JP2009131902A - 基板の接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数枚の基板の全面を均一に加熱することができ、この加熱の際に、基板への加圧をも均一な分布加重として施すことができる接合装置を提供する。
【解決手段】複数枚の基板ａ、ｂを挟着する上下２枚の導電性板状体２、４が所要の間隔を有して配置される。下側および上側の導電性板状体４、２は、何れもその両端を電極に接続されており、その一方の導電性板状体２は、絶縁体１２を介して導電性板状体２とは別体であって該導電性板状体２とは独立に移動可能な加重受け１０に連接され、該加重受け１０には昇降機構１４が連接している。
【選択図】図１

Description

この発明は、基板の接合装置に係り、詳しくは重ね合わせた複数枚の基板を平面加熱によって、熱変形のおそれがなく、均一に加圧、加熱接合することができる接合装置に関するものである。

基板の接合方法としては、従来から図２のように、基板ａ、ｂを載置する支持台８２と、この支持台８２の上方に所要の間隔を有して対向するように配置されている加重受け８４と、上記所要の間隔を有して対向する支持台８２と加重受け８４の間の両側面側に縦方向に配置されている加熱源（ヒータ）８６、８６と、上記支持台８２に載置された基板ａ、ｂの加熱接合時に基板ａ、ｂに加重を付与するために、ロッド９０を介して上記加重受け８４に昇降機構８８が取り付けられた加熱接合装置が用いられている。

そして、支持台８２上に基板ａ、ｂを重ね合わせたのち、上方の加重受け８４を昇降機構８８により下降させ、基板ａ上に当接させて基板ａ、ｂを加圧し、同時に加熱源（ヒータ）８６、８６に通電することによって、基板ａ、ｂを接合する方法が行われている。また、上記において、支持台８２にもロッド９０ａを介して昇降機構８８ａが取り付けられ、加熱接合の際に基板ａ、ｂを両面から加圧する方法も行われている。

しかしながら、この接合においては、基板ａ、ｂに対する加熱が外周加熱源８６、８６からの間接加熱であり、しかも加熱室内全体に熱が放散するため、基板ａ、ｂの接合に要する温度に達するするまでに熱ロスが大きく、また基板の温度分布にもバラツキが生じて基板ａ、ｂの完全な接合には非常に長時間を要し、さらに、接合後の冷却時間も長くかかるという問題がある。

また、基板同志の接合における上記のような問題を解消する方法として、近年、基板の全面を均一に加熱する方法や装置が提案されている（特許文献１および２）。
特開平８−１１０５０４号公報 （［０００７］、［００１５］） 特開平８−１３６９３７号公報 （請求項１、２、［００１４］）

上記の開示文献は、何れも基板同志の接合における基板の全面を均一に加熱する方法として、通電により発熱する発熱体を用いるというものであるが、発熱体は、耐熱性を有するセラミック、石英、合成樹脂材等の絶縁物の薄板に炭素を印刷して面状発熱体の形態に形成したものをステンレスの薄板表面に貼り付け固定したものである。しかしながら、この発熱体における導電体は、絶縁物の薄板にカーボンをパターン状に印刷されたものであるため、発熱体が面状発熱体とはいっても、導電体のある部分とない部分では温度差があり、基板の全面を均一な温度で加熱することは困難である。また、高温（２００℃程度）になると、絶縁物とヒータとなるカーボンの熱膨張差によって、ヒータが破損したり、あるいは加熱時に大きな加重をかけると、絶縁物が破損するなどの問題がある。

この発明は、上述したような従来の技術の問題点を解消して、基板の全面に対して均一な温度分布をもって均一に加熱できるとともに、その際に均一な加重を付与することで短時間で基板の接合を行うことのできる装置を提供するものである。

本願の請求項１に係る記載の接合装置は、重ね合わせた複数枚の基板を加熱、加圧によって接合する基板の接合装置であって、複数枚の基板を挟着する上下２枚の導電性板状体が所要の間隔を有して配置され、上記複数枚の基板を載置する下側の導電性板状体および該下側の導電性板状体に載置された上記複数枚の基板を押圧する上側の導電性板状体は、何れもその両端を電極に接続されており、上記上側の導電性板状体は、絶縁体を介して該上側の導電性板状体とは別体であって該上側の導電性板状体とは独立に移動可能な加重受けに連接され、該加重受けには昇降機構が連接していることを特徴とするものである。

本願請求項２に係る記載の接合装置は、重ね合わせた複数枚の基板を加熱、加圧によって接合する基板の接合装置であって、複数枚の基板を挟着する上下２枚の導電性板状体が所要の間隔を有して配置され、上記複数枚の基板を載置する下側の導電性板状体および該下側の導電性板状体に載置された上記複数枚の基板を押圧する上側の導電性板状体は、何れもその両端を電極に接続されており、上記下側の導電性板状体は、絶縁体を介して該下側の導電性板状体とは別体であって該下側の導電性板状体とは独立に移動可能な加重受けに連接され、該加重受けには昇降機構が連接していることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、導電性板状体がカーボン板状体であることを特徴とし、請求項４に記載の発明は、基板が金属、半導体、絶縁物からなり、それらの同種または異種の組合せであることを特徴とする。

上記請求項１に記載の発明によれば、接合しようとする少なくとも２枚の基板を挟着した上側の導電性の板状体に、当該板状体とは別体であって当該板状体と独立に移動可能な加重受けにより加重を加えつつ、電極より通電して該板状体を発熱させることにより、短い昇温時間で基板全面に均一に熱が伝播して温度分布が良好であり、また導電性の板状体を用いることにより、基板の熱変形も殆ど生ずることがなく、さらに導電性の板状体を用いることで、これがクッションの役目を果して、均一に加圧するこができるので、基板全面を均一に加圧接合することができるのである。

上記請求項２に記載の発明によれば、接合しようとする少なくとも２枚の基板を挟着した下側の導電性の板状体に、当該板状体とは別体であって当該板状体と独立に移動可能な加重受けにより加重を加えつつ、電極より通電して該板状体を発熱させることにより、短い昇温時間で基板全面に均一に熱が伝播して温度分布が良好であり、また導電性の板状体を用いることにより、基板の熱変形も殆ど生ずることがなく、さらに導電性の板状体を用いることで、これがクッションの役目を果して、均一に加圧するこができるので、基板全面を均一に加圧接合することができるのである。

以上説明したように、この発明によれば、通電によって発熱するカーボン板状体のような導電性板状体を用いることによって、挟着した少なくとも２枚の基板の全面を短時間で均一に加熱できるとともに、この挟着によって加熱の際の基板への加圧も均一な分布加重で施すことができて良好な接合を可能とするのである。

以下、本発明の実施の形態の一例を図に基づいて説明する。図１は、基板接合装置の概略をし、少なくとも２枚の重ね合わせた基板を加圧、加熱して接合するものである。図において、２は上側の導電性板状体であって、その両端に電極６、６が接続されている。また、４は上記上側の導電性板状体２と所要の間隔を有して配置されている下側の導電性板状体であって、同じように電極８、８がその両端に配置されている。

１０は、絶縁体１２上に取り付けた加重受けで、昇降機構１４によって昇降し、上側の導電性板状体２上に接触してこれを加圧することができるようになっている。接合される基板ａ、ｂが載置される下側の導電性板状体４には、その下面に絶縁体１８を介して加重受け１６が取り付けられてあり、昇降機構２０によって作動するように構成されている。

上述した接合装置の動作について説明すると、下側の導電性板状体４に対して上側の導電性板状体２を若干の間隔を有するように配置した状態で、下側の導電性板状体４上に接合しようとする基板ａ、ｂを重ね合わせて載置したのち、上側の導電性板状体２を下降させて、両板状体２、４で基板ａ、ｂを挟着する。その後、昇降機構１４により絶縁体１２が上側の導電性板状体２に当接するまで加重受け１０を下降させる。次いで、加重受け１０をさらに下降させると同時に、下側の導電性板状体４に当接している加重受け１６をも昇降機構２０で押し上げて両加重受け１０、１６で両板状体２、４を加圧しながら、両板状体２、４に電極６、８から電流を流し、両板状体２、４を発熱させることで基板ａ、ｂを加熱して接合させるのである。

上記において、導電性板状体２、４としては、カーボン板あるいはステンレスのような導電性材料の板状体を用い、それらに通電して発熱させるので、熱容量が小さいために昇温時間が早いだけでなく、加圧によって板状体が基板全面を均一に押圧した状態で直接に面加熱接合するので、基板上の温度分布良好で基板の熱変形がなく、良好な接合基板を得ることができる。

また、接合する基板としては、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｂｅ、Ｆｅ等の金属板状体、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｉ化合物、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩＴＯ（ＩｎＳｎＯ３ ）等の半導体、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_２等の絶縁体（セラミックス）がある。この基板の接合は、図１においてはａ、ｂ２枚の接合の例を示したが、３枚以上であっても同様に接合することができる。そして、図１に示す装置による接合は、真空中、大気中何れの雰囲気であっても実施可能である。さらに、基板の間にシール材やスペーサが介在する場合であっても同じように実施することが可能である。加重受けの一方側に取り付けられている絶縁体は、発熱した熱の加重受けへの熱伝導を防ぐためのものであり、磁器、石英、アクリル樹脂やポリスチレン樹脂、などの板状体が用いられる。

本発明に係る接合装置の一実施例を示す概略正面図である。 従来の接合装置の概略図である。

符号の説明

ａ、ｂ 基板、
２、４ 導電性板状体、
６、８ 電極、
１０、１６ 加重受け、
１２、１８ 絶縁体、
１４、２０ 昇降機構。

Claims (4)

1. 重ね合わせた複数枚の基板を加熱、加圧によって接合する基板の接合装置であって、
   複数枚の基板を挟着する上下２枚の導電性板状体が所要の間隔を有して配置され、
   上記複数枚の基板を載置する下側の導電性板状体および該下側の導電性板状体に載置された上記複数枚の基板を押圧する上側の導電性板状体は、何れもその両端を電極に接続されており、
   上記上側の導電性板状体は、絶縁体を介して該上側の導電性板状体とは別体であって該上側の導電性板状体とは独立に移動可能な加重受けに連接され、該加重受けには昇降機構が連接していることを特徴とする接合装置。
2. 重ね合わせた複数枚の基板を加熱、加圧によって接合する基板の接合装置であって、
   複数枚の基板を挟着する上下２枚の導電性板状体が所要の間隔を有して配置され、
   上記複数枚の基板を載置する下側の導電性板状体および該下側の導電性板状体に載置された上記複数枚の基板を押圧する上側の導電性板状体は、何れもその両端を電極に接続されており、
   上記下側の導電性板状体は、絶縁体を介して該下側の導電性板状体とは別体であって該下側の導電性板状体とは独立に移動可能な加重受けに連接され、該加重受けには昇降機構が連接していることを特徴とする接合装置。
3. 導電性板状体がカーボン板状体であることを特徴とする請求項１または２に記載の接合装置。
4. 基板が金属、半導体、絶縁物からなり、それらの同種または異種の組合せであることを特徴とする請求項１または２に記載の接合装置。

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