JP2009283464A - 真空素子の密封装置及び真空素子の密封方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、真空素子の密封方法に関する。
【解決手段】本発明の真空素子の密封装置は、真空室と、それぞれ、第一絞り弁及び第二絞り弁により、前記真空室の両端に繋がれた第一収容室及び第二収容室と、前記第一収容室、前記第二収容室及び前記真空室の内部に運動することができた少なくとも、一つの運送装置とを含む。更に、容器及び第一加熱装置を含む。前記容器は、前記真空室の外部に設置され、入力チューブにより前記真空室に繋がれ、複数の密封素子を収容することに用いられる。前記第一加熱装置は、前記入力チューブと前記第二絞り弁との間に位置する前記真空室の壁に設置され、前記密封素子を加熱、軟化することに用いられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空技術に関し、特に真空素子の密封装置及び真空素子の密封方法に関するものである。

現在、電子素子の製造において、真空素子の密封方法が広く応用されているので、真空技術は、益々重視されている（非特許文献１を参照）。真空素子の密封の品質は、電子素子の寿命に影響する。

従来技術として、図１を参照すると、真空素子の密封装置２０を提供する。前記密封装置２０は、真空室２０２、第一収容室２０４、第二収容室２０６、真空装置２１４、運送装置２１２及び封着装置２１６を含む。前記真空室２０２は、透光孔２１８を有する。該真空室２０２に、密封しようとする素子２２０及び該密封しようとする素子２２０に設置された排気チューブ２２２が設置される。前記第一収容室２０４及び前記第二収容室２０６は、それぞれ、第一絞り弁２０８及び第二絞り弁２１０により前記真空室２０２と繋がれる。前記真空装置２１４は、それぞれ、前記第一収容室２０４、前記第二収容室２０６及び前記真空室２０２に接続される。前記運送装置２１２は、前記真空室２０２に設置され、前記第一収容室２０４、前記第二収容室２０６及び前記真空室２０２の内部に運動することができる。前記封着装置２１６は、前記真空室２０２の外部に設置される。該封着装置２１６は、前記透光孔２１８を通って、前記密封しようとする素子２２０に設置された排気チューブ２２２を加熱して該密封しようとする素子２２０を封着することに用いられる。

前記真空素子の密封装置２０を利用して、前記密封しようとする素子２２０を封着する方法は、下記のステップを含む。まず、少なくとも一つの密封しようとする素子２２０を提供する。各々の密封しようとする素子２２０が排気チューブ２２２が設置される。次に、前記密封しようとする素子２２０を前記第一収容室２０４に止まられた前記運送装置２１２に置き、前記第一収容室２０４に抽気し、該第一収容室２０４の真空度を前記真空室２０２の真空度と同じにさせ、前記密封しようとする素子２２０の内部のガスを排除する。その後で、前記第一絞り弁２０８を開け、前記密封しようとする素子２２０が置かれた前記運送装置２１２を、前記真空室２０２に進入させ、前記第一絞り弁２０８を閉じる。前記真空室２０２に抽気し、該真空室２０２を真空化させる。前記運送装置２１２を制御することにより、前記密封しようとする素子２２０を前記封着装置２１６の下方を通らせる。該封着装置２１６が前記排気チューブ２２２を照射することにより、前記密封しようとする素子２２０を封着する。最後に、前記第二収容室２０６に抽気し、該第二収容室２０６の真空度を前記真空室２０２の真空度と同じにさせる。前記第二絞り弁２１０を開け、前記密封しようとする素子２２０が置かれた前記運送装置２１２を、前記第二収容室２０６に進入させ、前記第二絞り弁２１０を閉じる。上記ステップを繰り返して、複数の前記密封しようとする素子２２０を連続的に封着することができる。

"Ｖａｃｕｕｍ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ：ａ ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐａｃｔ ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｓ"，Ｖａｃｕｕｍ ２００２年、第６４巻、第１５〜３１頁

しかし、前記真空素子の密封装置２０及び前記真空素子の密封方法を利用して、前記密封しようとする素子２２０を封着することは、下記の課題がある。第一に、排気チューブ２２２を使用するので、封着された真空素子に排気チューブ２２２の一部が残され、前記真空素子の安全性及び安定性に影響を与えるという課題がある。第二に、前記方法において、前記排気チューブ２２２の直径が小さくなければならず、この場合、前記排気チューブ２２２により、前記密封しようとする素子３３０の内部のガスを排除するために時間がかかるという課題がある。第三に、前記排気チューブ２２２が加熱され、生成されたガスは、前記密封しようとする素子２２０の内部に進入することができるので、前記真空素子の真空度に影響を与えることができるという課題がある。

従って、本発明は、前記課題を解決するために、真空素子の密封装置及び真空素子の密封方法を提供することを課題とする。

真空素子の密封装置は、真空室と、第一収容室と、第二収容室と、容器と、運送装置と、少なくとも一つの加熱装置と、を含む。前記真空室が前記第一収容室及び第二収容室の間に設置され、前記運送装置及び少なくとも一つの加熱装置が前記真空室の中に設置され、前記容器が前記真空室の外部に設置され、入力チューブにより前記真空室に繋がれ、複数の密封素子を収容する。

前記真空室及び第一収容室の間に第一絞り弁が設置され、前記真空室及び第二収容室の間に第二絞り弁が設置されている。

前記入力チューブ及び前記第二絞り弁の間に一つの前記加熱装置が設置される。

前記入力チューブ及び前記第一絞り弁の間に一つの前記加熱装置が設置される。

真空素子の密封方法は、少なくとも、一つの密封しようとする素子を提供し、該密封しようとする素子が、ハウジング及び該ハウジングに設置された排気孔を含む第一ステップと、少なくとも一つの前記密封しようとする素子を前記第一収容室に設置された前記運送装置に置いた後、前記第一収容室を真空化させ、前記密封しようとする素子の内部のガスを排除する第二ステップと、前記密封しようとする素子を前記真空室の中に進入させ、前記容器から前記密封素子を前記排気孔に落ちさせ、一つの加熱装置により前記密封素子を加熱、軟化し、前記密封しようとする素子を封着する第三ステップと、前記第二収容室を真空化させ、前記密封しようとする素子を前記第二収容室の中に進入させ、該密封しようとする素子を冷却する第四ステップと、を含む。

前記第三ステップでは、前記容器から前記密封素子を前記排気孔に落ちさせる前、もう一つの加熱装置を利用して、前記密封しようとする素子の内部のガスを排除する。

従来の真空素子の密封装置及び真空素子の密封方法と比べると、本発明の真空素子の密封装置及び真空素子の密封方法では、前記封着された真空素子が排気チューブを含まないので、該真空素子の安定性及び安全性を高める。前記真空素子の密封方法において、前記排気孔の直径が大きくなることができるので、前記真空素子の排気速度を高め、排気時間を減少させる。予め前記密封しようとする素子に排気チューブを設置する必要はないので、該排気チューブ及び前記密封しようとする素子を封着する必要もない。従って、前記加熱、軟化する過程において、前記密封しようとする素子の内部に進入するガスがないので、封着された真空素子の真空度を高める。また、前記真空素子の密封方法は簡単である。

従来技術の真空素子の密封装置の構造を示す図である。 本発明の実施例に係る真空素子の密封装置の構造を示す図である。 本発明の実施例に係る真空素子の密封方法のフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図２を参照すると、本発明の実施例は、真空素子の密封装置３０を提供する。該密封装置３０は、真空室３０２、第一収容室３０４、第二収容室３０６、真空装置３０８、運送装置３１０、第一加熱装置３３６、第二加熱装置３４０及び容器３１６を含む。該真空室３０２に、ハウジング３３２及び該ハウジング３３２に設置された排気孔３３８を含む、密封しようとする素子３３０が設置される。前記真空室３０２は、前記第一収容室３０４と前記第二収容室３０６との間に設置される。前記第一収容室３０４及び前記第二収容室３０６は、それぞれ、第一絞り弁３１２及び第二絞り弁３１４により前記真空室３０２に繋がれる。前記真空装置３０８は、それぞれ、前記第一収容室３０４、前記第二収容室３０６及び前記真空室３０２に接続される。前記運送装置３１０は、前記第一収容室３０４、前記第二収容室３０６及び前記真空室３０２の内部に運動することができる。前記第一加熱装置３３６及び第二加熱装置３４０は、前記真空室３０２に設置される。前記容器３１６は、前記真空室３０２の外部に設置され、入力チューブ３３４により、前記真空室３０２に繋がれる。

前記真空室３０２、前記第一収容室３０４及び前記第二収容室３０６は、容積は制限されず、実際の応用に応じて設計することができる。前記真空装置３０８は、機械的なポンプ及び分子ポンプ又は機械的なポンプと凝縮ポンプである。前記機械的なポンプは、前記第一収容室３０４、前記第二収容室３０６及び前記真空室３０２に抽気し、それらを低い真空度にさせることに用いられる。前記分子ポンプ及び前記凝縮ポンプは、前記第一収容室３０４、前記第二収容室３０６及び前記真空室３０２に抽気し、それらを高い真空度にさせることに用いられる。

前記運送装置３１０は、一度に複数の密封しようとする素子３３０を運送することができ、連続的に複数の密封しようとする素子３３０を運送することができる。

前記容器３１６は、前記真空室３０２の外部に設置され、前記真空装置３０８に接続され（図示せず）、入力チューブ３３４により前記真空室３０２に繋がれ、密封素子３２２を収容することに用いられる。前記入力チューブ３３４は、前記容器３１６の内部に延長される。前記密封素子３２２は、低融点のガラス球であり、該ガラス球の直径は前記排気孔３３８の直径より大きい。勿論、前記密封素子３２２は、平板形、錐形又はほかの形状であってもよい。

前記入力チューブ３３４の前記真空室３０２の外部に位置された部分に制御素子が設置される。該制御素子は、第一伝動素子３１８及び第二伝動素子３２０を含む。前記第一伝動素子３１８及び第二伝動素子３２０を制御することにより、前記容器３１６に収容された前記密封素子３２２を前記密封しようとする素子３３０の排気孔３３８に落とすことができる。まず、第一伝動素子３１８を開け、前記密封素子３２２を前記第一伝動素子３１８と前記第二伝動素子３２０との間の入力チューブ３３４に進入させる。次に、前記第一伝動素子３１８を閉じ、前記第二伝動素子３２０を開け、前記密封素子３２２を前記真空室３０２の内部に進入させ、前記密封しようとする素子３３０の排気孔３３８に落とす。

前記第一加熱装置３３６は、前記真空室３０２の内部の壁に設置され、前記入力チューブ３３４と前記第二絞り弁３１４との間に位置する。前記第一加熱装置３３６を制御することにより、前記排気孔３３８に落ちられた前記密封素子３２２を加熱することができ、該密封素子３２２を軟化させ、前記排気孔３３８に封着させる。前記第二加熱装置３４０は、前記入力チューブ３３４と前記第一絞り弁３１２との間に設置され、前記密封しようとする素子３３０を焙って、その内部のガスを排除することに用いられる。前記第一加熱装置３３６及び前記第二加熱装置３４０は、フィラメント、赤外光照射装置又はレーザー照射装置などである。勿論、前記真空素子の密封装置３０に前記第二加熱装置３４０を設置しなくてもよい。

前記第一加熱装置３３６及び前記第二加熱装置３４０を制御することにより、前記真空室３０２は、第一温度変化空間３２４、第二温度変化空間３２６及び第三温度変化空間３２８に分けられる。前記第二加熱装置３４０は、前記第一温度変化空間３２４に設置される。前記第一加熱装置３３６は、前記第二温度変化空間３２６に設置される。前記第三温度変化空間３２８は、前記第二温度変化空間３２６と前記第二絞り弁３１４との間に位置する。

本実施例において、各々の温度変化空間は、図２における点線に示す。前記第一温度変化空間３２４は、中温区域であり、前記密封しようとする素子３３０を焙って、その内部のガスを排除することに用いられる。前記第二温度変化空間３２６は、高温区域であり、前記排気孔３３８に落ちられた前記密封素子３２２を加熱し、該密封素子３２２を軟化させる。前記第三温度変化空間３２８は、低温区域であり、前記軟化された密封素子３２２を凝固させ、前記密封しようとする素子３３０の排気孔３３８を封着することに用いられる。前記第二温度変化空間３２６の温度は、前記密封素子３２２の軟化温度より高い。

前記第一温度変化空間３２４、前記第二温度変化空間３２６及び前記第三温度変化空間３２８の温度範囲は、低融点のガラスの軟化温度と関係がある。本実施例において、軟化温度が３００℃である低融点のガラス粉末を利用して、前記密封素子３２２を製造する。前記第一温度変化空間３２４の温度範囲は、２００℃〜３００℃であり、前記第二温度変化空間３２６の温度範囲は、３００℃〜３５０℃であり、前記第三温度変化空間３２８の温度範囲は、５０℃〜２００℃である。

本実施例から提供された真空素子の密封装置３０は、前記真空室３０２が温度変化することを通じて、前記密封しようとする素子３３０を焙って、その内部のガスを排除し、排気孔３３８を封着することに用いられるので、封着装置の必要はなくなり、製造コストが少なくなる。

図２と図３を参照すると、本実施例は、前記真空素子の密封装置３０を利用して、密封しようとする素子を封着する方法を提供する。該方法は、下記のステップを含む。

第一ステップでは、少なくとも、一つの密封しようとする素子３３０を提供し、該密封しようとする素子３３０は、ハウジング３３２及び該ハウジング３３２に設置された排気孔３３８を含む。

前記密封しようとする素子３３０のハウジング３３２の材料は、低融点のガラス粉末により、封着することができる材料であり、例えば、ガラス又は金属である。前記密封しようとする素子３３０の大きさは、実際の応用に応じて選択することができる。前記排気孔３３８の直径は、制限されず、前記密封しようとする素子３３０の大きさに応じて選択することができる。

本実施例において、前記密封しようとする素子３３０は、真空電子素子である。更に、該密封しようとする素子３３０の前記ハウジング３３２の内部には、ほかの素子（図示せず）が設置されることができる。前記排気孔３３８の直径は、２ミリメートル〜１０ミリメートルであることが好ましい。前記排気孔３３８の直径は、大きすぎると、前記真空素子の安定性に影響し、小さすぎると、排気効率に影響する。

第二ステップでは、少なくとも一つの前記密封しようとする素子３３０を前記第一収容室３０４に止まられた前記運送装置３１０に置き、前記第一収容室３０４を真空化させ、前記密封しようとする素子３３０の内部のガスを排除する。

まず、前記密封しようとする素子３３０を前記運送装置３１０に置き、該密封しようとする素子３３０の排気孔３３８を前記容器３１６が配列された一側に向けさせる。次に、前記第一絞り弁３１２を閉じ、前記第一収容室３０４に抽気し、該第一収容室３０４を真空化させる。本実施例において、機械的なポンプだけで前記第一収容室３０４に抽気し、該第一収容室３０４を低い真空度にさせることができる。或いは、機械的なポンプで前記第一収容室３０４に抽気し、該第一収容室３０４を低い真空度にさせた後で、分子ポンプ又は凝縮ポンプで前記第一収容室３０４に抽気し、該第一収容室３０４を高い真空度を有させ、その真空度を前記真空室３０２の真空度と同じにさせ、前記密封しようとする素子３３０の内部のガスを排除する。

第三ステップでは、前記密封しようとする素子３３０を前記真空室３０２に進入させ、前記容器３１６から前記密封素子３２２を前記排気孔３３８に落とし、前記第一加熱装置３３６により前記密封素子３２２を加熱、軟化し、前記密封しようとする素子３３０を封着する。

まず、前記第一絞り弁３１２を開け、前記密封しようとする素子３３０が置かれた前記運送装置３１０を、前記真空室３０２に進入させた後で、前記第一絞り弁３１２を閉じる。前記密封しようとする素子３３０が前記真空室３０２に進入した後で、該密封しようとする素子３３０を高い真空度にさせるために、前記真空室３０２に抽気し、該真空室３０２を高い真空度にさせる必要がある。

次に、前記密封しようとする素子３３０が置かれた前記運送装置３１０を、前記第一温度変化空間３２４を通らせる。

前記過程において、前記密封しようとする素子３３０を焙って、更に、その内部のガスを排除する。排気した後で、該密封しようとする素子３３０を前記入力チューブ３３４の下方を通らせる。予め、第一伝動素子３１８を開け、前記密封素子３２２を前記第一伝動素子３１８と前記第二伝動素子３２０との間の入力チューブ３３４に進入させた後で、前記第一伝動素子３１８を閉じ、前記第二伝動素子３２０を開け、前記一つの密封素子３２２を前記入力チューブ３３４を通って、前記密封しようとする素子３３０の排気孔３３８に落ちさせる。前記密封素子３２２は、直径が前記排気孔３３８の直径より大きいので、前記排気孔３３８に落ちて、前記密封しようとする素子３３０の内部に落ちることができない。

また、前記低融点のガラス粉末で前記密封素子３２２を製造する前に、該低融点のガラス粉末を真空雰囲気において３０分〜６０分間焼き、該低融点のガラス粉末におけるガスを除去する。従って、焼かれた低融点のガラス粉末で製造された前記密封素子３２２は、以後の加熱、軟化する過程において、ガスを放出しないので、封着された真空素子の真空度を高める。

その後で、前記密封しようとする素子３３０が置かれた前記運送装置３１０を、前記第二温度変化空間３２６を通らせる。

前記第二温度変化空間３２６の温度が前記密封素子３２２の軟化温度より高いので、前記排気孔３３８に落ちた前記密封素子３２２は、軟化し始めて、前記排気孔３３８を封着する。

最後に、前記密封しようとする素子３３０が置かれた前記運送装置３１０を、前記第三温度変化空間３２８を通らせる。

前記第三温度変化空間３２８が低温区域であるので、前記排気孔３３８に軟化された前記密封素子３２２は、凝固し始めて、該排気孔３３８を封着する。

第四ステップでは、前記第二収容室３０６を真空化させ、前記密封しようとする素子３３０を前記第二収容室３０６に進入させ、該密封しようとする素子３３０を冷却する。

前記前記第二収容室３０６に抽気する過程は、前記第一収容室３０４に抽気する過程と同じである。該第二収容室３０６の真空度が前記真空室３０２の真空度と同じである場合、前記第二絞り弁３１４を開け、前記密封しようとする素子３３０が置かれた前記運送装置３１２を、前記第二収容室３０６に進入させ、前記第二絞り弁３１４を閉じる。その後に、前記封着された真空素子を冷却して前記封着された真空素子を取り出す。

本発明の真空素子の密封装置及び真空素子の密封方法は、次の優れた点がある。第一に、前記封着された真空素子が排気チューブを含まないので、該真空素子の安定性及び安全性を高める。第二に、前記真空素子の密封方法において、前記排気孔の直径が大きくなることができるので、前記真空素子の排気速度を高め、排気時間を減少させる。第三に、予め前記密封しようとする素子に排気チューブを設置する必要はないので、該排気チューブ及び前記密封しようとする素子を封着する必要もない。従って、前記加熱、軟化する過程において、前記密封しようとする素子の内部に進入するガスはないので、封着された真空素子の真空度を高める。また、前記真空素子の密封方法は簡単である。

２０、３０ 密封装置
２０２、３０２ 真空室
２０４、３０４ 第一収容室
２０６、３０６ 第二収容室
２０８、３１２ 第一絞り弁
２１０、３１４ 第二絞り弁
２１２、３１０ 運送装置
２１４、３０８ 真空装置
２１６ 封着装置
２１８ 透光孔
２２０、３３０ 密封しようとする素子
２２２ 排気チューブ
３１６ 容器
３１８ 第一伝動素子
３２０ 第二伝動素子
３２２ 密封素子
３２４ 第一温度変化空間
３２６ 第二温度変化空間
３２８ 第三温度変化空間
３３４ 入力チューブ
３３６ 第一加熱装置
３３８ 排気孔
３４０ 第二加熱装置

Claims (6)

1. 真空室と、第一収容室と、第二収容室と、容器と、運送装置と、少なくとも一つの加熱装置と、を含む密封装置において、
   前記真空室が前記第一収容室及び第二収容室の間に設置され、
   前記運送装置及び少なくとも一つの加熱装置が前記真空室の中に設置され、
   前記容器が前記真空室の外部に設置され、入力チューブにより前記真空室に繋がれ、複数の密封素子を収容することを特徴とする真空素子の密封装置。
2. 前記真空室及び第一収容室の間に第一絞り弁が設置され、
   前記真空室及び第二収容室の間に第二絞り弁が設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の真空素子の密封装置。
3. 前記入力チューブ及び前記第二絞り弁の間に一つの前記加熱装置が設置されることを特徴とする、請求項２に記載の真空素子の密封装置。
4. 前記入力チューブ及び前記第一絞り弁の間に一つの前記加熱装置が設置されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の真空素子の密封装置。
5. 少なくとも、一つの密封しようとする素子を提供し、該密封しようとする素子が、ハウジング及び該ハウジングに設置された排気孔を含む第一ステップと、
   少なくとも一つの前記密封しようとする素子を前記第一収容室に設置された前記運送装置に置いた後、前記第一収容室を真空化させ、前記密封しようとする素子の内部のガスを排除する第二ステップと、
   前記密封しようとする素子を前記真空室の中に進入させ、前記容器から前記密封素子を前記排気孔に落とし、一つの加熱装置により前記密封素子を加熱、軟化し、前記密封しようとする素子を封着する第三ステップと、
   前記第二収容室を真空化させ、前記密封しようとする素子を前記第二収容室の中に進入させ、該密封しようとする素子を冷却する第四ステップと、
   を含むことを特徴とする真空素子の密封方法。
6. 前記第三ステップでは、前記容器から前記密封素子を前記排気孔に落とす前、もう一つの加熱装置を利用して、前記密封しようとする素子の内部のガスを排除することを特徴とする、請求項５に記載の真空素子の密封方法。

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