(57)【要約】【課題】短時間で安価に接合を行うことが可能な接合方法及び装置を提供する。【解決手段】第１の物体１と第２の物体２を、互いの平滑な面３及び４をほぼ平行に保ちながら近接させ、第１の物体に電源５から電力を供給するとともに、ガスノズル６を用いてヘリウムガスとアルゴンガスの混合ガスを２方向から供給して第１の物体１と第２の物体２間に満たすことにより、プラズマを発生させる。プラズマを消滅させた後、第１の物体１を下方に移動させることにより、互いの平滑な面を接触させて接合させる。【選択図】  図１
2004223600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平滑な面を有する導体である第１の物体と、平滑な面を有する導体である第２の物体を、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、第１の物体に電力を供給して第１の物体と第２の物体間にプラズマを発生させるステップと、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップとを含むこと
を特徴とする接合方法。
【請求項２】
平滑な面を有する第１の物体と、平滑な面を有する第２の物体を、互いの平滑な面において接合する接合方法であって、第１の物体及び第２の物体を、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、第１の物体と第２の物体間に高電界を発生させて第１の物体と第２の物体間にプラズマを発生させるステップと、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップとを含むこと
を特徴とする接合方法。
【請求項３】
各々のステップを、ほぼ大気圧下で行うことを特徴とする請求項１または２記載の接合方法。
【請求項４】
プラズマを発生させるステップにおいて、第１の物体と第２の物体間に不活性ガスを主体とするガスを満たすことを特徴とする請求項１または２記載の接合方法。
【請求項５】
プラズマを発生させるステップにおいて、少なくとも２方向から、第１の物体と第２の物体間に向けてガスを吹き付けることを特徴とする請求項４記載の接合方法。
【請求項６】
プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップにおいて、第１の物体と第２の物体間に不活性ガスを主体とするガスを満たすことを特徴とする請求項１または２記載の接合方法。
【請求項７】
プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップにおいて、少なくとも２方向から、第１の物体と第２の物体間に向けてガスを吹き付けることを特徴とする請求項６記載の接合方法。
【請求項８】
プラズマを消滅させてから１０μｓから３ｓ後に、互いの平滑な面を接触させることを特徴とする請求項１または２記載の接合方法。
【請求項９】
プラズマを消滅させてから１０μｓから０．３ｓ後に、互いの平滑な面を接触させることを特徴とする請求項１または２記載の接合方法。
【請求項１０】
電子部品の端子を基板上のランドに接合する接合方法であって、電子部品の端子及び基板上のランドを、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、電子部品の端子及び基板上のランド間に高電界を発生させて電子部品の端子と基板上のランド間にプラズマを発生させるステップと、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップとを含むこと
を特徴とする接合方法。
【請求項１１】
各々のステップを、ほぼ大気圧下で行うことを特徴とする請求項１０記載の接合方法。
【請求項１２】
プラズマを発生させるステップにおいて、電子部品の端子及び基板上のランド間に不活性ガスを主体とするガスを満たすことを特徴とする請求項１０記載の接合方法。
【請求項１３】
プラズマを発生させるステップにおいて、少なくとも２方向から、電子部品の端子及び基板上のランド間に向けてガスを吹き付けることを特徴とする請求項１２記載の接合方法。
【請求項１４】
プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップにおいて、電子部品の端子及び基板上のランド間に不活性ガスを主体とするガスを満たすことを特徴とする請求項１０記載の接合方法。
【請求項１５】
プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップにおいて、少なくとも２方向から、電子部品の端子及び基板上のランド間に向けてガスを吹き付けることを特徴とする請求項１４記載の接合方法。
【請求項１６】
プラズマを消滅させてから１０μｓから３ｓ後に、互いの平滑な面を接触させることを特徴とする請求項１０記載の接合方法。
【請求項１７】
プラズマを消滅させてから１０μｓから０．３ｓ後に、互いの平滑な面を接触させることを特徴とする請求項１０記載の接合方法。
【請求項１８】
各々のステップを、電子部品を部品ホルダにて保持した状態で行うとともに、プラズマを発生させるステップにおいて、部品ホルダに備えられた第１電極と電子部品の複数の端子を導通させた状態で、第１電極、基板上のランドまたは基板に対して電子部品とは反対側に備えられた第２電極に電力を供給することを特徴とする請求項１０記載の接合方法。
【請求項１９】
第１の物体を保持する第１ホルダと、第２の物体を保持する第２ホルダと、第１ホルダ内に設けられた第１電極と、第２ホルダ内に設けられた第２電極と、第１電極または第２電極に電力を供給する電源と、第１ホルダに第１の物体を保持した状態において第１ホルダと第１の物体を導通させる機構と、第２ホルダに第２の物体を保持した状態において第２ホルダと第２の物体を導通させる機構と、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態で第１の物体及び第２の物体を近接させる機構と、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態で第１の物体及び第２の物体を接触させる機構とを備えたこと
を特徴とする接合装置。
【請求項２０】
第１の物体を保持する第１ホルダと、第２の物体を保持する第２ホルダと、第１ホルダ内に設けられた第１電極と、第２ホルダ内に設けられた第２電極と、第１電極または第２電極に電力を供給する電源と、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態で第１の物体及び第２の物体を近接させる機構と、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態で第１の物体及び第２の物体を接触させる機構とを備えたこと
を特徴とする接合装置。
【請求項２１】
第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態において、第１の物体と第２の物体間に不活性ガスを主体とするガスを満たす機構を備えたことを特徴とする請求項１９または２０記載の接合装置。
【請求項２２】
第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態において、少なくとも２方向から、第１の物体と第２の物体間に向けてガスを吹き付ける機構を備えたことを特徴とする請求項２１記載の接合装置。
【請求項２３】
電子部品を保持する部品ホルダと、基板を保持する基板ホルダと、部品ホルダ内に設けられた第１電極と、基板ホルダ側に設けられた第２電極と、第１電極または第２電極に電力を供給する電源と、部品ホルダに電子部品を保持し基板ホルダに基板を保持した状態で電子部品及び基板を近接させる機構と、部品ホルダに電子部品を保持し基板ホルダに基板を保持した状態で電子部品及び基板を接触させる機構とを備えたこと
を特徴とする接合装置。
【請求項２４】
部品ホルダに電子部品を保持し基板ホルダに基板を保持した状態において、電子部品と基板間に不活性ガスを主体とするガスを満たす機構を備えたことを特徴とする請求項２３記載の接合装置。
【請求項２５】
部品ホルダに電子部品を保持し基板ホルダに基板を保持した状態において、少なくとも２方向から、電子部品と基板間に向けてガスを吹き付ける機構を備えたことを特徴とする請求項２４記載の接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の接合方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、物体を接合するには接着剤やはんだなどが用いられる。平滑な面同士を接合する場合、物体と接着剤間に共有結合を生じさせたり、分極に基づいたクーロン力を生じさせたりする必要がある。
【０００３】
一方、接着剤やはんだなどの異物を用いずに物体を接合する方法として、昨今、所謂常温接合技術が注目されている。この技術では、真空容器内に接合したい物体を配置し、物体の平滑な面をアルゴンプラズマで清浄化するとともに、物体の平滑な面に未結合手を形成した状態で、これら平滑な面を接触させることにより、接合を行う。常温接合技術については、特許文献１に詳しく述べられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５０８６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の接合技術では、接合したい物体を真空容器内に収納する必要があったため、処理に長時間を要するという問題点があった。また、真空容器を必要とすることから、大気圧に耐えうる頑丈な容器、真空計、真空ポンプなど高価な部品・機器類を要するため、設備が高価になるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、短時間で安価に接合を行うことのできる接合方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の第１発明の接合方法は、平滑な面を有する導体である第１の物体と、平滑な面を有する導体である第２の物体を、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、第１の物体に電力を供給して第１の物体と第２の物体間にプラズマを発生させるステップと、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップとを含むことを特徴とする。
【０００８】
本願の第２発明の接合方法は、平滑な面を有する第１の物体と、平滑な面を有する第２の物体を、互いの平滑な面において接合する接合方法であって、第１の物体及び第２の物体を、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、第１の物体と第２の物体間に高電界を発生させて第１の物体と第２の物体間にプラズマを発生させるステップと、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】
本願の第１または第２発明の接合方法において、好適には、各々のステップを、ほぼ大気圧下で行うことが望ましい。
【００１０】
また、好適には、プラズマを発生させるステップにおいて、第１の物体と第２の物体間に不活性ガスを主体とするガスを満たすことが望ましい。この場合は、更に、プラズマを発生させるステップにおいて、少なくとも２方向から、第１の物体と第２の物体間に向けてガスを吹き付けることが望ましい。
【００１１】
また、好適には、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップにおいて、第１の物体と第２の物体間に不活性ガスを主体とするガスを満たすことが望ましい。この場合は、更に、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップにおいて、少なくとも２方向から、第１の物体と第２の物体間に向けてガスを吹き付けることが望ましい。
【００１２】
また、好適には、プラズマを消滅させてから１０μｓから３ｓ後に、互いの平滑な面を接触させることが望ましい。更に好適には、プラズマを消滅させてから１０μｓから０．３ｓ後に、互いの平滑な面を接触させることが望ましい。
【００１３】
本願の第３発明の接合方法は、電子部品の端子を基板上のランドに接合する接合方法であって、電子部品の端子及び基板上のランドを、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、電子部品の端子及び基板上のランド間に高電界を発生させて電子部品の端子と基板上のランド間にプラズマを発生させるステップと、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
本願の第３発明の接合方法において、好適には、各々のステップを、ほぼ大気圧下で行うことが望ましい。
【００１５】
また、好適には、プラズマを発生させるステップにおいて、電子部品の端子及び基板上のランド間に不活性ガスを主体とするガスを満たすことが望ましい。この場合、更に、プラズマを発生させるステップにおいて、少なくとも２方向から、電子部品の端子及び基板上のランド間に向けてガスを吹き付けることが望ましい。
【００１６】
また、好適には、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップにおいて、電子部品の端子及び基板上のランド間に不活性ガスを主体とするガスを満たすことが望ましい。この場合、更に、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップにおいて、少なくとも２方向から、電子部品の端子及び基板上のランド間に向けてガスを吹き付けることが望ましい。
【００１７】
また、好適には、プラズマを消滅させてから１０μｓから３ｓ後に、互いの平滑な面を接触させることが望ましい。更に好適には、プラズマを消滅させてから１０μｓから０．３ｓ後に、互いの平滑な面を接触させることが望ましい。
【００１８】
また、好適には、各々のステップを、電子部品を部品ホルダにて保持した状態で行うとともに、プラズマを発生させるステップにおいて、部品ホルダに備えられた第１電極と電子部品の複数の端子を導通させた状態で、第１電極、基板上のランドまたは基板に対して電子部品とは反対側に備えられた第２電極に電力を供給することが望ましい。
【００１９】
本願の第４発明の接合装置は、第１の物体を保持する第１ホルダと、第２の物体を保持する第２ホルダと、第１ホルダ内に設けられた第１電極と、第２ホルダ内に設けられた第２電極と、第１電極または第２電極に電力を供給する電源と、第１ホルダに第１の物体を保持した状態において第１ホルダと第１の物体を導通させる機構と、第２ホルダに第２の物体を保持した状態において第２ホルダと第２の物体を導通させる機構と、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態で第１の物体及び第２の物体を近接させる機構と、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態で第１の物体及び第２の物体を接触させる機構とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
本願の第５発明の接合装置は、第１の物体を保持する第１ホルダと、第２の物体を保持する第２ホルダと、第１ホルダ内に設けられた第１電極と、第２ホルダ内に設けられた第２電極と、第１電極または第２電極に電力を供給する電源と、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態で第１の物体及び第２の物体を近接させる機構と、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態で第１の物体及び第２の物体を接触させる機構とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
本願の第４または第５発明の接合装置において、好適には、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態において、第１の物体と第２の物体間に不活性ガスを主体とするガスを満たす機構を備えることが望ましい。この場合、更に、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態において、少なくとも２方向から、第１の物体と第２の物体間に向けてガスを吹き付ける機構を備えることが望ましい。
【００２２】
本願の第６発明の接合装置は、電子部品を保持する部品ホルダと、基板を保持する基板ホルダと、部品ホルダ内に設けられた第１電極と、基板ホルダ側に設けられた第２電極と、第１電極または第２電極に電力を供給する電源と、部品ホルダに電子部品を保持し基板ホルダに基板を保持した状態で電子部品及び基板を近接させる機構と、部品ホルダに電子部品を保持し基板ホルダに基板を保持した状態で電子部品及び基板を接触させる機構とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
本願の第６発明の接合装置において、好適には、部品ホルダに電子部品を保持し基板ホルダに基板を保持した状態において、電子部品と基板間に不活性ガスを主体とするガスを満たす機構を備えることが望ましい。この場合、更に、部品ホルダに電子部品を保持し基板ホルダに基板を保持した状態において、少なくとも２方向から、電子部品と基板間に向けてガスを吹き付ける機構を備えることが望ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態における処理の手順を示す斜視図である。
【００２５】
図１（ａ）において、ともに導体である第１の物体１と第２の物体２が、第１の物体１の平滑な面３と第２の物体２の平滑な面４をほぼ平行に保ちながら大気圧下の空間に保持されている。
【００２６】
次に、図１（ｂ）に示すように、第１の物体１と第２の物体２を、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、第１の物体に電源５から電力を供給するとともに、ガスノズル６を用いてヘリウムガスとアルゴンガスの混合ガスを２方向から供給して第１の物体１と第２の物体２間に満たすことにより、第１の物体１と第２の物体２間に高電界を発生させてプラズマを発生させる。１０秒間に渡ってプラズマを発生させた後、図１（ｃ）に示すように、電力の供給を停止してプラズマを消滅させる。このとき、不活性ガスの供給は停止しないでおき、第１の物体１と第２の物体２間に不活性ガスを満たした状態を保つ。
【００２７】
次いで、図１（ｄ）に示すように、第１の物体１と第２の物体２間に不活性ガスを満たしたまま、第１の物体１を下方に移動させることにより、互いの平滑な面を接触させて接合させる。なお、プラズマを消滅させてから０．１ｓ後に両物体を接触させた。また、各々のステップを大気圧下で行った。
【００２８】
このようなステップを経ることにより、第１の物体１と第２の物体２を接合させることが可能となった。これは、各々の物体の平滑な面をヘリウムとアルゴンの混合ガスプラズマで清浄化するとともに、物体の平滑な面に未結合手を形成した状態で、平滑な面には不活性ガスのみが触れる状態のまま物体１を下方に移動させ、未結合手が失われる前にこれら平滑な面を接触させることにより、接合を行ったためである。
【００２９】
この方法により、従来例の真空接合技術と異なり、各々のステップを大気圧下で行ったことで、真空容器が不要となり、極めて短時間に処理を終えることができた。また、大気圧に耐えうる頑丈な容器、真空計、真空ポンプなど高価な部品・機器類が不要となり、安価な設備で接合を行うことが可能となった。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の第２実施形態における処理の手順を示す断面図である。
【００３１】
図２（ａ）において、絶縁体である第１の物体１と導体である第２の物体２が、第１の物体１の平滑な面３と第２の物体２の平滑な面４をほぼ平行に保ちながら大気圧下の空間に保持されている。このとき、第１の物体１を、金属製のホルダ８にて第２の物体２に対して反対側から保持する。
【００３２】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１の物体１と第２の物体２を、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、ホルダ８に電源５から電力を供給するとともに、ガスノズル６を用いてヘリウムガスとアルゴンガスの混合ガスを２方向から供給して第１の物体１と第２の物体２間に満たすことにより、第１の物体１と第２の物体２間に高電界を発生させてプラズマを発生させる。１５秒間に渡ってプラズマを発生させた後、図２（ｃ）に示すように、電力の供給を停止してプラズマを消滅させる。このとき、不活性ガスの供給は停止しないでおき、第１の物体１と第２の物体２間に不活性ガスを満たした状態を保つ。
【００３３】
次いで、図２（ｄ）に示すように、第１の物体１と第２の物体２間に不活性ガスを満たしたまま、第１の物体１を下方に移動させることにより、互いの平滑な面を接触させて接合させる。なお、プラズマを消滅させてから０．０５ｓ後に両物体を接触させた。また、各々のステップを大気圧下で行った。
【００３４】
このようなステップを経ることにより、第１の物体１と第２の物体２を接合させることが可能となった。これは、各々の物体の平滑な面をヘリウムとアルゴンの混合ガスプラズマで清浄化するとともに、物体の平滑な面に未結合手を形成した状態で、平滑な面には不活性ガスのみが触れる状態のまま物体１を下方に移動させ、未結合手が失われる前にこれら平滑な面を接触させることにより、接合を行ったためである。
【００３５】
なお、本発明の第１実施形態と異なり、本発明の第２実施形態においては、第１の物体１が絶縁体であるため、プラズマを発生させるステップにおいて金属製のホルダ８に電力を供給することで、第１の物体１と第２の物体２間に高電界を発生させた。
【００３６】
この方法により、従来例の真空接合技術と異なり、各々のステップを大気圧下で行ったことで、真空容器が不要となり、極めて短時間に処理を終えることができた。また、大気圧に耐えうる頑丈な容器、真空計、真空ポンプなど高価な部品・機器類が不要となり、安価な設備で接合を行うことが可能となった。
【００３７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の第３実施形態における物体の保持手順を示す断面図である。
【００３８】
導体である物体を保持するとともに、物体に電力を確実に供給するためには、物体を保持するホルダと物体間の導通を確実にする必要がある。
【００３９】
その手順について、図３を用いて第１の物体の保持を例に説明する。
【００４０】
図３（ａ）において、第１の物体１の上方に、第１ホルダ８を近接させる。第１ホルダ８内に第１電極９が設けられている。第１ホルダ８には、取っ手１０と、導通機構としての金属バネ１１が設けられている。
【００４１】
次に、図３（ｂ）に示すように、第１の物体１に第１ホルダ８を近づけ、金属バネ１１の先端を第１の物体１の表面に接触させる。次に、図３（ｃ）に示すように、更に第１ホルダ８を押し下げ、第１ホルダの下面と第１の物体１の表面を接触させ、金属バネ１１を収縮させる。次に、図３（ｄ）に示すように、取っ手１０を内側に移動させて、第１の物体１を固定する。
【００４２】
このような保持を行うことで、第１ホルダ８と第１の物体１を確実に導通させつつ保持することが可能となる。この保持方法を、本発明の第１または第２実施形態に適用することができる。
【００４３】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の第４実施形態における物体の保持状態、及び、プラズマを発生させるステップを示す断面図である。
【００４４】
図４において、導体である第１の物体１が、本発明の第３実施形態で述べた手順で保持されている。同様に、導体である第２の物体２も、第２ホルダ１２内に設けられた第２電極１３と金属バネ１１を介して導通させつつ、取っ手１０により第２ホルダ１２に保持されている。第１の物体１と第２の物体２を、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、第１電極９に電源５から電力を供給するとともに、ガスノズル６を用いてヘリウムガスとアルゴンガスの混合ガスを２方向から供給して第１の物体１と第２の物体２間に満たすことにより、第１の物体１と第２の物体２間に高電界を発生させてプラズマを発生させる。このとき、第２電極１３は接地させる。
【００４５】
プラズマを発生させた後、電力の供給を停止してプラズマを消滅させる。このとき、不活性ガスの供給は停止しないでおき、第１の物体１と第２の物体２間に不活性ガスを満たした状態を保つ。次いで、第１の物体１と第２の物体２間に不活性ガスを満たしたまま、第１ホルダ８を保持するブラケット１４を、昇降ユニット１５を用いて降下させ、第１の物体１を下方に移動させることにより、互いの平滑な面を接触させて接合させる。このような手順で、第１の物体１と第２の物体を接合することができる。
【００４６】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の第５実施形態における物体の保持状態、及び、プラズマを発生させるステップを示す断面図である。
【００４７】
図５において、第１ホルダ８内に第１電極９が設けられ、絶縁体である第１の物体１が取っ手１０によって第１ホルダ８に保持されている。第１電極９の下面と第１の物体１の上面はほぼ全面に渡って接触している。同様に、第２ホルダ１２内に第２電極１３が設けられ、絶縁体である第２の物体２が取っ手１０によって第２ホルダ１２に保持されている。第２電極１３の上面と第２の物体２の下面はほぼ全面に渡って接触している。第１の物体１と第２の物体２を、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、第１電極９に電源５から電力を供給するとともに、ガスノズル６を用いてヘリウムガスとアルゴンガスの混合ガスを２方向から供給して第１の物体１と第２の物体２間に満たすことにより、第１の物体１と第２の物体２間に高電界を発生させてプラズマを発生させる。
【００４８】
このとき、第２電極１３は接地させる。プラズマを発生させた後、電力の供給を停止してプラズマを消滅させる。このとき、不活性ガスの供給は停止しないでおき、第１の物体１と第２の物体２間に不活性ガスを満たした状態を保つ。次いで、第１の物体１と第２の物体２間に不活性ガスを満たしたまま、第１ホルダ８を保持するブラケット１４を、昇降ユニット１５を用いて降下させ、第１の物体１を下方に移動させることにより、互いの平滑な面を接触させて接合させる。このような手順で、第１の物体１と第２の物体を接合することができる。
【００４９】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、本発明の第６実施形態における電子部品及び基板の保持状態、及び、プラズマを発生させるステップを示す断面図である。
【００５０】
図６において、電子部品１６は、両端に２つの端子１７を有する。部品ホルダ１８内に第１電極１９が設けられ、端子１７を第１電極１９と金属バネ１１を介して導通させつつ、電子部品１６が取っ手１０によって部品ホルダ１８に保持されている。基板２０は基板ホルダ２１に載置されている。基板２０の表面には導体がパターニングされ、電子部品１６を装着するためのランド２２が設けられている。基板ホルダ２１側においては、ランド２２と繋がっている導体パターンの一部に、金属バネ１１を介して第２電極２３が導通しており、第２電極２３は接地される。第２電極２３はブラケット２４に保持され、ブラケット２４を、昇降ユニット２５を用いて降下させることにより、第２電極２３とランドと繋がっている導体パターンの接触が図られる。電子部品１６と基板２０上のランド２２を、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、第１電極１９に電源５から電力を供給するとともに、ガスノズル６を用いてヘリウムガスとアルゴンガスの混合ガスを供給して電子部品１６と基板２０上のランド２２間に満たすことにより、電子部品１６と基板２０上のランド２２間に高電界を発生させてプラズマを発生させる。プラズマを発生させた後、電力の供給を停止してプラズマを消滅させる。
【００５１】
このとき、不活性ガスの供給は停止しないでおき、電子部品１６と基板２０上のランド２２間に不活性ガスを満たした状態を保つ。次いで、電子部品１６と基板２０上のランド２２間に不活性ガスを満たしたまま、部品ホルダ１８を保持するブラケット１４を、昇降ユニット１５を用いて降下させ、電子部品１６を下方に移動させることにより、互いの平滑な面を接触させて接合させる。以上の処理は、大気圧下で行うことができる。このような手順で、電子部品１６の端子１７と基板２０上のランド２２を接合することができる。
【００５２】
このようなステップを経ることにより、電子部品１６と基板２０上のランド２２を接合させることが可能となった。これは、各々の平滑な面をヘリウムとアルゴンの混合ガスプラズマで清浄化するとともに、各々の平滑な面に未結合手を形成した状態で、平滑な面には不活性ガスのみが触れる状態のまま電子部品１６を下方に移動させ、未結合手が失われる前にこれら平滑な面を接触させることにより、接合を行ったためである。
【００５３】
この方法により、従来例の真空接合技術と異なり、各々のステップを大気圧下で行ったことで、真空容器が不要となり、極めて短時間に処理を終えることができた。また、大気圧に耐えうる頑丈な容器、真空計、真空ポンプなど高価な部品・機器類が不要となり、安価な設備で接合を行うことが可能となった。
【００５４】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の第７実施形態における電子部品及び基板の保持状態、及び、プラズマを発生させるステップを示す断面図である。
【００５５】
図７において、電子部品１６は、両端に２つの端子１７を有する。部品ホルダ１８内に第１電極１９が設けられ、端子１７を第１電極１９と金属バネ１１を介して導通させつつ、電子部品１６が取っ手１０によって部品ホルダ１８に保持されている。第１電極１９は接地される。基板２０は基板ホルダ２１に載置されている。基板２０の表面には導体がパターニングされ、電子部品１６を装着するためのランド２２が設けられている。基板ホルダ２１側においては、基板ホルダ２１自体が基板２０に対して電子部品１６とは反対側に配置された第２電極として作用し、電源５に接続される。電子部品１６と基板２０上のランド２２を、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、第２電極としての基板ホルダ２１に電源５から電力を供給するとともに、ガスノズル６を用いてヘリウムガスとアルゴンガスの混合ガスを供給して電子部品１６と基板２０上のランド２２間に満たすことにより、電子部品１６と基板２０上のランド２２間に高電界を発生させてプラズマを発生させる。
【００５６】
プラズマを発生させた後、電力の供給を停止してプラズマを消滅させる。このとき、不活性ガスの供給は停止しないでおき、電子部品１６と基板２０上のランド２２間に不活性ガスを満たした状態を保つ。次いで、電子部品１６と基板２０上のランド２２間に不活性ガスを満たしたまま、部品ホルダ１８を保持するブラケット１４を、昇降ユニット１５を用いて降下させ、電子部品１６を下方に移動させることにより、互いの平滑な面を接触させて接合させる。以上の処理は、大気圧下で行うことができる。このような手順で、電子部品１６の端子１７と基板２０上のランド２２を接合することができる。
【００５７】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について、図８を参照して説明する。図８は、本発明の第８実施形態におけるプラズマを発生させるステップを示す断面図である。
【００５８】
図８において、絶縁体である第１の物体１と導体である第２の物体２が、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら、容器２６内の大気圧下の空間に保持されている。容器２６は密閉型であってもよいが、このような場合はガス排気口を設ける必要がある。このとき、第１の物体１を、金属製のホルダ８にて第２の物体２に対して反対側から保持する。ホルダ８に電源５から電力を供給するとともに、ガスノズル６を用いてヘリウムガスとアルゴンガスの混合ガスを２方向から供給して第１の物体１と第２の物体２間に満たすことにより、第１の物体１と第２の物体２間に高電界を発生させてプラズマを発生させる。その後、電力の供給を停止してプラズマを消滅させる。
【００５９】
このとき、不活性ガスの供給は停止しないでおき、第１の物体１と第２の物体２間に不活性ガスを満たした状態を保つ。次いで、第１の物体１と第２の物体２間に不活性ガスを満たしたまま、第１の物体１を下方に移動させることにより、互いの平滑な面を接触させて接合させる。このような手順で、第１の物体１と第２の物体を接合することができる。
【００６０】
このように、容器２６を用いることで、第１の物体１と第２の物体２間に未結合手の寿命を短縮させる原因となる酸素などが混入するのを効果的に防止でき、接合の確実性を高めることができる。
【００６１】
以上述べた本発明の実施形態においては、物体間または電子部品と基板間に高電界を発生させる方法としてのいくつかの手法を例示したに過ぎない。一般には、数百ｋＨｚから数ＧＨｚまでの高周波電力を用いてプラズマを発生させることが可能である。或いは、直流電力を用いてもよいし、パルス電力を供給することも可能である。パルス電力を用いる場合は、ヘリウムガスを主体とするガス以外でも安定したグロー放電が可能であるという利点があるが、その反面、プラズマを物体間または電子部品と基板間に閉じ込めにくいという難点があるので、プラズマの閉じ込めを効果的に行うには、ヘリウムガスを主体とするガスと高周波電力を用いるのが適切である。また、電力を印加する電極と接地する電極の選択は、配線の容易性に応じて決定すべき設計事項である。
【００６２】
また、プラズマを発生させる時間が１０秒または１５秒である場合を例示したが、接合面の清浄化には０．１秒から３０秒程度の処理が好ましい。プラズマを発生させる時間が０．１秒より短いと清浄化が不十分となる場合があり、逆に３０秒より長いと、処理効率が悪化する。
【００６３】
また、不活性ガスとしてヘリウムガスとアルゴンガスの混合ガスを用いる場合を例示したが、他の不活性ガスとして、ネオン、クリプトン、キセノン（ゼノン）などのガスを用いることも可能である。また、接合面を若干量エッチングすることによっても、清浄化と未結合手の形成は可能であるので、４フッ化炭素に代表されるフッ化炭素ガスや、６フッ化硫黄など、ハロゲンを含有したエッチングガスを用いてもよく、また、これらのエッチングガスを不活性ガスに混合させてもよい。
【００６４】
また、ガスを２方向または１方向から吹き付ける場合を例示したが、未結合手の寿命を短縮させる原因となる酸素などが混入するのを避けるためには、ガスを複数の方向から接合面に向かって吹き付けつつ処理を行うことが好ましい。
【００６５】
また、電子部品が２つの端子を有する場合を例示したが、更に端子数の多い電子部品においても、本発明を適用することが可能であることはいうまでもない。
【００６６】
また、プラズマを消滅させてから０．１ｓまたは０．０５ｓ後に、互いの平滑な面（接合面）を接触させる場合を例示したが、未結合手が失われる前に接触させて接合を確実に行うには、プラズマを消滅させてから１０μｓから３ｓ後に、互いの平滑な面を接触させることが望ましい。プラズマを消滅させてから１０μｓ経過前に接触させると、プラズマ中の電子が完全に消失せずに接合面間に残留しているため危険であり、３ｓ経過後では、未結合手が大部分失われてしまっているため、接合が不十分となる。更に、プラズマを消滅させてから１０μｓから０．３ｓ後に、互いの平滑な面を接触させることが望ましい。プラズマを消滅させてから０．３ｓ以内であれば、未結合手が大部分失われずに保存されるためである。
【００６７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願の第１発明の接合方法によれば、平滑な面を有する導体である第１の物体と、平滑な面を有する導体である第２の物体を、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、第１の物体に電力を供給して第１の物体と第２の物体間にプラズマを発生させるステップと、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップとを含むため、短時間で安価に接合を行うことができる。
【００６８】
また、本願の第２発明の接合方法によれば、平滑な面を有する第１の物体と、平滑な面を有する第２の物体を、互いの平滑な面において接合する接合方法であって、第１の物体及び第２の物体を、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、第１の物体と第２の物体間に高電界を発生させて第１の物体と第２の物体間にプラズマを発生させるステップと、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップとを含むため、短時間で安価に接合を行うことができる。
【００６９】
また、本願の第３発明の接合方法によれば、電子部品の端子を基板上のランドに接合する接合方法であって、電子部品の端子及び基板上のランドを、互いの平滑な面をほぼ平行に保ちながら近接させ、電子部品の端子及び基板上のランド間に高電界を発生させて電子部品の端子と基板上のランド間にプラズマを発生させるステップと、プラズマを消滅させるステップと、互いの平滑な面を接触させて接合するステップとを含むため、短時間で安価に接合を行うことができる。
【００７０】
また、本願の第４発明の接合装置によれば、第１の物体を保持する第１ホルダと、第２の物体を保持する第２ホルダと、第１ホルダ内に設けられた第１電極と、第２ホルダ内に設けられた第２電極と、第１電極または第２電極に電力を供給する電源と、第１ホルダに第１の物体を保持した状態において第１ホルダと第１の物体を導通させる機構と、第２ホルダに第２の物体を保持した状態において第２ホルダと第２の物体を導通させる機構と、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態で第１の物体及び第２の物体を近接させる機構と、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態で第１の物体及び第２の物体を接触させる機構とを備えるため、短時間で安価に接合を行うことができる。
【００７１】
また、本願の第５発明の接合装置によれば、第１の物体を保持する第１ホルダと、第２の物体を保持する第２ホルダと、第１ホルダ内に設けられた第１電極と、第２ホルダ内に設けられた第２電極と、第１電極または第２電極に電力を供給する電源と、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態で第１の物体及び第２の物体を近接させる機構と、第１ホルダに第１の物体を保持し第２ホルダに第２の物体を保持した状態で第１の物体及び第２の物体を接触させる機構とを備えるため、短時間で安価に接合を行うことができる。
【００７２】
また、本願の第６発明の接合装置によれば、電子部品を保持する部品ホルダと、基板を保持する基板ホルダと、部品ホルダ内に設けられた第１電極と、基板ホルダ側に設けられた第２電極と、第１電極または第２電極に電力を供給する電源と、部品ホルダに電子部品を保持し基板ホルダに基板を保持した状態で電子部品及び基板を近接させる機構と、部品ホルダに電子部品を保持し基板ホルダに基板を保持した状態で電子部品及び基板を接触させる機構とを備えるため、短時間で安価に接合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における処理の手順を示す斜視図
【図２】本発明の第２実施形態における処理の手順を示す断面図
【図３】本発明の第３実施形態における物体の保持手順を示す断面図
【図４】本発明の第４実施形態における物体の保持状態、及び、プラズマを発生させるステップを示す断面図
【図５】本発明の第５実施形態における物体の保持状態、及び、プラズマを発生させるステップを示す断面図
【図６】本発明の第６実施形態における電子部品及び基板の保持状態、及び、プラズマを発生させるステップを示す断面図
【図７】本発明の第７実施形態における電子部品及び基板の保持状態、及び、プラズマを発生させるステップを示す断面図
【図８】本発明の第８実施形態におけるプラズマを発生させるステップを示す断面図
【符号の説明】
１  第１の物体
２  第２の物体
３  平滑面
４  平滑面
５  電源
６  ガスノズル
７  プラズマ
【図１】
2004223600.tif 000003
【図２】
2004223600.tif 000004
【図３】
2004223600.tif 000005
【図４】
2004223600.tif 000006
【図５】
2004223600.tif 000007
【図６】
2004223600.tif 000008
【図７】
2004223600.tif 000009
【図８】
2004223600.tif 000010