KR20130035162A

KR20130035162A - 프레스 기구 및 접합 장치

Info

Publication number: KR20130035162A
Application number: KR1020120043687A
Authority: KR
Inventors: 와타루 나카지마; 시게키 야마네; 슈헤이 와다; 시게키 후쿠나가
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2013-04-08
Also published as: CN103029300B; JP2013075302A; CN103029300A; KR101358712B1; JP5424133B2

Abstract

열반 표면의 가압력의 분포를 일정한 범위 내로 제한할 수 있는 동시에, 가열·냉각에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 프레스 기구 및 접합 장치를 제공한다.
열반부(40)에는 가열 수단(44)을 유도하기 위해 사용하는 가열용 구멍부(48);와, 냉각 수단(46)을 유도하기 위해 사용하는 냉각용 구멍부(50);를 포함하는 복수의 구멍부(52)가 형성되어 있고, 복수의 구멍부(52)를 구성하는 모든 구멍부(52)가 열반부(40)의 두께방향을 따른 같은 위치에서, 열반부(40)의 두께방향에 대하여 직교하는 방향으로 나란히 마련되어 있으며, 상기 열반부를 두께방향으로 절단했을 때의 구멍부(52)의 단면적이 모두 같은 면적이면서, 열반부(40)의 두께방향에 대하여 직교하는 방향으로 인접하는 구멍부끼리의 중심간 거리가 같은 거리이다.

Description

프레스 기구 및 접합 장치{PRESS MECHANISM AND BONDING APPARATUS}

본 발명은 예를 들면 접합용 기재(基材)끼리를 열압착시키기 위한 프레스 기구(機構) 및 이것을 구비한 접합 장치에 관한 것이다.

열반(熱盤) 사이에서 피(被)성형물을 가열·가압하는 핫 프레스의 열반의 가열 냉각 방법에 있어서, 열반을 직접 가열하는 가열 수단에 의해 열반을 가열한 후, 가열 수단과는 다른 냉각 수단으로서의 히트 파이프(heat pipe)에 의해 열반을 냉각하는 것을 특징으로 하는 핫 프레스의 열반의 가열 냉각 방법이 알려져 있다(하기 특허문헌 1 참조).

일본국 공개특허공보 2005-152913호

그런데 상기 종래 기술에서는 가압을 균일하게 하기 위해 열반의 두께가 두꺼워진다. 이 때문에 열반의 열용량이 커져 가열·냉각하는 데에 엄청난 시간이 필요하게 된다. 또한 가열·냉각용으로 사용할 수 있는 구멍의 수가 적으므로 가열·냉각하는 데에 많은 시간이 필요하게 된다.

그래서 본 발명은 상기 문제를 감안하여, 열반 표면의 가압력의 분포를 일정한 범위 내로 제한할 수 있는 동시에, 가열·냉각에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 프레스 기구 및 이것을 구비한 접합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 가압 기구에 의해 소정의 하중이 부여되는 대좌부(臺座部)와, 가열 수단 및 냉각 수단을 구비하고, 상기 대좌부에 부여된 하중이 가압력으로서 작용하는 열반부를 가지는 프레스 기구로서, 상기 열반부에는 상기 가열 수단을 유도하기 위해 사용하는 가열용 구멍부와, 상기 냉각 수단을 유도하기 위해 사용하는 냉각용 구멍부를 포함하는 복수의 구멍부가 형성되어 있고, 상기 복수의 구멍부를 구성하는 모든 상기 구멍부가 상기 열반부의 두께방향을 따른 같은 위치에서, 상기 열반부의 두께방향에 대하여 직교하는 방향으로 나란히 마련되어 있으며, 상기 열반부를 두께방향으로 절단했을 때의 상기 구멍부의 단면적이 모두 같은 면적이면서, 상기 열반부의 두께방향에 대하여 직교하는 방향으로 인접하는 상기 구멍부끼리의 중심간 거리가 같은 거리인 것을 특징으로 한다.

이 경우, 복수의 구멍부는 가열용 구멍부 및 냉각용 구멍부 외에, 더미(dummy)가 되는 공동(空洞;hollow)의 구멍부를 가지는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 복수의 구멍부는 모두 원 구멍이며, 상기 열반부의 두께방향에 대하여 직교하는 방향으로 인접하는 상기 구멍부끼리의 중심간 거리를 X, 상기 열반부의 두께를 T, 상기 복수의 구멍부의 직경을 D로 했을 경우에,

(T-2×D)≥X …(식 1)

을 구비하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 가열 수단은 히터이고, 상기 냉각 수단은 냉각수이며, 상기 가열용 구멍부는 상기 히터를 통과시키기 위한 구멍부이고, 상기 냉각용 구멍부는 상기 냉각수를 흘려보내기 위한 구멍부인 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 프레스 기구 중 어느 하나를 구비하고, 상기 프레스 기구에 의한 열압착에 의해 접합용 기재끼리를 접합하는 접합 장치인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 열반 표면의 가압력의 분포를 일정한 범위 내로 제한할 수 있는 동시에, 가열·냉각에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 각 실시형태에 따른 접합 장치의 각 열반부가 초기 상태(비(非)중첩 상태)가 될 때의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 각 실시형태에 따른 접합 장치의 각 열반부가 중첩되었을 때의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시형태에 따른 접합 장치의 각 열반부의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시형태에 따른 접합 장치의 각 열반부에 작용하는 가압력의 전달 메커니즘을 나타낸 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 접합 장치의 각 열반부의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시형태에 따른 접합 장치의 각 열반부에 작용하는 가압력의 전달 메커니즘을 나타낸 설명도이다.
도 7은 비교예 1의 응력 상태를 나타내는 설명도이다.
도 8은 비교예 2의 응력 상태를 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예의 응력 상태를 나타내는 설명도이다.
도 10은 비교예 1, 비교예 2 및 본 발명의 한 실시예의 응력 상태를 나타내는 그래프이다.

먼저, 본 발명의 제1실시형태로 프레스 기구 및 이것을 구비한 접합 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 실시형태에서는 본 발명의 프레스 기구를 구비한 접합 장치로서 설명한다.

본 실시형태의 접합 장치는 접합용 기재끼리를 열압착에 의해 접합시키는 장치이며, 본 발명의 프레스 기구가 이용되고 있다. 한편 접합용 기재는 접합 전의 기판이며, 웨이퍼나 집합 기판 외에 개편화(個片化)된 자(子)기판도 포함된다. 본 실시형태의 접합 장치로 복수의 접합용 기재를 접합하여 복합 기판을 제작한다. 복합 기판을 제작하기 위한 접합용 기재는 이종(異種)이어도 되고 동종이어도 된다. 제작된 복합 기판은 전자기기 부품으로서 이용된다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 접합 장치(20)는 케이싱(22)을 구비하고 있다. 케이싱(22)의 내부에는 상하방향을 따라 복수의 열반부(40)가 나란히 배치되어 있다. 각 열반부(40) 사이에는 접합 대상물인 복수의 접합용 기재가 배치되어 있다. 케이싱(22)의 바닥부에는 가압 기구(24)가 배치되어 있다. 가압 기구(24)는 일례로서, 상하방향으로 신축 가능한 유압식 피스톤 로드(piston rod)(24A)가 적용된다. 한편 가압 기구(24)는 도시하지 않은 제어부에 의해 구동 제어된다.

가압 기구(24)에는 하측 대좌부(26)가 접속되어 있다. 하측 대좌부(26)의 상면에는 복수의 지지부(28)가 마련되어 있다. 이 때문에, 가압 기구(24)인 피스톤 로드(24A)가 상하방향으로 신축하면, 하측 대좌부(26) 및 복수의 지지부(28)가 상하방향으로 이동한다.

또한 케이싱(22)의 상부에는 상측 대좌부(30)가 고정되어 있다. 상측 대좌부(30)의 하면에는 복수의 지지부(32)가 마련되어 있다. 한편 하측 대좌부(26)의 지지부(28)와 상측 대좌부(30)의 지지부(32) 사이에서, 상하방향으로 쌓인 복수(예를 들면 5단)의 열반부(40A, 40B, 40C, 40D, 40E)가 소정의 가압력으로 끼이는 구조로 되어 있다. 이하, 열반부(40A, 40B, 40C, 40D, 40E)를 총칭하여 열반부(40)라고 한다.

케이싱(22)의 내부에는 상하방향을 따라 복수의 열반부(40)가 나란히 배치되어 있다. 본 실시형태의 접합 장치(10)는 5개의 열반부(40)가 케이싱(22)의 내부에 마련되어 있으며, 다단 적층 접합 장치로서 기능한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 접합 장치(20)에서는 5단의 열반부(40)가 모두 압접(壓接)한 상태가 됨으로써 4개의 진공 챔버(62A, 62B, 62C, 62D)가 형성되고, 각 진공 챔버(62A, 62B, 62C, 62D)에서 접합용 기재의 접합 처리가 실행된다. 한편 진공 챔버(62A, 62B, 62C, 62D)를 총칭하여 진공 챔버(62)라고 한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 열반부(40B)에는 열원부(熱源部)(44)와 냉각부(46)가 마련되어 있다. 이로 인해, 열원부(44)에 의해 열반부(40B)를 가열하거나, 혹은 냉각부(46)에 의해 열반부(40B)를 냉각할 수 있다.

열원부(44)로는 예를 들면 히터가 적용된다. 또한 냉각부(46)로는 냉각 수로를 흐르는 냉각수가 적용된다.

열반부(40B)에는 열원부(44)를 유도하기 위해 사용하는 복수의 가열용 구멍부(48)와, 냉각부(46)를 유도하기 위해 사용하는 냉각용 구멍부(50)를 포함하는 복수의 구멍부(52)가 마련되어 있다. 가열용 구멍부(48) 및 냉각용 구멍부(50)는 열반부(40) 전체에 매설되어 있다.

가열용 구멍부(48)로서는 히터를 통과시키기 위한 원형 단면의 구멍부(52)(원 구멍)이다. 또한 냉각용 구멍부(50)로서는 냉각수를 흘려보내기 위한 원형단면의 구멍부(52)(원 구멍)이다.

복수의 구멍부(52)를 구성하는 모든 구멍부(52)가 열반부(40)의 두께방향(도 3의 화살표 Y방향으로 정의함)을 따른 같은 위치에서, 열반부(40)의 두께방향에 대하여 직교하는 방향(도 3의 화살표 X방향으로 정의함)으로 나란히 마련되어 있다.

한편 "열반부(40)의 두께방향을 따른 같은 위치"로서는, 예를 들면 모든 구멍부(52)가 열반부(40)의 두께방향의 중심부가 해당한다.

또한 복수의 구멍부를 구성하는 모든 구멍부의 열반부(40)의 두께방향으로 절단한 단면적이 모두 같은 면적이면서, 열반부(40)의 두께방향에 대하여 직교하는 방향으로 인접하는 구멍부끼리의 중심간 거리(피치로 정의함)가 같은 거리가 되도록 설정되어 있다. 구멍부끼리의 중심간 거리가 같은 거리로 설정되는 영역은 열반부(40) 전체 영역일 필요는 없고, 접합용 기재에 가압력을 작용시키는 영역이면 된다.

복수의 구멍부 모두가 원 구멍일 경우에는 모든 원 구멍의 직경이 같은 치수가 된다.

한편 제1실시형태에서는 열반부(40)에 마련된 복수의 구멍부 모두가 가열용 구멍부 혹은 냉각용 구멍부로서 사용되는 구성이다. 이로 인해 열반부(40)의 가열력 및 냉각력 자체를 증가시킬 수 있다.

다음으로 본 실시형태의 접합 장치(20)의 동작에 대하여 설명한다.

(각 열반부의 중첩)

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 제어부에 의해 가압 기구(24)가 구동 제어되고, 피스톤 로드(24A)가 윗방향을 향해 뻗는다. 이로 인해, 하측 대좌부(26)와 하측 대좌부(26)에 마련된 복수의 지지부(28)가 피스톤 로드(24A)에 밀려서 윗방향을 향해 이동한다.

피스톤 로드(24A)가 소정 거리만큼 윗방향으로 뻗어나가면, 하측 대좌부(26)에 마련된 지지부(28)의 선단부가 제1단째 열반부(40A)에 접촉하고 제1단째 열반부(40A)는 복수의 지지부(28)에 의해 윗방향으로 밀려 윗방향으로 이동한다.

제1단째 열반부(40A)가 하측 대좌부(26) 및 지지부(28)와 함께 윗방향으로 이동하면, 제1단째 열반부(40A)는 제2단째 열반부(40B)에 접근한다.

그리고 하측 대좌부(26) 및 지지부(28)가 윗방향으로 더 이동하면, 제1단째 열반부(40A) 및 제2단째 열반부(40B)가 일체가 되어 윗방향으로 이동하고, 이윽고 제2단째 열반부(40B)는 제3단째 열반부(40C)에 접근한다.

하측 대좌부(26) 및 지지부(28)가 윗방향으로 더 이동하면, 제1단째 열반부(40A), 제2단째 열반부(40B) 및 제3단째 열반부(40C)가 일체가 되어 윗방향으로 이동하고, 이윽고 제3단째 열반부(40C)는 제4단째 열반부(40D)에 접근한다.

하측 대좌부(26) 및 지지부(28)가 윗방향으로 더 이동하면, 제1단째 열반부(40A), 제2단째 열반부(40B), 제3단째 열반부(40C) 및 제4단째 열반부(40D)가 일체가 되어 윗방향으로 이동하고, 이윽고 제4단째 열반부(40D)는 제5단째 열반부(40E)에 접근한다.

하측 대좌부(26) 및 지지부(28)가 윗방향으로 더 이동하면, 제1단째 열반부(40A), 제2단째 열반부(40B), 제3단째 열반부(40C), 제4단째 열반부(40D) 및 제5단째 열반부(40E)가 일체가 되어 윗방향으로 이동하고, 이윽고 제5단째 열반부(40E)는 상측 대좌부(30)에 마련된 복수의 지지부(32)의 선단부에 접근한다. 이로 인해, 제5단째 열반부(40E)에서 지지부(32)에 부여된 가압력이 상측 대좌부(30)에 전달된다.

이상과 같이 해서, 5단의 열반부(40)가 상하방향으로 소정의 가압력으로 적층되어, 5단의 열반부(40)가 상측 대좌부(30)의 복수의 지지부(32)와 하측 대좌부(26)의 복수의 지지부(28) 사이에 끼인 구조가 된다.

여기서 도 2에 나타내는 바와 같이, 상하방향으로 인접하는 열반부끼리 소정의 가압력으로 압접되면, 열반부들 사이에 진공 챔버(62)가 형성된다. 즉, 제1단째 열반부(40A)와 제2단째 열반부(40B) 사이에는 제1 진공 챔버(62A)가 형성된다. 또 제2단째 열반부(40B)와 제3단째 열반부(40C) 사이에는 제2 진공 챔버(62B)가 형성된다. 제3단째 열반부(40C)와 제4단째 열반부(40D) 사이에는 제3 진공 챔버(62C)가 형성된다. 제4단째 열반부(40D)와 제5단째 열반부(40E) 사이에는 제4 진공 챔버(62D)가 형성된다.

한편 적층처리 완료단계에서는 진공 챔버(62)는 밀폐 공간으로 되어 있을 뿐 배큐밍되어 있지 않다. 이 때문에 진공 챔버(62)는 진공 상태로 되어 있지 않다.

(배큐밍(vacuuming))

다음으로 제어부에 의해 진공 펌프가 구동 제어되고, 각 진공 챔버(62)가 진공 상태가 된다. 이로 인해, 모든 진공 챔버(62)의 배큐밍이 실행된다.

(가열·가압 처리)

다음으로 각 열반부(40)에 의해 가열 처리가 실행된다. 각 열반부(40)에는 히터 등의 열원부(44)가 내장되어 있기 때문에, 제어부로 열원부(44)를 구동함으로써 가열 처리가 가능하게 된다. 열반부(40)의 가열 처리는 거의 동시에 실행된다. 한편 열반부(26)는 온도 조절기에 의해 280℃～300℃로 온도 설정된다.

또한 동시에, 상하방향으로 인접하는 열반부(40)가 가압력을 받음으로써, 열반부(40) 사이에 배치된 접합용 기재끼리 소정의 가압력으로 압접된다. 또한 접합용 기재의 압접 처리는 진공 챔버의 내부에서 실행되기 때문에, 티끌이나 분진이 침입하지 않는 깨끗한 환경에서 실행할 수 있다. 이 결과, 접합용 기재에 의해 제작된 복합 기판의 전기적 특성을 고품질로 유지할 수 있다.

한편 접합용 기재의 접합 처리는 4개의 진공 챔버(62)에서 거의 동시에 실행된다. 이로 인해, 4개의 진공 챔버(62)에서 접합용 기재의 접합 처리가 거의 동시에 실행된다.

(진공 챔버의 냉각)

접합용 기재끼리의 압접이 종료된 후 접합용 기재를 냉각한다. 이 때, 진공 챔버(62)의 진공도를 소정값으로 유지한 상태로 냉각한다. 접합용 기재의 냉각은 각 열반부(40)의 내부에 배치된 냉각부(46)인 냉각 수로에 냉각수를 흘려보냄으로써 실행된다.

(진공 해제)

다음으로 진공 챔버(62)의 진공 상태를 해제하기 위해 대기를 넣어, 모든 진공 챔버(62)가 대기 개방된다.

(각 열반부의 하강)

다음으로 각 열반부(40)가 하강한다. 이 하강 처리에서는 제어부에 의해 제어된 가압 기구가 아래방향으로 이동한다. 이로 인해 제1단째 열반부(40A)가 아래방향으로 이동하기 때문에, 다른 열반부(40B, 40C, 40D, 40E)도 아래방향으로 이동한다.

구체적으로는, 먼저 제1단째에서 제5단째까지의 열반부(40)가 일체로서 아래방향으로 이동한다. 그리고 제5단째 열반부(40E)의 홀딩 위치에 도달하면, 제5단째 열반부(40E)는 그 홀딩 위치에서 정지한다. 다음으로 제1단째에서 제4단째까지의 열반부(40A, 40B, 40C, 40D)가 일체로서 아래방향으로 이동한다. 그리고 제4단째 열반부(40D)의 홀딩 위치에 도달하면, 제4단째 열반부(40D)는 그 홀딩 위치에서 정지한다. 다음으로 제1단째에서 제3단째까지의 열반부(40A, 40B, 40C)가 일체로서 아래방향으로 이동한다. 그리고 제3단째 열반부(40C)의 홀딩 위치에 도달하면, 제3단째 열반부(40C)는 그 홀딩 위치에서 정지한다. 다음으로 제1단째와 제2단째 열반부(40A, 40B)가 일체로서 아래방향으로 이동한다. 그리고 제2단째 열반부(40B)의 홀딩 위치에 도달하면, 제2단째 열반부(40B)는 그 홀딩 위치에서 정지한다. 마지막으로 제1단째 열반부(40A)가 아래방향으로 이동한다. 그리고 제1단째 열반부(40A)의 홀딩 위치에 도달하면, 제1단째 열반부(40A)는 그 홀딩 위치에서 정지한다. 한편 가압 기구(24)의 피스톤 로드(24A)는 초기 위치로 돌아간다.

제1실시형태의 접합 장치(20)에 의하면, 예를 들면 각 열반부(40)의 적층 처리 등에 있어서, 각 열반부(40)는 다른 열반부(40)로부터 소정의 가압력을 받는다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 열반부(40)에서는 복수의 구멍부를 구성하는 모든 구멍부(52)의 단면적이 모두 같은 면적이면서, 열반부(40)의 두께방향에 대하여 직교하는 방향으로 인접하는 구멍부끼리의 중심간 거리가 같은 거리이다. 즉, 모든 구멍부(52)의 직경이 같은 치수이며, 인접하는 구멍부끼리의 피치가 모두 같은 거리로 설정되어 있다.

이 때문에, 열반부(40)에 가압력이 작용했을 때에, 그 가압력은 열반부(40)를 그 두께방향으로 전달하여 열반부 표면에 도달한다. 열반부 표면에 도달한 합력(合力)이, 열반부(40)의 두께방향에 대하여 직교하는 방향에 걸쳐, 소정 범위 내로 제한된다. 바꿔 말하면, 열반부 표면에 도달한 합력에는 열반부(40)의 두께방향에 대하여 직교하는 방향에 걸쳐 큰 편차가 생기지 않는다. 이로 인해, 열반부 표면에서의 가압력 분포가 일정한 범위 내로 제한된다. 이 결과, 열반부 표면에서의 가압력 분포의 편차를 일정한 범위 내로 제한하기 위해 굳이 열반부(40)의 두께를 두껍게 할 필요가 없어져, 열반부(40)의 가열·냉각에 소요되는 시간이 증대되는 것을 방지할 수 있다.

도 4는 제1실시형태에 따른 접합 장치의 각 열반부에 작용하는 가압력의 전달 메커니즘을 나타낸 설명도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 열반부(40)의 하측 표면으로부터 소정의 가압력(F)이 작용했을 경우, 이 가압력은 열반부(40)의 내부를 상측을 향해 전달한다. 가압력(F)이 열반부(40)의 내부를 상측을 향해 전달해 가면, 가압력(F)의 일부는 구멍부(52)에 부딪친다. 구멍부(52)는 중공(中空)이기 때문에, 가압력(F)은 구멍부(52)를 피하도록 구멍부(52) 주위를 우회하면서, 열반부(40)의 두께(flesh) 부분을 전달한다. 이 때, 가압력(F)이 1개의 구멍부(52)에 부딪치면, 크게 나눠 분력(F1, F2)으로 분해된다. 이 분력(F1, F2)들은 구멍부(52)의 주위를 우회하면서 이윽고 하나의 합력(F3)이 된다. 그리고 열반부(40)의 상측 표면에 도달한다. 또한 구멍부(52)에 부딪치지 않는 가압력(F)은 분력이 되지 않고 그대로 가압력(F)으로서 열반부(40)의 상측 표면에 도달한다. 이 가압력(F3, F)들은 위쪽에 위치하는 열반부(40)에 대하여 작용한다. 이후, 이것이 반복된다.

제1실시형태에서는 가압력(F)이 분력이 되어 각 구멍부(52)의 주위를 우회하여 합력이 되는데, 이 가압력(F) 및 합력(F3)(＜F)의 편차가 열반부(40)의 두께방향에 대하여 직교하는 방향에 있어서 일정한 범위로 제한되게 된다. 즉, 열반부(40)의 상측 표면에서의 합력 분포(바꿔 말하면 가압력 분포)가 일정한 범위 내로 제한된다. 이로 인해, 제1실시형태에서는 상기한 작용 효과를 발휘할 수 있다.

한편 열반부(40)에 상측 표면에 작용한 가압력이 열반부(40)의 내부를 하측으로 전달되어 열반부(40)의 하측 표면으로 빠지는 경우에도 동일한 작용 효과를 말할 수 있어, 하측 표면에서의 합력 분포가 일정한 범위 내로 제한된다.

다음으로 본 발명의 제2실시형태로 프레스 기구 및 이것을 구비한 접합 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 제2실시형태에 있어서 제1실시형태의 구성과 중복되는 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 적절히 생략한다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 제2실시형태는 열반부(40)에 마련된 복수의 구멍부(52) 중에, 가열용 구멍부(48) 혹은 냉각용 구멍부(50)의 어느 용도로도 이용하지 않는 더미 구멍부(54)가 혼재해 있는 양태이다. 더미 구멍부(54)는 단순한 공동(hollow)의 구멍부로 되어 있다.

제2실시형태와 같이 구멍부(52)끼리의 피치를 좁게 하면, 가열·냉각 용도로 사용할 수 있는 구멍이 늘어나므로, 열반부(40)의 가열 시간 및 냉각 시간을 단축할 수 있다. 그러나 급속한 가열력 혹은 냉각력이 요구되지 않는 환경에서는 모든 구멍부를 가열용 구멍부(48) 혹은 냉각용 구멍부(50)로서 사용하면 오히려 전기세 등의 비용이 높아진다. 또한 냉각은 일반적으로 구멍들을 관으로 연결시켜서 수경로(數經路)로 정리하는데, 좁은 피치에서는 그것이 곤란한 경우가 있다.

그래서 복수의 구멍부의 적어도 일부를 상기 더미 구멍부(54)로 함으로써, 필요 최소한의 히터·냉각 경로를 가지면서, 열반부(40)의 상측 표면 및 하측 표면에서의 가압력 분포의 편차를 일정한 범위 내로 제한할 수 있기 때문에, 열반부(40)의 두께를 두껍게 할 필요가 없다. 이 결과, 열반부(40)의 열용량을 작게 할 수 있어, 더미 구멍부(54)를 혼재시킨 구성이어도 열반부(40)의 가열·냉각에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

다음으로 본 발명의 제3실시형태로 프레스 기구 및 이것을 구비한 접합 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 제3실시형태에 있어서 제1실시형태의 구성과 중복되는 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 적절히 생략한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 제3실시형태는 열반부(40)에 마련된 구멍부(52)의 피치가 제1실시형태의 구멍부(52)의 피치보다 좁게 설정된 구성이다.

구체적으로는 열반부(40)의 두께방향에 대하여 직교하는 방향으로 인접하는 구멍부끼리의 중심간 거리(피치)를 X, 열반부(40)의 두께를 T, 복수의 구멍부의 직경을 D로 했을 경우에,

(T-2×D)≥X …(식 1)

을 구비하도록 설정되어 있다.

제3실시형태에 의하면, 도 6에 나타내는 바와 같이 열반부(40)에 마련된 구멍부(52)의 피치가 좁아지도록 설정한 구성이기 때문에, 열반부(40)의 상측 표면 및 하측 표면에서의 가압력 분포를 균등하게 할 수 있다. 이로 인해 열반부(40)의 두께를 더욱 얇게 할 수 있는 동시에, 다른 열반부(40)에 대하여 균등해지는 가압력을 작용시킬 수 있다.

(실험예)

다음으로 상기한 각 실시형태의 작용 효과의 근거가 되는 실험예를 설명한다.

본 실험에서는 2개의 비교예와 본 발명의 한 실시예, 이 3개의 양태를 비교 검토하였다. 비교예 1로서, 열반부(40)에 전혀 구멍부가 형성되어 있지 않은 구성인 것을 준비하였다. 비교예 2로서, 구멍부(직경 10mm)가 형성되어 있긴 하지만, 인접하는 구멍부의 피치가 30mm가 되는 넓은 피치인 것을 준비하였다. 본 발명의 한 실시예로서, 구멍부(직경 10mm)가 형성되어 있긴 하지만, 인접하는 구멍부의 피치가 15mm가 되는 좁은 피치인 것을 채용하였다.

예를 들면 비교예 2가 본 발명의 제1실시형태에 대응한다. 또한 본 발명의 한 실시예가 본 발명의 제3실시형태에 대응한다.

먼저 비교예 1에 의하면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 하측에 위치하는 열반부(40A)(도 3 참조)부터 순서대로 위쪽으로 들어올려져서 복수의 열반부(40B, 40C, 40D, 40E)가 차곡차곡 쌓여 가는 구성에서는 하측의 열반부(40A)가 가장 응력이 높아지는 경향이 있다. 한편 도 7의 사선 부분이 가장 높은 응력을 나타낸다.

다음으로 비교예 2에 의하면, 인접하는 구멍부의 피치가 30mm가 되는 넓은 피치이고, 도 8에 나타내는 바와 같이 구멍부(52)와 구멍부(52) 사이 부위의 응력이 가장 높아진다. 그리고 인접하는 구멍부의 피치가 넓기 때문에, 열반부(40)의 상측 표면에서의 가압력 분포의 편차가 커져 있었다. 구체적으로는 구멍부와 구멍부 사이에 위치하는 가압력이 커지고, 구멍부의 중심상에 위치하는 가압력이 작아진다. 한편 도 8의 사선 부분이 가장 높은 응력을 나타낸다.

다음으로 본 발명의 한 실시예에 의하면, 비교예 2와 비교해서, 열반부(40)의 상측 표면에서의 가압력 분포의 편차가 작아져 거의 균등해졌다. 한편 도 9의 사선 부분이 가장 높은 응력을 나타낸다.

도 7 내지 도 9의 응력 분포 상황을 그래프로 나타내면 도 10이 된다. 도 10에 나타내는 바와 같이 비교예 1에서는 가압력의 편차가 작지만, 열반부에 가열 수단 및 냉각 수단이 존재하지 않기 때문에, 열반부를 가열·냉각할 수 없다는 문제가 있다.

비교예 2에서는 도 10에 나타내는 바와 같이 열반 표면의 응력 불균일이 크기 때문에, 이 구멍 배치라면 열반의 두께를 늘려서 응력의 균등화를 꾀할 필요가 있다.

본 발명의 한 실시예에서는 도 10에 나타내는 바와 같이 가압력의 편차가 균등해지기 때문에, 열반부(40)의 두께를 더욱 얇게 할 수 있다. 이로 인해 열반부(40)의 열용량이 작아진다. 이 결과, 열반부(40)의 가열 시간 및 냉각 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.

10 프레스 기구
12 대좌부
14 지지부
16 열반부
20 접합 장치
24 가압 기구
26 하측 대좌부(대좌부)
28 지지부
30 상측 대좌부(대좌부)
32 지지부
40A 제1단째 열반부(열반부)
40B 제2단째 열반부(열반부)
40C 제3단째 열반부(열반부)
40D 제4단째 열반부(열반부)
40E 제5단째 열반부(열반부)
44 열원부
46 냉각부
48 가열용 구멍부(구멍부)
50 냉각용 구멍부(구멍부)
52 구멍부
54 더미 구멍부(구멍부)
62A 진공 챔버
62B 진공 챔버
62C 진공 챔버
62D 진공 챔버

Claims

가압 기구에 의해 소정의 하중이 부여되는 대좌부(臺座部);
가열 수단 및 냉각 수단을 구비하고, 상기 대좌부에 부여된 하중이 가압력으로서 작용하는 열반부(熱盤部);를 가지는 프레스 기구로서,
상기 열반부에는 상기 가열 수단을 유도하기 위해 사용하는 가열용 구멍부와, 상기 냉각 수단을 유도하기 위해 사용하는 냉각용 구멍부를 포함하는 복수의 구멍부가 형성되고,
상기 복수의 구멍부를 구성하는 모든 상기 구멍부가 상기 열반부의 두께방향을 따른 같은 위치에서, 상기 열반부의 두께방향에 대하여 직교하는 방향으로 나란히 마련되어 있으며,
상기 열반부를 두께방향으로 절단했을 때의 상기 구멍부의 단면적이 모두 같은 면적이면서, 상기 열반부의 두께방향에 대하여 직교하는 방향으로 인접하는 상기 구멍부끼리의 중심간 거리가 같은 거리인 것을 특징으로 하는 프레스 기구.
제1항에 있어서,
복수의 구멍부는 상기 가열용 구멍부 및 상기 냉각용 구멍부 외에, 더미(dummy)가 되는 공동(hollow)의 구멍부를 가지는 것을 특징으로 하는 프레스 기구.
제1항에 있어서,
상기 복수의 구멍부는 모두 원 구멍이며,
상기 열반부의 두께방향에 대하여 직교하는 방향으로 인접하는 상기 구멍부끼리의 중심간 거리를 X, 상기 열반부의 두께를 T, 상기 복수의 구멍부의 직경을 D로 했을 경우에,
(T-2×D)≥X …(식 1)
를 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 기구.
제1항에 있어서,
상기 가열 수단은 히터이고,
상기 냉각 수단은 냉각수이며,
상기 가열용 구멍부는 상기 히터를 통과시키기 위한 구멍부이고,
상기 냉각용 구멍부는 상기 냉각수를 흘려보내기 위한 구멍부인 것을 특징으로 하는 프레스 기구.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 프레스 기구를 구비하고,
상기 프레스 기구에 의한 열압착에 의해 접합용 기재(基材)끼리를 접합하는 것을 특징으로 하는 접합 장치.