JP2016069204A

JP2016069204A - 充填装置

Info

Publication number: JP2016069204A
Application number: JP2014198531A
Authority: JP
Inventors: 安国今林; Yasukuni Imabayashi; 千果近藤; Chika Kondo
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-05-09
Anticipated expiration: 2034-09-29
Also published as: JP6327089B2

Abstract

【課題】従来手作業でなされていた粉末投入作業、粉末均し作業、円形板材投入作業等を機械化して作業のばらつきに起因する問題を解消した充填装置を提供すること。【解決手段】円筒形容器８内に円形板材（ウエハ）６と粉末７を交互に投入して円形板材を埋め込む充填装置であって、容器を搬送する搬送手段と、容器内に定量の粉末を投入する粉末投入手段と、粉末の均し高さ位置において粉末を水平方向へ平坦に均す粉末均し手段と、１枚の円形板材６を保持する保持具と移動部材を有し保持具が容器内の粉末上に到達するタイミングに同期して円形板材６の保持を開放する円形板材投入手段と、搬送手段を制御して粉末投入手段、粉末均し手段、円形板材投入手段が設けられた搬送路上の各箇所に容器を繰り返し搬入させると共に粉末投入手段、粉末均し手段、円形板材投入手段を制御して粉末投入、粉末均しおよび円形板材投入を繰り返させる制御手段を具備する。【選択図】図５

Description

本発明は、ウエハ状態のタンタル酸リチウム結晶等円形板材と粉末を容器内に交互に投入して複数枚の円形板材を粉末内に埋め込む充填装置に係り、従来、手作業でなされていた容器内への粉末投入作業、粉末均し作業、円形板材投入作業等を機械的に行う充填装置に関するものである。

携帯電話等の信号ノイズを除去するために用いられている表面弾性波（ＳＡＷ）フィルターの基板材料としてタンタル酸リチウム結晶（以下、ＬＴ結晶と略称する）が使われている。

しかし、表面弾性波素子製造プロセスにおいて、ＬＴ結晶の特性である焦電性に起因する歩留まり低下が問題となっていた。すなわち、一般的なＬＴ結晶の体積抵抗率は１０^-14〜１０^-15Ω・ｃｍ程度であるため、上記プロセスで受ける温度変化によってＬＴ結晶基板の表面に電荷（焦電性に起因する電荷）がチャージアップし、これにより発生するスパークによってＬＴ結晶基板の表面に形成された電極等のパターンが破壊され、更にＬＴ結晶基板の割れ等が生じて素子製造プロセスでの歩留まり低下が問題となっていた。

この問題を解決するため、特許文献１では、ウエハ状態のＬＴ結晶をＡｌとＡｌ₂Ｏ₃の混合粉末に埋め込み、窒素ガス中の減圧雰囲気下で熱処理してＬＴ結晶の体積抵抗率を低下させ、表面弾性波素子製造プロセスにおける結晶表面への電荷のチャージアップを抑制することで、素子製造プロセスにおける歩留まりの向上を図ったＬＴ結晶の製造方法が開示されている。

ところで、特許文献１におけるＡｌとＡｌ₂Ｏ₃の混合粉末へのＬＴ結晶の埋め込み作業については、従来、手作業によりなされていた。すなわち、容器内にＡｌとＡｌ₂Ｏ₃の混合粉末を投入し、かつ、投入した混合粉末の表面が平坦になるように均した後、ウエハ状態のＬＴ結晶を載置し、更にＬＴ結晶が覆い隠されるようにＡｌとＡｌ₂Ｏ₃の混合粉末を充填する作業を繰り返し行っているが、その作業は手作業により行なわれていた。

しかし、手作業による従来の方法では、投入する粉末の分量、粉末の均し具合、ウエハの置き位置等にばらつきが生じ易く、ＬＴ結晶の処理結果に影響を与え、多量の損失を生じさせる問題が存在した。

特開２００５−１１９９０８号公報

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、従来、手作業でなされていた粉末投入作業、粉末均し作業、円形板材投入作業等を機械化して、作業のばらつきに起因する問題を解消した充填装置を提供することにある。

すなわち、本発明に係る第１の発明は、
一端側に円形の開口部を有しかつ他端側が閉止された円筒形容器内に上記開口部と略同一の形状を有する円形板材と定量の粉末を交互に投入して各円形板材間に略等量の粉末を介在させながら円形板材を粉末内に埋め込む充填装置において、
上記円筒形容器を水平方向へ搬送する搬送手段と、
上記円筒形容器の搬送路上に設けられかつ円筒形容器内に定量の粉末を投入する粉末投入手段と、
上記円筒形容器の搬送路上に設けられかつ均し具と該均し具を回転させながら下方向へ移動させる回転移動部材を有すると共に、円筒形容器内に投入された粉末の均し高さ位置において粉末を水平方向へ平坦に均す粉末均し手段と、
上記円筒形容器の搬送路上に設けられかつ先端側に１枚の円形板材を保持する保持具と該保持具を下方向へ移動させる移動部材を有すると共に、上記保持具が円筒形容器内の粉末上に到達するタイミングに同期させて円形板材の保持を開放する円形板材投入手段と、
上記搬送手段を制御して、粉末投入手段、粉末均し手段および円形板材投入手段が設けられた搬送路上の各設置箇所に円筒形容器を繰り返し搬入させると共に、上記粉末投入手段、粉末均し手段および円形板材投入手段をそれぞれ制御して、粉末投入、粉末均しおよび円形板材投入を繰り返させる制御手段、
を具備することを特徴とするものである。

また、本発明に係る第２の発明は、
第１の発明に記載の充填装置において、
上記粉末均し手段の均し具が円筒形容器の閉止面より小径の円盤状底面を有し、該均し具の中心部から離れた部位に上記回転移動部材が取付けられており、上記均し具を均し高さ位置へ移動させながら回転させて粉末を平坦に均すと共に、平坦に均された円筒形容器内の粉末を均し具の上記円盤状底面で押圧するようになっていることを特徴とし、
第３の発明は、
第２の発明に記載の充填装置において、
上記粉末均し手段における円盤状均し具の外周面に、円筒形容器の内壁面に付着した粉末を削り落とためのスクレーパが付設されていることを特徴とし、
第４の発明は、
第１の発明に記載の充填装置において、
上記粉末均し手段と円形板材投入手段との間の搬送路上に円筒形容器の閉止面と略同径の円盤状底面を有する圧縮具とこの圧縮具を下方向へ移動させる移動材を有する圧縮手段が付設され、かつ、上記粉末均し手段の均し具が細長で矩形状の底面を有し、該均し具の略中央部に上記回転移動部材が取付けられており、上記粉末均し手段における均し具の矩形状底面を均し高さ位置へ移動させながら回転させて粉末を平坦に均すと共に、上記圧縮手段における圧縮具を粉末圧縮位置へ移動させて平坦に均された円筒形容器内の粉末を上記圧縮具の円盤状底面で押圧するようになっていることを特徴とし、
第５の発明は、
第４の発明に記載の充填装置において、
上記粉末均し手段における矩形状均し具の両端に、円筒形容器の内壁面に付着した粉末を削り落とためのスクレーパが付設されていることを特徴とする。

次に、本発明に係る第６の発明は、
第１の発明〜第３の発明のいずれかに記載の充填装置において、
上記円形板材投入手段の移動部材に保持具先端の移動距離を計測する計測手段が付設されており、計測された保持具先端の移動距離、および、上記円筒形容器の内径と該容器に投入される粉末の投入量と嵩密度から事前に算出された円筒形容器内における粉末層の厚み寸法に基づいて、粉末均し手段における均し高さ位置が設定されることを特徴とし、
第７の発明は、
第４の発明または第５の発明に記載の充填装置において、
上記円形板材投入手段の移動部材に保持具先端の移動距離を計測する計測手段が付設されており、計測された保持具先端の移動距離、および、上記円筒形容器の内径と該容器に投入される粉末の投入量と嵩密度から事前に算出された円筒形容器内における粉末層の厚み寸法に基づいて、粉末均し手段における均し高さ位置と圧縮手段における粉末圧縮位置がそれぞれ設定されることを特徴とし、
第８の発明は、
第１の発明〜第７の発明のいずれかに記載の充填装置において、
上記粉末がＡｌとＡｌ₂Ｏ₃の混合粉末で構成され、上記円形板材がタンタル酸リチウム結晶から成るウエハであることを特徴とし、
第９の発明は、
第１の発明〜第８の発明のいずれかに記載の充填装置において、
上記円筒形容器の開口縁部に嵌合され、円筒形容器内に投入された粉末の飛散を防止する円筒形アタッチメントが取付けられていることを特徴とするものである。

本発明に係る充填装置によれば、従来、手作業でなされていた粉末投入作業、粉末均し作業、円形板材投入作業等が機械化されるため、作業のばらつきに起因した上述の問題を解消できる効果を有する。

本発明に係る充填装置における搬送手段の説明図。本発明に係る充填装置における粉末投入手段の説明図。本発明に係る充填装置における粉末均し手段の説明図。本発明に係る粉末均し手段における均し具の平面図。本発明に係る粉末均し手段における均し具の作用説明図。本発明に係る粉末均し手段における均し具の作用説明図。本発明の変形例に係る粉末均し手段における均し具の平面図。本発明の変形例に係る粉末均し手段における均し具の作用説明図。本発明に係る圧縮手段における圧縮具の作用説明図。本発明に係る円筒形アタッチメントの説明図。円筒形アタッチメントと均し具の作用説明図。本発明に係る充填装置における円形板材投入手段の説明図。本発明に係る充填装置における円形板材投入手段の作用説明図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

まず、本発明に係る充填装置は、
円筒形容器を水平方向へ搬送する「搬送手段」と、
上記円筒形容器の搬送路上に設けられかつ円筒形容器内に定量の粉末を投入する「粉末投入手段」と、
上記円筒形容器の搬送路上に設けられかつ均し具と該均し具を回転させながら下方向へ移動させる回転移動部材を有すると共に円筒形容器内に投入された粉末の均し高さ位置において粉末を水平方向へ平坦に均す「粉末均し手段」と、
上記円筒形容器の搬送路上に設けられかつ先端側に１枚の円形板材を保持する保持具と該保持具を下方向へ移動させる移動部材を有すると共に上記保持具が円筒形容器内の粉末上に到達するタイミングに同期させて円形板材の保持を開放する「円形板材投入手段」と、
上記搬送手段を制御して粉末投入手段、粉末均し手段および円形板材投入手段が設けられた搬送路上の各設置箇所に円筒形容器を繰り返し搬入させると共に、上記粉末投入手段、粉末均し手段および円形板材投入手段をそれぞれ制御して粉末投入、粉末均しおよび円形板材投入を繰り返させる「制御手段」、
を具備することを特徴とする。

１．搬送手段
本発明に係る充填装置の搬送手段は、図１に示すように、図示外のモータにより反時計回りで回転する搬送テーブル１により構成され、搬送テーブル１は９０°回転する毎に停止するように制御されている。また、搬送テーブル１は、粉末投入部２、粉末均し部３、粉末圧縮部４、円形板材（ウエハ）投入部５の各工程ステージを有しており、上記粉末投入部２には後述する粉末投入手段（粉末供給機）が設けられ、上記粉末均し部３には後述する粉末均し手段が設けられ、上記粉末圧縮部４には後述する圧縮手段が設けられ、かつ、上記円形板材（ウエハ）投入部５には後述する円形板材投入手段が設けられている。

尚、搬送テーブル１の近傍に、該搬送テーブル１に円筒形容器８を搬入しかつ充填処理後の円筒形容器８を搬出する容器搬入・搬出手段を設けてもよい。また、図１においては、粉末均し部３と粉末圧縮部４が個別に設けられた構造になっているが、粉末均し部３において粉末均し機能と粉末圧縮機能を兼ねる構造を採用してもよい。この場合、搬送テーブル１が１２０°回転する毎に停止するように制御してもよい。

そして、搬送手段を具備する本発明に係る充填装置は次のように作動する。

まず、手作業により搬送テーブル１の所定位置に円筒形容器８をセットし、図示外のスイッチによって装置をスタートさせると、粉末投入部２において粉末投入手段（粉末供給機）から粉末が円筒形容器８内に投入される。次、搬送テーブル１が９０°回転し、粉末均し部３において粉末が平坦に均され、その後搬送テーブル１が９０°回転し、粉末圧縮部４において粉末が圧縮される。更に、搬送テーブル１が９０°回転し、円形板材（ウエハ）投入部５において円形板材（ウエハ）が円筒形容器８内に投入された後、搬送テーブル１が９０°回転すると元の粉末投入部２の位置となる。この動作を繰り返すことで、所望とするウエハ枚数が充填された円筒形容器を得ることができる。また、複数の円筒形容器を同時に処理することで、処理速度を格段に速めることができる。また、動作途中において円筒形容器８内における円形板材（ウエハ）の載置位置を計測し、計測された位置データに基づき次工程での「粉末の均し高さ位置」を設定することで、粉末投入部２における粉末投入量のある程度のばらつきが許容されて平坦に均すことが可能となる。

２．粉末投入手段
本発明に係る充填装置の粉末投入手段（粉末供給機）は、上記粉末投入部２において円筒形容器８内に定量の粉末７を投入するもので、図２に示すように、スクリューフィーダー（図示せず）を具備する粉末供給機９が例示される。図２中、符号６は、円筒形容器８内に投入された円形板材（ウエハ）を示している。

尚、粉末均し手段の上記「粉末の均し高さ位置」を決定（設定）する際に必要となる円筒形容器８内における粉末７層の厚み寸法についは、［（粉末の投入量／粉末の嵩密度）÷円筒形容器８の内径面積］から事前に算出することができる。

３．粉末均し手段
本発明に係る充填装置の粉末均し手段は、図３に示すように、円筒形容器内に投入された粉末を「粉末の均し高さ位置」において水平方向へ平坦に均す均し具１０と、該均し具１０を回転させながら下方向へ移動させる回転移動部材１１とで構成されている。

そして、粉末均し機能と粉末圧縮機能を兼ね備えた粉末均し手段と、粉末均し機能のみで粉末圧縮機能を具備しない粉末均し手段が例示される。

（１）粉末均し機能と粉末圧縮機能を兼ね備えた粉末均し手段
この粉末均し手段は、図４〜図５に示すように、均し具１０が円筒形容器８の閉止面（底面）より小径の円盤状底面を有し、かつ、均し具１０の中心部から離れた部位Ａに上記回転移動部材１１の先端が取付けられており、図５に示すように、円盤状均し具１０を偏心させることにより均し具１０に粉末均し機能が具備され、図６に示すように、均し具１０の円盤状底面で粉末７を押圧することにより粉末圧縮機能が具備されている。

そして、上記回転移動部材１１は、図３に示すように先端が均し具１０に取付けられた回転移動部材本体１３と、該回転移動部材本体１３を回転させながら下方へ移動させる駆動系移動部材１４と、上記駆動系移動部材１４の下端側に設けられたセンサ１４ａとでその主要部が構成されている。

まず、上記駆動系移動部材１４は、上方側中央にモータ１４ｂを有し、かつ、図示外の単軸ロボットの作用で駆動系移動部材１４全体が上下方向へ移動すると共に、下端側には上記センサ１４ａが取り付けられている。

また、上記回転移動部材本体１３は、直方体形状を有しその中央に空洞部１３ａが設けられていると共に上端に「ドグ」と称される金属板１３ｂが取付けられた本体ハウジング１３ｃと、上記金属板１３ｂと本体ハウジング１３ｃに設けられた開口（図示せず）を介し上記空洞部１３ａに嵌入されその一端側が駆動系移動部材１４のモータ１４ｂに取付けられ他端側が本体ハウジング１３ｃの下方側に取付けられたシャフト１３ｄと、上記空洞部１３ａ内を貫通するシャフト１３ｄに取付けられ該シャフト１３ｄの回転力を本体ハウジング１３ｃに伝達して本体ハウジング１３ｃを回転させると共に上面側が空洞部１３ａの天井面に係合して本体ハウジング１３ｃを上記駆動系移動部材１４に吊下げ保持させる篏合係止部材１３ｅと、上記空洞部１３ａ内の底面と篏合係止部材１３ｅとの間のシャフト１３ｄに取付けられかつ均し具１０に作用してその円盤状底面を押圧するバネ材１３ｆとで構成されている。

そして、均し具１０を「粉末の均し高さ位置」へ移動させながら回転させて円筒形容器８内に投入された粉末７を平坦に均す（図５参照）と共に、上記バネ材１３ｆの作用により均し具１０の円盤状底面が押圧されるように構成されている。

ところで、上記回転移動部材本体１３の本体ハウジング１３ｃが下方へ移動して均し具１０の円盤状底面が円筒形容器８内の粉末７面上に到達すると、上記駆動系移動部材１４に吊下げ保持された本体ハウジング１３ｃの下方への移動は停止されるが、シャフト１３ｄに取付けられた篏合係止部材１３ｅはシャフト１３ｄの移動に伴って下方への移動を継続する。そして、篏合係止部材１３ｅの移動によりバネ材１３ｆが圧縮されて円筒形容器８内の粉末７は均し具１０の円盤状底面により押圧される（図６参照）が、均し具１０の押圧力が高過ぎると粉末７内に埋め込まれたウエハ等の円形板材が破損されてしまう場合がある。このため、図３に示された充填装置の粉末均し手段においては上述したセンサ１４ａが組み込まれている。すなわち、上記回転移動部材本体１３の篏合係止部材１３ｅがシャフト１３ｄの移動に伴って下方へ過剰に移動した場合、上記駆動系移動部材１４のセンサ１４ａも篏合係止部材１３ｅと共に下方へ移動するため、停止している本体ハウジング１３ｃの上端に設けられた「ドグ」と称される金属板１３ｂとセンサ１４ａとの位置がずれて、その異常が検出されるように制御されている。

更に、円盤状均し具１０の外周面には、図３〜図４に示すように、可撓性材料で構成されたスクレーパ１２が付設されており、円筒形容器８の内壁面に付着した粉末７がスクレーパ１２で削り取られるようになっている。

また、上記粉末均し手段により円筒形容器内の粉末を水平方向へ平坦に均す場合、均し具１０による均し位置、すなわち「粉末の均し高さ位置」を適正に決定（設定）することが重要となる。

そして、上述した［（粉末の投入量／粉末の嵩密度）÷円筒形容器８の内径面積］から事前に算出される粉末７層における厚み寸法のデータと、後述する円形板材（ウエハ）投入手段の保持具先端における移動距離のデータに基づいて本充填装置における「粉末の均し高さ位置」は適正に決定（設定）されている。

（２）粉末均し機能のみで粉末圧縮機能を具備しない粉末均し手段
この粉末均し手段は、図７〜図８に示すように、均し具１０が細長で矩形状の底面を有し、かつ、均し具１０の略中央部に回転移動部材１１が取付けられており、図８に示すように矩形状均し具１０の作用により粉末均し機能が具備されている。

また、矩形状均し具１０の両端には、図７に示すように、可撓性材料で構成されたスクレーパ１２が付設されており、円筒形容器８の内壁面に付着した粉末７がスクレーパ１２で削り取られるようになっている。

更に、図１に示すように搬送テーブル１における粉末均し部（粉末均し手段）３と円形板材（ウエハ）投入部（円形板材投入手段）５間に、円筒形容器８の底面と略同径の円盤状底面を有する圧縮具１５とこの圧縮具１５を下方向へ移動させる移動材１６を有する圧縮手段が付設されており、粉末圧縮機能を具備しない上記粉末均し手段を補足して、図９に示すように圧縮具１５の円盤状底面により粉末均し手段で平坦に均された粉末７を押圧するように構成されている。

（３）円筒形アタッチメント
円筒形アタッチメント１７は、図１０〜図１１に示すように、円筒形容器８の開口縁部に嵌合されて円筒形容器８内に投入された粉末７の飛散を防止する部材である。

円筒形容器８の開口縁部に嵌合させる余分な作業が追加されるため、上記円筒形アタッチメント１７は必須の部材ではないが、粉末７の飛散を防止する観点から円筒形アタッチメント１７を適用することが望ましい。

４．円形板材投入手段
本発明に係る充填装置の円形板材投入手段は、図１２〜図１３に示すように、先端側に１枚の円形板材（ウエハ）６を真空吸引により保持する保持具１８と、該保持具１８を下方向へ移動させる移動部材１９を有しており、上記保持具１８が円筒形容器８内の粉末７上に到達したタイミングに同期させて上記真空吸引を停止し、円形板材（ウエハ）６の保持が開放されるように構成されている。

また、上記移動部材１９は、図１２〜図１３に示すように、先端が保持具１８に取付けられた移動部材本体２０と、該移動部材本体２０を下方へ移動させる駆動系部材２１とでその主要部が構成されており、かつ、該駆動系部材２１の下端側にはセンサ２１ａが取り付けられていると共に、図示外の単軸ロボットの作用により駆動系部材２１全体が上下方向へ移動するように構成されている。

更に、上記移動部材本体２０は、直方体形状を有しその中央に空洞部２０ａが設けられていると共に上端に「ドグ」と称される金属板２０ｂが取付けられた本体ハウジング２０ｃと、上記金属板２０ｂと本体ハウジング２０ｃに設けられた開口（図示せず）を介し上記空洞部２０ａに嵌入されその一端側が駆動系部材２１に取付けられ他端側が本体ハウジング２０ｃの下方側に取付けられたシャフト２０ｄと、上記空洞部２０ａ内を貫通するシャフト２０ｄに取付けられると共に上面側が空洞部２０ａの天井面に係合して本体ハウジング２０ｃを上記駆動系部材２１に吊下げ保持させる篏合係止部材２０ｅとで構成されている。

そして、上記移動部材本体２０の本体ハウジング２０ｃが下方へ移動して保持具１８に保持された円形板材（ウエハ）６が円筒形容器８内の粉末７面に到達すると、図１３に示すように上記駆動系部材２１に吊下げ保持されている本体ハウジング２０ｃの下方への移動は停止されるが、上記シャフト２０ｄに取付けられた篏合係止部材２０ｅはシャフト２０ｄの移動に伴って下方への移動を継続する。そして、上記移動部材本体２０の篏合係止部材２０ｅがシャフト２０ｄの移動に伴って下方への移動を継続すると駆動系部材２１のセンサ２１ａも篏合係止部材２０ｅと共に下方へ移動し、図１３に示すように停止している本体ハウジング２０ｃの上端に設けられた「ドグ」と称される金属板２０ｂとセンサ２１ａの位置がずれる結果、円形板材（ウエハ）６が円筒形容器８内の粉末７面に到達したタイミングを検出することができ、このタイミングに合わせて真空吸引を停止することで円形板材（ウエハ）６の保持が開放されるように構成されている。

尚、「ドグ」と称される金属板２０ｂとセンサ２１ａの位置ずれが確実に検知されるようにするため、シャフト２０ｄの他端側が取付けられる本体ハウジング２０ｃの下方側取付け部にはシャフト２０ｄの下方側への移動を可能にさせる遊びが設けられている。

ところで、上記移動部材１９の単軸ロボット（図示せず）に保持具１８先端の移動距離を計測して記憶する計測手段が付設された場合、当該円形板材投入工程における円筒形容器８内の円形板材（ウエハ）載置面の位置データを知ることができるため、次の工程で粉末が投入されかつ粉末均し工程で「粉末の均し高さ位置」を決定（設定）する際に上記位置データを利用することが可能となる利点を有する。すなわち、上述の［（粉末の投入量／粉末の嵩密度）÷円筒形容器８の内径面積］から事前に算出される粉末７層における厚み寸法のデータと、上記計測手段で求められた円形板材（ウエハ）載置面の位置データに基づいて上記「粉末の均し高さ位置」を適正に決定（設定）できる利点を有する。

５．制御手段
本発明に係る充填装置の制御手段は少なくとも以下の２つの制御系を備えている。

（１）上記粉末投入手段、粉末均し手段（または粉末均し手段と圧縮手段）および円形板材投入手段がそれぞれ設けられた搬送テーブル１の粉末投入部２、粉末均し部３（または粉末均し部３と粉末圧縮部４）、円形板材（ウエハ）投入部５の各箇所に円筒形容器８を繰り返し搬入させる搬送手段（搬送テーブル１）の制御系を設けることを要し、かつ、充填処理が完了した円筒形容器８を搬出しかつ充填処理前の円筒形容器８を搬入させる搬入・搬出装置が組み込まれている場合にはその制御系を有することが好ましい。

（２）搬送テーブル１における上記粉末投入部２、粉末均し部３（または粉末均し部３と粉末圧縮部４）、円形板材（ウエハ）投入部５の各箇所において、粉末投入手段、粉末均し手段（または粉末均し手段と圧縮手段）および円形板材投入手段をそれぞれ制御して、粉末投入、粉末均しおよび円形板材投入を繰り返させる制御系を設けることを要する。

本発明に係る充填装置によれば、従来、手作業でなされていた粉末投入作業、粉末均し作業、円形板材投入作業等が機械化されて作業のばらつきに起因する諸問題を解決できるため、ウエハ状態のＬＴ結晶をＡｌとＡｌ₂Ｏ₃の混合粉末に埋め込み熱処理してＬＴ結晶の体積抵抗率を低下させる処理方法に利用される産業上の利用可能性を有している。

１搬送テーブル
２粉末投入部
３粉末均し部
４粉末圧縮部
５円形板材（ウエハ）投入部
６円形板材（ウエハ）
７粉末
８円筒形容器
９粉末供給機
１０均し具
１１回転移動部材
１２スクレーパ
１３回転移動部材本体
１３ａ空洞部
１３ｂ「ドグ」と称される金属板
１３ｃ本体ハウジング
１３ｄシャフト
１３ｅ篏合係止部材
１３ｆバネ材
１４駆動系移動部材
１４ａセンサ
１４ｂモータ
１５圧縮具
１６移動材
１７円筒形アタッチメント
１８保持具
１９移動部材
２０移動部材本体
２０ａ空洞部
２０ｂ「ドグ」と称される金属板
２０ｃ本体ハウジング
２０ｄシャフト
２０ｅ篏合係止部材
２１駆動系部材
２１ａセンサ

Claims

一端側に円形の開口部を有しかつ他端側が閉止された円筒形容器内に上記開口部と略同一の形状を有する円形板材と定量の粉末を交互に投入して各円形板材間に略等量の粉末を介在させながら円形板材を粉末内に埋め込む充填装置において、
上記円筒形容器を水平方向へ搬送する搬送手段と、
上記円筒形容器の搬送路上に設けられかつ円筒形容器内に定量の粉末を投入する粉末投入手段と、
上記円筒形容器の搬送路上に設けられかつ均し具と該均し具を回転させながら下方向へ移動させる回転移動部材を有すると共に、円筒形容器内に投入された粉末の均し高さ位置において粉末を水平方向へ平坦に均す粉末均し手段と、
上記円筒形容器の搬送路上に設けられかつ先端側に１枚の円形板材を保持する保持具と該保持具を下方向へ移動させる移動部材を有すると共に、上記保持具が円筒形容器内の粉末上に到達するタイミングに同期させて円形板材の保持を開放する円形板材投入手段と、
上記搬送手段を制御して、粉末投入手段、粉末均し手段および円形板材投入手段が設けられた搬送路上の各設置箇所に円筒形容器を繰り返し搬入させると共に、上記粉末投入手段、粉末均し手段および円形板材投入手段をそれぞれ制御して、粉末投入、粉末均しおよび円形板材投入を繰り返させる制御手段、
を具備することを特徴とする充填装置。
上記粉末均し手段の均し具が円筒形容器の閉止面より小径の円盤状底面を有し、該均し具の中心部から離れた部位に上記回転移動部材が取付けられており、上記均し具を均し高さ位置へ移動させながら回転させて粉末を平坦に均すと共に、平坦に均された円筒形容器内の粉末を均し具の上記円盤状底面で押圧するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の充填装置。
上記粉末均し手段における円盤状均し具の外周面に、円筒形容器の内壁面に付着した粉末を削り落とためのスクレーパが付設されていることを特徴とする請求項２記載の充填装置。
上記粉末均し手段と円形板材投入手段との間の搬送路上に円筒形容器の閉止面と略同径の円盤状底面を有する圧縮具とこの圧縮具を下方向へ移動させる移動材を有する圧縮手段が付設され、かつ、上記粉末均し手段の均し具が細長で矩形状の底面を有し、該均し具の略中央部に上記回転移動部材が取付けられており、上記粉末均し手段における均し具の矩形状底面を均し高さ位置へ移動させながら回転させて粉末を平坦に均すと共に、上記圧縮手段における圧縮具を粉末圧縮位置へ移動させて平坦に均された円筒形容器内の粉末を上記圧縮具の円盤状底面で押圧するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の充填装置。
上記粉末均し手段における矩形状均し具の両端に、円筒形容器の内壁面に付着した粉末を削り落とためのスクレーパが付設されていることを特徴とする請求項４記載の充填装置。
上記円形板材投入手段の移動部材に保持具先端の移動距離を計測する計測手段が付設されており、計測された保持具先端の移動距離、および、上記円筒形容器の内径と該容器に投入される粉末の投入量と嵩密度から事前に算出された円筒形容器内における粉末層の厚み寸法に基づいて、粉末均し手段における均し高さ位置が設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の充填装置。
上記円形板材投入手段の移動部材に保持具先端の移動距離を計測する計測手段が付設されており、計測された保持具先端の移動距離、および、上記円筒形容器の内径と該容器に投入される粉末の投入量と嵩密度から事前に算出された円筒形容器内における粉末層の厚み寸法に基づいて、粉末均し手段における均し高さ位置と圧縮手段における粉末圧縮位置がそれぞれ設定されることを特徴とする請求項４または５に記載の充填装置。
上記粉末がＡｌとＡｌ₂Ｏ₃の混合粉末で構成され、上記円形板材がタンタル酸リチウム結晶から成るウエハであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の充填装置。
上記円筒形容器の開口縁部に嵌合され、円筒形容器内に投入された粉末の飛散を防止する円筒形アタッチメントが取付けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の充填装置。