JP4471002B2 - 接合体の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、接合体の形成方法に関するものである。

２つの部材（基材）同士を接合（接着）して接合体を得る際には、従来、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤等の接着剤を用いて行う方法が多く用いられている。
接着剤は、一般的に、接合する部材の材質によらず、優れた接着性を示すものである。このため、種々の材料で構成された部材同士を、様々な組み合わせで接着することができる。

例えば、このような接合体を、インクジェットプリンタが備える液滴吐出ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）に適用した場合、液滴吐出ヘッドは、樹脂材料、金属材料およびシリコン系材料等の異種材料で構成された部品同士を、接着剤を用いて接着することにより組み立てられている。
このように接着剤を用いて部材同士を接着する際には、液状またはペースト状の接着剤を接着面に塗布し、塗布された接着剤を介して部材同士を貼り合わせる。その後、熱または光の作用により接着剤を硬化（固化）させることにより、部材同士を接着する。
ところが、このような接着剤を用いた接合では、以下のような問題がある。

・接着強度が低い
・寸法精度が低い
・硬化時間が長いため、接着に長時間を要する
また、多くの場合、接着強度を高めるためにプライマーを用いる必要があり、そのためのコストと手間が接着工程の高コスト化・複雑化を招いている。

一方、接着剤を用いない接合体の形成方法として、固体接合による方法がある。
固体接合は、接着剤等の中間層が介在することなく、部材同士を直接接合する方法である（例えば、特許文献１参照）。
このような固体接合によれば、接着剤のような中間層を用いないので、寸法精度の高い接合体を得ることができる。

しかしながら、固体接合には、以下のような問題がある。
・接合される部材の材質に制約がある
・接合プロセスにおいて高温（例えば、７００〜８００℃程度）での熱処理を伴う
・接合プロセスにおける雰囲気が減圧雰囲気に限られる
このような問題を受け、接合に供される部材の材質によらず、部材同士を、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合し得る接合体の形成方法が求められている。

特開平５−８２４０４号公報

本発明の目的は、２つの基材同士を、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合することができる接合体の形成方法を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の接合体の形成方法は、第１の基材および第２の基材上に、それぞれ、化学的気相成膜法を用いて、主として銅で構成される接合膜を、その表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定）が１〜３０ｎｍとなるように形成する工程と、
前記接合膜同士が対向するようにして、前記第１の基材および第２の基材同士を接触させた状態で、前記第１の基材および第２の基材間に圧縮力を付与して、前記接合膜同士を結着させることにより接合体を得る工程とを有することを特徴とする。
これにより、被着体に対して、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合することができる接合膜により接合された接合体を形成することができる。
また、前記接合膜を形成する工程において、前記接合膜は、その表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定）が１〜３０ｎｍとなるように形成されることにより、第１の基材および第２の基材に形成された各接合膜の表面同士が接触する接触面積の増大を図ることができる。

本発明の接合体の形成方法では、前記接合体を得る工程において、前記第１の基材および第２の基材間に付与する圧縮力は、１〜１００ＭＰａであることが好ましい。
かかる範囲内に設定すれば、接合膜同士を確実に結着させることができる。
本発明の接合体の形成方法では、前記接合体を得る工程において、前記圧縮力を付与する時間は、５〜１８０分間であることが好ましい。
かかる範囲内に設定すれば、接合膜同士を確実に結着させることができる。

本発明の接合体の形成方法では、前記接合体を得る工程において、前記接合膜を加熱することが好ましい。
これにより、結着する前の接合膜に加熱エネルギーが付与されて、各接合膜に圧縮力を付与することによる接合膜同士の結着がより円滑に行われることとなる。
本発明の接合体の形成方法では、前記接合膜を加熱する温度は、７５〜２００℃であることが好ましい。
これにより、第１の基材および第２の基材が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合膜同士をより円滑に結着させることができる。

本発明の接合体の形成方法では、前記接合体を得る工程において、前記第１の基材および第２の基材間に付与する圧縮力の大きさを５０［ＭＰａ］とし、前記圧縮力を付与する時間をＹ［分］とし、前記接合膜を加熱する温度をＴ［Ｋ］とし、気体定数をＲ［Ｊ／（ｍｏｌ・Ｋ）］としたとき、１／Ｙ≧１．３５×１０^９ｅｘｐ（−８２×１０^３／ＲＴ）なる関係を満足するよう設定することが好ましい。
これにより、各基材上に設けられた接合膜同士が結着された接合膜を介して第１の基材と第２の基材とが接合された接合体を確実に得ることができる。

本発明の接合体の形成方法では、前記接合体を得る工程において、前記圧縮力の付与は、大気雰囲気中で行われることが好ましい。
これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、圧縮力の付与をより簡単に行うことができる。
本発明の接合体の形成方法では、前記接合膜中に含まれる銅の含有率は、原子比で９９ａｔ．％以上であることが好ましい。
このように高純度な銅で構成される接合膜を用いて第１の基材および第２の基材同士の接合を行うことにより、これらの第１の基材および第２の基材同士を確実に高い寸法精度で強固に接合することができる。

本発明の接合体の形成方法では、前記接合膜は、有機金属材料を原材料として用いる有機金属化学気相成膜法により成膜されることが好ましい。
これにより、高純度の銅で構成される接合膜を、比較的容易かつ確実に、第１の基材および第２の基材上にそれぞれ形成することができる。

本発明の接合体の形成方法では、前記有機金属材料は、金属錯体であることが好ましい。
これにより、高純度な銅で構成される接合膜をより確実に形成することができる。
本発明の接合体の形成方法では、前記接合膜中に含まれる不純物は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものであることが好ましい。
有機物の一部が不純物として残存すると、接合膜中に含まれる銅原子に活性サイトを確実に存在させることができ、その結果、接合膜同士の結着がより円滑に行われるようになると推察される。

本発明の接合体の形成方法では、前記接合膜の平均厚さは、１〜１０００ｎｍであることが好ましい。
これにより、第１の基材と第２の基材とが接合された接合体の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより強固に接合することができる。
本発明の接合体の形成方法では、前記第１の基材および第２の基材は、それぞれ、板状をなしていることが好ましい。
これにより、基材が撓み易くなり、基材は、対向する基材がたとえ応力等で変形したとしても、その変形した形状に沿って十分に変形可能なものとなるため、これらの密着性がより高くなる。また、基材が撓むことによって、接合界面に生じる応力を、ある程度緩和することができる。

本発明の接合体の形成方法では、前記第１の基材および第２の基材の少なくとも前記接合膜を形成する部分は、シリコン材料、金属材料またはガラス材料を主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、表面処理を施さなくても、十分な接合強度が得られる。
本発明の接合体の形成方法では、前記第１の基材および第２の基材の前記接合膜を備える面には、あらかじめ、前記接合膜との密着性を高める表面処理が施されていることが好ましい。
これにより、各基材の表面を清浄化および活性化し、接合膜と各基材との接合強度を高めることができる。

本発明の接合体の形成方法では、前記表面処理は、プラズマ処理であることが好ましい。
これにより、接合膜を形成するために、各基材の表面を特に最適化することができる。
本発明の接合体の形成方法では、前記第１の基材および第２の基材と、前記第１の基材および第２の基材に設けられた各前記接合膜との間に、それぞれ、中間層が介挿されていることが好ましい。
これにより、信頼性の高い接合体を形成することができる。

本発明の接合体の形成方法では、前記中間層は、酸化物系材料を主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、各基材と接合膜との間の接合強度を特に高めることができる。

以下、本発明の接合体の形成方法を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の接合体の形成方法は、第１の基材（部材）および第２の基材（部材）上に、それぞれ、化学的気相成膜法を用いて、主として銅で構成される接合膜を形成する工程と、前記接合膜同士が対向するようにして、前記第１の基材および第２の基材同士を接触させた状態で、前記第１の基材および第２の基材同士に圧縮力を付与して、前記接合膜同士を結着させることにより接合体を得る工程とを有するものである。
かかる工程により、各基材に形成された接合膜同士を結着させることができ、この結着された接合膜により第１の基材および第２の基材が接合された接合体を得ることができる。
このような本発明の接合体の形成方法は、第１の基材と第２の基材とを、高い寸法精度で強固に、かつ効率よく接合することができる。そして、かかる接合体の形成方法を用いて接合体を形成することにより、２つの基材同士が高い寸法精度で強固に接合してなる信頼性の高い接合体を得ることができる。

以下、本発明の接合体の形成方法の各工程、および、かかる接合体の形成方法で形成された接合体について説明する。
図１および図２は、本発明の接合体の形成方法を説明するための図（縦断面図）、図３は、主として銅で構成される接合膜を形成する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図、図４は、接合膜同士が結着する際の温度と時間との関係を示したグラフである。なお、以下の説明では、図１、図２および図３中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

［１］まず、第１の基板（基材）２１および第２の基板（基材）２２を用意し、これら第１の基板２１および第２の基板２２上に、それぞれ、化学的気相成膜法を用いて、主として銅で構成される接合膜３１、３２を形成する（図１（ａ）参照）。
なお、以下の説明では、「第１の基板２１および第２の基板２２」を総称して「基板２」と言い、２つの「接合膜３１、３２」、および、２つの「接合膜３１、３２」が結着（一体化）したものを総称して「接合膜３」と言うこともある。
基板２１および基板２２は、接合膜３を介して互いに接合して接合体５を得るためのものであり、結着させる前の接合膜３１、３２を支持する程度の剛性を有するものであれば、いかなる材料で構成されたものであってもよい。

具体的には、基板２の構成材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂系材料、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍのような金属、またはこれらの金属を含む合金、炭素鋼、ステンレス鋼、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ガリウムヒ素のような金属系材料、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンのようなシリコン系材料、ケイ酸ガラス（石英ガラス）、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛（アルカリ）ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス系材料、アルミナ、ジルコニア、フェライト、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのようなセラミックス系材料、グラファイトのような炭素系材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。

また、基板２は、その表面に、Ｎｉめっきのようなめっき処理、クロメート処理のような不働態化処理、または窒化処理等を施したものであってもよい。
また、基板（基材）２の形状は、接合膜３を支持する面を有するような形状であればよく、本実施形態のような板状のものに限定されない。すなわち、基材の形状は、例えば、塊状（ブロック状）や、棒状等であってもよい。

なお、図１（ａ）に示すように、基板２が板状をなしていることから、基板２が撓み易くなり、基板２は、対向する基板２がたとえ応力等で変形したとしても、その変形した形状に沿って十分に変形可能なものとなるため、これら第１の基板２１および第２の基板２２間の密着性がより高くなる。また、基板２と接合膜３との密着性が高くなるとともに、基板２が撓むことによって、接合界面に生じる応力を、ある程度緩和することができる。
この場合、基板２の平均厚さは、特に限定されないが、０．０１〜１０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．１〜３ｍｍ程度であるのがより好ましい。

本発明では、接合膜３１、３２は、次工程［２］において、第１の基板２１および第２の基板２２の間に位置し、これらの接合膜３１、３２が結着することにより、第１の基板２１および第２の基板２２同士の接合を担うものである。
かかる接合膜３１、３２は、ともに、化学的気相成膜法を用いて成膜され、主として銅で構成されたものである。このような接合膜３１、３２は、互いに接触した状態で、圧縮力が付与されると、これら接合膜３１、３２同士が結着（一体化）するものであることから、この結着した接合膜３を介して、第１の基板２１および第２の基板２２同士を高い寸法精度で強固に効率よく接合することができる。

また、接合膜３は、主として銅で構成されるため、流動性を有さない固体状をなしている。このため、従来から用いられている、流動性を有する液状または粘液状（半固形状）の接着剤に比べて、接着層（接合膜３）の厚さや形状がほとんど変化しない。したがって、接合膜３で第１の基板２１および第２の基板２２同士が接合された接合体５の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。さらに、接着剤の硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。

ところで、本発明では、化学的気相成膜法を用いて形成された主として銅で構成される接合膜３は、その膜中での銅の含有率が原子比９９ａｔ．％以上、好ましくは９９．５ａｔ．％以上となっている。このように高純度な銅で構成される接合膜３を用いて第１の基板２１および第２の基板２２同士の接合を、後述するような条件で行うことにより、これらの第１の基板２１および第２の基板２２同士を確実に高い寸法精度で強固に接合することができる。

また、銅の含有率がかかる範囲内となっていることから、接合膜３は、優れた導電性および熱伝導性を示し、後述する接合体において、接合膜３を配線基板が備える配線や端子、および、熱伝導性を必要とする部材同士の接合等に適用することができる。
具体的には、接合膜３は、抵抗率が４．０×１０^−６Ω・ｃｍ程度となり、熱伝導率が３９０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１程度となる。

かかる構成の接合膜３は、基板２上に化学的気相成膜法（ＣＶＤ法）を用いて成膜されるが、この化学的気相成膜法としては、特に限定されず、例えば、有機金属化学気相成膜法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」と省略することもある。）、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ＲＦプラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法のようなプラズマＣＶＤ法、および、レーザーＣＶＤ法等が挙げられるが、これらの中でも、特に、有機金属材料を原材料として用いるＭＯＣＶＤ法を用いるのが好ましい。これにより、上述したような高純度（９９％以上）の銅で構成される接合膜３を、比較的容易かつ確実に、基板２上に形成することができる。

以下、原材料として有機金属材料を用いるＭＯＣＶＤ法を用いて、基板２上に、主として銅で構成される接合膜３を形成する場合を一例に説明する。
まず、ＭＯＣＶＤ法を用いて接合膜３を成膜する方法の説明に先立って、接合膜３を成膜する際に用いられる成膜装置２００について説明する。
図３に示す成膜装置２００は、有機金属化学気相成膜法による接合膜３の形成をチャンバー２１１内で行えるように構成されている。
具体的には、成膜装置２００は、チャンバー（真空チャンバー）２１１と、このチャンバー２１１内に設置され、基板２（成膜対象物）を保持する基板ホルダー（成膜対象物保持部）２１２と、チャンバー２１１内に、気化または霧化した有機金属材料を供給する有機金属材料供給手段２６０と、チャンバー２１１内の排気をして圧力を制御する排気手段２３０と、基板ホルダー２１２を加熱する加熱手段（図示せず）とを有している。

基板ホルダー２１２は、本実施形態では、チャンバー２１１の底部に取り付けられている。この基板ホルダー２１２は、モータの作動により回動可能となっている。これにより、基板２上に接合膜を均質かつ均一な厚さで成膜することができる。
また、基板ホルダー２１２の近傍には、それぞれ、これらを覆うことができるシャッター２２１が配設されている。このシャッター２２１は、基板２および接合膜３が不要な雰囲気等に曝されるのを防ぐためのものである。

有機金属材料供給手段２６０は、チャンバー２１１に接続されている。この有機金属材料供給手段２６０は、固形状または液状の有機金属材料を貯留する貯留槽２６２と、気化または霧化した有機金属材料をチャンバー２１１内に送気するキャリアガスを貯留するガスボンベ２６５と、キャリアガスと気化または霧化した有機金属材料をチャンバー２１１内に導くガス供給ライン２６１と、ガス供給ライン２６１の途中に設けられたポンプ２６４およびバルブ２６３とで構成されている。かかる構成の有機金属材料供給手段２６０では、貯留槽２６２は、加熱手段を有しており、この加熱手段の作動により固形状または液状の有機金属材料を加熱して気化し得るようになっている。そのため、バルブ２６３を開放した状態で、ポンプ２６４を作動させて、キャリアガスをガスボンベ２６５から貯留槽２６２に供給すると、このキャリアガスとともに気化または霧化した有機金属材料が、供給ライン２６１内を通過してチャンバー２１１内に供給されるようになっている。

なお、キャリアガスとしては、特に限定されず、例えば、窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガス等が好適に用いられる。
なお、有機金属材料として、後述する２，４−ペンタジオネート−銅（II）や［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、ビス（２，６−ジメチル−２−（トリメチルシリロキシ）−３，５−ヘプタジオナト）銅（II）（Ｃｕ（ｓｏｐｄ）_２）等のように分子構造中に酸素原子を含有するものを用いる場合には、キャリアガスに、水素ガスを添加するのが好ましい。これにより、酸素原子に対する還元性を向上させることができ、接合膜３に過度の酸素原子が残存することなく、接合膜３を成膜すること、すなわち高純度な銅で構成される膜を接合膜３として成膜することができる。

また、排気手段２３０は、ポンプ２３２と、ポンプ２３２とチャンバー２１１とを連通する排気ライン２３１と、排気ライン２３１の途中に設けられたバルブ２３３とで構成されており、チャンバー２１１内を所望の圧力に減圧し得るようになっている。
以上のような構成の成膜装置２００を用いてＭＯＣＶＤ法により、以下のようにして基板２上に接合膜３を形成する。

［１−１］ まず、基板２を用意する。そして、この基板２を成膜装置２００のチャンバー２１１内に搬入し、基板ホルダー２１２に装着（セット）する。
なお、基板２１と基板２２とは、基板ホルダー２１２に同時に装着して、それぞれの第１の基板２１および第２の基板２２上に、一括して接合膜３１、３２を成膜するようにしてもよいし、基板ホルダー２１２に別々に装着して、それぞれの第１の基板２１および第２の基板２２上に、分割して接合膜３１、３２を成膜するようにしてもよい。

［１−２］ 次に、排気手段２３０を動作させ、すなわちポンプ２３２を作動させた状態でバルブ２３３を開くことにより、チャンバー２１１内を減圧状態にする。この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、次工程［１−３］において接合膜３を成膜する際に、好ましくは１×１０^−３〜５×１０^２Ｔｏｒｒ程度、より好ましくは１〜１×１０^２Ｔｏｒｒ程度となるように設定する。
また、加熱手段を動作させ、基板ホルダー２１２を加熱する。基板ホルダー２１２の温度は、接合膜（純銅膜）３を形成する際に用いる原材料の種類によっても若干異なるが、８０〜３００℃程度で有るのが好ましく、１００〜２７５℃程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、後述する有機金属材料を用いて、主として銅で構成される接合膜３を確実に成膜することができる。

［１−３］ 次に、シャッター２２１を開いた状態にする。
そして、固形状の有機金属材料を貯留された貯留槽２６２が備える加熱手段を動作させることにより、有機金属材料を気化させた状態で、ポンプ２６４を動作させるとともに、バルブ２６３を開くことにより、気化または霧化した有機金属材料をキャリアガスとともにチャンバー２１１内に導入する。

なお、キャリアガスに、上述したような目的により、水素ガスが添加されている場合には、水素ガス分圧がチャンバー２１１内の圧力の６５〜８５％程度となるように水素ガスを添加するのが好ましい。
このように、前記工程［１−２］で基板ホルダー２１２が加熱された状態で、チャンバー２１１内に、気化または霧化した有機金属材料を供給すると、基板２上で有機金属材料が加熱されることにより、有機金属材料が還元されて主として銅で構成される接合膜３を基板２上に形成することができる。

このようなＭＯＣＶＤ法により、主として銅で構成される接合膜３を形成するために用いられる、有機金属材料としては、例えば、２，４−ペンタジオネート−銅（II）、ビス（２，６−ジメチル−２−（トリメチルシリロキシ）−３，５−ヘプタジオナト）銅（II）（Ｃｕ（ｓｏｐｄ）_２；Ｃ_２４Ｈ_４６ＣｕＯ_６Ｓｉ_２）、Ｃｕ（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）（ビニルトリメチルシラン）［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、Ｃｕ（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）（２−メチル−１−ヘキセン−３−エン）［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＭＨＹ）］、Ｃｕ（パーフルオロアセチルアセトネート）（ビニルトリメチルシラン）［Ｃｕ（ｐｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、Ｃｕ（パーフルオロアセチルアセトネート）（２−メチル−１−ヘキセン−３−エン）［Ｃｕ（ｐｆａｃ）（ＭＨＹ）］のような金属錯体等が挙げられる。有機金属材料としては、上述したような金属錯体を用いることにより、高純度な銅で構成される接合膜３をより確実に形成することができる。

また、かかる有機金属材料を用いて、主として銅で構成される接合膜３を形成すると、膜中に存在する不純物として、有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存することとなる。このような有機物の一部が残存する構成とすることにより、後述する接合膜３１、３２が結着するメカニズムで説明するような、銅原子に活性サイトを確実に存在させることができるようになると推察される。その結果、後工程［２］で説明するような条件で接合膜３１、３２同士を確実に結着させることができる。

気化または霧化した有機金属材料の供給量は、０．１〜１０ｇ／分程度であるのが好ましく、０．５〜２ｇ／分程度であるのがより好ましい。これにより、均一な膜厚で、かつ、高純度な銅で構成される接合膜３を確実に成膜することができる。
以上のようにして、基板２上に主として銅で構成される接合膜３を成膜することができる。

また、成膜される接合膜３１、３２の平均厚さは、１〜５００ｎｍ程度であるのが好ましく、２０〜４００ｎｍ程度であるのがより好ましい。接合膜３の平均厚さを前記範囲内とすることにより、第１の基板２１および第２の基板２２同士が接合膜３を介して接合された接合体５の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより強固に接合することができる。

すなわち、接合膜３の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、十分な接合強度が得られないおそれがある。一方、接合膜３の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、接合体５の寸法精度が著しく低下するおそれがある。
さらに、接合膜３の平均厚さが前記範囲内であれば、接合膜３にある程度の形状追従性が確保される。このため、例えば、第１の基板２１および第２の基板２２の接合面（接合膜３に隣接する面）に凹凸が存在している場合でも、その凹凸の高さにもよるが、凹凸の形状に追従するように接合膜３を被着させることができる。その結果、接合膜３は、凹凸を吸収して、その表面に生じる凹凸の高さを緩和することができる。そして、各第１の基板２１および第２の基板２２上に形成された接合膜３１、３２同士が対向するように接触させた際に、接合膜３１、３２同士の密着性を高めることができる。

なお、上記のような形状追従性の程度は、接合膜３の厚さが厚いほど顕著になる。したがって、形状追従性を十分に確保するためには、前記範囲内で接合膜３の厚さをできるだけ厚くすればよい。

また、接合膜３１、３２の表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定）は、特に限定されないが、１〜３０ｎｍ程度であるのが好ましく、５〜１５ｎｍ程度であるのがより好ましい。これにより、次工程［２］において、圧縮力を付与して、接合膜３１、３２の表面同士が接近する際に、互いが接触する接触面積の増大を図ることができ、ひいては、互いの表面に存在する活性サイト同士が結合したものの結合数の増大を図ることができる。

また、基板２の少なくとも接合膜３を形成すべき領域には、基板２の構成材料に応じて、接合膜３を形成する前に、あらかじめ、基板２と接合膜３との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。
かかる表面処理としては、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。このような処理を施すことにより、基板２の接合膜３を形成すべき領域を清浄化するとともに、該領域を活性化させることができる。これにより、接合膜３と基板２との接合強度を高めることができる。

また、これらの各表面処理の中でもプラズマ処理を用いることにより、接合膜３を形成するために、基板２の表面を特に最適化することができる。
なお、表面処理を施す基板２が、樹脂材料（高分子材料）で構成されている場合には、特に、コロナ放電処理、窒素プラズマ処理等が好適に用いられる。
また、基板２の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、接合膜３との接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる基板２の構成材料としては、例えば、前述したような各種金属系材料、各種シリコン系材料、各種ガラス系材料等を主材料とするものが挙げられる。

このような材料で構成された基板２は、その表面が酸化膜で覆われており、この酸化膜の表面には、比較的活性の高い水酸基が結合している。したがって、このような材料で構成された基板２を用いると、上記のような表面処理を施さなくても、基板２上に強固に接合された接合膜３を形成することができる。
なお、この場合、基板２の全体が上記のような材料で構成されていなくてもよく、少なくとも接合膜３を形成すべき領域の表面付近が上記のような材料で構成されていればよい。
また、表面処理に代えて、基板２の少なくとも接合膜３を形成すべき領域には、あらかじめ、中間層を形成するようにしてもよい。

この中間層は、いかなる機能を有するものであってもよく、特に限定されるものではないが、例えば、接合膜３との密着性を高める機能、クッション性（緩衝機能）、応力集中を緩和する機能、接合膜３を成膜する際に接合膜３の膜成長を促進する機能（シード層）、接合膜３を保護する機能（バリア層）等を有するものが好ましい。このような中間層を介して基板２と接合膜３とを接合することになり、その結果、信頼性の高い接合体を得ることができる。

かかる中間層の構成材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、タングステン、銅およびその合金等の金属系材料、金属酸化物、金属窒化物、シリコン酸化物のような酸化物系材料、金属窒化物、シリコン窒化物のような窒化物系材料、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボンのような炭素系材料、シランカップリング剤、チオール系化合物、金属アルコキシド、金属−ハロゲン化合物のような自己組織化膜材料、樹脂系接着剤、樹脂フィルム、樹脂コーティング材、各種ゴム材料、各種エラストマーのような樹脂系材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、これらの各種材料で構成された中間層の中でも、酸化物系材料で構成された中間層によれば、基板２と接合膜３との間の接合強度を特に高めることができる。

［２］次に、各第１の基板２１および第２の基板２２に設けられた接合膜３１、３２同士が対向するようにして（図１（ｂ）参照）、第１の基板２１および第２の基板２２同士を接触させる（図１（ｃ）参照）。そして、この状態で、第１の基板２１および第２の基板２２同士に圧縮力を付与する（図２（ｄ）参照）。これにより、接合膜３１、３２同士が結着（一体化）することになり、結着された接合膜３を介して、第１の基板２１および第２の基板２２同士が接合された接合体５を得ることができる（図２（ｅ）参照）。

このようにして得られた接合体５では、従来の接合方法で用いられていた接着剤のように、主にアンカー効果のような物理的結合に基づく接着ではなく、短時間で生じる強固な化学的結合に基づいて、第１の基板２１および第２の基板２２同士が接合されている。このため、接合体５は短時間で形成することができ、かつ、極めて剥離し難く、接合ムラ等も生じ難いものとなる。

なお、本発明では、第１の基板２１および第２の基板２２同士を接触させた状態、図１（ｃ）の状態では、基板２１と基板２２との間は接合されていないので、基板２１の基板２２に対する相対位置を調整することができる。これにより、基板２１と基板２２とを重ね合わせた後、これらの位置を容易に微調整することができる。その結果、第１の基板２１および第２の基板２２同士を接合させる位置の精度をより高めることができる。

また、かかる接合体の形成方法を用いて接合体５を得るようにすれば、すなわち、主として銅で構成される接合膜３１、３２同士を結着して接合体５を得るようにすれば、後に詳述するが、加熱する温度を２００℃以下に設定することができ、従来の固体接合のように、高温（例えば、７００℃以上）での熱処理を必要としないことから、耐熱性の低い材料で構成された第１の基板２１および第２の基板２２をも、接合に供することができる。
さらに、本発明では、接合膜３を介して第１の基板２１および第２の基板２２同士を接合しているため、第１の基板２１および第２の基板２２の構成材料に制約がないという利点があり、第１の基板２１および第２の基板２２の各構成材料の選択の幅をそれぞれ広げることができる。

また、固体接合では、接合膜を介していないため、第１の基板２１および第２の基板２２同士の間の熱膨張率に大きな差がある場合、その差に基づく応力が接合界面に集中し易く、剥離等が生じるおそれがあったが、接合体５では、結着された接合膜３により応力の集中が緩和されることから、剥離の発生を的確に抑制または防止することができる。
なお、第１の基板２１および第２の基板２２の構成材料は、それぞれ、同一であっても異なっていてもよいが、第１の基板２１および第２の基板２２の各熱膨張率は、ほぼ等しいものを選択するのが好ましい。第１の基板２１および第２の基板２２同士の熱膨張率がほぼ等しければ、接合膜３を介して第１の基板２１および第２の基板２２同士を接合した際に、接合膜３に熱膨張に伴う応力が発生し難くなる。その結果、最終的に得られる接合体５において、剥離等の不具合が発生するのを確実に防止することができる。

また、第１の基板２１および第２の基板２２の各熱膨張率が互いに異なる場合であっても、第１の基板２１および第２の基板２２に圧縮力を付与する際の条件を以下のように最適化するのが好ましい。これにより、第１の基板２１および第２の基板２２同士を、接合膜３を介して高い寸法精度で強固に接合することができる。
すなわち、第１の基板２１および第２の基板２２の熱膨張率が互いに異なっている場合には、圧縮力の付与は、できるだけ低温下で行うのが好ましい。圧縮力の付与を低温下で行うことにより、接合膜３に生じる応力のさらなる低減を図ることができる。

具体的には、第１の基板２１および第２の基板２２同士の熱膨張率の差にもよるが、第１の基板２１および第２の基板２２の温度が２５〜５０℃程度である状態下で、第１の基板２１および第２の基板２２同士を貼り合わせるのが好ましく、２５〜４０℃程度である状態下で貼り合わせるのがより好ましい。このような温度範囲であれば、第１の基板２１および第２の基板２２同士の熱膨張率の差がある程度大きくても、接合界面に発生する熱応力を十分に低減することができる。その結果、得られる接合体５における反りや剥離等の発生を確実に抑制または防止することができる。

また、この場合、具体的な第１の基板２１および第２の基板２２同士の間の熱膨張係数の差が、５×１０^−５／Ｋ以上あるような場合には、上記のようにして、できるだけ低温下で接合を行うことが特に推奨される。
さらに、第１の基板２１および第２の基板２２同士は、互いに剛性が異なっているのが好ましい。これにより、第１の基板２１および第２の基板２２同士をより強固に接合することができる。

また、第１の基板２１および第２の基板２２のうち、少なくとも一方の基板は、その構成材料が樹脂材料で構成されているのが好ましい。樹脂材料は、その柔軟性により、第１の基板２１および第２の基板２２同士を結着された接合膜３を介して接合した際に、その接合界面に発生する応力（例えば、熱膨張に伴う応力等）を緩和することができる。このため、接合界面が破壊し難くなり、結果的に、接合強度の高い接合体５を得ることができる。

このようにして得られた接合体５は、第１の基板２１および第２の基板２２の構成材料によっても異なるが、第１の基板２１および第２の基板２２同士間の接合強度が５ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上であるのが好ましく、１０ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上であるのがより好ましい。このような接合強度を有する接合体５は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。そして、後述のように、接合体５を用いて、例えば液滴吐出ヘッドを構成した場合、耐久性に優れた液滴吐出ヘッドが得られる。

ここで、第１の基板２１および第２の基板２２同士に付与する圧縮力の大きさは、形成される接合体５、すなわち基板２および接合膜３が損傷を受けない程度の圧力で、できるだけ大きい方が好ましい。これにより、接合膜３を加熱する温度等の他の条件を一定とした場合、この圧縮力の大きさに対応して接合体５における接合強度を高めることができる。
なお、この圧縮力の大きさは、第１の基板２１および第２の基板２２の構成材料や厚さ、圧縮力を付与する時間、および、接合膜３の温度等に応じて、適宜設定されるが、具体的には、１〜１００ＭＰａ程度であるのが好ましく、５〜５０ＭＰａ程度であるのがより好ましい。かかる範囲内の圧縮力を付与することにより、接合膜３１、３２同士を確実に結着させることができる。なお、この圧縮力が前記上限値を上回っても構わないが、第１の基板２１および第２の基板２２構成材料によっては、これらの第１の基板２１および第２の基板２２に損傷等が生じるおそれがある。

また、圧縮力を付与する時間は、加圧する際の圧縮力の大きさ、接合膜３の温度等に応じて適宜設定される。例えば、第１の基板２１および第２の基板２２同士に付与する圧縮力が大きいほど、圧縮力を付与する時間を短くしても接合膜３１、３２同士を結着させることができるため、圧縮力を付与する時間が短く設定されるが、具体的には、好ましくは５〜１８０分程度、より好ましくは１０〜８０分程度に設定される。かかる範囲内に設定すれば、接合膜３１、３２同士を確実に結着させることができる。

さらに、圧縮力を付与する際には、接合膜３１、３２を加熱するのが好ましい。これにより、接合膜３１、３２の双方に加熱エネルギーが付与されて、接合膜３１、３２に圧縮力を付与することによる接合膜３１、３２同士の結着がより円滑に行われることとなる。
接合膜３１、３２を加熱する温度は、室温より高く、基板２の耐熱温度未満であれば、特に限定されないが、好ましくは７５〜２００℃程度とされ、より好ましくは１５０〜１８０℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、基板２が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合膜３１、３２同士をより円滑に結着させることができ、接合強度を確実に高めることができる。すなわち、低温下での接合膜３１、３２同士の結着をより促進させることができ、接合強度を確実に高めることができる。

以上のように、接合膜３１、３２同士を結着させた接合膜３を介して第１の基板２１と第２の基板２２とが接合された接合体５を確実に得るには、第１の基板２１および第２の基板２２同士に付与する圧縮力の大きさ、圧縮力を付与する時間および接合膜３１、３２を加熱する温度を、適宜設定する必要がある。かかる点に、本発明者は着目し、検討を重ねた結果、第１の基板２１および第２の基板２２同士に付与する圧縮力の大きさを５０［ＭＰａ］に設定し、圧縮力を付与する時間をＹ［分］とし、接合膜３１、３２を加熱する温度をＴ［Ｋ］とし、気体定数をＲ［Ｊ／（ｍｏｌ・Ｋ）］としたとき、下記式１なる関係を満足するように、ＹおよびＴを設定すればよいことを見出した。

１／Ｙ≧１．３５×１０^９ｅｘｐ（−８２×１０^３／ＲＴ） ……式１
かかる関係を満足させることにより、接合膜３１、３２同士を、より円滑に結着させることができ、結着された接合膜３により第１の基板２１および第２の基板２２同士が接合された接合体５をより確実に得ることができる。
ここで、前記式１なる関係を満足するように設定することにより、接合膜３１、３２同士を結着させることができるのは、以下のような本発明者の検討結果に基づくものである。
すなわち、第１の基板２１および第２の基板２２同士に付与する圧縮力の大きさを５０［ＭＰａ］に設定したとき、接合膜３１、３２同士が結着されるまでの圧縮力を付与する時間と、接合膜３１、３２を加熱する温度との関係を検討したところ、図４に示すような接合仮想曲線上に位置するように、圧縮力を付与する時間および接合膜３１、３２を加熱する温度を設定することにより、接合膜３１、３２同士を結着させることができることが判ってきた。すなわち、この接合仮想曲線が、図４中の●印（結着可能）および×印（結着不可能）に示すように、この曲線を境界として接合領域と非接合領域とに分かれる接合可能境界線であることが判ってきた。

なお、かかる検討において、第１の基板２１と第２の基板２２とが、接合膜３を介して接合されているか否かの判定は、第１の基板２１および第２の基板２２同士間で剥離が生じていない場合に、接合されていると判定することとした。
そのため、図４中で右上がりの斜線が引かれている領域が、接合領域であり、この領域に位置するように、圧縮力を付与する時間および接合膜３１、３２を加熱する温度を設定すれば、接合膜３１、３２同士を確実に結着し得ることが判った。

また、本発明者は、図４中の接合仮想曲線が温度依存性を示すことから、接合膜３１、３２同士が結着する際には、これらが結着する接合面において何らかの化学反応が生じており、さらに、この化学反応がアレニウス型のものであると仮定した。そして、接合膜３１、３２同士が結着されるまでの圧縮力を付与する時間をＹ［分］、接合膜３１、３２を加熱する温度をＴ［Ｋ］、気体定数をＲ（８．３１４４）［Ｊ／（ｍｏｌ・Ｋ）］として、カーブフィッティングしたところ、接合仮想曲線を下記式２に近似することができた。

１／Ｙ≧１．３５×１０^９ｅｘｐ（−８２×１０^３／ＲＴ） ……式２
そのため、上記式１の関係を満足すれば、圧縮力を付与する時間Ｙ［分］および接合膜３１、３２を加熱する温度Ｔ［Ｋ］を、図４中で右上がりの斜線が引かれている接合領域に位置させることができ、接合膜３１、３２同士を確実に結着し得る。
なお、図４に示すように、例えば、加熱する温度を１５０℃（４２３Ｋ）とし、圧縮力を付与する時間Ｂを２０分としたとき、接合領域に位置していることから、接合膜３１、３２同士が結着して、第１の基板２１および第２の基板２２同士が接合膜３を介して接合されるが、その接合強度は、図中の矢印で示すように、温度Ａおよび時間Ｂの少なくとも一方を大きくすることにより増大することとなる。

また、本工程において、接合膜３１、３２が結着されるのは、以下に示すようなメカニズムによるものと推察される。
接合膜３１、３２同士に圧縮力を付与すると、まず、接合膜３１、３２の表面同士がより接近する。
ここで、本発明では、接合膜３１、３２は、前述したように、化学的気相成膜法を用いて成膜された主として銅で構成される膜であることにより、その膜中には、銅原子にダングリングボンド（未結合手）のような活性サイトがランダム（不規則）に存在していると考えられる。
そのため、接合膜３１、３２の表面同士がより接近すると、各接合膜３１、３２の表面付近に存在するダングリングボンド同士が結合する。

この結合は、各接合膜３１、３２が備えるダングリングボンドが互いに絡み合うように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成されるため、各接合膜３１、３２を構成する銅原子が互いに直接接合することとなり、接合膜３１、３２同士が結着するものと推察される。
なお、第１の基板２１および第２の基板２２に対する圧縮力の付与は、いかなる雰囲気中で行うようにしてもよく、具体的には、大気、酸素のような酸化性ガス雰囲気、水素のような還元性ガス雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧（真空）雰囲気等が挙げられるが、中でも、特に、大気雰囲気中で行うのが好ましい。これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、圧縮力の付与をより簡単に行うことができる。
以上のような本発明の接合体の形成方法は、種々の基材（部材）同士を接合するのに用いることができる。

このような接合体の形成方法により接合される部材としては、例えば、トランジスタ、ダイオード、メモリのような半導体素子、水晶発振子のような圧電素子、反射鏡、光学レンズ、回折格子、光学フィルターのような光学素子、太陽電池のような光電変換素子、半導体基板とそれに搭載される半導体素子、絶縁性基板と配線または電極、インクジェット式記録ヘッド、マイクロリアクタ、マイクロミラーのようなＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）部品、圧力センサ、加速度センサのようなセンサ部品、半導体素子や電子部品のパッケージ部品、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体のような記録媒体、液晶表示素子、有機ＥＬ素子、電気泳動表示素子のような表示素子用部品、燃料電池用部品等が挙げられる。

＜液滴吐出ヘッド＞
ここでは、本発明の接合体の形成方法により形成された接合体をインクジェット式記録ヘッドに適用した場合の実施形態について説明する。
図５は、接合体を適用して得られたインクジェット式記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）を示す分解斜視図、図６は、図５に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図、図７は、図５に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。なお、図５は、通常使用される状態とは、上下逆に示されている。
図５に示すインクジェット式記録ヘッド１０は、図７に示すようなインクジェットプリンタ９に搭載されている。

図７に示すインクジェットプリンタ９は、装置本体９２を備えており、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ９２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排紙口９２２と、上部面に操作パネル９７とが設けられている。
操作パネル９７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。

また、装置本体９２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット９３を備える印刷装置（印刷手段）９４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置９４に送り込む給紙装置（給紙手段）９５と、印刷装置９４および給紙装置９５を制御する制御部（制御手段）９６とを有している。
制御部９６の制御により、給紙装置９５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、ヘッドユニット９３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット９３が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット９３の往復動と記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。

印刷装置９４は、ヘッドユニット９３と、ヘッドユニット９３の駆動源となるキャリッジモータ９４１と、キャリッジモータ９４１の回転を受けて、ヘッドユニット９３を往復動させる往復動機構９４２とを備えている。
ヘッドユニット９３は、その下部に、多数のノズル孔１１１を備えるインクジェット式記録ヘッド１０（以下、単に「ヘッド１０」と言う。）と、ヘッド１０にインクを供給するインクカートリッジ９３１と、ヘッド１０およびインクカートリッジ９３１を搭載したキャリッジ９３２とを有している。
なお、インクカートリッジ９３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。

往復動機構９４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸９４３と、キャリッジガイド軸９４３と平行に延在するタイミングベルト９４４とを有している。
キャリッジ９３２は、キャリッジガイド軸９４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト９４４の一部に固定されている。
キャリッジモータ９４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト９４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸９４３に案内されて、ヘッドユニット９３が往復動する。そして、この往復動の際に、ヘッド１０から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。

給紙装置９５は、その駆動源となる給紙モータ９５１と、給紙モータ９５１の作動により回転する給紙ローラ９５２とを有している。
給紙ローラ９５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ９５２ａと駆動ローラ９５２ｂとで構成され、駆動ローラ９５２ｂは給紙モータ９５１に連結されている。これにより、給紙ローラ９５２は、トレイ９２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置９４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ９２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。

制御部９６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置９４や給紙装置９５等を制御することにより印刷を行うものである。
制御部９６は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電素子（振動源）１４を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置９４（キャリッジモータ９４１）を駆動する駆動回路、給紙装置９５（給紙モータ９５１）を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとを備えている。

また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ９３１のインク残量、ヘッドユニット９３の位置等を検出可能な各種センサ等が、それぞれ電気的に接続されている。
制御部９６は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電素子１４、印刷装置９４および給紙装置９５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。

以下、ヘッド１０について、図５および図６を参照しつつ詳述する。
ヘッド１０は、ノズル板１１と、インク室基板１２と、振動板１３と、振動板１３に接合された圧電素子（振動源）１４とを備えるヘッド本体１７と、このヘッド本体１７を収納する基体１６とを有している。なお、このヘッド１０は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成する。

ノズル板１１は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、石英ガラスのようなシリコン系材料、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金のような金属系材料、アルミナ、酸化鉄のような酸化物系材料、カーボンブラック、グラファイトのような炭素系材料等で構成されている。
このノズル板１１には、インク滴を吐出するための多数のノズル孔１１１が形成されている。これらのノズル孔１１１間のピッチは、印刷精度に応じて適宜設定される。
ノズル板１１には、インク室基板１２が固着（固定）されている。

このインク室基板１２は、ノズル板１１、側壁（隔壁）１２２および後述する振動板１３により、複数のインク室（キャビティ、圧力室）１２１と、インクカートリッジ９３１から供給されるインクを貯留するリザーバ室１２３と、リザーバ室１２３から各インク室１２１に、それぞれインクを供給する供給口１２４とが区画形成されている。
各インク室１２１は、それぞれ短冊状（直方体状）に形成され、各ノズル孔１１１に対応して配設されている。各インク室１２１は、後述する振動板１３の振動により容積可変であり、この容積変化により、インクを吐出するよう構成されている。

インク室基板１２を得るための母材としては、例えば、シリコン単結晶基板、各種ガラス基板、各種樹脂基板等を用いることができる。これらの基板は、いずれも汎用的な基板であるので、これらの基板を用いることにより、ヘッド１０の製造コストを低減することができる。
一方、インク室基板１２のノズル板１１と反対側には、振動板１３が接合され、さらに振動板１３のインク室基板１２と反対側には、複数の圧電素子１４が設けられている。

また、振動板１３の所定位置には、振動板１３の厚さ方向に貫通して連通孔１３１が形成されている。この連通孔１３１を介して、前述したインクカートリッジ９３１からリザーバ室１２３に、インクが供給可能となっている。
各圧電素子１４は、それぞれ、下部電極１４２と上部電極１４１との間に圧電体層１４３を介挿してなり、各インク室１２１のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電素子１４は、圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。
各圧電素子１４は、それぞれ、振動源として機能し、振動板１３は、圧電素子１４の振動により振動し、インク室１２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。

基体１６は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で構成されており、この基体１６にノズル板１１が固定、支持されている。すなわち、基体１６が備える凹部１６１に、ヘッド本体１７を収納した状態で、凹部１６１の外周部に形成された段差１６２によりノズル板１１の縁部を支持する。
以上のような、ノズル板１１とインク室基板１２との接合、インク室基板１２と振動板１３との接合、およびノズル板１１と基体１６とを接合する際に、少なくとも１箇所において本発明の接合体の形成方法が適用されている。

換言すれば、ノズル板１１とインク室基板１２との接合体、インク室基板１２と振動板１３との接合体、およびノズル板１１と基体１６との接合体のうち、少なくとも１箇所に接合体が適用されている。
このようなヘッド１０は、接合部の接合界面の接合強度および耐薬品性が高くなっており、これにより、各インク室１２１に貯留されたインクに対する耐久性および液密性が高くなっている。その結果、ヘッド１０は、信頼性の高いものとなる。

また、非常に低温で信頼性の高い接合ができるため、線膨張係数の異なる材料でも大面積のヘッドができる点でも有利である
このようなヘッド１０は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に電圧が印加されていない状態では、圧電体層１４３に変形が生じない。このため、振動板１３にも変形が生じず、インク室１２１には容積変化が生じない。したがって、ノズル孔１１１からインク滴は吐出されない。

一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に一定電圧が印加された状態では、圧電体層１４３に変形が生じる。これにより、振動板１３が大きくたわみ、インク室１２１の容積変化が生じる。このとき、インク室１２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔１１１からインク滴が吐出される。

１回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、下部電極１４２と上部電極１４１との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子１４は、ほぼ元の形状に戻り、インク室１２１の容積が増大する。なお、このとき、インクには、インクカートリッジ９３１からノズル孔１１１へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル孔１１１からインク室１２１へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ９３１（リザーバ室１２３）からインク室１２１へ供給される。

このようにして、ヘッド１０において、印刷させたい位置の圧電素子１４に、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。
なお、ヘッド１０は、圧電素子１４の代わりに電気熱変換素子を有していてもよい。つまり、ヘッド１０は、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用してインクを吐出する構成（いわゆる、「バブルジェット方式」（「バブルジェット」は登録商標））のものであってもよい。

かかる構成のヘッド１０において、ノズル板１１には、撥液性を付与することを目的に形成された被膜１１４が設けられている。これにより、ノズル孔１１１からインク滴が吐出される際に、このノズル孔１１１の周辺にインク滴が残存するのを確実に防止することができる。その結果、ノズル孔１１１から吐出されたインク滴を目的とする領域に確実に着弾させることができる。

＜配線基板＞
さらに、接合体を配線基板に適用した場合の実施形態について説明する。
図８は、接合体を適用して得られた配線基板を示す斜視図である。
図８に示す配線基板４１０は、絶縁基板４１３と、絶縁基板４１３上に配設された電極４１２と、リード４１４と、リード４１４の一端に、電極４１２と対向するように設けられた電極４１５とを有する。

そして、電極４１２の上面と、電極４１５の下面とには、それぞれ接合膜３が形成されている。これら電極４１２と電極４１５とは、前述の本発明の接合体の形成方法によって、貼り合わせることにより結着された接合膜３を介して接合されている。これにより、電極４１２、４１５間は、１層の接合膜３によって強固に接合されることになり、各電極４１２、４１５間の層間剥離等が確実に防止されるとともに、信頼性の高い配線基板４１０が得られる。

また、接合膜３は、主として銅で構成されることから各電極４１２、４１５間を導通する配線としての機能をも担う。
また、接合膜３は、前述したように、その厚さを高い精度で容易に制御することができる。これにより、配線基板４１０は、より寸法精度の高いものとなり、各電極４１２、４１５間の導電性も容易に制御することができる。
以上、本発明の接合体の形成方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、本発明の接合体の形成方法は、前記実施形態のうち、任意の１つまたは２つ以上を組み合わせたものであってもよい。
また、本発明の接合体の形成方法では、必要に応じて、１以上の任意の目的の工程を追加してもよい。
また、前記実施形態では、２つの基板を接合する場合について説明しているが、これに限らず、３つ以上の基板を接合する場合に、本発明の接合体の形成方法を用いるようにしてもよい。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．接合体の製造
（実施例１）
まず、基板として、それぞれ、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×平均厚さ１ｍｍの単結晶シリコン基板、および、縦２０ｍｍ×横１０ｍｍ×平均厚さ１ｍｍの単結晶シリコン基板を用意した。

次いで、各基板の表面に、熱酸化処理を施して１００ｎｍの熱酸化膜を形成し、さらにこの熱酸化膜上にスパッタ法を用いて２０ｎｍのチタン薄膜を形成して、表面処理を行った。
次に、表面処理を行った各基板を、それぞれ、図３に示す成膜装置２００のチャンバー２１１内に収納し、原材料をビス（２，６−ジメチル−２−（トリメチルシリロキシ）−３，５−ヘプタジオナト）銅（II）（Ｃｕ（ｓｏｐｄ）_２）とし、ＭＯＣＶＤ法を用いて、平均厚さ１００ｎｍの主として銅で構成される接合膜を成膜した。なお、成膜条件は以下に示す通りである。

＜成膜条件＞
・チャンバー内の雰囲気 ：窒素ガス ＋ 水素ガス
・有機金属材料（原材料） ：Ｃｕ（ｓｏｐｄ）_２
・霧化した有機金属材料の流量 ：１ｇ／ｍｉｎ
・キャリアガス ：窒素ガス ＋ 水素ガス
・成膜時のチャンバー内の圧力 ：２０Ｔｏｒｒ
・成膜時の水素分圧 ：１５Ｔｏｒｒ
・基板ホルダーの温度 ：２７０℃
・処理時間 ：１０分
以上のようにして成膜された接合膜は、銅で構成されており、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ法）を用いて、銅の純度を測定したところ、原子比９９at.％であった。
かかる工程を経て、各単結晶シリコン基板上に、それぞれ、主として銅で構成される接合膜を形成した。

次に、各単結晶シリコン基板がそれぞれ備える接合膜同士が互いに接触するように、単結晶シリコン基板同士を重ね合わせた。
次に、この状態で、これらの基板同士に、５０ＭＰａの圧縮力を付与しつつ、１７５℃で接合膜を加熱し、圧縮力の付与を５分間維持して、各基板に形成された接合膜同士を結着させることにより、前記式１を満足する条件下で、結着された接合膜を介して各基板が接合された接合体を得た。

（実施例２〜１８）
２つの基板間に付与する圧縮力、圧縮力の付与を維持する時間および接合膜を加熱する温度を、それぞれ表１に示す条件に変更した以外は、前記実施例１と同様にして接合体を得た。
なお、これらの条件は、いずれも、前記式１を満足するものであった。

（比較例１〜１５）
２つの基板間に付与する圧縮力、圧縮力の付与を維持する時間および接合膜を加熱する温度を、それぞれ表１に示す条件に変更した以外は、前記実施例１と同様にして接合体を得た。
なお、これらの条件は、いずれも、前記式１を満足しないものであった。

２．接合体の評価
２．１ 剥離の有無の評価
各実施例および各比較例で得られた接合体について、それぞれ、接合膜同士間での剥離の有無を確認した。そして、接合膜同士間での剥離の有無にしたがって以下のように評価した。
＜剥離の有無の評価基準＞
○：接合膜同士間で剥離が認められない
×：接合膜同士間で剥離が認められる

２．２ 抵抗率の評価
各実施例および各比較例で得られた接合体について、縦方向の端部に、それぞれ、電極を設け、電極同士間の抵抗率を測定することにより、接合体の抵抗率を求めた。そして、測定した抵抗率を以下の基準にしたがって評価した。
＜抵抗率の評価基準＞
◎： １×１０^−５Ω・ｃｍ未満
○： １×１０^−５Ω・ｃｍ以上、 １×１０^−３Ω・ｃｍ未満
△： １×１０^−３Ω・ｃｍ以上、 １×１０^−１Ω・ｃｍ未満
×： １×１０^−１Ω・ｃｍ以上
以上、２．１〜２．２の各評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、各比較例で得られた接合体では、いずれも、接合膜同士間での剥離が認められたが、これに対して、各実施例で得られた接合体では、いずれも接合膜同士間での剥離が認められなかった。
また、各実施例で得られた接合体では、各比較例で得られた接合体と比較して、抵抗率が低く、優れた導電体特性を示した。

本発明の接合体の形成方法を説明するための図（縦断面図）である。 本発明の接合体の形成方法を説明するための図（縦断面図）である。 主として銅で構成される接合膜を形成する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。 接合膜同士が結着する際の温度と時間との関係を示したグラフである。 接合体を適用して得られたインクジェット式記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）を示す分解斜視図である。 図５に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図である。 図５に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。 接合体を適用して得られた配線基板を示す斜視図である。

符号の説明

２……基板 ２１……第１の基板 ２２……第２の基板 ３、３１、３２……接合膜 ５……接合体 ２００……成膜装置 ２１１……チャンバー ２１２……基板ホルダー ２２１……シャッター ２３０……排気手段 ２３１……排気ライン ２３２……ポンプ ２３３……バルブ ２６０……有機金属材料供給手段 ２６１……ガス供給ライン ２６２……貯留槽 ２６３……バルブ ２６４……ポンプ ２６５……ガスボンベ １０……インクジェット式記録ヘッド １１……ノズル板 １１１……ノズル孔 １１４……被膜 １２……インク室基板 １２１……インク室 １２２……側壁 １２３……リザーバ室 １２４……供給口 １３……振動板 １３１……連通孔 １４……圧電素子 １４１……上部電極 １４２……下部電極 １４３……圧電体層 １６……基体 １６１……凹部 １６２……段差 １７……ヘッド本体 ９……インクジェットプリンタ ９２……装置本体 ９２１……トレイ ９２２……排紙口 ９３……ヘッドユニット ９３１……インクカートリッジ ９３２……キャリッジ ９４……印刷装置 ９４１……キャリッジモータ ９４２……往復動機構 ９４３……キャリッジガイド軸 ９４４……タイミングベルト ９５……給紙装置 ９５１……給紙モータ ９５２……給紙ローラ ９５２ａ……従動ローラ ９５２ｂ……駆動ローラ ９６……制御部 ９７……操作パネル Ｐ……記録用紙 ４１０……配線基板 ４１２……電極 ４１３……絶縁基板 ４１４……リード ４１５……電極

Claims (18)

1. 第１の基材および第２の基材上に、それぞれ、化学的気相成膜法を用いて、主として銅で構成される接合膜を、その表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定）が１〜３０ｎｍとなるように形成する工程と、
   前記接合膜同士が対向するようにして、前記第１の基材および第２の基材同士を接触させた状態で、前記第１の基材および第２の基材間に圧縮力を付与して、前記接合膜同士を結着させることにより接合体を得る工程とを有することを特徴とする接合体の形成方法。
2. 前記接合体を得る工程において、前記第１の基材および第２の基材間に付与する圧縮力は、１〜１００ＭＰａである請求項１に記載の接合体の形成方法。
3. 前記接合体を得る工程において、前記圧縮力を付与する時間は、５〜１８０分間である請求項１または２に記載の接合体の形成方法。
4. 前記接合体を得る工程において、前記接合膜を加熱する請求項１ないし３のいずれかに記載の接合体の形成方法。
5. 前記接合膜を加熱する温度は、７５〜２００℃である請求項４に記載の接合体の形成方法。
6. 前記接合体を得る工程において、前記第１の基材および第２の基材間に付与する圧縮力の大きさを５０［ＭＰａ］とし、前記圧縮力を付与する時間をＹ［分］とし、前記接合膜を加熱する温度をＴ［Ｋ］とし、気体定数をＲ［Ｊ／（ｍｏｌ・Ｋ）］としたとき、１／Ｙ≧１．３５×１０^９ｅｘｐ（−８２×１０^３／ＲＴ）なる関係を満足するよう設定する請求項４または５に記載の接合体の形成方法。
7. 前記接合体を得る工程において、前記圧縮力の付与は、大気雰囲気中で行われる請求項１ないし６のいずれかに記載の接合体の形成方法。
8. 前記接合膜中に含まれる銅の含有率は、原子比で９９ａｔ．％以上である請求項１ないし７のいずれかに記載の接合体の形成方法。
9. 前記接合膜は、有機金属材料を原材料として用いる有機金属化学気相成膜法により成膜される請求項１ないし８のいずれかに記載の接合体の形成方法。
10. 前記有機金属材料は、金属錯体である請求項９に記載の接合体の形成方法。
11. 前記接合膜中に含まれる不純物は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものである請求項９または１０に記載の接合体の形成方法。
12. 前記接合膜の平均厚さは、１〜１０００ｎｍである請求項１ないし１１のいずれかに記載の接合体の形成方法。
13. 前記第１の基材および第２の基材は、それぞれ、板状をなしている請求項１ないし１２のいずれかに記載の接合体の形成方法。
14. 前記第１の基材および第２の基材の少なくとも前記接合膜を形成する部分は、シリコン材料、金属材料またはガラス材料を主材料として構成されている請求項１ないし１３のいずれかに記載の接合体の形成方法。
15. 前記第１の基材および第２の基材の前記接合膜を備える面には、あらかじめ、前記接合膜との密着性を高める表面処理が施されている請求項１ないし１４のいずれかに記載の接合体の形成方法。
16. 前記表面処理は、プラズマ処理である請求項１５に記載の接合体の形成方法。
17. 前記第１の基材および第２の基材と、前記第１の基材および第２の基材に設けられた各前記接合膜との間に、それぞれ、中間層が介挿されている請求項１ないし１６のいずれかに記載の接合体の形成方法。
18. 前記中間層は、酸化物系材料を主材料として構成されている請求項１７に記載の接合体の形成方法。

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