JP2009028920A5 - - Google Patents
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Description
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、基材上にプラズマ重合膜を備える第１の被着体の前記プラズマ重合膜と、基材上にプラズマ重合膜を備える第２の被着体の前記プラズマ重合膜と、を密着させ、仮接合体を得る第１の工程と、
前記各プラズマ重合膜に対してエネルギーを付与することにより、前記各プラズマ重合膜同士を接合して、接合体を得る第２の工程とを有することを特徴とする。
これにより、プラズマ重合膜同士の間に接着性が発現し、２つの被着体同士を、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、仮接合体の状態では、各プラズマ重合膜同士の間は接合されていないので、第１の被着体と第２の被着体とをずらし、これらの相対的な位置を容易に微調整することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The bonding method of the present invention includes the plasma polymerized film of the first adherend having a plasma polymerized film on a substrate, and the plasma polymerized film of a second adherend having a plasma polymerized film on the substrate. , And a first step of obtaining a temporary joined body,
By providing energy to the respective plasma polymerized film, wherein by joining the plasma polymerization film together, and having a second step of obtaining a bonded body.
Thereby, adhesiveness expresses between plasma polymerization films, and two adherends can be joined firmly with high dimensional accuracy and efficiently at low temperature. Further, since the plasma polymerized films are not joined in the temporarily joined state, the first adherend and the second adherend are shifted so that their relative positions can be easily fined. Can be adjusted.
本発明の接合方法では、前記各プラズマ重合膜は、それぞれポリオルガノシロキサンを材料として構成されていることが好ましい。
これにより、プラズマ重合膜の撥水性と親水性の制御を容易に行うことができ、その結果、接着性の制御を容易に行うことができる。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、基材間に生じる熱膨張率差に伴う応力を緩和することができる。その結果、接合体の剥離を確実に防止することができる。さらに、耐久性に優れた接合体が得られる。
In the bonding method of the present invention, each of the plasma polymerization film is preferably formed of polyorganosiloxane Material charges, respectively.
Thereby, the water repellency and hydrophilicity of the plasma polymerized film can be easily controlled, and as a result, the adhesion can be easily controlled. In addition, since polyorganosiloxane is relatively flexible, it is possible to relieve the stress associated with the difference in thermal expansion coefficient generated between the substrates. As a result, peeling of the joined body can be reliably prevented. Furthermore, a bonded body having excellent durability can be obtained.
本発明の接合方法では、前記ポリオルガノシロキサンは、オクタメチルトリシロキサンの重合物を成分とするものであることが好ましい。
これにより、接着性に特に優れたプラズマ重合膜が得られる。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、適度な粘性を有するため、取り扱いが容易であるという利点もある。
In the bonding method of the present invention, the polyorganosiloxane, it is preferable that the polymer of octamethyltrisiloxane and Ingredients.
Thereby, a plasma polymerization film having particularly excellent adhesiveness can be obtained. In addition, the raw material mainly composed of octamethyltrisiloxane is advantageous in that it is easy to handle because it is liquid at room temperature and has an appropriate viscosity.
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、前記仮接合体を加熱する方法、および、前記仮接合体に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの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。
In the bonding method of the present invention, the application of the energy in the second step is performed by at least one of a method of heating the temporary bonded body and a method of applying a compressive force to the temporary bonded body. Are preferred.
Thereby, energy can be imparted to the plasma polymerization film relatively easily and efficiently.
本発明の接合方法では、前記第１の被着体が備える基材および前記第２の被着体が備える基材のうちの少なくとも一方は、エネルギー線の透過性を有しており、
前記第２の工程における前記エネルギーの付与は、前記仮接合体の前記透過性を有する基材側から、前記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、プラズマ重合膜を効率よく活性化させることができる。また、短時間で大きなエネルギーを付与することができる。したがって、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, at least one of the base material provided in the first adherend and the base material provided in the second adherend has energy ray permeability,
The application of the energy in the second step is preferably performed by a method of irradiating the energy beam from the side of the base material having the permeability of the temporary joined body.
Thereby, a plasma polymerization film | membrane can be activated efficiently. In addition, large energy can be applied in a short time. Accordingly, since the molecular structure in the plasma polymerized film is not cut more than necessary, it can be avoided that the characteristics of the plasma polymerized film deteriorate.
本発明の接合方法では、前記第１の被着体が備える基材および前記第２の被着体が備える基材のうちの少なくとも一方は、透光性を有しており、
前記第２の工程における前記エネルギーの付与は、前記仮接合体の前記透光性を有する基材側から、紫外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、簡単な設備を用いて、プラズマ重合膜の広い範囲をムラなく、より短時間に活性化させることができる。
In the bonding method of the present invention, at least one of the base material provided in the first adherend and the base material provided in the second adherend has translucency,
The application of the energy in the second step is preferably performed by a method of irradiating ultraviolet rays from the translucent substrate side of the temporary joined body.
Thereby, it is possible to activate a wide range of the plasma polymerized film without unevenness in a shorter time using simple equipment.
本発明の接合方法では、前記紫外線の波長は、１５０〜３００ｎｍ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が著しく低下するのを防止しつつ、プラズマ重合膜を活性化させることができる。
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、エネルギーの付与をより簡単に行うことができる。
In the bonding method of the present invention, the wavelength of the ultraviolet light is preferably 150 to 300 nm.
Thereby, it is possible to activate the plasma polymerized film while preventing the characteristics of the plasma polymerized film from significantly deteriorating.
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 energy can be applied more easily.
本発明の接合方法では、前記第２の工程の後、前記接合体を加熱する工程を有することが好ましい。
これにより、各プラズマ重合膜の界面において、水酸基の脱水縮合がより進行する。その結果、接合体における接合強度をより高めることができる。
本発明の接合方法では、前記加熱温度は、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、接合体の接合強度を確実に高めることができる。
The bonding method of the present invention preferably includes a step of heating the bonded body after the second step.
Thereby, the dehydration condensation of the hydroxyl group further proceeds at the interface of each plasma polymerization film. As a result, the bonding strength in the bonded body can be further increased.
In the bonding method of the present invention, the heating temperature is preferably 25 to 100 ° C.
Accordingly, it is possible to reliably increase the bonding strength of the bonded body while reliably preventing the bonded body from being deteriorated and deteriorated by heat.
本発明の接合方法では、前記第２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、各プラズマ重合膜の表面同士がより近接し、脱水縮合や結合活性手の再結合が促進される。その結果、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。
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。
In the joining method of this invention, it is preferable to have the process of pressurizing the said joined body after the said 2nd process.
As a result, the surfaces of the respective plasma polymerized films are closer to each other, and dehydration condensation and recombination of binding active hands are promoted. As a result, the integration of the two plasma polymerized films further proceeds, and the bonding strength in the bonded body can be further increased.
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.
次に、本発明の接合方法の実施形態について、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。
本実施形態にかかる接合方法は、２つの基材２の接合面２１上に、それぞれプラズマ重合膜３を形成し、第１の被着体４１と第２の被着体４２とを得る工程と、各プラズマ重合膜３同士を密着させるように、２つの被着体４１、４２を重ね合わせて、仮接合体を得る工程（第１の工程）と、仮接合体中の各プラズマ重合膜３に対してエネルギーを付与することにより、各プラズマ重合膜３同士を接合して、接合体を得る工程（第２の工程）とを有する。以下、各工程について順次説明する。
Next, an embodiment of the bonding method of the present invention will be described by taking the case of using the plasma polymerization apparatus 100 as an example.
2 and 3 are views (longitudinal sectional views) for explaining 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”.
The bonding method according to the present embodiment includes the steps of forming the plasma polymerized film 3 on the bonding surfaces 21 of the two base materials 2 to obtain the first adherend 41 and the second adherend 42, respectively. A process ( first process) of superimposing the two adherends 41 and 42 so that the respective plasma polymer films 3 are brought into close contact with each other, and a first plasma polymer film 3 in the temporary assembly. The step ( 2nd process) which joins each plasma polymerization film 3 by giving energy with respect to, and obtains a conjugate | zygote. Hereinafter, each process will be described sequentially.
［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、それぞれプラズマ重合膜３を形成する。
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 FIG. 2 (a) ~ (c), the two substrates 2 above (one side of the substrate 2), that form a plasma polymerized film 3, respectively.
The plasma polymerized film 3 can be obtained by polymerizing molecules in the source gas by supplying a mixed gas of the source gas and the carrier gas in a strong electric field.
Specifically, first, the base material 2 is accommodated in the chamber 101 to be in a sealed state, and then the inside of the chamber 101 is depressurized by the operation of the exhaust pump 170.
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、ポリオルガノシロキサン、有機金属ポリマー、炭化水素系ポリマー、フッ素系ポリマー等で構成されることとなる。
このうち、プラズマ重合膜３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。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、後述するエネルギー付与工程（第２の工程）を経ることにより、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。
The plasma polymerized film 3 obtained by using such a raw material gas is obtained by polymerizing these raw materials (polymer), that is, polyorganosiloxane, organometallic polymer, hydrocarbon polymer, fluorine polymer, and the like. Will be composed.
Of these, the plasma polymerized film 3 is preferably composed mainly of polyorganosiloxane. Polyorganosiloxane usually exhibits water repellency (non-adhesiveness), but it can be easily desorbed by passing through the energy application step ( second step) described later and changes to hydrophilicity. And adhesiveness is developed.
［３］次に、各プラズマ重合膜３の表面３１同士が密着するように、２つの被着体４１、４２を重ね合わせる（図２（ｄ）参照）。これにより、図３（ｅ）に示す仮接合体５を得る（第１の工程）。
なお、この仮接合体５の状態では、各プラズマ重合膜３同士の間は接合されていない。このため、第１の被着体４１と第２の被着体４２をずらし、これらの相対的な位置を調整することができる。このようにすれば、２つの被着体４１、４２を重ね合わせた後、これらの位置を容易に微調整することができるので、位置の調整の作業性が向上し、最終的に得られる接合体１の面方向における寸法精度を高めることができる。
特に、プラズマ重合膜３が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場合、プラズマ重合膜３の表面３１は、前述したように、十分な非接着性を示すことから、２つの被着体４１、４２は、その位置を自在に調整することができる。このため、２つの被着体４１、４２の位置を特に容易に微調整することができる。
[3] Next, the two adherends 41 and 42 are overlapped so that the surfaces 31 of the respective plasma polymerization films 3 are in close contact with each other (see FIG. 2D). Thereby, the temporary joined body 5 shown in FIG.3 (e) is obtained ( 1st process).
In addition, in the state of this temporary joining body 5, between each plasma polymerization film | membrane 3 is not joined. For this reason, the 1st to-be-adhered body 41 and the 2nd to-be-adhered body 42 can be shifted, and these relative positions can be adjusted. In this way, after the two adherends 41 and 42 are superposed, their positions can be easily fine-adjusted, so that the workability of the position adjustment is improved and the finally obtained joining The dimensional accuracy in the surface direction of the body 1 can be increased.
In particular, when the plasma polymerized film 3 is composed of polyorganosiloxane as a main material, the surface 31 of the plasma polymerized film 3 exhibits sufficient non-adhesiveness as described above. , 42 can freely adjust their positions. For this reason, the positions of the two adherends 41 and 42 can be finely adjusted particularly easily.
［４］次に、得られた仮接合体５にエネルギーを付与する。これにより、仮接合体５において、各プラズマ重合膜３の分子結合の一部が切断され、活性化される（第２の工程）。
なお、この「活性化」とは、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て、終端化されていない結合手（未結合手またはダングリングボンド）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。
[4] Next, energy is applied to the obtained temporary joined body 5. Thereby, in the temporary joined body 5, a part of molecular bond of each plasma polymerization film | membrane 3 is cut | disconnected and activated ( 2nd process).
The “activation” means a state in which molecular bonds in the vicinity of and inside the surface 31 of the plasma polymerization film 3 are cut, and unterminated bonds (unbonded or dangling bonds) are generated, It means a state in which a hydroxyl group is bonded to the cleaved bond or a state in which these states are mixed.
Claims (22)
前記各プラズマ重合膜に対してエネルギーを付与することにより、前記各プラズマ重合膜同士を接合して、接合体を得る第２の工程とを有することを特徴とする接合方法。 The plasma polymerized film of the first adherend having a plasma polymerized film on a substrate and the plasma polymerized film of a second adherend having a plasma polymerized film on the substrate are brought into close contact with each other and temporarily joined. A first step of obtaining a body;
Wherein by applying energy to the plasma polymerized film, wherein by joining the plasma polymerization film together, joining method characterized by having a second step of obtaining a bonded body.
前記第２の工程における前記エネルギーの付与は、前記仮接合体の前記透過性を有する基材側から、前記エネルギー線を照射する方法により行われる請求項１ないし７のいずれかに記載の接合方法。 At least one of the base material provided in the first adherend and the base material provided in the second adherend has energy ray permeability,
The joining method according to any one of claims 1 to 7, wherein the application of the energy in the second step is performed by a method of irradiating the energy beam from the side of the permeable substrate of the temporary joined body. .
前記第２の工程における前記エネルギーの付与は、前記仮接合体の前記透光性を有する基材側から、紫外線を照射する方法により行われる請求項１ないし８のいずれかに記載の接合方法。 At least one of the base material provided in the first adherend and the base material provided in the second adherend has translucency,
The joining method according to any one of claims 1 to 8, wherein the application of the energy in the second step is performed by a method of irradiating ultraviolet rays from the translucent substrate side of the temporary joined body.
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