JPS63183787A - 固相接合装置 - Google Patents
固相接合装置Info
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- JPS63183787A JPS63183787A JP1568887A JP1568887A JPS63183787A JP S63183787 A JPS63183787 A JP S63183787A JP 1568887 A JP1568887 A JP 1568887A JP 1568887 A JP1568887 A JP 1568887A JP S63183787 A JPS63183787 A JP S63183787A
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Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は電子部品やファインメカ、ニクス部品等を常
温または常温付近で接合する固相接合装置、特にその接
合のための接合面清浄装置の改良に関する。
温または常温付近で接合する固相接合装置、特にその接
合のための接合面清浄装置の改良に関する。
材料を常温で固相接合することは例えば特開昭５４−１
２４８５３号、特開昭６０−１８７４８５号によりすで
に提案されている。第３図は特開昭５４−１２４８５３
号に記載された形式の固相接合装置を示す断面図である
。
２４８５３号、特開昭６０−１８７４８５号によりすで
に提案されている。第３図は特開昭５４−１２４８５３
号に記載された形式の固相接合装置を示す断面図である
。
図において、（１）は超高真空の接合室、（２Ａ） 、
（２Ｂ）はそれぞれ互いに接合すべき接合物、 （３
Ａ）、（３［１）は接合物（２Ａ）、（２Ｂ）を保持す
るホルダー、（４Ａ）。
（２Ｂ）はそれぞれ互いに接合すべき接合物、 （３
Ａ）、（３［１）は接合物（２Ａ）、（２Ｂ）を保持す
るホルダー、（４Ａ）。
（４Ｂ）はホルダー（３Ａ） 、 （３Ｂ）を保持する
治具であり、ホルダー（３Ａ） 、 （３Ｂ）および治
具（４Ａ） 、 （４Ｂ）は接合物（２Ａ） 、 （２
Ｂ）のための保持装置を構成する。治具（４Ｂ）はポス
ト（５）により接合室（１）の底壁（１ａ）に固定され
ている。（６）は油圧シリンダなどの加圧装置であって
、軸（７）により治具（４Ａ）に接続されており、治具
（４Ａ）を治具（４Ｂ）に対して接近、離反させ、治具
（４Ａ）を治具（４Ｂ）に接近させた時に接合物（２Ａ
）の接合面（２Ａａ）を接合物（２Ｂ）の接合面（２８
ａ ）に圧接させるようになっている。（８）はベロー
ズであって、その一端は接合室（１）の頂壁（１ｂ）に
気密状に固定され、他端は軸（７）のフランジ（７ａ）
に気密状に固定され、軸（７）の頂壁（１ｂ）の貫通部
を内外気密に遮断している。（９）は弁（Ｖ）を有する
排気ポートで、適当な真空ポンプ（図示せず）に接続さ
れている。
治具であり、ホルダー（３Ａ） 、 （３Ｂ）および治
具（４Ａ） 、 （４Ｂ）は接合物（２Ａ） 、 （２
Ｂ）のための保持装置を構成する。治具（４Ｂ）はポス
ト（５）により接合室（１）の底壁（１ａ）に固定され
ている。（６）は油圧シリンダなどの加圧装置であって
、軸（７）により治具（４Ａ）に接続されており、治具
（４Ａ）を治具（４Ｂ）に対して接近、離反させ、治具
（４Ａ）を治具（４Ｂ）に接近させた時に接合物（２Ａ
）の接合面（２Ａａ）を接合物（２Ｂ）の接合面（２８
ａ ）に圧接させるようになっている。（８）はベロー
ズであって、その一端は接合室（１）の頂壁（１ｂ）に
気密状に固定され、他端は軸（７）のフランジ（７ａ）
に気密状に固定され、軸（７）の頂壁（１ｂ）の貫通部
を内外気密に遮断している。（９）は弁（Ｖ）を有する
排気ポートで、適当な真空ポンプ（図示せず）に接続さ
れている。
（ＩＯＡ）、 （Ｉｏｎ）はそれぞれ接合物（２Ａ）、
（２Ｂ）の接合面（２Ａａ）、 （２Ｂａ）の表面被
膜を除去して清浄化する清浄装置であって、例えばアル
ゴンなどの不活性ガスのイオンで前記接合面（２Ａａ）
、 （２Ｂａ）をスパッタリングするスパッタエツチン
グ装置を使用することができるようになっている。（１
１）は接合室（１）の内外を電気的に接続するための端
子である。
（２Ｂ）の接合面（２Ａａ）、 （２Ｂａ）の表面被
膜を除去して清浄化する清浄装置であって、例えばアル
ゴンなどの不活性ガスのイオンで前記接合面（２Ａａ）
、 （２Ｂａ）をスパッタリングするスパッタエツチン
グ装置を使用することができるようになっている。（１
１）は接合室（１）の内外を電気的に接続するための端
子である。
（１ｃ）は接合室（１）の側壁に設けられた作業用の窓
であって、気密ドアで閉鎖されるものである。
であって、気密ドアで閉鎖されるものである。
次に動作について説明する。まず、前記気密ドアを開放
して窓（ｌｃ）を通して、接合物（２Ａ）、 （２Ｂ）
を保持したホルダー（３Ａ） 、 （３Ｂ）をそれぞれ
治具（４Ａ） 、 （４Ｂ）に装着し、その後窓（ｌｃ
） 、の気密ドアを閉じる０次いで真空ポンプにより排
気ポート（９）を通して接合室（１）内を１ｏ−１１ト
一ル程度の超高真空に排気する１次いでアルゴンガスな
どの不活性ガスを導入して超高真空下において清浄装置
（ＩＯＡ） 、 （ＩＯＢ）により上述したように不活
性ガスのイオンで接合物の表面をスパッタリングするな
どして清浄化し、理想的に近い清浄表面を得る。次いで
、加圧装置（６）を作動させて接合物（２Ａ）の接合面
（２Ａａ）を接合物（２Ｂ）の接合面（２Ｂａ ）に微
小圧力下に接触させ１面接合面（２Ａａ）、 （２Ｂａ
）において微小領域で塑性変形を生じさせ、接合面（２
Ａａ） 、 （２１３ａ）間の間隙を原子間引力が作用
するまで接近させる。
して窓（ｌｃ）を通して、接合物（２Ａ）、 （２Ｂ）
を保持したホルダー（３Ａ） 、 （３Ｂ）をそれぞれ
治具（４Ａ） 、 （４Ｂ）に装着し、その後窓（ｌｃ
） 、の気密ドアを閉じる０次いで真空ポンプにより排
気ポート（９）を通して接合室（１）内を１ｏ−１１ト
一ル程度の超高真空に排気する１次いでアルゴンガスな
どの不活性ガスを導入して超高真空下において清浄装置
（ＩＯＡ） 、 （ＩＯＢ）により上述したように不活
性ガスのイオンで接合物の表面をスパッタリングするな
どして清浄化し、理想的に近い清浄表面を得る。次いで
、加圧装置（６）を作動させて接合物（２Ａ）の接合面
（２Ａａ）を接合物（２Ｂ）の接合面（２Ｂａ ）に微
小圧力下に接触させ１面接合面（２Ａａ）、 （２Ｂａ
）において微小領域で塑性変形を生じさせ、接合面（２
Ａａ） 、 （２１３ａ）間の間隙を原子間引力が作用
するまで接近させる。
かくして面接台面（２Ａａ）、（２Ｂａ）は原子間引力
により接合される。
により接合される。
上述のように従来の固相接合装置では、接合面の表面皮
膜を除去する方法として不活性ガスイオンによるスパッ
タエツチング装置が利用されているが、この装置による
清浄化処理においては、表面に与えるダメージをなるべ
く少なく制限するために、処理時間は数分ないし数時間
の長時間を必要とし、生産性の向上が望めないという問
題点があった。
膜を除去する方法として不活性ガスイオンによるスパッ
タエツチング装置が利用されているが、この装置による
清浄化処理においては、表面に与えるダメージをなるべ
く少なく制限するために、処理時間は数分ないし数時間
の長時間を必要とし、生産性の向上が望めないという問
題点があった。
この発明はかかる従来のものの問題点を解決するために
なされたもので、接合材料内部にダメージを与えること
なく、短時間で接台表面を清浄化処理できる固相接合装
置を提供することを目的とするものである。
なされたもので、接合材料内部にダメージを与えること
なく、短時間で接台表面を清浄化処理できる固相接合装
置を提供することを目的とするものである。
この発明に係る固相接合装置は、互いに接合すべき接合
物を超高真空雰囲気中で接合面が互いに対向するように
保持する一対の保持装置および前記接合面を互いに圧接
させる加圧装置を備えた固相接合装置において、前記接
合面を圧接する前に接合面に短波長の光を照射する装置
を設けたものである。
物を超高真空雰囲気中で接合面が互いに対向するように
保持する一対の保持装置および前記接合面を互いに圧接
させる加圧装置を備えた固相接合装置において、前記接
合面を圧接する前に接合面に短波長の光を照射する装置
を設けたものである。
接合面に照射する短波長の光としては１．１μｍ以下の
波長のものが好ましい、このような短波長の光としては
レーザ光、水銀ランプ照射光などがある。
波長のものが好ましい、このような短波長の光としては
レーザ光、水銀ランプ照射光などがある。
この発明の固相接合装置においては、保持装置により接
合物を互いに対向するように保持し、接合物の接合面に
短波長の光を照射すると、接合面に照射された短波長の
光が、表面原子を光あるいは熱励起して脱離させること
により、超高真空中で接合面を瞬時に清浄化する。この
状態で加圧装置により接合物を圧接すると、接合物は常
温または常温付近での接合が可能となる。
合物を互いに対向するように保持し、接合物の接合面に
短波長の光を照射すると、接合面に照射された短波長の
光が、表面原子を光あるいは熱励起して脱離させること
により、超高真空中で接合面を瞬時に清浄化する。この
状態で加圧装置により接合物を圧接すると、接合物は常
温または常温付近での接合が可能となる。
以下、この発明の一実施例を短波長の光としてレーザ光
を利用した場合について第１図により説明する。第１図
において、第３図と同一部分には同一符号を付してその
説明は省略する。（１２）はレーザ源で、超高真空室外
に設置される。（１３Ａ） 。
を利用した場合について第１図により説明する。第１図
において、第３図と同一部分には同一符号を付してその
説明は省略する。（１２）はレーザ源で、超高真空室外
に設置される。（１３Ａ） 。
（１３Ｂ） 、 （１３Ｃ）はそれぞれレーザ光を接合
物（２Ａ） 。
物（２Ａ） 。
（２Ｂ）の接合面（２Ａａ） 、 （２Ｂａ）に導くた
めのミラーで、（１４Ａ）、 （１４Ｂ）はレーザ光を
透過する窓である。
めのミラーで、（１４Ａ）、 （１４Ｂ）はレーザ光を
透過する窓である。
次に動作について説明する０図示のように接合物（２Ａ
）、 （２Ｂ）を治具（４Ａ） 、 （４Ｂ）に装着し
、接合室（１）を超高真空に排気する。次に材料表面の
清浄化処理であるが、接合面（２Ａａ）、 （２Ｂａ）
には酸素や窒素などの吸着物が存在し、このままでは接
合ができない、そこでこの吸着物を脱離させる必要があ
り、この脱離にレーザ光を使用する。レーザ光は高エネ
ルギー密度が得られることから、金属の切断や穴あけに
多く利用され、最近では半導体表面の焼き鈍しやエツチ
ングにも利用されるようになっているが、本発明ではレ
ーザ光を超高真空雰囲気中の同相接合の前処理として材
料自体にダメージを与えることなく、接合材料表面を短
時間で清浄化する処理に利用する。つまり材料の表面に
は種々の吸着物が吸着しており、その脱離のためのエネ
ルギーは下地の材料や吸着物によって異なるが、一般的
にはおよそ数ｅＶであり、最も強い結びつきのある組合
せにおいても約８％４ ｅＶである。ここでたとえば波
長１９３ｎｍのＡｒＦレーザ光では６．４ｅＶのエネル
ギーをもっており、このエネルギーでほとんどの吸着物
は脱離でき、接合が可能となる。
）、 （２Ｂ）を治具（４Ａ） 、 （４Ｂ）に装着し
、接合室（１）を超高真空に排気する。次に材料表面の
清浄化処理であるが、接合面（２Ａａ）、 （２Ｂａ）
には酸素や窒素などの吸着物が存在し、このままでは接
合ができない、そこでこの吸着物を脱離させる必要があ
り、この脱離にレーザ光を使用する。レーザ光は高エネ
ルギー密度が得られることから、金属の切断や穴あけに
多く利用され、最近では半導体表面の焼き鈍しやエツチ
ングにも利用されるようになっているが、本発明ではレ
ーザ光を超高真空雰囲気中の同相接合の前処理として材
料自体にダメージを与えることなく、接合材料表面を短
時間で清浄化する処理に利用する。つまり材料の表面に
は種々の吸着物が吸着しており、その脱離のためのエネ
ルギーは下地の材料や吸着物によって異なるが、一般的
にはおよそ数ｅＶであり、最も強い結びつきのある組合
せにおいても約８％４ ｅＶである。ここでたとえば波
長１９３ｎｍのＡｒＦレーザ光では６．４ｅＶのエネル
ギーをもっており、このエネルギーでほとんどの吸着物
は脱離でき、接合が可能となる。
この作用を第２図について説明する。第２図は材料表面
の拡大断面を示す模式図であり、 （２０）はたとえば
ニッケルのような接合材料の原子、（２１）はたとえば
酸素のような吸着原子である。このように吸着原子（２
１）が吸着した材料表面にたとえばエキシマレーザのよ
うな短波長光を照射すれば。
の拡大断面を示す模式図であり、 （２０）はたとえば
ニッケルのような接合材料の原子、（２１）はたとえば
酸素のような吸着原子である。このように吸着原子（２
１）が吸着した材料表面にたとえばエキシマレーザのよ
うな短波長光を照射すれば。
材料表面は同図（、）の状態から（ｂ）に示すように。
吸着した酸素原子が光子エネルギーにより解離する。こ
のとき雰囲気は超高真空であるため、解離した吸着原子
（２１）は再吸着することなく、清浄面が得られる。
のとき雰囲気は超高真空であるため、解離した吸着原子
（２１）は再吸着することなく、清浄面が得られる。
ここで、波長の長いレーザ光を使用すれば、光子エネル
ギーは低くなるが、熱励起による脱離の効果が付加され
るため、高いエネルギーで吸着している場合でも清浄化
の作用が得られる。しかし。
ギーは低くなるが、熱励起による脱離の効果が付加され
るため、高いエネルギーで吸着している場合でも清浄化
の作用が得られる。しかし。
ＣＯ２レーザでは吸収率が悪くなり、かつエネルギーが
熱として与えられることから、熱によりダメージや歪を
受ける材料の表面吸着物の清浄化処理としては、１．０
６μ閣の波長を有するＹＡＧレーザよりも短波長のレー
ザが有効である。また、これ以下の波長でも比較的長波
長の場合は、熱によるダメージや歪の発生を考慮する必
要があり、１ｍｓ程度以下の短い照射時間を選定しなけ
ればならない。
熱として与えられることから、熱によりダメージや歪を
受ける材料の表面吸着物の清浄化処理としては、１．０
６μ閣の波長を有するＹＡＧレーザよりも短波長のレー
ザが有効である。また、これ以下の波長でも比較的長波
長の場合は、熱によるダメージや歪の発生を考慮する必
要があり、１ｍｓ程度以下の短い照射時間を選定しなけ
ればならない。
レーザ光の照射は第１図に示すように、１台のレーザ源
（１２）からミラー（１３Ａ） 、 （１３Ｂ） 、
（１３Ｃ） を利用して、レーザ光を透過する窓（１４
＾） 、 （１４Ｂ）を通して接合物（２Ａ） 、 （
２Ｂ）に交互にレーザ光を照射し清浄化する。この場合
、２台のレーザ源を利用して同時に照射してもよい、レ
ーザ源としては市販のものが利用できる。
（１２）からミラー（１３Ａ） 、 （１３Ｂ） 、
（１３Ｃ） を利用して、レーザ光を透過する窓（１４
＾） 、 （１４Ｂ）を通して接合物（２Ａ） 、 （
２Ｂ）に交互にレーザ光を照射し清浄化する。この場合
、２台のレーザ源を利用して同時に照射してもよい、レ
ーザ源としては市販のものが利用できる。
レーザ光を照射した後、加圧装置（６）により接合面（
２Ａａ）および（２Ｂａ）を圧接させ、表面の原子間隔
を原子間距離付近まで近づけることにより、常温または
常温付近でも接合が行われる。
２Ａａ）および（２Ｂａ）を圧接させ、表面の原子間隔
を原子間距離付近まで近づけることにより、常温または
常温付近でも接合が行われる。
なお、上記実施例では短波長の光としてレーザ光を利用
しているが、レーザ光の代りに超高真空室中に設けた水
銀ランプから照射される種々の短波長光を有する照射光
、その他の短波長の光源も利用でき、レーザ光の場合と
同様に光子エネルギーによる洗浄化効果が得られる。
しているが、レーザ光の代りに超高真空室中に設けた水
銀ランプから照射される種々の短波長光を有する照射光
、その他の短波長の光源も利用でき、レーザ光の場合と
同様に光子エネルギーによる洗浄化効果が得られる。
また、加圧装置（６）は単なる重錘のようなものであっ
ても良い、さらに図示の実施例では加圧装置ｔ （６）
は治具（４Ａ）を上下に移動させる機能も兼ねているが
、加圧装置（６）は接合面（２Ａａ）、 （２Ｂａ）間
に接触圧力を加えることに専用し、治具（４Ｂ）を上下
に移動させる移動機構を別設しても良い。
ても良い、さらに図示の実施例では加圧装置ｔ （６）
は治具（４Ａ）を上下に移動させる機能も兼ねているが
、加圧装置（６）は接合面（２Ａａ）、 （２Ｂａ）間
に接触圧力を加えることに専用し、治具（４Ｂ）を上下
に移動させる移動機構を別設しても良い。
以上のようにこの発明によれば、光子エネルギーを利用
して、接合面の吸着物質を取り除くようにしたので、接
合材料内部にダメージを与えることなく、短時間で接合
表面を清浄化処理し、常温でも接合を可能とする固相接
合装置が得られるという効果を奏する。
して、接合面の吸着物質を取り除くようにしたので、接
合材料内部にダメージを与えることなく、短時間で接合
表面を清浄化処理し、常温でも接合を可能とする固相接
合装置が得られるという効果を奏する。
を説明するための模式図、第３図は従来の固相接合装置
の断面図である。 各図中、同一符号は同一または相当部分を示し、（１）
は接合室、（２Ａ） 、 （２Ｂ）は接合物、（２Ａａ
） 、 （２Ｂａ）は接合面、（６）は加圧装置、（１
２）はレーザ源、（１３Ａ） 、 （１３Ｂ） 、 （
１３Ｃ）はミラー、（１４Ａ）、 （１４Ｂ）は窓であ
る。
の断面図である。 各図中、同一符号は同一または相当部分を示し、（１）
は接合室、（２Ａ） 、 （２Ｂ）は接合物、（２Ａａ
） 、 （２Ｂａ）は接合面、（６）は加圧装置、（１
２）はレーザ源、（１３Ａ） 、 （１３Ｂ） 、 （
１３Ｃ）はミラー、（１４Ａ）、 （１４Ｂ）は窓であ
る。
Claims (3)
- （１）互いに接合すべき接合物を超高真空雰囲気中で接
合面が互いに対向するように保持する一対の保持装置お
よび前記接合面を互いに圧接させる加圧装置を備えた固
相接合装置において、前記接合面を圧接する前に接合面
に短波長の光を照射する装置を設けたことを特徴とする
固相接合装置。 - （２）短波長の光が１．１μｍ以下の波長を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固相接合装置
。 - （３）短波長の光がレーザ光または水銀ランプ照射光で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
項記載の固相接合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1568887A JPS63183787A (ja) | 1987-01-26 | 1987-01-26 | 固相接合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1568887A JPS63183787A (ja) | 1987-01-26 | 1987-01-26 | 固相接合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63183787A true JPS63183787A (ja) | 1988-07-29 |
Family
ID=11895696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1568887A Pending JPS63183787A (ja) | 1987-01-26 | 1987-01-26 | 固相接合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63183787A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006013479A (ja) * | 2004-05-28 | 2006-01-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 接合装置及び接合方法 |
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| US8240539B2 (en) | 2004-05-28 | 2012-08-14 | Panasonic Corporation | Joining apparatus with UV cleaning |
| JP2019535535A (ja) * | 2016-11-16 | 2019-12-12 | ツェーエスエム マシーネン ゲーエムベーハー | レーザー圧接で加工部品を製造する方法、設備及びレーザー圧接で製造した加工部品 |
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1987
- 1987-01-26 JP JP1568887A patent/JPS63183787A/ja active Pending
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