JPH07307260A - 接合体及びその形成法 - Google Patents
接合体及びその形成法Info
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- JPH07307260A JPH07307260A JP9970794A JP9970794A JPH07307260A JP H07307260 A JPH07307260 A JP H07307260A JP 9970794 A JP9970794 A JP 9970794A JP 9970794 A JP9970794 A JP 9970794A JP H07307260 A JPH07307260 A JP H07307260A
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- metal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 導電体薄膜とガラス等の絶縁体とを陽極接合
して作成する接合体において、陽極接合時に発生する導
電体薄膜の酸化を防止し、強固な接合の得られる接合体
及びその形成方法を提供する。 【構成】 基板１上に非酸化性金属１２を薄膜形成する
工程と、該非酸化性金属の薄膜１２上に酸化性金属１３
を薄膜形成する工程と、該基板を加熱し前記非酸化性金
属１２と前記酸化性金属１３の合金薄膜を形成する工程
と、該合金薄膜と、可動イオンを有する絶縁体４とを陽
極接合する工程と、により形成された接合体及びその形
成方法。
して作成する接合体において、陽極接合時に発生する導
電体薄膜の酸化を防止し、強固な接合の得られる接合体
及びその形成方法を提供する。 【構成】 基板１上に非酸化性金属１２を薄膜形成する
工程と、該非酸化性金属の薄膜１２上に酸化性金属１３
を薄膜形成する工程と、該基板を加熱し前記非酸化性金
属１２と前記酸化性金属１３の合金薄膜を形成する工程
と、該合金薄膜と、可動イオンを有する絶縁体４とを陽
極接合する工程と、により形成された接合体及びその形
成方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は接合体、特に陽極接合法
を用いて形成する導電体薄膜とガラスとの接合体、及び
その形成方法に関するものである。
を用いて形成する導電体薄膜とガラスとの接合体、及び
その形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガラスと導電体材料との接合を行
う方法としては、ガラスを高温加熱し液状にし金属に接
着する、あるいは接着剤による接合が用いられてきた。
う方法としては、ガラスを高温加熱し液状にし金属に接
着する、あるいは接着剤による接合が用いられてきた。
【０００３】しかしながら、高温加熱ではガラスを液状
になる温度まで加熱する必要があり、ガラスの原形をと
どめることができない。また、接着剤を用いる方法で
は、接合体の使用可能温度範囲が狭く、かつ低温であ
り、また経時変化等の問題がある、また、これら接着方
法では接合時の接合寸法精度を保った精密な接合は期待
できない。
になる温度まで加熱する必要があり、ガラスの原形をと
どめることができない。また、接着剤を用いる方法で
は、接合体の使用可能温度範囲が狭く、かつ低温であ
り、また経時変化等の問題がある、また、これら接着方
法では接合時の接合寸法精度を保った精密な接合は期待
できない。
【０００４】これに対して、陽極接合法では、熱膨張係
数の比較的近いガラスと導電体材料を２００〜４００℃
と比較的低温で、数十〜数ｋＶ程度の電圧を印加するこ
とにより接合できるために、上述の問題点が解消される
（Ｇ．Ｗａｌｌｉｓ ｅｔａｌ．，“Ｆｉｅｌｄ Ａｓ
ｓｉｓｔｅｄ Ｇｌａｓｓ−Ｍｅｔａｌ Ｓｅａｌｉｎ
ｇ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．４０，Ｎ
ｏ．１０，ｐｐ３９４６−３９４９，１９６９）。導電
体材料とガラスの熱膨張係数差が大きい場合には導電体
薄膜を用いることにより接合することが可能である（須
田 他：”マロリー接着法による機密シール技術”、東
北大学科学計測研究会報告、第３３巻、第１号、ｐｐ．
１６５〜１７５、１９８４）。導電体薄膜はガラス、半
導体、金属等の様々な基板上に真空蒸着法を用いること
により形成でき、導電体薄膜を介してガラスと多種類の
基板との接合体を形成することが可能となる。これによ
り、導電体薄膜とガラスとの陽極接合を行い、真空管、
マクロメカニクスデバイス、光学品等の様々な分野への
応用が期待できる。
数の比較的近いガラスと導電体材料を２００〜４００℃
と比較的低温で、数十〜数ｋＶ程度の電圧を印加するこ
とにより接合できるために、上述の問題点が解消される
（Ｇ．Ｗａｌｌｉｓ ｅｔａｌ．，“Ｆｉｅｌｄ Ａｓ
ｓｉｓｔｅｄ Ｇｌａｓｓ−Ｍｅｔａｌ Ｓｅａｌｉｎ
ｇ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．４０，Ｎ
ｏ．１０，ｐｐ３９４６−３９４９，１９６９）。導電
体材料とガラスの熱膨張係数差が大きい場合には導電体
薄膜を用いることにより接合することが可能である（須
田 他：”マロリー接着法による機密シール技術”、東
北大学科学計測研究会報告、第３３巻、第１号、ｐｐ．
１６５〜１７５、１９８４）。導電体薄膜はガラス、半
導体、金属等の様々な基板上に真空蒸着法を用いること
により形成でき、導電体薄膜を介してガラスと多種類の
基板との接合体を形成することが可能となる。これによ
り、導電体薄膜とガラスとの陽極接合を行い、真空管、
マクロメカニクスデバイス、光学品等の様々な分野への
応用が期待できる。
【０００５】陽極接合では、導電体薄膜としてはＡｌ，
Ｔｉ等の酸化物を比較的容易に形成する材料（酸化性金
属材料）が用いられるが、Ａｕ，Ｐｔ等の酸化しない、
あるいはＣｏ，Ｍｏ等の酸化しにくい、更にガラス中に
拡散してしまうＡｇ等の導電体金属材料（非酸化性金属
材料）は用いることができない。
Ｔｉ等の酸化物を比較的容易に形成する材料（酸化性金
属材料）が用いられるが、Ａｕ，Ｐｔ等の酸化しない、
あるいはＣｏ，Ｍｏ等の酸化しにくい、更にガラス中に
拡散してしまうＡｇ等の導電体金属材料（非酸化性金属
材料）は用いることができない。
【０００６】陽極接合法によりガラスと基板上に形成し
た導電体薄膜を接合する場合、両者の面粗度が１００ｎ
ｍ以下が好ましい。接合する面の凹凸が大きいと接合に
寄与する実行面積が凸部での接触部分のみとなり、接合
強度が低下する。
た導電体薄膜を接合する場合、両者の面粗度が１００ｎ
ｍ以下が好ましい。接合する面の凹凸が大きいと接合に
寄与する実行面積が凸部での接触部分のみとなり、接合
強度が低下する。
【０００７】導電体薄膜は、抵抗加熱蒸着法、スパッタ
リング法、電子ビーム蒸着法等の真空蒸着法により形成
される。一般的に薄膜の厚みが増すにつれ薄膜表面の表
面荒さが増し、薄膜化することにより表面は平滑にな
る。しかし、薄膜化により導電体薄膜の抵抗値が上昇
し、陽極接合時の電圧印加の際に導電体薄膜が破損する
可能性があり、極端に薄膜化することはできない。よっ
て、導電体薄膜としては体積抵抗率の低い材料が好まし
い。
リング法、電子ビーム蒸着法等の真空蒸着法により形成
される。一般的に薄膜の厚みが増すにつれ薄膜表面の表
面荒さが増し、薄膜化することにより表面は平滑にな
る。しかし、薄膜化により導電体薄膜の抵抗値が上昇
し、陽極接合時の電圧印加の際に導電体薄膜が破損する
可能性があり、極端に薄膜化することはできない。よっ
て、導電体薄膜としては体積抵抗率の低い材料が好まし
い。
【０００８】Ａｌは抵抗が小さく導電体薄膜の膜厚を薄
膜化し易く、また様々なデバイスに適合し易い導電体材
料でもある。
膜化し易く、また様々なデバイスに適合し易い導電体材
料でもある。
【０００９】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、Ａ
ｌは陽極接合時に、ガラス中への引き込み、及びＡｌの
表面酸化が起こる。（Ｐ．Ｂ．ＤｅＮｅｅ，“Ｌｏｗ
Ｅｎｅｒｇｙ Ｍｅｔａｌ−Ｇｌａｓｓ Ｂｏｎｄｉｎ
ｇ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｎｏ．４０，ｐｐ５
３９６−５３９７，１９６９）。Ａｌ薄膜を用いる場合
には、Ａｌ薄膜が酸化されＡｌ酸化物が形成される。陽
極接合時間の経過と共にＡｌ薄膜の酸化が促進され、Ａ
ｌ酸化物の面積は大きくなる。
ｌは陽極接合時に、ガラス中への引き込み、及びＡｌの
表面酸化が起こる。（Ｐ．Ｂ．ＤｅＮｅｅ，“Ｌｏｗ
Ｅｎｅｒｇｙ Ｍｅｔａｌ−Ｇｌａｓｓ Ｂｏｎｄｉｎ
ｇ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｎｏ．４０，ｐｐ５
３９６−５３９７，１９６９）。Ａｌ薄膜を用いる場合
には、Ａｌ薄膜が酸化されＡｌ酸化物が形成される。陽
極接合時間の経過と共にＡｌ薄膜の酸化が促進され、Ａ
ｌ酸化物の面積は大きくなる。
【００１０】図２（Ｃ）に青板ガラス上に形成したＡｌ
薄膜（膜厚１０００Å）を青板ガラスに陽極接合した接
合体のＡｌ接合面の光学顕微鏡写真を示す。陽極接合の
条件は接合温度を３５０℃、印加電圧を３００Ｖとし３
０分間電圧を印加し接合した。Ａｌ薄膜の反射像を観察
しているために光が透過した部分は黒く見える。黒く見
える箇所は写真では示さないが透過光による顕微鏡観察
により光は透過しており、Ａｌの酸化が起こった箇所で
ある。前記接合体をせん断し、Ａｌとガラスとの接合面
を観察したところ、Ａｌ酸化が起こった部分はガラスと
接合していなかった。すなわち、Ａｌの酸化は接合に寄
与せず、Ａｌとガラスとの接合する面積を減少させる。
すなわち、有効接合面積を小さくし、接合強度を低下さ
せる原因となる。
薄膜（膜厚１０００Å）を青板ガラスに陽極接合した接
合体のＡｌ接合面の光学顕微鏡写真を示す。陽極接合の
条件は接合温度を３５０℃、印加電圧を３００Ｖとし３
０分間電圧を印加し接合した。Ａｌ薄膜の反射像を観察
しているために光が透過した部分は黒く見える。黒く見
える箇所は写真では示さないが透過光による顕微鏡観察
により光は透過しており、Ａｌの酸化が起こった箇所で
ある。前記接合体をせん断し、Ａｌとガラスとの接合面
を観察したところ、Ａｌ酸化が起こった部分はガラスと
接合していなかった。すなわち、Ａｌの酸化は接合に寄
与せず、Ａｌとガラスとの接合する面積を減少させる。
すなわち、有効接合面積を小さくし、接合強度を低下さ
せる原因となる。
【００１１】また、酸化箇所は電気絶縁性となり、Ａｌ
薄膜の電気導電性を低減することになり、接合時に印加
される電圧を接合する全面に渡り安定して保持すること
が困難となる。
薄膜の電気導電性を低減することになり、接合時に印加
される電圧を接合する全面に渡り安定して保持すること
が困難となる。
【００１２】陽極接合可能な導電体薄膜は酸化性金属で
あり、Ａｌ薄膜のみならず陽極接合に用いる導電体薄膜
に共通の課題である。
あり、Ａｌ薄膜のみならず陽極接合に用いる導電体薄膜
に共通の課題である。
【００１３】陽極接合に用いる導電体薄膜の酸化を防止
することは、接合強度の低下を抑えると共に、安定した
接合を行う上で重要となる。
することは、接合強度の低下を抑えると共に、安定した
接合を行う上で重要となる。
【００１４】（発明の目的）本発明は上記問題点に鑑
み、陽極接合時に発生する導電体薄膜の酸化を防止し、
より強固な接合の得られる接合体及びその形成法を提供
することを目的とする。
み、陽極接合時に発生する導電体薄膜の酸化を防止し、
より強固な接合の得られる接合体及びその形成法を提供
することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するための手段として、基板上に形成した導電体薄膜
と、可動イオンを有する絶縁体とを陽極接合により接合
してなる接合体であって、該導電体薄膜が非酸化性金属
と酸化性金属との合金よりなる接合体を提供するもので
ある。
成するための手段として、基板上に形成した導電体薄膜
と、可動イオンを有する絶縁体とを陽極接合により接合
してなる接合体であって、該導電体薄膜が非酸化性金属
と酸化性金属との合金よりなる接合体を提供するもので
ある。
【００１６】また、前記非酸化性金属がＡｕ，Ｃｕまた
はＰｔよりなり、前記酸化性金属はＡｌ，Ｔｉ，Ｎｉま
たはＳｉよりなる金属である。
はＰｔよりなり、前記酸化性金属はＡｌ，Ｔｉ，Ｎｉま
たはＳｉよりなる金属である。
【００１７】また、前記接合体の形成法は、基板上に非
酸化性金属を薄膜形成する工程と、該非酸化性金属の薄
膜上に酸化性金属を薄膜形成する工程と、該基板を加熱
し前記非酸化性金属と前記酸化性金属の合金薄膜を形成
する工程と、該合金薄膜と可動イオンを有する絶縁体を
陽極接合する工程により形成する。
酸化性金属を薄膜形成する工程と、該非酸化性金属の薄
膜上に酸化性金属を薄膜形成する工程と、該基板を加熱
し前記非酸化性金属と前記酸化性金属の合金薄膜を形成
する工程と、該合金薄膜と可動イオンを有する絶縁体を
陽極接合する工程により形成する。
【００１８】また、前記非酸化性金属の薄膜上に酸化性
金属を薄膜形成する工程において、該酸化性金属の膜厚
は前記非酸化性金属の膜厚より薄く形成する。
金属を薄膜形成する工程において、該酸化性金属の膜厚
は前記非酸化性金属の膜厚より薄く形成する。
【００１９】以下、本発明の手段を更に詳細に説明す
る。
る。
【００２０】非酸化性金属としては、体積抵抗率の小さ
いＡｕ，Ｃｕ及びＰｔが好ましく、酸化性金属として可
動イオンを含む絶縁体との陽極接合が比較的低い温度で
可能なＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉが好ましい。
いＡｕ，Ｃｕ及びＰｔが好ましく、酸化性金属として可
動イオンを含む絶縁体との陽極接合が比較的低い温度で
可能なＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉが好ましい。
【００２１】図１は本発明の接合体を形成する陽極接合
装置を示す概略図であり、また本発明の接合体の実施形
態も示している。非酸化性金属薄膜１２を蒸着し、継い
で酸化性金属薄膜１３を蒸着した基板１をヒーター付き
プラテン２０に設置し、可動イオンを含む絶縁体４を接
する。陽極接合用の直流電源２１と前記２層の導電体薄
膜に電気的に接続している針状電極２２、及び絶縁体４
に電気的に接続している針状電極２３との間をリード線
２４にて電気的に接続する。プラテン２０を加熱し、酸
化性金属薄膜１３と非酸化性金属薄膜１２の合金を形成
した後に、所望の接合温度にし、スイッチを入れ絶縁体
４と導電体薄膜を蒸着した基板１を陽極接合する。合金
を形成する為に予め熱処理炉等にて加熱し合金を形成し
ても良い。
装置を示す概略図であり、また本発明の接合体の実施形
態も示している。非酸化性金属薄膜１２を蒸着し、継い
で酸化性金属薄膜１３を蒸着した基板１をヒーター付き
プラテン２０に設置し、可動イオンを含む絶縁体４を接
する。陽極接合用の直流電源２１と前記２層の導電体薄
膜に電気的に接続している針状電極２２、及び絶縁体４
に電気的に接続している針状電極２３との間をリード線
２４にて電気的に接続する。プラテン２０を加熱し、酸
化性金属薄膜１３と非酸化性金属薄膜１２の合金を形成
した後に、所望の接合温度にし、スイッチを入れ絶縁体
４と導電体薄膜を蒸着した基板１を陽極接合する。合金
を形成する為に予め熱処理炉等にて加熱し合金を形成し
ても良い。
【００２２】２層膜の導電体薄膜を合金にする為の温度
は、用いる非酸化性金属と酸化性金属により異なる。例
えばＡｕ及びＡｌを用いる場合には、１００℃程度の温
度にてＡｌがＡｕに拡散し合金を形成するが、一般的に
は陽極接合温度として２００℃以上が必要な為に、より
安定な合金を形成するには接合温度と同等、もしくはそ
れ以上の温度の合金化の為の熱処理を行う。Ａｕを非酸
化性金属として用いる場合の合金化の熱処理温度は、Ａ
ｌ，Ｔｉでは２００℃以上、Ｓｉでは３５０℃以上、Ｎ
ｉでは４００℃となる。ＰｔとＡｌでは３５０℃以上が
必要である。ＣｕとＡｌでは２００℃あれば良い。２層
薄膜の合金化の為の拡散温度についてはＰＯＡＴＥ等に
よるＴＨＩＮ ＦＩＬＭＳ−ＩＮＴＥＲＤＩＦＦＵＳＩ
ＯＮ ＡＮＤ ＲＥＡＣＴＩＯＮＳ（１９７８ ｂｙ
Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．）を参
照されたい。
は、用いる非酸化性金属と酸化性金属により異なる。例
えばＡｕ及びＡｌを用いる場合には、１００℃程度の温
度にてＡｌがＡｕに拡散し合金を形成するが、一般的に
は陽極接合温度として２００℃以上が必要な為に、より
安定な合金を形成するには接合温度と同等、もしくはそ
れ以上の温度の合金化の為の熱処理を行う。Ａｕを非酸
化性金属として用いる場合の合金化の熱処理温度は、Ａ
ｌ，Ｔｉでは２００℃以上、Ｓｉでは３５０℃以上、Ｎ
ｉでは４００℃となる。ＰｔとＡｌでは３５０℃以上が
必要である。ＣｕとＡｌでは２００℃あれば良い。２層
薄膜の合金化の為の拡散温度についてはＰＯＡＴＥ等に
よるＴＨＩＮ ＦＩＬＭＳ−ＩＮＴＥＲＤＩＦＦＵＳＩ
ＯＮ ＡＮＤ ＲＥＡＣＴＩＯＮＳ（１９７８ ｂｙ
Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．）を参
照されたい。
【００２３】２層構成の導電体薄膜の酸化性金属薄膜部
分を少なくし合金化することにより、陽極接合時の接合
面での酸化を低減できる。この為に熱処理後に酸化性金
属が非酸化性金属薄膜中に拡散するように、酸化性金属
の膜厚が前記非酸化性金属の膜厚より薄く形成すること
が好ましい。
分を少なくし合金化することにより、陽極接合時の接合
面での酸化を低減できる。この為に熱処理後に酸化性金
属が非酸化性金属薄膜中に拡散するように、酸化性金属
の膜厚が前記非酸化性金属の膜厚より薄く形成すること
が好ましい。
【００２４】導電体薄膜の形成法としては、真空蒸着法
を用いて行う。真空蒸着法としては抵抗加熱蒸着、電子
ビーム蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａ
ｌｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等がある。
を用いて行う。真空蒸着法としては抵抗加熱蒸着、電子
ビーム蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａ
ｌｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等がある。
【００２５】また、接合される絶縁体材料はパイレック
スガラス、青板ガラス等の可動イオンを含む面精度の良
い板上の絶縁体を用いる。絶縁体の面粗度は前述したよ
うに接合面積に反映される。このため好ましくは１００
ｎｍ以下のものを用いる。導電体薄膜を形成する基板
は、半導体、絶縁体等様々な材料を用いることが可能で
ある。前記基板においても同様に面粗度は、１００ｎｍ
以下のものを用いることが好ましい。
スガラス、青板ガラス等の可動イオンを含む面精度の良
い板上の絶縁体を用いる。絶縁体の面粗度は前述したよ
うに接合面積に反映される。このため好ましくは１００
ｎｍ以下のものを用いる。導電体薄膜を形成する基板
は、半導体、絶縁体等様々な材料を用いることが可能で
ある。前記基板においても同様に面粗度は、１００ｎｍ
以下のものを用いることが好ましい。
【００２６】また、導電体薄膜と基板との密着力が弱い
場合には、導電体薄膜を基板上に形成する前にＣｒ，Ｔ
ｉ等の絶縁体、半導体等の何れの基板においても強固な
密着が可能な密着層１５を設ける必要がる。
場合には、導電体薄膜を基板上に形成する前にＣｒ，Ｔ
ｉ等の絶縁体、半導体等の何れの基板においても強固な
密着が可能な密着層１５を設ける必要がる。
【００２７】
【作用】上述のように構成された本発明の接合体は、基
板上に形成した導電体薄膜と可動イオンを有する絶縁体
との陽極接合により接合してなる接合体であって、該導
電体薄膜が非酸化性金属と酸化性金属との合金よりな
る。すなわち、陽極接合時に発生する導電体薄膜の酸化
を防止し、接合面積を減少させることなく、接合時の前
記導電体薄膜の電気導電性を保持し安定した接合、且つ
強固な接合を行うことができる。
板上に形成した導電体薄膜と可動イオンを有する絶縁体
との陽極接合により接合してなる接合体であって、該導
電体薄膜が非酸化性金属と酸化性金属との合金よりな
る。すなわち、陽極接合時に発生する導電体薄膜の酸化
を防止し、接合面積を減少させることなく、接合時の前
記導電体薄膜の電気導電性を保持し安定した接合、且つ
強固な接合を行うことができる。
【００２８】
【実施例】以下に本発明の実施例に基づき更に詳細に説
明する。
明する。
【００２９】（第１実施例）図１に本実施例の接合体の
構成及び陽極接合装置の概略構成図を示す。
構成及び陽極接合装置の概略構成図を示す。
【００３０】本実施例の接合体の構成は以下の通りであ
る。
る。
【００３１】基板１：パイレックスガラス（ＨＯＹＡ社
製コーニング＃７７４０） １２ｍｍ×３０ｍｍ×０．５ｍｍ（厚さ） 酸化性金属薄膜１３：Ａｌ 非酸化性金属薄膜１２：Ａｕ 密着層１５：Ｃｒ（膜厚５ｎｍ） 絶縁体４：パイレックスガラス（ＨＯＹＡ社製コーニン
グ＃７７４０） １２ｍｍ×３０ｍｍ×０．５ｍｍ（厚さ） 接合体の形成に当たり、導電体薄膜Ｃｒ，Ａｕ，Ａｌは
電子ビーム蒸着法を用いて、同一真空中で順次成膜を行
った。密着層はＡｕ薄膜のガラスとの密着力が弱いため
に導入した薄膜層である。下記の表１に、実施例として
用いた２つの試料（ａ），（ｂ）のＡｕ及びＡｌの夫々
の膜厚を示す。ＡｕとＡｌの膜厚の和が１００ｎｍで一
定とした。また、比較としてＡｌ薄膜１００ｎｍのみの
試料（ｃ）も作製した。
製コーニング＃７７４０） １２ｍｍ×３０ｍｍ×０．５ｍｍ（厚さ） 酸化性金属薄膜１３：Ａｌ 非酸化性金属薄膜１２：Ａｕ 密着層１５：Ｃｒ（膜厚５ｎｍ） 絶縁体４：パイレックスガラス（ＨＯＹＡ社製コーニン
グ＃７７４０） １２ｍｍ×３０ｍｍ×０．５ｍｍ（厚さ） 接合体の形成に当たり、導電体薄膜Ｃｒ，Ａｕ，Ａｌは
電子ビーム蒸着法を用いて、同一真空中で順次成膜を行
った。密着層はＡｕ薄膜のガラスとの密着力が弱いため
に導入した薄膜層である。下記の表１に、実施例として
用いた２つの試料（ａ），（ｂ）のＡｕ及びＡｌの夫々
の膜厚を示す。ＡｕとＡｌの膜厚の和が１００ｎｍで一
定とした。また、比較としてＡｌ薄膜１００ｎｍのみの
試料（ｃ）も作製した。
【００３２】
【表１】 上記の表の各々の試料について、図１における陽極接合
装置を用い陽極接合を行った。接合条件は以下の通りで
ある。
装置を用い陽極接合を行った。接合条件は以下の通りで
ある。
【００３３】接合体温度：３５０℃ 接合時の印加電圧：３００Ｖ 接合時間：３０分 本発明の接合体では、導電体薄膜として２層構成を用い
た。合金化の為の熱処理は陽極接合する際のプラテンの
加熱温度により行った。Ａｌの膜厚をＡｕの膜厚に比べ
て薄くし、接合温度３５０℃での合金化を容易にした。
た。合金化の為の熱処理は陽極接合する際のプラテンの
加熱温度により行った。Ａｌの膜厚をＡｕの膜厚に比べ
て薄くし、接合温度３５０℃での合金化を容易にした。
【００３４】接合後の絶縁体４と導電体薄膜の接合面の
光学顕微鏡写真を図３に示す。導電体薄膜の反射像を観
察しているために光が透過した部分は黒く見え、酸化が
起こった箇所である。図２（ａ）は試料（ａ）、図２
（ｂ）は試料（ｂ）、比較として図２（ｃ）は試料
（ｃ）の写真である。倍率は全て２００倍となってい
る。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）より明らかなように、
本発明の接合体では、酸化箇所の数及び大きさ共に少な
くなっている。
光学顕微鏡写真を図３に示す。導電体薄膜の反射像を観
察しているために光が透過した部分は黒く見え、酸化が
起こった箇所である。図２（ａ）は試料（ａ）、図２
（ｂ）は試料（ｂ）、比較として図２（ｃ）は試料
（ｃ）の写真である。倍率は全て２００倍となってい
る。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）より明らかなように、
本発明の接合体では、酸化箇所の数及び大きさ共に少な
くなっている。
【００３５】すなわち、陽極接合時に発生する導電体薄
膜の酸化を防止し、接合面積の減少を抑えることが可能
となった。さらに酸化を防止できたことにより接合時に
安定して接合を行うことが可能となった。
膜の酸化を防止し、接合面積の減少を抑えることが可能
となった。さらに酸化を防止できたことにより接合時に
安定して接合を行うことが可能となった。
【００３６】試料（ａ）（ｂ）の曲げ強度試験を実施し
た結果、導電体薄膜でのせん断により２枚のガラスが剥
離するより以前にガラス表面の引っ張り応力により破壊
された。ガラスが破壊された時の接合面にかかるせん断
応力は曲げ荷重より３０ｋｇ／ｃｍ2 と計算され、これ
より本発明の接合体のせん断強度は少なくとも３０ｋｇ
／ｃｍ2 以上であり、強固な接合強度を有していること
が分かった。
た結果、導電体薄膜でのせん断により２枚のガラスが剥
離するより以前にガラス表面の引っ張り応力により破壊
された。ガラスが破壊された時の接合面にかかるせん断
応力は曲げ荷重より３０ｋｇ／ｃｍ2 と計算され、これ
より本発明の接合体のせん断強度は少なくとも３０ｋｇ
／ｃｍ2 以上であり、強固な接合強度を有していること
が分かった。
【００３７】本実施例では、導電体薄膜としてＡｕとＡ
ｌの２層構成を用いたが、Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉ等の酸化性
金属、及びＡｕ，Ｐｔ，Ｃｕ等の非酸化性金属を用いて
も同様の効果を得ることができる。すなわち、夫々の金
属を蒸着した後に、酸化性金属が非酸化性金属に拡散し
て合金化する様に適当な温度で加熱処理し、図１に示す
装置にて陽極接合することが可能である。
ｌの２層構成を用いたが、Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉ等の酸化性
金属、及びＡｕ，Ｐｔ，Ｃｕ等の非酸化性金属を用いて
も同様の効果を得ることができる。すなわち、夫々の金
属を蒸着した後に、酸化性金属が非酸化性金属に拡散し
て合金化する様に適当な温度で加熱処理し、図１に示す
装置にて陽極接合することが可能である。
【００３８】成膜条件として、非酸化性金属薄膜と酸化
性金属薄膜の厚みは表１の試料（ａ）の条件とし、表２
に示す試料（ｄ）〜（ｈ）について、各々の合金化温度
にて熱処理し、上記と同一の接合条件下で陽極接合し
た。この結果、図２（ｃ）に示す様な酸化箇所は見られ
なかった。
性金属薄膜の厚みは表１の試料（ａ）の条件とし、表２
に示す試料（ｄ）〜（ｈ）について、各々の合金化温度
にて熱処理し、上記と同一の接合条件下で陽極接合し
た。この結果、図２（ｃ）に示す様な酸化箇所は見られ
なかった。
【００３９】
【表２】 このように、本発明の接合体は、非酸化性金属と酸化性
金属の２層の導電体薄膜を合金化することにより、酸化
の防止を抑えることが可能である。
金属の２層の導電体薄膜を合金化することにより、酸化
の防止を抑えることが可能である。
【００４０】（第２実施例）図３は、本発明の第２実施
例の接合体の構成を示す模式的断面図である。
例の接合体の構成を示す模式的断面図である。
【００４１】本実施例の接合体の構成は以下の通りであ
る。
る。
【００４２】基板３１：青板ガラス（ＨＯＹＡ社製） １２ｍｍ×３０ｍｍ×０．５ｍｍ（厚さ） 合金薄膜３６：Ａｕ−Ｔｉ合金（１００ｎｍ） 絶縁体３４：青板ガラス（ＨＯＹＡ社製） １２ｍｍ×３０ｍｍ×０．５ｍｍ（厚さ） 接合体の形成に当たり、Ａｕ−Ｔｉ（３０ｗｔ）合金の
ペレットをタングステンボートを用いて抵抗加熱蒸着法
により、基板３１上に１００ｎｍ膜厚のＡｕ−Ｔｉ合金
薄膜を形成した。基板及び絶縁体を青板ガラスに、導電
体薄膜としてＡｕ−Ｔｉ合金薄膜を用いた以外は第１実
施例と同様にして、図１に示す陽極接合装置を用いて絶
縁体３４と基板３１上に形成した合金薄膜３６とを陽極
接合した。接合条件は以下の通りである。
ペレットをタングステンボートを用いて抵抗加熱蒸着法
により、基板３１上に１００ｎｍ膜厚のＡｕ−Ｔｉ合金
薄膜を形成した。基板及び絶縁体を青板ガラスに、導電
体薄膜としてＡｕ−Ｔｉ合金薄膜を用いた以外は第１実
施例と同様にして、図１に示す陽極接合装置を用いて絶
縁体３４と基板３１上に形成した合金薄膜３６とを陽極
接合した。接合条件は以下の通りである。
【００４３】接合体温度：３５０℃ 接合時の印加電圧：３００Ｖ 接合時間：３０分 本発明の接合体では合金薄膜を用いてある。
【００４４】第１実施例と同様に光学顕微鏡による接合
面の観察を行ったところ、図２（ｃ）に示したような酸
化箇所は見られず、酸化が行われていなかった。
面の観察を行ったところ、図２（ｃ）に示したような酸
化箇所は見られず、酸化が行われていなかった。
【００４５】また、図３に示した本発明の接合体の曲げ
強度試験を実施した結果、せん断応力により２枚のガラ
スが剥離するより以前にガラスが表面の引っ張り応力に
より破壊された。この時の接合面の接合面にかかるせん
断応力は曲げ荷重より３０ｋｇ／ｃｍ2 と計算される。
これより、本発明の接合体のせん断強度は少なくとも３
０ｋｇ／ｃｍ2 以上であり、強固な接合強度を有してい
ることが分かった。
強度試験を実施した結果、せん断応力により２枚のガラ
スが剥離するより以前にガラスが表面の引っ張り応力に
より破壊された。この時の接合面の接合面にかかるせん
断応力は曲げ荷重より３０ｋｇ／ｃｍ2 と計算される。
これより、本発明の接合体のせん断強度は少なくとも３
０ｋｇ／ｃｍ2 以上であり、強固な接合強度を有してい
ることが分かった。
【００４６】本発明の接合体では蒸着した合金薄膜を用
いる為に、２層構成の際の必要な合金化の為の熱処理が
不要である。
いる為に、２層構成の際の必要な合金化の為の熱処理が
不要である。
【００４７】すなわち、陽極接合時に発生する導電体薄
膜の酸化を防止し、接合面積の減少を抑えることが可能
となった。さらに酸化を防止できたことにより接合時に
安定して接合を行うことが可能となる。
膜の酸化を防止し、接合面積の減少を抑えることが可能
となった。さらに酸化を防止できたことにより接合時に
安定して接合を行うことが可能となる。
【００４８】
【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、基
板上に形成した非酸化性金属と酸化性金属との合金より
なる導電体薄膜と可動イオンを有する絶縁体を陽極接合
により接合した接合体とすることにより、陽極接合時に
発生する導電体薄膜の酸化を防止し、接合面積の減少を
抑えることが可能となった。また、酸化を防止できたこ
とにより接合時に安定して接合を行うことが可能とな
る。
板上に形成した非酸化性金属と酸化性金属との合金より
なる導電体薄膜と可動イオンを有する絶縁体を陽極接合
により接合した接合体とすることにより、陽極接合時に
発生する導電体薄膜の酸化を防止し、接合面積の減少を
抑えることが可能となった。また、酸化を防止できたこ
とにより接合時に安定して接合を行うことが可能とな
る。
【００４９】また、本発明の接合体は、強固な接合が可
能となった。
能となった。
【図１】本発明の接合体の第１実施例を形成する陽極接
合装置を示す概略図である。
合装置を示す概略図である。
【図２】本発明の接合体の被接合ガラスから見た導電体
薄膜の接合面の光学顕微鏡写真である。
薄膜の接合面の光学顕微鏡写真である。
【図３】本発明の接合体の第２実施例を示す断面図であ
る。
る。
１，３１ 基板 ４，３４ 絶縁体 １２ 非酸化性金属薄膜 １３ 酸化性金属薄膜 １５ 密着層 ２０ プラテン ２１ 直流電源 ２２，２３ 針状電極 ２４ リード線 ３６ 合金薄膜
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上に形成した導電体薄膜と、可動イ
オンを有する絶縁体とを陽極接合した接合体において、 該導電体薄膜が非酸化性金属と酸化性金属との合金より
なることを特徴とする接合体。 - 【請求項２】 前記非酸化性金属がＡｕ，Ｃｕ，Ｐｔの
何れかの金属元素よりなることを特徴とする請求項１に
記載の接合体。 - 【請求項３】 前記酸化性金属がＡｌ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓ
ｉの何れかの金属元素よりなることを特徴とする請求項
１に記載の接合体。 - 【請求項４】 基板上に形成した導電体薄膜と、可動イ
オンを有する絶縁体とを接合した接合体の形成法におい
て、 基板上に非酸化性金属を薄膜形成する工程と、 該非酸化性金属の薄膜上に酸化性金属を薄膜形成する工
程と、 該基板を加熱し前記非酸化性金属と前記酸化性金属の合
金薄膜を形成する工程と、 該合金薄膜と、可動イオンを有する絶縁体とを陽極接合
する工程と、を有することを特徴とする接合体の形成
法。 - 【請求項５】 前記非酸化性金属がＡｕ，Ｃｕ，Ｐｔの
何れかの金属元素よりなることを特徴とする請求項４に
記載の接合体の形成法。 - 【請求項６】 前記酸化性金属がＡｌ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓ
ｉの何れかの金属元素よりなることを特徴とする請求項
４に記載の接合体の形成法。 - 【請求項７】 前記非酸化性金属の薄膜上に酸化性金属
を薄膜形成する工程において、該酸化性金属の膜厚を前
記非酸化性金属の膜厚より薄く形成することを特徴とす
る請求項４に記載の接合体の形成法。 - 【請求項８】 合金を加熱蒸着して、前記合金薄膜を形
成することを特徴とする請求項４に記載の接合体の形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9970794A JPH07307260A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 接合体及びその形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9970794A JPH07307260A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 接合体及びその形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07307260A true JPH07307260A (ja) | 1995-11-21 |
Family
ID=14254545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9970794A Pending JPH07307260A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 接合体及びその形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07307260A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09199065A (ja) * | 1996-01-18 | 1997-07-31 | Canon Inc | 画像形成装置およびその製造方法 |
| JP2000281463A (ja) * | 1999-01-29 | 2000-10-10 | Seiko Instruments Inc | 陽極接合方法 |
| JP2001284603A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-12 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体圧力センサの製造方法 |
| JP2003192398A (ja) * | 2001-12-19 | 2003-07-09 | Murata Mfg Co Ltd | 陽極接合方法 |
| WO2007116905A1 (ja) * | 2006-04-04 | 2007-10-18 | Hitachi, Ltd. | 電子部品接合体、それを用いた電子回路モジュールおよびその製造方法 |
| CN110649153A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-01-03 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种多层金属薄膜键合层结构及其制备方法 |
| JP2020200202A (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-17 | マレリ株式会社 | 接合方法 |
-
1994
- 1994-05-13 JP JP9970794A patent/JPH07307260A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09199065A (ja) * | 1996-01-18 | 1997-07-31 | Canon Inc | 画像形成装置およびその製造方法 |
| JP2000281463A (ja) * | 1999-01-29 | 2000-10-10 | Seiko Instruments Inc | 陽極接合方法 |
| JP2001284603A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-12 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体圧力センサの製造方法 |
| JP2003192398A (ja) * | 2001-12-19 | 2003-07-09 | Murata Mfg Co Ltd | 陽極接合方法 |
| WO2007116905A1 (ja) * | 2006-04-04 | 2007-10-18 | Hitachi, Ltd. | 電子部品接合体、それを用いた電子回路モジュールおよびその製造方法 |
| JP2020200202A (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-17 | マレリ株式会社 | 接合方法 |
| CN110649153A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-01-03 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种多层金属薄膜键合层结构及其制备方法 |
| CN110649153B (zh) * | 2019-09-26 | 2022-09-30 | 中电科技集团重庆声光电有限公司 | 一种多层金属薄膜键合层结构及其制备方法 |
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