JP6466735B2 - Filling equipment - Google Patents
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Description
本発明は、被処理物表面上に形成された微小空間内に液体を充填する充填装置に関するものである。 The present invention relates to a filling apparatus for filling a liquid in a minute space formed on the surface of an object to be processed.
近年、半導体の製造工程において、半導体ウェハ(被処理物)上に設けたビアや貫通孔(微小空間)の内部に電極となる導体や絶縁層となる絶縁体を充填する技術が求められている。微小空間内に導体や絶縁体を充填する方法としては、溶融金属や液体ガラスなどといった液状にした導体や絶縁体を用いる方法や、金属粉体や絶縁粉体を分散させた液体を用いる方法などがあり、例えば、本出願人は、半導体ウェハ上の微小空間内に溶融金属を充填する技術として、特開2013−075330号に開示した金属充填装置を提案している。 In recent years, in a semiconductor manufacturing process, a technique for filling a conductor serving as an electrode or an insulator serving as an insulating layer inside a via or a through hole (microspace) provided on a semiconductor wafer (object to be processed) has been demanded. . As a method for filling a minute space with a conductor or an insulator, a method using a liquid conductor or insulator such as molten metal or liquid glass, a method using a liquid in which metal powder or insulating powder is dispersed, etc. For example, the present applicant has proposed a metal filling apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2013-075330 as a technique for filling molten metal into a minute space on a semiconductor wafer.
図13に示すように、この金属充填装置100は、被処理物Kが保持される保持台101、当該保持台101と対向して配設される筒状のハウジング102、当該ハウジング102の内部空間に嵌入され、保持台101に保持される被処理物Kの被処理面に対して進退するピストン103などからなり、保持台101に保持された被処理物K、ハウジング102及びピストン103によって気密状の処理室104が形成される。また、当該金属充填装置100は、処理室104内に溶融金属Mを供給する溶融金属供給機構105や、処理室104内を減圧する減圧機構106、処理室104内に不活性ガスを供給するガス加圧機構107、余剰溶融金属を回収する回収機構108などを備えている。
As shown in FIG. 13, the
この金属充填装置100によれば、まず、保持台101上に被処理物Kを載置する。ついで、被処理物K及び保持台Hにハウジング102を押し当てて密着させ処理室104を形成し、減圧機構106によって処理室104内の気体を排気して処理室104内及び被処理物Kに形成された微小空間内を略真空状態にまで減圧する。しかる後、被処理物Kの被処理面で弾かれることなく当該被処理面全面を覆うことができる量に達するまで、溶融金属供給機構105によって処理室104に溶融金属Mを供給する。
According to this
次に、処理室104内に加圧用の不活性ガスを供給し、このガス圧により溶融金属Mを加圧して、所謂差圧充填によって溶融金属Mを微小空間内に充填する。しかる後、ピストン103を被処理物に向けて移動させて、当該ピストン103を被処理物Kの被処理面に押し付ける。これにより、ピストン103と被処理物Kとの間の余剰金属が、被処理物K上からハウジング102の内周面とピストン103の外周面との間の隙間に押し出され、処理後の被処理物K上に形成される余剰金属からなる層の厚さが薄いものとなる。
Next, an inert gas for pressurization is supplied into the
しかる後、処理室104内に不活性ガスを供給し、処理室104内の余剰溶融金属を処理室104外に設けた適宜回収部に回収する。ついで、溶融金属Mの温度が融点以下となるまで冷却し、被処理物Kの微小空間内に充填された溶融金属が冷却硬化するまで待機し、その後、被処理物Kを処理室104から取り出すことで、微小空間内に金属が充填された被処理物を得ることができる。
Thereafter, an inert gas is supplied into the
ところで、上記金属充填装置100においては、保持台101に被処理物Kを保持した状態で処理室104を形成した際に、ハウジング102の下端面と保持台101の上面とが密着した状態となる。
By the way, in the
しかしながら、ハウジング102の下端面と保持台101の上面とが密着した状態における両者の間の隙間の気密性は、実用面においては必ずしも十分とは言えない懸念があり、これにより、以下のような問題が生じる可能性がある。
However, there is a concern that the airtightness of the gap between the lower end surface of the
即ち、上記金属充填装置100においては、被処理物Kをハウジング102で保持台101に押さえつけることによって当該被処理物Kを保持台101上に保持するようになっているが、ハウジング102の下端面と保持台101の上面との間の気密性が十分でないと、両者の間から外部の空気が吸引され、処理室104を略真空状態まで減圧した際に、被処理物Kの上下間で圧力差が生じる、具体的に言えば、被処理物Kの保持台側の圧力が処理室側の圧力よりも大きくなり、当該被処理物Kが処理室104側に凸となった形状に変形してクラックが生じてしまう。
That is, in the
また、被処理物Kの上下間の圧力差が大きく、被処理物Kが大きく変形し、ピストン103の下面に被処理物K表面が接触してしまった場合には、処理室104内に溶融金属Mを供給した際に、被処理物K全面を覆うことができなくなり、結果的に充填不良が発生するという問題も生じ得る。
In addition, when the pressure difference between the upper and lower surfaces of the workpiece K is large, the workpiece K is greatly deformed, and the surface of the workpiece K comes into contact with the lower surface of the
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、被処理物の保持台側の圧力が処理室側の圧力より大きくなることを回避して、被処理物の湾曲を防止することができる充填装置の提供を、その目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and prevents the object to be processed from being curved by avoiding that the pressure on the holding table side of the object to be processed becomes larger than the pressure on the processing chamber side. An object of the present invention is to provide a filling device that can be used.
上記課題を解決するための本発明は、
被処理物表面の外周縁部より内側の処理領域に形成され、且つ該表面に開口するように形成された微小空間内に液体を充填する充填装置であって、
前記被処理物が保持される保持面を有する第1本体、及び該第1本体に保持される被処理物の表面と対向するように配設された第2本体からなる処理部本体であって、前記被処理物が前記第1本体の保持面に保持され、且つ前記第1本体と第2本体とが接合した状態において、その内部に、前記被処理物が収容される空間である保持室が形成されると共に、該保持室に隣接する空間であって、前記保持室内に収容された前記被処理物の前記処理領域全域が曝される空間である処理室が形成される処理部本体と、
前記第1本体及び第2本体の内の少なくとも一方を、他方に対し接近、離反する方向に移動させる移動機構と、
前記処理室内に液体を供給する液体供給機構と、
前記被処理物の裏面と、前記第1本体の保持面との間を減圧する第1減圧機構と、
前記処理室内を減圧する第2減圧機構とを備え、
前記被処理物が保持面に保持された状態で、前記移動機構により、前記第1本体及び第2本体を相互に接近させ、前記第1本体と第2本体とを接合させることにより、前記第2本体は、前記被処理物表面の前記処理領域よりも外側の周域と対向する当接面が、前記被処理物表面の前記処理領域よりも外側の前記周域に当接して、前記処理室と前記保持室とが画定されるように構成された充填装置において、
前記第1本体及び第2本体の内の少なくともいずれか一方の、他方と接合する面に第1シール機構を設け、
前記第1本体の前記保持面又は前記第2本体の前記当接面に第2シール機構を設け、該第2シール機構により、前記保持面と前記被処理物との間、又は前記当接面と前記被処理物との間をシールした充填装置に係る。
The present invention for solving the above problems is as follows.
A filling device for filling a liquid in a minute space formed in a treatment region inside the outer peripheral edge of the surface of the workpiece and formed to open to the surface,
A first body, and the first Ru treating body name from the second body disposed so as to face the surface of the object to be held to the body with the holding surface of the article to be treated is held Te, the processing object is held on the holding surface of the first body, in and a state where the first body and the second body are joined, in its interior, wherein a space in which the object to be processed is accommodated and held with the chamber is formed, a space adjacent to the holding chamber, the processing unit main body, wherein is housed in the holding chamber wherein a space in which the processing area the entire of the workpiece is exposed processing chamber is formed When,
A moving mechanism for moving at least one of the first main body and the second main body in a direction approaching and separating from the other;
A liquid supply mechanism for supplying a liquid into the processing chamber;
A first pressure reducing mechanism for reducing the pressure between the back surface of the object to be processed and the holding surface of the first main body;
A second decompression mechanism for decompressing the processing chamber,
In a state where the object to be processed is held on the holding surface, the first main body and the second main body are brought close to each other by the moving mechanism, and the first main body and the second main body are joined to each other. The two main bodies are configured such that a contact surface facing a peripheral area outside the processing area on the surface of the object to be processed is in contact with the peripheral area outside the processing area on the surface of the object to be processed. A filling device configured to define a chamber and the holding chamber;
Wherein the at least one of the first body and second body, set the first sealing mechanism on a surface to be joined with the other,
A second seal mechanism is provided on the holding surface of the first main body or the contact surface of the second main body, and the second seal mechanism allows the contact between the holding surface and the workpiece or the contact surface. And a filling device that seals between the object to be processed .
本発明に係る充填装置によれば、まず、表面に微小空間が形成された被処理物を第1本体の保持面上に載置し、第1減圧機構によって、被処理物の裏面と第1本体の保持面との間の減圧を開始する。 According to the filling apparatus according to the present invention, first, an object to be processed having a minute space formed on the surface is placed on the holding surface of the first main body, and the first decompression mechanism and the first surface of the object to be processed are connected to the first surface. Depressurization with the holding surface of the main body is started.
ついで、移動機構によって第1本体及び第2本体を相互に接近させ、第1本体と第2本体とを第1シール機構を介して接合させるとともに、被処理物と第2本体とを当接させ、或いは、被処理物と第2本体とを第2シール機構を介して当接させることにより、処理室及び保持室が画定される。その後、第2減圧機構によって、処理室内の気体を排気して、処理室内を減圧する。 Next, the first main body and the second main body are brought close to each other by the moving mechanism, the first main body and the second main body are joined via the first seal mechanism, and the workpiece and the second main body are brought into contact with each other. Alternatively, the processing chamber and the holding chamber are defined by bringing the object to be processed and the second main body into contact with each other via the second seal mechanism. Thereafter, the gas in the processing chamber is exhausted and the processing chamber is depressurized by the second pressure reducing mechanism.
ここで、第2シール機構が第2本体の当接面に設けられている場合には、当該第2シール機構によって、被処理物表面の処理領域よりも外側の周域と第2本体の当接面との間に高い気密性が確保され、処理室内へ外部からの空気の流入が防止されるため、処理室内の減圧を効率良く行うことができる。また、第1本体と第2本体との間に第1シール機構が設けられていることにより、当該第1本体と第2本体との間に十分な気密性が確保され、両者の間から外部の空気が吸引されるのが防止されるため、被処理物の裏面と第1本体の保持面との間を所定の圧力まで減圧することができるようになる。したがって、被処理物の、処理室と対向する側と第1本体と対向する側との間(表裏面間)に圧力差が生じ難くなり、被処理物が変形するのが防止される。 Here, when the second seal mechanism is provided on the contact surface of the second body, the second seal mechanism makes contact between the peripheral area outside the treatment area on the surface of the workpiece and the second body. Since high airtightness is ensured between the contact surface and the inflow of air from the outside to the processing chamber is prevented, the processing chamber can be decompressed efficiently. In addition, since the first seal mechanism is provided between the first main body and the second main body, sufficient airtightness is ensured between the first main body and the second main body, and an external space is provided between the two. Therefore, it is possible to reduce the pressure between the back surface of the workpiece and the holding surface of the first main body to a predetermined pressure. Therefore, it becomes difficult for a pressure difference to occur between the side facing the processing chamber and the side facing the first body (between the front and back surfaces) of the workpiece, and the workpiece is prevented from being deformed.
また、第2シール機構が第1本体の保持面に設けられている場合には、当該第2シール機構によって、被処理面の裏面と第1本体の保持面との間に十分な気密性が確保される。したがって、被処理物の表裏面間の圧力に差が生じるのが防止されるとともに、第1シール機構によって第1本体と第2本体との間に十分な気密性が確保されていることにより、外部から処理室内への空気の流入が防止され、当該処理室の減圧を効率良く行うこともできる。 When the second seal mechanism is provided on the holding surface of the first body, the second seal mechanism provides sufficient airtightness between the back surface of the surface to be processed and the holding surface of the first body. Secured. Therefore, a difference in pressure between the front and back surfaces of the object to be processed is prevented, and sufficient airtightness is secured between the first main body and the second main body by the first sealing mechanism. Inflow of air into the processing chamber from the outside is prevented, and the processing chamber can be decompressed efficiently.
ここで、充填装置には、被処理物の外周面と保持室の内壁面との間に空間(以下、「隙間空間」という)が形成されている場合があり、第1本体と第2本体とを接合させた時点において、前記隙間空間は大気圧である。したがって、この状態で処理室内の減圧を開始すると、第2シール機構が第2本体の当接面に設けられている場合には、前記隙間空間から被処理面裏面へと空気が流入して、被処理物の表裏面間に圧力差が生じ、被処理物が変形する虞があり、また、第2シール機構が第1本体の保持面に設けられている場合には、前記被処理物表面の処理領域よりも外側の周域と第2本体の当接面との間を通して、隙間空間から処理室内へと空気が流入し、処理室内を所定の圧力まで減圧するのに要する時間が増加するという虞がある。 Here, in the filling device, a space (hereinafter referred to as “gap space”) may be formed between the outer peripheral surface of the workpiece and the inner wall surface of the holding chamber, and the first body and the second body. And the gap space is at atmospheric pressure. Therefore, when pressure reduction in the processing chamber is started in this state, when the second seal mechanism is provided on the contact surface of the second body, air flows from the gap space to the back surface of the processing surface, When the pressure difference occurs between the front and back surfaces of the workpiece, the workpiece may be deformed, and when the second sealing mechanism is provided on the holding surface of the first body, the surface of the workpiece The air flows from the gap space into the processing chamber through the space outside the processing region and the contact surface of the second main body, and the time required to depressurize the processing chamber to a predetermined pressure increases. There is a fear.
そこで、上記充填装置においては、前記隙間空間を減圧する第3減圧機構を備えた構成とすることが好ましい。このようにすれば、処理室形成後、処理室内の減圧を開始する前に、第3減圧機構によって隙間空間を予め減圧することができる。これにより、第2シール機構が第2本体の当接部に設けられている場合でも、処理室内の減圧を行う前に、被処理物裏面側の真空度を十分に高めることができる。更に、前記隙間空間の容積は小さく、所定の圧力まで素早く減圧することができるため、処理室形成後、速やかに処理室内の減圧を開始でき、生産性の向上を図ることができる。また、第2シール機構が第1本体の保持面に設けられている場合でも、処理室内を所定の圧力まで減圧するのに要する時間を短縮できる。 Therefore, the filling device preferably includes a third pressure reducing mechanism for reducing the pressure in the gap space. In this way, after the formation of the processing chamber, the gap space can be decompressed in advance by the third decompression mechanism before the decompression of the processing chamber is started. Thereby, even when the second seal mechanism is provided at the contact portion of the second main body, the degree of vacuum on the back side of the object to be processed can be sufficiently increased before the processing chamber is depressurized. Furthermore, since the volume of the gap space is small and the pressure can be quickly reduced to a predetermined pressure, the pressure reduction in the processing chamber can be started immediately after the formation of the processing chamber, and productivity can be improved. Further, even when the second seal mechanism is provided on the holding surface of the first main body, the time required for reducing the pressure in the processing chamber to a predetermined pressure can be shortened.
また、前記第1シール機構及び第2シール機構は、前記第1本体及び第2本体の内の少なくとも一方に着脱自在に取り付けられた取付部材と、該取付部材に固着されたシール部材とからなることが好ましい。 The first seal mechanism and the second seal mechanism include an attachment member detachably attached to at least one of the first main body and the second main body, and a seal member fixed to the attachment member. It is preferable.
このようにすれば、シール部材が固着された取付部材を予め用意しておくことで、当該取付部材を取り換えるだけで容易にシール部材を交換することができ、メンテナンス性の向上を図ることができる。また、取付部材にシール部材が固着されているため、第1本体と第2本体とを離反させる度にシール部材が外れて、これをつけ直さなければならなくなるといった問題も生じない。尚、取付部材は、第1及び第2本体に対して気密状に装着される構造とする。 In this way, by preparing in advance an attachment member to which the seal member is fixed, it is possible to easily replace the seal member simply by replacing the attachment member, and it is possible to improve maintainability. . Further, since the seal member is fixed to the mounting member, there is no problem that the seal member comes off every time the first main body and the second main body are separated from each other and must be attached again. The attachment member is structured to be attached to the first and second main bodies in an airtight manner.
尚、本願でいう「液体」とは、被処理物の被処理面上に供給され、当該被処理面に形成された前記微小空間内への充填に供されるあらゆる種類の液状の物質を指し、例えば、前記微小空間内に電極を形成する場合、溶融金属や金属粉体を含むペースト、金属粉体を分散させた溶液が例示されるが、これらに限定されるものではない。 The term “liquid” as used in the present application refers to all kinds of liquid substances that are supplied on the surface to be processed and used for filling the micro space formed on the surface to be processed. For example, when an electrode is formed in the minute space, a paste containing molten metal or metal powder, or a solution in which metal powder is dispersed is exemplified, but the invention is not limited thereto.
以上のように、本発明に係る充填装置によれば、被処理物の、処理室と対向する側と第1本体と対向する側との間に圧力差が生じるのを防止して、被処理物が湾曲するのを防止することができるので、歩留まりの向上を図ることができ、また、処理室内の減圧を効率良く短時間で行うことができるようになることで、充填処理に要する時間の短縮を図ることができ、より生産性の高い液体充填を行うことができるようになる。 As described above, according to the filling apparatus of the present invention, it is possible to prevent a pressure difference from occurring between the side of the workpiece to be processed facing the processing chamber and the side facing the first main body. Since the object can be prevented from being bent, the yield can be improved, and the decompression of the processing chamber can be efficiently performed in a short time, so that the time required for the filling process can be reduced. Shortening can be achieved and liquid filling with higher productivity can be performed.
以下、本発明の具体的な実施の形態について、添付図面に基づき説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[充填装置の構成]
本発明の一実施形態に係る充填装置1は、板状の被処理物Kにおける被処理面の外周縁部より内側の処理領域に形成され、且つこの被処理面に開口するように形成された微小空間内に液体を充填する装置である。本例においては、微小空間内に電極を形成するために、溶融金属Mを充填する場合を例にとって説明するが、充填される液体はこれに限られるものではなく、金属粉体を分散させた液体や導電ペーストなどを用いることができる。尚、被処理物Kとしては、シリコン基板やガラス基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス/シリコンの貼り合わせ基板などを例示することができる。
[Configuration of filling device]
The filling
図1に示すように、この充填装置1は、被処理物Kがその前記被処理面を上にした状態で保持される保持面(上面)を具備した第1本体たる保持台Hと、内部に空間が形成され、下端面が前記保持台Hと対向して配設された筒状のハウジングCと、前記保持台Hに保持される被処理物Kの被処理面に対して進退自在に設けられたピストンPと、前記保持台HをハウジングCに接近、離反させる昇降機構4と、前記ピストンPを進退させる押付機構5とを備えている。尚、本例においては、前記ハウジングCとピストンPとが第2本体を構成する。
As shown in FIG. 1, the filling
前記保持台Hは、その上面側の外周部に第1シール機構6が設けられており、この第1シール機構6は、前記保持台Hに着脱自在に取り付けられた取付部材6b及びこの取付部材6bの上面に形成された溝内に焼き付けられた環状シール部材6aから構成されている。尚、本例の充填装置1においては、保持台Hと取付部材6bとの間に、気密性を保つためのシール部材(図示せず)が介装されているが、環状シール部材6aを取付部材6bの内周側上部の角に焼き付けて、当該環状シール部材6aにより、保持台H、ハウジングC及び取付部材6bの間を同時にシールするようにしても良い。
The holding table H is provided with a
前記ハウジングCの内部空間は、下端側に保持室3となる大径部を有し、上端側に処理室2の一部となる小径部を有した断面視段付き形状をなしており、大径部と小径部との間の当接面C1には、当該当接面C1に着脱自在に取り付けられた取付部材(図示せず)及びこの取付部材に焼き付けられた環状シール部材7aからなる第2シール機構7が設けられている。本例の充填装置1においては、第2シール機構7の取付部材とハウジングCとの間も気密性を確保するために、適宜シール部材(図示せず)が介装されているが、環状シール部材7aによって、被処理物K、ハウジングC及び取付部材(図示せず)の間を同時にシールするようにしても良い。尚、前記当接面C1は、保持台Hの上面に保持された被処理物Kの前記処理領域よりも外側の周域と対向する位置に形成されていれば良いが、大きな処理領域を確保するために、極力被処理物Kにおける被処理面の縁と対向する位置に形成することが好ましい。
The internal space of the housing C has a large-diameter portion that becomes the holding
前記ピストンPは、前記ハウジングCの上側開口部から嵌挿され、前記押付機構3によって軸線方向に進退するようになっており、ピストンPの外周面とハウジングCの内周面との間には、Oリング8が介装され、両者の間がこのOリング8によってシールされている。また、ピストンPのフランジ部とハウジングCの上端面との間には、べローズシール9が設けられており、当該べローズシール9によって、ピストンPとハウジングCとの間の気密性が更に高められている。
The piston P is inserted from the upper opening of the housing C, and is advanced and retracted in the axial direction by the
前記昇降機構4は、モータなどによって保持台Hを上下に昇降させる機構である。そして、この昇降機構4によって前記前記保持台HをハウジングCに向けて上昇させ、保持台Hの上面とハウジングCの下端面とを第1シール機構6を介して接合させるとともに、保持台Hの上面に保持された被処理物Kにおける被処理面の処理領域よりも外側の前記周域を、前記第2シール機構7の環状シール部材7aに押し当てて密着させる。これにより、前記保持台Hに保持された被処理物K、ハウジングC及びピストンPによって気密状の処理室2が形成され、被処理物Kにおける被処理面の処理領域全域が当該処理室2に曝された状態となるとともに、保持室3内に被処理物Kが配置された状態となる。
The elevating
前記進退機構5は、例えば、油圧シリンダ機構などであって、ピストンPを進退させる駆動力を与える機構であり、ピストンPを所定の押圧力でもって被処理物Kに向けて進退させることができる。
The advance /
更に、前記充填装置1は、前記保持台Hの上面上に載置される被処理物Kの下面と保持台Hの上面との間を減圧する第1減圧機構10と、前記処理室2内の気体を排気して、この処理室2内を減圧する第2減圧機構11と、前記被処理物Kの外周面と前記保持室3の内壁面との間に形成される隙間空間を減圧する第3減圧機構12と、前記処理室2内に溶融金属Mを供給する溶融金属供給機構13と、処理室2内に不活性ガスを供給する第1ガス供給機構14と、処理室2内に供給された溶融金属Mを回収する溶融金属回収機構15と、前記隙間空間に不活性ガスやドライエアを供給する第2ガス供給機構16と、前記昇降機構4、押付機構5、第1減圧機構10、第2減圧機構11、第3減圧機構12、溶融金属供給機構13、ガス供給機構14及び溶融金属回収機構15の作動を制御する制御装置17とを備えている。
Further, the filling
前記第1減圧機構10は、真空ポンプ10aと、一端が真空ポンプ10aに接続され、他端が保持台Hの表裏面の中心を貫通して設けられた配管21と、この配管21に設けられた制御弁10bとからなり、真空ポンプ10aによって保持台H上に載置される被処理物Kの下面と保持台Hの上面との間の空気を排気して、被処理物Kを保持台Hに真空吸着させる機構である。
The first
前記第2減圧機構11は、真空ポンプ11aと、一端が真空ポンプ11aに接続され、他端がハウジングCの上端側の側壁を貫通して設けられた配管22と、この配管22における真空ポンプ11aと処理室2との間に設けられた制御弁11bとからなり、真空ポンプ11aによって処理室2内の空気を排気して、処理室2内を減圧する機構である。
The second
前記第3減圧機構12は、真空ポンプ12aと、一端が真空ポンプ12aに接続され、他端が保持台Hにおける被処理物Kが保持される領域よりも外側の表裏面を貫通して設けられた配管23と、この配管23に設けられた制御弁12bとからなり、真空ポンプ12aによって前記隙間空間の空気を排気して、隙間空間を減圧する機構である。
The
尚、前記3つの真空ポンプ10a,11a,12aの作動及び3つの制御弁10b,11b,12bの開閉は制御装置17によって制御されている。
The operation of the three
前記溶融金属供給機構13は、溶融金属供給部13aと、一端が溶融金属供給部13aに接続され、他端がハウジングCの下端側の側壁を貫通して設けられた配管24と、この配管24における溶融金属供給部13aと処理室2との間に設けられた制御弁13bとからなり、所定の供給圧でもって、溶融金属供給部13aから処理室2内に溶融金属Mを供給する機構であり、前記制御弁13bはその開閉が前記制御装置17によって制御されている。
The molten
前記溶融金属供給部13aには、金属充填に用いられる溶融金属Mがその融点よりも高い温度で熱せられ、液体状態で貯留されている。尚、本例においては金属充填に用いられる溶融金属Mは、融点約200℃の鉛フリー半田であるが、溶融金属Mの種類は、半田に限定されるものではなく、微小空間を埋める目的やその機能に応じて、Au,Ag,Cu,Pt,Pd,Ir,Al,Ni,Sn,In,Bi,Znやこれらの合金など任意のものを採用することができる。
In the molten
また、前記ガス供給機構14は、ガス供給部14aと、一端がガス供給部14aに接続され、他端が前記配管22における処理室2と制御弁11bとの間に接続された配管25aと、この配管25aに設けられた制御弁14bと、一端が前記配管25aにおけるガス供給部14aと制御弁14bとの間に接続され、他端が前記配管24における処理室2と制御弁13bとの間に接続された配管25bと、この配管25bに設けられた制御弁14cとからなり、配管22、配管24、配管25a及び配管25bを介して、ガス供給部14aから処理室2内に不活性ガスを供給する機構である。尚、ガス供給部14aの作動及び2つの制御弁14b,14cの開閉は、制御装置17によって制御される。
The
前記溶融金属回収機構15は、溶融金属回収部15aと、一端が溶融金属回収部15aに接続され、他端がハウジングCの下端側の側壁を貫通して設けられた配管26と、この配管26における溶融金属回収部15aと処理室2との間に設けられた制御弁15bとからなり、処理室2内の溶融金属Mを回収する機構であって、制御弁15bは、その開閉が制御装置17によって制御される。尚、溶融金属回収部15aとしては、回収タンクと、この回収タンクに接続された排気装置とからなる構成を例示することができる。
The molten
前記第2ガス供給機構16は、ガス供給部16aと、一端がガス供給部16aに接続され、他端が前記配管23における保持台Hの開口部と制御弁12bとの間に接続された配管27と、この配管27に設けられた制御弁16bとからなり、隙間空間に不活性ガスやドライエアを供給する機構である。尚、ガス供給部16aの作動及び制御弁16bの開閉は、制御装置17によって制御される。
The second
[金属充填の手順]
次に、図2〜図10を参照して、本例の充填装置1における金属充填の手順について詳細に説明する。
[Metal filling procedure]
Next, with reference to FIGS. 2-10, the metal filling procedure in the
本例の充填装置1によれば、まず、昇降機構4によって保持台Hを下降させて、保持台Hの上面をハウジングCの下端面から離反させた後、被処理物Kを、その被処理面を上にした状態で保持台H上に載置する。ついで、真空ポンプ10aを作動させるとともに、配管21の制御弁10bを開いて、保持台Hの上面と被処理物Kの下面との間の気体の排気を開始し、保持台H上に被処理物Kを真空吸着させる(図2参照)。
According to the filling
次に、昇降機構4を作動させて、保持台HをハウジングCに向けて上昇させ、保持台Hの上面に保持された被処理物Kにおける被処理面の処理領域よりも外側の周域をハウジングCに設けられた第2シール機構7の環状シール部材7aを押し当てて密着させるとともに、第1シール機構6の環状シール部材6aをハウジングCの下面に密着させる。これにより、ハウジングCによって被処理物Kが保持台H上に押さえつけられた状態で気密状の処理室2が形成されるとともに、前記保持室3内に被処理物Kが配置された状態で、気密状の保持室3が形成される。
Next, the
ついで、図3に示すように、前記第3減圧機構12の真空ポンプ12aを作動させるとともに、制御弁12bを開き、前記隙間空間の気体を排気し、当該隙間空間を略真空状態にまで減圧する。
Next, as shown in FIG. 3, the
その後、第2減圧機構11の真空ポンプ11aを作動させるとともに、制御弁11bを開いて、処理室2内の気体を排気し、当該処理室2内及び被処理物Kに形成された微小空間内を略真空状態にまで減圧する(図4参照)。
Thereafter, the
本例の充填装置1においては、第1シール機構6を設けていることにより、保持台HとハウジングCとの間の気密性が十分に確保されるため、保持台Hの上面と被処理物Kの下面との間を減圧した際に、保持台HとハウジングCとの間から空気が吸引されるのが防止され、略真空状態まで減圧することができ、これにより、処理室2内を略真空状態まで減圧した際に、被処理物Kの上下間において圧力差が生じなくなり、当該被処理物Kが湾曲するのが防止される。尚、湾曲の生じ易さは、特に被処理物Kの厚さに依存し、湾曲が生じ易い厚さ、例えば、2mm以下の厚さの被処理物Kに対して充填処理を行う際に、被処理物Kの湾曲を防止する効果が特に顕著なものとなる。
In the
更に、第2シール機構7を設けたことによって、ハウジングCと被処理物Kとの間の気密性が向上しているため、処理室2内の減圧を効率良く行うことができる。また、処理室2内の減圧を開始する前に、予め前記隙間空間を略真空状態まで減圧するようにしている。これにより、処理室2内の減圧を開始した際に、隙間空間から保持台Hの上面と被処理物Kの下面との間へと空気が漏れて、被処理物Kの下面側の真空度が低下することもないため、処理室2内の減圧を素早く開始することができ、結果的に処理室2内を所定の圧力まで減圧するのに要する時間が短縮される。
Furthermore, since the airtightness between the housing C and the object to be processed K is improved by providing the
次に、図5に示すように、各真空ポンプ10a,11a,12aによる減圧を続けた状態で、制御弁13bを開き、溶融金属供給部13aから融点以上に熱した液体状の溶融金属Mを、被処理物Kの表面で弾かれることなく当該被処理物Kの全面を覆える量に達するまで処理室2内に供給していく。尚、本例の充填装置1においては、配管22を、供給される溶融金属Mの液面より十分上方に設けたことにより、真空ポンプ11aによる減圧を続けた状態で、溶融金属Mを供給することが可能となっているが、真空ポンプ11a内に溶融金属Mが吸引されてしまうことがないように、適切なタイミングで溶融金属Mの供給を停止することが好ましい。また、被処理物Kが保持台Hに真空吸着され、且つ被処理物Kの表面に第2シール機構を介してハウジングCが押し当てられていることにより、例えば、シリコン(比重:約2.5)からなる被処理物K上に半田(比重:約8)を供給したとしても、被処理物Kが保持台Hから浮き上がらないようになっている。
Next, as shown in FIG. 5, in a state where the
尚、この段階で溶融金属Mが冷却硬化してしまうのを防止するために、適宜加熱機構によって処理室2内の温度を所定の温度に調整する。
In order to prevent the molten metal M from being cooled and hardened at this stage, the temperature in the
十分な量の溶融金属Mを処理室2内に供給したならば、図6に示すように、制御弁13bを閉じて溶融金属Mの供給を停止した後、押付機構5を作動させて、処理室2内のピストンPを、被処理物Kに対してゆっくりと近づけていき、当該ピストンPの先端部を処理室2内に供給された溶融金属M中に沈める。このように、処理室2内が略真空状態のまま、ピストンPの先端部を溶融金属M中に沈めることにより、ピストンPの先端部と溶融金属Mとの間に気層ができるのを回避することができる。
If a sufficient amount of molten metal M is supplied into the
次に、図7に示すように、ピストンPの先端部を溶融金属M中に沈めたままの状態で、制御弁11bを閉じるとともに、真空ポンプ11aの作動を停めて処理室2内の減圧を停止する一方、制御弁14bを開くとともに、ガス供給部14aを作動させて、当該ガス供給部14aから加圧用の窒素ガスなどを処理室2内が所定の圧力となるように供給する。これにより、処理室2内に供給された窒素ガスなどのガス圧によって溶融金属Mが加圧され、所謂差圧充填により溶融金属Mがより確実に微小空間内に充填される。
Next, as shown in FIG. 7, the
また、処理室2内への加圧用の窒素ガスの供給と略同時に、制御弁12bを閉じるとともに、真空ポンプ12aの作動を停めて隙間空間の減圧を停止する一方、制御弁16bを開くとともに、ガス供給部16aを作動させて、当該ガス供給部16aから隙間空間に加圧用の窒素ガスなどを供給し、当該隙間空間を真空破壊又は処理室2内と略同じ圧力まで加圧する。このように、処理室2と隙間空間との間の圧力差を少なくすることで、環状シール部材7aのシール性を補うことができる。尚、処理室2内が加圧された時点で、被処理物Kが変形する虞は無くなっている。
At the same time as the supply of the nitrogen gas for pressurization into the
しかる後、押付機構5を作動させて、ピストンPを被処理物Kに向け移動させ、ピストンPの下端面を被処理物Kの被処理面に押し付ける(図8参照)。これにより、ピストンPの下端面と被処理物Kとの間の余剰溶融金属が被処理物K上からハウジングCの内周面とピストンPの外周面との間の隙間に押し出される。したがって、処理後の被処理物Kの被処理面に形成される残渣の量が減少する。尚、残渣とは、被処理物K上で微小空間内に入りきらなかった余剰溶融金属が硬化してできる層状の不要金属部分のことを言うが、当該金属部分は、全ての場合において不要という訳ではなく、配線層やコンタクト層として用いることができる場合もある。
Thereafter, the
そして、ピストンPの下端面を被処理物Kの被処理面に押し付けた状態で、ピストンPを所定時間静止させる。本例の充填装置1においては、上述したように、ピストンPが溶融金属Mの液中に沈められた分、その分の溶融金属Mは、ピストンPの外周面とハウジングCの内周面との間の隙間へ移動するため、溶融金属Mの液面が上昇し、その結果、溶融金属Mの液面から深い位置で、被処理物Kが溶融金属Mに浸漬された状態となる。したがって、ピストンPの下端面と被処理物Kとが接触し、溶融金属Mと被処理物K及びピストンPの下端面との濡れ性の悪さによって、被処理物Kの被処理面で溶融金属Mが弾かれる力が強くなったとしても、被処理面上で溶融金属Mが膜切れする状態になり難い。
Then, with the lower end surface of the piston P pressed against the surface to be processed K, the piston P is stationary for a predetermined time. In the
尚、被処理物Kの被処理面にピストンPの下端面を押し付けている間も、第1ガス供給機構14によるガス加圧は継続しておくことが好ましい。このようにすることで、充填する力が維持されるとともに、上述した膜切れをより効果的に防止することができる。
Note that it is preferable to continue the gas pressurization by the first
ついで、ピストンPの下端面を被処理物Kの被処理面に押し付けた状態で、制御弁15bを開くとともに、制御弁14cを開いて、微小空間内に充填しきれない余剰溶融金属を溶融金属回収部15aへと回収する(図9参照)。余剰溶融金属を回収しなければ、後述の冷却後、余剰溶融金属MがピストンPとハウジングCとの間で硬化してピストンPの進退動作が妨げられる、或いは、被処理物Kと処理室2の内壁面とが固着するなどの問題が生じ、また、処理室2内に大量の金属が残留してしまう。ただし、ピストンPの下端面と被処理物Kの被処理面との間にガスが入ると充填不良が発生するため、余剰溶融金属を処理室2内から全て除去することはせず、ピストンPの下端部の外周面とハウジングCの内周面との間の隙間には溶融金属Mを残した状態としておくことが好ましい。尚、この隙間に残す溶融金属Mの分量は、被処理物K及びピストンPの下端面と溶融金属Mとの濡れ性や、隙間の大きさに応じて決めることが好ましい。
Next, in a state where the lower end surface of the piston P is pressed against the surface to be processed K, the
そして、余剰溶融金属Mを回収した後、制御弁14c及び制御弁15bを閉じ、溶融金属Mの温度が融点以下となるまで冷却し、微小空間内に充填された溶融金属Mが冷却硬化するまで待機する。しかる後、制御弁14bを閉じて、処理室2内へのガスの供給を停止するとともに、制御弁16bを閉じて、隙間空間へのガスの供給を停止する。
Then, after recovering the excess molten metal M, the
その後、図10に示すように、押付機構5を作動させてピストンPを上昇させるとともに、昇降機構4によって保持台Hを下降させることにより、処理室2を開放する。そして、制御弁10bを閉じ、真空ポンプ10aの作動を停止させて、金属充填処理を終えた被処理物Kを取り出し、これから金属充填処理を行う新たな被処理物Kと入れ替え、図2〜図10に示した手順を繰り返し、被処理物Kに金属充填処理を施していく。
Thereafter, as shown in FIG. 10, the
ここで、本例の充填装置1においては、第1シール機構6の環状シール部材6aを取付部材6bに焼き付け、同様に、第2シール機構7の環状シール部材7aも取付部材(図示せず)に焼き付けているため、単にOリングを装着する場合と異なり、処理室2を開放する際に、環状シール部材6a,7aがそれぞれ被処理物KやハウジングCに付着して外れてしまうといった問題が生じることもない。したがって、処理室2を開放した際に、Oリングの取り付け作業を行う必要がなく、上記金属充填処理を効率良く連続的に施していくことができる。
Here, in the
また、第1シール機構6及び第2シール機構7の取付部材がそれぞれ保持台H及びハウジングCに着脱自在に取り付けられている。これにより、環状シール部材6a,7aが劣化して交換が必要になったとしても、環状シール部材6a,7aを焼き付けた別の取付部材をストックしておくことで、取付部材を取り換えるだけで環状シール部材を新しいものに交換することができ、環状シール部材を保持台HやハウジングCに直接焼き付けたような場合と比較して、メンテナンス性が大幅に向上している。
Further, attachment members of the
以上のように、本例の充填装置1によれば、保持台HとハウジングCとの間に第1シール機構6を設けて両者の間の気密性を向上させていることにより、保持台HとハウジングCとの間から空気が流入するのを防止して、被処理物Kと保持台Hとの間を略真空状態にまで減圧することが可能となり、被処理物Kの上下間において圧力差が生じるのを防止することができる。更に、処理室2内の減圧を開始する前に、保持室3の内壁面と被処理物Kの外周面との間、即ち、前記隙間空間を予め減圧するようにしているため、隙間空間から保持台Hの上面と被処理物Kの下面との間へ空気が漏れることもなく、被処理物Kの下面側の真空度が維持されるので、処理室2内の減圧を素早く開始することができる。
As described above, according to the filling
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明が採り得る態様は何らこれらに限定されるものではない。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the aspect which this invention can take is not limited to these at all.
上例では、電極の形成を目的とした微小空間内への溶融金属の充填に充填装置を用いる態様としたが、微小空間内に充填する液体はこれに限られるものではなく、目的に応じて適宜選択することができる。 In the above example, the filling device is used for filling the molten metal into the minute space for the purpose of forming the electrode, but the liquid filling the minute space is not limited to this, and depending on the purpose It can be selected appropriately.
また、上例においては、第3減圧機構12を設けて、隙間空間を減圧するようにしているが、当該隙間空間が十分に小さいなど、処理室2の減圧に大きな影響を及ぼすことがない場合には、当該第3減圧機構12は必ずしも設ける必要はない。また、第3減圧機構12の真空ポンプ12aの代わりに、第1減圧機構10の真空ポンプ10aを配管23に接続するようにして、部品点数の削減を図るようにしても良い。
In the above example, the
また、上例の充填装置1は、第1シール機構を保持台に取り付ける構成としたが、これに限られるものではなく、第1シール機構をハウジングに取り付けるようにしても良い。このように構成された充填装置30について、図11を参照して以下説明する。尚、充填装置1の構成と同一の構成要素については、同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。
Moreover, although the filling
図11に示すように、この充填装置30は、保持台H、ハウジングC’、昇降機構31、第1減圧機構10、第2減圧機構11、第3減圧機構12、溶融金属供給機構13、第1ガス供給機構14及び制御装置17から構成されている。
As shown in FIG. 11, the filling
前記ハウジングC’は、下端面に開口した断面視段付き形状の凹部が形成されており、当該凹部は、下端側に形成され、保持室3となる大径部と、上端側に形成され、処理室2となる小径部とを有している。また、ハウジングC’は、その下端側の外周部に第1シール機構6が着脱自在に設けられている。
The housing C ′ is formed with a recessed portion having a stepped shape in cross section that is opened at the lower end surface, the recessed portion is formed on the lower end side, and is formed on the large diameter portion serving as the holding
尚、前記第2減圧機構11の真空ポンプ11aと処理室2内とを接続する配管22は、前記ハウジングC’の上面と当該ハウジングC’に形成された凹部の底面とを貫通して設けられている。また、前記第1ガス供給機構14は、配管25a’によって前記配管22に接続されている。
A
この充填装置30においては、保持台H上に被処理物Kを載置し、第1減圧機構10を作動させて、保持台Hの上面と被処理物Kの下面との間の減圧を開始した後、昇降機構31によってハウジングC’を下降させることにより、処理室2が形成されるとともに、保持室3内に被処理物Kが配置される。
In the filling
次に、第3減圧機構12によって隙間空間の減圧を行ってから第2減圧機構11によって処理室2内を略真空状態にまで減圧する。しかる後、溶融金属供給機構13によって処理室2内に溶融金属Mを供給する。
Next, after the decompression of the gap space is performed by the
その後、第2減圧機構11による処理室2内の減圧を停止するとともに、第1ガス供給機構14によって処理室2内に不活性ガスを供給し、差圧充填によって溶融金属Mを微小空間内に充填する。
Thereafter, the decompression of the
このように、充填装置30においても、第1シール機構6を設けたことによって保持台HとハウジングC’との間の気密性が高められており、これにより、外部からの空気の流入が効果的に防止され、保持台Hの上面と被処理物Kの下面との間を略真空状態まで減圧することができ、被処理物Kの上下間における圧力差をなくすことができる。また、処理室2内の減圧を開始する前に、予め隙間空間を減圧するようにしているため、処理室2内を効率良く短時間で略真空状態まで減圧することができる。
Thus, also in the filling
また、充填装置1,30においては、ハウジングの下端部に凹部を設けて保持室が形成されているが、図12に示す充填装置40のように、保持台Hに凹部を設けて保持室を形成するようにしても良い。
Further, in the
更に、充填装置1,30,40においては、ハウジングと被処理物との間に第2シール機構を設けるようにしているが、保持台の上面と被処理物の下面との間に第2シール機構を設けるようにしても良い。尚、この場合には、第2シール機構によって保持台の上面と被処理物の下面との間の気密性が確保されるため、被処理物の上下間の圧力差が生じるのが防止されており、隙間空間に溶融金属が流入する虞があるが、第2シール機構によって、隙間空間から被処理物裏面と保持台上面との間に溶融金属が廻り込むのが防止される。また、ハウジングと保持台との間に第1シール機構が設けられているため、隙間空間から装置外へと溶融金属が流出するのも防止される。
Further, in the
また、充填装置1,30,40においては、第1ガス供給機構14によって処理室2内に供給された溶融金属Mを加圧するようにしているが、前記微小空間内に充填する液体と被処理物との濡れ性が良く、液体が微小空間内に充填され易いような場合には、必ずしも処理室2内に供給された液体を加圧するようにしなくとも良い。
In addition, in the
1 充填装置
2 処理室
3 保持室
4 昇降機構
5 押付機構
6 第1シール機構
6a 環状シール部材
6b 取付部材
7 第2シール機構
7a 環状シール部材
10 第1減圧機構
11 第2減圧機構
12 第3減圧機構
13 溶融金属供給機構
14 第1ガス供給機構
15 溶融金属回収機構
16 第2ガス供給機構
17 制御装置
H 保持台
C ハウジング
P ピストン
K 被処理物
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記被処理物が保持される保持面を有する第1本体、及び該第1本体に保持される被処理物の表面と対向するように配設された第2本体からなる処理部本体であって、前記被処理物が前記第1本体の保持面に保持され、且つ前記第1本体と第2本体とが接合した状態において、その内部に、前記被処理物が収容される空間である保持室が形成されると共に、該保持室に隣接する空間であって、前記保持室内に収容された前記被処理物の前記処理領域全域が曝される空間である処理室が形成される処理部本体と、
前記第1本体及び第2本体の内の少なくとも一方を、他方に対し接近、離反する方向に移動させる移動機構と、
前記処理室内に液体を供給する液体供給機構と、
前記被処理物の裏面と、前記第1本体の保持面との間を減圧する第1減圧機構と、
前記処理室内を減圧する第2減圧機構とを備え、
前記被処理物が保持面に保持された状態で、前記移動機構により、前記第1本体及び第2本体を相互に接近させ、前記第1本体と第2本体とを接合させることにより、前記第2本体は、前記被処理物表面の前記処理領域よりも外側の周域と対向する当接面が、前記被処理物表面の前記処理領域よりも外側の前記周域に当接して、前記処理室と前記保持室とが画定されるように構成された充填装置において、
前記第1本体及び第2本体の内の少なくともいずれか一方の、他方と接合する面に第1シール機構を設け、
前記第1本体の前記保持面又は前記第2本体の前記当接面に第2シール機構を設け、該第2シール機構により、前記保持面と前記被処理物との間、又は前記当接面と前記被処理物との間をシールしたことを特徴とする充填装置。 A filling device for filling a liquid in a minute space formed in a treatment region inside the outer peripheral edge of the surface of the workpiece and formed to open to the surface,
A first body, and the first Ru treating body name from the second body disposed so as to face the surface of the object to be held to the body with the holding surface of the article to be treated is held Te, the processing object is held on the holding surface of the first body, in and a state where the first body and the second body are joined, in its interior, wherein a space in which the object to be processed is accommodated and held with the chamber is formed, a space adjacent to the holding chamber, the processing unit main body, wherein is housed in the holding chamber wherein a space in which the processing area the entire of the workpiece is exposed processing chamber is formed When,
A moving mechanism for moving at least one of the first main body and the second main body in a direction approaching and separating from the other;
A liquid supply mechanism for supplying a liquid into the processing chamber;
A first pressure reducing mechanism for reducing the pressure between the back surface of the object to be processed and the holding surface of the first main body;
A second decompression mechanism for decompressing the processing chamber,
In a state where the object to be processed is held on the holding surface, the first main body and the second main body are brought close to each other by the moving mechanism, and the first main body and the second main body are joined to each other. The two main bodies are configured such that a contact surface facing a peripheral area outside the processing area on the surface of the object to be processed is in contact with the peripheral area outside the processing area on the surface of the object to be processed. A filling device configured to define a chamber and the holding chamber;
Wherein the at least one of the first body and second body, set the first sealing mechanism on a surface to be joined with the other,
A second seal mechanism is provided on the holding surface of the first main body or the contact surface of the second main body, and the second seal mechanism allows the contact between the holding surface and the workpiece or the contact surface. A filling device in which a gap between the workpiece and the object to be processed is sealed .
前記充填装置は、前記空間を減圧する第3減圧機構を更に備えることを特徴とする請求項1記載の充填装置。 The holding chamber is configured so that a space is formed between the inner wall surface of the holding chamber and the outer peripheral surface of the object to be processed in a state where the object to be processed is accommodated inside and held on the holding surface. Has been
The filling device according to claim 1, further comprising a third decompression mechanism for decompressing the space.
前記第1本体及び第2本体の内の少なくとも一方に着脱自在に取り付けられた取付部材と、
前記取付部材に固着されたシール部材とからなることを特徴とする請求項1又は2記載の充填装置。 The first seal mechanism and the second seal mechanism are:
An attachment member detachably attached to at least one of the first body and the second body;
The filling device according to claim 1, comprising a sealing member fixed to the mounting member.
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