JPH07201949A

JPH07201949A - 連続熱処理装置

Info

Publication number: JPH07201949A
Application number: JP35163593A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Iwatani; 伸雄岩谷
Original assignee: DENKOO KK; Denkoh Co Ltd
Current assignee: DENKOO KK; Denkoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【構成】炉内の放射加熱板３、放射冷却板４及び炉外
搬送機構14Ａ、14Ｂが、夫々所定のパターンで整列して
立設した基板支持ピン９を有して上下動し、その両側に
設置した駆動ビーム18が一定距離Ｌだけ前進後退して、
放射加熱板３及び放射冷却板４と駆動ビーム18とが交互
に動作することによって、駆動ビーム18のアーム18ａが
被処理物Ｗを搬送するように構成され、加熱手段及び冷
却手段が炉内における搬送機構の一部を兼ねるように連
続熱処理装置が構成される。【効果】基板支持ピンによって被処理物を支持しなが
ら熱処理するので、放射加熱板及び放射冷却板に被処理
物が直に接触することがなく、熱歪や亀裂を生じない。
また、基板支持ピンが点で被処理物を支えるので、接触
面積が小さく発塵が抑制されると共に、放射加熱板及び
放射冷却板が搬送機構の一部を兼ねるので、搬送機構が
簡素化され、更に冷媒による強制冷却によって降温が速
やかで炉体が短縮される。その結果、発塵のない良好な
雰囲気の中で熱処理された被処理物は歩留りが高く、高
品質で高い生産性が保証される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続熱処理装置に関
し、例えば、液晶表示装置用ガラス基板等の比較的低温
の熱処理を行うのに好適な連続熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】配向膜や偏向膜が形成された液晶表示装
置用ガラス基板や、セラミック基板にスクリーン印刷に
よって所定の回路パターンを形成して焼成される厚膜集
積回路或いは半導体部品等の電子部品の熱処理に際して
は、塵埃の付着によって電子部品の品質が甚だしく劣化
するので、清浄な雰囲気中で熱処理を行うことが必要で
ある。

【０００３】上記電子部品の熱処理には、伝導伝熱を利
用したホットプレート加熱方式、対流伝熱を利用した熱
風循環加熱方式、放射伝導を利用した遠赤外線放射加熱
方式がある。中でも、液晶表示装置用ガラス基板など比
較的低温(100℃以内）の熱処理には、比較的低コストで
塵埃付着による汚染が少ないとされるホットプレート方
式が最も多く採用されている。

【０００４】図10は、ホットプレート方式熱処理炉の一
例で、その炉体の一部の概略断面図である。この方式で
は、熱源に接触させなければ熱伝導しないので、被処理
物（ガラス基板）Ｗはホットプレート20に真空吸着して
加熱され、破線矢印に沿ってシャトル方式（ウォーキン
グビームの可動ビームにフックを取付けた方式、搬送機
構は図示省略）によって搬送方向Ｆへタクト搬送され
る。図示の如く、炉体は板状の被処理物Ｗに適応した低
い室内を形成し、横断面は長方形の外枠21と内枠22との
間に断熱材23を内蔵して構成され、室内の床面には炉長
全体にヒータを内設したホットプレート20が敷設されて
いる。

【０００５】このホットプレート加熱方式は、急速加熱
や急速冷却が可能である反面、ガラス基板Ｗがホットプ
レート20の表面へ接触する瞬間に、ガラス基板Ｗの全面
が同時に接触することは物理的に不可能であるため、接
触の瞬間に接触部と未接触部との間に温度勾配を生じ、
これによる熱歪によりガラス基板が割れたり、クラック
を生じ易い。また、ガラス基板をホットプレートに載せ
る瞬間や搬送のためのタクト動作時の接触の瞬間の発塵
や静電気の発生、搬送機構からの発塵による汚染等によ
る歩留りの低下が大きな問題となったのに加え、炉長が
長くなるという欠点もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来のホットプレート方式における欠点を排除し、被
処理物の熱処理時の発塵等のトラブルを抑制し、かつ、
熱処理が迅速になされる連続熱処理装置を提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、加熱部とこの
加熱部に接続する冷却部とからなり、前記加熱部内に被
処理物を加熱するための加熱手段が設けられ、前記冷却
部内に前記被処理物を冷却するための冷却手段が設けら
れ、前記加熱手段及び前記冷却手段に前記被処理物を支
持する小片が設けられ、前記加熱手段及び前記冷却手段
が、被処理物搬送機構の一部を構成している連続処理装
置に係る。

【０００８】本発明において、加熱手段及び冷却手段が
上下動し、これら加熱手段及び冷却手段と、前進、後退
する被処理物搬送手段とにより、被処理物搬送機構が構
成され、前記被処理物が前記加熱手段及び前記冷却手段
と前記搬送手段とに交互に支持されて搬送されることが
好ましい。

【０００９】また、本発明において、加熱手段及び冷却
手段が板状を呈し、前記加熱手段に遠赤外線放射材層が
設けられ、前記冷却手段に遠赤外線吸収材層が設けら
れ、遠赤外線放射により前記被処理物が加熱され、遠赤
外線吸収により被処理物が冷却されることが好ましい。

【００１０】更に、本発明において、冷却手段に、冷媒
液を導通する冷媒液導通路が設けられていることが好ま
しい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００１２】図１は、装置の要部概略断面図（搬送機構
の一部を図示省略）、図２は図１におけるII−II線断面
図、図３は同じく III−III 線断面図である。

【００１３】熱処理装置は、加熱部10及び冷却部11で装
置の主要部を構成し、加熱部10の搬入口15にはガスカー
テン部12が設置され、冷却部11の搬出口16にもガスカー
テン部13が設置されている。被処理物Ｗは進行方向Ｆに
沿って搬入口15から入り、搬出口16から搬出されるまで
の間に加熱部10及び冷却部11を通過し、この通過中に熱
処理が施される。

【００１４】加熱部10の炉体１は外枠１ａと内枠１ｂと
の間に断熱材17を内蔵した薄形の方形となっている。炉
体１の下寄り中央部には放射加熱板３が設けられ、同加
熱板の上面には多数の基板支持ピン９が整列して立設さ
れている。炉体１の搬入口15にはガスカーテン部12が連
設され、外気と炉体内部の雰囲気とを遮断している。同
部に示す下向きの矢印はガスの噴出を表している。

【００１５】搬入口15側の外部には炉外搬送機構14Ａが
被処理物を炉内へ搬入するために接続し、炉外搬送機構
14Ａの上面にも基板支持ピン９が整列して立設され、後
述する炉内搬送機構と連動して被処理物を搬送するよう
になっている。

【００１６】炉体１の上記搬入口15と反対側には冷却部
11の冷却炉体２が延設され、その先端にはガスカーテン
部13が設けられ、矢印方向にガスが噴出し、外気の侵入
を遮断している。冷却炉体２にはその下寄り中央部に放
射冷却板４が設けられ、同冷却板の上面にも多数の基板
支持ピン９が整列して立設されている。更に、同冷却板
の先端には炉外へ被処理物を搬出するための炉外搬送機
構14Ｂが接続し、この上面にも基板支持ピン９が整列し
て立設されている。

【００１７】そして、上記した搬入側の炉外搬送機構14
Ａ、放射加熱板３、放射冷却板４、及び搬出側の炉外搬
送機構14Ｂに夫々立設された基板支持ピン９は全てが同
一の高さで立設されている。これら基板支持ピン９の材
料には石英が好ましく用いられる。

【００１８】図３は、図１の III−III 線断面図であ
る。図２により明らかなように、基板支持ピン９は８個
で一つの被処理物Ｗを支えている。そして、これら各基
板支持ピン９は一定の配置パターンで整列して立設され
ている。被処理物Ｗの横送りは、左右に設けた駆動ビー
ム18によってなされる。駆動ビーム18の上部には、夫々
内側へ突出したアーム18ａが設けられ、その先端は被処
理物Ｗの縁の下側に位置している。これらの位置関係
は、図３がこれを表している。

【００１９】駆動ビーム18は、加熱部10及び冷却部11の
炉体を貫通して、この前後の副搬送機構14Ａ、14Ｂにま
で伸びており、図２に示す被処理物Ｗの幅ｌ₁と被処理
物Ｗのピッチ間隔ｌ₂との合計Ｌだけの距離を前後に移
動を繰り返す（駆動機構は図示省略）ようになってい
る。一方、被処理物Ｗを載置するための基板支持ピン９
を立設した放射加熱板３、放射冷却板４及び炉体前後の
炉外搬送機構14Ａ、14Ｂは、上下にのみ駆動（駆動機構
は図示省略）するようになっている。従って、この上下
動と駆動ビーム18の前後動が交互に反復することによ
り、被処理物Ｗは放射加熱板３又は放射冷却板４と駆動
ビーム18とに交互に支持されて搬送される。

【００２０】次に、この一連の動作を図４により説明す
る。同図は放射加熱板３の部分で代表して駆動部の位置
関係と駆動機構を表したものであり、（ａ）は断面図、
（ｂ）は正面図である。図４（ａ）に示すように、放射
加熱板３は実線で示す下限位置と仮想線で示す上限位置
の間（約10mm）を上下動する。そして、その下限位置は
駆動ビーム18のアーム18ａよりも下がり、上限位置はア
ーム18ａより上に上がる。

【００２１】このような放射加熱板の上下動により、こ
れに立設された基板支持ピン９に載置された被処理物Ｗ
は、放射加熱板３が下限位置へ下がりながらアーム18ａ
へ載せ替えられ、また、上限位置へ移動しながら放射加
熱板３へ載せ替えられる。

【００２２】このようにして、被処理物Ｗがアーム18ａ
に載せ替えられたときに、駆動ビーム18は図４（ｂ）に
示す距離Ｌだけ前進し、これに載置された被処理物Ｗも
Ｌ距離だけ前進する。駆動ビーム18が前進し終わったと
きに放射加熱板３が上昇移動しながらアーム18ａに載置
された被処理物Ｗを受け取り、放射加熱板３が上限位置
に達したときに駆動ビーム18はＬ距離だけ後退し元の位
置へ戻る。次に、放射加熱板３が下降しながら被処理物
Ｗをアーム18ａに載せ替える。このような相互の動作の
繰り返しによって、被処理物Ｗは搬送されながら熱処理
される。

【００２３】以上のように駆動ビーム18を主搬送手段と
すれば、放射加熱板３は副搬送手段とも言え、同じよう
に動作する放射冷却板４も副搬送手段ということにな
り、加熱又は冷却の熱処理手段が搬送機構の一部をも兼
ねているのが本例の大きな特徴である。

【００２４】本例のもう一つの大きな特徴は、遠赤外線
放射材により被処理物Ｗの熱を吸収し被処理物を冷却さ
せることである。また、加熱も同じく遠赤外線放射材を
介して熱源の熱エネルギーを放射して被処理物を加熱し
ている。図５は図１におけるＶ部の拡大断面図、図７は
同じく VII部の拡大断面図であり、これらの部分の構造
を示したものである。

【００２５】図５に示すように、内部に面状ヒータ７を
内蔵し、その両側をアルミニウム板５で挟んだ構造と
し、上面にはアルミナとジルコニアとを主成分とする遠
赤外線放射（吸収）材層６が形成されて放射加熱板３が
構成されている。そして、面状ヒータ７は図６に示す如
く、鉄−クロムやニッケル−クロムの合金板状体をエッ
チングにより蛇行形状にパターニングしマイカで包んだ
ものであり、図示しない電源から通電される。

【００２６】他方、放射冷却板４は図７に示すように、
アルミニウム板19の内部に冷媒液循環パイプ８を内設
し、上面には遠赤外線（放射）吸収材層６が形成されて
いる。そして循環パイプ８は図８に示すように放射冷却
板４の内部を蛇行している。冷媒用液としては水が用い
られ、図示しない循環機構によって循環している。本例
では、熱処理温度が高温ではないので、冷媒液としては
水で充分である。

【００２７】かくして、加熱部10の炉体１の中へ搬入さ
れる被処理物Ｗは、放射加熱板３の遠赤外線放射（吸
収）材層６を経由して放射される遠赤外線（電磁波）を
吸収し、熱エネルギーに変換して加熱される。加熱部10
における加熱温度は 100℃±３℃で、５分間加熱され
る。即ち、 100℃領域の通過に５分間を要し、続いて冷
却部11の炉体２へ搬送される。冷却部11においては、加
熱された被処理物Ｗの熱は冷却放射板の遠赤外線（放
射）吸収材層６に吸収されて被処理物Ｗが冷やされる。
即ち、遠赤外線放射吸収材層６は遠赤外線の放射と吸収
との両機能を備えている。

【００２８】このようにして熱処理装置内へ被処理物を
搬入し、所定の熱処理を施して搬出する一連の搬送は、
基板支持ピンによる点の支えと、一括して前送りする駆
動ビームとによって行われるので、接触面積が少なくて
摺動する部分がなく、搬送時の発塵は皆無に近い。更
に、搬入口及び搬出口に設けたガスカーテンによって内
気と外気との交流が遮断されるので炉内の清浄度は大幅
に向上する。また、加熱板に被処理物が直に接触するの
ではなく、一定の距離を保つことによって熱歪も発生し
ない。

【００２９】図９は、本例による熱処理のデータを示す
温度グラフである。図示のとおり、被処理物１枚当たり
の熱処理の所要時間は７分であって極めて短い。因に、
被処理物は液晶表示用ガラス基板（寸法は 320mmｗ、 3
00mmｌ、 1.1mmｔ）の熱処理に適用し、設備電力は３相
200Ｖ、12KVＡ（平均消費電力４KW）により、処理量は
３枚／分であり、高い生産性を示している。

【００３０】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明の技術的思想に基いて上記の実施例に種々の変形を加
えることができる。

【００３１】例えば、遠赤外線の放射はヒータ熱を受け
てこれを遠赤外線として放射するほか、遠赤外線放射材
に直接通電して昇温することにより遠赤外線を放射する
こともできる。更に、光熱変換素子としてコバルト−ニ
ッケル合金の薄膜（蒸着膜）を使用することもできる。

【００３２】また、熱処理装置を構成する各部の形状や
材料は、他の適宜の形状、材料としてもよい。また、液
晶表示装置用ガラス基板以外の熱処理にも本発明を同様
に適用することができる。

【００３３】

【発明の作用効果】本発明は、加熱手段及び冷却手段に
夫々設けられた小片に被処理物が支持されるので、被処
理物は加熱手段及び冷却手段の面に直接接触しないの
で、熱による歪や亀裂発生のおそれがなく、塵埃発生の
おそれもない。

【００３４】更に、加熱手段及び冷却手段が前記小片を
介して被処理物を支持することと、加熱手段及び冷却手
段が被処理物搬送機構の一部を構成することとにより、
被処理物と加熱手段及び冷却手段との距離を小さく保つ
ことができる。その結果、被処理物の昇温及び降温を速
やかにでき、熱処理時間を短縮でき、生産性を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例による熱処理装置の要部概略断面図であ
る。

【図２】同図１のII−II線断面図である。

【図３】同図１の III−III 線断面図である。

【図４】同駆動機構の説明図であり、同図（ａ）は断面
図、同図（ｂ）は正面図である。

【図５】同図１におけるＶ部の拡大断面図である。

【図６】同放射加熱板に蛇行内設されている面状ヒータ
の概略平面図である。

【図７】同図１における VII部の拡大断面図である。

【図８】同放射冷却板に蛇行内設されている冷媒循環パ
イプの概略平面図である。

【図９】同熱処理データを示す時間−温度のグラフであ
る。

【図10】従来例によるホットプレート方式熱処理炉の概
略図である。

【符号の説明】

１、２・・・炉体３・・・放射加熱板４・・・放射冷却板５、19・・・アルミニウム板６・・・遠赤外線放射吸収材層７・・・面状ヒータ８・・・冷媒循環パイプ９・・・基板支持ピン 10・・・加熱部 11・・・冷却部 12、13・・・ガスカーテン部 14Ａ、14Ｂ・・・炉外搬送機構 15・・・搬入口 16・・・搬出口 17・・・断熱材 18・・・駆動ビーム 18ａ、18ｂ・・・アームＦ・・・進行方向ｌ₁・・・被処理物長さｌ₂・・・ピッチ間隔Ｌ・・・駆動ビームの前後動距離Ｗ・・・被処理物（液晶表示用ガラス基板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/22 ５０１Ａ 21/324 ＤＨ０５Ｋ 3/12 Ｂ 7511−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱部とこの加熱部に接続する冷却部と
からなり、前記加熱部内に被処理物を加熱するための加
熱手段が設けられ、前記冷却部内に前記被処理物を冷却
するための冷却手段が設けられ、前記加熱手段及び前記
冷却手段に前記被処理物を支持する小片が設けられ、前
記加熱手段及び前記冷却手段が、被処理物搬送機構の一
部を構成している連続処理装置。
【請求項２】加熱手段及び冷却手段が上下動し、これ
ら加熱手段及び冷却手段と、前進、後退する被処理物搬
送手段とにより、被処理物搬送機構が構成され、前記被
処理物が前記加熱手段及び前記冷却手段と前記搬送手段
とに交互に支持されて搬送される、請求項１に記載され
た連続熱処理装置。
【請求項３】加熱手段及び冷却手段が板状を呈し、前
記加熱手段に遠赤外線放射材層が設けられ、前記冷却手
段に遠赤外線吸収材層が設けられ、遠赤外線放射により
被処理物が加熱され、遠赤外線吸収により前記被処理物
が冷却される、請求項１又は２に記載された連続熱処理
装置。
【請求項４】冷却手段に、冷媒液を導通する冷媒液導
通路が設けられている、請求項１、２又は３に記載され
た連続熱処理装置。