(57)【要約】【課題】接着剤のはみ出し量が均一で、接着剤が回らない場所の発生および接着硬化後のそりの発生が少なく、基板へのクラックの発生の少ない接合基板の製造方法を提供すること。【解決手段】接着治具１０を一ヶ所で加圧すると、接着治具１０の凹面１１と基板２，４の非接着面２２，４２とがまず一ヶ所で接する。接した場所から接着治具１０の凹面１１が基板２，４の非接着面２２，４２に倣って、略同じ力が加わりながら密着しながら接着治具１０が変形するので、基板２，３，４に対し荷重が一ヶ所に集中せず分散する。したがって、硬化前接着剤５１，６１が均一に広がり、接着剤５，６のはみ出し量が均一で、接着剤５，６が回らない場所の発生および接着硬化後の接合基板１のそりの発生の少ない、また、基板のクラックの発生の少ない接合基板１の製造方法を得ることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を接着剤で接合した接合基板の製造方法であって、
前記基板間に硬化前接着剤を配置する接着剤配置工程と、
前記基板の非接着面に、凹面の形成された接着治具の前記凹面を向けて、前記接着治具を配置する接着治具配置工程と、
前記接着治具の平面視方向の中央領域に力を加え、前記基板および前記硬化前接着剤を加圧する加圧工程と、
前記硬化前接着剤を硬化させる硬化工程とを含む
ことを特徴とする接合基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接合基板の製造方法において、
前記加圧工程は、前記非接着面を含む面と前記凹面との距離が最も長い位置付近を中心として、前記接着治具の一ヶ所に力を加える
ことを特徴とする接合基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の接合基板の製造方法において、
前記硬化工程は、前記基板および前記硬化前接着剤を加圧した状態で行う
ことを特徴とする接合基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の接合基板の製造方法において、
前記凹面は、球面である
ことを特徴とする接合基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の接合基板の製造方法において、
前記凹面の深さが、
４μｍ〜１４μｍである
ことを特徴とする接合基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基板を接着剤で接合した接合基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の基板を接着剤で接合する接合基板の製造方法として、例えば、液体噴射ヘッド用流路ユニットの製造方法において、ノズル形成基板と封止板と流路形成基板とを、位置決めピンで位置決めした状態で、接着治具としての接着保護板で挟み、接着治具台座と押圧板によって接着保護板を加圧して接着する製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７５９６６号公報（８項、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接着保護板が平坦な場合、加圧時の荷重分布のばらつきにより接着保護板が不均一に変形する。その結果、基板に荷重が均一に加わらず、接着剤のはみ出し量がばらついたり、接着剤の回らない場所が発生したり、接着剤硬化後の接合基板にそりが発生したりする。また、荷重分布によっては、基板にクラックが発生する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
複数の基板を接着剤で接合した接合基板の製造方法であって、前記基板間に硬化前接着剤を配置する接着剤配置工程と、前記基板の非接着面に、凹面の形成された接着治具の前記凹面を向けて、前記接着治具を配置する接着治具配置工程と、前記接着治具の平面視方向の中央領域に力を加え、前記基板および前記硬化前接着剤を加圧する加圧工程と、前記硬化前接着剤を硬化させる硬化工程とを含むことを特徴とする接合基板の製造方法。
【０００７】
この適用例によれば、接着治具を平面視方向の中央領域で加圧すると、接着治具の凹面と基板の非接着面とがまず平面視方向の中央領域で接し、接した場所から接着治具の凹面が基板の非接着面に倣って密着しながら接着治具が変形する。ここで、加圧された平面視方向の中央領域と、接着治具の凹面と基板の非接着面とが接する箇所は同じ場所とは限らない。
接着治具の凹面が基板の非接着面に倣って密着するときに、略同じ力が加わりながら密着するので、基板に対し荷重が一ヶ所に集中せず分散する。したがって、硬化前接着剤が均一に広がり、接着剤のはみ出し量が均一で、接着剤が回らない場所の発生および接着硬化後の接合基板のそりの発生が少ない、また、基板のクラックの発生が少ない接合基板の製造方法が得られる。
【０００８】
［適用例２］
上記接合基板の製造方法であって、前記加圧工程は、前記非接着面を含む面と前記凹面との距離が最も長い位置付近を中心として、前記接着治具の一ヶ所に力を加えることを特徴とする接合基板の製造方法。
この適用例では、非接着面を含む面と凹面との距離が最も長い位置を中心として、接着治具の一ヶ所に力を加えるので、凹面と基板の非接着面が接した位置を中心として接着治具が基板の非接着面により密着して変形し、基板に対し荷重が一ヶ所に集中せずより分散する。したがって、硬化前接着剤が均一に広がり、接着剤のはみ出し量がより均一で、接着剤が回らない場所の発生および接着硬化後のそりの発生がより少ない、また、基板のクラックの発生がより少ない接合基板の製造方法が得られる。
なお、非接着面と凹面との距離が最も長い位置付近とは、非接着面と凹面との距離が最も長い位置を含み、その周囲も含む。周囲とは、力を加えるにあたっての誤差範囲をいう。
【０００９】
［適用例３］
上記接合基板の製造方法であって、前記硬化工程は、前記基板および前記硬化前接着剤を加圧した状態で行うことを特徴とする接合基板の製造方法。
この適用例では、硬化前接着剤を加圧した状態で硬化するので、硬化前接着剤が均一に広がった状態で硬化され、接着剤のはみ出し量がより均一で、接着剤が回らない場所の発生および接着硬化後のそりの発生がより少ない、また、基板のクラックの発生がより少ない接合基板の製造方法が得られる。
【００１０】
［適用例４］
上記接合基板の製造方法であって、前記凹面は、球面であることを特徴とする接合基板の製造方法。
この適用例では、接着治具の凹面が等方性の球面なので、接着治具は非接着面に等方的に倣って密着して変形し、基板に対し荷重が一ヶ所に集中せずより均一に分散する。したがって、硬化前接着剤がより均一に広がった状態で硬化され、接着剤のはみ出し量がより均一で、接着剤が回らない場所の発生および接着硬化後のそりの発生がより少ない、また、基板のクラックの発生がより少ない接合基板の製造方法が得られる。さらに、凹面の加工も行いやすい。
【００１１】
［適用例５］
上記接合基板の製造方法であって、前記凹面の深さが、４μｍ〜１４μｍであることを特徴とする接合基板の製造方法。
この適用例では、凹面の深さが４μｍより小さいと、面が平坦な場合と荷重の加わり方に変わりがなく、１４μｍより大きいと、凹面の加工に時間がかかり接着治具の製造コストがかかる。したがって、凹面の深さが４μｍ〜１４μｍであれば、一ヶ所に加圧した力を均一に分散でき、製造コストも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、実施形態における接合基板１の概略断面図を示している。接合基板１は、基板２，３，４と接着剤５，６とを備えている。基板２，３，４は、板状の直方体である。
基板２と基板３とは接着剤５によって接合され、基板３と基板４とは接着剤６によって接合されることによって、積み重ねられている。
なお、基板の数は３枚に限らず複数であれば、何枚であってもよい。
【００１３】
基板２，３，４には、それぞれ異なる形状の孔２１，３１，４１が形成されている。基板２，３，４が積み重ねられることにより、孔２１，３１，４１が連通して一つの孔７が形成されている。
孔７は、例えば、液体噴射ヘッド用流路ユニットの流路として用いることができる。液体噴射ヘッド用流路ユニットの場合、基板２は封止板、基板３は流路形成基板、基板４はノズルプレートに相当し、孔４１は液体を噴射するためのノズル開口となる。
なお、基板２，３，４に形成されている孔２１，３１，４１の形状は、同じ形状であってもよいし、孔２１，３１，４１が形成されていない基板であってもよい。また、接合基板１は、ウェハ基板を接合した基板であってもよく、ウェハ基板接合後に個々の接合基板１に分離されてもよい。
【００１４】
図２は、接合基板１の製造方法を示すフローチャート図である。
接合基板１の製造方法は、接着剤配置工程としてのステップ１（Ｓ１）と、接着治具配置工程としてのステップ２（Ｓ２）と、加圧工程としてのステップ３（Ｓ３）と、硬化工程としてのステップ４（Ｓ４）とを含んでいる。
接着剤配置工程（Ｓ１）後に接着治具配置工程（Ｓ２）を行い、続いて、加圧工程（Ｓ３）を行い、硬化工程（Ｓ４）を行う。加圧工程（Ｓ３）は、硬化工程（Ｓ４）において継続して行ってもよい。
【００１５】
図３に、接合基板１の製造方法を表す概略断面図を示した。
図３（ａ）および（ｂ）には接着剤配置工程（Ｓ１）、図３（ｃ）には接着治具配置工程（Ｓ２）、図３（ｄ）には加圧工程（Ｓ３）、図３（ｅ）には硬化工程（Ｓ４）における概略断面図を示した。
【００１６】
接着剤配置工程（Ｓ１）は、基板２，３，４間に硬化前接着剤５１，６１を配置する工程である。
図３（ａ）は、基板３，４に硬化前接着剤５１，６１を配置し、重ね合わせる前の概略断面図であり、図３（ｂ）は、重ね合わせた後の概略断面図である。
【００１７】
図３（ａ）において、基板３には硬化前接着剤５１を、基板４には硬化前接着剤６１を配置する。配置の方法としては、転写、塗布、スピンコート等の方法を用いることができる。
例えば、接着剤の転写の方法としては、硬化前接着剤５１，６１の転写が必要な転写テープの部分に硬化前接着剤５１，６１を塗布し、基板３，４に硬化前接着剤５１，６１を付けて転写テープを貼り付けた後、転写テープを剥がすことによって、硬化前接着剤５１，６１を基板３，４に転写することができる。
また、塗布は、ディスペンサによって硬化前接着剤５１，６１の必要な部分に行うことができる。
硬化前接着剤５１と硬化前接着剤６１は同じ接着剤でもよいし、異なる接着剤であってもよい。接着剤としては、エポキシ系の接着剤を用いることができる。
【００１８】
図３（ｂ）において、硬化前接着剤５１が基板２と基板３との間に、硬化前接着剤６１が基板３と基板４との間に配置されるように、基板２，３，４を重ね合わせる。このとき、孔２１，３１，４１が連通する孔７を形成するように位置を合わせて重ね合わせる。
【００１９】
接着治具配置工程（Ｓ２）は、基板２，４の硬化前接着剤５１，６１が配置されていない非接着面２２，４２に、凹面１１の形成された接着治具１０の凹面１１を非接着面２２，４２に向けて、２つの接着治具１０を配置する工程である。
図３（ｃ）において、凹面１１の曲率は、説明の便宜上誇張して描いてある。接着治具１０は基板２，３，４の大きさと同等か、大きいものを用いる。
【００２０】
凹面１１は球面、放物面等どのような形状であってもよいが、球面が好ましい。また、凹面１１の形状は、２つの接着治具で異なっていてもよい。
ここで、非接着面２２，４２を含む面と凹面１１との距離が最も長い距離ｌが存在する。この距離ｌは、接着治具に形成された凹面１１の形状が異なれば異なる。
接着治具に形成する凹面１１は、ラップ加工等によって形成することができる。
【００２１】
加圧工程（Ｓ３）は、非接着面２２，４２を含む面と凹面１１との距離が最も長い距離ｌの位置付近を中心として、加圧治具を用いて接着治具１０の平面視方向の中央領域に力を加え、基板２，３，４および硬化前接着剤５１，６１を加圧する工程である。
力を加える箇所は、非接着面２２，４２を含む面と凹面１１との距離が最も長い距離ｌの位置付近を中心とするのが好ましい。
【００２２】
図３（ｄ）において、接着治具１０を加圧すると、接着治具１０は、その凹面１１が基板２，４の非接着面２２，４２に倣って変形する。
接着治具１０の凹面１１の対向面は、平坦な面でなくてもよいが、少なくとも力が加わる面については、力が分散しないように、平坦な面が好ましい。
【００２３】
硬化工程（Ｓ４）は、硬化前接着剤５１，６１を硬化させる工程である。
図３（ｅ）において、硬化前接着剤５１，６１は、硬化して接着剤５，６となる。エポキシ系接着剤の場合、熱を加えて硬化させる。
なお、硬化は、予備硬化を伴ってもよい。予備硬化は、それぞれの工程および各工程間で行うことができる。
硬化工程（Ｓ４）が終了して、接合基板１が得られる。硬化工程（Ｓ４）の間、加圧を行っていた場合は、硬化工程（Ｓ４）終了後加圧を止める。
【００２４】
図４に、加圧工程（Ｓ３）および硬化工程（Ｓ４）で用いる加圧治具１００の概略正面図を一例として示した。加圧治具１００は、一ヶ所に加圧を行う治具である。加圧された基板２，３，４および接着治具１０も合わせて示している。
図４において、加圧治具１００は、上板１１０と側板１２０と下板１３０とを備え、枠体２００を構成している。
【００２５】
上板１１０には、加圧棒１４０が通されている。より具体的には、上板１１０には、支持板１５０が設けられ、上板１１０と支持板１５０との間には加圧棒１４０の支持パイプ１６０が設けられている。加圧棒１４０は、支持パイプ１６０に通されている。また、支持パイプ１６０は、上板１１０および支持板１５０に通され、移動可能となっている。
支持パイプ１６０の内面にはネジが切られ、加圧棒１４０にもネジが切られており、加圧棒１４０に設けられた圧力調整ネジ１７０を回すことによって、加圧棒１４０が上下に移動する。
【００２６】
支持パイプ１６０にはバネ止め１６１が設けられている。上板１１０とバネ止め１６１との間には、バネ１８０が加圧棒１４０を通して設けられ、バネ１８０によって、支持パイプ１６０および加圧棒１４０は下板１３０に向かって押されている。
圧力調整ネジ１７０を回転させると、バネ止め１６１から飛び出している加圧棒１４０の長さが変化する。したがって、加圧時のバネ１８０の長さが変化することによって加圧時の圧力が調整できる。大きく加圧時の圧力を変化させたいときは、バネ１８０を大きなバネ定数の異なるバネに交換する。
加圧棒１４０の先端１４１は丸く形成されており、接着治具１０と略一点で接すようになっているが、ある程度の接触面積をもっていてもよい。
【００２７】
下板１３０の中央部には凸部１３１が設けられ、基板２，３，４および接着治具１０は、加圧棒１４０と凸部１３１の間で加圧される。したがって、加圧棒１４０と接着治具１０との接する位置の一ヶ所および凸部１３１と接着治具１０との接する面の一ヶ所で、接着治具１０を加圧できる。
凸部１３１は、四角柱であってもよいし、円柱であってもよいが、柱形状で接着治具１０と接する面がある程度面積を有しているのが好ましい。接着治具１０と接する面がある程度面積を有していると、一点で接する場合と比較して、加圧棒１４０で加える加圧ベクトルと凸部１３１で加わる反対方向の加圧ベクトルのずれを少なくでき、効率よく加圧することができる。
【００２８】
以下に、本実施形態における加圧時の圧力分布について述べる。圧力分布は、感圧紙を用いて調査した。
図５には、凹面を形成しない従来例における凹面１１が形成されていない接着治具を用いた場合の概略圧力分布図を、図６には、実施形態における球面の凹面１１が形成された接着治具１０を用いた場合の概略圧力分布図を示した。双方とも加圧治具として、図４に示した加圧治具１００を用いた。
【００２９】
接着は、６インチウェハの基板について行った。また、加圧治具１００の凸部１３１は、４ｃｍ角の四角柱で、加圧棒１４０の先端１４１の略一点で加圧した。また、接着治具１０については、厚みが２０ｍｍで、中心での凹面１１の深さが７μｍのものを用いた。
図５（ａ）および図６（ａ）は、３００ｋｇｆ荷重、図５（ｂ）および図６（ｂ）は、１５０ｋｇｆ荷重を加えたときの様子を示している。それぞれ、（ａ）および（ｂ）には、同形状で、異なる接着治具１０についての結果を左右に２つ示した。
【００３０】
図５において、従来例の３００ｋｇｆ荷重の場合、中心付近に荷重が集中しているのがわかる。
一方、図６において、実施形態では、３００ｋｇｆ荷重において荷重が分散している。また、接着治具１０が異なっても圧力分布に大きな差が見られない。
【００３１】
１５０ｋｇｆ荷重では、３００ｋｇｆ荷重ほど中心付近への荷重集中は見られず、加圧する荷重が大きいほど、接着治具１０に設けた凹面１１の効果が大きい。
【００３２】
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）接着治具１０を一ヶ所で加圧すると、接着治具１０の凹面１１と基板２，４の非接着面２２，４２とがまず一ヶ所で接し、接した場所から接着治具１０の凹面１１が基板２，４の非接着面２２，４２に倣って密着しながら接着治具１０が変形する。
接着治具１０の凹面１１が基板２，４の非接着面２２，４２に倣って密着するときに、略同じ力が加わりながら密着するので、基板２，３，４に対し荷重が一ヶ所に集中せず分散する。したがって、硬化前接着剤５１，６１が均一に広がり、接着剤５，６のはみ出し量が均一で、接着剤５，６が回らない場所の発生および接着硬化後の接合基板１のそりの発生の少ない、また、基板２，３，４のクラックの発生の少ない接合基板１の製造方法を得ることができる。
【００３３】
（２）非接着面２２，４２を含む面と凹面１１との距離が最も長い位置を中心として、接着治具１０の一ヶ所に力を加えるので、凹面１１と非接着面２２，４２が接した位置を中心として接着治具１０が基板２，４の非接着面２２，４２により密着して変形し、基板に対し荷重が一ヶ所に集中せずより分散する。
したがって、接着剤５，６のはみ出し量が均一で、接着剤５，６が回らない場所の発生および接着硬化後のそりの発生がより少ない、また、基板２，３，４のクラックの発生がより少ない接合基板１の製造方法を得ることができる。
【００３４】
（３）硬化前接着剤５１，６１を加圧した状態で硬化するので、硬化前接着剤５１，６１が均一に広がった状態で硬化され、接着剤５，６のはみ出し量がより均一で、接着剤５，６が回らない場所の発生および接着硬化後のそりの発生がより少ない、また、基板２，３，４のクラックの発生がより少ない接合基板１の製造方法を得ることができる。
【００３５】
（４）凹面１１が等方性の球面なので、接着治具１０の凹面１１が非接着面２２，４２に等方的に倣って接着治具１０が変形し、基板に対し荷重が一ヶ所に集中せずより均一に分散する。したがって、硬化前接着剤５１，６１がより均一に広がった状態で、接着剤５，６のはみ出し量がより均一で、接着剤５，６が回らない場所の発生および接着硬化後のそりの発生をより少なくできる。また、基板２，３，４のクラックの発生がより少ない接合基板１の製造方法を得ることができる。また、凹面１１の加工も行いやすい。
【００３６】
（５）凹面１１の深さが４μｍより小さいと、面が平坦な場合と荷重の加わり方に変わりがなく、１４μｍより大きいと、凹面１１の加工に時間がかかり接着治具１０の製造コストがかかる。したがって、凹面１１の深さは、４μｍ〜１４μｍが好ましく、７μｍ〜８μｍがより好ましい。
【００３７】
上述した実施形態以外にも、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、接着治具１０の凹面１１の形状および深さは、加える荷重、接着治具１０の厚みに応じて設定することができる。
また、接合基板１の形状もウェハ形状に限らずその他の多角形形状等であってもよい。接着治具１０の平面形状も、基板２，３，４と同等の大きさが大きければ、円形、多角形等どのような形状であってもよい。
さらに、加圧治具による接着治具１０への加圧は、少なくとも一方の接着治具１０の一ヶ所で加圧されればよく、凸部１３１はなくてもよい。この場合、加圧治具１００を用いた場合ほど荷重分布は均一にならないが、荷重分布を均一にする効果はある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】接合基板の概略断面図。
【図２】接合基板の製造方法を示すフローチャート図。
【図３】接合基板の製造方法を表す概略断面図。
【図４】加圧治具の概略正面図。
【図５】凹面を形成していない接着治具を用いた場合の概略圧力分布図。
【図６】凹面を形成した接着治具を用いた場合の概略圧力分布図。
【符号の説明】
【００３９】
１…接合基板、２，３，４…基板、５，６…接着剤、１０…接着治具、１１…凹面、２２，４２…非接着面、５１，６１…硬化前接着剤。
【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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