(57)【要約】【課題】簡素な工程で、かつ高い接合強度で基材を接合する基材接合方法、及び当該基材接合方法により製造された構造体を得る。【解決手段】一対の基材の基材接合方法であって、前記一対の基材の互いに対向する面のそれぞれに、金属膜を設ける第１工程と、前記金属膜が設けられる位置とは異なる位置に低融点金属片を配置し、前記低融点金属片を介して前記一対の基材を重ね合わせる第２工程と、前記低融点金属片を溶融させる第３工程と、前記低融点金属片を硬化させる第４工程と、を実施することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基材の基材接合方法であって、
前記一対の基材の互いに対向する面のそれぞれに、金属膜を設ける第１工程と、
前記金属膜が設けられる位置とは異なる位置に低融点金属片を配置し、前記低融点金属片を介して前記一対の基材を重ね合わせる第２工程と、
前記低融点金属片を溶融させる第３工程と、
前記低融点金属片を硬化させる第４工程と、
を実施することを特徴とする基材接合方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基材接合方法において、
前記金属膜は、Ａｕにより構成されている
ことを特徴とする基材接合方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の基材接合方法において、
前記一対の基材の一方は、他方に対向する面に第一凹部を備え、
前記一対の基材の他方は、前記第一凹部に対向する第二凹部を備え、
前記第２工程は、前記低融点金属片を前記第一凹部及び前記第二凹部の間に挟む
ことを特徴とする基材接合方法。
【請求項４】
請求項３に記載の基材接合方法において、
前記一対の基材の一方から他方を見る平面視において、前記第一凹部の平面サイズは、前記低融点金属片の平面サイズより小さく、
前記第一凹部及び前記第二凹部の凹部内の空間の合計体積は、前記低融点金属片の体積より大きい
ことを特徴とする基材接合方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の基材接合方法において、
前記低融点金属片の体積は、前記第一凹部及び前記第二凹部の凹部内の空間の合計体積の５２％以上７３％以下である
ことを特徴とする基材接合方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基材接合方法において、
前記低融点金属片の熱膨張係数は、前記一対の基材の熱膨張係数よりも大きい
ことを特徴とする基材接合方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項の接合方法により接合された前記一対の基材を含む
ことを特徴とする構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の基材を接合する基材接合方法、及び当該基材接合方法により接合された一対の基材を含む構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の基板を備え、これらの一対の基板が互いに接合された構造体が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、一対のガラス基板を接合した構造体を製造する方法に関する。この特許文献１では、ガラス基板の接合部をバーナーにより加熱して溶融させ、溶融箇所に圧力を加えて押し合わせて溶着させ、溶着部分をアニール処理した後冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１のような接合方法では、ガラス基板を押し当てる加圧処理やアニール処理を実施する必要があり、工程数が増大する。また、加圧処理において、ガラス基板に対して圧力を加えることで、ガラス基板の破損や変形が起こる可能性もある。
【０００５】
その他、基材の接合方法としては、一対の基材を、金属膜を用いた金属結合により接合する方法や、低融点金属（例えば半田等）を用いて基材を接合する方法等が挙げられる。しかしながら、前者では、金属結合を進行させるために基材を押し当てる必要があり、やはり特許文献１と同様、加圧処理が必要となる。また、後者では、加圧工程が不要ではあるが、広い面積を一様に接合するには不向きであり、高い接合強度を得ることが困難である。
【０００６】
本発明は、簡素な工程で、かつ高い接合強度で基材を接合する基材接合方法、及び当該基材接合方法により製造された構造体を得ることを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一適用例に係る基材接合方法は、一対の基材の基材接合方法であって、前記一対の基材の互いに対向する面のそれぞれに、金属膜を設ける第１工程と、前記金属膜が設けられる位置とは異なる位置に低融点金属片を配置し、前記低融点金属片を介して前記一対の基材を重ね合わせる第２工程と、前記低融点金属片を溶融させる第３工程と、前記低融点金属片を硬化させる第４工程と、を実施することを特徴とする。
【０００８】
本適用例では、第２工程で配置された低融点金属片を第３工程で溶融させ、第４工程で硬化させることで、一対の基材が低融点金属によって接合される。また、第４工程において、溶融した低融点金属が硬化収縮することで、一対の基材が互いに近接する方向に引っ張られて応力を受ける。このため、第１工程で形成された金属膜が、前記応力によって互いに押し付けられる（圧着される）。このように圧着された金属膜同士は、徐々に金属結合が進行して接合される。この場合、別途加圧処理やアニール処理を実施する必要がなく、簡素な工程で基材同士を接合でき、かつ、金属結合により高い接合強度で基材を接合することができる。
【０００９】
本適用例の基材接合方法において、前記金属膜は、Ａｕ（金）により構成されていることが好ましい。
本適用例では、金属膜としてＡｕを用いる。Ａｕは、酸化等の変質が発生しにくいため、金属膜同士を接合する際に、基材を真空環境下や不活性ガス雰囲気下に保持する必要がない。このため、真空チャンバー等の専用の装置が不要であり、金属膜の表面処理を実施する工程も省略でき、基材接合における工程をより簡略化できる。
【００１０】
本適用例の基材接合方法において、前記一対の基材の一方は、他方に対向する面に第一凹部を備え、前記一対の基材の他方は、前記第一凹部に対向する第二凹部を備え、前記第２工程は、前記低融点金属片を前記第一凹部及び前記第二凹部の間に挟むことが好ましい。
本適用例では、第２工程において、第一凹部及び第二凹部の間に低融点金属片を挟み込むことで、基材同士のアライメント調整や、各基材に対する低融点金属片のアライメント調整を容易に行える。
【００１１】
本適用例の基材接合方法において、前記一対の基材の一方から他方を見る平面視において、前記第一凹部の平面サイズは、前記低融点金属片の平面サイズより小さく、前記第一凹部及び前記第二凹部の凹部内の空間の合計体積は、前記低融点金属片の体積より大きいことが好ましい。
【００１２】
本適用例では、平面視において、第一凹部の平面サイズが低融点金属片の平面サイズより小さいので、第一凹部上に低融点金属片を載置することで、低融点金属の移動が抑制される。したがって、基材に対する低融点金属片のアライメント調整がより容易に行える。特に、低融点金属片が球状である場合、低融点金属片の周面の一部を第一凹部にて保持させることができ、低融点金属片の転がりを抑制できる。
また、第一凹部及び第二凹部の合計体積が低融点金属片の体積より大きい。この場合、第３工程で低融点金属片が溶融されると、第一凹部及び第二凹部の一部に溶融した低融点金属が満たされない空間が生じ、当該空間に低融点金属片の溶融時に発生するガスを逃がすことができる。つまり、第３工程で低融点金属片を溶融した際に発生するガスを逃がす空間がない場合、当該ガスの圧力によって基材同士を離す方向に応力が働くので、金属膜同士を圧着させる応力（圧着力）が減退する。これに対して、本適用例では、ガスを逃がすことで、上記のような不都合を抑制し、金属膜同士の金属接合を促進させることができる。
【００１３】
本適用例の基材接合方法において、前記低融点金属片の体積は、前記第一凹部及び前記第二凹部の凹部内の空間の合計体積の５２％以上７３％以下であることが好ましい。
本適用例のように、低融点金属片の体積が第一凹部及び第二凹部の合計体積の５２％以上７３％以下とすることで、第４工程における低融点金属の硬化収縮時において、基材同士に好適に応力を付与でき、金属膜同士を適切に圧着させ、金属結合を促進させることができる。
【００１４】
本適用例の基材接合方法において、前記低融点金属片の熱膨張係数は、前記一対の基材の熱膨張係数よりも大きいことが好ましい。
本適用例では、低融点金属片の熱膨張係数が、基材の熱膨張係数よりも大きいので、第４工程における低融点金属の硬化収縮時に、熱膨張係数の差に応じた応力を、基材間に作用させることができ、金属膜同士を圧着させることができる。
【００１５】
本発明に係る一適用例の構造体は、上述した基材接合方法により接合された前記一対の基材を含むことを特徴とする。
本適用例の構造体では、上述のように、低融点金属片による接合と、金属結合を用いた接合により一対の基材を接合することで、高い接合強度で基材が接合されており、構造体の強度も高くなる。また、基材同士を接合する際に、別途加圧装置等を用いた加圧処理等の各種処理を実施する必要がないので、製造コストを低くでき、安価な構造体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第一実施形態におけるガラス基板の接合方法を示すフローチャート。
【図２】第一実施形態における第一基板の概略平面図。
【図３】第一実施形態における第一基板の概略断面図。
【図４】第一実施形態における第二基板の概略平面図。
【図５】第一実施形態における第二基板の概略断面図。
【図６】第一実施形態の基板配置工程における第一基板及び第二基板の配置を示す概略断面図。
【図７】第一実施形態の溶融工程における第一基板及び第二基板の状態を示す概略断面図。
【図８】第一実施形態の硬化工程における第一基板及び第二基板の状態を示す概略断面図。
【図９】低融点金属片と基板の接合強度を示す図。
【図１０】第二実施形態における干渉フィルター（構造体）の概略構成を示す平面図。
【図１１】第二実施形態の干渉フィルターの概略構成を示す断面図。
【図１２】第一凹部及び第二凹部の他の例を示す断面図。
【図１３】第一凹部及び第二凹部の他の例を示す断面図。
【図１４】第一凹部及び第二凹部の他の例を示す断面図。
【図１５】第一接合部及び第二接合部のその他の配置例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第一実施形態］
以下、第一実施形態について説明する。第一実施形態では、基材としてガラス基板を例示し、一対のガラス基板を接合する接合方法について説明する。
図１は、本実施形態におけるガラス基板の接合方法（基材接合方法）を示すフローチャートである。
図１に示すように、本実施形態では、第一基板形成工程Ｓ１、第一金属膜形成工程Ｓ２、第二基板形成工程Ｓ３、第二金属膜形成工程Ｓ４、基板配置工程Ｓ５、溶融工程Ｓ６、及び硬化工程Ｓ７を実施する。なお、第一金属膜形成工程Ｓ２及び第二金属膜形成工程Ｓ４は、本発明の第１工程に相当し、基板配置工程Ｓ５は第２工程に相当し、溶融工程Ｓ６は第３工程に相当し、硬化工程Ｓ７は第４工程に相当する。また、図１では、第一基板形成工程Ｓ１及び第一金属膜形成工程Ｓ２の後に、第二基板形成工程Ｓ３及び第二金属膜形成工程Ｓ４を実施する例を示すが、これに限らない。例えば、第一基板形成工程Ｓ１及び第二基板形成工程Ｓ３の実施後に、第一金属膜形成工程Ｓ２及び第二金属膜形成工程Ｓ４を実施してもよい。
【００１８】
［第一基板形成工程］
第一基板形成工程Ｓ１は、一対のガラス基板の一方（以降、第一基板１（図２参照）と称する）を形成する。
図２は、第一基板１の概略平面図であり、図３は、第一基板１を図２のＡ−Ａ線で切断した際の概略断面図である。なお、図２における右上がりの斜線部は後述する第一接合用金属膜１２の形成領域を示し、右下がりの斜線部は後述する第一密着膜１３の形成領域を示すものであり、断面形状を示すものではない。また、図２及び図３、後述する図４から図８では、説明のため、第一接合用金属膜１２、第一密着膜１３、第二接合用金属膜２２、及び第二密着膜２３の膜厚寸法を誇張して表示している。
第一基板形成工程Ｓ１では、ガラス基板の母材を加工して第一基板１を形成する。例えば、母材に対してダイシングやレーザー等を用いた切断処理、エッチング等を用いた形状形成処理等を行い、目的とする第一基板１の形状とする。
【００１９】
また、この第一基板形成工程Ｓ１では、第一基板１の、第二基板２に接合する側の面（以降、第一接合面１Ａと称する）に対して、第一凹部１１を形成する。
第一凹部１１は、例えば略半球形の凹溝であり、ウェットエッチング（等方性エッチング）により形成することができる。なお、この第一凹部１１の開口径寸法ｒ１（平面サイズ）は、後述する低融点金属片３１（図６参照）の直径寸法ｒ３に対して小さい。ところで、本実施形態では、第一凹部１１の内周面１１Ａに沿って第一密着膜１３が形成されるので、第一凹部１１の開口径寸法ｒ１は、当該第一密着膜１３の膜厚を加味した寸法となる。つまり、第一凹部１１の開口径寸法ｒ１は、図３に示すように、第一凹部１１の直径方向における第一密着膜１３の膜表面からの対岸位置の第一密着膜１３の膜表面までの寸法となる。ただし、実際には、第一密着膜１３の寸法は、第一凹部１１の径寸法に対して十分小さい。よって、実質、開口径寸法ｒ１は、第一凹部１１の直径寸法と略同値としてもよい。
また、第一凹部１１の凹部内の体積は、低融点金属片３１の体積よりも小さい。なお、第一凹部１１内の凹部内の体積とは、図３に示すように、第一凹部１１の内周面１１Ａに形成される第一密着膜１３（詳細は後述する）の表面と、第一密着膜１３の開口端面（第一エッジ面１Ｂ）とに囲われる空間の体積となる。しかしながら、上述したように、第一密着膜１３の膜厚寸法は、第一凹部１１の直径寸法に対して十分に小さい。よって、第一エッジ面１Ｂは、第一接合面１Ａの延長面としてもよく、第一凹部１１の凹部内の体積を、第一凹部１１の内周面１１Ａと第一接合面１Ａの延長面とに囲われる空間の体積としてもよい。
【００２０】
［第一金属膜形成工程］
第一金属膜形成工程Ｓ２は、第一基板１の第一接合面１Ａのうち、第二基板２への接合箇所に金属膜を形成する。
本実施形態では、第一基板１及び第二基板２を、金属接合と、低融点金属を用いた溶接（ろう接）とにより接合する。そこで、第一金属膜形成工程（Ｓ２）では、金属接合を行う部分に、第一接合用金属膜１２を形成し、第一凹部１１の内周面１１Ａに沿って、第一密着膜１３を形成する。
【００２１】
第一接合用金属膜１２は、第二基板２に形成される第二接合用金属膜２２（図４，５参照）と金属結合が可能な素材であれば、如何なる素材であってもよいが、酸化等の変質が発生しにくいＡｕを用いることが好ましい。この場合、各工程Ｓ１〜Ｓ７において、第一基板１や第二基板２を真空環境下や、不活性ガス雰囲気下で実施する必要がなく、製造効率性の向上を図れる。なお、ここでは、第一接合用金属膜１２としてＡｕを例示するが、これに限られず、例えばＰｔ等の他の金属を用いてもよく、真空環境下や不活性ガス雰囲気下で基板接合を行う場合では、ＡｌやＳｉ等を用いてもよい。
【００２２】
第一密着膜１３は、低融点金属を第一基板１に密着させるために形成される。本実施形態では、後述する溶融工程Ｓ６において、基板配置工程Ｓ５で載置した低融点金属片３１（図６参照）を溶融させることで、溶融された低融点金属の一部が第一凹部１１内に充填される。また、溶融された低融点金属の残部は、後述する第二凹部２１（図４，５参照）の内周面２１Ａと、第一基板１の第一接合面１Ａとに囲われる領域内で保持される。したがって、第一基板１において、溶融した低融点金属が接触する部位、具体的には、第一凹部１１の内周面１１Ａの全体と、第一接合面１Ａのうち第二凹部２１に対向する部分に、第一密着膜１３を形成する。
【００２３】
この第一密着膜１３としては、第一基板１（ガラス）及び低融点金属に対して密着性が高い素材を用いることができる。なお、本実施形態では、低融点金属片３１としてＡｕＧｅ合金を用い、ＡｕＧｅに対して密着性が高いＡｕを用いる。
【００２４】
本実施形態では、第一接合用金属膜１２及び第一密着膜１３の双方をＡｕにより構成するため、第一金属膜形成工程Ｓ２において、第一接合用金属膜１２及び第一密着膜１３の双方を同時に成膜することが可能となる。すなわち、第一金属膜形成工程Ｓ２では、第一基板１の第一接合面１Ａに対して、スパッタ法等を用いてＡｕを成膜する。そして、エッチング等によりＡｕ膜をパターニングすることで、第一接合用金属膜１２及び第一密着膜１３を同時形成する。なお、第一基板１に対するＡｕ膜の形成時の前に、第一接合面１Ａ上にＣｒ等の密着層を形成してもよい。この場合、第一基板１に対するＡｕの密着力を向上できる。
また、上記は、第一接合用金属膜１２及び第一密着膜１３を同時に形成する例であるが、第一接合用金属膜１２及び第一密着膜１３をそれぞれ異なる素材とする場合では、それぞれ独立して各膜を成膜する。例えば、第一接合用金属膜１２を形成した後、第一密着膜１３を形成すればよい。
【００２５】
［第二基板形成工程］
第二基板形成工程Ｓ３は、一対のガラス基板の他方（以降、第二基板２と称する）を形成する。
図４は、第二基板２の概略平面図であり、図５は、第二基板２を図４のＢ−Ｂ線で切断した際の概略断面図である。なお、図４における右上がりの斜線部は後述する第二接合用金属膜２２の形成領域を示し、右下がりの斜線部は後述する第二密着膜２３の形成領域を示すものであり、断面形状を示すものではない。
この第二基板形成工程Ｓ３では、第一基板形成工程Ｓ１と略同様にして、ガラス基板の母材を加工して第二基板２を形成する。
【００２６】
また、この第二基板形成工程Ｓ３では、第二基板２の、第一基板１に接合する側の面（以降、第二接合面２Ａと称する）に対して、第二凹部２１を形成する。
第二凹部２１は、例えば略半球形の凹溝であり、ウェットエッチング（等方性エッチング）により形成する。
この第二凹部２１の開口径寸法ｒ２（平面サイズ）は、低融点金属片３１の直径寸法ｒ３（図６参照）よりも大きい。なお、第二凹部２１の開口径寸法ｒ２は、図５に示すように、第二凹部２１の内周面２１Ａに沿って形成される第二密着膜２３を含めた際の径寸法となる。実際には、第二密着膜２３の寸法は、第二凹部２１の径寸法に対して十分小さいため、実質、開口径寸法ｒ２は、第二凹部２１の直径寸法と略同値となる。
【００２７】
また、第二凹部２１の凹部内の体積が、低融点金属片３１の体積よりも大きい。より具体的には、低融点金属片３１の体積が、第一凹部１１及び第二凹部２１の凹部内の合計体積の５２％以上７３％以下となるように、第一凹部１１及び第二凹部２１を形成する。
なお、第二凹部２１内の凹部内の体積とは、図５に示すように、第二凹部２１の内周面２１Ａに形成される第二密着膜２３の表面と、第二凹部２１の内周面２１Ａと、第二接合面２Ａの延長面（第二エッジ面２Ｂ）とにより囲われる空間の体積となる。しかしながら、上述したように、第二密着膜２３の膜厚寸法は、第二凹部２１の直径寸法に対して十分に小さい。よって、第二凹部２１の凹部内の体積を、第二凹部２１の内周面２１Ａと第二接合面２Ａの延長面（第二エッジ面２Ｂ）とに囲われる空間の体積としてもよい。
【００２８】
［第二金属膜形成工程］
第二金属膜形成工程Ｓ４は、第二基板２の第二接合面２Ａのうち、金属接合を行う部分に、第二接合用金属膜２２を形成し、第二凹部２１の開口縁に沿って、第二密着膜２３を形成する。
【００２９】
第二接合用金属膜２２は、第一接合用金属膜１２と金属結合が可能な素材であれば、如何なる素材であってもよく、第一接合用金属膜１２と同様、Ａｕを用いることが好ましい。また、第一接合用金属膜１２と同様、例えばＰｔ等の他の金属を用いてもよく、真空環境下や不活性ガス雰囲気下で基板接合を行う場合では、ＡｌやＳｉ等を用いてもよく、第一接合用金属膜１２と第二接合用金属膜２２とが異なる金属であってもよい。
【００３０】
第二密着膜２３は、第一密着膜１３と同様に、低融点金属を第二基板２に密着させるために形成される。この第二密着膜２３としては、第一密着膜１３と同様に、Ａｕを用いることが好ましい。
また、本実施形態では、後述する溶融工程Ｓ６において、第一基板１を鉛直下側に配置することで、低融点金属片３１を溶融させた際、溶融された低融点金属の一部が第一凹部１１内に充填され、残りの低融点金属が第二凹部２１内の一部に満たされる。したがって、第二金属膜形成工程Ｓ４では、第二凹部２１の内周面２１Ａのうち、溶融工程Ｓ６において低融点金属が接触する第一基板１に対向する側の一部に形成すればよい。なお、第二凹部２１の内周面２１Ａの全面に第二密着膜２３を形成してもよい。
【００３１】
第二金属膜形成工程Ｓ４では、第一金属膜形成工程Ｓ２と同様に、第二基板２の第二接合面２Ａに対して、スパッタ法等を用いてＡｕを成膜し、エッチング等によりＡｕ膜をパターニングすることで、第二接合用金属膜２２及び第二密着膜２３を形成する。なお、第二基板２に対するＡｕ膜の形成前に、Ｃｒ等の密着層を形成してもよい。
【００３２】
［基板配置工程］
以上の後、基板配置工程Ｓ５を実施し、第一基板１及び第二基板２を、低融点金属片３１を介して対向配置させる。
図６は、基板配置工程Ｓ５における第一基板１及び第二基板２の配置を示す概略断面図である。
基板配置工程Ｓ５では、図６に示すように、第一基板１を例えば鉛直下側に配置し、第一凹部１１上に低融点金属片３１を載置する。そして、第二基板２を、第二凹部２１が第一凹部１１に対向するように配置する。つまり、第一凹部１１及び第二凹部２１により、低融点金属片３１を挟み込む。
【００３３】
ここで、低融点金属片３１は、融点が比較的低い（例えば４００度以下）金属や合金（易融合金）により構成されており、例えば、ＡｕＧｅやＡｕＳｎ等の金合金や、ＳｎやＰｂ等の金属を用いることができる。また、低融点金属片３１の熱膨張係数は、第一基板１や第二基板２の熱膨張係数よりも大きい。なお、本実施形態では、低融点金属片３１としてＡｕＧｅを用いる。
また、本実施形態では、低融点金属片３１は球形状に形成されており、その直径寸法ｒ３は、第一凹部１１の開口径寸法ｒ１よりも大きく、第二凹部２１の開口径寸法ｒ２よりも小さい。さらに、上述したように、低融点金属片３１は、第一凹部１１及び第二凹部２１の凹部内の合計体積の５２％以上７３％以下の体積となる。
【００３４】
このような低融点金属片３１では、第一凹部１１上に載置すると、低融点金属片３１の一部が、第一エッジ面１Ｂより第一凹部１１内に挿入されることになる。これにより、低融点金属片３１が周方向に亘って第一凹部１１の縁（第一エッジ面１Ｂに設けられる開口縁）に保持され、第一基板１に対して低融点金属片３１が位置決めされる。
【００３５】
また、低融点金属片３１を介して第一基板１及び第二基板２を重ね合せた際に、図６に示すように、第一接合用金属膜１２と第二接合用金属膜２２とが接触することが好ましい。より好ましくは、第一接合用金属膜１２と第二接合用金属膜２２とが接触した際に、低融点金属片３１の第一基板１とは反対側の先端点３１Ａが、第二凹部２１の底面中心２１Ｂに接触することが好ましい。
このような構成では、低融点金属片３１に対して、第二基板２を精度良く位置決めすることができる。すなわち、第一基板１及び第二基板２のアライメント調整を高精度に、かつ容易に行うことができる。
【００３６】
［溶融工程］
この後、溶融工程Ｓ６において低融点金属片３１を溶融させる。
図７は、溶融工程Ｓ６における第一基板１及び第二基板２の状態を示す概略断面図である。
本実施形態では、図７に示すように、第二基板２側からレーザー光を照射し、低融点金属片３１を溶融させる。なお、ここでは、第二基板２側からレーザー光を照射するが、第一基板１側からレーザー光を照射してもよい。また、本実施形態では、第一基板１及び第二基板２が透光性のガラスにより構成される例であり、レーザー光が低融点金属片３１に直接照射されるが、これに限定されない。例えば、第一基板１や第二基板２が非透光性の基板である場合は、第一基板１や第二基板２を加熱することで低融点金属片３１を溶融させてもよい。この場合、例えば第一基板１や第二基板２の低融点金属片３１が配置される位置をバーナー等によって加熱することで、低融点金属片３１を溶融させてもよい。
【００３７】
溶融工程Ｓ６が実施されると、図７に示すように、低融点金属片３１が溶融され、溶融された液状の低融点金属（以降、溶融金属３２と称す）が、第一密着膜１３及び第二密着膜２３上を流動するように、第一凹部１１及び第二凹部２１内に広がる。本実施形態では、第一基板１を鉛直下側に配置するため、溶融金属３２は、第一凹部１１内を満たす。また、低融点金属片３１の体積は、第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積よりも小さい。よって、図７に示すように、第二凹部２１の内部のうち、第一基板１側の一部が溶融金属３２により満たされ、第二凹部２１の第一基板１とは反対側の残部は、溶融金属３２と接触しないスペース２１Ｃとなる。低融点金属片３１を溶融させると、溶融時にガスが発生するが、本実施形態では、当該ガスをスペース２１Ｃ内に逃がすことが可能となる。このため、発生ガスにより、第一基板１及び第二基板２が離れる方向に応力が加わる不都合が抑制される。
【００３８】
［硬化工程］
この後、硬化工程Ｓ７により、溶融金属３２を硬化させる。
図８は、硬化工程Ｓ７における第一基板１及び第二基板２の状態を示す概略断面図である。
硬化工程Ｓ７では、冷却装置を用いて、溶融金属３２を急速冷却してもよく、常温にて所定時間放置してもよい。
溶融金属３２が固化することで、第一凹部１１の第一エッジ面１Ｂ及び第二凹部２１の第二エッジ面２Ｂが接合され、第一基板１及び第二基板２を接合する第一接合部６１が形成される。なお、図８における３３は、固化された溶融金属３２を示し、以降、低融点金属接合部３３と称す。
ここで、溶融金属３２は、冷却されることで硬化収縮する。また、低融点金属の熱膨張係数は、ガラス（ＳｉＯ２）により構成された第一基板１や第二基板２に対して十分に大きい。したがって、溶融金属３２が硬化収縮することで、図８に示すように、第一基板１及び第二基板２に互いに近接する方向に応力Ｐ１が作用する。このため、第一基板１に形成された第一接合用金属膜１２、及び第二基板２に形成された第二接合用金属膜２２が、互いに近接する方向に応力（圧着力Ｐ２）を受ける。すなわち、第一接合用金属膜１２と第二接合用金属膜２２とが圧着されて、これにより、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２間の金属結合が進行して接合され、第二接合部６２が形成される。
【００３９】
この際、本実施形態では、上記のように、低融点金属片３１の体積が、第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積の５２％以上７３％以下となることで、第一接合用金属膜１２と第二接合用金属膜２２との金属結合を好適に促進させることができる。
【００４０】
図９は、低融点金属片３１の体積と、接合強度を示す図である。なお、図９では、低融点金属としてＡｕＧｅを用い、直径０．２ｍｍの球状の低融点金属片３１を溶融させた際の接合強度を示している。接合強度が高い程、低融点金属の硬化時に基材間に与える引っ張り応力が強くなるが、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２を好適に金属結同させるためには、１１．６Ｎ以上の接合強度が得られることが好ましい。
図９にて示されるように、１１．６Ｎ以上の接合強度を得るためには、低融点金属片３１の体積が第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積の４０％以上８６％以下であることが好ましい。
つまり、低融点金属片３１の体積が第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積の４０％未満である場合、第二凹部２１の内周面２１Ａに対する低融点金属の接触面積が小さく、第二基板２を第一基板１側に引っ張る力が弱くなる。また、場合によっては、溶融金属３２が第二基板２に接触せず、接合強度が得られない場合もある。
また、第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積の８６％を超える場合、第二凹部２１内のスペース２１Ｃの体積が小さくなる。スペース２１Ｃは、溶融工程Ｓ６で発生したガスが逃げる空間となるが、低融点金属片３１の体積が第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積の８６％を超えると、発生ガスによるスペース２１Ｃ内の内圧が高まり、第一基板１及び第二基板２を引き離す方向に応力が作用する。また、スペース２１Ｃの内圧が高くなりすぎると、当該内圧によって、溶融金属３２が第二凹部２１から外側に押し出される。この場合、第一密着膜１３や第二密着膜２３が形成されていない部分に溶融金属３２が濡れ拡がることがある。第一密着膜１３や第二密着膜２３が形成されていない部分では、溶融金属３２が濡れ拡がりにくく、内圧によって更に溶融金属３２が押し出されることで、第二基板２が第一基板１から離れる方向に押し上げる可能性がある。この場合、第一接合用金属膜１２と第二接合用金属膜２２との接触が解除されて、金属結合による接合に不都合が生じる。仮に、凹部外に押し出された溶融金属３２により、第二基板２が第一基板１から離れる方向に押し上げられなくても、第一接合用金属膜１２や第二接合用金属膜２２の形成位置まで溶融金属３２が流れ出て、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２の結合が阻害することがある。
【００４１】
これに対して、低融点金属片３１の体積が第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積の４０％以上８６％以下となる場合では、上記のような不都合を抑制でき、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２に付与する圧着力Ｐ２を増大できるので、金属結合の進行を促進できる。
さらに、低融点金属片３１の体積として、５２％以上７３％以下の体積とすることが最も好ましい。この場合、図９に示すように、接合強度を約１２Ｎに維持することができる。このため、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２の結合をより進行させることができる。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、第二接合部６２における第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２間の金属結合と、第一接合部６１における低融点金属接合部３３による接合とにより、第一基板１及び第二基板２とが接合され、第一基板１及び第二基板２を接合した構造体１０が得られる。
【００４３】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、第一金属膜形成工程Ｓ２で第一基板１に第一接合用金属膜１２を形成し、第二金属膜形成工程Ｓ４で第二基板２に第二接合用金属膜２２を形成する。そして、基板配置工程Ｓ５で、第一基板１及び第二基板２を、第一接合用金属膜１２と第二接合用金属膜２２とが対向する位置とは異なる位置に低融点金属片３１を配置して、第一基板１と第二基板２とを重ね合せる。この後、溶融工程Ｓ６で低融点金属片３１を溶融させ、硬化工程Ｓ７で溶融金属３２を硬化させる。
これにより、第一基板１及び第二基板２は、溶融金属３２が固化することで第一接合部６１が形成される。また、溶融金属３２が硬化収縮する際の応力によって第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２が互いに近接する方向に応力を受けて圧着される。これにより、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２の間の金属結合が進行し、第二接合部６２が形成される。
すなわち、本実施形態では、加圧装置等を用いて、第一基板１及び第二基板２を互いに近接する方向に加圧する必要がなく、溶融金属３２の硬化収縮により得られる応力によって容易に第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２を金属結合により接合することができる。また、第一接合部６１による第一基板１及び第二基板２の接合に加え、金属結合を用いた第二接合部６２により第一基板１及び第二基板２を接合することができるので、高い接合強度を得ることができる。
【００４４】
本実施形態では、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２としてＡｕを用いている。Ａｕは、酸化等の変質が発生しにくいため、第一基板１及び第二基板２を真空環境下や不活性ガス雰囲気下に維持する必要がない。つまり、基板接合時に、第一基板１や第二基板２の周囲環境を真空環境下や不活性ガス雰囲気下に維持する専用の装置を不要にでき、また、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２を表面処理する装置も不要にできる。
【００４５】
本実施形態では、基板配置工程Ｓ５において、第一基板１の第一凹部１１と、第二基板２の第二凹部２１との間に低融点金属片３１を挟み込む。
この場合、低融点金属片３１を介して第一基板１と第二基板２とのアライメント調整を行うことができる。
【００４６】
また、第一凹部１１の開口径寸法ｒ１は、低融点金属片３１の直径寸法ｒ３よりも小さい。このため、第一基板１に対して低融点金属片３１を載置する際に、低融点金属片３１の一部が第一凹部１１内に嵌り、第一接合面１Ａ上で転がらない。よって、第一基板１の第一凹部１１に対する低融点金属片３１のアライメント調整を、容易かつ精度良く実施することができる。
【００４７】
さらに、第二凹部２１の開口径寸法ｒ２は、低融点金属片３１の直径寸法ｒ３よりも大きい。このため、第二基板２を低融点金属片３１に載置した際、第二凹部２１内に低融点金属片３１が収納され、第一接合面１Ａと第二接合面２Ａとを近接させ、第一接合用金属膜１２と第二接合用金属膜２２とを接触させることができる。
【００４８】
さらには、本実施形態では、第一接合用金属膜１２と第二接合用金属膜２２とが接触した際に、低融点金属片３１の第一基板１とは反対側の先端点３１Ａが、第二凹部２１の底面中心２１Ｂに接触する。
この場合、低融点金属片３１に対する第二基板２のアライメント調整を容易かつ精度良く実施でき、第一基板１及び第二基板２のアライメント精度が向上する。
【００４９】
本実施形態では、低融点金属片３１の熱膨張係数が、第一基板１や第二基板２の熱膨張係数よりも大きい。このため、硬化工程Ｓ７における低融点金属（溶融金属３２）の硬化収縮時に、熱膨張係数の差に応じた応力Ｐ１を、第一基板１及び第二基板２の間に作用させることができ、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２に適切な圧着力Ｐ２を付与できる。
【００５０】
本実施形態では、低融点金属片３１の体積は、第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積の５２％以上７３％以下である。
低融点金属片３１の体積が、第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積の４０％未満である場合は、溶融金属３２と第二凹部２１との接触面積が小さくなり、第二基板２を第一基板１側に引っ張るための応力が減退する。また、第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積の８６％を超える場合は、低融点金属片３１の溶融時に発生したガスにより、スペース２１Ｃの内圧が高くなり、第二基板２を第一基板１から離れる方向に押す力が増大する。これらの場合、第一基板１及び第二基板２の間に作用する応力Ｐ１が小さくなるので、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２に作用する圧着力Ｐ２も小さくなる。
これに対して、低融点金属片３１の体積を、第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積の４０％以上８６％以下とすることで、スペース２１Ｃ内の内圧の上昇を抑制でき、低融点金属が第二基板２を引っ張る応力Ｐ１も大きくできる。第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２に、互いに近接する方向に適切な圧着力を付与でき、金属結合を好適に進行させることができる。さらに、低融点金属片３１の体積を、第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積の５２％以上７３％以下とすることで、第一接合部６１における接合強度を約１２Ｎ以上に維持できる。これにより、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２の金属結合の促進をさらに図ることができる。
【００５１】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態として、上記第一実施形態の基材接合方法を用いた構造体の一例である干渉フィルターを説明する。
［干渉フィルターの構成］
図１０は、本実施形態における構造体である干渉フィルターの概略構成を示す平面図であり、図１１は、図１０の干渉フィルターをＣ−Ｃ線で切断した際の概略構成を示す断面図である。
図１０及び図１１に示すように、干渉フィルター５は、一対の基材の一方を構成する固定基板５１と、一対の基材の他方を構成する可動基板５２とを備えている。これらの固定基板５１及び可動基板５２は、第一接合部６１及び第二接合部６２により互いに接合されることで構成されている。ここで、第一実施形態における第一基板１は本実施形態の固定基板５１に対応し、第二基板２は本実施形態の可動基板５２に対応する。また、第一接合部６１は、低融点金属片３１を用いた接合部であり、第二接合部６２は、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２の金属結合を用いた接合部である。
【００５２】
以下、干渉フィルター５の具体的な構成を説明する。
この干渉フィルター５では、固定基板５１の可動基板５２に対向する面の略中央部に第一ミラー５４が設けられ、可動基板５２の固定基板５１に対向する面の略中央部に第二ミラー５５が設けられている。これらの第一ミラー５４及び第二ミラー５５は、所定のミラーギャップＧを介して対向配置されている。
また、固定基板５１は、一端部５１１が、可動基板５２の一端部５２１よりも外側に突出する。当該一端部５１１は、干渉フィルター５を図示略のパッケージ筐体や、干渉フィルター５を保持する基板等に固定する部分となる。一方、可動基板５２は、前記一端部５２１とは反対側の他端部５２２が固定基板５１の他端部５１２よりも突出する。当該他端部５２２には、複数の電極端子５８１，５８２が形成された電装部５８を構成する。
【００５３】
［固定基板の構成］
固定基板５１は、図１０に示すように、可動基板５２に対向する面に、例えばエッチング等により形成された、電極配置溝５１３及びミラー設置部５１４を備えている。
電極配置溝５１３は、平面視において、固定基板５１の略中心点を中心とした略環状に形成され、その溝底面に第一電極５６１が設けられている。第一電極５６１は、電極配置溝５１３と同様の略環状に形成されている。
また、固定基板５１には、電極配置溝５１３から他端部５１２に向かって延び、電極配置溝５１３と同じ溝深さとなる引出溝５１３Ａが設けられている。そして、第一電極５６１には、図８に示すように、この引出溝５１３Ａに沿って配置される引出電極５７１が接続されている。この引出電極５７１は、第一電極５６１から固定基板５１の他端部５１２に向かって延び、可動基板５２に設けられた電極端子５８１に接続されている。
【００５４】
ミラー設置部５１４は、平面視において電極配置溝５１３の内側に設けられ、例えば、電極配置溝５１３の溝底面よりも可動基板５２側に突出している。ミラー設置部５１４の先端面には、第一ミラー５４が設けられている。
第一ミラー５４は、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等、導電性の合金膜、誘電体多層膜等により構成される。
【００５５】
また、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、電極配置溝５１３、引出溝５１３Ａ、及びミラー設置部５１４が設けられていない部分には、可動基板５２が接合される第一接合面１Ａ（図１１参照）が設けられている。
この第一接合面１Ａには、第一接合部６１と、平面視において第一接合部６１とは離れた位置に設けられる第二接合部６２とが設けられ、これらの第一接合部６１及び第二接合部６２により可動基板５２の第二接合面２Ａに接合されている。
具体的には、第一接合部６１は、平面視において、第二接合部６２の近傍に設けられ、かつ、１つの第二接合部６２を挟む位置にそれぞれ設けられている。そして、固定基板５１の第一接合部６１の配置位置には、第一実施形態と同様に、第一凹部１１が設けられ、その内周面には、第一密着膜１３が設けられている。
なお、第一凹部１１は、例えば半球状の凹溝であり、深さ寸法（直径寸法）は、電極配置溝５１３や引出溝５１３Ａ、ミラー設置部５１４の深さ寸法に比べて、十分に小さい。
【００５６】
［可動基板の構成］
次に、可動基板５２について、より具体的に説明する。
可動基板５２は、図１０及び図１１に示すように、可動基板５２の略中心位置に設けられた円形状の可動部５２３と、可動部５２３を基板厚み方向に進退可能に保持する保持部５２４と、保持部５２４の外側に配置された基板外周部５２５とを備えている。
【００５７】
可動部５２３は、保持部５２４よりも厚み寸法が大きく、かつ、平面視においてミラー設置部５１４の外周縁の径寸法よりも径寸法が大きく形成されている。この可動部５２３には、第二電極５６２および第二ミラー５５が設けられている。
【００５８】
第二電極５６２は、第一電極５６１に対向して配置され、第一電極５６１と共に静電アクチュエーター５６を構成する。この第二電極５６２は、例えば第一電極５６１と同一形状に形成されている。
また、可動基板５２には、第二電極５６２に接続された引出電極５７２が設けられている。引出電極５７２は、第二電極５６２から可動基板５２の他端部５２２側に向かって延び、電装部５８の電極端子５８２に接続されている。
なお、図１０において図示する引出電極５７１，５７２の電極形状や配置位置等は模式的なものであり、これに限定されない。
【００５９】
第二ミラー５５は、可動部５２３の固定基板５１に対向する面の中心部で、第一ミラー５４とミラーギャップＧを介して対向して設けられる。この第二ミラー５５としては、前述した第一ミラー５４と同一の構成の反射膜が用いられる。
【００６０】
保持部５２４は、可動部５２３の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部５２３よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部５２４は、可動部５２３よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部５２３を固定基板５１側に変位させることが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部５２４を例示するが、これに限定されず、例えば、可動部５２３の周りに等間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
【００６１】
基板外周部５２５の固定基板５１に対向する面には、固定基板５１が接合される第二接合面２Ａが設けられている。この第二接合面２Ａは、第一接合部６１及び第二接合部６２を介して固定基板５１の第一接合面１Ａに接合される。
また、第二接合面２Ａにおける第一接合部６１の配置位置には、第二凹部２１が設けられ、その内周面には、第二密着膜２３が設けられている。なお、第二凹部２１の深さ寸法は、第一凹部１１と同様、電極配置溝５１３や引出溝５１３Ａ、ミラー設置部５１４等に対して十分に小さい。
【００６２】
［接合部の構成］
次に、第一接合部６１及び第二接合部６２について説明する。
第一接合部６１は、固定基板５１の第一凹部１１及び可動基板５２の第二凹部２１の間に設けられ、低融点金属により構成されている。
第二接合部６２は、固定基板５１に形成された第一接合用金属膜１２と、可動基板５２に形成された第二接合用金属膜２２とにより構成されており、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２の金属結合により接合されている。
【００６３】
以上のような干渉フィルター５では、第一電極５６１及び第二電極５６２により静電アクチュエーター５６が構成されており、第一電極５６１及び第二電極５６２が図示略の電圧制御回路（ドライバー）に接続される。そして、電圧制御回路から静電アクチュエーター５６に電圧が印加されることで、電圧に応じた静電引力が第一電極５６１及び第二電極５６２の間に作用し、ミラーギャップＧの寸法が変更され、干渉フィルター５を透過する光の波長を変化させることが可能となる。
【００６４】
［干渉フィルターの製造方法］
上記のような干渉フィルター５は、固定基板５１及び可動基板５２を、図１に示す第一実施形態と同様の基板接合方法により接合することで製造される。
すなわち、第一基板形成工程Ｓ１において、例えばガラス（ＳｉＯ２）を加工して、固定基板５１の形状を形成する。具体的には、固定基板５１の第一接合面１Ａ側をエッチング加工し、電極配置溝５１３、引出溝５１３Ａ、ミラー設置部５１４、及び第一凹部１１を形成する。また、固定基板５１に第一電極５６１や第一ミラー５４を形成する。
そして、第一金属膜形成工程Ｓ２において、第二接合部６２の形成位置に第一接合用金属膜１２を形成し、第一凹部１１内及び第二凹部２１に対向する位置に第一密着膜１３を形成する。
【００６５】
また、第二基板形成工程Ｓ３において、例えばガラス（ＳｉＯ２）を加工して、可動基板５２の形状を形成する。具体的には、可動基板５２の第二接合面２Ａとは反対側の面をエッチング加工し、保持部５２４を形成し、第二接合面２Ａをエッチング加工して第二凹部２１を形成する。また、可動基板５２に第二電極５６２や第二ミラー５５を形成する。
そして、第二金属膜形成工程Ｓ４において、第二接合部６２の形成位置に第二接合用金属膜２２を形成し、第二凹部２１内の所定位置（開口縁近傍）に第二密着膜２３を形成する。
【００６６】
この後、基板配置工程Ｓ５において、固定基板５１の各第一凹部１１に対して、低融点金属片３１（図６参照）を載置し、可動基板５２を更に重ね合せる。
この際、本実施形態では、第一凹部１１及び第二凹部２１が複数設けられているので、これらの各位置での位置合わせが可能となり、固定基板５１に対する可動基板５２のアライメント調整をより効率的に、かつ精度良く行うことができる。
【００６７】
そして、溶融工程Ｓ６において、低融点金属片３１を溶融し、溶融金属３２（図７参照）により第一凹部１１及び第二凹部２１の一部を埋める。
この後、硬化工程Ｓ７により、溶融金属３２が固化されることで、第一接合部６１が形成れる。
また、溶融金属３２の硬化時の収縮により、固定基板５１及び可動基板５２が互いに近接する方向に応力を受ける。このため、第一実施形態と同様に、第一接合用金属膜１２と、第二接合用金属膜２２とが圧着されて、金属結合が進行し、第二接合部６２が形成される。そして、これらの第一接合部６１及び第二接合部６２により、固定基板５１と可動基板５２とが接合される。
【００６８】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、干渉フィルター５を構成する固定基板５１と可動基板５２とを、上記第一実施形態にて説明した基板接合方法により接合する。このため、干渉フィルター５を製造する際に、例えば基板に荷重を付与する加圧装置等の特殊な装置を用いる必要がなく、簡素な工程で干渉フィルター５を製造できる。
【００６９】
特に、可動部５２３を変位させることで透過波長を変化させる本実施形態の波長可変側の干渉フィルター５では、加圧装置等を用いて可動基板５２に荷重を加えると、可動部５２３や保持部５２４が変形し、干渉フィルター５の駆動特性が変化することが有る。また、干渉フィルター５では、光の波長であるｎｍ単位で精度良くミラーギャップＧを制御する必要があり、第一ミラー５４及び第二ミラー５５の高い平行度が要求される。このような干渉フィルター５に対して加圧装置等により基板に圧力を付与することで、可動部５２３が傾斜するおそれもある。これに対して、本実施形態では、上記のような基板接合方法により固定基板５１及び可動基板５２を接合するので、基板に荷重を付与することによる、干渉フィルター５の駆動特性の変化も抑制でき、可動部５２３の傾斜も抑制できる。
また、固定基板５１及び可動基板５２を金属接合により強固に接合することができるため、例えば可動基板５２の固定基板５１からの剥離等が生じにくく、干渉フィルター５の機械信頼性を高めることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、平面視で第一接合部６１が第二接合部６２を挟み込む位置に配置されている。
第一接合部６１は、低融点金属による接合であり、硬化収縮時に固定基板５１及び可動基板５２を互いに近接する方向に応力を付与するが、平面視で第一接合部６１から離れるほど、その応力も小さくなる。よって、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２の金属結合により接合される第二接合部６２においても、第一接合部６１から離れる程、金属結合の進行が遅くなる。また、第一接合部６１が１つのみの場合では、第二接合部６２での金属結合が進行していない範囲において、固定基板５１及び可動基板５２の位置ずれが起こりうる。例えば、平面視において第一接合部６１を中心にして、可動基板５２が回転するように位置ずれする可能性がある。
これに対して、本実施形態では、上記第一接合部６１によって第二接合部６２を挟み込むため、第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２に対して、均一に圧着力を作用させることができる。よって、一部の範囲において金属結合の進行が遅くなる等の不都合が抑制できる。これに加え、２つ以上の第一接合部６１により固定基板５１と可動基板５２が接合され、これらの第一接合部６１近傍の第二接合部６２の金属結合がより早く進行する。このため、上記のような第一接合部６１を中心とした可動基板５２の回転方向への位置ずれをも抑制できる。
【００７１】
［変形例］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
［変形例１］
上記第一実施形態において、第一凹部１１や第二凹部２１が半球状に形成される例を示したが、これに限定されない。
図１２から図１４は、第一凹部や第二凹部の他の例を示す断面図である。
例えば、図１２に示すように、低融点金属片３１を位置決めするために、第一基板１や第二基板２に、三角錐状の第一凹部１４や第二凹部２４を形成してもよい。三角錐状の第一凹部１４では、球状の低融点金属片３１を３点で保持することで、好適に位置決めすることができる。
また、第一実施形態に示す球状の第二凹部２１では、球状の低融点金属片３１の先端点３１Ａと、第二凹部２１の底面中心２１Ｂとを合わせる、つまり１点により第二基板２を低融点金属片３１に位置決めすることになる。これに対して、上記のような三角錐状の第二凹部２４では、低融点金属片３１に対して３点で接触でき、これらの３点で第二基板２を低融点金属片３１に位置決めすることができる。このため、アライメント精度を向上させることができる。
なお、上記において三角錐状の第一凹部１４や第二凹部２４を説明したが、例えば円錐形状等であってもよい。すなわち、第一凹部１４や第二凹部２４を錐体形状とすることで、低融点金属片３１に対して第一基板１や第二基板２を好適に位置決めできる。
【００７２】
また、図１３に示す例では、第二凹部２１は、溝底面に第二凹部２１よりも小径となる半球状の第三凹部２１Ｄを備える。この場合、図１３に示すように、第二凹部２１内に収納された低融点金属片３１の先端部を第三凹部２１Ｄ内に挿入することで、第二基板２を低融点金属片３１に位置決めすることができる。
【００７３】
また、図１４の例では、第一凹部１５は、低融点金属片３１の一部が嵌ることで、低融点金属片３１を位置決めする第一開口端縁１５Ａと、第一接合面１Ａから第二基板２とは反対側に離れる方向に向かうに従って、第一開口端縁１５Ａから離れる方向に傾斜する第一傾斜部１５Ｂと、を有する。
同様に、第二凹部２５は、低融点金属片３１よりも平面サイズが大きい第二開口端縁２５Ａと、第二接合面２Ａから第一基板１とは反対側に離れるに従って、第二開口端縁２５Ａから離れる方向に傾斜する第二傾斜部２５Ｂを有する。なお、第二凹部２５の第一基板１に対向する面（溝底面）は、第一実施形態のように球状としてもよく、図１２に示す例のように錐体形状としてもよく、図１３に示すような第三凹部２１Ｄを形成してもよい。図１４の例では、錐体形状とする例を示す。
このような第一凹部１５や第二凹部２５では、図１４の下図に示すように、溶融工程Ｓ６で低融点金属片３１を溶融させた後、硬化工程Ｓ７において、溶融金属３２が硬化収縮する際に、第一傾斜部１５Ｂを第二基板２側に、また、第二傾斜部２５Ｂを第一基板１側に押圧する。これにより、第一基板１と第二基板２とをより強い応力で互いに近接する方向に押し付け合うことができ、第一接合用金属膜１２と第二接合用金属膜２２との金属結合をより促進させることができる。
なお、図１４の例では、第一傾斜部１５Ｂ及び第二傾斜部２５Ｂを例示するが、第一凹部１１や第二凹部２１の内周面から凹内部方向に突出する突出片を設ける構成としてもよい。
【００７４】
［変形例２］
第一実施形態では、第二凹部２１は凹状の溝としたが、さらに、外部と連通する連通孔を設けてもよい。
例えば、上述した変形例１の図１２，１３に示す例では、第二凹部２４（２５）の溝底部には、第二基板２の第二接合面２Ａとは反対側面２Ｄに連通する連通孔２Ｃが設けられている。
このような連通孔２Ｃを設けることで、溶融工程Ｓ６において、低融点金属片３１を溶融させた際、発生するガスを連通孔２Ｃから外部に逃がすことができる。
また、このような構成では、第一凹部１１及び第二凹部２１の合計体積の７３％を超える体積の低融点金属片３１を用いてもよい。
さらに、図１４に示すように、連通孔２Ｃが第二凹部２５の内周面に臨む開口縁により、低融点金属片３１の先端部を位置決めしてもよい。この場合、連通孔２Ｃにより、低融点金属片３１に対する第二基板２の位置決めと、低融点金属片３１の溶融時に発生するガスの排気との双方を行うことができる。
【００７５】
［変形例３］
第一実施形態では、溶融金属３２が第一凹部１１の内部を充填し、第二凹部２１の内部の第一基板１側の一部を満たす例を示したが、これに限らない。例えば、溶融金属３２が第一凹部１１の第二基板２側の一部を満たし、第二凹部２１の内部の第一基板１側の一部を満たす構成としてもよい。また、このような構成においても、上記変形例２のような連通孔２Ｃを設けてもよい。この場合では、第一基板１に、第一凹部１１の溝底部から第二基板２とは反対側の面を連通する連通孔２Ｃを設ける。
【００７６】
［変形例４］
第一実施形態では、低融点金属片３１が球形状である例を示したが、これに限定されない。低融点金属片３１としては、例えば立方体や直方体であってもよく、錐体形状であってもよい。いずれの形状であっても、第一凹部１１内に、低融点金属片３１の一部を挿通させ、第一凹部１１の外周縁（開口縁）にて、低融点金属片３１を保持することで、第一基板１に対して低融点金属片３１を位置決めすることができる。
【００７７】
また、低融点金属片３１が直方体や立方体である場合、第一凹部１１が設けられず、第二凹部２１のみが設けられていてもよい。この場合、第一接合面１Ａの所定位置に低融点金属片３１を載置すればよい。また、この場合、第二凹部２１の体積を、低融点金属片３１の５２％以上７３％以下とすればよい。
【００７８】
［変形例５］
第一実施形態において、第一凹部１１及び第二凹部２１を設ける例を示したが、例えば、これらの凹部が設けられず、第一接合面１Ａに直接低融点金属片３１を載置し、その上から第二基板２を配置してもよい。
この場合、低融点金属片３１を加熱溶融させると、第二基板２の自重により、溶融金属３２が第一接合面１Ａ及び第二接合面２Ａの間で濡れ拡がり、第一接合用金属膜１２と第二接合用金属膜２２とを接触させることができる。この後、溶融金属３２を硬化収縮させることで、上記第一実施形態と同様の硬化を得ることができる。この場合は、溶融した低融点金属が第一接合用金属膜１２や第二接合用金属膜２２の位置まで広がらないように、低融点金属片３１の設置位置や体積を制御すればよい。また、低融点金属として、第一基板１や第二基板２に密着性が高い金属を用いて第一密着膜１３や第二密着膜２３をなくすことが好ましい。
【００７９】
［変形例６］
第一実施形態では、低融点金属片３１を溶融させた際に、低融点金属を付着させたい位置に第一密着膜１３及び第二密着膜２３を形成したが、これに限らない。すなわち、低融点金属片３１として、第一基板１や第二基板２に対して十分密着性が高いものを用いれば、これらの密着膜１３，２３は、設けられなくてもよい。
【００８０】
［変形例７］
第一実施形態において、第一密着膜１３を第二凹部２１に対向する領域内に形成する例を示したが、これに限定されない。例えば、第二凹部２１に対向する領域よりもさらに外側に所定寸法だけ拡げて形成してもよい。
このような構成では、溶融工程Ｓ６における発生ガスによる影響をより低減できる。つまり、溶融工程Ｓ６で、低融点金属片３１を溶融させると、スペース２１Ｃ内に発生ガスが溜まる。このガスによりスペース２１Ｃ内の内圧が増大する。上記構成では、スペース２１Ｃ内の圧力により押圧された溶融金属３２が第一密着膜１３上に沿って拡がるが、当該第一密着膜１３の外周端において、拡がりが抑制されることになる。つまり、第一密着膜１３により、溶融金属３２が広がる範囲を規定することができる。また、上記のように、溶融金属３２を、第二凹部２１と対向していない領域まで拡げることで、スペース２１Ｃの内圧を低減でき、当該内圧による、第二基板２を第一基板１から離れる方向に引き離す応力を低減できる。
【００８１】
また、第一密着膜１３を第二凹部２１に対向する領域よりもさらに外側に所定寸法だけ拡げて形成した上で、第二密着膜２３を第二接合面２Ａで上記第一密着膜１３に対向する領域まで拡大して形成してもよい。
この場合、第一接合用金属膜１２と第一密着膜１３との膜厚が同一であり、第二接合用金属膜２２と第二密着膜２３との膜厚が同一であれば、第一基板１及び第二基板２を重ね合せた際に、第二接合面２Ａ上の第二密着膜２３が、対向する第一接合面１Ａ上の第一密着膜１３に接する。このような構成では、第一凹部１１及び第二凹部２１が密閉された空間となり、溶融金属３２が凹部外の第一接合用金属膜１２及び第二接合用金属膜２２の接合を阻害する位置まで流れ出る不都合を抑制できる。この場合、スペース２１Ｃの内圧の上昇による、溶融金属３２の漏れを抑制するために、例えば変形例３のように連通孔２Ｃを設けることが好ましい。
【００８２】
［変形例８］
第二実施形態において、平面視において第一接合部６１で第二接合部６２を挟む構成を例示したが、これに限られない。例えば、第二接合部６２の外周縁に沿って、複数の第一接合部６１が設けられていてもよい。
また、図１５は、第一接合部６１及び第二接合部６２の他の配置例を示す図である。
図１５に示すように、第二接合部６２の内部（例えば中央部）と、第二接合部６２の外周に沿う位置とに第一接合部６１を設けてもよい。第二接合部６２の面積が大きい場合では、第二接合部６２のうち第一接合部６１からの距離が長い位置で、第一接合部６１の低融点金属の硬化収縮に伴う圧着力が低下する。これに対して、図１５に示すように、第二接合部６２の内部にも第一接合部６１を設けることで、上記のような圧着力の低下を抑制でき、第二接合部６２の全体に対して適切な圧着力を付与することができる。
【００８３】
［変形例９］
第一実施形態や第二実施形態では、第一基板１（固定基板５１）、第二基板２（可動基板５２）として、ＳｉＯ２により構成されたガラス基板を例示したが、これに限定されない。
すなわち、一対の基材としては、低融点金属片３１の熱膨張係数よりも大きければよく、例えば、ＡｕＧｅの低融点金属片３１に対してＳｉ基板等を用いてもよい。
また、一対の基材として、基板形状を例示したが、これに限定されない。例えば、互いに対向する面を有する一対のブロック体であってもよい。また、この対向する面としては、平面に限定されない。すなわち、当該対向する面に形成された第一接合用金属膜１２と、第二接合用金属膜２２とが面接触できればよく、例えば、同一の曲率を有する曲面等であってもよい。
【００８４】
［変形例１０］
第二実施形態において、一対の基材を接合した構造体として、干渉フィルター５を例示したが、これに限定されない。本発明は、一対の基材を接合する如何なる構造体に対しても適用することができる。
例えば、一対のガラス基板を液晶や透明電極等を介して対向させた液晶ディスプレイにおいて、液晶や透明電極が配置されていない外周部で一対のガラス基板を接合する際に、本発明の基材接合方法を用いてもよい。
【００８５】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。
【符号の説明】
【００８６】
１…第一基板（基材）、１Ａ…第一接合面、１Ｂ…第一エッジ面、２…第二基板（基材）、２Ａ…第二接合面、２Ｂ…第二エッジ面、２Ｃ…連通孔、５…干渉フィルター（構造体）、１０…構造体、１１，１４，１５…第一凹部、１２…第一接合用金属膜、１３…第一密着膜、２１，２４，２５…第二凹部、２１Ｃ…スペース、２２…第二接合用金属膜、２３…第二密着膜、３１…低融点金属片、３２…溶融金属、３３…低融点金属接合部、５１…固定基板（基材）、５２…可動基板（基材）、６１…第一接合部、６２…第二接合部、Ｓ１…第一基板形成工程、Ｓ２…第一金属膜形成工程（第１工程）、Ｓ３…第二基板形成工程、Ｓ４…第二金属膜形成工程（第１工程）、Ｓ５…基板配置工程（第２工程）、Ｓ６…溶融工程（第３工程）、Ｓ７…硬化工程（第４行程）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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