JP2000281463A - 陽極接合方法 - Google Patents

陽極接合方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱膨張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。 【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
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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、陽極接合に関し、
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。
【0002】
【従来の技術】従来から、ホウ酸ガラスとシリコンを重
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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この陽
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。
【0004】本発明は、このような事情に鑑み、熱膨張
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。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
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。
【0006】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
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
合方法にある。
【0007】かかる本発明では、低温で陽極接合するこ
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。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明を詳
細に説明する。
【0009】本実施形態は、例えば、セラミック又は水
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。
【0010】まず、図1(a)に示すように、本実施形
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。
【0011】次に、図1(b)に示すように、基材10
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。
【0012】基材10に接合するガラス部材12の材質
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。
【0013】なお、このような陽極接合は、特に、加重
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。
【0014】このように、上述のような条件で金属膜1
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。
【0015】ここで、基材10として用いた水晶の熱膨
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。
【0016】なお、本実施形態では、陽極接合の際の電
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。
【0017】また、本実施形態では、基材10の一方面
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。
【0018】また逆に、図4に示すように、ガラス部材
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。
【0019】以上のような何れの場合にも、接合温度を
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。
【0020】ここで、このような陽極接合方法を用いて
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。
【0021】このような場合にも、上述と同様の条件で
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。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、金属と
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る陽極接合工程を示す
概略図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る陽極接合方法の他の
例を示す概略図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る陽極接合方法の他の
例を示す概略図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る陽極接合方法の他の
例を示す概略図である。
【図5】本発明に係る接合方法を用いた圧力検出素子の
概略図である。
【符号の説明】
10 基材 11 金属膜 12 ガラス部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C03C 27/00 C03C 27/00 H01L 29/84 H01L 29/84 Z 41/24 G01L 9/04 101 // G01L 9/04 101 H01L 41/22 A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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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