JP5644683B2 - プレス機構及び接合装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、板状または箔状の貼り合せ用基材に所定の圧力を作用させるプレス機構、及び複数の板状または箔状の貼り合せ用基材同士を熱圧着により接合させて複合基板を製造する接合装置に関する。

従来のプレス装置は、荷重を伝えるフリーシャンク部（台座）とプレス板（熱盤）との間に支柱及び断熱材を介して締結部（例えば、ネジ等）で固定した構造となっている（下記特許文献１の段落（００２８）及び図２など参照）。

また、従来の真空装置は、各チャンバ毎に個別に真空引きする構造となっている（下記特許文献２の段落（００１５）及び図１など参照）。

特開２００６−１３６９１６号公報 特開平９−５７７７９号公報

ところで、特許文献１のプレス装置では、昇温と冷却の繰り返しで、締結部が緩むため、フリーシャンク部によりばらつきの少ない安定した荷重をかけることはできない。安定した荷重をかけ続けるためには、定期点検でネジの緩みを確認し、増し締めを行う必要がある。また、フリーシャンク部とプレス板との間に断熱材が介在しているため、それぞれの熱膨張率の差により高温になるほど水平方向への伸び量が異なり、その結果、プレス板の下面が反ってしまう。このため、やはり、フリーシャンク部によりばらつきの少ない安定した荷重をかけることはできない。

特許文献２の真空装置では、各チャンバ毎に真空引きすることで各チャンバ毎の真空度にばらつきが発生する。これにより、各チャンバ毎に脱気状態が異なり、接合後の複合基板の品質がばらつく原因となる。また、各チャンバ毎に個別に真空引きすることにより、真空装置の構造及び真空制御方法が複雑になる問題が生じる。

そこで、本発明は、第１に、簡易な構成により、安定した荷重を作用させることができるプレス機構を提供することを目的とする。

また、本発明は、第２に、簡易な構成及び制御方法により、複合基板の品質のばらつきを防止できる接合装置を提供することを目的とする。

本発明は、加圧手段により所定の荷重が付与される下側台座部および上側台座部と、加熱手段を備えた熱盤部と、前記下側台座部に固定して設けられ、かつ、前記下側台座部に付与された荷重を加圧力として前記熱盤部に伝達する下側支持部と、前記上側台座部に固定して設けられ、かつ、前記上側台座部に付与された荷重を加圧力として前記熱盤部に伝達する上側支持部と、を有するプレス機構であって、プレス時に、前記熱盤部に当接する部材は前記下側支持部および前記上側支持部のみであり、前記下側支持部と前記熱盤部とが固定されておらず、前記熱盤部に当接する前記下側支持部の先端部が全て自由端となり、前記上側支持部と前記熱盤部とが固定されておらず、前記熱盤部に当接する前記上側支持部の先端部が全て自由端となる。

本発明は、加圧手段により所定の荷重が付与される下側台座部および上側台座部と、加熱手段を備えた熱盤部と、前記下側台座部に固定して設けられ、かつ、前記下側台座部に付与された荷重を加圧力として前記熱盤部に伝達する下側支持部と、前記上側台座部に固定して設けられ、かつ、前記上側台座部に付与された荷重を加圧力として前記熱盤部に伝達する上側支持部と、を有し、プレス時に、前記熱盤部に当接する部材は前記下側支持部および前記上側支持部のみであり、前記下側支持部と前記熱盤部とが固定されておらず、前記熱盤部に当接する前記下側支持部の先端部が全て自由端となり、前記上側支持部と前記熱盤部とが固定されておらず、前記熱盤部に当接する前記上側支持部の先端部が全て自由端となるプレス機構を備えた接合装置であって、前記熱盤部は、前記加圧力の作用面の少なくとも一方に筒状空間を有しかつ、前記加圧力の作用方向に複数配置され、前記加圧力の作用方向に隣接する前記熱盤部同士が相互に積み重なることにより当該熱盤部間に真空チャンバが形成され、前記真空チャンバ内で複数の貼り合せ用基材を熱圧着させて接合する。

この場合、前記下側支持部及び前記上側支持部は複数の支柱から構成されており、前記支柱は支柱長さがそれぞれ調整可能であり、あるいは支柱そのものをそれぞれ交換可能であり、熱圧着時において前記貼り合せ用基材に均等な加圧がかかるように支柱長さがそれぞれ設定されていることが好ましい。

この場合、前記真空チャンバは、隣接する前記熱盤部間にそれぞれ形成され、前記真空チャンバ同士を連通する連通路が前記熱盤部に形成されていることが好ましい。

この場合、前記熱盤部の非重ね合わせ状態において複数の前記熱盤部をそれぞれ保持する熱盤保持部を有し、前記熱盤保持部のそれぞれを平面視した場合に、前記熱盤保持部のそれぞれが千鳥配置でかつ左右非対称に配置されており、前記熱盤部の重ね合わせ状態で前記熱盤部を平面視した場合に、前記熱盤保持部がそれぞれ干渉しない位置に設けられていることが好ましい。

本発明によれば、加圧手段により所定の荷重が下側台座部又は上側台座部に付与されると、下側台座部又は上側台座部に付与された荷重が下側支持部又は上側支持部により加圧力として熱盤部に伝達される。これにより、加圧手段の荷重を熱盤部に伝達することができる。

ここで、下側支持部及び上側支持部の先端部と熱盤部とが固定されておらず、下側支持部及び上側支持部の先端部が自由端となっている。このため、熱盤部の熱膨張により熱盤部に熱応力が作用した場合に、下側支持部及び上側支持部の先端部と熱盤部が固定されていないため、熱応力が外力となって下側支持部及び上側支持部に伝達されない（熱応力を逃がすことができる）。

換言すれば、下側支持部及び上側支持部の先端部と熱盤部が固定されていると、熱盤部の熱膨張により熱盤部の熱応力が外力として下側支持部及び上側支持部に作用し、熱盤部の姿勢が崩れて、熱盤部から作用する加圧力にばらつきが生じる。

しかしながら、本発明は、下側支持部及び上側支持部の先端部と熱盤部とが固定されておらず、下側支持部及び上側支持部の先端部が自由端となっているため、熱盤部の熱応力が外力として下側支持部及び上側支持部に作用しない。これにより、熱盤部の姿勢が安定して、熱盤部から作用する加圧力にばらつきが生じることを防止できる。この結果、簡易な構成のプレス機構により、常に安定した荷重を貼り合せ用基材に作用させることができる。

また、熱盤部は加圧力の作用方向に複数配置され、加圧力の作用方向に隣接する熱盤部同士が相互に圧接することにより当該熱盤部間に真空チャンバが形成され、この真空チャンバで貼り合せ用基材同士を熱圧着させて接合される。

ここで、加圧手段により所定の荷重が下側台座部又は上側台座部に付与されると、下側台座部又は上側台座部に付与された荷重が下側支持部又は上側支持部により加圧力として熱盤部に伝達される。これにより、加圧手段の荷重を熱盤部に伝達することができる。下側支持部又は上側支持部の先端部と熱盤部とが固定されておらず、下側支持部又は上側支持部の先端部が自由端となっている。このため、熱盤部の熱膨張により熱盤部に熱応力が作用した場合に、下側支持部又は上側支持部の先端部と熱盤部が固定されていないため、熱応力が外力となって下側支持部又は上側支持部に伝達されない（熱応力を逃がすことができる）。これにより、熱盤部の姿勢が安定して、熱盤部から作用する加圧力にばらつきが生じることを防止できる。この結果、常に安定した荷重を貼り合せ用基材に作用させることができるため、貼り合せ用基材同士の熱圧着による接合精度を高め、複合基板の品質を安定させることができる。

また、加圧力の作用方向に隣接する熱盤部同士が相互に圧接することにより熱盤部間に複数の真空チャンバが形成され、真空チャンバ同士を連通する連通路が形成されている。これにより、複数の真空チャンバを同時に真空にすることができる。この結果、複数の真空チャンバの真空度が均一となり、脱気状態が安定し、複合基板の品質のばらつきを防止できる。

また、加圧力の作用方向に隣接する複数の熱盤部を保持する熱盤保持部が設けられ、加圧力の作用方向に隣接する複数の熱盤部の熱盤保持部同士が熱盤部の平面視において相互に位置ずれしているため、加圧力の作用方向に隣接する熱盤部同士で真空チャンバを形成したときに、各熱盤部を保持する各熱盤保持部同士が相互に干渉しない。この結果、熱盤部のいわゆる多段構造が可能になる。なお、「平面視」とは、接合装置が設置された状態で、接合装置を上方からみたときを意味する。

本発明の第１実施形態に係るプレス機構の概念図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置の各熱盤部が初期状態（非重ね合わせ状態）となるときの構成図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置の各熱盤部が重ね合わされたときの構成図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置の上下方向に隣接する熱盤部の概念図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置に適用されるプレス機構の支持部の構成図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置に適用される熱盤部の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置の上下方向に隣接する熱盤部（非重ね合わせ状態）に配置された治具内部の構成図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置の上下方向に隣接する熱盤部（重ね合わせ状態）に配置された治具内部の構成図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置の上下方向に隣接する熱盤部（重ね合わせ状態）で区画形成された真空チャンバ同士を連通する連通路の部分的な構成図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置の熱盤部の上方向からみた（平面視における）部分的な構成図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置に適用される熱盤部の上方から見た平面図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置に適用される複数の熱盤部を保持する熱盤保持部の形成位置を示した構成図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置に適用される熱盤部の側方から見た側面図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置の上下方向に隣接する熱盤部に配置される治具の内部を示した概念図である。 本発明の第１実施形態に係る接合装置の熱盤部の変形例（熱盤保持部の変形例）を示す斜視図である。 熱盤部が多段に配置された状態を示した斜視図である。 変形例の熱盤部が相互に重なって筒状空間が形成された状態の説明図である。

本発明の第１実施形態に係るブレス機構及び接合装置について、図面を参照して説明する。

先ず、プレス機構について説明する。

図１に示すように、プレス機構１０は、フリーシャンク構造の台座部１２を備えている。ここで、フリーシャンク構造とは、従来から知られている機械構造であり、シャンクホルダとシャンクヘッドを有し、シャンクホルダの溝にシャンクヘッドの上部を引っ掛けるようにして取り付けた構造である。なお、図１中の矢印は、プレス機構１０の各構成部材の熱膨張方向を示す。

台座部１２には、複数の支持部１４が固定されている。支持部１４は、ピンのような支柱で構成されており、加圧手段（図１では図示省略）から台座部１２に付与された荷重を加圧力として後述の熱盤部１６に伝達する機能を有している。なお、加圧手段としては、モータ、油圧又は空気圧を駆動源として所定の荷重を付与する荷重付与手段（例えば、伸縮可能なピストンロッドなど）を意味する。

プレス機構１０は、台座部１２に取り付けられた支持部１４から加圧力が伝達される熱盤部１６を備えている。ここで、支持部１４と熱盤部１６は、固定（締結）されていない。すなわち、熱盤部１６に当接する支持部１４の先端部は、熱盤部１６に機械的に接続されておらず、自由端となっている。そして、支持部１４は、熱盤部１６と接触して熱盤部１６を加圧する。熱盤部１６は、加熱・冷却構造を備えている。熱盤部１６の内部には、加熱するヒータと、冷却水（又は冷却エア）が流れる流路と、が形成されている。

上記のように、プレス機構１０は、台座部１２と、支持部１４と、熱盤部１６と、で構成されている。本明細書では、これをプレス機構１０の基本ユニットと称する。

また、図１では、２つのプレス機構１０が組み合わされて構成されている。２つのプレス機構１０の熱盤部１６同士が相互に向き合い、向き合った熱盤部１６の間には複数の貼り合せ用基材（図１では図示省略）が配置される。複数の貼り合せ用基材は熱盤部１６からの加圧力を受けて熱圧着される。

本実施形態のプレス機構１０によれば、熱盤部１６が加熱された場合、支持部１４の軸方向に対して直交する方向（水平方向）に熱膨張しようとする。このとき、支持部１４の先端部と熱盤部１６とが固定（締結）されていないため、熱盤部１６の熱膨張は支持部１４により制限されない一方、支持部１４には熱盤部１６の熱膨張に伴う外力が作用しない。このような力学状態により、熱盤部１６は自由に熱膨張（熱変形）し、支持部１４の先端部は熱盤部１６に対して水平方向に相対的に横滑りする。これにより、熱盤部１６は、支持部１４から反作用力を受けることがないため、反りが発生しない。この結果、加圧手段から台座部１２に付与された荷重を支持部１４及び熱盤部１６を介して被対象物（貼り合せ用基材など）にそのまま作用させることができる。換言すれば、加圧手段からの荷重を安定して被対象物に伝達することが可能になる。このため、加圧手段から大きな荷重が作用した場合や被対象物が大型化した場合、あるいは、熱盤部１６の熱膨張が大きい場合でも、支持部１４を介して均等な加圧の伝達が可能になる。また、支持部１４の軸方向の長さを長くすることにより、台座部１２と熱盤部１６との離間距離が大きくなる。これにより、台座部１２と熱盤部１６との間で厚めの空気断熱層が得られ、台座部１２への伝熱を低減することができる。

次に、接合装置について説明する。本実施形態の接合装置は、貼り合せ用基材同士を熱圧着により接合させる装置であり、本発明のプレス機構が用いられている。

なお、貼り合せ用基材は、貼り合せ前の基板であり、ウエハや集合基板の他に、個片化された子基板も含まれる。本実施形態の接合装置にて複数の貼り合せ用基材を貼り合せ、複合基板を作製する。複合基板を作製するための貼り合せ用基材は、異種でも同種でもよい。作製された複合基板は電子機器の部品として用いられる。

図２乃至図４に示すように、接合装置２０は、筐体２２を備えている。筐体２２の内部には、上下方向に沿って５つの熱盤部４０が並んで配置されている。筐体２２の底部には、加圧手段２４が配置されている。加圧手段２４は、一例として、上下方向に伸縮可能な油圧式のピストンロッド２４Ａが適用される。なお、加圧手段２４は、図示しない制御部により駆動制御される。

加圧手段２４には、下側台座部２６が接続されている。下側台座部２６の上面には、複数の支持部２８が設けられている。このため、加圧手段２４であるピストンロッド２４Ａが上下方向に伸縮すると、下側台座部２６及び複数の支持部２８が上下方向に移動する。

ここで、下側台座部２６に設けられている複数の支持部２８の先端部と第１段目の熱盤部４０Ａとは機械的に固定（締結）されていない。換言すれば、複数の支持部２８の先端部は、第１段目の熱盤部４０Ａに連結されておらず、自由端となっている。

また、筐体２２の上部には、上側台座部３０が固定されている。上側台座部３０の下面には、複数の支持部３２が設けられている。

ここで、上側台座部３０に設けられている複数の支持部３２の先端部と第５段目の熱盤部４０Ｅとは機械的に固定（締結）されていない。換言すれば、複数の支持部３２の先端部は、第５段目の熱盤部４０Ｅに連結されておらず、自由端となっている。

なお、下側台座部２６の支持部２８と上側台座部３０の支持部３２との間で、上下方向に積まれた複数の熱盤部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅが所定の加圧力で挟持される構造になっている。以下、熱盤部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅを総称して熱盤部４０という。

図５に示すように、支持部２８が支持部取付板２９により下側台座部２６へ取付けられている。支持部２８は、ピン２８Ａと、ピン２８Ａの先端部に載せられたキャップ２８Ｂと、を有している、また、ピン２８Ａとキャップ２８Ｂとの間には、支持部２８全体の高さ（軸方向の長さ）を調整するための板状部材２８Ｃが配置されている。板状部材２８Ｃの厚みを調整することにより、支持部２８の高さを調整することができる。この結果、各支持部２８から接合対象となる貼り合せ用基材などに付与する荷重（加圧力）を均等となるように調整することができる。特に、貼り合せ用基材の形状や後述の治具５６（図７及び図１４参照）の形状にあわせて高温時に面内の荷重分布を均一にできる。また、複数の支持部２８には、キャップ抜け止め板３４が取り付けられている。これにより、キャップ２８Ｂがピン２８Ａから外れることを防止している。なお、上側台座部３０の支持部３２は、下側台座部２６の支持部２８と同様に構成されている。

熱盤部４０の面方向の中央は熱がこもるため、熱膨張により中央が外周より大きく変形する場合もある。加熱前の常温時には均等な荷重であっても、昇温加圧した時の荷重が不均衡になるので、板状部材２８Ｃの厚みを各場所で予め変えて、支持部２８の長さを適切に調整する。具体的には、外周にある板状部材２８Ｃの厚みを中央にある板状部材２８Ｃの厚みより大きくし、熱膨張による荷重の不均衡が起きないようにする。これにより熱圧着時の荷重分布をより均一にすることができる。なお、ここでは板状部材２８Ｃの厚み自体を変える例を示したが、挿入する板状部材２８Ｃの枚数を変えることにより厚みを変えてもよい。また、長さの異なる支柱部２８を準備しておき、支柱部２８そのものを交換することにより支柱長さを変更してもよい。

本実施形態の接合装置１０は、５つの熱盤部４０が筐体２２の内部に設けられており、多段積層貼合装置として機能する。図２は、接合装置の各熱盤部が初期状態（非重ね合わせ状態）であり、図３は、接合装置の各熱盤部が重ね合わされたときの状態である。

ここで、熱盤部４０の構成について説明する。なお、５つの熱盤部４０のうち最下部に位置する第１段目の熱盤部４０Ａの構成を説明する。なお、他の４つの熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅの構成は、基本的に第１段目の熱盤部４０Ａの構成と同様であるため、説明を省略する。

図６、図７及び図８に示すように、第１段目の熱盤部４０Ａは熱盤部本体４４Ａを備えており、支持部２８と接する面は平坦面となっている。熱盤部本体４４Ａの左右の側面には、ホルダー４６Ｌ、４６Ｒが取り付けられている。ホルダー４６Ｌ、４６Ｒには、熱盤受け部４８Ａが形成されている。熱盤受け部４８Ａには、筐体２２の内部に設けられた筐体突起部５０Ａ（図２及び図３参照）が挿入する係合穴５２Ａが形成されている。接合装置の各熱盤部が初期状態（非重ね合わせ状態）のとき、筐体突起部５０Ａが熱盤受け部４８Ａの係合穴５２Ａに挿入することにより、熱盤部４０Ａが筐体２２の内部で保持される構造になっている。なお、本明細書では、第１段目の熱盤部４０Ａの「熱盤受け部４８Ａ」と「筐体突起部５０Ａ」とをあわせて「熱盤保持部４９Ａ」と定義する。その他の熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅの熱盤保持部４９Ｂ、４９Ｃ、４９Ｄ、４９Ｅの定義についても同様である。また、熱盤受け部４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄ、４８Ｅを総称して熱盤受け部４８という。熱盤保持部４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃ、４９Ｄ、４９Ｅを総称して熱盤保持部４９という。

熱盤受け部４８に形成された係合穴５２を、熱盤受け部４８の下部の開口面積が上部の開口面積よりも大きくなるように形成してもよい。また、図１５のように上下方向に連通したテーパ状の穴７０となるように形成し、筐体２２の内部に設けられた筐体突起部５０が上下方向に延びる平行ピン（図示省略）であり、熱盤部４０が相互に加圧されるときに、平行ピンがテーパ状の穴７０に挿入されていく構成でもよい。

ここで、図１０及び図１２に示すように、５段の熱盤部４０の熱盤保持部４９は、各熱盤部４０を上方からみた平面視（図１２参照）にて所謂千鳥配置となるように形成されている。詳細は、以下の通りである。

図１１は、熱盤部４０を平面視したときに、熱盤受け部４８の位置を模式的に示した図である。各熱盤受け部４８に対し紙面上から１、２、３・・と番号をふっており、それぞれの番号に対応した位置を第１形成位置、第２形成位置、第３形成位置・・と呼ぶことにする。

図１０乃至図１３に示すように、最下部の第１段目の熱盤部４０Ａの左側のホルダー４６Ｌに形成された熱盤受け部４８Ａは、第１形成位置および第５形成位置に形成されており、右側のホルダー４６Ｒに形成された熱盤受け部４８Ａは第３形成位置および第７形成位置に形成されている。また、筐体２２側に設けられた筐体突起部５０Ａは、係合対象となる熱盤受け部４８Ａと対応した部位に設けられている。このように、第１段目の熱盤受け部４８Ａと筐体突起部５０Ａで構成される熱盤保持部４９Ａは、図１２の平面視にて千鳥配置でかつ左右非対称となっている。

次に、第１段目の熱盤部４０Ａの上方に隣接する第２段目の熱盤部４０Ｂに設けられた熱盤保持部４９Ｂについて説明する。第２段目の熱盤部４０Ｂの左側のホルダー４６Ｌに形成された熱盤受け部４８Ｂは、第２形成位置および第６形成位置に形成されており、右側のホルダー４６Ｒに形成された熱盤受け部４８Ｂは第４形成位置および第８形成位置に形成されている。また、筐体２２側に設けられた筐体突起部５０Ｂは、係合対象となる熱盤受け部４８Ｂと対応した部位に設けられている。このように、第２段目の熱盤受け部４８Ｂと筐体突起部５０Ｂで構成される熱盤保持部４９Ｂは、平面視にて千鳥配置でかつ左右非対称となっている。

次に、第２段目の熱盤部４０Ｂの上方に隣接する第３段目の熱盤部４０Ｃに設けられた熱盤保持部４９Ｃについて説明する。第３段目の熱盤部４０Ｃの左側のホルダー４６Ｌに形成された熱盤受け部４８Ｃは、第３形成位置および第７形成位置に形成されており、右側のホルダー４６Ｒに形成された熱盤受け部４８Ｃは第１形成位置および第５形成位置に形成されている。また、筐体２２側に設けられた筐体突起部５０Ｃは、係合対象となる熱盤受け部４８Ｃと対応した部位に設けられている。このように、第３段目の熱盤受け部４８Ｃと筐体突起部５０Ｃで構成される熱盤保持部４９Ｃは、平面視にて千鳥配置で、かつ左右非対称となっている。

次に、第３段目の熱盤部４０Ｃの上方に隣接する第４段目の熱盤部４０Ｄに設けられた熱盤保持部４９Ｄについて説明する。第４段目の熱盤部４０Ｄの左側のホルダー４６Ｌに形成された熱盤受け部４８Ｄは、第４形成位置および第８形成位置に形成されており、右側のホルダー４６Ｒに形成された熱盤受け部４８Ｄは第２形成位置および第６形成位置に形成されている。また、筐体２２側に設けられた筐体突起部５０Ｄは、係合対象となる熱盤受け部４８Ｄと対応した部位に設けられている。このように、第４段目の熱盤受け部４８Ｄと筐体突起部５０Ｄで構成される熱盤保持部４９Ｄは、図１２の平面視にて千鳥配置でかつ左右非対称となっている。

次に、第４段目の熱盤部４０Ｄの上方に隣接する第５段目の熱盤部４０Ｅに設けられた熱盤保持部４９Ｅについて説明する。第５段目の熱盤部４０Ｅの左側のホルダー４６Ｌに形成された熱盤受け部４８Ｅは、熱盤部４０Ａとほぼ同じ位置となる第１形成位置および第５形成位置に形成されており、右側のホルダー４６Ｒに形成された熱盤受け部４８Ｅは熱盤部４０Ａとほぼ同じ位置となる第３形成位置および第７形成位置に形成されている。また、筐体２２側に設けられた筐体突起部５０Ｅは、係合対象となる熱盤受け部４８Ｅと対応した部位に設けられている。このように、第５段目の熱盤受け部４８Ｅと筐体突起部５０Ｅで構成される熱盤保持部４９Ｅは、図１２の平面視にて千鳥配置でかつ左右非対称となっている。なお、第１段目の熱盤部４０Ａが上昇するときに第５段目の筐体突起部５０Ｅの高さ位置を超えることはないので、熱盤受け部４８と熱盤受け部４０Ｅの形成位置が同じでも干渉の問題は起こらない。

また、図１０に示すように、第５段目の熱盤部４０Ｅの右側のホルダー４６Ｒに形成された熱盤受け部４８ＥをＥ、第４段目の熱盤部４０Ｄの右側のホルダー４６Ｌに形成された熱盤受け部４８ＤをＢ、第３段目の熱盤部４０Ｃの右側のホルダー４６Ｒに形成された熱盤受け部４８ＣをＣ、第２段目の熱盤部４０Ｂの右側のホルダー４６Ｒに形成された熱盤受け部４８ＢをＤとし、さらに第１段目の熱盤部４０Ａの右側のホルダー４６Ｒに形成された熱盤受け部４８ＡをＡとすると、５段の熱盤部４０が重ね合わされたときに、それぞれの熱盤受け部４８は干渉しないように熱盤部４０の奥行き方向の異なる箇所に設けられている。なお、第１段目の熱盤部４０Ａの熱盤受け部４８Ａについては、第５段目の熱盤部４０Ｅの熱盤受け部４８Ｅに隠れて視認することができないため、図１０に図示されていない。

また、図６に示すように、第１段目の熱盤部４０Ａの熱盤部本体４４Ａの上面には、所定の領域を囲むようにＯリング５４（ゴム部材）が設けられている。また、第１段目の熱盤部４０Ａの熱盤部本体４４Ａの上面であってＯリング５４に囲まれた内側領域には、治具５６が配置されている。図７及び図１４に示すように、治具５６は、鉄製の下側治具５６Ｘと、鉄製の上側治具５６Ｙと、で構成されており、下側治具５６Ｘにある位置決めピン（図示していない）により上側治具５６Ｙが位置決めされている。下側治具５６Ｘと上側治具５６Ｙとの間には、どちらかの面に接着層をもつ上側貼り合せ用基材６０Ｙと下側貼り合せ用基材６０Ｘ（以下、複合基板６０と記す）が収容されている。複合基板６０は下側治具５６Ｘにある位置決めピン（図示していない）により位置決めされており必要な層数だけ積み重ねられ、最上段に上側治具５６Ｙがくる構成となる。このような構成で下側治具５６Ｘと上側治具５６Ｙとの間に重ねられた貼り合せ基材同士が所定の加圧力で圧接される。なお、貼り合せ用基材の種類は２種類に限らず、何種類でも構わない。また、既に熱圧着された複合基板に貼り合せ用基材を熱圧着する場合も、上記の手順で行えばよい。

また、第２段目から第４段目の熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄの熱盤部本体４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄの上面にも同様にして、所定の領域を囲むようにＯリング５４が設けられている。また、第２段目から第４段目の熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄの熱盤部本体４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄの上面であってＯリング５４に囲まれた内側領域にも、同様にして、治具５６が配置されている。治具５６の構成は、第１段目の熱盤部４０Ａに配置されている治具５６と同じである。

図９に示すように熱盤部本体４４Ｅの下面には筒状空間６３が形成されており、筒状空間６３の深さは、必要な層数の複合基板６０と上側治具５６Ｙと下側治具５６Ｘとの合計厚みより小さい。これにより、各熱盤部４０が重なり合って加圧されたとき、熱盤部本体４４Ｅの筒状空間６３と熱盤部本体４４の上面との間に入れられた貼り合せ基材同士を圧接することができる。この筒状空間６３は、後述する真空チャンバの一部を構成する。熱盤部本体４４Ｅの側面には、熱盤部本体４４Ｅの筒状空間６３を囲むように枠体４２Ｅが摺動可能に配設されている。枠体４２Ｅと熱盤部本体４４Ｅの間には圧縮バネ４１が配置されている。枠体４２Ｅは、この圧縮バネ４１により下側に付勢され、下の熱盤部４０ＤにあるＯリング５４を押圧し、熱盤部本体４４Ｅの側面にあるＯリング５４とともに密閉状態を形成する。なお、枠体４２Ｅが下に抜け落ちないように、枠体４２Ｅと熱盤本体４４Ｅとの間にストッパ（図示せず）が設けられている。なお、Ｏリング５４は必ずしも熱盤部に設ける必要はなく、相対する位置の枠体４２に埋め込まれていても良い。

図３および図９に示すように、上下方向に沿って隣接する熱盤部４０同士が所定の加圧力で圧接することにより、上の熱盤部にあるＯリング５４および枠体４２および熱盤部本体の筒状空間６３と、下の熱盤部にあるＯリング５４および熱盤部の上面とに囲まれた領域に、真空チャンバ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄが形成される。このように、５段の熱盤部４０を備えた接合装置２０では、５段の熱盤部４０が全て圧接した状態になることにより、４つの真空チャンバ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄが形成され、各真空チャンバ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄにおいて複合基板６０の接合処理が実行される。以下、真空チャンバ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄを総称して真空チャンバ６２という。また、図１３に示す枠体４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅは、本実施形態において、適宜、枠体４２と総称する。なお、熱盤部にあるＯリング５４や下の熱盤部にあるＯリング５４は、相対する位置の枠体４２に埋め込まれていても良い。

また、図９に示すように、各熱盤部４０には、連通路６４が形成されている。このため、５段の熱盤部４０で区画形成される４つの真空チャンバ６２が連通路６４を介して連通した構成になる。なお、連通路６４には、真空ポンプ（図示省略）が接続されており、真空ポンプの作動により各真空チャンバ６２が真空状態となる。なお、真空ポンプは、図示しない制御部により駆動制御される。

図１７は、変形例となる熱盤部４４Ｅが相互に重なって筒状空間６３が形成された構成を示している。図１７に示す筒状空間６３は、熱盤部４４Ｅ自体が削られること無く、熱盤部４４Ｅの平坦状の下面と枠体４２Ｅと下方の熱盤部４４Ｄにより閉じた空間として形成される。この場合、筒状空間６３と真空チャンバは、同じ空間を構成する。

次に、本実施形態の接合装置２０の動作について説明する。なお、以下の動作の説明では、図２に示すように、各熱盤部４０が各熱盤保持部４９により保持されている状態を初期状態とし、この初期状態を動作の開始点として説明する。

図２及び図３に示すように、各熱盤部４０が各熱盤保持部４９により保持されている。このため、図１６に示すように、各熱盤部４０は、筐体２２の内部において上下方向に沿って所定の間隔をあけて配置されている。

（各熱盤部の積み重ね）
次に、制御部により加圧手段２４が駆動制御されて、ピストンロッド２４Ａが上方向に向って伸びる。これにより、下側台座部２６と下側台座部２６に設けられた複数の支持部２８がピストンロッド２４Ａに押されるようにして上方向に向って移動する。

ピストンロッド２４Ａが所定の距離だけ上方向に伸びていくと、下側台座部２６に設けられた支持部２８の先端部（キャップ２８Ｂ）が第１段目の熱盤部４０Ａに接触し第１段目の熱盤部４０Ａは、複数の支持部２８により上方向に押されて熱盤受け部４８Ａと筐体突起部５０Ａとの係合が解除され、さらに上方向に移動する。

第１段目の熱盤部４０Ａが下側台座部２６及び支持部２８と共に上方向に移動すると、第１段目の熱盤部４０Ａは、第２段目の熱盤部４０Ｂに接近する。

そして、下側台座部２６及び支持部２８が上方向に移動すると、第２段目の熱盤部４０Ｂの熱盤受け部４８Ｂと筐体突起部５０Ｂとの係合が解除され、第１段目の熱盤部４０Ａ及び第２段目の熱盤部４０Ｂが一体となって上方向に移動し、やがて第２段目の熱盤部４０Ｂは、第３段目の熱盤部４０Ｃに接近する。

さらに、下側台座部２６及び支持部２８が上方向に移動すると、第３段目の熱盤部４０Ｃの熱盤受け部４８Ｃと筐体突起部５０Ｃとの係合が解除され、第１段目の熱盤部４０Ａ、第２段目の熱盤部４０Ｂ及び第３段目の熱盤部４０Ｃが一体となって上方向に移動し、やがて第３段目の熱盤部４０Ｃは、第４段目の熱盤部４０Ｄに接近する。

さらに、下側台座部２６及び支持部２８が上方向に移動すると、第４段目の熱盤部４０Ｄの熱盤受け部４８Ｄと筐体突起部５０Ｄとの係合が解除され、第１段目の熱盤部４０Ａ、第２段目の熱盤部４０Ｂ、第３段目の熱盤部４０Ｃ及び第４段目の熱盤部４０Ｄが一体となって上方向に移動し、やがて第４段目の熱盤部４０Ｄは、第５段目の熱盤部４０Ｅに接近する。

さらに、下側台座部２６及び支持部２８が上方向に移動すると、第５段目の熱盤部４０Ｅの熱盤受け部４８Ｅと筐体突起部５０Ｅとの係合が解除され、第１段目の熱盤部４０Ａ、第２段目の熱盤部４０Ｂ、第３段目の熱盤部４０Ｃ、第４段目の熱盤部４０Ｄ及び第５段目の熱盤部４０Ｅが一体となって上方向に移動し、やがて第５段目の熱盤部４０Ｅは、上側台座部３０に設けられた複数の支持部３２の先端部（キャップ）に接近する。これにより、第５段目の熱盤部４０Ｅから支持部３２に付与された加圧力は、上側台座部３０に伝達される。

以上のようにして、５段の熱盤部４０が上下方向に所定の加圧力で積層され、５段の熱盤部４０が上側台座部３０の複数の支持部３２と下側台座部２６の複数の支持部２８との間に挟持された構造になる。

ここで、図３に示すように、上下方向に隣接する熱盤部同士が所定の加圧力で積み重ねられると、熱盤部同士の間に真空チャンバ６２が形成される。すなわち、第１段目の熱盤部４０Ａと第２段目の熱盤部４０Ｂとの間には、第１の真空チャンバ６２Ａが形成される。また、第２段目の熱盤部４０Ｂと第３段目の熱盤部４０Ｃとの間には、第２の真空チャンバ６２Ｂが形成される。第３段目の熱盤部４０Ｃと第４段目の熱盤部４０Ｄとの間には、第３の真空チャンバ６２Ｃが形成される。第４段目の熱盤部４０Ｄと第５段目の熱盤部４０Ｅとの間には、第４の真空チャンバ６２Ｄが形成される。

そして、図９に示すように、第１の真空チャンバ６２Ａ、第２の真空チャンバ６２Ｂ、第３の真空チャンバ６２Ｃ及び第４の真空チャンバ６２Ｄは、連通路６４により相互に連通された状態になる。これにより、第１の真空チャンバ６２Ａ、第２の真空チャンバ６２Ｂ、第３の真空チャンバ６２Ｃ及び第４の真空チャンバ６２Ｄは、全体として一つの空間を構成することになる。

なお、各熱盤部の積み重ね完了段階では、真空チャンバ６２は密閉空間となっているだけであり、真空引きされていない。このため、真空チャンバ６２は、真空状態になっていない。

（真空引き）
次に、制御部により真空ポンプが駆動制御され、各真空チャンバ６２が真空状態になる。これにより、全ての真空チャンバ６２の真空引きが実行され、真空処理が完了する。この結果、各真空チャンバ６２が真空状態となり、かつ真空チャンバ６２が連通した状態となっているので、全体として一つの真空チャンバが完成する。

（加熱・加圧処理）
次に、各熱盤部４０により加熱処理が実行される。各熱盤部４０の各熱盤部本体４４には、ヒータが内蔵されているため、制御部でヒータを駆動することにより、加熱処理が可能になる。なお、各熱盤部４０の加熱処理は、略同時に実行される。

また同時に、上下方向に隣接する熱盤部同士が所定の加圧力を受け、上側治具５６Ｙと下側治具５６Ｘとが相互に圧接される。この結果、貼り合せ用基材同士が圧接されて接合される。なお、貼り合せ用基材は下側治具５６Ｘにある位置決めピンで予め位置決めされているため、接合精度を高めることができる。また、貼り合せ用基材の接合処理は、真空チャンバ６２の内部で実行されるため、ゴミや粉塵が浸入しないクリーンな環境で接合処理を実行できる。この結果、複合基板６０を高品質に維持することができる。

なお、複合基板６０の接合処理は、４つの真空チャンバ６２で略同時に実行される。これにより、４つの真空チャンバ６２において、複合基板６０の接合処理が略同時に実行される。

（真空解除）
次に、真空チャンバ６２の真空状態を解除するために圧縮エアを入れ、全ての真空チャンバ６２が大気開放される。

（各熱盤部の下降）
次に、各熱盤部４０が下降する。この下降処理では、制御部により制御された加圧手段２４が下方向に移動する。これにより、第１段目の熱盤部４０Ａが下方向に移動するため、他の熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅも下方向に移動する。具体的には、先ず、第１段目から第５段目までの熱盤部４０が一体として下方向に移動する。そして、第５段目の熱盤部４０Ｅの保持位置に到達すれば、第５段目の熱盤部４０Ｅが熱盤保持部４９Ｅにより保持されるため、その保持位置で停止する。次に、第１段目から第４段目までの熱盤部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄが一体として下方向に移動する。そして、第４段目の熱盤部４０Ｄの保持位置に到達すれば、第４段目の熱盤部４０Ｄが熱盤保持部４９Ｄにより保持されるため、その保持位置で停止する。次に、第１段目から第３段目までの熱盤部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが一体として下方向に移動する。そして、第３段目の熱盤部４０Ｃの保持位置に到達すれば、第３段目の熱盤部４０Ｃが熱盤保持部４９Ｃにより保持されるため、その保持位置で停止する。次に、第１段目と第２段目の熱盤部４０Ａ、４０Ｂが一体として下方向に移動する。そして、第２段目の熱盤部４０Ｂの保持位置に到達すれば、第２段目の熱盤部４０Ｂが熱盤保持部４９Ｂにより保持されるため、その保持位置で停止する。最後に、次に、第１段目の熱盤部４０Ａが下方向に移動する。そして、第１段目の熱盤部４０Ａの保持位置に到達すれば、第１段目の熱盤部４０Ａが熱盤保持部４９Ａにより保持されるため、その保持位置で停止する。なお、加圧手段２４のピストンロッド２４Ａは、初期位置に戻る。

以上のように、本実施形態の接合装置２０によれば、各熱盤部４０が加熱された場合、下側台座部２６及び上側台座部３０の支持部２８、３２の軸方向に対して直交する方向（水平方向）に熱膨張しようとする。このとき、下側台座部２６の支持部２８の先端部と第１段目の熱盤部４０Ａとが固定（締結）されていないため、第１段目の熱盤部４０Ａの熱膨張は下側台座部２６の支持部２８により制限されず、また下側台座部２６の支持部２８には第１段目の熱盤部４０Ａの熱膨張に伴う外力が作用しない。また、第２段目から第５段目までの熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅも下側台座部２６の支持部２８に固定（締結）されていないため、第２段目から第５段目までの熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅの熱膨張は下側台座部２６の支持部２８により制限されず、また下側台座部２６の支持部２８には第２段目から第５段目までの熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅの熱膨張に伴う外力が作用しない。このような力学状態により、第１段目から第５段目までの熱盤部４０は自由に熱膨張（熱変形）し、特に下側台座部２６の支持部２８の先端部が接触する第１段目の熱盤部４０Ａに対して、下側台座部２６の支持部２８の先端部は水平方向に相対的に横滑りする。これにより、第１段目の熱盤部４０Ａは、下側台座部２６の支持部２８から反作用力を受けることがないため、反りが発生しない。また、同様にして、第２段目から第５段目までの熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅも、下側台座部２６の支持部２８から反作用力を受けることがないため、反りが発生しない。この結果、加圧手段２４から下側台座部２６に付与された荷重を支持部２８及び各熱盤部４０を介して複合基板６０にそのまま作用させることができる。換言すれば、加圧手段２４からの荷重を安定して複合基板６０に伝達することが可能になる。このため、加圧手段２４から大きな荷重が作用した場合や複合基板６０が大型化した場合、あるいは、各熱盤部４０の熱膨張が大きい場合でも、下側台座部２６の支持部２８を介して均等な加圧の伝達が可能になる。

また、下側台座部２６の支持部２８と各熱盤部４０とがネジなどの固着具により締結していないため、固着具の緩みは生じない。これにより、固着具の緩みを原因として発生する、各熱盤部４０から貼り合せ用基材に作用する加圧力（荷重）のばらつきを阻止できる。

また、支持部２８、３２を複数配置することにより、複合基板６０が大型化した場合でも、安定した加圧力を作用させることができる。

また、各熱盤部４０は、冷却構造を有しているため、各熱盤部４０を冷却させることができる。これにより、各熱盤部４０に設けられている各支持部２８、３２も冷却させることができる。

また、図９に示すように、各熱盤部間で形成される各真空チャンバ６２は、連通路６４によって連通されている。このため、各真空チャンバ６２は、一つの真空チャンバとして形成される。これにより、単一の真空ポンプによって各真空チャンバ６２の真空引きを同時に実行することができるため、各真空チャンバ６２おける真空度が一定（均一）になる。この結果、各真空チャンバ６２における脱気状態が安定するため、複合基板６０の品質のばらつきを低減することができる。

また、各真空チャンバ６２は、上下方向に隣接する各熱盤部４０が相互に重ね合わされて形成され、かつＯリング５４によって区画されているため、ローカルチャンバとなる。これにより、各真空チャンバ６２の熱容量が小さくなり、温度の昇降時間や真空引きの時間を短縮することができ、さらに、各真空チャンバ６２の真空度を均一にできる。また、各真空チャンバ６２を個別に形成することで、真空引きのタイミングを早めに設定することができる。なお、従来技術では筐体全体を真空チャンバとして、筐体内に熱盤部の移動手段を配置する場合もあるが、本実施形態では各真空チャンバ６２の内部には、移動手段などが設けられていないため、真空引きの時間を短縮でき、効率の良い真空引きが可能になる。

また、各熱盤部４０を筐体２２の内部で保持するための熱盤保持部４９の熱盤受け部４８の設置位置が熱盤部４０の平面視（図１２参照）にて左右非対称とすることにより、熱盤部４０全体の重心を熱盤部４０の平面視（図１２参照）にて中央に設定することができる。すなわち、熱盤部４０に熱盤受け部４８を設けると、熱盤受け部４８の質量により全体の重心の位置が変化するおそれがあるが、熱盤部４０に設けられた熱盤受け部４８の設置位置を左右非対称とすることにより、熱盤受け部４８が設けられた熱盤部４０全体の重心の位置を平面視にて中央に設定することができる。これにより、各熱盤部４０の昇降動作において各熱盤部４０の姿勢が安定し、複合基板６０に付与する加圧力を安定させることができる。この結果、複合基板６０の品質のばらつきを防止できる。

また、熱盤部４０を筐体２２の内部で保持するための熱盤保持部４９の熱盤受け部４８及び筐体突起部５０Ａ〜５０Ｅをいわゆる千鳥配置にしたため、第１段目から第５段目までの各熱盤部４０を上方向に移動させて重ね合わせていく際、あるいは第１段目から第５段目までの各熱盤部４０を下方向に移動させて重ね合わせを解除していく際に、各熱盤部４０の熱盤保持部４９である熱盤受け部４８及び筐体突起部５０Ａ〜５０Ｅ同士が干渉しない。これにより、接合装置２０が簡易な構成の多段式の熱盤部積層装置として機能させることができ、複合基板６０を製造するときの処理効率を高めることができる。

また、第１段目から第５段目までの熱盤部４０をできる限り同じ形状にすることにより、体積熱量を同一に設定することができる。この結果、複合基板６０の品質のばらつきを防止できる。

１０ プレス機構
１２ 台座部
１４ 支持部
１６ 熱盤部
２０ 接合装置
２４ 加圧手段
２６ 下側台座部（台座部）
２８ 支持部
３０ 上側台座部（台座部）
３２ 支持部
４０Ａ 第１段目の熱盤部（熱盤部）
４０Ｂ 第２段目の熱盤部（熱盤部）
４０Ｃ 第３段目の熱盤部（熱盤部）
４０Ｄ 第４段目の熱盤部（熱盤部）
４０Ｅ 第５段目の熱盤部（熱盤部）
４２ 枠体
４９Ａ 熱盤保持部
４９Ｂ 熱盤保持部
４９Ｃ 熱盤保持部
４９Ｄ 熱盤保持部
４９Ｅ 熱盤保持部
６０ 複合基板（貼り合せ用基材）
６２Ａ 真空チャンバ
６２Ｂ 真空チャンバ
６２Ｃ 真空チャンバ
６２Ｄ 真空チャンバ
６３ 筒状空間
６４ 連通路

Claims (5)

1. 加圧手段により所定の荷重が付与される下側台座部および上側台座部と、
   加熱手段を備えた熱盤部と、
   前記下側台座部に固定して設けられ、かつ、前記下側台座部に付与された荷重を加圧力として前記熱盤部に伝達する下側支持部と、
   前記上側台座部に固定して設けられ、かつ、前記上側台座部に付与された荷重を加圧力として前記熱盤部に伝達する上側支持部と、
   を有するプレス機構であって、
   プレス時に、前記熱盤部に当接する部材は前記下側支持部および前記上側支持部のみであり、
   前記下側支持部と前記熱盤部とが固定されておらず、前記熱盤部に当接する前記下側支持部の先端部が全て自由端となり、
   前記上側支持部と前記熱盤部とが固定されておらず、前記熱盤部に当接する前記上側支持部の先端部が全て自由端となるプレス機構。
2. 加圧手段により所定の荷重が付与される下側台座部および上側台座部と、
   加熱手段を備えた熱盤部と、
   前記下側台座部に固定して設けられ、かつ、前記下側台座部に付与された荷重を加圧力として前記熱盤部に伝達する下側支持部と、
   前記上側台座部に固定して設けられ、かつ、前記上側台座部に付与された荷重を加圧力として前記熱盤部に伝達する上側支持部と、
   を有し、
   プレス時に、前記熱盤部に当接する部材は前記下側支持部および前記上側支持部のみであり、
   前記下側支持部と前記熱盤部とが固定されておらず、前記熱盤部に当接する前記下側支持部の先端部が全て自由端となり、
   前記上側支持部と前記熱盤部とが固定されておらず、前記熱盤部に当接する前記上側支持部の先端部が全て自由端となるプレス機構を備えた接合装置であって、
   前記熱盤部は、前記加圧力の作用面の少なくとも一方に筒状空間を有しかつ、前記加圧力の作用方向に複数配置され、
   前記加圧力の作用方向に隣接する前記熱盤部同士が相互に積み重なることにより当該熱盤部間に真空チャンバが形成され、
   前記真空チャンバ内で複数の貼り合せ用基材を熱圧着させて接合する接合装置。
3. 前記下側支持部及び前記上側支持部は複数の支柱から構成されており、前記支柱は支柱長さがそれぞれ調整可能であり、あるいは支柱そのものをそれぞれ交換可能であり、熱圧着時において前記貼り合せ用基材に均等な加圧がかかるように支柱長さがそれぞれ設定されている請求項２に記載の接合装置。
4. 前記真空チャンバは、隣接する前記熱盤部間にそれぞれ形成され、
   前記真空チャンバ同士を連通する連通路が前記熱盤部に形成されている請求項２に記載の接合装置。
5. 前記熱盤部の非重ね合わせ状態において複数の前記熱盤部をそれぞれ保持する熱盤保持部を有し、前記熱盤保持部のそれぞれを平面視した場合に、前記熱盤保持部のそれぞれが千鳥配置でかつ左右非対称に配置されており、
   前記熱盤部の重ね合わせ状態で前記熱盤部を平面視した場合に、前記熱盤保持部がそれぞれ干渉しない位置に設けられている請求項２乃至４のいずれか１項に記載の接合装置。

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