JP5294607B2 - Heat treatment equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示パネルやプラズマ表示パネルなどの構成部材であるガラス基板あるいは半導体リードフレームその他の金属板の熱処理に使用される熱処理装置に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus used for heat treatment of glass substrates, semiconductor lead frames, and other metal plates, which are constituent members of liquid crystal display panels and plasma display panels.
液晶表示パネルなどの構成部材であるガラス基板を熱処理する装置としては、従来、加熱気体循環方式のクリーンオーブンが使用されている(例えば、特許文献1参照。)。このクリーンオーブンは、ガラス基板などの被熱処理物を恒温槽内に収容し、この恒温槽内においてファンによって循環する加熱気体を用いて被加熱物の熱処理を行うものである。 As a device for heat-treating a glass substrate which is a constituent member such as a liquid crystal display panel, a heated gas circulation type clean oven has been conventionally used (for example, see Patent Document 1). This clean oven accommodates an object to be heat treated such as a glass substrate in a thermostat and heat-treats the object to be heated using a heated gas circulated by a fan in the thermostat.
しかしながら、加熱気体循環方式のクリーンオーブンの場合、ガラス基板などの被加熱物を多段状に収容する構造を採用しやすいので、スペース効率に優れている反面、加熱温度分布を均一化することが困難であり、加熱気体の攪拌によりクリーン度が悪化する可能性が高い。また、被加熱物が比較的軽量である場合、加熱気体の循環対流によって被加熱物が所定の位置から移動することがある。 However, in the case of a heated gas circulation type clean oven, it is easy to adopt a structure that accommodates a heated object such as a glass substrate in multiple stages, so it is excellent in space efficiency, but it is difficult to make the heating temperature distribution uniform. There is a high possibility that the cleanliness will deteriorate due to the stirring of the heated gas. When the object to be heated is relatively light, the object to be heated may move from a predetermined position by circulating convection of the heated gas.
そこで、内部に発熱体を有する放熱板の両面に遠赤外線放射セラミックスの薄層が被覆され、この放熱板の加熱によって両面から遠赤外線を放射する両面加熱式の遠赤外線パネルヒータからなる多数の棚状ヒータが、炉本体内に上下方向に一定間隔で多段配置され、これらの棚状ヒータの間に形成される各空間部分をそれぞれ乾燥室とした加熱炉が開発されている(例えば、特許文献2参照。)。 Therefore, a large number of shelves comprising a far-infrared panel heater of a double-sided heating type in which a thin layer of far-infrared radiation ceramics is coated on both sides of a heat-radiating plate having a heating element inside, and far-infrared radiation is emitted from both sides by heating the heat-radiating plate. A heating furnace has been developed in which a plurality of heaters are arranged in stages in the furnace body at regular intervals in the vertical direction, and each space portion formed between the shelf heaters is a drying chamber (see, for example, Patent Documents). 2).
特許文献2に記載された加熱炉の場合、両面加熱式の遠赤外線パネルヒータからなる多数の棚状ヒータが配置されているため、これらの棚状ヒータの間に形成される各空間部(乾燥室)を効率的に加熱することができる点では優れている。
In the case of the heating furnace described in
しかしながら、この加熱炉においては、上下方向に配置された多数の棚状ヒータから発される熱は、加熱炉内を上昇して炉内の天壁寄りの領域に集まる傾向があるため、炉内上部領域の温度は、炉内下部領域の温度より高くなっており、このような炉内上部領域と炉内下部領域との間の温度差をなくすことは極めて困難である。 However, in this heating furnace, heat generated from a large number of shelf heaters arranged in the vertical direction tends to rise in the heating furnace and collect in a region near the top wall in the furnace. The temperature in the upper region is higher than the temperature in the lower region in the furnace, and it is extremely difficult to eliminate such a temperature difference between the upper region in the furnace and the lower region in the furnace.
そこで、本願出願人は特許文献3において、温度分布の均一性およびクリーン度の安定性に優れた熱処理装置を提供することのできる熱処理装置を開示した。この特許文献3に係る熱処理装置の実施の形態の正面図を図5に示す。同図に示すように、熱処理装置1は、直方体の箱体形状をした加熱炉2を構成する断熱材2aで囲まれた空間3内に距離を隔てて垂直に対向配置された複数の加熱 用壁体4,5と、これらの加熱用壁体4,5に水平方向に設けられた複数の孔部6と、これらの孔部6内に着脱可能に挿入された発熱手段である電気ヒータ7と、加熱用壁体4,5の間に距離を隔てて配置された複数の伝熱用壁体8,9と、伝熱用壁体8,9の間に棚状に配置された平板状をした複数の熱放射部材10と、被加熱物11を収容するため、上下方向に隣り合う熱放射部材10の間に設けられた被加熱物収容スペース12とを備えている。
Therefore, the applicant of the present application disclosed in Patent Document 3 a heat treatment apparatus capable of providing a heat treatment apparatus excellent in uniformity of temperature distribution and stability in cleanliness. A front view of an embodiment of the heat treatment apparatus according to
前掲の特許文献3(図5)において開示された熱処理装置1では、被加熱物収容スペース12に被加熱物11を出し入れするとき、加熱炉2の前面に設けた1枚の扉(図示せず)を開いて被加熱物11の出し入れを行っている。扉を開くと、被加熱物収容スペース12全部が同時に開放されるため、加熱時の被加熱物の酸化を抑制するために加熱炉の内部に封入される不活性ガス(通常はN2ガス)が抜けてしまう。加熱時には、O2濃度が100ppm以下になるように、N2ガスを供給して大部分のO2をN2で入れ替えるのであるが、被加熱物11を出し入れする際に扉を長い間開くと、N2ガスが抜けてしまい、加熱時に再度時間をかけてN2ガスを供給する必要があり、それにより熱処理時間が長くなり、またN2ガスの浪費につながる。
In the
そこで本発明は、被加熱物収容スペースに被加熱物を出し入れするときの不活性ガスの漏れを最小限に止め、熱処理時間の短縮と、不活性ガスの浪費を抑えることのできる熱処理装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a heat treatment apparatus capable of minimizing the leakage of inert gas when the object to be heated is taken in and out of the space to be heated and reducing heat treatment time and reducing waste of the inert gas. The purpose is to do.
前記課題を解決するため、本発明の熱処理装置は、加熱炉を構成する断熱材で囲まれた空間内に距離を隔てて対向配置された一対の加熱用壁体と、前記加熱用壁体に設けられた発熱手段と、前記加熱用壁体の間に互いに距離を隔てて配置された一対の伝熱用壁体と、前記一対の伝熱用壁体の間に棚状に配置された複数の熱放射部材と、上下方向に隣り合う前記熱放射部材の間に設けられたn個の被加熱物収容スペースとを備えた熱処理装置において、前記加熱炉の正面に、前記被加熱物収容スペースの数と同数の被加熱物出入用穴を形成した複数枚のシャッター板を、それぞれ所定高さ上下動可能に、厚み方向に密着させて設置し、前記各シャッター板にそれぞれ形成される被加熱物出入用穴は、初期位置では前記被加熱物収納スペースが全閉となるように、また、各シャッター板のいずれか1つまたは複数が順次、前記所定高さ上下動したときには、前記複数の被加熱物収容スペースのいずれか1つのみが順次開くように、前記被加熱物収納スペースの位置に対してずらした配置で形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a heat treatment apparatus according to the present invention includes a pair of heating wall bodies arranged to face each other at a distance in a space surrounded by a heat insulating material constituting a heating furnace, and the heating wall body. A plurality of heat transfer means, a pair of heat transfer walls disposed at a distance from each other between the heating wall bodies, and a plurality of shelves disposed between the pair of heat transfer wall bodies In the heat treatment apparatus provided with the heat radiating member and n heat radiating member accommodating spaces provided between the heat radiating members adjacent in the vertical direction, the heated object accommodating space is provided in front of the heating furnace. A plurality of shutter plates in which the same number of holes to be heated as the number of holes are formed are installed in close contact with each other in the thickness direction so that they can be moved up and down by a predetermined height. As for the hole for material access, the space for storing the object to be heated is all in the initial position. In addition, when any one or more of the shutter plates sequentially move up and down the predetermined height, only one of the plurality of heated object storage spaces is sequentially opened. It is characterized by being formed so as to be shifted with respect to the position of the object to be heated storage space.
本発明においては、所定の配置で被加熱物出入用穴が形成された各シャッター板を、予め決められた組み合わせで上下動させることにより、いずれか1つの被加熱物収容スペースの前方が開口し、そこから、当該被加熱物収容スペース内に、またそこから、被加熱物の出し入れができる。他の被加熱物収納スペースは閉じているため、不活性ガスの漏れは少ない。もし、加熱炉の前面を開放したら、不活性ガスは、空気との比重の差によって、大部分が外部に排出されると考えられる。また、開放されるのが本発明のように1箇所でなく、高さの異なる2箇所以上であれば、これも、空気の入口と出口の作用で、不活性ガスは多くが排出されると考えられる。
前記各シャッター板を個別に上下動させる複数のカムを、同一の駆動軸により回転駆動するようにすると、各シャッター板をそれぞれ、別の駆動源で上下動する場合に比べて、1個の駆動源、例えばモータで駆動でき、機構が小型化、かつ簡素化できる。
In the present invention, the front of any one heated object accommodation space is opened by moving each shutter plate in which the heated object entrance / exit holes are formed in a predetermined arrangement up and down in a predetermined combination. From there, the object to be heated can be taken in and out of the space to accommodate the object to be heated. Since the other heated object storage space is closed, there is little leakage of the inert gas. If the front surface of the heating furnace is opened, it is considered that most of the inert gas is discharged to the outside due to the difference in specific gravity with air. Moreover, if it is not one place like this invention but two places or more from which height differs, this will also be the case where much inert gas is discharged | emitted by the effect | action of an air inlet and outlet. Conceivable.
When the plurality of cams that individually move the shutter plates up and down are rotationally driven by the same drive shaft, each of the shutter plates is driven by one unit as compared with the case where each shutter plate is moved up and down by another drive source. It can be driven by a source, for example, a motor, and the mechanism can be reduced in size and simplified.
本発明によれば、加熱炉の正面に、被加熱物収容スペースの数と同数の被加熱物出入用穴を形成した複数枚のシャッター板を、それぞれ所定高さ上下動可能に、厚み方向に密着させて設置し、各シャッター板にそれぞれ形成される被加熱物出入用穴は、初期位置では被加熱物収納スペースが全閉となるように、また、各シャッター板のいずれか1つまたは複数が順次、前記所定高さ上下動したときには、複数の被加熱物収容スペースのいずれか1つのみが順次開くように、被加熱物収納スペースの位置に対してずらした配置で形成されていることにより、被加熱物収容スペースに被加熱物を出し入れするときの不活性ガスの漏れを最小限に止め、熱処理時間の短縮と、不活性ガスの浪費の抑制を図ることができる。 According to the present invention, a plurality of shutter plates in which the same number of heated object entrance / exit holes as the number of heated object accommodation spaces are formed on the front surface of the heating furnace can be moved up and down by a predetermined height in the thickness direction. The heated object entrance / exit holes, which are installed in close contact with each other, are formed in each shutter plate so that the heated object storage space is fully closed at the initial position, and any one or more of each shutter plate is provided. Are sequentially arranged with respect to the position of the heated object storage space so that only one of the multiple heated object storage spaces is opened sequentially when the predetermined height is moved up and down. Accordingly, it is possible to minimize the leakage of the inert gas when the heated object is taken in and out of the heated object accommodation space, shorten the heat treatment time, and suppress the waste of the inert gas.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図1は本発明の実施の形態を示すもので、(a)は分解斜視図、(b)は平面図である。また、図2(a)〜(d)は本実施の形態に係る4枚のシャッター板の正面図、図2(e)は固定板の正面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, where (a) is an exploded perspective view and (b) is a plan view. 2A to 2D are front views of the four shutter plates according to the present embodiment, and FIG. 2E is a front view of the fixed plate.
図1において、熱処理装置1の本体の構成は、図5に示した特許文献3の構成と同様であるため、説明を省略する。本実施の形態においては、熱処理装置1の加熱炉2(図5参照)の正面に、被加熱物収容スペース12に対応する位置に開口部20a,20b,20c,20d・・・を設けた固定板20を固定し、その前方に、第1シャッター板21,第2シャッター板22,第3シャッター板23,第4シャッター板24を上下動可能に取り付けている。各シャッター板21〜24は図1(b)に示すように、ガイド25によって固定板20に対して密着して取り付けられている。
1, since the structure of the main body of the
固定板20の開口部20a,20b,20c,20d・・・の位置は、図5に示した被加熱物収容スペース12の位置に対応するものであり、これらを図2(e)に示すように、S01〜S11とする。各シャッター板21〜24にも、図2(a)〜(d)に示すように、それぞれ11個の被加熱物出入用穴が形成されているが、その高さは、被加熱物収容スペース12の11個の位置S01〜S11とは、同じ高さ位置のものと、Hだけ低い位置のものとが所定の関係を持たせて形成されている。その所定の関係とは、各シャッター板21〜24のいずれか1つまたは複数が順次、前記所定高さH上下動したときに、被加熱物収容スペースS01〜S11のいずれか1つのみが順次開くようになる関係である。その関係の一例を図2(a)〜(d)に示している。
The positions of the
各シャッター板21〜24に形成された被加熱物出入用穴の位置が、固定板20に形成された開口部の位置S01〜S11と同じ高さであるときは「1」とし、Hだけ低いときを「0」とすると、各被加熱物出入用穴の位置は、表1に示す関係となる。なお、No.1〜No.4は、第1シャッター板21〜第4シャッター板24に対応するものである。
When the positions of the heated and unloaded holes formed in the
これは、第1シャッター板21〜第4シャッター板24が全て定位置(下降位置)にあるときの位置関係を表しており、4つの位置が全て「1」であるものは無いので、この状態では開放された被加熱物収容スペースは無い。
This represents the positional relationship when the
次に、第1シャッター板21のみをHだけ上昇させたときの関係を表2に示す。第1シャッター板21の各被加熱物出入用穴の位置は、表1の状態が反転したものとなっている。すなわち、「0」と「1」の関係が反転している。
Next, Table 2 shows the relationship when only the
この表2の位置関係を見ると、S01の位置が全て横並びに「1」となっており、他の位置で全て「1」となっている位置は他にはない。したがって、被加熱物収容スペースS01が外部に開放したことを示している。 Looking at the positional relationship of Table 2, all the positions of S01 are “1” side by side, and there are no other positions where all the positions are “1”. Therefore, the heated object accommodation space S01 is opened to the outside.
次いで、第1シャッター板21と第2シャッター板22を同時に上昇させた場合の位置関係を表3に示す。
Next, Table 3 shows the positional relationship when the
この表3の位置関係を見ると、S02の位置が全て横並びに「1」となっており、他の位置で全て「1」となっている位置は他にはない。したがって、被加熱物収容スペースS02が外部に開放したことを示している。 Looking at the positional relationship in Table 3, all the positions of S02 are "1" side by side, and there are no other positions where all the positions are "1". Therefore, it shows that the heated object accommodation space S02 is opened to the outside.
次いで、第1シャッター板21と第3シャッター板23を同時に上昇させた場合の位置関係を表4に示す。
Next, Table 4 shows the positional relationship when the
この表4の位置関係を見ると、S03の位置が全て横並びに「1」となっており、他の位置で全て「1」となっている位置は他にはない。したがって、被加熱物収容スペースS03が外部に開放したことを示している。 Looking at the positional relationship in Table 4, all the positions of S03 are "1" side by side, and there are no other positions where all the positions are "1". Therefore, the heated object accommodation space S03 is opened to the outside.
次いで、第1シャッター板21と第4シャッター板24を同時に上昇させた場合の位置関係を表5に示す。
Next, Table 5 shows the positional relationship when the
この表5の位置関係を見ると、S04の位置が全て横並びに「1」となっており、他の位置で全て「1」となっている位置は他にはない。したがって、被加熱物収容スペースS04が外部に開放したことを示している。 Looking at the positional relationship in Table 5, all the positions of S04 are "1" side by side, and there are no other positions where all the positions are "1". Therefore, the heated object accommodation space S04 is opened to the outside.
同様にして、第1シャッター板21〜第4シャッター板24のいずれを同時に上昇させるかによって、いずれの被加熱物収容スペースが「開」となるかの位置関係を表6に示す。この表6において、「1」は上昇しているシャッター板を、「0」は上昇していないシャッター板を示している。表1と比較すると、「0」と「1」の値が逆の関係となっている。
Similarly, Table 6 shows the positional relationship of which heated object accommodation space is “open” depending on which of the
これらのシャッター板21〜24の上下位置の関係を実現させるには、各シャッター板21〜24を個別に上下動させる動力源、例えばピストン、プランジャー、カム等を用い、予め、どのシャッター板を上下動させればどの被加熱物収容スペースが開くかを設定することにより、空けたい被加熱物収容スペースを指定すればそこが開くようにすることができる。しかし、駆動源を複数、本例では4つ備える必要があり、プログラムも複雑化する。
In order to realize the relationship between the vertical positions of the
そこで、1つの駆動源で、被加熱物収容スペースが所定の順序で1つずつ開くことができれば、そのような問題を解決できる。図3および図4は、その実施の形態を示すもので、図3(a)〜(d)は各シャッター板を駆動するカムの形状の例を示す正面図、図4はカムの駆動系の概略図である。 Therefore, such a problem can be solved if the space to be heated is opened one by one in a predetermined order with one drive source. FIGS. 3 and 4 show the embodiment. FIGS. 3A to 3D are front views showing examples of the shape of a cam that drives each shutter plate, and FIG. 4 shows the drive system of the cam. FIG.
これらの図において、26は第1シャッター板21を上下駆動する第1カム、27は第2シャッター板22を上下駆動する第2カム、28は第3シャッター板23を上下駆動する第3カム、29は第4シャッター板24を上下駆動する第4カム、30は各カム26〜29を同時に回転駆動するモータを示している。
In these drawings, 26 is a first cam for driving the
図3に示すように、各カム26〜29は、「P0」〜「P11」の位置に、凸部が形成されていない状態と凸部が形成された状態のいずれかをとっている。P0は、すべてのシャッター板21〜24が下降した状態を実現するために、全てのカム26〜29は凸部が形成されていない状態(「0」)である。P1〜P11は、凸部が形成された状態を「1」とすると、表1の関係と同じとなる。このように凸部が形成されたカム26〜29をモータ30の出力軸30aに同軸に取り付け、モータ30を所定角度(本例では30度)ずつ回転させると、各シャッター板21〜24は表6の関係で上下動し、被加熱物収容スペースS01〜S11が、順次、1つずつ開放する。
As shown in FIG. 3, each of the
これにより、被加熱物を、順次、被加熱物収納スペース12(S01〜S11)に出し入れすることができ、わずかなN2ガスの漏出で被加熱物の出し入れを行うことができる。漏出した分のN2ガスは、補填することで、例えばO2ガス濃度100ppm以下を実現することができる。 Accordingly, the heated object can be sequentially put in and out of the heated object storage space 12 (S01 to S11), and the heated object can be taken in and out with a slight leakage of N 2 gas. By supplementing the leaked N2 gas, for example, an O 2 gas concentration of 100 ppm or less can be realized.
なお、以上の実施の形態においては、被加熱物収容スペース12の数が11個の場合に、各被加熱物収容スペース12を順次開閉するためのシャッター板を4枚設けた例を示したが、被加熱物収容スペース12の数が増えた場合はシャッター板の枚数を増やすことにより、適宜対応することができる。
In the above embodiment, when the number of heated
本発明の熱処理装置は、液晶表示パネルやプラズマ表示パネルなどの構成部材であるガラス基板あるいは半導体リードフレームその他の金属板の熱処理において広く利用することができる。 The heat treatment apparatus of the present invention can be widely used in heat treatment of glass substrates, semiconductor lead frames and other metal plates which are constituent members of liquid crystal display panels and plasma display panels.
1 熱処理装置
2 加熱炉
2a 断熱材
3 空間
4,5 加熱用壁体
6 孔部
7 電気ヒータ
8,9 伝熱用壁体
10 熱放射部材
11 被加熱物
12 被加熱物収容スペース
20 固定板
20a〜20d 開口部
21 第1シャッター板
22 第2シャッター板
23 第3シャッター板
24 第4シャッター板
25 ガイド
26 第1カム
27 第2カム
28 第3カム
29 第4カム
30 モータ
30a 出力軸
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記加熱炉の正面に、前記被加熱物収容スペースの数と同数の被加熱物出入用穴を形成した複数枚のシャッター板を、それぞれ所定高さ上下動可能に、厚み方向に密着させて設置し、前記各シャッター板にそれぞれ形成される被加熱物出入用穴は、初期位置では前記被加熱物収納スペースが全閉となるように、また、各シャッター板のいずれか1つまたは複数が順次、前記所定高さ上下動したときには、前記複数の被加熱物収容スペースのいずれか1つのみが順次開くように、前記被加熱物収納スペースの位置に対してずらした配置で形成されている
ことを特徴とする熱処理装置。 Between a pair of heating walls disposed opposite to each other in a space surrounded by a heat insulating material constituting the heating furnace, a heating unit provided on the heating wall, and the heating wall A pair of heat transfer walls disposed at a distance from each other, a plurality of heat radiation members disposed in a shelf shape between the pair of heat transfer walls, and the heat radiation adjacent in the vertical direction. In the heat treatment apparatus provided with n heated object accommodation spaces provided between the members,
A plurality of shutter plates in which the same number of heated object entrance / exit holes as the number of the heated object accommodation spaces are formed are installed on the front surface of the heating furnace in close contact with each other in a thickness direction so as to be movable up and down by a predetermined height The heated object entrance / exit holes formed in the shutter plates are arranged so that the heated object storage space is fully closed at the initial position, and any one or more of the shutter plates are sequentially arranged. In addition, when moving up and down the predetermined height, only one of the plurality of objects to be heated is sequentially opened so as to be shifted with respect to the position of the objects to be heated. A heat treatment apparatus characterized by
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