JPH0252181A - ２つの物体の結合方法 - Google Patents
２つの物体の結合方法Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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-
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- C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
- C03C27/06—Joining glass to glass by processes other than fusing
- C03C27/08—Joining glass to glass by processes other than fusing with the aid of intervening metal
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、２つの物体の両方に薄層を設け、然る後これ
らの２つの薄層を新しい研磨操作により活性化し、次い
で機械的密着接触１菓作（ｗｒｉｎｇｉｎｇｉｎ ｃｏ
ｎｔａｃｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）により結合する２つ
の物体の結合方法に関するものである。
らの２つの薄層を新しい研磨操作により活性化し、次い
で機械的密着接触１菓作（ｗｒｉｎｇｉｎｇｉｎ ｃｏ
ｎｔａｃｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）により結合する２つ
の物体の結合方法に関するものである。
（従来の技術）
かかる方法は欧州特許出願ＣＰ第１３７５３７号に開示
されている。記載されている方法は、例えばガラス光学
成分、例えば酸化物、硫化物または弗化物で二色層を設
け、然る後これ等の層に新しい研磨操作を施す。この新
しい研磨操作により表面が活性化され、この結果として
新しく研磨された表面が相互に接触した後、これ等の表
面を密着接触させる。ここでファンデルワールス力がこ
れ等の２つの表面間に形成される。
されている。記載されている方法は、例えばガラス光学
成分、例えば酸化物、硫化物または弗化物で二色層を設
け、然る後これ等の層に新しい研磨操作を施す。この新
しい研磨操作により表面が活性化され、この結果として
新しく研磨された表面が相互に接触した後、これ等の表
面を密着接触させる。ここでファンデルワールス力がこ
れ等の２つの表面間に形成される。
（発明が解決しようとする課題）
従来法の欠点は、２つの表面間の接着力か弱過ぎて若干
の用途には適さないことである。ファンデルワールス結
合は比較的弱く、生ずる接着力は約１ＯＮ／ｃｍ”であ
る。この接触力は密着接触操作後９００〜ｔｏｏｏ’ｃ
の温度で結合体を加熱することにより改善されることが
見出された。しかしこのことは多くの場合反対すべきこ
とである。
の用途には適さないことである。ファンデルワールス結
合は比較的弱く、生ずる接着力は約１ＯＮ／ｃｍ”であ
る。この接触力は密着接触操作後９００〜ｔｏｏｏ’ｃ
の温度で結合体を加熱することにより改善されることが
見出された。しかしこのことは多くの場合反対すべきこ
とである。
本発明の目的は、特に、接着力を著しく増し且つ４８０
℃以下の温度処理が必要である序文に記載した方法を提
供することにある。
℃以下の温度処理が必要である序文に記載した方法を提
供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明において、この目的は序文に記載した方の方法に
おいて、更に、’ｉｉ１層を相互に異なる金属から成る
金属層とし、これ等の層を密着接触操作後高湯処理を施
し、金属の非晶質合金を形成することを特徴とする方法
により達成される。比較的低い温度で非晶質合金に結合
し得る金属は負の混合熱を有する（即ち熱を放出する）
。適切な金属原子は著しく異なる寸法を有し、この結果
率さい金属原子が大きい金属原子の格子中に拡散する。
おいて、更に、’ｉｉ１層を相互に異なる金属から成る
金属層とし、これ等の層を密着接触操作後高湯処理を施
し、金属の非晶質合金を形成することを特徴とする方法
により達成される。比較的低い温度で非晶質合金に結合
し得る金属は負の混合熱を有する（即ち熱を放出する）
。適切な金属原子は著しく異なる寸法を有し、この結果
率さい金属原子が大きい金属原子の格子中に拡散する。
かかる移動原子がある場合には、非晶質合金は容易に変
形するので、膨張係数の著しく異なる２種の物質を結合
する際に生じ得る応力は捕虜される。
形するので、膨張係数の著しく異なる２種の物質を結合
する際に生じ得る応力は捕虜される。
２層の一方が移動できない（大きい）金属原子を含み、
他方の層が移動できる（小さい）金属原子を含む２層を
接触させることにより結合が行われる。ファンデルワー
ルス力により得られる接触の有効表面積は比較的低い温
度で拡散を起こさせるに十分であり、但し混合物は自由
エネルギーが減少することは勿論である。結合させるべ
き物体の材料は絶縁体、導体または半導体の場合がある
。
他方の層が移動できる（小さい）金属原子を含む２層を
接触させることにより結合が行われる。ファンデルワー
ルス力により得られる接触の有効表面積は比較的低い温
度で拡散を起こさせるに十分であり、但し混合物は自由
エネルギーが減少することは勿論である。結合させるべ
き物体の材料は絶縁体、導体または半導体の場合がある
。
結合させるべき物体の材料により左右さるが、金属薄層
は常法、例えば蒸着またはスパッタリングによるか、メ
ツキ若しくは無電解堆積により被着することができる。
は常法、例えば蒸着またはスパッタリングによるか、メ
ツキ若しくは無電解堆積により被着することができる。
結合する前に２つの物体の表面を嵩低減研磨法（鏡研磨
法）により平坦且つ平滑にする。かかる研磨法において
少なくとも１０ＤＩ１１の物質が除去される。堆積した
金属薄層の新しい研磨は、例えば５ｉ０２粒子（例えば
直径３０ｎ＊ ）をＮ’ａＯ）１溶液に懸濁させた溶液
（ρ１１１０〜１１）を用いて行う。研磨は研磨用懸濁
液の化学的および機械的両作用により行われる。この際
材料は殆ど除去されないが、表面は結合活性化される。
法）により平坦且つ平滑にする。かかる研磨法において
少なくとも１０ＤＩ１１の物質が除去される。堆積した
金属薄層の新しい研磨は、例えば５ｉ０２粒子（例えば
直径３０ｎ＊ ）をＮ’ａＯ）１溶液に懸濁させた溶液
（ρ１１１０〜１１）を用いて行う。研磨は研磨用懸濁
液の化学的および機械的両作用により行われる。この際
材料は殆ど除去されないが、表面は結合活性化される。
結合すべき表面を十分に浄化した後、密着接触操作を大
気条件下周囲温度で行う。引続く温度処理もまた大気条
件で行う。この方法により少なくとも３５０ＯＮ／ｃｍ
２の接着力が得られる。
気条件下周囲温度で行う。引続く温度処理もまた大気条
件で行う。この方法により少なくとも３５０ＯＮ／ｃｍ
２の接着力が得られる。
本発明の一例の方法は、一方の金属を周期律表第ＩＶＢ
族（Ｔｉ＋ Ｚｒおよび１ｌｆ）から選定し、他方の金
属を第νＢ族、第ＶＩＢ族、第Ｖ［ＩＩｌ族、第Ｖ［ｌ
族および第ＩＢ族の遷移金属、さらに特に３層列からの
遷移金属から選定することを特徴とする。非晶質合金は
、２種の金属の金属原子の原子容が著しく異なる大きさ
を有する場合、２種の金属から得られ、最も小さい原子
が大きい原子のマトリックス中に拡散する。かかる違い
は、２種の金属の原子容の比が約２又はこれより大であ
る場合に生ずることを確かめた。実際の例は、Ｚｒ−Ｃ
ｒの組合せで、この場合Ｚｒ（第ＩＶＢ族の元素）が１
４．０ｃｍ’／モ）Ｌｔ（Ｄ原子容を有し、Ｃｒ（第Ｖ
ＴＢ族の元素）は７．３ｃｍ’１モルの原子容を有する
。ここで原子容の比は１．９である。
族（Ｔｉ＋ Ｚｒおよび１ｌｆ）から選定し、他方の金
属を第νＢ族、第ＶＩＢ族、第Ｖ［ＩＩｌ族、第Ｖ［ｌ
族および第ＩＢ族の遷移金属、さらに特に３層列からの
遷移金属から選定することを特徴とする。非晶質合金は
、２種の金属の金属原子の原子容が著しく異なる大きさ
を有する場合、２種の金属から得られ、最も小さい原子
が大きい原子のマトリックス中に拡散する。かかる違い
は、２種の金属の原子容の比が約２又はこれより大であ
る場合に生ずることを確かめた。実際の例は、Ｚｒ−Ｃ
ｒの組合せで、この場合Ｚｒ（第ＩＶＢ族の元素）が１
４．０ｃｍ’／モ）Ｌｔ（Ｄ原子容を有し、Ｃｒ（第Ｖ
ＴＢ族の元素）は７．３ｃｍ’１モルの原子容を有する
。ここで原子容の比は１．９である。
本発明の他の例の方法は、一方の金属が希土類金属で、
他方の金属が遷移金属であることを特徴とする。希土類
金属は原子容が遷移金属の原子容と対比して大であるこ
とを特徴とする。実際の例はＬａ−Ａｕの徂合せで、こ
の場合Ｌａは２２．５ｃ１１１’１モルの原子容を有し
、Ａｕはｉｏ、２ｃｍ’１モルの原子容を有する。ここ
で原子容の比は２・２である。設定する基体に対する接
着が不十分である若干の金属では基体と金属層間に薄い
接着剤層を設ける必要がある場合がある。２０ｎｍ以下
のＣｒＮがこの目的に極めて通ずる。
他方の金属が遷移金属であることを特徴とする。希土類
金属は原子容が遷移金属の原子容と対比して大であるこ
とを特徴とする。実際の例はＬａ−Ａｕの徂合せで、こ
の場合Ｌａは２２．５ｃ１１１’１モルの原子容を有し
、Ａｕはｉｏ、２ｃｍ’１モルの原子容を有する。ここ
で原子容の比は２・２である。設定する基体に対する接
着が不十分である若干の金属では基体と金属層間に薄い
接着剤層を設ける必要がある場合がある。２０ｎｍ以下
のＣｒＮがこの目的に極めて通ずる。
本発明の一例の方法は約５０ｎｍの厚さを有する金属層
を設けることを特徴とする。この厚さは非晶質合金の形
成を可能とし結合を行うのに十分である０次に行う新し
い研磨操作中、厚さは約１０ｎｍ減少する。
を設けることを特徴とする。この厚さは非晶質合金の形
成を可能とし結合を行うのに十分である０次に行う新し
い研磨操作中、厚さは約１０ｎｍ減少する。
本発明の一例の方法は温度処理を４８０″Ｃ以下の温度
で行うことを特徴とする。この温度処理は形成する合金
の晶出温度以下で行わなければならない。金属間化合物
の形成は、化合物の脆性のため回避する必要がある。し
はしば非晶質合金は１００℃の温度で既に形成される。
で行うことを特徴とする。この温度処理は形成する合金
の晶出温度以下で行わなければならない。金属間化合物
の形成は、化合物の脆性のため回避する必要がある。し
はしば非晶質合金は１００℃の温度で既に形成される。
かかる方法は集積回路を具える珪素ウェファを異なる基
体に結合するのに有利に使用することができる。この型
の集積回路では、アルミニウム導体を有するので、約４
８０℃より高い温度は許容されない。
体に結合するのに有利に使用することができる。この型
の集積回路では、アルミニウム導体を有するので、約４
８０℃より高い温度は許容されない。
（実施例）
本発明を次の実施例につき説明する。
刀■１
３０ｔｔｍの直径および３ＩＩｌＩ１１の厚さを存する
２個の石英ガラス基板を嵩低減研磨法により平坦且つ平
滑にした。約１０μｍの物質を除去した。基板を常法に
より浄化し乾燥した後、厚さ５０ｎ＋ｎのジルコニウム
層を基板にスパッタした。厚さ５０ｎｍのクロム層を他
の基板にスパッタした。然る後両金属層をシトン（Ｓｙ
Ｌｏｎ）研磨剤を使用する新しい研磨法で処理した。シ
トンはモンサント・コンパニーの商品名で例えば３０ｎ
ｍの平均直径を有するＳｉｎ、粒子を水酸化ナトリウム
溶液に懸濁させた溶液を含む。この新しい研磨工程にお
いて金属層から約１０ｎｍを除去した。然る後結合すべ
き表面を次に示すようにしてエツチングした： １、．１．１−１−リクロロエタンの超音波浴中で１０
分、「超高質」水の超音波浴中で１０分。
２個の石英ガラス基板を嵩低減研磨法により平坦且つ平
滑にした。約１０μｍの物質を除去した。基板を常法に
より浄化し乾燥した後、厚さ５０ｎ＋ｎのジルコニウム
層を基板にスパッタした。厚さ５０ｎｍのクロム層を他
の基板にスパッタした。然る後両金属層をシトン（Ｓｙ
Ｌｏｎ）研磨剤を使用する新しい研磨法で処理した。シ
トンはモンサント・コンパニーの商品名で例えば３０ｎ
ｍの平均直径を有するＳｉｎ、粒子を水酸化ナトリウム
溶液に懸濁させた溶液を含む。この新しい研磨工程にお
いて金属層から約１０ｎｍを除去した。然る後結合すべ
き表面を次に示すようにしてエツチングした： １、．１．１−１−リクロロエタンの超音波浴中で１０
分、「超高質」水の超音波浴中で１０分。
「超高質」水はまたＡＳＴＭ−規格で電子グレードの超
純水（ＩＥ−１級）として知れている。この水の特別な
特徴は特に、電気抵抗が〉１８ＭΩＣ１１ｌ； １ｍ
ｌ当り最大２粒子（〉１μｍ）；金属イオン濃度が＜１
ｐｐｂ；１戚当り微生物が最大１である。
純水（ＩＥ−１級）として知れている。この水の特別な
特徴は特に、電気抵抗が〉１８ＭΩＣ１１ｌ； １ｍ
ｌ当り最大２粒子（〉１μｍ）；金属イオン濃度が＜１
ｐｐｂ；１戚当り微生物が最大１である。
９６％Ｈ，ＳＯ４３容量部と３０％ＨｚＯｔ １容量部
の混合物中１００℃で１５分、 ２５％アンモニア１容量部と３０％Ｈ２０□ｌ容景部の
混合物中４８℃で１０分、 １％ＩＩＦ中で１分、 １００％ｌｌＮ０．中で１５分、 一６５％ＩＩＮＣｈ中７０℃で１５分。
の混合物中１００℃で１５分、 ２５％アンモニア１容量部と３０％Ｈ２０□ｌ容景部の
混合物中４８℃で１０分、 １％ＩＩＦ中で１分、 １００％ｌｌＮ０．中で１５分、 一６５％ＩＩＮＣｈ中７０℃で１５分。
これ等の工程の間に表面を「超高質Ｊ水で洗浄した。然
る後浄化した表面を媒質として「超高質」水だけで１．
５分間軽く研磨した。最後に表面積を遠心脱水した。
る後浄化した表面を媒質として「超高質」水だけで１．
５分間軽く研磨した。最後に表面積を遠心脱水した。
２つの研磨した表面をできるだけ迅速に接触させ、即ち
ファンデルワールス力により結合させた。
ファンデルワールス力により結合させた。
この結合は２種の金属を空中３８０℃で３０分間温度処
理して相互拡散させることにより強められた。
理して相互拡散させることにより強められた。
冷ＪＪＩ後石英ガラス基板間の接着力を測定した。この
目的のため２種の端部を基板の金属化されていない両表
面の中心でピンの中心線が一致するように接着させた。
目的のため２種の端部を基板の金属化されていない両表
面の中心でピンの中心線が一致するように接着させた。
３５０ＯＮ／ｃ＋ａの引張強さを存する既知の２成分エ
ポキシ接着剤を接着剤として使用した。
ポキシ接着剤を接着剤として使用した。
ビンを備える基板を引張試験機に設置し、しかる後引張
荷重をかけた。接着剤層における破壊が生じ、このこと
によ／）２つの金属層間の接着力が３５０ＯＮ／ｃｍ（
を超えることを見出した。
荷重をかけた。接着剤層における破壊が生じ、このこと
によ／）２つの金属層間の接着力が３５０ＯＮ／ｃｍ（
を超えることを見出した。
尖詣厨又
実施例Ｉの操作を繰り返した。但し一方の基板に５０ｎ
ｍの厚さを存するランタン層を設け、他方の基板に５０
ｎｍの厚さを有する金層を設けた。またこの場合も引張
試験で、接着剤層に破壊が生じ、このことにより２つの
金属層間の接着力が３５０ＯＮ／ｃＩＭを超えることを
見出した。
ｍの厚さを存するランタン層を設け、他方の基板に５０
ｎｍの厚さを有する金層を設けた。またこの場合も引張
試験で、接着剤層に破壊が生じ、このことにより２つの
金属層間の接着力が３５０ＯＮ／ｃＩＭを超えることを
見出した。
此１旧舛
実施例１の操作を繰り返したが、密着接触操作後３８０
℃における温度処理は行わなかった。引張強度試験にお
いて約１０ Ｎ ／ ｃ＋Ａで２つの金属層の界面間に
おいて分離が生じた。
℃における温度処理は行わなかった。引張強度試験にお
いて約１０ Ｎ ／ ｃ＋Ａで２つの金属層の界面間に
おいて分離が生じた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、２つの物体の両方に薄層を設け、然る後両薄層を新
しい研磨操作により活性化し、次いで機械的に密着接触
操作により結合することにより２つの物体を結合するに
当たり、薄層を相互に異なる金属から成る金属層とし、
両層を密着接触処理後高温処理を施し両金属の非晶質合
金う形成することを特徴とする２つの物体の結合方法。 ２、一方の金属を周期律表第IVＢ族（Ｔｉ、Ｚｒおよび
Ｈｆ）から選定し、他方の金属を周期律表第ＶＢ族、第
VIＢ族、第VIII族および第 I Ｂ族の遷移金属から選定
する請求項１記載の方法。 ３、一方の金属が希土類金属で、他方の金属が遷移金属
である請求項１記載の方法。 ４、約５０ｎｍの厚さを有する金属層を被着する請求項
１、２または３記載の方法。 ５、温度処理を４８０℃以下の温度で行う請求項１〜４
のいずれか一つの項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8801638 | 1988-06-28 | ||
| NL8801638A NL8801638A (nl) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | Werkwijze voor het aan elkaar bevestigen van twee lichamen. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0252181A true JPH0252181A (ja) | 1990-02-21 |
| JP2573359B2 JP2573359B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=19852537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1162814A Expired - Lifetime JP2573359B2 (ja) | 1988-06-28 | 1989-06-27 | ２つの物体の結合方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4948029A (ja) |
| EP (1) | EP0349065B1 (ja) |
| JP (1) | JP2573359B2 (ja) |
| DE (1) | DE68906089T2 (ja) |
| NL (1) | NL8801638A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014511278A (ja) * | 2012-01-23 | 2014-05-15 | エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー | ウェハーの恒久的な接合のための方法及び装置、並びに切削器具 |
Families Citing this family (6)
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| US5735446A (en) * | 1995-07-05 | 1998-04-07 | Ford Global Technologies, Inc. | Friction welding non-metallics to metallics |
| US5879206A (en) * | 1997-11-05 | 1999-03-09 | Ford Global Technologies, Inc. | Terminal connector capable of attachment to a metallic surface |
| US6019272A (en) * | 1997-11-12 | 2000-02-01 | Ford Global Technologies, Inc. | Method for attaching a terminal connector to a metallic surface |
| US6036081A (en) * | 1997-12-24 | 2000-03-14 | Wyman Gordon | Fabrication of metallic articles using precursor sheets |
| US20080308610A1 (en) * | 2007-06-15 | 2008-12-18 | United Technologies Corporation | Hollow structures formed with friction stir welding |
Family Cites Families (9)
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|---|---|---|---|---|
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| DE2742922C2 (de) * | 1977-09-23 | 1984-03-08 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum mittelbaren Verbinden zweier Teile |
| DE2742921C2 (de) * | 1977-09-23 | 1985-07-11 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum mittelbaren Verbinden zweier Teile durch Verschweißung zweier Metallauflagen |
| US4452389A (en) * | 1982-04-05 | 1984-06-05 | The Bendix Corporation | Method for welding with the help of ion implantation |
| US4564396A (en) * | 1983-01-31 | 1986-01-14 | California Institute Of Technology | Formation of amorphous materials |
| NL8303109A (nl) * | 1983-09-08 | 1985-04-01 | Philips Nv | Werkwijze voor het aan elkaar bevestigen van twee delen. |
| US4568014A (en) * | 1983-09-29 | 1986-02-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Interior | Bonding of metallic glass to crystalline metal |
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| JPS649465A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-12 | Ricoh Kk | Triboelectrifying member |
-
1988
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1989
- 1989-06-19 US US07/368,442 patent/US4948029A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-06-22 EP EP89201644A patent/EP0349065B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-22 DE DE89201644T patent/DE68906089T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-06-27 JP JP1162814A patent/JP2573359B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014511278A (ja) * | 2012-01-23 | 2014-05-15 | エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー | ウェハーの恒久的な接合のための方法及び装置、並びに切削器具 |
Also Published As
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|---|---|
| DE68906089D1 (de) | 1993-05-27 |
| US4948029A (en) | 1990-08-14 |
| DE68906089T2 (de) | 1993-10-21 |
| EP0349065B1 (en) | 1993-04-21 |
| NL8801638A (nl) | 1990-01-16 |
| JP2573359B2 (ja) | 1997-01-22 |
| EP0349065A1 (en) | 1990-01-03 |
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