JP2000281463A - 陽極接合方法 - Google Patents
陽極接合方法Info
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Abstract
ことのできる陽極接合方法を提供する。 【解決の手段】 接合面に接合用膜11を設けた第1の
部材10と、該第1の部材10の前記接合面に前記接合
用膜11を介して密着される第2の部材12とに前記第
1の部材10側が陽極となるように電圧を印加して接合
する陽極接合方法において、前記接合用膜11を金属膜
とするとと共に前記第2の部材12をソーダライムガラ
スとし、接合温度を100〜200℃とし且つ印加電圧
を0.5〜5.0kVとして、第1の部材と第2の部材
とを良好に接合する。
Description
特に金属膜を介して基材とガラス部材と良好に接合する
ことのできる陽極接合方法に関する。
ね合わせ、ガラスの軟化点よりも低い温度に加熱し、シ
リコン側を陽極として数百Vの直流電圧を印加すること
により、両者を接合するいわゆる陽極接合方法が知られ
ており、半導体デバイスの分野ではよく使用されてい
る。
極接合方法は、通常、約300〜400℃に加熱して行
われ、接合する材質の熱膨張率が大きく異なる場合に
は、これらを良好に接合するのは難しいという問題があ
る。すなわち、熱膨張率の差がある場合には、接合温度
が高ければ高いほど、ひびや割れが発生してしまう。例
えば、上述のように接合温度が約300〜400℃の場
合に、良好な接合を行うには、接合する部材の熱膨張率
の差が2ppm/℃までが限界とされている。そのた
め、この陽極接合方法は、熱膨張率が近い材料同士を接
合する場合のみに用いられている。したがって、金属と
ガラスとの陽極接合方法に関しては、文献などで報告さ
れているものの、実際に製品化されたものは見あたらな
い。
率の異なる部材同士を良好に接合することのできる陽極
接合方法を提供することを課題とする。
明の第1の態様は、接合面に接合用膜を設けた第1の部
材と、該第1の部材の前記接合面に前記接合用膜を介し
て密着される第2の部材とに前記第1の部材が陽極とな
るように電圧を印加して接合する陽極接合方法におい
て、前記接合用膜を金属膜とすると共に前記第2の部材
をソーダライムガラスとし、接合温度を100〜200
℃とし且つ印加電圧を0.5〜5.0kVとすることを
特徴とする陽極接合方法にある。
て、前記金属膜がアルミニウム、クロム及びそれぞれの
合金からなる群から選択されることを特徴とする陽極接
合方法にある。
とにより、金属膜を介して熱膨張率の異なる部材同士を
良好に接合することができる。
細に説明する。
晶(SiO2)ウェハ等である基材の一方面に金属膜を
介してガラス部材を接合した例であり、その工程につい
て説明する。なお、図1は、基材とガラス部材とを金属
膜を介して接合する工程を示す概略図である。
態では、水晶ウェハである基材10の接合面に、スパッ
タリングによって金属膜11を形成する。この金属膜1
1の材質としては、特に限定されないが、例えば、アル
ミニウム(Al)、クロム(Cr)等が好適に用いら
れ、本実施形態では、アルミニウムからなる金属膜11
を、厚さ約300〜3000Åに形成した。
に設けられた金属膜11上にガラス部材12を載置し
て、これらの基材10及びガラス部材12をいわゆる陽
極接合によって接合する。すなわち、これら各部材をガ
ラスの軟化点より低い、例えば、本実施形態では約12
0℃まで加熱すると共に金属膜11とガラス部材12と
に、基材10側が陽極となるように所定の大きさ、例え
ば、本実施形態では、約3.5kVの直流電圧を印加す
る。これにより、金属膜11とガラス部材12とが接合
されることにより、基材10とガラス部材12とが接合
される。
は、特に限定されず、例えば、ソーダライムガラス、パ
イレックスガラス等が挙げられるが、本実施形態では、
ソーダライムガラスを用いた。
を付与する必要が無く、両者が密着した状態で電圧を印
加すればよい。例えば、本実施形態では、3インチの基
材10あたり、約300g程度の加重を付与するように
した。
1を介して基材10とガラス部材12とを陽極接合する
ことにより、金属膜11とガラス部材12とが良好に接
合される。すなわち、金属膜11を介して基材10とガ
ラス部材12とを良好に接合することができる。
張率は、13.7ppm/℃であり、ガラス部材12と
して使用したソーダライムガラスの熱膨張率は、8.5
ppm/℃である。すなわち、これらの熱膨張率の差
は、5.2ppm/℃と比較的大きいものであり、これ
らを従来から知られている条件で陽極接合するのは難し
い。しかしながら、本実施形態のように、接合温度を約
100〜200℃と低温として且つ約3〜5kVと比較
的高い直流電圧を印加して陽極接合することにより、熱
膨張率の影響を極めて少なく抑えられ、熱膨張率の差が
比較的大きい部材同士であっても良好に接合することが
できる。
圧は、上述のように、金属膜11とガラス部材12とに
印加するようにしてもよいが、これに限定されず、例え
ば、図2に示すように、基材10とガラス部材12とに
印加するようにしてもよい。このような方法によって
も、上述と同様に、金属膜11を介して基材10とガラ
ス部材12とを良好に接合することができる。
のみにガラス部材12を接合する例を説明したが、例え
ば、図3に示すように、基材10の両面にそれぞれ金属
膜11を介してガラス部材12を一度に接合することも
できる。勿論、この構成で、スイッチ等で切り替えなが
ら一方ずつ接合してもよい。この場合にも、上述と同
様、各部材を所定温度に加熱すると共に基材10とその
両側の各ガラス部材12とに、それぞれ基材10側が陽
極となるように所定電圧を印加すればよい。
12の両面にそれぞれ金属膜11をを有する基材10を
一度に接合することもできる。この場合も、上述の場合
と同様、各部材を所定温度に加熱すると共にガラス部材
12と各基材10とに、それぞれ、基材10側が陽極と
なるように所定電圧を印加すればよい。
約100℃〜200℃とし、且つ印加電圧を3〜5kV
として陽極接合することにより、金属膜11を介して基
材10とガラス部材12とを良好に接合することができ
る。
形成した圧力検出素子の例を図5に示す。圧力検出素子
は、図5に示すように、一方面側にエッチング等で形成
された断面略梯形状の空間21を有する金属ブロック2
0であり、空間21の底面21aを構成する薄肉部分が
圧力を受けるダイアフラム部分となる。また、金属膜1
1は、金属ブロック20下側の厚肉部20a全周面に形
成され、この部分において、圧力導孔31が設けられた
ガラスブロック30と陽極接合される。
陽極接合することにより、金属ブロック20とガラスブ
ロック30とを良好に接合することができ、寸法精度も
高精度に維持することができる。
ガラス等の熱膨張率の異なる部材同士を低温且つ従来に
はない高電圧を印加することにより陽極接合することを
可能とした。これにより、熱膨張率の差を最小に抑える
ことができ、熱応力の発生を抑えることができる。した
がって、熱膨張率の異なる部材同士であっても陽極接合
によって良好に接合することができるという効果を奏す
る。
概略図である。
例を示す概略図である。
例を示す概略図である。
例を示す概略図である。
概略図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 接合面に接合用膜を設けた第1の部材
と、該第1の部材の前記接合面に前記接合用膜を介して
密着される第2の部材とに前記第1の部材側が陽極とな
るように電圧を印加して接合する陽極接合方法におい
て、 前記接合用膜を金属膜とすると共に前記第2の部材をソ
ーダライムガラスとし、接合温度を100〜200℃と
し且つ印加電圧を0.5〜5.0kVとすることを特徴
とする陽極接合方法。 - 【請求項2】 請求項1において、前記金属膜がアルミ
ニウム、クロム及びそれぞれの合金からなる群から選択
されることを特徴とする陽極接合方法。
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