JPH11239870A

JPH11239870A - 固体接合方法およびその装置、導体接合方法、パッケージ方法並びに接合材および接合材の製造方法

Info

Publication number: JPH11239870A
Application number: JP10161210A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Mori; 義明森; Koji Aoki; 康次青木; Takuya Miyagawa; 拓也宮川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 1999-09-07
Anticipated expiration: 2018-06-09
Also published as: US20010052390A1; US6221197B1; US6620282B2; US6604672B2; US20010009176A1; JP4029473B2

Abstract

(57)【要約】【課題】接合材を用いずに固体同士を接合する。【解決手段】金属やガラスなどの被接合部材１６ａ、
１６ｂは、フッ化処理部１２においてＨＦガス供給部２
４からのＨＦガスと、水蒸気発生部２６からの水蒸気と
の混合ガスに晒されて表面がフッ化されたのち、接合処
理部１４のテーブル３６上に重ねて配置される。その
後、チャンバ３４内をＡｒガス雰囲気にし、第１の被接
合部材１６ａと第２の被接合部材１６ｂとをシリンダ４
６によって加圧するとともに、ヒータ４８によって両者
の融点以下に加熱して接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属と金属あるい
は金属とセラミック等の固体同士を接合する固体接合方
法に係り、特に接合材などを溶融することなく固体同士
を接合する固体接合方法およびその装置、導体接合方
法、パッケージ方法並びに接合材および接合材の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、銅と銅、アルミニウムと銅などの
金属と金属、あるいは金属とセラミック、金属とガラス
などの固体同士を接合する場合、半田やインジウムなど
の低融点金属からなる接合材を溶融して行なうのが一般
的である。また、近年、金属同士を接合する場合、接合
する金属を真空容器中に配置し、金属の接合面にイオン
ビームを照射して酸化物を除去したのち、金属を加熱、
加圧して接合する方法が開発されている。

【０００３】一方、セラミックあるいは金属のパッケー
ジ中に水晶発振子などの電子部品を配置し、パッケージ
内部を真空にして封止したものがある。このパッケージ
作業は、真空中においてパッケージの下蓋の中に電子部
品を収め、下蓋に上蓋を被せて両者を接合している。こ
の接合は、上蓋または下蓋のいずれかの接合部に半田や
インジウムなどの低融点で軟らかい金属からなる接合材
を塗布しておき、上下の蓋の位置を制御しながら重ねた
のち、加熱して低融点金属の接合材を溶融して行なって
いる。

【０００４】そして、特開平１−２７０５７４号公報に
は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のハロゲン化
物およびアルカリ土類金属のフッ化物の少なくとも一種
からなるフッ化物含有溶融ハロゲン化物浴にセラミック
を浸漬して７００〜１１００℃に加熱し、セラミックの
表面に炭化物、ホウ化物、窒化物、ケイ化物などの非酸
化物からなる表面層を形成したのち、この非酸化物表面
層を有するセラミック同士または非酸化物表面層を有す
るセラミックと金属とを加熱して接合する方法が開示さ
れている。

【０００５】さらに、特開平１０−３６１４５号公報に
は、少なくとも接合面の主成分が二酸化シリコンである
部材同士を重ね合わせ、両者の接合界面にフッ化水素酸
を含む溶液を浸透させて両者を接合する方法が開示され
ている。また、外国の文献には、クロムからなる被接合
部材を８００〜９００℃の高温のフッ素系ガス雰囲気中
に配置し、フッ素系ガスを熱分解して被接合部材をフッ
化処理するとともに、そのままその雰囲気で接合する技
術が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の半田による固体
の接合は、フラックスを使用しなければならず、接合後
に洗浄してスラッジを除去しなければならない場合もあ
る。また、半田やインジウムなどの接合材を溶融して接
合する場合、被接合部材相互の位置ずれが生じやすく、
接合時における形状制御をすることが困難で形状が不安
定となるばかりでなく、接合後の見た目も悪い。そし
て、上記の真空パッケージ方法においても、接合材を溶
融して接合するため、接合時の形状不安定性やスラッジ
の問題を生ずる。

【０００７】さらに、真空中でイオンビームにより金属
の表面酸化物を除去して接合する方法は、接合材を用い
ないために形状制御が容易でスラッジの問題を生じない
が、真空中で行なう必要があるばかりでなく、真空中に
おいて加熱、加圧する必要があり、装置が高価で大型化
するばかりでなく、ランニングコストも高くなる欠点が
ある。

【０００８】また、特開平１−２７０５７４号公報に記
載された接合方法は、セラミックスを液体であるフッ化
物含有溶融ハロゲン化物に浸漬し、７００〜１１００℃
の温度で長時間加熱して非酸化物を析出させる必要があ
り、取り扱いが面倒であるとともに、多くの処理時間を
必要とする。しかも、セラミック同士またはセラミック
と金属との接合にしか適用することができない。さら
に、特開平１０−３６１４５号公報に記載の接合方法
は、二酸化シリコンを主成分とする部材をフッ化水素酸
によって溶解して接合するようになっており、極めて適
用範囲が狭いばかりでなく、接合時にフッ化水素酸溶液
を用いるために取り扱いが容易でなく、接合にも多くの
時間を必要とする。

【０００９】そして、高温雰囲気においてフッ素系ガス
を分解して接合する方法は、すべての操作を高温中で行
うために高価な高温炉を必要として設備費コストが高く
なるばかりでなく、クロムなどの高融点の部材にしか適
用することができず、融点の低い部材などには適用する
ことができない。

【００１０】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、接合材を用いずに固体同士を接
合することを目的としている。

【００１１】さらに、本発明は、接合時の形状を安定さ
せることができるようにすることを目的としている。

【００１２】そして、本発明は、常温などの低い温度に
おける乾式処理によってハロゲン化（フッ化）してハロ
ゲンを含む表面を有する被接合部材が得られるようにす
ることを目的としている。

【００１３】さらに、本発明は、溶融することなく、ま
たフラックスを使用せずに固体同士を接合することがで
きる接合材を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る固体接合方法は、少なくとも一方が
ハロゲンを含む表面を有する第１の被接合部材と、この
第１の被接合部材と同種あるいは異種の第２の被接合部
材とを前記ハロゲンを含む表面において接触させ、両者
を相互に接合することを特徴としている。

【００１５】このように構成した本発明は、フッ素
（Ｆ）や塩素（Ｃｌ）などのハロゲンが種々の元素と非
常に結合しやすいため、半田やインジウムなどの接合材
を用いずに同種または異種の２つの被接合部材を溶融す
ることなく接合することができる。しかも、接合材など
を溶融せずに接合できるため、接合時の位置合せや形状
制御が容易で、形状を安定させることができ、フラック
スを用いないためにスラッジを発生することもない。

【００１６】被接合部材が表面にハロゲンを含んでいな
い場合、被接合部材の表面をハロゲン化処理することに
より、ハロゲンを含む表面を容易に形成することができ
る。特に、フッ素は、他の元素との結合性が強いため、
被接合部材をフッ化することが望ましい。

【００１７】被接合材のフッ化処理は種々考えられる
が、例えばＦ₂、ＨＦ、ＣＯＦ₂などの反応性フッ素系
ガスと水蒸気との混合ガスを被接合部材に接触させて行
うことができる。これらの反応性フッ素系ガスは、水
（水蒸気）と反応して活性なフッ素を生ずる。ここに、
活性なフッ素とは、本発明の場合、フッ素系イオン、フ
ッ素系ラジカル、フッ素単原子などをいう。

【００１８】例えば、フッ素系ガスがフッ化水素（Ｈ
Ｆ）である場合、本発明者の推測（仮定）によれば、次
の反応によりフッ素系イオンを生ずる。

【００１９】

【化１】２ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ→ＨＦ_２ ^-＋Ｈ₃ Ｏ^＋ＨＦに代えてＦ_２、ＣＯＦ_２と水（水蒸気）とを混合
した場合にも同様にフッ素系イオンが生成される。ま
た、水蒸気に代えてアルコールの蒸気を使用してもよ
い。

【００２０】フッ素の単原子は、水素原子の次に小さ
い。また、フッ素は、電気陰性度が最大であるところか
ら反応しやすく、ほとんどの元素と直接反応してフッ化
物を形成する。そして、空気中に放置された金属（例え
ば、錫）の表面は、１００オングストローム（０．０１
μｍ）程度の酸化膜に覆われているが、金属表面に活性
なフッ素が接触すると、そのフッ素が金属中に取り込ま
れ、あるものは金属酸化物（酸化錫）の中に、あるもの
はさらに深く金属中に取り込まれる。この金属中に取り
込まれるフッ素の量、深さはフッ化処理の条件による。

【００２１】金属酸化膜中のフッ素は、本発明者の仮説
であるが、一部が酸素と入れ替わってフッ化金属、ある
いはフッ化酸化金属となって安定となる。例えば、金属
酸化膜が酸化錫（ＳｎＯ）からなる場合、

【００２２】

【化２】ＳｎＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｓｎ²⁺＋２ＯＨ^-

【００２３】

【化３】２Ｆ^-＋Ｈ₃Ｏ⁺＋Ｓｎ²⁺＋ＯＨ^-→ＳｎＦ_２
＋２Ｈ_２Ｏの化学反応を起こすものと思われる。

【００２４】さらに、余ったフッ素あるいは酸化錫から
放出された酸素は、一部が空間に放出されるが、ほとん
どが金属（錫）中に拡散する。そして、フッ素は、金属
結合を切って内部側に拡散して酸素の水先案内をする作
用をなし、酸素も錫の内部まで入り込み、酸素を含む層
がフッ化処理をする前よりも厚くなる。また、フッ化処
理前は酸化層であった最表面は、フッ化によっていった
ん酸素の少ない状況になるが、フッ化した表面が水など
と反応すると、金属中のフッ素と水との反応によってフ
ッ素が抜けて水の酸素が取り込まれて再酸化される。こ
のとき、フッ素が抜けた金属部は活性であるため、酸化
の度合いがフッ化処理前よりも進むことになる。

【００２５】このように、本発明においては、このよう
な現象を利用して常温などの低い温度において被接合部
材のフッ化をすることができるため、処理が容易である
とともに、装置の簡素化を図ることができ、フッ化処理
の程度の制御も正確に行うことができ、容易に表面にフ
ッ素を有する被接合部材を得ることができる。

【００２６】反応性フッ素系ガスを生成する場合、大気
圧またはその近傍の圧力下にあるフッ素系ガス（例え
ば、ＣＦ₄ 、ＳＦ_６など）と水蒸気との混合ガスを介
した放電により生成すると、反応性フッ素系ガスである
ＨＦ、Ｆ₂、ＣＯＦ₂などを安定した安全はガスを使用
して容易に生成することができる。

【００２７】また、フッ化は、少なくともフッ素系ガス
（例えば、ＨＦ、Ｆ₂、ＣＯＦ₂、ＣＦ₄ など）を含む
ガスを介した放電により活性なフッ素を生成し、この活
性なフッ素を被接合部材に接触させて行ってもよい。こ
のように構成すると、水（水蒸気）を使用しないために
フッ化を安定して行えるとともに、装置の腐食などを防
ぐことができる。この場合、放電は、真空中で行っても
よいし、大気圧またはその近傍の圧力下で行ってもよ
い。

【００２８】そして、フッ化は、放電領域中に被接合部
材を配置して行うと、フッ化速度を向上することができ
る。また、被接合部材を放電領域外に配置し、放電領域
で生成された活性なフッ素を被接合部材まで導いてフッ
化を行えば、被接合部材が直接プラズマなどに晒される
ことがないため、高エネルギー粒子が被接合部材に衝突
するのを避けることができ、プラズマなどによるダメー
ジを防ぐことができる。

【００２９】さらに、フッ化は、ＨＦ、Ｆ₂、ＣＯ
Ｆ₂、ＣＦ₄ などのフッ素系ガスに紫外線を照射して活
性なフッ素を生成し、この活性なフッ素を被接合部材に
接触させて行うことできる。このように構成すると、単
にフッ素系ガスに紫外線を照射するだけで活性なフッ素
を生成できるため、フッ化処理装置を比較的簡素にする
ことができる。また、被接合部材を反応性のフッ素系物
質からなる蒸気（例えば、ＨＦ蒸気）に接触させて行う
ことができる。この場合も、反応性のフッ素系ガスを蒸
発させるだけであるため、装置を簡素化することがで
き、またフッ化のためのランニングコストを低減でき
る。

【００３０】そして、上記したいずれのフッ化処理も、
フッ素を含む溶液に被接合部材を直接浸漬してフッ化す
るいわゆる湿式処理とことなり、いわゆる乾式処理であ
るために工程の簡略化が図れるとともに、取り扱いが容
易で、フッ化処理の程度を高精度に制御することが可能
となる。

【００３１】第１の被接合部材と第２の被接合部材とを
接合する場合、第１の被接合部材と第２の被接合部材と
を重ねるとともに、接合部を両者の融点よりも低い温度
に加熱して行うことができる。両被接合部材を単に重ね
て加熱した状態で放置しておくことにより両者を接合で
きるため、接合工程が非常に簡単となる。ただし、接合
にやや時間が掛かるとともに、接合力がやや弱い。

【００３２】接合部の加熱は、大気中で行うことができ
る。従って、被接合部材を加熱できるもの、例えばヒー
タや赤外線加熱器などがあればよいため、装置や作業な
どを簡素化することができる。また、接合のための加熱
は、不活性ガス中で行うことができる。不活性ガス中で
加熱すれば、接合を妨げる酸素が接合部に入ることがな
いため、接合速度が速くなるとともに、接合強度を増大
することができ、さらに酸化しやすい部材であっても容
易に接合することができる。

【００３３】接合は、加圧して各被接合部材間の接触圧
を大きくして行うことが望ましい。加圧しながら接合す
ると、被接合部材間の接触面積が増大するとともに、両
者の密接度が増すためにフッ素の移動、拡散が容易に行
われ、常温においても容易に接合することができる。し
かも、加圧による接合は、接合時間の短縮が図れるとと
もに、接合強度を向上することができる。そして、加圧
は、大気圧中または不活性ガス中のいずれで行ってもよ
い。加圧を大気圧下において行なえば、ランニングコス
トを低減することができる。また、加圧を不活性ガス中
で行うと、酸素の影響を受けないため、上記したように
接合強度の向上と接合時間の短縮を図ることができる。
加圧して接合する場合にも、接合部を各被接合部材のそ
れぞれの融点より低い温度に加熱してよい。これによ
り、両被接合部材間におけるフッ素の移動、拡散がより
活発となり、接合時間の一層の短縮と接合強度の向上が
図れる。

【００３４】例えば、フッ化処理した錫と別の部材（例
えば、銅）とを重ね合わせて加圧、加熱した場合、本発
明者の仮説であるが、次のような現象が生じているもの
と思われる。

【００３５】フッ化された錫の表面からフッ素が動き出
して銅側に拡散する。そして、フッ素が抜けた部分の金
属（錫）は活性であって、フッ素が抜けたことによって
内部から表面への酸素の拡散を生じ、活性な錫原子の一
部が酸素と結合して酸化度が上がる。しかし、活性な錫
原子の一部は、結合手がフリーな状態にあると思われ
る。そして、銅側に拡散したフッ素は、銅表面の酸素と
入れ替わり、銅表面の酸素が錫側に移動する。また、い
ったん銅側に移動したフッ素も一部が再び錫側に移る。
このように、フッ素は、金属の酸素を追い出し、金属の
結合手を切る作用をする。そして、錫と銅との未結合の
原子が相互に相手側に拡散して金属同士の結合を行う。
このような現象は、本発明者のトンネル型電子顕微鏡
（ＴＥＭ）による結晶格子の観察から、両金属の界面が
Ｃｕ₆Ｓｎ₅となっていることからわかる。

【００３６】また、接合は、接触させた各接合部材に超
音波振動を与えつつ行ってよい。超音波振動を与える
と、接合部の温度上昇が図れるとともに、表面に酸化膜
などが存在する場合、超音波振動によってこれを除去で
き、接合時間の短縮、接合強度の向上が図れる。さら
に、接合は、接触させた第１の被接合部材と第２の被接
合部材とに電界を作用させて行なうことができる。被接
合部材に電界を作用させると、被接合部材中でイオンと
して存在しているハロゲンが電界によって強制的に移動
させられるため、接合強度が増すとともに、加熱したり
加圧しただけでは接合が困難な部材であっても接合が可
能となる。

【００３７】第１の被接合部材、第２の被接合部材は、
いずれも錫やインジウム、銅などの金属（合金を含
む）、ガラスやアルミナなどのセラミック、シリコンな
どの半導体であってよく、これらを任意に組み合わせて
接合することができる。被接合部材の少なくとも一方を
錫または錫系合金（例えば、半田、ＳｎＡｇ、ＳｎＺｎ
など）とすると、他の部材との接合を良好に行うことが
できる。

【００３８】また、本発明に係る固体接合方法は、接合
する第１の被接合部材と第２の被接合部材との少なくと
も一方の表面にフッ化物層を堆積し、このフッ化物層を
介して前記第１、第２の被接合部材を相互に接合するこ
とを特徴としている。このように構成した本発明は、表
面にフッ素を有しない被接合部材もフッ素物層を形成す
ることにより、容易、確実に接合することができる。ま
た、フッ化物層を堆積するため、被接合部材の材質をほ
とんど問題にする必要がない。

【００３９】フッ化物層は、プラズマ発生用のアルゴン
（Ａｒ）に少量のＣＦ₄などのフッ素系ガスを使用し、
金属ターゲットを用いスパッタリングにより、またはフ
ッ化物からなる物質、例えばフッ化錫をターゲットとし
たスパッタリングにより形成することができる。なお、
フッ化物層は、フッ化錫または錫系合金のフッ化物であ
ってよい。

【００４０】このフッ化物層を設けた被接合部材の場合
においても、前記したと同様に、各被接合部材を重ねて
大気中または不活性ガス中で加熱して接合を行うことが
できる。この場合、加熱温度は、フッ化物層が溶融しな
い温度である。また、接合は、前記と同様に、大気中ま
たは不活性ガス中で加圧して行うことができる。この場
合もフッ化物層が溶融しないような温度に加熱すること
が望ましい。そして、加圧して接合する場合、被接合部
材に超音波振動を与えてよい。さらに、被接合部材に電
圧を印加して接合するようにしてもよい。

【００４１】上記の接合方法を実施するための固体接合
装置は、被接合部材の表面にハロゲンを添加するハロゲ
ン化処理部と、前記被接合部材の前記ハロゲン化処理部
によりハロゲンの添加された面に第２の被接合部材を接
触させて接合する接合処理部とを有することを特徴とし
ている。このように構成した本発明は、表面にハロゲン
を有しない被接合部材にハロゲンを含有させることがで
き、接合材を使用せずに被接合部材の接合を容易に行う
ことができる。

【００４２】ハロゲン化処理部をフッ化処理部とするこ
とにより、接合力が大きく、接合時間も短いより接合特
性に優れた接合を行うことができる。そして、フッ化処
理部は、フッ化処理される被接合部材を配置するフッ化
処理室と、このフッ化処理室に反応性フッ素系ガスを供
給するフッ化ガス供給手段と、フッ化処理室に水蒸気を
供給する水蒸気供給手段とを有するように構成できる。
フッ化ガス供給手段は、大気圧またはその近傍の圧力下
にあるフッ素系ガスと水蒸気との混合ガスを介した放電
により反応性フッ素系ガスを生成する放電ユニットを有
するようにしてよい。

【００４３】また、フッ化処理部は、フッ化される被接
合部材が配置されるとともに、大気圧またはその近傍の
圧力下にある少なくともフッ素系ガスを含むガスを介し
た放電により活性なフッ素を生成して被接合部材に照射
する放電ユニットを有するようにしてよい。さらに、フ
ッ化処理部は、フッ化される被接合部材が配置されるフ
ッ化処理室と、大気圧またはその近傍の圧力下にある少
なくともフッ素系ガスを含むガスを介した放電により活
性なフッ素を生成してフッ化処理室に供給する放電ユニ
ットとを有する構成とすることができる。

【００４４】そして、フッ化処理部は、フッ化処理され
る被接合部材が配置されるとともに、少なくともフッ素
系ガスを含むガスを介した放電により活性なフッ素ガス
を生成して被接合部材に照射する放電チャンバと、この
放電チャンバ内を吸引して真空にする真空ポンプとを有
するようにすることができる。また、フッ化処理部は、
フッ素系ガスに紫外線を照射して活性なフッ素を生成す
る紫外線ランプなどの紫外線照射手段を設けることがで
きる。さらに、フッ化処理部は、反応性のフッ化物蒸気
を生成するフッ化蒸気供給手段と、フッ化される被接合
部材を、フッ化蒸気供給手段が生成したフッ化物蒸気内
を通過させる搬送手段とを有する構成にしてよい。

【００４５】また、本発明に係る固体接合装置は、被接
合部材の表面にフッ化物層を堆積するフッ化物層形成部
と、前記被接合部材の前記フッ化物層形成部により形成
された前記フッ化物層に第２の被接合部材を接触させて
接合する接合処理部とを有することを特徴としている。
このように構成した本発明は、フッ化に適さない被接合
部材をも容易に接合することができる。フッ化物層形成
部は、スパッタリング装置などからなるスパッタリング
部を設けることができる。

【００４６】接合処理部は、フッ化物層の溶融温度以下
に加熱可能な加熱手段を設けることができる。また、接
合処理部は、フッ化物層を介して接触させた前記第１の
被接合部材と前記第２の被接合部材との間の接触圧力を
大きくする加圧手段を設けてもよい。さらに、接合処理
部は、接触させた被接合部材に超音波振動を与える振動
発生手段を設けることができる。そして、接合処理部
は、接触させた被接合部材に電界を作用させる電界発生
手段を設けてもよい。また、接合処理部は、各被接合部
材が配置されるとともに、不活性ガスが供給されるする
接合チャンバを有するように構成できる。

【００４７】そして、本発明に係る導体接合方法は、相
互に接合する導体の少なくとも一方の表面をハロゲン化
処理したのち、ハロゲン化処理した面において導体を相
互に接触させて接合することを特徴としている。このよ
うに構成した本発明は、半田を用いずに接合することが
でき、いわゆる鉛フリーの接合を実現することができ、
環境問題を生ずるようなことがない。また、半田などの
接合材を溶融しないため、半導体相互の位置制御の精度
を向上することができ、フラックスを使用しないために
スラッジを除去する手間を省くことができる。

【００４８】ハロゲン化処理は、接合特性に優れたフッ
化処理であることが望ましい。フッ化は、前記した固体
接合の場合と同様にして行うことができる。すなわち、
反応性フッ素系ガスと水蒸気との混合ガスを導体に接触
させて行ってよい。反応性フッ素系ガスは、大気圧また
はその近傍の圧力下にあるフッ素系ガスと水蒸気との混
合ガスを介した放電により生成できる。

【００４９】フッ化は、少なくともフッ素系ガスを含む
ガスを介した放電により活性なフッ素を生成し、この活
性なフッ素を導体に接触させて行うようにしてもよい。
この場合、放電は、真空中または大気圧またはその近傍
の圧力下で行うことができる。さらに、フッ化は、放電
領域中に導体を配置して行ってもよいし、導体を放電領
域外に配置し、放電領域で生成された活性なフッ素を導
体に導いて行ってもよい。また、フッ化は、フッ素系ガ
スに紫外線を照射して活性なフッ素を生成し、活性なフ
ッ素を導体に接触させて行うこともでき、導体を反応性
のフッ素系物質からなる蒸気に接触させて行うこともで
きる。

【００５０】そして、導体を接合する場合についても、
前記の固体接合と同様にでき、接合する各導体を重ねる
とともに、接合部を両者の融点よりも低い温度に加熱し
て接合することができる。接合部の加熱は、大気中であ
っても不活性ガス中であってもよい。さらに、接合は、
加圧して各導体間の接触圧を大きくして行ってよい。加
圧は、大気圧中でも不活性ガス中でもよい。そして、加
圧した状態で接合部を各導体のそれぞれの融点より低い
温度に加熱することが望ましい。また、接合は、接触さ
せた導体に超音波振動を与えつつ行うことができる。さ
らに、接合は、接触させた各導体に電界を作用させて行
ってよい。

【００５１】また、本発明に係る導体接合方法は、接合
する導体の少なくとも一方の表面にフッ化物層を堆積
し、このフッ化物層を介して各導体を相互に接合するこ
とを特徴としている。この場合においても鉛フリーの導
体接合を実現することができる。そして、フッ化物層
は、固体接合の場合と同様にスパッタリングなどによっ
て形成することができる。フッ化物層は、フッ化錫また
は錫系合金のフッ化物であることが望ましい。また、フ
ッ化物層を介して導体を接合する場合、各導体を重ねる
とともに、接合部をフッ化物層の融点よりも低い温度に
加熱して行うことができる。接合部の加熱は、大気中で
も不活性ガス中でもよい。

【００５２】フッ化物層を介した導体の接合は、前記固
体接合と同様に加圧して前記各導体間の接触圧を大きく
して行うことがより望ましい。この加圧は、大気圧中ま
たは不活性ガス中で行ってよい。また、接合部をフッ化
物層の融点より低い温度に加熱するとよい。さらに、接
合は、接触させた各導体に超音波振動を与えつつ行うこ
とができる。そして、接合は、接触させた各導体に電界
を作用させて行ってもよい。

【００５３】さらに、本発明に係るパッケージ方法は、
電子部品の真空パッケージ等に用いるパッケージ方法で
あって、パッケージを構成する上蓋または下蓋の少なく
とも一方の接合部をハロゲン化処理したのち、両者を接
触させて接合することを特徴としている。このように構
成した本発明は、半田やインジウムなどの接合材を溶融
して接合する場合と異なり、上下の蓋の位置制御を正確
に行うことができ、接合時の形状不安定を避けることが
できるとともに、スラッジを除去するような工程を必要
としない。

【００５４】ハロゲン化はフッ化であることが望まし
い。そして、フッ化は、前記した固体接合の場合と同様
に行ってよい。すなわち、フッ化は、反応性フッ素系ガ
スと水蒸気との混合ガスを前記接合部に接触させて行う
ことができる。反応性フッ素系ガスは、大気圧またはそ
の近傍の圧力下にあるフッ素系ガスと水蒸気との混合ガ
スを介した放電により生成できる。

【００５５】また、フッ化は、少なくともフッ素系ガス
を含むガスを介した放電により生成した活性なフッ素を
生成し、この活性なフッ素を接合部に接触させて行うこ
とが可能である。放電は、真空中でも大気圧またはその
近傍の圧力下でもよい。そして、フッ化は、放電領域中
に上蓋または下蓋もしくは両者を配置して行ってもよい
し、上蓋または下蓋もしくは両者を放電領域外に配置
し、放電領域で生成された活性なフッ素を接合部まで導
いて行ってもよい。さらに、フッ化は、フッ素ガスに紫
外線を照射して活性なフッ素を生成し、この活性なフッ
素を接合部に接触させて行うことができる。また、フッ
化は、接合部を反応性のフッ素系物質からなる蒸気に接
触させて行うことができる。

【００５６】上蓋と下蓋との接合は、前記の固体接合と
同様に行ってよい。すなわち、接合は、前記上蓋と前記
下蓋とを重ねるとともに、接合部を両者の融点よりも低
い温度に加熱して行うことができる。接合は、加圧して
上蓋と下蓋との間の接触圧を大きくして行ってもよい。
この場合、接合部を前記上蓋と前記下蓋とのそれぞれの
融点より低い温度に加熱することができる。さらに、接
合は、接触させた上蓋と下蓋とに超音波振動を与えつつ
行うことも可能である。そして、接合は、接触させた上
蓋と下蓋とに電界を作用させて行ってもよい。真空パッ
ケージの場合、接合は、真空中で行う。

【００５７】さらに、本発明に係るパッケージ方法は、
電子部品の真空パッケージ等に用いるパッケージ方法で
あって、パッケージを構成する上蓋または下蓋の少なく
とも一方の接合部にフッ化物層を堆積し、このフッ化物
層を介して前記上蓋と前記下蓋とを相互に接合すること
特徴としている。この場合にも前記と同様の効果を奏す
ることができる。

【００５８】フッ化物層は、スパッタリングなどによっ
て形成できる。フッ化物層は、フッ化錫または錫系合金
フッ化物であってよい。このフッ化物層を設けたときの
接合は、前記した固体接合の場合と同様にでき、両者を
重ねるとともに、接合部をフッ化物層の融点よりも低い
温度に加熱して行える。さらに、接合は、加圧して接合
部の接触圧を大きくして行ってもよい。この場合、接合
部をフッ化物層の融点より低い温度に加熱してもよい。
また、接合は、接触させた上蓋と下蓋とに超音波振動を
与えつつ行ってよい。そして、接合は、接触させた前記
上蓋と前記下蓋とに電界を作用させて行うことができ
る。

【００５９】そして、本発明に係る接合材は、一対の固
体間に介装して両者を接合する接合材であって、接合材
の表面がフッ化されていることを特徴としている。この
ように構成した本発明は、接合材の表面に存在するフッ
素が大きな反応性を有していてほとんどの元素と容易に
結合するため、一対の被接合部材の間にサンドイッチ状
に挟み込むことにより、接合材を溶融することなく一対
の被接合材を接合して一体化することができる。従っ
て、接合材を溶融したりフラックスを使用する必要がな
いため、各被接合部材の位置合わせを正確に行うことが
できるとともに、スラッジを洗浄、除去するような工程
を省くことができる。

【００６０】接合材は、錫または錫系合金を用いること
ができる。錫系合金としては、半田や錫−亜鉛（Ｓｎ−
Ｚｎ）合金、錫−銀（Ｓｎ−Ａｇ）合金などであってよ
い。特に、Ｓｎ−Ｚｎ合金やＳｎ−Ａｇ合金を使用する
ことにより、環境問題を生ずる鉛を使用しない、いわゆ
る鉛フリーの接合材を実現することができる。

【００６１】そして、上記の接合材を得るための製造方
法は、一対の固体間に介装して両者を接合する接合材の
製造方法であって、反応性フッ素系ガスと水蒸気との混
合ガスを接合材に接触させて接合材をフッ化することを
特徴としている。反応性フッ素系ガスは、前記した固体
接合の場合と同様に、大気圧またはその近傍の圧力下に
あるフッ素系ガスと水蒸気との混合ガスを介した放電に
より生成することができる。

【００６２】さらに、本発明に係る接合材の製造方法
は、一対の固体間に介装して両者を接合する接合材の製
造方法であって、少なくともフッ素系ガスを含むガスを
介した放電により活性なフッ素を生成し、この活性なフ
ッ素を接合材に接触させて接合材をフッ化することを特
徴としている。この製造方法における放電も固体接合の
場合と同様に真空中で行ってもよく、大気圧またはその
近傍の圧力下で行ってもよい。そして、フッ化について
も同様であって、放電領域中に接合材を配置して行うこ
ともでき、接合材を放電領域外に配置し、放電領域で生
成された活性なフッ素を接合材まで導いて行うこともで
きる。

【００６３】また、本発明に係る接合材の製造方法は、
一対の固体間に介装して両者を接合する接合材の製造方
法であって、フッ素ガスに紫外線を照射して活性なフッ
素を生成し、この活性なフッ素を前記接合材に接触させ
て接合材をフッ化することを特徴としている。

【００６４】さらに、本発明の接合材の製造方法は、一
対の固体間に介装して両者を接合する接合材の製造方法
であって、接合材を反応性のフッ素系物質からなる蒸気
に接触させてフッ化することを特徴としている。

【００６５】これらの接合材の製造方法において、接合
材は、錫または錫系合金であることが望ましい。

【００６６】

【発明の実施の形態】本発明に係る固体接合方法、固体
接合装置、導体接合方法およびパッケージ方法並びに接
合材および接合材の製造方法の好ましい実施の形態を、
添付図面に従って詳細に説明する。

【００６７】図１は、本発明の第１実施形態に係る固体
接合装置の説明図である。図１において、接合装置１０
は、ハロゲン化処理部であるフッ化処理部１２と接合処
理部１４とを有している。フッ化処理部１２は、金属や
ガラス、セラミック等の被接合部材１６の表面にフッ素
（Ｆ）を添加するためのもので、被接合部材１６の上面
に反応性フッ素系ガスであるフッ化水素（ＨＦ）ガスを
供給する反応室１８を有している。そして、反応室１８
には、配管２０、２２を介してフッ化ガス供給手段とな
るＨＦガス供給部２４と蒸気発生部（水蒸気供給手段）
２６とが接続してあり、ＨＦガスと水蒸気との混合ガス
が供給されるようになっている。また、被接合部材１６
は、コンベヤなどの搬送機２８によって矢印３０のよう
に搬送され、反応室１８の下部を通過し、ＨＦガスと水
蒸気との混合ガスにより接合面となる上面がフッ化され
る。

【００６８】すなわち、被接合部材１６がＨＦガスと水
蒸気との混合ガスにさらされると、ＨＦとＨ₂Ｏとが被
接合部材１６の表面において、

【００６９】

【化４】２ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ→ＨＦ_２ ^-＋Ｈ₃ Ｏ^＋の反応を生じ、フッ素系イオン（ＨＦ_２ ^-）が被接合部
材１６と反応し、被接合部材１６の表面をフッ化する。
そして、被接合部材１６が金属である場合、一般に空気
中に置かれた金属は、表面が自然酸化膜によって覆われ
ており、この酸化膜の酸素とＨＦ_２ ^-のＦとの置換反応
が生じて表面がフッ化され、またはフッ素と酸素の混合
した組成を有する表面が形成される。

【００７０】一方、被接合部材１６がガラスなどの酸化
物である場合、被接合部材１６の表面において上記と同
様の反応が生じてフッ化される。また、ガラス中に含ま
れるケイ素（Ｓｉ）などのように、フッ素と反応して蒸
気になるものに対しては、例えばＳｉＦ₄となって蒸気
になる場合、ＳｉＦ_２などのようにＦが４個ついてい
ないフッ化物の形で被接合材１６の表面に残り、フッ化
される。

【００７１】なお、被接合部材１６のフッ化処理を行な
う場合、搬送機２８を停止させるとともに、反応室１８
の下部を図示しないシャッタによって閉じ、混合ガスが
外部に漏れないようにすることができる。

【００７２】接合装置１０は、移載ロボット３２を有し
ていて、フッ化された被接合部材１６を接合処理部１４
に搬入できるようにしてある。接合処理部１４は、チャ
ンバ（接合チャンバ）３４を備えていて、チャンバ３４
内に第１の被接合部材１６ａと第２の被接合部材１６ｂ
とを重ねて配置するテーブル３６が設けてある。また、
テーブル３６の上方には、押え板３８が配設してあっ
て、押え板３８によてって被接合部材を押圧することに
より、両被接合部材１６ａ、１６ｂをより密着（密接）
させることができるようになっている。そして、第１の
被接合部材１６ａと第２の被接合部材１６ｂとは、相互
に密着している接合面の少なくとも一方がフッ化処理部
１２によてフッ化してある。

【００７３】この実施形態においては、テーブル３６と
押え板３８とは、ガラスなどの誘電体によって形成して
あり、テーブル３６の下部と押え板３８の上部とに電極
４０、４２が設けてある。これらの電極４０、４２は、
電界発生手段である直流電源４４に接続してあって、必
要に応じてテーブル３６、押え板３８を介して被接合部
材１６ａ、１６ｂに電界を作用させることができるよう
にしてある。なお、被接合部材１６ａ、１６ｂのいずれ
か一方または両方がガラスやセラミックなどの絶縁体で
ある場合、テーブル３６、押え板３８それ自体を電極と
してもよい。

【００７４】電極４０の上部には、絶縁材を介して加圧
手段であるシリンダ４６が配設してあって、このシリン
ダ４６を作動させることにより、接合面の接触圧力を高
めることができるようにしてある。また、チャンバ３４
の下部には、加熱手段としてのヒータ４８が設けてあっ
て、被接合部材の接合部を各被接合部材１６ａ、１６ｂ
の溶融温度以下の所定温度に加熱制御できるようにして
ある。さらに、チャンバ３４は、配管５０を介してアル
ゴン（Ａｒ）ガス供給部（不活性ガス供給手段）５２が
接続してあり、チャンバ３４内をアルゴンガス雰囲気に
することができるようにしてある。

【００７５】上記のごとく構成した実施の形態の作用
は、次のとおりである。

【００７６】接合装置１０は、図示しない制御装置によ
って制御されており、搬送機２８に配置された被接合部
材１６は、搬送機１８によってフッ化処理部１２の反応
室１８に搬送される。反応室１８には、ＨＦガス供給部
２４からのＨＦガスと、蒸気発生部２６からの水蒸気と
の混合ガスが供給されており、この混合ガスが被接合部
材１６に接触して被接合部材１６の表面をフッ化する。

【００７７】フッ化された被接合部材１６は、搬送機２
８にり反応室１８から搬出され、移載ロボット３２によ
って接合処理部１４のチャンバ３４内に搬入されてテー
ブル３６の上に配置される。そして、テーブル３６の上
に第１の被接合部材１６ａと第２の被接合部材１６ｂと
が重ねて配置される。重ねて配置された被接合部材１６
ａ、１６ｂは、相互に接触している接合面の少なくとも
一方がフッ化処理されていてフッ素を含んでいる。

【００７８】その後、チャンバ３４は、Ａｒガス供給部
５２からＡｒガスが供給され、ほぼ１気圧のＡｒガス雰
囲気にされる。また、シリンダ４６が作動して押え板３
８を下降させて被接合部材１６ａ、１６ｂを加圧し、被
接合部材１６ａ、１６ｂがヒータ４８によって融点以下
の所定の温度（例えば、１５０℃）に加熱される。被接
合部材１６ａ、１６ｂが所定の温度になると、加熱、加
圧状態を一定時間保持して第１の被接合部材１６ａと第
２の被接合部材１６ｂとを接合する。

【００７９】この接合のメカニズムは、次のように考え
られる。被接合部材のフッ素と結合している表面部の原
子は、他の被接合部材と接触することによりフッ素との
結合が切れ、他の被接合部材の原子と結合することによ
り接合が行なわれる。そして、結合が切れたフッ素は、
フッ素を取り込みやすい被結合部材の内部に拡散して行
くものと思われる。

【００８０】なお、この加圧接合の際には、必要に応じ
て、すなわち被接合部材がフッ素の移動しにくい物質で
ある場合、電極４０、４２間に電圧を印加して被接合部
材１６ａ、１６ｂに電界を作用させ、イオンとなってい
るフッ素を電界によって強制的に移動させることにより
接合させたり、接合強度の向上を図ってもよい。

【００８１】このように、第１実施の形態においては、
被接合部材をフッ化して表面にフッ素を添加し、このフ
ッ素を含んだ面において２つの被接合部材を接触させて
接合することにより、従来必要としていた半田やインジ
ウムなどの接合材を用いることなく接合することができ
る。しかも、溶融せずに固体状態のまま接合するため、
接合時の位置合せ、形状制御が容易で、形状を安定させ
ることができるとともに、接合後の見た目の仕上りを良
好にでき、フラックスを使用しないためにスラッジの問
題も生じない。また、被接合部材１６のフッ化処理をい
わゆる乾式によって行っているため、装置を簡素にでき
るとともに、取り扱いが容易であり、フッ化処理を短時
間で精度よく行うことができる。

【００８２】そして、実施の形態においては、第１の被
接合部材１６ａと第２の被接合部材１６ｂとを加圧して
両者の接触圧を高めているため、より接触面積が増大し
て密着性が良好となって接合強度を上げることができ
る。また、被接合部材１６ａ、１６ｂを加熱しているた
め、接合の際の反応が速やかに行なわれ、接合強度が増
すとともに接合時間を短縮することができる。さらに、
チャンバ３４内をＡｒガス雰囲気にして接合しているた
め、接合の障害となる酸素が存在しないために容易、確
実に接合することができる。

【００８３】なお、前記の実施形態においては、加圧、
加熱して接合する場合について説明したが、両被接合部
材を重ねた状態にし、適度の温度、例えば１５０℃に加
熱してそのまま放置しておいても接合することができ
る。また、前記実施の形態においては、大気圧において
接合する場合について説明したが、真空中で接合しても
よい。さらに、前記実施の形態においては、反応性フッ
素系ガスがＨＦガスである場合について説明したが、反
応性フッ素系ガスはＦ₂やＣＯＦ₂などであってもよい。
そして、前記実施形態においては、ＨＦと水（水蒸気）
とを反応させてフッ化する場合について説明したが、水
蒸気の代わりにメチルアルコールやエチルアルコールな
どのアルコール蒸気を用いてもよい。

【００８４】そして、前記実施の形態においては、不活
性ガスとしてＡｒガスを用いた場合について説明した
が、不活性ガスはヘリウムやネオンなどの希ガスまたは
窒素ガスであってもよい。さらに、前記実施の形態にお
いては、ハロゲンがフッ素である場合について説明した
が、ハロゲンは、接合する相手の相性や表面状態によ
り、塩素やヨウ素、臭素などであってもよい。特に、ア
ルミニウムなどは、フッ素より塩素の方が望ましいと思
われる。被接合部材の塩化は、被接合部材をＨＣｌガス
に晒すことなどにより容易に行なうことができる。そし
て、被接合部材に最初からフッ素などのハロゲンが含ま
れている場合には、ハロゲン化処理を必要としない。ま
た、前記実施の形態においては、加圧手段がシリンダで
ある場合について説明したが、加圧手段はカム機構やモ
ータなどであってもよい。

【００８５】図２は、第２実施形態の説明図であって、
バッチ式のフッ化処理方法の一例を示したものである。
図２において、フッ化処理部１２は、被接合部材１６を
配置するフッ化処理室５３を有している。このフッ化処
理室５３には、配管２０を介してＨＦガス供給部２４が
接続してあり、フッ化処理室５３にＨＦガスを供給でき
るようにしてある。また、配管２０には、水蒸気供給手
段を構成している水バブリングユニット５４に一端を接
続した蒸気配管５６が接続してあり、配管２０を流れる
ＨＦガスに水蒸気を添加できるようにしてある。そし
て、水バブリングユニット５４には、希釈空気供給部５
８からの希釈空気を水バブリングユニット５４に導入す
る空気導入管６０が接続してある。

【００８６】このように構成した第２実施形態は、希釈
空気供給部５８からの希釈空気を空気導入管６０によっ
て水バブリングユニット５４の水中に導入し、希釈空気
に水蒸気を含ませる。希釈空気に含まれた水蒸気は、蒸
気配管５６を介して配管２０を流れるＨＦガスに添加さ
れ、ＨＦガスと空気と水蒸気との混合ガスとなってフッ
化処理室５３に供給される。このフッ化処理室５３に供
給される混合ガスは、例えばＨＦガスの濃度が１％であ
り、相対湿度が２０％である。フッ化処理室５３に供給
されるＨＦガスは、水蒸気が添加されたことにより、前
記したようにＨＦ_２ ^-を生じ、被接合部材１６をフッ化
する。なお、ＨＦガスに代えてＦ₂、ＣＯＦ₂を用いて
もよい。

【００８７】図３は、第３実施の形態の説明図であっ
て、反応性フッ素系ガスの生成方法の一例を示したもの
である。図３において、反応性フッ素系ガスを生成する
フッ化用ガス生成部６２は、原料ガス供給部６４と水バ
ブリングユニット６６と放電ユニット６８とを有してい
る。原料ガス供給部６４からのＣＦ₄やＳＦ₆などの安
定なフッ素系ガスは、原料配管７０を介して水バブリン
グユニット６６に流入する。そして、水バブリングユニ
ット６６と放電ユニット６８とは、供給配管７２によっ
て接続しあり、水バブリングユニット６６において水蒸
気を含ませたＣＦ₄を放電ユニット６８に供給できるよ
うにしてある。

【００８８】放電ユニット６８は、放電チャンバ７４内
に一対の放電電極７６、７８を備えていて、電極７６、
７８間を大気圧状態のＣＦ₄と水蒸気との混合ガスが通
過するようになっている。そして、放電ユニット６８
は、一方の放電電極７６に高周波電源８０が接続してあ
り、他方の放電電極７８が接地してあって、電極７６、
７８間に高周波電圧を印加することにより、混合ガスを
介した気体放電を発生することができるようにしてあ
る。

【００８９】このように構成した第３実施の形態におい
ては、原料ガス供給部６４からの原料ガスであるＣＦ₄
に水バブリングユニット６６において水蒸気が添加さ
れ、大気圧状態で放電ユニット６８に導入される。放電
ユニット６８は、高周波電源８０によって放電電極７
６、７８間に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧が印
加されており、ＣＦ₄と水蒸気（Ｈ₂Ｏ）との混合ガ
スを介して放電し、ＣＦ₄と水蒸気とを反応させてＨＦ
やＦ₂、ＣＯＦ₂などの反応性フッ素系ガスを生成す
る。この生成された反応性フッ素系ガスは、反応しなか
ったＣＦ₄とともにフッ化処理室５３に送られ、被接
合部材１６と接触してこれをフッ化する。

【００９０】図４は、第４実施の形態の説明図であっ
て、フッ化処理部の他の実施形態を示したものである。
この実施形態に係るフッ化処理部８２は、放電ユニット
８４を有している。放電ユニット８４は、高周波電源８
０に接続した高周波電極８６と、接地した接地電極８８
とを備えていて、接地電極８８にフッ化すべき被接合部
材１６を配置するようになっている。また、高周波電極
８６と接地電極８８との間には、少なくともフッ素系ガ
スを含んだ放電ガス９０が大気圧状態で供給されるよう
になっている。放電ガス９０としては、例えばアルゴン
（Ａｒ）に数％〜十数％のＣＦ₄を添加したものや、
これに酸素を添加したもの、さらには前記した反応性フ
ッ素系ガスなどであってよい。

【００９１】このように構成した第４実施形態において
は、高周波電極８６と接地電極８８との間に放電ガス９
０を導入するとともに、高周波電源８０によって高周波
電極８６と接地電極８８との間に高周波電圧を印加し、
気体放電９２を発生させる。これにより、放電ガス９０
は活性化され、フッ素系イオンやフッ素系ラジカル、単
体のフッ素原子などの活性なフッ素が生成される。これ
らの活性なフッ素は、放電領域内の接地電極８８の上面
に配置してある被接合部材１６に衝突してこれをフッ化
する。

【００９２】図５は、第５実施形態の説明図であって、
さらに他のフッ化処理方法を示したものである。この実
施形態に係るフッ化処理部９４は、放電ユニット９６の
高周波電極９８が高周波電源８０に接続してある。そし
て、高周波電極９８には、絶縁体１００を介して接地電
極１０２が取り付けてある。接地電極１０２は、高周波
電極９８の両側または高周波電極９８を囲むように設け
てあり、下端が高周波電極９８の下端より下方に位置し
ている。

【００９３】接地電極１０２は、下端部が内側に絞り込
まれて照射口１０４を形成している。また、接地電極１
０２の上部には、導入口１０６が設けてあって、接地電
極１０２の内部に放電ガス９０を導入できるようにして
ある。そして、接地電極１０２下端部と高周波電極９８
の下端部との間が気体放電を生ずる放電領域１０８とな
っていて、放電領域１０８において生成された活性なフ
ッ素１１０を照射口１０４から下方に吹き出すことがで
きるようにしてある。また、放射口１０４の下方には、
被接合部材１６を配置するテーブル１１２が配設してあ
る。

【００９４】このように構成した第５実施形態において
は、高周波電源８０によって高周波電極９８と接地電極
１０２との間に高周波電圧を印加し、導入口１０６から
接地電極１０２の内部に放電ガス９０を導入すると、放
電領域１０８において放電ガス９０を介した気体放電が
発生する。そして、放電ガス９０に含まれているフッ素
系ガスは、気体放電により活性なフッ素となり、照射口
１０４から下方の被接合部材１６に照射され、被接合部
材１６をフッ化する。

【００９５】この第５実施形態においては、被接合部材
１６を放電領域１０８の内部に配置していないため、高
エネルギーの電子やイオンが衝突するのを避けることが
でき、放電によるダメージを防ぐことができる。なお、
被接合部材１６を放電ユニット９６に隣接して設けたフ
ッ化処理室に配置し、放電領域１０８において生成され
た活性なフッ素１１０をキャリアガスなどによってフッ
化処理室に導いてフッ化処理をしてもよい。

【００９６】図６は、第６実施形態の説明図である。こ
の実施の形態に係るフッ化処理部１１２は、フッ素系の
ガスを紫外線によって分解してフッ化を行うもので、被
接合部材１６を配置するフッ化処理室１１４を有してお
り、フッ化処理室１１４の上部に紫外線照射手段である
紫外線ランプ１１６が設けてある。この紫外線ランプ１
１６は、フッ化処理室１１２に導入されたＨＦ、Ｆ₂、
ＣＯＦ₂、ＣＦ₄などのフッ素系ガスに紫外線１１８を
照射し、フッ素系ガスを活性なフッ素に分解して被接合
部材１６をフッ化する。この実施の形態においては、紫
外線ランプ１１６によってフッ素系ガスを分解するよう
にしているため、装置を簡素に形成することができ、取
り扱いも容易となる。しかも、被接合部材１６に紫外線
が照射されるため、反応を促進するための加熱効果があ
る。

【００９７】図７は、第７実施の形態の説明図である。
この第７実施形態は、真空放電により活性なフッ素を生
成してフッ化処理をする例を示したものである。図７に
おいて、フッ化処理部１２０は、真空チャンバ１２２の
内部に被接合部材１６を配置するテーブル１２４が設け
てある。そして、真空チャンバ１２２の内部には、テー
ブル１２４の上方に電源１２６に接続した放電電極１２
８が配設してあり、接地したテーブル１２４と放電電極
１２８との間に気体放電を発生させ、真空プラズマ１２
９を生成できるようになっている。また、真空チャンバ
１２２には、真空ポンプ１３０が接続してあって、内部
を所定の圧力、例えば１０Ｐａ〜０．１Ｐａに減圧でき
るようになっている。さらに、真空チャンバ１２２に
は、原料ガス供給部１３２が接続してあって、少なくと
もＣＦ₄などのフッ素系ガスを含んだ放電ガスを真空チ
ャンバ１２２内に導入できるようになっている。

【００９８】この第７実施形態においては、真空ポンプ
１３０によって真空チャンバ１２２の内部を吸引し、１
０Ｐａ〜０．１Ｐａ程度に減圧、維持する。そして、原
料ガス供給部１３２からフッ素系ガスを含む放電ガスを
導入して真空プラズマ１２９を発生させる。真空プラズ
マ１２９により生じた活性なフッ素は、テーブル１２４
上の被接合部材１６に衝突し、これをフッ化する。

【００９９】なお、被接合部材１６を放電領域（真空プ
ラズマ１２９の領域）の外部に配置し、真空プラズマ１
２９によって生成した活性なフッ素を被接合部材１６が
配置された場所に導いてフッ化処理を行ってもよい。こ
のようにすると、高エネルギー粒子が被接合部材１６に
衝突するのを避けることができ、プラズマによる被接合
部材のダメージを防止することができる。

【０１００】図８は、第８実施の形態を示したものであ
る。この実施形態に係るフッ化処理部１３２は、処理液
槽１３４の内部に、例えばＨＦ水などのフッ素を含む処
理液１３６が貯溜してあって、反応性に富んだフッ素系
の物質からなる蒸気１３８を発生させることができるよ
うにしてある。また、処理液槽１３４の上部には、搬送
装置１４０が配設してある。そして、被接合部材１６
は、搬送装置１４０に吊り下げられた状態で、または図
８に示したように、接合面を下にした状態で搬送装置に
装着され、矢印１４２のように搬送装置１４０によって
搬送されて蒸気１３８内を通過してフッ化される。な
お、処理槽１３４の上部には、被接合部材１６を通過さ
せる切り欠きが設けてある。この実施形態においては、
反応性の蒸気１３８を発生させて被接合部材１６に接触
させるだけであるため、装置の簡素化が図れる。

【０１０１】図９は、第９実施形態の説明図であって、
スパッタリングによりフッ化物層を形成する実施形態の
説明図である。図９において、スパッタリング部である
スパッタ装置１４４は、いわゆる高周波スパッタ装置で
あって、真空チャンバ１４６に真空ポンプ１３０が接続
してあって、真空チャンバ１４６内を高真空にできるよ
うにしてある。そして、真空チャンバ１４６の内部に
は、錫などの金属ターゲット１４８を配置するターゲッ
ト電極１５０が設けてある。このターゲット電極１５０
は、コンデンサ１５２を介して高周波電源１５４に接続
してある。また、ターゲット電極１５０の上方には、接
地した被接合部材１６を配置できるようにしてある。さ
らに、真空チャンバ１４６には、ターゲット１４８に衝
突させるイオンを生成するとともに、被接合部材１６の
表面にフッ化物層１５６を形成するためのＡｒにわずか
のＣＦ₄を添加した混合ガスを導入できるようにしてあ
る。

【０１０２】このように構成した第９実施の形態におい
ては、真空チャンバ１４６の内部に金属ターゲット１４
８と被接合部材１６とを配置し、真空チャンバ１４６内
を高真空にする。そして、真空チャンバ１４６の内部に
ＡｒとＣＦ₄との混合ガスを導入してターゲット電極１
５０に高周波電圧を印加すると、Ａｒが電離してプラズ
マが発生し、Ａｒイオンが金属ターゲット１４８に衝突
して金属原子をはじきだす。この原子は、上方の被接合
部材１６の面に付着する。この際、ＣＦ₄は、Ａｒの電
離などにより生じた電子の衝突により分解され、ＣＦ₄
から分離したフッ素が被接合部材１６に付着した金属中
に取り込まれ、フッ化物層１５６を形成する。

【０１０３】このようにしてフッ化物層１５６が形成さ
れた被接合部材１６は、表面をフッ化処理された前記の
被接合部材１６と同様な方法によって、フッ化処理され
た他の接合部材１６やフッ化物層１５６を有する他の接
合部材１６、または何の処理もされていない被接合部材
と接合することができる。

【０１０４】なお、前記実施の形態においては、ターゲ
ットが錫などの金属ターゲット１４８である場合につい
て説明したが、フッ化錫などのフッ化物をターゲットと
してもよい。この場合は、Ａｒにフッ素系のガスを添加
する必要がない。また、ターゲットとして錫−亜鉛合
金、錫−銀合金などの合金を用いてもよい。そして、前
記実施の形態においては、高周波スパッタリングによっ
てフッ化物層１５６を形成する場合について説明した
が、高速低温スパッタリングなどの他のスパッタリング
法によってフッ化物層を形成してもよい。

【０１０５】図１０（１）は、本発明の実施に形態に係
る接合材の断面を模式的に示したものである。この接合
材１６０は、基体１６２が任意の形状に形成された板状
または箔状の錫からなっていて、表面全体にフッ化層１
６４が形成されている。このフッ化層１６４は、前記し
たフッ化処理によって形成される。

【０１０６】このように構成した接合材１６０による固
体の接合は、図１０（２）に示したように、一対の被接
合部材１６ｃ、１６ｄの間に接合部材１６０をサンドイ
ッチ状に配置する。これらの被接合部材１６ｃ、１６ｄ
は、金属、セラミックまたは半導体などから任意に選択
することができる。そして、前記と同様にして重ねた被
接合部材１６ｃ、１６ｄを加圧したり、被接合部材及び
接合材１６０の融点以下に加熱することにより、各被接
合部材１６ｃ、１６ｄを接合材１６０を介して接合して
一体化する。従って、接合材１６０を溶融せずに、また
フラックスを使用せずに接合することができるところか
ら、被接合部材１６ｃ、１６ｄの位置合わせ、形状制御
を正確に行うことができ、スラッジの除去作業などを省
略することができる。また、鉛を含んでいないところか
ら、環境問題を生ずるようなことがない。

【０１０７】なお、図１０（２）に示したように、被接
合部材１６ｃ、１６ｄをシリンダ４６によって加圧して
接合する場合、被接合部材１６ｃ、１６ｄを重ねて配置
するベース１６６に振動発生手段である超音波振動子１
６８を設け、被接合部材１６ｃ、１６ｄに超音波振動を
与えるようにしてもよい。超音波振動を与えながら接合
すると、接合部の温度が上昇して接合時間の短縮が図れ
るばかりでなく、被接合部材１６ｃ、１６ｄに形成され
ている酸化膜が振動による摩擦によって剥離され、容
易、確実に接合できるとともに、接合強度を向上するこ
とができる。そして、この超音波振動を与えつつ接合す
る方法は、前記した被接合部材をフッ化処理した場合に
も適用することができる。

【０１０８】なお、前記実施の形態においては、基体１
６２が錫である場合について説明したが、基体１６２は
半田や錫−亜鉛合金、錫−銀合金などの錫系合金であっ
てもよい。そして、基体として錫−亜鉛合金、錫−銀合
金などの鉛を含まない合金を使用することにより、いわ
ゆる鉛フリーの接合材を提供することができる。

【０１０９】

【実施例】《第１実施例》被接合部材として板状の６−
４半田（錫６０％、鉛４０％）と幅５ｍｍ、長さ２０ｍ
ｍ、厚さ０．２ｍｍの銅板を用い、図２に示したフッ化
処理部１２を用いて半田の表面をフッ化処理した。半田
のフッ化処理は、半田を室温のフッ化処理室５３に配置
したのち、処理室５３の内部をＨＦの濃度が１％、相対
湿度２０％の雰囲気にし、半田をこの雰囲気に１分間晒
した。その後、フッ化処理した半田を１時間ほど空気中
に保管したのち、フッ化処理した半田と未処理の銅板と
を重ね、加熱と加圧とが接合強度に及ぼす影響を測定し
た。図１１は、その結果を示したものである。

【０１１０】図１１の縦軸は接合部の剪断強度（単位：
ｋｇｆ）であり、右下がりの軸は接合圧力（単位：ｋｇ
ｆ／ｍｍ²）を示し、右上がりの軸は接合温度（接合部
温度）、すなわち被接合部材を加熱した温度（単位：
℃）を示している。いずれの場合も接合時間は５分間で
ある。剪断強度は、接合した被接合部材の接合面に沿っ
て被接合部材に力を作用させ、両者が分離される力を測
定している。

【０１１１】図１１から明らかなように、接合圧力を大
きくするほど、また接合温度を高くするほど接合力が大
きくなり、接合部の剪断強度が増大する。なお、図１１
に示した接合圧力０．０５ｋｇｆ／ｍｍ²は、半田と銅
板とを単に重ねて放置した状態であって、接合圧力が自
重によるものであることを示している。

【０１１２】《第２実施例》第１実施例と同様にフッ化
処理した６−４半田と、なにも処理をしていない上記と
同様の銅板とを重ねて大気中に配置し、接合温度と接合
時間とに対する接合強度の関係を調べた。図１２は、そ
の結果を示したものである。図１２の横軸は接合時間
（単位：ｍｉｎ）を示し、縦軸は接合部の剪断強度（単
位：ｋｇｆ）を示している。そして、図１２中に示した
温度と圧力は、接合温度と接合圧力を示している。

【０１１３】図１２に示されているように、一般的に接
合時間が長いほど接合強度（剪断強度）は向上する。な
お、フッ化処理した半田と処理していない銅板とを重
ね、２５℃の大気中において２．００ｋｇｆ／ｍｍ²の
接合圧力を加えて９０分間保持して接合処理をしたが、
接合強度、すなわち剪断強度は０であって、接合するこ
とができなかった。

【０１１４】《第３実施例》図１３は、雰囲気の接合強
度に与える影響を調べたもので、第１実施例と同様のフ
ッ化処理した半田と処理をしていない銅板とを用い、両
者を１５０℃に加熱して保持し、重ね合わせて空気中と
不活性ガスである窒素雰囲気中とにおける接合処理をし
たものである。いずれも接合時間は５分間である。

【０１１５】接合圧力が自重である０．０５ｋｇｆ／ｍ
ｍ²の場合、空気中での接合は接合強度を示す剪断強度
が１ｋｇｆ程度であるが、窒素雰囲気中で接合すると剪
断強度が２ｋｇｆ程度と、空気中における接合より接合
強度が倍になる。ただし、接合圧力を１ｋｇｆ／ｍｍ²
にした場合、空気中における接合の方が窒素雰囲気中に
おける接合よりもやや大きな剪断強度を示した。

【０１１６】《第４実施例》被接合部材として幅５ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの銅板に８−２半田
（錫８０％、鉛２０％）をメッキしたものと、幅２６ｍ
ｍ、長さ７６ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのソーダガラスを用
い、これらをＨＦガス濃度１％、湿度２０％の雰囲気に
１分間さらしてフッ化処理した。次に、図１に示した接
合処理部１４と同様の装置のソーダガラスからなるテー
ブル３６と、ソーダガラスからなる押え板３８の間に被
接合部材（この実施例においては、基板という場合があ
る）である銅板とソーダガラスとを配置し、基板に３０
ｋｇｆ／ｃｍ²以下の圧力（必ずしもこの圧力に限らな
い）をかけるとともに、チャンバ３４内を大気圧のＡｒ
ガスで満たした。その後、ヒータ４８に通電して室温の
２５℃から徐々に昇温し、１５分間で基板を１５０℃に
加熱した。そして、この加熱、加圧状態をさらに４５分
間維持し、６０分間で接合処理を終了した。

【０１１７】このようにして処理された両基板は強固に
接合され、強制的に剥がすと、ガラス面に半田の跡が残
った。なお、基板を１５０℃に昇温後、加熱、加圧状態
を５分間維持した場合にも、充分な接合強度を得ること
ができた。また、銅板またはソーダガラスのみをフッ化
処理して同様の条件で接合した場合にも、両者を強固に
接合することができた。この場合、フッ素が錫に取り込
まれやすいところから、ソーダガラスの方をフッ化処理
することが望ましいと考えられる。

【０１１８】さらに、被接合部材として板状の８−２半
田とソーダガラス、半田と半田とを上記のように接合処
理をしたところ、良好に接合することができた。特に、
半田は、軟質であるため、加圧することにより密着性が
高まり、強固に接合することができる。そして、錫が６
０％の半田を用いた場合にも同様に接合することができ
た。また、半導体集積回路用のシリコン基板と半田との
両方をフッ化処理し、上記と同様にして接合したとこ
ろ、良好に接合することができた。さらに、シリコン基
板と半田とのいずれか一方をフッ化処理した場合も同様
であった。

【０１１９】また、導体である半田と銅とを上記のよう
に接合した場合、半田を溶かして接合したときよりも接
合抵抗が低下した。これは、実施例の接合は、半田によ
る接合に比較して金属間化合物の層が薄いことによる。

【０１２０】セラミックからなるパッケージ下蓋の接合
部に設けられた接合材（半田またはインジウム）をフッ
化処理したのち、下蓋に電子部品を配置して真空容器内
に搬入し、下蓋に上蓋を被せて両者を加熱、加圧したと
ころ、上蓋と下蓋とが接合され、電子部品を真空パッケ
ージすることができた。なお、真空パッケージを必要と
しない場合には、大気中や不活性ガス中で行なってもよ
い。また、加熱または加圧だけで上下の蓋を接合しても
よい。

【０１２１】《第５実施例》上記の各実施例に示した以
外の各種の被接合部材（物質）をフッ化処理し、フッ化
処理していない各種の物質と接合できるかを調べた。図
１４は、その結果を示したものである。フッ化処理の条
件は第１実施例と同様であり、接合条件は被接合部材を
１５０℃に加熱し、２ｋｇｆ／ｍｍ²の接合圧力を与え
て５分間保持した。図１４中の「○」印は接合されたこ
とを示し、「―」は接合試験を行っていないことを示し
ている。

【０１２２】これらの結果から、金属、セラミックおよ
び半導体から任意に選択した一対の被接合部材のいずれ
か一方をフッ化処理することにより、接合材を用いず
に、また両者を溶融することなく相互に接合できること
がわかる。

【０１２３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、表面にハロゲンを含んだ被接合部材を接触させるこ
とにより、接合材を用いることなく同種または異種の２
つの接合部材を溶融させずに接合させることができ、接
合時の位置合せや形状制御が容易で、形状を安定させる
ことができ、フラックスを使用しないためにスラッジが
発生することもない。

【０１２４】また、本発明に係る接合材は、反応性に富
んだフッ素を表面に有しているため、溶融することな
く、またフラックスを用いずに被接合部材を接合するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係る接合装置の説明
図である。

【図２】本発明の第２実施形態の説明図であって、バッ
チ式のフッ化処理方法の一例を示す図でる。

【図３】本発明の第３実施形態の説明図であって、反応
性フッ素系ガスの生成方法の一例を示す図である。

【図４】本発明の第４実施形態の説明図であって、フッ
化処理部の他の実施形態を示す図である。

【図５】本発明の第５実施形態の説明図であって、さら
に他のフッ化処理方法を示す図である。

【図６】本発明の第６実施形態の説明図であって、他の
フッ化処理部を示す図である。

【図７】本発明の第７実施形態の説明図であって、真空
放電によるフッ化処理の説明図である。

【図８】本発明の第８実施形態の説明図であって、蒸気
によるフッ化処理の説明図である。

【図９】スパッタリングによりフッ化物層を形成する実
施形態の説明図である。

【図１０】（１）は本発明の実施の形態に係る接合材の
断面図の模式図であり、（２）はその接合材による接合
方法の説明図である。

【図１１】接合圧力と接合温度と接合部剪断強度との関
係を示す図である。

【図１２】接合温度と接合時間と接合部剪断強度との関
係を示す図である。

【図１３】空気中における接合の剪断強度と窒素雰囲気
中における接合の剪断強度とを比較する図である。

【図１４】フッ化処理した各種部材と処理をしていない
各種部材との接合の可否を示す図である。

【符号の説明】

１０接合装置１２ハロゲン化処理部（フッ化処理部）１４接合処理部１６被接合部材１６ａ第１の被接合部材１６ｂ第３の被接合部材１８反応室２４フッ化ガス供給手段（ＨＦガス供給部）２６水蒸気供給手段（蒸気発生部）３４接合チャンバ（チャンバ）４４電界発生手段（直流電源）４６加圧手段（シリンダ）４８加熱手段（ヒータ）５２Ａｒガス供給部５３フッ化処理室５４水蒸気供給手段（水バブリングユニッ
ト）５８希釈空気供給部６２フッ化用ガス生成部６４原料ガス供給部６６水バブリングユニット６８放電ユニット８２フッ化処理部８４放電ユニット９０放電ガス９２気体放電９４フッ化処理部９６放電ユニット１０８放電領域１１０活性なフッ素１１２フッ化処理部１１４フッ化処理室１１６紫外線照射手段（紫外線ランプ）１２０フッ化処理部１２２真空チャンバ１２９真空プラズマ領域１３２フッ化処理部１３４処理液槽１３６処理液１３８蒸気１４０搬送手段（搬送装置）１４４スパッタリング部（スパッタ装置）１４８金属ターゲット１５６フッ化物層１６０接合材１６２基体１６４フッ化層１６６振動発生手段（超音波振動子）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方がハロゲンを含む表面を
有する第１の被接合部材と、この第１の被接合部材と同
種あるいは異種の第２の被接合部材とを前記ハロゲンを
含む表面において接触させ、両者を相互に接合すること
を特徴とする固体接合方法。
【請求項２】前記ハロゲンを含む表面は、前記被接合
部材をハロゲン化して形成することを特徴とする請求項
１に記載の固体接合方法。
【請求項３】前記ハロゲン化はフッ化であることを特
徴とする請求項２に記載の固体接合方法。
【請求項４】前記フッ化は、反応性フッ素系ガスと水
蒸気との混合ガスを前記被接合部材に接触させて行うこ
とを特徴とする請求項３に記載の固体接合方法。
【請求項５】前記反応性フッ素系ガスは、大気圧また
はその近傍の圧力下にあるフッ素系ガスと水蒸気との混
合ガスを介した放電により生成することを特徴とする請
求項４に記載の固体接合方法。
【請求項６】前記フッ化は、少なくともフッ素系ガス
を含むガスを介した放電により活性なフッ素を生成し、
この活性なフッ素を前記被接合部材に接触させて行うこ
とを特徴とする請求項３に記載の固体接合方法。
【請求項７】前記放電は、真空中で行うことを特徴と
する請求項６に記載の固体接合方法。
【請求項８】前記放電は、大気圧またはその近傍の圧
力下で行うことを特徴とする請求項６に記載の固体接合
方法。
【請求項９】前記フッ化は、放電領域中に前記被接合
部材を配置して行うことを特徴とする請求項６ないし８
のいずれかに記載の固体接合方法。
【請求項１０】前記フッ化は、前記被接合部材を放電
領域外に配置し、放電領域で生成された前記活性なフッ
素を前記被接合部材に導いて行うことを特徴とする請求
項６ないし８のいずれかに記載の固体接合方法。
【請求項１１】前記フッ化は、フッ素系ガスに紫外線
を照射して活性なフッ素を生成し、この活性なフッ素を
前記被接合部材に接触させて行うことを特徴とする請求
項３に記載の固体接合方法。
【請求項１２】前記フッ化は、前記被接合部材を反応
性のフッ素系物質からなる蒸気に接触させて行うことを
特徴とする請求項３に記載の固体接合方法。
【請求項１３】前記接合は、前記第１の被接合部材と
第２の被接合部材とを重ねるとともに、接合部を両者の
融点よりも低い温度に加熱して行うことを特徴とする請
求項１ないし１２のいずれかに記載の固体接合方法。
【請求項１４】前記接合部の加熱は、大気中で行うこ
とを特徴とする請求項１３に記載の固体接合方法。
【請求項１５】前記接合部の加熱は、不活性ガス中で
行うことを特徴とする請求項１３に記載の固体接合方
法。
【請求項１６】前記接合は、加圧して前記各被接合部
材間の接触圧を大きくして行うことを特徴とする請求項
１ないし１２のいずれかに記載の固体接合方法。
【請求項１７】前記加圧は、大気圧中で行うことを特
徴とする請求項１６に記載の固体接合方法。
【請求項１８】前記加圧は、不活性ガス中で行うこと
を特徴とする請求項１６に記載の固体接合方法。
【請求項１９】前記接合は、接合部を前記各被接合部
材のそれぞれの融点より低い温度に加熱して行うことを
特徴とする請求項１６ないし１８のいずれかに記載の固
体接合方法。
【請求項２０】前記接合は、接触させた前記各接合部
材に超音波振動を与えつつ行うことを特徴とする請求項
１６ないし１９のいずれかに記載の固体接合方法。
【請求項２１】前記接合は、接触させた前記第１の被
接合部材と前記第２の被接合部材とに電界を作用させて
行なうことを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか
に記載の固体接合方法。
【請求項２２】前記第１の被接合部材は金属、半導体
またはセラミックのいずれかであり、前記第２の被接合
部材は金属、半導体またはセラミックのいずれかである
ことを特徴とする請求項１ないし２１のいずれかに記載
の固体接合方法。
【請求項２３】前記被接合部材は、少なくとも一方が
錫または錫系合金であることを特徴とする請求項２２に
記載の固体接合方法。
【請求項２４】接合する第１の被接合部材と第２の被
接合部材との少なくとも一方の表面にフッ化物層を堆積
し、このフッ化物層を介して前記第１、第２の被接合部
材を相互に接合することを特徴とする固体接合方法。
【請求項２５】前記フッ化物層は、スパッタリングに
より形成することを特徴とする請求項２４に記載の固体
接合方法。
【請求項２６】前記フッ化物層は、フッ化錫または錫
系合金フッ化物であることを特徴とする請求項２４また
は２５に記載の固体接合方法。
【請求項２７】前記接合は、両者を重ねるとともに、
接合部を前記フッ化物層の融点よりも低い温度に加熱し
て行うことを特徴とする請求項２４ないし２６のいずれ
かに記載の固体接合方法。
【請求項２８】前記接合部の加熱は、大気中で行うこ
とを特徴とする請求項２７に記載の固体接合方法。
【請求項２９】前記接合部の加熱は、不活性ガス中で
行うことを特徴とする請求項２７に記載の固体接合方
法。
【請求項３０】前記接合は、加圧して接合部の接触圧
を大きくして行うことを特徴とする請求項２４に記載の
固体接合方法。
【請求項３１】前記加圧は、大気圧中で行うことを特
徴とする請求項３０に記載の固体接合方法。
【請求項３２】前記加圧は、不活性ガス中で行うこと
を特徴とする請求項３０に記載の固体接合方法。
【請求項３３】前記接合は、接合部を前記フッ化物層
の融点より低い温度に加熱して行うことを特徴とする請
求項３０ないし３２のいずれかに記載の固体接合方法。
【請求項３４】前記接合は、接触させた前記各被接合
部材に超音波振動を与えつつ行うことを特徴とする請求
項３０ないし３３のいずれかに記載の固体接合方法。
【請求項３５】前記接合は、接触させた前記第１の被
接合部材と前記第２の被接合部材とに電界を作用させて
行なうことを特徴とする請求項２４ないし３４のいずれ
かに記載の固体接合方法。
【請求項３６】前記第１の被接合部材は金属、半導体
またはセラミックのいずれかであり、前記第２の被接合
部材は金属、半導体またはセラミックのいずれかである
ことを特徴とする請求項２４ないし３５のいずれかに記
載の固体接合方法。
【請求項３７】被接合部材の表面にハロゲンを添加す
るハロゲン化処理部と、前記被接合部材の前記ハロゲン
化処理部によりハロゲンの添加された面に第２の被接合
部材を接触させて接合する接合処理部とを有することを
特徴とする固体接合装置。
【請求項３８】前記ハロゲン化処理部は、前記被接合
部材をフッ化するフッ化処理部であることを特徴とする
請求項３７に記載の固体接合装置。
【請求項３９】前記フッ化処理部は、フッ化処理され
る前記被接合部材を配置するフッ化処理室と、このフッ
化処理室に反応性フッ素系ガスを供給するフッ化ガス供
給手段と、前記フッ化処理室に水蒸気を供給する水蒸気
供給手段とを有することを特徴とする請求項３８に記載
の固体接合装置。
【請求項４０】前記フッ化ガス供給手段は、大気圧ま
たはその近傍の圧力下にあるフッ素系ガスと水蒸気との
混合ガスを介した放電により前記反応性フッ素系ガスを
生成する放電ユニットを有することを特徴とする請求項
３９に記載の固体接合装置。
【請求項４１】前記フッ化処理部は、フッ化される前
記被接合部材が配置されるとともに、大気圧またはその
近傍の圧力下にある少なくともフッ素系ガスを含むガス
を介した放電により活性なフッ素を生成して前記被接合
部材に照射する放電ユニットを有していることを特徴と
する請求項３８に記載の固体接合装置。
【請求項４２】前記フッ化処理部は、フッ化される前
記被接合部材が配置されるフッ化処理室と、大気圧また
はその近傍の圧力下にある少なくともフッ素系ガスを含
むガスを介した放電により活性なフッ素を生成して前記
フッ化処理室に供給する放電ユニットとを有することを
特徴とする請求項３８に記載の固体接合装置。
【請求項４３】前記フッ化処理部は、フッ化処理され
る前記被接合部材が配置されるとともに、少なくともフ
ッ素系ガスを含むガスを介した放電により活性なフッ素
を生成して前記被接合部材に照射する放電チャンバと、
この放電チャンバ内を吸引して真空にする真空ポンプと
を有することを特徴とする請求項３８に記載の固体接合
装置。
【請求項４４】前記フッ化処理部は、フッ素系ガスに
紫外線を照射して活性なフッ素を生成する紫外線照射手
段を有していることを特徴とする請求項３８に記載の固
体接合装置。
【請求項４５】前記フッ化処理部は、反応性のフッ化
物蒸気を生成するフッ化蒸気供給手段と、フッ化される
前記被接合部材を、前記フッ化蒸気供給手段が生成した
フッ化物蒸気内を通過させる搬送手段とを有することを
特徴と請求項３８に記載の固体接合装置。
【請求項４６】前記接合処理部は、接触させた前記第
１の被接合部材と前記第２の被接合部材との接合部を、
両者の溶融温度以下に加熱可能な加熱手段を有している
ことを特徴とする請求項３７ないし４５のいずれかに記
載の固体接合装置。
【請求項４７】被接合部材の表面にフッ化物層を堆積
するフッ化物層形成部と、前記被接合部材の前記フッ化
物層形成部により形成された前記フッ化物層に第２の被
接合部材を接触させて接合する接合処理部とを有するこ
とを特徴とする固体接合装置。
【請求項４８】前記フッ化物層形成部は、スパッタリ
ング部を有していることを特徴とする請求項４６に記載
の固体接合装置。
【請求項４９】前記接合処理部は、接触させた前記第
１の被接合部材と前記第２の被接合部材との接合部を、
前記フッ化物層の溶融温度以下に加熱可能な加熱手段を
有していることを特徴とする請求項４７または４８に記
載の固体接合装置。
【請求項５０】前記接合処理部は、接触させた前記第
１の被接合部材と前記第２の被接合部材との間の接触圧
力を大きくする加圧手段を有していることを特徴とする
請求項３７ないし４９のいずれかに記載の固体接合装
置。
【請求項５１】前記接合処理部は、接触させた前記被
接合部材に超音波振動を与える振動発生手段を有してい
ることを特徴とする請求項５０に記載の固体接合装置。
【請求項５２】前記接合処理部は、接触させた前記各
被接合部材に電界を作用させる電界発生手段を有してい
ることを特徴とする請求項３７ないし５１のいずれかに
記載の固体接合装置。
【請求項５３】前記接合処理部は、前記各被接合部材
が配置されるとともに、不活性ガスが供給されるする接
合チャンバを有していることを特徴とする請求項３７な
いし５２のいずれかに記載の固体接合装置。
【請求項５４】相互に接合する導体の少なくとも一方
の表面をハロゲン化処理したのち、ハロゲン化処理した
面において導体を相互に接触させて接合することを特徴
とする導体接合方法。
【請求項５５】前記ハロゲン化処理は、フッ化処理で
あることを特徴とする請求項５４に記載の導体接合方
法。
【請求項５６】前記フッ化は、反応性フッ素系ガスと
水蒸気との混合ガスを前記導体に接触させて行うことを
特徴とする請求項５５に記載の導体接合方法。
【請求項５７】前記反応性フッ素系ガスは、大気圧ま
たはその近傍の圧力下にあるフッ素系ガスと水蒸気との
混合ガスを介した放電により生成することを特徴とする
請求項５６に記載の導体接合方法。
【請求項５８】前記フッ化は、少なくともフッ素系ガ
スを含むガスを介した放電により活性なフッ素を生成
し、この活性なフッ素を前記導体に接触させて行うこと
を特徴とする請求項５５に記載の導体接合方法。
【請求項５９】前記放電は、真空中で行うことを特徴
とする請求項５８に記載の導体接合方法。
【請求項６０】前記放電は、大気圧またはその近傍の
圧力下で行うことを特徴とする請求項５８に記載の導体
接合方法。
【請求項６１】前記フッ化は、放電領域中に前記導体
を配置して行うことを特徴とする請求項５８ないし６０
のいずれかに記載の導体接合方法。
【請求項６２】前記フッ化は、前記導体を放電領域外
に配置し、放電領域で生成された前記活性なフッ素を前
記導体に導いて行うことを特徴とする請求項５８ないし
６０のいずれかに記載の導体接合方法。
【請求項６３】前記フッ化は、フッ素系ガスに紫外線
を照射して活性なフッ素を生成し、活性なフッ素を前記
導体に接触させて行うことを特徴とする請求項５５に記
載の固体接合方法。
【請求項６４】前記フッ化は、前記導体を反応性のフ
ッ素系物質からなる蒸気に接触させて行うことを特徴と
する請求項５５に記載の導体接合方法。
【請求項６５】前記接合は、接合する前記各導体を重
ねるとともに、接合部を両者の融点よりも低い温度に加
熱して行うことを特徴とする請求項５４ないし６４のい
ずれかに記載の導体接合方法。
【請求項６６】前記接合部の加熱は、大気中で行うこ
とを特徴とする請求項６５に記載の導体接合方法。
【請求項６７】前記接合部の加熱は、不活性ガス中で
行うことを特徴とする請求項６５に記載の導体接合方
法。
【請求項６８】前記接合は、加圧して前記各導体間の
接触圧を大きくして行うことを特徴とする請求項５４な
いし６４のいずれかに記載の導体接合方法。
【請求項６９】前記加圧は、大気圧中で行うことを特
徴とする請求項６８に記載の導体接合方法。
【請求項７０】前記加圧は、不活性ガス中で行うこと
を特徴とする請求項６８に記載の導体接合方法。
【請求項７１】前記接合は、接合部を前記各導体のそ
れぞれの融点より低い温度に加熱して行うことを特徴と
する請求項６８ないし７０のいずれかに記載の導体接合
方法。
【請求項７２】前記接合は、接触させた前記導体に超
音波振動を与えつつ行うことを特徴とする請求項６８な
いし７１のいずれかに記載の導体接合方法。
【請求項７３】前記接合は、接触させた前記各導体に
電界を作用させて行なうことを特徴とする請求項５４な
いし７２のいずれかに記載の導体接合方法。
【請求項７４】接合する導体の少なくとも一方の表面
にフッ化物層を堆積し、このフッ化物層を介して導体を
相互に接合することを特徴とする導体接合方法。
【請求項７５】前記フッ化物層は、スパッタリングに
より形成することを特徴とする請求項７４に記載の導体
接合方法。
【請求項７６】前記フッ化物層は、フッ化錫または錫
系合金フッ化物であることを特徴とする請求項７４また
は７５に記載の導体接合方法。
【請求項７７】前記接合は、前記各導体を重ねるとと
もに、接合部を前記フッ化物層の融点よりも低い温度に
加熱して行うことを特徴とする請求項７４ないし７６の
いずれかに記載の導体接合方法。
【請求項７８】前記接合部の加熱は、大気中で行うこ
とを特徴とする請求項７７に記載の導体接合方法。
【請求項７９】前記接合部の加熱は、不活性ガス中で
行うことを特徴とする請求項７７に記載の導体接合方
法。
【請求項８０】前記接合は、加圧して前記各導体間の
接触圧を大きくして行うことを特徴とする請求項７４な
いし７６のいずれかに記載の導体接合方法。
【請求項８１】前記加圧は、大気圧中で行うことを特
徴とする請求項８０に記載の導体接合方法。
【請求項８２】前記加圧は、不活性ガス中で行うこと
を特徴とする請求項８０に記載の導体接合方法。
【請求項８３】前記接合は、接合部を前記フッ化物層
の融点より低い温度に加熱して行うことを特徴とする請
求項８０ないし８２のいずれかに記載の導体接合方法。
【請求項８４】前記接合は、接触させた前記各導体に
超音波振動を与えつつ行うことを特徴とする請求項８０
ないし８３のいずれかに記載の導体接合方法。
【請求項８５】前記接合は、接触させた前記各導体に
電界を作用させて行なうことを特徴とする請求項７４な
いし８４のいずれかに記載の導体接合方法。
【請求項８６】電子部品の真空パッケージ等に用いる
パッケージ方法であって、パッケージを構成する上蓋ま
たは下蓋の少なくとも一方の接合部をハロゲン化処理し
たのち、両者を接触させて接合することを特徴とするパ
ッケージ方法。
【請求項８７】前記ハロゲン化はフッ化であることを
特徴とする請求項８６に記載のパッケージ方法。
【請求項８８】前記フッ化は、反応性フッ素系ガスと
水蒸気との混合ガスを前記接合部に接触させて行うこと
を特徴とする請求項８７に記載のパッケージ方法。
【請求項８９】前記反応性フッ素系ガスは、大気圧ま
たはその近傍の圧力下にあるフッ素系ガスと水蒸気との
混合ガスを介した放電により生成することを特徴とする
請求項８８に記載のパッケージ方法。
【請求項９０】前記フッ化は、少なくともフッ素系ガ
スを含むガスを介した放電により活性なフッ素を生成
し、この活性なフッ素を前記接合部に接触させて行うこ
とを特徴とする請求項８７に記載のパッケージ方法。
【請求項９１】前記放電は、真空中で行うことを特徴
とする請求項９０に記載のパッケージ方法。
【請求項９２】前記放電は、大気圧またはその近傍の
圧力下で行うことを特徴とする請求項９０に記載のパッ
ケージ方法。
【請求項９３】前記フッ化は、放電領域中に前記上蓋
または前記下蓋の少なくとも一方を配置して行うことを
特徴とする請求項９０ないし９２のいずれかに記載のパ
ッケージ方法。
【請求項９４】前記フッ化は、前記上蓋または前記下
蓋の少なくとも一方を放電領域外に配置し、放電領域で
生成された前記活性なフッ素を前記接合部に導いて行う
ことを特徴とする請求項９０ないし９２のいずれかに記
載のパッケージ方法。
【請求項９５】前記フッ化は、フッ素系ガスに紫外線
を照射して活性なフッ素を生成し、この活性なフッ素を
前記接合部に接触させて行うことを特徴とする請求項８
７に記載のパッケージ方法。
【請求項９６】前記フッ化は、前記接合部を反応性の
フッ素系物質からなる蒸気に接触させて行うことを特徴
とする請求項８７に記載のパッケージ方法。
【請求項９７】前記接合は、前記上蓋と前記下蓋とを
重ねるとともに、接合部を両者の融点よりも低い温度に
加熱して行うことを特徴とする請求項８６ないし９６の
いずれかに記載のパッケージ方法。
【請求項９８】前記接合は、加圧して前記上蓋と前記
下蓋との間の接触圧を大きくして行うことを特徴とする
請求項８６ないし９６のいずれかに記載のパッケージ方
法。
【請求項９９】前記接合は、接合部を前記上蓋と前記
下蓋とのそれぞれの融点より低い温度に加熱して行うこ
とを特徴とする請求項９８に記載のパッケージ方法。
【請求項１００】前記接合は、接触させた前記上蓋と
前記下蓋とに超音波振動を与えつつ行うことを特徴とす
る請求項９８または９９に記載のパッケージ方法。
【請求項１０１】前記接合は、接触させた前記上蓋と
前記下蓋とに電界を作用させて行なうことを特徴とする
請求項８６ないし１００のいずれかに記載のパッケージ
方法。
【請求項１０２】前記接合は、真空中で行うことを特
徴とする請求項８６ないし１０１のいずれかに記載のパ
ッケージ方法。
【請求項１０３】電子部品の真空パッケージ等に用い
るパッケージ方法であって、パッケージを構成する上蓋
または下蓋の少なくとも一方の接合部にフッ化物層を堆
積し、このフッ化物層を介して前記上蓋と前記下蓋とを
相互に接合すること特徴とするパッケージ方法。
【請求項１０４】前記フッ化物層は、スパッタリング
により形成することを特徴とする請求項１０３に記載の
パッケージ方法。
【請求項１０５】前記フッ化物層は、フッ化錫または
錫系合金フッ化物であることを特徴とする請求項１０３
または１０４に記載のパッケージ方法。
【請求項１０６】前記接合は、両者を重ねるととも
に、接合部を前記フッ化物層の融点よりも低い温度に加
熱して行うことを特徴とする請求項１０３ないし１０５
のいずれかに記載のパッケージ方法。
【請求項１０７】前記接合は、加圧して接合部の接触
圧を大きくして行うことを特徴とする請求項１０３ない
し１０５のいずれかに記載のパッケージ方法。
【請求項１０８】前記接合部を前記フッ化物層の融点
より低い温度に加熱して行うことを特徴とする請求項１
０７に記載のパッケージ方法。
【請求項１０９】前記接合は、接触させた前記上蓋と
前記下蓋とに超音波振動を与えつつ行うことを特徴とす
る請求項１０７または１０８に記載のパッケージ方法。
【請求項１１０】前記接合は、接触させた前記上蓋と
前記下蓋とに電界を作用させて行なうことを特徴とする
請求項１０３ないし１０９のいずれかに記載のパッケー
ジ方法。
【請求項１１１】前記接合は、真空中で行うことを特
徴とする請求項１０３ないし１１０のいずれかに記載の
パッケージ方法。
【請求項１１２】一対の固体間に介装して両者を接合
する接合材であって、接合材の表面がフッ化されている
ことを特徴とする接合材。
【請求項１１３】前記接合材は、錫または錫系合金で
あることを特徴とする請求項１１２に記載の接合材。
【請求項１１４】一対の固体間に介装して両者を結合
する接合材の製造方法であって、反応性フッ素系ガスと
水蒸気との混合ガスを接合材に接触させて接合材をフッ
化することを特徴とする接合材の製造方法。
【請求項１１５】前記反応性フッ素系ガスは、大気圧
またはその近傍の圧力下にあるフッ素系ガスと水蒸気と
の混合ガスを介した放電により生成することを特徴とす
る請求項１１４に記載の接合材の製造方法。
【請求項１１６】一対の固体間に介装して両者を接合
する接合材の製造方法であって、少なくともフッ素系ガ
スを含むガスを介した放電により活性なフッ素を生成
し、この活性なフッ素を接合材に接触させて接合材をフ
ッ化することを特徴とする接合材の製造方法。
【請求項１１７】前記放電は、真空中で行うことを特
徴とする請求項１１６に記載の接合材の製造方法。
【請求項１１８】前記放電は、大気圧またはその近傍
の圧力下で行うことを特徴とする請求項１１６に記載の
接合材の製造方法。
【請求項１１９】前記フッ化は、放電領域中に前記接
合材を配置して行うことを特徴とする請求項１１６ない
し１１８のいずれかに記載の接合材の製造方法。
【請求項１２０】前記フッ化は、前記接合材を放電領
域外に配置し、放電領域で生成された前記活性なフッ素
を前記接合材に導いて行うことを特徴とする請求項１１
６ないし１１８のいずれかに記載の接合材の製造方法。
【請求項１２１】一対の固体間に介装して両者を結合
する接合材の製造方法であって、フッ素系ガスに紫外線
を照射して活性なフッ素を生成し、この活性なフッ素を
前記接合材に接触させて接合材をフッ化することを特徴
とする接合材の製造方法。
【請求項１２２】一対の固体間に介装して両者を結合
する接合材の製造方法であって、接合材を反応性のフッ
素系物質からなる蒸気に接触させてフッ化することを特
徴とする接合材の製造方法。
【請求項１２３】前記接合材は、錫または錫系合金で
あることを特徴とする請求項１１４ないし１２２のいず
れかに記載の接合材の製造方法。