WO2013035251A1 - 真空加熱接合装置及び真空加熱接合方法 - Google Patents

真空加熱接合装置及び真空加熱接合方法 Download PDF

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伊藤　隆志
豊樹 佐藤
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ミカドテクノス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vacuum heating and bonding apparatus for bonding elements such as semiconductors, resistors and / or capacitors onto a substrate, or bonding and heat transfer of the substrate and heat sink, or bonding or molding of a film sheet such as an ITO film. And a vacuum heat bonding method.
  • elements such as semiconductors, resistors and / or capacitors are joined or sealed on a substrate, they are joined using an insulating adhesive or a conductive adhesive between the substrate and the elements, depending on the purpose.
  • an insulating adhesive or a conductive adhesive between the substrate and the elements, depending on the purpose.
  • the present applicant has previously applied a thin plate-like substrate used to cover a protective sheet made of a thermosetting adhesive on a package substrate on which thin elements such as semiconductors, capacitors, resistors and the like are fixed at predetermined positions of thin plate substrates.
  • a hot-pressing machine for workpieces See Patent Document 1.
  • the inventors of the present invention can use the hot pressing apparatus for thin plate-like workpieces shown in FIG. 6A to prevent the adhesive from sticking out in order to bond or seal the element on the substrate. It was investigated.
  • this device as shown in FIG. 6 (b), the bottom surface of the lower end portion of the upper frame member is brought into contact with the upper surface of the upper end portion of the lower frame member to prevent the heat-resistant stretchable membrane member from sagging to substantially horizontalize it.
  • the lower surface of the heat-resistant stretchable film member is brought into contact with the upper surface of the substrate on the lower mold member and the element thereon, and the workpiece is preheated by the upper heater plate and the lower heater plate.
  • the heat medium in the space was pressurized to prevent the heat-resistant stretchable film member from expanding outward in the outer peripheral radial direction, and the element was sealed on the substrate by the heat-resistant stretchable film member.
  • it has been difficult to bond or seal the device well on the substrate with the adhesive kept as little as possible.
  • it is difficult to seal and bond with uniform thickness, and the sealing corner may be damaged or sealing failure. There was also a case to wake up.
  • the present invention makes it possible to control a minute pressing force while preventing air from being mixed in the adhesive layer in a vacuum, thereby minimizing the protrusion of the adhesive under appropriate pressure, and the element on the substrate. It is an object of the present invention to provide a vacuum heating bonding apparatus and method which make it possible to bond or seal with an adhesive layer of a good thickness. Furthermore, when the substrate and the element are sealingly bonded by the sealing sheet, the minute pressing force can be adjusted while preventing mixing of air into the sealing layer (bonding layer) in a vacuum, which is appropriate. It is an object of the present invention to provide a vacuum heating bonding apparatus and method which make it possible to seal and bond an element well on a substrate by making the thickness of a seal layer uniform under pressure.
  • the present invention provides a vacuum heating and bonding apparatus for vacuum heating and bonding an element on a substrate.
  • A With the base, (B) A pressure cylinder lower plate disposed on the base, (C) a lower heater plate thermally arranged above the pressure cylinder lower plate, (D) a lower plate member disposed on the upper surface of the lower heater plate; (E) With a pillar set up on the base, (F) a pressure cylinder upper plate fixed to the upper portion of the support; (G) an intermediate member disposed below the pressing cylinder upper plate; (H) an upper heater plate thermally arranged below the intermediate member, (I) an upper frame member which is airtightly disposed on the lower surface of the upper heater plate and whose lower end can be airtightly sealed to the periphery of the lower plate member; (J) The lower end surface is attached to the lower surface of the upper heater plate at the inner side of the upper frame member, and the lower end surface is located above the upper surface of the
  • a vacuum heating and bonding apparatus having a vacuum / pressurization port for vacuum degassing and pressurizing a vacuum chamber in the vacuum bulkhead, comprising: (M) The lower plate member and the intermediate member are moved relative to each other by the drive unit in the direction of separating them, and the vacuum chamber is opened, (N) The substrate is disposed on the upper surface of the substrate table, the element is disposed on the upper surface of the substrate with an adhesive, and the pressure release film is extended to the upper surface or upper side of the element and upward and outward of the substrate.
  • the present invention provides a vacuum heating and bonding apparatus for vacuum heating and sealing an element of a device-attached substrate to a substrate
  • the vacuum heating and bonding apparatus comprises (A) With the base, (B) A pressure cylinder lower plate disposed on the base, (C) a lower heater plate thermally arranged above the pressure cylinder lower plate, (D) a lower plate member disposed on the upper surface of the lower heater plate; (E) With a pillar set up on the base, (F) a pressure cylinder upper plate fixed to the upper portion of the support; (G) an intermediate member disposed below the pressing cylinder upper plate; (H) an upper heater plate thermally arranged below the intermediate member, (I) an upper frame member which is airtightly disposed on the lower surface of the upper heater plate and whose lower end can be airtightly sealed to the periphery of the lower plate member; (J) The lower end surface is attached to the lower surface of the upper heater plate at the inner side of the
  • a vacuum heating and bonding apparatus having a vacuum / pressurization port for vacuum degassing and pressurizing a vacuum chamber in the vacuum bulkhead, comprising: (M) The lower plate member and the intermediate member are moved relative to each other by the drive unit in the direction of separating them, and the vacuum chamber is opened, (N) An element-attached substrate on which an element is bonded and fixed in advance to the substrate via an adhesive is disposed on the upper surface of the substrate support, and a sealing sheet for sealing the element-attached substrate is on the upper surface of the element Place the pressure release film between the element and the pressure release film so as to extend outward from the element, and extend the pressure release film above or above the sealing sheet and above the
  • the vacuum heating and bonding apparatus according to (1) or (2) wherein a plurality of elements are disposed on the upper surface of the substrate.
  • the plurality of elements may be of the same type or of different types.
  • the pressure release film is disposed on the sealing sheet on the upper surface of the element or on the upper surface of the element, above the substrate and outward of the sealing sheet, and the outer periphery of the pressure peeling film.
  • a pressure peeling film sandwiching jig is disposed on the upper surface of the substrate table and around the substrate, and an outer peripheral portion of the pressure peeling film is detachably fixed to the pressure peeling film sandwiching jig.
  • the pressure peeling film is on the upper surface or above the element on the substrate or
  • the lower end portion of the upper frame member is hermetically sealed to the peripheral portion of the lower plate member by arranging the lower plate member and the intermediate member relatively in the direction in which the lower plate member and the intermediate member are approached by the drive unit.
  • a sliding seal is formed to form a vacuum dividing wall which defines a vacuum chamber, and after pressure-releasing film is softened under heating in the atmosphere, the vacuum chamber is evacuated through a vacuum / pressure port to drive unit.
  • the pressure release film sandwiching jig is made to slidably contact the upper surface of the lower plate member by moving the lower plate member and the intermediate member relatively in the direction in which the lower plate member and the intermediate member approach each other, and the pressure release film and the lower plate member The space between the upper surface and the upper surface is held under vacuum, and in this state, pressure above the atmospheric pressure or higher than atmospheric pressure is applied to the space above the pressure peeling
  • the vacuum heating and bonding apparatus according to (1), (2) or (3), in close contact with the substrate and the outer surface of the element.
  • the intermediate plate is slidable below the pressure cylinder upper plate with respect to the column, the upper heater plate is thermally fixed to the lower surface of the intermediate plate, and the moving cylinder as a drive unit above the pressure cylinder upper plate.
  • the slide table is disposed movably in the lateral direction on the upper surface of the base, the lower heater plate is thermally insulated on the slide table, slide table moving means for moving the slide table is provided, and the upper frame member is moved upward
  • the slide table, lower heater plate and lower plate member are taken out to the outside by the slide table moving means, and the slide table, lower heater plate and lower plate member are moved downward of the upper frame member inside the vacuum heating bonding apparatus by the slide table moving means.
  • the substrate on the substrate stand, the element on the substrate, the pressure release film is laminated on the element, or the element attached substrate on the substrate stand, the sealing sheet on the element of the element-attached substrate, and the sealing sheet
  • a pressure release film is laminated on top, and the slide table, the lower heater plate and the lower plate member are vacuum-applied by the slide table moving means.
  • the slide table is disposed movably in the lateral direction on the upper surface of the base, the lower heater plate is thermally insulated on the slide table, slide table moving means for moving the slide table is provided, and the upper frame member is moved upward
  • the slide table, lower heater plate and lower plate member are taken out to the outside by the slide table moving means, and the slide table, lower heater plate and lower plate member are moved downward of the upper frame member inside the vacuum heating bonding apparatus by the slide table moving means.
  • the substrate can be moved, the substrate can be stacked on the substrate, the element can be stacked on the substrate, or the element-mounted substrate can be stacked on the substrate mount, and the sealing sheet can be stacked on the element-mounted device.
  • the slide table is disposed movably in the lateral direction on the upper surface of the base, the lower heater plate is thermally insulated on the slide table, slide table moving means for moving the slide table is provided, and the upper frame member is moved upward
  • the slide table, lower heater plate and lower plate member are taken out to the outside by the slide table moving means, and the slide table, lower heater plate and lower plate member are moved downward of the upper frame member inside the vacuum heating bonding apparatus by the slide table moving means.
  • the substrate can be moved, the substrate can be stacked on the substrate, the element can be stacked on the substrate, or the element-mounted substrate can be stacked on the substrate mount, and the sealing sheet can be stacked on the element of the device-mounted substrate.
  • a pressure peeling film clamping jig is disposed around the periphery, and the slide table, the lower heater plate, and the lower plate portion are moved by the slide table moving means. Can be moved down the upper frame member inside the vacuum heating and bonding apparatus, and it is possible to take out the substrate and the element after the bonding process or the element-attached substrate after the seal bonding process using the sealing sheet, (6) Vacuum heating bonding apparatus as described.
  • the present invention is a vacuum heating bonding method for heating and bonding an element on a substrate, wherein the vacuum heating bonding method is carried out on the substrate table inside with the vacuum partition defining the vacuum chamber open.
  • the element is placed on the substrate and on the substrate, the pressure release film is extended on the upper surface of the element or above, and above and outside the element, the vacuum partition is closed, and the vacuum chamber is A substrate, an element and a pressure peeling film are enclosed inside, and the pressure peeling film is heated and softened in atmospheric pressure in a state where the pressure peeling film is in contact with the upper surface of the element, and the pressure peeling film in the vacuum chamber
  • the space above and below is vacuumed, and the outer periphery of the pressure peeling film is airtightly fixed on the substrate mounting table outside the substrate, and then the space above the pressure peeling film in the vacuum chamber is at atmospheric pressure or atmospheric pressure Than As pressure, the pressurized ⁇ release film is adhered to the outer surface of the substrate and the element, characterized by bonding the substrate and
  • the present invention is a vacuum heating and bonding method in which the element-attached substrate is heat sealed and sealed by a sealing sheet, and the vacuum heat bonding method includes the inside with the vacuum partition defining the vacuum chamber open.
  • the device-mounted substrate is placed on the substrate table, and a sealing sheet for sealing the device-attached substrate is placed on the upper surface of the device-mounted substrate so as to extend outward of the device, and the pressure-release film is sealed.
  • the cover is placed on the upper surface of the stop sheet or above, above the substrate and outside the sealing sheet, and the vacuum barrier is closed to form a vacuum chamber, and the substrate with element inside, pressure-release film
  • the pressure release film is heated and softened at atmospheric pressure, and the spaces above and below the pressure release film in the vacuum chamber are vacuum drawn.
  • Film After the periphery is airtightly fixed on the substrate mounting table outside the substrate, the space above the pressure peeling film in the vacuum chamber is made atmospheric pressure or a pressure higher than atmospheric pressure, and the pressure peeling film is outside the substrate and element. It is characterized in that it is brought into close contact with the surface, and the substrate and the element are joined.
  • the pressure-release film When bonding the substrate and the element without using the sealing sheet, the pressure-release film is heated and softened at atmospheric pressure, and after evacuation, the outer surface of the pressure-release film is at atmospheric pressure or a gas higher than atmospheric pressure.
  • the pressure-release film can be tightly attached to the substrate and the element by applying pressure, and the substrate and the element can be vacuum heat-bonded by a desired uniform bonding layer without bubbles.
  • the sealing sheet and the pressure-release film be closely adhered to the element-attached substrate by pressurizing the outer surface of the pressure-release film with air or a gas higher than atmospheric pressure after heat softening and vacuuming, and having no bubbles.
  • the element-attached substrate can be vacuum-heat-seal-joined by the uniform sealing layer of (3) Since minute pressure adjustment can be performed by adjusting the pressure of the gas, a bonding layer having an appropriate uniform thickness can be formed between the substrate and the element by appropriate pressure, thereby securing a desired bonding capacity .
  • (4) By utilizing the characteristics of the pressure peeling film or the pressure peeling film and the sealing sheet which are softened when heated, the complicated heat softening oil pressure mechanism and hydraulic circuit become unnecessary, so the configuration of the vacuum heating bonding apparatus Can be simplified.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a vacuum heating and bonding apparatus according to the present invention according to a first embodiment. It is a principal part schematic diagram which shows the setting process for vacuum-heating joining an element to a board
  • Fig. 7 is a schematic view showing a pressure peeling film pressing step for vacuum heating bonding an element to a substrate with a pressure peeling film using the vacuum heating bonding apparatus of the present invention according to the first embodiment.
  • FIG. 1 A schematic diagram showing a setting process for vacuum heating and sealing an element of a device-attached substrate to a substrate with a pressure peeling film and a sealing sheet using the vacuum heating and bonding apparatus of the present invention according to the second embodiment
  • FIG. 2 It is necessary to use the vacuum heating and bonding apparatus of the present invention according to the second embodiment to form a vacuum barrier rib forming process for vacuum heating and sealing an element of a device-attached substrate to a substrate by pressure peeling film and sealing sheet.
  • FIG. An essential part showing a device bonding step for vacuum heating and sealing a device of a device-attached substrate to a substrate with a pressure peeling film and a sealing sheet using the vacuum heating bonding device of the present invention according to the second embodiment It is a schematic diagram.
  • vacuum heating and bonding apparatus of the present invention Using the vacuum heating and bonding apparatus of the present invention according to the third embodiment, vacuum heating and bonding the element to the substrate by the pressure peeling film fixed to the inner frame or the element-attached substrate by the pressure peeling film and the sealing sheet It is a principal part schematic diagram which shows the setting process for carrying out the vacuum heating sealing joining of the element of this invention to a board
  • vacuum heating and bonding apparatus of the present invention according to the third embodiment vacuum heating and bonding the element to the substrate by the pressure peeling film fixed to the inner frame or with the element by the pressure peeling film and the sealing sheet It is a principal part schematic diagram which shows the vacuum partition formation process for vacuum heating sealing joining of the element of a board
  • vacuum heating and bonding apparatus of the present invention Using the vacuum heating and bonding apparatus of the present invention according to the third embodiment, vacuum heating and bonding the element to the substrate by the pressure peeling film fixed to the inner frame or with the element by the pressure peeling film and the sealing sheet It is a principal part schematic diagram which shows the pressurization peeling film pressing process for vacuum heating sealing joining of the element of a board
  • vacuum heating and bonding apparatus of the present invention according to the third embodiment vacuum heating and bonding the element to the substrate by the pressure peeling film fixed to the inner frame or with the element by the pressure peeling film and the sealing sheet It is a principal part schematic diagram which shows the element joining process for vacuum heating sealing joining of the element of a board
  • a setting process for vacuum heating and bonding an element to a substrate with a pressure peeling film fixed to a pressure peeling film clamping jig on a lower plate member using the vacuum heating and bonding apparatus of the present invention according to the fourth embodiment It is a principal part schematic diagram shown. Principal part showing a vacuum partition wall forming process for vacuum heating and bonding an element to a substrate by a pressure peeling film fixed to a pressure peeling film clamping jig using the vacuum heating and bonding apparatus of the present invention according to the fourth embodiment It is a schematic diagram.
  • a pressure peeling film pressing step for vacuum heating bonding an element to a substrate with a pressure peeling film fixed to a pressure peeling film clamping jig is shown using the vacuum heating / bonding apparatus of the present invention according to the fourth embodiment.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the setting process for vacuum-heating joining an element to a board
  • FIG. 1 shows the vacuum heating and bonding apparatus of the present invention according to the first embodiment.
  • the pressure cylinder lower plate 2 is disposed on the base 1
  • the slide moving table 3 is movable on the pressure cylinder lower plate 2 by the slide cylinder 4 inside and outside the vacuum heating and bonding apparatus.
  • the lower heater plate 5 is thermally arranged above the slide moving table 3
  • the lower plate member 6 is disposed on the upper surface of the lower heater plate 5
  • the substrate table 7 is placed on the upper surface of the lower plate member.
  • a plurality of columns 8 are disposed upright on the pressure cylinder lower plate 2, and a pressure cylinder upper plate 9 is fixed to an upper end portion of the columns 8.
  • the support 8 may be erected directly on the base 1.
  • the intermediate moving member (intermediate member) 10 is disposed below the pressure cylinder upper plate 9 through the column 8 and the upper heater plate 11 is fixed below the intermediate moving member 10 via a heat insulating plate, and the upper heater
  • An upper frame member 12 is airtightly fixed to the outer peripheral portion of the lower surface of the plate 11 and extends downward.
  • an inner frame 13 is fixed to the inner side of the upper frame member 12 on the lower surface of the upper heater plate 11.
  • the upper heater plate 11 functions as a heater for softening the film
  • the lower heater plate 5 functions as a heater for preheating the substrate or for thermosetting the adhesive.
  • the inner frame 13 has a frame-like pressing portion 13a at the lower end and a rod 13b extending upward therefrom, and a spring is disposed around the rod 13b, and the rod 13b is thermally fixed to the lower surface of the upper heater plate 11 It is done.
  • the frame-like pressing part 13a is biased downward by a spring with respect to the rod 13b and is movable upward, and cushions an impact when the frame-like pressing part 13a abuts on the substrate table 7.
  • a frame-like pressing portion 13 a at the lower end portion of the inner frame 13 is configured to airtightly hold a pressure release film described later between itself and the substrate table 7.
  • a pressure cylinder 14 is disposed on the upper surface of the pressure cylinder upper plate 9, and the cylinder rod 15 of the pressure cylinder 14 is fixed to the upper surface of the intermediate moving member 10 through the pressure cylinder upper plate 9.
  • the intermediate moving member 10, the upper heater plate 11, and the upper frame 12 are integrally movable up and down.
  • S is a stopper for restricting the downward movement of the intermediate moving member 10, the upper heater plate 11 and the upper frame 12 by the pressure cylinder 14, and is lowered to a stopper plate on the upper surface of the pressure cylinder main body. It comes in contact.
  • As the pressure cylinder a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, a servo cylinder or the like can be used. The same applies below.
  • the pressure cylinder 14 lowers the upper frame member 12 from the pulled up state, and the lower end portion of the upper frame member 12 airtightly slides on the step portion provided at the outer peripheral portion end portion of the lower plate member.
  • a vacuum partition is formed by the upper heater plate 11, the upper frame member 12 and the lower plate member 6, and a vacuum chamber is defined inside.
  • the upper frame member 12 is provided with a vacuum / pressure port 16 for evacuating and pressurizing the vacuum chamber.
  • the slide moving table 3, the lower heater plate 5, and the lower plate member 6 are integrally pulled out by the slide cylinder 4, and the substrate A is placed on the substrate table 7 outside,
  • An element B such as a semiconductor, a resistor and / or a capacitor coated with an adhesive C on the lower surface thereof is disposed on the lower surface, and a pressure release film D is disposed on the upper surface of the element B.
  • the plate 5, the lower plate member 6, the substrate support 7, the substrate A, the element B, and the pressure release film D can be integrally transported inside the vacuum heating and bonding apparatus.
  • the pressure-release film D used in the present invention is a heat-resistant film which is heat-softened in atmospheric pressure and inclined obliquely downward from the edge of the upper surface of the element to the outer peripheral, and extends while maintaining strength under heating It has the nature.
  • the heating temperature is the softening temperature of the pressure-released film, and is, for example, 100 to 300 ° C.
  • the material of the pressure release film D can be a resin or rubber that is heat resistant and easily softened, and the thickness can be extended while maintaining the strength under heating, for example, 30 to 500 ⁇ m Do.
  • a heat-resistant release film can be used, and for example, PET, an olefin resin, a fluororubber, or a silicone rubber can be used.
  • FIG. 2A shows a process of setting a substrate A, an element B, and a pressure peeling film D.
  • the substrate A is disposed on the upper surface of the substrate table 7 on the slide moving table outside with the vacuum chamber moved by moving the intermediate moving member 10 away from the lower plate member 6 by the pressure cylinder and opening the vacuum chamber.
  • the element B having the adhesive C is disposed on the upper surface of the substrate A, and the pressure release film D is disposed so as to extend upward and outward of the substrate A on the upper surface of the element B and pressure release
  • the outer peripheral portion of the film D is integrally disposed such that the lower surface of the inner frame 13 faces the outer side of the substrate, and the slide cylinder is operated to be introduced into the inside of the vacuum heating and bonding apparatus.
  • the adhesive may be applied not only to the element B but also to the surface of the substrate A or to both the substrate and the element.
  • FIG. 2 (b) Vacuum partition formation, softening of pressure release film, vacuum drawing process
  • a vacuum partition is formed, a vacuum chamber is defined inside, and pressure release film D is heated under atmospheric pressure.
  • a step of drawing a vacuum after softening is shown.
  • the intermediate moving member is moved in the direction approaching the lower plate member 6 by the pressure cylinder, and the lower end portion of the upper frame member 12 is slidably sealed in the peripheral portion of the lower plate member 6.
  • the pressure cylinder is paused to form a vacuum septum and define a vacuum chamber.
  • the pressure-release film D is softened under heat at atmospheric pressure while in contact with the upper surface of the element B, and the inside of the vacuum chamber is evacuated through the vacuum / pressure port 16 and contained in the adhesive C. Remove air bubbles.
  • the pressure release film D is inclined downward from the edge of the upper surface of the element B to the outer peripheral edge, and the outermost edge of the outer peripheral portion is the lower end of the inward member. It extends to a position corresponding to the lower surface 13 a and touches the upper surface of the substrate support plate 7.
  • FIG. 2C the outer peripheral portion of the pressure peeling film heat-softened in vacuum is airtightly pressed to the upper surface of the substrate table 7 with the lower surface of the lower end portion 13a of the inner member 11.
  • the process is shown. While vacuuming is performed, the upper frame member 12 is further airtightly sealed by the pressing cylinder with respect to the lower plate member 6, and the stopper of the pressing cylinder 14 abuts on the upper surface of the stopper plate of the pressing cylinder body and stops.
  • the stopper stop position is a position where the lower surface of the lower end portion of the inward member is in airtight contact with the upper surface of the substrate table 7.
  • the outer peripheral portion of the pressure peeling film D is airtightly held between the upper surface of the substrate table 7 and the lower surface of the inner frame 13, and the pressure peeling film D in which the substrate A and the element B are positioned
  • the inside of is kept in vacuum.
  • FIG. 2D A process of closely bonding a pressure peeling film to the substrate and the outer surface of the element and bonding the element to the substrate
  • pressure is applied to the outer surface of the pressure peeling film D to perform pressure peeling.
  • substrate A is shown.
  • the evacuation in the vacuum chamber through the vacuum / pressurization port 16 is stopped, and a pressurized gas such as the atmosphere or pressurized air is introduced into the vacuum chamber under heating, and the pressure peeling film D is removed.
  • pressurized gas such as the above-mentioned atmosphere, pressurized air, steam or the like can be used. The same applies to the other embodiments.
  • the second embodiment differs from the first embodiment and the second embodiment in that the sealing sheet E is inserted between the element B on the substrate A and the pressure release film D, and the element Sealing with the attached substrate.
  • FIG. 3A shows a step of setting the element-attached substrate, seal sheet, and pressure-release film on the substrate holder.
  • the element B-attached substrate A, the sealing sheet E, and the pressure release film D are sequentially set on the substrate table 7.
  • the outer dimensions of the sealing sheet E are such that, when the pressure-sensitive peeling film D is airtightly held between the upper surface of the substrate table 7 and the lower surface of the inner frame member 13 a, the sealing sheet E is in contact with the upper surface of the substrate table 7.
  • the size required to seal the element-mounted substrate is such that it is not pinched with the lower surface of the frame member 13a.
  • the sealing sheet E hermetically seals the element on the substrate.
  • the element-attached substrate refers to a device in which the element is bonded and fixed in advance on the substrate via an adhesive before the setting step.
  • the sealing sheet E used in the present invention is an adhesive sheet for sealing, the sealing sheet is placed on the element, and the resin is made to flow and seal by heat and pressure.
  • the thickness is, for example, a thin film sheet for bonding and sealing of about 0.2 to 5 mm, and the heat-softened sealing sheet is in close contact with the outer surface of the element-attached substrate to seal the element-attached substrate. Reinforcing from outer surface.
  • an epoxy resin, a urethane rubber, a silicone rubber or the like can be used, and it functions as an adhesive layer to be heat-cured.
  • FIG. 3 (b) shows vacuum partition forming, softening of sealing sheet and pressure release film, vacuum drawing step.
  • the upper heater plate 11 is lowered by a pressure cylinder, and the lower end portion of the upper frame member 12 is hermetically sealed by sliding on the step of the outer edge portion of the lower plate member 6
  • lowering of the upper heater plate 11 is temporarily stopped.
  • the pressure peeling film D and the sealing sheet E are heated and softened under vacuum at atmospheric pressure to evacuate, and the vacuum chamber is evacuated, and between the outer surface of the element A-attached substrate A and the sealing sheet Remove air bubbles.
  • the sealing sheet E is inclined from the end of the upper surface of the element B toward the end of the outer peripheral portion and reaches the upper surface of the substrate placement portion 7.
  • the pressure release film D is inclined from the end of the upper surface of the element B on the outer side of the sealing sheet and is in contact with the upper surface of the substrate pedestal 7 at the outer peripheral portion.
  • the upper heater plate 11 is further lowered by the pressure cylinder, and the lower surface of the lower end portion of the upper frame member 12 is the peripheral portion of the lower plate member.
  • the sliding seal is performed, while the stopper of the pressure cylinder hits and stops.
  • the stopper stop position is a position where the lower surface of the lower end portion of the inward member is airtightly sealed on the upper surface of the base stand 7.
  • the sealing sheet E is located inside the pressure release film D. At this time, the inside and the outside of the pressure release film D are each held in a vacuum state.
  • 3C is an enlarged view of the state of the sealing sheet E and the pressure release film D stacked on the element A-attached substrate A on the substrate table.
  • the upper frame member 7 and the lower plate member 6 may be brought into contact with each other without using the stopper of the pressure cylinder.
  • FIG. 3 (d) shows the sealing sheet and the pressure peeling film as the element-mounted substrate In close contact with the outer surface of the substrate to seal and bond the device to the substrate.
  • a gas such as air at atmospheric pressure or higher than atmospheric pressure is introduced into the vacuum chamber through the vacuum / pressurization port 16 under heating, as shown in FIG.
  • the softened sealing sheet E is brought into close contact with the outer surface of the element-attached substrate A, and brought into close contact with the substrate A and the outer surface of the element B on the substrate, whereby the element-attached substrate can be sealed and joined.
  • FIG. 3D is an enlarged view of the state of the sealing sheet E and the pressure release film D in close contact with the outer surface of the element A-attached substrate A on the substrate table.
  • FIGS. 4A to 4D the case where there is no sealing sheet E is described, but in the case where the sealing sheet E is provided, the sealing sheet E is positioned on the top surface of the element B.
  • FIG. 4A shows a step of setting a substrate and an element (also a sealing sheet in the case of putting a sealing sheet) on the substrate stand Show.
  • the inner frame 18 has a frame-shaped pressing portion 18a at the lower end, a pressure-release film retaining ring 18b screwed to the outer peripheral portion, and a rod 18c extending upward from the frame-shaped pressing portion 18a.
  • the rod 18 c is fixed to the upper heater plate 11.
  • the frame-like pressing part 18a is biased downward by a spring with respect to the rod 18c and is movable upward, and cushions an impact when the frame-like pressing part 18a abuts on the substrate table 7.
  • the pressure release film D is stretched in a state of being pulled on the lower surface of the frame-shaped pressing portion 18a, and the outer peripheral portion is detachably held between the frame-shaped pressing portion 18a and the pressure release film retaining ring 18b.
  • the pressure release film is fixed by screwing, screwing, one-touch fixing or the like.
  • FIG. 4B shows a process of forming a vacuum partition, softening the pressure release film, and drawing a vacuum.
  • the upper heater plate 11 is lowered by a pressure cylinder, and the lower end portion of the upper frame member 12 is airtightly sealed by sliding on the step of the outer edge portion of the lower plate member 6
  • the pressure release film D is softened under atmospheric pressure under heating to be in close contact with the upper surface of the element.
  • a vacuum is applied to evacuate the vacuum chamber, and bubbles in the adhesive C between the upper surface of the substrate A and the lower surface of the element B are removed.
  • FIG. 4 (c) shows a pressure release film pressing step.
  • the upper heater plate 11 is further lowered by the pressure cylinder, and the lower surface of the lower end portion of the upper frame member 12 is slidingly sealed against the lower plate member 6, Stopper hits and stops.
  • the stopper stop position is a position where the lower surface of the lower end portion of the inward member is airtightly sealed on the upper surface of the base stand 7. In the case of stopping, the lower plate member 6 and the upper frame member 7 can be brought into contact and stopped without using the stopper of the pressure cylinder.
  • Step of bonding pressure release film to substrate and outer surface of element and bonding element to substrate As shown in FIG. 4 (d), the pressure release film is attached to substrate and outer surface of element and the element is substrate Shows the process of bonding to When a gas such as air at atmospheric pressure or higher than atmospheric pressure is introduced into the vacuum chamber through the vacuum / pressurization port 16 under heating, as shown in FIG.
  • the substrate A can be in close contact with the outer surface of the element C on the substrate.
  • the adhesive C can be heat-cured between the upper surface of the substrate and the lower surface of the element without protruding to the outside, and an adhesive layer of an appropriate thickness can be formed.
  • FIGS. 5 (a) to 5 (d) show a vacuum heating and bonding apparatus of the present invention according to a fourth embodiment.
  • 5 (a) to 5 (d) describe the case where there is no sealing sheet E, the sealing sheet E is positioned on the top surface of the element B when the sealing sheet E is provided.
  • the pressure peeling film holding jig 20 is airtightly placed on the upper surface of the lower plate member 6 and the outer surface of the substrate table 7 via a spring.
  • the pressure peeling film clamping jig 20 comprises a jig upper portion 20a and a jig ring 20b, the jig ring 20b is screwed on the outer periphery of the jig upper portion 20a, and the outer peripheral portion of the pressure peeling film D is held therebetween .
  • the pressure release film D is stretched in a stretched state on the lower surface of the jig ring 20b, and the outer peripheral portion is detachably held between the jig upper portion 20a and the jig ring 20b.
  • the pressure peeling film D is in close contact with the upper surface of the element B on the substrate A in a state where the pressure peeling film clamping jig 20 has a slight gap which can be ventilated to the upper surface of the substrate table 7. .
  • Ventilation grooves 22 are provided in the periphery of the jig upper portion 20a and the jig ring 20b.
  • the inner frame 19 has a lower end plate-like pressing portion 19a and a rod 19b extending upward therefrom, the rod 19b is fixed to the upper heater plate, and a spring for lifting a jig ring is disposed around the rod 19b. It is done.
  • the plate-like pressing portion 19a is structured to be vertically movable by a spring, and when the inner frame 19 contacts the upper surface of the pressure-release film clamping jig 20, the spring for lifting the jig ring is contracted to abut. Relieve that shock.
  • FIG. 5A shows a step of setting a substrate, an element, and a pressure release film on a substrate table.
  • the substrate A is disposed on the upper surface of the substrate support 7 outside on the slide moving table, and the element B having the adhesive C is disposed on the upper surface of the substrate A.
  • the sealing sheet is disposed on the upper surface of the element B.
  • the vacuum heating bonding apparatus there is formed a slight gap which allows air to pass through the pressure release film holding jig 20 holding the pressure release film D on the upper surface of the lower plate member 6 and the upper surface of the substrate table 7. Introduce inside.
  • FIG. 5 (b) shows vacuum partition formation, softening of pressure release film, vacuum drawing process.
  • the upper heater plate 11 is lowered by a pressure cylinder, and the lower end portion of the upper frame member 12 is airtightly sealed by sliding on the step of the outer edge portion of the lower frame member 6
  • the lowering of the upper heater plate 11 is temporarily stopped.
  • the pressure peeling film D is softened at atmospheric pressure and vacuumed to evacuate the vacuum chamber, and the bubbles in the adhesive C between the upper surface of the substrate A and the lower surface of the element B are Remove.
  • FIG. 5 (c) shows the pressure release film pressing step.
  • the upper heater plate 11 is further lowered by the air cylinder, and the lower surface of the lower end portion of the upper frame member 12 slides, while the striker of the pressure cylinder hits and stops.
  • the stopper stop position is a position where the lower surface of the lower end portion of the inward member is airtightly sealed with the upper surface of the substrate pedestal 7.
  • the inside and the outside of the pressure release film D are each held in a vacuum state.
  • Step of bonding pressure release film to the substrate and the outer surface of the element and bonding the element to the substrate the pressure release film is bonded to the substrate and the outer surface of the element.
  • the softened pressure-release film D is in close contact with the substrate A and the outer surface of the element B on the substrate.
  • the adhesive C can be heat-cured between the upper surface of the substrate and the lower surface of the element without protruding to the outside, and an adhesive layer of an appropriate thickness can be formed.
  • the vacuum heating and bonding apparatus of the present invention has been described based on the specific embodiments, the present invention is not limited to these. For example, the following are also included in the present invention.
  • one element is disposed on the substrate, but a plurality of elements such as semiconductors, resistors, and / or capacitors may be disposed on the substrate. Further, the case where the heights of the elements are the same or the case where they are different is also included in the present invention.
  • a sealing sheet is a UV curable film, while providing a UV transmission window in a part of UV light source and a vacuum partition, what can be UV-permeated is used for a pressure peeling film.
  • the auxiliary cylinder is thermally arranged on the upper surface of the upper heater plate, the upper heater plate 11 is lowered by the pressure cylinder 14, and the inner frame is lowered with respect to the upper heater plate 11 by the auxiliary air cylinder. Can be brought into contact with the upper surface of the (4)
  • the pressure cylinder is disposed on the upper surface of the pressure cylinder, but the lower heater disposed below the movable table or on the lower surface of the pressure cylinder and disposed on the movable table
  • the plate, the lower plate member, and the substrate table can be integrally moved up and down.
  • the target adhesive bonding can be applied to a hot melt adhesive such as thermoplasticity, a thermosetting adhesive, an ultraviolet curable adhesive, a room temperature curing adhesive, etc. .

Abstract

　真空中で接着層に空気の混入を防止しながら、微小な押圧力の調節を可能にして、適度な加圧下で接着剤がはみ出すのを極力抑え良好な厚みの接着層を形成し、素子を基板に真空加熱接合する。　駆動ユニットによって上枠部材の下端部を下板部材の周辺部に気密に摺動シールさせて内部に真空隔壁を形成し、加圧剥離フィルムを素子の上面に接触させ大気圧加熱下に軟化させ、真空チェンバー内を真空引きし、さらに下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、加圧剥離フィルムの外周部を下板部材の基板置台上面と内方枠体の下面との間に気密に保持した状態とし、真空チェンバー中の加圧剥離フィルム上方空間に大気圧あるいは大気圧より高い圧力をかけて、加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着させて、素子を基板に接合する、真空加熱接合装置。

Description

真空加熱接合装置及び真空加熱接合方法
　　本発明は、半導体、抵抗及び／又はコンデンサー等の素子を基板上に接合、またはその基板と放熱板の接合およびインプリント転写またはＩＴＯ膜などのフィルムシートの接合または成型するための真空加熱接合装置及び真空加熱接合方法に関する。
　半導体、抵抗及び／又はコンデンサー等の素子を基板上に接合または封止する場合には、目的によって異なるが基板と素子の間に絶縁性接着剤あるいは導電性接着剤を用いて接合している。接合の際、接着層を強い押し圧でプレス加圧すると接着剤がはみ出して、形成される絶縁層または導電層の接着容量が不足し性能を悪化させる。
　本出願人は、先に薄板状基材の所定の位置に半導体、コンデンサー、抵抗等の薄型素子を固定したパッケージ基板に、熱硬化性接着剤からなる保護シートを被覆するために用いる薄板状被加工部材用ホットプレス加工装置を提案した。特許文献１参照。
　本発明者らは、素子を基板上に接合または封止するために、図６（ａ）に示す薄板状被加工部材用ホットプレス加工装置を用いて、接着剤がはみ出すのを防止できるかどうかを検討した。本装置を用いて、図６（ｂ）に示すように、上枠部材の下端部底面を下枠部材の上端部上面に当接させ、耐熱伸縮性膜部材を垂れ防止して実質的に水平に保持した状態で、耐熱伸縮性膜部材の下面を下型部材上の基板及びその上の素子の上面に当接させ、上部ヒータ板及び下ヒータ板により被加工部材を予熱し、熱媒体充填空間内の熱媒体に圧力をかけて、耐熱伸縮性膜部材を外周半径方向外方に拡がるのを防止しつつ、耐熱伸縮性膜部材により素子を基板上に封入した。しかしながら、期待に反して、接着剤がはみ出ることを極力少なくして素子を基板上に良好に接合または封止することが難しかった。また、封止シートを用いて予め接着固定した素子付き基板に素子を封止接合する場合に、均一な厚さで封止接合することが難しく、封止コーナーが破損したり、封止不良を起こす場合もあった。
特許第４１７６８１７
　本発明は、真空中で接着層に空気の混入を防止しながら、微小な押圧力の調節を可能にして、適度な加圧下で接着剤がはみ出ることを極力少なくして、素子を基板上に良好な厚さの接着層によって接合または封止することを可能とする真空加熱接合装置及び方法を提供することを目的とする。
　さらに、基板と素子を封止シートによって封止接合する場合に、真空中でシール層（接合層）への空気の混入を防止しながら、微小な押圧力の調節を可能にして、適度な加圧下で、シール層の厚さを均一にして素子を基板上に良好に封止・接合することを可能とする真空加熱接合装置及び方法を提供することを目的とする。
（１）　本発明は、上記課題を解決するため、基板上に素子を真空加熱接合するための真空加熱接合装置を提供するもので、該真空加熱接合装置は、
　（ａ）基台と、
　（ｂ）基台上に配置された加圧シリンダ下板と、
　（ｃ）加圧シリンダ下板の上方に断熱配置された下ヒータ板と、
　（ｄ）下ヒータ板上面に配置された下板部材と、
　（ｅ）基台上に立設された支柱と、
　（ｆ）支柱上部に固定された加圧シリンダ上板と、
　（ｇ）加圧シリンダ上板の下方に配置された中間部材と、
　（ｈ）中間部材の下方に断熱配置された上部ヒータ板と、
　（ｉ）上部ヒータ板の下面に気密に配置され下端部が下板部材の周辺部に気密にシール可能とされた上枠部材と、
　（ｊ）上枠部材の内方で上部ヒータ板の下面に取り付けられかつ下端面が下板部材の上面の上方に位置し、かつ近接・当接させることによって下端面と基板置台の上面とが気密に当接する内方枠体と、
　（ｋ）下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動させ、上枠部材の下端部を下板部材の周辺部に気密に摺動シールさせて真空チェンバーを画成する真空隔壁を形成し、下板部材と中間部材とをさらに近接する方向に相対移動させることによって内方枠体の下端面を基板置台の上面に気密に当接させ、また下板部材と中間部材とを離間する方向に相対移動させる駆動ユニットと、
　（ｌ）該真空隔壁内の真空チェンバーを真空脱気し加圧するための真空・加圧口とを有する真空加熱接合装置であって、
　（ｍ）駆動ユニットによって下板部材と中間部材とを離間する方向に相対移動させ真空チェンバーを開いた状態とし、
　（ｎ）基板を基板置台上面に配置し、接着剤を介して基板の上面に素子を配置し、加圧剥離フィルムを素子の上面または上方にかつ基板の上方かつ外方に迄延在させて配置し、かつ加圧剥離フィルムの外周部と内方枠体の下面を基板の外方で対面配置し、
　（ｏ）駆動ユニットによって下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、上枠部材の下端部を下板部材の周辺部に気密に摺動シールさせて内部に真空チェンバーを画成する真空隔壁を形成し、
　（ｐ）加圧剥離フィルムを素子の上面に接触させ大気圧加熱下に軟化させ、
　（ｑ）真空チェンバー内を真空・加圧口を通して真空引きをし、
　（ｒ）駆動ユニットによってさらに下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、加圧剥離フィルムの外周部を基板置台の上面と内方枠体の下面との間に気密に保持した状態とし、
　（ｓ）この状態で真空チェンバー中の加圧剥離フィルム上方空間に真空・加圧口を通して大気圧あるいは大気圧より高い圧力をかけて、加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着させ、素子を基板に接合する、真空加熱接合装置である。
（２）本発明は、上記課題を解決するため、素子付き基板の素子を基板に真空加熱封止接合するための真空加熱接合装置を提供するもので、該真空加熱接合装置は、
　（ａ）基台と、
　（ｂ）基台上に配置された加圧シリンダ下板と、
　（ｃ）加圧シリンダ下板の上方に断熱配置された下ヒータ板と、
　（ｄ）下ヒータ板上面に配置された下板部材と、
　（ｅ）基台上に立設された支柱と、
　（ｆ）支柱上部に固定された加圧シリンダ上板と、
　（ｇ）加圧シリンダ上板の下方に配置された中間部材と、
　（ｈ）中間部材の下方に断熱配置された上部ヒータ板と、
　（ｉ）上部ヒータ板の下面に気密に配置され下端部が下板部材の周辺部に気密にシール可能とされた上枠部材と、
　（ｊ）上枠部材の内方で上部ヒータ板の下面に取り付けられかつ下端面が下板部材の上面の上方に位置し、かつ近接・当接させることによって下端面と基板置台の上面とが気密に当接する内方枠体と、
　（ｋ）下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動させ、上枠部材の下端部を下板部材の周辺部に気密に摺動シールさせて真空チェンバーを画成する真空隔壁を形成し、下板部材と中間部材とをさらに近接する方向に相対移動させることによって内方枠体の下端面を基板置台の上面に気密に当接させ、また下板部材と中間部材とを離間する方向に相対移動させる駆動ユニットと、
　（ｌ）該真空隔壁内の真空チェンバーを真空脱気し加圧するための真空・加圧口とを有する真空加熱接合装置であって、
　（ｍ）駆動ユニットによって下板部材と中間部材とを離間する方向に相対移動させ真空チェンバーを開いた状態とし、
　（ｎ）基板上に素子を接着剤を介して基板上に予め接着・固定した素子付き基板を基板置台上面に配置し、素子付き基板を封止するための封止シートを素子の上面にかつ素子と加圧剥離フィルムとの間でかつ素子の外方に迄延在させて配置し、加圧剥離フィルムを封止シートの上面または上方にかつ基板の上方かつ外方に迄延在させて配置し、かつ加圧剥離フィルムの外周部と内方枠体の下面を基板の外方で対面配置し、
　（ｏ）駆動ユニットによって下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、上枠部材の下端部を下板部材の周辺部に気密に摺動シールさせて内部に真空チェンバーを画成する真空隔壁を形成し、
　（ｐ）加圧剥離フィルムを素子上面において封止シートの上面に接触させ大気圧加熱下に軟化させ、
　（ｑ）真空チェンバー内を真空・加圧口を通して真空引きをし、
　（ｒ）駆動ユニットによってさらに下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、加圧剥離フィルムの外周部を基板置台の上面と内方枠体の下面との間に気密に保持した状態とし、
　（ｓ）この状態で真空チェンバー中の加圧剥離フィルム上方空間に真空・加圧口を通して大気圧あるいは大気圧より高い圧力をかけて、加圧剥離フィルムと封止シートを基板及び素子に密着させ、素子を基板に封止接合する、真空加熱接合装置である。
　以下に、本発明の好ましい実施態様を挙げる。
（３）基板の上面には、複数の素子が配置されている、（１）あるいは（２）に記載の真空加熱接合装置。この場合、複数の素子は同一種類のものであっても、異なった種類のものであっても良い。
（４）　前記加圧剥離フィルムを素子の上面あるいは素子の上面の封止シート上にかつ基板の上方でかつ封止シートの外方に迄延在させて配置し、かつ加圧剥離フィルムの外周部と内方枠体の下面が対面するように配置される、（１）、（２）または（３）に記載の真空加熱接合装置。
（５）加圧剥離フィルムが内方枠部材の下端面に着脱可能に固定されている、（１）、（２）または（３）に記載の真空加熱接合装置。
（６）基板置台の上面にかつ基板の周囲に加圧剥離フィルム挟み治具が配置され、加圧剥離フィルムの外周部が加圧剥離フィルム挟み治具に脱着可能に固定され、加圧剥離フィルム挟み治具を下板部材の上面にスプリングを介して通気可能な若干の隙間をもうけかつ基板の周囲に配置した状態で、加圧剥離フィルムが基板上の前記素子の上面あるいは上方に、あるいは素子の上面の封止シート上あるいは上方に配置され、駆動ユニットによって下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、上枠部材の下端部を下板部材の周辺部に気密に摺動シールさせて真空チェンバーを画成する真空隔壁を形成し、大気中加熱下に加圧剥離フィルムを軟化させた後、真空チェンバーを真空・加圧口を通して真空引きをし、駆動ユニットによってさらに下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、加圧剥離フィルム挟み治具を下板部材の上面に気密に摺動当接させ、加圧剥離フィルムと下板部材の上面との間の空間を真空保持させて、この状態で真空隔壁内の加圧剥離フィルム上方空間に真空・加圧口を通して大気圧あるいは大気圧より高い圧力をかけて、加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着させる、（１）、（２）または（３）に記載の真空加熱接合装置。
（７）中間板が加圧シリンダ上板の下方に支柱に対して摺動可能とされ、中間板の下面に上部ヒータ板を断熱固定し、加圧シリンダ上板の上方に駆動ユニットとして移動シリンダを設け、移動シリンダのシリンダロッドの下端部を加圧シリンダ上板を通って中間板に固定した、（１）～（６）のいずれかに記載の真空加熱接合装置。
（８）スライドテーブルが基台上面に横方向移動可能に配置され、下ヒータ板がスライドテーブル上に断熱配置され、スライドテーブルを移動させるスライドテーブル移動手段が設けられ、上枠部材を上方に移動した状態でスライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を外部に取り出し、スライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を真空加熱接合装置内部の上枠部材下方に移動可能となっており、基板置台に基板、基板上に素子、素子上に加圧剥離フィルムを積層し、あるいは基板置台に素子付き基板、素子付き基板の素子上に封止シート、封止シート上に加圧剥離フィルムを積層し、スライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を真空加熱接合装置内部の上枠部材下方に移動し、かつ接合処理後の基板と素子と加圧剥離フィルム、あるいは封止シートによる封止接合処理後の素子付き基板と加圧剥離フィルムとを取り出すことを可能とする、（１）、（２）、(３)、(４)及び（７）のいずれかに記載の真空加熱接合装置。
（９）スライドテーブルが基台上面に横方向移動可能に配置され、下ヒータ板がスライドテーブル上に断熱配置され、スライドテーブルを移動させるスライドテーブル移動手段が設けられ、上枠部材を上方に移動した状態でスライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を外部に取り出し、スライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を真空加熱接合装置内部の上枠部材下方に移動可能となっており、基板置台に基板、基板上に素子を積層し、あるいは基板置台上に素子付き基板、素子付き基板の素子上に封止シートを積層し、スライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を真空加熱接合装置内部の上枠部材下方に移動し、接合処理後の基板と素子、あるいは封止シートによる封止接合処理後の素子付き基板とを取り出すことを可能とする、（５）に記載の真空加熱接合装置。
（１０）スライドテーブルが基台上面に横方向移動可能に配置され、下ヒータ板がスライドテーブル上に断熱配置され、スライドテーブルを移動させるスライドテーブル移動手段が設けられ、上枠部材を上方に移動した状態でスライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を外部に取り出し、スライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を真空加熱接合装置内部の上枠部材下方に移動可能となっており、基板置台に基板、基板上に素子を積層し、あるいは基板置台に素子付き基板、素子付き基板の素子上に封止シートを積層し、基板置台の上面にかつ基板の周囲に加圧剥離フィルム挟み治具を配置し、スライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を真空加熱接合装置内部の上枠部材下方に移動し、かつ接合処理後の基板と素子、あるいは封止シートによるシール接合処理後の素子付き基板とを取り出すことを可能とする、（６）に記載の真空加熱接合装置。
（１１）更に、本発明は基板上に素子を加熱接合する真空加熱接合方法であって、該真空加熱接合方法は、真空チェンバーを画成する真空隔壁を開いた状態で内部において、基板置台上に基板と、基板上に素子を配置し、加圧剥離フィルムを素子の上面あるいはその上方で、かつ基板の上方でかつ外方に迄延在させて配置し、真空隔壁を閉じて真空チェンバーを形成し内部に基板、素子、加圧剥離フィルムを閉じ込め、加圧剥離フィルムを素子上面に接触させた状態で、大気圧中で加圧剥離フィルムを加熱軟化させ、真空チェンバー中の加圧剥離フィルムの上下の空間を真空引きし、加圧剥離フィルムの外周部を基板の外方で基板置台上に気密に密着固定した後、真空チェンバー中の加圧剥離フィルムの上方空間を大気圧あるいは大気圧より高圧として、加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着させ、基板と素子とを接合することを特徴とする。
（１２）更に、本発明は素子付き基板を封止シートによって加熱封止接合する真空加熱接合方法であって、該真空加熱接合方法は、真空チェンバーを画成する真空隔壁を開いた状態で内部において、基板置台上に素子付き基板、素子付き基板の素子の上面に素子付き基板を封止するための封止シートを素子の外方に迄延在させて配置し、加圧剥離フィルムを封止シートの上面あるいはその上方で、かつ基板の上方でかつ封止シートの外方に迄延在させて配置し、真空隔壁を閉じて真空チェンバーを形成し内部に素子付き基板、加圧剥離フィルムを閉じ込め、加圧剥離フィルムを素子上面に接触させた状態で、大気圧中で加圧剥離フィルムを加熱軟化させ、真空チェンバー中の加圧剥離フィルムの上下の空間を真空引きし、加圧剥離フィルムの外周部を基板の外方で基板置台上に気密に密着固定した後、真空チェンバー中の加圧剥離フィルムの上方空間を大気圧あるいは大気圧より高圧として、加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着させ、基板と素子とを接合することを特徴とする。
　本発明に係る真空加熱接合装置及び方法によれば、以下の効果が得られる。
（１）封止シートを用いずに基板と素子を接合する場合は、加圧剥離フィルムを大気圧中で加熱軟化させ、真空引き後に加圧剥離フィルムの外表面を大気あるいは大気圧より高いガスによって加圧することによって、加圧剥離フィルムを基板と素子に緊密に密着させ、気泡のない所望の均一な接合層により基板と素子とを真空加熱接合することができる。
（２）素子付き基板を封止シートで封止接合する場合は、素子付き基板の外表面と封止シートとの間の気泡を除去し、封止シートと加圧剥離フィルムを大気圧中で加熱軟化させ、真空引き後に加圧剥離フィルムの外表面を大気あるいは大気圧より高いガスによって加圧することによって、封止シートと加圧剥離フィルムを素子付き基板に緊密に密着させ、気泡のない所望の均一な封止層により素子付き基板を真空加熱封止接合することができる。
（３）気体の圧力調整により微小の加圧調整ができるので、適度な押圧により適切な均一な厚みの接合層を基板と素子との間に形成し、それによって所望の接合容量が確保される。
（４）加熱されると軟化する加圧剥離フィルムあるいは加圧剥離フィルムと封止シートの特性を生かすことにより、複雑な加熱軟化油圧機構及び油圧回路が不要となるので、真空加熱接合装置の構成を簡略化できる。
第１の実施態様の本発明に係る真空加熱接合装置の概略図を示す。 第１の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合するためのセッティング工程を示す要部模式図である。 第１の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合するための真空隔壁形成工程を示す要部模式図である。 は、第１の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合するための加圧剥離フィルム押え工程を示す要部模式図である。 は、第１の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合する素子接合工程を示す要部模式図である。 第２の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、加圧剥離フィルム及び封止シートにより素子付き基板の素子を基板に真空加熱封止接合するためのセッティング工程を示す要部模式図である。 第２の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、加圧剥離フィルム及び封止シートにより素子付き基板の素子を基板に真空加熱封止接合するための真空隔壁形成工程を示す要部模式図である。 第２の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、加圧剥離フィルム及び封止シートにより素子付き基板の素子を基板に真空加熱封止接合する加圧剥離フィルム押え工程を示す要部模式図である。 第２の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、加圧剥離フィルム及び封止シートにより素子付き基板の素子を基板に真空加熱封止接合するための素子接合工程を示す要部模式図である。 第３の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、内方枠体に固定した加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合あるいは加圧剥離フィルム及び封止シートにより素子付き基板の素子を基板に真空加熱封止接合するためのセッティング工程を示す要部模式図である。 第３の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、内方枠体に固定した加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合するあるいは加圧剥離フィルム及び封止シートにより素子付き基板の素子を基板に真空加熱封止接合するための真空隔壁形成工程を示す要部模式図である。 第３の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、内方枠体に固定した加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合するあるいは加圧剥離フィルム及び封止シートにより素子付き基板の素子を基板に真空加熱封止接合するための加圧剥離フィルム押え工程を示す要部模式図である。 第３の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、内方枠体に固定した加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合するあるいは加圧剥離フィルム及び封止シートにより素子付き基板の素子を基板に真空加熱封止接合するための素子接合工程を示す要部模式図である。 第４の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、下板部材上の加圧剥離フィルム挟み冶具に固定した加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合するためのセッティング工程を示す要部模式図である。 第４の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、加圧剥離フィルム挟み冶具に固定した加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合するための真空隔壁形成工程を示す要部模式図である。 第４の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、加圧剥離フィルム挟み冶具に固定した加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合するための加圧剥離フィルム押え工程を示す要部模式図である。 第４の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を用いて、加圧剥離フィルム挟み冶具に固定した加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合するための素子接合工程を示す要部模式図である。 従来の薄板状被加工部材用ホットプレス加工装置を用いて、封止シートにより素子を基板に真空加熱接合するためのセッティング工程を示す説明図である。 従来の薄板状被加工部材用ホットプレス加工装置を用いて、封止シートにより素子を基板に真空加熱接合するための素子接合工程を示す説明図である。（符号の説明）１・・・基台、２・・・加圧シリンダ下板、３・・・スライド移動テーブル、４・・・スライドシリンダ、５・・・下ヒータ板、６・・・下板部材、７・・・基板置台、８・・・支柱、９・・・加圧シリンダ上板、１０・・・中間部材（中間移動部材）、１１・・・上ヒータ板、１２・・・上枠部材、１３・・・内方枠体、１４・・・加圧シリンダ、１５・・・シリンダロッド、１６・・・真空・加圧口、１８・・・内方枠体、１９・・・内方枠体、２０・・・加圧剥離フィルム治具
（第1の実施の形態）
　図1に、第1の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を示す。本真空加熱接合装置においては、基台１上に加圧シリンダ下板２が配置され、加圧シリンダ下板２の上にはスライド移動テーブル３がスライドシリンダ４によって真空加熱接合装置内外を移動可能に配置されている。スライド移動テーブル３の上方には、下ヒータ板５が断熱配置されており、下ヒータ板５の上面には下板部材６が配置され、下板部材の上面には基板置台７が置かれている。
　加圧シリンダ下板２の上には複数の支柱８が配置立設され、支柱８の上端部には加圧シリンダ上板９が固定されている。支柱８は基台１上に直接立設しても良い。加圧シリンダ上板９の下方には支柱８を通して中間移動部材（中間部材）１０が配置されており、中間移動部材１０の下方には断熱板を介して上ヒータ板１１が固定され、上ヒータ板１１の下面の外周部には上枠部材１２が気密に固定され下方に延びている。また、上ヒータ板１１の下面で上枠部材１２の内方には内方枠体１３が固定されている。上ヒータ板１１はフィルムの軟化用のヒータとして機能し、下ヒータ板５は基板の予熱用あるいは接着剤熱硬化用のヒータとして機能する。
　内方枠体１３は、下端部の枠状押え部１３ａとそれから上方に延びるロッド１３ｂとを有し、ロッド１３ｂの周りにはスプリングが配置され、ロッド１３ｂは上ヒータ板１１の下面に断熱固定されている。枠状押え部１３ａはロッド１３ｂに対してスプリングにより下方に付勢され、上方へ移動可能となっており、枠状押え部１３ａが基板置台７に当接する場合の衝撃を緩衝する。内方枠体１３の下端部の枠状押え部１３ａは、基板置台７との間に後述する加圧剥離フィルムを気密に保持するようになっている。
　加圧シリンダ上板９の上面には加圧シリンダ１４が配置され、加圧シリンダ１４のシリンダロッド１５は加圧シリンダ上板９を通って中間移動部材１０の上面に固定され、加圧シリンダ１４によって、中間移動部材１０と上ヒータ板１１と上方枠体１２とが上下に一体的に移動可能となっている。図１において、Ｓは、加圧シリンダ１４による中間移動部材１０と上ヒータ板１１と上方枠体１２の下方の移動を規制するストッパーであり、下降して加圧シリンダ本体の上面のストッパープレートに当接するようになっている。加圧シリンダとしては、油圧シリンダ、空圧シリンダ、サーボシリンダ等を用いることができる。以下、同様。
　加圧シリンダ１４が上枠部材１２を引き上げた状態から下降させ、上枠部材１２の下端部が下板部材の外周部端部に設けた段差部に気密に摺動し、そこで一旦加圧シリンダ１４を停止させ、その状態で上ヒータ板１１と上枠部材１２と下板部材６とによって真空隔壁が形成され、内部に真空チェンバーが画成される。なお、上枠部材１２には真空チェンバーを真空引きし、加圧するための真空・加圧口１６が設けられている。
　真空チェンバーを開いた状態で、スライドシリンダ４によって、スライド移動テーブル３、下ヒータ板５、下板部材６を一体として外部に引き出して、外部で基板置台７の上に基板Ａを置き、その上に下面に接着剤Ｃを塗布した半導体、抵抗及び／又はコンデンサー等の素子Ｂを配置し、素子Ｂの上面に加圧剥離フィルムＤを配置した後、スライドシリンダ４によってスライド移動テーブル３、下ヒータ板５、下板部材６、基板置台７、基板Ａ、素子Ｂ、加圧剥離フィルムＤを一体的に真空加熱接合装置内部に搬送することができるようになっている。
　本発明で用いる加圧剥離フィルムＤは、大気圧中で加熱軟化され素子上面の縁部から外周部に向かって斜め下方に傾斜するような耐熱フィルムであって、加熱下に強度を保ちつつ伸びる性質を有する。本発明において、加熱温度としては、加圧剥離フィルムの軟化温度となるが、例えば、１００～３００℃である。加圧剥離フィルムＤの材質は耐熱性で軟化しやすい樹脂又はゴムとすることができ、厚さは加熱下に強度を保ちつつ伸びることを可能とするもので厚さ、例えば、３０～５００μｍとする。加圧剥離フィルムＤとしては、耐熱離型フィルムを用いることができ、例えば、ＰＥＴ、オレフィン樹脂、フッ素ゴム、シリコーンゴムを用いることができる。
　図２（ａ）乃至図２（ｄ）は、第１の実施態様に係る本発明に係る真空加熱接合装置を用いて、加圧剥離フィルムにより素子を基板に真空加熱接合する工程を示す要部模式図である。
（１）基板，素子，加圧剥離フィルムをセットする工程
　図２（ａ）は、基板Ａ，素子Ｂ，加圧剥離フィルムＤをセットする工程を示す。本工程では、加圧シリンダによって下板部材６から中間移動部材１０を離間する方向に移動させ真空チェンバーを開いた状態で、外部でスライド移動テーブル上において、基板Ａを基板置台７の上面に配置し、基板Ａの上面に接着剤Ｃを有する素子Ｂを配置し、加圧剥離フィルムＤを素子Ｂの上面にかつ基板Ａの上方かつ外方に迄延在させて配置し、かつ加圧剥離フィルムＤの外周部は内方枠体１３の下面が基板の外方で対面位置するように一体として配置し、スライドシリンダを稼働させて真空加熱接合装置の内部に導入する。接着剤については、素子Ｂに塗布する場合のほか、基板Ａの面に付ける場合、あるいは基板及び素子の両方に付ける場合のいずれであっても良い。
　（２）真空隔壁形成、加圧剥離フィルムの軟化、真空引き工程
　図２（ｂ）は、真空隔壁を形成し内部に真空チェンバーを画成し、加圧剥離フィルムＤを大気圧中で加熱・軟化した後、真空引きをする工程を示す。本工程では、加圧シリンダにより中間移動部材を下板部材６に近接する方向に移動させ、上枠部材１２の下端部を下板部材６の周辺部に気密に摺動シールさせた状態で加圧シリンダを一時停止し、真空隔壁を形成し真空チェンバーを画成する。本実施態様では、下板部材６の周辺部には、上方枠部材１２の下端部と気密に摺動シールする段差が設けられている。加圧剥離フィルムＤを素子Ｂの上面に接触させた状態で大気圧中で加熱下に軟化させ、真空チェンバー内を真空・加圧口１６を通して真空引きするとともに、接着剤Ｃに含まれている気泡を除去する。この時、図２（ｂ）に示すように、加圧剥離フィルムＤは素子Ｂの上面の縁部から外周縁部へと下方に傾斜し、外周部の最外縁部は内方部材の下端部１３ａの下面に対応する位置まで延び、基板置板７の上面に触れている。
（３）加圧剥離フィルム押え工程
　図２（ｃ）は、真空中で加熱軟化した加圧剥離フィルムの外周部を内方部材１１の下端部１３ａの下面で基板置台７の上面に気密に押える工程を示す。真空引きをしながら、加圧シリンダによってさらに上枠部材１２を下板部材６に対して気密に摺動シールさせ、加圧シリンダ１４のストットパーが加圧シリンダ本体のストッパープレート上面に当たり停止する。ストッパー停止位置は内方部材の下端部の下面を基板置台７の上面と気密当接する位置となる。この時、加圧剥離フィルムＤの外周部は基板置台７の上面と内方枠体１３の下面との間に気密に保持された状態となり、基板Ａ、素子Ｂが位置する加圧剥離フィルムＤの内側は真空状態に保持される。なお、停止させる場合に、加圧シリンダのストッパーを使わないで上枠部材７と下板部材６を当接させても良い。
（４）加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着し、素子を基板に接合する工程
　図２（ｄ）は、加圧剥離フィルムＤの外表面に圧力を付加して、加圧剥離フィルムＤを基板Ａ及び素子Ｂの外表面に密着させ、素子Ｂを基板Ａに接合する工程を示す。本工程において、真空・加圧口１６を通しての真空チェンバー内の真空引きを停止し、加熱下に真空チェンバーに大気あるいは加圧エア等の加圧ガスを導入して、加圧剥離フィルムＤの外表面に圧力を付加して、加圧剥離フィルムＤを基板Ａ及び素子Ｂの外表面に密着させるとともに、素子Ｂを基板Ａに接着、接合させる。本工程を終了後、真空隔壁を開いて、スライドシリンダを稼働させてスライド移動テーブルによって基板Ａに接合した素子を真空加熱接合装置外部に取り出す。加圧ガスには、上述した大気、加圧エア、水蒸気等の加圧ガスを用いることができる。他の実施態様についても同様である。
　次に、図３（ａ）乃至図３（ｄ）に、第二の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置について説明する。
　第１の実施態様と第２の実施態様と異なる所は、第２の実施態様では、基板Ａの上の素子Ｂと加圧剥離フィルムＤとの間に封止シートＥを入れた点と素子付き基板との封止である。
（１）素子付き基板，封止シート、加圧剥離フィルムを基板置台にセットする工程
　図３（ａ）は素子付き基板，封止シート、加圧剥離フィルムを基板置台にセットする工程を示す。本実施態様では、素子B付き基板Ａ，封止シートＥ、加圧剥離フィルムＤを順番に基板置台７上にセットする。封止シートＥの外形寸法は基板置台７の上面と内方枠部材１３ａの下面との間に加圧剥離フィルムＤを気密に保持した場合に、封止シートＥは基板置台７の上面と内方枠部材１３ａの下面との間に挟まれない大きさで、素子付き基板の封入に必要な大きさとしている。封止シートＥは、素子を基板上に気密に封入する。なお、素子付き基板とは、セット工程前に素子を接着剤を介して基板上に予め接着・固定したものをいう。
　本発明で用いる封止シートＥは、封止用の接着シートであり、素子の上に封止シートを置き、熱と圧力で樹脂を流動させ、封止させる。厚みは、例えば０．２～５ｍｍ程度の接着封止用薄膜シートであり、加熱軟化した封止シートは素子付き基板の外表面に密着して素子付き基板を封止するとともに、素子付き基板を外表面から補強的に接合する。封止シートとしては、エポキシ樹脂、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどを用いることができ、加熱硬化する接着剤層として機能する。
（２）真空隔壁形成、封止シート及び加圧剥離フィルムの軟化、真空引き工程
　図３（ｂ）は、真空隔壁を形成し、封止シート及び加圧剥離フィルムの軟化、真空引き工程を示す。図３（ｂ）に示すように、加圧シリンダにより上ヒータ板１１を下降させ、上枠部材１２の下端部を下板部材６の外縁部の段差に気密に摺動シールさせて真空隔壁を形成し内部に真空チェンバーを形成した段階で、上ヒータ板１１の下降を一時停止する。この状態で、加圧剥離フィルムＤと封止シートＥを大気圧中で加熱軟化させ真空引きをし、真空チェンバーを真空とするとともに、素子B付き基板Ａの外表面と封止シートとの間の気泡を除去する。図３（ｂ）では、封止シートＥは素子Ｂの上面の端部から外周部端部に向かって傾斜し基板置部７の上面まで達している。また、加圧剥離フィルムＤは封止シートの外方で、素子Ｂの上面の端部から傾斜し外周部で基板置台７の上面に接している。
（３）加圧剥離フィルム押え工程
　図３（ｃ）に示すように、加圧シリンダにより上ヒータ板１１を更に下降させて、上枠部材１２の下端部の下面が下板部材の周辺部を摺動シールし、一方加圧シリンダのストットパーが当たり停止する。ストッパー停止位置は内方部材の下端部の下面が基台置台７の上面に気密シールする位置となる。封止シートＥは加圧剥離フィルムＤの内側に位置する。この時、加圧剥離フィルムＤの内側と外側はそれぞれ真空状態に保持されている。図３(ｃ)には、基板置台の上の素子B付き基板Ａ上に積層された封止シートＥと加圧剥離フィルムＤの状態を拡大図で示す。なお、停止する場合に、加圧シリンダのストッパーを使わないで上枠部材７と下板部材６を当接させても良い。
（４）封止シート及び加圧剥離フィルムを素子付き基板の外表面に密着し、素子を基板に封止接合する工程
　図３（ｄ）は、封止シート及び加圧剥離フィルムを素子付き基板の外表面に密着し、素子を基板に封止接合する工程を示す。加熱下に、真空・加圧口１６を通して真空チェンバー内に大気圧あるいは大気圧より高い空気等のガスを導入すると、図３（ｄ）に示すように、加熱軟化した加圧剥離フィルムＤにより加熱軟化した封止シートＥを素子付き基板Ａの外表面に密着させ、基板Ａと基板上の素子Bの外表面に密着し、素子付き基板を封止接合することができる。図３(ｄ)には、基板置台の上の素子B付き基板Ａの外表面に密着された封止シートＥと加圧剥離フィルムＤの状態を拡大図で示す。
　次に、図４（ａ）乃至図４（ｄ）に、第三の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置について説明する。
　本実施例では、加圧剥離フィルムＤを内方枠体１８の下端面に固定している。図４（ａ）～図４（ｄ）では、封止シートＥが無い場合について説明しているが、封止シートＥを設ける場合には封止シートＥを素子Ｂの上面に位置させる。
（１）基板，素子，加圧剥離フィルムを基板置台にセットする工程
　図４（ａ）は、基板，素子（封止シートを入れる場合には封止シートも）を基板置台にセットする工程を示す。本実施態様では、内方枠体１８が下端部の枠状押え部１８ａと、その外周部に螺合した加圧剥離フィルム止めリング１８ｂと、枠状押え部１８ａから上方に延びるロッド１８ｃとを有し、ロッド１８ｃは上ヒータ板１１に固定されている。枠状押え部１８ａはロッド１８ｃに対してスプリングにより下方に付勢され、上方へ移動可能となっており、枠状押え部１８ａが基板置台７に当接する場合の衝撃を緩衝する。加圧剥離フィルムＤは枠状押え部１８ａの下面に引っ張られた状態で張られ、外周部が枠状押え部１８ａと加圧剥離フィルム止めリング１８ｂとの間に着脱可能に保持されている。加圧剥離フィルムの固定は、ねじ止め、螺結、ワンタッチ固定等によって行う。
（２）真空隔壁形成、加圧剥離フィルムの軟化、真空引き工程
　図４（ｂ）は、真空隔壁を形成し、加圧剥離フィルムを軟化し、真空引きする工程を示す。図４（ｂ）に示すように、加圧シリンダにより上ヒータ板１１を下降させて、上枠部材１２の下端部が下板部材６の外縁部の段差に気密に摺動シールして真空隔壁を形成し、内部に真空チェンバーが形成された段階で、上ヒータ板１１の下降を一時停止する。この際、加圧剥離フィルムＤを加熱下に大気圧中で軟化させ素子の上面に密着させる。この状態で、真空引きし真空チェンバーを真空とするとともに、基板Ａの上面と素子Ｂの下面との間の接着剤Ｃ中の気泡を除去する。
（３）加圧剥離フィルム押え工程
　図４（ｃ）は、加圧剥離フィルム押え工程を示す。図４（ｃ）に示すように、加圧シリンダにより上ヒータ板１１を更に下降させて、上枠部材１２の下端部の下面が下板部材６に対して摺動シールし、一方加圧シリンダのストットパーが当たり停止する。ストッパー停止位置は内方部材の下端部の下面を基台置台７の上面に気密シールする位置となる。停止させる場合に、加圧シリンダのストッパーを使わないで、下板部材６と上枠部材７とを当接させて停止させることもできる。
（４）加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着し、素子を基板に接合する工程
　図４（ｄ）は、加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着し、素子を基板に接合する工程を示す。加熱下に、真空・加圧口１６を通して真空チェンバー内に大気圧あるいは大気圧より高い空気等のガスを導入すると、図４（ｄ）に示すように、加熱軟化された加圧剥離フィルムＤを基板Ａと基板上の素子Ｃの外表面に密着することができる。これにより、接着剤Ｃは外側にはみ出ることなく、基板上面と素子の下面との間で加熱硬化され、適度な厚さの接着層を形成することができる。
　図５（ａ）～図５（ｄ）は、第４の実施態様に係る本発明の真空加熱接合装置を示す。図５（ａ）～図５（ｄ）では、封止シートＥが無い場合について説明しているが、封止シートＥを設ける場合には封止シートＥを素子Ｂの上面に位置させる。
　本真空加熱接合装置では、加圧剥離フィルム挟み冶具２０が下板部材６の上面にかつ基板置台７の外表面にスプリングを介して気密に置かれている。加圧剥離フィルム挟み冶具２０は冶具上部２０ａと治具リング２０ｂとからなり、治具上部２０ａの外周に冶具リング２０ｂが螺合され、加圧剥離フィルムＤの外周部はその間に保持されている。加圧剥離フィルムＤは冶具リング２０ｂの下面に引っ張られた状態で張られ、外周部が冶具上部２０ａと冶具リング２０ｂとの間に着脱可能に保持されている。本実施態様では、加圧剥離フィルム挟み冶具２０を基板置台７の上面に通気可能な若干の隙間をもうけた状態で、加圧剥離フィルムＤは、基板Ａの上の素子Ｂの上面に密着する。冶具上部２０ａと冶具リング２０ｂの周辺部には通気溝２２が設けられている。
　内方枠体１９は、下端部板状押え部１９ａとそれから上方に延びるロッド１９ｂとを有し、ロッド１９ｂは上ヒータ板に固定され、ロッド１９ｂの周りには冶具リングの持ち上げ用スプリングが配置されている。板状押え部１９ａはスプリングにより上下動出来る構造となっており、内方枠体１９が加圧剥離フィルム挟み冶具２０の上面に当接する場合、冶具リングの持ち上げ用スプリングを縮めて当接させるとともにその衝撃を和らげる。
（１）基板，素子，加圧剥離フィルムを基板置台にセットする工程
　図５（ａ）は、基板，素子，加圧剥離フィルムを基板置台にセットする工程を示す。真空チェンバーを開いた状態で、外部でスライド移動テーブル上において、基板Ａを基板置台７の上面に配置し、基板Ａの上面に接着剤Ｃを有する素子Ｂを配置する。封止シートを用いる場合には、素子Bの上面に封止シートを配置する。加圧剥離フィルムＤを保持した加圧剥離フィルム挟み冶具２０を下板部材６の上面にかつ基板置台７の上面に通気可能な若干の隙間をもうけ、スライドシリンダを稼働させて真空加熱接合装置の内部に導入する。
（２）真空隔壁形成、加圧剥離フィルムの軟化、真空引き工程
　図５（ｂ）は、真空隔壁形成、加圧剥離フィルムの軟化、真空引き工程を示す。図５（ｂ）に示すように、加圧シリンダにより上ヒータ板１１を下降させて、上枠部材１２の下端部が下枠部材６の外縁部の段差に気密に摺動シールして真空隔壁を形成し内部に真空チェンバーが形成された段階で、上ヒータ板１１の下降を一時停止する。ここで、加熱下に加圧剥離フィルムＤを大気圧で軟化させ、真空引きして真空チェンバーを真空にするとともに、基板Ａの上面と素子Ｂの下面との間の接着剤Ｃ中の気泡を除去する。
（３）加圧剥離フィルム押え工程
　図５（ｃ）は、加圧剥離フィルム押え工程示す。図５（ｃ）に示すように、エアシリンダにより上ヒータ板１１を更に下降させて、上枠部材１２の下端部の下面が摺動し、一方加圧シリンダのストットパーが当たり停止する。ストッパー停止位置は内方部材の下端部の下面を基板置台７の上面と気密シールする位置となる。加圧剥離フィルムＤの内側と外側はそれぞれ真空状態に保持される。
（４）加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着し、素子を基板に接合する工程
　図５（ｄ）は、加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着し、素子を基板に接合する工程示す。加熱下に、真空・加圧口１６及び通気穴又は通気溝２１を通して真空チェンバー内に大気圧あるいは大気圧より高い圧力の空気等のガスを導入すると、図５（ｄ）に示すように、加熱軟化した加圧剥離フィルムＤを基板Ａと基板上の素子Ｂの外表面に密着する。これにより、接着剤Ｃは外側にはみ出ることなく、基板上面と素子の下面との間で加熱硬化され、適度な厚さの接着層を形成することができる。
　本発明の真空加熱接合装置を具体的実施態様に基づいて説明したが、本発明はこれらのものに限定されない。例えば、下記のものも本発明に含まれる。
（１）上記実施態様では、基板の上に一つの素子を配置したが、基板上に半導体、抵抗及び／又はコンデンサー等の素子を複数配置することもできる。また、素子の高さが同一の場合も、異なる場合も本発明に含まれる。
（２）封止シートがＵＶ硬化性フィルムの場合には、ＵＶ光源と真空隔壁の一部にＵＶ透過窓を設けるとともに、加圧剥離フィルムにＵＶ透過できるものを用いる。
（３）上ヒータ板の上面に補助シリンダを断熱配置し、加圧シリンダ１４によって上ヒータ板１１を下降させ、補助エアシリンダによって上ヒータ板１１に対して内方枠体を下降させ基板置台７の上面に当接させることができる。
（４）上記実施態様では、加圧シリンダを加圧シリンダ上板の上に配置したが、移動テーブルの下方または加圧シリンダ下板に加圧シリンダを設け、移動テーブル上に配置される下ヒータ板、下板部材、基板置台を一体として上下させる構成とすることもできる。
（５）ヒータによる加熱軟化方法を記載したが、対象の接着剤接合は熱可塑性のようなホットメルト接着剤、熱硬化性接着剤、紫外線硬化性接着剤、常温硬化接着剤などにも適用できる。
（６）真空隔壁形成、加圧剥離フィルムの軟化、真空引き工程の後で、加圧剥離フィルム押え工程を行い、加熱下に、真空・加圧口を通して真空チェンバー内に大気圧あるいは大気圧より高い圧力の空気等のガスを導入し、加熱軟化した加圧剥離フィルムＤを基板Ａと基板上の素子の外表面に密着させ、半硬化状態で真空・加圧口を閉じて、再度上加圧シリンダを下降させて真空チェンバー中の気体の内圧をさらに上げる構成とすることもできる。この場合には、基板と素子との間の加圧力が大きくなり、接着剤の厚みを維持しながらさらに高加圧で接着性を上げることができる。
 

Claims (12)

  1. 　基板上に素子を真空加熱接合するための真空加熱接合装置であって、該真空加熱接合装置は、
    （ａ）基台と、
    （ｂ）基台上に配置された加圧シリンダ下板と、
    （ｃ）加圧シリンダ下板の上方に断熱配置された下ヒータ板と、
    （ｄ）下ヒータ板上面に配置された下板部材と、
    （ｅ）基台上に立設された支柱と、
    （ｆ）支柱上部に固定された加圧シリンダ上板と、
    （ｇ）加圧シリンダ上板の下方に配置された中間部材と、
    （ｈ）中間部材の下方に断熱配置された上部ヒータ板と、
    （ｉ）上部ヒータ板の下面に気密に配置され下端部が下板部材の周辺部に気密にシール可能とされた上枠部材と、
    （ｊ）上枠部材の内方で上部ヒータ板の下面に取り付けられかつ下端面が下板部材の上面の上方に位置し、かつ近接・当接させることによって下端面と基板置台の上面とが気密に当接する内方枠体と、
    （ｋ）下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動させ、上枠部材の下端部を下板部材の周辺部に気密に摺動シールさせて真空チェンバーを画成する真空隔壁を形成し、下板部材と中間部材とをさらに近接する方向に相対移動させることによって内方枠体の下端面を基板置台の上面に気密に当接させ、また下板部材と中間部材とを離間する方向に相対移動させる駆動ユニットと、
    （ｌ）該真空隔壁内の真空チェンバーを真空脱気し加圧するための真空・加圧口とを有する真空加熱接合装置であって、
    （ｍ）駆動ユニットによって下板部材と中間部材とを離間する方向に相対移動させ真空チェンバーを開いた状態とし、
    （ｎ）基板を基板置台上面に配置し、接着剤を介して基板の上面に素子を配置し、加圧剥離フィルムを素子の上面または上方にかつ基板の上方かつ外方に迄延在させて配置し、かつ加圧剥離フィルムの外周部と内方枠体の下面を基板の外方で対面配置し、
    （ｏ）駆動ユニットによって下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、上枠部材の下端部を下板部材の周辺部に気密に摺動シールさせて内部に真空チェンバーを画成する真空隔壁を形成し、
    （ｐ）加圧剥離フィルムを素子の上面に接触させ大気圧加熱下に軟化させ、
    （ｑ）真空チェンバー内を真空・加圧口を通して真空引きをし、
    （ｒ）駆動ユニットによってさらに下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、加圧剥離フィルムの外周部を基板置台の上面と内方枠体の下面との間に気密に保持した状態とし、
    （ｓ）この状態で真空チェンバー中の加圧剥離フィルム上方空間に真空・加圧口を通して大気圧あるいは大気圧より高い圧力をかけて、加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着させ、素子を基板に接合する、真空加熱接合装置である。
     
  2. 　素子付き基板の素子を基板に真空加熱封止接合するための真空加熱接合装置であって、該真空加熱接合装置は、
    （ａ）基台と、
    （ｂ）基台上に配置された加圧シリンダ下板と、
    （ｃ）加圧シリンダ下板の上方に断熱配置された下ヒータ板と、
    （ｄ）下ヒータ板上面に配置された下板部材と、
    （ｅ）基台上に立設された支柱と、
    （ｆ）支柱上部に固定された加圧シリンダ上板と、
    （ｇ）加圧シリンダ上板の下方に配置された中間部材と、
    （ｈ）中間部材の下方に断熱配置された上部ヒータ板と、
    （ｉ）上部ヒータ板の下面に気密に配置され下端部が下板部材の周辺部に気密にシール可能とされた上枠部材と、
    （ｊ）上枠部材の内方で上部ヒータ板の下面に取り付けられかつ下端面が下板部材の上面の上方に位置し、かつ近接・当接させることによって下端面と基板置台の上面とが気密に当接する内方枠体と、
    （ｋ）下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動させ、上枠部材の下端部を下板部材の周辺部に気密に摺動シールさせて真空チェンバーを画成する真空隔壁を形成し、下板部材と中間部材とをさらに近接する方向に相対移動させることによって内方枠体の下端面を基板置台の上面に気密に当接させ、また下板部材と中間部材とを離間する方向に相対移動させる駆動ユニットと、
    （ｌ）該真空隔壁内の真空チェンバーを真空脱気し加圧するための真空・加圧口とを有する真空加熱接合装置であって、
    （ｍ）駆動ユニットによって下板部材と中間部材とを離間する方向に相対移動させ真空チェンバーを開いた状態とし、
    （ｎ）基板上に素子を接着剤を介して基板上に予め接着・固定した素子付き基板を基板置台上面に配置し、素子付き基板を封止するための封止シートを素子の上面にかつ素子と加圧剥離フィルムとの間でかつ素子の外方に迄延在させて配置し、加圧剥離フィルムを封止シートの上面または上方にかつ基板の上方かつ外方に迄延在させて配置し、かつ加圧剥離フィルムの外周部と内方枠体の下面を基板の外方で対面配置し、
    （ｏ）駆動ユニットによって下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、上枠部材の下端部を下板部材の周辺部に気密に摺動シールさせて内部に真空チェンバーを画成する真空隔壁を形成し、
    （ｐ）加圧剥離フィルムを素子上面において封止シートの上面に接触させ大気圧加熱下に軟化させ、
    （ｑ）真空チェンバー内を真空・加圧口を通して真空引きをし、
    （ｒ）駆動ユニットによってさらに下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、加圧剥離フィルムの外周部を基板置台の上面と内方枠体の下面との間に気密に保持した状態とし、
    （ｓ）この状態で真空チェンバー中の加圧剥離フィルム上方空間に真空・加圧口を通して大気圧あるいは大気圧より高い圧力をかけて、加圧剥離フィルムと封止シートを基板及び素子に密着させ、素子を基板に封止接合する、真空加熱接合装置である。
     
  3. 　基板の上面には、複数の素子が配置されている、請求項１あるいは請求項２に記載の真空加熱接合装置。
     
  4. 　前記加圧剥離フィルムを素子の上面あるいは素子の上面の封止シート上にかつ基板の上方でかつ封止シートの外方に迄延在させて配置し、かつ加圧剥離フィルムの外周部と内方枠体の下面が対面するように配置される、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の真空加熱接合装置。
     
  5. 　加圧剥離フィルムが内方枠部材の下端面に着脱可能に固定されている、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の真空加熱接合装置。
     
  6. 　基板置台の上面にかつ基板の周囲に加圧剥離フィルム挟み治具が配置され、加圧剥離フィルムの外周部が加圧剥離フィルム挟み治具に脱着可能に固定され、加圧剥離フィルム挟み治具を下板部材の上面にスプリングを介して通気可能な若干の隙間をもうけかつ基板の周囲に配置した状態で、加圧剥離フィルムが基板上の前記素子の上面あるいは上方に、あるいは素子の上面の封止シート上あるいは上方に配置され、駆動ユニットによって下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、上枠部材の下端部を下板部材の周辺部に気密に摺動シールさせて真空チェンバーを画成する真空隔壁を形成し、大気中
    加熱下に加圧剥離フィルムを軟化させた後、真空チェンバーを真空・加圧口を通して真空引きをし、駆動ユニットによってさらに下板部材と中間部材とを近接する方向に相対移動することによって、加圧剥離フィルム挟み治具を下板部材の上面に気密に摺動当接させ、加圧剥離フィルムと下板部材の上面との間の空間を真空保持させて、この状態で真空隔壁内の加圧剥離フィルム上方空間に真空・加圧口を通して大気圧あるいは大気圧より高い圧力をかけて、加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着させる、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の真空加熱接合装置。
     
  7. 　中間板が加圧シリンダ上板の下方に支柱に対して摺動可能とされ、中間板の下面に上部ヒータ板を断熱固定し、加圧シリンダ上板の上方に駆動ユニットとして移動シリンダを設け、移動シリンダのシリンダロッドの下端部を加圧シリンダ上板を通って中間板に固定した、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の真空加熱接合装置。
     
  8. スライドテーブルが基台上面に横方向移動可能に配置され、下ヒータ板がスライドテーブル上に断熱配置され、スライドテーブルを移動させるスライドテーブル移動手段が設けられ、上枠部材を上方に移動した状態でスライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を外部に取り出し、スライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を真空加熱接合装置内部の上枠部材下方に移動可能となっており、基板置台に基板、基板上に素子、素子上に加圧剥離フィルムを積層し、あるいは基板置台に素子付き基板、素子付き基板の素子上に封止シート、封止シート上に加圧剥離フィルムを積層し、スライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を真空加熱接合装置内部の上枠部材下方に移動し、かつ接合処理後の基板と素子と加圧剥離フィルム、あるいは封止シートによる封止接合処理後の素子付き基板と加圧剥離フィルムとを取り出すことを可能とする、請求項１乃至請求項４及び請求項７のいずれかに記載の真空加熱接合装置。
     
  9. 　スライドテーブルが基台上面に横方向移動可能に配置され、下ヒータ板がスライドテーブル上に断熱配置され、スライドテーブルを移動させるスライドテーブル移動手段が設けられ、上枠部材を上方に移動した状態でスライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を外部に取り出し、スライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を真空加熱接合装置内部の上枠部材下方に移動可能となっており、基板置台に基板、基板上に素子を積層し、あるいは基板置台上に素子付き基板、素子付き基板の素子上に封止シートを積層し、スライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を真空加熱接合装置内部の上枠部材下方に移動し、接合処理後の基板と素子、あるいは封止シートによる封止接合処理後の素子付き基板とを取り出すことを可能とする、請求項５に記載の真空加熱接合装置。
     
  10. 　スライドテーブルが基台上面に横方向移動可能に配置され、下ヒータ板がスライドテーブル上に断熱配置され、スライドテーブルを移動させるスライドテーブル移動手段が設けられ、上枠部材を上方に移動した状態でスライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を外部に取り出し、スライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を真空加熱接合装置内部の上枠部材下方に移動可能となっており、基板置台に基板、基板上に素子を積層し、あるいは基板置台に素子付き基板、素子付き基板の素子上に封止シートを積層し、基板置台の上面にかつ基板の周囲に加圧剥離フィルム挟み治具を配置し、スライドテーブル移動手段によってスライドテーブル、下ヒータ板、下板部材を真空加熱接合装置内部の上枠部材下方に移動し、かつ接合処理後の基板と素子、あるいは封止シートによるシール接合処理後の素子付き基板とを取り出すことを可能とする、請求項６に記載の真空加熱接合装置。
     
  11. 　基板上に素子を加熱接合する真空加熱接合方法であって、該真空加熱接合方法は、真空チェンバーを画成する真空隔壁を開いた状態で内部において、基板置台上に基板と、基板上に素子を配置し、加圧剥離フィルムを素子の上面あるいはその上方で、かつ基板の上方でかつ外方に迄延在させて配置し、真空隔壁を閉じて真空チェンバーを形成し内部に基板、素子、加圧剥離フィルムを閉じ込め、加圧剥離フィルムを素子上面に接触させた状態で、大気圧中で加圧剥離フィルムを加熱軟化させ、真空チェンバー中の加圧剥離フィルムの上下の空間を真空引きし、加圧剥離フィルムの外周部を基板の外方で基板置台上に気密に密着固定した後、真空チェンバー中の加圧剥離フィルムの上方空間を大気圧あるいは大気圧より高圧として、加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着させ、基板と素子とを接合することを特徴とする、真空加熱接合方法。
     
  12. 　素子付き基板を封止シートによって加熱封止接合する真空加熱接合方法であって、該真空加熱接合方法は、真空チェンバーを画成する真空隔壁を開いた状態で内部において、基板置台上に素子付き基板、素子付き基板の素子の上面に素子付き基板を封止するための封止シートを素子の外方に迄延在させて配置し、加圧剥離フィルムを封止シートの上面あるいはその上方で、かつ基板の上方でかつ封止シートの外方に迄延在させて配置し、真空隔壁を閉じて真空チェンバーを形成し内部に素子付き基板、加圧剥離フィルムを閉じ込め、加圧剥離フィルムを素子上面に接触させた状態で、大気圧中で加圧剥離フィルムを加熱軟化させ、真空チェンバー中の加圧剥離フィルムの上下の空間を真空引きし、加圧剥離フィルムの外周部を基板の外方で基板置台上に気密に密着固定した後、真空チェンバー中の加圧剥離フィルムの上方空間を大気圧あるいは大気圧より高圧として、加圧剥離フィルムを基板及び素子の外表面に密着させ、基板と素子とを接合することを特徴とする、真空加熱接合方法。
     
     
     
     
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