KR20090081330A - 접합체의 형성 방법 및 접합체 - Google Patents

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KR20090081330A
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미츠루 사토
다카토시 야마모토
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 2개의 기재(基材)끼리를, 높은 치수 정밀도로 강고하고, 또한 저온 하에서 효율적으로 접합할 수 있는 동시에, 사용 후에는 이들 기재끼리를 효율적으로 박리할 수 있는 접합체의 형성 방법, 및 2개의 기재끼리가 높은 치수 정밀도로 강고하게 접합하여 이루어지는 신뢰성이 높은 접합체를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 접합체의 형성 방법은, 제 1 기판(기재)(21) 및 제 2 기판(기재)(22) 상에, 각각, 화학적 기상 성막법을 이용하여, 구리와 유기 성분으로 구성되고, 상기 구리의 함유율이 90at.% 이상이며 99at.% 미만인 접합막(31, 32)을 형성하는 공정과, 접합막(31, 32)끼리가 대향하도록 하여, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리를 접촉시킨 상태에서, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22) 사이에 압축력을 부여하여, 접합막(31, 32)끼리를 결착시킴으로써 접합체를 얻는 공정을 갖는 것이다.
제 1 기판, 제 2 기판, 접합막

Description

접합체의 형성 방법 및 접합체{METHOD OF FORMING BONDED BODY AND BONDED BODY}
본 발명은 접합체의 형성 방법 및 접합체에 관한 것이다.
2개의 부재(기재(基材))끼리를 접합(접착)하여 접합체를 얻을 때에는, 종래, 에폭시계 접착제, 우레탄계 접착제, 실리콘계 접착제 등의 접착제를 사용하여 행하는 방법이 많이 사용되고 있다.
접착제는 일반적으로, 접합하는 부재의 재질에 관계없이, 우수한 접착성을 나타내는 것이다. 따라서, 다양한 재료로 구성된 부재끼리를, 다양한 조합에 의해 접착할 수 있다.
예를 들어, 이러한 접합체를, 잉크젯 프린터가 구비하는 액적 토출 헤드(잉크젯식 기록 헤드)에 적용한 경우, 액적 토출 헤드는 수지 재료, 금속 재료 및 실리콘계 재료 등의 이종(異種) 재료로 구성된 부품끼리를, 접착제를 사용하여 접착함으로써 조립되어 있다.
이와 같이 접착제를 사용하여 부재끼리를 접착할 때에는, 액상(液狀) 또는 페이스트 형상의 접착제를 접착면에 도포하고, 도포된 접착제를 통하여 부재끼리를 접합한다. 그 후, 열 또는 광의 작용에 의해 접착제를 경화(고화)시킴으로써, 부재끼리를 접착한다.
그런데, 이러한 접착제를 사용한 접합에서는, 이하와 같은 문제가 있다.
·접착 강도가 낮다.
·치수 정밀도가 낮다.
·경화 시간이 길기 때문에, 접착에 장시간을 필요로 한다.
또한, 대부분의 경우, 접착 강도를 높이기 위해 프라이머를 사용할 필요가 있고, 따라서 비용과 수고가 접착 공정의 고비용화·복잡화를 초래하고 있다.
한편, 접착제를 사용하지 않는 접합체의 형성 방법으로서, 고체 접합에 의한 방법이 있다.
고체 접합은 접착제 등의 중간층을 개재(介在)하지 않고, 부재끼리를 직접 접합하는 방법이다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이러한 고체 접합에 의하면, 접착제와 같은 중간층을 사용하지 않기 때문에, 치수 정밀도가 높은 접합체를 얻을 수 있다.
그러나, 고체 접합에는, 이하와 같은 문제가 있다.
·접합되는 부재의 재질에 제약이 있다.
·접합 프로세스에서 고온(예를 들어, 700∼800℃ 정도)에서의 열처리를 수반한다.
·접합 프로세스에서의 분위기가 감압 분위기에 한정된다.
이러한 문제를 감안하여, 접합에 제공되는 부재의 재질에 관계없이, 부재끼 리를, 높은 치수 정밀도로 강고하고, 또한 저온 하에서 효율적으로 접합할 수 있는 접합체의 형성 방법이 요구되고 있다.
또한, 이러한 접합체의 형성 방법에 의해 얻어진 접합체는 환경 문제의 관점에서, 사용 후의 접합체를 리사이클에 제공하는 것이 요구되지만, 이 접합체의 리사이클률을 향상시키기 위해서는, 각 부재끼리를 효율적으로 박리할 수 있는 접합체의 형성 방법으로 접합하여 둘 필요가 있다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허 평5-82404호 공보
본 발명은 2개의 기재(基材)끼리를, 높은 치수 정밀도로 강고하고, 또한 저온 하에서 효율적으로 접합할 수 있는 동시에, 사용 후에는 이들 기재끼리를 효율적으로 박리할 수 있는 접합체의 형성 방법, 및 2개의 기재끼리가 높은 치수 정밀도로 강고하게 접합하여 이루어지는 신뢰성이 높은 접합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적은 하기의 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명의 접합체의 형성 방법은, 제 1 기재(基材) 및 제 2 기재 상에, 각각, 화학적 기상 성막법을 이용하여, 구리와 유기 성분으로 구성되고, 상기 구리의 함유율이 원자비로 90at.% 이상이며 99at% 미만인 접합막을 형성하는 공정과,
상기 접합막끼리가 대향하도록 하여, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재끼리를 접촉시킨 상태에서, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재 사이에 압축력을 부여하여, 상기 접합막끼리를 결착(結着)시킴으로써 접합체를 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 피착체(被着體)에 대하여, 높은 치수 정밀도로 강고하고, 또한 저온 하에서 효율적으로 접합할 수 있는 동시에, 사용 후에는 이들 기재끼리를 효율적으로 박리할 수 있는 접합체를 형성할 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 접합막을 형성하는 공정에서, 상 기 접합막은 그 표면 조도(粗度)(Ra)(JIS B 0601에 규정)가 1∼30㎚로 되도록 형성되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제 1 기재 및 제 2 기재에 형성된 각 접합막의 표면끼리가 접촉하는 접촉 면적의 증대를 도모할 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 접합체를 얻는 공정에서, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재 사이에 부여하는 압축력은 1∼100㎫인 것이 바람직하다.
이러한 범위 내로 설정하면, 접합막끼리를 확실하게 결착시킬 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 접합체를 얻는 공정에서, 상기 압축력을 부여하는 시간은 5∼180분간인 것이 바람직하다.
이러한 범위 내로 설정하면, 접합막끼리를 확실하게 결착시킬 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 접합체를 얻는 공정에서, 상기 접합막을 가열하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 결착하기 전의 접합막에 가열 에너지가 부여되어, 각 접합막에 압축력을 부여하는 것에 의한 접합막끼리의 결착이 더 원활하게 행해지게 된다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 접합막을 가열하는 온도는 90∼200℃인 것이 바람직하다.
이에 따라, 제 1 기재 및 제 2 기재가 열에 의해 변질·열화되는 것을 확실하게 방지하면서, 접합막끼리를 더 원활하게 결착시킬 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 접합체를 얻는 공정에서, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재 사이에 부여하는 압축력의 크기를 50[㎫]로 하고, 상기 압 축력을 부여하는 시간을 Y[분]으로 하고, 상기 접합막을 가열하는 온도를 T[K]로 하고, 상기 구리의 함유율을 X[at.%]로 하며, 기체 정수를 R[J/(㏖·K)]로 한 때에, 1/Y≥1.43×109exp[-6.60×10-2(100-X)-82×103/RT]로 되는 관계를 만족하도록 설정하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 각 기재 상에 설치된 접합막끼리가 결착된 접합막을 통하여 제 1 기재와 제 2 기재가 접합된 접합체를 확실하게 얻을 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 접합체를 얻는 공정에서, 상기 압축력의 부여는 대기 분위기 중에서 행해지는 것이 바람직하다.
이에 따라, 분위기를 제어하는 데 수고나 비용을 들일 필요가 없어지고, 압축력의 부여를 더 간단하게 행할 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 접합막은 유기 금속 재료를 원재료로서 사용하는 유기 금속 화학 기상 성막법에 의해 성막되는 것이 바람직하다.
유기 금속 화학 기상 성막법을 이용하면, 구리와 유기 성분으로 구성되고, 막 중에 포함되는 구리의 함유율이 원자비로 90at.% 이상이며 99at.% 미만인 접합막을, 막을 형성할 때의 조건을 적절하게 설정한다는 비교적 간단한 조작에 의해 확실하게 형성할 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 유기 금속 재료는 금속 착체(錯體)인 것이 바람직하다.
유기 금속 재료로서 금속 착체를 사용하면, 접합막을 성막할 때의 조건을 적 절하게 설정함으로써, 유기 금속 재료에 포함되는 유기물의 일부를, 접합막을 구성하는 유기 성분으로 하여, 원하는 양으로 비교적 용이하게 잔존시킬 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 유기 성분은 상기 유기 금속 재료에 포함되는 유기물의 일부가 잔존한 것인 것이 바람직하다.
유기물의 일부가 불순물로서 잔존하면, 접합막 중에 포함되는 구리 원자에 활성 사이트를 확실하게 존재시킬 수 있고, 그 결과, 접합막끼리의 결착이 더 원활하게 행해지게 된다고 추찰(推察)된다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 접합막의 평균 두께는 1∼1000㎚인 것이 바람직하다.
이에 따라, 제 1 기재와 제 2 기재가 접합된 접합체의 치수 정밀도가 현저하게 저하되는 것을 방지하면서, 이들을 더 강고하게 접합할 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재는 각각, 판 형상을 이루고 있는 것이 바람직하다.
이에 따라, 기재가 휘기 쉬워지고, 기재는 대향하는 기재가 가령 응력(應力) 등에 의해 변형된다고 해도, 그 변형된 형상에 따라 충분히 변형 가능한 것으로 되기 때문에, 이들의 밀착성이 더 높아진다. 또한, 기재가 휨으로써, 접합 계면(界面)에 생기는 응력을, 어느 정도 완화할 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재 중 적어도 상기 접합막을 형성하는 부분은 실리콘 재료, 금속 재료 또는 유리 재료를 주재료로 하여 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이에 따라, 표면 처리를 실시하지 않아도, 충분한 접합 강도를 얻을 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재의 상기 접합막을 구비하는 면에는, 미리, 상기 접합막과의 밀착성을 높이는 표면 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다.
이에 따라, 각 기재의 표면을 청정화 및 활성화하여, 접합막과 각 기재의 접합 강도를 높일 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 표면 처리는 플라스마 처리인 것이 바람직하다.
이에 따라, 접합막을 형성하기 위해, 각 기재의 표면을 특히 최적화할 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재와, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재에 설치된 각 상기 접합막 사이에, 각각, 중간층이 삽입되어 있는 것이 바람직하다.
이에 따라, 신뢰성이 높은 접합체를 형성할 수 있다.
본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 상기 중간층은 산화물계 재료를 주재료로 하여 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이에 따라, 각 기재와 접합막 사이의 접합 강도를 특히 높일 수 있다.
본 발명의 접합체는, 본 발명의 접합체의 형성 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 제 1 기재와 제 2 기재가 높은 치수 정밀도로 강고하게 접합하여 이루어지는 신뢰성이 높은 접합체로 할 수 있다.
이하, 본 발명의 접합체의 형성 방법 및 접합체를, 첨부된 도면에 나타낸 바람직한 실시 형태에 의거하여 상세하게 설명한다.
우선 본 발명의 접합체의 형성 방법에 대해서 설명한다.
<접합체의 형성 방법>
본 발명의 접합체의 형성 방법은, 제 1 기재(基材)(부재) 및 제 2 기재(부재) 상에, 각각, 화학적 기상 성막법을 이용하여, 구리와 유기 성분으로 구성되고, 상기 구리의 함유율이 원자비로 90at.% 이상이며 99at% 미만인 접합막을 형성하는 공정과, 상기 접합막끼리가 대향하도록 하여, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재끼리를 접촉시킨 상태에서, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재끼리에 압축력을 부여하여, 상기 접합막끼리를 결착시킴으로써 접합체를 얻는 공정을 갖는 것이다.
이러한 공정에 의해, 각 기재에 형성된 접합막끼리를 결착시킬 수 있고, 이 결착된 접합막에 의해 제 1 기재 및 제 2 기재가 접합된 접합체를 얻을 수 있다.
이러한 본 발명의 접합체의 형성 방법은 제 1 기재와 제 2 기재를, 높은 치수 정밀도로 강고하고, 또한 효율적으로 접합할 수 있다. 그리고, 이러한 접합체의 형성 방법을 이용하여 접합체를 형성함으로써, 2개의 기재끼리가 높은 치수 정밀도로 강고하게 접합하여 이루어지는 신뢰성이 높은 접합체를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 접합체의 형성 방법에 의해 얻어진 접합체는 사용 후에는, 후술하는 방법을 이용하여, 각 기재끼리를 효율적으로 박리할 수 있기 때문에, 기재마다 분별하여 리사이클에 제공할 수 있다. 그 결과 접합체의 리사이클률의 향상을 도모할 수 있다.
이하, 본 발명의 접합체의 형성 방법의 각 공정, 및 이러한 접합체의 형성 방법에 의해 형성된 접합체에 대해서 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 접합체의 형성 방법을 설명하기 위한 도면(종단면도), 도 3은 구리와 유기 성분으로 구성되는 접합막을 형성할 때에 사용되는 성막 장치를 모식적으로 나타내는 종단면도, 도 4는 접합막끼리가 결착할 때의 온도와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 1, 도 2 및 도 3 중 상측을 「상」, 하측을 「하」라고 한다.
[1] 우선, 제 1 기판(기재)(21) 및 제 2 기판(기재)(22)을 준비하고, 이들 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22) 상에, 각각, 화학적 기상 성막법을 이용하여, 구리와 유기 성분으로 구성되고, 상기 구리의 함유율이 원자비로 90at.% 이상이며 99at% 미만인 접합막(31, 32)을 형성한다(도 1의 (a) 참조).
또한, 이하의 설명에서는, 「제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)」을 총칭하여 「기판(2)」이라고 하고, 2개의 「접합막(31, 32)」, 및 2개의 「접합막(31, 32)」이 결착(일체화)한 것을 총칭하여 「접합막(3)」이라고 할 수도 있다.
기판(21) 및 기판(22)은 접합막(3)을 통하여 서로 접합하여 접합체(5)를 얻기 위한 것이고, 결착시키기 전의 접합막(31, 32)을 지지할 정도의 강성(剛性)을 갖는 것이면, 어떠한 재료로 구성된 것이어도 관계없다.
구체적으로는, 기판(2)의 구성 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체(EVA) 등의 폴리올레핀, 환상(環狀) 폴리올레핀, 변성 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리카보네이트, 폴리-(4-메틸펜텐-1), 아이오노머, 아크릴계 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS 수지), 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체(AS 수지), 부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리옥시메틸렌, 폴리비닐알코올(PVA), 에틸렌-비닐알코올 공중합체(EVOH), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리시클로헥산테레프탈레이트(PCT) 등의 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리에테르케톤(PEK), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드, 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드, 변성 폴리페닐렌옥사이드, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아릴레이트, 방향족 폴리에스테르(액정 폴리머), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 그 외 불소계 수지, 스티렌계, 폴리올레핀계, 폴리염화비닐계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리부타디엔계, 트랜스폴리이소프렌계, 불소고무계, 염소화 폴리에틸렌계 등의 각종 열가소성 엘라스토머, 에폭시 수지, 페놀 수지, 유리아 수지, 멜라민 수지, 아라미드계 수지, 불포화폴리에스테르, 실리콘 수지, 폴리우레탄 등, 또는 이들을 주(主)로 하는 공중합체, 블렌드체, 폴리머알로이 등의 수지계 재료, Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Zn, Pt, Au, Ag, Cu, Pd, Al, W, Ti, V, Mo, Nb, Zr, Pr, Nd, Sm과 같은 금속, 또는 이들 금속을 포함하는 합금, 탄소강, 스테인리스강, 인듐 주석 산화 물(ITO), 갈륨 비소와 같은 금속계 재료, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘과 같은 실리콘계 재료, 규산 유리(석영 유리), 규산 알칼리 유리, 소다 석회 유리, 칼리 석회 유리, 납(알칼리) 유리, 바륨 유리, 붕규산 유리와 같은 유리계 재료, 알루미나, 지르코니아, 페라이트, 질화규소, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화티탄, 탄화규소, 탄화붕소, 탄화티탄, 탄화텅스텐과 같은 세라믹스계 재료, 그라파이트와 같은 탄소계 재료, 또는 이들 각 재료의 1종 또는 2종 이상을 조합시킨 복합 재료 등을 들 수 있다.
또한, 기판(2)은 그 표면에, Ni 도금과 같은 도금 처리, 크로메이트 처리와 같은 부동태화 처리, 또는 질화 처리 등을 실시한 것일 수도 있다.
또한, 기판(기재)(2)의 형상은 접합막(3)을 지지하는 면을 갖는 형상일 수도 있고, 본 실시 형태와 같은 판 형상의 것에 한정되지 않는다. 즉, 기재의 형상은 예를 들어, 괴(塊) 형상(블록 형상)이나, 봉(棒) 형상 등일 수도 있다.
또한, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(2)이 판 형상을 이루고 있기 때문에, 기판(2)이 휘기 쉬워지고, 기판(2)은 대향하는 기판(2)이 가령 응력 등에 의해 변형되었을지라도, 그 변형된 형상에 따라 충분히 변형 가능한 것으로 이루어지기 때문에, 이들 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22) 사이의 밀착성이 더 높아진다. 또한, 기판(2)과 접합막(3)의 밀착성이 높아지는 동시에, 기판(2)이 휨으로써, 접합 계면에 생기는 응력을, 어느 정도 완화할 수 있다.
이 경우, 기판(2)의 평균 두께는 특별히 한정되지 않지만, 0.01∼10㎜ 정도인 것이 바람직하고, 0.1∼3㎜ 정도인 것이 더 바람직하다.
본 발명에서는, 접합막(31, 32)은 다음 공정 [2]에서, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22) 사이에 위치하고, 이들 접합막(31, 32)이 결착됨으로써, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리의 접합을 담당하는 것이다.
이러한 접합막(31, 32)은 모두 화학적 기상 성막법을 이용하여 성막되고, 그 구성 재료가 구리와 유기 성분으로 구성되고, 막 중에 포함되는 구리의 함유율이 원자비로 90at.% 이상이며 99at% 미만으로 되어 있는 것이다. 이러한 접합막(31, 32)은 서로 접촉한 상태에서, 압축력이 부여되면, 이들 접합막(31, 32)끼리가 결착(일체화)되는 것이기 때문에, 이 결착된 접합막(3)을 통하여, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리를 높은 치수 정밀도로 강고하게 효율적으로 접합할 수 있다.
또한, 접합막(3)은 구리의 함유율이 원자비로 90at.% 이상으로 되어 있고, 유동성을 갖지 않는 고체 형상을 이루고 있다. 따라서, 종래부터 사용되고 있는, 유동성을 갖는 액상 또는 점액상(반고형 형상)의 접착제에 비하여, 접착층(접합막(3))의 두께나 형상이 거의 변화되지 않는다. 따라서, 접합막(3)에서 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리가 접합된 접합체(5)의 치수 정밀도는 종래에 비하여 현저하게 높은 것으로 된다. 또한, 접착제의 경화에 필요한 시간이 불필요해지기 때문에, 단시간에서 강고한 접합이 가능해진다.
또한, 본 발명에서는, 이 구리와 유기 성분으로 구성되는 접합막(3)은 그 막 중에서의 구리의 함유율이 원자비로 90at.% 이상이며 99at.% 미만으로 되어 있다. 즉, 막 중에서의 유기 성분의 함유율이 1at.%보다 크며 10at.% 이하로 되어 있다.
이러한 범위 내의 구리 및 유기 성분을 포함하는 구성으로 함으로써, 후술하 는 바와 같이, 저온에서의 접합막(31, 32)끼리의 결착을 실현시킬 수 있는 동시에, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리의 접합막(3)을 통하여 접합을 확실하게 높은 치수 정밀도로 강고하게 접합할 수 있다.
또한, 구리의 함유율이 이러한 범위 내로 되어 있기 때문에, 접합막(3)은 우수한 도전성 및 열전도성을 나타내면서, 후술하는 접합체에서, 접합막(3)을 배선 기판이 구비하는 배선이나 단자, 및 열전도성을 필요로 하는 부재끼리의 접합 등에 바람직하게 적용할 수 있다.
구체적으로는, 접합막(3)은 저항율이 1×10-3Ω·㎝ 이하인 것이 바람직하고, 1×10-6Ω·㎝ 이하인 것이 더 바람직하다. 또한, 열전도율이 50W·m-1·K-1 이상인 것이 바람직하고, 200W·m-1·K-1 이상인 것이 더 바람직하다.
이러한 구성의 접합막(3)은 기판(2) 상에 화학적 기상 성막법(CVD법)을 이용하여 성막되지만, 이 화학적 기상 성막법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 유기 금속 화학 기상 성막법(이하, 「MOCVD법」으로 생략하는 경우도 있음), 열 CVD법, 광 CVD법, RF 플라스마 CVD법, ECR 플라스마 CVD법과 같은 플라스마 CVD법, 및 레이저 CVD법 등을 들 수 있지만, 이들 중에서도, 특히, 유기 금속 재료를 원재료로서 사용하는 MOCVD법을 사용하는 것이 바람직하다. MOCVD법을 이용하면, 상술한 구리와 유기 성분으로 구성되고, 막 중에 포함되는 구리의 함유율이 원자비로 90at.% 이상이며 99at.% 미만인 접합막(3)을, 막을 형성할 때의 조건을 적절하게 설정한다는 비교적 간단한 조작에 의해, 기판(2) 상에 확실하게 형성할 수 있다.
이하, 원재료로서 유기 금속 재료를 사용하는 MOCVD법을 이용하여, 기판(2) 상에, 구리로 구성되는 접합막(3)을 형성하는 경우를 일례로 들어 설명한다.
우선, MOCVD법을 이용하여 접합막(3)을 성막하는 방법의 설명에 앞서, 접합막(3)을 성막할 때에 사용되는 성막 장치(200)에 대해서 설명한다.
도 3에 나타낸 성막 장치(200)는 유기 금속 화학 기상 성막법에 의한 접합막(3)의 형성을 챔버(211) 내에서 행할 수 있도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 성막 장치(200)는 챔버(진공 챔버)(211)와, 이 챔버(211) 내에 설치되고, 기판(2)(성막 대상물)을 유지하는 기판 홀더(성막 대상물 지지부)(212)와, 챔버(211) 내에, 기화 또는 무화(霧化)한 유기 금속 재료를 공급하는 유기 금속 재료 공급 수단(260)과, 챔버(211) 내를 저환원성 분위기 하로 하기 위한 가스를 공급하는 가스 공급 수단(270)과, 챔버(211) 내의 배기(排氣)를 하여 압력을 제어하는 배기 수단(230)과, 기판 홀더(212)를 가열하는 가열 수단(도시 생략)을 갖고 있다.
기판 홀더(212)는, 본 실시 형태에서는, 챔버(211)의 저부(底部)에 장착되어 있다. 이 기판 홀더(212)는 모터의 작동에 의해 회동(回動) 가능하게 되어 있다. 이에 따라, 기판(2) 상에 접합막을 균질(均質)이며 균일한 두께로 성막할 수 있다.
또한, 기판 홀더(212)의 근방에는, 각각, 이들을 덮을 수 있는 셔터(221)가 배설(配設)되어 있다. 이 셔터(221)는 기판(2) 및 접합막(3)이 불필요한 분위기 등에 노출되는 것을 방지하기 위한 것이다.
유기 금속 재료 공급 수단(260)은 챔버(211)에 접속되어 있다. 이 유기 금 속 재료 공급 수단(260)은 고형 형상 또는 액상의 유기 금속 재료를 저장하는 저장조(262)와, 기화 또는 무화한 유기 금속 재료를 챔버(211) 내로 송기(送氣)하는 캐리어 가스를 저장하는 가스 봄베(bombe)(265)와, 캐리어 가스와 기화 또는 무화한 유기 금속 재료를 챔버(211) 내로 유도하는 가스 공급 라인(261)과, 가스 공급 라인(261)의 도중에 설치된 펌프(264) 및 밸브(263)로 구성되어 있다. 이러한 구성의 유기 금속 재료 공급 수단(260)에서는, 저장조(262)는 가열 수단을 갖고 있고, 이 가열 수단의 작동에 의해 고형 형상 또는 액상의 유기 금속 재료를 가열하여 기화할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 밸브(263)를 개방한 상태에서, 펌프(264)를 작동시켜, 캐리어 가스를 가스 봄베(265)로부터 저장조(262)로 공급하면, 이 캐리어 가스와 함께 기화 또는 무화한 유기 금속 재료가 공급 라인(261) 내부를 통과하여 챔버(211) 내로 공급되도록 되어 있다.
또한, 캐리어 가스로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 질소 가스, 아르곤 가스 및 헬륨 가스 등이 적절하게 사용된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 가스 공급 수단(270)이 챔버(211)에 접속되어 있다. 가스 공급 수단(270)은 챔버(211) 내를 저환원성 분위기 하로 하기 위한 가스를 저장하는 가스 봄베(275)와, 상기 저환원성 분위기 하로 하기 위한 가스를 챔버(211) 내로 유도하는 가스 공급 라인(271)과, 가스 공급 라인(271)의 도중에 설치된 펌프(274) 및 밸브(273)로 구성되어 있다. 이러한 구성의 가스 공급 수단(270)에서는, 밸브(273)를 개방한 상태에서, 펌프(274)를 작동시키면, 상기 저환원성 분위기 하로 하기 위한 가스가 가스 봄베(275)로부터, 공급 라인(271)을 통하 여, 챔버(211) 내로 공급되도록 되어 있다. 가스 공급 수단(270)을 이러한 구성으로 함으로써, 챔버(211) 내를 유기 금속 재료에 대하여 확실하게 저환원인 분위기로 할 수 있다. 그 결과, 유기 금속 재료를 원재료로 하여 MOCVD법을 이용하여 접합막(3)을 성막할 때에, 유기 금속 재료에 포함되는 유기 성분 중 적어도 일부를 잔존시킨 상태에서 접합막(3)이 성막된다.
챔버(211) 내를 저환원성 분위기 하로 하기 위한 가스로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 질소가스 및 헬륨, 아르곤, 크세논과 같은 희(希)가스 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.
또한, 유기 금속 재료로서, 후술하는 2, 4-펜타디오네이트-구리(II)나 [Cu(hfac)(VTMS)], 비스(2, 6-디메틸-2-(트리메틸실릴옥시)-3, 5-헵타디오네이트)구리(II)(Cu(sopd)2) 등과 같이 분자 구조 중에 산소 원자를 함유하는 것을 사용할 경우에는, 저환원성 분위기 하로 하기 위한 가스에, 수소 가스를 첨가하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 산소 원자에 대한 환원성을 향상시킬 수 있고, 접합막(3)에 과도한 산소 원자가 잔존하지 않아, 접합막(3)을 성막할 수 있다. 그 결과, 이 접합막(3)은 막 중에서의 금속 산화물의 존재율이 낮은 것으로 되어, 우수한 도전성을 발휘하게 된다.
또한, 캐리어 가스로서 상술한 질소 가스, 아르곤 가스 및 헬륨 가스 중 적어도 1종을 사용할 경우에는, 이 캐리어 가스에 저환원성 분위기 하로 하기 위한 가스로서의 기능도 발휘시킬 수 있다.
또한, 배기 수단(230)은 펌프(232)와, 펌프(232)와 챔버(211)를 연통(連通)하는 배기 라인(231)과, 배기 라인(231)의 도중에 설치된 밸브(233)로 구성되어 있고, 챔버(211) 내를 원하는 압력으로 감압할 수 있도록 되어 있다.
이상과 같은 구성의 성막 장치(200)를 사용하여 MOCVD법에 의해, 이하와 같이 하여 기판(2) 상에 접합막(3)을 형성한다.
[1-1] 우선, 기판(2)을 준비한다. 그리고, 이 기판(2)을 성막 장치(200)의 챔버(211) 내에 반입하고, 기판 홀더(212)에 장착(세트)한다.
또한, 기판(21)과 기판(22)은 기판 홀더(212)에 동시에 장착하여, 각각의 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22) 상에, 일괄적으로 접합막(31, 32)을 성막하도록 할 수도 있고, 기판 홀더(212)에 각각 장착하여, 각각의 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22) 상에, 분할하여 접합막(31, 32)을 성막하도록 할 수도 있다.
[1-2] 다음으로, 배기 수단(230)을 동작시키고, 즉 펌프(232)를 작동시킨 상태에서 밸브(233)를 개방함으로써, 챔버(211) 내를 감압 상태로 한다. 이 감압의 정도(진공도)는 특별히 한정되지 않지만, 다음 공정 [1-3]에서 접합막(3)을 성막할 때에, 바람직하게는 1×10-3∼5×102Torr 정도, 더 바람직하게는 1∼1×102Torr 정도로 되도록 설정한다.
또한, 가스 공급 수단(270)을 동작시켜, 즉 펌프(274)를 작동시킨 상태에서 밸브(273)를 개방함으로써, 챔버(211) 내에, 저환원성 분위기 하로 하기 위한 가스를 공급하여, 챔버(211) 내를 저환원성 분위기 하로 한다. 여기서, 저환원성 분위 기 하로 하기 위한 가스에, 수소 가스가 첨가되어 있을 경우에는, 수소 가스 분압이 챔버(211) 내의 압력의 40∼60% 정도로 되도록 수소 가스를 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 이 때, 가열 수단을 동작시켜, 기판 홀더(212)를 가열한다. 기판 홀더(212)의 온도는 접합막(순구리막)(3)을 형성할 때에 사용하는 원재료의 종류에 따라서도 약간 상이하지만, 80∼300℃ 정도인 것이 바람직하고, 100∼275℃ 정도인 것이 더 바람직하다. 이러한 범위 내로 설정함으로써, 후술하는 유기 금속 재료를 사용하여, 구리와 유기 성분으로 구성되고, 막 중에 포함되는 구리의 함유율이 원자비로 90at.% 이상이며 99at.% 미만인 접합막(3)을 확실하게 성막할 수 있다.
[1-3] 다음으로, 셔터(221)를 개방한 상태로 한다.
그리고, 고형 형상의 유기 금속 재료가 저장된 저장조(262)가 구비하는 가열 수단을 동작시킴으로써, 유기 금속 재료를 기화시킨 상태에서, 펌프(264)를 동작시키는 동시에, 밸브(263)를 개방함으로써, 기화 또는 무화한 유기 금속 재료를 캐리어 가스와 함께 챔버(211) 내로 도입한다.
이와 같이, 상기 공정 [1-2]에서 기판 홀더(212)가 가열된 상태에서, 챔버(211) 내에, 기화 또는 무화한 유기 금속 재료를 공급하면, 기판(2) 상에서 유기 금속 재료가 가열됨으로써, 유기 금속 재료에 포함되는 유기물의 일부가 잔존한 상태에서 환원되어 구리와 유기 성분으로 구성되고, 막 중에 포함되는 구리의 함유율이 원자비로 90at.% 이상이며 99at.% 미만인 접합막(3)을 기판(2) 상에 형성할 수 있다.
이러한 MOCVD법에 의해, 구리로 구성되는 접합막(3)을 형성하기 위해 사용되는, 유기 금속 재료로서는, 예를 들어 2, 4-펜타디오네이트-구리(II), 비스(2, 6-디메틸-2-(트리메틸실릴옥시)-3, 5-헵타디오네이트)구리(II)(Cu(sopd)2; C24H46CuO6Si2), Cu(헥사플루오로아세틸아세트네이트)(비닐트리메틸실란)[Cu(hfac)(VTMS)], Cu(헥사플루오로아세틸아세트네이트)(2-메틸-1-헥센-3-엔)[Cu(hfac)(MHY)], Cu(퍼플루오로아세틸아세트네이트)(비닐트리메틸실란)[Cu(pfac)(VTMS)], Cu(퍼플루오로아세틸아세트네이트)(2-메틸-1-헥센-3-엔)[Cu(pfac)(MHY)]와 같은 금속 착체 등을 들 수 있다. 유기 금속 재료로서는, 상술한 바와 같은 금속 착체를 사용하면, 접합막(3)을 성막할 때의 조건을 적절하게 설정함으로써, 유기 금속 재료에 포함되는 유기물의 일부를, 원하는 양으로 비교적 용이하게 잔존시킬 수 있다. 즉, 막 중에 포함되는 구리의 함유율을 90at.% 이상이며 99at.% 미만의 범위 내에 비교적 용이하게 설정할 수 있다.
또한, 이러한 유기 금속 재료를 사용하여, 구리로 구성되는 접합막(3)을 형성하면, 상술한 바와 같이, 막 중에 존재하는 불순물로서, 유기 금속 재료에 포함되는 유기물의 일부가 잔존하게 된다. 이러한 유기물의 일부가 잔존하는 구성으로 함으로써, 후술하는 접합막(31, 32)이 결착하는 메커니즘에 의해 설명하는, 구리 원자에 활성 사이트를 확실하게 존재시킬 수 있게 된다고 추찰된다. 그 결과, 후공정 [2]에서 설명하는 조건에 의해 접합막(31, 32)끼리를 확실하게 결착시킬 수 있다.
기화 또는 무화한 유기 금속 재료의 공급량은 0.1∼10g/분 정도인 것이 바람직하고, 0.5∼2g/분 정도인 것이 더 바람직하다. 이에 따라, 균일한 막 두께이며, 유기 금속 재료 중에 포함되는 유기물의 일부를 잔존시킨 상태에서, 접합막(3)을 확실하게 성막할 수 있다.
이상과 같이 하여, 구리와 유기 성분으로 구성되고, 막 중에 포함되는 구리의 함유율이 원자비로 90at.% 이상이며 99at.% 미만인 접합막(3)을 기판(2) 상에 형성할 수 있다.
또한, 성막되는 접합막(31, 32)의 평균 두께는 1∼500㎚ 정도인 것이 바람직하고, 20∼400㎚ 정도인 것이 더 바람직하다. 접합막(3)의 평균 두께를 상기 범위 내로 함으로써, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리가 접합막(3)을 통하여 접합된 접합체(5)의 치수 정밀도가 현저하게 저하되는 것을 방지하면서, 이들을 더 강고하게 접합할 수 있다.
즉, 접합막(3)의 평균 두께가 상기 하한값을 하회(下回)한 경우에는, 충분한 접합 강도가 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 접합막(3)의 평균 두께가 상기 상한값을 상회(上回)한 경우에는, 접합체(5)의 치수 정밀도가 현저하게 저하될 우려가 있다.
또한, 접합막(3)의 평균 두께가 상기 범위 내이면, 접합막(3)에 어느 정도의 형상 추종성이 확보된다. 따라서, 예를 들어 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)의 접합면(접합막(3)에 인접하는 면)에 요철(凹凸)이 존재하고 있는 경우에도, 그 요철의 높이에도 따르지만, 요철의 형상에 추종하도록 접합막(3)을 피착(被着)시킬 수 있다. 그 결과, 접합막(3)은 요철을 흡수하여, 그 표면에 생기는 요철의 높이를 완화할 수 있다. 그리고, 각 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22) 상에 형성된 접합막(31, 32)끼리가 대향하도록 접촉시킨 때에, 접합막(31, 32)끼리의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기와 같은 형상 추종성의 정도는 접합막(3)의 두께가 두꺼울수록 현저해진다. 따라서, 형상 추종성을 충분히 확보하기 위해서는, 상기 범위 내에서 접합막(3)의 두께를 가능한 한 두껍게 하면 된다.
또한, 접합막(31, 32)의 표면 조도(Ra)(JIS B 0601에 규정)는 특별히 한정되지 않지만, 1∼30㎚ 정도인 것이 바람직하고, 5∼15㎚ 정도인 것이 더 바람직하다. 이에 따라, 다음 공정 [2]에서, 압축력을 부여하여, 접합막(31, 32)의 표면끼리가 접근할 때에, 서로가 접촉하는 접촉 면적의 증대를 도모할 수 있고, 나아가서는, 서로의 표면에 존재하는 활성 사이트끼리가 결합했지만 결합수의 증대를 도모할 수 있다.
또한, 기판(2) 중 적어도 접합막(3)을 형성해야 할 영역에는, 기판(2)의 구성 재료에 따라, 접합막(3)을 형성하기 전에, 미리, 기판(2)과 접합막(3)의 밀착성을 높이는 표면 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
이러한 표면 처리로서는, 예를 들어 스퍼터링 처리, 블라스트 처리와 같은 물리적 표면 처리, 산소 플라스마, 질소 플라스마 등을 사용한 플라스마 처리, 코로나 방전 처리, 에칭 처리, 전자선 조사 처리, 자외선 조사 처리, 오존 폭로(暴露) 처리와 같은 화학적 표면 처리, 또는 이들을 조합시킨 처리 등을 들 수 있다. 이러한 처리를 실시함으로써, 기판(2)의 접합막(3)을 형성해야 할 영역을 청정화하는 동시에, 상기 영역을 활성화시킬 수 있다. 이에 따라, 접합막(3)과 기판(2)의 접합 강도를 높일 수 있다.
또한, 이들 각 표면 처리 중에서도 플라스마 처리를 사용함으로써, 접합막(3)을 형성하기 위해, 기판(2)의 표면을 특히 최적화할 수 있다.
또한, 표면 처리를 실시하는 기판(2)이 수지 재료(고분자 재료)로 구성되어 있을 경우에는, 특히, 코로나 방전 처리, 질소 플라스마 처리 등이 적절하게 사용된다.
또한, 기판(2)의 구성 재료에 따라서는, 상기와 같은 표면 처리를 실시하지 않아도, 접합막(3)과의 접합 강도가 충분히 높아지는 경우가 있다. 이러한 효과를 얻을 수 있는 기판(2)의 구성 재료로서는, 예를 들어 상술한 바와 같은 각종 금속계 재료, 각종 실리콘계 재료, 각종 유리계 재료 등을 주재료로 하는 것을 들 수 있다.
이러한 재료로 구성된 기판(2)은 그 표면이 산화막으로 덮여 있고, 이 산화막의 표면에는, 비교적 활성(活性)이 높은 수산기(水酸基)가 결합하고 있다. 따라서, 이러한 재료로 구성된 기판(2)을 사용하면, 상기와 같은 표면 처리를 실시하지 않아도, 기판(2) 상에 강고하게 접합된 접합막(3)을 형성할 수 있다.
또한, 이 경우, 기판(2)의 전체가 상기와 같은 재료로 구성되어 있지 않을 수도 있고, 적어도 접합막(3)을 형성해야 할 영역의 표면 부근이 상기와 같은 재료로 구성되어 있으면 된다.
또한, 표면 처리 대신에, 기판(2) 중 적어도 접합막(3)을 형성해야 할 영역에는, 미리, 중간층을 형성하도록 할 수도 있다.
이 중간층은 어떠한 기능을 갖는 것일 수도 있고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 접합막(3)과의 밀착성을 높이는 기능, 쿠션성(완충 기능), 응력집중을 완화하는 기능, 접합막(3)을 성막할 때에 접합막(3)의 막 성장을 촉진하는 기능(시드층), 접합막(3)을 보호하는 기능(배리어층) 등을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 중간층을 통하여 기판(2)과 접합막(3)을 접합함으로써, 그 결과, 신뢰성이 높은 접합체를 얻을 수 있다.
이러한 중간층의 구성 재료로서는, 예를 들어 알루미늄, 티탄, 텅스텐, 구리 및 그 합금 등의 금속계 재료, 금속 산화물, 금속 질화물, 실리콘 산화물과 같은 산화물계 재료, 금속 질화물, 실리콘 질화물과 같은 질화물계 재료, 그라파이트, 다이아몬드 라이크 카본과 같은 탄소계 재료, 실란 커플링제, 티올계 화합물, 금속 알콕시드, 금속-할로겐 화합물과 같은 자기 조직화막 재료, 수지계 접착제, 수지 필름, 수지 코팅재, 각종 고무 재료, 각종 엘라스토머와 같은 수지계 재료 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.
또한, 이들 각종 재료로 구성된 중간층 중에서도, 산화물계 재료로 구성된 중간층에 의하면, 기판(2)과 접합막(3) 사이의 접합 강도를 특히 높일 수 있다.
[2] 다음으로, 각 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)에 설치된 접합막(31, 32)끼리가 대향하도록 하여(도 1의 (b) 참조), 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리를 접촉시킨다(도 1의 (c) 참조). 그리고, 이 상태에서, 제 1 기판(21) 및 제 2 기 판(22)끼리에 압축력을 부여한다(도 2의 (d) 참조). 이에 따라, 접합막(31, 32)끼리가 결착(일체화)하게 되고, 결착된 접합막(3)을 통하여, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리가 접합된 접합체(5)(본 발명의 접합체)를 얻을 수 있다(도 2의 (e) 참조).
이와 같이 하여 얻어진 접합체(5)에서는, 종래의 접합 방법에서 사용되고 있던 접착제와 같이, 주로 앵커 효과와 같은 물리적 결합에 의거하는 접착이 아니라, 단시간에 생기는 강고한 화학적 결합에 의거하여, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리가 접합되어 있다. 따라서, 접합체(5)는 단시간에 형성할 수 있으며, 매우 박리하기 어렵고, 접합 불균일 등도 생기기 어렵게 된다.
또한, 본 발명에서는, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리를 접촉시킨 상태인, 도 1의 (c)의 상태에서는, 기판(21)과 기판(22) 사이는 접합되어 있지 않기 때문에, 기판(21)의 기판(22)에 대한 상대 위치를 조정할 수 있다. 이에 따라, 기판(21)과 기판(22)을 중첩시킨 후, 이들 위치를 용이하게 미세 조정할 수 있다. 그 결과, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리를 접합시키는 위치의 정밀도를 더 높일 수 있다.
또한, 이러한 접합체의 형성 방법을 이용하여 접합체(5)를 얻도록 하면, 뒤에 상세하게 설명하지만, 접합막(3)이 1at.%보다 크고, 10at.% 이하인 범위 내에서 유기 성분을 함유함으로써, 접합막이 1at.%의 유기 성분을 함유하는 경우와 같이 주로 구리로 구성되는 경우와 비교하여, 접합막(3)을 가열하는 온도를 약간 높게 설정할 필요가 있지만, 가열하는 온도를 200℃ 이하로 설정할 수 있고, 종래의 고 체 접합과 같이, 고온(예를 들어, 700℃ 이상)에서의 열처리를 필요로 하지 않기 때문에, 내열성이 낮은 재료로 구성된 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)도, 접합에 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 접합막(3)을 통하여 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리를 접합하고 있기 때문에, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)의 구성 재료에 제약이 없다는 이점이 있어, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)의 각 구성 재료의 선택의 폭을 각각 넓힐 수 있다.
또한, 고체 접합에서는, 접합막을 통하고 있지 않기 때문에, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리의 사이의 열팽창률에 큰 차이가 있을 경우, 그 차이에 의거하는 응력이 접합 계면에 집중되기 쉽고, 박리 등이 생길 우려가 있었지만, 접합체(5)에서는, 결착된 접합막(3)에 의해 응력의 집중이 완화되기 때문에, 박리의 발생을 확실하게 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)의 구성 재료는 각각, 동일할 수도 상이할 수도 있지만, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)의 각 열팽창률은 거의 동일한 것을 선택하는 것이 바람직하다. 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리의 열팽창률이 거의 동일하면, 접합막(3)을 통하여 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리를 접합한 때에, 접합막(3)에 열팽창에 따른 응력이 발생하기 어려워진다. 그 결과, 최종적으로 얻어지는 접합체(5)에서, 박리 등의 결함이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)의 각 열팽창률이 서로 상이한 경우일 지라도, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)에 압축력을 부여할 때의 조건을 이하와 같이 최적화하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리를, 접합막(3)을 통하여 높은 치수 정밀도로 강고하게 접합할 수 있다.
즉, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)의 열팽창률이 서로 상이한 경우에는, 압축력의 부여는 가능한 한 저온 하에서 행하는 것이 바람직하다. 압축력의 부여를 저온 하에서 행함으로써, 접합막(3)에 생기는 응력의 저감을 더욱 도모할 수 있다.
구체적으로는, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리의 열팽창률의 차이에도 따르지만, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)의 온도가 25∼50℃ 정도인 상태 하에서, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리를 접합하는 것이 바람직하고, 25∼40℃ 정도인 상태 하에서 접합하는 것이 더 바람직하다. 이러한 온도 범위이면, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리의 열팽창률의 차이가 어느 정도 커도, 접합 계면에 발생하는 열 응력을 충분히 저감할 수 있다. 그 결과, 얻어지는 접합체(5)에서의 휘어짐이나 박리 등의 발생을 확실하게 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 이 경우, 구체적인 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리의 사이의 열팽창 계수의 차이가 5×10-5/K 이상인 경우에는, 상기와 같이 하여, 가능한 한 저온 하에서 접합을 행하는 것이 특히 추장된다.
또한, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리는 서로 강성이 상이하게 되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리를 더 강고 하게 접합할 수 있다.
또한, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22) 중, 적어도 한쪽 기판은 그 구성 재료가 수지 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 수지 재료는 그 유연성에 의해, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리를 결착시킨 접합막(3)을 통하여 접합한 때에, 그 접합 계면에 발생하는 응력(예를 들어, 열팽창에 따른 응력 등)을 완화할 수 있다. 따라서, 접합 계면이 파괴되기 어려워지고, 결과적으로, 접합 강도가 높은 접합체(5)를 얻을 수 있다.
이와 같이 하여 얻어진 접합체(5)는 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)의 구성 재료에 따라서도 상이하지만, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리 사이의 접합 강도가 5㎫(50㎏f/㎠) 이상인 것이 바람직하고, 10㎫(100㎏f/㎠) 이상인 것이 더 바람직하다. 이러한 접합 강도를 갖는 접합체(5)는 그 박리를 충분히 방지할 수 있게 된다. 그리고, 후술하는 바와 같이, 접합체(5)를 사용하여, 예를 들어 액적 토출 헤드를 구성한 경우, 내구성이 우수한 액적 토출 헤드를 얻을 수 있다.
여기서, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리에 부여하는 압축력의 크기는 형성되는 접합체(5), 즉 기판(2) 및 접합막(3)이 손상을 받지 않는 정도의 압력으로, 가능한 한 큰 편이 바람직하다. 이에 따라, 접합막(3)을 가열하는 온도 등의 다른 조건을 일정하게 한 경우, 이 압축력의 크기에 대응하여 접합체(5)에서의 접합 강도를 높일 수 있다.
또한, 이 압축력의 크기는 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)의 구성 재료나 두께, 압축력을 부여하는 시간, 및 접합막(3)의 온도 등에 따라, 적절하게 설정되 지만, 구체적으로는, 1∼100㎫ 정도인 것이 바람직하고, 5∼50㎫ 정도인 것이 더 바람직하다. 이러한 범위 내의 압축력을 부여함으로써, 접합막(31, 32)끼리를 확실하게 결착시킬 수 있다. 또한, 이 압축력이 상기 상한값을 상회해도 관계없지만, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)의 구성 재료에 따라서는, 이들 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)에 손상 등이 생길 우려가 있다.
또한, 압축력을 부여하는 시간은 가압할 때의 압축력의 크기, 접합막(3)의 온도 등에 따라 적절히 설정된다. 예를 들어, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리에 부여하는 압축력이 클수록, 압축력을 부여하는 시간을 짧게 해도 접합막(31, 32)끼리를 결착시킬 수 있기 때문에, 압축력을 부여하는 시간이 짧게 설정되지만, 구체적으로는, 바람직하게는 5∼180분 정도, 더 바람직하게는 10∼80분 정도로 설정된다. 이러한 범위 내로 설정하면, 접합막(31, 32)끼리를 확실하게 결착시킬 수 있다.
또한, 압축력을 부여할 때에는, 접합막(31, 32)을 가열하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 접합막(31, 32)의 쌍방에 가열 에너지가 부여되어, 접합막(31, 32)에 압축력을 부여함에 의한 접합막(31, 32)끼리의 결착이 더 원활하게 행해지게 된다.
접합막(31, 32)을 가열하는 온도는 실온보다 높고, 기판(2)의 내열 온도 미만이면, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 90∼200℃ 정도로 되고, 더 바람직하게는 150∼180℃ 정도로 된다. 이러한 범위의 온도로 가열하면, 기판(2)이 열에 의해 변질·열화되는 것을 확실하게 방지하면서, 접합막(31, 32)끼리를 더 원활하 게 결착시킬 수 있어, 접합 강도를 확실하게 높일 수 있다. 즉, 저온 하에서의 접합막(31, 32)끼리의 결착을 더 촉진시킬 수 있고, 접합 강도를 확실하게 높일 수 있다.
이상과 같이, 접합막(31, 32)끼리를 결착시킨 접합막(3)을 통하여 제 1 기판(21)과 제 2 기판(22)이 접합된 접합체(5)를 확실하게 얻기 위해서는, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리에 부여하는 압축력의 크기, 압축력을 부여하는 시간 및 접합막(31, 32)을 가열하는 온도를, 적절하게 설정할 필요가 있다. 또한, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리에 부여하는 압축력의 크기, 압축력을 부여하는 시간 및 접합막(31, 32)을 가열하는 온도의 관계는 접합막(3) 중에 포함되는 유기 성분의 함유량, 즉 구리의 함유량에 따라서도 변화하기 때문에, 구리의 함유량도 아울러 적절하게 설정할 필요가 있다.
본 발명자는 이러한 점에 착안하여, 검토를 거듭한 결과, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리에 부여하는 압축력의 크기를 50[㎫]로 설정하고, 압축력을 부여하는 시간을 Y[분]으로 하고, 접합막(31, 32)을 가열하는 온도를 T[K]로 하고, 접합막(3) 중에서의 구리의 함유율을 X[at.%]로 하며, 기체 정수를 R[J/(㏖·K)]로 한 때에, 하기 식 1로 되는 관계를 만족하도록, T, X 및 Y를 설정하면 되는 것을 발견했다.
1/Y≥1.43×109exp[-6.60×10-2(100-X)-82×103/RT]…식 1
이러한 관계를 만족시킴으로써, 접합막(31, 32)끼리를, 더 원활하게 결착시 킬 수 있고, 결착된 접합막(3)에 의해 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리가 접합된 접합체(5)를 더 확실하게 얻을 수 있다.
여기서, 상기 식 1로 되는 관계를 만족하도록 설정함으로써, 접합막(31, 32)끼리를 결착시킬 수 있는 것은 이하와 같은 본 발명자의 검토 결과에 의거하는 것이다.
즉, 접합막(3) 중의 구리의 함유율이 99at.%인 때의, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리에 부여하는 압축력의 크기를 50[㎫]로 설정한 경우에서의, 접합막(31, 32)끼리가 결착될 때까지의 압축력을 부여하는 시간과, 접합막(31, 32)을 가열하는 온도의 관계를 검토했다. 그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같은 접합 가상 곡선 상에 위치하도록, 압축력을 부여하는 시간 및 접합막(31, 32)을 가열하는 온도를 설정함으로써, 접합막(31, 32)끼리를 결착시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 압축력을 부여하는 시간 및 접합막(31, 32)을 가열하는 온도가 도 4 중 ●표시와 같은 위치로 되어 있을 때에 접합막(31, 32)끼리가 결착한다. 따라서, 이 접합 가상 곡선 A를 경계로 하여 접합 영역과 비접합 영역으로 나누어지는, 접합막(3) 중의 구리의 함유율이 99at.%인 때의 접합 가능 경계선 A인 것을 알 수 있었다.
또한, 접합막(3) 중의 구리의 함유율이 90at.%인 때의, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리에 부여하는 압축력의 크기를 50[MPa]으로 설정한 경우에 대해서, 상기와 마찬가지로, 접합막(31, 32)끼리가 결착될 때까지의 압축력을 부여하는 시간과, 접합막(31, 32)을 가열하는 온도의 관계를 검토했다. 그 결과, 도 4 중 ○표시(결착 가능)와 같은 위치로 된 때에 접합막(31, 32)끼리가 결착하는 것으로부 터, 도 4에 나타낸 바와 같은 접합 가상 곡선 B가 이 곡선을 경계로 하여 접합 영역과 비접합 영역으로 나누어지는, 접합막(3) 중의 구리의 함유율이 90at.%인 때의 접합 가능 경계선 B인 것을 알 수 있었다.
상기한 것으로부터, 도 4 중 우측 상승의 사선이 그어져 있는 영역이 접합막(3) 중의 구리의 함유율이 99at.%인 때의 접합 영역이고, 이 영역에 위치하도록, 압축력을 부여하는 시간 및 접합막(31, 32)을 가열하는 온도를 설정하면, 접합막(31, 32)끼리를 확실하게 결착할 수 있으며, 도 4 중 좌측 상승의 사선이 그어져 있는 영역이 접합막(3) 중의 구리의 함유율이 90at.%인 때의 접합 영역이고, 이 영역에 위치하도록, 압축력을 부여하는 시간 및 접합막(31, 32)을 가열하는 온도를 설정하면, 접합막(31, 32)끼리를 확실하게 결착할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 접합막(3) 중의 구리의 함유량이 적어지는, 환언하면, 유기 성분의 함유량이 많아짐에 따라, 도 4에 나타낸 바와 같이, 접합 가능 경계선이 압축력을 부여하는 시간을 동일하게 한 경우, 고온 측으로 시프트(shift)하는 것을 알 수 있었다.
또한, 이러한 검토에서, 제 1 기판(21)과 제 2 기판(22)이 접합막(3)을 통하여 접합되어 있는지의 여부의 판정은 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리 사이에서 박리가 생기지 않은 경우에, 접합되어 있다고 판정하는 것으로 했다.
그래서, 본 발명자는 검토를 더욱 거듭하여, 이하와 같은 가설을 세웠다. 즉, 도 4 중 접합 가상 곡선 A, B가 각각 온도 의존성을 나타내는 것이기 때문에, 접합막(31, 32)끼리가 결착할 때에는, 이들이 결착하는 접합면에서 어떠한 화학 반 응이 생기고 있으며, 또한 이 화학 반응이 아레니우스(Arrhenius)형의 것이라고 가정했다.
여기서, 아레니우스의 식은 속도 정수를 k, 활성화 에너지를 Ea, 기체 정수를 R, 빈도 인자를 A로 한 때에, 하기 식 2로 나타내지기 때문에, 이러한 식에 근사하도록, 접합 가상 곡선 A, B를 각각 커브 피팅한 바, 접합 가상 곡선 A, B의 활성화 에너지 Ea를, 모두, 82×103(J/㏖)에 근사할 수 있는 것을 알 수 있었다.
k=A·exp(-Ea/RT)…식 2
그리고, 상기한 바와 같이, 유기 성분(불순물)의 함유량이 많아짐에 따라, 압축력을 부여하는 시간을 동일하게 한 경우, 접합 가능 경계선이 고온 측으로 시프트하기 때문에, 빈도 인자 A가 유기 성분의 함유량(구리의 함유량)과 상관 관계가 있다고 가정한 바, 빈도 인자 A와 접합막(3) 중의 구리의 함유율 X(at.%)의 관계식을 하기 식 3으로 나타낼 수 있었다.
A=1.43×109exp[-6.60×10-2(100-X)]…식 3
이들과 같이 활성화 에너지 Ea 및 빈도 인자 A가 구해진 것으로부터, 도 4 중 접합 가상 곡선 A, B를, 하기 식 4에 나타낸 구리의 함유량을 파라미터로서 포함하는 하나의 식으로 나타낼 수 있는 것을, 본 발명자는 발견했다.
1/Y≥1.43×109exp[-6.60×10-2(100-X)-82×103/RT]…식 4
따라서, 상기 식 1의 관계를 만족하면, 접합막(3) 중에서의 구리의 함유율 C[at.%]가 90at.% 이상, 99at.% 미만 사이에서 변화했다고 해도, 압축력을 부여하 는 시간 Y[분] 및 접합막(31, 32)을 가열하는 온도 T[K]를 접합 영역에 위치하도록 설정할 수 있고, 접합막(31, 32)끼리를 확실하게 결착할 수 있다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 가열하는 온도를 150℃(423K)로 하고, 압축력을 부여하는 시간 B를 20분으로 하며, 구리의 함유율 C[at.%]를 90at.%로 한 때에, 접합 영역에 위치하고 있기 때문에, 접합막(31, 32)끼리가 결착하여, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)끼리가 접합막(3)을 통하여 접합되지만, 그 접합 강도는 도면 중 화살표로 나타낸 바와 같이, 온도 A 및 시간 B 중 적어도 한쪽을 크게 함으로써 증대되게 된다.
또한, 본 공정에서, 접합막(31, 32)이 결착되는 것은 이하에 나타낸 바와 같은 메커니즘에 의한 것으로 추찰된다.
접합막(31, 32)끼리에 압축력을 부여하면, 우선, 접합막(31, 32)의 표면끼리가 더 접근한다.
여기서, 본 발명에서는, 접합막(31, 32)은, 상술한 바와 같이, 화학적 기상 성막법을 이용하여 성막된, 구리와 유기 성분으로 구성되는 막이고, 막 중에 유기 성분이 존재하는 것에 기인하여, 구리 원자에 댕글링 본드(dangling bond)(미결합수(未結合手))와 같은 활성 사이트가 랜덤(불규칙)으로 존재하고 있다고 추찰된다.
따라서, 접합막(31, 32)의 표면끼리가 더 접근하면, 각 접합막(31, 32)의 표면 부근에 존재하는 댕글링 본드끼리가 결합한다.
이 결합은 각 접합막(31, 32)이 구비하는 댕글링 본드가 서로 얽히듯이 복잡하게 생기는 것으로부터, 접합 계면에 네트워크 형상의 결합이 형성되기 때문에, 각 접합막(31, 32)을 구성하는 구리 원자가 서로 직접 접합하게 되고, 접합막(31, 32)끼리가 결착하는 것으로 추찰된다.
또한, 막 중의 유기 성분의 함유량이 증가하는 것에 따라, 접합 가능 경계선이 고온 측으로 시프트하는 것은 다음과 같은 이유에 의한 것으로 생각된다. 즉, 막 중에 유기 성분이 존재함으로써 막 중에 댕글링 본드가 생기게 되지만, 막 중의 유기 성분의 함유량이 커짐에 따라, 이 댕글링 본드에 유기 성분이 결합하게 된다. 따라서, 댕글링 본드끼리를 서로 얽히듯이 결합시키기 위해서는, 우선, 이 유기 성분을 막 중에서부터 이탈시킨 후에, 이들 댕글링 본드끼리를 결합시킬 필요가 있기 때문에, 접합 가능 경계선이 고온 측으로 시프트한 것으로 생각된다.
그런데, 본 발명에서, 접합막(3) 중에 포함되는 구리의 함유율을 90at.% 이상, 99at.% 미만의 범위 내, 환언하면, 유기 성분의 함유율을 1at.%보다 크고, 10at.% 이하의 범위 내로 한 것은 이하와 같은 이유에 의한 것이다.
즉, 접합막(3) 중에는, 구리와 유기 성분이 포함되어 있지만, 이 유기 성분이 많아지면, 후술하는 접합체의 박리 방법에서, 기판(21, 22)마다 분별하여 리사이클에 제공할 때에, 접합막(3)에 부여하는 박리용 에너지를 작게 해도, 이 접합막(3) 내에 벽 개방을 생기게 할 수 있고, 접합체(5)의 리사이클률의 향상을 도모할 수 있다.
그러나, 접합막(3) 중에서, 유기 성분의 비율이 많아지면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 접합막(31, 32)끼리를 결착시켜 기판(21, 22)끼리를 접합할 때에서의, 온도 T, 시간 Y, 더 나아가서는, 기판(21, 22)끼리의 사이에 부여하는 압축력을 크게 할 필요가 있고, 기판(21, 22)의 구성 재료에 따라서는, 그 변질·열화나, 접합체(5)를 얻을 때의 제조 비용의 증대를 초래할 우려가 있다.
이와 같이, 접합막(3) 중에 많은 유기 성분이 포함됨으로써 생기는 단점을 확실하게 방지하면서, 접합막(3) 중에 유기 성분이 포함됨으로써 얻을 수 있는 장점을 확실하게 얻는 것을 목적으로, 유기 성분의 함유율을 1at.%보다 크고, 10at.% 이하의 범위 내, 환언하면, 구리의 함유율을 90at.% 이상, 99at.% 미만의 범위 내로 되도록 설정했다.
또한, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)에 대한 압축력의 부여는 모든 분위기 중에서 행하도록 할 수도 있고, 구체적으로는, 대기, 산소와 같은 산화성 가스 분위기, 수소와 같은 환원성 가스 분위기, 질소, 아르곤과 같은 불활성 가스 분위기, 또는 이들 분위기를 감압한 감압(진공) 분위기 등을 들 수 있지만, 그 중에서도, 특히, 대기 분위기 중에서 행하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 분위기를 제어하는 데 수고나 비용을 들일 필요가 없어져, 압축력의 부여를 더 간단하게 행할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 접합체의 형성 방법을 이용하여 얻어진 접합체는 환경 문제의 관점에서, 사용 후에, 리사이클에 제공되는 것이 요구되고, 접합체의 리사이클률을 향상시키기 위해, 각 기재를 분별하여 리사이클에 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 상황에서, 본 발명에서는, 이 접합체의 접합막에 박리용 에너지를 부여하는 접합체의 박리 방법을 이용하여 기재마다 분별할 수 있다.
즉, 접합체(5)가 구비하는 접합막(3)에 박리용 에너지를 부여하면, 구리와 유기 성분으로 구성되는 접합막(3) 중에서의 분자 결합의 일부가 절단되게 되고, 그 결과로서, 접합막(3) 내에 벽 개방이 생겨, 제 1 기판(21)으로부터 제 2 기판(22)을 박리할 수 있고, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)을 각각 분별하여 리사이클에 제공할 수 있다.
여기서, 박리용 에너지를 부여함으로써, 접합막(3)에 벽 개방이 생기는 메커니즘으로서는, 다음과 같은 것을 생각할 수 있다. 여기서, 접합막(3)에 박리용 에너지를 부여하면, 접합막(3)은 구리와 유기물로 구성되기 때문에, 예를 들어 막 중에 존재하는 Cu-CH3 결합이 절단되고, 분위기 중의 물 분자 등과 반응함으로써, 예를 들어 메탄이 발생한다. 이 메탄은 기체(메탄 가스)로서 존재하고, 큰 체적을 점유하기 때문에, 기체가 발생한 부분에서, 접합막(3)이 밀어올려진다. 그 결과, Cu-Cu 결합도 절단되고, 최종적으로 접합막(3) 내에 벽 개방이 생기는 것으로 추찰된다.
박리용 에너지를 부여할 때의 분위기는 분위기 중에 물 분자가 포함되어 있으면 되고, 특별히 한정되지 않지만, 대기 분위기인 것이 바람직하다. 대기 분위기이면, 특별히 장치를 필요로 하지 않고, 분위기 중에 충분한 양의 물 분자가 포함되어 있기 때문에, 접합막(3)내에 벽 개방을 확실하게 생기게 할 수 있다.
또한, 접합막(3)에 부여하는 박리용 에너지는 어떠한 방법을 이용하여 부여하는 것이어도 관계없고, 접합막(3)에 에너지선을 조사하는 방법, 접합막(3)을 가열하는 방법, 접합막(3)에 압축력(물리적 에너지)을 부여하는 방법, 접합막(3)을 플라스마에 노출시키는(플라스마 에너지를 부여함) 방법, 접합막(3)을 오존 가스에 노출시키는(화학적 에너지를 부여함) 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22) 중 적어도 한쪽이 에너지선 투과성을 가질 경우, 접합막(3)에 박리용 에너지를 부여하는 방법으로서, 특히, 접합막(3)에 에너지선을 조사하는 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 방법은 접합막(3)에 대하여 비교적 간단하게, 또한 선택적으로 박리용 에너지를 부여할 수 있기 때문에, 접합막(3)에 의해 확실하게 벽 개방을 생기게 할 수 있다. 또한, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)의 쌍방이 에너지선 투과성을 갖지 않을 경우, 접합막(3)에 박리용 에너지를 부여하는 방법으로서, 접합막(3)을 가열하는 방법이 바람직하게 이용된다.
에너지선으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 특히, 자외선, 레이저광과 같은 광인 것이 바람직하다. 이에 따라, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(22)에 변질·열화가 생기는 것을 방지하면서, 접합막(3)에 벽 개방을 확실하게 생기게 할 수 있다.
자외선의 파장은, 바람직하게는 126∼300㎚ 정도, 더 바람직하게는 126∼200㎚ 정도로 된다.
또한, UV 램프를 사용할 경우, 그 출력은 접합막(3)의 면적에 따라 상이하지만, 1㎽/㎠∼1W/㎠ 정도인 것이 바람직하고, 5㎽/㎠∼50㎽/㎠ 정도인 것이 더 바람직하다. 또한, 이 경우, UV 램프와 접합막(3)과의 이간 거리는 3∼3000㎜ 정도로 하는 것이 바람직하고, 10∼1000㎜ 정도로 하는 것이 더 바람직하다.
또한, 자외선을 조사하는 시간은 접합막(3) 내에 벽 개방이 생길 정도의 시간으로 설정된다. 구체적으로는, 자외선의 광량, 접합막(3)의 구성 재료 등에 따 라 약간 상이하지만, 10∼180분 정도인 것이 바람직하고, 30∼60분 정도인 것이 더 바람직하다.
또한, 접합막(3)을 가열할 경우, 접합체(5)를 가열할 때의 온도는 바람직하게는 100∼400℃ 정도로 되고, 더 바람직하게는 150∼300℃ 정도로 된다. 이러한 범위의 온도에서 가열하면, 제 1 기재 및 제 2 기재가 열에 의해 변질·열화되는 것을 확실하게 억제 또는 방지하면서, 접합막(3)에 벽 개방을 확실하게 생기게 할 수 있다.
또한, 가열 시간은 접합막(3) 내에 벽 개방이 생길 정도의 시간으로 설정된다. 구체적으로는, 가열하는 온도, 접합막(3)의 구성 재료 등에 따라 약간 상이하지만, 10∼180분 정도인 것이 바람직하고, 30∼60분 정도인 것이 더 바람직하다.
이상과 같이, 접합막(3)에 박리용 에너지를 부여한다는 용이한 방법에 의해, 제 1 기판(21)으로부터 제 2 기판(22)을 효율적으로 박리할 수 있다. 따라서, 기판(21, 22)끼리가 상이한 재료로 구성되는 경우일지라도, 기판(21, 22)마다 분별하여 재이용에 제공할 수 있기 때문에, 접합체(5)의 리사이클률을 확실하게 향상시킬 수 있다.
또한, 상기에서 설명한 본 발명의 접합체의 형성 방법은 다양한 기재(부재)끼리를 접합하는 데 사용할 수 있다.
이러한 접합체의 형성 방법에 의해 접합되는 부재로서는, 예를 들어 트랜지스터, 다이오드, 메모리와 같은 반도체 소자, 수정(水晶) 발진자와 같은 압전 소자, 반사경, 광학 렌즈, 회절 격자, 광학 필터와 같은 광학 소자, 태양 전지와 같 은 광전 변환 소자, 반도체 기판과 그것에 탑재되는 반도체 소자, 절연성 기판과 배선 또는 전극, 잉크젯식 기록 헤드, 마이크로리액터, 마이크로미러와 같은 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 부품, 압력 센서, 가속도 센서와 같은 센서 부품, 반도체 소자나 전자 부품의 패키지 부품, 자기 기록 매체, 광 자기 기록매체, 광 기록 매체와 같은 기록 매체, 액정 표시 소자, 유기 EL 소자, 전기 영동 표시 소자와 같은 표시 소자용 부품, 연료 전지용 부품 등을 들 수 있다.
<액적 토출 헤드>
여기서는, 본 발명의 접합체의 형성 방법에 의해 형성된 접합체를 잉크젯식 기록 헤드에 적용한 경우의 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 접합체를 적용하여 얻어진 잉크젯식 기록 헤드(액적 토출 헤드)를 나타내는 분해 사시도, 도 6은 도 5에 나타낸 잉크젯식 기록 헤드의 주요부의 구성을 나타내는 단면도, 도 7은 도 5에 나타낸 잉크젯식 기록 헤드를 구비하는 잉크젯 프린터의 실시 형태를 나타내는 개략도이다. 또한, 도 5는 통상 사용되는 상태와는 상하 반대로 나타내져 있다.
도 5에 나타낸 잉크젯식 기록 헤드(10)는 도 7에 나타낸 바와 같은 잉크젯 프린터(9)에 탑재되어 있다.
도 7에 나타낸 잉크젯 프린터(9)는 장치 본체(92)를 구비하고 있고, 상부 후방에 기록 용지(P)를 설치하는 트레이(921)와, 하부 전방(前方)에 기록 용지(P)를 배출하는 배지구(922)와, 상부면에 조작 패널(97)이 설치되어 있다.
조작 패널(97)은 예를 들어, 액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이, LED 램 프 등으로 구성되고, 에러 메시지 등을 표시하는 표시부(도시 생략)와, 각종 스위치 등으로 구성되는 조작부(도시 생략)를 구비하고 있다.
또한, 장치 본체(92)의 내부에는, 주로, 왕복 이동하는 헤드 유닛(93)을 구비하는 인쇄 장치(인쇄 수단)(94)와, 기록 용지(P)를 1매씩 인쇄 장치(94)로 송출하는 급지 장치(급지 수단)(95)와, 인쇄 장치(94) 및 급지 장치(95)를 제어하는 제어부(제어 수단)(96)를 갖고 있다.
제어부(96)의 제어에 의해, 급지 장치(95)는 기록 용지(P)를 1매씩 간헐 송출한다. 이 기록 용지(P)는 헤드 유닛(93)의 하부 근방을 통과한다. 이 때, 헤드 유닛(93)이 기록 용지(P)의 송출 방향과 거의 직교하는 방향으로 왕복 이동하여, 기록 용지(P)로의 인쇄가 행해진다. 즉, 헤드 유닛(93)의 왕복 이동과 기록 용지(P)의 간헐 송출이 인쇄에서의 주주사 및 부주사로 되어, 잉크젯 방식의 인쇄가 행해진다.
인쇄 장치(94)는 헤드 유닛(93)과, 헤드 유닛(93)의 구동원으로 되는 캐리지 모터(941)와, 캐리지 모터(941)의 회전을 받아, 헤드 유닛(93)을 왕복 이동시키는 왕복 이동 기구(942)를 구비하고 있다.
헤드 유닛(93)은 그 하부에, 다수의 노즐 구멍(111)을 구비하는 잉크젯식 기록 헤드(10)(이하, 간단히 「헤드(10)」라고 함)와, 헤드(10)에 잉크를 공급하는 잉크 카트리지(931)와, 헤드(10) 및 잉크 카트리지(931)를 탑재한 캐리지(932)를 갖고 있다.
또한, 잉크 카트리지(931)로서, 옐로, 시안, 마젠타, 블랙(흑색)의 4색의 잉 크를 충전한 것을 사용함으로써, 풀 컬러 인쇄가 가능해진다.
왕복 이동 기구(942)는 그 양단(兩端)을 프레임(도시 생략)에 지지된 캐리지 가이드 축(943)과, 캐리지 가이드 축(943)과 평행하게 연장하는 타이밍 벨트(944)를 갖고 있다.
캐리지(932)는 캐리지 가이드 축(943)에 왕복 이동 가능하게 지지되는 동시에, 타이밍 벨트(944)의 일부에 고정되어 있다.
캐리지 모터(941)의 작동에 의해, 풀리(pulley)를 통하여 타이밍 벨트(944)를 정반대 주행시키면, 캐리지 가이드 축(943)으로 안내되어, 헤드 유닛(93)이 왕복 이동한다. 그리고, 이 왕복 이동 시에, 헤드(10)로부터 적절하게 잉크가 토출되어, 기록 용지(P)로의 인쇄가 행해진다.
급지 장치(95)는 그 구동원으로 되는 급지 모터(951)와, 급지 모터(951)의 작동에 의해 회전하는 급지 롤러(952)를 갖고 있다.
급지 롤러(952)는 기록 용지(P)의 송출 경로(기록 용지(P))를 사이에 두고 상하에 대향하는 종동 롤러(952a)와 구동 롤러(952b)로 구성되고, 구동 롤러(952b)는 급지 모터(951)에 연결되어 있다. 이에 따라, 급지 롤러(952)는 트레이(921)에 설치한 다수매의 기록 용지(P)를, 인쇄 장치(94)를 향하여 1매씩 송출할 수 있도록 되어 있다. 또한, 트레이(921) 대신에, 기록 용지(P)를 수용하는 급지 카세트를 착탈 가능하게 장착할 수 있는 구성일 수도 있다.
제어부(96)는 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터나 디지털 카메라 등의 호스트 컴퓨터로부터 입력된 인쇄 데이터에 의거하여, 인쇄 장치(94)나 급지 장치(95) 등을 제 어함으로써 인쇄를 행하는 것이다.
제어부(96)는 전부 도시하지 않지만, 주로, 각 부를 제어하는 제어 프로그램 등을 기억하는 메모리, 압전 소자(진동원)(14)를 구동하여, 잉크의 토출 타이밍을 제어하는 압전 소자 구동 회로, 인쇄 장치(94)(캐리지 모터(941))를 구동하는 구동 회로, 급지 장치(95)(급지 모터(951))를 구동하는 구동 회로, 및 호스트 컴퓨터로부터의 인쇄 데이터를 입수하는 통신 회로와, 이들에 전기적으로 접속되어, 각 부에서의 각종 제어를 행하는 CPU를 구비하고 있다.
또한, CPU에는, 예를 들어 잉크 카트리지(931)의 잉크 잔량, 헤드 유닛(93)의 위치 등을 검출 가능한 각종 센서 등이 각각 전기적으로 접속되어 있다.
제어부(96)는 통신 회로를 통하여, 인쇄 데이터를 입수하여 메모리에 저장한다. CPU는 이 인쇄 데이터를 처리하여, 이 처리 데이터 및 각종 센서로부터의 입력 데이터에 의거하여, 각 구동 회로에 구동 신호를 출력한다. 이 구동 신호에 의해 압전 소자(14), 인쇄 장치(94) 및 급지 장치(95)는 각각 작동한다. 이에 따라, 기록 용지(P)에 인쇄가 행해진다.
이하, 헤드(10)에 대해서, 도 5 및 도 6을 참조하면서 상세하게 설명한다.
헤드(10)는 노즐판(11)과, 잉크실 기판(12)과, 진동판(13)과, 진동판(13)에 접합된 압전 소자(진동원)(14)를 구비하는 헤드 본체(17)와, 이 헤드 본체(17)를 수납하는 기체(基體)(16)를 갖고 있다. 또한, 이 헤드(10)는 온 디맨드(on demand)형의 피에조 제트식 헤드를 구성한다.
노즐판(11)은 예를 들어, SiO2, SiN, 석영 유리와 같은 실리콘계 재료, Al, Fe, Ni, Cu 또는 이들을 포함하는 합금과 같은 금속계 재료, 알루미나, 산화철과 같은 산화물계 재료, 카본 블랙, 그라파이트와 같은 탄소계 재료 등으로 구성되어 있다.
이 노즐판(11)에는, 잉크 방울을 토출하기 위한 다수의 노즐 구멍(111)이 형성되어 있다. 이들 노즐 구멍(111) 사이의 피치는 인쇄 정밀도에 따라 적절하게 설정된다.
노즐판(11)에는, 잉크실 기판(12)이 고착(고정)되어 있다.
이 잉크실 기판(12)은 노즐판(11), 측벽(격벽)(122) 및 후술하는 진동판(13)에 의해, 복수의 잉크실(캐비티, 압력실)(121)과, 잉크 카트리지(931)로부터 공급되는 잉크를 저장하는 리저버(reservoir)실(123)과, 리저버실(123)로부터 각 잉크실(121)에, 각각 잉크를 공급하는 공급구(124)가 구획 형성되어 있다.
각 잉크실(121)은 각각 스트립(strip) 형상(직육면체 형상)으로 형성되고, 각 노즐 구멍(111)에 대응하여 배설되어 있다. 각 잉크실(121)은 후술하는 진동판(13)의 진동에 의해 용적 가변이며, 이 용적 변화에 의해, 잉크를 토출하도록 구성되어 있다.
잉크실 기판(12)을 얻기 위한 모재(母材)로서는, 예를 들어 실리콘 단결정 기판, 각종 유리 기판, 각종 수지 기판 등을 사용할 수 있다. 이들 기판은 모두 범용적인 기판이기 때문에, 이들 기판을 사용함으로써, 헤드(10)의 제조 비용을 저 감할 수 있다.
한편, 잉크실 기판(12)의 노즐판(11)과 반대 측에는, 진동판(13)이 접합되며, 진동판(13)의 잉크실 기판(12)과 반대 측에는, 복수의 압전 소자(14)가 설치되어 있다.
또한, 진동판(13)의 소정 위치에는, 진동판(13)의 두께 방향으로 관통하여 연통 구멍(131)이 형성되어 있다. 이 연통 구멍(131)을 통하여, 상술한 잉크 카트리지(931)로부터 리저버실(123)로, 잉크가 공급 가능하도록 되어 있다.
각 압전 소자(14)는 각각, 하부 전극(142)과 상부 전극(141) 사이에 압전체층(143)을 삽입하여 이루어지고, 각 잉크실(121)의 거의 중앙부에 대응하여 배설되어 있다. 각 압전 소자(14)는 압전 소자 구동 회로에 전기적으로 접속되고, 압전 소자 구동 회로의 신호에 의거하여 작동(진동, 변형)되도록 구성되어 있다.
각 압전 소자(14)는 각각, 진동원으로서 기능하고, 진동판(13)은 압전 소자(14)의 진동에 의해 진동하여, 잉크실(121)의 내부 압력을 순간적으로 높이도록 기능한다.
기체(16)는 예를 들어, 각종 수지 재료, 각종 금속 재료 등으로 구성되어 있고, 이 기체(16)에 노즐판(11)이 고정, 지지되어 있다. 즉, 기체(16)가 구비하는 오목부(161)에, 헤드 본체(17)를 수납한 상태에서, 오목부(161)의 외주부에 형성된 단차(162)에 의해 노즐판(11)의 에지(edge)부를 지지한다.
이상과 같은 노즐판(11)과 잉크실 기판(12)의 접합, 잉크실 기판(12)과 진동판(13)의 접합, 및 노즐판(11)과 기체(16)를 접합할 때에, 적어도 1개소(箇所)에 본 발명의 접합체의 형성 방법이 적용되어 있다.
환언하면, 노즐판(11)과 잉크실 기판(12)의 접합체, 잉크실 기판(12)과 진동판(13)의 접합체, 및 노즐판(11)과 기체(16)의 접합체 중, 적어도 1개소에 본 발명의 접합체가 적용되어 있다.
이러한 헤드(10)는 접합부의 접합 계면의 접합 강도 및 내(耐)약품성이 높아져 있고, 이에 따라, 각 잉크실(121)에 저장된 잉크에 대한 내구성 및 액밀성(液密性)이 높아져 있다. 그 결과, 헤드(10)는 신뢰성이 높은 것으로 된다.
또한, 매우 저온에서 신뢰성이 높은 접합을 할 수 있기 때문에, 선(線)팽창 계수가 상이한 재료일지라도 대(大)면적의 헤드를 형성할 수 있는 점에서도 유리하다.
이러한 헤드(10)는 압전 소자 구동 회로를 통하여 소정의 토출 신호가 입력되고 있지 않은 상태, 즉, 압전 소자(14)의 하부 전극(142)과 상부 전극(141) 사이에 전압이 인가되고 있지 않은 상태에서는, 압전체층(143)에 변형이 생기지 않는다. 따라서, 진동판(13)에도 변형이 생기지 않고, 잉크실(121)에는, 용적 변화가 생기지 않는다. 따라서, 노즐 구멍(111)으로부터 잉크 방울은 토출되지 않는다.
한편, 압전 소자 구동 회로를 통하여 소정의 토출 신호가 입력된 상태, 즉, 압전 소자(14)의 하부 전극(142)과 상부 전극(141) 사이에 일정 전압이 인가된 상태에서는, 압전체층(143)에 변형이 생긴다. 이에 따라, 진동판(13)이 크게 휘고, 잉크실(121)의 용적 변화가 생긴다. 이 때, 잉크실(121) 내의 압력이 순간적으로 높아져, 노즐 구멍(111)로부터 잉크 방울이 토출된다.
1회의 잉크의 토출이 종료되면, 압전 소자 구동 회로는 하부 전극(142)과 상부 전극(141) 사이로의 전압의 인가를 정지한다. 이에 따라, 압전 소자(14)는 거의 원래의 형상으로 되돌아오고, 잉크실(121)의 용적이 증대한다. 또한, 이 때, 잉크에는, 잉크 카트리지(931)로부터 노즐 구멍(111)을 향하는 압력(플러스 방향으로의 압력)이 작용하고 있다. 따라서, 공기가 노즐 구멍(111)으로부터 잉크실(121)로 유입되는 것이 방지되고, 잉크의 토출량에 적합한 양의 잉크가 잉크 카트리지(931)(리저버실(123))로부터 잉크실(121)로 공급된다.
이와 같이 하여, 헤드(10)에서, 인쇄하기를 원하는 위치의 압전 소자(14)에, 압전 소자 구동 회로를 통하여 토출 신호를 차례로 입력함으로써, 임의의(원하는) 문자나 도형 등을 인쇄할 수 있다.
또한, 헤드(10)는 압전 소자(14) 대신에 전기 열 변환 소자를 갖고 있을 수도 있다. 즉, 헤드(10)는 전기 열 변환 소자에 의한 재료의 열팽창을 이용하여 잉크를 토출하는 구성(소위, 「버블 제트 방식」(「버블 제트」는 등록상표))의 것일 수도 있다.
이러한 구성의 헤드(10)에서, 노즐판(11)에는, 발액성을 부여하는 것을 목적으로 형성된 피막(114)이 설치되어 있다. 이에 따라, 노즐 구멍(111)으로부터 잉크 방울이 토출될 때에, 이 노즐 구멍(111)의 주변에 잉크 방울이 잔존하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 그 결과, 노즐 구멍(111)으로부터 토출된 잉크 방울을 원하는 영역에 확실하게 착탄시킬 수 있다.
<배선 기판>
또한, 본 발명의 접합체를 배선 기판에 적용한 경우의 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 8은 본 발명의 접합체를 적용하여 얻어진 배선 기판을 나타내는 사시도이다.
도 8에 나타낸 배선 기판(410)은 절연 기판(413)과, 절연 기판(413) 상에 배설된 전극(412)과, 리드(414)와, 리드(414)의 일단(一端)에, 전극(412)과 대향하도록 설치된 전극(415)을 갖는다.
그리고, 전극(412)의 상면과, 전극(415)의 하면에는, 각각 접합막(3)이 형성되어 있다. 이들 전극(412)과 전극(415)은 상술한 본 발명의 접합체의 형성 방법에 의해 접합함으로써 결착된 접합막(3)을 통하여 접합되어 있다. 이에 따라, 전극(412, 415) 사이는 1층의 접합막(3)에 의해 강고하게 접합됨으로써, 각 전극(412, 415) 사이의 층간 박리 등이 확실하게 방지되는 동시에, 신뢰성이 높은 배선 기판(410)을 얻을 수 있다.
또한, 접합막(3)은 구리로 구성되기 때문에 각 전극(412, 415) 사이를 도통하는 배선으로서의 기능도 담당한다.
또한, 접합막(3)은, 상술한 바와 같이, 그 두께를 높은 정밀도로 용이하게 제어할 수 있다. 이에 따라, 배선 기판(410)은 치수 정밀도가 더 높은 것으로 되고, 각 전극(412, 415) 사이의 도전성도 용이하게 제어할 수 있다.
이상, 본 발명의 접합체의 형성 방법 및 접합체를, 도시한 실시 형태에 의거하여 설명했지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
예를 들어, 본 발명의 접합체의 형성 방법은, 상기 실시 형태 중, 임의의 1개 또는 2개 이상을 조합시킨 것일 수도 있다.
또한, 본 발명의 접합체의 형성 방법에서는, 필요에 따라, 1개 이상의 임의의 원하는 공정을 추가할 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 2개의 기판을 접합하는 경우에 대해서 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 3개 이상의 기판을 접합하는 경우에, 본 발명의 접합체의 형성 방법을 사용하도록 할 수도 있다.
[실시예]
다음으로, 본 발명의 구체적 실시예에 대해서 설명한다.
1. 접합체의 제조
(실시예 1)
우선, 기판으로서, 각각, 세로 20㎜×가로 20㎜×평균 두께 1㎜의 단결정 실리콘 기판, 및 세로 20㎜×가로 10㎜×평균 두께 1㎜의 단결정 실리콘 기판을 준비했다.
이어서, 각 기판의 표면에, 열산화 처리를 실시하여 100㎚의 열산화막을 형성하고, 또한 이 열산화막 상에 스퍼터링법을 이용하여 20㎚의 티탄 박막을 형성하여, 표면 처리를 행했다.
다음으로, 표면 처리를 행한 각 기판을, 각각, 도 3에 나타낸 성막 장치(200)의 챔버(211) 내에 수납하고, 원재료를 비스(2, 6-디메틸-2-(트리메틸실릴 옥시)-3, 5-헵타디오네이트)구리(II)(Cu(sopd)2)로 하고, MOCVD법을 이용하여, 평균 두께 100㎚의 구리와 유기 성분으로 구성되는 접합막을 성막했다. 또한, 성막 조건은 이하에 나타낸 바와 같다.
<성막 조건>
·챔버 내의 분위기: 질소 가스+수소 가스
·유기 금속 재료(원재료): Cu(sopd)2
·무화한 유기 금속 재료의 유량: 1g/min
·캐리어 가스: 질소 가스
·성막 시의 챔버 내의 압력: 20Torr
·성막 시의 수소 분압: 14Torr
·기판 홀더의 온도: 270℃
·처리 시간: 10분
이상과 같이 하여 성막된 접합막은 구리로 구성되어 있고, 2차 이온 질량 분석법(SIMS법)을 이용하여, 구리의 순도를 측정한 바, 원자비 98at.%이었다.
이러한 공정을 거쳐, 각 단결정 실리콘 기판 상에, 각각, 구리와 유기 성분으로 구성되는 접합막을 형성했다.
다음으로, 각 단결정 실리콘 기판이 각각 구비하는 접합막끼리가 서로 접촉하도록, 단결정 실리콘 기판끼리를 중첩했다.
다음으로, 이 상태에서, 이들 기판끼리에, 50㎫의 압축력을 부여하면서, 175 ℃로 접합막을 가열하고, 압축력의 부여를 5분간 유지하여, 각 기판에 형성된 접합막끼리를 결착시킴으로써, 상기 식 1을 만족하는 조건 하에서, 결착된 접합막을 통하여 각 기판이 접합된 접합체를 얻었다.
(실시예 2∼7)
압축력의 부여를 유지하는 시간 및 접합막을 가열하는 온도를, 각각 표 1에 나타낸 조건으로 변경한 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 접합체를 얻었다.
또한, 이들 조건은 모두, 상기 식 1을 만족하는 것이었다.
(실시예 8)
각 기판 상에, 구리와 유기 성분으로 구성되는 접합막을 성막할 때의 성막 조건을 이하에 나타낸 바와 같이 변경한 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 접합체를 얻었다.
<성막 조건>
·챔버 내의 분위기: 질소 가스+수소 가스
·유기 금속 재료(원재료): Cu(sopd)2
·무화한 유기 금속 재료의 유량: 1g/min
·캐리어 가스: 질소 가스
·성막 시의 챔버 내의 압력: 15Torr
·성막 시의 수소 분압: 8Torr
·기판 홀더의 온도: 270℃
·처리 시간: 10분
이상과 같이 하여 성막된 접합막은 구리로 구성되어 있고, 2차 이온 질량 분석법(SIMS법)을 이용하여, 구리의 순도를 측정한 바, 90at.%이었다.
(실시예 9∼16)
압축력의 부여를 유지하는 시간 및 접합막을 가열하는 온도를, 각각 표 1에 나타낸 조건으로 변경한 이외에는, 상기 실시예 8과 동일하게 하여 접합체를 얻었다.
또한, 이들 조건은 모두, 상기 식 1을 만족하는 것이었다.
(비교예 1∼5)
압축력의 부여를 유지하는 시간 및 접합막을 가열하는 온도를, 각각 표 1에 나타낸 조건으로 변경한 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 접합체를 얻었다.
또한, 이들 조건은 모두, 상기 식 1을 만족하지 않는 것이었다.
(비교예 6∼12)
압축력의 부여를 유지하는 시간 및 접합막을 가열하는 온도를, 각각 표 1에 나타낸 조건으로 변경한 이외에는, 상기 실시예 8과 동일하게 하여 접합체를 얻었다.
또한, 이들 조건은 모두, 상기 식 1을 만족하지 않는 것이었다.
2. 접합체의 평가
2.1 박리의 유무의 평가
각 실시예 및 각 비교예에서 얻어진 접합체에 대해서, 각각, 접합막끼리 사이에서의 박리의 유무를 확인했다. 그리고, 접합막끼리 사이에서의 박리의 유무에 따라서 이하와 같이 평가했다.
<박리의 유무의 평가 기준>
○: 접합막끼리 사이에서 박리가 확인되지 않는다.
×: 접합막끼리 사이에서 박리가 확인된다.
2.2 저항율의 평가
각 실시예 및 각 비교예에서 얻어진 접합체에 대해서, 종방향의 단부에, 각각, 전극을 설치하고, 전극끼리 사이의 저항율을 측정함으로써, 접합체의 저항율을 구했다. 그리고, 측정한 저항율을 이하의 기준에 따라서 평가했다.
<저항율의 평가 기준>
◎: 1×10-5Ω·㎝ 미만
○: 1×10-5Ω·㎝ 이상, 1×10-3Ω·㎝ 미만
△: 1×10-3Ω·㎝ 이상, 1×10-1Ω·㎝ 미만
×: 1×10-1Ω·㎝ 이상
이상, 2.1∼2.2의 각 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure 112009003182771-PAT00001
표 1로부터 명백한 바와 같이, 각 비교예에서 얻어진 접합체에서는, 모두, 접합막끼리 사이에서의 박리가 확인되었지만, 이에 대하여, 각 실시예에서 얻어진 접합체에서는, 모두 접합막끼리 사이에서의 박리가 확인되지 않았다.
또한, 각 실시예에서 얻어진 접합체에서는, 각 비교예에서 얻어진 접합체와 비교하여, 저항율이 낮아, 우수한 도전체 특성을 나타냈다.
도 1은 본 발명의 접합체의 형성 방법을 설명하기 위한 도면(종단면도).
도 2는 본 발명의 접합체의 형성 방법을 설명하기 위한 도면(종단면도).
도 3은 구리와 유기 성분으로 구성되는 접합막을 형성할 때에 사용되는 성막 장치를 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 4는 접합막끼리가 결착할 때의 온도와 시간의 관계를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 접합체를 적용하여 얻어진 잉크젯식 기록 헤드(액적 토출 헤드)를 나타내는 분해 사시도.
도 6은 도 5에 나타낸 잉크젯식 기록 헤드의 주요부의 구성을 나타내는 단면도.
도 7은 도 5에 나타낸 잉크젯식 기록 헤드를 구비하는 잉크젯 프린터의 실시 형태를 나타내는 개략도.
도 8은 본 발명의 접합체를 적용하여 얻어진 배선 기판을 나타내는 사시도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2: 기판 21: 제 1 기판
22: 제 2 기판 3, 31, 32: 접합막
5: 접합체 200: 성막 장치
211: 챔버 212: 기판 홀더
221: 셔터 230: 배기 수단
231: 배기 라인 232: 펌프
233: 밸브 260: 유기 금속 재료 공급 수단
261: 가스 공급 라인 262: 저장조
263: 밸브 264: 펌프
265: 가스 봄베 270: 가스 공급 수단
271: 가스 공급 라인 273: 밸브
274: 펌프 275: 가스 봄베
10: 잉크젯식 기록 헤드 11: 노즐판
111: 노즐 구멍 114: 피막
12: 잉크실 기판 121: 잉크실
122: 측벽 123: 리저버실
124: 공급구 13: 진동판
131: 연통 구멍 14: 압전 소자
141: 상부 전극 142: 하부 전극
143: 압전체층 16: 기체
161: 오목부 162: 단차
17: 헤드 본체 9: 잉크젯 프린터
92: 장치 본체 921: 트레이
922: 배지구 93: 헤드 유닛
931: 잉크 카트리지 932: 캐리지
94: 인쇄 장치 941: 캐리지 모터
942: 왕복 이동 기구 943: 캐리지 가이드축
944: 타이밍 벨트 95: 급지 장치
951: 급지 모터 952: 급지 롤러
952a: 종동 롤러 952b: 구동 롤러
96: 제어부 97: 조작 패널
P: 기록 용지 410: 배선 기판
412: 전극 413: 절연 기판
414: 리드 415: 전극

Claims (19)

  1. 제 1 기재(基材) 및 제 2 기재 상에, 각각, 화학적 기상 성막법을 이용하여, 구리와 유기 성분으로 구성되고, 상기 구리의 함유율이 원자비로 90at.% 이상이며 99at% 미만인 접합막을 형성하는 공정과,
    상기 접합막끼리가 대향하도록 하여, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재끼리를 접촉시킨 상태에서, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재 사이에 압축력을 부여하여, 상기 접합막끼리를 결착(結着)시킴으로써 접합체를 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합막을 형성하는 공정에서, 상기 접합막은 그 표면 조도(粗度)(Ra)(JIS B 0601에 규정)가 1∼30㎚로 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 접합체를 얻는 공정에서, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재 사이에 부여하는 압축력은 1∼100㎫인 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합체를 얻는 공정에서, 상기 압축력을 부여하는 시간은 5∼180분인 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합체를 얻는 공정에서, 상기 접합막을 가열하는 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 접합막을 가열하는 온도는 90∼200℃인 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 접합체를 얻는 공정에서, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재 사이에 부여하는 압축력의 크기를 50[㎫]로 하고, 상기 압축력을 부여하는 시간을 Y[분]으로 하고, 상기 접합막을 가열하는 온도를 T[K]로 하고, 상기 구리의 함유율을 X[at.%]로 하며, 기체 정수를 R[J/(㏖·K)]로 한 때에, 1/Y≥1.43×109exp[-6.60×10-2(100-X)-82×103/RT]로 되는 관계를 만족하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합체를 얻는 공정에서, 상기 압축력의 부여는 대기 분위기 중에서 행해지는 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합막은 유기 금속 재료를 원재료로서 사용하는 유기 금속 화학 기상 성막법에 의해 성막되는 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기 금속 재료는 금속 착체(錯體)인 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 유기 성분은 상기 유기 금속 재료에 포함되는 유기물의 일부가 잔존한 것인 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합막의 평균 두께는 1∼1000㎚인 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기재 및 제 2 기재는 각각, 판 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기재 및 제 2 기재 중 적어도 상기 접합막을 형성하는 부분은 실리콘 재료, 금속 재료 또는 유리 재료를 주재료로 하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기재 및 제 2 기재의 상기 접합막을 구비하는 면에는, 미리, 상기 접합막과의 밀착성을 높이는 표면 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 표면 처리는 플라스마 처리인 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기재 및 제 2 기재와, 상기 제 1 기재 및 제 2 기재에 설치된 각 상기 접합막과의 사이에, 각각, 중간층이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 체의 형성 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 중간층은 산화물계 재료를 주재료로 하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합체의 형성 방법.
  19. 제 1 항에 기재된 접합체의 형성 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 접합체.
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