合膜の特性が低下してしまうのを避けることができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the application of the energy in the second step is performed by a method of irradiating the plasma polymerization film with energy rays.
Thereby, the surface of a plasma polymerization film | membrane can be activated efficiently. Further, since the molecular structure in the plasma polymerized film is not cut more than necessary, it is possible to avoid deterioration of the characteristics of the plasma polymerized film.
本発明の接合方法では、前記エネルギー線は、波長150〜300nmの紫外光であることが好ましい。
これにより、プラズマ重合膜の特性の著しい低下を防止しつつ、広い範囲をムラなく、より短時間に処理することができる。このため、プラズマ重合膜の表面の活性化をより効率よく行うことができる。
In the bonding method of the present invention, the energy beam is preferably ultraviolet light having a wavelength of 150 to 300 nm.
Thereby, it is possible to process a wide range in a shorter time without unevenness while preventing a remarkable deterioration of the characteristics of the plasma polymerized film. For this reason, activation of the surface of a plasma polymerization film | membrane can be performed more efficiently.
本発明の接合方法では、前記第2の工程は、大気雰囲気中で行われることが好ましい。
これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、活性化処理をより簡単に行うことができる。
本発明の接合方法では、前記第3の工程の後、前記接合体に熱処理を施す工程を有することが好ましい。
これにより、接合体における接合強度をより高めることができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the second step is performed in an air atmosphere.
Thereby, it is not necessary to spend time and cost to control the atmosphere, and the activation process can be performed more easily.
In the joining method of this invention, it is preferable to have the process of heat-processing the said joined body after the said 3rd process.
Thereby, the joint strength in the joined body can be further increased.
本発明の接合方法では、前記熱処理の温度は、25〜100℃であることが好ましい。
これにより、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
本発明の接合方法では、前記第3の工程の後、前記接合体を加圧する工程を有することが好ましい。
これにより、2つのプラズマ重合膜の一体化がより進行して、接合体における接合強度をより高めることができる。
In the bonding method of the present invention, the temperature of the heat treatment is preferably 25 to 100 ° C.
Thereby, it is possible to reliably increase the bonding strength while reliably preventing the bonded body from being deteriorated and deteriorated by heat.
In the joining method of this invention, it is preferable to have the process of pressurizing the said joined body after the said 3rd process.
Thereby, the integration of the two plasma polymerized films further proceeds, and the bonding strength in the bonded body can be further increased.
本発明の接合方法では、前記接合体を加圧する際の圧力は、0.2〜10MPaであることが好ましい。
これにより、基材に損傷等を生じさせることなく、接合体の接合強度を確実に高めることができる。
本発明の接合方法では、前記第2の工程の終了後、60分以内に、前記第3の工程を開始することが好ましい。
これにより、プラズマ重合膜の表面を十分な活性状態に維持することができ、貼り合せたときに十分な接合強度を得ることができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the pressure applied to the bonded body is 0.2 to 10 MPa.
Thereby, the joining strength of the joined body can be reliably increased without causing damage to the substrate.
In the joining method of the present invention, it is preferable to start the third step within 60 minutes after the end of the second step.
Thereby, the surface of a plasma polymerization film | membrane can be maintained in a sufficient active state, and sufficient bonding strength can be obtained when it bonds together.
本発明の接合体は、2つの基材同士が、本発明の接合方法により接合されていることを特徴とする。
これにより、2つの基材同士を高い寸法精度で強固にかつ効率よく接合してなり、かつ、2つの基材間に導電性を有する層を備えてなる接合体が得られる。
The joined body of the present invention is characterized in that two substrates are joined by the joining method of the present invention.
As a result, a joined body is obtained in which the two base materials are joined firmly and efficiently with high dimensional accuracy, and a conductive layer is provided between the two base materials.
本発明の接合体は、2つの基材と、
導電性を有するプラズマ重合膜とを有し、
前記2つの基材同士が、前記プラズマ重合膜を介して接合されていることを特徴とする。
これにより、2つの基材同士を高い寸法精度で強固にかつ効率よく接合してなり、かつ、2つの基材間に導電性を有する接合膜を備えてなる接合体が得られる。
The joined body of the present invention comprises two substrates,
Having a plasma polymerized film having conductivity,
The two base materials are bonded to each other through the plasma polymerization film.
As a result, a bonded body is obtained in which the two substrates are bonded to each other firmly and efficiently with high dimensional accuracy, and a bonding film having conductivity is provided between the two substrates.
本発明の接合体では、前記導電性を有するプラズマ重合膜は、前記2つの基材上にそれぞれあらかじめ形成された導電性成分を含むプラズマ重合膜に、それぞれエネルギーを付与することにより、前記導電性成分を含むプラズマ重合膜に導電性を発現させるとともに、該各プラズマ重合膜同士を接合してなるものであることが好ましい。
これにより、2つの基材同士を高い寸法精度で特に強固にかつ効率よく接合してなり、かつ、2つの基材間に導電性を有する接合膜を備えてなる接合体が得られる。
In the joined body of the present invention, the conductive plasma polymerized film is formed by applying energy to each of the plasma polymerized films each including a conductive component previously formed on the two base materials. It is preferable that the plasma polymerized film containing the components exhibit conductivity and the plasma polymerized films are bonded to each other.
As a result, it is possible to obtain a joined body in which the two base materials are joined particularly strongly and efficiently with high dimensional accuracy, and a joining film having conductivity is provided between the two base materials.
本発明の接合体では、前記2つの基材間の接合強度は5MPa以上であることが好ましい。
これにより、接合体は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。
本発明の接合体では、当該接合体中の前記導電性が発現したプラズマ重合膜の抵抗率は、1×10−3Ω・cm以下であることが好ましい。
これにより、プラズマ重合膜を、損失の少ない配線として十分に利用することができる。
本発明の配線基板は、本発明の接合体を有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い配線基板が得られる。
In the joined body of the present invention, the joining strength between the two base materials is preferably 5 MPa or more.
Thereby, the joined body can sufficiently prevent the peeling.
In the joined body of the present invention, the resistivity of the plasma polymerized film exhibiting the conductivity in the joined body is preferably 1 × 10 −3 Ω · cm or less.
As a result, the plasma polymerized film can be sufficiently utilized as a wiring with little loss.
The wiring board of the present invention is characterized by having the joined body of the present invention.
Thereby, a highly reliable wiring board is obtained.
以下、本発明の接合方法、接合体および配線基板を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<接合方法>
本発明の接合方法は、第1の基材21と第2の基材22とを、導電性成分を含むプラズマ重合膜3を用いて接合する方法であって、この導電性成分を含むプラズマ重合膜3にエネルギーを付与することにより、導電性成分を含むプラズマ重合膜3に導電性を発現させるとともに、2つの基材21、22を接合する方法である。
Hereinafter, the joining method, joined body and wiring board of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<Join method>
The bonding method of the present invention is a method of bonding a
本発明の接合方法によれば、2つの基材21、22を、高い寸法精度で強固に、かつ低温で効率よく接合することができる。また、この接合により得られた接合体1は、2つの基材間に導電性を有する層を備えたものとなる。
具体的には、プラズマ重合膜3を、あらかじめ、線状にパターニングして第1の基材21上に形成する。そして、線状にパターニングされたプラズマ重合膜3にエネルギーを付与することにより、プラズマ重合膜3は導電性を有するものとなり、配線として機能する。これにより、得られた接合体1は、例えば配線基板として利用することができる。
According to the joining method of the present invention, the two
Specifically, the
また、導電性成分を含むプラズマ重合膜3のうち、一部の領域に対してエネルギーを付与することにより、プラズマ重合膜3の一部の領域に選択的に導電性を発現させることができる。これにより、例えばプラズマ重合膜3の一部に配線を作り込むことができる。
ここでは、本発明の接合方法を説明するのに先立って、まず、前述の導電性成分を含むプラズマ重合膜を形成するのに用いられるプラズマ重合装置について説明する。
Further, by imparting energy to a part of the plasma polymerized
Here, prior to describing the bonding method of the present invention, first, a plasma polymerization apparatus used to form a plasma polymerization film containing the above-described conductive component will be described.
図1は、本発明の接合方法に用いられるプラズマ重合装置を模式的に示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図1に示すプラズマ重合装置100は、チャンバー101と、基材2を支持する第1の電極130と、第2の電極140と、各電極130、140間に高周波電圧を印加する電源回路180と、チャンバー101内にガスを供給するガス供給部190と、チャンバー101内のガスを排気する排気ポンプ170とを備えている。これらの各部のうち、第1の電極130および第2の電極140がチャンバー101内に設けられている。以下、各部について詳細に説明する。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a plasma polymerization apparatus used in the bonding method of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
The
チャンバー101は、内部の気密を保持し得る容器であり、内部を減圧(真空)状態にして使用されるため、内部と外部との圧力差に耐え得る耐圧性能を有するものとされる。
図1に示すチャンバー101は、軸線が水平方向に沿って配置されたほぼ円筒形をなすチャンバー本体と、チャンバー本体の左側開口部を封止する円形の側壁と、右側開口部を封止する円形の側壁とで構成されている。
The
A
チャンバー101の上方には供給口103が、下方には排気口104が、それぞれ設けられている。そして、供給口103にはガス供給部190が接続され、排気口104には排気ポンプ170が接続されている。
なお、本実施形態では、チャンバー101は、導電性の高い金属材料で構成されており、接地線102を介して電気的に接地されている。
A
In this embodiment, the
第1の電極130は、板状をなしており、基材2を支持している。
この第1の電極130は、チャンバー101の側壁の内壁面に、鉛直方向に沿って設けられており、これにより、第1の電極130は、チャンバー101を介して電気的に接地されている。なお、第1の電極130は、図1に示すように、チャンバー本体と同心状に設けられている。
The
The
第1の電極130の基材2を支持する面には、静電チャック(吸着機構)139が設けられている。
この静電チャック139により、図1に示すように、基材2を鉛直方向に沿って支持することができる。また、基材2に多少の反りがあっても、静電チャック139に吸着させることにより、その反りを矯正した状態で基材2をプラズマ処理に供することができる。
An electrostatic chuck (suction mechanism) 139 is provided on the surface of the
As shown in FIG. 1, the
第2の電極140は、基材2を介して、第1の電極130と対向して設けられている。なお、第2の電極140は、チャンバー101の側壁の内壁面から離間した(絶縁された)状態で設けられている。
この第2の電極140には、配線184を介して高周波電源182が接続されている。また、配線184の途中には、マッチングボックス(整合器)183が設けられている。これらの配線184、高周波電源182およびマッチングボックス183により、電源回路180が構成されている。
このような電源回路180によれば、第1の電極130は接地されているので、第1の電極130と第2の電極140との間に高周波電圧が印加される。これにより、第1の電極130と第2の電極140との間隙には、高い周波数で向きが反転する電界が誘起される。
The
A high
According to such a
ガス供給部190は、チャンバー101内に所定のガスを供給するものである。
図1に示すガス供給部190は、液状の膜材料(原料液)を貯留する貯液部191と、液状の膜材料を気化してガス状に変化させる気化装置192と、キャリアガスを貯留するガスボンベ193とを有している。また、これらの各部とチャンバー101の供給口103とが、それぞれ配管194で接続されており、ガス状の膜材料(原料ガス)とキャリアガスとの混合ガスを、供給口103からチャンバー101内に供給するように構成されている。
The
A
貯液部191に貯留される液状の膜材料は、プラズマ重合装置100により、重合して基材2の表面に重合膜を形成する原材料となるものである。
このような液状の膜材料は、気化装置192により気化され、ガス状の膜材料(原料ガス)となってチャンバー101内に供給される。なお、原料ガスについては、後に詳述する。
The liquid film material stored in the
Such a liquid film material is vaporized by the
ガスボンベ193に貯留されるキャリアガスは、電界の作用により放電し、およびこの放電を維持するために導入するガスである。このようなキャリアガスとしては、例えば、Arガス、Heガス等が挙げられる。
また、チャンバー101内の供給口103の近傍には、拡散板195が設けられている。
The carrier gas stored in the
A
拡散板195は、チャンバー101内に供給される混合ガスの拡散を促進する機能を有する。これにより、混合ガスは、チャンバー101内に、ほぼ均一の濃度で分散することができる。
排気ポンプ170は、チャンバー101内を排気するものであり、例えば、油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等で構成される。このようにチャンバー101内を排気して減圧することにより、ガスを容易にプラズマ化することができる。また、大気雰囲気との接触による基材2の汚染・酸化等を防止するとともに、プラズマ処理による反応生成物をチャンバー101内から効果的に除去することができる。
また、排気口104には、チャンバー101内の圧力を調整する圧力制御機構171が設けられている。これにより、チャンバー101内の圧力が、ガス供給部190の動作状況に応じて、適宜設定される。
The
The
The
≪第1実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第1実施形態について、上記のプラズマ重合装置100を用いた場合を例に説明する。
図2および図3は、本発明の接合方法の第1実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図2および図3中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<< First Embodiment >>
Next, the first embodiment of the bonding method of the present invention will be described by taking the case of using the
2 and 3 are views (longitudinal sectional views) for explaining the first embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS. 2 and 3 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
本実施形態にかかる接合方法は、2つの基材2同士を、導電性成分を含むプラズマ重合膜3を用いて接合する方法であって、この導電性成分を含むプラズマ重合膜3にエネルギーを付与することにより、前記導電性成分を含むプラズマ重合膜3に導電性を発現させるとともに、2つの基材2同士を接合する方法である。かかる方法によれば、2つの基材2同士を、高い寸法精度で強固にかつ効率よく接合することができ、得られた接合体は、2つの基材2間に電導性を有する層を備えたものとなる。すなわち、この層は、例えば配線として機能するため、得られた接合体は、配線基板として利用することができる。
The bonding method according to this embodiment is a method of bonding two
本実施形態にかかる接合方法は、2つの基材2の表面上に、それぞれ導電性成分を含むプラズマ重合膜3を形成する工程(第1の工程)と、プラズマ重合膜3の表面にエネルギーを付与して、表面を活性化させるとともに、前記各プラズマ重合膜3に導電性を発現させる工程(第2の工程)と、活性化させた表面同士が接触するように、2つの基材2同士を貼り合わせ、接合体を得る工程(第3の工程)と、接合体を加熱しつつ加圧する工程とを有する。以下、各工程について順次説明する。
The bonding method according to the present embodiment includes a step (first step) of forming plasma polymerized
[1]まず、基材2を2つ用意する。なお、図2では、2つの基材2のうちの1つを省略して示している。
このような基材2の構成材料は、特に限定されないが、Fe、Ni、Co、Cr、Mn、Zn、Pt、Au、Ag、Cu、Pd、Al、W、Ti、Ta、V、Mo、Nb、Zr、Pr、Nd、Smのような金属、またはこれらの金属を含む合金、炭素鋼、ステンレス鋼のような金属材料、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)のような金属薄膜成膜材料、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質(アモルファス)シリコンのようなシリコン系半導体材料、ガリウムヒ素(GaAs)、ガリウムリン(GaP)のような化合物系半導体材料、グラファイトのような炭素系材料、ポリアセチレンのような導電性ポリマー材料、またはこれらの各材料の1種または2種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。これらの材料は、いずれも導電性を有しているので、2つの基材2間の導通を図ることができる。
[1] First, two
Although the constituent material of such a
なお、基材2の構成材料は、必ずしも導電性材料でなくてもよい。すなわち、基材2の構成材料が、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−(4−メチルペンテン−1)、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキサンテレフタレート(PCT)等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂系材料、ケイ酸ガラス(石英ガラス)、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛(アルカリ)ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス系材料、アルミナ、ジルコニア、フェライト、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのようなセラミックス系材料、またはこれらの各材料の1種または2種以上を組み合わせた複合材料等であってもよい。
In addition, the constituent material of the
また、各基材2は、それぞれ、その表面に、Niめっきのようなめっき処理、クロメート処理のような不働態化処理、または窒化処理等を施したものであってもよい。
また、2つの基材2の構成材料は、それぞれ同じでも、異なっていてもよい。
また、2つの基材2の熱膨張率は、ほぼ等しいのが好ましいが、互いに異なっていてもよい。各基材2の熱膨張率がほぼ等しければ、2つの基材2同士を接合した際に、その接合界面に熱膨張に伴う応力が発生し難くなる。その結果、最終的に得られる接合体1において、剥離を確実に防止することができる。また、後に詳述するが、各基材2の熱膨張率が互いに異なる場合でも、後述する工程において、2つの基材2同士を貼り合わせる際の条件を最適化することにより、2つの基材2同士を高い寸法精度で強固に接合することができる。
In addition, each
Further, the constituent materials of the two
Further, the thermal expansion coefficients of the two
また、2つの基材2は、互いに剛性が異なるのが好ましい。これにより、2つの基材2同士をより強固に接合することができる。
また、2つの基材2のうち、少なくとも一方の構成材料は、樹脂材料で構成されているのが好ましい。樹脂材料は、その柔軟性により、2つの基材2同士を接合した際に、その接合界面に発生する応力(例えば、熱膨張に伴う応力等)を緩和することができる。このため、接合界面が破壊し難くなり、結果的に、接合強度の高い接合体1を得ることができる。
Moreover, it is preferable that the two
Moreover, it is preferable that at least one of the two
また、各基材2の形状は、それぞれ、プラズマ重合膜3を支持する面を有するような形状であればよく、例えば、板状(層状)、塊状(ブロック状)、棒状等とされる。
なお、本実施形態では、図2(a)に示すように、各基材2がそれぞれ板状をなしている。これにより、各基材2は撓み易くなり、2つの基材2を重ね合わせたときに、互いに形状に沿って十分に変形し得るものとなる。このため、2つの基材2を重ね合わせたときの密着性が高くなり、最終的に得られる接合体1における接合強度が高くなる。
また、各基材2が撓むことによって、接合界面に生じる応力を、ある程度緩和する作用が期待できる。
この場合、各基材2の平均厚さは、特に限定されないが、0.01〜10mm程度であるのが好ましく、0.1〜3mm程度であるのがより好ましい。
Moreover, the shape of each
In the present embodiment, as shown in FIG. 2A, each
Moreover, the effect | action which relieves to some extent the stress which arises in a joining interface because each
In this case, the average thickness of each
次に、必要に応じて、基材2の接合面23に下地処理(表面処理)を施す。これにより、接合面23を清浄化および活性化する。その結果、後述する工程において、接合面23上にプラズマ重合膜3を形成したとき、接合面23とプラズマ重合膜3との接合強度を高めることができる。
この下地処理としては、特に限定されないが、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ処理、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外光照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。
Next, a base treatment (surface treatment) is performed on the
The base treatment is not particularly limited, but for example, physical surface treatment such as sputtering treatment, blast treatment, oxygen plasma treatment, plasma treatment using nitrogen plasma, corona discharge treatment, etching treatment, electron beam irradiation treatment. , Ultraviolet light irradiation treatment, chemical surface treatment such as ozone exposure treatment, or a combination thereof.
なお、下地処理を施す基材2が、樹脂材料(高分子材料)で構成されている場合には、特に、コロナ放電処理、窒素プラズマ処理等が好適に用いられる。
また、表面処理として、特にプラズマ処理を行うことにより、接合面23を、より清浄化および活性化することができる。その結果、接合面23とプラズマ重合膜3との接合強度を特に高めることができる。
In addition, especially when the
In addition, the
また、基材2の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、プラズマ重合膜3との接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる基材2の構成材料としては、例えば、前述したような各種金属系材料、各種シリコン系材料、各種ガラス系材料等を主材料とするものが挙げられる。
このような材料で構成された基材2は、その表面が酸化膜で覆われており、この酸化膜の表面には、水酸基が結合している。したがって、このような酸化膜で覆われた基材2を用いることにより、上記のような表面処理を施さなくても、基材2とプラズマ重合膜3との接合強度を高めることができる。
Further, depending on the constituent material of the
The surface of the
なお、この場合、基材2の全体が上記のような材料で構成されていなくてもよく、少なくとも接合面23付近が上記のような材料で構成されていればよい。
また、表面処理に代えて、基材2の接合面23に、あらかじめ、中間層を形成しておいてもよい。
この中間層は、いかなる機能を有するものであってもよく、例えば、プラズマ重合膜3との密着性を高める機能、クッション性(緩衝機能)、応力集中を緩和する機能等を有するものが好ましい。このような中間層を介して基材2とプラズマ重合膜3とを接合することになり、信頼性の高い接合体1を得ることができる。
In this case, the
Further, instead of the surface treatment, an intermediate layer may be formed in advance on the
This intermediate layer may have any function, and for example, a layer having a function of improving adhesion to the plasma polymerized
かかる中間層の構成材料としては、例えば、アルミニウム、チタンのような金属系材料、金属酸化物、シリコン酸化物のような酸化物系材料、金属窒化物、シリコン窒化物のような窒化物系材料、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボンのような炭素系材料、シランカップリング剤、チオール系化合物、金属アルコキシド、金属−ハロゲン化合物のような自己組織化膜材料、樹脂系接着剤、樹脂フィルム、樹脂コーティング材、各種ゴム材料、各種エラストマーのような樹脂系材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、これらの各材料で構成された中間層の中でも、酸化物系材料で構成された中間層によれば、基材2とプラズマ重合膜3との間の接合強度を特に高めることができる。
Examples of the constituent material of the intermediate layer include metal materials such as aluminum and titanium, metal oxides, oxide materials such as silicon oxide, metal nitrides, and nitride materials such as silicon nitride. Carbon materials such as graphite and diamond-like carbon, silane coupling agents, thiol compounds, metal alkoxides, self-assembled film materials such as metal-halogen compounds, resin adhesives, resin films, resin coating materials, Various rubber materials, resin materials such as various elastomers, and the like can be used, and one or more of these can be used in combination.
Further, among the intermediate layers made of these materials, the intermediate layer made of an oxide-based material can particularly increase the bonding strength between the
[2]次に、図2(a)〜(c)に示すように、2つの基材2上(基材2の一方の面)に、それぞれ導電性成分を含むプラズマ重合膜3を形成する(第1の工程)。これにより、基材2上に導電性成分を含むプラズマ重合膜3を備える2つの被着体(第1の被着体41および第2の被着体42)を得る。
かかるプラズマ重合膜3は、強電界中に、原料ガスとキャリアガスとの混合ガスを供給することにより、原料ガス中の分子を重合して得ることができる。
具体的には、まず、チャンバー101内に基材2を収納して封止状態とした後、排気ポンプ170の作動により、チャンバー101内を減圧状態とする。
[2] Next, as shown in FIGS. 2A to 2C, plasma polymerized
The plasma polymerized
Specifically, first, the
次に、ガス供給部190を作動させ、チャンバー101内に原料ガスとキャリアガスの混合ガスを供給する。供給された混合ガスは、チャンバー101内に充填される(図2(a)参照)。
混合ガス中における原料ガスの占める割合(混合比)は、原料ガスやキャリアガスの種類や目的とする成膜速度等によって若干異なるが、例えば、混合ガス中の原料ガスの割合を20〜70%程度に設定するのが好ましく、30〜60%程度に設定するのがより好ましい。これにより、重合膜の形成(成膜)の条件の最適化を図ることができる。
また、供給するガスの流量は、ガスの種類や目的とする成膜速度、膜厚等によって適宜決定され、特に限定されるものではないが、通常は、原料ガスおよびキャリアガスの流量を、それぞれ、1〜100ccm程度に設定するのが好ましく、10〜60ccm程度に設定するのがより好ましい。
Next, the
The ratio (mixing ratio) of the raw material gas in the mixed gas is slightly different depending on the kind of the raw material gas and the carrier gas, the target film forming speed, and the like. For example, the proportion of the raw material gas in the mixed gas is 20 to 70%. It is preferable to set it to a degree, and it is more preferable to set it to about 30 to 60%. As a result, it is possible to optimize the conditions for formation (film formation) of the polymer film.
Further, the flow rate of the gas to be supplied is appropriately determined depending on the type of gas, the target film formation rate, the film thickness, etc., and is not particularly limited, but usually the flow rates of the source gas and the carrier gas are respectively , Preferably about 1 to 100 ccm, more preferably about 10 to 60 ccm.
次いで、電源回路180を作動させ、一対の電極130、140間に高周波電圧を印加する。これにより、一対の電極130、140間に存在するガスの分子が電離し、プラズマが発生する。このプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、図2(b)に示すように、重合物が基材2上に付着・堆積する。これにより、基材2上にプラズマ重合膜3が形成される(図2(c)参照)。
Next, the
原料ガスとしては、例えば、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、トリメチル亜鉛、トリエチル亜鉛のような有機金属化合物、アセチレン、チオフェン等のπ電子系有機化合物等が挙げられる。
このような原料ガスを用いて得られるプラズマ重合膜3は、これらの原料が重合してなるもの(重合物)、すなわち、有機金属ポリマーやπ電子系有機ポリマー等で構成されることとなる。これらの重合物は、いずれも、構成成分として導電性成分(金属元素、π電子系有機化合物等)を含んでいる。
Examples of the source gas include organometallic compounds such as trimethylgallium, triethylgallium, trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, trimethylindium, triethylindium, trimethylzinc, and triethylzinc, and π-electron organic materials such as acetylene and thiophene. Compounds and the like.
The plasma polymerized
このうち、プラズマ重合膜3は、特に、有機金属ポリマーを主材料として構成されているのが好ましい。有機金属ポリマーは、活性化処理を経ることにより、優れた導電性が発現するとともに、2つの基材2同士をより強固に接合することができる。したがって、有機金属ポリマーで構成されたプラズマ重合膜3は、後述する活性化処理を経ることにより、剥離等を確実に防止し得る信頼性の高い配線等として用いることが可能な接合体1を構成し得るものとなる。
Of these, the plasma polymerized
また、有機金属ポリマーの中でも、特に、トリメチルガリウムまたはトリメチルアルミニウムの重合物を主成分とするものが好ましい。これらの成分は、有機金属ポリマーの中でも、2つの基材2同士を特に強固に接合するとともに、活性化処理を経ることにより、優れた導電性を発現し得るものである。
プラズマ重合の際、一対の電極130、140間に印加する高周波の周波数は、特に限定されないが、1kHz〜100MHz程度であるのが好ましく、10〜60MHz程度であるのがより好ましい。
Further, among the organometallic polymers, those mainly composed of a polymer of trimethylgallium or trimethylaluminum are preferable. Among these organometallic polymers, these components are capable of expressing excellent conductivity by joining the two
In the plasma polymerization, the frequency of the high frequency applied between the pair of
また、高周波の出力密度は、特に限定されないが、0.01〜10W/cm2程度であるのが好ましく、0.1〜1W/cm2程度であるのがより好ましい。
また、成膜時のチャンバー101内の圧力は、133.3×10−5〜1333Pa(1×10−5〜10Torr)程度であるのが好ましく、133.3×10−4〜133.3Pa(1×10−4〜1Torr)程度であるのがより好ましい。
Further, the power density of the high frequency is not particularly limited, and is preferably about 0.01 to 10 / cm 2, more preferably about 0.1 to 1 W / cm 2.
Further, the pressure in the
原料ガス流量は、0.5〜200sccm程度であるのが好ましく、1〜100sccm程度であるのがより好ましい。一方、キャリアガス流量は、5〜750sccm程度であるのが好ましく、10〜500sccm程度であるのがより好ましい。
処理時間は、1〜10分程度であるのが好ましく、4〜7分程度であるのがより好ましい。
The raw material gas flow rate is preferably about 0.5 to 200 sccm, and more preferably about 1 to 100 sccm. On the other hand, the carrier gas flow rate is preferably about 5 to 750 sccm, and more preferably about 10 to 500 sccm.
The treatment time is preferably about 1 to 10 minutes, more preferably about 4 to 7 minutes.
また、基材2の温度は、25℃以上であるのが好ましく、25〜100℃程度であるのがより好ましい。
このような条件を適宜設定することにより、緻密なプラズマ重合膜3をムラなく形成することができる。
なお、本実施形態では、プラズマ重合装置を用いて、基材2上にプラズマ重合膜を形成する手順について説明しているが、プラズマ重合膜を備えた基材(被着体)をあらかじめ用意しておき、その被着体を用いるようにしてもよい。
Moreover, it is preferable that the temperature of the
By appropriately setting such conditions, the dense plasma polymerized
In this embodiment, the procedure for forming a plasma polymerized film on the
また、プラズマ重合膜3の平均厚さは、1〜1000nm程度であるのが好ましく、2〜800nm程度であるのがより好ましい。プラズマ重合膜3の平均厚さを前記範囲内とすることにより、2つの基材2同士を接合した接合体の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、より強固に接合することができ、かつ、活性化処理を経ることにより、プラズマ重合膜3に十分な導電性が得られる。
すなわち、プラズマ重合膜3の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、十分な接合強度が得られないおそれがある。一方、プラズマ重合膜3の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、接合体の寸法精度が著しく低下するおそれがある。
Moreover, it is preferable that the average thickness of the plasma polymerization film |
That is, when the average thickness of the plasma polymerized
さらに、プラズマ重合膜3の平均厚さが前記範囲内であれば、プラズマ重合膜3にある程度の形状追従性が確保される。このため、例えば、基材2の接合面(プラズマ重合膜3に隣接する面)に凹凸が存在している場合でも、その凹凸の高さにもよるが、凹凸の形状に追従するようにプラズマ重合膜3を被着させることができる。その結果、プラズマ重合膜3は、凹凸を吸収して、その表面に生じる凹凸の高さを緩和することができる。
なお、上記のような形状追従性の程度は、プラズマ重合膜3の厚さが厚いほど顕著になる。したがって、形状追従性を十分に確保するためには、プラズマ重合膜3の厚さをできるだけ厚くすればよい。
Furthermore, if the average thickness of the plasma polymerized
In addition, the degree of the shape followability as described above becomes more prominent as the thickness of the
[3]次に、得られたプラズマ重合膜3の表面31に、それぞれエネルギーを付与する。これにより、表面31付近の分子結合の一部が切断され、表面31を活性化させるとともに、各プラズマ重合膜3に導電性を発現させる(第2の工程)。
プラズマ重合膜3の表面31にエネルギーを付与する方法としては、表面31を活性化し得る方法であれば、いかなる方法であってもよく、例えば、エネルギー線を照射する方法、プラズマ重合膜3を加熱する方法、プラズマ重合膜3をプラズマに曝す(プラズマエネルギーを付与する)方法、オゾンガスに曝す(化学的エネルギーを付与する)方法等が挙げられるが、特にエネルギー線を照射する方法が好ましい。エネルギー線によれば、プラズマ重合膜3の表面31を効率よく活性化させる。また、この方法によれば、プラズマ重合膜3中の分子構造を必要以上に(例えば、基材2の界面に至るまで)切断しないので、プラズマ重合膜3の特性が低下してしまうのを避けることができる。エネルギー線としては、例えば、紫外光、レーザー光のような光、X線、γ線のような電磁波、電子線、粒子線等が挙げられる。
[3] Next, energy is applied to the
As a method for applying energy to the
また、エネルギー線には、特に、図2(d)に示すように、波長150〜300nm程度の紫外光を照射する方法を用いるのが好ましい。かかる紫外光によれば、プラズマ重合膜3の特性の著しい低下を防止しつつ、広い範囲をムラなく、より短時間に処理することができる。このため、プラズマ重合膜3の表面31の活性化をより効率よく行うことができる。また、紫外光には、紫外(UV)ランプ等の簡単な設備で発生させることができるという利点もある。
なお、紫外光の波長は、より好ましくは、160〜200nm程度とされる。
In addition, it is preferable to use a method of irradiating ultraviolet rays having a wavelength of about 150 to 300 nm as energy rays, as shown in FIG. According to such ultraviolet light, a wide range can be processed in a shorter time without unevenness while preventing a significant deterioration in the characteristics of the plasma polymerized
The wavelength of the ultraviolet light is more preferably about 160 to 200 nm.
また、UVランプを用いる場合、その出力は、プラズマ重合膜3の面積に応じて異なるが、1mW/cm2〜1W/cm2程度であるのが好ましく、5mW/cm2〜50mW/cm2程度であるのがより好ましい。なお、この場合、UVランプとプラズマ重合膜3との離間距離は、3〜3000mm程度とするのが好ましく、10〜1000mm程度とするのがより好ましい。
In the case of using the UV lamp, the output may vary depending on the area of the
また、紫外光を照射する時間は、プラズマ重合膜3の表面31付近の分子結合を切断し得る程度の時間であればよく、特に限定されないが、0.5〜30分程度であるのが好ましく、1〜10分程度であるのがより好ましい。
また、紫外線は、時間的に連続して照射されてもよいが、間欠的(パルス状)に照射されてもよい。
Further, the time of irradiation with ultraviolet light is not particularly limited as long as the molecular bond near the
Moreover, although an ultraviolet-ray may be irradiated continuously in time, you may irradiate intermittently (pulse form).
一方、レーザー光としては、例えば、エキシマレーザー(フェムト秒レーザー)、Nd−YAGレーザー、Arレーザー、CO2レーザー、He−Neレーザー等が挙げられる。
このように、エネルギー線を照射する方法によれば、プラズマ重合膜3に対して選択的にエネルギーを付与することが容易に行えるため、例えば、エネルギーの付与による基材2の変質・劣化を防止することができる。
On the other hand, examples of the laser light include an excimer laser (femtosecond laser), an Nd-YAG laser, an Ar laser, a CO 2 laser, and a He—Ne laser.
As described above, according to the method of irradiating the energy beam, it is possible to easily apply energy selectively to the plasma polymerized
また、エネルギー線を照射する方法によれば、短時間で大きなエネルギーを付与することができるので、エネルギーの付与をより効率よく行うことができる。
さらに、エネルギー線を照射する方法によれば、付与するエネルギーの大きさを、精度よく簡単に調整することができる。これにより、プラズマ重合膜3に発現する接着性の程度を容易に制御することができる。
In addition, according to the method of irradiating energy rays, a large amount of energy can be applied in a short time, so that energy can be applied more efficiently.
Furthermore, according to the method of irradiating energy rays, the magnitude of energy to be applied can be adjusted easily and accurately. Thereby, the degree of adhesiveness developed in the plasma polymerized
すなわち、付与するエネルギーを大きくすることにより、プラズマ重合膜3に発現する接着性をより高めることができる。一方、付与するエネルギーを小さくすることにより、プラズマ重合膜3に発現する接着性を抑えることができる。これにより、最終的に得られる接合体1の接合強度を調整することができる。
なお、付与するエネルギーの大きさを調整するためには、例えば、エネルギー線の種類、エネルギー線の出力、エネルギー線の照射時間等の条件を調整すればよい。
That is, by increasing the energy to be applied, the adhesiveness expressed in the plasma polymerized
In addition, in order to adjust the magnitude | size of the energy to provide, what is necessary is just to adjust conditions, such as the kind of energy beam, the output of an energy beam, the irradiation time of an energy beam.
また、このようなエネルギー線は、プラズマ重合膜3の表面31にエネルギーが集中するように、その焦点を合わせるようにして照射されるのが好ましい。このようにすれば、プラズマ重合膜3の表面31付近の分子結合を選択的に切断することができる。これにより、エネルギー線がプラズマ重合膜3中の分子構造を必要以上に切断するのを、より確実に防止することができる。その結果、プラズマ重合膜3の特性が著しく低下してしまうのを、より確実に避けることができる。
Moreover, it is preferable to irradiate such energy rays so that the energy is concentrated on the
なお、前述の「活性化させる」とは、表面31付近および内部の分子結合が切断されて、終端化されていない結合手が生じた状態や、その切断された結合手に水酸基が結合した状態、または、これらの状態が混在した状態のことを言う。
プラズマ重合膜3にエネルギーが付与されると、プラズマ重合膜3の表面31付近および内部の分子結合が切断され、プラズマ重合膜3中から原子団(脱離基)が脱離する。これにより、この脱離基が結合していた結合手は、終端化されていない結合手(未結合手)となる。
The above-mentioned “activate” means a state in which the molecular bond in the vicinity of and inside the
When energy is applied to the plasma polymerized
また、周囲の雰囲気中に水分が含まれている場合、この水分が未結合手に作用することにより、未結合手が水酸基で終端化される。
ここで、脱離基としては、例えば、H原子、B原子、C原子、N原子、O原子、P原子、S原子およびハロゲン系原子、またはこれらの各原子を含む原子団からなる群から選択される少なくとも1種で構成されたものが好ましく用いられる。かかる脱離基は、エネルギーの付与による結合/脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基は、プラズマ重合膜3に発現する接着性を高度に制御し得るものである。
Further, when moisture is contained in the surrounding atmosphere, the moisture acts on the dangling bonds, so that the dangling hands are terminated with a hydroxyl group.
Here, the leaving group is, for example, selected from the group consisting of an H atom, a B atom, a C atom, an N atom, an O atom, a P atom, an S atom and a halogen atom, or an atomic group containing each of these atoms. Those composed of at least one selected from the above are preferably used. Such a leaving group is relatively excellent in bond / elimination selectivity by energy application. For this reason, such a leaving group can highly control the adhesiveness developed in the plasma polymerized
なお、離脱基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、ビニル基、アリル基のようなアルケニル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、ハロゲン化アルキル基、メルカプト基、スルホン酸基、シアノ基、イソシアネート基等が挙げられる。
これらの各基の中でも、脱離基は、特にアルキル基であるのが好ましい。アルキル基は化学的な安定性が高いため、アルキル基を含むプラズマ重合膜3は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
Specific examples of leaving groups include, for example, alkyl groups such as methyl and ethyl groups, alkenyl groups such as vinyl and allyl groups, aldehyde groups, ketone groups, carboxyl groups, amino groups, amide groups, nitro groups, and the like. Group, halogenated alkyl group, mercapto group, sulfonic acid group, cyano group, isocyanate group and the like.
Among these groups, the leaving group is particularly preferably an alkyl group. Since the alkyl group has high chemical stability, the plasma polymerized
また、プラズマ重合膜3にエネルギーを付与すると、プラズマ重合膜3中から有機成分が除去され、導電性成分が支配的になる。これにより、プラズマ重合膜3に導電性が発現する。
なお、有機金属ポリマーの種類によっては、エネルギーを付与しなくても、導電性を有するものもある。このような有機金属ポリマーは、成膜された直後から、導電性を有している。
Further, when energy is applied to the
Depending on the type of the organometallic polymer, some may have conductivity even if energy is not applied. Such an organometallic polymer has conductivity immediately after being formed.
なお、以下のようにしてプラズマ重合膜3を加熱することにより、プラズマ重合膜3にエネルギーを付与する方法も好ましく用いられる。
プラズマ重合膜3を加熱する場合、加熱温度を25〜100℃程度に設定するのが好ましく、50〜100℃程度に設定するのがより好ましい。かかる範囲の温度で加熱すれば、基材2が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、プラズマ重合膜3を確実に活性化させることができる。
A method of applying energy to the plasma polymerized
When the
また、加熱時間は、プラズマ重合膜3の表面31付近の分子結合を切断し得る程度の時間であればよく、具体的には、加熱温度が前記範囲内であれば、1〜30分程度であるのが好ましい。
また、プラズマ重合膜3は、いかなる方法で加熱されてもよいが、例えば、ヒータを用いる方法、赤外線を照射する方法、火炎に接触させる方法等の各種加熱方法で加熱することができる。
なお、赤外線を照射する方法を用いる場合には、基材2が、シリコン系材料のような光吸収性(赤外線吸収性)を有する材料で構成されているのが好ましい。このような材料で構成された基材2は、赤外線を吸収することにより効率よく発熱する。このため、基材2に赤外線を照射することにより、プラズマ重合膜3を効率よく加熱することができる。
The heating time may be a time that can break the molecular bond in the vicinity of the
The plasma polymerized
In addition, when using the method of irradiating infrared rays, it is preferable that the
また、ヒータを用いる方法または火炎に接触させる方法を用いる場合には、基材2が、金属系材料のような熱伝導性に優れた材料で構成されているのが好ましい。これにより、このような材料で構成された基材2を介して、ヒータまたは火炎の熱エネルギーをプラズマ重合膜3に対して効率よく伝えることができる。その結果、プラズマ重合膜3を効率よく加熱することができる。
Moreover, when using the method using a heater or the method of making it contact with a flame, it is preferable that the
なお、2つの基材2、2の熱膨張率がほぼ等しい場合には、上記のような条件で加熱するのが好ましいが、2つの基材2、2の熱膨張率が互いに異なっている場合には、できるだけ低温下で接合を行うのが好ましい。接合を低温下で行うことにより、接合界面に発生する熱応力のさらなる低減を図ることができる。
具体的には、2つの基材2、2の熱膨張率差にもよるが、25〜50℃程度の温度で接合を行うのが好ましく、25〜40℃程度の温度で接合を行うのがより好ましい。このような温度範囲であれば、2つの基材2、2の熱膨張率差がある程度大きくても、接合界面に発生する熱応力を十分に低減することができる。その結果、接合体1における反りや剥離等の発生を確実に防止することができる。
In addition, when the thermal expansion coefficients of the two
Specifically, although it depends on the difference in thermal expansion coefficient between the two
この場合、2つの基材2、2の熱膨張係数の差が、5×10−5/K以上あるような場合には、上記のようにして、できるだけ低温下で接合を行うことが強く推奨される。
なお、プラズマ重合膜3に対するエネルギーの付与は、いかなる雰囲気中で行うようにしてもよく、具体的には、大気、酸素のような酸化性ガス雰囲気、水素のような還元性ガス雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧(真空)雰囲気等が挙げられるが、特に大気雰囲気中で行うのが好ましい。これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギーの付与をより簡単に行うことができる。
In this case, when the difference in thermal expansion coefficient between the two
The application of energy to the
[4]次に、活性化させた表面同士が接触するように、2つの基材2同士を貼り合わせる(図3(e)参照)。これにより、2つのプラズマ重合膜3同士が一体化され、2つの基材2同士が接合される。
ここで、この接合は、以下のような2つのメカニズム(i)、(ii)の双方または一方に基づくものであると推測される。
[4] Next, the two
Here, this joining is presumed to be based on both or one of the following two mechanisms (i) and (ii).
(i)2つの基材2同士を貼り合わせると、各プラズマ重合膜3の表面にそれぞれ存在するOH基同士が隣接することとなる。この隣接したOH基同士は、水素結合によって互いに引き合い、OH基同士の間に引力が発生する。
また、この水素結合によって互いに引き合うOH基同士は、温度条件等によって、脱水縮合を伴って表面から脱離する。その結果、2つのプラズマ重合膜3同士の接触界面では、脱離したOH基が結合していた結合手同士が結合する。すなわち、各プラズマ重合膜3を構成するそれぞれの母材同士が直接結合して一体化し、1層のプラズマ重合膜30が形成される。
(I) When two
In addition, OH groups that are attracted to each other by this hydrogen bond are desorbed from the surface with dehydration condensation depending on temperature conditions and the like. As a result, at the contact interface between the two plasma polymerized
(ii)2つの基材2同士を貼り合わせると、各プラズマ重合膜3の表面31や内部に生じた終端化されていない結合手同士が再結合する。この再結合は、互いに重なり合う(絡み合う)ように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成される。これにより、各プラズマ重合膜3を構成するそれぞれの母材同士が直接接合して一体化し、1層のプラズマ重合膜30が形成される。
(Ii) When the two
ここで、前記工程[3]におけるプラズマ重合膜3に対するエネルギー線の照射や、本工程における貼り合わせ作業は、いかなる雰囲気中で行うようにしてもよいが、不活性ガス雰囲気中、または、減圧雰囲気中で行われるのが好ましい。このような雰囲気中には、水分がほとんど含まれていないため、終端化されていない結合手に水酸基が結合するのを防止することができる。その結果、プラズマ重合膜3の表面31付近および内部において、終端化されていない結合手が生じた状態が支配的になる。すなわち、それに伴って、終端化されていない結合手に水酸基が結合した状態は、相対的に生じ難くなる。
Here, the irradiation of energy rays to the plasma polymerized
このように、終端化されていない結合手が生じた状態が支配的になると、2つの基材2同士を貼り合せたときに、これらの結合手同士が再結合する。すなわち、前述のメカニズム(ii)による接合が支配的になる。かかるメカニズム(ii)による接合は、接合に水酸基が関与せず、プラズマ重合膜3中の導電性成分が直接接合に関与したものであるため、接合界面における導電性の向上が図られる。
Thus, when the state in which the unterminated bond is generated becomes dominant, when the two
逆に言えば、メカニズム(i)による接合が支配的になると、接合に水酸基が関与する。この水酸基は、プラズマ重合膜3中で金属酸化物の生成を促し、電気的な抵抗成分として作用することとなる。このため、接合界面における導電性は得られるものの、導電性が若干低下するおそれがある。
以上のことから、プラズマ重合膜3に対するエネルギー線の照射や、前述の貼り合わせ作業を、不活性ガス雰囲気中、または、減圧雰囲気中で行うことにより、接合界面における導電性をより高めることができる。
In other words, when bonding by mechanism (i) becomes dominant, hydroxyl groups are involved in the bonding. This hydroxyl group promotes the formation of a metal oxide in the plasma polymerized
From the above, the conductivity at the bonding interface can be further increased by performing the irradiation of energy rays on the plasma polymerized
以上のようなメカニズムにより、図3(f)に示すように接合体1を得る(第3の工程)。
なお、前記工程[3]で活性化されたプラズマ重合膜3の表面は、その活性状態が経時的に緩和してしまう。このため、前記工程[3]の終了後、できるだけ早く本工程[4]を行うようにする。具体的には、前記工程[3]の終了後、60分以内に本工程[4]を行うようにするのが好ましく、5分以内に行うのがより好ましい。かかる時間内であれば、プラズマ重合膜3の表面が十分な活性状態を維持しているので、貼り合せたときに十分な接合強度を得ることができる。
With the above mechanism, the joined
Note that the active state of the surface of the plasma polymerized
換言すれば、活性化させる前のプラズマ重合膜3は、化学的に安定であり、耐候性に優れている。このため、前記工程[2]を終えた時点のプラズマ重合膜3は、長期にわたる保存に適したものである。したがって、そのようなプラズマ重合膜3を備えた基材2(被着体)を多量に製造または購入して保存しておき、本工程[4]の貼り合わせを行う直前に、必要な個数のみに前記工程[3]を行うようにすれば、接合体の製造効率の観点から有効である。
In other words, the
なお、従来のシリコン直接接合のような固体接合では、表面を活性化させても、その活性状態は、大気中では数秒〜数十秒程度の極めて短時間しか維持されない。このため、表面の活性化を行った後、接合する2つの部材を貼り合わせる等の作業を行う時間を十分に確保することができないという問題があった。
これに対し、本発明によれば、プラズマ重合膜の作用により、数分以上の比較的長時間にわたって活性状態を維持することができる。このため、作業に要する時間を十分に確保することができ、接合作業の効率化を高めることができる。
In the conventional solid bonding such as silicon direct bonding, even if the surface is activated, the active state is maintained for only a very short time of several seconds to several tens of seconds in the atmosphere. For this reason, after the surface was activated, there was a problem that it was not possible to ensure sufficient time for performing operations such as bonding the two members to be joined together.
On the other hand, according to the present invention, the active state can be maintained for a relatively long time of several minutes or more by the action of the plasma polymerized film. For this reason, the time required for the work can be sufficiently secured, and the efficiency of the joining work can be increased.
このようにして得られた接合体1では、従来の接合方法で用いられていた接着剤のように、アンカー効果のような物理的結合に基づく接着ではなく、共有結合のように短時間で起こる強固な化学的結合に基づいて、2つの基材2同士が接合されている。このため、接合体1は、極めて剥離し難く、接合ムラ等も生じ難いものとなる。
また、本発明の接合方法によれば、従来の固体接合のように、高温(700〜800℃程度)での熱処理を必要としないことから、耐熱性の低い材料で構成された基材をも、接合に供することができる。
また、プラズマ重合膜3を介して2つの基材2、2同士を接合しているため、従来の固体接合のような、基材の材質における制約がないという利点もある。
In the bonded
Further, according to the bonding method of the present invention, unlike the conventional solid bonding, a heat treatment at a high temperature (about 700 to 800 ° C.) is not required. Can be used for joining.
Moreover, since the two
以上のことから、本発明によれば、各基材2、2の構成材料の選択の幅を広げることができる。
さらに、従来の固体接合では、接合層を介した接合ではないため、2つの基材の間で熱膨張率の大きな差がある場合、これらを接合したときに、その差に基づく大きな応力が接合界面に集中し、剥離等の不具合が生じるおそれがあったが、本発明によれば、プラズマ重合膜3を介することによって応力の集中が緩和され、接合体1における剥離を確実に防止することができる。
From the above, according to the present invention, the range of selection of the constituent materials of the
Furthermore, since conventional solid bonding is not bonding via a bonding layer, when there is a large difference in the coefficient of thermal expansion between two substrates, when these are bonded, a large stress based on the difference is bonded. Concentration at the interface may cause problems such as peeling, but according to the present invention, stress concentration is mitigated through the plasma polymerized
また、プラズマ重合膜3は、流動性を有しない固体状のものとなる。このため、プラズマ重合膜3を接合層として用いることにより、従来の流動性を有する液状または粘液状の接着剤に比べて、接合層(プラズマ重合膜3)の厚さや形状がほとんど変化しない。これにより、プラズマ重合膜3を用いて得られた接合体1の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。さらに、接着剤の硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
Moreover, the plasma polymerization film |
以上のようにして接合体(本発明の接合体)1を得ることができる。
このようにして得られた接合体1は、その基材2間の接合強度が5MPa(50kgf/cm2)以上であるのが好ましく、10MPa(100kgf/cm2)以上であるのがより好ましい。このような接合強度を有する接合体1は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。また、本発明の接合方法によれば、2つの基材2同士が上記のような大きな接合強度で接合された接合体1を効率よく作製することができる。
The joined body (joined body of the present invention) 1 can be obtained as described above.
The bonded
また、接合体1中のプラズマ重合膜30は導電性を有するが、その抵抗率は構成材料の組成に応じて若干異なるものの、1×10−3Ω・cm以下であるのが好ましく、1×10−4Ω・cm以下であるのがより好ましい。プラズマ重合膜30の抵抗率がこのように十分に低ければ、プラズマ重合膜30は、損失の少ない配線として十分に利用することができる。
なお、接合体1を得た後、この接合体1に対して、必要に応じ、以下の2つの工程[5A]、[5B]のうちのいずれか一方または両方を行うようにしてもよい。これにより、接合体1の接合強度のさらなる向上を図ることができる。また、それとともに、プラズマ重合膜3に発現する導電性のさらなる向上を図ることができる。
In addition, the plasma polymerized
In addition, after obtaining the joined
[5A]図3(g)に示すように、得られた接合体1を各基材2同士が近づく方向に加圧する。
これにより、各プラズマ重合膜3の表面同士がより近接する。その結果、前記工程[4]における脱水縮合や結合活性手の再結合が促進される。そして、2つのプラズマ重合膜3の一体化がより進行して、接合体1における接合強度をより高めることができる。
このとき、接合体1を加圧する際の圧力は、できるだけ高い方が好ましい。これにより、この圧力に比例して接合体1における接合強度を高めることができる。
[5A] As shown in FIG. 3G, the obtained bonded
Thereby, the surfaces of the respective
At this time, the pressure when pressurizing the bonded
なお、この圧力は、基材2の構成材料や厚さ、接合装置等の条件に応じて、適宜調整すればよい。具体的には、基材2の構成材料や厚さ等に応じて若干異なるものの、0.2〜10MPa程度であるのが好ましく、1〜5MPa程度であるのがより好ましい。これにより、接合体1の接合強度を確実に高めることができる。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、基材2の構成材料によっては、基材2に損傷等が生じるおそれがある。
また、加圧する時間は、特に限定されないが、10秒〜30分程度であるのが好ましい。なお、加圧する時間は、加圧する際の圧力に応じて適宜変更すればよい。具体的には、接合体1を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くすることができる。
In addition, what is necessary is just to adjust this pressure suitably according to conditions, such as a constituent material and thickness of the
The time for pressurization is not particularly limited, but is preferably about 10 seconds to 30 minutes. In addition, what is necessary is just to change suitably the time to pressurize according to the pressure at the time of pressurizing. Specifically, the higher the pressure at which the bonded
[5B]図3(g)に示すように、得られた接合体1を加熱する。
これにより、各プラズマ重合膜3の界面において、OH基の脱水縮合がより進行する。これにより、接合体1における接合強度をより高めることができる。
このとき、接合体1を加熱する際の温度は、室温より高く、接合体1の耐熱温度未満であれば、特に限定されないが、好ましくは25〜100℃程度とされ、より好ましくは50〜100℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、接合体1が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
[5B] As shown in FIG. 3G, the obtained bonded
Thereby, dehydration condensation of OH groups further proceeds at the interface of each plasma polymerized
At this time, the temperature at the time of heating the bonded
また、加熱時間は、特に限定されないが、1〜30分程度であるのが好ましい。
また、前記工程[5A]、[5B]の両方を行う場合、これらを同時に行うのが好ましい。すなわち、図3(g)に示すように、接合体1を加圧しつつ、加熱するのが好ましい。これにより、加圧による効果と、加熱による効果とが相乗的に発揮され、接合体1の接合強度を特に高めることができる。
The heating time is not particularly limited, but is preferably about 1 to 30 minutes.
Moreover, when performing both said process [5A] and [5B], it is preferable to perform these simultaneously. That is, as shown in FIG. 3G, it is preferable to heat the bonded
なお、2つの基材2の熱膨張率がほぼ等しい場合には、上記のようにして接合体1を加熱するのが好ましいが、2つの基材2の熱膨張率が互いに異なっている場合には、できるだけ低温下で接合を行うのが好ましい。接合を低温下で行うことにより、接合界面に発生する熱応力のさらなる低減を図ることができる。
具体的には、2つの基材2の熱膨張率差にもよるが、25〜50℃程度の温度で接合を行うのが好ましく、25〜40℃程度の温度で接合を行うのがより好ましい。このような温度範囲であれば、2つの基材2の熱膨張率差がある程度大きくても、接合界面に発生する熱応力を十分に低減することができる。その結果、接合体1における反りや剥離等の発生を確実に防止することができる。
In addition, when the thermal expansion coefficients of two
Specifically, although it depends on the difference in thermal expansion coefficient between the two
この場合、2つの基材2の熱膨張係数の差が、5×10−5/K以上あるような場合には、上記のようにして、できるだけ低温下で接合を行うことが強く推奨される。
以上のような工程を行うことにより、2つのプラズマ重合膜3は、ほぼ完全に一体化して1層のプラズマ重合膜30となる。その結果、図3(h)に示すように、より接合強度を高めた接合体1’が得られる。
In this case, when the difference in thermal expansion coefficient between the two
By performing the steps as described above, the two
≪第2実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第2実施形態について説明する。
図4および図5は、本発明の接合方法の第2実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図4および図5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the joining method of the present invention will be described.
4 and 5 are views (longitudinal sectional views) for explaining a second embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS. 4 and 5 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
以下、接合方法の第2実施形態について説明するが、前記第1実施形態にかかる接合方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかる接合方法では、第1の基材21上にプラズマ重合膜3を備える第1の被着体41と、第2の基材22を備える第2の被着体42とを接合するようにした以外は、前記第1実施形態と同様である。
Hereinafter, although 2nd Embodiment of the joining method is described, it demonstrates centering around difference with the joining method concerning the said 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted about the same matter.
In the bonding method according to the present embodiment, the
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基材21上にプラズマ重合膜3を形成し、第1の被着体41を作製する工程(第1の工程)と、プラズマ重合膜3にエネルギーを付与して活性化させるとともに、プラズマ重合膜3に導電性を発現させる工程(第2の工程)と、プラズマ重合膜3と第2の基材22とが接触するように、2つの被着体41、42を貼り合わせ、接合体を得る工程(第3の工程)とを有する。以下、各工程について順次説明する。
That is, in the bonding method according to the present embodiment, the plasma polymerized
[1]まず、第1の基材21および第2の基材22(第2の被着体42)を用意する。そして、前記第1実施形態と同様にして、図4(a)〜(c)に示すように、第1の基材21上に、導電性成分を含むプラズマ重合膜3を形成する。これにより、第1の被着体41を得る。(第1の工程)。
なお、第2の基材22には、第1の基材21と同様、接合面24(後述する工程において、プラズマ重合膜3と密着する面)にも、必要に応じて、あらかじめプラズマ重合膜3との密着性を高める表面処理を施してもよい。これにより、接合面24を清浄化および活性化する。その結果、後述する工程において、接合面24とプラズマ重合膜3とを密着させ、これらを接合したとき、接合面24とプラズマ重合膜3との接合強度を高めることができる。
[1] First, the
Note that, as in the case of the
この表面処理としては、特に限定されないが、前述の第1の基材21の接合面23に対する表面処理と同様の処理を用いることができる。
また、第1の基材21の場合と同様に、第2の基材22の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、プラズマ重合膜3との密着性が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第2の基材22の構成材料としては、例えば、前述したような各種金属系材料、各種シリコン系材料、各種ガラス系材料等を主材料とするものが挙げられる。
Although it does not specifically limit as this surface treatment, The process similar to the surface treatment with respect to the
Similarly to the case of the
すなわち、このような材料で構成された第2の基材22は、その表面が酸化膜で覆われており、この酸化膜の表面には、水酸基が結合している。したがって、このような酸化膜で覆われた第2の基材22を用いることにより、上記のような表面処理を施さなくても、第2の基材22の接合面24とプラズマ重合膜3との接合強度を高めることができる。
なお、この場合、第2の基材22の全体が上記のような材料で構成されていなくてもよく、少なくとも接合面24付近が上記のような材料で構成されていればよい。
That is, the surface of the
In this case, the entire
また、第2の基材22の接合面24に、以下の基や物質を有する場合には、上記のような表面処理を施さなくても、第2の基材22の接合面24とプラズマ重合膜3との接合強度を十分に高くすることができる。
このような基や物質としては、例えば、水酸基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、イミダゾール基のような官能基、ラジカル、開環分子、2重結合、3重結合のような不飽和結合、F、Cl、Br、Iのようなハロゲン、過酸化物からなる群から選択される少なくとも1つの基や物質、または、これらの基が脱離してなる終端化されていない結合手(未結合手、ダングリングボンド)が挙げられる。
Further, when the
Examples of such groups and substances include functional groups such as hydroxyl groups, thiol groups, carboxyl groups, amino groups, nitro groups, and imidazole groups, radicals, ring-opened molecules, double bonds, and triple bonds. At least one group or substance selected from the group consisting of saturated bonds, halogens such as F, Cl, Br and I, and peroxides, or unterminated bonds formed by elimination of these groups ( (Unbonded hand, dangling bond).
また、このような基や物質を有するように、接合面24に対して上述したような各種表面処理を適宜選択して行うことにより、プラズマ重合膜3に対して強固に接合可能な第2の基材22が得られる。
このうち、第2の基材22の接合面24には、水酸基が存在しているのが好ましい。このような接合面24には、水酸基が露出したプラズマ重合膜3との間に、水素結合に基づく大きな引力が生じる。これにより、第1の被着体41と第2の被着体42とを特に強固に接合することができる。
Moreover, the second surface capable of being strongly bonded to the plasma polymerized
Among these, it is preferable that the
また、表面処理に代えて、第2の基材22の接合面24に、あらかじめ、中間層を形成しておいてもよい。
この中間層は、いかなる機能を有するものであってもよく、例えば、前記第1の基材21の場合と同様に、プラズマ重合膜3との密着性を高める機能、クッション性(緩衝機能)、応力集中を緩和する機能等を有するものが好ましい。このような中間層を介して、第2の基材22とプラズマ重合膜3とを接合することにより、信頼性の高い接合体1を得ることができる。
かかる中間層の構成材料には、例えば、前記第1の基材21の接合面23に形成する中間層の構成材料と同様の材料を用いることができる。
なお、上記のような表面処理および中間層の形成は、必要に応じて行えばよく、特に高い接合強度を必要としない場合には、省略することができる。
Further, instead of the surface treatment, an intermediate layer may be formed in advance on the
This intermediate layer may have any function. For example, as in the case of the
As the constituent material of the intermediate layer, for example, the same material as the constituent material of the intermediate layer formed on the
The surface treatment and the formation of the intermediate layer as described above may be performed as necessary, and can be omitted when a high bonding strength is not particularly required.
[2]次に、図4(d)に示すように、得られたプラズマ重合膜3の表面31にエネルギーを付与する。これにより、プラズマ重合膜3の分子結合の一部が切断され、プラズマ重合膜3が活性化される。また、それとともに、プラズマ重合膜3に導電性が発現する(第2の工程)。
[3]次に、図5(e)に示すように、プラズマ重合膜3と第2の基材22の接合面24とが密着するように、2つの被着体41、42を貼り合わせる。これにより、第1の被着体41と第2の被着体42とが接合され、図5(f)に示す接合体1が得られる(第3の工程)。
[2] Next, as shown in FIG. 4 (d), energy is applied to the
[3] Next, as shown in FIG. 5 (e), the two adherends 41 and 42 are bonded together so that the
本実施形態にかかる接合方法では、前記第1実施形態にかかる接合方法と同様の作用・効果が得られる。
また、本実施形態では、2つの被着体41、42のうち、第1の被着体41はプラズマ重合膜3を有しているものの、第2の被着体42はプラズマ重合膜を有していない。したがって、プラズマ重合膜3を作製する際に、第1の基材21は比較的長時間にわたってプラズマに曝されるが、第2の基材22はプラズマに曝されることがない。このため、たとえ第2の基材22がプラズマに対する耐久性が低い材料で構成されていたとしても、第2の基材22が変質・劣化するおそれがない。したがって、第2の基材22の構成材料は、プラズマに対する耐久性を考慮することなく、幅広い材料から選択することができるという利点もある。
In the joining method according to the present embodiment, the same actions and effects as the joining method according to the first embodiment can be obtained.
Further, in the present embodiment, of the two adherends 41 and 42, the
なお、接合体1を得た後、この接合体1に対して、必要に応じて、前記第1実施形態における3つの工程([5A]、[5B]および[5C])のうちの少なくとも1つの工程を行うようにしてもよい。
例えば、図5(g)に示すように、接合体1を加圧しつつ、加熱することにより、接合体1の各基材21、22同士がより近接する。これにより、プラズマ重合膜3の界面における水酸基の脱水縮合が促進される。そして、プラズマ重合膜3と第2の基材22とは、ほぼ完全に一体化して1層のプラズマ重合膜となる。その結果、接合体1の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
After obtaining the joined
For example, as shown in FIG. 5G, the
≪第3実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第3実施形態について説明する。
図6および図7は、本発明の接合方法の第3実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図6および図7中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<< Third Embodiment >>
Next, a third embodiment of the joining method of the present invention will be described.
6 and 7 are views (longitudinal sectional views) for explaining a third embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS. 6 and 7 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
以下、接合方法の第3実施形態について説明するが、前記第1実施形態および前記第2実施形態にかかる接合方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかる接合方法では、第2の工程において、プラズマ重合膜3の一部の所定領域(以下、「第1の領域311」と言う。)にエネルギーを付与することにより、プラズマ重合膜3の第1の領域311を部分的に活性化させるとともに、この第1の領域311に位置するプラズマ重合膜3に導電性を発現させるようにした以外は、前記第2実施形態と同様である。
Hereinafter, the third embodiment of the bonding method will be described. However, the difference from the bonding method according to the first embodiment and the second embodiment will be mainly described, and description of similar matters will be omitted. .
In the bonding method according to the present embodiment, in the second step, a plasma polymerization film is formed by applying energy to a predetermined region (hereinafter referred to as “
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基材21と、第2の基材22(第2の被着体42)とを用意し、第1の基材21の接合面23上に、プラズマ重合膜3を形成し、第1の被着体41を作製する工程(第1の工程)と、プラズマ重合膜3の第1の領域311にエネルギーを付与して活性化させるとともに、第1の領域311に位置するプラズマ重合膜3に導電性を発現させる工程(第2の工程)と、プラズマ重合膜3と第2の基材22とが接触するように、2つの被着体41、42を貼り合わせ、接合体を得る工程(第3の工程)とを有する。以下、各工程について順次説明する。
That is, the bonding method according to the present embodiment prepares the
[1]まず、前記第2実施形態と同様にして、図6(a)〜(c)に示すように、第1の基材21上に、導電性成分を含むプラズマ重合膜3を形成する。また、前記第1実施形態と同様の第2の基材21(第2の被着体42)を用意する。これにより、第1の被着体41を得る(第1の工程)。
[2]次に、図6(d)に示すように、プラズマ重合膜3の表面31の第1の領域311に対して選択的にエネルギーを付与する。これにより、第1の領域311に位置するプラズマ重合膜3の分子結合の一部が切断され、プラズマ重合膜3が活性化される。
[1] First, as in the second embodiment, as shown in FIGS. 6A to 6C, a
[2] Next, as shown in FIG. 6 (d), energy is selectively applied to the
なお、プラズマ重合膜3のうち、第1の領域311に対してエネルギー線を照射する場合、レーザー光、電子線のような指向性の高いエネルギー線であれば、目的の方向に向けて照射することにより、第1の領域311に対してエネルギー線を選択的にかつ簡単に照射することができる。
また、指向性の低いエネルギー線であっても、プラズマ重合膜3のうち、第1の領域311以外の領域を覆うようにして照射すれば、第1の領域311に対してエネルギー線を選択的に照射することができる。
In addition, when irradiating an energy ray with respect to the 1st area |
Even if the energy beam has low directivity, the energy beam is selectively applied to the
具体的には、例えば、図6(d)に示すように、プラズマ重合膜3の紫外線を照射すべき第1の領域311の形状に対応する形状をなす窓部61を有するマスク6を設け、このマスク6を介して紫外線を照射するようにすればよい。このようにすれば、プラズマ重合膜3のうち、図6(d)に示す第1の領域311に対して紫外線を選択的に照射することができる。
以上のようにしてエネルギーが付与されると、プラズマ重合膜3の第1の領域311に接着性が発現する。また、それとともに、プラズマ重合膜3の第1の領域311には導電性が発現する(第2の工程)。
Specifically, for example, as shown in FIG. 6 (d), a
When energy is applied as described above, adhesiveness develops in the
[3]次に、図7(e)に示すように、プラズマ重合膜3と第2の基材22の接合面24とが密着するように、2つの被着体41、42を貼り合わせる。これにより、第1の被着体41と第2の被着体42とが第1の領域311において部分的に接合される。その結果、図7(f)に示すような接合体1が得られる。
本実施形態にかかる接合方法では、前記第1実施形態または前記第2実施形態にかかる接合方法と同様の作用・効果が得られる。
[3] Next, as shown in FIG. 7 (e), the two adherends 41 and 42 are bonded together so that the
In the joining method according to the present embodiment, the same operations and effects as those of the joining method according to the first embodiment or the second embodiment can be obtained.
また、本実施形態によれば、接合体1中の第1の領域311に位置するプラズマ重合膜3に、導電性が発現する。このため、例えば、第1の領域311を線状の領域に設定すれば、この線状の領域に位置するプラズマ重合膜3に配線としての機能を付与することができる。
一方、第1の領域311以外の領域(以下、「第2の領域312」と言う。)に位置するプラズマ重合膜3は、非導電性を示すため、絶縁体としての機能を有する部位となる。
Further, according to the present embodiment, conductivity is developed in the
On the other hand, the plasma polymerized
したがって、本実施形態にかかるプラズマ重合膜3は、導電性を有する第1の領域311と、非導電性を有する第2の領域312とを併設したものとなる。
これにより、図7(f)に示す接合体1では、配線としての機能を有する第1の領域311を、絶縁体としての機能を有する第2の領域312、第1の基材21および第2の基材22によって被覆することができる。
その結果、各基材21、22を非導電性の材料で構成することにより、第1の領域311に位置するプラズマ重合膜3を電気的に絶縁することができる。
Therefore, the plasma polymerized
Accordingly, in the joined
As a result, the
また、各基材21、22を導電性の材料で構成することにより、各基材21、22間を、第1の領域311に位置するプラズマ重合膜3を介して部分的に導通させることができる。
このような接合体1は、各基材21、22間に、配線としての機能と絶縁体としての機能を併せ持つ層を有するものとなるため、信頼性の高い配線基板に適用することができる。
Further, by forming each of the
Since such a joined
さらに、本実施形態によれば、第1の基材21と第2の基材22とを接合する際に、これらの接合面(互いに対向する面)全体を接合するのではなく、第1の領域311のみを選択的に接合する。この接合の際、プラズマ重合膜3にエネルギーを付与する領域を制御することのみで、接合される領域を簡単に選択することができる。これにより、例えば、第1の基材21と第2の基材22との接合部の面積や形状を制御することができるので、接合体1の接合強度を容易に調整することができる。その結果、例えば、接合部を容易に分離可能な接合体1が得られる。
Furthermore, according to the present embodiment, when the
また、第1の基材21と第2の基材22との接合部の面積や形状を制御することにより、接合部に生じる応力の局所集中を緩和することができる。これにより、例えば、第1の基材21と第2の基材22との間で熱膨張率差が大きい場合でも、各基材21、22を確実に接合することができる。
さらに、本発明の接合方法によれば、第1の基材21が備えるプラズマ重合膜3のうち、第2の領域312では、プラズマ重合膜3と第2の基材22との間にわずかな隙間が生じる。この隙間を活かすため、第1の領域311の形状を適宜調整することにより、第1の基材21と第2の基材22との間に、閉空間や流路を形成したりすることができる。
Further, by controlling the area and shape of the joint portion between the
Furthermore, according to the bonding method of the present invention, in the
なお、接合体1を得た後、この接合体1に対して、必要に応じて、前記第1実施形態における3つの工程([5A]、[5B]および[5C])のうちの少なくとも1つの工程を行うようにしてもよい。
例えば、図7(g)に示すように、接合体1を加圧しつつ、加熱することにより、接合体1の各基材21、22同士がより近接する。これにより、プラズマ重合膜3の界面における水酸基の脱水縮合が促進される。そして、プラズマ重合膜3と第2の基材22とは、第1の領域311において、ほぼ完全に一体化して1層のプラズマ重合膜となる。その結果、接合体1の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
After obtaining the joined
For example, as illustrated in FIG. 7G, the
≪第4実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第4実施形態について説明する。
図8および図9は、本発明の接合方法の第4実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図8および図9中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<< Fourth Embodiment >>
Next, a fourth embodiment of the joining method of the present invention will be described.
8 and 9 are views (longitudinal sectional views) for explaining a fourth embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS. 8 and 9 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
以下、接合方法の第4実施形態について説明するが、前記第1実施形態ないし前記第3実施形態にかかる接合方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかる接合方法では、第1の基材21上にプラズマ重合膜301を備える第1の被着体41と、第2の基材22上にプラズマ重合膜302を備える第2の被着体42とを用意し、各プラズマ重合膜301、302の一部の所定領域(以下、「第1の領域311」と言う。)に対して選択的にエネルギーを付与するようにした以外は、前記第1実施形態と同様である。
Hereinafter, the fourth embodiment of the bonding method will be described. However, the difference from the bonding method according to the first to third embodiments will be mainly described, and description of similar matters will be omitted. .
In the bonding method according to the present embodiment, a
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基材21上にプラズマ重合膜301を形成し、第1の被着体41を作製するとともに、第2の基材22上にプラズマ重合膜302を形成し、第2の被着体42を作製する工程(第1の工程)と、各プラズマ重合膜301、302のそれぞれの第1の領域311にエネルギーを付与して活性化させるとともに、第1の領域311に導電性を発現させる工程(第2の工程)と、プラズマ重合膜301とプラズマ重合膜302とが密着するように、2つの被着体41、42を貼り合わせ、接合体を得る工程(第3の工程)とを有する。以下、各工程について順次説明する。
That is, in the bonding method according to the present embodiment, the plasma polymerized
[1]まず、前記第1実施形態と同様にして、図8(a)〜(c)に示すように、第1の基材21上に、導電性成分を含むプラズマ重合膜301を形成する。また、それと同様に、第2の基材22上に、導電性成分を含むプラズマ重合膜302を形成する。これにより、第1の被着体41と第2の被着体42とを得る(第1の工程)。
[2]次に、図8(d)に示すように、プラズマ重合膜301の表面303の第1の領域311に対して選択的にエネルギーを付与する。これにより、第1の領域311に位置するプラズマ重合膜301の分子結合の一部が切断され、プラズマ重合膜301が活性化される。また、それと同様に、プラズマ重合膜302の表面304の第1の領域311に対して選択的にエネルギーを付与する。これにより、第1の領域311に位置するプラズマ重合膜302の分子結合の一部が切断され、プラズマ重合膜302が活性化される。
以上のようにしてエネルギーが付与されると、各プラズマ重合膜301、302のそれぞれの第1の領域311に接着性が発現する。また、それとともに、各プラズマ重合膜301、302のそれぞれの第1の領域311には導電性が発現する(第2の工程)。
[1] First, as in the first embodiment, as shown in FIGS. 8A to 8C, a
[2] Next, as shown in FIG. 8D, energy is selectively applied to the
When energy is applied as described above, adhesiveness develops in the
[3]次に、図9(e)に示すように、プラズマ重合膜301とプラズマ重合膜302とが密着するように、2つの被着体41、42を貼り合わせる。これにより、第1の被着体41と第2の被着体42とが第1の領域311において部分的に接合される。その結果、図9(f)に示すような接合体1が得られる(第3の工程)。
本実施形態にかかる接合方法では、前記第1実施形態ないし前記第3実施形態にかかる接合方法と同様の作用・効果が得られる。
[3] Next, as shown in FIG. 9E, the two adherends 41 and 42 are bonded together so that the plasma polymerized
In the joining method according to the present embodiment, the same operations and effects as the joining methods according to the first to third embodiments can be obtained.
なお、接合体1を得た後、この接合体1に対して、必要に応じて、前記第1実施形態における3つの工程([5A]、[5B]および[5C])のうちの少なくとも1つの工程を行うようにしてもよい。
例えば、図9(g)に示すように、接合体1を加圧しつつ、加熱することにより、接合体1の各基材21、22同士がより近接する。これにより、各プラズマ重合膜301、302の界面における水酸基の脱水縮合や未結合手同士の再結合が促進される。そして、各プラズマ重合膜301、302は、第1の領域311において、ほぼ完全に一体化して1層のプラズマ重合膜となる。その結果、接合体1の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
After obtaining the joined
For example, as shown in FIG. 9G, the
また、図10には、本実施形態にかかる接合体の他の構成例を示す。
本実施形態では、プラズマ重合膜301の表面303の所定領域313の平面視形状が、図10(a)に示すようなストライプ状をなしている。また、それとと同様に、プラズマ重合膜302の表面304の所定領域314の平面視形状も、図10(a)に示すようなストライプ状をなしている。
FIG. 10 shows another configuration example of the joined body according to the present embodiment.
In this embodiment, the planar view shape of the predetermined area |
すなわち、本実施形態では、プラズマ重合膜301のうち、ストライプ状の所定領域313に対してエネルギーを付与することにより、この所定領域313が選択的に活性化されている。また、それと同様に、プラズマ重合膜302のうち、ストライプ状の所定領域314に対してエネルギーを付与することにより、この所定領域314が選択的に活性化されている。
That is, in this embodiment, the
なお、ストライプ状をなす所定領域313と、ストライプ状をなす所定領域314とは、互いに交差する関係にある。
このような第1の被着体41と第2の被着体42とを貼り合わせると、所定領域313と所定領域314とが重なった部分(以下、「共通部分315」と言う。)において、第1の被着体41と第2の被着体42とが部分的に接合される。これにより、図10(b)に示すような接合体1が得られる。
Note that the stripe-shaped
When the
このような接合体1では、各所定領域313、314の面積や形状を適宜制御することにより、例えば、接合体1の接合強度を調整したり、接合界面に生じる応力の局所集中を緩和したりすることができる。
また、エネルギーの付与によって、所定領域313に位置するプラズマ重合膜301と、所定領域314に位置するプラズマ重合膜302は、それぞれ導電性を発現するが、これらの各プラズマ重合膜301、302は、共通部分315において導通することができる。
なお、各所定領域313、314の形状は、特に限定されず、円形、楕円形、多角形等の形状であってもよい。
In such a bonded
In addition, by applying energy, the plasma polymerized
In addition, the shape of each predetermined area | region 313,314 is not specifically limited, Shapes, such as circular, an ellipse, and a polygon, may be sufficient.
≪第5実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第5実施形態について説明する。
図11および図12は、本発明の接合方法の第5実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図11および図12中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
«Fifth embodiment»
Next, a fifth embodiment of the joining method of the present invention will be described.
11 and 12 are views (longitudinal sectional views) for explaining a fifth embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS. 11 and 12 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
以下、接合方法の第5実施形態について説明するが、前記第1実施形態ないし前記第4実施形態にかかる接合方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかる接合方法では、第1の基材21の接合面23のうち、一部の所定領域(以下、「第1の領域311」と言う。)に導電性成分を含むプラズマ重合膜3aを形成するとともに、接合面23のうちの第1の領域311以外の領域(以下、「第2の領域312」と言う。)に導電性成分を含まないプラズマ重合膜3bを形成することにより、第1の基材21と各プラズマ重合膜3a、3bとを備える第1の被着体41を作製し、この第1の被着体41と第2の被着体42とを接合するようにした以外は、前記第1実施形態と同様である。
Hereinafter, the fifth embodiment of the bonding method will be described, but the description will focus on differences from the bonding method according to the first to fourth embodiments, and description of similar matters will be omitted. .
In the bonding method according to the present embodiment, a plasma polymerization film containing a conductive component in a predetermined region (hereinafter referred to as “
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基材21と、第2の基材22(第2の被着体42)とを用意し、第1の基材21の接合面23の一部の第1の領域311にプラズマ重合膜3aを形成するとともに、第1の基材21の接合面23の第2の領域312にプラズマ重合膜3bを形成して、第1の被着体41を作製する工程(第1の工程)と、各プラズマ重合膜3a、3bにエネルギーを付与して活性化させるとともに、プラズマ重合膜3aに導電性を発現させる工程(第2の工程)と、各プラズマ重合膜3a、3bと第2の基材22とが密着するように、2つの被着体41、42を貼り合わせ、接合体を得る工程(第3の工程)とを有する。以下、各工程について順次説明する。
That is, in the bonding method according to the present embodiment, the
[1]まず、第1の基材21および第2の基材22(第2の被着体42)を用意する。なお、この各基材21、22は、それぞれ、前記第1実施形態と同様の構成とされる。
次に、図11(a)に示すように、第1の基材21の接合面23の上方に、第1の領域311の形状に対応する形状をなす窓部61aを有するマスク6aを設ける。
次に、マスク6aを介して、第1の基材21の接合面23に導電性成分を含むプラズマ重合膜3aを成膜する。プラズマ重合法によって生成される重合物は、第1の基材21の接合面23上に堆積するが、このとき重合物がマスク6aの窓部61aを通過することにより、第1の領域311にのみ重合物が堆積する。その結果、第1の基材21の接合面23の一部の第1の領域311にプラズマ重合膜3aが形成される(図11(b)参照)。
[1] First, the
Next, as shown in FIG. 11A, a
Next, a
なお、図11(a)では、マスク6aと第1の基材21とが離れているが、第1の基材21の接合面23に接するようにマスク6aを設けるようにしてもよい。
次に、図11(c)に示すように、第1の基材21の接合面23の上方に、第2の領域312の形状に対応する形状をなす窓部61bを有するマスク6bを設ける。そして、マスク6bを介して、第1の基材21の接合面23の第2の領域312に導電性成分を含まないプラズマ重合膜3bを成膜する。
In FIG. 11A, the
Next, as shown in FIG. 11C, a
以上のようにして、図11(d)に示すように、第1の基材21と、第1の基材21の接合面23の第1の領域311に設けられたプラズマ重合膜3aと、第1の基材21の接合面23の第2の領域312に設けられたプラズマ重合膜3bとを備える第1の被着体41が作製される(第1の工程)。
ここで、導電性成分を含まないプラズマ重合膜3bは、特に、ポリオルガノシロキサンを主材料として構成されているのが好ましい。これにより、プラズマ重合膜3bは、第1の基材21と第2の基材22とをより強固に接合することができる。また、ポリオルガノシロキサンは、導電性成分を含まず、優れた絶縁性を有するものであるため、プラズマ重合膜3bに絶縁体としての優れた機能を付与することができる。
As described above, as shown in FIG. 11 (d), the
Here, it is preferable that the plasma polymerized
また、ポリオルガノシロキサンは、通常、撥水性(非接着性)を示すが、エネルギーを付与されることにより、容易に有機基を脱離させることができ、親水性に変化し、接着性が発現する。
すなわち、撥水性を示すポリオルガノシロキサンで構成されたプラズマ重合膜3bは、後述する工程において、第2の基材22と接触させても、プラズマ重合膜3bの表面にある有機基によって接着が阻害されることとなり、極めて接着し難い。一方、親水性を示すポリオルガノシロキサンで構成されたプラズマ重合膜3bは、第2の基材22に接触させると、両者の接着が可能になる。すなわち、撥水性と親水性の制御を容易に行えるという利点は、接着性の制御を容易に行えるという利点に繋がる。
Polyorganosiloxane usually exhibits water repellency (non-adhesiveness), but when given energy, it can easily desorb organic groups, changes to hydrophilicity, and exhibits adhesiveness. To do.
That is, even when the plasma polymerized
したがって、かかるプラズマ重合膜3bは、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に接着性を示すものの、エネルギーを付与されないときには、非接着性を示し、意図しない接着を防止し得るものとなる。
また、ポリオルガノシロキサンは、比較的柔軟性に富んでいるので、例えば、第1の基材21と第2の基材22との各構成材料が互いに異なる場合でも、各基材21、22間に生じる熱膨張に伴う応力を緩和することができる。これにより、最終的に得られる接合体1において、剥離を確実に防止することができる。
Therefore, the plasma polymerized
In addition, since polyorganosiloxane is relatively flexible, for example, even when the constituent materials of the
さらに、ポリオルガノシロキサンは、耐薬品性に優れているため、薬品類等に長期にわたって曝されるような部材の接合に際して効果的に用いることができる。具体的には、例えば、樹脂材料を浸食し易い有機系インクが用いられる工業用インクジェットプリンタの液滴吐出ヘッドを製造する際に、ポリオルガノシロキサンを主材料とするプラズマ重合膜3を用いることにより、その耐久性を向上させることができる。
Furthermore, since polyorganosiloxane is excellent in chemical resistance, it can be effectively used for joining members that are exposed to chemicals for a long time. Specifically, for example, when manufacturing a droplet discharge head of an industrial inkjet printer in which an organic ink that easily erodes a resin material is used, by using the plasma polymerized
このようなポリオルガノシロキサンは、シロキサン(Si−O)結合を含みランダムな原子構造を有するものである。このような構造を有することにより、ポリオルガノシロキサンは変形し難い強固な膜となる。このため、プラズマ重合膜3bは特に優れた接着性を示すとともに、プラズマ重合膜3b自体が寸法精度の高いものとなる。このため、最終的に、接合強度に優れ、かつ寸法精度の高い接合体1が得られる。
Such a polyorganosiloxane has a random atomic structure including a siloxane (Si—O) bond. By having such a structure, the polyorganosiloxane becomes a strong film that is hardly deformed. For this reason, the plasma polymerized
なお、このようなポリオルガノシロキサンの結晶化度は、特に限定されないが、45%以下であるのが好ましく、40%以下であるのがより好ましい。これにより、ポリオルガノシロキサンは、十分にランダムな原子構造を含むものとなる。このため、上述したポリオルガノシロキサンが示す特性が顕在化し、プラズマ重合膜3bの寸法精度および接着性がより優れたものとなる。
The crystallinity of such a polyorganosiloxane is not particularly limited, but is preferably 45% or less, and more preferably 40% or less. As a result, the polyorganosiloxane contains a sufficiently random atomic structure. For this reason, the characteristics exhibited by the polyorganosiloxane described above become obvious, and the dimensional accuracy and adhesiveness of the plasma polymerized
また、プラズマ重合膜3bがポリオルガノシロキサンで構成されている場合、プラズマ重合膜3bを構成する全原子からH原子を除いた原子のうち、Si原子の含有率とO原子の含有率との合計が、10〜90原子%程度であるのが好ましく、20〜80原子%程度であるのがより好ましい。Si原子とO原子とが、前記範囲の含有率で含まれていれば、プラズマ重合膜3bは、Si原子とO原子とが強固なネットワークを形成し、プラズマ重合膜3b自体が強固なものとなる。また、かかるプラズマ重合膜3bは、第1の基材21および第2の基材22に対して、特に高い接合強度を示すものとなる。
Further, when the plasma polymerized
また、プラズマ重合膜3b中のSi原子とO原子の存在比は、3:7〜7:3程度であるのが好ましく、4:6〜6:4程度であるのがより好ましい。Si原子とO原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、プラズマ重合膜3bの安定性が高くなり、各被着体41、42をより強固に接合することができるようになる。
また、ポリオルガノシロキサンの中でも、特に、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものが好ましい。オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするプラズマ重合膜3bは、接着性に特に優れることから、本実施形態において、特に好適に用いられるものである。また、オクタメチルトリシロキサンを主成分とする原料は、常温で液状をなし、適度な粘度を有するため、取り扱いが容易であるという利点もある。
The abundance ratio of Si atoms and O atoms in the plasma polymerized
Further, among polyorganosiloxanes, those mainly composed of a polymer of octamethyltrisiloxane are preferred. The plasma polymerized
[2]次に、図12(e)に示すように、各プラズマ重合膜3a、3bに対してエネルギーを付与する。これにより、各プラズマ重合膜3a、3bの分子結合の一部が切断され、活性化される。
具体的には、図12(e)に示すように、紫外線を照射することにより、エネルギーを付与する。その結果、各プラズマ重合膜3a、3bにそれぞれ接着性が発現する。そして、この接着性により、各プラズマ重合膜3a、3bと第2の基材22とが接合される。また、それとともに、プラズマ重合膜3aには導電性が発現する(第2の工程)。
[2] Next, as shown in FIG. 12E, energy is applied to each of the
Specifically, as shown in FIG. 12E, energy is applied by irradiating ultraviolet rays. As a result, each plasma polymerized
[3]次に、図12(f)に示すように、各プラズマ重合膜3a、3bと第2の基材22の接合面24とが密着するように、2つの被着体41、42を貼り合わせる。これにより、図12(g)に示すような接合体1が得られる(第3の工程)。
本実施形態にかかる接合方法では、前記第1実施形態ないし前記第4実施形態にかかる接合方法と同様の作用・効果が得られる。
なお、接合体1を得た後、この接合体1に対して、必要に応じて、前記第1実施形態における3つの工程([5A]、[5B]および[5C])のうちの少なくとも1つの工程を行うようにしてもよい。これにより、接合体1の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
[3] Next, as shown in FIG. 12 (f), the two adherends 41 and 42 are placed so that the
In the joining method according to the present embodiment, the same operations and effects as those of the joining method according to the first to fourth embodiments can be obtained.
After obtaining the joined
≪第6実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第6実施形態について説明する。
図13および図14は、本発明の接合方法の第6実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図13および図14中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<< Sixth Embodiment >>
Next, a sixth embodiment of the joining method of the present invention will be described.
13 and 14 are views (longitudinal sectional views) for explaining a sixth embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS. 13 and 14 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
以下、接合方法の第6実施形態について説明するが、前記第1実施形態ないし前記第5実施形態にかかる接合方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかる接合方法では、第2の基材22と、第2の基材22の接合面24の全面に設けられたプラズマ重合膜3cとを備える第2の被着体42を用いるようにした以外は、前記第5実施形態と同様である。
Hereinafter, the sixth embodiment of the bonding method will be described. However, the difference from the bonding method according to the first to fifth embodiments will be mainly described, and description of similar matters will be omitted. .
In the bonding method according to the present embodiment, the
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基材21と、第2の基材22とを用意し、第1の基材21の接合面23の第1の領域311と第2の領域312に、それぞれプラズマ重合膜3aとプラズマ重合膜3bとを形成して、第1の被着体41を作製するとともに、第2の基材22の接合面24の全面にプラズマ重合膜3cを形成して、第2の被着体42を作製する工程(第1の工程)と、各プラズマ重合膜3a、3b、3cにエネルギーを付与して活性化させるとともに、プラズマ重合膜3aに導電性を発現させる工程(第2の工程)と、各プラズマ重合膜3a、3bとプラズマ重合膜3cとが密着するように、2つの被着体41、42を貼り合わせ、接合体を得る工程(第3の工程)とを有する。以下、各工程について順次説明する。
That is, in the bonding method according to the present embodiment, the
[1]まず、図13(a)〜(d)に示すように、前記第5実施形態と同様にして、第1の被着体41を作製する。
一方、図13(a)〜(b)に示すように、前記第1実施形態と同様の方法により、第2の基材22の接合面24の全面に、導電性成分を含まないプラズマ重合膜3cを形成する。これにより、第2の基材22とプラズマ重合膜3cとを備える第2の被着体42を得る(第1の工程)。
ここで、導電性成分を含まないプラズマ重合膜3cは、前記第5実施形態におけるプラズマ重合膜3bと同様の構成とされる。すなわち、プラズマ重合膜3cは、ポリオルガノシロキサンを主材料として構成されているのが好ましい。これにより、プラズマ重合膜3cに絶縁体としての優れた機能を付与することができる。
[1] First, as shown in FIGS. 13A to 13D, a
On the other hand, as shown in FIGS. 13A to 13B, the plasma polymerization film containing no conductive component on the entire surface of the
Here, the
[2]次に、図14(e)に示すように、各プラズマ重合膜3a、3b、3cに対してエネルギーを付与する。これにより、各プラズマ重合膜3a、3b、3cの分子結合の一部が切断され、活性化される。
具体的には、図14(e)に示すように、紫外線を照射することにより、エネルギーを付与する。その結果、各プラズマ重合膜3a、3b、3cにそれぞれ接着性が発現する。そして、この接着性により、各プラズマ重合膜3a、3bとプラズマ重合膜3cとが接合される。また、それとともに、プラズマ重合膜3aには導電性が発現する(第2の工程)。
[2] Next, as shown in FIG. 14E, energy is applied to each of the
Specifically, as shown in FIG. 14E, energy is applied by irradiating ultraviolet rays. As a result, each plasma polymerized
[3]次に、図14(f)に示すように、各プラズマ重合膜3a、3bとプラズマ重合膜3cとが密着するように、2つの被着体41、42を貼り合わせる。これにより、図14(g)に示すような接合体1が得られる(第3の工程)。
本実施形態にかかる接合方法では、前記第1実施形態ないし前記第5実施形態にかかる接合方法と同様の作用・効果が得られる。
なお、接合体1を得た後、この接合体1に対して、必要に応じて、前記第1実施形態における3つの工程([5A]、[5B]および[5C])のうちの少なくとも1つの工程を行うようにしてもよい。これにより、接合体1の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
[3] Next, as shown in FIG. 14 (f), the two adherends 41 and 42 are bonded together so that the
In the joining method according to the present embodiment, the same operations and effects as the joining methods according to the first to fifth embodiments can be obtained.
After obtaining the joined
≪第7実施形態≫
次に、本発明の接合方法の第7実施形態について説明する。
図15および図16は、本発明の接合方法の第7実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図15および図16中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<< Seventh Embodiment >>
Next, a seventh embodiment of the joining method of the present invention will be described.
15 and 16 are views (longitudinal sectional views) for explaining a seventh embodiment of the joining method of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS. 15 and 16 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
以下、接合方法の第7実施形態について説明するが、前記第1実施形態ないし前記第6実施形態にかかる接合方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかる接合方法では、第2の基材22と、第2の基材22の接合面24のうち、一部の所定領域(以下、「第1の領域311」と言う。)に導電性成分を含むプラズマ重合膜3aを形成するとともに、接合面24のうちの第1の領域311以外の領域(以下、「第2の領域312」と言う。)に導電性成分を含まないプラズマ重合膜3bを形成することにより、第2の基材22と各プラズマ重合膜3a、3bとを備える第2の被着体42を作製し、この第2の被着体42と第1の被着体41とを接合するようにした以外は、前記第5実施形態と同様である。
Hereinafter, the seventh embodiment of the bonding method will be described. However, the difference from the bonding method according to the first to sixth embodiments will be mainly described, and description of similar matters will be omitted. .
In the joining method according to the present embodiment, the
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基材21と、第2の基材22とを用意し、第1の基材21の接合面23の第1の領域311と第2の領域312に、それぞれプラズマ重合膜3aとプラズマ重合膜3bとを形成して、第1の被着体41を作製するとともに、第2の基材22の接合面24の第1の領域311と第2の領域312に、それぞれプラズマ重合膜3aとプラズマ重合膜3bとを形成して、第2の被着体42を作製する工程(第1の工程)と、第1の被着体41の各プラズマ重合膜3a、3bと、第2の被着体42の各プラズマ重合膜3a、3bとに、それぞれエネルギーを付与して活性化させるとともに、第1の被着体41のプラズマ重合膜3aと第2の被着体42のプラズマ重合膜3aとにそれぞれ導電性を発現させる工程(第2の工程)と、各プラズマ重合膜3a、3b同士が密着するように、2つの被着体41、42を貼り合わせ、接合体を得る工程(第3の工程)とを有する。以下、各工程について順次説明する。
That is, in the bonding method according to the present embodiment, the
[1]まず、図15(a)〜(d)に示すように、前記第5実施形態と同様にして、第1の被着体41を作製する。
一方、図15(a)〜(d)に示すように、この第1の被着体41の作製方法と同様にして、第2の基材22と、この第2の基材22の接合面24の第1の領域311と第2の領域312にそれぞれ設けられたプラズマ重合膜3aとプラズマ重合膜3bとを備える第2の被着体42を作製する(第1の工程)。
[1] First, as shown in FIGS. 15A to 15D, a
On the other hand, as shown in FIGS. 15 (a) to 15 (d), the
[2]次に、図16(e)に示すように、第1の被着体41の各プラズマ重合膜3a、3bと、第2の被着体42の各プラズマ重合膜3a、3bに対して、それぞれエネルギーを付与する。これにより、各プラズマ重合膜3a、3bの分子結合の一部が切断され、活性化される。
具体的には、図16(e)に示すように、紫外線を照射することにより、エネルギーを付与する。その結果、各プラズマ重合膜3a、3bにそれぞれ接着性が発現する。そして、この接着性により、第1の被着体41の各プラズマ重合膜3a、3bと第2の被着体42の各プラズマ重合膜3a、3bとが接合される。また、それとともに、第1の被着体41のプラズマ重合膜3aと第2の被着体42のプラズマ重合膜3aには、それぞれ導電性が発現する。
[2] Next, as shown in FIG. 16 (e), for each plasma polymerized
Specifically, as shown in FIG. 16E, energy is applied by irradiating ultraviolet rays. As a result, each plasma polymerized
[3]次に、図16(f)に示すように、第1の被着体41の各プラズマ重合膜3a、3bと、第2の被着体42の各プラズマ重合膜3a、3bとが密着するように、2つの被着体41、42を貼り合わせる。これにより、図16(g)に示すような接合体1が得られる。
本実施形態にかかる接合方法では、前記第1実施形態ないし前記第6実施形態にかかる接合方法と同様の作用・効果が得られる。
[3] Next, as shown in FIG. 16 (f), each plasma polymerized
In the joining method according to the present embodiment, the same operations and effects as the joining methods according to the first to sixth embodiments can be obtained.
なお、接合体1を得た後、この接合体1に対して、必要に応じて、前記第1実施形態における3つの工程([5A]、[5B]および[5C])のうちの少なくとも1つの工程を行うようにしてもよい。これにより、接合体1の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
また、第1の被着体41が備えるプラズマ重合膜3aの平面視形状(第1の領域311の平面視形状)と、第2の被着体42が備えるプラズマ重合膜3aの平面視形状(第1の領域311の平面視形状)は、同じであってもよいが、互いに異なっていてもよい。
After obtaining the joined
In addition, the planar view shape of the plasma polymerized
以上のような前記各実施形態にかかる接合方法は、種々の複数の部材同士を接合するのに用いることができる。
このような接合に供される部材としては、例えば、トランジスタ、ダイオード、メモリのような半導体素子、水晶発振子のような圧電素子、反射鏡、光学レンズ、回折格子、光学フィルターのような光学素子、太陽電池のような光学変換素子、半導体基板とそれに搭載される半導体素子、絶縁性基板と配線または電極、インクジェット式記録ヘッド、マイクロリアクタ、マイクロミラーのようなMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)部品、圧力センサ、加速度センサのようなセンサ部品、半導体素子や電子部品のパッケージ部品、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体のような記録媒体、液晶表示素子、有機EL素子、電気泳動表示素子のような表示素子用部品、燃料電池用部品等が挙げられる。
The joining method according to each of the embodiments as described above can be used to join various members.
Examples of members used for such bonding include semiconductor elements such as transistors, diodes, and memories, piezoelectric elements such as crystal oscillators, optical elements such as reflectors, optical lenses, diffraction gratings, and optical filters. , Optical conversion elements such as solar cells, semiconductor substrates and semiconductor elements mounted on them, insulating substrates and wiring or electrodes, inkjet recording heads, microreactors, microelectromechanical systems (MEMS) components such as micromirrors, pressure Sensor parts such as sensors, acceleration sensors, package parts for semiconductor elements and electronic parts, magnetic recording media, magneto-optical recording media, recording media such as optical recording media, liquid crystal display elements, organic EL elements, electrophoretic display elements Such display element parts, fuel cell parts, and the like.
<配線基板>
ここでは、本発明の接合体を配線基板に適用した場合の実施形態について説明する。
図17は、本発明の接合体を適用して得られた配線基板を示す斜視図である。
図17に示す配線基板10は、絶縁基板13と、絶縁基板13上に配設された電極12と、リード14と、リード14の一端に、電極12と対向するように設けられた電極15とを有する。
<Wiring board>
Here, an embodiment when the joined body of the present invention is applied to a wiring board will be described.
FIG. 17 is a perspective view showing a wiring board obtained by applying the joined body of the present invention.
The
そして、電極12の上面と、電極15の下面とには、それぞれプラズマ重合膜が形成されている。これらのプラズマ重合膜同士は、前述の本発明の接合方法によって貼り合わせることにより接合されている。これにより、電極12、15間は、1層のプラズマ重合膜11によって強固に接合されることになり、各電極12、15間の層間剥離等が確実に防止されるとともに、信頼性の高い配線基板10が得られる。
A plasma polymerization film is formed on each of the upper surface of the
また、プラズマ重合膜11は、各電極12、15間を導通する機能をも担う。プラズマ重合膜11は、非常に薄いものでも十分な接合力を発揮する。このため、各電極12、15間の間隙をより小さくすることができ、各電極12、15間の電気抵抗成分(接触抵抗)の低減を図ることができる。その結果、各電極12、15間の導電性をより高めることができる。
The plasma polymerized
また、プラズマ重合膜11は、前述したように、その厚さを高い精度で容易に制御することができる。これにより、配線基板10は、より寸法精度の高いものとなり、各電極12、15間の導電性も容易に制御することができる。
以上、本発明の接合方法、接合体および配線基板を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Further, as described above, the thickness of the plasma polymerized
As described above, the bonding method, the bonded body, and the wiring board of the present invention have been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these.
例えば、本発明の接合方法は、電極同士の接合のように、接合界面の電気抵抗成分を抑制しつつ強固に接合すべきものについて、好適に適用できる。すなわち、本発明の接合方法によって接合された接合界面は、接触抵抗が小さくなる。
また、本発明の接合方法では、必要に応じて、1以上の任意の目的の工程を追加してもよい。
また、前記各実施形態では、2つの被着体(第1の被着体および第2の被着体)を接合する方法について説明したが、3つ以上の被着体を接合する場合に、本発明の接合方法を適用してもよい。
For example, the bonding method of the present invention can be suitably applied to a material that should be firmly bonded while suppressing the electrical resistance component at the bonding interface, such as bonding between electrodes. That is, the contact resistance of the bonding interface bonded by the bonding method of the present invention is small.
Moreover, in the joining method of this invention, you may add the process of 1 or more arbitrary objectives as needed.
In each of the above embodiments, the method of joining two adherends (the first adherend and the second adherend) has been described, but when joining three or more adherends, You may apply the joining method of this invention.
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.積層体(接合体)の製造
(実施例1)
まず、第1の基材として、縦20mm×横20mm×平均厚さ1mmの単結晶シリコン基板を用意し、第2の基材として、縦20mm×横20mm×平均厚さ1mmのガラス基板を用意した。
次いで、これらの基材を図1に示すプラズマ重合装置100のチャンバー101内に収納し、酸素プラズマによる下地処理を行った。
次に、下地処理を行った面に、平均厚さ200nmのプラズマ重合膜を成膜した。なお、成膜条件は以下に示す通りである。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Production of laminated body (joined body) (Example 1)
First, a single crystal silicon substrate having a length of 20 mm × width of 20 mm × an average thickness of 1 mm is prepared as the first base material, and a glass substrate of length 20 mm × width 20 mm × average thickness of 1 mm is prepared as the second base material. did.
Subsequently, these base materials were accommodated in the
Next, a plasma polymerization film having an average thickness of 200 nm was formed on the surface subjected to the base treatment. The film forming conditions are as shown below.
<成膜条件>
・原料ガスの組成 :トリメチルガリウム
・原料ガスの流量 :50sccm
・キャリアガスの組成:アルゴン
・キャリアガスの流量:100sccm
・高周波電力の出力 :100W
・チャンバー内圧力 :1Pa(低真空)
・処理時間 :15分
・基板温度 :20℃
<Film formation conditions>
-Source gas composition: Trimethylgallium-Source gas flow rate: 50 sccm
Carrier gas composition: Argon Carrier gas flow rate: 100 sccm
・ High frequency power output: 100W
-Chamber pressure: 1 Pa (low vacuum)
・ Processing time: 15 minutes ・ Substrate temperature: 20 ° C.
次に、得られたプラズマ重合膜に以下に示す条件で紫外線を照射した。
<紫外線照射条件>
・雰囲気ガスの組成 :大気(空気)
・雰囲気ガスの温度 :20℃
・雰囲気ガスの圧力 :大気圧(100kPa)
・紫外線の波長 :172nm
・紫外線の照射時間 :5分
続いて、紫外線を照射してから1分後に、紫外線を照射した面が接触するように、各基材を重ね合わせた。
そして、各基材を3MPaで加圧しつつ、80℃で加熱し、15分間維持した。これにより、各基材を接合し、積層体(接合体)を得た。
Next, the obtained plasma polymerization film was irradiated with ultraviolet rays under the following conditions.
<Ultraviolet irradiation conditions>
-Atmospheric gas composition: Air (air)
・ Atmospheric gas temperature: 20 ℃
・ Atmospheric gas pressure: Atmospheric pressure (100 kPa)
UV wavelength: 172 nm
-Irradiation time of ultraviolet rays: 5 minutes Subsequently, one minute after the irradiation of ultraviolet rays, the respective substrates were superposed so that the surfaces irradiated with the ultraviolet rays contacted each other.
And each base material was heated at 80 degreeC, pressurizing at 3 Mpa, and maintained for 15 minutes. Thereby, each base material was joined and the laminated body (joined body) was obtained.
(実施例2)
加熱の温度を80℃から25℃に変更した以外は、前記実施例1と同様にして積層体を得た。
(実施例3〜12)
第1の基材の構成材料および第2の基材の構成材料を、それぞれ表1に示す材料に変更した以外は、前記実施例1と同様にして積層体を得た。
(Example 2)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature was changed from 80 ° C to 25 ° C.
(Examples 3 to 12)
A laminate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the constituent material of the first base material and the constituent material of the second base material were changed to the materials shown in Table 1, respectively.
(実施例13〜15)
第1の基材の構成材料を表1に示すように変更するとともに、原料ガスを表1に示す組成のガスに変更し、プラズマ重合膜の組成を変更した以外は、それぞれ前記実施例1、3、4と同様にして積層体を得た。
(実施例16)
前記実施例15において、プラズマ重合膜の半分の領域のみに紫外線を照射するようにした以外は、前記実施例15と同様にして積層体を得た。
(比較例1〜3)
第1の基材の構成材料を、それぞれ表1に示す材料とし、各基材間をAgペーストで接着した以外は、それぞれ前記実施例1、3、4と同様にして積層体を得た。
(Examples 13 to 15)
Example 1 except that the constituent material of the first substrate was changed as shown in Table 1, the source gas was changed to a gas having the composition shown in Table 1, and the composition of the plasma polymerization film was changed. A laminate was obtained in the same manner as in 3 and 4.
(Example 16)
In Example 15, a laminate was obtained in the same manner as in Example 15 except that only half of the plasma polymerized film was irradiated with ultraviolet rays.
(Comparative Examples 1-3)
The constituent materials of the first base material were the materials shown in Table 1, respectively, and a laminate was obtained in the same manner as in Examples 1, 3, and 4 except that the base materials were bonded with Ag paste.
2.積層体(接合体)の評価
2.1 接合強度(割裂強度)の評価
各実施例および各比較例で得られた積層体について、それぞれ接合強度を測定した。
接合強度の測定は、各基材を引き剥がしたとき、剥がれる直前の強度を測定することにより行った。そして、接合強度を以下の基準にしたがって評価した。
2. 2. Evaluation of Laminate (Joint) 2.1 Evaluation of Bond Strength (Split Strength) For the laminates obtained in each Example and each Comparative Example, the bond strength was measured.
The measurement of the bonding strength was performed by measuring the strength immediately before each substrate was peeled off. Then, the bonding strength was evaluated according to the following criteria.
<接合強度の評価基準>
◎:10MPa(100kgf/cm2)以上
○: 5MPa( 50kgf/cm2)以上、10MPa(100kgf/cm2)未満
△: 1MPa( 10kgf/cm2)以上、 5MPa( 50kgf/cm2)未満
×: 1MPa( 10kgf/cm2)未満
<Evaluation criteria for bonding strength>
◎: 10 MPa (100 kgf / cm 2 ) or more ○: 5 MPa (50 kgf / cm 2 ) or more, less than 10 MPa (100 kgf / cm 2 ) Δ: 1 MPa (10 kgf / cm 2 ) or more, less than 5 MPa (50 kgf / cm 2 ) ×: Less than 1 MPa (10 kgf / cm 2 )
2.2 寸法精度の評価
各実施例および各比較例で得られた接合体について、それぞれ厚さ方向の寸法精度を測定した。
寸法精度の測定は、正方形の接合体の各角部の厚さを測定し、4箇所の厚さの最大値と最小値の差を算出することにより行った。そして、この差を以下の基準にしたがって評価した。
<寸法精度の評価基準>
○:10μm未満
×:10μm以上
2.2 Evaluation of dimensional accuracy The dimensional accuracy in the thickness direction was measured for each joined body obtained in each of the examples and the comparative examples.
The measurement of the dimensional accuracy was performed by measuring the thickness of each corner of the square joined body and calculating the difference between the maximum value and the minimum value of the thicknesses at the four locations. This difference was evaluated according to the following criteria.
<Evaluation criteria for dimensional accuracy>
○: Less than 10 μm ×: 10 μm or more
2.3 抵抗率の評価
実施例12、実施例15、実施例16および比較例3で得られた積層体について、それぞれ接合部分の抵抗率を測定した。そして、測定した抵抗率を以下の基準にしたがって評価した。
なお、実施例16で得られた積層体についての抵抗率の測定では、プラズマ重合膜に紫外線を照射した領域(照射領域)と、照射しなかった領域(非照射領域)の境界線に沿って積層体を切断し、照射領域の積層体と非照射領域の積層体とについて個別に抵抗率を測定した。
<抵抗率の評価基準>
○:1×10−3Ω・cm未満
×:1×10−3Ω・cm以上
以上、2.1〜2.3の各評価結果を表1に示す。
2.3 Evaluation of Resistivity For the laminates obtained in Example 12, Example 15, Example 16, and Comparative Example 3, the resistivity of the joint portion was measured. The measured resistivity was evaluated according to the following criteria.
In the measurement of the resistivity of the laminate obtained in Example 16, along the boundary line between the region (irradiation region) where the plasma polymerization film was irradiated with ultraviolet rays and the region where the plasma polymerization film was not irradiated (non-irradiation region). The laminate was cut and the resistivity was measured individually for the laminate in the irradiated region and the laminate in the non-irradiated region.
<Evaluation criteria for resistivity>
○: Less than 1 × 10 −3 Ω · cm ×: 1 × 10 −3 Ω · cm or more Table 1 shows the evaluation results of 2.1 to 2.3.
表1から明らかなように、各実施例で得られた積層体は、高い接合強度および寸法精度を示すとともに、抵抗率は十分に小さかった。
また、実施例16で得られた積層体では、照射領域と非照射領域との間で、抵抗率に差が認められた。これは、プラズマ重合膜が照射領域において導電性を発現し、非照射領域においては導電性を発現しなかったことに起因すると推察される。
これに対し、各比較例で得られた積層体は、接合強度および寸法精度が低く、抵抗率は高いものであった。
As is clear from Table 1, the laminates obtained in each Example exhibited high joint strength and dimensional accuracy, and had a sufficiently low resistivity.
Moreover, in the laminated body obtained in Example 16, a difference in resistivity was observed between the irradiated region and the non-irradiated region. This is presumed to be due to the fact that the plasma polymerized film exhibited conductivity in the irradiated region and did not exhibit conductivity in the non-irradiated region.
On the other hand, the laminates obtained in the respective comparative examples had low bonding strength and dimensional accuracy and high resistivity.
1、1’……接合体 2……基材 21……第1の基材 22……第2の基材 23、24……接合面 3、30、301、302、3a、3b、3c……プラズマ重合膜 31、303、304……表面 313、314……所定領域 315……共通部分 311……第1の領域 312……第2の領域 41……第1の被着体 42……第2の被着体 6、6a、6b……マスク 61、61a、61b……窓部 100……プラズマ重合装置 101……チャンバー 102……接地線 103……供給口 104……排気口 130……第1の電極 139……静電チャック 140……第2の電極 170……ポンプ 171……圧力制御機構 180……電源回路 182……高周波電源 183……マッチングボックス 184……配線 190……ガス供給部 191……貯液部 192……気化装置 193……ガスボンベ 194……配管 195……拡散板 10……配線基板 11……プラズマ重合膜 12……電極 13……絶縁基板 14……リード 15……電極
DESCRIPTION OF
Claims (26)
前記プラズマ重合膜のうち、少なくとも一部の所定領域に対してエネルギーを付与して、前記プラズマ重合膜を活性化させるとともに、前記プラズマ重合膜に導電性を発現させる第2の工程と、
前記プラズマ重合膜と前記第2の被着体とを密着させるように、前記第1の被着体と前記第2の被着体とを貼り合わせ、接合体を得る第3の工程とを有することを特徴とする接合方法。 A first step of preparing a substrate, a first adherend including a plasma polymerization film including a conductive component provided in at least a part of the substrate, and a second adherend When,
A second step of applying energy to at least a part of the plasma polymerized film to activate the plasma polymerized film and exhibiting conductivity in the plasma polymerized film;
A third step of bonding the first adherend and the second adherend to obtain a joined body so that the plasma polymerized film and the second adherend are brought into close contact with each other; The joining method characterized by the above-mentioned.
前記第2の工程において、前記プラズマ重合膜のうち、一部の所定領域に対してエネルギーを付与することにより、前記所定領域に位置する前記プラズマ重合膜を部分的に活性化させるとともに、前記所定領域に位置する前記プラズマ重合膜に部分的に導電性を発現させる請求項1に記載の接合方法。 The first adherend includes the base material, and a plasma polymerization film including a conductive component provided in the entire region on the base material,
In the second step, the plasma polymerization film located in the predetermined area is partially activated by applying energy to a predetermined area of the plasma polymerization film, and the predetermined process is performed. The bonding method according to claim 1, wherein the plasma polymerization film located in the region is partially made to exhibit conductivity.
前記第3の工程において、前記プラズマ重合膜と、前記第2の被着体の前記水酸基が存在する面とが密着するように、前記第1の被着体と前記第2の被着体とを貼り合わせる請求項1または2に記載の接合方法。 Of the second adherend, a surface in close contact with the plasma polymerized film of the first adherend has a hydroxyl group,
In the third step, the first adherend and the second adherend are adhered so that the plasma polymerized film and the surface of the second adherend on which the hydroxyl group exists are in close contact with each other. The bonding method according to claim 1 or 2, wherein the two are bonded together.
前記第3の工程において、前記プラズマ重合膜と、前記第2の被着体の前記酸化膜で覆われた面とが密着するように、前記第1の被着体と前記第2の被着体とを貼り合わせる請求項1ないし3いずれかに記載の接合方法。 At least the surface of the second adherend that is in close contact with the plasma polymerization film is covered with an oxide film,
In the third step, the first adherend and the second adherend are adhered so that the plasma polymerized film and the surface of the second adherend covered with the oxide film are in close contact with each other. The joining method according to any one of claims 1 to 3, wherein the body is bonded.
前記第1の被着体および前記第2の被着体の各プラズマ重合膜の表面にそれぞれエネルギーを付与して、該各プラズマ重合膜の表面を活性化させるとともに、前記各プラズマ重合膜に導電性を発現させる第2の工程と、
該活性化させた各プラズマ重合膜の表面同士を密着させるように、前記第1の被着体と前記第2の被着体とを貼り合わせ、接合体を得る第3の工程とを有することを特徴とする接合方法。 A first step of preparing a first adherend and a second adherend each provided with a plasma polymerized film containing a conductive component on the substrate;
Energy is applied to the surface of each plasma polymerized film of the first adherend and the second adherend to activate the surface of each plasma polymerized film, and the plasma polymerized film is electrically conductive. A second step of expressing sex;
A third step of bonding the first adherend and the second adherend to obtain a joined body so that the surfaces of the activated plasma polymerization films are brought into close contact with each other; The joining method characterized by this.
導電性を有するプラズマ重合膜とを有し、
前記2つの基材同士が、前記プラズマ重合膜を介して接合されていることを特徴とする接合体。 Two substrates,
Having a plasma polymerized film having conductivity,
The two substrates are bonded to each other through the plasma polymerization film.
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