KR101363273B1

KR101363273B1 - 접합장치 및 접합방법

Info

Publication number: KR101363273B1
Application number: KR1020120047971A
Authority: KR
Inventors: 슈헤이 와다; 와타루 나카지마; 시게키 야마네
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2014-02-13
Also published as: CN102832148A; JP2013000749A; JP5423997B2; KR20120138631A; CN102832148B

Abstract

간이한 구성으로 씰부의 수명의 저하를 방지하고, 나아가서는 장치의 가동율의 저하를 방지할 수 있는 접합장치 및 접합방법을 제공한다.
가압 기구(14)와, 가압 기구(14)로부터의 가압력의 작용 방향으로 복수 배치되고 내부에 열원을 가지는 열반부(26)와, 열반부(26)의 측방에 마련된 프레임(30)과, 가압력의 작용 방향으로 인접하는 열반부끼리가 서로 겹쳐 쌓임으로써 상기 열반부간에 형성된 진공 챔버(C)를 가지고, 진공 챔버(C) 내에서 맞붙임용 기재끼리를 열반부(26)에 의해 열압착시켜 접합하는 접합장치(10)로서, 열반부(26)와 프레임(30) 사이에 마련되고 진공 챔버(C)를 기밀하게 봉지하는 씰부(34)와, 프레임(30)에 마련되고 프레임(30) 및 씰부(34)를 냉각하기 위한 프레임 냉각부(38)를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

접합장치 및 접합방법{BONDING APPARATUS AND BONDING METHOD}

본 발명은 예를 들면 판상(板狀) 또는 박상(箔狀)의 맞붙임용 기재를 열압착에 의해 접합시키는 접합장치 및 접합방법에 관한 것이다.

종래부터, 상·하 치구(治具)를 결합시키기 위한 실린더와 격실(隔室) 내에서 소정의 프레스 가공을 행하는 실린더를 별도의 것으로 하고, 상·하 치구의 결합은 맞댐 밀착, 즉 수평면 접합에 의해 행하고, 상·하 치구의 결합에 의해 형성되는 격실 내의 배큐밍(vacuuming)을 행하는 동시에, 고진공하에서 상 치구를 이것과 밀착하는 하 치구와 함께 강하시킴으로써, 소정의 프레스 가공을 행하도록 한 프레스 장치가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

상기 프레스 장치에 의하면, 상·하 치구의 결합에 의해 형성되는 격실 내를 용이하게 고진공으로 할 수 있어, 슬라이딩면의 패킹 씰 홈 부분을 정밀한 고압축 치수로 좁혀도 씰용 그리스가 어긋나거나, 씰 패킹의 손모(損耗)나 변형 등도 생기지 않고, 격실 내를 신속히 고진공도로 높여 제품 중의 완전 탈기를 행할 수 있으며, 예를 들면 고진공하에서의 저압 프레스 가공도 가능하다고 되어 있다.

일본국 공개특허공보 2002-96199호

그러나 씰 패킹이 고온에 노출되기 때문에 설정 온도에 따라서는 씰 패킹의 제품 수명이 저하한다. 이 때문에, 씰 패킹의 빈번한 교환이 필요해져 프레스 장치의 가동율이 저하하는 문제가 있다. 또한 씰 패킹의 빈번한 교환에 수반하여 프레스 장치의 러닝 코스트가 높아지는 문제도 있다.

그리하여, 본 발명은 간이한 구성으로, 씰부의 수명의 저하를 방지하고, 나아가서는 장치의 가동율의 저하를 방지할 수 있는 접합장치 및 접합방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1의 발명은 가압 기구와, 상기 가압 기구로부터의 가압력의 작용 방향으로 복수 배치되고, 내부에 열원을 가지는 열반부와, 상기 열반부의 측방에 마련된 프레임과, 상기 가압력의 작용 방향으로 인접하는 상기 열반부끼리가 서로 겹쳐 쌓임으로써 상기 열반부간에 형성된 진공 챔버를 가지며, 상기 진공 챔버 내에서 맞붙임용 기재끼리를 상기 열반부에 의해 열압착시켜 접합하는 접합장치로서, 상기 열반부와 상기 프레임 사이에 마련되고, 상기 진공 챔버를 기밀(氣密)하게 봉지(封止)하는 씰부와, 상기 프레임에 마련되며, 상기 프레임 및 상기 씰부를 냉각하기 위한 프레임 냉각부를 가지는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 프레임은 제1변부와, 제1변부에 대향하는 제2변부와, 제1변부의 한쪽의 단부와 제2변부의 한쪽의 단부를 접속하는 제3변부와, 제1변부의 다른 쪽의 단부와 제2변부의 다른 쪽의 단부를 접속하는 제4변부에 의해 프레임상으로 구성되고, 상기 프레임 냉각부는 상기 제1변부의 중앙부에 마련된 복수의 냉각수 유입부와, 상기 제2변부의 중앙부에 마련된 복수의 냉각수 유출부와, 상기 제1변부로부터 상기 제3변부를 경유하여 상기 제2변부에 이르고 한쪽의 상기 냉각수 유입부와 한쪽의 상기 냉각수 유출부를 접속하는 제1냉각수로와, 상기 제1변부로부터 상기 제4변부를 경유하여 상기 제2변부에 이르고 다른 쪽의 상기 냉각수 유입부와 다른 쪽의 상기 냉각수 유출부를 접속하는 제2냉각수로를 가지는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 열반부는 제1의 변과, 상기 제1의 변에 대향하는 제2의 변과, 상기 열반부를 냉각하기 위한 열반 냉각부를 가지고, 상기 열반 냉각부는 상기 제1의 변의 중앙부에 마련된 복수의 냉각수 유입부와, 상기 제1의 변의 양단부에 마련된 복수의 냉각수 유출부와, 상기 제1의 변과 상기 제2의 변 사이를 왕복하면서 한쪽의 상기 냉각수 유입부와 한쪽의 상기 냉각수 유출부를 접속하는 제1냉각수로와, 상기 제1의 변과 상기 제2의 변 사이를 왕복하면서 다른 쪽의 상기 냉각수 유입부와 다른 쪽의 상기 냉각수 유출부를 접속하는 제2냉각수로를 가지는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 프레임에 마련되고, 상기 프레임의 온도를 검출하기 위한 온도 검출부와, 상기 프레임 냉각부에 대하여 냉각수를 유입, 또는 유입을 정지하는 개폐 밸브와, 상기 온도 검출부에 의해 상기 프레임의 온도가 제1의 온도 이상인 것이 검출되었을 경우에, 상기 개폐 밸브를 열어 상기 프레임 냉각부로 냉각수를 유입하고, 상기 온도 검출부에 의해 상기 프레임의 온도가 상기 제1의 온도보다도 낮은 제2의 온도 이하인 것이 검출되었을 경우에, 상기 개폐 밸브를 닫아 상기 프레임 냉각부에의 냉각수의 유입을 정지하는 제어부를 가지는 것이 바람직하다.

제2의 발명은 진공 챔버 내에서 맞붙임용 기재끼리를 가열 가압하여 접합하는 접합방법으로서, 상기 맞붙임용 기재끼리의 외측의 양 주면에 열원을 가지는 열반부를 배치하고, 상기 맞붙임용 기재 및 상기 열반부의 측방을 둘러싸도록 프레임을 배치하며, 상기 열반부와 상기 프레임 사이에 씰부를 마련함으로써, 상기 맞붙임용 기재의 주위에 밀폐 공간을 형성하는 스텝과, 상기 밀폐 공간을 배큐밍함으로써 진공 챔버를 형성하는 스텝과, 상기 프레임 및 상기 씰부를 냉각하는 동시에, 상기 열반부에 의해 상기 맞붙임용 기재를 가열 가압하는 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 접합방법이다.

이 경우, 상기 진공 챔버 내에서 상기 맞붙임용 기재끼리를 가열 가압한 후, 상기 열반부를 냉각하는 동시에 상기 프레임을 냉각하는 스텝을 포함한 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 진공 챔버 내에서 맞붙임용 기재끼리를 열압착시키고 있을 때에 상기 프레임의 온도를 검출하고, 상기 프레임의 온도가 제1의 온도 이상인 것이 검출되었을 경우에, 상기 프레임 및 상기 씰부의 냉각을 개시하여, 상기 프레임의 온도가 제2의 온도 이하인 것이 검출되었을 경우에, 상기 프레임 및 상기 씰부의 냉각을 정지하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 간이한 구성으로 씰부의 수명의 저하를 방지하고, 나아가서는 장치의 가동율의 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 접합장치의 열반부가 겹쳐지기 전의 상태를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시형태에 따른 접합장치의 열반부가 겹쳐진 후의 상태를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시형태에 따른 접합장치의 열반부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시형태에 따른 접합장치의 열반부를 유지하는 프레임의 구성도이다.
도 5는 도 4의 Y1-Y2 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시형태에 따른 접합장치의 진공 챔버를 형성하는 열반부의 열수축을 나타낸 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시형태에 따른 접합장치의 열반부를 유지하는 프레임의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시형태에 따른 접합장치의 열반부의 구성도이다.

본 발명의 제1실시형태에 따른 접합장치 및 접합방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

(접합장치)

접합장치에 대하여 설명한다. 접합장치는 맞붙임용 기재끼리를 열압착에 의해 접합시키는 장치이다. 또한 맞붙임용 기재는 맞붙임 전의 기판이며, 웨이퍼나 집합 기판 외에, 개편화(個片化)된 자(子)기판도 포함된다. 본 실시형태의 접합장치로 복수의 맞붙임용 기판을 맞붙여 복합 기판을 제작한다. 복합 기판을 제작하기 위한 맞붙임용 기재는 이종이어도 동종이어도 된다. 제작된 복합 기판은 전자기기의 부품으로서 사용된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 접합장치(10)는 하우징(12)을 포함하고 있다. 하우징(12)의 내부에는 상하 방향을 따라 복수의 열반부(26)가 나란히 배치되어 있다. 각 열반부(26)의 사이에는 접합 대상물인 복수의 맞붙임용 기재가 배치되어 있다. 하우징(12)의 바닥부에는 가압 기구(14)가 배치되어 있다. 가압 기구(14)는 일례로서 상하 방향으로 신축 가능한 유압식의 피스톤 로드(16)가 적용된다. 또한 가압 기구(14)는 도시하지 않는 제어부에 의해 구동 제어된다.

가압 기구(14)의 피스톤 로드(16)의 선단부에는 하측 대좌부(18)가 접속되어 있다. 이 때문에, 가압 기구(14)인 피스톤 로드(16)가 상하 방향으로 신축하면, 하측 대좌부(18)가 상하 방향으로 이동한다.

하측 대좌부(18)에는 열반부(26A,26B,26C,26D,26E)(적절히 "열반부(26)"라 칭함)에 대하여 가압력을 부여하는 복수의 지주 부재(20)가 부착되어 있다.

또한 하우징(12)의 상부에는 상측 대좌부(22)가 고정되어 있다. 상측 대좌부(22)에는, 열반부(26)에 대하여 가압력을 부여하는 복수의 지주 부재(24)가 부착되어 있다. 또한 하측 대좌부(18)의 지주 부재(20)와 상측 대좌부(22)의 지주 부재(24) 사이에서, 상하 방향으로 쌓인 복수의 열반부(26)가 소정의 가압력으로 끼워지는 구조로 되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 열반부(26)는 제1의 변(27a)과, 제1의 변(27a)에 대향하는 제2의 변(27b)과, 제1의 변(27a)의 한쪽의 단부와 제2의 변(27b)의 한쪽의 단부를 접속하는 제3의 변(27c)과, 제1의 변(27a)의 다른 쪽의 단부와 제2의 변(27b)의 다른 쪽의 단부를 접속하는 제4의 변(27d)을 가지고 있다.

열반부(26)에는 열반 냉각부(28)가 마련되어 있다. 열반 냉각부(28)는, 열반부(26)의 제1의 변(27a)의 한쪽의 단부에 마련되고 냉각수를 열반부(26)의 내부에 유도하기 위한 냉각수 유입부(28a)와, 열반부(26)의 제1의 변(27a)의 다른 쪽의 단부에 마련되며 냉각수를 열반부(26)의 외부에 배출하기 위한 냉각수 유출부(28b)와, 열반부(26)의 내부에 마련되고 제1의 변(27a)과 제2의 변(27b) 사이를 몇 번이든 왕복하도록 방형(方形) 파상으로 연장되는 동시에 냉각수 유입부(28a)와 냉각수 유출부(28b)를 접속하는 냉각수로(28c)로 구성되어 있다. 이것에 의해, 냉각수 유입부(28a)로부터 유입된 냉각수가 냉각수로(28c)를 흘러, 냉각수 유출부(28b)로부터 외부에 유출되어 감으로써 열반부(26)가 냉각된다.

열반부(26)에 대한 냉각수의 유출입은 제어부(32)(도 4 참조)에 의해 제어된다. 즉, 제어부(32)는 개폐 밸브(39)를 개폐 제어함으로써 열반부(26)에 대한 냉각수의 유출입이 제어된다.

열반부(26)의 측방에는 프레임(30)이 마련되어 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 프레임(30)은 제1변부(31a)와, 제1변부(31a)에 대향하는 제2변부(31b)와, 제1변부(31a)의 한쪽의 단부와 제2변부(31b)의 한쪽의 단부를 접속하는 제3변부(31c)와, 제1변부(31a)의 다른 쪽의 단부와 제2변부(31b)의 다른 쪽의 단부를 접속하는 제4변부(31d)로 둘러싸여 형성되어 있다. 프레임(30)의 각 변부(31a,31b,31c,31d)는 열반부(26)의 측방으로 슬라이딩 가능하게 인접하고 있다.

열반부(26)와 프레임(30)은 탄소강(炭素鋼) 등의 같은 재질로 구성되어 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 맞붙임용 기재의 양 주면측에 열반부(26)가 배치되어 있다. 열반부(26)의 측방에는 열반부(26)를 둘러싸도록 프레임(30)이 마련되어 있다. 프레임(30)의 측면과 하면에는 씰 홈(34A)이 형성되어 있다. 씰 홈(34A)에는 씰부(34)가 묻혀 있다. 씰부(34)로서 예를 들면 불소고무 등으로 구성되어 있다. 프레임(30)은 압축 스프링(35)에 의해 하방으로 바이어스(bias)된다. 프레임(30)에는 프레임 냉각부(38)가 마련되어 있다. 또한 프레임 냉각부(38)의 상세는 후술한다.

상하 방향을 따라 인접하는 열반부(26)가 가압력을 받아, 맞붙임용 기재(X,Y)를 압접할 때에, 상측의 열반부(26C)와, 상측의 열반부(26C)의 프레임(30)과, 씰부(34)와, 하측의 열반부(26B)로 둘러싸인 영역에 진공 챔버(C)가 형성된다.

이와 같이, 복수의 열반부(26)를 포함한 접합장치(10)에서는, 복수의 열반부(26)가 모두 겹쳐 쌓인 상태가 됨으로써, 복수의 진공 챔버(C)가 형성되고, 각 진공 챔버(C)에 있어서 열반부(26)에 의해 맞붙임용 기재끼리(X,Y)의 접합 처리가 실행된다. 또한 맞붙임용 기재(X,Y)는 맞붙임용 치구(S,T)로 끼인 상태로 접합된다.

각 열반부(26)에는 연통로(29)가 형성되어 있다. 이 때문에, 각 열반부(26)에서 각각 구획 형성되는 복수의 진공 챔버(C)가 연통로(29)를 통해 연통된 구성이 된다. 이것에 의해, 모든 진공 챔버(C)는 전체적으로 하나의 진공 공간을 구성하게 된다.

또한 연통로(29)에는 진공 펌프(도시 생략)가 접속되어 있고, 진공 펌프의 작동에 의해 각 진공 챔버(C)가 진공 상태가 된다. 또한 진공 펌프는 제어부(32)에 의해 구동 제어된다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 프레임(30)의 내부에는 프레임 냉각부(38)가 마련되어 있다. 프레임 냉각부(38)는 프레임(30)의 제1변부(31a)의 거의 중앙에 마련되고, 냉각수를 프레임(30)의 내부에 유도하기 위한 냉각수 유입부(38a)와, 프레임(30)의 제1변부(31a)의 거의 중앙에 마련되며 냉각수를 프레임(30)의 외부에 배출하기 위한 냉각수 유출부(38b)와, 각 변부(31a,31b,31c,31d)의 내부에 마련되고 냉각수 유입부(38a)와 냉각수 유출부(38b)를 접속하는 동시에 냉각수를 흘려 보내기 위한 냉각수로(38c)로 구성되어 있다. 이것에 의해, 냉각수 유입부(38a)로부터 프레임(30)의 내부에 유입한 냉각수가 프레임(30)의 각 변부(31a,31b,31c,31d)의 순서대로 냉각수로(38c)를 흘러 프레임(30)의 내부를 일순(一巡)하고, 냉각수 유출부(38b)로부터 프레임(30)의 외부에 유출함으로써 프레임(30)이 냉각된다.

프레임(30)에는 프레임(30)의 온도를 검출하기 위한 온도 검출기(40)가 마련되어 있다. 온도 검출기(40)로 검출된 프레임(30)의 온도는 검출 신호로서 제어부(32)에 출력된다. 제어부(32)는 온도 검출기(40)로부터의 검출 신호를 받아 프레임(30)의 현재의 온도를 특정한다.

또한 온도 검출기(40)로서 예를 들면 열전쌍이 사용된다.

제어부(32)는 개폐 밸브(39)를 제어하여, 개폐 밸브(39)를 통해 프레임(30)의 각 변부(31a,31b,31c,31d)에 대한 냉각수의 유출입을 제어한다. 이것에 의해, 제어부(32)는 프레임(30)의 각 변부(31a,31b,31c,31d)의 내부로 냉각수를 유입시키거나, 혹은 프레임(30)의 각 변부(31a,31b,31c,31d)의 내부에 대한 냉각수의 유입을 정지시키는 것이 가능해진다.

제어부(32)는 ROM(도시 생략)을 포함하고 있다. ROM에는 프레임(30)의 온도와 냉각수의 유입의 관계를 나타내는 데이터가 격납되어 있다. 이 데이터에 의해, 제어부(32)는 예를 들면 프레임(30)의 온도가 200℃이상이 될 경우에, 개폐 밸브를 열어 프레임(30)의 각 변부(31a,31b,31c,31d)에의 냉각수의 유입을 개시하고, 프레임(30)의 온도가 150℃이하가 될 경우에, 개폐 밸브를 닫아 프레임(30)의 각 변부(31a,31b,31c,31d)에의 냉각수의 유입을 정지한다.

또한 상기 200℃ 및 150℃는 일례이며, 이들 온도에 한정되는 것은 아니다. 씰부(34)의 재질이나 종류에 따라 임의로 조정할 수 있다.

다음으로, 접합장치(10)에 의한 맞붙임용 기재끼리의 접합 처리에 대하여 개략적으로 설명한다. 접합 처리는 이하의 각 처리를 가진다.

(열반부의 겹침)

도 2에 나타내는 바와 같이, 가압 기구(14)에 의해 하우징(12) 내의 각 열반부(26)가 상승하여, 겹쳐 쌓인다. 복수의 열반부(26)가 모두 겹쳐 쌓임으로써 복수의 진공 챔버(C)가 형성된다.

(배큐밍)

제어부(32)에 의해 진공 펌프가 구동 제어되고, 배큐밍에 의해 각 진공 챔버(C)가 진공 상태가 된다. 각 진공 챔버(C)는 연통한 상태로 되어 있으므로, 전체적으로 하나의 진공 공간을 구성하게 된다.

(가열·가압 처리)

다음으로, 각 열반부(26)에 의해 가열 처리가 실행된다. 각 열반부(26)에는 히터가 내장되어 있기 때문에, 제어부(32)로 히터를 구동함으로써 가열 처리가 가능해진다. 또한 열반부(26)는 온도 조절기에 의해 280℃~300℃로 온도 설정된다.

또한 동시에 상하 방향으로 인접하는 열반부(26)가 가압력을 받음으로써, 열반부(26)의 사이에 배치된 맞붙임용 기재끼리가 소정의 가압력으로 압접된다. 또한 맞붙임용 기재의 압접 처리는 진공 챔버(C)의 내부에서 실행되기 때문에, 쓰레기나 분진이 침입하지 않는 깨끗한 환경에서 실행할 수 있다. 이 결과, 맞붙임용 기재에 의해 제작된 복합 기판의 전기적 특성을 고품질로 유지할 수 있다.

여기서, 가열·가압 처리에 있어서 맞붙임용 기재끼리를 압접하고 있을 때에는, 프레임(30)의 온도가 이하와 같이 제어되어 있다. 예를 들면, 프레임(30)의 온도는 상시 온도 검출기(40)에 의해 검출되고, 그 검출 결과가 제어부(32)(도 4 참조)에 출력된다. 이것에 의해, 제어부(32)는 프레임(30)의 현재의 온도를 특정한다.

그리고, 프레임(30)의 온도가 200℃이상이 될 경우에는 제어부(32)(도 4 참조)가 개폐 밸브를 연다. 이것에 의해, 냉각수가 프레임(30)의 각 변부(31a,31b,31c,31d)에 유입한다. 이 결과, 프레임(30)이 냉각되어 온도가 떨어진다.

한편, 프레임(30)의 온도가 150℃이하가 될 경우에는 제어부(32)가 개폐 밸브(39)를 닫는다. 이것에 의해, 프레임(30)의 각 변부(31a,31b,31c,31d)에의 냉각수의 유입이 정지된다. 이 결과, 프레임(30)에 대한 냉각 효과가 떨어지고, 열반부(26)로부터의 열이 전달되어 프레임(30)의 온도가 상승한다.

이상과 같이, 가열·가압 처리에 있어서 맞붙임용 기재끼리를 압접하고 있을 때에는, 프레임(30)의 온도가 150℃이상 200℃이하가 되도록 제어되어 있다.

또한 맞붙임용 기재의 압접 처리는 각 진공 챔버(C) 내에서 동시에 실행된다.

(진공 챔버의 냉각 처리)

맞붙임용 기재끼리의 압접이 종료된 후, 진공 챔버(C)의 내부를 냉각한다. 이때, 진공 챔버(C)의 진공도를 소정값으로 유지한 상태로 냉각한다. 진공 챔버(C)의 냉각은, 열반부(26)의 내부의 냉각수로(28c)에 냉각수를 흘려 보냄으로써 열반부(26)를 냉각하여 행해진다.

(진공 해제)

다음으로, 진공 챔버(C)의 온도가 소정의 온도까지 떨어지면, 진공 챔버(C)의 진공 상태를 해제하기 위해 대기를 넣고, 모든 진공 챔버(C)가 대기 개방된다.

다음으로, 본 발명의 제1실시형태의 접합장치 및 접합방법의 작용·효과에 대하여 설명한다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 프레임(30)에 냉각수로(38c)를 마련한 것에 의해 프레임(30)을 냉각할 수 있다. 프레임(30)을 냉각함으로써, 프레임(30)의 씰 홈(34A)(도 5 참조)에 부착되어 있는 씰부(34)를 냉각할 수 있다. 이 때문에, 열반부(26)가 가열되어 있을 경우에도, 씰부(34)의 온도를 일정 이상의 온도가 되지 않도록 제어할 수 있어, 고온을 원인으로 한 씰부(34)의 수명 저하를 방지할 수 있다. 이 결과, 씰부(34)의 교환 회수가 줄어 접합장치(10)의 가동율을 높일 수 있다.

또한 씰부(34)의 온도를 낮추도록 제어하기 위해, 고온 내용(耐用)의 고가의 씰부가 불필요해져 접합장치(10)의 러닝 코스트를 낮출 수 있다.

특히, 가열·가압 처리에 있어서 맞붙임용 기재끼리를 압접하고 있을 때에는, 프레임(30)의 온도가 150℃이상 200℃이하가 되도록 제어되어 있다. 이것에 의해, 씰부(34)의 내열 온도에 관계없이 프레스 온도 조건을 설정할 수 있기 때문에 프레스 조건의 폭을 넓힐 수 있다. 이것에 의해, 대상으로 하는 맞붙임용 기재의 적용 범위를 넓힐 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제2실시형태의 접합장치 및 접합방법에 대하여 설명한다. 또한 제1실시형태의 접합장치의 구성과 중복하는 구성에 대해서는 같은 부호를 부여하여 그 설명을 적절히 생략한다.

제2실시형태의 접합장치 및 접합방법에서는, 진공 챔버의 냉각 처리에 있어서, 맞붙임용 기재끼리의 가열·가압이 종료한 후, 열반부(26)를 냉각하는 동시에 프레임(30)도 냉각한다. 냉각 온도에 대해서는 열반부(26)와 같은 온도가 되도록 프레임(30)을 냉각한다.

(과제와 해결책)

도 6에 나타내는 바와 같이, 280℃~300℃로 가열한 열반부(26)를 냉각수에 의해 30℃정도의 상온까지 급냉할 경우, 가열에 의해 팽창해 있던 열반부(26)는 도면 중 화살표 방향으로 급속히 수축한다. 한편, 프레임(30)을 냉각하지 않으면, 프레임(30)은 고온(200℃~260℃)을 유지하여 수축하지 않는다. 그 때문에, 열반부(26)와 프레임(30)의 틈이 넓어져 씰부(34)의 기밀에 지장을 초래하게 된다. 그것에 의해, 예를 들면 100Pa~500Pa를 유지하고 있던 진공 챔버(C)의 진공도가 10,000Pa정도까지 열화하는 과제가 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 열반부(26)의 냉각과 동시에 프레임(30)의 냉각을 행함으로써, 열반부(26)와 프레임(30)의 틈의 넓어짐을 억제할 수 있기 때문에, 냉각시에 있어서 진공 챔버(C)의 진공도의 열화를 저지할 수 있다.

또한 열반부(26) 및 프레임(30)의 냉각방법은, 제1실시형태의 접합장치(10) 및 접합방법에 의한 방법과 같은 방법이기 때문에 설명을 생략한다.

냉각시에 상온까지 진공도를 유지하는 목적은, 맞붙임용 기재에 따라서는 50℃~60℃이상에서 산화하는 것이 있기 때문에, 맞붙임용 기재의 온도가 떨어질 때까지 진공도를 유지하지 않으면 안되기 때문이다.

제2실시형태의 접합장치 및 접합방법에 의하면, 열반부(26)의 냉각시에 있어서, 진공 챔버(C)의 진공도의 열화를 막을 수 있고, 산화 방지 등의 목적으로 냉각 완료시까지 높은 진공도를 유지하지 않으면 안되는 맞붙임용 기재에 대해서도, 본 실시형태의 접합장치(10)로 처리할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제3실시형태의 접합장치에 대하여 설명한다. 또한 제1실시형태의 접합장치의 구성과 중복하는 구성에 대해서는 같은 부호를 부여하고, 그 설명을 적절히 생략한다.

제3실시형태의 접합장치에서는, 프레임(30)에 마련되어 있는 프레임 냉각부(38) 및 열반부(26)에 마련되어 있는 열반 냉각부(28)의 구성에 궁리가 행해져 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 프레임 냉각부(38)는 프레임(30)의 제1변부(31a)의 중앙부에 마련된 2개의 냉각수 유입부(38a1,38a2)와, 제1변부(31a)에 대향하는 제2변부(31b)의 중앙부에 마련된 2개의 냉각수 유출부(38b1,38b2)와, 제1변부(31a)로부터 제3변부(31c)를 경유하여 제2변부(31b)에 이르고 한쪽의 냉각수 유입부(38a1)와 한쪽의 냉각수 유출부(38b1)를 접속하는 제1냉각수로(38c1)와, 제1변부(31a)로부터 제4변부(31d)를 경유하여 제2변부(31b)에 이르고 다른 쪽의 냉각수 유입부(38a2)와 다른 쪽의 냉각수 유출부(38b2)를 접속하는 제2냉각수로(38c2)로 구성되어 있다.

이것에 의해, 프레임(30)을 냉각할 경우에는, 한쪽의 냉각수 유입부(38a1)로부터 프레임(30)의 내부에 유입한 냉각수는, 제1변부(31a)로부터 제3변부(31c)를 경유하여 제2변부(31b)에 이르고, 한쪽의 냉각수 유출부(38b1)로부터 프레임(30)의 외부에 유출된다. 또한 다른 쪽의 냉각수 유입부(38a2)로부터 프레임(30)의 내부에 유입된 냉각수는, 제1변부(31a)로부터 제4변부(31d)를 경유하여 제2변부(31b)에 이르고, 다른 쪽의 냉각수 유출부(38b2)로부터 프레임(30)의 외부에 유출된다.

제1실시형태(도 4 참조)의 프레임측 냉각부의 구성과 비교하여, 제3실시형태에서는, 냉각수는 프레임(30) 내부의 냉각수로의 약 절반의 거리만큼을 흘러 외부에 배출된다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 열반 냉각부(28)는 열반부(26)의 제1의 변(27a)의 중앙부에 마련된 2개의 냉각수 유입부(28a1,28b2)와, 제1의 변(27a)의 양단부에 마련된 2개의 냉각수 유출부(28b1,28b2)와, 제1의 변(27a)과 제2의 변(27b) 사이를 왕복하면서 한쪽의 냉각수 유입부(28a1)와 한쪽의 냉각수 유출부(28b1)를 접속하는 제1냉각수로(28c1)와, 제1의 변(27a)과 제2의 변(27b) 사이를 왕복하면서 다른 쪽의 냉각수 유입부(28a2)와 다른 쪽의 냉각수 유출부(28b2)를 접속하는 제2냉각수로(28c2)로 구성되어 있다.

이것에 의해, 열반부(26)를 냉각할 경우에는, 한쪽의 냉각수 유입부(28a1)로부터 열반부(26)의 내부에 유입한 냉각수는, 제1의 변(27a)과 제2의 변(27b) 사이의 왕복을 반복하면서 제1의 변(27a)의 한쪽의 단부측에 흐르고, 한쪽의 냉각수 유출부(28b1)로부터 열반부(26)의 외부에 유출된다. 또한 다른 쪽의 냉각수 유입부(28a2)로부터 열반부(26)의 내부에 유입한 냉각수는, 제1의 변(27a)과 제2의 변(27b) 사이의 왕복을 반복하면서 제1의 변(27a)의 다른 쪽의 단부측에 흐르고, 다른 쪽의 냉각수 유출부(28b2)로부터 열반부(26)의 외부에 유출된다.

제1실시형태(도 3 참조)의 열반부측 냉각부의 구성과 비교하여, 제3실시형태에서는, 냉각수는 열반부(26) 내부의 냉각수로의 약 절반의 거리만큼을 흘러 외부에 배출된다.

(과제와 해결책)

열반부(26)를 냉각할 때, 도 3에 나타내는 바와 같은 냉각방법이면, 냉각 중의 열반부(26)의 좌우 방향의 온도 차가 커져 버린다. 그러면, 열반부(26)의 좌우의 수축율의 차이에 의해, 상대적으로 어긋남이 생겨 열반부(26)와 프레임(30)의 틈이 넓어진다.

열반부(26)와 동일한 이유에 의해, 프레임(30)의 냉각시에 있어서도, 도 4에 나타내는 냉각방법이면, 프레임(30)의 냉각 중에 프레임(30)의 좌우 방향으로 온도 차가 생기고, 프레임(30)의 좌우의 수축율의 차이에 의해 진공 챔버(C)의 진공도가 열화할 수 있다.

그리하여, 도 7에 나타내는 바와 같이, 프레임(30)을 냉각할 경우에는, 냉각수가 프레임(30)의 제1변부(31a)의 중앙으로부터 프레임(30)의 내부에 유입하고, 반대측이 되는 제2변부(31b)의 중앙으로부터 프레임(30)의 외부에 유출하도록 구성함으로써, 프레임(30)의 좌우 방향(도 7 화살표 X방향)의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다.

또한 도 8에 나타내는 바와 같이, 열반부(26)를 냉각할 경우에는, 냉각수가 열반부(26)의 제1의 변(27a)의 중앙측으로부터 열반부(26)의 내부에 유입하고, 제1의 변(27a)의 양단부측으로부터 열반부(26)의 외부에 유출하도록 구성함으로써, 열반부(26)의 좌우 방향(도 8 화살표 X방향)의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다. 이 냉각방법에 의하면, 열반부(26)의 냉각시에 있어서, 프레임(30) 및 열반부(26)의 좌우 온도 차에 의한 어긋남이 원인으로 발생하는 진공도 열화를 막을 수 있다. 이것에 의해, 씰부(34)의 교환 회수가 줄어, 접합장치(10)의 가동율을 높일 수 있다.

또한 프레임(30) 및 열반부(26)의 좌우 방향(도 7 및 도 8 화살표 X방향)에 관한 온도 분포의 균일화를 검토한 것은, 프레임(30) 및 열반부(26)의 좌우 방향의 치수가 전후 방향(도 7 및 도 8 화살표 Y방향)에 비교하여 길어, 온도 차에 의한 악영향이 현저하게 드러나기 때문이다.

10: 접합장치 14: 가압 기구
26: 열반부 27a: 제1의 변
27b: 제2의 변 27c: 제3의 변
27d: 제4의 변 28: 열반 냉각부
28a1: 냉각수 유입부 28a2: 냉각수 유입부
28b1: 냉각수 유출부 28b2: 냉각수 유출부
28c1: 제1냉각수로 28c2: 제2냉각수로
30: 프레임 31a: 제1변부
31b: 제2변부 31c: 제3변부
31d: 제4변부 32: 제어부
34: 씰부 38: 프레임 냉각부
38a1: 냉각수 유입부 38a2: 냉각수 유입부
38b1: 냉각수 유출부 38b2: 냉각수 유출부
38c1: 제1냉각수로 38c2: 제2냉각수로
39: 개폐 밸브 40: 온도 검출기(온도 검출부)
X: 맞붙임용 기재 Y: 맞붙임용 기재
C: 진공 챔버

Claims

가압 기구와,
상기 가압 기구로부터의 가압력의 작용 방향으로 복수 배치되고, 내부에 열원을 가지는 열반부와,
상기 열반부의 측방에 마련된 프레임과,
상기 가압력의 작용 방향으로 인접하는 상기 열반부끼리가 서로 겹쳐 쌓임으로써 상기 열반부간에 형성된 진공 챔버를 가지고,
상기 진공 챔버 내에서 맞붙임용 기재끼리를 상기 열반부에 의해 열압착시켜 접합하는 접합장치로서,
상기 열반부와 상기 프레임 사이에 마련되고, 상기 진공 챔버를 기밀(氣密)하게 봉지(封止)하는 씰부와,
상기 프레임에 마련되며, 상기 프레임 및 상기 씰부를 냉각하기 위한 프레임 냉각부를 가지는 것을 특징으로 하는 접합장치.
제1항에 있어서,
상기 프레임은 제1변부와, 제1변부에 대향하는 제2변부와, 제1변부의 한쪽의 단부와 제2변부의 한쪽의 단부를 접속하는 제3변부와, 제1변부의 다른 쪽의 단부와 제2변부의 다른 쪽의 단부를 접속하는 제4변부에 의해 프레임상으로 구성되고,
상기 프레임 냉각부는,
상기 제1변부의 중앙부에 마련된 복수의 냉각수 유입부와,
상기 제2변부의 중앙부에 마련된 복수의 냉각수 유출부와,
상기 제1변부로부터 상기 제3변부를 경유하여 상기 제2변부에 이르고 한쪽의 상기 냉각수 유입부와 한쪽의 상기 냉각수 유출부를 접속하는 제1냉각수로와,
상기 제1변부로부터 상기 제4변부를 경유하여 상기 제2변부에 이르고 다른 쪽의 상기 냉각수 유입부와 다른 쪽의 상기 냉각수 유출부를 접속하는 제2냉각수로를 가지는 것을 특징으로 하는 접합장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 열반부는 제1의 변과, 상기 제1의 변에 대향하는 제2의 변과, 상기 열반부를 냉각하기 위한 열반 냉각부를 가지고,
상기 열반 냉각부는,
상기 제1의 변의 중앙부에 마련된 복수의 냉각수 유입부와,
상기 제1의 변의 양단부에 마련된 복수의 냉각수 유출부와,
상기 제1의 변과 상기 제2의 변 사이를 왕복하면서 한쪽의 상기 냉각수 유입부와 한쪽의 상기 냉각수 유출부를 접속하는 제1냉각수로와,
상기 제1의 변과 상기 제2의 변 사이를 왕복하면서 다른 쪽의 상기 냉각수 유입부와 다른 쪽의 상기 냉각수 유출부를 접속하는 제2냉각수로를 가지는 것을 특징으로 하는 접합장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 프레임에 마련되고, 상기 프레임의 온도를 검출하기 위한 온도 검출부와,
상기 프레임 냉각부에 대하여 냉각수를 유입, 또는 유입을 정지하는 개폐 밸브와,
상기 온도 검출부에 의해 상기 프레임의 온도가 제1의 온도 이상인 것이 검출되었을 경우에, 상기 개폐 밸브를 열어 상기 프레임 냉각부에 냉각수을 유입하고, 상기 온도 검출부에 의해 상기 프레임의 온도가 상기 제1의 온도보다도 낮은 제2의 온도 이하인 것이 검출되었을 경우에, 상기 개폐 밸브를 닫아 상기 프레임 냉각부에의 냉각수의 유입을 정지하는 제어부를 가지는 것을 특징으로 하는 접합장치.
진공 챔버 내에서 맞붙임용 기재끼리를 가열 가압하여 접합하는 접합방법으로서,
상기 맞붙임용 기재끼리의 외측의 양 주면에 열원을 가지는 열반부를 배치하고, 상기 맞붙임용 기재 및 상기 열반부의 측방을 둘러싸도록 프레임을 배치하며, 상기 열반부와 상기 프레임 사이에 씰부를 마련함으로써, 상기 맞붙임용 기재의 주위에 밀폐 공간을 형성하는 스텝과,
상기 밀폐 공간을 배큐밍(vacuuming)함으로써 진공 챔버를 형성하는 스텝과,
상기 프레임 및 상기 씰부를 냉각하는 동시에, 상기 열반부에 의해 상기 맞붙임용 기재를 가열 가압하는 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 접합방법.
제5항에 있어서,
상기 진공 챔버 내에서 상기 맞붙임용 기재끼리를 가열 가압한 후, 상기 열반부를 냉각하는 동시에 상기 프레임을 냉각하는 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 접합방법.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 진공 챔버 내에서 맞붙임용 기재끼리를 열압착시키고 있을 때에 상기 프레임의 온도를 검출하고,
상기 프레임의 온도가 제1의 온도 이상인 것이 검출되었을 경우에, 상기 프레임 및 상기 씰부의 냉각을 개시하며,
상기 프레임의 온도가 제2의 온도 이하인 것이 검출되었을 경우에, 상기 프레임 및 상기 씰부의 냉각을 정지하는 것을 특징으로 하는 접합방법.