专利名称：构件的接合结构及接合方法
技术领域：
本发明涉及构件的接合结构及接合方法，特别是涉及由纳米粒子接合多个构件的接合结构及接合方法。
背景技术：
用以往的超小型电子机械系统用电的相互连接部的晶粒成长可以使导电性晶粒在MEMS(微电子机械系统)装置的第1层和第2层之间成长，从而使第1层和第2层电连接(例如，参照专利文献1)。
另外，在以往的构件的接合结构及接合方法中，使纳米粒子介于多个构件之间，从而使多个构件接合。
专利文献1特表2003-519378号公报(图1)虽然用以往的超小型电子机械系统用电的相互连接部的晶粒成长(例如，参照专利文献1)可以使微细的晶粒成长而使MEMS装置的第1层和第2层电连接，但是对于一般的半导体元件和基板那样接合的构件彼此的接合来说，却存在无论在结构上还是在强度上都不适用的问题。
另外，在以往的构件的接合结构及接合方法中，一般在只将纳米粒子作为粘接剂使用接合多个构件时，存在纳米粒子的接合强度不充分、多个构件彼此的接合可靠性低的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供接合可靠性高、对接合的构件损伤少的构件的接合结构及接合方法。
本发明的构件的接合结构，是由纳米粒子接合多个构件的接合结构，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件上设置保持纳米粒子的受理层。
由于用熔融温度低的纳米粒子接合多个构件，所以可以成为比较低温度下的构件的接合，对接合的构件损伤就少。另外，由于在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件上设置有保持纳米粒子的受理层，所以接合强度增高，还能够进行以往难以接合的构件彼此的接合。
另外，本发明的构件的接合结构是，上述构件是2个，在该2个构件的两方上设置有受理层。
由于在2个构件的两方上设置有受理层，所以例如只要在两方的受理层上涂布纳米粒子进行接合，就可以进一步提高构件彼此接合的可靠性。
另外，本发明的构件的接合结构是由纳米粒子接合多个构件的接合结构，被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件自体成为保持纳米粒子的受理层。
由于被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件自体成为保持纳米粒子的受理层，所以可以直接将纳米粒子涂布在该构件上而接合构件，另外，还可以提高接合的可靠性。
另外，本发明的构件的接合结构是由纳米粒子接合多个构件的接合结构，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件的表面上形成有保持纳米粒子的受理结构。
由于在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件的表面上形成有保持纳米粒子的受理结构，所以与设置上述受理层的构件的接合结构同样，接合强度增高。
另外，本发明的构件的接合结构，其上述受理结构是使构件的表面进行化学的或物理的改性而形成的。
例如，只要使构件的表面进行化学的改性而导入亲水基，就可以提高纳米粒子的保持力，还可以提高构件的接合强度。
另外，本发明的构件的接合结构是由纳米粒子接合多个构件的接合结构，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件上设置可以混合纳米粒子的受理层。
由于用熔融温度低的纳米粒子接合多个构件，所以可以成为比较低温度下的构件的接合，对接合的构件损伤就少。另外，由于在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件上设置有可以混合纳米粒子的受理层，所以接合强度增高，还能够进行以往难以接合的构件彼此的接合。
另外，本发明的构件的接合结构，其上述纳米粒子的一部分或全部可以互相热粘接的。
例如，只要通过加热使纳米粒子的一部分或全部互相热粘接，就可以实现接合强度高的接合结构。
另外，本发明的构件的接合结构，其上述纳米粒子含有金属物质。
只要使用含有金属物质的纳米粒子进行构件的接合，接合强度就可以高，而且可以以低成本进行构件的接合。
另外，本发明的构件的接合结构，其上述纳米粒子是金、银或铜。
作为纳米粒子，只要使用金、银或铜进行构件的接合，接合强度就高。另外，由金、银或铜构成的纳米粒子容易得到，可以实现低成本化。
另外，本发明的构件的接合方法是由纳米粒子接合多个构件的接合方法，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件上设置受理层，至少在1个受理层的表面上涂布纳米粒子后，使多个构件彼此对向并进行加热。
由于用熔融温度低的纳米粒子接合多个构件，所以可以成为比较低温度加热的构件的接合，对接合的构件损伤就少。另外，由于在被接合的构件中的至少1个受理层的表面上涂布纳米粒子，所以接合强度增高，还能够进行以往难以接合的构件彼此的接合。
另外，本发明的构件的接合方法是，上述构件是2个，在该2个构件的两方上设置受理层。
由于在2个构件的两方设置受理层，所以例如只要在两方的受理层上涂布纳米粒子而接合，就可以进一步提高构件彼此接合的可靠性。
另外，本发明的构件的接合方法是由纳米粒子接合多个构件的接合方法，被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件自体成为受理层，至少在1个构件的表面上涂布纳米粒子后，使多个构件彼此对向并进行加热。
由于被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件自体成为保持纳米粒子的受理层，所以可以直接将纳米粒子涂布在该构件上使构件接合，而且，还可以提高接合的可靠性。
另外，本发明的构件的接合方法是由纳米粒子接合多个构件的接合方法，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件的表面上形成受理结构，至少在1个受理结构上涂布纳米粒子后，使多个构件彼此对向并进行加热。
由于在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件的表面上形成保持纳米粒子的受理结构，所以与设置上述受理层的构件的接合结构同样，接合强度增高。
另外，本发明的构件的接合方法是使构件的表面进行化学的或物理的改性而形成上述受理结构。
例如，只要使构件的表面进行化学的改性而导入亲水基，就可以提高纳米粒子的保持力，还可以提高构件的接合强度。
另外，本发明的构件的接合方法是由纳米粒子接合多个构件的接合方法，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件上设置受理层，至少在1个受理层内可以混合纳米粒子，使多个构件彼此对向并进行加热。
由于用熔融温度低的纳米粒子接合多个构件，所以可以成为比较低温度下的构件的接合，对接合的构件的损伤就少。另外，由于在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件上设置可以混合纳米粒子的受理层，所以接合强度增高，还能够进行以往难以接合的构件彼此的接合。
另外，本发明的构件的接合方法，其中将上述纳米粒子的一部分或全部可以互相热粘接。
例如，只要通过加热使纳米粒子的一部分或全部互相热粘接，就可以实现接合强度高的接合结构。
另外，本发明的构件的接合方法，其中上述纳米粒子含有金属物质。
只要使用含有金属物质的纳米粒子进行构件的接合，接合强度就可以高，另外可以以低成本进行构件的接合。
另外，本发明的构件的接合方法，其中上述纳米粒子是金、银或铜。
作为纳米粒子，只要使用金、银或铜进行构件的接合，接合强度就高。另外，由金、银或铜构成的纳米粒子得到容易，可以实现低成本化。
另外，本发明的构件的接合方法是，上述纳米粒子在进行加热前用弥散材料包覆的。
由于上述纳米粒子在进行加热前用弥散材料包覆，所以可以在稳定的状态下将纳米粒子涂布到受理层等上。
另外，本发明的构件的接合方法是，在上述受理层的表面上以喷墨的方式涂布纳米粒子的。
由于在受理层的表面上以喷墨的方式涂布纳米粒子，所以可以均匀而且正确地涂布纳米粒子。
另外，本发明的构件的接合方法是，在上述受理层的表面上以印刷的方式涂布纳米粒子的。
例如，只要在受理层的表面上以丝网印刷涂布纳米粒子，就可以均匀而且正确地涂布纳米粒子。
另外，本发明的构件的接合方法是，在上述受理层的表面上以复制的方式涂布纳米粒子的。
例如，只要在平板状之物上载置纳米粒子而进行复制，就可以与喷墨的方式等同样，均匀而且正确地涂布纳米粒子。
另外，本发明的构件的接合方法是，在上述受理层的表面上以滴下的方式涂布纳米粒子的。
只要在受理层的表面上以滴下方式涂布纳米粒子，与喷墨方式等相比，就可以以短的时间宽范围地涂布纳米粒子。
另外，本发明的构件的接合方法是，在上述加热时进行加压的。
只要与加热的同时进行加压，就可以进一步提高构件的接合的可靠性。
图1是表示实施方式1的构件的接合方法的接合工序的纵剖面模式图。
图2是表示实施方式2的构件的接合方法的接合工序的纵剖面模式图。
图3是表示适用本发明的实施方式3的构件的接合结构的制品的例的图。
图中，1-构件，2-受理层，3-纳米粒子，4-弥散材料，5-受理结构，6-液晶面板，7-液晶具体实施方式
(实施方式1)
图1是用本发明的实施方式1的构件接合方法接合多个构件时的接合工序的纵剖面模式图。在图1中，表示接合2个构件的情况，但是例如也适用于在1个基板上接合多个半导体元件的情况等、接合3个或3个以上的构件的情况。
首先，在2个构件1的两方上形成受理层2(图1(a))。作为该构件1可以考虑金属、玻璃、合成树脂、半导体等的几乎所有的固体状之物，成为本实施方式1的构件的接合结构及接合方法的对象。另外，在图1中，构件1是平板状，但是也可以是不同的形状。另外，2个构件1也可以分别是不同的材料，在各自的上面也可以形成有配线等。
作为受理层2主要可以使用聚氨基酸、丙烯酸树脂、氧化铝水合物、碳酸钙、碳酸镁、合成微粒硅、滑石、高岭土、硫酸钙、硫酸钡等，通过由机械的涂布和喷雾等形成。另外，在构件1上形成受理层2之前，为了使构件1和受理层2的密接力高，也可以使构件1的表面变粗。
然后，在构件1上形成的受理层2的两方上涂布用弥散材料4包覆的纳米粒子3(图1(b))。作为该纳米粒子3，例如可以使用直径10nm左右的金属物质，特别是使用金、银或铜的情况多。只要使用由这样的金属物质构成的纳米粒子3接合多个构件1，接合强度就高。另外，弥散材料4用于保护纳米粒子3，在纳米粒子3加热前可以使纳米粒子维持为稳定的状态。作为弥散材料4可以使用各种类的烃等。
用弥散材料4包覆的纳米粒子3，例如可以与溶剂混合制成糊状或油墨状涂布到受理层2上。成为这样的糊状或油墨状的纳米粒子3例如可以通过喷墨方式、印刷方式、复制方式、滴下方式等涂布。这里，所谓喷墨方式是用喷墨头喷出混合在溶剂中的纳米粒子3而进行涂布的方式。所谓印刷方式是用丝网印刷等印刷混合在溶剂中的纳米粒子3而进行涂布的方式。另外，所谓复制方式是通过将纳米粒子载置复制在平板状之物上而进行涂布的方式。另外，在复制方式中，不一定要将纳米粒子3混合在溶剂等中制成糊状或油墨状。另外，所谓滴下方式是用分配器等喷出混合在溶剂中的纳米粒子3而进行涂布的方式。
而且，在图1(b)中，以互相接触的形式使在受理层2上涂布纳米粒子3的构件1对向(图1(c))。另外，在该状态下，由于纳米粒子3被弥散材料4保护，所以可以以稳定的状态保持在受理层2上。
然后，在图1(c)中，使以互相接触的形式对向的2个构件1加热(图1(d))。通过使2个构件1加热，在受理层2上涂布的纳米粒子3的一部分或全部互相热粘接。另外，通过纳米粒子3一部分熔融而也使纳米粒子3和受理层2密接，2个构件1就被接合。为了使纳米粒子3相对于体积而表面积大、反应性高，此时的加热温度例如可以是150～200℃左右的低温。另外，图1(d)表示纳米粒子3以原来的形状残留的状态，但是实际上纳米粒子3的一部分或全部呈互相热粘接而连接的状态。
在该图1(d)的工序中加热构件1时，通常大多数情况下包覆纳米粒子3的弥散材料4的大部分会蒸发而失去。
另外，为了提高构件1的接合强度，也可以在图1(d)加热的同时进行加压。另外，在图1中，在2个构件1的两方上所设置的受理层2的两方上都涂布了纳米粒子3，但是也可以仅在单侧的受理层2上涂布纳米粒子3。
图1中，构件1是2个，表示了在2个构件1的两方上设置了受理层2的情况，但是接合多个构件(例如3个或3个以上)时，也可以至少在1个或1个以上的构件上设置受理层。
另外，被接合的多个构件1中，也可以使至少1个或1个以上的构件1的自体成为受理层2。这例如被接合的构件1是由聚氨基酸构成的情况下，该情况下就不必在被接合构件1上再形成其它材料的受理层2。
另外，也可以在被接合构件1中的至少1个或1个以上的构件上设置可以混合纳米粒子3的受理层2。该混合纳米粒子3的受理层2，例如只要可以混合粉末的聚氨基酸和纳米粒子、由涂布和喷雾形成就可以。该情况下，例如只要使受理层2彼此接触、通过加热能够使构件1接合就可以，就不必改变受理层2的表面而涂布纳米粒子。
在本实施方式1中，由于用熔融温度低的纳米粒子接合多个构件1，所以在比较低温度下可以进行构件1的接合，对接合的构件1的损伤就少。另外，由于在被接合的构件1中的至少1个或1个以上的构件1上设置有保持纳米粒子3的受理层2，所以接合强度增高，还能够进行以往接合是困难的构件1彼此的接合。
另外，只要在2个构件1的两方上设置受理层2，以在两方的受理层2上涂布纳米粒子而接合，就可以进一步提高构件1彼此接合的可靠性。
进而，只要使被接合的多个构件1中的至少1个或1个以上的构件1自体成为受理层2，或者在被接合的构件1中的至少1个或1个以上的构件上设置可以混合纳米粒子3的受理层2，就可以得到与上述接合结构同样的效果。
(实施方式2)图2是表示用本发明实施方式2的构件的接合方法接合多个构件时的接合工序的纵剖面模式图。在实施方式2中，由在构件1的表面上形成保持纳米粒子3的受理结构5代替实施方式1的受理层2。在本实施方式2中，用图2(a)及图2(b)置换实施方式1的图1(a)及图1(b)，其后的接合工序与图1(c)及图1(d)是同样的。另外，其它各点与实施方式1是同样的，相同的部分与实施方式1赋予相同的符号而进行说明。
首先，在2个构件1的两方上形成受理结构5(图2(a))。作为该构件1，与实施例1同样，可以考虑金属、玻璃、合成树脂、半导体等的几乎所有的固体状之物。另外，在图2中，构件1是平板状，但是也可以是不同的形状。另外，2个构件1也可以分别是不同的材料，在各自的上面也可以形成有配线。另外，与实施方式1同样，也可以在被接合的多个构件1中的至少1个或1个以上的构件1上形成受理结构5。
该受理结构5只要能够提高糊状或油墨状的混合纳米粒子3的溶剂等的湿润性哪一种都行，例如，可以使构件1的表面进行化学的或物理的改性而形成。作为使构件1的表面进行化学的改性的方法，例如可以考虑通过氧化方法和羟化方法在构件1的表面上导入亲水基的方法。另外，也可以涂布偶合剂等。另外，作为使构件1的表面进行物理的改性的方法，例如可以考虑通过机械研磨、化学研磨等增加构件1的表面粗糙度或者通过照射电子束和光增加构件1的表面能的方法。
另外，既可以用真空镀膜、溅射等方法在构件1的表面上附着有机物和无机物制成受理结构5，也可以通过由非电解法和电解法的镀敷形成受理结构5。用于这些受理结构5的物质只要是能够提高上述的溶剂等的湿润性的任一种都可以。
而且，与实施方式1同样，在形成构件1的受理结构5的两方上涂布用弥散材料4包覆的纳米粒子3(图2(b)。其后的接合工序与实施例1的图1(c)及图1(d)相同。
在本实施方式2中，由于在被接合的构件1中的至少1个或1个以上的构件的表面上形成可以保持纳米粒子的受理结构5，所以与实施方式1的设置受理层2的构件1的接合结构同样，接合强度增高。
(实施方式3)图3是表示适用了本发明的实施方式3的构件的接合结构的制品的例的图。在图3中，表示了用实施方式1所示的接合方法接合构件的液晶面板。如图3所示，本发明的实施方式1及实施方式2所示的接合结构都可以适用于用于密封液晶面板6的液晶7的保密密封结构等中。
权利要求
1.一种构件的接合结构，由纳米粒子接合多个构件，其特征在于，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件上设置有保持纳米粒子的受理层。
2.根据权利要求1所述的构件的接合结构，其特征在于，上述构件是2个，在该2个构件的两方上设置有上述受理层。
3.一种构件的接合结构，是由纳米粒子接合多个构件的接合结构，其特征在于，被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件自体成为保持纳米粒子的受理层。
4.一种构件的接合结构，由纳米粒子接合多个构件，其特征在于，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件的表面上形成有保持纳米粒子的受理结构。
5.根据权利要求4所述的构件的接合结构，其特征在于，上述受理结构是使上述构件的表面进行化学的或物理的改性而形成的。
6.一种构件的接合结构，由纳米粒子接合多个构件，其特征在于，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件上设置有可以混合纳米粒子的受理层。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的构件的接合结构，其特征在于，上述纳米粒子的一部分或全部可以互相热粘接。
8.根据权利要求1～7的任一项所述的构件的接合结构，其特征在于，上述纳米粒子含有金属物质。
9.根据权利要求8所述的构件的接合结构，其特征在于，上述纳米粒子是金、银或铜。
10.一种构件的接合方法，由纳米粒子接合多个构件，其特征在于，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件上设置受理层，至少在1个上述受理层的表面上涂布上述纳米粒子后，使上述多个构件彼此对向并进行加热。
11.根据权利要求10所述的构件的接合方法，其特征在于，上述构件是2个，在该2个构件的两方上设置上述受理层。
12.一种构件的接合方法，由纳米粒子接合多个构件，其特征在于，被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件自体成为受理层，至少在1个上述构件的表面上涂布上述纳米粒子后，使多个构件彼此对向并进行加热。
13.一种构件的接合方法，由纳米粒子接合多个构件，其特征在于，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件的表面上形成受理结构，至少在1个上述受理结构上涂布上述纳米粒子后，使多个构件彼此对向并进行加热。
14.根据权利要求13所述的构件的接合方法，其特征在于，使上述构件的表面进行化学的或物理的改性而形成上述受理结构。
15.一种构件的接合方法，由纳米粒子接合多个构件，其特征在于，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件上设置受理层，至少在1个上述受理层内可以混合上述纳米粒子，使上述多个构件彼此对向并进行加热。
16.根据权利要求10～15的任一项所述的构件的接合方法，其特征在于，上述纳米粒子的一部分或全部可以互相热粘接。
17.根据权利要求10～16的任一项所述的构件的接合方法，其特征在于，上述纳米粒子含有金属物质。
18.根据权利要求17所述的构件的接合方法，其特征在于，上述纳米粒子是金、银或铜。
19.根据权利要求10～18的任一项所述的构件的接合方法，其特征在于，上述纳米粒子在进行加热前用弥散材料包覆。
20.根据权利要求10～12的任一项所述的构件的接合方法，其特征在于，在上述受理层的表面上以喷墨的方式涂布上述纳米粒子。
21.根据权利要求10～12的任一项所述的构件的接合方法，其特征在于，在上述受理层的表面上以印刷的方式涂布上述纳米粒子。
22.根据权利要求10～12的任一项所述的构件的接合方法，其特征在于，在上述受理层的表面上以复制的方式涂布上述纳米粒子。
23.根据权利要求10～12的任一项所述的构件的接合方法，其特征在于，在上述受理层的表面上以滴下的方式涂布上述纳米粒子。
24.根据权利要求10～23的任一项所述的构件的接合方法，其特征在于，在上述加热时进行加压。
全文摘要
本发明的目的在于，提供接合可靠性高、对接合的构件损伤少的构件的接合结构及接合方法。本发明是由纳米粒子(3)接合多个构件(1)的接合结构，在被接合的构件中的至少1个或1个以上的构件(1)上设置保持纳米粒子(3)的受理层(2)。或者本发明是由纳米粒子(3)接合多个构件(1)的接合结构，在被接合的构件(1)中的至少1个或1个以上的构件(1)的表面上形成保持纳米粒子(3)的受理结构。
文档编号B81C3/00GK1636704SQ20041010462
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年1月5日
发明者桥元伸晃 申请人:精工爱普生株式会社