JP2008232684A - 基板の温度測定用方法および基板の温度測定用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】量産される基板の各点の温度を接触方式によって直接測定することができる基板の温度測定用方法およびそれに用いられる基板の温度測定用治具を提供する。
【解決手段】本発明の基板の温度測定用治具は、ベース板１０上に筒体１１を多数本立設し、シース熱電対１３をその先端部を露出させて固定した中空保護管１２を、各筒体１１にバネ２０によって上方に弾発された状態で保持させたものである。また本発明の温度測定方法は、上記した多数のシース熱電対１３の先端部を加熱対象物である基板Ｐに接触させ、加熱中の基板Ｐの各支持点の温度を、接触方式で測定する方法である。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば有機ＥＬ用のガラス基板のような製造工程中で加熱される基板の温度を、接触方式によって正確に測定することができる基板の温度測定用方法およびそれに用いられる基板の温度測定用治具に関するものである。

例えば有機ＥＬ素子の製造工程には、ガラス基板上に陽極、有機発光層、陰極等の機能膜を成膜する工程や、その表面を封止する工程がある。封止材としてもガラス基板が用いられており、その裏面には乾燥剤層が形成されている。これらの工程では成膜の乾燥などの目的で基板を加熱するが、その際に適切なヒートカーブで基板を加熱することが必要であることはもちろん、基板の各部位をできるだけ均一に加熱することが必要である。

特に封止工程では、ガラス基板の裏面に乾燥剤層を形成したり、接着剤を塗布することが行われるが、従来のシート式の乾燥剤に代えて、有機溶媒を含む液状乾燥剤を塗布したうえで乾燥させて透明な乾燥剤層を形成する場合には、乾燥を均一かつ迅速に行わないとムラを生じることがある。トップエミッション型の有機ＥＬ素子では乾燥剤層が発光面側に位置するので、このようなムラは発光性能に影響を及ぼす。このため、ガラス基板の全体を均一なヒートカーブで加熱することが特に重要となる。

上記のようにガラス基板等の基板の加熱工程においては、加熱対象物である基板の各点の温度を正確に測定し、ヒーターを適切にコントロールして適切なヒートカーブを付与することが好ましい。そこで図１に示すように、多数の熱電対１を接着剤によって基板Ｐの各点に貼り付け、加熱中の基板の各点の温度を測定する方法が知られている。この方法は接触方式により基板の各点の温度を直接測定できる点で優れている。

しかし、温度測定用のサンプル基板に対しては図１のように熱電対１を貼り付けることはできても、製品となるすべての基板Ｐに対してこのような熱電対１の貼り付けは手数がかかり不可能である。また基板Ｐの表面に成膜されている場合には、接着剤が成膜を損傷するおそれがあるので、熱電対１の貼り付け自体が不可能である。

そこで特許文献１には、基板保持用のホルダーに熱電対を取り付け、間接的に基板の温度を測定する方法が提案されている。この方法は基板を損傷するおそれはないが、基板の温度を直接測定することはできない。

また特許文献２に示すように、基板を加熱するヒーターに熱電対を取り付けて温度測定をする方法も一般的であるが、やはり基板の温度を直接測定することはできないという問題がある。
特開２００４−１８９９６号公報 特開平１１−２９７７０５号公報

上記したように、従来の基板の温度測定方法は、量産される基板の各点の温度を接触方式によって直接測定するには不向きであり、やむを得ず非接触式の間接温度測定を採用していたのが実情であった。
したがって本発明の目的は、量産される基板の各点の温度を接触方式によって直接測定することができる基板の温度測定用方法およびそれに用いられる基板の温度測定用治具を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の基板の温度測定方法は、加熱対象物である基板の下面に、バネによって上方に弾発された多数のシース熱電対の先端部を接触させ、加熱中の基板の各接触点の温度を接触方式で測定することを特徴とするものである。なお基板を支持具によって支持することも、基板を多数のシース熱電対の先端部によって直接支持することも可能である。基板は例えば有機ＥＬ用のガラス基板である。

またこの方法に使用される本発明の基板の温度測定用治具は、ベース板上に筒体を多数本立設するとともに、シース熱電対をその先端部を露出させて固定した中空保護管を、各筒体にバネによって上方に弾発された状態で保持させ、多数のシース熱電対の先端部によって加熱対象物である基板との接触面を構成したことを特徴とするものである。

なお、各筒体のバネを、基板を載せたときに基板の重量によりストロークの途中まで沈み込む強さのバネとすることが好ましく、各筒体をベース板に高さ調整用のネジを介して固定した構造とすることが好ましい。

本発明の基板の温度測定方法によれば、加熱対象物である基板の下面に多数のシース熱電対の先端部を接触させるので、加熱中の基板の各接触点の温度を接触方式で測定することができる。しかも各シース熱電対はバネによってそれぞれ個別に上方に弾発されているので、全部のシース熱電対の先端部を確実に基板の裏面に接触させることができ、温度測定点の脱落がない。

また本発明の基板の温度測定用治具は、多数のシース熱電対の先端部によって加熱対象物である基板との接触面を構成したものであるから、基板の多数点の温度測定を同時に行うことができるとともに、基板を支持させることも可能である。しかもシース熱電対をその先端部を露出させて固定した中空保護管を、各筒体にバネによって上方に弾発された状態で保持させたので、強度および耐久性がある。

なお、各筒体のバネの強度を、基板を載せたときに基板の重量によりストロークの途中まで沈み込む強さとしておけば、全部のシース熱電対を確実に基板の裏面に接触させることができる。

さらに各筒体をベース板に高さ調整用のネジを介して固定した構造とすれば、各筒体の高さを個別に調節することにより、バネ力のバラつきを補正することが可能となる。

以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図２は本発明の温度測定用治具の実施形態を示す断面図であり、１０はベース板、１１はこのベース板１０上に立設された筒体である。１２は各筒体１１に保持された中空保護管であって、その上端にはシース熱電対１３の先端部が露出しており、これらの多数のシース熱電対１３の先端部によって基板Ｐとの接触面を構成している。この実施形態では基板Ｐは端面を支持する支持具３０によって支持されている。しかし支持具３０を用いずに、基板Ｐをシース熱電対１３の先端部によって直接支持することも可能である。

次に要部断面図である図３を参照しつつ、本発明の温度測定用治具の構成をより詳細に説明する。なお図３では中空保護管１２及びシース熱電対１３が上方にある左側の状態と、下方にある右側の状態とが図示してある。

まずベース板１０は金属製の強度部材であって、ロボットハンド等によって可動としても、あるいは固定式のものとしてもよい。ベース板１０には筒体１１を取り付けるためのメネジ孔１４が形成されている。

筒体１１はベース板１０の上面に多数垂直に配置されるもので、その数と位置は基板Ｐの温度測定したいポイント数により決定される。しかし、基板Ｐを直接支持させる場合には、安定保持の観点からは最小でも３本は必要である。この実施形態では３×３の９本が配置されている。各筒対１１の外径は１０ｍｍ以下で十分である。

筒体１１の下部には、ベース板１０に対する筒体１１の高さを調整するためのオネジ１５と、固定用ナット１６とが設けられている。オネジ１５の内部は中空としてシース熱電対１３を貫通させることができるようになっている。筒体１１はオネジ１５を介してベース板１０に固定されており、ベース板１０のメネジ孔１４へのオネジ１５のネジ込み量を変えたうえで固定用ナット１６を締めることによって、ベース板１０に対する筒体１１の高さを個別に調節することが可能である。

筒体１１は上面板１７と底面板１８との中心に、中空保護管１２のガイド孔として機能する貫通孔を備えており、これらの貫通孔を通して中空保護管１２が昇降可能に設けられている。中空保護管１２は細径の金属管、例えば外径が1ｍｍのステンレス管である。中空保護管１２が筒体１１を貫通する部分の途中高さの位置にはバネ接触板１９が溶接されている。そして筒体１１の底面板１８とこのバネ接触板１９との間に、バネ２０が配置されている。なお２１はバネ２０の底部に配置されたバネ力調整用カラー、２２はバネ接触板１９の上方に配置された高さ位置調整用カラーである。

バネ２０は例えば圧縮コイルバネであり、中空保護管１２を上方に弾発された状態で筒体１１に保持する役割を持つ。そのバネ強度は比較的弱く、基板Ｐを載せたときに基板Ｐの重量によりストロークの途中まで沈み込む程度の強さとしておく。しかしバネ強度が弱すぎてストロークの下端まで沈み込むと、それ以上の変位が不可能となるので好ましくない。逆にバネ強度が強すぎると、基板Ｐに接触する点と接触しない点とが生ずる可能性があるので、やはり好ましくない。ストロークは適宜設定すればよいが、この実施形態では５〜１０ｍｍの範囲としておく。バネ力はバネ力調整用カラー２１により調整することができ、ストロークは高さ位置調整用カラー２２により調整することができる。

この中空保護管１２の内部には、シース熱電対１３が設けられている。シース熱電対１３は、熱電対素線をステンレス等の金属製シース（鞘）の内部に封入し、酸化マグネシウムにより絶縁したものであり、各種サイズのものがメーカーから市販されている。異種金属からなる熱電対素線の熱接点はシースの先端部に位置している。熱電対素線の種類は、加熱温度に応じて適宜選択すればよく、例えばアルメル−クロメル、白金−白金ロジウム等である。

シース熱電対１３の外径はさまざまであるが、ここでは外径が０．２５ｍｍのシース熱電対１３を内径が０．５ｍｍの中空保護管１２の内部に収納し、かしめ固定してある。なお、シース熱電対１３の先端は中空保護管１２の先端から数ｍｍ程度突出させ、中空保護管１２の熱容量によって温度検出誤差が生じないようにしておくことが好ましい。またシース熱電対１３の下端はベース板１０を貫通して下方に延びており、リード線の先端は温度測定器の端子に接続されている。

このように構成された本発明の温度測定用治具は、図２、図４に示すように加熱対象物である基板Ｐの下面に、バネ２０によって上方に弾発された多数のシース熱電対１３の先端部を接触させて温度測定を行うものであり、加熱中の基板Ｐの各支持点の温度を接触方式で直接測定することができる。接触点の熱容量はごく小さく、温度測定誤差はほとんど無視することができる。

また各シース熱電対１３はバネ２０によって個別に上方に弾発されているので、仮に基板Ｐにわずかなうねりがあっても、全部のシース熱電対１３の先端部は常に確実に基板Ｐの下面に接触し、各支持点の温度を測定することができる。

従って本発明の温度測定用治具を用いて温度測定を行えば、有機ＥＬ用のガラス基板のような製造工程中で加熱される基板の各支持点の温度を、接触方式によって正確に測定することができ、ヒーターを適切にコントロールして適切なヒートカーブを付与する加熱制御を適切に行うことができる。また本発明によれば基板Ｐの裏面に点接触するだけであるから、基板Ｐを損傷することがなく、量産されるすべての基板Ｐの温度を測定することも可能である。

なお、本発明は有機ＥＬ用のガラス基板のみならず、その他の基板の温度測定にも適用できることはいうまでもない。この実施形態では支持具３０により支持された基板Ｐにシース熱電対１３の先端を接触させたが、支持具３０を用いずに多数のシース熱電対１３の先端によって基板Ｐを直接支持しながら温度測定することも可能である。

従来技術を示す斜視図である。 本発明の温度測定用治具の実施形態を示す側面図である。 本発明の温度測定用治具の要部断面図である。 使用状態を示す斜視図である。

符号の説明

Ｐ 基板
１ 熱電対
１０ ベース板
１１ 筒体
１２ 中空保護管
１３ シース熱電対
１４ メネジ孔
１５ オネジ
１６ 固定用ナット
１７ 上面板
１８ 底面板
１９ バネ接触板
２０ バネ
２１ バネ力調整用カラー
２２ 高さ位置調整用カラー
３０ 支持具

Claims (7)

1. 加熱対象物である基板の下面に、バネによって上方に弾発された多数のシース熱電対の先端部を接触させ、加熱中の基板の各接触点の温度を接触方式で測定することを特徴とする基板の温度測定方法。
2. 基板が支持具によって支持されていることを特徴とする請求項１記載の基板の温度測定方法。
3. 基板が多数のシース熱電対の先端部によって支持されていることを特徴とする請求項１記載の基板の温度測定方法。
4. 基板が、有機ＥＬ用のガラス基板であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の基板の温度測定方法。
5. ベース板上に筒体を多数本立設するとともに、シース熱電対をその先端部を露出させて固定した中空保護管を、各筒体にバネによって上方に弾発された状態で保持させ、多数のシース熱電対の先端部によって加熱対象物である基板との接触面を構成したことを特徴とする基板の温度測定用治具。
6. 各筒体のバネを、基板を載せたときに基板の重量によりストロークの途中まで沈み込む強さのバネとしたことを特徴とする請求項５に記載の基板の温度測定用治具。
7. 各筒体をベース板に高さ調整用のネジを介して固定したことを特徴とする請求項5または６に記載の基板の温度測定用治具。

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