(57)【要約】【課題】低い面精度で金属結合が可能な接合方法を提供する。【解決手段】本発明の接合方法は、第１部材１０，１１０Ａ，１１０Ｂの表面を金属メッキする工程と、金属メッキされた前記第１部材１０，１１０Ａ，１１０Ｂと第２部材２０，１２０Ａ，１２０Ｂとを金属結合により接合する工程と、を備える接合方法であって、前記第２部材２０，１２０Ａ，１２０Ｂの接合面の平面度が、前記金属メッキされた第１部材１０，１１０Ａ，１１０Ｂの接合面のＰＶ値以下である接合方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材の表面を金属メッキする工程と、
金属メッキされた前記第１部材と第２部材とを金属結合により接合する工程と、を備える接合方法であって、
前記第２部材の接合面の平面度が、前記金属メッキされた第１部材の接合面のＰＶ値以下である接合方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接合方法であって、
前記金属結合による接合は、表面活性化法による接合であること、
を特徴とする接合方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の接合方法であって、
前記金属結合による接合は、真空接合であること、
を特徴とする接合方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の接合方法であって、
前記金属結合による接合は、常温接合であること、
を特徴とする接合方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の接合方法であって、
前記第１部材の接合面のＰＶ値は、該接合面に存在する最大粒子の粒径であること、
を特徴とする接合方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の接合方法であって、
前記金属メッキは、銅メッキであること、
を特徴とする接合方法。
【請求項７】
表面が金属メッキされた第１部材と、
前記第１部材の表面に対する接合面の平面度が、前記第１部材の前記接合面のＰＶ値以下である第２部材とを備え、
前記第１部材と前記第２部材とが金属結合されている接合体。
【請求項８】
表面が金属メッキされた第１部材に対して、電気機械変換素子を金属結合して製造された駆動体と、
前記駆動体に加圧接触され、前記電気機械変換素子の振動により、前記駆動体に対して相対移動する相対移動部材と、を備える振動波モータであって、
前記電気機械変換素子の接合面の平面度が、前記電気機械変換素子の接合面のＰ−Ｖ値以下である振動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合方法、接合体及び振動アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体のパッケージングでは真空接合が行われている。しかし、真空接合法により金属同士を接合するためには、接合面の面精度（面粗さ，ＰＶ値）を数１０ｎｍ以下にする必要がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２７７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、接合面の面精度を数１０ｎｍ以下にするのは容易ではなく、製造コストもかかる。
本発明の課題は、低い面精度で金属結合が可能な接合方法、該接合方法で接合された接合体、及び該接合体を備える振動アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、第１部材の表面を金属メッキする工程と、金属メッキされた前記第１部材と第２部材とを金属結合により接合する工程と、を備える接合方法であって、前記第２部材の接合面の平面度が、前記金属メッキされた第１部材の接合面のＰＶ値以下である接合方法である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の接合方法であって、前記金属結合による接合は、表面活性化法による接合であること、を特徴とする接合方法である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の接合方法であって、前記金属結合による接合は、真空接合であること、を特徴とする接合方法である。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の接合方法であって、前記金属結合による接合は、常温接合であること、を特徴とする接合方法である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の接合方法であって、前記第１部材の接合面のＰＶ値は、該接合面に存在する最大粒子の粒径であること、を特徴とする接合方法である。
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の接合方法であって、前記金属メッキは、銅メッキであること、を特徴とする接合方法である。
請求項７に記載の発明は、表面が金属メッキされた第１部材と、前記第１部材の表面に対する接合面の平面度が、前記第１部材の前記接合面のＰＶ値以下である第２部材とを備え、前記第１部材と前記第２部材とが金属結合されている接合体である。
請求項８に記載の発明は、表面が金属メッキされた第１部材に対して、電気機械変換素子を金属結合して製造された駆動体と、前記駆動体に加圧接触され、前記電気機械変換素子の振動により、前記駆動体に対して相対移動する相対移動部材と、を備える振動波モータであって、前記電気機械変換素子の接合面の平面度が、前記電気機械変換素子の接合面のＰ−Ｖ値以下である振動アクチュエータである。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低い面精度で金属結合が可能な接合方法、該接合方法で接合された接合体、及び該接合体を備える振動アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の接合方法を示す図であり、（Ａ）は第１部材を表面と垂直な方向に切断した模式図、（Ｂ）は第１接合面と第２接合面とを軽く当接させた状態を示した図、（Ｃ）は第１接合面と第２接合面の接合体を示す図である。
【図２】接合体の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】第１の例における、第１接合面を上面から撮影した電子顕微鏡写真である。
【図４】第２の例における、第１部材の接合面を示す写真であり、（Ａ）は、第１接合面と表面と垂直な方向に切断した模式図、（Ｂ）は、第１接合面を上面から撮影した撮影した電子顕微鏡写真である。
【図５】第３の例における、第１部材の接合面を示す写真であり、（Ａ）は、第１接合面と表面と垂直な方向に切断した模式図、（Ｂ）は、第１接合面を上面から撮影した撮影した電子顕微鏡写真である。
【図６】縦軸が電解メッキの厚さ、横軸が第１接合面の幅方向の位置を示した図である。
【図７】振動アクチュエータの正面図である。
【図８】振動アクチュエータを備えるレンズ鏡筒およびそのレンズ鏡筒が装着されたカメラの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の接合方法を説明する図である。接合方法については後述するが、図１（Ｃ）は本実施形態の接合方法で接合された接合体１を示す図である。図１（Ｃ）に示すように、接合体１は、表面に金属メッキ１１が施されて接合面（第１接合面１２）が形成された第１部材１０と、第２部材２０の接合面（第２接合面２２）とが常温真空接合されたものである。
【００１０】
第１部材１０は、薄板部材であって、金属メッキ１１がなされている。金属メッキ１１の材料は銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）または錫（Ｓｎ）等であり、無光沢メッキである。
一方、第２部材２０は、母材が金属であって第２接合面２２が母材の金属表面でもよく、また母材が金属以外のものであって表面に金属メッキが施されたものでもよく、また母材が金属であってさらに表面に金属メッキが施されたものでもよい。
そして、本実施形態において、第２接合面２２は第１接合面１２（メッキが施された後の表面）よりも、ビッカース硬さＨｖの値が大きい（硬い）。
【００１１】
また、第１部材１０の第１接合面１２と第２部材２０の第２接合面２２とは、常温真空接合により接合されている。常温真空接合としては、表面活性化常温真空接合（ＳＡＢ、Ｓｕｆａｃｅ−ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｒｏｏｍ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）が用いられている。
【００１２】
図２は接合体１の製造方法を示すフローチャートである。
まず、第１部材１０を洗浄して第１接合面１２より塵埃を除去する（塵埃除去、ステップＳ１）。
次に、第１部材１０を金属メッキ槽に入れ、第１接合面１２を金属メッキする（メッキ処理、ステップＳ２）。本実施形態において金属メッキ１１の材料は、銅（Ｃｕ）であり、第１接合面１２には、Ｃｕ無光沢メッキが施される。また、Ｃｕ無光沢メッキには、無電解メッキを用いる。その理由は、電解メッキと比べて無電解メッキは、メッキされた表面のエッジが殆ど平坦で平面度を維持しやすいからである。
【００１３】
金属メッキ１１の厚みは、０．１μｍ〜１０μｍが好ましい。そして、金属メッキ１１が行われた第１接合面１２のＰＶ（Ｐｅａｋ−Ｖａｌｌｅｙ）値は、第２接合面２２の平面度ｈより大きい（第１接合面は第２接合面より平坦）。すなわち、第２接合面２２の平面度ｈ≦第１接合面１２の金属メッキ１１のＰＶ値、である。
ここで、第２部材２０の平面度は、レーザ光斜入射干渉計の平面度測定装置により計測する。
また、ＰＶ値は、電子顕微鏡で撮影した第１接合面の写真より、以下のように定義する。ここで、第１接合面の状態は、一様ではなく、種々の写真（第１の例〜第３の例）が撮影されるが、写真に応じて以下のように扱う。
【００１４】
（第１の例）
図３は、第１部材１０の表面に金属メッキ１１が堆積した第１の例における、第１接合面１２を上面から撮影した電子顕微鏡写真である。また、上述の図１（Ａ）は第１部材１０を表面と垂直な方向に切断した断面模式図である。
図３の写真に示すように、第１部材１０の表面には、Ｃｕ無光沢メッキにより、粒状にＣｕが堆積され、第１接合面１２を上面から見ると複数の粒子が観察される。
【００１５】
このような場合、本実施形態においてＰＶ値は以下のように定義する。
まず、図３の写真より、当該写真に存在する粒子の最大径を測定する。なお、写真上において粒子が円形でない場合は、写真上に存在する粒子の最大幅を最大径とする。そして、この最大径分の高低差が金属メッキ１１の厚さ方向にもあるとして、この最大径を、第１接合面１２におけるＰＶ値とする。
なお、Ｃｕ無光沢メッキの粒子の粒径は、一般に数μｍオーダである。そして、粒径及び高さ方向ともに０．１μｍ以上が好ましい。０．１μｍより小さくなると精度を出すのが容易ではなく製造コストがかかるからである。
【００１６】
また、金属メッキ１１をされた表面は、酸化されていないことが好ましい。このため、金属メッキ１１の表面を化学的な接合面酸化膜除去処理を行う（酸化膜除去、ステップＳ３）。なお、この酸化膜除去工程は、接合直前が好ましい。
【００１７】
そして、第１部材１０と第２部材２０とを、真空下、常温で接合する（接合、ステップＳ４）。このとき、常温真空接合は、接合面と垂直な方向に圧力Ｆが加えられた状態で行われる。
【００１８】
従来、接合面の面精度において、常温真空接合時に求められる面精度は数１０ｎｍであり、それ以上の場合（面精度が悪い場合）、接合は困難となる。しかし、本実施形態によると、第１接合面１２のＰＶ値が約数μｍであるにもかかわらず、真空接合で金属が密着し、良好な密着性を有することができる。
【００１９】
その理由は以下のように考えられる。本実施形態によると、第２接合面２２は、第１接合面１２より硬い（第１部材１０の表面に堆積されたＣｕメッキ１１は、第２部材２０の第２接合面２２より軟らかい）。
図１（Ｂ）は、第１接合面１２と第２接合面２２とを軽く当接させた状態を示した図である。ここで、第２接合面２２は、図１（Ｂ）に示すように、完全に平面ではなく、平面度ｈ＝１μｍである。
一方、第１接合面１２も、完全に平面ではなく、ＰＶ値は１μｍである。したがって、図１（Ｂ）に示すように第１接合面１２と第２接合面２２とを軽く当接させると（圧力Ｆを加える前）、接合界面に空隙Ｓができる。
【００２０】
この状態で第１接合面１２と第２接合面２２との間に、互いに近づく方向に圧力Ｆを加えていくと（図３（Ｃ））、第１接合面１２よりやわらかいＣｕメッキ１１により生成された粒子が潰れて空隙Ｓを埋めていく。
本実施形態によると、第２部材２０の平面度ｈ≦第１部材１０の金属メッキ１１のＰＶ値であるので、全ての粒子がつぶれる前に空隙が埋まり（図３（Ｃ））、接合面同士が完了にフィットし、密着するからである。
【００２１】
逆に、第２部材２０の平面度ｈ＞第１部材１０の金属メッキ１１のＰＶ値であると、全ての粒子がつぶれても空隙が完全に埋まらず、密着度が低下すると考えられる。
【００２２】
（第２の例）
図４は第２の例における、第１部材１０の接合面１２を示す写真であり、（Ａ）は、第１接合面１２と表面と垂直な方向に切断した模式図であり、（Ｂ）は、第１接合面１２を上面から撮影した撮影した電子顕微鏡写真である。
図示するように第１部材１０の表面上には、Ｃｕの大きな塊１１Ａが形成され、その上に第１の例のような粒子１１Ｂが堆積されている。
【００２３】
この場合も、ＰＶ値は、第１の例と同様に、まず、写真より、当該写真に存在する粒子の最大径を測定する。なお、写真上において粒子が円形でない場合は、その粒子の写真上での最大幅を最大径とする。そして、この最大径分の高低差がメッキの厚さ方向にもあるとして、この最大径を、第１接合面におけるＰＶ値とする。
ただし、この場合、粒子は大きな塊１１Ａの上に堆積されている。この塊１１Ａの表面の面精度ＰＶ０が大きいと、上述の第１の例と異なり、粒子１１Ｂが表面のうねりを相殺するのに消費され、空間を全て埋めることが出来ない可能性がある。したがって。このような場合は、塊１１Ａにより形成されるうねりが、１／１０程度であることが好ましい。
【００２４】
（第３の例）
第３の例における、第１部材１０の接合面を示す写真であり、（Ａ）は、第１接合面１２と表面と垂直な方向に切断した模式図であり、（Ｂ）は、第１接合面１２を上面から撮影した撮影した電子顕微鏡写真である。
第３の例は、第１接合面１２に、粒状ではなく全体的にＣｕが堆積して隆起が形成されている。この場合も第１の例と同様に、上面から見たときの隆起物の最大径を測定し、それを、この接合面におけるＰＶ値とする。
【００２５】
（変形形態）
本実施形態では、上述のように無電解メッキを用いたが、これに限定されず、電解メッキを用いてもよい。図６は縦軸が電解メッキの厚さ、横軸が第１接合面１２の幅方向の位置を示した図である。
図示するように、電解メッキの場合、第１接合面１２のエッジ部において、電解メッキ厚くなっている。すなわち、エッジが盛り上がっている。エッジが盛り上がったまま、第２接合面２２と接合すると、空隙Ｓが大きくなって真空接合が困難となる。
この場合、母材である第１部材１０を予め面取りし、エッジ部の盛り上がりを相殺することにより、真空接合が可能となる。
【００２６】
（第２実施形態）
第２実施形態においては、本発明の接合方法を、振動アクチュエータに用いられる部材間の接合に用いた場合について説明する。
図７は、振動アクチュエータ１００の正面図である。図８は、振動アクチュエータ１００を備えるレンズ鏡筒３００およびそのレンズ鏡筒３００が装着されたカメラ２００の概念図である。
図１に示すように、本実施形態の振動アクチュエータ１００は、ベース部材１５０と、ベース部材１５０上に載置されたロータ１６０と、を備えている。
【００２７】
ベース部材１５０は、中空円筒状に形成され、後述する駆動機構１０１（接合体）を収容する保持凹部１７０が、周方向に６カ所設けられている。
ロータ１６０は、ベース部材１５０に対して回転自在であって、その外周面には、回転力を出力するための歯車１２５が形成されている。ロータ１６０は、駆動機構１０１によって支持されている。
【００２８】
駆動機構１０１は、保持凹部１７０にそれぞれ保持されている。
１つの駆動機構１０１は、ロータ１６０を持ち上げるためのリフタ（第１部材）１１０Ａと、ロータ１６０を回転方向に移動するスライダ（第１部材）１１０Ｂと、リフタ１１０Ａとベース部材１５０との間に配置されたリフト圧電体１２０Ａ（第２部材）と、リフタ１１０Ａとスライダ１１０Ｂとの間に配置されたスライド圧電体１２０Ｂ（第２部材）とを備えている。
【００２９】
リフタ１１０Ａは、ベース部材１５０における保持凹部１７０に収容されている。
リフト圧電体１２０Ａとスライド圧電体１２０Ｂとは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって製造された矩形の板材であって、圧電効果を有している。
リフト圧電体１２０Ａは、リフタ１１０Ａの外面と、保持凹部１７０の内壁面との間に、それぞれ配置されている。
スライダ１１０Ｂは、スライド圧電体１２０Ｂを介してリフタ１１０Ａの上面に配設されている。
【００３０】
リフト圧電体１２０Ａと、スライド圧電体１２０Ｂとには、図示しない制御装置によって制御される駆動回路からそれぞれ駆動電圧が印加される。この駆動電圧によってリフト圧電体１２０Ａが振動してリフタ１１０Ａを昇降駆動すると共に、スライド圧電体１２０Ｂが振動してスライダ１１０Ｂを周方向Ｒに駆動する。
【００３１】
６個の駆動機構１０１における、一つおきの駆動機構１０１は同一グループとして同位相で、一つおきの他方のグループとは異なる位相で作動する。これにより、同一グループの駆動機構１０１ごとに、ロータ１６０を周方向Ｒにおいて交互に支持し、ベース部材１５０に対して相対的に駆動させ、ロータ１６０は周方向Ｒに連続して回転駆動する。
【００３２】
図８は、振動アクチュエータ１００を備えるレンズ鏡筒３００が装着されたカメラ２００の概念図である。振動アクチュエータ１００は、そのロータ１６０の歯車１２５が、カム筒３０２の外周に形成された歯車に噛合して配設され、カム筒３０２を回転駆動する。これにより、カメラ２００のフォーカス動作時においてフォーカシングレンズ３０１を駆動する。
【００３３】
第２実施形態おいて、リフタ１１０Ａとリフト圧電体１２０Ａとは、第１実施形態と同様に表面活性化常温真空接合により接合されており、図２のフローチャートに基づいて行われる。
すなわち、まず、リフタ１１０Ａを洗浄して塵埃を除去する（Ｓ１）。
【００３４】
次に、リフタ１１０Ａを金属メッキ槽に入れてリフタ１１０Ａのリフト圧電体１２０Ａが接合される接合面に金属メッキをする（Ｓ２）。
この際、第１実施形態と同様に、リフト圧電体の平面度≦リフタ１１０Ａの金属メッキのＰＶ値である。
【００３５】
一方、リフト圧電体１２０Ａも洗浄して塵埃を除去し、リフト圧電体１２０Ａの接合面をスパッタリングして表面の酸化膜を除去する表面活性化処理をする（Ｓ３）。
【００３６】
次に、リフタ１１０Ａとリフト圧電体１２０Ａとにおいて、金属メッキされた部分と表面活性化処理をされた部分とを接合する（Ｓ４）。
【００３７】
なお、上記にリフタ１１０Ａとリフト圧電体１２０Ａの接合について説明したが、リフタ１１０Ａとスライド圧電体１２０Ｂとの間の接合、及びスライダ１１０Ｂとスライド圧電体１２０Ｂとの間の接合も同様にＳＡＢで行う。
【００３８】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）従来、接合面の面精度において、常温真空接合時に求められる面精度は数１０ｎｍであり、それ以上の場合（面精度が悪い場合）、接合は困難となる。本実施形態によると、第１接合面１２のＰＶ値が約数μｍであるにもかかわらず、真空接合で金属が密着し、良好な密着性を有することができる。
【００３９】
（２）第２実施形態によると、第１部材であるリフタ１１０Ａ及びスライダ１１０Ｂと第２部材であるリフト圧電体１２０Ａ及びスライド圧電体１２０Ｂとの接合に、振動の伝達を阻害する接着剤を用いない。したがって第２実施形態の振動アクチュエータ１００は、駆動電圧に対する振動発生効率が良好である。
【００４０】
（３）また、このような駆動機構（接合体）１０１を振動アクチュエータ１００に用いることにより駆動効率が向上し、このような振動アクチュエータ１００は、始動、停止の動作を速やかに行うことができる。したがって、レンズ鏡筒３００等に用いた場合、動作性の応答性が良好となる。
【００４１】
（４）接合体１，１０１の製造工程において、接着剤の塗布、固定治具による接着状態の保持、接着剤を固化させるための加熱硬化、固定治具の取り外し等の製造工程が不必要になり、生産性を高めることができる。また、接着材の塗布量（塗布厚み）、接着剤の温度、硬化温度、硬化時間等の管理が不必要になり、製造管理が容易になる。
【００４２】
（５）接合体１，１０１は常温で接合されるので、第１部材１０，１１０Ａ，１１０Ｂ及び第２部材２０，１２０Ａ，１２０Ｂに熱変形が生じることがない。このため、接合を損なうことがない。
【符号の説明】
【００４３】
１：接合体、１０：第１部材、１１：メッキ、１２：第１接合面、２０：第２部材、２２：第２接合面、１００：振動アクチュエータ、１０１：駆動機構（接合体）、１１０Ａ：リフタ（第１部材）、１１０Ｂ：スライダ（第１部材）、１２０Ａ：リフト圧電体（第２部材）、１２０Ｂ：スライド圧電体（第２部材）、２００：カメラ、３００：レンズ鏡筒
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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