JPH10104564A - 焼成炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼成中に電子部品を精度よく水平に保持する
ことができるようにした焼成炉を提供する。 【解決手段】 加熱手段５３を備えた焼成チャンバー５
１内の所定位置に電子部品を配置するための保持フレー
ム５２は、水平支持部５２１と、水平支持部５２１を固
定した二本以上の支柱５２２とより、支柱５２２は、ガ
ラス中に微細結晶を析出させた結晶化ガラスのような２
×１０^-6／℃以下の熱膨張係数を有する材料で形成され
ている。電子部品は、液晶基板の組立に使用される二枚
のガラス基板１１，１２であり、熱硬化性樹脂を介在さ
せながら所定の位置関係で重ね合わせた二枚のガラス基
板１１，１２を加熱して、二枚のガラス基板１１，１２
の間のギャップが所定の大きさになるように熱硬化性樹
脂を硬化させるシール焼成が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、電子部品を所
定の高温に所定時間晒すための焼成炉に関し、特に電子
部品を水平に保持して加熱するタイプの焼成炉に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の製作に
は、所定の回路を形成した液晶基板を組み立てる組立工
程中に、二枚のガラス基板を所定のギャップを形成しな
がら重ね合わせてシールするギャップ出しシール工程が
存在する。図３は、このようなＬＣＤの製作におけるギ
ャップ出しシール工程の説明図である。

【０００３】まず、図３（１）に示すように、二枚のガ
ラス基板１１，１２はいずれも方形のものである。そし
て、一方のガラス基板１１には、図３に示すように熱硬
化性樹脂２が塗布されている。熱硬化性樹脂２は、液晶
封入用の開口となる部分を残して、ガラス基板１１の縁
に沿って周状に塗布される。塗布された熱硬化性樹脂２
の高さは、例えば３０〜４０μｍ程度である。このよう
な熱硬化性樹脂２の塗布は、スクリーン印刷機又はディ
スペンサー描画装置等を使用して行われる。

【０００４】次に、図３（２）に示すように、この二枚
のガラス基板１１，１２を重ね合わせ、まず、仮シール
を行う。仮シールは、二枚のガラス基板１１，１２の重
ね合わせの位置出しを行うものである。即ち、液晶ディ
スプレイは、二枚のガラス基板１１，１２の間に封入し
た液晶によって画像を形成するものであり、各ガラス基
板１１，１２の表面に形成された回路によって各画素が
構成されるので、二枚のガラス基板１１，１２は所定の
位置関係で重ね合わされる必要がある。具体的には、二
枚のガラス基板１１，１２は、１〜２μｍ程度の位置精
度で重ね合わされる。重ね合わせは、二枚のガラス基板
１１，１２を軽くプレスしながら位置出し機構を使用し
て行う。この際、熱硬化性樹脂２の高さは、１０μｍ程
度まで圧縮される。

【０００５】そして、図３（３）に示すように、仮シー
ルの後に本シールを行う。本シールは、二枚のガラス基
板１１，１２をさらにプレスしながら加熱し、熱硬化性
樹脂２を完全に硬化させる工程である。この際重要なこ
とは、二枚のガラス基板１１，１２の間のギャップの所
定の大きさに合わせていくこと、即ちギャップ出しを行
うことである。具体的には、本シールの終了時には、二
枚のガラス基板１１，１２の間のギャップが５〜６μｍ
程度の所定の大きさにするようにする。

【０００６】このように、ガラス基板１１，１２の組立
工程では、仮シールの際に板面方向の位置出しを行い、
本シールの際に板厚方向の位置出しを行うのである。本
明細書では、この本シール工程を、ギャップ出しシール
工程と呼ぶ。尚、熱硬化性樹脂２は、二枚のガラス基板
１１，１２を接着する接着材として機能するとともに、
二枚のガラス基板１１，１２との間に液晶を封入するた
めの「壁」を形成する部材としても機能する。

【０００７】本願発明は、上記ギャップ出しシール工程
に利用される技術に関するものである。図４は、ギャッ
プ出しシール工程を詳しく説明する図である。ギャップ
出しシール工程は、図４に示すような三つの工程（１）
（２）（３）に分けられる。まず、第一の工程（１）で
は、仮プレスした二枚のガラス基板１１，１２の間のギ
ャップ出しを行いながら、熱硬化性樹脂２の仮硬化を行
う。具体的には、二枚のガラス基板１１，１２をホット
プレス機３によって加圧加熱処理する。加圧の荷重は例
えば１ｋｇ／ｃｍ² 程度、加熱温度は例えば１２０〜１
３０℃程度である。このような加熱加圧処理を行うこと
によって、二枚のガラス基板１１，１２の間のギャップ
は、前述した５〜６μｍ程度の所定の大きさまで圧縮さ
れる。

【０００８】次に、第二の工程（２）では、仮硬化後の
ガラス基板１１，１２を本硬化用治具４に取り付ける。
本硬化用治具４は、二枚のガラス基板１１，１２より大
きな二枚のベース板４１，４２の間に二枚のガラス基板
１１，１２を挟み込み、ボルトとナット等を使用したカ
シメ機構４３により二枚のベース板４１，４２をかしめ
て二枚のガラス基板１１，１２を圧縮するよう構成され
ている。但し、この本硬化用治具４のカシメ圧力は、第
一の工程（１）の仮硬化の際の圧力よりも小さく、例え
ば０．５ｋｇ／ｃｍ² 程度とされる。

【０００９】そして、第三の工程（３）では、このよう
に本硬化用治具４に取り付けた二枚のガラス基板１１，
１２を焼成炉５に搬入して所定の温度まで加熱し、本硬
化を行う。焼成炉５内の温度は、例えば１８０℃程度と
され、二枚のガラス基板１１，１２を１．５〜２時間程
度焼成炉５内に配置して１８０℃の加熱を３０分程度維
持することで、熱硬化性樹脂２が完全に硬化し、ギャッ
プ出しシール工程が最終的に完了する。尚、この本硬化
を行う第三の工程（３）では、二枚のガラス基板１１，
１２を挟み込んだ本硬化用治具４を焼成炉５に複数搬入
し、バッチ処理が行われる。また実際には、保護シート
を介して二枚のガラス基板１１，１２の組を積み重ね、
複数組のガラス基板１１，１２を一括して本硬化用治具
４に取り付けて本硬化を行う場合が多い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の焼成炉
において、焼成中に二枚のガラス基板１１，１２に水平
に精度よく保持することが重要である。すなわち、二枚
のガラス基板１１，１２が傾くと、熱硬化性樹脂２が完
全には硬化していないので、二枚のガラス基板１１，１
２の位置ずれ（水平方向又は垂直方向のずれ）が生ずる
恐れがある。このような位置ずれが生ずると、位置ずれ
が生じた状態で熱硬化性樹脂２が硬化するので、位置出
しやギャップ出しの不良となり、製品として使用不可能
になってしまう。

【００１１】その他の電子部品の焼成においても、焼成
中に電子部品を水平に保持することが重要である場合が
ある。例えば、ある種の電子部品をコネクタ等に装着し
て焼成するような場合、電子部品が傾く結果、コネクタ
への装着部分に無理な力が加わって電子部品が歪んだ
り、焼成中にある程度軟化する部分を有する電子部品の
場合に電子部品が傾くことにより電子部品が変形して焼
成されてしまったりするような場合がある。

【００１２】本願の発明は、このような課題を解決する
ためになされたものであり、焼成中に電子部品を精度よ
く水平に保持することができるようにした焼成炉を提供
することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、電子部品を所定の高
温に所定時間晒すための焼成炉であって、焼成チャンバ
ーと、焼成チャンバー内の所定位置に電子部品を配置す
るための保持フレームと、焼成チャンバー内の所定位置
に配置された電子部品を加熱する加熱手段とを備え、前
記保持フレームは、電子部品を水平に支持する水平支持
部と、水平支持部を固定した二本以上の支柱とよりなる
ものであり、当該支柱は２×１０^-6／℃以下の熱膨張係
数を有する材料で形成されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明
は、熱硬化性樹脂を介在させながら所定の位置関係で重
ね合わせた二枚のガラス基板を加熱して、二枚のガラス
基板の間のギャップが所定の大きさになるようにしなが
ら熱硬化性樹脂を硬化させるシール焼成に使用される焼
成炉であって、焼成チャンバーと、焼成チャンバー内の
所定位置に前記二枚のガラス基板を配置するための保持
フレームと、焼成チャンバー内の所定位置に配置された
前記二枚のガラス基板を加熱する加熱手段とを備え、前
記保持フレームは、前記二枚のガラス基板を水平に支持
する水平支持部と、水平支持部を固定した二本以上の支
柱とよりなるものであり、当該支柱は２×１０^-6／℃以
下の熱膨張係数を有する材料で形成されているという構
成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項３
記載の発明は、上記請求項２の構成において、二枚のガ
ラス基板は、液晶ディスプレイの組立に使用される液晶
基板であるという構成を有する。また、上記課題を解決
するため、請求項４記載の発明は、上記請求項１，２又
は３の構成において、支柱は、ガラス中に微細結晶を析
出させた結晶化ガラスで形成されているという構成を有
する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。以下の説明では、従来の技術と同様に、
電子部品の例として、液晶ディスプレイの組立工程にお
ける仮硬化後の二枚のガラス基板の場合を採り上げる。
従って、本実施形態の焼成炉は、ギャップ出しシール工
程で使用されるものであり、本硬化用治具に取り付けら
れた二枚のガラス基板を焼成するものである。

【００１５】図１は、このような本願発明の実施形態に
係る焼成炉の概略構成を示す図である。図１に示す焼成
炉は、焼成チャンバー５１と、焼成チャンバー５１内の
所定位置に、上記本硬化用治具４に取り付けた二枚のガ
ラス基板１１，１２を配置するための保持フレーム５２
と、焼成チャンバー５１内の所定位置に配置された前記
二枚のガラス基板１１，１２を加熱する加熱手段５３と
を備えている。

【００１６】焼成チャンバー５１は、恒温槽を構成する
容器であり、外壁部分に断熱材を備えている。また、焼
成チャンバー５１は、二枚のガラス基板１１，１２の出
し入れのための不図示の扉を有している。また、加熱手
段５３は、焼成チャンバー５１内に配置された発熱源５
３１と、発熱源５３１を通って焼成チャンバー５１内に
風を循環させる送風機５３２などから構成されている。
このような構成により、焼成チャンバー５１の内部は、
例えば１８０℃程度の温度に維持されるようになってい
る。尚、温風の循環路上には、温風から塵埃を除去する
フィルター５４が配置されており、塵埃によるガラス基
板１１，１２の汚損が防止されるようになっている。

【００１７】そして、保持フレーム５２は、二枚のガラ
ス基板１１，１２を水平に支持する水平支持部５２１
と、水平支持部５２１を固定した二本以上の支柱５２２
とよりなるものである。この保持フレーム５２の構成
を、図２を使用してさらに詳しく説明する。図２は、図
１の焼成炉における保持フレームの構成を説明する斜視
概略図である。

【００１８】図１及び図２に示すように、水平支持部５
２１は断面Ｌ字状の部材であり、上記本硬化用治具４の
下側のベース板４１の両側の縁に沿って複数配置されて
いる。そして、各水平支持部５２１は、それぞれの支柱
５２２に固定されている。また、各支柱５２２には、補
強のため梁部材５２３が懸架されている。

【００１９】そして、本実施形態では、各支柱５２２
は、２×１０^-6／℃以下の熱膨張係数を有する材料で形
成されている。図４に示した従来の焼成炉では、支柱は
ステンレス又はアルミニウムで形成されているが、ステ
ンレスの熱膨張係数は１６．４×１０^-6／℃、アルミニ
ウムの熱膨張係数は２３×１０^-6／℃であるので、本実
施形態では、従来より１／８以下の熱膨張係数の材料を
使用することになる。

【００２０】このような材料の具体例としては、ガラス
中に微細結晶を析出させた結晶化ガラスがある。微細結
晶の大きさは１μｍ以下とすることが好ましく、結晶相
の熱膨張係数がマイナス又は極めて小さいため、ガラス
マトリックスの熱膨張と互いに打ち消し合うことによ
り、低熱膨張係数の材料となる。より具体的には、日本
電気硝子（株）製のネオセラムＮ−１１又はＮ−０等が
使用できる。

【００２１】尚、このような低熱膨張係数の材料は、支
柱５２２のみならず、水平支持部５２１や梁部材５２３
について使用することも可能であり、保持フレーム５の
熱変形を小さく抑えることで二枚のガラス基板１１，１
２の位置ずれを防止する効果がさらに改善される。

【００２２】次に、上記各構成に係る本実施形態の焼成
炉の動作について説明する。まず、従来の技術の欄で説
明したようにホットプレス機３により仮硬化が終了した
二枚のガラス基板１１，１２を、図４に示すように本硬
化用治具４に取り付ける。この状態で不図示の扉を開け
て本硬化用治具４を焼成チャンバー５１内に搬入し、保
持フレーム５上の所定位置に配置する。

【００２３】所定数の本硬化用治具４を配置した後、扉
を閉じ、加熱手段５２を動作させて焼成チャンバー５１
内に温風を送って温度上昇させる。そして、加熱手段５
２に設けた不図示の制御部によって焼成チャンバー５１
内の雰囲気温度を制御し、例えば１８０℃程度の温度に
維持されるようにする。この状態を１．５〜２時間程度
維持することで、熱硬化性樹脂が硬化する。

【００２４】その後、加熱手段５２の動作を停止させ、
焼成チャンバー５１内の温度が所定の温度以下になった
ら、本硬化用治具４を焼成チャンバー５１から取り出
す。そして、二枚のガラス基板１１，１２を本硬化用治
具４から取り外すと、ギャップ出しシール工程が完了す
る。

【００２５】上述した構成及び動作に係る本実施形態の
焼成炉においては、二枚のガラス基板１１，１２を保持
した保持フレーム５２の支柱５２２が、２×１０^-6／℃
以下の熱膨張係数を有する材料で形成されているので、
従来の焼成炉のように焼成中に二枚のガラス基板１１，
１２が傾くことがなく、二枚のガラス基板１１，１２に
位置ずれがギャップずれ生ずることがない。

【００２６】上述した実施形態の説明では、電子部品と
して液晶ディスプレイの組立に使用される二枚のガラス
基板１１，１２を採り上げたが、これ以外にも、多くの
ものが採用できる。例えば上述したギャップ出しシール
と同様な処理を行うものとしては、プラズマディスプレ
イ用のガラス基板が採用できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した通り、本願の各請求項の発
明によれば、焼成中に電子部品を精度よく水平に保持す
ることができる焼成炉が提供される効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施形態に係る焼成炉の概略構成を
示す図である。

【図２】図１の焼成炉における保持フレームの構成を説
明する斜視概略図である。

【図３】ＬＣＤの製作におけるギャップ出しシール工程
の説明図である。

【図４】ギャップ出しシール工程を詳しく説明する図で
ある。

【符号の説明】

５１ 焼成チャンバー ５２ 保持フレーム ５２１ 水平支持部 ５２２ 支柱 ５３ 加熱手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を所定の高温に所定時間晒すた
   めの焼成炉であって、焼成チャンバーと、焼成チャンバ
   ー内の所定位置に電子部品を配置するための保持フレー
   ムと、焼成チャンバー内の所定位置に配置された電子部
   品を加熱する加熱手段とを備え、 前記保持フレームは、電子部品を水平に支持する水平支
   持部と、水平支持部を固定した二本以上の支柱とよりな
   るものであり、当該支柱は２×１０^-6／℃以下の熱膨張
   係数を有する材料で形成されていることを特徴とする焼
   成炉。
2. 【請求項２】 熱硬化性樹脂を介在させながら所定の位
   置関係で重ね合わせた二枚のガラス基板を加熱して、二
   枚のガラス基板の間のギャップが所定の大きさになるよ
   うにしながら熱硬化性樹脂を硬化させるシール焼成に使
   用される焼成炉であって、 焼成チャンバーと、焼成チャンバー内の所定位置に前記
   二枚のガラス基板を配置するための保持フレームと、焼
   成チャンバー内の所定位置に配置された前記二枚のガラ
   ス基板を加熱する加熱手段とを備え、 前記保持フレームは、前記二枚のガラス基板を水平に支
   持する水平支持部と、水平支持部を固定した二本以上の
   支柱とよりなるものであり、当該支柱は２×１０^-6／℃
   以下の熱膨張係数を有する材料で形成されていることを
   特徴とする焼成炉。
3. 【請求項３】 前記二枚のガラス基板は、液晶ディスプ
   レイの組立に使用される液晶基板であることを特徴とす
   る請求項２記載の焼成炉。
4. 【請求項４】 前記支柱は、ガラス中に微細結晶を析出
   させた結晶化ガラスで形成されていることを特徴とする
   請求項１，２又は３記載の焼成炉。