JPH0375277A - 接合方法及び接合装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＬＳＩのマウント、超音波探触子、ＥＤＸ入
射窓（走査型電子顕微鏡の構成部品）、レーザダイオー
ドパッケージ等における半導体部品、セラミックス部品
、電子部品、光部品の接合方法に関する。

〔従来の技術〕

従来から、半導体部品や電子部品等の接合技術として、
はんだ付け、ろう付けが広く知られている。このはんだ
付けやろう付けにおいては、被接合面を活性化するため
にフラックスを用いて接合面に生成された酸化物や付着
した水分、油脂等を除去して、接合面を清浄にして接合
を行う。

一方、フラックスを用いないで半導体部品と電子部品を
接合する技術としては、溶接技術１９８７年７月ｐ　８
８−９１に記載のように、接合表面に付着している酸化
物、水分、油脂分などの汚染物をイオン衝撃で完全に除
去し、超高真空中で材料を重ね合わせて接合する常温界
面接合方法及び装置がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

フラックスを用いるはんだ付は又はろう付けにより半導
体部品を接合した場合１次のような問題点がある。

（１）　　フラックスの残渣が接合部の腐食をひきおこ
すので、有機溶剤などによる接合部の洗浄が不可欠とな
る。しかし、この洗浄が部品供給から接合、洗浄までを
１ラインにして行う自動−貫接合装置を開発する上で障
害となる。

（２）　　フラックスの巻き込みにより接合部にボイド
が生じ接合強度の信頼性が低下する。

また、上記の常温界面接合法を半導体部品の接合に適用
しようとすると、次のような問題がある。

（３）超高真空域（１０−”　〜ｌ　Ｏ−”ｔｏｒｒ）
内での被接合材のチャッキング、移動９位置決め等のハ
ンドリングが困難であるので、この接合方法は量産性に
劣る。

真空室内で被接合材をつかんで、所定の位置に移動し、
接合面を重ね合わせて接合するには、その機構は非常に
複雑になり１寸法槽度の高い接合は困難となる。また、
真空内での機械的摺動部が必要となるが、その摺動部に
凝着という問題が生じる。

（４）イオンビームによる照射は、半導体（ＬＳＩなど
）やセラミックスへ適用するのは困難である。すなわち
、一般には半導体素子は絶縁体でおおわれており、また
、セラミックスは絶縁体であるためイオンビームの照射
により照射表面が帯電（チャージアップ）をひきおこす
。そのため半導体素子（例えば０ＭＯ８など）に対して
は電気的ダメージを与え、また、絶縁性の高いセラミッ
クスに対してはイオンビーム照射による接合面の清浄化
はできない。

（５）接合面の密着を十分にするためには接合表面を超
平滑に仕上げなければならない問題があった。現実の表
面は凹凸があり、それらを互いに重ねてもほとんど密着
せず、接触面積は非常に小さい、したがって、接合表面
を超平滑にしなければならない。

本発明の目的は、半導体等の被接合材の接合面を７ラツ
クスを用いず、また被接合材に電気的ダメージ、電荷の
チャージアップを生じさせずに清浄にし、また被接合材
のハンドリング、清浄化、接合等を一貫して行うに適し
た接合方法及び装置を提供することにある６ 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明の接合方法は、真空
中にて互いに接合すべき被接合材の接合面に不活性ガス
あるいは金属の粒子ビームを照射し、照射した前記接合
面同志を接触させて接合を行う接合方法において、前記
粒子ビームを照射後。

真空中に不活性ガスを導入して雰囲気圧力を高め、前記
接合面を互いに密着させて接合することを特徴としてい
る。

この接合方法においては、前記接合面を互いに密着させ
た後、前記被接合材のうちの融点の低い方の被接合材の
絶対温度表示の融点以下でかつ該融点の１／２以上の温
度で加熱してもよい。

また、上記目的を達成するために、本発明の別の接合方
法は、互いに接合すべき被接合材の少なくとも一方の被
接合材に前記両接合材よりも軟質の金属をあらかじめ形
成して接合面とし、真空中にて該接合面と他方の被接合
材の接合面をガスあるいは金属の粒子ビームを照射し、
真空中に不活性ガスを導入して雰囲気圧力を高めた後、
前記両接合面を対面させて、加圧接合する接合方法とし
ている。

この別の接合方法においては、前記加圧接合時、前記軟
質の金属の絶対温度表示の融点以下でかつ該融点の１／
２以上の温度で加熱してもよい。そして別の接合方法で
は、前記接合材は半導体及び又はセラミックス基板であ
り、前記粒子ビームはアトムビームとするのがよい。

また、上記目的を達成するために１本発明のさらに別の
接合本は、真空中にて互いに接合すべき被接合材の接合
面と前記両接合材よりも軟質の金属を不活性ガスあるい
は金属の粒子ビームを照射し、真空中に不活性ガスを導
入して雰囲気圧力を高めた後、前記両接合面を該接合面
間に前記軟質の金属を挿入して対面させ、加圧接合する
接合方法としている。

このさらに別の接合方法においては、前記軟質の金属は
粉状、線状または箔状にするのが好ましく、また前記加
圧接合時、前記軟質の金属の絶対温度常時の融点以下で
かつ該融点の１／２以上の温度で加熱してもよいし、前
記接合材が半導体及び又はセラミックス基板である場合
、前記粒子ビームはアトムビームとするのがよい。

さらに上記目的を達成するために、本発明の接合装置は
、大気圧又は真空に切り替える気密室を介して互いに接
合すべき被接合材を真空容器中に鍛出入する第１搬送機
構と、前記真空容器内に搬入した被接合材の接合面にア
トムビームを照射する照射機構と、前記真空容器内に不
活性ガスを供給するガス供給機構と、前記被接合材の接
合面を合わす位置調整機構と１合わす前記接合面を観察
する監視機構と、前記接合面を加圧する加圧機構と、前
記加圧時に被接合材を加熱する加熱機構と。

前記第１搬機構、照射機構、位置ｒＩＩＩＩ機構及び加
圧機構の間で被溶接材を搬送する第２搬送機構から構成
される装置としている。

〔作用〕

本発明の接合方法、別の接合方法またはさらに別の接合
方法において、粒子ビームは被接合材の接合面に衝突し
て接合面に生成された酸化膜や付着物を除去して、接合
が容易な生の面を露出させる。また被接合材が半導体、
セラミックス基板の場合に１粒子ビームとしてアトムビ
ームを照射すると、アトムは電気的に中性であり照射面
に帯電が起きないので、半導体への照射ダメージが少な
くできることと、セラミックス基板のように導電性のな
い物質の表面も容易に清浄化できる。なお。

イオンビームで導電性のない物質を清浄化するには、電
子シャワーも同時に照射して、イオンの電荷の中和を行
わなければならない。

粒子ビーム照射後不活性ガスで雰囲気圧力を高めるのは
、接合面の活性を保持するとともに、被接合材をハンド
リングする際に通常大気圧下で用いる装置を使用するこ
とができることを考慮したものである。

接合面を密着させ、被接合材のうち融点の低い方の絶対
温度で示す融点以下かつその融点の１／２の温度で加熱
すると、接合界面での原子の拡散が活発になり、接合を
より強化させる。融点の１／２以下の温度では活発な拡
散は生じない。

また、本発明の別の接合方法及びさらに別の接合方法に
おいて、被接合面間に介入させた軟質な金属はその塑性
変形能↓こより被接合面の密着性を向上させる。

さらに本発明の接合装置においては、被接合材の接合は
以下のようにして行われる。第１搬送機構は接合すべき
両波接合材をそれぞれ気密室に大気中から装てんし、気
密室を真空にしてから真空容器に導入し、第２搬送機構
は被接合材を受は取り、真空容器中の所定の位置に搬送
し、照射機構は第２搬送機構により運ばれてきた被接合
材の接合面にアトムビームを照射して酸化物、付着物を
除去して清浄化し、その後ガス供給機構は真空容器中に
不活性なガスを導入し１位置調整機構は第２搬送機構に
より照射機構から運ばれてきたそれぞれの被接合材の接
合面を監視機構により観察しながら位置調整して接合面
同士を合わせ、加熱機構は第２搬送機構により運ばれて
きた組み合わせの被接合材を加熱して接合を行い、接合
された被接合材は第２搬送機構により第１搬送機構まで
運ばれ、第１搬送機構により気密室を介して大気中に取
り出される。

〔実施例〕 以下、本発明の接合方法実施例を図により説明する。

実施例１ 所定の位置に金（Ａ　ｕ　）がメタライズされたセラミ
ック基板（ムライト）と６００個のはんだボール（Ｐｂ
−８ｎ−Ａｇ合金）との接合例について記述する。

先ず、第１図に示すように６００個の孔１（直径１００
μｍ）が所定位置にあけられたガラス製治具２に６００
個のはんだボール３を供給し、ガラス治具２の番孔へそ
れぞれはんだボール３（直径１８０μｍ）を入れる。一
方、ガラス製治具の番孔と位置が相対応するようなパタ
ーンで６００箇所金４がメタライズされたセラミック基
板５を準備し、前記ガラス製治具２とセラミック基板５
とをアトムソース６・が２基装備された接合装置７内に
配置し、装置内を１０−“ｔｏｒｒ以下の真空度にまで
排気し、その後、ガス清浄器８を通して物理的及び化学
的に水分、油脂分、酸素を除去した超高純度アルゴンガ
ス（Ａｒガス中のＨ，Ｏは１０ｏ　ＰＰｂ以下、露点−
７０℃以下）を前記アトムソース６へ導入し、接合装置
内をｌ　Ｏ−’ｔｏｒｒ台の真空度として、前記アトム
ソース６を作動させる。

そして、アトムソース６から発生するＡｒアトムビーム
をガラス製治具上のはんだボール及びセラミックス基板
上の金メタライズ部に５分間照射する。なお、Ａｒアト
ムビームを均一に照射するため、ガラス治具２及びセラ
ミック基板５は照射中回転させる方が望ましい０本接合
例では、被接合材がセラミックスであることから、アト
ムビームにより接合面の清浄化を図っている。

以上のように、はんだボール及びセラミックス基板上の
金メタライズ部にＡｒアトムビームを照射することによ
り表面の汚染層（水分、油脂分。

酸化皮膜など）を除去した後、超高純度Ａｒガスをさら
に導入して接合装置内を略大気圧とする。

しかる後、第２図に示すようをこ真空と大気圧との差圧
を利用して品物を吸着保持治具９．搬送できる機構１０
を用いてセラミック基板５を吸着保持、反転してガラス
製治具２上に搬送する。その後、ハーフミラ−１１，認
識カメラ１２ならびにＸ−Ｙステージ１３を用いて相対
応するはんだボールと金メタライズ部を位置合わせしセ
ラミック基板５をガラス製治具２の上に重ね合わせる０
以上のように、接合装置内を略大気圧とすることにより
、被接合物の保持・搬送及び位置決めに従来からある機
構を用いることができる１本実施例ではＡｒガスを導入
することにより接合装置内を大気圧としたが、必ずしも
大気圧である必要はなく、真空と接合装置内圧力との差
圧と吸着保持治具９の吸着面積との積として算出される
吸着力がセラミック基板５の重量よりも大となるように
接合装置内圧力を設定すればよい、また、Ａｒガスの代
りに高純度のＮ２ガスを用いることもできる。

次に、セラミック基板５の背面よりヒータ内蔵した加圧
機構１４を用いて５００ｇｆの荷重で１０秒間加圧する
。なお、ヒータにより加圧面は１５０℃に加熱しである
。この操作により、はんだボールは加熱され、はんだの
降伏点は低下するため５００ｇｆの低い荷重でもはんだ
ボールは塑性変形し、金メタライズ部と密着、接合する
。この時、加熱温度、加圧力は、はんだボールの組成。

大きさ及び金メタライズ部の面積で決定されるもので、
第３図に示すようにはんだボール３が変形して、金メタ
ライズ部４の全面に密着するように調整される。

以上のようなプロセスで６００個のはんだボールがセラ
ミック基板上の金メタライズ部に位置決め精度良く接合
される。しかる後、はんだボールの融点（２２１℃）以
上の温度に加熱してはんだを溶融しても良い、このこと
により、フラックスを用いないで、セラミック基板上に
多数のはんだバンプを形成することができる。

フラックスを用いないで、はんだバンプが形成できるこ
とのメリットは、はんだバンプ内部にボイドが生じない
こと及びフラックスを除去するための洗浄工程が省略で
きるなど、信頼性及び経済性の点にある。

実施例２ Ｓｉチップ上に形成された複数個のはんだボールとセラ
ミック基板上にメタライズされた複数個のＡｕ電極との
接合例について第４図を用いて説明する。

６００個のＰｂ−８ｎ合金はんだバンプ１５が予め所定
位置に形成されたＳｉチップ１６と６００個のＡｕ電極
１７がメタライズ処理により形成されたセラミック基板
５を接合装置内に設置し。

装置内を１０−＠ｔｏｒｒ以下の真空度にまで排気し、
その後、ガス清浄器を通して超高純度Ａｒガスを接合装
置内に設置しであるアトムソース６に導入し、接合装置
内を１０−’ｔｏｒｒ台の真空度として、前記アトムソ
ース６を作動させる。そしてアトムソース６から発生す
るＡｒアトムビームを前記はんだボール及びＡｕ電極１
７に５分間照射する。

その後Ａｒアトムビームの照射により清浄化されたはん
だボール及び金電極の再汚染を防止することを目的とし
て、ガス洗浄器を通して超高純度としたアルゴンガスを
接合装置内に導入し、大気圧とする。しかる後、保持治
具１８を用いてＳｉチップ１６とセラミック基板５を搬
送・移動し、Ｓｉチップ１６を反転させる。その後、位
置決め機構を用いて相対応するはんだボールと金電極と
を精度良く重ね合わせる。この時、保持治具１８にはヒ
ータ１９が内蔵されており、はんだボール及び金電極は
所定の温度（１５０℃）に加熱されている。したがって
、６００個のはんだボールと６００個の金電極とをそれ
ぞれ重ね合わす時の加圧力は５００ｇｆと非常に小さく
ても、はんだボールは塑性変形しＡｕ電極全面に密着・
接合する。

その後、Ｓｉチップとセラミック基板との接合体を搬送
し、Ａｒ雰囲気中（１気圧）で３４５±５℃まで加熱し
、はんだボールを溶融する。この溶融によって、はんだ
の表面張力によりＳｉチップの位置ずれを自己調整でき
、また、はんだボールとＡｕｎｔ極との接合部の信頼性
が向上する。

なお１本実施例では、はんだボールが形成されているＳ
ｉチップとセラミック基板の接合について説明したが、
はんだボールが形成されたＳｉチップと電極が形成され
たＳｉチップとの接合、及びはんだボールが形成された
セラミック部品と電極が形成されたセラミック基板との
接合も全く同様に行うことができる。

また、本実施例では１粒子ビーム源としてアトムソース
を用いているが、被接合材が金属などの良導体であると
きはアトムソースのかわりにイオンビームを発生するイ
オンソースを用いることによって全く同様に接合ができ
る。

実施例３ 第５図は、Ｓｉ部材と接合面にＡｕメツキしたセラミッ
ク材とを被接合材とし、それら被接合材間にＩｎ−８ｎ
箔のインサート材を挿入して接合する工程を説明する図
である。

まずＳｉ部材５０とＡｕメツキのセラミック材５１を接
合装置内にセツティングする。Ｓｉ部材５０を上方にし
、セラミック部材５１を下方にして、ある間隔をおいて
それぞれの接合面を対向させ、セラミック部材５１の接
合面上にインサート材５２を載せておく、装置内を１０
″″＠ｔｏｒｒ以下の真空度にまで排気した後、装置内
に設置された一対のアトムソース６を通して高純度のＡ
ｒガスを導入し、装置内を１０”−’ｔｏｒｒにしてア
トムソース６を作動させる。

一方のアトムソース６から発生するＡｒアトムビームは
Ｓｉ部材５０の接合面を照射し、同時に他方のアトムソ
ース６から発生するＡｒアトムビームはセラミック部材
５１上のインサート材５２を照射して清浄化する。照射
後、Ｓｉ部材５０をセラミック部材５１まで移動させて
加圧する。清浄化されたＳｉ部材５０の接合とインサー
ト５２の上面は密着接合される。

インサート材５２と一体になったＳｉ部材を引き上げて
から、再び両アトムソース６を作動させてそれぞれイン
サート材５２の下面とセラミック部材５１の接合面にＡ
ｒアトムビームを照射する。

この照射後、Ａｒガスをアトムソース６を介して導入し
接合装置内を略大気圧まで上げる。照射されたインサー
ト５２付のＳｉ付のＳｉ部材５１とセラミック部材とは
大気圧のＡｒ雰囲気中で加圧装置まで移動させ、加圧装
置により加圧されて接合される。

実施例４ 第６図はＳｉチップとセラミック基板とを接合する接合
装置の構成図である。この接合装置は。

概して、真空チャンバと、外部から真空チャンバ内に被
接合材を搬入する搬入装置と、真空チャンバ内にあって
被接合材を搭載したトレイを移動させるターンテーブル
、被接合材を洗浄するためのアトムビームソース、被接
合材を加熱／加圧する治具、トレイを位置決めするハン
ドリング装置等とから構成され、これら構成要素はター
ンテーブルが停止する４カ所のステーションに分割して
設置されている。この接合装置は、それぞれのステーシ
ョンで被接合材を処理することにより、被接合材の洗浄
、接合等を一貫して処理する装置である。

ここでは、被接合材として、所定位置に金（ＡＵ）がメ
タライズされたセラミック（ムライト）基板と６００個
のはんだバンプが形成されたＳｉチップを処理するもの
として以下の説明を行う。

まず第１ステーシヨンにおける搬入装置として、真空チ
ャンバ２４の上には先端に取り付けた蓋２０Ａ、２０Ｂ
をそれぞれ昇降させるブツシャ２１Ａ、２１Ｂが設置さ
れており、それらの下方にはブツシャ２１Ａ’　、２１
Ｂ″がそれぞれ設置されている。このブツシャ２ＬＡ’
　、２１Ｂ’は真空チャンバ内でＳｉチップ２２を搭載
するトレイ２３Ａ、セラミック基板２５を搭載するトレ
イ２３Ｂをそれぞれ昇降させるものである。

真空チャンバの天井壁で蓋２０Ａとトレイ２３Ａが当接
する部分及び蓋２０Ｂとトレイ２３Ｂが当接する部分に
はそれぞれ開口が設けられており。

それらの蓋とトレイはその開口を挾んで開口の縁と蓋の
間及び開口の縁とトレイの間に設けたＯリングを介して
それぞれ気密室を形成するように構成されており、その
気密室は真空排気ポンプに接続されている。なおトレイ
には被接合材を把持するための微細な爪とバネが設けら
れている。

真空チャンバ２４の中には、トレイ２３Ａ、２３Ｂを定
位置に置く貫通孔を設けたターンテーブル２６が設置さ
れており、その下方にはターンテーブル２６を駆動する
モータ３８が設置されていル、トレイ２３Ａ、２３Ｂ用
の貫通孔はターンテーブル２６の回転軸心を中心とする
円周上に隣合わせのものを一組にして数組設けられてい
る。

第２ステーシヨンにはターンテーブル２６上方に、超高
純度のＡｒ供給源（図示なし）に接続されＡｒガスのア
トムビームを発生する一対のアトムソース２７を備えた
接合面浄化室２８が設けられており、下方にはトレイ２
３Ａ、２３Ｂををそれぞれ昇降するブツシャ（図示なし
）が設けられている。

次の第３ステーシヨンには、トレイ２３Ａ、２３Ｂをそ
れぞれ昇降させるブツシャ２９と、持ち上げられたトレ
イ２３Ａを反転する反転アーム３０と、反転したトレイ
２３Ａを上方から電磁的にチャックする電磁チャック３
１と、ブツシャ２９により持ち上げられたトレイ２３Ｂ
を載せるＸ−Ｙステージ３３と、トレイ２３Ａ中のＳｉ
チップ２２とトレイ２３Ｂ中のセラミック基板２５の位
置をａ察する光路分離装置（図示なし）とビデオカメラ
３４が設けられている。

第４ステーシヨンには、加熱加圧室があり前ステージで
接合面をあわされたＳｉチップ２２とセラミック基板２
５を加圧する加圧ジグが設けられている。その他、真空
チャンバ２４には分子ポンプ３９がゲートバルブ４０を
介して接続され、また粗引きポンプ、真空系（共に図示
なし）等が接続されている。

次に装置の動作について説明する。第１ステーシヨンに
おいて、ブツシャ２１Ａ′によりトレイ２３Ａが押し上
げられて気密室が形成されている状態で、被接合材搬入
用の４２ＯＡをブツシャ２１Ａによって上昇させ、大気
側にオープンになつたトレイ２３Ａ上にＳｉチップ２２
を装てんし、トレイ２３Ａに設けた爪で把握する。しか
る後、蓋２ＯＡをブツシャ２１Ａにより下降させて真空
チャンバ２４の外壁に押し付け、真空排気ポンプ（図示
なし）により気密室を２本１０””ｔｏｒｒになるまで
排気する。この時、真空チャンバ２４内は２　Ｘ　１０
’″＠ｔｏｒｒ以下の真空としておく。

その後ブツシャ２１Ａ′によりトレイ２３Ａを下降させ
、トレイ２３Ａをターンテーブル２６上に装てんする。

セラミック基板２５についても、Ｓｉチップ２２と同様
にトレイ２２Ｂに把持し、ターンテーブル２上に装てん
される。

次にターンテーブルを回転させ、トレイ２３Ａ及び２３
Ｂを第２ステーシヨンの表面清浄化室２８の下部に位置
させる０次に図示しないブツシャによりトレイ２２を上
昇させ、アトムソース２７から照射されるＡｒガスアト
ムビームによってＳｉチップ２２の接合面を清浄化する
。清浄化に際しては、アトムビームを均一に照射するこ
とを目的として図示しないモータによりブツシャ軸を介
してＳｉチップ２２を回転させる。アトムビームの強度
はＳｉチップ２２上で５０μＡ／ｃｄ　（イオンビーム
換算）とし、照射時間は２分間とする。

ムライト基板２５の接合面についても同様に清浄化する
。

接合面の清浄化後、Ａｒガスのみをアトムソース２７に
より供給し、真空容器内はほぼ大気圧にする。それから
トレイ２３Ａ及び２３Ｂをターンテーブル２６上に戻し
、ターンテーブル２６を回転させて、トレイ２３Ａを第
３ステーシヨンのブツシャ２９の上に位置させる１次に
ブツシャ２９によりトレイ２３Ａを上昇させ１反転アー
ム３０をトレイ２２Ｂの側面に設けた穴に差し込み、ト
レイ２３Ａを保持した後ブツシャ２９によりブツシャ軸
２９′を下降させる。しかる後反転アーム３０によりト
レイ２３Ａを反転させる。トレイ２３Ａは磁性体製ある
いは裏面に磁性体が形成されており、ブツシャ３２によ
り上下する電磁チャック３１によって電磁的にチャッキ
ングされる。そののち、さらにターンテーブル２６を回
転させ。

トレイ２３Ｂを電磁チャックにチャッキングされたトレ
イ２３Ａの下部に位置させる。ブツシャ軸２９′の上部
には真空用Ｘ−Ｙステージ３３が固定されており、ブツ
シャ２９によってＸ−Ｙステージ３３を上昇させて図示
しないトレイ２３ＢをＸ−Ｙステージ３３上に載せるこ
とができる。次にビデオカメラ３４と図示しない光路分
離装置によってＳｉチップ２２及びムライト基板２５の
接合面をｗｔＷＡシつつＸ−Ｙステージ３３を用いてＳ
ｉチップ２２のはんだボールとムライト基板２５のＡｕ
メタライズ部との位置合せを行う１位置合せ終了後ブツ
シャ３２によりトレイ２３Ａを下降させ、Ｓｉチップと
ムライト基板２５を合わせる。

Ｓｉチップ２２のはんだボール及びムライト基板のＡｕ
メタライズ部を有する接合面はアトムビームによって清
浄化されているので、接触させることにより容易に接合
されるが、加熱あるいは超音波振動を印加させることに
より強固に接合される。

次にブツシャ３２によりトレイ２３Ａ上のＳｉチップ２
２は既にムライト基板２５と接合しているので、バネの
力によってＳｉチップ２２を把持している爪から外れる
０次にターンテーブル２６を回転させＳｉチップ２２と
ムライト基板２５接合体が載っているトレイ２３Ｂをス
テーション４の加熱室３５に位置させ、ブツシャ３７に
よってトレイ２３Ｂを上昇させ、Ｓｉチップとムライト
基板の接合体を加熱室へ挿入する。加熱室には加圧ジグ
３６が備えられており、加熱及び加圧を行う。

ただし、はんだバンプの融点以上の温度にて加熱を行う
場合には加圧を行わなくともよい。加熱及び加圧を終え
たのち、ブツシャ３７によってトレイ２３Ｂを下降させ
、ターンテーブル２６上に戻す１次にターンテーブル２
６を回転させてトレイ２３Ｂを同トレイが搬入された時
の第１ステーシヨンの位置に戻し、ムライト基板２５を
トレイ上に装てんした際の逆の径路を経てＳｉチップと
ムライト基板との接合体を大気中に取り出し、接合品を
得る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、接合方法を、真空中で被接合材を粒子
ビームで清浄化し、その後不活性なガスを導入して清浄
さを保ったまま所定位置に移動し、接合するものとした
ので、従来のはんだ接合等で用いられたフラックスを必
要とせず、フラックスに起因する接合部のボイドや腐食
を払拭することができる。

そして接合材が半導体、セラミックスである場合でも、
粒子ビームとして電気的に中性のアトムビームを用いる
ので、半導体に帯電を生ぜしぬることなく、また導電性
のないセラミックスを清浄化できる。

また、被接合材の接合面にあらかじめ軟質の金属を形成
することにより、あるいは軟質の金属を挿入することに
より、その金属の変形態で接合面を密着させることがで
き、接合面の仕上げ精度を緩和することができる。

接合後に接合部を形成する部材のうちで融点の低い方の
部材の融点（絶対温度）以下でかっ１／２融点以上の温
度で加熱すれば、接合界面での原子の拡散が活発になる
ので、接合を強化することができる。

さらに、本発明によれば、接合装置は、特に粒子ビーム
の照射機構を備えたので、フラックスの洗浄手段を設け
る必要がなくなり、また真空容器の雰囲気を大気圧にす
る不活性ガスのガス供給機構を設けたので、従来の大気
圧下で用いるハンドリング装置を利用でき、被接合材を
°高精度に位置決めすることができ、かくして被接合材
の洗浄からハンドリング、接合までを一貫して処理可能
とする製造ラインを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の接合方法に係る実施例の接合
工程を説明する図、第３図は実施例の接合方法で得られ
た接合部位の拡大断面模式図、第４図は本発明の別の接
合方法に係る実施例の接合工程を説明する図、第５図は
本発明のさらに別の接合方法に係る実施例の接合工程を
説明する図。 第６図は本発明の接合装置による一貫自動接合装置の透
視図である。 １・・・孔、２・・・ガラス製治具、３，１５・・・ボ
ール。 ４・・・金、５・・・セラミック基板、６・・・アトム
ソース、７・・・接合装置、８・・・ガス清浄器、９・
・・吸着保持治具、１０・・・搬送機構、１１・・・ハ
ーフミラ−１２・・・認識カメラ、１３・・・Ｘ−Ｙス
テージ、１４・・・加圧機構、１６・・・Ｓｉチップ、
１７・・・Ａｕ電極。 １８・・・保持治具、１９・・・ヒータ、２３Ａ・・・
Ｓｉチップ装てん用トレイ、２３Ｂ・・・ムライト基板
袋てん用トレイ、２４・・・真空チャンバ、２６・・・
ターンテーブル、２７・・・アトムソース、２８・・・
接合面清浄化室、３０・・・ドレイ反転アーム、３３・
・・Ｘ−Ｙステージ、３４・・・ビデオカメラ、３５・
・・加熱加圧室、３８・・・モータ、３９・・・ターボ
分子ポンプ、４０・・・ゲートバルブ、４１・・・架台
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空中にて互いに接合すべき被接合材の接合面に不
   活性ガスあるいは金属の粒子ビームを照射し、照射した
   前記接合面同志を接触させて接合を行う接合方法におい
   て、前記粒子ビームを照射後、真空中に不活性ガスを導
   入して雰囲気圧力を高め、前記接合面を互いに密着させ
   て接合することを特徴とする接合方法。 ２、前記接合面を互いに密着させた後、前記被接合材の
   うちの融点の低い方の被接合材の絶対温度表示の融点以
   下でかつ該融点の１／２以上の温度で加熱することを特
   徴とする請求項１記載の接合方法。 ３、互いに接合すべき被接合材の少なくとも一方の被接
   合材に前記両接合材よりも軟質の金属をあらかじめ形成
   して接合面とし、真空中にて該接合面と他方の接合材の
   接合面をガスあるいは金属の粒子ビームを照射し、真空
   中に不活性ガスを導入して雰囲気圧力を高めた後、前記
   両接合面を対面させて、加圧接合する接合方法。 ４、前記加圧接合時、前記軟質の金属の絶対温度表示の
   融点以下でかつ該融点の１／２以上の温度で加熱するこ
   とを特徴とする請求項３記載の接合方法。 ５、前記接合材は半導体及び又はセラミックス基板であ
   り、前記粒子ビームはアトムビームであることを特徴と
   する請求項３または４記載の接合方法。 ６、真空中にて互いに接合すべき被接合材の接合面と前
   記両接合材よりも軟質の金属を不活性ガスあるいは金属
   の粒子ビームを照射し、真空中に不活性ガスを導入して
   雰囲気圧力を高めた後、前記両接合面を該接合面間に前
   記軟質の金属を挿入して対面させ、加圧接合する接合方
   法。 ７、前記軟質の金属は粒状、線状または箔状であること
   を特徴とする請求項７記載の接合方法。 ８、前記加圧接合時、前記軟質の金属の絶対温度表示の
   融点以下でかつ該融点の１／２以上の温度で加熱するこ
   とを特徴とする請求項７または８記載の接合方法、 ９、前記接合材は半導体及び又はセラミックス基板であ
   り、前記粒子ビームはアトムビームであることを特徴と
   する請求項１０記載の接合方法。 １０、大気圧中又は真空に切り替える気密室を介して互
   いに接合すべき被接合材を真空容器内に搬出入する第１
   搬送機構と、前記真空容器内に搬入した被接合材の接合
   面にアトムビームを照射する照射機構と、前記真空容器
   内に不活性ガスを供給するガス供給機構と、前記被接材
   の接合面を合わす位置調整機構と、合わす前記接合面を
   観察する監視機構と、前記接合面を加圧する加圧機構と
   、前記加圧時に被接合材を加熱する加圧機構と、前記第
   １搬送機構、照射機構、位置調整機構及び加圧機構の間
   で被接合剤を搬送する第２搬送機構とから構成した接合
   装置。