TW201940007A - 微波加熱方法、微波加熱裝置及化學反應方法 - Google Patents
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Abstract
一種微波加熱方法,其係利用微波者,且控制上述微波之頻率而形成單模駐波,於藉由上述駐波形成之磁場強度相同且為最大值之磁場區域配置被加熱對象物,利用因藉由上述磁場區域之磁場之作用產生之磁損耗所致之磁發熱、及/或因藉由上述磁場區域之磁場而產生於上述被加熱對象物內之感應電流所致之感應加熱對上述被加熱對象物進行加熱。
Description
本發明係關於一種微波加熱方法、微波加熱裝置及化學反應方法。
微波係由如微波爐般之家電而利用廣泛,然後,作為產業用之加熱系統,研究有實用性的開發、利用。藉由微波照射,被加熱對象物直接發熱,故而具有可短時間地加熱、且可使起因於熱傳遞之溫度不均變少之優點。除此以外具有如下優點:可非接觸地加熱,且可僅將微波吸收良好者選擇性地加熱等。
於成膜、半導體元件製造、印刷、電子配線、表面處理等產業領域中,將塗佈於片狀物質或片狀物質之表面之薄膜連續地熱處理帶來熱處理之自動化或省力化等,帶來生產成本改善或品質提高。因此,關於微波熱處理方法之連續化提出有各種方法。
於成膜、半導體元件製造、印刷、電子配線、表面處理等產業領域中,將塗佈於片狀物質或片狀物質之表面之薄膜連續地熱處理帶來熱處理之自動化或省力化等,帶來生產成本改善或品質提高。因此,關於微波熱處理方法之連續化提出有各種方法。
作為利用微波照射之熱處理,屬於電磁波之微波由於以波長週期而能量強度變化,故而容易產生加熱不均。因此,較多的是藉由使被加熱對象物之位置隨時間移動而進行均勻地加熱等對策。作為應對該問題之技術,例如,於專利文獻1中記載有使用空腔共振器之微波加熱裝置。於該技術中,記載有使長方體狀之空腔共振器內產生TM110
模式之駐波,將包含導電性或磁性之薄膜之片材高效率地均勻地加熱。又,於專利文獻2中記載有,藉由使用方型波導管(方型空腔共振器)之微波加熱裝置,將被加熱對象物配置於駐波之磁場(magnetic field)強度最大之位置,且相對於該位置移動並高效率地進行加熱。
藉由如此使用空腔共振器,可於內部形成駐波而將被加熱對象物均勻且高效率地加熱。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
藉由如此使用空腔共振器,可於內部形成駐波而將被加熱對象物均勻且高效率地加熱。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-221958號公報
[專利文獻2]日本特開2013-101808號公報
[專利文獻2]日本特開2013-101808號公報
[發明所欲解決之課題]
於使用空腔共振器之駐波之形成中,為了持續地產生駐波而監視共振器內之駐波之狀態,根據需要調整供給至空腔內之微波之頻率,或藉由將介電體或金屬片材插入至空腔內而調整共振頻率。於此種情形時,若將介電體或金屬片材插入至空腔內,則有時根據插入量而形成於空腔共振器內之駐波之磁場強度分佈產生偏移。其結果,於被加熱對象物之加熱時,若對空腔共振器內之始終固定之位置供給被加熱對象物,則會於被加熱對象物之供給位置與磁場強度之最大值位置之間產生偏移。為了應對該情況,考慮以使被加熱對象物之供給位置追隨變化之磁場強度之最大值位置之方式變化,但裝置變得大規模而並不現實。
本發明之課題在於提供一種微波加熱裝置,其藉由形成於空腔共振器內之駐波,能夠將由磁性體、具有磁損耗之材料或具有導電性之材料、包含磁性體、具有磁損耗之材料或具有導電性之材料之複合材料所構成之被加熱對象物不需要沿著磁場強度分佈之對準等而有效率地且以較高之再現性加熱。
[解決課題之技術手段]
[解決課題之技術手段]
本發明者們鑒於上述課題反覆銳意研究,結果發現藉由使用圓筒型或方筒型之空腔共振器,能夠形成磁場之最大值部分始終成為空腔共振器之中心軸之駐波。而且,發現藉由將由具有磁損耗之材料或包含具有磁損耗之材料之複合材料所構成之被加熱對象物以通過空腔共振器之中心軸的方式供給,可使所供給之被加熱對象物之加熱狀態始終固定。
本發明係基於該等知識見解進而反覆研究,以至完成者。
本發明係基於該等知識見解進而反覆研究,以至完成者。
即,本發明之上述課題藉由下述手段而解決。
[1]
一種微波加熱方法,其係利用微波者,且
控制上述微波之頻率而形成單模駐波,
於藉由上述駐波形成之磁場強度相同且為最大值之磁場區域配置被加熱對象物,
藉由磁發熱、及/或感應加熱對上述被加熱對象物進行加熱,該磁發熱係因藉由上述磁場區域之磁場之作用產生之磁損耗所致該感應加熱係因藉由上述磁場區域之磁場而產生於上述被加熱對象物內之感應電流所致。
[1]
一種微波加熱方法,其係利用微波者,且
控制上述微波之頻率而形成單模駐波,
於藉由上述駐波形成之磁場強度相同且為最大值之磁場區域配置被加熱對象物,
藉由磁發熱、及/或感應加熱對上述被加熱對象物進行加熱,該磁發熱係因藉由上述磁場區域之磁場之作用產生之磁損耗所致該感應加熱係因藉由上述磁場區域之磁場而產生於上述被加熱對象物內之感應電流所致。
[2]
如[1]所述之微波加熱方法,其中上述單模駐波為TMn10 (n為1以上之整數)模式或TE10n (n為1以上之整數)模式。
[3]
如[1]或[2]所述之微波加熱方法,其中上述被加熱對象物係配置於基材上之電極圖案及元件之電性接合用電極。
[4]
如[3]所述之微波加熱方法,其中對上述電極圖案與上述電極接合用電極進行加熱,從而將配置於上述電極圖案上之焊料加熱、熔融。
[5]
如[3]或[4]所述之微波加熱方法,其中產生上述單模駐波之共振器為圓筒共振器或方筒共振器,
於產生上述單模駐波之共振器之主體部壁之對向的位置具備入口與出口,
且具有搬送機構,該搬送機構自上述入口搬入上述被加熱對象物,且自上述出口搬出上述被加熱對象物,
將上述電極圖案之長軸方向之至少一部分相對於利用上述單模駐波形成之磁場之振動方向設為45度以上且90度以下之角度配置,對該電極圖案進行微波加熱。
[6]
如[5]所述之微波加熱方法,其中檢測與根據配置於上述共振器內之上述被加熱對象物之配置狀態變動之上述單模駐波一致的共振頻率,將上述微波調節為與該共振頻率一致之頻率並照射至上述共振器內。
[7]
如[6]所述之微波加熱方法,其中測量來自上述共振器內之微波照射空間之反射波,基於該反射波之測量信號,自該反射波成為最小值之上述微波之頻率檢測與上述單模駐波一致之共振頻率,並控制上述微波之頻率。
[8]
如[6]所述之微波加熱方法,其中測量上述共振器內之微波照射空間之能量密度,基於該能量密度之測量信號,自該能量密度成為最大值之上述微波之頻率檢測與上述單模駐波一致之共振頻率,並控制上述微波之頻率。
[9]
如[5]~[8]中任一項所述之微波加熱方法,其中上述共振器配置有複數個,藉由該複數個共振器連續地微波加熱。
[10]
如[3]~[9]中任一項所述之微波加熱方法,其中於上述電極圖案之上部及下部具有絕緣性之薄膜。
[11]
如[5]~[10]中任一項所述之微波加熱方法,其中於上述共振器內,使上述基材於相對於上述磁場之振動方向垂直之方向上能夠上下移動。
[12]
如[5]~[11]中任一項所述之微波加熱方法,其具備:前段之步驟,其包含於上述基材上印刷底漆、接著層之步驟與該底漆、接著層之乾燥步驟、及電極圖案之印刷步驟與該電極圖案之乾燥步驟、焊膏塗佈步驟、元件搭載步驟、及微波照射條件判定步驟;以及
後段之步驟,其包含焊劑去除步驟、接著劑塗佈步驟及該接著劑之硬化步驟;且
藉由上述搬送機構連續地搬送上述基材,依序進行上述前段之步驟、利用實施上述微波加熱方法之微波加熱裝置進行之微波加熱步驟及上述後段之步驟。
[13]
如[12]所述之微波加熱方法,其中上述前段之步驟中,焊膏塗佈步驟係藉由模板印刷裝置、分注器裝置、或植球機進行。
[14]
如[12]或[13]所述之微波加熱方法,其中上述後段之步驟中,焊劑去除步驟為洗淨步驟,上述接著劑塗佈步驟為模板印刷步驟、網版印刷步驟、或分注器步驟,上述接著劑硬化步驟為利用準分子燈、紫外線燈、紅外線燈、熱風裝置、加熱板、大氣壓電漿照射手段、氙氣閃光燈或高濕度腔室之加熱步驟。
[15]
如[4]~[14]中任一項所述之微波加熱方法,其包含如下步驟:
於上述基材上透過底漆配置上述電極圖案;及
於上述電極圖案上透過上述焊料而連接形成於上述元件之上述電性接合用電極,並且於上述電極圖案間之上述基材上透過接著層接著上述元件;且
於上述元件之周圍形成接著劑。
[16]
如[3]~[15]中任一項所述之微波加熱方法,其中將上述電極圖案之長軸方向之至少一部分相對於利用上述單模駐波形成之磁場之振動方向設為45度以上且90度以下之角度配置,對該電極圖案進行微波加熱。
[17]
如[3]~[16]中任一項所述之微波加熱方法,其中將上述電性接合用電極之長軸之至少一部分相對於藉由上述單模駐波形成之磁場之振動方向設為40度以上且90度以下之角度配置。
[18]
如[1]或[2]所述之微波加熱方法,其中上述被加熱對象物為配置於基材上之薄膜圖案,
上述薄膜圖案係具有縱橫比為3.7以上之異方性之薄膜圖案,將該薄膜圖案之長軸方向之至少一部分相對於產生於上述磁場區域之磁場之振動方向配置為45度以上且90度以下之角度,且使上述基材通過上述磁場區域。
[19]
如[18]所述之微波加熱方法,其中上述薄膜圖案之長軸方向之長度具有上述微波之波長之1/10以上之長度。
[20]
如[1]~[19]中任一項所述之微波加熱方法,其中上述微波加熱方法係藉由微波對上述被加熱對象物進行加熱使其產生化學反應之化學反應方法。
如[1]所述之微波加熱方法,其中上述單模駐波為TMn10 (n為1以上之整數)模式或TE10n (n為1以上之整數)模式。
[3]
如[1]或[2]所述之微波加熱方法,其中上述被加熱對象物係配置於基材上之電極圖案及元件之電性接合用電極。
[4]
如[3]所述之微波加熱方法,其中對上述電極圖案與上述電極接合用電極進行加熱,從而將配置於上述電極圖案上之焊料加熱、熔融。
[5]
如[3]或[4]所述之微波加熱方法,其中產生上述單模駐波之共振器為圓筒共振器或方筒共振器,
於產生上述單模駐波之共振器之主體部壁之對向的位置具備入口與出口,
且具有搬送機構,該搬送機構自上述入口搬入上述被加熱對象物,且自上述出口搬出上述被加熱對象物,
將上述電極圖案之長軸方向之至少一部分相對於利用上述單模駐波形成之磁場之振動方向設為45度以上且90度以下之角度配置,對該電極圖案進行微波加熱。
[6]
如[5]所述之微波加熱方法,其中檢測與根據配置於上述共振器內之上述被加熱對象物之配置狀態變動之上述單模駐波一致的共振頻率,將上述微波調節為與該共振頻率一致之頻率並照射至上述共振器內。
[7]
如[6]所述之微波加熱方法,其中測量來自上述共振器內之微波照射空間之反射波,基於該反射波之測量信號,自該反射波成為最小值之上述微波之頻率檢測與上述單模駐波一致之共振頻率,並控制上述微波之頻率。
[8]
如[6]所述之微波加熱方法,其中測量上述共振器內之微波照射空間之能量密度,基於該能量密度之測量信號,自該能量密度成為最大值之上述微波之頻率檢測與上述單模駐波一致之共振頻率,並控制上述微波之頻率。
[9]
如[5]~[8]中任一項所述之微波加熱方法,其中上述共振器配置有複數個,藉由該複數個共振器連續地微波加熱。
[10]
如[3]~[9]中任一項所述之微波加熱方法,其中於上述電極圖案之上部及下部具有絕緣性之薄膜。
[11]
如[5]~[10]中任一項所述之微波加熱方法,其中於上述共振器內,使上述基材於相對於上述磁場之振動方向垂直之方向上能夠上下移動。
[12]
如[5]~[11]中任一項所述之微波加熱方法,其具備:前段之步驟,其包含於上述基材上印刷底漆、接著層之步驟與該底漆、接著層之乾燥步驟、及電極圖案之印刷步驟與該電極圖案之乾燥步驟、焊膏塗佈步驟、元件搭載步驟、及微波照射條件判定步驟;以及
後段之步驟,其包含焊劑去除步驟、接著劑塗佈步驟及該接著劑之硬化步驟;且
藉由上述搬送機構連續地搬送上述基材,依序進行上述前段之步驟、利用實施上述微波加熱方法之微波加熱裝置進行之微波加熱步驟及上述後段之步驟。
[13]
如[12]所述之微波加熱方法,其中上述前段之步驟中,焊膏塗佈步驟係藉由模板印刷裝置、分注器裝置、或植球機進行。
[14]
如[12]或[13]所述之微波加熱方法,其中上述後段之步驟中,焊劑去除步驟為洗淨步驟,上述接著劑塗佈步驟為模板印刷步驟、網版印刷步驟、或分注器步驟,上述接著劑硬化步驟為利用準分子燈、紫外線燈、紅外線燈、熱風裝置、加熱板、大氣壓電漿照射手段、氙氣閃光燈或高濕度腔室之加熱步驟。
[15]
如[4]~[14]中任一項所述之微波加熱方法,其包含如下步驟:
於上述基材上透過底漆配置上述電極圖案;及
於上述電極圖案上透過上述焊料而連接形成於上述元件之上述電性接合用電極,並且於上述電極圖案間之上述基材上透過接著層接著上述元件;且
於上述元件之周圍形成接著劑。
[16]
如[3]~[15]中任一項所述之微波加熱方法,其中將上述電極圖案之長軸方向之至少一部分相對於利用上述單模駐波形成之磁場之振動方向設為45度以上且90度以下之角度配置,對該電極圖案進行微波加熱。
[17]
如[3]~[16]中任一項所述之微波加熱方法,其中將上述電性接合用電極之長軸之至少一部分相對於藉由上述單模駐波形成之磁場之振動方向設為40度以上且90度以下之角度配置。
[18]
如[1]或[2]所述之微波加熱方法,其中上述被加熱對象物為配置於基材上之薄膜圖案,
上述薄膜圖案係具有縱橫比為3.7以上之異方性之薄膜圖案,將該薄膜圖案之長軸方向之至少一部分相對於產生於上述磁場區域之磁場之振動方向配置為45度以上且90度以下之角度,且使上述基材通過上述磁場區域。
[19]
如[18]所述之微波加熱方法,其中上述薄膜圖案之長軸方向之長度具有上述微波之波長之1/10以上之長度。
[20]
如[1]~[19]中任一項所述之微波加熱方法,其中上述微波加熱方法係藉由微波對上述被加熱對象物進行加熱使其產生化學反應之化學反應方法。
[21]
一種微波加熱裝置,其具備:
空腔共振器,其成為圓筒型或除了相對於筒中心軸垂直之方向之剖面為長方形之筒型以外之以筒中心軸為中心對向之2個面平行的多角筒型之微波照射空間;及
搬送機構,其向上述空腔共振器內之磁場之能量分佈均勻之空間,以通過該空腔共振器之磁場強度最大值且均勻之磁場區域之方式供給磁性體、具有磁損耗之材料或具有導電性之材料之被加熱對象物或者包含磁性體、具有磁損耗之材料或具有導電性之材料之複合材料之被加熱對象物;且
將藉由上述搬送機構供給之上述被加熱對象物於上述磁場區域進行加熱。
[22]
如[21]所述之微波加熱裝置,其中上述搬送機構於上述被加熱對象物通過上述磁場區域時,使上述被加熱對象物通過電場(electric field)強度成為最小值之空間。
[23]
如[22]所述之微波加熱裝置,其中上述空腔共振器係具有圓筒型之微波照射空間且沿著圓筒中心軸形成磁場強度相同且為最大值之TMn10 (n為1以上之整數)模式或TE10n (n為1以上之整數)模式之駐波之空腔共振器,且具有:
入口,其供要被搬入至上述微波照射空間內之配置有上述被加熱對象物之基材通過,且配置於上述空腔共振器之主體部壁;及
出口,其供自上述微波照射空間內搬出之上述基材通過,且配置於上述空腔共振器之主體部壁;
上述搬送機構係將上述基材自上述入口搬入且通過上述磁場強度成為最大值之磁場區域自上述出口搬出者,
將配置於上述基材之上述被加熱對象物之薄膜圖案之長軸方向之至少一部分相對於產生於上述磁場區域之磁場之振動方向設為45度以上且90度以下之角度,使上述基材通過上述磁場區域而對上述薄膜圖案進行加熱。
[24]
如[23]所述之微波加熱裝置,其中上述薄膜圖案係電極圖案,對該電極圖案進行加熱而使配置於該電極圖案上之焊料熔融。
[25]
如[23]所述之微波加熱裝置,其中藉由上述薄膜圖案之加熱對該薄膜圖案進行燒成。
[26]
如[21]~[25]中任一項所述之微波加熱裝置,其中形成於上述微波照射空間內部之駐波為TM110 模式,
上述磁場區域係沿著上述空腔共振器之筒中心軸之空間。
[27]
如[26]所述之微波加熱裝置,其中形成上述TM110 模式之駐波之手段具有如下控制微波之頻率之機構:於將上述被加熱對象物插入至上述微波照射空間之狀態下,始終沿著上述筒中心軸維持磁場之均勻分佈狀態。
[28]
如[27]所述之微波加熱裝置,其中控制上述微波之頻率之機構檢測與根據上述被加熱對象物之插入狀態變動之TM110 模式之駐波一致的共振頻率,並照射與該共振頻率一致之微波。
[29]
如[28]所述之微波加熱裝置,其中檢測與上述TM110 模式之駐波一致之共振頻率的手段具有測量來自上述微波照射空間之反射波之機構,且具有基於該測量信號根據反射波成為最小值之頻率檢測共振頻率的控制上述微波之頻率之機構。
[30]
如[29]所述之微波加熱裝置,其中檢測與上述TM110 模式之駐波一致之共振頻率的手段具有測量上述微波照射空間內之能量狀態之機構,且具有基於該測量信號根據微波照射空間內之能量密度成為最大值之頻率檢測共振頻率的控制上述微波之頻率之機構。
[31]
如[21]~[30]中任一項所述之微波加熱裝置,其中使於上述空腔共振器之筒中心軸成為最大值之磁場發揮作用而使上述被加熱對象物產生感應電流,從而對上述被加熱對象物進行加熱。
[32]
如[21]~[31]中任一項所述之微波加熱裝置,其中上述微波加熱裝置具有1個或複數個上述空腔共振器。
[33]
如[21]所述之微波加熱裝置,其具備:
前段之裝置,上述被加熱對象物係配置於基材上之薄膜圖案,於藉由上述微波加熱裝置對該基材進行加熱燒成之前,將該基材預乾燥;及
後段之裝置,其於藉由上述微波加熱裝置對上述薄膜圖案進行燒成之後進行後處理;且
藉由上述搬送機構連續地搬送上述基材,藉由上述前段之裝置、上述微波加熱裝置及上述後段之裝置依序進行處理。
[34]
如[33]所述之微波加熱裝置,其中上述前段之裝置具有將薄膜圖案預乾燥之紅外線加熱裝置、熱風加熱裝置、或加熱板。
[35]
如[33]或[34]所述之微波加熱裝置,其中上述後段之裝置由用以對上述薄膜圖案進而進行燒結之加熱手段所構成,
上述加熱手段具有準分子燈、紫外線燈、大氣壓電漿照射手段或氙氣閃光燈。
[36]
如[21]~[35]中任一項所述之微波加熱裝置,其中上述搬送機構係於上述空腔共振器內,使上述被加熱對象物於相對於上述磁場之振動方向垂直之方向上能夠上下移動。
[37]
如[21]~[36]中任一項所述之微波加熱裝置,其中上述微波加熱裝置係對上述被加熱對象物利用藉由微波產生之磁場進行加熱使其產生化學反應之化學反應裝置。
一種微波加熱裝置,其具備:
空腔共振器,其成為圓筒型或除了相對於筒中心軸垂直之方向之剖面為長方形之筒型以外之以筒中心軸為中心對向之2個面平行的多角筒型之微波照射空間;及
搬送機構,其向上述空腔共振器內之磁場之能量分佈均勻之空間,以通過該空腔共振器之磁場強度最大值且均勻之磁場區域之方式供給磁性體、具有磁損耗之材料或具有導電性之材料之被加熱對象物或者包含磁性體、具有磁損耗之材料或具有導電性之材料之複合材料之被加熱對象物;且
將藉由上述搬送機構供給之上述被加熱對象物於上述磁場區域進行加熱。
[22]
如[21]所述之微波加熱裝置,其中上述搬送機構於上述被加熱對象物通過上述磁場區域時,使上述被加熱對象物通過電場(electric field)強度成為最小值之空間。
[23]
如[22]所述之微波加熱裝置,其中上述空腔共振器係具有圓筒型之微波照射空間且沿著圓筒中心軸形成磁場強度相同且為最大值之TMn10 (n為1以上之整數)模式或TE10n (n為1以上之整數)模式之駐波之空腔共振器,且具有:
入口,其供要被搬入至上述微波照射空間內之配置有上述被加熱對象物之基材通過,且配置於上述空腔共振器之主體部壁;及
出口,其供自上述微波照射空間內搬出之上述基材通過,且配置於上述空腔共振器之主體部壁;
上述搬送機構係將上述基材自上述入口搬入且通過上述磁場強度成為最大值之磁場區域自上述出口搬出者,
將配置於上述基材之上述被加熱對象物之薄膜圖案之長軸方向之至少一部分相對於產生於上述磁場區域之磁場之振動方向設為45度以上且90度以下之角度,使上述基材通過上述磁場區域而對上述薄膜圖案進行加熱。
[24]
如[23]所述之微波加熱裝置,其中上述薄膜圖案係電極圖案,對該電極圖案進行加熱而使配置於該電極圖案上之焊料熔融。
[25]
如[23]所述之微波加熱裝置,其中藉由上述薄膜圖案之加熱對該薄膜圖案進行燒成。
[26]
如[21]~[25]中任一項所述之微波加熱裝置,其中形成於上述微波照射空間內部之駐波為TM110 模式,
上述磁場區域係沿著上述空腔共振器之筒中心軸之空間。
[27]
如[26]所述之微波加熱裝置,其中形成上述TM110 模式之駐波之手段具有如下控制微波之頻率之機構:於將上述被加熱對象物插入至上述微波照射空間之狀態下,始終沿著上述筒中心軸維持磁場之均勻分佈狀態。
[28]
如[27]所述之微波加熱裝置,其中控制上述微波之頻率之機構檢測與根據上述被加熱對象物之插入狀態變動之TM110 模式之駐波一致的共振頻率,並照射與該共振頻率一致之微波。
[29]
如[28]所述之微波加熱裝置,其中檢測與上述TM110 模式之駐波一致之共振頻率的手段具有測量來自上述微波照射空間之反射波之機構,且具有基於該測量信號根據反射波成為最小值之頻率檢測共振頻率的控制上述微波之頻率之機構。
[30]
如[29]所述之微波加熱裝置,其中檢測與上述TM110 模式之駐波一致之共振頻率的手段具有測量上述微波照射空間內之能量狀態之機構,且具有基於該測量信號根據微波照射空間內之能量密度成為最大值之頻率檢測共振頻率的控制上述微波之頻率之機構。
[31]
如[21]~[30]中任一項所述之微波加熱裝置,其中使於上述空腔共振器之筒中心軸成為最大值之磁場發揮作用而使上述被加熱對象物產生感應電流,從而對上述被加熱對象物進行加熱。
[32]
如[21]~[31]中任一項所述之微波加熱裝置,其中上述微波加熱裝置具有1個或複數個上述空腔共振器。
[33]
如[21]所述之微波加熱裝置,其具備:
前段之裝置,上述被加熱對象物係配置於基材上之薄膜圖案,於藉由上述微波加熱裝置對該基材進行加熱燒成之前,將該基材預乾燥;及
後段之裝置,其於藉由上述微波加熱裝置對上述薄膜圖案進行燒成之後進行後處理;且
藉由上述搬送機構連續地搬送上述基材,藉由上述前段之裝置、上述微波加熱裝置及上述後段之裝置依序進行處理。
[34]
如[33]所述之微波加熱裝置,其中上述前段之裝置具有將薄膜圖案預乾燥之紅外線加熱裝置、熱風加熱裝置、或加熱板。
[35]
如[33]或[34]所述之微波加熱裝置,其中上述後段之裝置由用以對上述薄膜圖案進而進行燒結之加熱手段所構成,
上述加熱手段具有準分子燈、紫外線燈、大氣壓電漿照射手段或氙氣閃光燈。
[36]
如[21]~[35]中任一項所述之微波加熱裝置,其中上述搬送機構係於上述空腔共振器內,使上述被加熱對象物於相對於上述磁場之振動方向垂直之方向上能夠上下移動。
[37]
如[21]~[36]中任一項所述之微波加熱裝置,其中上述微波加熱裝置係對上述被加熱對象物利用藉由微波產生之磁場進行加熱使其產生化學反應之化學反應裝置。
[38]
一種化學反應方法,其係使用微波加熱方法者,且包含藉由對上述被加熱對象物進行加熱而使其產生化學反應之步驟。
[發明之效果]
一種化學反應方法,其係使用微波加熱方法者,且包含藉由對上述被加熱對象物進行加熱而使其產生化學反應之步驟。
[發明之效果]
本發明之微波加熱裝置係於在空腔共振器內形成駐波時,使被加熱對象物通過空腔共振器內之磁場強度為最大值且均勻之位置,可高效率且均勻地再現性較高地加熱。
本發明之上述及其他特徵及優點根據下述記載及隨附之圖式而更明確。
參照圖式對用來實施本發明之微波加熱方法之較佳之微波加熱裝置之較佳之實施形態進行說明。
[微波加熱裝置]
參照圖1,以具有圓筒型之空腔共振器之微波加熱裝置作為一例對本發明之微波加熱裝置之較佳之一實施形態進行說明。
如圖1所示,微波加熱裝置10具有空腔共振器(以下,亦稱為(圓筒型之)空腔共振器)11,該空腔共振器11具有圓筒形之微波照射空間。空腔共振器11不論為圓筒型抑或為除了相對於筒中心軸垂直之方向之剖面為長方形之筒型以外之以筒中心軸為中心對向之2個面平行的多角筒型,均可於中心軸形成磁場強度為最大值且相同之駐波。
參照圖1,以具有圓筒型之空腔共振器之微波加熱裝置作為一例對本發明之微波加熱裝置之較佳之一實施形態進行說明。
如圖1所示,微波加熱裝置10具有空腔共振器(以下,亦稱為(圓筒型之)空腔共振器)11,該空腔共振器11具有圓筒形之微波照射空間。空腔共振器11不論為圓筒型抑或為除了相對於筒中心軸垂直之方向之剖面為長方形之筒型以外之以筒中心軸為中心對向之2個面平行的多角筒型,均可於中心軸形成磁場強度為最大值且相同之駐波。
於空腔共振器11,具有隔著該空腔共振器之筒中心軸(以下,亦稱為圓筒中心軸或中心軸)C對向之設置於空腔共振器11之主體部壁11SA之入口12、及設置於與主體部壁11SA對向之主體部壁11SB之出口13。中心軸C於相對於圖式垂直之方向延伸。上述入口12及出口13較佳為形成為狹縫狀。又,具備搬送機構31,該搬送機構31向空腔共振器11內之電場成為最小值、磁場強度為最大值且均勻之磁場區域供給具有磁損耗之材料或導電性材料或者包含具有磁損耗或導電性之材料之複合材料之被加熱對象物。藉由該搬送機構31,自入口12將具有作為被加熱對象物之薄膜圖案7之基材6搬入至微波照射空間51內,對其進行加熱處理,並自出口13將經處理後之基材6搬出。所謂「最大」,意指亦包括包含最大點在內之其周圍之磁場強度較其他區域更強之部分。例如,為最大值之3/4以上之區域。又,「具有磁損耗之材料或包含具有磁損耗之材料之複合材料」亦可稱為「具有磁性或導電性之材料或者包含具有磁性或導電性之材料之複合材料」。又,薄膜圖案7既可為單獨之導電性圖案,又,亦可為複數個導電性圖案集中而成之集合圖案。進而,亦可為於導電性圖案中包含其他圖案之複合圖案。上述「基材」由於為如紙或膜般之較薄之片狀者,故而用於亦包含如具有某種程度之厚度之半導體基板或配線基板般之基板之意思。
進而,於空腔共振器11內具有用以供給形成駐波之微波的天線25。
進而,於空腔共振器11內具有用以供給形成駐波之微波的天線25。
作為具有磁損耗之材料,例如,有鐵或鎳、鈷,作為包含鐵族元素或稀土類元素之合金,可列舉Fe-Ni、Fe-Co、Fe-Ni-Co-Al、Fe-Ni-Cr、MnAl、或作為化合物之SmCo5
。又,作為氧化物亦有Fe3
O4
等。具有磁損耗之材料不僅為磁性體,而且鋁或銅、錫等導電性材料亦為產生由渦電流所致之磁損耗之材料。
例如,於產生TM110
模式之駐波之圓筒型空腔共振器11之情形時,磁場區域52係中心軸C處之磁場強度成為最大值、且沿著中心軸C磁場強度均勻之空間。供配置被加熱對象物之薄膜圖案7之基材6較佳為以通過磁場區域52之方式、即以通過中心軸C之方式配置。又,基材6較佳為以沿著空腔共振器之對稱面通過之方式配置。因此,基材6之入口12與出口13較佳為配置於隔著中心軸C對向之位置之圓筒型空腔共振器11之主體部壁11SA、11SB。換言之,較佳為入口12、中心軸C及出口13配置於包含同一平面之位置。
於空腔共振器11,配置有微波產生器21,對空腔共振器11供給微波。一般而言,微波頻率係使用2~4 GHz之S頻帶。或者,有時亦使用900~930 MHz或5.725~5.875 GHz。但是,關於除此以外之頻率,亦可使用。
於空腔共振器11,配置有微波產生器21,對空腔共振器11供給微波。一般而言,微波頻率係使用2~4 GHz之S頻帶。或者,有時亦使用900~930 MHz或5.725~5.875 GHz。但是,關於除此以外之頻率,亦可使用。
於上述微波加熱裝置10中,對空腔共振器11,將由微波產生器21產生之微波自微波供給口14供給至空腔共振器11內,於空腔共振器11之中心軸C之位置形成駐波。微波供給口14例如可使用同軸波導管轉換器型微波供給口。於該駐波之磁場強度為最大值、且電場強度為最小值之部分(圓筒共振器11之中心軸C)將包含被加熱對象物之基材6加熱。
此時,於磁場區域52,使基材6所具有之薄膜圖案7之長軸方向之至少一部分相對於在磁場區域52產生之磁場之振動方向設為45度以上且90度以下之角度,使該基材6通過磁場區域52內,將該薄膜圖案7加熱燒成。所謂薄膜圖案7之長軸方向之至少一部分,例如,於在基材6於複數個薄膜圖案7不同之方向朝向長軸L配置之情形時,係指相對於磁場之振動方向(Y方向)於45度以上且90度以下之角度θ配置有長軸L之薄膜圖案7。例如,可列舉圖2(A)所示之薄膜圖案7(7A)。該薄膜圖案7A之長軸LA與磁場之振動方向(Y方向)之角度θA為45度以上且90度以下。又,於薄膜圖案為波線圖案或摺線圖案之情形時,係指使該薄膜圖案近似於長方形圖案,近似之長方形圖案中,相對於磁場之振動方向於45度以上且90度以下之角度θ配置有長軸L之薄膜圖案7。例如,可列舉圖2(B)所示之波線圖案之薄膜圖案7(7E)。該薄膜圖案7E係近似之長方形圖案8E之長軸LE與磁場之振動方向(Y方向)之角度θE為45度以上且90度以下。
此時,於磁場區域52,使基材6所具有之薄膜圖案7之長軸方向之至少一部分相對於在磁場區域52產生之磁場之振動方向設為45度以上且90度以下之角度,使該基材6通過磁場區域52內,將該薄膜圖案7加熱燒成。所謂薄膜圖案7之長軸方向之至少一部分,例如,於在基材6於複數個薄膜圖案7不同之方向朝向長軸L配置之情形時,係指相對於磁場之振動方向(Y方向)於45度以上且90度以下之角度θ配置有長軸L之薄膜圖案7。例如,可列舉圖2(A)所示之薄膜圖案7(7A)。該薄膜圖案7A之長軸LA與磁場之振動方向(Y方向)之角度θA為45度以上且90度以下。又,於薄膜圖案為波線圖案或摺線圖案之情形時,係指使該薄膜圖案近似於長方形圖案,近似之長方形圖案中,相對於磁場之振動方向於45度以上且90度以下之角度θ配置有長軸L之薄膜圖案7。例如,可列舉圖2(B)所示之波線圖案之薄膜圖案7(7E)。該薄膜圖案7E係近似之長方形圖案8E之長軸LE與磁場之振動方向(Y方向)之角度θE為45度以上且90度以下。
於上述微波加熱裝置10中,自微波產生器21供給之微波係調整頻率後供給。藉由頻率之調整,可將形成於空腔共振器11內之駐波之磁場強度分佈控制為所期望之分佈狀態,又,可藉由微波之輸出調整駐波之強度。即,可控制被加熱對象物之加熱狀態。
再者,自微波供給口14供給之微波之頻率為可於空腔共振器11內形成特定之單模駐波者。
對本發明之微波加熱裝置10之構成依序進行說明。
再者,自微波供給口14供給之微波之頻率為可於空腔共振器11內形成特定之單模駐波者。
對本發明之微波加熱裝置10之構成依序進行說明。
<空腔共振器>
用於微波加熱裝置之圓筒型之空腔共振器(空腔)11具有一個微波供給口14,只要為於供給微波時形成單模之駐波者則並不特別限制。用於本發明之空腔共振器並不限定於如圖式所示之圓筒型。即,即便並非圓筒型,亦可為除了相對於中心軸垂直之方向之剖面為長方形之筒型以外之以中心軸為中心對向之2個面平行之多角筒型之空腔共振器。例如,亦可為與中心軸垂直之方向之剖面為正6邊形、正8邊形、正12邊形、正16邊形等正偶數邊形之筒型,或於相對於正偶數邊形之筒型之中心軸對向之2個面間變形之形狀之多邊形之筒型。於上述多角筒型之空腔共振器之情形時,空腔共振器內部之角亦可具有弧度。又,作為微波照射空間,除了上述筒型以外,亦可為將上述弧度變大而成之柱狀體、橢圓體等具有空間之空腔共振器。
即便為此種多邊形,亦可實現與圓筒型相同之作用(即,可於中心軸中形成磁場強度為最大值且相同之駐波)。
空腔共振器11之大小亦可根據目的適當地設計。較理想的是空腔共振器11為電阻率較小者,通常為金屬製,作為一例,可使用鋁、銅、鐵、鎂、黃銅、不鏽鋼、或其等之合金等。或者,亦可於樹脂或陶瓷、金屬之表面將電阻率較小之物質藉由鍍覆、蒸鍍等而塗佈。塗佈可使用包含銀、銅、金、錫、銠之材料。
用於微波加熱裝置之圓筒型之空腔共振器(空腔)11具有一個微波供給口14,只要為於供給微波時形成單模之駐波者則並不特別限制。用於本發明之空腔共振器並不限定於如圖式所示之圓筒型。即,即便並非圓筒型,亦可為除了相對於中心軸垂直之方向之剖面為長方形之筒型以外之以中心軸為中心對向之2個面平行之多角筒型之空腔共振器。例如,亦可為與中心軸垂直之方向之剖面為正6邊形、正8邊形、正12邊形、正16邊形等正偶數邊形之筒型,或於相對於正偶數邊形之筒型之中心軸對向之2個面間變形之形狀之多邊形之筒型。於上述多角筒型之空腔共振器之情形時,空腔共振器內部之角亦可具有弧度。又,作為微波照射空間,除了上述筒型以外,亦可為將上述弧度變大而成之柱狀體、橢圓體等具有空間之空腔共振器。
即便為此種多邊形,亦可實現與圓筒型相同之作用(即,可於中心軸中形成磁場強度為最大值且相同之駐波)。
空腔共振器11之大小亦可根據目的適當地設計。較理想的是空腔共振器11為電阻率較小者,通常為金屬製,作為一例,可使用鋁、銅、鐵、鎂、黃銅、不鏽鋼、或其等之合金等。或者,亦可於樹脂或陶瓷、金屬之表面將電阻率較小之物質藉由鍍覆、蒸鍍等而塗佈。塗佈可使用包含銀、銅、金、錫、銠之材料。
<搬送機構>
搬送機構31並非必須之機構,但具有供給側搬送部31A、或送出側搬送部31B、或兩者。
供給側搬送部31A由1對夾輥32A、32B構成,其任一者具備驅動夾輥之旋動驅動裝置(未圖示)。藉由夾輥32A、32B之旋動,將由夾輥32A、32B夾持之基材6搬送至空腔共振器11內。送出側搬送部31B由1對夾輥33A、33B構成,其任一者具備驅動夾輥之旋動驅動裝置(未圖示)。藉由夾輥33A、33B之旋動,將由夾輥33A、33B夾持之基材6搬送至空腔共振器11外。供給側搬送部31A與送出側搬送部31B較佳為始終以固定速度搬送基材6。又,上述各夾輥32A、32B、33A、33B之周速度較佳為同等。
作為其他供給方法,亦可將磁損耗較小之板作為支持台(未圖示)遍及入口12至出口13而懸架,於其上配置被加熱對象物。於該情形時作為使被加熱對象物移動之手段,亦可使支持台移動,亦可將被加熱對象物壓入或拉出。
搬送機構31並非必須之機構,但具有供給側搬送部31A、或送出側搬送部31B、或兩者。
供給側搬送部31A由1對夾輥32A、32B構成,其任一者具備驅動夾輥之旋動驅動裝置(未圖示)。藉由夾輥32A、32B之旋動,將由夾輥32A、32B夾持之基材6搬送至空腔共振器11內。送出側搬送部31B由1對夾輥33A、33B構成,其任一者具備驅動夾輥之旋動驅動裝置(未圖示)。藉由夾輥33A、33B之旋動,將由夾輥33A、33B夾持之基材6搬送至空腔共振器11外。供給側搬送部31A與送出側搬送部31B較佳為始終以固定速度搬送基材6。又,上述各夾輥32A、32B、33A、33B之周速度較佳為同等。
作為其他供給方法,亦可將磁損耗較小之板作為支持台(未圖示)遍及入口12至出口13而懸架,於其上配置被加熱對象物。於該情形時作為使被加熱對象物移動之手段,亦可使支持台移動,亦可將被加熱對象物壓入或拉出。
或者,亦可不設置搬送機構31或入口12、出口13。於該情形時,可將被加熱對象物預先配置於空腔共振器內之磁場為最大值之位置,於適當的時間處理後停止微波,將空腔共振器之一部分打開並取出被加熱對象物。
或者,作為搬送機構31不使用特別之搬送機構,亦可使空腔共振器本身移動。於該情形時,適合將被加熱對象物預先固定,以空腔共振器內之磁場為最大值之位置不自被加熱對象物偏移之方式使空腔共振器本身沿著被加熱對象物平行移動。
或者,亦可將入口12或出口13沿著重力方向配置。於具有靈活性之被加熱對象物之情形時,由於隨著重力垂下,故而亦可使入口12為上側隨著重力而送出被加熱對象物。或者,亦可使出口13為上側逆著重力拉出。
或者,作為搬送機構31不使用特別之搬送機構,亦可使空腔共振器本身移動。於該情形時,適合將被加熱對象物預先固定,以空腔共振器內之磁場為最大值之位置不自被加熱對象物偏移之方式使空腔共振器本身沿著被加熱對象物平行移動。
或者,亦可將入口12或出口13沿著重力方向配置。於具有靈活性之被加熱對象物之情形時,由於隨著重力垂下,故而亦可使入口12為上側隨著重力而送出被加熱對象物。或者,亦可使出口13為上側逆著重力拉出。
較佳為,上述搬送機構31為於空腔共振器11內使上述基材6於相對於磁場之振動方向垂直之方向(例如鉛直方向)能夠上下移動。換言之,較佳為於相對於空腔共振器11之中心軸C垂直之方向(例如,鉛直方向)上下移動。如此,藉由基材6上下移動,可抑制具有厚度之元件9進入至電場之強度變強之電場形成區域。上下移動距離較佳為距空腔共振器11之中心軸C為±1 cm,更佳為±3 cm,進而較佳為±5 cm。若可大幅度變動,則相對於厚度相當厚之元件,亦可使元件自電場形成區域避開。藉此,可抑制火花之產生。又,可使元件之電接合用電極或作為薄膜圖案7之電極圖案之加熱狀態均勻化。上述構成例如藉由對夾輥賦予高度可變機構而獲得。於該情形時,空腔共振器11之入口12、出口13必須開口為基材6及元件9之移動距離量之大小。又,較佳為,於入口12及出口13,具備以使微波不洩漏之方式結合基材6等之上下移動而縮窄入口12及出口13之開口部的金屬板。
<微波之供給>
較佳為,為了供給微波,具備微波產生器21、微波放大器22、隔離器23、阻抗整合器24、及天線25。
較佳為,為了供給微波,具備微波產生器21、微波放大器22、隔離器23、阻抗整合器24、及天線25。
於與空腔共振器11之中心軸C平行之壁面(圓筒之內面)或其附近,設置有微波供給口14。於一實施形態中,微波供給口14具有可施加高頻之天線25。於圖1中,表示了使用同軸波導管轉換器之微波供給口14。於該情形時,天線25為電場激勵型之單極天線。此時為了有效地形成駐波,亦可於微波供給口14與空腔共振器11之間使用光圈(未圖示)作為適當的開口部。又,亦可不使用微波供給口14而直接於空腔共振器11設置天線。於該情形時,亦可於空腔共振器之側壁附近設置成為磁場激勵天線之環狀天線(未圖示)。或者,亦可於空腔共振器上表面或下表面設置成為電場激勵之單極天線。
天線25自微波產生器21接收微波之供給。具體而言,於微波產生器21,依序透過各纜線26(26A、26B、26C、26D),按照上述微波放大器22、隔離器23、整合器24、天線25之順序連接。
各纜線26例如使用同軸纜線。於該構成中,將自微波產生器21發出之微波透過各纜線26藉由天線25而自微波供給口14供給至空腔共振器11內。
天線25自微波產生器21接收微波之供給。具體而言,於微波產生器21,依序透過各纜線26(26A、26B、26C、26D),按照上述微波放大器22、隔離器23、整合器24、天線25之順序連接。
各纜線26例如使用同軸纜線。於該構成中,將自微波產生器21發出之微波透過各纜線26藉由天線25而自微波供給口14供給至空腔共振器11內。
[微波產生器]
用於本發明之微波加熱裝置10之微波產生器21例如可使用磁控管等微波產生器或者利用半導體固體元件之微波產生器。自可微調整微波之頻率之觀點而言,較佳為使用VCO(Voltage-Controlled oscillator:電壓控制振盪器)或VCXO(Voltage-controlled Crystal oscillator)或PLL(Phase-locked loop)振盪器。
用於本發明之微波加熱裝置10之微波產生器21例如可使用磁控管等微波產生器或者利用半導體固體元件之微波產生器。自可微調整微波之頻率之觀點而言,較佳為使用VCO(Voltage-Controlled oscillator:電壓控制振盪器)或VCXO(Voltage-controlled Crystal oscillator)或PLL(Phase-locked loop)振盪器。
[微波放大器]
圖1所示之微波加熱裝置10具備微波放大器22。微波放大器22具有將藉由微波產生器21產生之微波之輸出放大之功能。其構成並不特別限制,但例如較佳為使用由高頻電晶體電路構成之半導體固體元件。於使用磁控管等振盪輸出較大者作為微波產生器之情形時亦可不使用微波放大電路。
圖1所示之微波加熱裝置10具備微波放大器22。微波放大器22具有將藉由微波產生器21產生之微波之輸出放大之功能。其構成並不特別限制,但例如較佳為使用由高頻電晶體電路構成之半導體固體元件。於使用磁控管等振盪輸出較大者作為微波產生器之情形時亦可不使用微波放大電路。
[隔離器]
圖1所示之微波加熱裝置10具備隔離器23。隔離器23係用以抑制於空腔共振器11內產生之反射波之影響並保護微波產生器21者,且係向一方向(天線25方向)供給微波者。於不擔心微波放大器22或微波產生器21由於反射波而破損之情形時,亦可不設置隔離器。於該情形時,具有裝置可小型化或能夠實現低成本化之優點。
圖1所示之微波加熱裝置10具備隔離器23。隔離器23係用以抑制於空腔共振器11內產生之反射波之影響並保護微波產生器21者,且係向一方向(天線25方向)供給微波者。於不擔心微波放大器22或微波產生器21由於反射波而破損之情形時,亦可不設置隔離器。於該情形時,具有裝置可小型化或能夠實現低成本化之優點。
[整合器]
圖1所示之微波加熱裝置10具備整合器24。整合器24係用以使微波產生器21~隔離器23之阻抗與天線25之阻抗整合(一致)者。於即便產生由不整合所致之反射波亦無微波放大器22或微波產生器21可能受損傷之虞之情形時亦可不設置整合器。或者,亦可藉由預先以不產生不整合之方式調整天線構造或微波放大器22所具有之電路常數或纜線26,而不設置整合器。於該情形時,具有裝置可小型化或能夠實現低成本化之優點。
圖1所示之微波加熱裝置10具備整合器24。整合器24係用以使微波產生器21~隔離器23之阻抗與天線25之阻抗整合(一致)者。於即便產生由不整合所致之反射波亦無微波放大器22或微波產生器21可能受損傷之虞之情形時亦可不設置整合器。或者,亦可藉由預先以不產生不整合之方式調整天線構造或微波放大器22所具有之電路常數或纜線26,而不設置整合器。於該情形時,具有裝置可小型化或能夠實現低成本化之優點。
[天線]
天線25例如可使用單極天線或環狀天線或貼片天線。於單極天線之情形時,以使空腔共振器11之殼體或微波供給口之殼體作為接地面發揮功能之方式,與殼體隔著絕緣體於空間內使天線端部露出(未圖示)。於環狀天線之情形時,環狀天線之端部雖然未圖示,但與空腔共振器壁面等接地電位連接。藉由對該天線25施加微波(高頻),可設為於環內激勵磁場並於空腔共振器內形成駐波之形態。
例如,於上述圓筒型之空腔共振器中形成TM110 之單模駐波之情形時,於中心軸C中,磁場強度最大,於中心軸C方向磁場強度變得均勻。因此,於基材6中,可將存在於其上表面或作為基材本身之被加熱對象物均勻且高效率地進行微波加熱。
天線25例如可使用單極天線或環狀天線或貼片天線。於單極天線之情形時,以使空腔共振器11之殼體或微波供給口之殼體作為接地面發揮功能之方式,與殼體隔著絕緣體於空間內使天線端部露出(未圖示)。於環狀天線之情形時,環狀天線之端部雖然未圖示,但與空腔共振器壁面等接地電位連接。藉由對該天線25施加微波(高頻),可設為於環內激勵磁場並於空腔共振器內形成駐波之形態。
例如,於上述圓筒型之空腔共振器中形成TM110 之單模駐波之情形時,於中心軸C中,磁場強度最大,於中心軸C方向磁場強度變得均勻。因此,於基材6中,可將存在於其上表面或作為基材本身之被加熱對象物均勻且高效率地進行微波加熱。
<控制系統>
於上述微波加熱裝置10,配置有測定包含被加熱對象物之基材6之溫度之熱圖像測量裝置(熱觀察器)41或放射溫度計(未圖示)。於空腔共振器11,配置有用以藉由熱圖像測量裝置41或放射溫度計(未圖示)測定基材6之溫度分佈之窗15。藉由熱圖像測量裝置41測定出之基材6之溫度分佈之測定圖像或藉由放射溫度測量量出之溫度資訊透過纜線42發送至控制部43。進而,於空腔共振器11之主體壁11S配置有電磁波感測器44。藉由電磁波感測器44檢測出之與空腔共振器11內之電磁場能量對應之信號透過纜線45發送至控制部43。控制部43可基於電磁波感測器44之信號,偵測於空腔共振器11內產生之駐波之形成情況(共振情況)。於形成有駐波,即共振時,電磁波感測器44之輸出變大。藉由以使電磁波感測器44之輸出成為最大值之方式調整微波產生器之振盪頻率,可以與空腔共振器11所具有之共振頻率一致之方式控制微波頻率。藉由被加熱對象物之情況(插入狀態、溫度等)而共振頻率變動,故而該控制必須以適當的間隔進行。於變化較快之情形時,被加熱對象物之供給速度較快之情形時,供給速度變動之情形時,較理想的是以1毫秒~1秒之間隔進行。於被加熱對象物固定之情形時或供給速度不變動之情形時等變化較小之情形時,亦可為10秒~1分鐘間隔。或者,亦存在若於加熱前一次求出共振頻率,然後無須始終控制之情形。
於上述微波加熱裝置10,配置有測定包含被加熱對象物之基材6之溫度之熱圖像測量裝置(熱觀察器)41或放射溫度計(未圖示)。於空腔共振器11,配置有用以藉由熱圖像測量裝置41或放射溫度計(未圖示)測定基材6之溫度分佈之窗15。藉由熱圖像測量裝置41測定出之基材6之溫度分佈之測定圖像或藉由放射溫度測量量出之溫度資訊透過纜線42發送至控制部43。進而,於空腔共振器11之主體壁11S配置有電磁波感測器44。藉由電磁波感測器44檢測出之與空腔共振器11內之電磁場能量對應之信號透過纜線45發送至控制部43。控制部43可基於電磁波感測器44之信號,偵測於空腔共振器11內產生之駐波之形成情況(共振情況)。於形成有駐波,即共振時,電磁波感測器44之輸出變大。藉由以使電磁波感測器44之輸出成為最大值之方式調整微波產生器之振盪頻率,可以與空腔共振器11所具有之共振頻率一致之方式控制微波頻率。藉由被加熱對象物之情況(插入狀態、溫度等)而共振頻率變動,故而該控制必須以適當的間隔進行。於變化較快之情形時,被加熱對象物之供給速度較快之情形時,供給速度變動之情形時,較理想的是以1毫秒~1秒之間隔進行。於被加熱對象物固定之情形時或供給速度不變動之情形時等變化較小之情形時,亦可為10秒~1分鐘間隔。或者,亦存在若於加熱前一次求出共振頻率,然後無須始終控制之情形。
於控制部43中,基於檢測出之頻率,將於空腔共振器11內固定之頻率之駐波站立之微波之頻率透過纜線46反饋至微波產生器21。基於該反饋,於控制部43中,精密地控制自微波產生器21供給之微波之頻率。如此一來,可於空腔共振器11內穩定地產生駐波。因此,可藉由駐波將被加熱對象物之基材6高效率且高再現性地均勻地加熱。又,於控制部43中,藉由對微波放大器22指示微波之輸出,能夠以可將固定之輸出之微波供給至天線25之方式進行調整。或者,亦可使微波放大器22之放大率不變化,而藉由控制部43之指示調整設置於微波產生器21與微波放大器22之間之衰減器(未圖示)之衰減率。微波輸出亦可基於熱圖像測量裝置41或放射溫度計之指示值,以成為目標溫度之方式反饋控制被加熱對象物。於使用如磁控管般之輸出大輸出之裝置作為微波振盪器21之情形時,亦可對微波產生器21賦予控制部43之指示,以調整微波輸出。
作為不使用電磁波感測器44之控制方法,亦可測定空腔共振器11之反射波之大小並利用其值。反射波之測定可使用自隔離器23獲得之隔離量。或者,可使用自設置於整合器24(於不設置之情形時,為連接於微波供給口之纜線26D)與隔離器23之間之定向耦合器(未圖示)獲得之反射信號。藉由以反射波信號成為最小值之方式調整微波產生器之頻率,可將向空腔共振器11之微波之能量有效率地供給。此時,空腔共振器11之共振頻率與微波產生器之頻率一致之可能性較高。但是,於該方法中亦存在因纜線26或天線25、波導管等消耗微波之可能性,亦存在未必與共振頻率一致之情形。
<被加熱對象物之加熱>
於本發明之微波加熱裝置10中,被加熱對象物係具有磁損耗之材料或包含具有磁損耗之材料之複合材料,換言之,係具有磁性或導電性之材料或包含具有磁性或導電性之材料之複合材料。此種被加熱對象物係與空腔共振器11內部之磁場強度對應地配置。尤其,若沿著形成於空腔共振器11內之駐波之磁場強度為最大值之部分配置,則可實現更有效率的加熱。具體而言,基材6以通過空腔共振器11之中心軸C之方式,自入口12供給且自出口13搬出。
較理想的是,被加熱對象物不通過電場強度為最大值之部分。例如,若將金屬等導電性材料配置於電場中,則存在產生火花放電等之可能性,產生損傷被加熱對象物之虞。如圖3(A)所示TM110 模式之電場分佈係通過中心軸C之水平面(於將微波供給口14配置於鉛直下側之情形時)電場強度變得最小值。若沿著該面配置被加熱對象物或將被加熱對象物搬入、搬出,則可抑制由被加熱對象物之電場所致之損傷。再者,作為電場強度最小值之區域,空腔共振器內之電場強度最大之時之例如1/4成為標準。
於本發明之微波加熱裝置10中,被加熱對象物係具有磁損耗之材料或包含具有磁損耗之材料之複合材料,換言之,係具有磁性或導電性之材料或包含具有磁性或導電性之材料之複合材料。此種被加熱對象物係與空腔共振器11內部之磁場強度對應地配置。尤其,若沿著形成於空腔共振器11內之駐波之磁場強度為最大值之部分配置,則可實現更有效率的加熱。具體而言,基材6以通過空腔共振器11之中心軸C之方式,自入口12供給且自出口13搬出。
較理想的是,被加熱對象物不通過電場強度為最大值之部分。例如,若將金屬等導電性材料配置於電場中,則存在產生火花放電等之可能性,產生損傷被加熱對象物之虞。如圖3(A)所示TM110 模式之電場分佈係通過中心軸C之水平面(於將微波供給口14配置於鉛直下側之情形時)電場強度變得最小值。若沿著該面配置被加熱對象物或將被加熱對象物搬入、搬出,則可抑制由被加熱對象物之電場所致之損傷。再者,作為電場強度最小值之區域,空腔共振器內之電場強度最大之時之例如1/4成為標準。
上述微波加熱裝置10於在空腔共振器11內形成駐波時,可使包含被加熱對象物之基材6通過空腔共振器11內之磁場強度為最大值且均勻之位置,高效率且均勻地再現性較高地加熱。又,由於為利用磁場之加熱,故而於加熱時不產生火花,可將被加熱對象物高效率且均勻地再現性較高地加熱。
於圖1所示之微波加熱裝置10中,只要為具有磁損耗或導電性之材料、或包含具有磁損耗或導電性之材料之複合材料,則被加熱對象物並不特別限制,即便為液體、固體、粉末及其等之混合物亦可進行加熱。
於使被加熱對象物為液體、固體或粉末之情形時,藉由將其等配置於基材上搬送可連續地控制被加熱對象物之溫度。本發明之微波加熱裝置10可將基材上之被加熱對象物選擇性地加熱。例如,可將基板上之焊料選擇性地加熱。又,較多之化學反應可藉由溫度控制反應之進展,故而本發明之微波加熱裝置10較佳為用以化學反應之控制。
被加熱對象物亦可為其本身維持片材形狀者。例如,若被加熱對象物為纖維狀之固體,則即便無片材等之支持亦可搬送。
又,於使被加熱對象物為觸媒之情形時,如下所述,為了產生利用觸媒之作用之化學反應,可使用本發明之微波加熱裝置10作為化學反應裝置。觸媒亦較佳為設為載持於基材之形態。
作為上述化學反應,例示轉移反應、取代反應、加成反應、環化反應、還原反應、氧化反應、選擇性觸媒還原反應、選擇性氧化反應、外消旋化反應、裂解反應、接觸分解反應(cracking)等,但並不限定於該等,可列舉各種化學反應。
於使被加熱對象物為液體、固體或粉末之情形時,藉由將其等配置於基材上搬送可連續地控制被加熱對象物之溫度。本發明之微波加熱裝置10可將基材上之被加熱對象物選擇性地加熱。例如,可將基板上之焊料選擇性地加熱。又,較多之化學反應可藉由溫度控制反應之進展,故而本發明之微波加熱裝置10較佳為用以化學反應之控制。
被加熱對象物亦可為其本身維持片材形狀者。例如,若被加熱對象物為纖維狀之固體,則即便無片材等之支持亦可搬送。
又,於使被加熱對象物為觸媒之情形時,如下所述,為了產生利用觸媒之作用之化學反應,可使用本發明之微波加熱裝置10作為化學反應裝置。觸媒亦較佳為設為載持於基材之形態。
作為上述化學反應,例示轉移反應、取代反應、加成反應、環化反應、還原反應、氧化反應、選擇性觸媒還原反應、選擇性氧化反應、外消旋化反應、裂解反應、接觸分解反應(cracking)等,但並不限定於該等,可列舉各種化學反應。
於本發明之化學反應方法中,反應時間、反應溫度、反應基質、反應介質等條件只要根據目標之化學反應適當設定即可。例如,可參照化學手冊(鈴木周一、向山光昭編,朝倉書店,2005年)、微波化學製程技術II(竹內和彥、和田雄二監修,CMC出版,2013年)、日本特開2010-215677號公報等,適當設定化學反應條件。
於圖1所示之形態中,駐波之頻率只要可於空腔共振器11內形成駐波則並不特別限制。於自上述微波供給口14供給微波之情形時,較佳為設為於空腔共振器11內形成上述TM110
模式之駐波之頻率。除了上述TM110
模式之駐波以外,可列舉例如TM210
、TM310
、TM410
之模式等。自可沿著空腔共振器11之中心軸C有效率地形成磁場強度之最大值部之方面而言,最佳為TM110
之駐波。
或者亦可為TE10n (n為1以上之整數)模式。於該情形時亦最佳為n=1之TE10 1 模式,亦可為TE102 、TE103 模式等。
又,於被加熱對象物為導電性材料之情形時,由於被加熱對象物通過電場集中之部位並不理想,故而特佳為可於通過磁場強度之最大值部之面上形成電場強度最小值之面之TM110 模式。如此,藉由被加熱對象物通過電場強度最小值之面,不產生由電場所致之被加熱對象物之破壞。
於使用立方體或與中心軸垂直之方向之剖面為正方形之長方體作為空腔共振器之情形時,TE10n (n為2以上之整數)亦可同樣地形成具有磁場強度之最大值部之電磁波照射空間。
或者亦可為TE10n (n為1以上之整數)模式。於該情形時亦最佳為n=1之TE10 1 模式,亦可為TE102 、TE103 模式等。
又,於被加熱對象物為導電性材料之情形時,由於被加熱對象物通過電場集中之部位並不理想,故而特佳為可於通過磁場強度之最大值部之面上形成電場強度最小值之面之TM110 模式。如此,藉由被加熱對象物通過電場強度最小值之面,不產生由電場所致之被加熱對象物之破壞。
於使用立方體或與中心軸垂直之方向之剖面為正方形之長方體作為空腔共振器之情形時,TE10n (n為2以上之整數)亦可同樣地形成具有磁場強度之最大值部之電磁波照射空間。
形成TM110
模式之駐波之手段較佳為於將被加熱對象物插入至空腔共振器11內(微波照射空間)之狀態下,具有用以始終沿著圓筒中心軸C維持磁場之均勻分佈狀態之控制微波之頻率之機構。或者,較佳為具有控制微波照射空間之形狀之機構。
具體而言,控制微波之頻率之機構係檢測與根據被加熱對象物之插入狀態變動之TM110
模式之駐波一致之共振頻率,且照射與該共振頻率一致之微波者。
於TM110 模式之共振狀態中,為對空腔共振器11內有效率地供給能量之狀態。此時,設置於空腔共振器側壁之電磁波感測器44之輸出將與空腔共振器11內之能量強度成比例之信號輸出,故而只要以該信號輸出成為最大值之方式調整微波產生器21之振盪頻率即可。作為調整之方法,若將微波產生器21之振盪頻率以固定範圍(作為一例100 MHz)掃描,則於與共振頻率一致時,可獲得於電磁波感測器44之輸出產生峰值之光譜。藉由將該光譜與自空腔共振器之形狀等導出之理論共振頻率比較,能夠鑑定TM110 模式之共振頻率。於一次鑑定之後,若於其共振頻率附近定期地將微波產生器21之振盪頻率以狹窄之範圍(作為一例為5 MHz)掃描,則可追蹤由被加熱對象物之變化(插入量或溫度等)所致之TM110 模式共振頻率之變化。因此,可始終維持最佳之微波照射條件。較理想的是,用以追蹤共振頻率之間隔或掃描寬度根據被加熱對象物之變化之速度或量(供給速度或溫度變化量、均勻性)來適當地監視。
於TM110 模式之共振狀態中,為對空腔共振器11內有效率地供給能量之狀態。此時,設置於空腔共振器側壁之電磁波感測器44之輸出將與空腔共振器11內之能量強度成比例之信號輸出,故而只要以該信號輸出成為最大值之方式調整微波產生器21之振盪頻率即可。作為調整之方法,若將微波產生器21之振盪頻率以固定範圍(作為一例100 MHz)掃描,則於與共振頻率一致時,可獲得於電磁波感測器44之輸出產生峰值之光譜。藉由將該光譜與自空腔共振器之形狀等導出之理論共振頻率比較,能夠鑑定TM110 模式之共振頻率。於一次鑑定之後,若於其共振頻率附近定期地將微波產生器21之振盪頻率以狹窄之範圍(作為一例為5 MHz)掃描,則可追蹤由被加熱對象物之變化(插入量或溫度等)所致之TM110 模式共振頻率之變化。因此,可始終維持最佳之微波照射條件。較理想的是,用以追蹤共振頻率之間隔或掃描寬度根據被加熱對象物之變化之速度或量(供給速度或溫度變化量、均勻性)來適當地監視。
作為測量空腔共振器內之能量強度之另一個方法,有利用來自微波照射用之天線25之反射波之強度的方法。於該情形時,利用於空腔共振器內之能量強度較高之狀態下,反射波變小之特性。具體而言,以反射波強度變得最小值之方式,調整微波產生器之振盪頻率。
但是,於利用反射波之方法中,於空腔共振器以外,天線25或整合器24、微波照射口14、纜線26等藉由複數個因素之重合而信號強度改變。於需要精密之控制之情形時,較佳為使用直接安裝於空腔共振器之電磁波感測器44。
但是,於利用反射波之方法中,於空腔共振器以外,天線25或整合器24、微波照射口14、纜線26等藉由複數個因素之重合而信號強度改變。於需要精密之控制之情形時,較佳為使用直接安裝於空腔共振器之電磁波感測器44。
作為另一個使空腔共振器11之共振頻率與微波產生器之振盪頻率一致之方法,有變更微波照射空間之形狀調整共振頻率之方法。具體而言,藉由將介電體或金屬片插入至空腔共振器內,可調整共振頻率。例如,若將陶瓷或鐵氟龍(註冊商標)等微波吸收較少之介電體(未圖示)插入至空腔共振器11內,則根據其介電常數或插入量而共振頻率向較低之方向變化。若代替介電體將鋁或銅等金屬片插入,則共振頻率向較高之方向變化。若使用自動調整插入量之機構,則於如磁控管般無法改變微波產生器之振盪頻率之情形時,亦可使共振頻率與微波產生器之振盪頻率一致。
但是,若將介電體或金屬插入至空腔共振器11則磁場為最大值之位置亦根據其插入量、插入位置而移動。因此,較理想的是,適當地管理供給被加熱對象物之位置。
但是,若將介電體或金屬插入至空腔共振器11則磁場為最大值之位置亦根據其插入量、插入位置而移動。因此,較理想的是,適當地管理供給被加熱對象物之位置。
如上所述,較佳為,藉由對空腔共振器11內之微波照射空間控制介電體或金屬之插入量,或具備調整與TM110
模式之駐波一致之共振頻率之機構,使自微波產生器照射之微波之頻率與共振頻率一致。
上述空腔共振器11較理想的是以將共振頻率收納於ISM頻帶內之方式設計。共振頻率藉由被加熱對象物之溫度變化或組成變化而變動,故而較理想的是考慮其變動區域後收納於ISM頻帶。「ISM」為Industry Science Medical之省略,ISM頻帶係為了產業、科學、醫療領域中通用地使用而分配之頻率之頻帶。但是,若對空腔共振器之開口部採取電磁波洩漏對策手段(電磁波吸收體之設置、考慮截止頻率之開口部設計、扼流構造之設置)或於屏蔽空間內設置空腔共振器等,抑制向空間之電磁波放射,則不會被ISM頻帶限制。
於上述微波加熱裝置10中,若對空腔共振器11內供給微波形成特定之駐波,則可於空腔共振器11之中心軸C中產生磁場且使該磁場為最大值,又,可於中心軸方向使磁場均勻分佈。因此,若將含有具有磁損耗之材料或包含具有磁損耗之材料之複合材料之被加熱對象物之基材6自入口12通過中心軸C自出口13搬出,則可將於中心軸C中為最大值之磁場均勻地照射至基材6之寬度方向。因此,藉由磁場之照射而具有磁損耗之材料產生感應電流,被感應加熱。
於上述加熱中,於基材6由紙形成,且於該紙上配置有由具有磁損耗之材料(導電性材料)所構成之被加熱對象物之情形時,被加熱對象物被加熱但紙之基材6不被加熱。一般而言,即便紙為乾燥狀態亦可含水分,即便照射磁場包含水分之紙亦不產生感應電流,故而不被加熱。另一方面,被加熱對象物產生感應電流,故而被加熱。如此,可將被加熱對象物選擇性地加熱。
於上述加熱中,於基材6由紙形成,且於該紙上配置有由具有磁損耗之材料(導電性材料)所構成之被加熱對象物之情形時,被加熱對象物被加熱但紙之基材6不被加熱。一般而言,即便紙為乾燥狀態亦可含水分,即便照射磁場包含水分之紙亦不產生感應電流,故而不被加熱。另一方面,被加熱對象物產生感應電流,故而被加熱。如此,可將被加熱對象物選擇性地加熱。
又,於上述加熱中,於基材6由樹脂(例如聚對苯二甲酸乙二酯)形成,且於該基材6上配置有由導電性材料所構成之薄膜圖案(例如,電極圖案)7之情形時,電極圖案7被加熱但樹脂之基材6不被加熱。一般而言,樹脂幾乎無磁損耗,即便照射磁場樹脂亦不產生感應電流,故而不被加熱。另一方面,電極圖案7產生感應電流,故而被加熱。如此,可將電極圖案7選擇性地加熱。藉由將該電極圖案7加熱,而焊料8被加熱,熔融,於電極圖案7透過焊料8連接有元件9之電性接合用電極(未圖示),搭載元件9。
進而,雖然未圖示,但是於上述加熱中,於基材6由樹脂(例如聚醯亞胺)之片材形成,且於該基材6上配置有由導電性材料所構成之薄膜圖案7之情形時,薄膜圖案7被加熱但樹脂之基材6不被加熱。一般而言,樹脂幾乎無磁損耗,即便照射磁場樹脂亦不產生感應電流,故而不被加熱。另一方面,薄膜圖案7產生感應電流,故而被加熱。如此,可將薄膜圖案7選擇性地加熱。
再者,圓筒中心軸C部分係電場強度成為最小值(參照圖3(A)之電場分佈圖),且磁場強度成為最大值(參照圖3(B)之磁場分佈圖)。
進而,雖然未圖示,但是於上述加熱中,於基材6由樹脂(例如聚醯亞胺)之片材形成,且於該基材6上配置有由導電性材料所構成之薄膜圖案7之情形時,薄膜圖案7被加熱但樹脂之基材6不被加熱。一般而言,樹脂幾乎無磁損耗,即便照射磁場樹脂亦不產生感應電流,故而不被加熱。另一方面,薄膜圖案7產生感應電流,故而被加熱。如此,可將薄膜圖案7選擇性地加熱。
再者,圓筒中心軸C部分係電場強度成為最小值(參照圖3(A)之電場分佈圖),且磁場強度成為最大值(參照圖3(B)之磁場分佈圖)。
如上述所說明般,微波加熱裝置10藉由使用形成例如TM110
模式之駐波之圓筒型之空腔共振器11,磁場集中於中心軸C,故而其區域成為磁場強度之最大值域,於中心軸方向磁場強度變得均勻。因此,通過中心軸C之被加熱對象物之溫度控制性(均勻性)變高。又,藉由控制形成駐波之微波之頻率、輸出,可始終形成固定之駐波,故而溫度控制性更加提高,可實現更均勻之加熱。
可藉由電磁波感測器44正確地檢測與空腔共振器11內之電磁場能量對應之信號。因此,基於與檢測出之電磁場能量對應之信號可偵測產生於空腔共振器11內之駐波之形成情況(共振情況)。藉由控制部基於該偵測資訊,以穩定地共振之方式控制微波之頻率。如此一來,可於空腔共振器11內穩定地產生駐波。因此,可藉由駐波將被加熱對象物高效率且均勻地加熱,且可穩定地維持空腔共振器內之駐波之形成狀態。
以下對利用使用上述微波加熱裝置之微波之微波加熱方法之較佳之一例進行說明。
微波加熱方法如上述圖1所示,於微波加熱裝置10之空腔共振器11內控制微波之頻率形成單模駐波。微波之頻率如上所述,將與藉由電磁波感測器44檢測出之空腔共振器11內之電磁場能量對應之信號發送至控制部43。基於電磁波感測器44之信號,控制部43檢測產生於空腔共振器11內之駐波之共振情況。共振時係形成駐波時,電磁波感測器44之輸出變大。藉由以電磁波感測器44之輸出成為最大值之方式,調整微波產生器之振盪頻率,而以與空腔共振器11具有之共振頻率一致之方式控制微波頻率。
藉由控制微波頻率,以使與空腔共振器之共振頻率一致之方式形成駐波。於藉由該駐波形成之磁場強度相同且成為最大值之磁場區域配置被加熱對象物。
而且,利用藉由磁場區域之磁場之作用產生之磁損耗之磁發熱、及/或藉由磁場區域之磁場產生於被加熱對象物內之感應電流之感應加熱,將被加熱對象物加熱。
微波加熱方法如上述圖1所示,於微波加熱裝置10之空腔共振器11內控制微波之頻率形成單模駐波。微波之頻率如上所述,將與藉由電磁波感測器44檢測出之空腔共振器11內之電磁場能量對應之信號發送至控制部43。基於電磁波感測器44之信號,控制部43檢測產生於空腔共振器11內之駐波之共振情況。共振時係形成駐波時,電磁波感測器44之輸出變大。藉由以電磁波感測器44之輸出成為最大值之方式,調整微波產生器之振盪頻率,而以與空腔共振器11具有之共振頻率一致之方式控制微波頻率。
藉由控制微波頻率,以使與空腔共振器之共振頻率一致之方式形成駐波。於藉由該駐波形成之磁場強度相同且成為最大值之磁場區域配置被加熱對象物。
而且,利用藉由磁場區域之磁場之作用產生之磁損耗之磁發熱、及/或藉由磁場區域之磁場產生於被加熱對象物內之感應電流之感應加熱,將被加熱對象物加熱。
其次,對使用微波加熱方法之焊接安裝技術進行說明。於元件製造時之焊接安裝技術中,用以將焊料熔融之加熱步驟之實施不可缺少,必須將安裝部位或基材整體加熱至與焊料之組成對應之熔點以上之溫度。因此,對於低耐熱性之基材,容易產生由焊接安裝時之熱損傷所致之基材之變形或變質等不良情況,使用焊料之情況存在限制。
又,低溫硬化導電性接著劑係硬化溫度越低則燒成越花費時間,存在可靠性不可謂之充分等問題,尚未一般使用。
又,近年來,作為人體親和性或設置自由度較高之元件,於布料或具有伸縮性之基材上搭載元件之混合元件受到注目。為了使混合元件迅速地實用化,較理想的是使用已經確立可靠性之焊料搭載元件。然而,對於低耐熱性之基材,如上所述,存在由焊接安裝時之高溫製程所致之熱損傷之問題。因此,當務之急係開發將可靠性較高之焊接安裝可對低耐熱性基材進行之革新的製程技術。
如此,於將元件搭載於低耐熱性或伸縮性之高分子基板上之混合元件中,期待能夠實現先前不可能之焊接安裝之製程。
又,低溫硬化導電性接著劑係硬化溫度越低則燒成越花費時間,存在可靠性不可謂之充分等問題,尚未一般使用。
又,近年來,作為人體親和性或設置自由度較高之元件,於布料或具有伸縮性之基材上搭載元件之混合元件受到注目。為了使混合元件迅速地實用化,較理想的是使用已經確立可靠性之焊料搭載元件。然而,對於低耐熱性之基材,如上所述,存在由焊接安裝時之高溫製程所致之熱損傷之問題。因此,當務之急係開發將可靠性較高之焊接安裝可對低耐熱性基材進行之革新的製程技術。
如此,於將元件搭載於低耐熱性或伸縮性之高分子基板上之混合元件中,期待能夠實現先前不可能之焊接安裝之製程。
以下,對為了實施使用本發明之微波加熱裝置10之焊接安裝方法之較佳之焊接安裝裝置進行說明。作為焊接安裝裝置之較佳之一實施形態,對包含具有藉由上述圖1所說明之圓筒型之空腔共振器之微波加熱裝置之焊接安裝裝置進行說明。
如圖4所示,焊接安裝裝置1具備第1群裝置2~第4群裝置5。第1群裝置2具備對基材進行底漆、接著層之印刷之底漆、接著層印刷裝置或乾燥裝置,及形成電極圖案7之電極圖案印刷裝置或乾燥裝置。第2群裝置3具備塗佈形成焊料之焊膏8之焊膏塗佈裝置、搭載元件9之元件搭載裝置、及藉由圖像識別處理等結合加熱對象之形狀自動控制微波照射條件之微波照射條件判定裝置等。又,第3群裝置4係本發明之微波加熱裝置10,具備空腔共振器。進而,第4群裝置5(亦稱為後段之裝置)進行後處理。該等裝置較佳為按照第1群裝置2、第2群裝置3、第3群裝置4及第4群裝置5之順序配置。或者,亦較佳為,於搬送裝置(未圖示)之周圍配置有第1群裝置2~第4裝置5。
以下,參照圖5對焊接安裝裝置1之裝置配置之一例進行說明。
如圖5所示,焊接安裝裝置1之第1群裝置2較佳為包含塗佈裝置210與乾燥裝置220。塗佈裝置210較佳為包含上述底漆、接著層印刷裝置及電極圖案印刷裝置。底漆、接著層印刷具有提高基材6與電極圖案7、及元件9之密接性之效果。又,乾燥裝置220較佳為包含進行底漆、接著層印刷後之乾燥步驟及電極圖案印刷後之乾燥步驟之乾燥裝置。進而,第1群裝置2亦可具備印刷阻焊劑圖案之例如網版印刷裝置(未圖示),又,亦可具備使已印刷之阻焊劑圖案乾燥之乾燥裝置(未圖示)。上述乾燥裝置可列舉紅外線加熱裝置、熱風加熱裝置、加熱板等加熱裝置。上述乾燥裝置亦可共用。
如圖5所示,焊接安裝裝置1之第1群裝置2較佳為包含塗佈裝置210與乾燥裝置220。塗佈裝置210較佳為包含上述底漆、接著層印刷裝置及電極圖案印刷裝置。底漆、接著層印刷具有提高基材6與電極圖案7、及元件9之密接性之效果。又,乾燥裝置220較佳為包含進行底漆、接著層印刷後之乾燥步驟及電極圖案印刷後之乾燥步驟之乾燥裝置。進而,第1群裝置2亦可具備印刷阻焊劑圖案之例如網版印刷裝置(未圖示),又,亦可具備使已印刷之阻焊劑圖案乾燥之乾燥裝置(未圖示)。上述乾燥裝置可列舉紅外線加熱裝置、熱風加熱裝置、加熱板等加熱裝置。上述乾燥裝置亦可共用。
第2群裝置3較佳為包含焊膏塗佈裝置310、元件搭載裝置320及微波照射條件判定裝置330。焊膏塗佈裝置310將成為焊料8(參照圖4)之焊膏圖案印刷於電極圖案7(參照圖4)上,形成焊料8。焊膏塗佈裝置310例如較佳為具備模板印刷裝置、網版印刷裝置、或分注器裝置。元件搭載裝置320係於電極圖案7上隔著熔融前之焊料8搭載元件9(參照圖1)者。微波照射條件判定裝置330係藉由圖像識別處理等判定電極圖案7(參照圖4)及所搭載之元件9(參照圖4)之形狀,結合加熱對象之形狀將最佳之微波照射條件向微波加熱裝置10賦予者。
第3群裝置4較佳為使用具有一個或複數個空腔共振器之參照上述圖1說明之微波加熱裝置10。以下,對使用一個空腔共振器之情形時進行說明,但亦可串聯配置兩個以上(複數個)空腔共振器。
第4群裝置5較佳為由將燒成後之焊劑去除之洗淨裝置(未圖示)與進行其後之接著劑塗佈步驟之塗佈裝置(未圖示)及硬化裝置(未圖示)構成。接著劑之塗佈裝置可列舉模板印刷裝置、網版印刷裝置或分注器裝置。進而,硬化裝置係使接著劑硬化者,例如,可列舉紫外線燈、紅外線燈、熱風裝置、加熱板、大氣壓電漿照射手段或氙氣閃光燈、高濕度腔室。上述接著劑有加熱硬化型、光(亦包含紫外線)硬化型、濕氣硬化型等,為了促進接著劑之硬化,較佳為將上述硬化裝置分開使用。
具有電極圖案7之基材6係藉由搬送機構(未圖示),依序搬送至前段之第1裝置(第1群裝置2)、前段之第2裝置(第2群裝置3)、微波加熱裝置(第3群裝置4)、後段之裝置(第4群裝置5),藉由各裝置對基材6之各圖案連續地進行處理。
具有電極圖案7之基材6係藉由搬送機構(未圖示),依序搬送至前段之第1裝置(第1群裝置2)、前段之第2裝置(第2群裝置3)、微波加熱裝置(第3群裝置4)、後段之裝置(第4群裝置5),藉由各裝置對基材6之各圖案連續地進行處理。
其次,對使用微波加熱裝置之焊接安裝裝置進行說明。首先,參照圖6~8對焊接安裝裝置1之具體的裝置配置進行說明。
本說明書中之「安裝」係指將元件安裝於配置於基材之電極圖案之技術。
如圖6所示,焊接安裝裝置1(1A)較佳為各裝置以如下方式配置。
第1群裝置2係按照底漆、接著層印刷裝置211、乾燥裝置212、電極圖案印刷裝置221、乾燥裝置222之順序配置。進而,於乾燥裝置222之後段,雖然未圖示,但較佳為配置有印刷阻焊劑圖案之阻焊劑圖案印刷裝置與其乾燥裝置。
第2群裝置3係按照焊膏塗佈裝置311、元件搭載裝置312、微波照射條件判定裝置313之順序配置。
第3群裝置4係配置有具有一個或複數個空腔共振器之微波加熱裝置10。
第4群裝置5係依序配置有作為焊劑去除裝置511之洗淨裝置、接著劑塗佈裝置512及接著劑硬化裝置(硬化裝置)513。
本說明書中之「安裝」係指將元件安裝於配置於基材之電極圖案之技術。
如圖6所示,焊接安裝裝置1(1A)較佳為各裝置以如下方式配置。
第1群裝置2係按照底漆、接著層印刷裝置211、乾燥裝置212、電極圖案印刷裝置221、乾燥裝置222之順序配置。進而,於乾燥裝置222之後段,雖然未圖示,但較佳為配置有印刷阻焊劑圖案之阻焊劑圖案印刷裝置與其乾燥裝置。
第2群裝置3係按照焊膏塗佈裝置311、元件搭載裝置312、微波照射條件判定裝置313之順序配置。
第3群裝置4係配置有具有一個或複數個空腔共振器之微波加熱裝置10。
第4群裝置5係依序配置有作為焊劑去除裝置511之洗淨裝置、接著劑塗佈裝置512及接著劑硬化裝置(硬化裝置)513。
上述焊接安裝裝置1(1A)以如下方式動作。
具有電極圖案7(參照圖4)之基材6(參照圖4)係藉由搬送機構(未圖示)向箭頭A1所示之方向搬送。然後,依序藉由各裝置進行與各裝置對應之處理,於形成於基材6上之電極圖案7上透過焊料8連接有元件9之電極接合用電極,焊接安裝元件9。再者,於圖式中,隱藏於表示裝置之四邊形之箭頭部分表示藉由該裝置進行處理,箭頭不於裝置內彎曲(以下同樣)。
本說明書中之「元件」除了半導體元件、積體電路(IC)等電子元件以外,以包含電阻、電容器、電感器等被動元件、進而各種測定元件或攝像元件等感測器、受光元件或發光元件等光元件、聲頻元件等之意義使用。
具有電極圖案7(參照圖4)之基材6(參照圖4)係藉由搬送機構(未圖示)向箭頭A1所示之方向搬送。然後,依序藉由各裝置進行與各裝置對應之處理,於形成於基材6上之電極圖案7上透過焊料8連接有元件9之電極接合用電極,焊接安裝元件9。再者,於圖式中,隱藏於表示裝置之四邊形之箭頭部分表示藉由該裝置進行處理,箭頭不於裝置內彎曲(以下同樣)。
本說明書中之「元件」除了半導體元件、積體電路(IC)等電子元件以外,以包含電阻、電容器、電感器等被動元件、進而各種測定元件或攝像元件等感測器、受光元件或發光元件等光元件、聲頻元件等之意義使用。
如圖7所示,焊接安裝裝置1(1B)較佳為各裝置以如下方式配置。
第1群裝置2按照底漆、接著層印刷裝置211、乾燥裝置212、電極圖案印刷裝置221之順序配置。進而,雖然未圖示,但較佳為配置有印刷阻焊劑圖案之阻焊劑圖案印刷裝置。
第2群裝置3係按照焊膏塗佈裝置311、元件搭載裝置312、微波照射條件判定裝置313之順序配置。
第3群裝置4係配置有具有一個或複數個空腔共振器之微波加熱裝置。第3群裝置4較佳為使用上述微波加熱裝置10。
第4群裝置5係依序配置有作為焊劑去除裝置511之洗淨裝置、接著劑塗佈裝置512及硬化裝置513。
第1群裝置2按照底漆、接著層印刷裝置211、乾燥裝置212、電極圖案印刷裝置221之順序配置。進而,雖然未圖示,但較佳為配置有印刷阻焊劑圖案之阻焊劑圖案印刷裝置。
第2群裝置3係按照焊膏塗佈裝置311、元件搭載裝置312、微波照射條件判定裝置313之順序配置。
第3群裝置4係配置有具有一個或複數個空腔共振器之微波加熱裝置。第3群裝置4較佳為使用上述微波加熱裝置10。
第4群裝置5係依序配置有作為焊劑去除裝置511之洗淨裝置、接著劑塗佈裝置512及硬化裝置513。
上述焊接安裝裝置1(1B)以如下方式動作。
具有電極圖案7(參照圖4)之基材6(參照圖4)係藉由搬送機構(未圖示)向箭頭B1所示之方向搬送,按照底漆、接著層印刷裝置211、乾燥裝置212、電極圖案印刷裝置221之順序,進行與各裝置對應之處理。
然後,於印刷電極圖案之後,如箭頭B2所示,將基材6自電極圖案印刷裝置221送至乾燥裝置212,使印刷電極圖案乾燥。
其次,如箭頭B3所示,將基材6自乾燥裝置212按照焊膏塗佈裝置311、元件搭載裝置312、微波照射條件判定裝置313、第3群裝置4之微波加熱裝置10、焊劑去除裝置511、接著劑塗佈裝置512之順序,進行與各裝置對應之處理。於圖式中,由虛線所示之部分表示不進行記載有虛線之裝置之處理(以下,同樣)。
進而,將基材6自接著劑塗佈裝置512送至硬化裝置513,使已塗佈之接著劑硬化。於使接著劑硬化之後,與焊接安裝裝置1A同樣地將基材6自硬化裝置513取出。或者,亦可於藉由接著劑塗佈裝置512塗佈接著劑之後,不通過硬化裝置513而如箭頭B4所示,送至乾燥裝置212,使接著劑乾燥(硬化)之後,如箭頭B5所示,將基材6自乾燥裝置212取出。於該情形時,亦可不配置硬化裝置513。
如此一來,於形成於基材6上之電極圖案7上透過焊料8連接有元件9之電極接合用電極,焊接安裝元件9。
具有電極圖案7(參照圖4)之基材6(參照圖4)係藉由搬送機構(未圖示)向箭頭B1所示之方向搬送,按照底漆、接著層印刷裝置211、乾燥裝置212、電極圖案印刷裝置221之順序,進行與各裝置對應之處理。
然後,於印刷電極圖案之後,如箭頭B2所示,將基材6自電極圖案印刷裝置221送至乾燥裝置212,使印刷電極圖案乾燥。
其次,如箭頭B3所示,將基材6自乾燥裝置212按照焊膏塗佈裝置311、元件搭載裝置312、微波照射條件判定裝置313、第3群裝置4之微波加熱裝置10、焊劑去除裝置511、接著劑塗佈裝置512之順序,進行與各裝置對應之處理。於圖式中,由虛線所示之部分表示不進行記載有虛線之裝置之處理(以下,同樣)。
進而,將基材6自接著劑塗佈裝置512送至硬化裝置513,使已塗佈之接著劑硬化。於使接著劑硬化之後,與焊接安裝裝置1A同樣地將基材6自硬化裝置513取出。或者,亦可於藉由接著劑塗佈裝置512塗佈接著劑之後,不通過硬化裝置513而如箭頭B4所示,送至乾燥裝置212,使接著劑乾燥(硬化)之後,如箭頭B5所示,將基材6自乾燥裝置212取出。於該情形時,亦可不配置硬化裝置513。
如此一來,於形成於基材6上之電極圖案7上透過焊料8連接有元件9之電極接合用電極,焊接安裝元件9。
如圖8所示,焊接安裝裝置1(1C)較佳為各裝置以如下方式配置。
於第1群裝置2配置有底漆、接著層印刷裝置211、乾燥裝置212、電極圖案印刷裝置221。進而,較佳為配置有印刷阻焊劑圖案之阻焊劑圖案印刷裝置與其乾燥裝置。
第2群裝置3係按照焊膏塗佈裝置311、元件搭載裝置312、微波照射條件判定裝置313之順序配置。
第3群裝置4係配置有具有一個或複數個空腔共振器之微波加熱裝置10。
第4群裝置5係依序配置有焊劑去除裝置511、接著劑塗佈裝置512、及硬化裝置513。
於第1群裝置2配置有底漆、接著層印刷裝置211、乾燥裝置212、電極圖案印刷裝置221。進而,較佳為配置有印刷阻焊劑圖案之阻焊劑圖案印刷裝置與其乾燥裝置。
第2群裝置3係按照焊膏塗佈裝置311、元件搭載裝置312、微波照射條件判定裝置313之順序配置。
第3群裝置4係配置有具有一個或複數個空腔共振器之微波加熱裝置10。
第4群裝置5係依序配置有焊劑去除裝置511、接著劑塗佈裝置512、及硬化裝置513。
上述焊接安裝裝置1(1C)以如下方式動作。
具有電極圖案7(參照圖4)之基材6(參照圖4)收納於未圖示之收納部。將收納於該收納部之處理前之基材6藉由搬送機構600搬送至底漆、接著層印刷裝置211,於藉由該裝置進行底漆、接著層印刷後,搬送至乾燥裝置212進行乾燥。然後,藉由利用搬送裝置600之搬送,將基材6搬送至電極圖案印刷裝置221,進行電極圖案之印刷,將基材6搬送至乾燥裝置212進行底漆、接著層印刷之乾燥。其次,將基材6藉由搬送機構600搬送至未圖示之阻焊劑圖案印刷裝置,於藉由阻焊劑圖案印刷裝置進行阻焊劑圖案之印刷後,進而搬送至乾燥裝置212使阻焊劑圖案乾燥。
具有電極圖案7(參照圖4)之基材6(參照圖4)收納於未圖示之收納部。將收納於該收納部之處理前之基材6藉由搬送機構600搬送至底漆、接著層印刷裝置211,於藉由該裝置進行底漆、接著層印刷後,搬送至乾燥裝置212進行乾燥。然後,藉由利用搬送裝置600之搬送,將基材6搬送至電極圖案印刷裝置221,進行電極圖案之印刷,將基材6搬送至乾燥裝置212進行底漆、接著層印刷之乾燥。其次,將基材6藉由搬送機構600搬送至未圖示之阻焊劑圖案印刷裝置,於藉由阻焊劑圖案印刷裝置進行阻焊劑圖案之印刷後,進而搬送至乾燥裝置212使阻焊劑圖案乾燥。
其次,將基材6藉由搬送機構600搬送至第2群裝置3之焊膏塗佈裝置311,於藉由焊膏塗佈裝置311進行焊膏塗佈後,進而搬送至元件搭載裝置312,藉由元件搭載裝置312,透過電極圖案7上之焊料8(參照圖4)連接有元件9(參照圖4)之電極接合用電極,搭載元件9,進而搬送至微波照射條件判定裝置313,藉由圖像識別處理等來決定對加熱對象形狀最佳之微波照射條件。
其次,將基材6藉由搬送機構600搬送至第3群裝置4之微波加熱裝置10,使焊料熔融、固化,於電極圖案7透過焊料8連接元件9之電極接合用電極。
其次,將基材6藉由搬送機構600搬送至焊劑去除裝置511,進行焊劑去除,進而搬送至接著劑塗佈裝置512,塗佈接著劑。繼而,送至硬化裝置513,使已塗佈之接著劑硬化。硬化後,藉由搬送機構600,取出至收納部之特定位置。
再者,於可藉由乾燥裝置212進行接著劑之硬化之情形時,亦可不使用硬化裝置513,藉由乾燥裝置212進行接著劑之硬化。
如此一來,於形成於基材6上之電極圖案7上透過焊料8連接有元件9之電極接合用電極,焊接安裝元件9。
再者,於可藉由乾燥裝置212進行接著劑之硬化之情形時,亦可不使用硬化裝置513,藉由乾燥裝置212進行接著劑之硬化。
如此一來,於形成於基材6上之電極圖案7上透過焊料8連接有元件9之電極接合用電極,焊接安裝元件9。
其次,參照上述圖1、4、5對本發明之焊接安裝方法之較佳之一實施形態進行說明。
本發明之焊接安裝方法較佳為使用上述微波加熱裝置10進行。
與上述同樣地,藉由第1群裝置2,預先於基材6之表面印刷底漆、接著層,以提高基材6與所形成之電極圖案7之密接性。於印刷有底漆、接著層之基材6表面,形成用以形成電極圖案7之銀膏圖案,使之乾燥,而獲得電極圖案7。進而,藉由第2群裝置3,形成阻焊劑圖案,並使其乾燥。
其次,藉由第2群裝置3,將成為焊料8之焊膏圖案形成於電極圖案7上,預先使之乾燥。進而,預先將所要搭載之元件9載置於熔融前之焊料8上。
與上述同樣地,藉由第1群裝置2,預先於基材6之表面印刷底漆、接著層,以提高基材6與所形成之電極圖案7之密接性。於印刷有底漆、接著層之基材6表面,形成用以形成電極圖案7之銀膏圖案,使之乾燥,而獲得電極圖案7。進而,藉由第2群裝置3,形成阻焊劑圖案,並使其乾燥。
其次,藉由第2群裝置3,將成為焊料8之焊膏圖案形成於電極圖案7上,預先使之乾燥。進而,預先將所要搭載之元件9載置於熔融前之焊料8上。
其次,藉由第3群裝置4(微波加熱裝置10)進行磁場加熱,使焊膏圖案(焊料)熔融之後,使之固化,透過焊料將電極圖案7與元件之電性接合用電極(未圖示)電性連接。
具體而言,於第3群裝置4之圓筒型空腔共振器11之微波照射空間51形成使磁場與電場分離之單模駐波。於形成有駐波之微波照射空間51內,使具有電極圖案7之基材6通過事實上電場不存在而磁場存在之上述所說明之磁場區域52,對電極圖案7加熱例如幾秒鐘。所謂電場不存在,意指電場較弱,事實上可忽視電場之影響。藉由該電極圖案7之加熱使焊料8熔融。然後,於加熱結束後,焊料8固化,透過焊料8於電極圖案7焊接安裝元件9。
其結果,如圖9所示,於基材6上透過底漆72配置有電極圖案7。又,於電極圖案7上透過焊料8連接有形成於元件9之電性接合用電極92,並且於電極圖案7間之基材6上透過接著層62接著有元件9。進而,於元件9之周圍,形成接著劑94,使元件9之接著更牢固。以此方式於基材6上安裝元件9。
具體而言,於第3群裝置4之圓筒型空腔共振器11之微波照射空間51形成使磁場與電場分離之單模駐波。於形成有駐波之微波照射空間51內,使具有電極圖案7之基材6通過事實上電場不存在而磁場存在之上述所說明之磁場區域52,對電極圖案7加熱例如幾秒鐘。所謂電場不存在,意指電場較弱,事實上可忽視電場之影響。藉由該電極圖案7之加熱使焊料8熔融。然後,於加熱結束後,焊料8固化,透過焊料8於電極圖案7焊接安裝元件9。
其結果,如圖9所示,於基材6上透過底漆72配置有電極圖案7。又,於電極圖案7上透過焊料8連接有形成於元件9之電性接合用電極92,並且於電極圖案7間之基材6上透過接著層62接著有元件9。進而,於元件9之周圍,形成接著劑94,使元件9之接著更牢固。以此方式於基材6上安裝元件9。
於本發明之焊接安裝方法中,藉由供給至微波照射空間51之微波(未圖示),形成單模之駐波,然後形成磁場與電場。於此種微波照射空間51中,由於具有電極圖案7之基材6通過電場不存在而磁場存在之磁場區域52,故而受磁場之影響而於電極圖案7內產生感應電流,使電極圖案7自己加熱。另一方面,由於磁場區域52幾乎不形成電場,故而基材6幾乎不受電場之影響。因此,於電極圖案7不會產生因電場之影響所致之火花現象(電弧放電)。藉由利用此種磁場加熱對電極圖案7進行加熱,而將焊料8加熱、熔融,從而於電極圖案7焊接安裝元件9。此時,升溫行為根據電極圖案7之配置方向而不同。以下,對升溫行為不同之情況進行說明。
電極圖案7係具有縱橫比為3.7以上之異方性之圖案。該縱橫比以如下方式規定。電極圖案7有線狀圖案、矩形狀圖案或複雜形狀之圖案等各種形狀之圖案。又,亦有同樣形狀之圖案重複之重複圖案。
首先,於長方形之電極圖案7(亦包含細長之長方形之線狀圖案)之情形時,長方形之長邊與短邊之比(長邊/短邊)成為電極圖案7之縱橫比。於該情形時,亦與下述同樣地,設定與電極圖案7相同形狀之長方形圖案。
另一方面,於長方形之角部具有切角之電極圖案7、及梯形之電極圖案7係將與各電極圖案7外切之長方形圖案之縱橫比設為電極圖案7之縱橫比。
進而,於複雜形狀之電極圖案7之情形時,規定與電極圖案7外切之長方形圖案,將該長方形圖案之縱橫比設為電極圖案7之縱橫比。此時,較佳為以相對於長方形圖案之面積減去電極圖案7之面積所得之面積之值成為最小的方式,決定長方形圖案之大小。
首先,於長方形之電極圖案7(亦包含細長之長方形之線狀圖案)之情形時,長方形之長邊與短邊之比(長邊/短邊)成為電極圖案7之縱橫比。於該情形時,亦與下述同樣地,設定與電極圖案7相同形狀之長方形圖案。
另一方面,於長方形之角部具有切角之電極圖案7、及梯形之電極圖案7係將與各電極圖案7外切之長方形圖案之縱橫比設為電極圖案7之縱橫比。
進而,於複雜形狀之電極圖案7之情形時,規定與電極圖案7外切之長方形圖案,將該長方形圖案之縱橫比設為電極圖案7之縱橫比。此時,較佳為以相對於長方形圖案之面積減去電極圖案7之面積所得之面積之值成為最小的方式,決定長方形圖案之大小。
又,於在內部具有空間之電極圖案7之情形時,規定與電極圖案7外切之長方形圖案及與空間外切之長方形圖案。將外切之長方形圖案與空間之長方形圖案之縱橫比中較大之值設為電極圖案7之縱橫比。
或者,將薄膜圖案7G於寬度方向上一分為二,對一分為二所得之兩個薄膜圖案規定與各者外切之長方形圖案。於該情形時,可對一分為二後之另一薄膜圖案亦同樣地規定長方形圖案。
於由重複圖案構成之電極圖案7之情形時,分割為一個縱向圖案及與其鄰接之一個橫向圖案並設為測定圖案,對該測定圖案規定長方形圖案。再者,於無鄰接之橫向圖案之情形時將縱向圖案設為測定圖案,並對該測定圖案規定長方形圖案。而且,將各長方形圖案之縱橫比設為分割後之各電極圖案之縱橫比。
或者,將薄膜圖案7G於寬度方向上一分為二,對一分為二所得之兩個薄膜圖案規定與各者外切之長方形圖案。於該情形時,可對一分為二後之另一薄膜圖案亦同樣地規定長方形圖案。
於由重複圖案構成之電極圖案7之情形時,分割為一個縱向圖案及與其鄰接之一個橫向圖案並設為測定圖案,對該測定圖案規定長方形圖案。再者,於無鄰接之橫向圖案之情形時將縱向圖案設為測定圖案,並對該測定圖案規定長方形圖案。而且,將各長方形圖案之縱橫比設為分割後之各電極圖案之縱橫比。
又,焊接安裝之元件9之電性接合用電極(未圖示)亦與上述電極圖案7同樣地,規定長軸。較佳為,將該元件9之長軸相對於藉由單模駐波形成之磁場之振動方向設為45度以上且90度以下之角度配置。如此,藉由配置元件9之電性接合用電極,加熱達到溫度變高。
上述加熱方法中之電極圖案7之加熱係利用因藉由磁場區域52之磁場之作用產生之磁損耗所致之發熱、及因藉由磁場區域52之磁場而產生於電極圖案7內之感應電流所致之發熱之任一者或兩者來進行。
上述加熱方法中之電極圖案7之加熱時間自抑制對基材6之熱損傷之觀點而言較佳為300秒以內,更佳為30秒以內,進而較佳為3秒以內。由於加熱時間如上所述為短時間,故而即便將電極圖案7加熱亦可將對基材6之熱損傷抑制為最小限,獲得可使焊接安裝製程所需要之時間變短之效果。
上述電極圖案7於縱橫比未達3.7之情形時,藉由將想要降低加熱溫度之電極圖案7之長軸相對於磁場之振動方向設為未達45度之角度配置,加熱達到溫度變低。藉由利用該情況,可相對於具有複數個電極圖案之基板,將想要加熱之部分與不想加熱之部分藉由電極圖案7之長軸之方向分開。即,藉由使電極圖案7之長軸相對於磁場之振動方向未達45度,因藉由磁場區域52之磁場之作用產生之磁損耗所致之發熱、及因藉由磁場區域52之磁場而產生於電極圖案7內之感應電流所致之發熱之任一者均不易產生。如此一來,根據使電極圖案7之長軸相對於磁場之振動方向配置為45度以上且90度以下之情形時與配置為未達45度之情形時控制加熱溫度,能夠將電極圖案7選擇性地加熱。
於上述焊接安裝方法中,亦可於電極圖案7之上部及下部具有絕緣性之薄膜。所謂電極圖案7之上部,係指俯視電極圖案7之上表面,所謂下部係指電極圖案7之下表面。又,絕緣性之薄膜(未圖示)較佳為形成於除了配置有焊料8之區域以外之區域。該電極圖案既可為單獨圖案,亦可為幾個電極圖案集中構成之集合圖案。上述「絕緣性」係指電阻較高,於磁場不被加熱,熱導率較低者。
作為絕緣性之薄膜,較佳為,可列舉樹脂、陶瓷、玻璃、氧化物、紙、織物等薄膜。更佳為,可列舉樹脂、氧化物。絕緣性之薄膜之厚度較佳為1 nm~1 mm,進而較佳為20 nm~500 μm。
作為絕緣性之薄膜,較佳為,可列舉樹脂、陶瓷、玻璃、氧化物、紙、織物等薄膜。更佳為,可列舉樹脂、氧化物。絕緣性之薄膜之厚度較佳為1 nm~1 mm,進而較佳為20 nm~500 μm。
形成於微波照射空間之駐波較佳為TMn10
(n為1以上之整數)模式或TE10n
(n為1以上之整數)模式。較佳為,將由與該駐波一致之共振頻率所構成之微波能量供給至空腔共振器11,以相對於共振頻率之變化始終形成目標之模式之駐波之方式,自動調整供給至空腔共振器1之微波之頻率。具體而言,如上所述,於微波產生器21中,可列舉微調整微波頻率之方法。或者,如上所述,可列舉藉由於空腔共振器11內插拔介電體或導電體進行微調整。
其次,藉由第4群裝置5,於焊料熔融後之焊劑去除後,進行接著劑塗佈步驟。進而,使接著劑乾燥後硬化。又,例如,亦較佳為進行使用準分子燈(例如,發光波長為172 nm(Xe準分子燈))之高能量之真空紫外線將有機物分解之處理。
以下,作為本發明之微波加熱方法之較佳之一實施形態以下對薄膜圖案之燒成方法進行說明。關於對實施該薄膜圖案之燒成方法較佳之微波燒成裝置,參照圖式,對較佳之一實施形態進行說明。
如圖10所示,薄膜圖案之燒成裝置100具備進行預加熱之前段之裝置(亦稱為第1群裝置2)、及具備空腔共振器之微波燒成裝置(亦稱為第2群裝置3)。該微波燒成裝置較佳為使用上述微波加熱裝置10。進而,具備進行燒成後之後處理之後段之裝置(亦稱為第3群裝置4)。該等裝置按照第1群裝置2、第2群裝置3及第3群裝置4之順序配置。
第1群裝置2係於將薄膜圖案7藉由微波加熱、燒成之前,將薄膜圖案7預乾燥之加熱裝置,可列舉紅外線加熱裝置、熱風加熱裝置、加熱板、電爐等加熱裝置,但並不限制於此。
第2群裝置3係具有一個或複數個空腔共振器之微波加熱裝置10。於圖示例中,表示了使用一個空腔共振器之示例,但亦可將兩個以上(複數個)空腔共振器配置為複數個。
第3群裝置4係進行用以將藉由第2群裝置3燒成之導電性之薄膜圖案7進而燒成(燒結)之加熱處理者。所謂上述進而燒成,係指將包含藉由第2群裝置3未充分燒成之薄膜圖案在內之所有薄膜圖案加熱並充分燒結。例如,於利用第2群裝置3(微波加熱裝置10)之燒成中,包含因形成於空腔共振器11內之磁場未燒結之縱橫比之圖案在內進行加熱,將所有薄膜圖案7燒結。又,於將利用微波無法充分去除之殘留有機成分等分解後去除之處理、或者獲得降低導電性之薄膜圖案之表面電阻之目的之退火效果之處理中使用。該加熱手段可列舉準分子燈、紫外線燈、大氣壓電漿照射手段、及氙氣閃光燈之任一者,但並不限定於此。
具有薄膜圖案7之基材6藉由搬送機構(未圖示),依序搬送至第1群裝置2、第2群裝置3、第3群裝置4,藉由各裝置對基材6連續地進行處理,但裝置之配置、處理之順序並不受限制,能夠按照任意之順序處理。
第1群裝置2係於將薄膜圖案7藉由微波加熱、燒成之前,將薄膜圖案7預乾燥之加熱裝置,可列舉紅外線加熱裝置、熱風加熱裝置、加熱板、電爐等加熱裝置,但並不限制於此。
第2群裝置3係具有一個或複數個空腔共振器之微波加熱裝置10。於圖示例中,表示了使用一個空腔共振器之示例,但亦可將兩個以上(複數個)空腔共振器配置為複數個。
第3群裝置4係進行用以將藉由第2群裝置3燒成之導電性之薄膜圖案7進而燒成(燒結)之加熱處理者。所謂上述進而燒成,係指將包含藉由第2群裝置3未充分燒成之薄膜圖案在內之所有薄膜圖案加熱並充分燒結。例如,於利用第2群裝置3(微波加熱裝置10)之燒成中,包含因形成於空腔共振器11內之磁場未燒結之縱橫比之圖案在內進行加熱,將所有薄膜圖案7燒結。又,於將利用微波無法充分去除之殘留有機成分等分解後去除之處理、或者獲得降低導電性之薄膜圖案之表面電阻之目的之退火效果之處理中使用。該加熱手段可列舉準分子燈、紫外線燈、大氣壓電漿照射手段、及氙氣閃光燈之任一者,但並不限定於此。
具有薄膜圖案7之基材6藉由搬送機構(未圖示),依序搬送至第1群裝置2、第2群裝置3、第3群裝置4,藉由各裝置對基材6連續地進行處理,但裝置之配置、處理之順序並不受限制,能夠按照任意之順序處理。
其次,作為本發明之微波加熱方法,參照圖10及上述圖4,對薄膜圖案之燒成方法之較佳之一實施形態進行說明。但是,圖4中之電極圖案7、焊料8及元件9係置換為薄膜圖案7而進行說明。
本發明之薄膜圖案之燒成方法較佳為使用上述薄膜圖案之燒成裝置100進行。
首先,如圖10所示,藉由作為微波加熱裝置10之前段之裝置之第1群裝置2,使印刷(例如,網版印刷)於基材(例如,片材或基板)6之薄膜圖案7預乾燥。第1群裝置2例如使用加熱板。使用加熱板,使已印刷之薄膜圖案7例如以30℃~120℃乾燥1秒鐘~10分鐘。該預乾燥只要為圖案7之燒成溫度且基板之耐熱溫度以下則並不特別限制,較佳為於薄膜圖案7中所包含之溶劑成分乾燥之前進行。於上述預乾燥中,使用加熱板,但亦可使用進行上述其他預乾燥之熱裝置。
首先,如圖10所示,藉由作為微波加熱裝置10之前段之裝置之第1群裝置2,使印刷(例如,網版印刷)於基材(例如,片材或基板)6之薄膜圖案7預乾燥。第1群裝置2例如使用加熱板。使用加熱板,使已印刷之薄膜圖案7例如以30℃~120℃乾燥1秒鐘~10分鐘。該預乾燥只要為圖案7之燒成溫度且基板之耐熱溫度以下則並不特別限制,較佳為於薄膜圖案7中所包含之溶劑成分乾燥之前進行。於上述預乾燥中,使用加熱板,但亦可使用進行上述其他預乾燥之熱裝置。
其次,於第2群裝置3之圓筒型之空腔共振器11之微波照射空間51形成磁場與電場分離之單模之駐波。於形成有駐波之微波照射空間51內,具有薄膜圖案7之基材6通過事實上電場不存在但磁場存在之上述說明之磁場區域52,將薄膜圖案7燒成。薄膜圖案7係形成於基材6之上表面及下表面之任一個面或兩個面者,例如,係藉由網版印刷而印刷者。因此,印刷於基材面6S之薄膜圖案7成為包含溶劑等之潤濕狀態。藉由將該潤濕狀態之薄膜圖案7(7A)燒成,獲得乾燥並燒結之導電性之薄膜圖案7(7B)。
燒成前之圖案7A由金屬粒子、樹脂成分、溶劑等構成,燒成前於圖案7A內殘留大量之樹脂成分。除了藉由燒成而金屬粒子本身燒結凝固以外,亦藉由將該樹脂成分燒飛而金屬粒子間之接觸變好,導電性提高。
再者,所謂上述「燒成」,係指「使薄膜圖案之原料粉末成形、加熱、收縮、緻密化,獲得具有固定之形狀與強度之燒結體之步驟」。即,將薄膜圖案之原料以高熱燒結使性質產生變化。「燒結」係指「薄膜圖案之原料粉末因高溫燒結凝固之現象」。具體而言,燒結過程之最初於薄膜圖案之原料粉末之粒子間觀察到間隙,但若於高溫環境下(低於熔點之溫度)產生燒結,則粒子間之接觸面積增加而間隙減少,燒結凝固,確保固定之穩定之形狀與強度。
燒成前之圖案7A由金屬粒子、樹脂成分、溶劑等構成,燒成前於圖案7A內殘留大量之樹脂成分。除了藉由燒成而金屬粒子本身燒結凝固以外,亦藉由將該樹脂成分燒飛而金屬粒子間之接觸變好,導電性提高。
再者,所謂上述「燒成」,係指「使薄膜圖案之原料粉末成形、加熱、收縮、緻密化,獲得具有固定之形狀與強度之燒結體之步驟」。即,將薄膜圖案之原料以高熱燒結使性質產生變化。「燒結」係指「薄膜圖案之原料粉末因高溫燒結凝固之現象」。具體而言,燒結過程之最初於薄膜圖案之原料粉末之粒子間觀察到間隙,但若於高溫環境下(低於熔點之溫度)產生燒結,則粒子間之接觸面積增加而間隙減少,燒結凝固,確保固定之穩定之形狀與強度。
於本發明之薄膜圖案之燒成方法中,藉由供給至微波照射空間51之微波(未圖示),形成單模之駐波,而且形成磁場與電場。於此種微波照射空間51中,具有薄膜圖案7之基材6通過事實上電場不存在但磁場存在之磁場區域52,故而受磁場之影響而於薄膜圖案7內產生感應電流,薄膜圖案7被自己加熱。另一方面,由於磁場區域52事實上未形成電場,故而基材6不會受電場之影響。因此,不於薄膜圖案7產生由電場之影響所致之火花現象(電弧放電)。藉由此種磁場加熱,而將薄膜圖案7加熱並燒成。此時,根據薄膜圖案7之形狀及配置方向而升溫行為不同。以下,對升溫行為不同之情況進行說明。
薄膜圖案7係具有縱橫比為3.7以上之異方性之薄膜圖案。
以下,對薄膜圖案7之縱橫比之規定方法進行說明。如圖11及12所示,所燒成之薄膜圖案7有線狀圖案、矩形狀圖案或複雜之形狀之圖案等各種形狀之圖案。又,有同樣之形狀之圖案重複之重複圖案。再者,於圖式中,為了容易觀察由兩點鏈線所示之長方形圖案,而描繪為自薄膜圖案稍微離開之狀態。實際上,長方形圖案之外形之一部分或全部(薄膜圖案之外形為長方形之情形時)與薄膜圖案之外形一致。
以下,對薄膜圖案7之縱橫比之規定方法進行說明。如圖11及12所示,所燒成之薄膜圖案7有線狀圖案、矩形狀圖案或複雜之形狀之圖案等各種形狀之圖案。又,有同樣之形狀之圖案重複之重複圖案。再者,於圖式中,為了容易觀察由兩點鏈線所示之長方形圖案,而描繪為自薄膜圖案稍微離開之狀態。實際上,長方形圖案之外形之一部分或全部(薄膜圖案之外形為長方形之情形時)與薄膜圖案之外形一致。
薄膜圖案7之縱橫比以如下方式規定。
於圖11(A)所示之長方形之薄膜圖案7A(亦包含細長之長方形之線狀圖案(未圖示))之情形時,長方形之長邊與短邊之比(長邊/短邊)成為薄膜圖案7A之縱橫比。於該情形時亦與下述同樣地,設定與薄膜圖案7A同形狀之長方形圖案(8A)。
另一方面,於圖11(B)所示之長方形之角部具有切角之薄膜圖案7B、及圖11(C)所示之梯形之薄膜圖案7C係將與薄膜圖案7B、7C外切之長方形圖案8B、8C之縱橫比設為薄膜圖案7B、7C之縱橫比。
進而,於圖11(D)~(F)所示之複雜之形狀之薄膜圖案7D~7F之情形時,規定與薄膜圖案7D~7F分別外切之長方形圖案8D~8F,將該等長方形圖案8D~8F之縱橫比設為薄膜圖案7D~7F之縱橫比。此時,較佳為以相對於長方形圖案8D~8F之面積減去薄膜圖案7D~7F之面積所得之面積之值成為最小之方式決定長方形圖案8D~8F之大小。
於圖11(A)所示之長方形之薄膜圖案7A(亦包含細長之長方形之線狀圖案(未圖示))之情形時,長方形之長邊與短邊之比(長邊/短邊)成為薄膜圖案7A之縱橫比。於該情形時亦與下述同樣地,設定與薄膜圖案7A同形狀之長方形圖案(8A)。
另一方面,於圖11(B)所示之長方形之角部具有切角之薄膜圖案7B、及圖11(C)所示之梯形之薄膜圖案7C係將與薄膜圖案7B、7C外切之長方形圖案8B、8C之縱橫比設為薄膜圖案7B、7C之縱橫比。
進而,於圖11(D)~(F)所示之複雜之形狀之薄膜圖案7D~7F之情形時,規定與薄膜圖案7D~7F分別外切之長方形圖案8D~8F,將該等長方形圖案8D~8F之縱橫比設為薄膜圖案7D~7F之縱橫比。此時,較佳為以相對於長方形圖案8D~8F之面積減去薄膜圖案7D~7F之面積所得之面積之值成為最小之方式決定長方形圖案8D~8F之大小。
於圖12(G)所示之於內部具有空間7S之薄膜圖案7G之情形時,利用與薄膜圖案7G外切之長方形圖案及與空間7S外切之長方形圖案之兩者判定縱橫比。例如,將外切之長方形圖案與空間之長方形圖案之縱橫比中較大之值設為電極圖案7之縱橫比。
或者,將薄膜圖案7G於寬度方向上一分為二,對一分為二所得之兩個薄膜圖案規定與各者外切之長方形圖案。於該情形時,可對一分為二之另一薄膜圖案亦同樣地規定長方形圖案。
於圖12(H)所示之由重複圖案構成之薄膜圖案7H之情形時,分割為一個縱向圖案及與其鄰接之一個橫向圖案作為測定圖案規定長方形圖案8H。於該情形時,成為與上述圖12(D)之情形時相同。因此,所謂縱向圖案係指長邊方向之圖案,所謂橫向圖案係指短邊方向之圖案。
或者,將薄膜圖案7G於寬度方向上一分為二,對一分為二所得之兩個薄膜圖案規定與各者外切之長方形圖案。於該情形時,可對一分為二之另一薄膜圖案亦同樣地規定長方形圖案。
於圖12(H)所示之由重複圖案構成之薄膜圖案7H之情形時,分割為一個縱向圖案及與其鄰接之一個橫向圖案作為測定圖案規定長方形圖案8H。於該情形時,成為與上述圖12(D)之情形時相同。因此,所謂縱向圖案係指長邊方向之圖案,所謂橫向圖案係指短邊方向之圖案。
而且,薄膜圖案7之長軸L之至少一部分(即一部分或全部)相對於產生於磁場區域之磁場H之振動方向(相對於中心軸C垂直之方向:Y方向)具有45度以上且90度以下之角度地配置。所謂「長軸L」,係指通過於薄膜圖案之長邊方向延伸之寬度方向中心之軸。例如,於如摺線圖案般於正交之方向配置線狀圖案之情形時,可將構成摺線圖案之各線狀圖案之長軸相對於磁場之振動方向以45度配置。藉由如此配置,構成摺線圖案之任何線狀圖案之長軸均相對於磁場之振動方向以45度配置。
另一方面,於薄膜圖案7之形狀為圖11(A)~(F)、圖12(G)~(H)中作為一例所示之圖案形狀之情形時,將通過長方形圖案8A~8H之寬度方向中央之長邊方向設為長軸LA~LH。又,長軸LA~LH與磁場H之振動方向Y所成之角度θA~θH如上述所說明較佳為45度以上且90度以下。
另一方面,於薄膜圖案7之形狀為圖11(A)~(F)、圖12(G)~(H)中作為一例所示之圖案形狀之情形時,將通過長方形圖案8A~8H之寬度方向中央之長邊方向設為長軸LA~LH。又,長軸LA~LH與磁場H之振動方向Y所成之角度θA~θH如上述所說明較佳為45度以上且90度以下。
較佳為,薄膜圖案之長軸方向之長度具有供給至微波照射區域之微波之波長之1/10以上之長度。
上述燒成方法中之薄膜圖案7之燒成係利用因藉由磁場區域52之磁場之作用產生之磁損耗所致之發熱、及因藉由磁場區域52之磁場而於薄膜圖案7內產生之感應電流所致之發熱之任一者或兩者進行。
於上述薄膜圖案之燒成方法中,亦可於薄膜圖案之上部及下部具有絕緣性之薄膜。該薄膜圖案既可為單獨圖案,亦可為幾個薄膜圖案集中構成之集合圖案。所謂上述「絕緣性」,係指電阻較高,於磁場不被加熱,熱導率較低者。
作為絕緣性之薄膜,較佳為,可列舉樹脂、陶瓷、玻璃、氧化物等薄膜。更佳為,可列舉樹脂、氧化物。絕緣性之薄膜之厚度較佳為1 nm~1 cm,進而較佳為20 nm~500 μm。
作為絕緣性之薄膜,較佳為,可列舉樹脂、陶瓷、玻璃、氧化物等薄膜。更佳為,可列舉樹脂、氧化物。絕緣性之薄膜之厚度較佳為1 nm~1 cm,進而較佳為20 nm~500 μm。
形成於微波照射空間之駐波較佳為TMn10
(n為1以上之整數)模式或TE10n
(n為1以上之整數)模式。較佳為,將由與該駐波一致之共振頻率所構成之微波能量供給至空腔共振器11,以相對於共振頻率之變化始終形成目標之模式之駐波之方式,自動調整供給至空腔共振器11之微波之頻率。具體而言,如上所述,於微波產生器21中,可列舉微調整微波頻率之方法。
於上述空腔共振器11內被加熱、燒成之薄膜圖案7係藉由第3群裝置4進行用以將藉由第2群裝置3燒成之薄膜圖案7進而燒結之加熱處理。於第3群裝置4中,例如,較佳為進行使用準分子燈,例如172 nm(Xe準分子燈)之高能量之真空紫外線將有機物分解之處理。
[實施例]
[實施例]
以下,基於實施例對本發明之微波加熱裝置10進而詳細地進行說明,但本發明並不限定於該等而解釋。
[實施例1~3]
實施例1~3之各者係將表1所示之市售之表面電阻率不同之寬度8 cm之樹脂製片材材料設為測定試樣。實施例1係片材材料之基材使用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)之透明導電性片材(STACLEAR-NCF)。實施例2係片材材料之基材使用聚烯烴之導電袋(添加碳黑)。實施例3係片材材料之基材使用PET之防靜電鋁蒸鍍袋。而且,使用圖1所示之微波加熱裝置10,於圓筒型之空腔共振器11之寬度10 cm之磁場區域內,將各片材材料固定,實施磁場加熱及介電加熱。磁場加熱形成TM110 模式之駐波,介電加熱形成TM010 模式之駐波,沿著中心軸將各測定試樣固定。磁場加熱及介電加熱均係以微波之頻率為2.3~2.7 GHz之範圍、微波之輸出為0~100 W之範圍實施。再者,於實施例4~7及比較例中亦同樣。
實施例1~3之各者係將表1所示之市售之表面電阻率不同之寬度8 cm之樹脂製片材材料設為測定試樣。實施例1係片材材料之基材使用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)之透明導電性片材(STACLEAR-NCF)。實施例2係片材材料之基材使用聚烯烴之導電袋(添加碳黑)。實施例3係片材材料之基材使用PET之防靜電鋁蒸鍍袋。而且,使用圖1所示之微波加熱裝置10,於圓筒型之空腔共振器11之寬度10 cm之磁場區域內,將各片材材料固定,實施磁場加熱及介電加熱。磁場加熱形成TM110 模式之駐波,介電加熱形成TM010 模式之駐波,沿著中心軸將各測定試樣固定。磁場加熱及介電加熱均係以微波之頻率為2.3~2.7 GHz之範圍、微波之輸出為0~100 W之範圍實施。再者,於實施例4~7及比較例中亦同樣。
[比較例1]
另一方面,作為比較例1,片材材料之基材使用聚丙烯(PP)之導電性檔案夾。各片材之厚度、表面電阻率如表1所記載。
將實施例1~3及比較例1之加熱結果示於表1。
另一方面,作為比較例1,片材材料之基材使用聚丙烯(PP)之導電性檔案夾。各片材之厚度、表面電阻率如表1所記載。
將實施例1~3及比較例1之加熱結果示於表1。
[表1]
於表1中,於介電加熱可能之情形時由Y標記表示,於不可介電加熱之情形時由N標記表示。又,於磁場加熱可能之情形時由Y標記表示,於不可磁場加熱之情形時由N標記表示。再者,用於介電加熱之空腔共振器與用於磁場加熱之空腔共振器使用不同之空腔共振器,各自之圓筒共振器係圓筒部內徑不同。
實施例1~3之表面電阻率較小(108
Ω/□以下)之樹脂製片材材料之基材利用一般而言所使用之介電加熱無法加熱。另一方面,可知利用磁場加熱可加熱。再者,介電加熱及磁場加熱之可否係藉由利用上述段落[0034]中所記載之方法,調查是否可檢測TM010
模式(介電加熱之可否)或TM110
模式(磁場加熱之可否)之共振頻率來判斷。
[實施例4]
其次,實施例4係將上述實施例3中所使用之防靜電鋁蒸鍍袋之寬度8 cm之片材材料之基材設為測定試樣。一面使該測定試樣於寬度10 cm之磁場照射(反應)空間內以0.2 cm/s之速度移動,一面利用電磁波感測器測定加熱時之片材材料之溫度變化、及微波加熱裝置10之入射波與反射波、共振頻率之變化。電磁波感測器利用使用環狀天線藉由二極體之整流電路作為直流信號可測量者。溫度測定使用JAPAN SENSOR製造之放射溫度計TMHX-CN0500測定片材中心部之溫度。該磁場加熱使用TM110 模式用之空腔共振器,而且形成TM110 模式之駐波,沿著中心軸將測定試樣固定。將其結果示於圖13。相對於作為設定溫度之80℃,溫度以80±1℃穩定地推移。又,使用熱圖像測量裝置41測定片材材料之寬度方向之溫度分佈,結果確認到片材整體被均質地加熱(參照圖14)。
其次,實施例4係將上述實施例3中所使用之防靜電鋁蒸鍍袋之寬度8 cm之片材材料之基材設為測定試樣。一面使該測定試樣於寬度10 cm之磁場照射(反應)空間內以0.2 cm/s之速度移動,一面利用電磁波感測器測定加熱時之片材材料之溫度變化、及微波加熱裝置10之入射波與反射波、共振頻率之變化。電磁波感測器利用使用環狀天線藉由二極體之整流電路作為直流信號可測量者。溫度測定使用JAPAN SENSOR製造之放射溫度計TMHX-CN0500測定片材中心部之溫度。該磁場加熱使用TM110 模式用之空腔共振器,而且形成TM110 模式之駐波,沿著中心軸將測定試樣固定。將其結果示於圖13。相對於作為設定溫度之80℃,溫度以80±1℃穩定地推移。又,使用熱圖像測量裝置41測定片材材料之寬度方向之溫度分佈,結果確認到片材整體被均質地加熱(參照圖14)。
[實施例5~6]
實施例5係將表2所示之市售之寬度8 cm之片狀之導電性玻璃設為測定試樣。實施例6係將表2所示之市售之寬度8 cm之片狀之導電性矽橡膠(碳混合)設為測定試樣。而且,使用圖1所示之微波加熱裝置10,將其等測定試樣固定於寬度10 cm之空腔共振器內,進行磁場加熱及介電加熱。另一方面。比較例5、6係於實施例5、6中,將加熱方法自磁場加熱改變為介電加熱,除此以外使用與實施例5及6同樣之試樣。磁場加熱使用TM110 模式用之空腔共振器而且形成TM110 模式之駐波,介電加熱使用TM010 模式用之空腔共振器而且形成TM010 模式之駐波,沿著中心軸將各測定試樣固定。
將其加熱結果示於表2。
實施例5係將表2所示之市售之寬度8 cm之片狀之導電性玻璃設為測定試樣。實施例6係將表2所示之市售之寬度8 cm之片狀之導電性矽橡膠(碳混合)設為測定試樣。而且,使用圖1所示之微波加熱裝置10,將其等測定試樣固定於寬度10 cm之空腔共振器內,進行磁場加熱及介電加熱。另一方面。比較例5、6係於實施例5、6中,將加熱方法自磁場加熱改變為介電加熱,除此以外使用與實施例5及6同樣之試樣。磁場加熱使用TM110 模式用之空腔共振器而且形成TM110 模式之駐波,介電加熱使用TM010 模式用之空腔共振器而且形成TM010 模式之駐波,沿著中心軸將各測定試樣固定。
將其加熱結果示於表2。
[表2]
於表2中,於介電加熱可能之情形時由Y標記表示,於不可介電加熱之情形時由N標記表示。又,於磁場加熱可能之情形時由Y標記表示,於不可磁化加熱之情形時由N標記表示。
其結果,可知利用一般而言所使用之介電加熱無法加熱。另一方面,可知利用磁場加熱可加熱。與樹脂製片材材料之加熱同樣地,介電加熱及磁場加熱之可否係是否利用本微波加熱裝置形成微波之駐波來確認。進而,將改變微波輸出加熱導電性玻璃及導電性矽橡膠之結果分別示於圖15及圖16。使用放射溫度計進行片材中心部之溫度測定,結果確認到若微波輸出變高則達到溫度亦變高。
[實施例7]
加熱導電性膏。
實施例7係於石英玻璃上將導電性銀膏(TOYOCHEM股份有限公司製 製品名REXALPHA)塗佈為75 mm×10 mm、厚度0.05 mm,製作測定試樣。於塗佈10分鐘後,使用圖1所示之微波加熱裝置10進行磁場加熱。磁場加熱形成TM110 模式之駐波。測定試樣設置於微波加熱裝置10之磁場區域內之中心部(包含中心軸C),利用磁場加熱以達到溫度130℃進行5分鐘加熱。將加熱時之膏塗佈部之溫度變化及微波加熱裝置之入射波與反射波、共振頻率之變化示於圖17。其等之測定使用電磁波感測器。電磁波感測器使用環狀天線。溫度連續地上升,於介電加熱中擔心之導電性膏之火花所致之急遽之溫度上升於磁場加熱中未產生。使用熱圖像測量裝置41,測定加熱時之膏塗佈部整體之溫度分佈,結果確認到均質地加熱(圖9)。又,於圖19所示之磁場加熱前(參照(A)圖)與加熱後(參照(B)圖)之各試驗片材之外觀中,未觀察到由火花所致之異常加熱部。
加熱導電性膏。
實施例7係於石英玻璃上將導電性銀膏(TOYOCHEM股份有限公司製 製品名REXALPHA)塗佈為75 mm×10 mm、厚度0.05 mm,製作測定試樣。於塗佈10分鐘後,使用圖1所示之微波加熱裝置10進行磁場加熱。磁場加熱形成TM110 模式之駐波。測定試樣設置於微波加熱裝置10之磁場區域內之中心部(包含中心軸C),利用磁場加熱以達到溫度130℃進行5分鐘加熱。將加熱時之膏塗佈部之溫度變化及微波加熱裝置之入射波與反射波、共振頻率之變化示於圖17。其等之測定使用電磁波感測器。電磁波感測器使用環狀天線。溫度連續地上升,於介電加熱中擔心之導電性膏之火花所致之急遽之溫度上升於磁場加熱中未產生。使用熱圖像測量裝置41,測定加熱時之膏塗佈部整體之溫度分佈,結果確認到均質地加熱(圖9)。又,於圖19所示之磁場加熱前(參照(A)圖)與加熱後(參照(B)圖)之各試驗片材之外觀中,未觀察到由火花所致之異常加熱部。
[比較例7]
比較例7係製作與實施例7同樣之測定試樣。對該測定試樣,利用電爐以130℃進行5分鐘及30分鐘之加熱,測定膏塗佈面內5個部位之電阻率,將結果示於表3。
比較例7係製作與實施例7同樣之測定試樣。對該測定試樣,利用電爐以130℃進行5分鐘及30分鐘之加熱,測定膏塗佈面內5個部位之電阻率,將結果示於表3。
[表3]
實施有微波之磁場加熱之測定試樣之電阻率係5個部位均表示大致相同之值,可謂之塗佈面整體被均質地加熱。若與電爐加熱之結果進行比較,則可知利用磁場加熱之試驗片材可降低電阻率(可提高導電性),加熱效率亦優異。
[比較例8]
又,比較例8係於石英玻璃上將導電性銀膏(TOYOCHEM股份有限公司製製品名REXALPHA)塗佈為15 mm×4 mm、厚度0.05 mm,設為測定試樣。於塗佈10分鐘後,設置於空腔共振器內之中心部(包含中心軸C),形成TM010 模式之駐波進行介電加熱。將加熱時之膏塗佈部之溫度變化及微波加熱裝置之入射波與反射波、共振頻率之變化示於圖20。溫度上升至約60℃,其以後逐漸降低,與溫度降低一起共振頻率上升。確認到結束100秒鐘之介電加熱之後之試驗片材之電阻率為0.13 Ω•cm,與磁場加熱比較導電性較差。認為於導電性膏之介電加熱中,隨著導電性變高而微波之吸收降低,加熱變得困難。
又,比較例8係於石英玻璃上將導電性銀膏(TOYOCHEM股份有限公司製製品名REXALPHA)塗佈為15 mm×4 mm、厚度0.05 mm,設為測定試樣。於塗佈10分鐘後,設置於空腔共振器內之中心部(包含中心軸C),形成TM010 模式之駐波進行介電加熱。將加熱時之膏塗佈部之溫度變化及微波加熱裝置之入射波與反射波、共振頻率之變化示於圖20。溫度上升至約60℃,其以後逐漸降低,與溫度降低一起共振頻率上升。確認到結束100秒鐘之介電加熱之後之試驗片材之電阻率為0.13 Ω•cm,與磁場加熱比較導電性較差。認為於導電性膏之介電加熱中,隨著導電性變高而微波之吸收降低,加熱變得困難。
以下,基於實施例對作為本發明之微波加熱方法之一例之焊接安裝方法進而詳細地進行說明,但本發明並不限定於該等而解釋。
[實施例11]
實施例1係於作為板狀之低耐熱性基板之聚對苯二甲酸乙二酯基材(PET基板)上網版印刷導電性銀膏(TOYOCHEM股份有限公司,商品名REXALPHA),而形成電極圖案。電極圖案係利用加熱板於60℃下乾燥20分鐘,去除溶劑。為了遮蔽電極圖案,而網版印刷熱硬化型阻焊劑(太陽Holdings股份有限公司,商品名S-222 X16K),利用加熱板於80℃下乾燥60分鐘。其次,模板印刷焊膏(千住金屬工業股份有限公司,商品名 ECO焊膏LT142),於電極圖案上形成焊料。於焊料之上載置溫度濕度感測器晶片(Sensirion股份有限公司,商品名 SHT-31)作為元件。將載置有溫度濕度感測器晶片之PET基板沿著圓筒型之空腔共振器之中心軸C配置。於空腔共振器內形成TM110 模式之駐波,以100 W照射微波3秒鐘,利用熱圖像測量裝置確認到電極圖案升溫至150℃以上。
自空腔共振器內取出PET基板,觀察該PET基板之外觀。其結果,如圖21所示,確認到焊料(焊膏圖案)已熔融、及PET基板不存在變形。以此方式將實施例1之測定試樣之溫度濕度感測器製作9個。
又,實施例1係為了確認上述測定試樣之9個溫度濕度感測器之動作,而於同一室內環境中測量溫度與濕度。
例如,安裝樣品之測定係對有限公司SysCom公司製造之溫度濕度類比輸出模組SHTDA-2使用日置電機股份有限公司製造之DC信號源 SS7012供給電源,將安裝樣品連接於SHTDA-2,根據SHTDA-2之輸出電壓算出溫度、濕度。於SHTDA-2原本安裝有Sensirion公司製造之SHT-35(SHT-31之上位型號),使用利用該SHT-35測定出之資料用於參考。
實施例1係於作為板狀之低耐熱性基板之聚對苯二甲酸乙二酯基材(PET基板)上網版印刷導電性銀膏(TOYOCHEM股份有限公司,商品名REXALPHA),而形成電極圖案。電極圖案係利用加熱板於60℃下乾燥20分鐘,去除溶劑。為了遮蔽電極圖案,而網版印刷熱硬化型阻焊劑(太陽Holdings股份有限公司,商品名S-222 X16K),利用加熱板於80℃下乾燥60分鐘。其次,模板印刷焊膏(千住金屬工業股份有限公司,商品名 ECO焊膏LT142),於電極圖案上形成焊料。於焊料之上載置溫度濕度感測器晶片(Sensirion股份有限公司,商品名 SHT-31)作為元件。將載置有溫度濕度感測器晶片之PET基板沿著圓筒型之空腔共振器之中心軸C配置。於空腔共振器內形成TM110 模式之駐波,以100 W照射微波3秒鐘,利用熱圖像測量裝置確認到電極圖案升溫至150℃以上。
自空腔共振器內取出PET基板,觀察該PET基板之外觀。其結果,如圖21所示,確認到焊料(焊膏圖案)已熔融、及PET基板不存在變形。以此方式將實施例1之測定試樣之溫度濕度感測器製作9個。
又,實施例1係為了確認上述測定試樣之9個溫度濕度感測器之動作,而於同一室內環境中測量溫度與濕度。
例如,安裝樣品之測定係對有限公司SysCom公司製造之溫度濕度類比輸出模組SHTDA-2使用日置電機股份有限公司製造之DC信號源 SS7012供給電源,將安裝樣品連接於SHTDA-2,根據SHTDA-2之輸出電壓算出溫度、濕度。於SHTDA-2原本安裝有Sensirion公司製造之SHT-35(SHT-31之上位型號),使用利用該SHT-35測定出之資料用於參考。
[比較例11~12]
另一方面,比較例1係直接使用讀取裝置作為參考用之溫度濕度感測器將SHT-35之測定資料作為參考。比較例2係使用市售之數位溫度濕度計(VAISALA股份有限公司,商品名 HM41),於與實施例1相同之環境下測定溫度與濕度。
另一方面,比較例1係直接使用讀取裝置作為參考用之溫度濕度感測器將SHT-35之測定資料作為參考。比較例2係使用市售之數位溫度濕度計(VAISALA股份有限公司,商品名 HM41),於與實施例1相同之環境下測定溫度與濕度。
測定之結果為,如圖22所示,於同一室內環境下之溫度及濕度之測定中,實施例1之9個溫度濕度感測器成為與參考之溫度濕度感測器及數位溫度濕度計之測定結果大致相同之值。因此,證實了藉由本發明之焊接安裝方法製作出之實施例之溫度濕度感測器正常地動作。
進而,基於實施例對作為本發明之微波加熱方法之薄膜圖案之燒成方法進而詳細地進行說明,但本發明並不限定於其等而解釋。
[實施例21~28]
實施例21~28係於聚醯亞胺製之片材上網版印刷導電性銀膏(TOYOCHEM股份有限公司,商品名REXALPHA),製作以表4中所記載之特定尺寸之厚度0.012 mm形成導電性之薄膜圖案之測定試樣1~8。表4中所記載之各尺寸為利用加熱板進行乾燥前之尺寸。然後,使用圖10所示之薄膜圖案之燒成裝置100,將各測定試樣1~8載置於加熱板,利用加熱板使薄膜圖案於60℃下乾燥20分鐘,去除溶劑。於圓筒型之空腔共振器(cavity)內形成TM110 模式之駐波。各試驗片材1~8係以各薄膜圖案之長軸方向於空腔共振器之圓筒中心軸相對於磁場之振動方向成為90度之方向的方式配置。於該狀態下,藉由搬送機構31以自空腔共振器10之入口12通過圓筒中心軸C之磁場區域52自出口13搬出之方式搬送各試驗片材1~8。於空腔共振器10內對各薄膜圖案照射頻率2.45 GHz、輸出100 W之微波,而形成TM110 模式之駐波,對薄膜圖案進行加熱,燒成,而賦予導電性。利用熱圖像測量裝置(熱觀察器)測定此時之薄膜圖案之溫度變化。熱圖像測量裝置係使用日本Avionics公司製造之InfrREC H8000(商品名)。測定並記錄照射微波1分鐘後之溫度。然後,測定微波照射後之各薄膜圖案之體積電阻率。體積電阻率係利用三菱Chemical Analytech公司製造之Loresta-GX MCP-T610藉由4端子探針進行測定。
以薄膜圖案之形狀作為參數之體積電阻率與加熱達到溫度之關係如圖23所示。
實施例21~28係於聚醯亞胺製之片材上網版印刷導電性銀膏(TOYOCHEM股份有限公司,商品名REXALPHA),製作以表4中所記載之特定尺寸之厚度0.012 mm形成導電性之薄膜圖案之測定試樣1~8。表4中所記載之各尺寸為利用加熱板進行乾燥前之尺寸。然後,使用圖10所示之薄膜圖案之燒成裝置100,將各測定試樣1~8載置於加熱板,利用加熱板使薄膜圖案於60℃下乾燥20分鐘,去除溶劑。於圓筒型之空腔共振器(cavity)內形成TM110 模式之駐波。各試驗片材1~8係以各薄膜圖案之長軸方向於空腔共振器之圓筒中心軸相對於磁場之振動方向成為90度之方向的方式配置。於該狀態下,藉由搬送機構31以自空腔共振器10之入口12通過圓筒中心軸C之磁場區域52自出口13搬出之方式搬送各試驗片材1~8。於空腔共振器10內對各薄膜圖案照射頻率2.45 GHz、輸出100 W之微波,而形成TM110 模式之駐波,對薄膜圖案進行加熱,燒成,而賦予導電性。利用熱圖像測量裝置(熱觀察器)測定此時之薄膜圖案之溫度變化。熱圖像測量裝置係使用日本Avionics公司製造之InfrREC H8000(商品名)。測定並記錄照射微波1分鐘後之溫度。然後,測定微波照射後之各薄膜圖案之體積電阻率。體積電阻率係利用三菱Chemical Analytech公司製造之Loresta-GX MCP-T610藉由4端子探針進行測定。
以薄膜圖案之形狀作為參數之體積電阻率與加熱達到溫度之關係如圖23所示。
[比較例21~28]
另一方面,比較例21~28係除了將各圖案之長軸方向相對於磁場之振動方向配置為0度之方向以外,與實施例21~28同樣地製作,且與實施例21~28同樣地進行燒成。以薄膜圖案之形狀作為參數之體積電阻率與加熱達到溫度之關係如圖23所示。
另一方面,比較例21~28係除了將各圖案之長軸方向相對於磁場之振動方向配置為0度之方向以外,與實施例21~28同樣地製作,且與實施例21~28同樣地進行燒成。以薄膜圖案之形狀作為參數之體積電阻率與加熱達到溫度之關係如圖23所示。
[表4]
圖23係表示各薄膜圖案之微波照射時之達到溫度及照射後測定出之體積電阻率。再者,1 mm×40 mm、2 mm×40 mm之薄膜圖案之加熱溫度於將其長軸方向相對於磁場之振動方向配置於90度之位置之情形時,於照射微波之10秒鐘以內超過聚醯亞胺製片材之耐熱溫度。而且,由於超過熱圖像測量裝置之測定上限之300℃,故而記錄為300℃,實際上升溫至更高之溫度。
根據該結果可知,相對於磁場之振動方向於0度方向配置薄膜圖案之長軸之薄膜圖案均幾乎未升溫,體積電阻率亦較高。又,可知相對於磁場之振動方向於90度之位置配置薄膜圖案之長軸之薄膜圖案係越細長(縱橫比較大)之圖案越升溫至高溫。
根據該結果,根據薄膜圖案之形狀與配置之方向,而燒成之可否或存在達到溫度之差異變得明確。
根據該結果可知,相對於磁場之振動方向於0度方向配置薄膜圖案之長軸之薄膜圖案均幾乎未升溫,體積電阻率亦較高。又,可知相對於磁場之振動方向於90度之位置配置薄膜圖案之長軸之薄膜圖案係越細長(縱橫比較大)之圖案越升溫至高溫。
根據該結果,根據薄膜圖案之形狀與配置之方向,而燒成之可否或存在達到溫度之差異變得明確。
又,圖24係表示相對於磁場之振動方向使薄膜圖案之長軸方向為90度之各薄膜圖案之微波照射時之達到溫度與薄膜圖案之長度的關係。
根據該結果可知,薄膜圖案之長軸方向之長度為26 mm以上之薄膜圖案均於10秒以內升溫至130℃以上。又,與圖24同樣地,相對於磁場之振動方向以90度配置長軸之薄膜圖案係越細長(縱橫比越大)之圖案越升溫至高溫。
因此,於本發明之燒成方法中,可知重要的是薄膜圖案之長軸之長度為26 mm以上,縱橫比為3.7以上,薄膜圖案之長軸相對於磁場區域之磁場之振動方向具有45度以上之角度地配置。
根據該結果可知,薄膜圖案之長軸方向之長度為26 mm以上之薄膜圖案均於10秒以內升溫至130℃以上。又,與圖24同樣地,相對於磁場之振動方向以90度配置長軸之薄膜圖案係越細長(縱橫比越大)之圖案越升溫至高溫。
因此,於本發明之燒成方法中,可知重要的是薄膜圖案之長軸之長度為26 mm以上,縱橫比為3.7以上,薄膜圖案之長軸相對於磁場區域之磁場之振動方向具有45度以上之角度地配置。
雖對本發明與其之實施例一起進行了說明,但我們只要未特別指定,則並不於說明之任何細節中限定我們之發明,認為應不違反隨附之申請專利範圍所示之發明之精神與範圍而廣泛地解釋。
本申請案係主張基於2018年2月8日於日本提出專利申請之日本特願2018-021455、日本特願2018-021456、日本特願2018-021457及2018年9月27日於日本提出專利申請之日本特願2018-182605之優先權,其等在此處參照且將其等之內容作為本說明書之記載之一部分併入。
1A、1B、1C‧‧‧焊接安裝裝置
2‧‧‧第1群裝置(前段之第1裝置、前段之裝置)
3‧‧‧第2群裝置(前段之第2裝置、微波加熱裝置10)
4‧‧‧第3群裝置(微波加熱裝置10、後段之裝置)
5‧‧‧第4群裝置(後段之裝置)
6‧‧‧基材
7‧‧‧被加熱對象物(電極圖案、薄膜圖案)
8‧‧‧焊料
9‧‧‧元件
10‧‧‧微波加熱裝置
11‧‧‧空腔共振器
11S‧‧‧主體壁
11SA、11SB‧‧‧主體部壁
12‧‧‧入口
13‧‧‧出口
14‧‧‧微波供給口(同軸波導管轉換器型微波供給口)
15‧‧‧窗
21‧‧‧微波產生器
22‧‧‧微波放大器
23‧‧‧隔離器
24‧‧‧整合器
25‧‧‧天線
26、26A、26B、26C、26D‧‧‧纜線
31‧‧‧搬送機構
31A‧‧‧供給側搬送部
31B‧‧‧送出側搬送部
32A、32B、33A、33B‧‧‧夾輥
41‧‧‧熱圖像測量裝置
42、45、46‧‧‧纜線
43‧‧‧控制部
44‧‧‧電磁波感測器
51‧‧‧微波照射空間
52‧‧‧磁場區域
100‧‧‧薄膜圖案之燒成裝置
C‧‧‧空腔中心軸(中心軸)
圖1係示意性地表示本發明之微波加熱裝置之較佳之一實施形態之一例的圖式,且係將空腔共振器以概略剖面圖表示之圖式。
圖2係表示長軸LA、LE與磁場H之振動方向(Y方向)之角度θA、θE之俯視圖,(A)圖係作為薄膜圖案之一例之長方形圖案之情形,(B)圖係作為薄膜圖案之一例之波狀圖案之情形。
圖3係產生於圓筒型之空腔共振器之電場及磁場分佈圖,(A)係電場分佈圖,(B)係磁場分佈圖。
圖4係示意性地表示本發明之焊接安裝裝置之較佳之整體構成之一例的方塊圖。
圖5係示意性地表示本發明之焊接安裝裝置之較佳之整體構成之詳細例的方塊圖。
圖6係表示本發明之微波加熱裝置(焊接安裝裝置)之具體的裝置配置之較佳之一例之方塊圖。
圖7係表示本發明之微波加熱裝置(焊接安裝裝置)之具體的裝置配置之較佳之另一例之方塊圖。
圖8係表示本發明之微波加熱裝置(焊接安裝裝置)之具體的裝置配置之較佳之又一例之方塊圖。
圖9係表示藉由本發明之焊接安裝方法而製作之元件構造之剖面圖。
圖10係示意性地表示本發明之薄膜圖案之燒成裝置之較佳之整體構成之一例的方塊圖。
圖11(A)~(F)係表示薄膜圖案及長方形圖案之一例之俯視圖。
圖12(G)~(H)係表示薄膜圖案及長方形圖案之一例之俯視圖。
圖13係表示一面使實施例3中所使用之防靜電鋁蒸鍍袋之片材材料於磁場照射(反應)空間內移動一面進行加熱時之片材材料之溫度變化、及微波加熱裝置1之入射波與反射波、共振頻率之變化之圖。
圖14係一面使實施例3中所使用之防靜電鋁蒸鍍袋之片材材料於磁場照射(反應)空間內移動一面加熱時之使用熱圖像測量裝置測定出之片材材料之寬度方向的溫度分佈圖。圖中,由中括弧所示之區域表示片材材料之寬度。
圖15係將改變微波輸出加熱導電性玻璃之結果分別使用放射溫度計表示片材中心部之溫度測定結果之圖。
圖16係改變微波輸出加熱導電性矽橡膠,分別使用放射溫度計表示片材中心部之溫度測定之結果之圖。
圖17係表示將實施例7中所使用之導電性膏之塗佈物設置於磁場照射(反應)空間內之中心部進行加熱時之片材材料之溫度變化、及微波加熱裝置1之入射波與反射波、共振頻率之變化之圖。
圖18係將實施例7中所使用之導電性膏之片材材料設置於磁場照射(反應)空間內之中心部進行加熱時之使用熱圖像測量裝置測定出之片材材料之寬度方向的溫度分佈圖。圖中,由中括弧所示之區域表示片材材料之寬度。
圖19係表示實施例7中所使用之導電性膏之片材材料之外觀之圖式代用照片,(A)圖係磁場加熱前之觀察結果,(B)圖係磁場加熱後之觀察結果。
圖20係表示將比較例8中所使用之導電性膏之片材材料設置於空腔共振器內之中心部,形成TM010
模式之駐波進行感應加熱時之片材材料之溫度變化、及微波加熱裝置之入射波與反射波、共振頻率之變化之圖。
圖21係表示藉由本發明之焊接安裝方法而焊接安裝於電極圖案上之溫度濕度感測器之圖式代用照片。
圖22係表示同一室內環境中之溫度及濕度之測定結果之曲線圖。
圖23係將相對於磁場區域之磁場之振動方向之薄膜圖案之長軸之方向與改變薄膜圖案之圖案尺寸燒成之結果以各自之薄膜圖案之體積電阻率與達到溫度之關係表示的曲線圖。
圖24係將相對於磁場區域之磁場之振動方向之薄膜圖案之長軸之方向設為90度,表示薄膜圖案之達到溫度與薄膜圖案之長軸方向之長度之關係的曲線圖。
Claims (38)
- 一種微波加熱方法,其係利用微波者,且 控制上述微波之頻率而形成單模駐波, 於藉由上述駐波形成之磁場強度相同且為最大值之磁場區域配置被加熱對象物, 藉由磁發熱、及/或感應加熱對上述被加熱對象物進行加熱,該磁發熱係因藉由上述磁場區域之磁場之作用產生之磁損耗所致,該感應加熱係因藉由上述磁場區域之磁場而產生於上述被加熱對象物內之感應電流所致。
- 如請求項1所述之微波加熱方法,其中上述單模駐波為TMn10 (n為1以上之整數)模式或TE10n (n為1以上之整數)模式。
- 如請求項1或2所述之微波加熱方法,其中上述被加熱對象物係配置於基材上之電極圖案及元件之電性接合用電極。
- 如請求項3所述之微波加熱方法,其中對上述電極圖案與上述電極接合用電極進行加熱,從而將配置於上述電極圖案上之焊料加熱、熔融。
- 如請求項3所述之微波加熱方法,其中產生上述單模駐波之共振器為圓筒共振器或方筒共振器, 於產生上述單模駐波之共振器之主體部壁之對向的位置具備入口與出口, 且具有搬送機構,該搬送機構自上述入口搬入上述被加熱對象物,且自上述出口搬出上述被加熱對象物, 將上述電極圖案之長軸方向之至少一部分相對於利用上述單模駐波形成之磁場之振動方向設為45度以上且90度以下之角度配置,對該電極圖案進行微波加熱。
- 如請求項5所述之微波加熱方法,其中檢測與根據配置於上述共振器內之上述被加熱對象物之配置狀態變動之上述單模駐波一致的共振頻率,將上述微波調節為與該共振頻率一致之頻率並照射至上述共振器內。
- 如請求項6所述之微波加熱方法,其中測量來自上述共振器內之微波照射空間之反射波,基於該反射波之測量信號,自該反射波成為最小值之上述微波之頻率檢測與上述單模駐波一致之共振頻率,並控制上述微波之頻率。
- 如請求項6所述之微波加熱方法,其中測量上述共振器內之微波照射空間之能量密度,基於該能量密度之測量信號,自該能量密度成為最大值之上述微波之頻率檢測與上述單模駐波一致之共振頻率,並控制上述微波之頻率。
- 如請求項5所述之微波加熱方法,其中上述共振器配置有複數個,藉由該複數個共振器連續地微波加熱。
- 如請求項3所述之微波加熱方法,其中於上述電極圖案之上部及下部具有絕緣性之薄膜。
- 如請求項5所述之微波加熱方法,其中於上述共振器內,使上述基材於相對於上述磁場之振動方向垂直之方向上能夠上下移動。
- 如請求項5所述之微波加熱方法,其具備: 前段之步驟,其包含於上述基材上印刷底漆、接著層之步驟與該底漆、接著層之乾燥步驟、及電極圖案之印刷步驟與該電極圖案之乾燥步驟、焊膏塗佈步驟、元件搭載步驟、及微波照射條件判定步驟;以及 後段之步驟,其包含焊劑去除步驟、接著劑塗佈步驟及該接著劑之硬化步驟;且 藉由上述搬送機構連續地搬送上述基材,依序進行上述前段之步驟、利用實施上述微波加熱方法之微波加熱裝置進行之微波加熱步驟及上述後段之步驟。
- 如請求項12所述之微波加熱方法,其中上述前段之步驟中,焊膏塗佈步驟係藉由模板印刷裝置、分注器裝置、或植球機進行。
- 如請求項12所述之微波加熱方法,其中上述後段之步驟中,焊劑去除步驟為洗淨步驟,上述接著劑塗佈步驟為模板印刷步驟、網版印刷步驟、或分注器步驟,上述接著劑硬化步驟為利用準分子燈、紫外線燈、紅外線燈、熱風裝置、加熱板、大氣壓電漿照射手段、氙氣閃光燈或高濕度腔室之加熱步驟。
- 如請求項4所述之微波加熱方法,其包含如下步驟: 於上述基材上透過底漆配置上述電極圖案;及 於上述電極圖案上透過上述焊料而連接形成於上述元件之上述電性接合用電極,並且於上述電極圖案間之上述基材上透過接著層接著上述元件;且 於上述元件之周圍形成接著劑。
- 如請求項3所述之微波加熱方法,其中將上述電極圖案之長軸方向之至少一部分相對於利用上述單模駐波形成之磁場之振動方向設為45度以上且90度以下之角度配置,對該電極圖案進行微波加熱。
- 如請求項3所述之微波加熱方法,其中將上述電性接合用電極之長軸之至少一部分相對於藉由上述單模駐波形成之磁場之振動方向設為40度以上且90度以下之角度配置。
- 如請求項1或2所述之微波加熱方法,其中上述被加熱對象物為配置於基材上之薄膜圖案, 上述薄膜圖案係具有縱橫比為3.7以上之異方性之薄膜圖案,將該薄膜圖案之長軸方向之至少一部分相對於產生於上述磁場區域之磁場之振動方向配置為45度以上且90度以下之角度,且使上述基材通過上述磁場區域。
- 如請求項18所述之微波加熱方法,其中上述薄膜圖案之長軸方向之長度具有上述微波之波長之1/10以上之長度。
- 如請求項1或2所述之微波加熱方法,其中上述微波加熱方法係藉由微波對上述被加熱對象物進行加熱使其產生化學反應之化學反應方法。
- 一種微波加熱裝置,其具備: 空腔共振器,其成為圓筒型或除了相對於筒中心軸垂直之方向之剖面為長方形之筒型以外之以筒中心軸為中心對向之2個面平行的多角筒型之微波照射空間;及 搬送機構,其向上述空腔共振器內之磁場之能量分佈均勻之空間,以通過該空腔共振器之磁場強度為最大值且均勻之磁場區域之方式供給磁性體、具有磁損耗之材料或具有導電性之材料之被加熱對象物、或者包含磁性體、具有磁損耗之材料或具有導電性之材料之複合材料之被加熱對象物;且 將藉由上述搬送機構供給之上述被加熱對象物於上述磁場區域進行加熱。
- 如請求項21所述之微波加熱裝置,其中上述搬送機構於上述被加熱對象物通過上述磁場區域時,使上述被加熱對象物通過電場強度成為最小值之空間。
- 如請求項22所述之微波加熱裝置,其中上述空腔共振器係具有圓筒型之微波照射空間且沿著圓筒中心軸形成磁場強度相同且為最大值之TMn10 (n為1以上之整數)模式或TE10n (n為1以上之整數)模式之駐波之空腔共振器,且具有: 入口,其供要被搬入至上述微波照射空間內之配置有上述被加熱對象物之基材通過,且配置於上述空腔共振器之主體部壁;及 出口,其供自上述微波照射空間內搬出之上述基材通過,且配置於上述空腔共振器之主體部壁; 上述搬送機構係將上述基材自上述入口搬入且通過上述磁場強度成為最大值之磁場區域自上述出口搬出者, 將配置於上述基材之上述被加熱對象物之薄膜圖案之長軸方向之至少一部分相對於產生於上述磁場區域之磁場之振動方向設為45度以上且90度以下之角度,使上述基材通過上述磁場區域而對上述薄膜圖案進行加熱。
- 如請求項23所述之微波加熱裝置,其中上述薄膜圖案係電極圖案,對該電極圖案進行加熱而使配置於該電極圖案上之焊料熔融。
- 如請求項23所述之微波加熱裝置,其中藉由上述薄膜圖案之加熱對該薄膜圖案進行燒成。
- 如請求項21至25中任一項所述之微波加熱裝置,其中形成於上述微波照射空間內部之駐波為TM110 模式, 上述磁場區域係沿著上述空腔共振器之筒中心軸之空間。
- 如請求項26所述之微波加熱裝置,其中形成上述TM110 模式之駐波之手段具有如下控制微波之頻率之機構:於將上述被加熱對象物插入至上述微波照射空間之狀態下,始終沿著上述筒中心軸維持磁場之均勻分佈狀態。
- 如請求項27所述之微波加熱裝置,其中控制上述微波之頻率之機構檢測與根據上述被加熱對象物之插入狀態變動之TM110 模式之駐波一致的共振頻率,並照射與該共振頻率一致之微波。
- 如請求項28所述之微波加熱裝置,其中檢測與上述TM110 模式之駐波一致之共振頻率的手段具有測量來自上述微波照射空間之反射波之機構,且具有基於該測量信號根據反射波成為最小值之頻率檢測共振頻率的控制上述微波之頻率之機構。
- 如請求項29所述之微波加熱裝置,其中檢測與上述TM110 模式之駐波一致之共振頻率的手段具有測量上述微波照射空間內之能量狀態之機構,且具有基於該測量信號根據微波照射空間內之能量密度成為最大值之頻率檢測共振頻率的控制上述微波之頻率之機構。
- 如請求項21所述之微波加熱裝置,其中使於上述空腔共振器之筒中心軸成為最大值之磁場發揮作用而使上述被加熱對象物產生感應電流,從而對上述被加熱對象物進行加熱。
- 如請求項21至25中任一項所述之微波加熱裝置,其中上述微波加熱裝置具有1個或複數個上述空腔共振器。
- 如請求項21所述之微波加熱裝置,其具備: 前段之裝置,上述被加熱對象物係配置於基材上之薄膜圖案,於藉由上述微波加熱裝置對該基材進行加熱燒成之前,將該基材預乾燥;及 後段之裝置,其於藉由上述微波加熱裝置對上述薄膜圖案進行燒成之後進行後處理;且 藉由上述搬送機構連續地搬送上述基材,藉由上述前段之裝置、上述微波加熱裝置及上述後段之裝置依序進行處理。
- 如請求項33所述之微波加熱裝置,其中上述前段之裝置具有將薄膜圖案預乾燥之紅外線加熱裝置、熱風加熱裝置、或加熱板。
- 如請求項33或34所述之微波加熱裝置,其中上述後段之裝置由用以對上述薄膜圖案進而進行燒結之加熱手段所構成, 上述加熱手段具有準分子燈、紫外線燈、大氣壓電漿照射手段或氙氣閃光燈。
- 如請求項21至25、33及34中任一項所述之微波加熱裝置,其中上述搬送機構係於上述空腔共振器內,使上述被加熱對象物於相對於上述磁場之振動方向垂直之方向上能夠上下移動。
- 如請求項21至25、33及34中任一項所述之微波加熱裝置,其中上述微波加熱裝置係對上述被加熱對象物利用藉由微波產生之磁場進行加熱使其產生化學反應之化學反應裝置。
- 一種化學反應方法,其係使用微波加熱方法者,且包含藉由對上述被加熱對象物進行加熱而使其產生化學反應之步驟。
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