JPH07195182A - 加圧接合法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】接合面上の汚染層を除去した後、被接合部材を
加圧手段により加圧して接合面同士を密着させて接合す
る方法において、被接合部材１４ａ，１４ｂおよびイン
サート材１５を加圧する手段としてロール１１による加
圧を用いて、被接合部材１４ａ，１４ｂおよびインサー
ト材１５上をロール１１が回転しながらステージ１２を
用いて被接合部材１４ａ，１４ｂおよびインサート材１
５と相対移動することにより両接合面同士を密着させて
接合させる。 【効果】被接合部材を加圧する手段としてロール加圧を
用いているので接合表面のうねりの影響を受け難く、大
面積の接合が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属，半導体，セラミ
ックス、またはガラス等を接合物に大きな歪を与えずに
加圧接合する方法およびその装置に係り、特に、薄板状
の電子デバイス，光学部品，精密機械部品などで、接合
物の特性を損なうことなく接合しなければならない接合
物に対して好適な加圧接合法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭63−170282号公報および特開昭63
−212077号公報には、従来法の加圧手段は両接合面同士
を一度に加圧方法であることが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来法で大面積の接合
を行う場合、接合面に負荷される一定値の応力を確保す
るために被接合部材に大荷重を加える必要がある。さら
に、接合面が大面積になる程うねりの影響を受けやす
く、未接合部が生じやすいという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、大面積の接合において低
い荷重でもうねりの影響を受け難い接合法およびそのた
めの装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの手段として、被接合部材の接合面に不活性ガスまた
は金属粒子のビームを照射し、前記接合面上の汚染層を
除去した後、前記被接合部材を加圧手段により加圧して
前記接合面同士を密着させて接合する方法において、前
記被接合部材を加圧する手段としてロール加圧を用い
て、被接合部材上をロールが回転しながら前記ロールと
前記被接合部材が相対移動することにより両接合面同士
を密着させて接合させる。

【０００６】

【作用】本発明によれば、被接合部材を加圧する手段と
してロール加圧を用いている。そのため、ロールが被接
合部材を加圧している加圧範囲は線状で狭いために、小
さな荷重で高い接合圧力を得ることができる。また、加
圧範囲が線状で狭いために被接合部材の接合表面全域の
うねりの影響を受け難い。

【０００７】また、被接合部材上をロールが回転しなが
らロールと前記被接合部材が相対移動することにより、
被接合部材上で加圧範囲を移動させることができるため
大面積の接合または複数の被接合部材の接合が可能とな
る。

【０００８】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の一実施例としてインサート
材を用いた薄板の接合について図１，図２および図３に
より説明する。なお、本実施例では３〜５μｍまた、イ
ンサート材として厚さ８０μｍのＩｎ−Ｓｕ合金箔（Ｓ
ｕ５０重量％）を用いた。

【０００９】図１は本発明の被接合部材加圧機構として
ロールを備えた接合装置の斜視図を示す。この接合装置
は真空容器１と、真空排気装置２と、真空容器１と真空
排気装置２を連結する排気ポート３と、ビーム源４ａ，
４ｂと、被接合部材保持治具５ａ，５ｂと、昇降装置６
と、被接合部材保持治具５ａと昇降装置６を連結する昇
降軸７と、圧下装置８と、ロールカバー９と、圧下装置
８とロールカバー９を連結する加圧軸１０と、ロール１
１と、ステージ１２と、さらに、ヒータ１３ａ，１３ｂ
で構成される。ここで、ロールカバー９とロール１１は
図２に斜視図で示すように、ロールカバー９に設けられ
た軸受け１６とロール１１に設けられた支持軸１７によ
り連結された構造となっている。

【００１０】接合の手順について図１及び図３を用いて
説明する。図１に示すように被接合部材１４ａは被接合
部材保持治具５ａ上に置き、これと対向するように被接
合部材１４ｂは被接合部材保持治具５ｂに固定する。さ
らに、インサート材１５を被接合部材１４ｂの上に置
く。そして、真空容器１の内部を真空排気装置２で１Ｅ
−６Torrまで排気する。次に、超高純度アルゴンガスを
ビーム源４ａ，４ｂに流入し、それぞれ被接合部材１４
ａの接合面、インサート材１５の上面にアルゴン原子を
照射して表面を活性化する。その後、昇降装置６で被接
合部材保持治具５ａに装着している被接合部材１４ａを
降下させてインサート材１５と重ね合わせる。そして、
図３に示すように、圧下装置８でロール１１を降下させ
て荷重を加える。これにより、ロール１１と接触してい
る部分で被接合部材１４ａ，インサート材１５は加圧さ
れ、その部分の両接合面は密着する。さらに、ステージ
１２で被接合部材１４ａ，インサート材１５を水平移動
させることにより被接合部材１４ａとインサート材の１
５接合面全域で密着させ固相接合する。そして、昇降装
置６で被接合部材保持治具５ａに装着している被接合部
材１４ａを所定の位置に上昇させる。なお、このときイ
ンサート材１５は被接合部材１４ａに接合されている。
ここで再度、超高純度アルゴンガスをビーム源４ａ，４
ｂに流入し、それぞれインサート材１５の下面、被接合
部材１４ｂの接合面にアルゴン原子を照射して表面を活
性化する。その後、昇降装置６で被接合部材保持治具５
ａに装着している被接合部材１４ａを降下させて被接合
部材１４ａと接合しているインサート材１５と被接合部
材１４ｂと重ね合わせる。そして再度、圧下装置８でロ
ール１１を降下させて荷重を加え、ステージ１２で水平
移動させることによりインサート材１５と被接合部材１
４ｂの接合面全域で密着させ固相接合する。結果的に
は、インサート材１５を介して被接合部材１４ａと被接
合部材１４ｂとは固相接合さたことになる。このような
手順により大面積の接合において強固な接合が得られ
る。

【００１１】上記の実施例は室温で接合した場合である
が、ヒータ１３ａ，１３ｂの加熱によりＩｎ−Ｓｕ合金
の固相線以下の温度で固相接合すれば、さらに高い接合
強度が得られる。

【００１２】また、実施例において、インサート材１５
の下面、被接合部材１４ｂの接合面を活性化し、昇降装
置６で被接合部材１４ａを降下させて被接合部材１４ａ
と接合しているインサート材１５と被接合部材１４ｂと
重ね合わせた後、ヒータ13a,１３ｂによりインサート材
１５が溶融する温度で接合部を加熱して、インサート材
１５が液相を有する状態で、実施例と同様にロール１１
により接合面全域を加圧し密着させて液相接合すれば、
さらに高い接合強度が得られる。

【００１３】なお、図３に示すように、本実施例のロー
ルケース９からロール１１へ荷重を伝える方式（以下、
荷重伝達方式１と称す）は、ロールカバー９に設けられ
た軸受け１６とロール１１に設けられた支持軸１７より
行われる方式である。また、ロールケース９から見た被
接合部材１４ａ，１４ｂおよびインサート材１５とロー
ル１１の動作は、被接合部材１４ａ，１４ｂが方向Ａに
水平移動したときロール１１は方向Ａに回転する。その
ため、ロールケース９の幅Ｌに係わらず、任意の長さの
被接合部材を接合させることができる。また、複数の被
接合部材の接合も可能である。

【００１４】（実施例２）本実施例では、ロールの円周
面から荷重を伝える方式（以下、荷重伝達方式２と称
す）について説明する。図４に荷重伝達方式２の加圧機
構の構造を示す。図示のようにロールケース９′には案
内溝１６′が設けられ、ロール１１′には案内軸１７′
が設けられている。そして、図５に示すように、ロール
ケース９′からロール１１′への荷重の伝わり方は、ロ
ール１１′の円周面と円周面と接触する面の間において
行われる。そのとき、案内溝１６′と案内軸１７′の間
では荷重の伝達は行われない。そのため、荷重伝達方式
１よりも大きな荷重を加えることが可能となる。

【００１５】また、ロールケース９′から見た被接合部
材１４ａ，１４ｂおよびインサート材とロール９′の動
作は、被接合部材１４ａ，１４ｂおよびインサート材が
方向Ｂに水平移動したときロール９′は方向Ｂに回転し
ながら方向ｂに水平移動する。その移動距離は被接合部
材１４ａ，１４ｂおよびインサート材の移動距離の１／
２である。

【００１６】このような加圧機構，荷重伝達方式を用い
て実施例１と同様な条件で接合を行った結果、実施例１
と同様に大面積の接合において強固な接合が得られる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、被接合部材を加圧する
手段としてロール加圧を用いているので、接合表面のう
ねりの影響を受け難く、接合表面のうねりを小さくする
ための精密研磨等の加工が不要となる。さらに、ロール
を用いて被接合部材を相対移動させて接合することによ
り大面積の接合が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加圧手段を取り入れた接合装置および
接合方法を説明する斜視図。

【図２】本発明の加圧機構の一実施例を説明する斜視
図。

【図３】本発明の一実施例の加圧機構の荷重伝達方式お
よび動作を説明する正面図。

【図４】本発明の加圧機構の第二実施例を説明する斜視
図。

【図５】本発明の第二実施例の加圧機構の荷重伝達方式
および動作を説明する正面図。

【符号の説明】

１…真空容器、２…真空排気装置、３…排気ポート、４
ａ…ビーム源、６…昇降装置、７…昇降軸、８…圧下装
置、９…ロールカバー、１０…加圧軸、１１…ロール、
１２…ステージ、１３ａ，１３ｂ…ヒータ、１４ａ，１
４ｂ…被接合部材、１５…インサート材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有働 竜二郎 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空中で複数の被接合部材の接合面に不活
   性ガスまたは金属粒子のビームを照射し、前記接合面上
   の汚染層を除去した後、前記被接合部材を加圧手段によ
   り加圧して前記接合面同士を密着させて接合する方法に
   おいて、前記加圧手段がロール加圧であることを特徴と
   する加圧接合法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記複数の被接合部材
   の少なくとも一つを薄板部材として用いる加圧接合法。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記ロール加
   圧はロールが前記被接合部材上を回転しながら、前記被
   接合部材と相対移動する加圧接合法。
4. 【請求項４】真空容器，真空排気装置，不活性ガスまた
   は金属粒子のビーム源，加熱源，被接合部材を保持する
   保持装置および加圧機構を備える接合装置において、前
   記加圧機構としてロールを備えたことを特徴とする加圧
   接合装置。
5. 【請求項５】請求項４において、前記ロールと前記被接
   合部材とが相対移動するための移動機構を備えた加圧接
   合装置。