JP3327563B2 - 常温接着方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面被膜の除去、即ち
新生面の創出による表面エネルギの増加を利用して、微
小領域に微小荷重で同種或いは異種材料から成る微小部
材の接着を常温大気中で瞬時に行うことができる常温接
着方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、同種或いは異種材料同志の接着
は、「溶接技術」（1987年７月号、P89)に記載されてい
るように、超高真空中でＡｒ⁺ 等の不活性ガスイオンス
パッタリングによる表面清浄後に、吸着等の表面汚染を
生ずる以前に、清浄な表面を保持しながら両被接着材料
の表面同志を原子間距離とするために、押付け荷重を印
加することによって行われている。

【０００３】更に、導電体と絶縁体との接着は、Journa
l of Applied Physics (1969，September,val40,No.10,
p.3946) 等に記載されているように、ガラス軟化点まで
加熱し、同時に接合界面でより大きな静電引力を発生さ
せるために、接着材料間に高電場を印加することによっ
て行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例では、表面清浄化及び表面清浄を保持するための大
掛かりな装置、例えば超高真空装置等を必要とするため
に簡便に実施しない。また、接合に際し変形量をできる
だけ少なくするために、接合表面粗さを数ｎｍという超
平滑面にする必要があることから技術的にも簡便な方法
ではない。更に、先の従来例である導電体と絶縁体との
接合においては、接合試料を約４００℃まで加熱する必
要があり、同時に接合材料間に１０⁶ Ｖ／ｃｍオーダの
高電場を必要とするため、加熱及び電界を印加すること
を嫌う個所の接合には不向きであり、また接合材料内部
のイオンの移動を伴う接合のため、数分の接合時間を要
する等の欠点がある。

【０００５】本発明の目的は、微小部材の接着を簡便に
常温において行う常温接着方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る常温接着方法は、接着すべき２個の物
質表面に金属薄膜を成膜し、前記一方の薄膜に複数個の
凹形溝を形成し、前記他方の薄膜に前記凹形溝に噛合す
る複数個の凸形歯を形成し、これらの凹形溝、凸形歯の
少なくとも一方にテーパ角を付し、接着の際にこれらの
凹凸部が互いに噛合するように位置決めして荷重を加え
ることにより、前記凹凸部の側面で互いに接触し、塑性
変形過程における摩擦によって接着を行うことを特徴と
する。

【０００７】

【作用】上述の構成を有する常温接着方法は、接着表面
に一対の凹形溝及び凸形歯を形成し、接着の際にこれら
の凹凸部が互いに噛み合うように位置決めした後に、圧
縮荷重印加により凹凸部の互いの側面で摩擦及び摩耗を
生じ、この摩擦及び摩耗によって互いに表面被膜が除去
され、同時に接着を可能とする。

【０００８】

【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は第１の実施例を示し、被接着基板であるパ
イレックスガラスから成るパイレックス基板１上にＡｌ
膜２を成膜し、パイレックス基板３の上にＡｌ膜４を成
膜する。これらのＡｌ膜２、４にはドライエッチング法
から成る半導体プロセス手法を利用して形成した平面円
形テーパ無し凹形溝５、平面円形先細テーパ状凸形歯６
をそれぞれ設けている。

【０００９】図２は図１の一部の拡大図であり、平面円
形先細テーパ状凸形歯６はテーパ角θを有している。図
３は荷重印加による接着中の断面構造を示し、図４、図
５はそれぞれ図１における紙面を横切る方向から見た凹
形溝５、凸形歯６の丸型の断面図を有している。また、
図６は接着過程中の印加荷重ｆ、接触角α、接触荷重Ｆ
の相関関係の説明図である。

【００１０】この構成において、Ａｌ膜２、４上の凹形
溝５と凸形歯６とが互いに噛み合った状態で、パイレッ
クスガラス基板１及び３に矢印方向に荷重を印加した場
合に、つまり図６に示すように荷重ｆを印加すると、互
いの側面で接触角αで接触荷重Ｆを生じ、この系は釣り
合い状態となる。この場合に、Ｆ、ｆ、αの関係は次の
(1) 式のようになる。 Ｆ＝ｆ／（２ sinα）・・・ (1)

【００１１】ここで、αはＡｌ成膜２、４上の凹形溝５
と凸形歯６の互いの側面での接触角、Ｆは接触荷重、ｆ
は印加荷重である。

【００１２】従って、接触角αをできるだけ小さくする
ことによって、つまり図２において凸形歯６のテーパ角
θをできるだけ小さく形成することにより、接触荷重Ｆ
を変えることなく、印加荷重ｆを小さくすることが可能
である。更に、印加荷重ｆを増加していく場合に、接触
荷重Ｆの作用点で塑性変形及び摩擦を伴いながら、凹形
溝５と凸形歯６の互いの側面の間でずり運動を生ずる。

【００１３】この場合に、接着中の印加荷重ｆは次の
(2) 式のようになる。 ｆ＋Δｆ＞２μＦ・cos α＋ΔFD・・・ (2)

【００１４】ここで、ｆ＋Δｆは凹形溝５と凸形歯６の
互いの側面の間でずり運動を生じさせるための印加荷
重、ΔFDは接触荷重Ｆの作用点でのＡｌ膜２、４の変形
に必要な力、μは摩擦によってずり運動しているＡｌ膜
２、４間の摩擦係数である。

【００１５】従って、(2) 式が成り立つ場合に、凹形溝
５と凸形歯６の互いの側面の間でずり運動が生じ、この
ずり運動によって接触部の表面被膜が互いに破れ、この
時点で新生面が生成し、同時に接着し始める。

【００１６】更に、印加荷重ｆを増加していった場合
に、Ａｌ膜２の平面部７とＡｌ膜４の底面部８が互いに
接触し始めるまで、凹形溝５と凸形歯６の互いの側面の
間でのずり運動によって接着が続行する。そして、Ａｌ
膜２の平面部７とＡｌ膜４の底面部８の接触時点で、印
加荷重ｆは急激に不連続的に増加するので、接着作業を
停止する１つの目安になる。この時点での接着作業の停
止は、低い接触荷重でかつ高い寸法精度で接着を行う上
で望ましい。

【００１７】さて、本接着手法における接着後の寸法精
度、即ち荷重印加方向におけるパイレックス基板１、３
間の寸法精度は、Ａｌ膜２、４の厚さの寸法精度に依存
する。一方、荷重印加方向に対して直角方向の寸法精度
はＡｌ膜２の凹形溝５、及びＡｌ膜４の凸形歯６から成
る一対の接着素子の単位面積当りの数、即ち接着素子数
の密度に依存する。従って、この接着素子数の密度を次
第に多くしてゆくことによって、微小部材及び微小部材
同士のより精度の良い接着が可能となる。

【００１８】本実施例においては、パイレックス基板１
上の凹形溝５を有するＡｌ膜２、及びパイレックス基板
３上の凸形歯６を有するＡｌ膜４を次のようなプロセス
で形成した。先ず、凹形溝５を有するＡｌ膜２の形成の
場合に、

【００１９】(1) 図７(a) に示すように、直径３０ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍのパイレックス基板１上に、純Ａｌ膜２
をスパッタリングによって約１μｍの厚さに成膜する。

【００２０】(2) 図７(b) に示すように、Ａｌに対して
エッチングレートの小さいポジレジスト膜（ＡＺ−１３
５０）９をＡｌ膜２の上に塗布後に、円形の多孔つまり
平面ピッチ１０μｍ、直径５μｍの多孔から成るマスク
１０を通して露光する。

【００２１】(3) 図７(c) に示すようにレジスト膜９を
現像する。

【００２２】(4) 図７(d) に示すように、ドライエッチ
ング法によりＡｌ膜２に凹形溝５を形成する。エッチン
グ条件として、ＣＣｌ₄ガス圧：４．５Pa. 、電力密
度：０．３Ｗ／ｃｍ² とする。

【００２３】(5) ドライエッチング法の後に、有機溶剤
（アセトン）により残留レジスト膜９を除去し、図７
(e) に示すような平面円形テーパ無し凹形溝５を得る。

【００２４】次に、平面円形先細テーパ状凸形歯６を有
するＡｌ膜４を形成する場合に、(6) 図８(a) に示すよ
うに、直径３０ｍｍ、厚さ１ｍｍのパイレックス基板３
上に、純Ａｌ膜４をスパッタリングによって約１μｍの
厚さに成膜する。

【００２５】(7) 図８(b) に示すように、純Ａｌ膜４上
にネガレジスト膜（ＯＭＲ）１１をコーティングした後
に、円形の多孔から成る凹形溝５の形成に用いたマスク
１０を通して露光する。

【００２６】(8) 図８(c) に示すように、レジスト膜１
１を現像する。

【００２７】(9) 図８(d) に示すように、ドライエッチ
ング法によりＡｌ膜４に凸形歯６を形成する。エッチン
グ条件として、ＣＣｌ₄ガス圧：８Pa、電力密度：０．
３Ｗ／ｃｍ² とする。

【００２８】(10)ドライエッチング法の後に、剥離液に
より残留レジスト膜１１を除去し、図８(e) に示すよう
な平面円形先細テーパ状凸形歯６を得る。

【００２９】その後に、図７(e) に示す凹形溝５と、図
８(e) に示す凸形歯６とを相対向した状態で、大気中の
常温下で約５kgf の圧縮荷重を印加したところ、パイレ
ックス基板１、３同士は互いに容易に接着した。一方、
Ａｌの再結晶温度近傍の２００℃で同様の接着を行った
ところ、接着に必要な印加荷重は常温下と比較して少な
かった。

【００３０】次に、第２の実施例として、図１における
凹形溝５、凸形歯６の紙面を横切る方向から見た断面を
それぞれ図９、図１０に示すような角形とした場合を説
明する。即ち、図１において、パイレックス基板１上の
Ａｌ膜２及びパイレックス基板３上のＡｌ膜４に、それ
ぞれ平面角形テーパ無し凹形溝５、及び平面角形先細テ
ーパ状凸形歯６を形成した。これらの凹形溝５及び凸形
歯６の加工は、マスクを角形の多孔、つまり平面ピッチ
１０μｍ、直径５μｍから成るマスクに取換えて、第１
の実施例と同様な方法で行った。その後に、凹形溝５と
凸形歯６とを相対向する状態で、第１の実施例と同様な
手法で接着したところ、容易に接着した。

【００３１】第３の実施例として、図１における凹形溝
５、凸形歯６をそれぞれ図１１、図１２に示すようなリ
ボン形とした場合を説明する。即ち、図１において、パ
イレックス基板１上のＡｌ膜２及びパイレックス基板３
上のＡｌ膜４に、それぞれ平面リボン形テーパ無し凹形
溝５、及び平面リボン形先細テーパ状凸形歯６を形成し
た。これらの凹形溝５、凸形歯６の加工は、マスクをリ
ボン形の多孔、つまり縦方向ピッチ１１０μｍ×横方向
ピッチ１０μｍ、穴寸法；縦１００μｍ×横５μｍのリ
ボン状の孔から成るマスクに取換えて、第１の実施例と
同様な寸法で行った。その後に、凹形溝５と凸形歯６を
相対向する状態で、第１の実施例と同様な手法で接着し
たところ、容易に接着した。

【００３２】図１３は本発明の第４の実施例を示し、図
１と同一の符号は同一の部材を示している。Ａｌ膜２に
は平面円形広口テーパ状凹形溝１２を形成し、Ａｌ膜４
には平面円形先細テーパ状凸形歯１３を形成した。図１
４は図１３の一部拡大図を示し、凹形溝１２、凸形歯１
３はそれぞれテーパ面θを有している。また、図１５は
荷重印加による接着中の断面構造を示し、凹形溝１２、
凸形歯１３の図１３における紙面を横切る方向から見た
断面はそれぞれ図４、図５の凹形溝５、凸形歯６と同一
である。図１６は接着過程中の印加荷重ｆ、接触角α、
接触荷重Ｆの相関関係の説明図である。

【００３３】この構成において、パイレックス基板１及
び３を、図１３に示すようにＡｌ成膜２、４上の平面円
形広口テーパ状凹形溝１２と平面円形先細テーパ状凸形
歯１３とを互いに噛み合った状態で矢印方向に荷重を印
加した場合に、即ち図１６に示すように荷重ｆを印加し
た場合に、互いの側面で接触角αで接触荷重Ｆを生じ、
この系は釣り合い状態となり、第１の実施例における
(1) 式と同様となる。従って、図１４におけるテーパ角
θをできるだけ小さく形成することによって接触荷重Ｆ
を変えることなく、印加荷重ｆを小さくすることが可能
である。更に、印加荷重ｆを増加していった場合に、第
１の実施例と同様に図１４における凹形溝１２と凸形歯
１３の互いの側面でのずり運動によって接触部の表面被
膜が互いに破れ、この時点で新生面が生成し同時に接着
し始める。このような接着過程は、図１５においてＡｌ
膜２の平面部１４とＡｌ膜４の底面部１５が接触するま
で続く。

【００３４】本実施例において、それぞれパイレックス
基板１上の凹形溝１２を有するＡｌ膜２及びパイレック
ス基板３上の凸形歯１３を有するＡｌ膜４を、次のよう
なプロセスで形成した。

【００３５】先ず、凹形溝１２を有するＡｌ膜２を形成
する場合に、(1) 図１７(a) に示すように、直径３０ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍのパイレックス基板１上に純Ａｌ膜２を
スパッタリングによって約１μｍの厚さに成膜する。

【００３６】(2) 図１７(b) に示すように、Ａｌに対し
てエッチングレートの小さいレジスト膜（ＡＺ−１３５
０）９をＡｌ膜２の上に塗布した後に、円形の多孔、つ
まり平面ピッチ１０μｍ、直径５μｍの多孔から成るマ
スク１０を通して露光する。

【００３７】(3) 図１７(c) に示すようにレジスト膜９
を現像する。

【００３８】(4) 図１７(d) に示すように、ドライエッ
チング法によりＡｌ膜２に凹形溝１２を形成する。エッ
チング条件として、ＣＣｌ₄ ガス圧：８Pa、電力密度：
０．３Ｗ／ｃｍ² とする。

【００３９】(5) ドライエッチング法の後に、有機溶剤
（アセトン）により残留レジスト膜９を除去し、図１７
(e) に示すような平面円形広口テーパ状凹形溝１２を得
た。

【００４０】次に、凸形歯１３を有するＡｌ膜４を形成
する場合は、図８(a) 〜図８(e) に示す第１の実施例に
対する平面円形先細テーパ状凸形歯６と同様に行った。

【００４１】その後に、凹形溝１２と凸形歯１３とを相
対向した状態で、大気中常温下で約５kgf の圧縮荷重を
矢印方向に印加したところ、パイレックス基板１、３同
士が互いに容易に接着した。

【００４２】第５の実施例として、第４の実施例の説明
に用いた図１３において、凹形溝１２、凸形歯１３をそ
れぞれ紙面を横切る方向から見た図９、図１０に示す凹
形溝５、凸形歯６と同様な角形とした。即ち、図１３に
おいてパイレックス基板１上のＡｌ膜２及びパイレック
ス基板３上のＡｌ膜４上に、それぞれ平面角形広口テー
パ状凹形溝１２、及び平面角形先細テーパ状凸形歯１３
を形成した。これら凹形溝１２、凸形歯１３の加工は、
マスクを角形の多孔、つまり平面ピッチ１０μｍ、５μ
ｍ孔から成るマスクに取換えて、第４の実施例と同様な
方法で行った。その後に、図１３に示すように凹形溝１
２、凸形歯１３を相対向する状態で、第１の実施例と同
様な手法で接着実験を行ったところ、容易に接着した。

【００４３】第６の実施例として、図１３における凹形
溝１２、凸形歯１３をそれぞれ紙面を横切る方向から見
た図１１、図１２に示す凹形溝５、凸形歯６と同様なリ
ボン形とした。即ち、図１３において、パイレックス基
板１及び３上のＡｌ膜２及び４にそれぞれ平面リボン形
広口テーパ状凹形溝１２及び平面リボン形先細テーパ状
凸形歯１３を形成した。これらの凹形溝１２、凸形歯１
３の加工は、マスクをリボン形の多孔、つまり縦方向ピ
ッチ１１０μｍ×横方向ピッチ１０μｍ、孔寸法；縦１
００μｍ×横５μｍのリボン状の孔から成るマスクに取
換えて、第４の実施例と同様な方法で行った。その後
に、図１３に示すように凹形溝１２、凸形歯１３を相対
向する状態で、第４の実施例と同様な手法で接着を行っ
たところ、容易に接着した。

【００４４】図１８は第７の実施例を示し、パイレック
ス基板１及び３上に成膜したＡｌ膜２、４には平面円形
広口テーパ状凹形溝１６、平面円形テーパ無し凸形歯１
７を形成した。

【００４５】図１９は図１８の一部の拡大図を示し、凹
形溝１６にテーパ面が設けられている。図２０は荷重印
加による接着中の断面構造であり、図１８における凹形
溝１６、凸形歯１７はそれぞれ紙面を横切る方向から見
た図４、図５の凹形溝５、凸形歯６と同様の円形であ
る。図２１は接着過程中の印加荷重ｆ、接触角α、接触
荷重Ｆの相関関係の説明図である。

【００４６】この構成において、凹形溝１６、凸形歯１
７とが互いに噛み合った状態で荷重を印加した場合に、
即ち図２１に示すように荷重ｆを印加した場合に、互い
の側面で接触角αで接触荷重Ｆを生じ、この系は釣り合
い状態となり、第１の実施例における(1) 式と同様とな
る。

【００４７】従って、図１９におけるテーパ角θをでき
るだけ小さく形成することによって、接触荷重Ｆを換え
ることなく印加荷重ｆを小さくすることが可能である。
更に、印加荷重ｆを増加していった場合に、第１の実施
例と同様に凹形溝１６と、凸形歯１７との互いの側面で
のずり運動によって接触部の表面被膜が互いに破れ、こ
の時点で新生面が生成し同時に接着し始める。このよう
な接着過程は、図２０においてＡｌ膜２の平面部１８と
Ａｌ膜４の底面部１９が接触するまで続く。

【００４８】本実施例において、それぞれパイレックス
基板１、３上の凹形溝１６、凸形歯１７を次のようなプ
ロセスで形成した。先ず、平面円形広口テーパ状凹形溝
１６を有するＡｌ膜２は、図１７(a) 〜図１７(e) に示
す第４の実施例におけるＡｌ膜２の形成と同様に行っ
た。

【００４９】次に、凸形歯１７を有するＡｌ膜４の形成
の場合に、(1) 図２２(a) に示すように、直径３０ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍのパイレックス基板１上に純Ａｌ膜４を
スパッタリングによって、約１μｍの厚さに成膜する。

【００５０】(2) 図２２(b) に示すように、純Ａｌ膜４
上にネガレジスト膜（ＯＭＲ）１１をコーティングした
後に、円形の多孔から成る第１の実施例で用いたマスク
１０を通して露光する。

【００５１】(3) 図２２(c) に示すようにレジスト膜１
１を現像する。

【００５２】(4) 図２２(d) に示すように、ドライエッ
チング法によりＡｌ膜４に凸形歯１７を形成する。エッ
チング条件として、ＣＣｌ₄ ガス圧：４．５Pa. 、電力
密度：０．３Ｗ／ｃｍ² とする。

【００５３】(5) ドライエッチング法の後に、剥離液に
より残留レジスト膜１１を除去し、図２２(b) に示すよ
うな凸形歯１７を得た。

【００５４】その後に、凹形溝１６と凸形歯１７とを相
対向する状態で、大気中の常温下で約５kgf の圧縮荷重
を印加したところ、パイレックス基板１、３同士が互い
に容易に接着した。

【００５５】第８の実施例として、第７の実施例の説明
に用いた図１８において、凹形溝１６、凸形歯１７をそ
れぞれ紙面を横切る方向から見た図９、図１０に示すよ
うな角形とした場合を説明する。即ち、Ａｌ膜２及び４
上にそれぞれ平面角形広口テーパ状凹形溝１６及び平面
角形テーパ無し凸形歯１７を形成した。これらの凹形溝
１６及び凸形歯１７の加工は、何れもマスクを角形の多
孔から成る第２の実施例で用いたマスクに取換えて、第
７の実施例と同様な方法で行った。

【００５６】その後に、凹形溝１６、凸形歯１７を相対
向する状態で、第１の実施例と同様な手法で接着を行っ
たところ、容易に接着した。

【００５７】第９の実施例として、図１８における凹形
溝１６、凸形歯１７はそれぞれ紙面を横切る方向から見
た図１１、図１２に示すようなリボン形とした。即ち、
Ａｌ膜２、４上にそれぞれ平面リボン形広口テーパ状凹
形溝１６及び平面リボン形テーパ無し凸形歯１７を形成
した。これらの凹形溝１６及び凸形歯１７の加工は、マ
スクをリボン形の多孔から成る第３実施例に用いたマス
クに取換えて、第７の実施例と同様な方法で行った。

【００５８】その後に、凹形溝１６、凸形歯１７を相対
向する状態で、第１の実施例と同様な手法で接着を行っ
たところ、容易に接着した。

【００５９】図２３は第１０の実施例を示し、Ａｌ膜
２、４にそれぞれ平面円形テーパ無し凹形溝５、平面円
形先細テーパ状凸形歯６を形成した。なお、図２３にお
ける凹形溝５、凸形歯６はそれぞれ紙面を横切る方向か
ら見た図４及び図５に示すように円形であり、それぞれ
Ａｌ膜２及びＡｌ膜４の加工は次のようなプロセスで行
った。

【００６０】先ず、凹形溝５を有するＡｌ膜２の形成の
場合に、 (1) 図２４(a) に示すように、直径３０ｍｍ、厚さ１ｍ
ｍのパイレックス基板１上に純Ａｌ膜２をスパッタリン
グによって約０．８μｍの厚さに成膜する。

【００６１】(2) 図２４(b) に示すように、Ａｌに対し
てエッチングレートの小さいレジスト膜（ＡＺ−１３５
０）９をＡｌ膜２の上に塗布した後に、円形の多孔から
成る第１の実施例で用いたマスク１０を通して露光す
る。

【００６２】(3) 図２４(c) に示すようにレジスト膜９
を現像する。

【００６３】(4) 図２４(d) に示すように、パイレック
ス基板１に到達するまでドライエッチング法によりＡｌ
膜２に凹形溝５を形成する。エッチング条件として、Ｃ
Ｃｌ₄ ガス圧：４．５Pa. 、電力密度：０．３Ｗ／ｃｍ
² とする。

【００６４】(5) ドライエッチング法の後に、有機溶剤
（アセトン）により残留レジスト膜９を除去し、図２４
(e) に示すような平面円形テーパ無し凹形溝５を得た。

【００６５】次に、凸形歯６を有するＡｌ膜４の形成の
場合に、図８(a) 〜図８(e) に示す第１の実施例におけ
る凸形歯６と同様に行った。

【００６６】その後に、凹形溝５と凸形歯６とを相対向
する状態で、大気中常温下で約５kgf の圧縮荷重を印加
したところ、パイレックス基板１、３同士が容易に接着
した。

【００６７】第１１の実施例として、図２３における凹
形溝４、凸形歯５はそれぞれ紙面を横切る方向から見た
図９、図１０に示すような角形とした。即ち、図２３に
おいてＡｌ膜２、４にそれぞれ平面角形テーパ無し凹形
溝５及び平面角形先細テーパ状凸形歯６を形成し、Ａｌ
膜２及びＡｌ膜４の加工は次のようなプロセスで行っ
た。

【００６８】先ず、凹形溝５を有するＡｌ膜２を形成す
る場合に、マスクを角形の多孔、つまり平面ピッチ１０
μｍ、５μｍ孔から成るマスクに取換えて、図２４(a)
〜図２４(e) に示す第１０の実施例の凹形溝５を有する
Ａｌ膜２と同様な方法で行った。

【００６９】次に、凸形歯６を有するＡｌ膜４の形成
は、図８(a) 〜図８(e) に示した第２の実施例における
凸形歯６の形成手法と同様な方法で行った。

【００７０】その後に、図２３に示すように凹形溝５及
び凸形歯６を相対向する状態で、第１の実施例と同様な
手法で接着を行ったところ、容易に接着した。

【００７１】第１２の実施例として、図２３における凹
形溝５、凸形歯８はそれぞれ紙面を横切る方向から見た
図１１図１２に示すようなリボン形とした。即ち、Ａｌ
膜２及びＡｌ膜４にそれぞれ平面リボンテーパ無し凹形
溝５及び平面リボン形先細テーパ状凸形歯６を形成し、
Ａｌ膜２及びＡｌ膜４の加工は次のようなプロセスで行
った。

【００７２】先ず、凹形溝５を有するＡｌ膜２を形成す
る場合に、マスクをリボン形の多孔から成る第３の実施
例で用いたマスクに取換えて、図２４(a) 〜図２４(e)
に示す第１０の実施例における凹形溝５を有するＡｌ膜
２の形成と同様な方法で行った。

【００７３】次に、凸形歯６を有するＡｌ膜４の形成
は、図８(a) 〜図８(e) に示す第３の実施例における凸
形歯６の形成手法と同様な方法で行った。その後に、図
２３に示すように凹形溝５及び凸形歯６を相対向する状
態で、第１の実施例と同様な手法で接着を行ったとこ
ろ、容易に接着した。

【００７４】図２５は第１３の実施例を示し、Ａｌ膜２
及び４にそれぞれ平面円形広口テーパ状凹形溝１２及び
平面円形先細テーパ状凸形歯１３を形成した。図２５に
おける凹形溝１２、凸形歯１３の断面は図４、図５に示
すように円形であり、それぞれＡｌ膜２及びＡｌ膜４の
加工は次のようなプロセスで行った。

【００７５】先ず、凹形溝１２を有するＡｌ膜２の形成
の場合に、(1) 図２６(a) に示すように、直径３０ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍのパイレックス基板１上に純Ａｌ膜２を
スパッタリングによって約０．８μｍの厚さに成膜す
る。

【００７６】(2) 図２６(b) に示すようにＡｌに対して
エッチングレートの小さいレジスト膜（ＡＺ−１３５
０）９をＡｌ膜２の上に塗布した後に、円形の多孔から
成る第１の実施例で用いたマスク１０を通して露光す
る。

【００７７】(3) 図２６(c) に示すようにレジスト膜９
を現像する。

【００７８】(4) 図２６(d) に示すように、パイレック
ス基板１に到達するまでドライエッチング法によりＡｌ
膜２に凹形溝１２を形成する。エッチング条件として、
ＣＣｌ₄ ガス圧：８Pa. 、電力密度：０．３Ｗ／ｃｍ²
とする。

【００７９】(5) ドライエッチング法の後に、有機溶剤
（アセトン）により残留レジスト膜９を除去した後に、
図２６(e) に示すような平面円形広口テーパ状凹形溝１
２を得た。

【００８０】次に、凸形歯１３を有するＡｌ膜４の形成
の場合に、図８(a)〜図８(e) に示す第１の実施例にお
ける凸形歯６の形成手法と同様な方法で行った。

【００８１】その後に、凹形溝１２と凸形歯１３を相対
向する状態で第１の実施例と同様な手法で接着を行った
ところ、容易に接着した。

【００８２】第１４の実施例として、図２５における凹
形溝１２、凸形歯１３はそれぞれ紙面を横切る方向から
見た図９、図１０に示すような角形とした。即ち、Ａｌ
膜２、４上にそれぞれ平面角形広口テーパ状凹形溝１
２、平面角形先細テーパ状凸形歯１３を形成した。この
Ａｌ膜２及びＡｌ膜４の加工は次のようなプロセスで行
った。

【００８３】先ず、凹形溝１２を有するＡｌ膜２を形成
する場合に、マスクを角形の多孔から成る第２の実施例
で用いたマスクに取換えて、図２６(a) 〜図２６(e) に
示す第１３の実施例における凹形溝１２の形成手法と同
様な方法で行った。

【００８４】次に、凸形歯１３を有するＡｌ膜４を形成
する場合に、図８(a) 〜図８(e) に示す第２の実施例に
おける凸形歯６の形成手法と同様な方法で行った。その
後に、凹形溝１２、凸形歯１３を相対向する状態で、第
１の実施例と同様な手法で接着を行ったところ、容易に
接着した。

【００８５】第１５の実施例として、図２５における凹
形溝１２、凸形歯１３はそれぞれ紙面を横切る方向から
見た図１１、図１２に示すリボン形とした。即ち、Ａｌ
膜２及び４にそれぞれ平面リボン形広口テーパ状凹形溝
１２及び平面リボン形先細テーパ状凸形歯１３を形成
し、Ａｌ膜２及びＡｌ膜４の加工は次のようなプロセス
で行った。

【００８６】先ず、凹形溝１２を有するＡｌ膜２の形成
の場合に、マスクをリボン形の多孔から成る第３の実施
例に用いたマスクで、図２６(a) 〜図２６(e) に示す第
１３の実施例における凹形溝１２の形成手法と同様な方
法で行った。

【００８７】次に、凸形歯１３を有するＡｌ膜４の形成
の場合に、図８(a)〜図８(e) に示す第３の実施例にお
ける凸形歯６の形成手法と同様な方法で行った。その後
に、凹形溝１２と凸形歯１３を相対向する状態で、第１
の実施例と同様な手法で接着を行ったところ、容易に接
着した。

【００８８】図２７は第１６の実施例を示し、Ａｌ膜２
及び４にそれぞれ平面円形広口テーパ状凹形溝１６及び
平面円形テーパ無し凸形歯１７を形成した。なお、凹形
溝１６、凸形歯１７はそれぞれ図４、図５に示すように
円形であり、Ａｌ膜２及びＡｌ膜４の加工は次のような
プロセスで行った。

【００８９】先ず、凹形溝１６を有するＡｌ膜２の形成
の場合に、図２６(a) 〜(e) に示す第１３の実施例にお
ける凹形溝１２の形成方法と同様な方法で行った。

【００９０】次に、凸形歯１７を有するＡｌ膜４の形成
の場合に、図２２(a) 〜図２２(e)に示す第７の実施例
における凸形歯１７を有するＡｌ膜４の形成と同様な方
法で行った。その後に、凹形溝１６と凸形歯１７を相対
向する状態でし、第１の実施例と同様な手法で接着を行
ったところ、容易に接着した。

【００９１】第１７の実施例として、図２７において凹
形溝１６、凸形歯１７はそれぞれ紙面を横切る方向から
見た図９、図１０に示すような角形とした。即ち、Ａｌ
膜２、４にそれぞれ平面角形広口テーパ状凹形溝１６、
平面角形テーパ状凸形歯１７を形成し、Ａｌ膜２及びＡ
ｌ膜４の加工は次のようなプロセスで行った。

【００９２】先ず、凹形溝１６を有するＡｌ膜２の形成
の場合に、マスクを角形の多孔から成る第２の実施例に
用いたマスクを用いて、図２６(a) 〜図２６(e) に示す
第１６の実施例における凹形溝１６の形成手法と同様な
方法で行った。

【００９３】次に、凸形歯１７を有するＡｌ膜４の形成
の場合に、図２２(a) 〜図２２(e)に示す第８の実施例
における凸形歯１７の形成手法と同様な方法で行った。
その後に、凹形溝１６と凸形歯１７を相対向する状態
で、第１の実施例と同様な手法で接着を行ったところ、
容易に接着した。

【００９４】第１８の実施例として、図２７における凹
形溝１６、凸形歯１７はそれぞれ紙面を横切る方向から
見た図１１、図１２に示すようなリボン形とした。即
ち、Ａｌ膜２、４上にそれぞれ平面リボン形広口テーパ
状凹形溝１６及び平面リボン形テーパ無し凸形歯１７を
形成し、Ａｌ膜２及びＡｌ膜４の加工は次のようなプロ
セスで行った。

【００９５】先ず、凹形溝１６を有するＡｌ膜２の形成
の場合に、リボン形の多孔から成る第３の実施例で用い
たマスクと同一のものを用いて、図２６(a)〜図２６(e)
に示す第１６の実施例における凹形溝１２の形成手法
と同様な方法で行った。

【００９６】次に、凸形歯１７を有するＡｌ膜４の形成
の場合に、図２２(a) 〜図８(e) に示す第９の実施例に
おける凸形歯１７の形成手法と同様な方法で行った。そ
の後に、凹形溝１６と凸形歯１７を相対向する状態で、
第１の実施例と同様な手法で接着を行ったところ、容易
に接着した。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る常温接
着法は、次に列挙するような利点がある。 (a) 被接着物表面上の一対の凹凸部同士が噛合したと
き、互いの側面で楔の原理によって大きな接触荷重を生
ずるため、比較的小さな圧縮荷重印加によって接着が可
能となる。

【００９８】(b) 被接着物表面上の対となる凹凸部をで
きるだけ微小に形成することによって、或いは単位面積
当たりの凹凸部の個数をできるだけ多く、即ち凹凸部の
密度を高くすることによって、微小部材の接着が可能と
なる。

【００９９】(c) ガラスのような絶縁体同士、導電体
（半導体）と絶縁体、導電体（半導体）−導電体等の異
種材料間の接着が可能となる。

【０１００】(d) 常温大気中での接着が可能となる。

【０１０１】(e) イオン等の拡散を伴わない接着である
ので、接着は短時間で済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の断面図である。

【図２】図１の一部拡大図である。

【図３】荷重印加による接着中の説明図である。

【図４】平面円形凹形溝の断面図である。

【図５】平面円形凸形歯の断面図である。

【図６】接着中の印加荷重ｆと接触荷重Ｆと接触角αと
の関連の説明図である。

【図７】凹形溝の形成プロセスである。

【図８】凸形歯の形成プロセスである。

【図９】平面角形凹形溝の断面図である。

【図１０】平面角形凸形歯の断面図である。

【図１１】平面リボン状形凹形溝の断面図である。

【図１２】平面リボン状形凸形歯の断面図である。

【図１３】第４の実施例の断面図である。

【図１４】図１３の一部拡大図である。

【図１５】荷重印加による接着中の説明図である。

【図１６】接着中の印加荷重ｆと接触荷重Ｆと接触角α
との関連の説明図である。

【図１７】凹形溝の形成プロセスである。

【図１８】第７の実施例の断面図である。

【図１９】図１８の一部拡大図である。

【図２０】荷重印加による接着中の説明図である。

【図２１】接着中の印加荷重ｆと接触荷重Ｆと接触角α
との関連の説明図である。

【図２２】凸形歯の形成プロセスである。

【図２３】第１０の実施例の断面図である。

【図２４】凹形溝の形成プロセスである。

【図２５】第１３の実施例の断面図である。

【図２６】凹形溝の形成プロセスである。

【図２７】第１６の実施例の断面図である。

【符号の説明】

１、３ パイレックス基板 ２、４ Ａｌ膜 ５、１２、１６ 凹形溝 ６ 、１３、１７ 凸形歯 ９ ポジレジスト膜 １０ マスク １１ ネガレジスト膜

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接着すべき２個の物質表面に金属薄膜を
   成膜し、前記一方の薄膜に複数個の凹形溝を形成し、前
   記他方の薄膜に前記凹形溝に噛合する複数個の凸形歯を
   形成し、これらの凹形溝、凸形歯の少なくとも一方にテ
   ーパ角を付し、接着の際にこれらの凹凸部が互いに噛合
   するように位置決めして荷重を加えることにより、前記
   凹凸部の側面で互いに接触し、塑性変形過程における摩
   擦によって接着を行うことを特徴とする常温接着方法。
2. 【請求項２】 前記凹形溝、凸形歯の平面形状は、円
   形、楕円、矩形、多角形の何れか１つとした請求項１に
   記載の常温接着方法。
3. 【請求項３】 前記物質面に成膜する金属薄膜はＡｌ、
   Ａｕとした請求項１に記載の常温接着方法。