JP2010029870A - Joining method and joined body - Google Patents

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佳史 伊藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a joining method which can efficiently produce a joined body firmly joined with high dimensional precision at low temperature, and to provide a joined body which is formed by the joining method. <P>SOLUTION: The joining method includes: a stage where a first joining film 31 containing first metal atoms and leaving groups is formed on a first base material 21, so as to obtain a first joining film-fitted base material 11, and further, a second joining film 32 containing second metal atoms having a melting point lower than that of the first metal atoms and leaving groups is formed on a second base material 22, so as to obtain a second joining film-fitted base material 12; a stage where energy is applied to the joining films 31, 32, and the leaving groups present in the vicinities of the surfaces thereof are removed, so as to allow adhesive properties to appear in the joining films 31, 32; a stage where the joining film-fitted base materials 11, 12 are pasted each other in such a manner that the joining films 31, 32 are adhered, so as to obtain a joined body 5 in which the joining films 31, 32 are joined; and a stage where heating is performed till the metal atoms of the joining films 31, 32 are melted, so as to improve the joining strength of the joined body 5. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、接合方法および接合体に関するものである。   The present invention relates to a joining method and a joined body.

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、一般的に、接合する部材の材質によらず、優れた接着性を示すものである。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。
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 generally exhibits excellent adhesiveness regardless of the material of the members to be joined. For this reason, members composed of various materials can be bonded in various combinations.

例えば、インクジェットプリンタが備える液滴吐出ヘッド(インクジェット式記録ヘッド)は、樹脂材料、金属材料およびシリコン系材料等の異種材料で構成された部品同士を、接着剤を用いて接着することにより組み立てられている。
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を硬化(固化)させることにより、部材同士を接着する。
For example, a droplet discharge head (inkjet recording head) provided in an inkjet printer is assembled by bonding parts made of different materials such as a resin material, a metal material, and a silicon-based material using an adhesive. ing.
When the members are bonded together using the adhesive as described above, a liquid or paste adhesive is applied to the bonding surface, and the members are bonded together via the applied adhesive. Thereafter, the members are bonded to each other by curing (solidifying) the adhesive by the action of heat or light.

ところが、このような接着剤を用いた接合では、以下のような問題がある。
・接着強度が低い
・寸法精度が低い
・硬化時間が長いため、接着に長時間を要する
また、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の高コスト化・複雑化を招いている。
However, the joining using such an adhesive has the following problems.
・ Low bonding strength ・ Low dimensional accuracy ・ Long curing time, so it takes a long time to bond In addition, in many cases, it is necessary to use a primer to increase the bonding strength. Cost and complexity.

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、接着剤のような中間層を用いないので、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 of directly bonding members without an intermediate layer such as an adhesive (see, for example, Patent Document 1).
According to such solid bonding, since an intermediate layer such as an adhesive is not used, a bonded body with high dimensional accuracy can be obtained.

しかしながら、固体接合には、以下のような問題がある。
・接合される部材の材質に制約がある
・接合プロセスにおいて高温(例えば、700〜800℃程度)での熱処理を伴う
・接合プロセスにおける雰囲気が減圧雰囲気に限られる
このような問題を受け、接合に供される部材の材質によらず、部材同士を、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合する方法が求められている。
However, solid bonding has the following problems.
-There are restrictions on the material of the members to be joined-In the joining process, heat treatment is performed at a high temperature (for example, about 700 to 800 ° C)-The atmosphere in the joining process is limited to a reduced pressure atmosphere. There is a need for a method of joining members firmly with high dimensional accuracy and efficiently at low temperatures regardless of the material of the provided members.

また、このような接合の分野では、2つの部材(基材)同士を、接合すると同時に電気的にも接続することが求められる場合(導電性接合技術)がある。このような技術は、電子部品の電極と配線パターンとを接続する場合等に用いられる。
従来、このような電気的な接続には、導電性微粒子を接着剤に混合してなる導電性接着剤(ACP)や、導電性フィルム(ACF)等が用いられる(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、これらの接合材を用いた接続では、前述したのと同様の接着剤を含有する導電性接着剤(導電性シート)が用いられるため、前述した接着剤と同様の問題が生じる。
In the field of such joining, there are cases where two members (base materials) are required to be electrically connected at the same time as being joined (conductive joining technique). Such a technique is used for connecting an electrode of an electronic component and a wiring pattern.
Conventionally, for such electrical connection, a conductive adhesive (ACP), a conductive film (ACF), or the like obtained by mixing conductive fine particles with an adhesive is used (see, for example, Patent Document 2). . However, in the connection using these bonding materials, since the conductive adhesive (conductive sheet) containing the same adhesive as described above is used, the same problem as the above-described adhesive occurs.

特開平5−82404号公報JP-A-5-82404 特開平7−205395号公報JP-A-7-205395

本発明の目的は、高い寸法精度で強固に接合された接合体を、低温下で効率よく製造することができる接合方法、および、かかる接合方法を用いて形成された接合体を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a bonding method capable of efficiently producing a bonded body that is firmly bonded with high dimensional accuracy at a low temperature, and a bonded body formed using the bonding method. is there.

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、第1の基材上に、第1の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第1の接合膜を形成して第1の接合膜付き基材を得るとともに、第2の基材上に、前記第1の金属原子よりも融点が低い第2の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第2の接合膜を形成して第2の接合膜付き基材を得る工程と、
前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基をこれら接合膜から脱離させることにより、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に接着性を発現させる工程と、
前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが密着するように、前記第1の接合膜付き基材と前記第2の接合膜付き基材とを貼り合わせて、前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、
前記第1の接合膜および前記第2の接合膜を、前記第2の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有することを特徴とする。
これにより、第1の基材と第2の基材とを、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
In the bonding method of the present invention, a first bonding film including a first metal atom and a leaving group composed of an organic component is formed on a first substrate to form a first bonding film-attached group. A material is obtained, and a second bonding film including a second metal atom having a melting point lower than that of the first metal atom and a leaving group composed of an organic component is formed on the second substrate. And obtaining a second substrate with a bonding film;
Energy is imparted to the first bonding film and the second bonding film, and the leaving group existing near the surfaces of the first bonding film and the second bonding film is removed from these bonding films. Causing the first bonding film and the second bonding film to exhibit adhesion by desorption, and
The first bonding film and the second bonding film-attached substrate are bonded together so that the first bonding film and the second bonding film are in close contact with each other, and the first bonding is performed. Obtaining a bonded body in which a film and the second bonding film are bonded;
And heating the first bonding film and the second bonding film until the second metal atoms are melted, thereby improving the bonding strength of the bonded body.
Thereby, the 1st base material and the 2nd base material can be joined firmly with high dimensional accuracy, and efficiently under low temperature.

本発明の接合方法は、第1の基材上に、第1の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第1の接合膜を形成して第1の接合膜付き基材を得るとともに、第2の基材上に、前記第1の金属原子よりも融点が低い第2の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第2の接合膜を形成して第2の接合膜付き基材を得る工程と、
前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが密着するように、前記第1の接合膜付き基材と前記第2の接合膜付き基材とを重ね合わせて、積層体を得る工程と、
前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基を、これら接合膜から脱離させることにより、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に接着性を発現させて、前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、
前記第1の接合膜および前記第2の接合膜を、前記第2の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有することを特徴とする。
In the bonding method of the present invention, a first bonding film including a first metal atom and a leaving group composed of an organic component is formed on a first substrate to form a first bonding film-attached group. A material is obtained, and a second bonding film including a second metal atom having a melting point lower than that of the first metal atom and a leaving group composed of an organic component is formed on the second substrate. And obtaining a second substrate with a bonding film;
A step of obtaining a laminate by superimposing the first substrate with a bonding film and the second substrate with a bonding film so that the first bonding film and the second bonding film are in close contact with each other. When,
Energy is imparted to the first bonding film and the second bonding film, and the leaving group present in the vicinity of the surfaces of the first bonding film and the second bonding film is converted into these bonding films. By desorbing from the first bonding film, the first bonding film and the second bonding film exhibit adhesiveness, and a bonded body in which the first bonding film and the second bonding film are bonded is obtained. Process,
And heating the first bonding film and the second bonding film until the second metal atoms are melted, thereby improving the bonding strength of the bonded body.

これにより、第1の基材と第2の基材とを、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合することができる。さらに、積層体の状態では、第1の接合膜付き基材と第2の接合膜付き基材との間は接合されていない。このため、第1の接合膜付き基材と第2の接合膜付き基材とをずらし、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つの接合膜付き基材を重ね合わせた後、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の面方向における寸法精度を高めることができる。   Thereby, the 1st base material and the 2nd base material can be joined firmly with high dimensional accuracy, and efficiently under low temperature. Furthermore, in the state of the laminated body, the first substrate with a bonding film and the second substrate with a bonding film are not bonded. For this reason, a 1st base material with a bonding film and a 2nd base material with a bonding film can be shifted, and these relative positions can be adjusted. In this way, after superimposing the two substrates with the bonding film, these positions can be easily finely adjusted, so that the workability of position adjustment is improved, and the finally obtained bonded body The dimensional accuracy in the surface direction can be increased.

本発明の接合方法では、前記第2の金属原子の融点は、250℃よりも低いことが好ましい。
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より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の金属原子は、インジウム、セレンおよびスズのうちの少なくとも1種であることが好ましい。
これにより、第2の接合膜に導電性を付与することができるとともに、接合体を加熱する際の温度を250℃以下に設定でき、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the melting point of the second metal atom is lower than 250 ° C.
Thereby, the joining strength of the joined body can be more reliably increased while reliably preventing the joined body from being altered or deteriorated by heat.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the second metal atom is at least one of indium, selenium, and tin.
Thereby, while being able to provide electroconductivity to a 2nd bonding film, the temperature at the time of heating a conjugate | zygote can be set to 250 degrees C or less, and it prevents reliably that a conjugate | zygote changes and deteriorates with heat. be able to.

本発明の接合方法では、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜は、それぞれ、前記第1の金属原子および前記第2の金属原子を備える有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成長法を用いて成膜することが好ましい。
かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ、均一な膜厚の第1の接合膜および第2の接合膜を成膜することができる。また、有機金属材料中に含まれる有機物から比較的容易に脱離基を残存させることができる。
In the bonding method of the present invention, each of the first bonding film and the second bonding film is formed from an organometallic material having the first metal atom and the second metal atom as a raw material. It is preferable to form a film using a phase growth method.
According to such a method, it is possible to form the first bonding film and the second bonding film having a uniform film thickness in a relatively simple process. In addition, the leaving group can be left relatively easily from the organic substance contained in the organometallic material.

本発明の接合方法では、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜は、それぞれ、低還元性雰囲気下で成膜されることが好ましい。
これにより、第1の基材および第2の基材上に、それぞれ、純粋な金属膜が形成されることなく、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、第1の接合膜および第2の接合膜を成膜することができる。すなわち、接合膜および金属膜としての双方の特性に優れた第1の接合膜および第2の接合膜を形成することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the first bonding film and the second bonding film are each formed in a low reducing atmosphere.
As a result, the first base material and the second base material are formed on the first base material in a state in which a part of the organic matter contained in the organometallic material remains without forming a pure metal film. The bonding film and the second bonding film can be formed. That is, it is possible to form the first bonding film and the second bonding film that are excellent in both characteristics as the bonding film and the metal film.

本発明の接合方法では、前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものであることが好ましい。
このように成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基として用いる構成とすることにより、形成された金属膜中に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で第1の接合膜および第2の接合膜を成膜することができる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the leaving group is one in which a part of the organic substance contained in the organometallic material remains.
By adopting a structure in which the residue remaining in the film when forming a film is used as a leaving group, it is not necessary to introduce the leaving group into the formed metal film, and the process is relatively simple. The first bonding film and the second bonding film can be formed.

本発明の接合方法では、前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも1種を含む原子団で構成されることが好ましい。
これらの脱離基は、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、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、第1の接合膜および第2の接合膜の接着性をより高度化することができる。
本発明の接合方法では、前記脱離基は、アルキル基を含むことが好ましい。
アルキル基を含む脱離基は、化学的な安定性が高いため、脱離基としてアルキル基を備える第1の接合膜および第2の接合膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
In the bonding method of the present invention, the leaving group is composed of an atomic group containing a carbon atom as an essential component and containing at least one of a hydrogen atom, a nitrogen atom, a phosphorus atom, a sulfur atom and a halogen atom. preferable.
These leaving groups are relatively excellent in binding / leaving selectivity by applying energy. For this reason, a leaving group that can be removed relatively easily and uniformly by applying energy can be obtained, and the adhesiveness of the first bonding film and the second bonding film can be further enhanced. it can.
In the bonding method of the present invention, the leaving group preferably includes an alkyl group.
Since a leaving group including an alkyl group has high chemical stability, the first bonding film and the second bonding film having an alkyl group as the leaving group are excellent in weather resistance and chemical resistance. Become.

本発明の接合方法では、前記有機金属材料は、βジケトン系錯体であることが好ましい。
βジケトン系錯体を用いることにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、第1の接合膜および第2の接合膜をより確実に形成することができる。また、βジケトン系錯体は、金属原子に酸素原子が配位しており、炭素原子のように酸素原子以外の原子が金属原子に配位している金属錯体と比較して反応性が低く安定しており、取扱いが容易である。
本発明の接合方法では、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜は、それぞれ、導電性を有することが好ましい。
これにより、接合体において、各接合膜を配線基板が備える配線や、その端子等に適用することができる。
In the bonding method of the present invention, the organometallic material is preferably a β-diketone complex.
By using the β-diketone complex, the first bonding film and the second bonding film can be more reliably formed in a state where a part of the organic substance contained in the metal complex remains. In addition, β-diketone complexes are stable with low reactivity compared to metal complexes in which oxygen atoms are coordinated to metal atoms, and atoms other than oxygen atoms are coordinated to metal atoms such as carbon atoms. And easy to handle.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the first bonding film and the second bonding film each have conductivity.
Thereby, in a joined body, each joining film can be applied to the wiring with which a wiring board is provided, its terminal, etc.

本発明の接合方法では、さらに、前記第1の金属原子と前記第2の金属原子との標準電極電位の差は、3.0mV以上であることが好ましい。
これにより、第1の金属原子に対する還元剤として第2の金属原子を作用させることができるため、酸素原子を介して第1の金属原子同士が結合しているものから、酸素原子を引き抜き、酸素原子を介した第1の金属原子と第2の金属原子との結合を優先的に形成することができ、これにより、第1の接合膜と第2の接合膜との接合強度を向上させることができる。
本発明の接合方法では、前記第1の金属原子は、銅、アルミニウムおよび銀のうちの少なくとも1種であることが好ましい。
これにより、第1の接合膜は、優れた導電性を発揮するものとなる。
In the bonding method of the present invention, it is further preferable that a difference in standard electrode potential between the first metal atom and the second metal atom is 3.0 mV or more.
Accordingly, since the second metal atom can act as a reducing agent for the first metal atom, the oxygen atom is extracted from the structure in which the first metal atoms are bonded to each other through the oxygen atom. A bond between the first metal atom and the second metal atom via the atom can be formed preferentially, thereby improving the bonding strength between the first bonding film and the second bonding film. Can do.
In the bonding method of the present invention, the first metal atom is preferably at least one of copper, aluminum, and silver.
Thereby, the first bonding film exhibits excellent conductivity.

本発明の接合方法では、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜における前記第1の金属原子および前記第2の金属原子と炭素原子との存在比は、それぞれ、3:7〜7:3であることが好ましい。
これにより、第1の接合膜および第2の接合膜の安定性が高くなり、第1の接合膜付き基材と第2の接合膜付き基材とをより強固に接合することができるようになる。また、第1の接合膜および第2の接合膜を優れた導電性を発揮するものとすることができる。
In the bonding method of the present invention, the abundance ratio of the first metal atom and the second metal atom to the carbon atom in the first bonding film and the second bonding film is 3: 7 to 7, respectively. : 3 is preferable.
As a result, the stability of the first bonding film and the second bonding film is increased, so that the substrate with the first bonding film and the substrate with the second bonding film can be bonded more firmly. Become. Further, the first bonding film and the second bonding film can exhibit excellent conductivity.

本発明の接合方法では、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜は、それぞれ、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が、当該各接合膜から脱離した後に、活性手が生じることが好ましい。
これにより、第1の接合膜付き基材と第2の接合膜付き基材とを、化学的結合に基づいて強固に接合することができる。
本発明の接合方法では、前記活性手は、未結合手または水酸基であることが好ましい。
これにより、第1の接合膜付き基材と第2の接合膜付き基材とを、特に強固に接合することができる。
In the bonding method of the present invention, each of the first bonding film and the second bonding film has an active hand after at least the leaving group present near the surface has been released from each bonding film. Preferably it occurs.
Thereby, the 1st base material with a joining film and the 2nd base material with a joining film can be joined firmly based on a chemical bond.
In the bonding method of the present invention, the active hand is preferably a dangling bond or a hydroxyl group.
Thereby, the 1st base material with a bonding film and the 2nd base material with a bonding film can be joined especially firmly.

本発明の接合方法では、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜の平均厚さは、それぞれ、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、第1の接合膜付き基材と第2の接合膜付き基材と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、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜は、それぞれ、流動性を有さない固体状をなしていることが好ましい。
これにより、接合体の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。また、従来に比べ、短時間で強固な接合が可能になる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that an average thickness of each of the first bonding film and the second bonding film is 1 to 1000 nm.
Thereby, the 1st base material with a bonding film and the 2nd base material with a bonding film can be joined more firmly, preventing the dimensional accuracy of a joined object falling remarkably.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that each of the first bonding film and the second bonding film is in a solid state having no fluidity.
Thereby, the dimensional accuracy of a joined body becomes remarkably high compared with the past. In addition, stronger bonding can be achieved in a shorter time than in the past.

本発明の接合方法では、前記第1の基材および第2の基材は、板状をなしていることが好ましい。
これにより、第1の基材および第2の基材は撓み易くなり、第1の基材および第2の基材を重ね合わせたときに、互いの形状に沿って十分に変形し得るものとなる。このため、第1の基材および第2の基材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における接合強度が高くなる。
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the first base material and the second base material have a plate shape.
Thereby, the first base material and the second base material are easily bent, and when the first base material and the second base material are superposed, they can be sufficiently deformed along each other's shape. Become. For this reason, the adhesiveness when the first base material and the second base material are superposed is increased, and the joint strength in the finally obtained joined body is increased.

本発明の接合方法では、前記第1の基材の少なくとも前記第1の接合膜を形成する部分および前記第2の基材の少なくとも前記第2の接合膜を形成する部分は、それぞれ、シリコン材料、金属材料またはガラス材料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、表面処理を施さなくても、十分な接合強度が得られる。
本発明の接合方法では、前記第1の基材の前記第1の接合膜を形成する面および前記第2の基材の前記第2の接合膜を形成する面には、それぞれ、あらかじめ、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜との密着性を高める表面処理が施されていることが好ましい。
これにより、第1の基材および第2の基材の表面を清浄化および活性化し、第1の接合膜と第1の基材との接合強度および第2の接合膜と第2の基材との接合強度とをそれぞれ高めることができる。
本発明の接合方法では、前記表面処理は、プラズマ処理であることが好ましい。
これにより、第1の基材および第2の基材にそれぞれ第1の接合膜および第2の接合膜を形成するために、第1の基材および第2の基材の表面を特に最適化することができる。
In the bonding method of the present invention, at least a portion of the first base material that forms the first bonding film and at least a portion of the second base material that forms the second bonding film are each made of a silicon material. It is preferable that the main material is a metal material or a glass material.
Thereby, sufficient bonding strength can be obtained without surface treatment.
In the bonding method of the present invention, the surface of the first base material on which the first bonding film is formed and the surface of the second base material on which the second bonding film is formed, It is preferable that a surface treatment for improving the adhesion between the first bonding film and the second bonding film is performed.
Accordingly, the surfaces of the first base material and the second base material are cleaned and activated, the bonding strength between the first bonding film and the first base material, and the second bonding film and the second base material. The joint strength with each other can be increased.
In the bonding method of the present invention, the surface treatment is preferably a plasma treatment.
Thereby, in order to form the first bonding film and the second bonding film on the first substrate and the second substrate, respectively, the surfaces of the first substrate and the second substrate are particularly optimized. can do.

本発明の接合方法では、前記第1の基材と前記第1の接合膜との間および前記第2の基材と前記第2の接合膜との間に、それぞれ、中間層を介挿することが好ましい。
これにより、信頼性の高い接合体を得ることができる。
本発明の接合方法では、前記中間層は、酸化物系材料を主材料として構成されているものを用いることが好ましい。
これにより、第1の基材と第1の接合膜との間の接合強度および第2の基材と第2の接合膜との間の接合強度を特に高めることができる。
In the bonding method of the present invention, intermediate layers are interposed between the first base material and the first bonding film and between the second base material and the second bonding film, respectively. It is preferable.
Thereby, a highly reliable joined body can be obtained.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the intermediate layer is composed of an oxide-based material as a main material.
Thereby, it is possible to particularly increase the bonding strength between the first base material and the first bonding film and the bonding strength between the second base material and the second bonding film.

本発明の接合方法では、前記エネルギーの付与は、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜を加熱する方法、ならびに前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも1つの方法により行うことが好ましい。
これにより、第1の接合膜および第2の接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 is performed by irradiating the first bonding film and the second bonding film with energy rays, and heating the first bonding film and the second bonding film. The method is preferably performed by at least one of a method and a method of applying a compressive force to the first bonding film and the second bonding film.
Thereby, energy can be applied to the first bonding film and the second bonding film relatively easily and efficiently.

本発明の接合方法では、前記エネルギー線は、波長126〜300nmの紫外線であることが好ましい。
これにより、第1の接合膜および第2の接合膜に付与されるエネルギー量が最適化されるので、第1の接合膜および第2の接合膜中の脱離基を確実に脱離させることができる。その結果、第1の接合膜および第2の接合膜の特性(機械的特性、化学的特性等)が低下するのを防止しつつ、第1の接合膜および第2の接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, the energy beam is preferably ultraviolet light having a wavelength of 126 to 300 nm.
As a result, the amount of energy applied to the first bonding film and the second bonding film is optimized, so that the leaving groups in the first bonding film and the second bonding film can be reliably released. Can do. As a result, it is possible to prevent the first bonding film and the second bonding film from adhering while preventing the characteristics (mechanical characteristics, chemical characteristics, etc.) of the first bonding film and the second bonding film from deteriorating. Can be expressed.

本発明の接合方法では、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜を加熱する温度は、前記第2の金属原子の融点以下であることが好ましい。
これにより、第2の接合膜が溶融するのを防止し、かつ、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、前記圧縮力は、0.2〜10MPaであることが好ましい。
これにより、圧力が高すぎて第1の基材および第2の基材に損傷等が生じるのを防止しつつ、接合体の接合強度を確実に高めることができる。
本発明の接合方法では、前記エネルギーの付与を、大気雰囲気中で行うことが好ましい。
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, it is preferable that the temperature at which the first bonding film and the second bonding film are heated is equal to or lower than the melting point of the second metal atom.
Thereby, it is possible to reliably increase the bonding strength while preventing the second bonding film from being melted and reliably preventing the bonded body from being altered or deteriorated by heat.
In the joining method of the present invention, the compressive force is preferably 0.2 to 10 MPa.
Accordingly, it is possible to reliably increase the bonding strength of the bonded body while preventing the first base material and the second base material from being damaged due to the pressure being too high.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the energy is applied 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、さらに、前記接合体に対して、その接合強度をより高める処理を行う工程を有することが好ましい。
これにより、接合体の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
本発明の接合方法では、前記接合強度を高める処理を行う工程は、前記接合体にエネルギー線を照射する方法および前記接合体に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも一方により行われることが好ましい。
これにより、接合体の接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
本発明の接合体は、本発明の接合方法により接合されたことを特徴とする。
これにより、第1の接合膜付き基材および第2の接合膜付き基材が高い寸法精度で強固に接合してなる信頼性の高い接合体が得られる。
In the joining method of this invention, it is preferable to further have the process of performing the process which raises the joining strength more with respect to the said joined body.
Thereby, the joint strength of the joined body can be further improved.
In the bonding method of the present invention, it is preferable that the process of increasing the bonding strength is performed by at least one of a method of irradiating the bonded body with energy rays and a method of applying a compressive force to the bonded body. .
Thereby, the further improvement of the joining strength of a joined body can be aimed at easily.
The joined body of the present invention is characterized by being joined by the joining method of the present invention.
As a result, a highly reliable bonded body is obtained in which the first substrate with a bonding film and the second substrate with a bonding film are firmly bonded with high dimensional accuracy.

以下、本発明の接合方法および接合体を、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。
本発明の接合方法は、2つの基材(第1の基板21および第2の基板22)を、各基材に設けられた接合膜(第1の接合膜31および第2の接合膜32)を介して、接合することにより接合体を得る方法である。
Hereinafter, a joining method and a joined object of the present invention are explained in detail based on a suitable embodiment shown in an accompanying drawing.
In the bonding method of the present invention, two base materials (first substrate 21 and second substrate 22) are bonded to each base material (first bonding film 31 and second bonding film 32). It is the method of obtaining a joined body by joining via.

各基材に形成される各接合膜は、それぞれ脱離基を含んでおり、エネルギーを付与することにより、各接合膜の表面付近に存在する脱離基が各接合膜から脱離するものである。そして、各接合膜は、脱離基の脱離によって、その表面のエネルギーを付与した領域に、接着性が発現するものである。
また、各接合膜には、それぞれ、金属原子が含まれており、それぞれの融点に差が生じるように異種のものが選択されている。
このような特徴を有する各接合膜は、2つの基材同士を、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合可能なものであり、2つの基材がかかる接合膜を介して接合された本発明の接合体は、接合膜により強固に接合された信頼性の高いものとなる。
Each bonding film formed on each base material contains a leaving group, and by applying energy, the leaving group present near the surface of each bonding film is released from each bonding film. is there. Each bonding film develops adhesiveness in a region to which surface energy is imparted by elimination of the leaving group.
Further, each bonding film contains metal atoms, and different types are selected so that the melting points are different.
Each bonding film having such characteristics is capable of bonding two substrates to each other firmly with high dimensional accuracy and efficiently at a low temperature, and the two substrates are bonded via the bonding film. The bonded body of the present invention is highly reliable bonded firmly by the bonding film.

以下、本発明の接合方法を、工程ごとに説明する。
<接合方法>
≪第1実施形態≫
まず、本発明の接合方法の第1実施形態について説明する。
図1〜3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)、図4は、本発明の接合方法において、エネルギー付与前の接合膜の状態を示す部分拡大図、図5は、本発明の接合方法において、エネルギー付与後の接合膜の状態を示す部分拡大図である。なお、以下の説明では、図1〜5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Hereinafter, the bonding method of the present invention will be described step by step.
<Join method>
<< First Embodiment >>
First, a first embodiment of the bonding method of the present invention will be described.
FIGS. 1 to 3 are diagrams (longitudinal sectional views) for explaining the first embodiment of the bonding method of the present invention, and FIG. 4 is a portion showing the state of the bonding film before applying energy in the bonding method of the present invention FIG. 5 is an enlarged view showing a state of the bonding film after energy is applied in the bonding method of the present invention. In the following description, the upper side in FIGS.

本実施形態にかかる接合方法は、第1の基材上に、第1の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第1の接合膜を形成して第1の接合膜付き基材を得るとともに、第2の基材上に、前記第1の金属原子よりも融点が低い第2の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第2の接合膜を形成して第2の接合膜付き基材を得る工程と、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基をこれら接合膜から脱離させることにより、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に接着性を発現させる工程と、前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが密着するように、前記第1の接合膜付き基材と前記第2の接合膜付き基材とを貼り合わせて、前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜を、前記第2の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有する。   In the bonding method according to the present embodiment, a first bonding film is formed by forming a first bonding film including a first metal atom and a leaving group composed of an organic component on a first substrate. And a second bonding film comprising a second metal atom having a melting point lower than that of the first metal atom and a leaving group composed of an organic component on the second substrate. Forming a second substrate with a bonding film, and applying energy to the first bonding film and the second bonding film to form the first bonding film and the second bonding film Causing the first bonding film and the second bonding film to exhibit adhesiveness by detaching the leaving group existing near the surface of the bonding film from the bonding film; and the first bonding. Pasting the substrate with the first bonding film and the substrate with the second bonding film so that the film and the second bonding film are in close contact with each other; In addition, the step of obtaining a bonded body in which the first bonding film and the second bonding film are bonded, the first bonding film and the second bonding film, the second metal atom is A step of improving the bonding strength of the bonded body by heating until melting.

以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
[1]まず、第1の基板(第1の基材)21上に、第1の金属原子M1と、有機成分で構成される脱離基とを含む第1の接合膜31を形成して第1の接合膜付き基材11を得るとともに、第2の基板(第2の基材)22上に、第1の金属原子M1よりも融点が低い第2の金属原子M2と、有機成分で構成される脱離基303とを含む第2の接合膜32を形成して第2の接合膜付き基材12を得る。
Hereinafter, each process of the joining method concerning this embodiment is demonstrated one by one.
[1] First, a first bonding film 31 including a first metal atom M1 and a leaving group composed of an organic component is formed on a first substrate (first base material) 21. While obtaining the base material 11 with the 1st joining film, on the 2nd board | substrate (2nd base material) 22, 2nd metal atom M2 whose melting | fusing point is lower than 1st metal atom M1, and an organic component The second bonding film 32 including the leaving group 303 configured is formed to obtain the second substrate 12 with the bonding film.

[1−1]まず、第1の基板(第1の基材)21および第2の基板(第2の基材)22を用意する。
これら第1の基板21および第2の基板22は、第1の接合膜31および第2の接合膜32を介して互いに接合させるためのものであり、それぞれ、第1の接合膜31および第2の接合膜32(以下、これらを「接合膜31、32」と言うこともある。)を支持する程度の剛性を有するものであれば、いかなる材料で構成されたものであってもよい。
[1-1] First, a first substrate (first base material) 21 and a second substrate (second base material) 22 are prepared.
The first substrate 21 and the second substrate 22 are for bonding to each other through the first bonding film 31 and the second bonding film 32, and the first bonding film 31 and the second substrate 22 are respectively connected to each other. Any material may be used as long as the material has rigidity sufficient to support the bonding film 32 (hereinafter, these may be referred to as “bonding films 31, 32”).

具体的には、第1の基板21および第2の基板22の各構成材料は、それぞれ、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、Fe、Ni、Co、Cr、Mn、Zn、Pt、Au、Ag、Cu、Pd、Al、W、Ti、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、インジウム錫酸化物(ITO)、ガリウムヒ素のような金属系材料、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンのようなシリコン系材料、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、グラファイトのような炭素系材料、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が挙げられる。   Specifically, each constituent material of the first substrate 21 and the second substrate 22 is a polyolefin such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), or cyclic, respectively. Polyolefin, modified polyolefin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, polyimide, polyamideimide, polycarbonate, poly- (4-methylpentene-1), ionomer, acrylic resin, polymethyl methacrylate, acrylonitrile-butadiene-styrene Copolymer (ABS resin), acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), butadiene-styrene copolymer, polyoxymethylene, polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) Polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate (PBT), polycyclohexane terephthalate (PCT), polyether, polyether ketone (PEK), polyether ether ketone (PEEK), polyether imide, Polyacetal (POM), polyphenylene oxide, modified polyphenylene oxide, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, aromatic polyester (liquid crystal polymer), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, other fluorine resins, styrene, Polyolefin, polyvinyl chloride, polyurethane, polyester, polyamide, polybutadiene, trans polyiso Various thermoplastic elastomers such as len series, fluoro rubber series, chlorinated polyethylene series, epoxy resins, phenol resins, urea resins, melamine resins, aramid resins, unsaturated polyesters, silicone resins, polyurethanes, etc. Resin materials such as copolymers, blends, polymer alloys, Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Zn, Pt, Au, Ag, Cu, Pd, Al, W, Ti, V, Mo, Nb, Zr , Metals such as Pr, Nd, Sm, or alloys containing these metals, carbon steel, stainless steel, indium tin oxide (ITO), metal-based materials such as gallium arsenide, single crystal silicon, polycrystalline silicon, Silicon-based materials such as amorphous silicon, silicate glass (quartz glass), alkali silicate glass, soda lime glass, potash lime Glass materials such as glass, lead (alkali) glass, barium glass, borosilicate glass, alumina, zirconia, ferrite, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, titanium nitride, silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, tungsten carbide Ceramic materials such as graphite, carbon materials such as graphite, or composite materials in which one or more of these materials are combined.

また、第1の基板21および第2の基板22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、第1の基板21および第2の基板22は、互いの構成材料が異なっていても同じであってもよいが、第1の基板21と第2の基板22との各熱膨張率が、ほぼ等しいものを選択するのが好ましい。第1の基板21と第2の基板22との熱膨張率がほぼ等しければ、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜基材12とを貼り合せた際に、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5において、剥離等の不具合が発生するのを確実に防止することができる。
さらに、第1の基板21および第2の基板22は、互いに剛性が異なっているのが好ましい。これにより、第1の基板21および第2の基板22を接合膜31、32を介してより強固に接合することができる。
In addition, the first substrate 21 and the second substrate 22 are respectively subjected to plating treatment such as Ni plating, passivation treatment such as chromate treatment, or nitriding treatment on the surfaces thereof. Also good.
In addition, the first substrate 21 and the second substrate 22 may be the same or different from each other, but the respective thermal expansion coefficients of the first substrate 21 and the second substrate 22 are the same. It is preferable to select one that is approximately equal. If the thermal expansion coefficients of the first substrate 21 and the second substrate 22 are substantially equal, the bonding interface when the first substrate 11 with the bonding film and the second bonding film substrate 12 are bonded together. It is difficult to generate stress associated with thermal expansion. As a result, it is possible to reliably prevent problems such as peeling in the finally obtained bonded body 5.
Furthermore, it is preferable that the first substrate 21 and the second substrate 22 have different rigidity. Thereby, the first substrate 21 and the second substrate 22 can be bonded more firmly through the bonding films 31 and 32.

また、第1の基板21および第2の基板22のうち、少なくとも一方の基板は、その構成材料が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、第1の基板21および第2の基板22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5を得ることができる。
また、第1の基板21および第2の基板22の形状は、ぞれぞれ、第1の接合膜31および第2の接合膜32を支持する面を有するような形状であればよく、板状のものに限定されない。すなわち、第1の基板21および第2の基板22の形状は、例えば、塊状(ブロック状)や、棒状等であってもよい。
Moreover, it is preferable that at least one of the first substrate 21 and the second substrate 22 is made of a resin material. Due to its flexibility, the resin material can relieve stress (for example, stress accompanying thermal expansion) generated at the bonding interface when the first substrate 21 and the second substrate 22 are bonded. For this reason, it becomes difficult to destroy the bonding interface, and as a result, the bonded body 5 having high bonding strength can be obtained.
Further, the first substrate 21 and the second substrate 22 may have any shape as long as they have surfaces that support the first bonding film 31 and the second bonding film 32, respectively. The shape is not limited. That is, the shape of the first substrate 21 and the second substrate 22 may be, for example, a block shape or a rod shape.

なお、図1(a)に示すように、本実施形態では、第1の基板21および第2の基板22がそれぞれ板状をなしている。これにより、第1の基板21および第2の基板22は撓み易くなり、第1の基板21および第2の基板22を重ね合わせたときに、互いの形状に沿って十分に変形し得るものとなる。このため、第1の基板21および第2の基板22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5における接合強度が高くなる。   In addition, as shown to Fig.1 (a), in this embodiment, the 1st board | substrate 21 and the 2nd board | substrate 22 have comprised plate shape, respectively. Thereby, the first substrate 21 and the second substrate 22 are easily bent, and when the first substrate 21 and the second substrate 22 are superposed, they can be sufficiently deformed along the shape of each other. Become. For this reason, the adhesiveness when the 1st board | substrate 21 and the 2nd board | substrate 22 are piled up becomes high, and the joining strength in the joined body 5 finally obtained becomes high.

また、第1の基板21および第2の基板22が撓むことによって、接合界面に生じる応力を、ある程度緩和することができる。
この場合、第1の基板21および第2の基板22の平均厚さは、それぞれ、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。
Further, the bending of the first substrate 21 and the second substrate 22 can alleviate the stress generated at the bonding interface to some extent.
In this case, the average thicknesses of the first substrate 21 and the second substrate 22 are not particularly limited, but are preferably about 0.01 to 10 mm, more preferably about 0.1 to 3 mm. preferable.

[1−2]次に、必要に応じて、第1の基板21の少なくとも第1の接合膜31を形成すべき領域に、第1の基板21の構成材料に応じて、第1の接合膜31との密着性を高める表面処理を施す。
かかる表面処理としては、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、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、紫外線照射処理、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。このような処理を施すことにより、第1の基板21の第1の接合膜31を形成すべき領域を清浄化するとともに、該領域を活性化させることができる。これにより、第1の基板21と第1の接合膜31との接合強度を高めることができる。
[1-2] Next, if necessary, at least in the region where the first bonding film 31 is to be formed, the first bonding film according to the constituent material of the first substrate 21. A surface treatment is performed to improve the adhesion with 31.
Examples of the surface treatment include physical surface treatment such as sputtering treatment and blast treatment, plasma treatment using oxygen plasma, nitrogen plasma, etc., corona discharge treatment, etching treatment, electron beam irradiation treatment, ultraviolet irradiation treatment, ozone Examples include chemical surface treatment such as exposure treatment, or a combination of these. By performing such treatment, the region where the first bonding film 31 of the first substrate 21 is to be formed can be cleaned and the region can be activated. Thereby, the bonding strength between the first substrate 21 and the first bonding film 31 can be increased.

また、これらの各表面処理の中でもプラズマ処理を用いることにより、第1の接合膜31を形成するために、第1の基板21の表面を特に最適化することができる。
なお、表面処理を施す第1の基板21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、第1の基板21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、第1の接合膜31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第1の基板21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。
In addition, by using plasma treatment among these surface treatments, the surface of the first substrate 21 can be particularly optimized in order to form the first bonding film 31.
In addition, when the 1st board | substrate 21 which performs surface treatment is comprised with the resin material (polymer material), especially a corona discharge process, a nitrogen plasma process, etc. are used suitably.
In addition, depending on the constituent material of the first substrate 21, the bonding strength with the first bonding film 31 is sufficiently high without performing the surface treatment as described above. Examples of the constituent material of the first substrate 21 that can obtain such an effect include materials mainly composed of various metal materials, various silicon materials, various glass materials and the like as described above.

このような材料で構成された第1の基板21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、比較的活性の高い水酸基が結合している。したがって、このような材料で構成された第1の基板21を用いると、上記のような表面処理を施さなくても、第1の基板21と第1の接合膜31との接合強度を高めることができる。
なお、この場合、第1の基板21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、少なくとも第1の接合膜31を形成すべき領域の表面付近が上記のような材料で構成されていればよい。
The surface of the first substrate 21 made of such a material is covered with an oxide film, and a relatively active hydroxyl group is bonded to the surface of the oxide film. Therefore, when the first substrate 21 made of such a material is used, the bonding strength between the first substrate 21 and the first bonding film 31 can be increased without performing the surface treatment as described above. Can do.
In this case, the entire first substrate 21 may not be made of the material as described above, and at least the vicinity of the surface of the region where the first bonding film 31 is to be formed is made of the material as described above. It only has to be done.

また、表面処理に代えて、第1の基板21の少なくとも第1の接合膜31を形成すべき領域には、あらかじめ、中間層を形成するようにしてもよい。
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、特に限定されるものではないが、例えば、第1の接合膜31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、第1の接合膜31を成膜する際に第1の接合膜31の膜成長を促進する機能(シード層)、第1の接合膜31を保護する機能(バリア層)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1の基板21と第1の接合膜31とを接合することになり、信頼性の高い接合体5を得ることができる。
Further, instead of the surface treatment, an intermediate layer may be formed in advance in at least a region where the first bonding film 31 is to be formed on the first substrate 21.
The intermediate layer may have any function, and is not particularly limited. For example, the intermediate layer has a function of improving adhesion to the first bonding film 31, a cushioning function (buffer function), and a stress concentration. A function of relaxing the first bonding film 31, a function of promoting the film growth of the first bonding film 31 (seed layer), a function of protecting the first bonding film 31 (barrier layer), etc. Those having the following are preferred. The first substrate 21 and the first bonding film 31 are bonded through such an intermediate layer, and the bonded body 5 with high reliability can be obtained.

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、タングステン、銅およびその合金等の金属系材料、金属酸化物、金属窒化物、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、これらの各種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、第1の基板21と第1の接合膜31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, titanium, tungsten, copper and alloys thereof, metal oxides, metal nitrides, oxide materials such as silicon oxides, metal nitrides, Nitride-based materials such as silicon nitride, carbon-based materials such as graphite and diamond-like carbon, silane coupling agents, thiol-based compounds, metal alkoxides, self-assembled film materials such as metal-halogen compounds, and resin-based materials Examples thereof include resin materials such as adhesives, resin films, resin coating materials, various rubber materials, and various elastomers, and one or more of these can be used in combination.
Among the intermediate layers made of these various materials, the intermediate layer made of an oxide-based material particularly increases the bonding strength between the first substrate 21 and the first bonding film 31. be able to.

[1−3]次に、第1の基板21と同様、必要に応じて、第2の基板22の第2の接合膜32を形成すべき領域に、第2の基板22の構成材料に応じて、第2の基板22と第2の接合膜32との密着性を高める表面処理を施す。
これにより、第2の基板22と第2の接合膜32との接合強度をより高めることができる。なお、表面処理としては、第1の基板21に対して施す前述したような表面処理と同様の処理を適用することができる。
[1-3] Next, as in the case of the first substrate 21, according to the constituent material of the second substrate 22 in the region where the second bonding film 32 of the second substrate 22 is to be formed, if necessary. Then, a surface treatment for improving the adhesion between the second substrate 22 and the second bonding film 32 is performed.
Thereby, the bonding strength between the second substrate 22 and the second bonding film 32 can be further increased. As the surface treatment, the same treatment as the surface treatment described above performed on the first substrate 21 can be applied.

また、第2の基板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、第2の基板22と第2の接合膜32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第2の基板22の構成材料には、前述した第1の基板21の構成材料と同様のもの、すなわち、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用いることができる。
また、このようなものを有する表面が得られるように、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、第2の接合膜32に対して特に強固に接合可能な第2の基板22が得られる。
In addition, depending on the constituent material of the second substrate 22, the bonding strength between the second substrate 22 and the second bonding film 32 is sufficiently high without performing the surface treatment as described above. The constituent material of the second substrate 22 that can obtain such an effect is the same as the constituent material of the first substrate 21 described above, that is, various metal-based materials, various silicon-based materials, various glass-based materials, and the like. Can be used.
In addition, a second substrate that can be particularly strongly bonded to the second bonding film 32 by appropriately performing various surface treatments as described above so as to obtain a surface having such a material. 22 is obtained.

また、表面処理に代えて、第2の基板22の第2の接合膜32を形成すべき領域には、あらかじめ、第2の接合膜32との密着性を高める機能を有する中間層を形成しておくのが好ましい。これにより、かかる中間層を介して第2の基板22と第2の接合膜32とを接合することになり、最終的に、より接合強度の高い接合体5が得られるようになる。
かかる中間層の構成材料には、前述の第1の基板21に形成する中間層の構成材料と同様のものを用いることができる。
Further, instead of the surface treatment, an intermediate layer having a function of improving the adhesion with the second bonding film 32 is formed in advance in the region where the second bonding film 32 of the second substrate 22 is to be formed. It is preferable to keep it. As a result, the second substrate 22 and the second bonding film 32 are bonded via the intermediate layer, and finally, the bonded body 5 with higher bonding strength can be obtained.
As the constituent material of the intermediate layer, the same constituent material as that of the intermediate layer formed on the first substrate 21 described above can be used.

[1−4]次に、図1(a)に示すように、第1の基板21上に第1の接合膜31を形成することにより、第1の接合膜付き基材11を得るとともに、第2の基板22上に第2の接合膜32を形成することにより、第2の接合膜付き基材12を得る。
ここで、第1の基板21および第2の基板22上にそれぞれ形成された第1の接合膜31および第2の接合膜32は、第1の基板21と第2の基板22との間に位置し、これら基板21、22同士の接合を担うものである。
[1-4] Next, as shown in FIG. 1 (a), by forming the first bonding film 31 on the first substrate 21, the first substrate 11 with the bonding film is obtained. By forming the second bonding film 32 on the second substrate 22, the base material 12 with the second bonding film is obtained.
Here, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 respectively formed on the first substrate 21 and the second substrate 22 are between the first substrate 21 and the second substrate 22. It is located and bears joining of these substrates 21 and 22.

第1の接合膜31は、第1の金属原子M1と、有機成分で構成された脱離基303とを含むものであり、第2の接合膜32は、第1の金属原子M1よりも融点の低い第2の金属原子M2と、有機成分で構成された脱離基とを含むものである。
かかる構成の接合膜31、32にエネルギーが付与されると、各接合膜31、32の表面351、352付近に存在する脱離基が各接合膜31、32から脱離する。そして、この各接合膜31、32は、脱離基の脱離によって、その表面のエネルギーを付与した領域に、接着性が発現するという機能を有するものである。
本発明の接合方法は、これら第1の接合膜31および第2の接合膜32を用いて接合体5を得る点に特徴を有する。
なお、これら第1の接合膜31および第2の接合膜32の構成については、後に詳述する。
The first bonding film 31 includes a first metal atom M1 and a leaving group 303 composed of an organic component, and the second bonding film 32 has a melting point higher than that of the first metal atom M1. Second metal atom M2 having a low height and a leaving group composed of an organic component.
When energy is applied to the bonding films 31 and 32 having such a configuration, a leaving group existing in the vicinity of the surfaces 351 and 352 of the bonding films 31 and 32 is released from the bonding films 31 and 32. Each of the bonding films 31 and 32 has a function of exhibiting adhesiveness in a region to which energy of the surface is imparted by elimination of the leaving group.
The bonding method of the present invention is characterized in that the bonded body 5 is obtained using the first bonding film 31 and the second bonding film 32.
The configuration of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 will be described in detail later.

[2]次に、第1の接合膜付き基材11の第1の接合膜31、および第2の接合膜付き基材12の第2の接合膜32に対してそれぞれエネルギーを付与する。
ここで、各接合膜31、32に、それぞれエネルギーを付与すると、各接合膜31、32では、図4、5に示すように、脱離基303の結合手が切れて各接合膜31、32の表面351、352付近から脱離し、脱離基303が脱離した後には、活性手304が各接合膜31、32の表面351、352付近に生じる。これにより、各接合膜31、32の表面351、352に接着性が発現する。なお、図4は、脱離基303がメチル基の場合である。
このような状態の第1の接合膜付き基材11および第2の接合膜付き基材12は、第1の接合膜31および第2の接合膜32を互いに密着させることにより、化学的結合に基づいて互いに接合可能なものとなる。
[2] Next, energy is applied to the first bonding film 31 of the first substrate 11 with the bonding film and the second bonding film 32 of the substrate 12 with the second bonding film, respectively.
Here, when energy is applied to each of the bonding films 31 and 32, in each of the bonding films 31 and 32, as shown in FIGS. After the release from the vicinity of the surfaces 351 and 352 and the elimination of the leaving group 303, active hands 304 are generated in the vicinity of the surfaces 351 and 352 of the bonding films 31 and 32. As a result, adhesiveness is developed on the surfaces 351 and 352 of the bonding films 31 and 32. FIG. 4 shows the case where the leaving group 303 is a methyl group.
The base material 11 with the first bonding film and the base material 12 with the second bonding film in such a state are brought into chemical bonding by bringing the first bonding film 31 and the second bonding film 32 into close contact with each other. Based on this, they can be joined to each other.

ここで、第1の接合膜31および第2の接合膜32に付与するエネルギーは、いかなる方法を用いて付与されるものであってもよいが、例えば、第1の接合膜31および第2の接合膜32にエネルギー線を照射する方法、第1の接合膜31および第2の接合膜32を加熱する方法、第1の接合膜31および第2の接合膜32に圧縮力(物理的エネルギー)を付与する方法、第1の接合膜31および第2の接合膜32をプラズマに曝す(プラズマエネルギーを付与する)方法、第1の接合膜31および第2の接合膜32をオゾンガスに曝す(化学的エネルギーを付与する)方法等が挙げられる。中でも、本実施形態では、第1の接合膜31および第2の接合膜32にエネルギーを付与する方法として、特に、第1の接合膜31および第2の接合膜32にエネルギー線を照射する方法を用いるのが好ましい。かかる方法は、第1の接合膜31および第2の接合膜32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ので、エネルギーを付与する方法として好適に用いられる。   Here, the energy applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 may be applied using any method. For example, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 may be applied. A method of irradiating the bonding film 32 with energy rays, a method of heating the first bonding film 31 and the second bonding film 32, and a compressive force (physical energy) on the first bonding film 31 and the second bonding film 32 , A method of exposing the first bonding film 31 and the second bonding film 32 to plasma (applying plasma energy), and a method of exposing the first bonding film 31 and the second bonding film 32 to ozone gas (chemical) And the like). Among these, in the present embodiment, as a method for applying energy to the first bonding film 31 and the second bonding film 32, in particular, a method for irradiating the first bonding film 31 and the second bonding film 32 with energy rays. Is preferably used. Since this method can apply energy relatively easily and efficiently to the first bonding film 31 and the second bonding film 32, it is preferably used as a method for applying energy.

このうち、エネルギー線としては、例えば、紫外線、レーザ光のような光、X線、γ線、電子線、イオンビームのような粒子線等や、またはこれらのエネルギー線を2種以上組み合わせたものが挙げられる。
これらのエネルギー線の中でも、特に、波長126〜300nm程度の紫外線を用いるのが好ましい(図1(b)参照)。かかる範囲内の紫外線によれば、付与されるエネルギー量が最適化されるので、第1の接合膜31および第2の接合膜32中の脱離基303を確実に脱離させることができる。これにより、第1の接合膜31および第2の接合膜32の特性(機械的特性、化学的特性等)が低下するのを防止しつつ、第1の接合膜31および第2の接合膜32に接着性を確実に発現させることができる。
Among these, as energy rays, for example, light such as ultraviolet rays and laser beams, X-rays, γ rays, electron beams, particle beams such as ion beams, etc., or a combination of two or more of these energy rays Is mentioned.
Among these energy rays, it is particularly preferable to use ultraviolet rays having a wavelength of about 126 to 300 nm (see FIG. 1B). With ultraviolet rays within such a range, the amount of energy applied is optimized, so that the leaving group 303 in the first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be reliably released. Accordingly, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are prevented from being deteriorated in the characteristics (mechanical characteristics, chemical characteristics, etc.) of the first bonding film 31 and the second bonding film 32. Adhesiveness can be reliably expressed.

また、紫外線によれば、広い範囲をムラなく短時間に処理することができるので、脱離基303の脱離を効率よく行わせることができる。さらに、紫外線には、例えば、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、紫外線の波長は、より好ましくは、126〜200nm程度とされる。
また、UVランプを用いる場合、その出力は、第1の接合膜31および第2の接合膜32の面積に応じて異なるが、1mW/cm〜1W/cm程度であるのが好ましく、5mW/cm〜50mW/cm程度であるのがより好ましい。なお、この場合、UVランプと各接合膜31、32との離間距離は、1〜10mm程度とするのが好ましく、1〜5mm程度とするのがより好ましい。
In addition, since ultraviolet rays can be processed in a short time without unevenness, the leaving group 303 can be efficiently eliminated. Furthermore, ultraviolet rays also have the advantage that they can be generated with simple equipment such as UV lamps.
The wavelength of the ultraviolet light is more preferably about 126 to 200 nm.
Further, when a UV lamp is used, its output varies depending on the areas of the first bonding film 31 and the second bonding film 32, but is preferably about 1 mW / cm 2 to 1 W / cm 2. More preferably, it is about / cm 2 to 50 mW / cm 2 . In this case, the separation distance between the UV lamp and each of the bonding films 31 and 32 is preferably about 1 to 10 mm, and more preferably about 1 to 5 mm.

また、紫外線を照射する時間は、第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352付近の脱離基303を脱離し得る程度の時間、すなわち、第1の接合膜31および第2の接合膜32に必要以上に紫外線が照射されない程度の時間とするのが好ましい。これにより、第1の接合膜31および第2の接合膜32が変質・劣化するのを効果的に防止することができる。具体的には、紫外線の光量、第1の接合膜31および第2の接合膜32の構成材料等に応じて若干異なるものの、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。
In addition, the time for irradiating the ultraviolet rays is such a time that the leaving groups 303 near the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be released, that is, the first bonding film 31. The second bonding film 32 is preferably set to a time that does not irradiate the ultraviolet rays more than necessary. Thereby, it is possible to effectively prevent the first bonding film 31 and the second bonding film 32 from being altered or deteriorated. Specifically, although it varies slightly depending on the amount of ultraviolet light, the constituent materials of the first bonding film 31 and the second bonding film 32, etc., it is preferably about 0.5 to 30 minutes, and preferably 1 to 10 minutes. More preferred is the degree.
Moreover, although an ultraviolet-ray may be irradiated continuously in time, you may irradiate intermittently (pulse form).

一方、レーザ光としては、例えば、エキシマレーザのようなパルス発振レーザ(パルスレーザ)、炭酸ガスレーザ、半導体レーザのような連続発振レーザ等が挙げられる。中でも、パルスレーザが好ましく用いられる。パルスレーザでは、第1の接合膜31および第2の接合膜32のレーザ光が照射された部分に経時的に熱が蓄積され難いので、蓄積された熱による各接合膜31、32の変質・劣化を確実に防止することができる。すなわち、パルスレーザによれば、第1の接合膜31および第2の接合膜32の内部にまで蓄積された熱の影響がおよぶのを、防止することができる。   On the other hand, examples of the laser light include a pulsed laser (pulse laser) such as an excimer laser, a continuous wave laser such as a carbon dioxide laser, and a semiconductor laser. Among these, a pulse laser is preferably used. In the pulse laser, heat hardly accumulates with time in the portions of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 that have been irradiated with the laser beam. Deterioration can be reliably prevented. That is, according to the pulse laser, it is possible to prevent the heat accumulated in the first bonding film 31 and the second bonding film 32 from being affected.

また、パルスレーザのパルス幅は、熱の影響を考慮した場合、できるだけ短い方が好ましい。具体的には、パルス幅が1ps(ピコ秒)以下であるのが好ましく、500fs(フェムト秒)以下であるのがより好ましい。パルス幅を前記範囲内にすれば、レーザ光照射に伴って第1の接合膜31および第2の接合膜32に生じる熱の影響を、的確に抑制することができる。なお、パルス幅が前記範囲内程度に小さいパルスレーザは、「フェムト秒レーザ」と呼ばれる。   The pulse width of the pulse laser is preferably as short as possible in consideration of the influence of heat. Specifically, the pulse width is preferably 1 ps (picosecond) or less, and more preferably 500 fs (femtosecond) or less. When the pulse width is within the above range, the influence of heat generated in the first bonding film 31 and the second bonding film 32 due to laser light irradiation can be accurately suppressed. A pulse laser having a pulse width as small as the above range is called a “femtosecond laser”.

また、レーザ光の波長は、特に限定されないが、例えば、200〜1200nm程度であるのが好ましく、400〜1000nm程度であるのがより好ましい。
また、レーザ光のピーク出力は、パルスレーザの場合、パルス幅によって異なるが、0.1〜10W程度であるのが好ましく、1〜5W程度であるのがより好ましい。
さらに、パルスレーザの繰り返し周波数は、0.1〜100kHz程度であるのが好ましく、1〜10kHz程度であるのがより好ましい。パルスレーザの周波数を前記範囲内に設定することにより、レーザ光を照射した部分の温度が著しく上昇して、第1の接合膜31および第2の接合膜32に含まれる有機成分の一部が残存した状態で、脱離基303を第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352付近から確実に切断することができる。
The wavelength of the laser light is not particularly limited, but is preferably about 200 to 1200 nm, and more preferably about 400 to 1000 nm.
In the case of a pulse laser, the peak output of the laser light varies depending on the pulse width, but is preferably about 0.1 to 10 W, and more preferably about 1 to 5 W.
Furthermore, the repetition frequency of the pulse laser is preferably about 0.1 to 100 kHz, and more preferably about 1 to 10 kHz. By setting the frequency of the pulse laser within the above range, the temperature of the portion irradiated with the laser light is remarkably increased, and a part of the organic components contained in the first bonding film 31 and the second bonding film 32 is reduced. In the remaining state, the leaving group 303 can be reliably cut from the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32.

なお、このようなレーザ光の各種条件は、レーザ光を照射された部分の温度が、好ましくは常温(室温)〜600℃程度、より好ましくは200〜600℃程度、さらに好ましくは300〜400℃程度になるように適宜調整されるのが好ましい。これにより、レーザ光を照射した部分の温度が著しく上昇して、第1の接合膜31および第2の接合膜32に含まれる有機成分の一部が残存した状態で、脱離基303を第1の接合膜31および第2の接合膜32から確実に切断することができる。   The various conditions of such laser light are such that the temperature of the portion irradiated with the laser light is preferably from room temperature (room temperature) to about 600 ° C., more preferably about 200 to 600 ° C., and even more preferably 300 to 400 ° C. It is preferable to adjust as appropriate. As a result, the temperature of the portion irradiated with the laser beam is remarkably increased, and the leaving group 303 is moved in the state where a part of the organic component contained in the first bonding film 31 and the second bonding film 32 remains. The first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be reliably cut.

また、第1の接合膜31および第2の接合膜32に照射するレーザ光は、その焦点を、第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352に合わせた状態で、この表面351、352に沿って走査されるようにするのが好ましい。これにより、レーザ光の照射によって発生した熱が、表面351、352付近に局所的に蓄積されることとなる。その結果、第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352に存在する脱離基303を選択的に脱離させることができる。   In addition, the laser light applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 is in a state where the focal points are aligned with the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32. It is preferable to scan along the surfaces 351 and 352. Thereby, the heat generated by the laser light irradiation is accumulated locally in the vicinity of the surfaces 351 and 352. As a result, the leaving group 303 present on the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be selectively released.

また、第1の接合膜31および第2の接合膜32に対するエネルギー線の照射は、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、中でも、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、エネルギー線の照射をより簡単に行うことができる。
このように、エネルギー線を照射する方法によれば、第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352付近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各基板21、22および各接合膜31、32の変質・劣化を防止することができる。
Further, the energy beam irradiation to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 may be performed in any atmosphere, and specifically, air, an oxidizing gas atmosphere such as oxygen, hydrogen A reducing gas atmosphere, an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, or a reduced pressure (vacuum) atmosphere in which these atmospheres are decompressed. Among these, it is particularly preferable to perform in an air atmosphere. Thereby, it is not necessary to spend time and cost to control the atmosphere, and irradiation of energy rays can be performed more easily.
Thus, according to the method of irradiating energy rays, it is easy to selectively apply energy to the vicinity of the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32. For example, it is possible to prevent deterioration and deterioration of the substrates 21 and 22 and the bonding films 31 and 32 due to energy application.

また、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。このため、第1の接合膜31および第2の接合膜32から脱離する脱離基303の脱離量を調整することが可能となる。このように脱離基303の脱離量を調整することにより、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12との間の接合強度を容易に制御することができる。   Moreover, according to the method of irradiating energy rays, the magnitude of energy to be applied can be easily adjusted with high accuracy. For this reason, it becomes possible to adjust the desorption amount of the leaving group 303 desorbed from the first bonding film 31 and the second bonding film 32. By adjusting the amount of elimination of the leaving group 303 in this manner, the bonding strength between the first substrate with a bonding film 11 and the second substrate with a bonding film 12 can be easily controlled. .

すなわち、脱離基303の脱離量を多くすることにより、第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352付近に、より多くの活性手が生じるため、第1の接合膜31および第2の接合膜32に発現する接着性をより高めることができる。一方、脱離基303の脱離量を少なくすることにより、第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352付近に生じる活性手を少なくし、第1の接合膜31および第2の接合膜32に発現する接着性を抑えることができる。
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。
さらに、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。
That is, by increasing the amount of elimination of the leaving group 303, more active hands are generated in the vicinity of the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32. The adhesiveness expressed in the bonding film 31 and the second bonding film 32 can be further increased. On the other hand, by reducing the amount of elimination of the leaving group 303, the number of active hands generated in the vicinity of the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 is reduced, and the first bonding film 31. In addition, the adhesiveness developed in the second bonding film 32 can be suppressed.
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.
Furthermore, according to the method of irradiating energy rays, a large amount of energy can be applied in a short time, so that the energy can be applied more efficiently.

ここで、エネルギーが付与される前の第1の接合膜31および第2の接合膜32は、図4に示すように、それら表面351、352付近に脱離基303を有している。かかる第1の接合膜31および第2の接合膜32にエネルギーを付与すると、脱離基303(図4では、メチル基)が第1の接合膜31および第2の接合膜32から脱離する。これにより、図5に示すように、第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352に活性手304が生じ、活性化される。その結果、第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352に接着性が発現する。   Here, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 before energy is applied have a leaving group 303 in the vicinity of their surfaces 351 and 352, as shown in FIG. When energy is applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32, the leaving group 303 (methyl group in FIG. 4) is released from the first bonding film 31 and the second bonding film 32. . As a result, as shown in FIG. 5, active hands 304 are generated on the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 and are activated. As a result, adhesiveness develops on the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32.

なお、本明細書中において、第1の接合膜31および第2の接合膜32が「活性化された」状態とは、上述のように第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352および内部の脱離基303が脱離して、各接合膜31、32の構成原子において終端化されていない結合手(以下、「未結合手」または「ダングリングボンド」とも言う。)が生じた状態の他、この未結合手が水酸基(OH基)によって終端化された状態、さらに、これらの状態が混在した状態を含めて、第1の接合膜31および第2の接合膜32が「活性化された」状態と言うこととする。   In this specification, the state in which the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are “activated” means that the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are as described above. Each of the surfaces 351 and 352 and the internal leaving group 303 are desorbed, and bonds that are not terminated in the constituent atoms of the bonding films 31 and 32 (hereinafter also referred to as “unbonded hands” or “dangling bonds”). In addition to the state in which the unbonded hands are terminated by a hydroxyl group (OH group), and the state in which these states are mixed, the first bonding film 31 and the second bonding are included. Let us say that the membrane 32 is “activated”.

したがって、活性手304とは、図5に示すように、未結合手(ダングリングボンド)、または未結合手が水酸基によって終端化されたもののことを言う。このような活性手304が存在するようにすれば、第1の接合膜31と第2の接合膜32とが特に強固な接合が可能となる。
なお、後者の状態(未結合手が水酸基によって終端化された状態)は、例えば、各接合膜31、32に対して大気雰囲気中でエネルギー線を照射することにより、大気中の水分が未結合手を終端化することによって、容易に生成されることとなる。
Therefore, the active hand 304 means a dangling bond (dangling bond) or a dangling bond terminated by a hydroxyl group as shown in FIG. If such active hands 304 are present, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be bonded particularly firmly.
The latter state (the state in which the dangling bonds are terminated by a hydroxyl group) is obtained by, for example, irradiating the bonding films 31 and 32 with energy rays in the atmospheric air so that moisture in the air is not bonded. It is easily generated by terminating the hand.

また、本実施形態では、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜基材12とを貼り合わせる前に、あらかじめ、第1の接合膜31および第2の接合膜32に対してエネルギーを付与する場合について説明しているが、かかるエネルギーの付与は、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とを貼り合わせる(重ね合わせる)際、または貼り合わせた(重ね合わせた)後に行うようにしてもよい。なお、このような場合については、後述する第2実施形態において説明する。   In the present embodiment, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are preliminarily bonded to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 before the first bonding film-coated substrate 11 and the second bonding film substrate 12 are bonded together. Although the case where energy is applied is described, such energy application is performed when the first substrate 11 with a bonding film and the second substrate 12 with a bonding film are bonded (overlapped) or bonded. It may be performed after (overlapping). Such a case will be described in a second embodiment to be described later.

[3]次に、活性化させた第1の接合膜31と第2の接合膜32と(各接合膜同士)が密着するように、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12と(各接合膜付き基材同士)を貼り合わせる(図1(c)参照)。これにより、前記工程[2]において、第1の接合膜31および第2の接合膜32に接着性が発現していることから、第1の接合膜31と第2の接合膜32とが化学的に結合して一体化される。   [3] Next, the substrate 11 with the first bonding film and the second bonding are so arranged that the activated first bonding film 31 and second bonding film 32 (each bonding film) are in close contact with each other. The base material 12 with a film | membrane and (base materials with each bonding film) are bonded together (refer FIG.1 (c)). Thereby, in the said process [2], since adhesiveness has expressed in the 1st joining film 31 and the 2nd joining film 32, the 1st joining film 31 and the 2nd joining film 32 are chemical. Combined and integrated.

また、前記工程[2]で活性化された第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352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[2]の終了後、できるだけ早く本工程[3]を行うようにするのが好ましい。具体的には、前記工程[2]の終了後、60分以内に本工程[3]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、第1の接合膜31および第2の接合膜32の表面が十分な活性状態を維持しているので、本工程で第1の接合膜付き基材11(第1の接合膜31)と第2の接合膜付き基材12(第2の接合膜32)とを貼り合わせて、確実に接合体5を得ることができる。   Further, the active states of the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 activated in the step [2] are gradually reduced over time. For this reason, it is preferable to perform this process [3] as soon as possible after completion of the process [2]. Specifically, after the completion of the step [2], the step [3] is preferably performed within 60 minutes, and more preferably within 5 minutes. Within this time, the surfaces of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are maintained in a sufficiently active state. Therefore, in this step, the first substrate 11 with the bonding film (first The bonding body 31) and the second substrate 12 with the bonding film (second bonding film 32) can be bonded together to reliably obtain the bonded body 5.

換言すれば、活性化させる前の第1の接合膜31および第2の接合膜32は、それぞれ、第1の金属原子M1および第2の金属原子M2と、有機成分で構成される脱離基303とを含む接合膜であるため、化学的に比較的安定であり、耐候性に優れている。このため、活性化させる前の第1の接合膜31および第2の接合膜32は、長期にわたる保存に適したものとなる。したがって、そのような第1の接合膜31および第2の接合膜32を備えた第1の接合膜付き基材11および第2の接合膜付き基材12を多量に製造または購入して保存しておき、本工程の貼り合わせを行う直前に、必要な個数のみに前記工程[2]に記載したエネルギーの付与を行うようにすれば、接合体5の製造効率の観点から有効である。   In other words, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 before activation are the leaving group composed of the first metal atom M1 and the second metal atom M2 and the organic component, respectively. Therefore, it is chemically relatively stable and has excellent weather resistance. Therefore, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 before being activated are suitable for long-term storage. Therefore, a large amount of the first substrate 11 with the bonding film 11 and the second substrate 12 with the bonding film including the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are manufactured and purchased and stored. In addition, it is effective from the viewpoint of manufacturing efficiency of the bonded body 5 if the energy described in the step [2] is applied to only a necessary number immediately before performing the bonding in the present step.

[4] 次に、図2(a)に示すように、第1の接合膜31および第2の接合膜32を加熱する。
本発明では、第1の接合膜31と第2の接合膜32とにそれぞれ含まれている第1の金属原子と第2の金属原子とでは、それらの融点が第2の金属原子M2の方が低いものが選択されており、この第2の金属原子M2が選択的に溶融する温度まで加熱する。
これにより、第2の接合膜32に含まれる第2の金属原子M2が第1の接合膜31側に拡散し、その結果、図2(b)に示すような、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接合強度がより向上した接合体5を得ることができる。なお、接合体5の接合強度が向上するメカニズムについては後に詳述する。
[4] Next, as shown in FIG. 2A, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are heated.
In the present invention, the melting point of the first metal atom and the second metal atom respectively contained in the first bonding film 31 and the second bonding film 32 is higher than that of the second metal atom M2. Is selected and is heated to a temperature at which the second metal atom M2 is selectively melted.
Thereby, the second metal atoms M2 contained in the second bonding film 32 diffuse to the first bonding film 31 side, and as a result, the first bonding film 31 and the first bonding film 31 as shown in FIG. A bonded body 5 with improved bonding strength with the second bonding film 32 can be obtained. The mechanism for improving the bonding strength of the bonded body 5 will be described in detail later.

なお、接合体5を加熱する際の温度は、第2の金属原子M2の融点よりも高く、また第1の金属原子M1よりも低く、さらに接合体5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250℃以下とされ、より好ましくは100〜160℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、接合体5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5の接合強度をより確実に高めることができる。
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。
さらに、第1の接合膜31および第2の接合膜32は、いかなる方法で加熱されてもよいが、例えば、接合体5をヒータを用いて加熱する方法、接合体5に赤外線を照射する方法、火炎に接合体5を接触させる方法等の各種方法で加熱することができる。
The temperature at which the bonded body 5 is heated is particularly limited as long as it is higher than the melting point of the second metal atom M2, lower than the first metal atom M1, and lower than the heat resistance temperature of the bonded body 5. However, it is preferably 250 ° C. or lower, more preferably about 100 to 160 ° C. By heating at a temperature in such a range, it is possible to reliably increase the bonding strength of the bonded body 5 while reliably preventing the bonded body 5 from being altered or deteriorated by heat.
The heating time is not particularly limited, but is preferably about 1 to 30 minutes.
Furthermore, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 may be heated by any method. For example, a method of heating the bonded body 5 using a heater, a method of irradiating the bonded body 5 with infrared rays It can be heated by various methods such as bringing the joined body 5 into contact with a flame.

このようにして得られた接合体5では、従来の接合方法で用いられていた接着剤のように、主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、共有結合のような強固な化学的結合に基づいて、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とが接合されている。このため、接合体5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、かかる方法によれば、従来の固体接合のように、高温(例えば、700℃以上)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第1の基板21および第2の基板22をも、接合に供することができる。
In the joined body 5 obtained in this way, the adhesive mainly used in the conventional joining method is not a bond based on a physical bond such as an anchor effect, but a strong bond such as a covalent bond. Based on the chemical bond, the first substrate 11 with the bonding film and the second substrate 12 with the bonding film are bonded. For this reason, the joined body 5 is extremely difficult to peel off, and joining unevenness or the like hardly occurs.
Further, according to such a method, unlike the conventional solid bonding, since the heat treatment at a high temperature (for example, 700 ° C. or higher) is not required, the first substrate 21 made of a material having low heat resistance and the first substrate 21 Two substrates 22 can also be used for bonding.

以上のようにして、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とが接合され、図2(b)に示すような接合体5が得られる。
なお、図2(b)では、第1の接合膜付き基材11の第1の接合膜31の全面を覆うように第2の接合膜付き基材12を重ね合わせているが、これらの相対的な位置は、互いにずれていてもよい。すなわち、第1の接合膜31から第2の接合膜付き基材12がはみ出るように、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とが重ね合わされていてもよい。
As described above, the first base material 11 with the bonding film and the second base material 12 with the bonding film are bonded to obtain the bonded body 5 as shown in FIG.
In FIG. 2B, the second substrate 12 with the bonding film is overlaid so as to cover the entire surface of the first bonding film 31 of the substrate 11 with the first bonding film. The general positions may be shifted from each other. That is, the base material 11 with the first bonding film and the base material 12 with the second bonding film may be overlapped so that the base material 12 with the second bonding film protrudes from the first bonding film 31. .

なお、従来のシリコン基板同士を直接接合するような固体接合では、接合に供される基板の表面を活性化させても、その活性状態は、大気中で数秒〜数十秒程度の極めて短時間しか維持することができなかった。このため、表面の活性化を行った後、接合する2つの基板を貼り合わせる等の作業に要する時間を、十分に確保することができないという問題があった。   In addition, in the conventional solid bonding where the silicon substrates are directly bonded to each other, even if the surface of the substrate used for bonding is activated, the active state is an extremely short time of about several seconds to several tens of seconds in the atmosphere. It could only be maintained. For this reason, there has been a problem that it is not possible to sufficiently secure the time required for operations such as bonding the two substrates to be bonded after the surface activation.

これに対し、本発明によれば、比較的長時間に亘って活性状態を維持することができる。このため、貼り合わせ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。なお、比較的長時間に亘って活性状態を維持し得ることは、有機成分で構成される脱離基303が脱離した活性化状態が安定化していることに起因しているものと推察される。
また、第1の接合膜31および第2の接合膜32を介して第1の基板21と第2の基板22とを接合しているため、第1の基板21や第2の基板22の構成材料に制約がないという利点もある。
On the other hand, according to the present invention, the active state can be maintained for a relatively long time. For this reason, the time required for the bonding operation can be sufficiently secured, and the efficiency of the bonding operation can be increased. The fact that the active state can be maintained for a relatively long time is presumed to be due to the stabilization of the activated state in which the leaving group 303 composed of the organic component is eliminated. The
In addition, since the first substrate 21 and the second substrate 22 are bonded via the first bonding film 31 and the second bonding film 32, the configuration of the first substrate 21 and the second substrate 22. There is also an advantage that there are no restrictions on the material.

以上のことから、本発明によれば、第1の基板21および第2の基板22の各構成材料の選択の幅をそれぞれ広げることができる。
また、固体接合では、接合膜を介していないため、第1の基板21と第2の基板22との間の熱膨張率に大きな差がある場合、その差に基づく応力が接合界面に集中し易く、剥離等が生じるおそれがあったが、接合体(本発明の接合体)5では、第1の接合膜31および第2の接合膜32によって応力の集中が緩和され、剥離の発生を的確に抑制または防止することができる。
From the above, according to the present invention, the range of selection of each constituent material of the first substrate 21 and the second substrate 22 can be increased.
Further, since solid bonding does not involve a bonding film, when there is a large difference in the thermal expansion coefficient between the first substrate 21 and the second substrate 22, stress based on the difference is concentrated on the bonding interface. However, in the joined body (joined body of the present invention) 5, stress concentration is relaxed by the first joining film 31 and the second joining film 32, so that the occurrence of peeling is accurately performed. Can be suppressed or prevented.

このようにして得られた接合体5は、第1の基板21と第2の基板22との間の接合強度が5MPa(50kgf/cm)以上であるのが好ましく、10MPa(100kgf/cm)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5は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。そして、後述のように、接合体5を用いて、例えば液滴吐出ヘッドを構成した場合、耐久性に優れた液滴吐出ヘッドが得られる。また、本発明の接合方法によれば、第1の基板21と第2の基板22とが上記のような大きな接合強度で接合された接合体5を効率よく作製することができる。 In the joined body 5 obtained in this way, the joining strength between the first substrate 21 and the second substrate 22 is preferably 5 MPa (50 kgf / cm 2 ) or more, preferably 10 MPa (100 kgf / cm 2). ) Or more. The bonded body 5 having such bonding strength can sufficiently prevent the peeling. As will be described later, for example, when a droplet discharge head is configured using the joined body 5, a droplet discharge head having excellent durability can be obtained. Further, according to the bonding method of the present invention, the bonded body 5 in which the first substrate 21 and the second substrate 22 are bonded with such a large bonding strength can be efficiently produced.

また、本工程[4]において、接合体5の接合強度を向上させるのと同時、または、接合体5の接合強度向上させた後に、この接合体5(第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜基材12の積層体)に対して、必要に応じ、以下の2つの工程([5A]および[5B])のうちの少なくとも1つの工程(接合体5の接合強度を高める工程)を行うようにしてもよい。これにより、接合体5の接合強度のさらなる向上を図ることができる。   In addition, in this step [4], at the same time when the bonding strength of the bonded body 5 is improved or after the bonding strength of the bonded body 5 is improved, If necessary, at least one of the following two steps ([5A] and [5B]) (the bonding strength of the bonded body 5 is increased) with respect to the second bonding film substrate 12 laminate. Step) may be performed. Thereby, the joint strength of the joined body 5 can be further improved.

[5A]図3(a)に示すように、得られた接合体5を、第1の基板21と第2の基板22とが互いに近づく方向に加圧する。
これにより、第2の金属原子M2の第1の接合膜31側への拡散がより促進されるため、接合体5における接合強度をさらに高めることができる。
このとき、接合体5を加圧する際の圧力は、接合体5が損傷を受けない程度の圧力で、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5における接合強度を高めることができる。
[5A] As shown in FIG. 3A, the obtained bonded body 5 is pressurized in a direction in which the first substrate 21 and the second substrate 22 approach each other.
Thereby, the diffusion of the second metal atom M2 toward the first bonding film 31 is further promoted, so that the bonding strength in the bonded body 5 can be further increased.
At this time, the pressure at the time of pressurizing the bonded body 5 is a pressure that does not damage the bonded body 5 and is preferably as high as possible. Thereby, the joint strength in the joined body 5 can be increased in proportion to the pressure.

なお、この圧力は、第1の基板21および第2の基板22の各構成材料や各厚さ、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、第1の基板21および第2の基板22の各構成材料や各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5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、第1の基板21および第2の基板22の各構成材料によっては、第1の基板21および第2の基板22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5を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くしても、接合強度の向上を図ることができる。
In addition, what is necessary is just to adjust this pressure suitably according to conditions, such as each constituent material of each of the 1st board | substrate 21 and the 2nd board | substrate 22, each thickness, and a joining apparatus. Specifically, it is preferably about 0.2 to 10 MPa, preferably about 1 to 5 MPa, although it varies slightly depending on the constituent materials and thicknesses of the first substrate 21 and the second substrate 22. Is more preferable. Thereby, the joining strength of the joined body 5 can be reliably increased. Note that this pressure may exceed the upper limit, but depending on the constituent materials of the first substrate 21 and the second substrate 22, the first substrate 21 and the second substrate 22 may be damaged. There is a fear.
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 body 5 is pressed, the more the bonding strength can be improved even if the pressing time is shortened.

[5B] 図3(b)に示すように、得られた接合体5に紫外線を照射する。
これにより、第1の接合膜31側に拡散した第2の金属原子M2と、第1の接合膜31中に含まれる第1の金属原子M1との間に形成される化学結合を増加させ、接合体5の接合強度を特に高めることができる。
このとき照射される紫外線の条件は、前記工程[2]に示した紫外線の条件と同等にすればよい。
また、本工程[5B]を行う場合、第1の基板21および第2の基板22のうち、いずれか一方が透光性を有していることが必要である。そして、透光性を有する基板側から、紫外線を照射することにより、第1の接合膜31および第2の接合膜32に対して確実に紫外線を照射することができる。
[5B] As shown in FIG. 3B, the obtained bonded body 5 is irradiated with ultraviolet rays.
Thereby, the chemical bond formed between the second metal atom M2 diffused to the first bonding film 31 side and the first metal atom M1 included in the first bonding film 31 is increased. The joint strength of the joined body 5 can be particularly increased.
The conditions of the ultraviolet rays irradiated at this time may be equivalent to the conditions of the ultraviolet rays shown in the step [2].
Moreover, when performing this process [5B], it is required for either one of the 1st board | substrate 21 and the 2nd board | substrate 22 to have translucency. Then, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be reliably irradiated with ultraviolet rays by irradiating the ultraviolet rays from the light-transmitting substrate side.

以上のような工程を行うことにより、第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352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、第1の接合膜31と第2の接合膜32との一体化がより進行する。その結果、接合体5を、第1の接合膜31と第2の接合膜32とがほぼ完全に一体化された接合膜を備えるものとすることができる。   By performing the above steps, the dehydration condensation of hydroxyl groups and the recombination of dangling bonds on the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are promoted. Then, the integration of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 further proceeds. As a result, the bonded body 5 can include a bonding film in which the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are almost completely integrated.

ここで、前述したように、本発明の接合方法では、第1基板21と第2の基板22とを、第1の接合膜31および第2の接合膜32を用いて接合するところに特徴を有している。以下、第1の接合膜31および第2の接合膜32について詳述する。
第1の接合膜31は、第1の金属原子M1と、有機成分で構成される脱離基303を含むものである。また、第2の接合膜32は、第1の金属原子M1よりも融点が低い第2の金属原子M2と、有機成分で構成される脱離基303とを含むものである。
Here, as described above, the bonding method of the present invention is characterized in that the first substrate 21 and the second substrate 22 are bonded using the first bonding film 31 and the second bonding film 32. Have. Hereinafter, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 will be described in detail.
The first bonding film 31 includes a first metal atom M1 and a leaving group 303 composed of an organic component. The second bonding film 32 includes a second metal atom M2 having a melting point lower than that of the first metal atom M1 and a leaving group 303 composed of an organic component.

換言すれば、第1の接合膜31と第2の接合膜32とは、含有する金属原子の種類が異なり、第2の金属原子M2の方が第1の金属原子M1よりも融点が低いこと以外は、脱離基303を備える同様の構成の接合膜である(図3参照)。このような第1の接合膜31および第2の接合膜32は、エネルギーが付与されると、脱離基303が第1の接合膜31および第2の接合膜32の少なくとも各表面351、352付近から脱離し、図4に示すように、第1の接合膜31および第2の接合膜32の少なくとも各表面351、352付近に、活性手304が生じるものである。   In other words, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are different in the type of metal atoms contained, and the second metal atom M2 has a lower melting point than the first metal atom M1. Other than the above, the bonding film has the same configuration including the leaving group 303 (see FIG. 3). When energy is applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32, the leaving group 303 forms at least the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32. As shown in FIG. 4, active hands 304 are generated near at least the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 as shown in FIG.

そして、第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352付近に活性手304が生じることにより、第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、第1の接合膜付き基材11および第2の接合膜付き基材12は、互いに高い寸法精度で、第1の接合膜31および第2の接合膜32により強固に効率よく接合可能なものとなる。   Then, active hands 304 are generated in the vicinity of the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32, so that the surfaces 351 and 352 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are generated. Adhesiveness is developed. When such adhesiveness develops, the first substrate 11 with the bonding film and the second substrate 12 with the bonding film are more strongly reinforced with the first bonding film 31 and the second bonding film 32 with high dimensional accuracy. It becomes possible to join efficiently.

本発明では、特に、第1の金属原子M1よりも第2の金属原子M2の方が、融点が低く、前記工程[4]において、第1の接合膜31および第2の接合膜32を第2の金属原子M2が溶融するまで加熱した際に、第2の金属原子M2が第1の接合膜31側を拡散するため、得られる接合体5は、第1の接合膜31と第2の接合膜32とがより強固に接合したものとなる。   In the present invention, in particular, the second metal atom M2 has a lower melting point than the first metal atom M1, and in the step [4], the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are formed in the first step. When the second metal atom M2 is heated until it is melted, the second metal atom M2 diffuses on the first bonding film 31 side, so that the obtained bonded body 5 includes the first bonding film 31 and the second bonding film 31. The bonding film 32 is more firmly bonded.

また、第1の接合膜31および第2の接合膜32は、それぞれ、第1の金属原子M1および第2の金属原子M2と、有機成分で構成される脱離基303とを含むもの、すなわち有機金属膜であることから、変形し難い強固な膜となる。このため、第1の接合膜31および第2の接合膜32自体が寸法精度の高いものとなり、最終的に得られる接合体5においても、寸法精度が高いものが得られる。   Further, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 each include a first metal atom M1 and a second metal atom M2 and a leaving group 303 composed of an organic component, that is, Since it is an organic metal film, it is a strong film that is difficult to deform. For this reason, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 themselves have high dimensional accuracy, and the bonded body 5 finally obtained also has high dimensional accuracy.

このような第1の接合膜31および第2の接合膜32は、流動性を有さない固体状をなすものである。このため、従来から用いられている、流動性を有する液状または粘液状(半固形状)の接着剤に比べて、接着層(第1の接合膜31および第2の接合膜32)の厚さや形状がほとんど変化しない。したがって、第1の接合膜付き基材11および接合膜付き基材12を用いて得られた接合体5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。
また、本発明では、第1の接合膜31および第2の接合膜32は、導電性を有するものであるのが好ましい。これにより、後述する接合体5において、第1の接合膜31および第2の接合膜32を配線基板が備える配線や、その端子等に適用することができる。
The first bonding film 31 and the second bonding film 32 are in a solid state having no fluidity. For this reason, the thickness of the adhesive layer (the first bonding film 31 and the second bonding film 32) is higher than that of a liquid or viscous liquid (semi-solid) adhesive having fluidity, which has been conventionally used. The shape hardly changes. Therefore, the dimensional accuracy of the joined body 5 obtained by using the first base material 11 with the bonding film and the base material 12 with the bonding film is remarkably higher than the conventional one. Furthermore, since the time required for curing the adhesive is not required, strong bonding can be achieved in a short time.
In the present invention, it is preferable that the first bonding film 31 and the second bonding film 32 have conductivity. Thereby, in the bonded body 5 to be described later, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be applied to wirings provided in the wiring board, terminals thereof, and the like.

以上のような第1の接合膜31および第2の接合膜32としての機能が好適に発揮されるように、第1の金属原子M1および第2の金属原子M2と、脱離基303との組み合わせが適宜選択される。
具体的には、第1の金属原子M1および第2の金属原子M2としては、それぞれ、例えば、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、各種ランタノイド元素、各種アクチノイド元素のような遷移金属元素、Li、Be、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Rb、Sr、Cd、In、Sn、Sb、Cs、Ba、Tl、Pb、Bi、Poのような典型金属元素等が挙げられる他、金属セレンや金属テルルのような金属性を備える典型非金属をも用いることができる。
The first metal atom M1 and the second metal atom M2 and the leaving group 303 are formed so that the functions as the first bonding film 31 and the second bonding film 32 as described above are suitably exhibited. A combination is appropriately selected.
Specifically, as the first metal atom M1 and the second metal atom M2, for example, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo , Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, various lanthanoid elements, transition metal elements such as various actinoid elements, Li, Be, Na, Mg, Al , K, Ca, Zn, Ga, Rb, Sr, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, Tl, Pb, Bi, Po, and other typical metal elements, as well as metal selenium and metal tellurium Typical non-metals having such metallic properties can also be used.

ここで、例えば、遷移金属元素は、各遷移金属元素間で、最外殻電子の数が異なることのみの差異であるため、物性が類似している。そして、遷移金属は、一般に、硬度や融点が高く、電気伝導性および熱伝導性が高い。このため、各金属原子として遷移金属元素を用いた場合、第1の接合膜31および第2の接合膜32に発現する接着性をより高めることができるとともに、第1の接合膜31および第2の接合膜32の導電性をより高めることができる。   Here, for example, transition metal elements are similar in physical properties because they are different only in the number of outermost electrons among the transition metal elements. Transition metals generally have high hardness and melting point, and high electrical conductivity and thermal conductivity. For this reason, when a transition metal element is used as each metal atom, the adhesiveness expressed in the first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be further enhanced, and the first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be improved. The conductivity of the bonding film 32 can be further increased.

これらの中から、第1の接合膜31および第2の接合膜32に付与すべき特性を考慮しつつ、第2の金属原子M2が第1の金属原子M1よりも融点が低くなるように、第1の金属原子M1および第2の金属原子M2が選択される。
例えば、第1の接合膜31に優れた導電性を発揮させるために、第1の金属原子M1として、Cu、AlおよびAgのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いた場合、その導電性を考慮しつつ、これらよりも融点が低い金属原子が第2の金属原子M2として選択される。
Among these, in consideration of the characteristics to be imparted to the first bonding film 31 and the second bonding film 32, the second metal atom M2 has a lower melting point than the first metal atom M1. The first metal atom M1 and the second metal atom M2 are selected.
For example, when the first bonding film 31 is used in combination with one or more of Cu, Al and Ag as the first metal atom M1 in order to exhibit excellent conductivity, the conductivity In consideration of the properties, a metal atom having a lower melting point than these is selected as the second metal atom M2.

より具体的には、第1の金属原子M1として例えばCuを選択した場合、導電性と融点を考慮して、第2の金属原子M2としては、In、Se、Sn、Pb、ZnおよびAl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たものが用いられる。これらの中でも、接合体5の耐熱温度を考慮して前記工程[4]で接合体5を加熱する際の温度は好ましくは250℃以下とされるため、第2の金属原子M2としては250℃よりも融点が低い、In(156℃)、Se(220℃)およびSn(232℃)のうちの1種または2種以上を組み合わせたものが好適に用いられる。
また、これらのうちCu、Al、Ag、Zn、PbおよびIn等の金属原子を含有する第1の接合膜31および第2の接合膜32を後述する有機金属化学気相成長法を用いて成膜する場合には、これらの金属原子を含む金属錯体等を原材料として用いて、比較的容易かつ均一な膜厚の第1の接合膜31および第2の接合膜32を成膜することができる。
More specifically, when, for example, Cu is selected as the first metal atom M1, in consideration of conductivity and melting point, the second metal atom M2 includes In, Se, Sn, Pb, Zn, Al, etc. A combination of one or more of these is used. Among these, since the temperature at which the bonded body 5 is heated in the step [4] is preferably 250 ° C. or less in consideration of the heat-resistant temperature of the bonded body 5, the second metal atom M 2 is 250 ° C. A combination of one or more of In (156 ° C.), Se (220 ° C.) and Sn (232 ° C.) having a lower melting point is preferably used.
Of these, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 containing metal atoms such as Cu, Al, Ag, Zn, Pb and In are formed by using a metal organic chemical vapor deposition method to be described later. In the case of forming a film, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 having a relatively easy and uniform film thickness can be formed using a metal complex containing these metal atoms as a raw material. .

ここで、本発明において、前記工程[2]で、第1の接合膜31および第2の接合膜32にエネルギーを付与することにより、これらの各表面351、352に接着性が発現し、前記工程[3]で、この接着性により、第1の接合膜31および第2の接合膜32同士が互いに接合するのは、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察される。   Here, in the present invention, by applying energy to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 in the step [2], adhesiveness is expressed on each of the surfaces 351 and 352, and In the step [3], the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are bonded to each other due to this adhesiveness in either or both of the following two mechanisms (i) and (ii). It is guessed that it is based on.

(i) 例えば、第1の接合膜31の表面351および第2の接合膜32の表面352に、それぞれ、水酸基が露出している場合を例に説明すると、第1の接合膜付き基材11の第1の接合膜31と第2の接合膜付き基材12の第2の接合膜32とが接触するように、これらを貼り合わせたとき、第1の接合膜31の表面351に存在する水酸基と、第2の接合膜32の表面352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、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とが接合されると推察される。   (I) For example, the case where hydroxyl groups are exposed on the surface 351 of the first bonding film 31 and the surface 352 of the second bonding film 32 will be described as an example. When these are bonded so that the first bonding film 31 and the second bonding film 32 of the second substrate 12 with the bonding film are in contact with each other, the first bonding film 31 exists on the surface 351 of the first bonding film 31. The hydroxyl group and the hydroxyl group present on the surface 352 of the second bonding film 32 attract each other by hydrogen bonding, and an attractive force is generated between the hydroxyl groups. It is presumed that the first base material 11 with the bonding film and the second base material 12 with the bonding film are bonded by this attractive force.

また、この水素結合によって互いに引き合う水酸基同士は、温度条件等によって、脱水縮合を伴って表面から切断される。その結果、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12との接触界面では、水酸基が結合していた結合手同士が結合する。これにより、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とがより強固に接合されると推察される。   Further, the hydroxyl groups attracting each other by the hydrogen bond are cleaved from the surface with dehydration condensation depending on the temperature condition or the like. As a result, at the contact interface between the base material 11 with the first bonding film and the base material 12 with the second bonding film, the bonding hands to which the hydroxyl groups are bonded are bonded. Thereby, it is guessed that the 1st base material 11 with a bonding film and the 2nd base material 12 with a bonding film are joined more firmly.

(ii) 第1の接合膜付き基材11および第2の接合膜付き基材12同士を貼り合わせると、第1の接合膜31および第2の接合膜32の各表面351、352付近に生じた終端化されていない結合手(未結合手)同士が、直接または雰囲気中に含まれる酸素原子を取り込みながら再結合する。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、第1の接合膜31および第2の接合膜32に含まれる第1の金属原子M1と第2の金属原子M2が互いに直接または酸素原子を介して接合することにより、第1の接合膜31と第2の接合膜32とが一体化する。   (Ii) When the base material 11 with the first bonding film and the base material 12 with the second bonding film are bonded together, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are generated near the surfaces 351 and 352. Bonds that are not terminated (unbonded bonds) recombine directly or while taking in oxygen atoms contained in the atmosphere. Since this recombination occurs in a complicated manner so as to overlap (entangle) with each other, a network-like bond is formed at the bonding interface. Accordingly, the first metal atom M1 and the second metal atom M2 included in the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are bonded to each other directly or via an oxygen atom, whereby the first bonding is performed. The film 31 and the second bonding film 32 are integrated.

以上のような(i)または(ii)のメカニズムにより、第1の接合膜31と第2の接合膜32とが接合されるが、本発明では、さらに、第2の金属原子M2が第1の金属原子M1よりも融点が低く、前記工程[4]において、第1の接合膜31および第2の接合膜32を、第2の接合膜32に含まれる第2の金属原子M2が溶融するまで加熱するようになっている。これにより、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接着強度をより高めることができ、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とがより強固に接合された接合体5を得ることができる。
以上のように、前記工程[4]における、第1の接合膜31および第2の接合膜32の加熱により第1の接合膜31と第2の接合膜32との接着強度がより高まるのは、次のようなメカニズムによるものと推察される。
The first bonding film 31 and the second bonding film 32 are bonded by the mechanism (i) or (ii) as described above. In the present invention, the second metal atom M2 is further added to the first metal film M1. The melting point is lower than that of the metal atom M1, and in the step [4], the second metal atom M2 contained in the second bonding film 32 is melted in the first bonding film 31 and the second bonding film 32. Until it heats up. Thereby, the adhesive strength of the 1st joining film 31 and the 2nd joining film 32 can be raised more, and the base material 11 with the 1st joining film and the base material 12 with the 2nd joining film are stronger. The joined body 5 joined to the substrate can be obtained.
As described above, the bonding strength between the first bonding film 31 and the second bonding film 32 is further increased by heating the first bonding film 31 and the second bonding film 32 in the step [4]. This is probably due to the following mechanism.

ここで、前記工程[3]の後に、第1の接合膜31と第2の接合膜32とが互いに接合する接合界面を見ると、互いに接触する2つの接合膜31、32の各表面351、352は、共に凹凸面で構成されていると考えられる。そのため、上記のような(i)または(ii)のメカニズムにより形成される第1の接合膜31と第2の接合膜32との接合は、各表面351、352が互いに接触する接触点において形成される。   Here, after the step [3], when the bonding interface where the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are bonded to each other is viewed, the surfaces 351 of the two bonding films 31 and 32 that are in contact with each other, Both 352 are considered to be composed of uneven surfaces. Therefore, the bonding between the first bonding film 31 and the second bonding film 32 formed by the mechanism (i) or (ii) described above is formed at the contact point where the surfaces 351 and 352 contact each other. Is done.

このような状態で、各表面351、352において互いに接合する第1の接合膜31および第2の接合膜32を、第2の接合膜32に含まれる第2の金属原子M2が溶融するまで加熱すると、溶融した第2の金属原子M2が第1の接合膜31側に拡散し、凹凸面で構成される第1の接合膜31の内部まで入り込むことになる。その結果、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接触面積が増大し、これにより、(i)または(ii)のメカニズムによる第1の接合膜31と第2の接合膜32との間の接合が新たに形成されるため、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接着強度がより向上するものと推察される。
なお、第1の接合膜31と第2の接合膜32とが共に導電性を有するものである場合では、上記のような接触面積の増大により、これら接合膜31、32同士間における抵抗値も低下するものと推察される。
In such a state, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 bonded to each other on the surfaces 351 and 352 are heated until the second metal atom M2 included in the second bonding film 32 is melted. Then, the melted second metal atom M2 diffuses to the first bonding film 31 side and enters into the first bonding film 31 constituted by the uneven surface. As a result, the contact area between the first bonding film 31 and the second bonding film 32 increases, and thereby the first bonding film 31 and the second bonding film 32 by the mechanism (i) or (ii). It is presumed that the bonding strength between the first bonding film 31 and the second bonding film 32 is further improved since the bonding between the first bonding film 31 and the second bonding film 32 is further formed.
In the case where both the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are conductive, the resistance value between the bonding films 31 and 32 is also increased due to the increase in the contact area as described above. It is assumed that it will decline.

また、このように第2の金属原子M2を溶融させて第1の接合膜31と第2の接合膜32との接着強度を高める方法は、後述するような気相成膜法を用いて成膜された第1の接合膜31と第2の接合膜32との接合に好適に適用される。
これは、気相成膜法を用いて成膜された第1の接合膜31および第2の接合膜32は、ともに、有機金属材料に含まれる金属原子と、有機物の一部が残存したものとが堆積されて形成されたものであるため、複数の微細な粒子が積層された構成となっている。したがって、かかる構成の第1の接合膜31および第2の接合膜32に、第2の金属原子M2を溶融させて第1の接合膜31と第2の接合膜32との接着強度を高める本発明の接合方法を適用すれば、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接触面積をより効果的に増大させることができるため、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接着強度がさらに向上することとなる。
さらに、第2の接合膜32が、粒子状をなしているとその融点が降下することから、かかる観点からも、粒子状をなす第1の接合膜31と第2の接合膜32との接合に、本発明の接合方法を適用することは有用である。
Further, the method of melting the second metal atom M2 and increasing the adhesive strength between the first bonding film 31 and the second bonding film 32 in this way is performed by using a vapor phase film forming method as described later. It is suitably applied to the bonding of the formed first bonding film 31 and second bonding film 32.
This is because both the first bonding film 31 and the second bonding film 32 formed by using the vapor deposition method have the metal atoms contained in the organometallic material and a part of the organic substance remaining. Is formed by stacking a plurality of fine particles. Therefore, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 configured as described above are melted with the second metal atom M2 to increase the adhesive strength between the first bonding film 31 and the second bonding film 32. If the bonding method of the invention is applied, the contact area between the first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be increased more effectively, so the first bonding film 31 and the second bonding film The adhesive strength with 32 will be further improved.
Further, since the melting point of the second bonding film 32 is lowered when the second bonding film 32 has a particle shape, the bonding between the first bonding film 31 and the second bonding film 32 having the particle shape is also performed from this viewpoint. In addition, it is useful to apply the bonding method of the present invention.

また、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接合では、第1の金属原子M1と第2の金属原子M2とで異種の金属原子を用いるので、これらのイオン化傾向に差が生じることになるが、この第1の金属原子M1と第2の金属原子M2との標準電極電位の差が、3.0mV以上となっているのが好ましく、5.0mV以上となっているのがより好ましい。   Further, in the bonding between the first bonding film 31 and the second bonding film 32, different metal atoms are used for the first metal atom M1 and the second metal atom M2, so there is a difference in their ionization tendency. As a result, the difference in standard electrode potential between the first metal atom M1 and the second metal atom M2 is preferably 3.0 mV or more, more preferably 5.0 mV or more. Is more preferable.

ここで、前述したような(i)および(ii)のメカニズムのいずれで第1の接合膜31と第2の接合膜32とが接合する場合であっても、各接合膜31、32中に含まれる金属原子同士が酸素原子を介して結合することがある。このような金属原子同士の結合は、第1の接合膜31中に含まれる第1の金属原子M1と第2の接合膜32中に含まれる第2の金属原子M2との間で行われたときに、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接合に寄与するが、各接合膜31、32中に含まれる金属原子M1、M2同士の間で行われたときには、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接合に寄与しない。   Here, even if the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are bonded by any of the mechanisms (i) and (ii) as described above, The contained metal atoms may be bonded through oxygen atoms. Such bonding between metal atoms was performed between the first metal atom M1 included in the first bonding film 31 and the second metal atom M2 included in the second bonding film 32. Sometimes, it contributes to the bonding between the first bonding film 31 and the second bonding film 32, but when it is performed between the metal atoms M 1 and M 2 included in each bonding film 31, 32, This does not contribute to the bonding between the bonding film 31 and the second bonding film 32.

そのため、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接着強度(接合強度)を向上させるには、酸素原子を介して第1の金属原子M1と第2の金属原子M2とが結合するものの割合を向上させる必要があるが、本発明では、第1の接合膜31および第2の接合膜32に含まれる金属原子として異種のものを用い、第1の金属原子M1と第2の金属原子M2のイオン化傾向に差が生じるようになっている。   Therefore, in order to improve the adhesive strength (bonding strength) between the first bonding film 31 and the second bonding film 32, the first metal atom M1 and the second metal atom M2 are bonded via an oxygen atom. In the present invention, different metal atoms are used as the metal atoms contained in the first bonding film 31 and the second bonding film 32, and the first metal atoms M1 and the second metal atoms are separated from each other. A difference is caused in the ionization tendency of the metal atom M2.

このようなイオン化傾向の差があると、第1の金属原子M1に対する還元剤として第2の金属原子M2を作用させることができるため、酸素原子を介して第1の金属原子M1同士が結合しているものから、酸素原子を引き抜き、酸素原子を介した第1の金属原子M1と第2の金属原子M2との結合を優先的に形成することができ、これにより、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接合強度を向上させることができる。
このような第1の金属原子M1と第2の金属原子M2との組み合わせとしては、例えば、CuとInとの組み合わせ、CuとSeとの組み合わせ、CuとSnとの組み合わせ等が挙げられる。
If there is such a difference in ionization tendency, the second metal atom M2 can act as a reducing agent for the first metal atom M1, so that the first metal atoms M1 are bonded to each other via an oxygen atom. Thus, oxygen atoms can be extracted from the first metal atoms M1 and the bonds between the first metal atoms M1 and the second metal atoms M2 via the oxygen atoms can be formed preferentially, whereby the first bonding film 31 can be formed. The bonding strength between the second bonding film 32 and the second bonding film 32 can be improved.
Examples of the combination of the first metal atom M1 and the second metal atom M2 include a combination of Cu and In, a combination of Cu and Se, a combination of Cu and Sn, and the like.

また、第1の接合膜31および第2の接合膜32に導電性を付与する場合には、第2の金属原子M2は、酸化状態と非酸化状態の双方で導電性を発揮するものであるのが好ましい。これにより、第2の金属原子M2は、非酸化状態のものと、還元剤として作用して酸化状態のもの(酸化物)の双方が導電性を発揮するので、酸化物が非導電性を示す第2の金属原子M2を用いた場合と比較して、第1の接合膜31と第2の接合膜32(特に第2の接合膜32)により優れた導電性を付与することができる。
このような第2の金属原子M2としては、例えば、In、ZnおよびSn等が挙げられる。
Further, in the case where conductivity is imparted to the first bonding film 31 and the second bonding film 32, the second metal atom M2 exhibits conductivity in both an oxidized state and a non-oxidized state. Is preferred. As a result, both the non-oxidized state of the second metal atom M2 and the oxidized state (oxide) acting as a reducing agent exhibit conductivity, so that the oxide exhibits non-conductivity. Compared with the case where the second metal atom M2 is used, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 (particularly, the second bonding film 32) can impart superior conductivity.
Examples of the second metal atom M2 include In, Zn, and Sn.

また、脱離基303は、前述したように、第1の接合膜31および第2の接合膜32から脱離することにより、第1の接合膜31および第2の接合膜32に活性手を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基303には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないよう第1の接合膜31および第2の接合膜32に確実に結合しているものが好適に選択される。   Further, as described above, the leaving group 303 is desorbed from the first bonding film 31 and the second bonding film 32, so that the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are activated. It behaves like generating. Accordingly, the energy is applied to the leaving group 303 relatively easily and uniformly, but when the energy is not applied, the first bonding film 31 and the second bonding film 303 are prevented from being detached. Those that are securely bonded to the bonding film 32 are preferably selected.

具体的には、脱離基303としては、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも1種を含む原子団が好適に選択される。かかる脱離基303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303は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、第1の接合膜付き基材11および第2の接合膜付き基材12の接着性をより高度なものとすることができる。   Specifically, as the leaving group 303, an atomic group containing a carbon atom as an essential component and containing at least one of a hydrogen atom, a nitrogen atom, a phosphorus atom, a sulfur atom and a halogen atom is suitably selected. Such a leaving group 303 is relatively excellent in bond / elimination selectivity by energy application. For this reason, such a leaving group 303 can sufficiently satisfy the above-described necessity, and the adhesiveness of the first substrate with a bonding film 11 and the second substrate with a bonding film 12 can be improved. It can be more advanced.

より具体的には、原子団(基)としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、カルボキシル基の他、前記アルキル基の末端がイソシアネート基、アミノ基およびスルホン酸基等で終端しているもの等が挙げられる。
以上のような原子団の中でも、脱離基303は、特に、アルキル基を含有するものが好ましい。アルキル基を含有する脱離基303は、化学的な安定性が高いため、脱離基303としてアルキル基を備える第1の接合膜31および第2の接合膜32は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
More specifically, examples of the atomic group (group) include an alkyl group such as a methyl group and an ethyl group, an alkoxy group such as a methoxy group and an ethoxy group, and a carboxyl group, and the end of the alkyl group is an isocyanate group. And those terminated with a group, an amino group, a sulfonic acid group, and the like.
Among the atomic groups as described above, the leaving group 303 is particularly preferably one containing an alkyl group. Since the leaving group 303 containing an alkyl group has high chemical stability, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 each having an alkyl group as the leaving group 303 have weather resistance and chemical resistance. It will be excellent.

また、かかる構成の第1の接合膜31および第2の接合膜32において、それぞれに含まれる金属原子と炭素原子との存在比は、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。金属原子と炭素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、第1の接合膜31および第2の接合膜32の安定性が高くなり、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とをより強固に接合することができるようになる。また、第1の接合膜31および第2の接合膜32を優れた導電性を発揮するものとすることができる。   In the first bonding film 31 and the second bonding film 32 having such a configuration, the abundance ratio of metal atoms and carbon atoms contained in each is preferably about 3: 7 to 7: 3. : It is more preferable that it is about 6-6: 4. By setting the abundance ratio of metal atoms and carbon atoms to be within the above range, the stability of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 is increased, and the first substrate 11 with bonding film and It becomes possible to join the base material 12 with the second bonding film more firmly. Further, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 can exhibit excellent conductivity.

また、第1の接合膜31および第2の接合膜32の平均厚さは、それぞれ、1〜1000nm程度であるのが好ましく、50〜800nm程度であるのがより好ましい。第1の接合膜31および第2の接合膜32の平均厚さを前記範囲内とすることにより、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とを接合した接合体5の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより強固に接合することができる。
すなわち、第1の接合膜31および第2の接合膜32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、第1の接合膜31および第2の接合膜32の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、接合体5の寸法精度が著しく低下するおそれがある。
Further, the average thickness of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 is preferably about 1 to 1000 nm, and more preferably about 50 to 800 nm. Bonding in which the average thickness of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 is within the above range to bond the first substrate 11 with the bonding film and the second substrate 12 with the bonding film. These can be joined more firmly while preventing the dimensional accuracy of the body 5 from being significantly lowered.
That is, when the average thickness of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 is less than the lower limit value, sufficient bonding strength may not be obtained. On the other hand, when the average thickness of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 exceeds the upper limit, the dimensional accuracy of the bonded body 5 may be significantly reduced.

以上説明したような第1の接合膜31および第2の接合膜32は、いかなる方法で成膜してもよいが、例えば、I:金属原子で構成される金属膜に、脱離基(有機成分)303を含む有機物を、金属膜のほぼ全体に付与して第1の接合膜31および第2の接合膜32を形成する方法、II:金属原子で構成される金属膜に、脱離基(有機成分)303を含む有機物を、金属膜の表面付近に選択的に付与(化学修飾)して第1の接合膜31および第2の接合膜32を形成する方法、III:金属原子と、脱離基(有機成分)303を含む有機物とを有する有機金属材料を原材料として気相成膜法を用いて第1の接合膜31および第2の接合膜32を形成する方法が挙げられる。これらの中でも、IIIの方法により第1の接合膜31および第2の接合膜32を成膜するのが好ましい。かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ、均一な膜厚の第1の接合膜31および第2の接合膜32を形成することができる。   The first bonding film 31 and the second bonding film 32 described above may be formed by any method. For example, a leaving group (organic) is formed on a metal film composed of I: metal atoms. Component) The organic substance containing 303 is applied to almost the entire metal film to form the first bonding film 31 and the second bonding film 32, II: a leaving group on the metal film composed of metal atoms (Organic component) 303 is a method of selectively providing (chemically modifying) an organic substance near the surface of the metal film to form the first bonding film 31 and the second bonding film 32, III: a metal atom, Examples thereof include a method of forming the first bonding film 31 and the second bonding film 32 by using a vapor phase film forming method using an organometallic material having an organic substance including a leaving group (organic component) 303 as a raw material. Among these, it is preferable to form the first bonding film 31 and the second bonding film 32 by the method III. According to such a method, it is possible to form the first bonding film 31 and the second bonding film 32 with a uniform film thickness in a relatively simple process.

以下、IIIの方法、すなわち金属原子と、脱離基(有機成分)303を含む有機物とを有する有機金属材料を原材料として気相成膜法を用いて第1の接合膜31および第2の接合膜32を形成する方法を代表に説明する。
なお、気相成膜法としては、有機金属化学気相成長法の他、真空蒸着法、スパッタリング法のような物理的気相成膜法を用いることができるが、有機金属化学気相成長法を用いれば有機金属材料中に含まれる有機物から比較的容易に脱離基303を残存させることができることから、以下では、有機金属化学気相成長法を用いることとする。
また、第1の接合膜31および第2の接合膜32の成膜では、原材料として用いる有機金属材料中に含まれる金属原子の種類が異なるだけ、すなわち、第1の金属原子M1および第2の金属原子M2を含む有機金属材料をそれぞれ用いる点が異なるだけであるため、以下では、第1の接合膜31を成膜することとする。
Hereinafter, the first bonding film 31 and the second bonding are performed by the vapor deposition method using the method III, that is, an organic metal material having a metal atom and an organic substance containing a leaving group (organic component) 303 as a raw material. A method for forming the film 32 will be described as a representative.
In addition to the metal organic chemical vapor deposition method, a physical vapor deposition method such as a vacuum deposition method or a sputtering method can be used as the vapor deposition method. Since the leaving group 303 can be left relatively easily from the organic substance contained in the organometallic material, the organometallic chemical vapor deposition method will be used hereinafter.
In the formation of the first bonding film 31 and the second bonding film 32, only the types of metal atoms contained in the organometallic material used as a raw material are different, that is, the first metal atoms M1 and the second bonding films 32 are formed. Since the only difference is that each of the organometallic materials containing the metal atom M2 is used, the first bonding film 31 is formed below.

まず、第1の接合膜31の成膜方法を説明するのに先立って、第1の接合膜31を成膜する際に用いられる成膜装置200について説明する。
図5は、本発明の接合方法に用いられる成膜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5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図5に示す成膜装置200は、有機金属化学気相成長法(以下、「MOCVD法」と省略することもある。)による第1の接合膜31の形成をチャンバー211内で行えるように構成されている。
First, prior to describing the method of forming the first bonding film 31, the film forming apparatus 200 used when forming the first bonding film 31 will be described.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing a film forming apparatus used in the bonding method of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 5 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
The film forming apparatus 200 shown in FIG. 5 is configured so that the first bonding film 31 can be formed in the chamber 211 by a metal organic chemical vapor deposition method (hereinafter sometimes abbreviated as “MOCVD method”). Has been.

具体的には、成膜装置200は、チャンバー(真空チャンバー)211と、このチャンバー211内に設置され、第1の基板21(成膜対象物)を保持する基板ホルダー(成膜対象物保持部)212と、チャンバー211内に、気化または霧化した有機金属材料を供給する有機金属材料供給手段260と、チャンバー211内を低還元性雰囲気下とするためのガスを供給するガス供給手段270と、チャンバー211内の排気をして圧力を制御する排気手段230と、基板ホルダー212を加熱する加熱手段(図示せず)とを有している。   Specifically, the film forming apparatus 200 includes a chamber (vacuum chamber) 211 and a substrate holder (film forming object holding unit) that is installed in the chamber 211 and holds the first substrate 21 (film forming object). ) 212, an organometallic material supplying means 260 for supplying a vaporized or atomized organometallic material into the chamber 211, and a gas supplying means 270 for supplying a gas for making the inside of the chamber 211 under a low reducing atmosphere , An exhaust means 230 for exhausting the chamber 211 and controlling the pressure, and a heating means (not shown) for heating the substrate holder 212.

基板ホルダー212は、本実施形態では、チャンバー211の底部に取り付けられている。この基板ホルダー212は、モータの作動により回動可能となっている。これにより、第1の基板21上に第1の接合膜31を均質かつ均一な厚さで成膜することができる。
また、基板ホルダー212の近傍には、それぞれ、これらを覆うことができるシャッター221が配設されている。このシャッター221は、第1の基板21および第1の接合膜31が不要な雰囲気等に曝されるのを防ぐためのものである。
The substrate holder 212 is attached to the bottom of the chamber 211 in this embodiment. The substrate holder 212 can be rotated by the operation of a motor. As a result, the first bonding film 31 can be formed on the first substrate 21 with a uniform and uniform thickness.
Further, in the vicinity of the substrate holder 212, a shutter 221 that can cover them is provided. The shutter 221 is for preventing the first substrate 21 and the first bonding film 31 from being exposed to an unnecessary atmosphere or the like.

有機金属材料供給手段260は、チャンバー211に接続されている。この有機金属材料供給手段260は、固形状の有機金属材料を貯留する貯留槽262と、気化または霧化した有機金属材料をチャンバー211内に送気するキャリアガスを貯留するガスボンベ265と、キャリアガスと気化または霧化した有機金属材料をチャンバー211内に導くガス供給ライン261と、ガス供給ライン261の途中に設けられたポンプ264およびバルブ263とで構成されている。かかる構成の有機金属材料供給手段260では、貯留槽262は、加熱手段を有しており、この加熱手段の作動により固形状の有機金属材料を加熱して気化し得るようになっている。そのため、バルブ263を開放した状態で、ポンプ264を作動させて、キャリアガスをガスボンベ265から貯留槽262に供給すると、このキャリアガスとともに気化または霧化した有機金属材料が、供給ライン261内を通過してチャンバー211内に供給されるようになっている。
なお、キャリアガスとしては、特に限定されず、例えば、窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガス等が好適に用いられる。
The organometallic material supply unit 260 is connected to the chamber 211. The organometallic material supply means 260 includes a storage tank 262 that stores a solid organometallic material, a gas cylinder 265 that stores a carrier gas that feeds the vaporized or atomized organometallic material into the chamber 211, and a carrier gas. And a gas supply line 261 for introducing the vaporized or atomized organometallic material into the chamber 211, and a pump 264 and a valve 263 provided in the middle of the gas supply line 261. In the organometallic material supply means 260 having such a configuration, the storage tank 262 has a heating means, and the operation of the heating means can heat and vaporize the solid organometallic material. Therefore, when the pump 264 is operated with the valve 263 opened and the carrier gas is supplied from the gas cylinder 265 to the storage tank 262, the organometallic material vaporized or atomized together with the carrier gas passes through the supply line 261. Then, it is supplied into the chamber 211.
In addition, it does not specifically limit as carrier gas, For example, nitrogen gas, argon gas, helium gas, etc. are used suitably.

また、本実施形態では、ガス供給手段270がチャンバー211に接続されている。ガス供給手段270は、チャンバー211内を低還元性雰囲気下とするためのガスを貯留するガスボンベ275と、前記低還元性雰囲気下とするためのガスをチャンバー211内に導くガス供給ライン271と、ガス供給ライン271の途中に設けられたポンプ274およびバルブ273とで構成されている。かかる構成のガス供給手段270では、バルブ273を開放した状態で、ポンプ274を作動させると、前記低還元性雰囲気下とするためのガスが、ガスボンベ275から、供給ライン271を介して、チャンバー211内に供給されるようになっている。ガス供給手段270をかかる構成とすることにより、チャンバー211内を有機金属材料に対して確実に低還元な雰囲気とすることができる。その結果、有機金属材料を原材料としてMOCVD法を用いて第1の接合膜31を成膜する際に、有機金属材料に含まれる有機成分の少なくとも一部を脱離基303として残存させた状態で第1の接合膜31が成膜される。
チャンバー211内を低還元性雰囲気下とするためのガスとしては、特に限定されないが、例えば、窒素ガスおよびヘリウム、アルゴン、キセノンのような希ガス等が挙げられ、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。
In this embodiment, the gas supply unit 270 is connected to the chamber 211. The gas supply means 270 includes a gas cylinder 275 for storing a gas for making the inside of the chamber 211 under a low reducing atmosphere, a gas supply line 271 for guiding the gas for making the low reducing atmosphere into the chamber 211, A pump 274 and a valve 273 are provided in the middle of the gas supply line 271. In the gas supply unit 270 having such a configuration, when the pump 274 is operated with the valve 273 opened, the gas for making the low reducing atmosphere is supplied from the gas cylinder 275 through the supply line 271 to the chamber 211. It is designed to be supplied inside. With such a configuration of the gas supply unit 270, the inside of the chamber 211 can be surely set in a low reduction atmosphere with respect to the organometallic material. As a result, when the first bonding film 31 is formed using the MOCVD method using the organometallic material as a raw material, at least a part of the organic component contained in the organometallic material is left as the leaving group 303. A first bonding film 31 is formed.
The gas for bringing the inside of the chamber 211 into a low reducing atmosphere is not particularly limited, and examples thereof include nitrogen gas and rare gases such as helium, argon, and xenon. A combination of more than one species can be used.

なお、有機金属材料として、後述する2,4−ペンタジオネート−銅(II)や[Cu(hfac)(VTMS)]、ビス(ジピバロイルメタナイト)銅[Cu(DPM)]、ビス(ジピバロイルメタナイト)インジウム[In(DPM)]のようなβジケトンを配位子とするβジケトン系錯体等のように分子構造中に酸素原子を含有するものを用いる場合には、低還元性雰囲気下とするためのガスに、水素ガスを添加するのが好ましい。これにより、酸素原子に対する還元性を向上させることができ、第1の接合膜31に過度の酸素原子が残存することなく、第1の接合膜31を成膜することができる。その結果、この第1の接合膜31は、膜中における金属酸化物の存在率が低いものとなり、優れた導電性を発揮することとなる。 In addition, as organometallic materials, 2,4-pentadionate-copper (II) and [Cu (hfac) (VTMS)], bis (dipivaloylmethanite) copper [Cu (DPM) 2 ], bis described below, are used. (Dipivaloylmethanite) When using a compound containing an oxygen atom in a molecular structure such as a β-diketone complex having a β-diketone as a ligand such as indium [In (DPM) 2 ], It is preferable to add hydrogen gas to the gas for achieving a low reducing atmosphere. Thereby, the reducibility with respect to oxygen atoms can be improved, and the first bonding film 31 can be formed without excessive oxygen atoms remaining in the first bonding film 31. As a result, the first bonding film 31 has a low abundance of metal oxide in the film and exhibits excellent conductivity.

また、キャリアガスとして前述した窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガスのうちの少なくとも1種を用いる場合には、このキャリアガスに低還元性雰囲気下とするためのガスとしての機能をも発揮させることができる。
また、排気手段230は、ポンプ232と、ポンプ232とチャンバー211とを連通する排気ライン231と、排気ライン231の途中に設けられたバルブ233とで構成されており、チャンバー211内を所望の圧力に減圧し得るようになっている。
In addition, when at least one of the nitrogen gas, argon gas and helium gas described above is used as the carrier gas, the carrier gas can also exhibit a function as a gas for providing a low reducing atmosphere. it can.
The exhaust means 230 includes a pump 232, an exhaust line 231 that communicates the pump 232 and the chamber 211, and a valve 233 provided in the middle of the exhaust line 231. The pressure can be reduced.

以上のような構成の成膜装置200を用いてMOCVD法により、以下のようにして第1の基板21上に第1の接合膜31が形成される。
[1] まず、第1の基板21を用意する。そして、この第1の基板21を成膜装置200のチャンバー211内に搬入し、基板ホルダー212に装着(セット)する。
The first bonding film 31 is formed on the first substrate 21 by the MOCVD method using the film forming apparatus 200 configured as described above.
[1] First, the first substrate 21 is prepared. Then, the first substrate 21 is carried into the chamber 211 of the film forming apparatus 200 and mounted (set) on the substrate holder 212.

[2] 次に、排気手段230を動作させ、すなわちポンプ232を作動させた状態でバルブ233を開くことにより、チャンバー211内を減圧状態にする。この減圧の程度(真空度)は、特に限定されないが、1×10−7〜1×10−4Torr程度であるのが好ましく、1×10−6〜1×10−5Torr程度であるのがより好ましい。
また、ガス供給手段270を動作させ、すなわちポンプ274を作動させた状態でバルブ273を開くことにより、チャンバー211内に、低還元性雰囲気下とするためのガスを供給して、チャンバー211内を低還元性雰囲気下とする。ガス供給手段270による前記ガスの流量は、特に限定されないが、0.1〜10sccm程度であるのが好ましく、0.5〜5sccm程度であるのがより好ましい。
[2] Next, the exhaust means 230 is operated, that is, the valve 233 is opened while the pump 232 is operated, so that the inside of the chamber 211 is decompressed. The degree of vacuum (degree of vacuum) is not particularly limited, but is preferably about 1 × 10 −7 to 1 × 10 −4 Torr, preferably about 1 × 10 −6 to 1 × 10 −5 Torr. Is more preferable.
Further, the gas supply means 270 is operated, that is, the valve 273 is opened while the pump 274 is operated, so that a gas for making a low reducing atmosphere is supplied into the chamber 211, Under a low reducing atmosphere. The flow rate of the gas by the gas supply means 270 is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 10 sccm, and more preferably about 0.5 to 5 sccm.

さらに、このとき、加熱手段を動作させ、基板ホルダー212を加熱する。基板ホルダー212の温度は、形成する第1の接合膜31の種類、すなわち、第1の接合膜31を形成する際に用いる原材料の種類によっても若干異なるが、80〜300℃程度で有るのが好ましく、100〜275℃程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、後述する有機金属材料を用いて、優れた接着性を有する第1の接合膜31を成膜することができる。   Further, at this time, the heating means is operated to heat the substrate holder 212. The temperature of the substrate holder 212 is slightly different depending on the type of the first bonding film 31 to be formed, that is, the type of raw material used when forming the first bonding film 31, but is about 80 to 300 ° C. Preferably, it is about 100-275 degreeC. By setting within this range, the first bonding film 31 having excellent adhesiveness can be formed using an organometallic material described later.

[3] 次に、シャッター221を開いた状態にする。
そして、固形状の有機金属材料を貯留された貯留槽262が備える加熱手段を動作させることにより、有機金属材料を気化させた状態で、ポンプ264を動作させるとともに、バルブ263を開くことにより、気化または霧化した有機金属材料をキャリアガスとともにチャンバー内に導入する。
[3] Next, the shutter 221 is opened.
Then, by operating the heating means provided in the storage tank 262 in which the solid organic metal material is stored, the pump 264 is operated while the organic metal material is vaporized, and the valve 263 is opened to vaporize. Alternatively, the atomized organometallic material is introduced into the chamber together with the carrier gas.

このように、前記工程[2]で基板ホルダー212が加熱された状態で、チャンバー211内に、金属原子として第1の金属原子M1を含有する有機金属材料を供給すると、第1の基板21上で有機金属材料が加熱されることにより、有機金属材料中に含まれる有機物の一部が残存した状態で、第1の基板21上に第1の接合膜31を形成することができる。   As described above, when the organometallic material containing the first metal atom M1 as the metal atom is supplied into the chamber 211 in a state where the substrate holder 212 is heated in the step [2], the first substrate 21 is heated. By heating the organometallic material, the first bonding film 31 can be formed on the first substrate 21 in a state where a part of the organic substance contained in the organometallic material remains.

すなわち、MOCVD法によれば、有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存するように金属原子を含む膜を形成すれば、この有機物の一部が脱離基303としての機能を発揮する第1の接合膜31を第1の基板21上に形成することができる。
なお、MOCVD法を用いて形成された第1の接合膜31は、第1の有機金属材料および第2の有機金属材料が混合された有機金属材料に含まれる第1の金属原子M1および第2の金属原子M2と、有機物の一部が残存したものとが堆積されて形成されるため、複数の微細な粒子が積層された積層体と考えることもできる。
That is, according to the MOCVD method, if a film containing metal atoms is formed so that a part of the organic substance contained in the organometallic material remains, a part of the organic substance exhibits a function as the leaving group 303. One bonding film 31 can be formed on the first substrate 21.
Note that the first bonding film 31 formed using the MOCVD method includes the first metal atoms M1 and the second metal atoms included in the organometallic material in which the first organometallic material and the second organometallic material are mixed. Since the metal atom M2 and the one in which a part of the organic substance remains are deposited, it can be considered as a stacked body in which a plurality of fine particles are stacked.

このようなMOCVD法に用いられる、有機金属材料としては、特に限定されないが、例えば、ビス(2,6−ジメチル−2−(トリメチルシリロキシ)−3,5−ヘプタジオナト)銅(II)(Cu(SOPD);C2446CuOSi)、2,4−ペンタジオネート−銅(II)、Cu(ヘキサフルオロアセチルアセトネート)(ビニルトリメチルシラン)[Cu(hfac)(VTMS)]、Cu(ヘキサフルオロアセチルアセトネート)(2−メチル−1−ヘキセン−3−エン)[Cu(hfac)(MHY)]、Cu(パーフルオロアセチルアセトネート)(ビニルトリメチルシラン)[Cu(pfac)(VTMS)]、Cu(パーフルオロアセチルアセトネート)(2−メチル−1−ヘキセン−3−エン)[Cu(pfac)(MHY)]、ビス(ジピバロイルメタナイト)銅[Cu(DPM)、DMP:C1119]、ビス(ジピバロイルメタナイト)インジウム[In(DPM)]、トリス(ジピバロイルメタナイト)アルミニウム[Al(DPM)]、ジ(ジピバロイルメタナイト)鉛[Pb(DPM)]、トリス(ジピバロイルメタナイト)鉄[Fe(DPM)]、ビス(イソブチルピバロイルメタナイト)銅[Cu(IBPM)、IBMP:C1017]トリス(イソブチルピバロイルメタナイト)ルテニウム[Ru(IBPM)]、ビス(ジイソブチリルメタナイト)銅[Cu(DIBM)、DIBM:C15]のようなβジケトンを配位子として備えるβジケトン系錯体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq)、トリス(4−メチル−8キノリノレート)アルミニウム(III)(Almq)、(8−ヒドロキシキノリン)亜鉛(Znq)のようなキノリノール系錯体、銅フタロシアニンのようなフタロシアニン系錯体およびトリフルオロ酢酸銅、トリフルオロ酢酸イットリウム、テレフタル酸銅錯体のようなカルボン酸塩系錯体等の金属錯体、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、ジエチル亜鉛のようなアルキル金属や、その誘導体等が挙げられる。これらの中でも、有機金属材料としては、金属錯体であるのが好ましい。金属錯体を用いることにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、第1の接合膜31を確実に形成することができる。また、金属錯体の中でも、特に、βジケトン系錯体であるのがより好ましい。βジケトン系錯体を用いることにより、前記効果がより顕著に認められる。その他、βジケトン系錯体は、金属原子に酸素原子が配位しており、炭素原子のように酸素原子以外の原子が金属原子に配位している金属錯体と比較して反応性が低く安定しており、取扱いが容易である。
以上のような有機金属材料が、成膜すべき第1の接合膜31の種類に応じて、すなわち、第1の金属原子M1および脱離基303の種類に応じて選択される。
The organometallic material used in such MOCVD method is not particularly limited. For example, bis (2,6-dimethyl-2- (trimethylsilyloxy) -3,5-heptadionato) copper (II) (Cu (SOPD) 2 ; C 24 H 46 CuO 6 Si 2 ), 2,4-pentadionate-copper (II), Cu (hexafluoroacetylacetonate) (vinyltrimethylsilane) [Cu (hfac) (VTMS)] Cu (hexafluoroacetylacetonate) (2-methyl-1-hexen-3-ene) [Cu (hfac) (MHY)], Cu (perfluoroacetylacetonate) (vinyltrimethylsilane) [Cu (pfac) (VTMS)], Cu (perfluoroacetylacetonate) (2-methyl-1-hexen-3-ene) [Cu ( fac) (MHy)], bis (di-pivaloyl meth night) copper [Cu (DPM) 2, DMP : C 11 H 19 O 2], bis (di-pivaloyl meth night) indium [In (DPM) 2], Tris (dipivaloylmethanite) aluminum [Al (DPM) 3 ], di (dipivaloylmethanite) lead [Pb (DPM) 2 ], tris (dipivaloylmethanite) iron [Fe (DPM) 3 ] Bis (isobutylpivaloylmethanite) copper [Cu (IBPM) 2 , IBMP: C 10 H 17 O 2 ] tris (isobutylpivaloylmethanite) ruthenium [Ru (IBPM) 3 ], bis (diisobutyrylmethanite) copper [Cu (DIBM) 2, DIBM : C 9 H 15 O 2] β -diketone complex comprising a beta-diketone such as a ligand, tri (8-quinolinolato) aluminum (Alq 3), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (III) (Almq 3), (8-hydroxyquinoline) quinolinol complexes such as zinc (Znq 2), copper phthalocyanine Metal complexes such as phthalocyanine complexes such as copper trifluoroacetate, yttrium trifluoroacetate, and carboxylate complexes such as copper terephthalate complex, alkyl metals such as trimethylgallium, trimethylaluminum, and diethylzinc, and derivatives thereof Etc. Among these, the organometallic material is preferably a metal complex. By using the metal complex, the first bonding film 31 can be reliably formed in a state in which a part of the organic substance contained in the metal complex is left. Among metal complexes, a β-diketone complex is particularly preferable. By using a β-diketone complex, the above-mentioned effect can be recognized more remarkably. In addition, β-diketone complexes are stable with low reactivity compared to metal complexes in which oxygen atoms are coordinated to metal atoms, and atoms other than oxygen atoms are coordinated to metal atoms such as carbon atoms. And easy to handle.
The organometallic material as described above is selected according to the type of the first bonding film 31 to be formed, that is, according to the types of the first metal atom M1 and the leaving group 303.

また、本実施形態では、ガス供給手段270を動作させることにより、チャンバー211内を低還元性雰囲気下となっているが、このような雰囲気下とすることにより、第1の基板21上に純粋な金属膜が形成されることなく、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で成膜することができる。すなわち、接合膜および金属膜としての双方の特性に優れた第1の接合膜31を形成することができる。
気化または霧化した有機金属材料の流量は、0.1〜100ccm程度であるのが好ましく、0.5〜60ccm程度であるのがより好ましい。これにより、均一な膜厚で、かつ、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、第1の接合膜31を成膜することができる。
Further, in this embodiment, the gas supply means 270 is operated so that the inside of the chamber 211 is in a low reducing atmosphere. By making such an atmosphere, pure gas is formed on the first substrate 21. Without forming a metal film, it is possible to form a film in a state where a part of the organic substance contained in the organometallic material remains. That is, the first bonding film 31 having excellent characteristics as both the bonding film and the metal film can be formed.
The flow rate of the vaporized or atomized organometallic material is preferably about 0.1 to 100 ccm, and more preferably about 0.5 to 60 ccm. Accordingly, the first bonding film 31 can be formed with a uniform film thickness and with a part of the organic substance contained in the organometallic material remaining.

以上のように、第1の接合膜31を成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基303として用いる構成とすることにより、形成した金属膜等に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で第1の接合膜31を成膜することができる。
なお、有機金属材料を用いて形成された第1の接合膜31に残存する前記有機物の一部は、その全てが脱離基303として機能するものであってもよいし、その一部が脱離基303として機能するものであってもよい。
As described above, it is necessary to introduce a leaving group into the formed metal film or the like by using the residue remaining in the film as the leaving group 303 when the first bonding film 31 is formed. Therefore, the first bonding film 31 can be formed by a relatively simple process.
Note that a part of the organic substance remaining in the first bonding film 31 formed using an organometallic material may function as the leaving group 303, or a part of the organic substance may be removed. It may function as the leaving group 303.

以上のようにして、第1の接合膜31が第1の基板21上に成膜されて、第1の接合膜付き基材11を得ることができる。
なお、第2の基板22上に第2の接合膜32を成膜する場合には、有機金属材料として、第1の金属原子M1を含有するものに代えて、第2の金属原子M2を含有するものを選択して、上述したようなMOCVD法を用いて成膜することができる。
As described above, the first bonding film 31 is formed on the first substrate 21 to obtain the first substrate 11 with the bonding film.
In the case where the second bonding film 32 is formed on the second substrate 22, the organic metal material contains the second metal atom M2 instead of the one containing the first metal atom M1. A film can be formed using the MOCVD method as described above.

なお、本実施形態では、第1の接合膜31に含まれる金属原子としては、第1の金属原子M1で構成され、第2の接合膜32に含まれる金属原子としては、第2の金属原子M2で構成される場合について説明したが、かかる場合に限らず、第1の接合膜31に含まれる金属原子が第1の金属原子M1で構成される場合、第2の接合膜32には、第2の金属原子M2の他に第1の金属原子M1が含まれていてもよいし、これとは逆に、第2の接合膜32に含まれる金属原子が第2の金属原子M2で構成される場合、第1の接合膜31には、第1の金属原子M1の他に第2の金属原子M2が含まれていてもよい。   In the present embodiment, the metal atom contained in the first bonding film 31 is composed of the first metal atom M1, and the metal atom contained in the second bonding film 32 is the second metal atom. Although the case where M2 is configured has been described, the present invention is not limited thereto, and when the metal atom included in the first bonding film 31 is configured by the first metal atom M1, the second bonding film 32 includes: The first metal atom M1 may be included in addition to the second metal atom M2, and conversely, the metal atom included in the second bonding film 32 is configured by the second metal atom M2. In this case, the first bonding film 31 may include a second metal atom M2 in addition to the first metal atom M1.

≪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7および図8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7および図8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.
7 and 8 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. 7 and 8 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

以下、第2実施形態にかかる接合方法について説明するが、前記第1実施形態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は、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とを重ね合わせた後に、第1の接合膜31および第2の接合膜32にエネルギーを付与するようにしたこと以外は、前記第1実施形態と同様である。
Hereinafter, the bonding method according to the second embodiment will be described, but the description will focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted.
In the bonding method according to the present embodiment, energy is applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 after the first substrate 11 with the bonding film and the second substrate 12 with the bonding film are overlapped. Is the same as that of the first embodiment except that.

すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基材上に、第1の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第1の接合膜を形成して第1の接合膜付き基材を得るとともに、第2の基材上に、前記第1の金属原子よりも融点が低い第2の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第2の接合膜を形成して第2の接合膜付き基材を得る工程と、前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが密着するように、前記第1の接合膜付き基材と前記第2の接合膜付き基材とを重ね合わせて、積層体を得る工程と、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基を、これら接合膜から脱離させることにより、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に接着性を発現させて、前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜を、前記第2の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有する。   That is, in the bonding method according to the present embodiment, the first bonding film including the first metal atom and the leaving group composed of the organic component is formed on the first base material to form the first bonding film. A second substrate containing a bonding film-attached substrate and comprising a second metal atom having a melting point lower than that of the first metal atom and a leaving group composed of an organic component on the second substrate. Forming the bonding film to obtain the second substrate with the bonding film, and the first bonding film-coated substrate and the first bonding film so that the first bonding film and the second bonding film are in close contact with each other. A step of obtaining a laminate by superimposing a second substrate with a bonding film, and applying energy to the first bonding film and the second bonding film, the first bonding film and By removing the leaving group present near the surface of the second bonding film from the bonding film, the first bonding film and The step of obtaining adhesiveness in the second bonding film to obtain a bonded body in which the first bonding film and the second bonding film are bonded; the first bonding film and the second bonding film; Heating the bonding film until the second metal atoms are melted, thereby improving the bonding strength of the bonded body.

以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
[1]まず、前記第1実施形態と同様にして、第1の接合膜付き基材11および第2の接合膜付き基材12を得る(図7(a)参照)。
[2]次に、図7(b)に示すように、第1の接合膜31と第2の接合膜32とが密着するように、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とを重ね合わせて、積層体51を得る。
なお、この積層体51の状態では、第1の接合膜付き基材11(第1の接合膜31)と第2の接合膜付き基材12(第2の接合膜32)との間は接合されていないので、第1の接合膜付き基材11の第2の接合膜付き基材12に対する相対位置を調整することができる。これにより、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とを重ね合わせた後、これらの位置を容易に微調整することができる。その結果、第1の接合膜31および第2の接合膜32の表面351、352方向における位置精度を高めることができる。
Hereinafter, each process of the joining method concerning this embodiment is demonstrated one by one.
[1] First, in the same manner as in the first embodiment, a first base material 11 with a bonding film and a second base material 12 with a bonding film are obtained (see FIG. 7A).
[2] Next, as shown in FIG. 7 (b), the first substrate 11 with the bonding film and the second bonding so that the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are in close contact with each other. The laminated body 51 is obtained by superimposing the substrate 12 with a film.
Note that, in the state of the laminated body 51, the first base material 11 with the bonding film (first bonding film 31) and the second base material 12 with the bonding film (second bonding film 32) are bonded. Since it is not carried out, the relative position of the substrate 11 with the first bonding film relative to the substrate 12 with the second bonding film can be adjusted. Thereby, after the 1st base material 11 with a bonding film and the 2nd base material 12 with a bonding film were piled up, these positions can be finely adjusted easily. As a result, the positional accuracy of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 in the directions of the surfaces 351 and 352 can be increased.

[3]次に、図7(c)に示すように、積層体51中の第1の接合膜31および第2の接合膜32に対してエネルギーを付与する。第1の接合膜31および第2の接合膜32にエネルギーが付与されると、第1の接合膜31に第2の接合膜付き基材12との接着性が発現し、第2の接合膜32に第1の接合膜付き基材11との接着性が発現する。これにより、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とが接合され、図7(d)に示すような接合体5が得られる。
ここで、第1の接合膜31および第2の接合膜32に付与するエネルギーは、いかなる方法で付与されてもよいが、例えば、前記第1実施形態で挙げたような方法で付与される。
[3] Next, as shown in FIG. 7C, energy is applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 in the stacked body 51. When energy is applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32, the first bonding film 31 exhibits adhesiveness with the second substrate 12 with the bonding film, and the second bonding film The adhesiveness with the base material 11 with the 1st bonding film expresses to 32. Thereby, the base material 11 with the 1st joining film and the base material 12 with the 2nd joining film are joined, and the joined body 5 as shown in FIG.7 (d) is obtained.
Here, the energy applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 may be applied by any method. For example, the energy may be applied by the method described in the first embodiment.

また、本実施形態では、第1の接合膜31および第2の接合膜32にエネルギーを付与する方法としては、特に、第1の接合膜31および第2の接合膜32にエネルギー線を照射する方法、加熱する方法、および圧縮力(物理的エネルギー)を付与する方法のうちの少なくとも1つの方法を用いるのが好ましい。これらの方法は、第1の接合膜31および第2の接合膜32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ので、エネルギー付与方法として好適である。   Further, in the present embodiment, as a method for applying energy to the first bonding film 31 and the second bonding film 32, in particular, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are irradiated with energy rays. It is preferable to use at least one of a method, a heating method, and a compressive force (physical energy). Since these methods can apply energy to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 relatively easily and efficiently, these methods are suitable as energy applying methods.

このうち、第1の接合膜31および第2の接合膜32にエネルギー線を照射する方法としては、前記第1実施形態と同様の方法を用いることができる。
なお、この場合、エネルギー線は、第1の基板21または第2の基板22を透過して第1の接合膜31および第2の接合膜32に照射されることとなる。したがって、第1の基板21または第2の基板22のうちエネルギー線を照射する側の基板は、透光性を有するもので構成される。
Among these, as a method of irradiating the first bonding film 31 and the second bonding film 32 with energy rays, the same method as in the first embodiment can be used.
In this case, the energy rays pass through the first substrate 21 or the second substrate 22 and are irradiated to the first bonding film 31 and the second bonding film 32. Therefore, the substrate on the side irradiated with the energy beam out of the first substrate 21 or the second substrate 22 is configured to have a light-transmitting property.

一方、第1の接合膜31および第2の接合膜32を加熱することにより、第1の接合膜31および第2の接合膜32に対してエネルギーを付与する場合、これらを加熱する温度は、第2の金属原子M2(第2の接合膜32)の融点以下に設定され、具体的には、第2の金属原子M2の種類によっても異なるが、加熱温度は、好ましくは25〜100℃程度に設定され、より好ましくは50〜80℃程度に設定される。かかる範囲の温度で加熱すれば、第1の接合膜31および第2の接合膜32が溶融状態となること、および、各基板21、22が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、第1の接合膜31および第2の接合膜32を確実に活性化させることができる。   On the other hand, when energy is applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 by heating the first bonding film 31 and the second bonding film 32, the temperature for heating them is Although it is set below the melting point of the second metal atom M2 (second bonding film 32), specifically, the heating temperature is preferably about 25 to 100 ° C., although it varies depending on the type of the second metal atom M2. More preferably, it is set to about 50 to 80 ° C. Heating at a temperature in such a range reliably prevents the first bonding film 31 and the second bonding film 32 from being in a molten state, and the substrates 21 and 22 from being altered or deteriorated by heat. The first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be reliably activated.

また、加熱時間は、第1の接合膜31および第2の接合膜32の脱離基303を脱離し得る程度の時間とするのが好ましく、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、第1の接合膜31および第2の接合膜32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、第1の基板21または第2の基板22は、光吸収性を有する材料で構成されているのが好ましい。これにより、赤外線を照射された第1の基板21または第2の基板22は、効率よく発熱する。その結果、第1の接合膜31および第2の接合膜32を効率よく加熱することができる。
The heating time is preferably set to a time that allows the leaving groups 303 of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 to be released. Specifically, the heating temperature is within the above range. For example, it is preferably about 1 to 30 minutes.
The first bonding film 31 and the second bonding film 32 may be heated by any method. For example, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 may be heated by various methods such as a method using a heater, a method of irradiating infrared rays, and a method of contacting with a flame. Can be heated.
Note that in the case of using a method of irradiating infrared rays, the first substrate 21 or the second substrate 22 is preferably made of a light-absorbing material. Thereby, the 1st board | substrate 21 or the 2nd board | substrate 22 irradiated with infrared rays generate | occur | produces heat | fever efficiently. As a result, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be efficiently heated.

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、第1の基板21または第2の基板22のうちヒータまたは火炎を接触させる側の基板は、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、第1の基板21または第2の基板22を介して、第1の接合膜31および第2の接合膜32に対して効率よく熱を伝えることができ、第1の接合膜31および第2の接合膜32を効率よく加熱することができる。   Further, when using a method using a heater or a method of contacting with a flame, the substrate on the side of the first substrate 21 or the second substrate 22 that contacts the heater or the flame is made of a material having excellent thermal conductivity. Preferably, it is configured. Accordingly, heat can be efficiently transferred to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 via the first substrate 21 or the second substrate 22, and the first bonding film 31 and The second bonding film 32 can be efficiently heated.

また、第1の接合膜31および第2の接合膜32に圧縮力を付与することにより、第1の接合膜31および第2の接合膜32に対してエネルギーを付与する場合には、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とが互いに近づく方向に、0.2〜10MPa程度の圧力で圧縮するのが好ましく、1〜5MPa程度の圧力で圧縮するのがより好ましい。これにより、単に圧縮するのみで、第1の接合膜31および第2の接合膜32に対して適度なエネルギーを簡単に付与することができ、第1の接合膜31および第2の接合膜32に、これら膜同士に対する十分な接着性が発現する。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第1の基板21と第2の基板22の各構成材料によっては、第1の基板21および第2の基板22に損傷等が生じるおそれがある。
また、圧縮力を付与する時間は、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、圧縮力を付与する時間は、圧縮力の大きさに応じて適宜変更すればよい。具体的には、圧縮力の大きさが大きいほど、圧縮力を付与する時間を短くすることができる。
Further, when energy is applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 by applying a compressive force to the first bonding film 31 and the second bonding film 32, It is preferable to compress at a pressure of about 0.2 to 10 MPa, and to compress at a pressure of about 1 to 5 MPa in a direction in which the base material 11 with the bonding film and the second base material 12 with the bonding film approach each other. More preferred. Accordingly, it is possible to easily apply appropriate energy to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 by simply compressing the first bonding film 31 and the second bonding film 32. In addition, sufficient adhesion to these films appears. The pressure may exceed the upper limit, but depending on the constituent materials of the first substrate 21 and the second substrate 22, the first substrate 21 and the second substrate 22 may be damaged. There is a fear.
The time for applying the compressive force 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 which provides compression force according to the magnitude | size of compression force. Specifically, the time for applying the compressive force can be shortened as the compressive force increases.

[4] 次に、前記第1実施形態と同様にして、図8(a)に示すように、第1の接合膜31および第2の接合膜32を第2の金属原子M2が溶融するまで加熱する。
これにより、第2の接合膜32に含まれる第2の金属原子M2が第1の接合膜31側に拡散し、その結果、図8(b)に示すような、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接合強度がより向上した接合体5を得ることができる。
以上のようにして接合体5を得ることができる。
なお、接合体5を得た後、この接合体5に対して、必要に応じ、前記第1実施形態の工程[5A]および[5B]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。
[4] Next, in the same manner as in the first embodiment, as shown in FIG. 8A, until the second metal atom M2 is melted in the first bonding film 31 and the second bonding film 32. Heat.
As a result, the second metal atoms M2 contained in the second bonding film 32 are diffused to the first bonding film 31 side. As a result, the first bonding film 31 and the first bonding film 31 as shown in FIG. A bonded body 5 with improved bonding strength with the second bonding film 32 can be obtained.
The bonded body 5 can be obtained as described above.
In addition, after obtaining the joined body 5, at least one of the steps [5A] and [5B] of the first embodiment may be performed on the joined body 5 as necessary. .

≪第3実施形態≫
次に、本発明の接合体の接合方法の第3実施形態について説明する。
図9および図10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9および図10中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<< Third Embodiment >>
Next, a third embodiment of the joined method of the joined body of the present invention will be described.
9 and 10 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. 9 and 10 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

以下、第3実施形態にかかる接合方法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は、各基板21、22の上面251、252のうち、一部の所定領域350のみに選択的に第1の接合膜31および第2の接合膜32を形成することにより、第1の接合膜付き基材11と第2の接合膜付き基材12とを、前記所定領域350において部分的に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 bonding method according to the third embodiment will be described, but the description will focus on differences from the first embodiment to the third embodiment, and description of similar matters will be omitted.
In the bonding method according to the present embodiment, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are selectively formed only in some predetermined regions 350 of the upper surfaces 251 and 252 of the substrates 21 and 22. Thus, the first embodiment is the same as the first embodiment except that the first substrate 11 with a bonding film and the second substrate 12 with a bonding film are partially bonded in the predetermined region 350.

すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、第1の基材上の一部の領域に、第1の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第1の接合膜を形成して第1の接合膜付き基材を得るとともに、第2の基材上の一部の領域に、前記第1の金属原子よりも融点が低い第2の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第2の接合膜を形成して第2の接合膜付き基材を得る工程と、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜にエネルギーを付与して、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基をこれら接合膜から脱離させることにより、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に接着性を発現させる工程と、前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが密着するように、前記第1の接合膜付き基材と前記第2の接合膜付き基材とを貼り合わせて、これらを一部の領域において部分的に接合した接合体を得る工程と、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜を、前記第2の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有する。   That is, in the bonding method according to the present embodiment, the first bonding film including the first metal atom and the leaving group composed of the organic component is formed in a partial region on the first substrate. Thus, the first substrate with the bonding film is obtained, and the second metal atom having a melting point lower than that of the first metal atom and an organic component are formed in a part of the region on the second substrate. Forming a second bonding film containing a leaving group to obtain a second substrate with a bonding film, applying energy to the first bonding film and the second bonding film, By removing the leaving group existing near the surfaces of the first bonding film and the second bonding film from these bonding films, the first bonding film and the second bonding film can be made adhesive. The substrate with the first bonding film and the front so that the first bonding film and the second bonding film are in close contact with each other A step of obtaining a bonded body obtained by bonding the second base material with the bonding film and partially bonding them in a partial region, the first bonding film and the second bonding film, And heating the two metal atoms until they are melted to improve the bonding strength of the bonded body.

以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
[1]まず、図9(a)に示すように、各基板21、22の上方に、所定領域350の形状に対応する窓部61を有するマスク6をそれぞれ配置する。
次に、マスク6を介して、第1の基板21および第2の基板22の上面251、252に、それぞれ、第1の接合膜31および第2の接合膜32を成膜する。例えば、図9(a)に示すように、マスク6を介して、例えば、前記第1実施形態で説明したMOCVD法を用いて第1の接合膜31および第2の接合膜32を成膜すると、有機金属材料は、このものに含まれる有機物の一部が残存した状態で、各基板21、22の上面251、252上に堆積するが、このときマスク6を介することにより、それぞれの所定領域350にのみ有機金属材料の一部が堆積する。その結果、各基板21、22の上面251、252の一部の所定領域350に、第1の接合膜31および第2の接合膜32がそれぞれ形成される。
Hereinafter, each process of the joining method concerning this embodiment is demonstrated one by one.
[1] First, as shown in FIG. 9A, the mask 6 having the window 61 corresponding to the shape of the predetermined region 350 is disposed above each of the substrates 21 and 22.
Next, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are formed on the upper surfaces 251 and 252 of the first substrate 21 and the second substrate 22 through the mask 6, respectively. For example, as shown in FIG. 9A, when the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are formed through the mask 6, for example, using the MOCVD method described in the first embodiment. The organic metal material is deposited on the upper surfaces 251 and 252 of the respective substrates 21 and 22 in a state in which a part of the organic substances contained in the organic metal material remains, and at this time, each predetermined region is obtained through the mask 6. A part of the organometallic material is deposited only on 350. As a result, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are formed in some predetermined regions 350 of the upper surfaces 251 and 252 of the substrates 21 and 22, respectively.

[2]次に、図9(b)に示すように、第1の接合膜31および第2の接合膜32にエネルギーを付与する。これにより、各接合膜付き基材11、12では、第1の接合膜31および第2の接合膜32に接着性が発現する。
なお、本工程でエネルギーを付与する際には、第1の接合膜31および第2の接合膜32に選択的にエネルギーを付与してもよいが、第1の接合膜31および第2の接合膜32を包含する基板21、22の上面251、252の全体に、それぞれエネルギーを付与するようにしてもよい。
また、第1の接合膜31および第2の接合膜32に付与するエネルギーは、いかなる方法で付与されてもよいが、例えば、前記第1実施形態で挙げたような方法で付与される。
[2] Next, as shown in FIG. 9B, energy is applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32. Thereby, in each base material 11 and 12 with a joining film, adhesiveness expresses in the 1st joining film 31 and the 2nd joining film 32.
Note that when energy is applied in this step, energy may be selectively applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32, but the first bonding film 31 and the second bonding film may be used. Energy may be applied to the entire upper surfaces 251 and 252 of the substrates 21 and 22 including the film 32, respectively.
In addition, the energy applied to the first bonding film 31 and the second bonding film 32 may be applied by any method, for example, the method described in the first embodiment.

[3]次に、図9(c)に示すように、接着性が発現した第1の接合膜31および第2の接合膜32同士が密着するように、2枚の接合膜付き基材11、12同士を貼り合わせる。これにより、図9(d)に示すような接合体5bを得ることができる。
このようにして得られた接合体5bは、2枚の接合膜付き基材11、12同士を対向面全体で接合するのではなく、一部の領域(所定領域350)のみを部分的に接合してなるものである。そして、この接合される領域は、各基板21、22における各接合膜31、32の成膜領域を制御することのみで簡単に選択することができる。これにより、例えば、接合体5bの接合強度を容易に調整することができる。
[3] Next, as shown in FIG. 9C, the two substrates 11 with the bonding film are provided so that the first bonding film 31 and the second bonding film 32 exhibiting adhesiveness are in close contact with each other. , 12 are pasted together. Thereby, the joined body 5b as shown in FIG.9 (d) can be obtained.
The joined body 5b obtained in this way does not join the two substrates 11 and 12 with the bonding film over the entire opposing surface, but partially joins only a part of the region (predetermined region 350). It is made. The region to be bonded can be easily selected only by controlling the film formation regions of the bonding films 31 and 32 on the substrates 21 and 22. Thereby, for example, the bonding strength of the bonded body 5b can be easily adjusted.

また、接合体5bの各基板21、22間には、所定領域350以外の領域に、第1の接合膜31および第2の接合膜32の合計厚さに相当する離間距離の間隙3cが形成されている(図9(d)参照)。したがって、所定領域350の形状や各接合膜31、32の厚さを適宜調整することにより、各基板21、22間に、所望の形状の閉空間や流路等を容易に形成することができる。   Further, a gap 3c having a separation distance corresponding to the total thickness of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 is formed between the substrates 21 and 22 of the bonded body 5b in a region other than the predetermined region 350. (See FIG. 9D). Accordingly, by appropriately adjusting the shape of the predetermined region 350 and the thicknesses of the bonding films 31 and 32, a closed space or a flow path having a desired shape can be easily formed between the substrates 21 and 22. .

[4] 次に、前記第1実施形態と同様にして、図10(a)に示すように、第1の接合膜31および第2の接合膜32を第2の金属原子M2が溶融するまで加熱する。
これにより、第2の接合膜32に含まれる第2の金属原子M2が第1の接合膜31側に拡散し、その結果、図10(b)に示すような、第1の接合膜31と第2の接合膜32との接合強度がより向上した接合体5bを所定領域350に選択的に形成することができる。
[4] Next, in the same manner as in the first embodiment, as shown in FIG. 10A, until the second metal atom M2 is melted in the first bonding film 31 and the second bonding film 32. Heat.
As a result, the second metal atoms M2 contained in the second bonding film 32 are diffused to the first bonding film 31 side. As a result, the first bonding film 31 and the first bonding film 31 as shown in FIG. The bonded body 5b having a further improved bonding strength with the second bonding film 32 can be selectively formed in the predetermined region 350.

以上のようにして接合体5bを得ることができる。
なお、接合体5bを得た後、この接合体5bに対して、必要に応じ、前記第1実施形態の工程[5A]および[5B]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、接合体5bを加圧しつつ、エネルギー線を照射することにより、接合体5bの各基板21、22同士がより近接した際に、エネルギー線が付与される。これにより、第1の接合膜31と第2の接合膜32と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、所定領域350に形成された接合部において、一体化がより進行し、最終的には、ほぼ完全に一体化される。
The bonded body 5b can be obtained as described above.
After obtaining the joined body 5b, at least one of the steps [5A] and [5B] of the first embodiment may be performed on the joined body 5b as necessary. .
For example, energy rays are applied when the substrates 21 and 22 of the joined body 5b come closer to each other by irradiating energy beams while pressurizing the joined body 5b. Thereby, dehydration condensation of hydroxyl groups and recombination of dangling bonds at the interface between the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are promoted. Then, the integration proceeds further at the joint formed in the predetermined region 350, and finally, it is almost completely integrated.

なお、本実施形態では、第1の基板21および第2の基板22上の一部の領域(所定領域350)にそれぞれ形成される第1の接合膜31および第2の接合膜32がともに同一形状をなす場合について説明したが、この場合に限定されず、これら第1の接合膜31および第2の接合膜32の形状は互いに異なっていてもよい。この場合、平面視において、第1の接合膜31と第2の接合膜32とが互いに重なりあう領域において、これら同士が接合される。   In the present embodiment, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 formed in a part of the first substrate 21 and the partial region (predetermined region 350) on the second substrate 22 are the same. Although the case of forming the shape has been described, the present invention is not limited to this case, and the shapes of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 may be different from each other. In this case, in a plan view, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are bonded to each other in a region where they overlap each other.

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電変換素子、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. , Photoelectric conversion elements such as solar cells, semiconductor substrates and semiconductor elements mounted thereon, insulating substrates and wiring or electrodes, inkjet recording heads, microreactors, microelectromechanical system (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.

<液滴吐出ヘッド>
ここでは、本発明の接合体をインクジェット式記録ヘッドに適用した場合の実施形態について説明する。
図11は、本発明の接合体を適用して得られたインクジェット式記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)を示す分解斜視図、図12は、図11に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図、図13は、図11に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。なお、図11は、通常使用される状態とは、上下逆に示されている。
<Droplet ejection head>
Here, an embodiment in which the joined body of the present invention is applied to an ink jet recording head will be described.
FIG. 11 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head (droplet discharge head) obtained by applying the joined body of the present invention, and FIG. 12 shows the configuration of the main part of the ink jet recording head shown in FIG. FIG. 13 is a schematic view showing an embodiment of an ink jet printer including the ink jet recording head shown in FIG. In addition, FIG. 11 is shown upside down from the state normally used.

図11に示すインクジェット式記録ヘッド10は、図13に示すようなインクジェットプリンタ9に搭載されている。
図13に示すインクジェットプリンタ9は、装置本体92を備えており、上部後方に記録用紙Pを設置するトレイ921と、下部前方に記録用紙Pを排出する排紙口922と、上部面に操作パネル97とが設けられている。
操作パネル97は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、LEDランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部(図示せず)と、各種スイッチ等で構成される操作部(図示せず)とを備えている。
An ink jet recording head 10 shown in FIG. 11 is mounted on an ink jet printer 9 as shown in FIG.
An ink jet printer 9 shown in FIG. 13 includes an apparatus main body 92, a tray 921 in which the recording paper P is installed at the upper rear, a paper discharge port 922 for discharging the recording paper P in the lower front, and an operation panel on the upper surface. 97.
The operation panel 97 includes, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, an LED lamp, and the like, and a display unit (not shown) for displaying an error message and the like, and an operation unit (not shown) configured with various switches and the like. And.

また、装置本体92の内部には、主に、往復動するヘッドユニット93を備える印刷装置(印刷手段)94と、記録用紙Pを1枚ずつ印刷装置94に送り込む給紙装置(給紙手段)95と、印刷装置94および給紙装置95を制御する制御部(制御手段)96とを有している。
制御部96の制御により、給紙装置95は、記録用紙Pを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Pは、ヘッドユニット93の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット93が記録用紙Pの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Pへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット93の往復動と記録用紙Pの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
Further, inside the apparatus main body 92, mainly a printing apparatus (printing means) 94 provided with a reciprocating head unit 93 and a paper feeding apparatus (paper feeding means) for feeding recording paper P to the printing apparatus 94 one by one. 95 and a control unit (control means) 96 for controlling the printing device 94 and the paper feeding device 95.
Under the control of the control unit 96, the paper feeding device 95 intermittently feeds the recording paper P one by one. The recording paper P passes near the lower part of the head unit 93. At this time, the head unit 93 reciprocates in a direction substantially orthogonal to the feeding direction of the recording paper P, and printing on the recording paper P is performed. That is, the reciprocating motion of the head unit 93 and the intermittent feeding of the recording paper P become the main scanning and sub-scanning in printing, and ink jet printing is performed.

印刷装置94は、ヘッドユニット93と、ヘッドユニット93の駆動源となるキャリッジモータ941と、キャリッジモータ941の回転を受けて、ヘッドユニット93を往復動させる往復動機構942とを備えている。
ヘッドユニット93は、その下部に、多数のノズル孔111を備えるインクジェット式記録ヘッド10(以下、単に「ヘッド10」と言う。)と、ヘッド10にインクを供給するインクカートリッジ931と、ヘッド10およびインクカートリッジ931を搭載したキャリッジ932とを有している。
なお、インクカートリッジ931として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(黒)の4色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。
The printing apparatus 94 includes a head unit 93, a carriage motor 941 that is a drive source of the head unit 93, and a reciprocating mechanism 942 that reciprocates the head unit 93 in response to the rotation of the carriage motor 941.
The head unit 93 includes an ink jet recording head 10 (hereinafter simply referred to as “head 10”) having a large number of nozzle holes 111 at a lower portion thereof, an ink cartridge 931 that supplies ink to the head 10, the head 10 and And a carriage 932 on which the ink cartridge 931 is mounted.
Ink cartridge 931 is filled with four color inks of yellow, cyan, magenta, and black (black), thereby enabling full color printing.

往復動機構942は、その両端をフレーム(図示せず)に支持されたキャリッジガイド軸943と、キャリッジガイド軸943と平行に延在するタイミングベルト944とを有している。
キャリッジ932は、キャリッジガイド軸943に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト944の一部に固定されている。
キャリッジモータ941の作動により、プーリを介してタイミングベルト944を正逆走行させると、キャリッジガイド軸943に案内されて、ヘッドユニット93が往復動する。そして、この往復動の際に、ヘッド10から適宜インクが吐出され、記録用紙Pへの印刷が行われる。
The reciprocating mechanism 942 includes a carriage guide shaft 943 whose both ends are supported by a frame (not shown), and a timing belt 944 extending in parallel with the carriage guide shaft 943.
The carriage 932 is supported by the carriage guide shaft 943 so as to be able to reciprocate and is fixed to a part of the timing belt 944.
When the timing belt 944 travels forward and backward via a pulley by the operation of the carriage motor 941, the head unit 93 reciprocates as guided by the carriage guide shaft 943. During this reciprocation, ink is appropriately discharged from the head 10 and printing on the recording paper P is performed.

給紙装置95は、その駆動源となる給紙モータ951と、給紙モータ951の作動により回転する給紙ローラ952とを有している。
給紙ローラ952は、記録用紙Pの送り経路(記録用紙P)を挟んで上下に対向する従動ローラ952aと駆動ローラ952bとで構成され、駆動ローラ952bは給紙モータ951に連結されている。これにより、給紙ローラ952は、トレイ921に設置した多数枚の記録用紙Pを、印刷装置94に向かって1枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ921に代えて、記録用紙Pを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
The sheet feeding device 95 includes a sheet feeding motor 951 serving as a driving source thereof, and a sheet feeding roller 952 that is rotated by the operation of the sheet feeding motor 951.
The paper feed roller 952 includes a driven roller 952a and a drive roller 952b that are vertically opposed to each other with a feeding path (recording paper P) of the recording paper P interposed therebetween. The drive roller 952b is connected to the paper feed motor 951. As a result, the paper feed roller 952 can feed a large number of recording sheets P set on the tray 921 one by one toward the printing apparatus 94. Instead of the tray 921, a configuration in which a paper feed cassette that stores the recording paper P can be detachably mounted may be employed.

制御部96は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置94や給紙装置95等を制御することにより印刷を行うものである。
制御部96は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電素子(振動源)14を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置94(キャリッジモータ941)を駆動する駆動回路、給紙装置95(給紙モータ951)を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うCPUとを備えている。
また、CPUには、例えば、インクカートリッジ931のインク残量、ヘッドユニット93の位置等を検出可能な各種センサ等が、それぞれ電気的に接続されている。
The control unit 96 performs printing by controlling the printing device 94, the paper feeding device 95, and the like based on print data input from a host computer such as a personal computer or a digital camera.
Although not shown, the control unit 96 mainly includes a memory that stores a control program for controlling each unit, a piezoelectric element driving circuit that drives the piezoelectric element (vibration source) 14 to control the ink ejection timing, A driving circuit for driving the printing device 94 (carriage motor 941), a driving circuit for driving the paper feeding device 95 (paper feeding motor 951), a communication circuit for obtaining print data from the host computer, and these electrically And a CPU that is connected and performs various controls in each unit.
Further, for example, various sensors that can detect the remaining ink amount of the ink cartridge 931, the position of the head unit 93, and the like are electrically connected to the CPU.

制御部96は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。CPUは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電素子14、印刷装置94および給紙装置95は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Pに印刷が行われる。   The control unit 96 obtains print data via the communication circuit and stores it in the memory. The CPU processes the print data and outputs a drive signal to each drive circuit based on the process data and input data from various sensors. The piezoelectric element 14, the printing device 94, and the paper feeding device 95 are each activated by this drive signal. As a result, printing is performed on the recording paper P.

以下、ヘッド10について、図11および図12を参照しつつ詳述する。
ヘッド10は、ノズル板110と、インク室基板120と、振動板13と、振動板13に接合された圧電素子(振動源)14とを備えるヘッド本体17と、このヘッド本体17を収納する基体16とを有している。なお、このヘッド10は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成する。
Hereinafter, the head 10 will be described in detail with reference to FIGS. 11 and 12.
The head 10 includes a head main body 17 including a nozzle plate 110, an ink chamber substrate 120, a vibration plate 13, and a piezoelectric element (vibration source) 14 bonded to the vibration plate 13, and a base body that houses the head main body 17. 16. The head 10 constitutes an on-demand piezo jet head.

ノズル板110は、例えば、SiO、SiN、石英ガラスのようなシリコン系材料、Al、Fe、Ni、Cuまたはこれらを含む合金のような金属系材料、アルミナ、酸化鉄のような酸化物系材料、カーボンブラック、グラファイトのような炭素系材料等で構成されている。
このノズル板110には、インク滴を吐出するための多数のノズル孔111が形成されている。これらのノズル孔111間のピッチは、印刷精度に応じて適宜設定される。
The nozzle plate 110 is made of, for example, a silicon-based material such as SiO 2 , SiN, or quartz glass, a metal-based material such as Al, Fe, Ni, Cu, or an alloy containing these, or an oxide-based material such as alumina or iron oxide. The material is composed of carbon-based materials such as carbon black and graphite.
The nozzle plate 110 has a large number of nozzle holes 111 for discharging ink droplets. The pitch between these nozzle holes 111 is appropriately set according to the printing accuracy.

ノズル板110には、インク室基板120が固着(固定)されている。
このインク室基板120は、ノズル板110、側壁(隔壁)122および後述する振動板13により、複数のインク室(キャビティ、圧力室)121と、インクカートリッジ931から供給されるインクを貯留するリザーバ室123と、リザーバ室123から各インク室121に、それぞれインクを供給する供給口124とが区画形成されている。
各インク室121は、それぞれ短冊状(直方体状)に形成され、各ノズル孔111に対応して配設されている。各インク室121は、後述する振動板13の振動により容積可変であり、この容積変化により、インクを吐出するよう構成されている。
An ink chamber substrate 120 is fixed (fixed) to the nozzle plate 110.
The ink chamber substrate 120 includes a plurality of ink chambers (cavities, pressure chambers) 121 and a reservoir chamber that stores ink supplied from the ink cartridge 931 by a nozzle plate 110, a side wall (partition wall) 122, and a diaphragm 13 described later. 123 and a supply port 124 for supplying ink from the reservoir chamber 123 to each ink chamber 121 are partitioned.
Each ink chamber 121 is formed in a strip shape (cuboid shape), and is disposed corresponding to each nozzle hole 111. Each ink chamber 121 has a variable volume due to vibration of a diaphragm 13 described later, and is configured to eject ink by this volume change.

インク室基板120を得るための母材としては、例えば、シリコン単結晶基板、各種ガラス基板、各種樹脂基板等を用いることができる。これらの基板は、いずれも汎用的な基板であるので、これらの基板を用いることにより、ヘッド10の製造コストを低減することができる。
一方、インク室基板120のノズル板110と反対側には、振動板13が接合され、さらに振動板13のインク室基板120と反対側には、複数の圧電素子14が設けられている。
また、振動板13の所定位置には、振動板13の厚さ方向に貫通して連通孔131が形成されている。この連通孔131を介して、前述したインクカートリッジ931からリザーバ室123に、インクが供給可能となっている。
As a base material for obtaining the ink chamber substrate 120, for example, a silicon single crystal substrate, various glass substrates, various resin substrates, and the like can be used. Since these substrates are general-purpose substrates, the manufacturing cost of the head 10 can be reduced by using these substrates.
On the other hand, the vibration plate 13 is bonded to the side of the ink chamber substrate 120 opposite to the nozzle plate 110, and a plurality of piezoelectric elements 14 are provided on the side of the vibration plate 13 opposite to the ink chamber substrate 120.
A communication hole 131 is formed at a predetermined position of the diaphragm 13 so as to penetrate in the thickness direction of the diaphragm 13. Ink can be supplied from the ink cartridge 931 to the reservoir chamber 123 through the communication hole 131.

各圧電素子14は、それぞれ、下部電極142と上部電極141との間に圧電体層143を介挿してなり、各インク室121のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電素子14は、圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動(振動、変形)するよう構成されている。
各圧電素子14は、それぞれ、振動源として機能し、振動板13は、圧電素子14の振動により振動し、インク室121の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。
基体16は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で構成されており、この基体16にノズル板110が固定、支持されている。すなわち、基体16が備える凹部161に、ヘッド本体17を収納した状態で、凹部161の外周部に形成された段差162によりノズル板110の縁部を支持する。
Each piezoelectric element 14 has a piezoelectric layer 143 interposed between the lower electrode 142 and the upper electrode 141, and is disposed corresponding to the substantially central portion of each ink chamber 121. Each piezoelectric element 14 is electrically connected to a piezoelectric element drive circuit and is configured to operate (vibrate, deform) based on a signal from the piezoelectric element drive circuit.
Each piezoelectric element 14 functions as a vibration source, and the diaphragm 13 vibrates due to vibration of the piezoelectric element 14 and functions to instantaneously increase the internal pressure of the ink chamber 121.
The base body 16 is made of, for example, various resin materials, various metal materials, and the like, and the nozzle plate 110 is fixed and supported on the base body 16. That is, the edge of the nozzle plate 110 is supported by the step 162 formed on the outer periphery of the recess 161 in a state where the head body 17 is housed in the recess 161 provided in the base body 16.

以上のような、ノズル板110とインク室基板120との接合、インク室基板120と振動板13との接合、およびノズル板110と基体16とを接合する際に、少なくとも1箇所において本発明の接合方法が適用されている。
換言すれば、ノズル板110とインク室基板120との接合体、インク室基板120と振動板13との接合体、およびノズル板110と基体16との接合体のうち、少なくとも1箇所に本発明の接合体が適用されている。
When the nozzle plate 110 and the ink chamber substrate 120 are bonded as described above, the ink chamber substrate 120 and the vibration plate 13 are bonded, and the nozzle plate 110 and the base body 16 are bonded, at least one place of the present invention is used. A joining method is applied.
In other words, the present invention is provided in at least one place among the joined body of the nozzle plate 110 and the ink chamber substrate 120, the joined body of the ink chamber substrate 120 and the vibration plate 13, and the joined body of the nozzle plate 110 and the substrate 16. The joined body is applied.

このようなヘッド10は、接合部の接合界面の接合強度および耐薬品性が高くなっており、これにより、各インク室121に貯留されたインクに対する耐久性および液密性が高くなっている。その結果、ヘッド10は、信頼性の高いものとなる。
また、非常に低温で信頼性の高い接合ができるため、線膨張係数の異なる材料でも大面積のヘッドができる点でも有利である。
Such a head 10 has high bonding strength and chemical resistance at the bonding interface of the bonding portion, and thereby has high durability and liquid tightness with respect to the ink stored in each ink chamber 121. As a result, the head 10 becomes highly reliable.
In addition, since highly reliable bonding can be performed at a very low temperature, it is advantageous in that a large-area head can be formed even with materials having different linear expansion coefficients.

このようなヘッド10は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電素子14の下部電極142と上部電極141との間に電圧が印加されていない状態では、圧電体層143に変形が生じない。このため、振動板13にも変形が生じず、インク室121には容積変化が生じない。したがって、ノズル孔111からインク滴は吐出されない。   Such a head 10 is in a state where a predetermined ejection signal is not input via the piezoelectric element driving circuit, that is, in a state where no voltage is applied between the lower electrode 142 and the upper electrode 141 of the piezoelectric element 14. The piezoelectric layer 143 is not deformed. For this reason, the vibration plate 13 is not deformed, and the volume of the ink chamber 121 is not changed. Therefore, no ink droplet is ejected from the nozzle hole 111.

一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電素子14の下部電極142と上部電極141との間に一定電圧が印加された状態では、圧電体層143に変形が生じる。これにより、振動板13が大きくたわみ、インク室121の容積変化が生じる。このとき、インク室121内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔111からインク滴が吐出される。   On the other hand, in a state where a predetermined ejection signal is input via the piezoelectric element driving circuit, that is, in a state where a constant voltage is applied between the lower electrode 142 and the upper electrode 141 of the piezoelectric element 14, the piezoelectric layer 143 is applied. Deformation occurs. As a result, the diaphragm 13 is greatly deflected, and the volume of the ink chamber 121 is changed. At this time, the pressure in the ink chamber 121 increases instantaneously, and ink droplets are ejected from the nozzle holes 111.

1回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、下部電極142と上部電極141との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子14は、ほぼ元の形状に戻り、インク室121の容積が増大する。なお、このとき、インクには、インクカートリッジ931からノズル孔111へ向かう圧力(正方向への圧力)が作用している。このため、空気がノズル孔111からインク室121へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ931(リザーバ室123)からインク室121へ供給される。   When the ejection of one ink is completed, the piezoelectric element driving circuit stops applying the voltage between the lower electrode 142 and the upper electrode 141. As a result, the piezoelectric element 14 returns almost to its original shape, and the volume of the ink chamber 121 increases. At this time, a pressure (pressure in the positive direction) from the ink cartridge 931 toward the nozzle hole 111 acts on the ink. Therefore, air is prevented from entering the ink chamber 121 from the nozzle hole 111, and an amount of ink corresponding to the amount of ink discharged is supplied from the ink cartridge 931 (reservoir chamber 123) to the ink chamber 121.

このようにして、ヘッド10において、印刷させたい位置の圧電素子14に、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の(所望の)文字や図形等を印刷することができる。
なお、ヘッド10は、圧電素子14の代わりに電気熱変換素子を有していてもよい。つまり、ヘッド10は、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用してインクを吐出する構成(いわゆる、「バブルジェット方式」(「バブルジェット」は登録商標))のものであってもよい。
In this manner, in the head 10, arbitrary (desired) characters and figures can be printed by sequentially inputting ejection signals to the piezoelectric elements 14 at the positions to be printed via the piezoelectric element driving circuit. it can.
The head 10 may have an electrothermal conversion element instead of the piezoelectric element 14. That is, the head 10 may have a configuration (so-called “bubble jet method” (“bubble jet” is a registered trademark)) that ejects ink using thermal expansion of a material by an electrothermal transducer.

かかる構成のヘッド10において、ノズル板110には、撥液性を付与することを目的に形成された被膜114が設けられている。これにより、ノズル孔111からインク滴が吐出される際に、このノズル孔111の周辺にインク滴が残存するのを確実に防止することができる。その結果、ノズル孔111から吐出されたインク滴を目的とする領域に確実に着弾させることができる。   In the head 10 having such a configuration, the nozzle plate 110 is provided with a coating 114 formed for the purpose of imparting liquid repellency. Thus, when ink droplets are ejected from the nozzle holes 111, it is possible to reliably prevent ink droplets from remaining around the nozzle holes 111. As a result, the ink droplets ejected from the nozzle hole 111 can be reliably landed on the target area.

<配線基板>
さらに、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14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14に示す配線基板410は、絶縁基板413と、絶縁基板413上に配設された電極412と、リード414と、リード414の一端に、電極412と対向するように設けられた電極415とを有する。
<Wiring board>
Furthermore, an embodiment when the joined body of the present invention is applied to a wiring board will be described.
FIG. 14 is a perspective view showing a wiring board obtained by applying the joined body of the present invention.
The wiring substrate 410 shown in FIG. 14 includes an insulating substrate 413, an electrode 412 disposed on the insulating substrate 413, a lead 414, and an electrode 415 provided at one end of the lead 414 so as to face the electrode 412. Have

そして、電極412の上面と電極415の下面とには、それぞれ、第1の接合膜31と第2の接合膜32が形成されている。これら第1の接合膜31と第2の接合膜32とは、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412、415間は、一体化された第1の接合膜31および第2の接合膜32によって強固に接合されることになり、各電極412、415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410が得られる。   A first bonding film 31 and a second bonding film 32 are formed on the upper surface of the electrode 412 and the lower surface of the electrode 415, respectively. The first bonding film 31 and the second bonding film 32 are bonded together by bonding using the bonding method of the present invention described above. As a result, the electrodes 412 and 415 are firmly bonded by the integrated first bonding film 31 and second bonding film 32, and delamination between the electrodes 412 and 415 is ensured. In addition to being prevented, a highly reliable wiring board 410 is obtained.

また、第1の接合膜31および第2の接合膜32は、それぞれに含まれる第1の金属原子M1および第2の金属原子M2として導電性を有するものを選択することにより、各電極412、415間を導通する機能をも担う。第1の接合膜31および第2の接合膜32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412、415間の間隙をより小さくすることができ、各電極412、415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412、415間の導電性をより高めることができる。
また、第1の接合膜31および第2の接合膜32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410は、より寸法精度の高いものとなり、各電極412、415間の導電性も容易に制御することができる。
In addition, the first bonding film 31 and the second bonding film 32 are selected by selecting one having conductivity as the first metal atom M1 and the second metal atom M2 included in each of the electrodes 412, It also has a function of conducting between 415. The first bonding film 31 and the second bonding film 32 exhibit a sufficient bonding force even if they are very thin. For this reason, the gap between the electrodes 412, 415 can be made smaller, and the electrical resistance component (contact resistance) between the electrodes 412, 415 can be reduced. As a result, the conductivity between the electrodes 412 and 415 can be further increased.
Further, as described above, the thickness of the first bonding film 31 and the second bonding film 32 can be easily controlled with high accuracy. As a result, the wiring substrate 410 has higher dimensional accuracy, and the conductivity between the electrodes 412 and 415 can be easily controlled.

以上、本発明の接合方法および接合体を、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。
例えば、本発明の接合方法は、前記各実施形態のうち、任意の1つまたは2つ以上を組み合わせたものであってもよい。
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、第1の基板と第2の基板の2枚の基材を接合する方法について説明しているが、3枚以上の基材を接合する場合に、本発明の接合方法および接合体を用いるようにしてもよい。
As mentioned above, although the joining method and joined body of this invention were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to these.
For example, the joining method of the present invention may be any one or a combination of two or more of the above embodiments.
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 base materials of the first substrate and the second substrate is described. However, when three or more base materials are joined, the joining of the present invention is performed. A method and a joined body may be used.

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.接合体の製造
(実施例1)
まず、第1の基板として、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の基板として、縦20mm×横20mm×平均厚さ1mmのガラス基板を用意した。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Manufacture of joined body (Example 1)
First, a single crystal silicon substrate having a length of 20 mm, a width of 20 mm, and an average thickness of 1 mm was prepared as a first substrate, and a glass substrate having a length of 20 mm, a width of 20 mm, and an average thickness of 1 mm was prepared as a second substrate.

次に、単結晶シリコン基板を図5に示す成膜装置200のチャンバー211内に収納し、酸素プラズマによる表面処理を行った。
次に、表面処理を行った面に、原材料をCu(DPM)とし、MOCVD法を用いて、平均厚さ100nmの第1の接合膜を成膜した。なお、成膜条件は以下に示す通りである。
Next, the single crystal silicon substrate was accommodated in the chamber 211 of the film formation apparatus 200 illustrated in FIG. 5, and surface treatment with oxygen plasma was performed.
Next, a first bonding film having an average thickness of 100 nm was formed on the surface subjected to the surface treatment by using the raw material Cu (DPM) 2 and using the MOCVD method. The film forming conditions are as shown below.

<成膜条件>
・チャンバー内の雰囲気 :窒素ガス + 水素ガス
・有機金属材料(原材料) :Cu(DPM)
・霧化した有機金属材料の流量 :2sccm
・キャリアガス :窒素ガス
・キャリアガスの流量 :250sccm
・水素ガスの流量 :0.2sccm
・成膜時のチャンバー内の圧力 :1×10−3Torr
・基板ホルダーの温度 :200℃
・処理時間 :15分
以上のようにして成膜された第1の接合膜は、第1の金属原子として銅原子を含み、脱離基として、Cu(DPM)に含まれる有機物の一部が残存しているものである。
これにより、単結晶シリコン基板上に第1の接合膜が形成された、第1の接合膜付き基材を得た。
<Film formation conditions>
・ Atmosphere in chamber: Nitrogen gas + Hydrogen gas ・ Organic metal material (raw material): Cu (DPM) 2
・ Flow rate of atomized organometallic material: 2 sccm
・ Carrier gas: Nitrogen gas ・ Flow rate of carrier gas: 250 sccm
・ Hydrogen gas flow rate: 0.2 sccm
-Pressure in the chamber during film formation: 1 × 10 −3 Torr
・ Temperature of substrate holder: 200 ℃
Processing time: 15 minutes The first bonding film formed as described above contains a copper atom as the first metal atom and a part of the organic substance contained in Cu (DPM) 2 as the leaving group Remains.
Thereby, the base material with the 1st joining film in which the 1st joining film was formed on the single crystal silicon substrate was obtained.

次に、ガラス基板を図5に示す成膜装置200のチャンバー211内に収納し、酸素プラズマによる表面処理を行った。
次に、表面処理を行った面に、原材料をIn(DPM)とし、MOCVD法を用いて、平均厚さ100nmの第2の接合膜を成膜した。なお、成膜条件は以下に示す通りである。
Next, the glass substrate was accommodated in the chamber 211 of the film forming apparatus 200 shown in FIG. 5, and surface treatment with oxygen plasma was performed.
Next, a second bonding film having an average thickness of 100 nm was formed on the surface subjected to the surface treatment using In (DPM) 2 as a raw material and using the MOCVD method. The film forming conditions are as shown below.

<成膜条件>
・チャンバー内の雰囲気 :窒素ガス + 水素ガス
・有機金属材料(原材料) :In(DPM)
・霧化した有機金属材料の流量 :2sccm
・キャリアガス :窒素ガス
・キャリアガスの流量 :250sccm
・水素ガスの流量 :0.2sccm
・成膜時のチャンバー内の圧力 :1×10−3Torr
・基板ホルダーの温度 :200℃
・処理時間 :15分
以上のようにして成膜された第2の接合膜は、金属原子としてインジウム原子を含み、脱離基として、In(DPM)に含まれる有機物の一部が残存しているものである。
これにより、ガラス基板上に第2の接合膜が形成された、第2の接合膜付き基材を得た。
<Film formation conditions>
・ Atmosphere in the chamber: Nitrogen gas + Hydrogen gas ・ Organic metal material (raw material): In (DPM) 2
・ Flow rate of atomized organometallic material: 2 sccm
・ Carrier gas: Nitrogen gas ・ Flow rate of carrier gas: 250 sccm
・ Hydrogen gas flow rate: 0.2 sccm
-Pressure in the chamber during film formation: 1 × 10 −3 Torr
・ Temperature of substrate holder: 200 ℃
Processing time: 15 minutes The second bonding film formed as described above contains indium atoms as metal atoms, and a part of the organic substance contained in In (DPM) 2 remains as a leaving group. It is what.
Thereby, the base material with the 2nd bonding film in which the 2nd bonding film was formed on the glass substrate was obtained.

次に、得られた第1の接合膜および第2の接合膜にそれぞれ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 :窒素ガス
・雰囲気ガスの温度 :25℃
・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 :15分
Next, the obtained first bonding film and second bonding film were each irradiated with ultraviolet rays under the following conditions.
<Ultraviolet irradiation conditions>
-Atmospheric gas composition: Nitrogen gas-Atmospheric gas temperature: 25 ° C
・ Atmospheric gas pressure: Atmospheric pressure (100 kPa)
UV wavelength: 172 nm
・ UV irradiation time: 15 minutes

次に、紫外線を照射してから1分後に、各接合膜の紫外線を照射した面同士が接触するように、単結晶シリコン基板とガラス基板とを重ね合わせた状態で、各基板同士を10MPaで加圧し、15分間維持して接合体を得た。
次に、得られた接合体を、160℃(インジウムの融点以上の温度)で加熱することにより、仮接合状態よりも強固に接合された接合体を得た。
Next, one minute after irradiating the ultraviolet rays, the single crystal silicon substrate and the glass substrate are overlapped with each other at 10 MPa so that the surfaces irradiated with the ultraviolet rays of the bonding films are in contact with each other. Pressurized and maintained for 15 minutes to obtain a joined body.
Next, the obtained joined body was heated at 160 ° C. (temperature equal to or higher than the melting point of indium) to obtain a joined body joined more firmly than in the temporarily joined state.

(実施例2)
各基板同士を加圧する際の圧力を10MPaから4MPaに変更した以外は、前記実施例1と同様にして接合体を得た。
(実施例3〜13)
第1の基板の構成材料および第2の基板の構成材料を、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と同様にして接合体を得た。
(Example 2)
A joined body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the pressure when pressing the substrates was changed from 10 MPa to 4 MPa.
(Examples 3 to 13)
A joined body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the constituent material of the first substrate and the constituent material of the second substrate were changed to the materials shown in Table 1, respectively.

(実施例14)
まず、前記実施例1と同様にして、単結晶シリコン基板とガラス基板(第1の基板および第2の基板)を用意し、それぞれに酸素プラズマによる表面処理を行った。
次に、シリコン基板の表面処理を行った面に、前記実施例1と同様にして第1の接合膜を成膜した。これにより、第1の接合膜付き基材を得た。
また、ガラス基板の表面処理を行った面に、前記実施例1と同様にして第2の接合膜を成膜した。これにより、第2の接合膜付き基材を得た。
(Example 14)
First, in the same manner as in Example 1, a single crystal silicon substrate and a glass substrate (first substrate and second substrate) were prepared, and surface treatment with oxygen plasma was performed on each.
Next, a first bonding film was formed on the surface of the silicon substrate subjected to the surface treatment in the same manner as in Example 1. This obtained the 1st base material with a joining film.
Further, a second bonding film was formed on the surface of the glass substrate that had been subjected to the surface treatment in the same manner as in Example 1. This obtained the 2nd base material with a bonding film.

次に、第1の接合膜付き基材の接合膜と、第2の接合膜付き基材の接合膜とが接触するように、第1の接合膜付き基材と第2の接合膜付き基材とを重ね合わせた。
そして、重ね合わせた各基板に対して、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 :窒素ガス
・雰囲気ガスの温度 :25℃
・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 :15分
紫外線照射後に、単結晶シリコン基板とガラス基板とを重ね合わせた状態のまま、各基板同士を6MPaで加圧し、15分間維持して接合体を得た。
Next, the substrate with the first bonding film and the base with the second bonding film are so arranged that the bonding film of the substrate with the first bonding film and the bonding film of the substrate with the second bonding film come into contact with each other. Overlaid with material.
Then, the superposed substrates were irradiated with ultraviolet rays under the following conditions.
<Ultraviolet irradiation conditions>
-Atmospheric gas composition: Nitrogen gas-Atmospheric gas temperature: 25 ° C
・ Atmospheric gas pressure: Atmospheric pressure (100 kPa)
UV wavelength: 172 nm
-UV irradiation time: 15 minutes After UV irradiation, each substrate was pressurized at 6 MPa while the single crystal silicon substrate and the glass substrate were superposed, and maintained for 15 minutes to obtain a joined body.

(参考例1)
ガラス基板(第2の基板)上にも、原材料をCu(DPM)として、MOCVD法を用いることにより第1の接合膜を成膜したこと、すなわち、第1の基板および第2の基板の双方に、Cu(DPM)を原材料とする第1の接合膜を形成したこと以外は、前記実施例1と同様にして接合体を得た。
(参考例2、3)
第1の基板の構成材料および第2の基板の構成材料を、それぞれ表1に示す材料とした以外は、前記参考例1と同様にして接合体を得た。
(Reference Example 1)
The first bonding film was formed on the glass substrate (second substrate) by using the MOCVD method with Cu (DPM) 2 as the raw material, that is, the first substrate and the second substrate. A bonded body was obtained in the same manner as in Example 1 except that a first bonding film using Cu (DPM) 2 as a raw material was formed on both sides.
(Reference Examples 2 and 3)
A joined body was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that the constituent material of the first substrate and the constituent material of the second substrate were the materials shown in Table 1, respectively.

(比較例1〜3)
第1の基板の構成材料および第2の基板の構成材料を、それぞれ表2に示す材料とし、各基材間をエポキシ系接着剤で接着した以外は、前記実施例1と同様にして、接合体を得た。
(比較例4〜6)
第1の基板の構成材料および第2の基板の構成材料を、それぞれ表2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、前記実施例1と同様にして、接合体を得た。
(Comparative Examples 1-3)
The constituent material of the first substrate and the constituent material of the second substrate are the materials shown in Table 2, respectively, and bonding is performed in the same manner as in Example 1 except that the base materials are bonded with an epoxy adhesive. Got the body.
(Comparative Examples 4-6)
The constituent material of the first substrate and the constituent material of the second substrate were the materials shown in Table 2, respectively, and the bonded body was formed in the same manner as in Example 1 except that the base materials were bonded with Ag paste. Obtained.

2.接合体の評価
2.1 接合強度(割裂強度)の評価
各実施例、各参考例および各比較例で得られた接合体について、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 Bonded Body 2.1 Evaluation of Bonding Strength (Split Strength) The bonding strength was measured for each of the bonded bodies obtained in each Example, each Reference Example, and each Comparative Example.
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/cm)以上
○: 5MPa( 50kgf/cm)以上、10MPa(100kgf/cm)未満
△: 1MPa( 10kgf/cm)以上、 5MPa( 50kgf/cm)未満
×: 1MPa( 10kgf/cm)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、各参考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 example, each reference example, and each comparative example.
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 耐薬品性の評価
各実施例、各参考例および各比較例で得られた接合体を、80℃に維持したインクジェットプリンタ用インク(エプソン社製、「HQ4」)に3週間浸漬した。その後、各基材を引き剥がし、接合界面にインクが浸入していないかを確認した。そして、その結果を以下の基準にしたがって評価した。
2.3 Evaluation of chemical resistance The joined bodies obtained in each Example, each Reference Example and each Comparative Example were immersed in an ink for an ink jet printer maintained at 80 ° C. (manufactured by Epson, “HQ4”) for 3 weeks. . Thereafter, each base material was peeled off, and it was confirmed whether or not ink entered the bonding interface. The results were evaluated according to the following criteria.

<耐薬品性の評価基準>
◎:全く浸入していない
○:角部にわずかに浸入している
△:縁部に沿って浸入している
×:内側に浸入している
<Evaluation criteria for chemical resistance>
◎: Not penetrated at all ○: Slightly penetrated into the corner △: Infiltrated along the edge ×: Intruded inside

2.4 抵抗率の評価
各実施例12、13および各比較例5、6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。
<抵抗率の評価基準>
○:1×10−3Ω・cm未満
×:1×10−3Ω・cm以上
以上、2.1〜2.4の各評価結果を表1に示す。
2.4 Evaluation of Resistivity For the laminates obtained in Examples 12 and 13 and Comparative Examples 5 and 6, the resistivity of the joint portion was measured. The measured resistivity was evaluated according to the following criteria.
<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 2.4.

Figure 2010029870
Figure 2010029870

表1から明らかなように、各実施例で得られた接合体は、接合強度、寸法精度、耐薬品性および抵抗率のいずれの項目においても優れた特性を示した。
一方、比較例1〜6および参考例1〜3で得られた接合体(接合体)は、接合強度が各実施例より劣っていた。
また、比較例1〜6で得られた接合体は、耐薬品性が十分ではなかった。また、寸法精度は、特に低いことが認められた。さらに、比較例5、6で得られた接合体は、抵抗率が、高いものであった。
As is apparent from Table 1, the joined bodies obtained in each Example exhibited excellent characteristics in all items of joining strength, dimensional accuracy, chemical resistance and resistivity.
On the other hand, the joined bodies (joined bodies) obtained in Comparative Examples 1 to 6 and Reference Examples 1 to 3 were inferior in bonding strength to each example.
Moreover, the chemical resistance was not sufficient for the joined bodies obtained in Comparative Examples 1 to 6. Also, it was recognized that the dimensional accuracy was particularly low. Furthermore, the joined bodies obtained in Comparative Examples 5 and 6 had high resistivity.

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。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating 1st Embodiment of the joining method of this invention. 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。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating 1st Embodiment of the joining method of this invention. 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。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating 1st Embodiment of the joining method of this invention. 本発明の接合方法において、接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。In the joining method of this invention, it is the elements on larger scale which show the state before energy provision of a joining film | membrane. 本発明の接合方法において、接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。In the joining method of this invention, it is the elements on larger scale which show the state after the energy provision of a joining film | membrane. 本発明の接合方法に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows typically the film-forming apparatus used for the joining method of this invention. 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。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating 2nd Embodiment of the joining method of this invention. 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。It is a figure (longitudinal sectional view) for demonstrating 2nd Embodiment of the joining method of this invention. 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。It is a figure (longitudinal section) for explaining a 3rd embodiment of the joining method of the present invention. 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。It is a figure (longitudinal section) for explaining a 3rd embodiment of the joining method of the present invention. 本発明の接合体を適用して得られたインクジェット式記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the inkjet recording head (droplet discharge head) obtained by applying the conjugate | zygote of this invention. 図11に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the principal part of the inkjet recording head shown in FIG. 図11に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows embodiment of an inkjet printer provided with the inkjet recording head shown in FIG. 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。It is a perspective view which shows the wiring board obtained by applying the conjugate | zygote of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11……第1の接合膜付き基材 12……第2の接合膜付き基材 21……第1の基板、22……第2の基板 251、252……上面 31……第1の接合膜 32……第2の接合膜 303……脱離基 304……活性手 3c……間隙 351、352……表面 350……所定領域 5、5b……接合体 51……積層体 6……マスク 61……窓部 200……成膜装置 211……チャンバー 212……基板ホルダー 221……シャッター 230……排気手段 231……排気ライン 232……ポンプ 233……バルブ 260……有機金属材料供給手段 261……ガス供給ライン 262……貯留槽 263……バルブ 264……ポンプ 265……ガスボンベ 270……ガス供給手段 271……ガス供給ライン 273……バルブ 274……ポンプ 275……ガスボンベ 10……インクジェット式記録ヘッド 110……ノズル板 111……ノズル孔 114……被膜 120……インク室基板 121……インク室 122……側壁 123……リザーバ室 124……供給口 13……振動板 131……連通孔 14……圧電素子 141……上部電極 142……下部電極 143……圧電体層 16……基体 161……凹部 162……段差 17……ヘッド本体 9……インクジェットプリンタ 92……装置本体 921……トレイ 922……排紙口 93……ヘッドユニット 931……インクカートリッジ 932……キャリッジ 94……印刷装置 941……キャリッジモータ 942……往復動機構 943……キャリッジガイド軸 944……タイミングベルト 95……給紙装置 951……給紙モータ 952……給紙ローラ 952a……従動ローラ 952b……駆動ローラ 96……制御部 97……操作パネル P……記録用紙 410……配線基板 412……電極 413……絶縁基板 414……リード 415……電極 M1……第1の金属原子 M2……第2の金属原子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Base material with 1st bonding film 12 ... 2nd base material with bonding film 21 ... 1st board | substrate, 22 ... 2nd board | substrate 251, 252 ... Top surface 31 ... 1st joining Film 32... Second bonding film 303... Leaving group 304... Active hand 3 c... Gaps 351 and 352... Surface 350 ... Predetermined regions 5 and 5 b. Mask 61 ... Window part 200 ... Film forming device 211 ... Chamber 212 ... Substrate holder 221 ... Shutter 230 ... Exhaust means 231 ... Exhaust line 232 ... Pump 233 ... Valve 260 ... Organic metal material supply Means 261 ... Gas supply line 262 ... Reservoir 263 ... Valve 264 ... Pump 265 ... Gas cylinder 270 ... Gas supply means 271 ... Gas supply line 273 ... Lub 274 ... Pump 275 ... Gas cylinder 10 ... Inkjet recording head 110 ... Nozzle plate 111 ... Nozzle hole 114 ... Coating 120 ... Ink chamber substrate 121 ... Ink chamber 122 ... Side wall 123 ... Reservoir chamber 124 …… Supply port 13 …… Vibration plate 131 …… Communication hole 14 …… Piezoelectric element 141 …… Upper electrode 142 …… Lower electrode 143 …… Piezoelectric layer 16 …… Substrate 161 …… Recessed portion 162 …… Step 17 ... Head body 9 ... Inkjet printer 92 ... Apparatus body 921 ... Tray 922 ... Paper discharge port 93 ... Head unit 931 ... Ink cartridge 932 ... Carriage 94 ... Printing device 941 ... Carriage motor 942 ... Reciprocating mechanism 943 …… Carriage guide shaft 944 …… Tie Mining belt 95 …… Feeding device 951 …… Feeding motor 952 …… Feeding roller 952a …… Following roller 952b …… Drive roller 96 …… Control unit 97 …… Operation panel P …… Recording paper 410 …… Wiring board 412: Electrode 413: Insulating substrate 414: Lead 415 ... Electrode M1: First metal atom M2: Second metal atom

Claims (32)

第1の基材上に、第1の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第1の接合膜を形成して第1の接合膜付き基材を得るとともに、第2の基材上に、前記第1の金属原子よりも融点が低い第2の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第2の接合膜を形成して第2の接合膜付き基材を得る工程と、
前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基をこれら接合膜から脱離させることにより、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に接着性を発現させる工程と、
前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが密着するように、前記第1の接合膜付き基材と前記第2の接合膜付き基材とを貼り合わせて、前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、
前記第1の接合膜および前記第2の接合膜を、前記第2の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有することを特徴とする接合方法。
A first bonding film including a first metal atom and a leaving group composed of an organic component is formed on the first substrate to obtain a first substrate with the bonding film, and second A second bonding film including a second metal atom having a melting point lower than that of the first metal atom and a leaving group composed of an organic component is formed on the base material of the second bonding film. Obtaining an attached substrate;
Energy is imparted to the first bonding film and the second bonding film, and the leaving group existing near the surfaces of the first bonding film and the second bonding film is removed from these bonding films. Causing the first bonding film and the second bonding film to exhibit adhesion by desorption, and
The first bonding film and the second bonding film-attached substrate are bonded together so that the first bonding film and the second bonding film are in close contact with each other, and the first bonding is performed. Obtaining a bonded body in which a film and the second bonding film are bonded;
And heating the first bonding film and the second bonding film until the second metal atoms are melted, thereby improving the bonding strength of the bonded body. .
第1の基材上に、第1の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第1の接合膜を形成して第1の接合膜付き基材を得るとともに、第2の基材上に、前記第1の金属原子よりも融点が低い第2の金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含む第2の接合膜を形成して第2の接合膜付き基材を得る工程と、
前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが密着するように、前記第1の接合膜付き基材と前記第2の接合膜付き基材とを重ね合わせて、積層体を得る工程と、
前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に対してエネルギーを付与して、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜の表面付近に存在する前記脱離基を、これら接合膜から脱離させることにより、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に接着性を発現させて、前記第1の接合膜と前記第2の接合膜とが接合された接合体を得る工程と、
前記第1の接合膜および前記第2の接合膜を、前記第2の金属原子が溶融するまで加熱することにより、前記接合体の接合強度を向上させる工程とを有することを特徴とする接合方法。
A first bonding film including a first metal atom and a leaving group composed of an organic component is formed on the first substrate to obtain a first substrate with the bonding film, and second A second bonding film including a second metal atom having a melting point lower than that of the first metal atom and a leaving group composed of an organic component is formed on the base material of the second bonding film. Obtaining an attached substrate;
A step of obtaining a laminate by superimposing the first substrate with a bonding film and the second substrate with a bonding film so that the first bonding film and the second bonding film are in close contact with each other. When,
Energy is imparted to the first bonding film and the second bonding film, and the leaving group present in the vicinity of the surfaces of the first bonding film and the second bonding film is converted into these bonding films. By desorbing from the first bonding film, the first bonding film and the second bonding film exhibit adhesiveness, and a bonded body in which the first bonding film and the second bonding film are bonded is obtained. Process,
And heating the first bonding film and the second bonding film until the second metal atoms are melted, thereby improving the bonding strength of the bonded body. .
前記第2の金属原子の融点は、250℃よりも低い請求項1または2に記載の接合方法。   The joining method according to claim 1, wherein a melting point of the second metal atom is lower than 250 ° C. 3. 前記第2の金属原子は、インジウム、セレンおよびスズのうちの少なくとも1種である請求項3に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 3, wherein the second metal atom is at least one of indium, selenium, and tin. 前記第1の接合膜および前記第2の接合膜は、それぞれ、前記第1の金属原子および前記第2の金属原子を備える有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成長法を用いて成膜する請求項1ないし4のいずれかに記載の接合方法。   Each of the first bonding film and the second bonding film is formed by using a metal organic chemical vapor deposition method using an organic metal material including the first metal atom and the second metal atom as a raw material. The joining method according to claim 1, wherein a film is formed. 前記第1の接合膜および前記第2の接合膜は、それぞれ、低還元性雰囲気下で成膜される請求項5に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 5, wherein each of the first bonding film and the second bonding film is formed in a low reducing atmosphere. 前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものである請求項5または6に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 5, wherein the leaving group is a residue of a part of an organic substance contained in the organometallic material. 前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも1種を含む原子団で構成される請求項5ないし7のいずれかに記載の接合方法。   The said leaving group is a carbon atom as an essential component, and is comprised by the atomic group containing at least 1 sort (s) of a hydrogen atom, a nitrogen atom, a phosphorus atom, a sulfur atom, and a halogen atom. The joining method described. 前記脱離基は、アルキル基を含む請求項8に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 8, wherein the leaving group includes an alkyl group. 前記有機金属材料は、βジケトン系錯体である請求項5ないし9のいずれかに記載の接合方法。   The joining method according to claim 5, wherein the organometallic material is a β-diketone complex. 前記第1の接合膜および前記第2の接合膜は、それぞれ、導電性を有する請求項1ないし10のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein each of the first bonding film and the second bonding film has conductivity. さらに、前記第1の金属原子と前記第2の金属原子との標準電極電位の差は、3.0mV以上である請求項1ないし11のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein a difference in standard electrode potential between the first metal atom and the second metal atom is 3.0 mV or more. 前記第1の金属原子は、銅、アルミニウムおよび銀のうちの少なくとも1種である請求項1ないし12のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein the first metal atom is at least one of copper, aluminum, and silver. 前記第1の接合膜および前記第2の接合膜における前記第1の金属原子および前記第2の金属原子と炭素原子との存在比は、それぞれ、3:7〜7:3である請求項1ないし13のいずれかに記載の接合方法。   The abundance ratios of the first metal atom and the second metal atom to the carbon atom in the first bonding film and the second bonding film are respectively 3: 7 to 7: 3. 14. The joining method according to any one of 13 to 13. 前記第1の接合膜および前記第2の接合膜は、それぞれ、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が、当該各接合膜から脱離した後に、活性手が生じる請求項1ないし14のいずれかに記載の接合方法。   15. The first bonding film and the second bonding film, respectively, wherein an active hand is generated after the leaving group existing at least near the surface of the first bonding film and the second bonding film are released from each bonding film. The joining method according to any one of the above. 前記活性手は、未結合手または水酸基である請求項15に記載の接合方法。   The joining method according to claim 15, wherein the active hand is a dangling hand or a hydroxyl group. 前記第1の接合膜および前記第2の接合膜の平均厚さは、それぞれ、1〜1000nmである請求項1ないし16のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein average thicknesses of the first bonding film and the second bonding film are each 1 to 1000 nm. 前記第1の接合膜および前記第2の接合膜は、それぞれ、流動性を有さない固体状をなしている請求項1ないし17のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein each of the first bonding film and the second bonding film is in a solid state having no fluidity. 前記第1の基材および第2の基材は、板状をなしている請求項1ないし18のいずれかに記載の接合方法。   The joining method according to claim 1, wherein the first base material and the second base material have a plate shape. 前記第1の基材の少なくとも前記第1の接合膜を形成する部分および前記第2の基材の少なくとも前記第2の接合膜を形成する部分は、それぞれ、シリコン材料、金属材料またはガラス材料を主材料として構成されている請求項1ないし19のいずれかに記載の接合方法。   At least a portion of the first base material forming the first bonding film and at least a portion of the second base material forming the second bonding film are made of a silicon material, a metal material, or a glass material, respectively. The joining method according to claim 1, wherein the joining method is configured as a main material. 前記第1の基材の前記第1の接合膜を形成する面および前記第2の基材の前記第2の接合膜を形成する面には、それぞれ、あらかじめ、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜との密着性を高める表面処理が施されている請求項1ないし20のいずれかに記載の接合方法。   The surface of the first base material on which the first bonding film is formed and the surface of the second base material on which the second bonding film is formed are respectively preliminarily formed on the first bonding film and the surface of the first base material. The bonding method according to any one of claims 1 to 20, wherein a surface treatment for improving adhesion with the second bonding film is performed. 前記表面処理は、プラズマ処理である請求項21に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 21, wherein the surface treatment is a plasma treatment. 前記第1の基材と前記第1の接合膜との間および前記第2の基材と前記第2の接合膜との間に、それぞれ、中間層を介挿する請求項1ないし22のいずれかに記載の接合方法。   The intermediate layer is interposed between the first base material and the first bonding film and between the second base material and the second bonding film, respectively. The joining method according to the above. 前記中間層は、酸化物系材料を主材料として構成されているものを用いる請求項23に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 23, wherein the intermediate layer is formed of an oxide-based material as a main material. 前記エネルギーの付与は、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記第1の接合膜および前記第2の接合膜を加熱する方法、ならびに前記第1の接合膜および前記第2の接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも1つの方法により行う請求項1ないし24のいずれかに記載の接合方法。   The application of energy is performed by irradiating the first bonding film and the second bonding film with energy rays, heating the first bonding film and the second bonding film, and the first bonding film. The bonding method according to claim 1, wherein the bonding method is performed by at least one method of applying a compressive force to the bonding film and the second bonding film. 前記エネルギー線は、波長126〜300nmの紫外線である請求項25に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 25, wherein the energy beam is an ultraviolet ray having a wavelength of 126 to 300 nm. 前記第1の接合膜および前記第2の接合膜を加熱する温度は、前記第2の金属原子の融点以下である請求項25または26に記載の接合方法。   27. The bonding method according to claim 25 or 26, wherein a temperature for heating the first bonding film and the second bonding film is not higher than a melting point of the second metal atom. 前記圧縮力は、0.2〜10MPaである請求項25ないし27のいずれかに記載の接合方法。   The joining method according to any one of claims 25 to 27, wherein the compressive force is 0.2 to 10 MPa. 前記エネルギーの付与を、大気雰囲気中で行う請求項1ないし28のいずれかに記載の接合方法。   The bonding method according to claim 1, wherein the energy is applied in an air atmosphere. さらに、前記接合体に対して、その接合強度をより高める処理を行う工程を有する請求項1ないし29のいずれかに記載の接合方法。   Furthermore, the joining method in any one of Claim 1 thru | or 29 which has the process of performing the process which raises the joining strength further with respect to the said conjugate | zygote. 前記接合強度を高める処理を行う工程は、前記接合体にエネルギー線を照射する方法および前記接合体に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも一方により行われる請求項30に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 30, wherein the step of performing the process of increasing the bonding strength is performed by at least one of a method of irradiating the bonded body with energy rays and a method of applying a compressive force to the bonded body. 請求項1ないし31のいずれかに記載の接合方法により接合されたことを特徴とする接合体。   32. A joined body joined by the joining method according to claim 1.
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