プレス機構及び接合装置
【課題】熱盤表面の加圧力の分布を一定の範囲内に収めることができるとともに、加熱・冷却に要する時間を短縮することができるプレス機構及び接合装置を提供する。
【解決手段】熱盤部４０には、加熱手段４４を導くために使用する加熱用穴部４８と、冷却手段４６を導くために使用する冷却用穴部５０と、を含む複数の穴部が形成され、複数の穴部を構成する全ての穴部が熱盤部４０の厚み方向に沿った同じ位置で、かつ熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向に並んで設けられており、前記熱盤部を厚み方向に切断したときの穴部の断面積が全て同じ面積であり、かつ熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向に隣接する穴部同士の中心間距離が同じ距離である。
【解決手段】熱盤部４０には、加熱手段４４を導くために使用する加熱用穴部４８と、冷却手段４６を導くために使用する冷却用穴部５０と、を含む複数の穴部が形成され、複数の穴部を構成する全ての穴部が熱盤部４０の厚み方向に沿った同じ位置で、かつ熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向に並んで設けられており、前記熱盤部を厚み方向に切断したときの穴部の断面積が全て同じ面積であり、かつ熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向に隣接する穴部同士の中心間距離が同じ距離である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、貼り合せ用基材同士を熱圧着させるためのプレス機構及びこれを備えた接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱盤の間で被成形物を加熱・加圧するホットプレスの熱盤の加熱冷却方法において、熱盤を直接加熱する加熱手段により熱盤の加熱を行なった後、加熱手段とは別の冷却手段としてのヒートパイプによって熱盤の冷却を行なうことを特徴とするホットプレスの熱盤の加熱冷却方法が知られている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５２９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術では、加圧を均一にするために熱盤の厚みが厚くなる。このため、熱盤の熱容量が大きくなり、加熱・冷却するために多大な時間が必要になる。また、加熱・冷却用に使用できる穴の数が少ないので、加熱・冷却するために多くの時間が必要になる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、熱盤表面の加圧力の分布を一定の範囲内に収めることができるとともに、加熱・冷却に要する時間を短縮することができるプレス機構及びこれを備えた接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、加圧機構により所定の荷重が付与される台座部と、加熱手段及び冷却手段を備え、前記台座部に付与された荷重が加圧力として作用する熱盤部と、を有するプレス機構であって、前記熱盤部には、前記加熱手段を導くために使用する加熱用穴部と、前記冷却手段を導くために使用する冷却用穴部と、を含む複数の穴部が形成され、前記複数の穴部を構成する全ての前記穴部が前記熱盤部の厚み方向に沿った同じ位置で、かつ前記熱盤部の厚み方向に対して直交する方向に並んで設けられており、前記熱盤部を厚み方向に切断したときの前記穴部の断面積が全て同じ面積であり、かつ前記熱盤部の厚み方向に対して直交する方向に隣接する前記穴部同士の中心間距離が同じ距離であることを特徴とする。
【０００７】
この場合、複数の穴部は、加熱用穴部および冷却用穴部の他に、ダミーとなる空洞の穴部を有することが好ましい。
【０００８】
この場合、前記複数の穴部は、全て円穴であり、前記熱盤部の厚み方向に対して直交する方向に隣接する前記穴部同士の中心間距離をＸ、前記熱盤部の厚みをＴ、前記複数の穴部の直径をＤとした場合に、
（Ｔ−２×Ｄ）≧Ｘ ………（式１）
を具備することが好ましい。
【０００９】
この場合、前記加熱手段は、ヒータであり、前記冷却手段は、冷却水であり、前記加熱用穴部は、前記ヒータを通すための穴部であり、前記冷却用穴部は、前記冷却水を流すための穴部であることが好ましい。
【００１０】
本発明は、上記プレス機構のいずれかを備え、前記プレス機構による熱圧着により貼り合せ用基材同士を接合する接合装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱盤表面の加圧力の分布を一定の範囲内に収めることができるとともに、加熱・冷却に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の各実施形態に係る接合装置の各熱盤部が初期状態（非重ね合わせ状態）となるときの構成図である。
【図２】本発明の各実施形態に係る接合装置の各熱盤部が重ね合わされたときの構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る接合装置の各熱盤部の正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る接合装置の各熱盤部に作用する加圧力の伝達のメカニズムを示した説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る接合装置の各熱盤部の正面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る接合装置の各熱盤部に作用する加圧力の伝達のメカニズムを示した説明図である。
【図７】比較例１の応力状態を示す説明図である。
【図８】比較例２の応力状態を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施例の応力状態を示す説明図である。
【図１０】比較例１、比較例２及び本発明の一実施例の応力状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
先ず、本発明の第１実施形態にプレス機構及びこれを備えた接合装置について、図面を参照して説明する。以下の実施形態では、本発明のプレス機構を備えた接合装置として説明する。
【００１４】
本実施形態の接合装置は、貼り合せ用基材同士を熱圧着により接合させる装置であり、本発明のプレス機構が用いられている。なお、貼り合せ用基材は、貼り合せ前の基板であり、ウエハや集合基板の他に、個片化された子基板も含まれる。本実施形態の接合装置にて複数の貼り合せ用基材を貼り合せ、複合基板を作製する。複合基板を作製するための貼り合せ用基材は、異種でも同種でもよい。作製された複合基板は電子機器の部品として用いられる。
【００１５】
図１及び図２に示すように、接合装置２０は、筐体２２を備えている。筐体２２の内部には、上下方向に沿って複数の熱盤部４０が並んで配置されている。各熱盤部４０の間には接合対象物である複数の貼り合せ用基材が配置されている。筐体２２の底部には、加圧機構２４が配置されている。加圧機構２４は、一例として、上下方向に伸縮可能な油圧式のピストンロッド２４Ａが適用される。なお、加圧機構２４は、図示しない制御部により駆動制御される。
【００１６】
加圧機構２４には、下側台座部２６が接続されている。下側台座部２６の上面には、複数の支持部２８が設けられている。このため、加圧機構２４であるピストンロッド２４Ａが上下方向に伸縮すると、下側台座部２６及び複数の支持部２８が上下方向に移動する。
【００１７】
また、筐体２２の上部には、上側台座部３０が固定されている。上側台座部３０の下面には、複数の支持部３２が設けられている。なお、下側台座部２６の支持部２８と上側台座部３０の支持部３２との間で、上下方向に積まれた複数（例えば、５段）の熱盤部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅが所定の加圧力で挟持される構造になっている。以下、熱盤部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅを総称して熱盤部４０という。
【００１８】
筐体２２の内部には、上下方向に沿って複数の熱盤部４０が並んで配置されている。本実施形態の接合装置１０は、５つの熱盤部４０が筐体２２の内部に設けられており、多段積層貼合装置として機能する。
【００１９】
図２に示すように、本実施形態の接合装置２０では、５段の熱盤部４０が全て圧接した状態になることにより、４つの真空チャンバ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄが形成され、各真空チャンバ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄにおいて貼り合せ用基材の接合処理が実行される。なお、真空チャンバ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄを総称して真空チャンバ６２という。
【００２０】
図３に示すように、熱盤部４０Ｂには、熱源部４４と、冷却部４６と、が設けられている。これにより、熱源部４４によって熱盤部４０Ｂを加熱し、あるいは冷却部４６によって熱盤部４０Ｂを冷却することができる。
【００２１】
熱源部４４としては、例えば、ヒータが適用される。また、冷却部４６としては、冷却水路を流れる冷却水が適用される。
【００２２】
熱盤部４０Ｂには、熱源部４４を導くために使用する複数の加熱用穴部４８と、冷却部４６を導くために使用する冷却用穴部５０と、を含む複数の穴部５２が設けられている。加熱用穴部４８及び冷却用穴部５０は、熱盤部４０全体に埋設されている。
【００２３】
加熱用穴部４８としては、ヒータを通すための円形断面の穴部５２（円穴）である。また、冷却用穴部５０としては、冷却水を流すための円形断面の穴部５２（円穴）である。
【００２４】
複数の穴部５２を構成する全ての穴部５２が熱盤部４０の厚み方向（図３中矢印Ｙ方向と定義する）に沿った同じ位置で、かつ熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向（図３中矢印Ｘ方向と定義する）に並んで設けられている。
【００２５】
なお、「熱盤部４０の厚み方向に沿った同じ位置」としては、例えば、全ての穴部５２が熱盤部４０の肉厚方向の中心部が該当する。
【００２６】
また、複数の穴部を構成する全ての穴部の熱盤部４０の厚み方向に切断した断面積が全て同じ面積であり、かつ熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向に隣接する穴部同士の中心間距離（ピッチと定義する）が同じ距離になるように設定されている。穴部同士の中心間距離が同じ距離に設定される領域は、熱盤部４０の全領域である必要はなく、貼り合せ用基材に加圧力を作用させる領域であればよい。
【００２７】
複数の穴部の全てが円穴である場合には、全ての円穴の直径が同じ寸法になる。
【００２８】
なお、第１実施形態では、熱盤部４０に設けられた複数の穴部の全てが加熱用穴部あるいは冷却用穴部として使用される構成である。これにより、熱盤部４０の加熱力及び冷却力そのものを増加させることができる。
【００２９】
次に、本実施形態の接合装置２０の動作について説明する。
【００３０】
（各熱盤部の重ね合わせ）
図１及び図２に示すように、制御部により加圧機構２４が駆動制御されて、ピストンロッド２４Ａが上方向に向って伸びる。これにより、下側台座部２６と下側台座部２６に設けられた複数の支持部２８がピストンロッド２４Ａに押されるようにして上方向に向って移動する。
【００３１】
ピストンロッド２４Ａが所定の距離だけ上方向に伸びていくと、下側台座部２６に設けられた支持部２８の先端部が第１段目の熱盤部４０Ａに接触し第１段目の熱盤部４０Ａは、複数の支持部２８により上方向に押され、上方向に移動する。
【００３２】
第１段目の熱盤部４０Ａが下側台座部２６及び支持部２８と共に上方向に移動すると、第１段目の熱盤部４０Ａは、第２段目の熱盤部４０Ｂに接近する。
【００３３】
そして、下側台座部２６及び支持部２８が上方向にさらに移動すると、第１段目の熱盤部４０Ａ及び第２段目の熱盤部４０Ｂが一体となって上方向に移動し、やがて第２段目の熱盤部４０Ｂは、第３段目の熱盤部４０Ｃに接近する。
【００３４】
下側台座部２６及び支持部２８が上方向にさらに移動すると、第１段目の熱盤部４０Ａ、第２段目の熱盤部４０Ｂ及び第３段目の熱盤部４０Ｃが一体となって上方向に移動し、やがて第３段目の熱盤部４０Ｃは、第４段目の熱盤部４０Ｄに接近する。
【００３５】
下側台座部２６及び支持部２８が上方向にさらに移動すると、第１段目の熱盤部４０Ａ、第２段目の熱盤部４０Ｂ、第３段目の熱盤部４０Ｃ及び第４段目の熱盤部４０Ｄが一体となって上方向に移動し、やがて第４段目の熱盤部４０Ｄは、第５段目の熱盤部４０Ｅに接近する。
【００３６】
下側台座部２６及び支持部２８が上方向にさらに移動すると、第１段目の熱盤部４０Ａ、第２段目の熱盤部４０Ｂ、第３段目の熱盤部４０Ｃ、第４段目の熱盤部４０Ｄ及び第５段目の熱盤部４０Ｅが一体となって上方向に移動し、やがて第５段目の熱盤部４０Ｅは、上側台座部３０に設けられた複数の支持部３２の先端部に接近する。これにより、第５段目の熱盤部４０Ｅから支持部３２に付与された加圧力は、上側台座部３０に伝達される。
【００３７】
以上のようにして、５段の熱盤部４０が上下方向に所定の加圧力で積層され、５段の熱盤部４０が上側台座部３０の複数の支持部３２と下側台座部２６の複数の支持部２８との間に挟持された構造になる。
【００３８】
ここで、図２に示すように、上下方向に隣接する熱盤部同士が所定の加圧力で圧接すると、熱盤部同士の間に真空チャンバ６２が形成される。すなわち、第１段目の熱盤部４０Ａと第２段目の熱盤部４０Ｂとの間には、第１の真空チャンバ６２Ａが形成される。また、第２段目の熱盤部４０Ｂと第３段目の熱盤部４０Ｃとの間には、第２の真空チャンバ６２Ｂが形成される。第３段目の熱盤部４０Ｃと第４段目の熱盤部４０Ｄとの間には、第３の真空チャンバ６２Ｃが形成される。第４段目の熱盤部４０Ｄと第５段目の熱盤部４０Ｅとの間には、第４の真空チャンバ６２Ｄが形成される。
【００３９】
なお、積層処理の完了段階では、真空チャンバ６２は密閉空間となっているだけであり、真空引きされていない。このため、真空チャンバ６２は、真空状態になっていない。
【００４０】
（真空引き）
次に、制御部により真空ポンプが駆動制御され、各真空チャンバ６２が真空状態になる。これにより、全ての真空チャンバ６２の真空引きが実行される。
【００４１】
（加熱・加圧処理）
次に、各熱盤部４０により加熱処理が実行される。各熱盤部４０には、ヒータなどの熱源部４４が内蔵されているため、制御部で熱源部４４を駆動することにより、加熱処理が可能になる。熱盤部４０の加熱処理は、略同時に実行される。なお、熱盤部２６は温度調節器により２８０℃〜３００℃に温度設定される。
【００４２】
また同時に、上下方向に隣接する熱盤部４０が加圧力を受けることで、熱盤部４０の間に配置された貼り合せ用基材同士が所定の加圧力で圧接される。また、貼り合せ用基材の圧接処理は、真空チャンバの内部で実行されるため、ゴミや粉塵が浸入しないクリーンな環境で実行できる。この結果、貼り合せ用基材により作製された複合基板の電気的特性を高品質に維持することができる。
【００４３】
なお、貼り合せ用基材の接合処理は、４つの真空チャンバ６２で略同時に実行される。これにより、４つの真空チャンバ６２において、貼り合せ用基材の接合処理が略同時に実行される。
【００４４】
（真空チャンバの冷却）
貼り合せ用基材同士の圧接が終了した後、貼り合せ用基材を冷却する。このとき、真空チャンバ６２の真空度を所定値に維持した状態で冷却する。貼り合せ用基材の冷却は、各熱盤部４０の内部に配置された冷却部４６である冷却水路に冷却水を流すことにより、実行される。
【００４５】
（真空解除）
次に、真空チャンバ６２の真空状態を解除するために大気を入れ、全ての真空チャンバ６２が大気開放される。
【００４６】
（各熱盤部の下降）
次に、各熱盤部４０が下降する。この下降処理では、制御部により制御された加圧機構が下方向に移動する。これにより、第１段目の熱盤部４０Ａが下方向に移動するため、他の熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅも下方向に移動する。
【００４７】
具体的には、先ず、第１段目から第５段目までの熱盤部４０が一体として下方向に移動する。そして、第５段目の熱盤部４０Ｅの保持位置に到達すれば、第５段目の熱盤部４０Ｅは、その保持位置で停止する。次に、第１段目から第４段目までの熱盤部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄが一体として下方向に移動する。そして、第４段目の熱盤部４０Ｄの保持位置に到達すれば、第４段目の熱盤部４０Ｄは、その保持位置で停止する。次に、第１段目から第３段目までの熱盤部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが一体として下方向に移動する。そして、第３段目の熱盤部４０Ｃの保持位置に到達すれば、第３段目の熱盤部４０Ｃは、その保持位置で停止する。次に、第１段目と第２段目の熱盤部４０Ａ、４０Ｂが一体として下方向に移動する。そして、第２段目の熱盤部４０Ｂの保持位置に到達すれば、第２段目の熱盤部４０Ｂは、その保持位置で停止する。最後に、第１段目の熱盤部４０Ａが下方向に移動する。そして、第１段目の熱盤部４０Ａの保持位置に到達すれば、第１段目の熱盤部４０Ａは、その保持位置で停止する。なお、加圧機構２４のピストンロッド２４Ａは、初期位置に戻る。
【００４８】
第１実施形態の接合装置２０によれば、例えば、各熱盤部４０の積層処理などにおいては、各熱盤部４０には、他の熱盤部４０から所定の加圧力を受ける。図３に示すように、本実施形態の熱盤部４０には、複数の穴部を構成する全ての穴部５２の断面積が全て同じ面積であり、かつ熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向に隣接する穴部同士の中心間距離が同じ距離である。すなわち、全ての穴部５２の直径が同じ寸法であり、隣接する穴部同士のピッチが全て同じ距離に設定されている。
【００４９】
このため、熱盤部４０に加圧力が作用したときに、その加圧力は熱盤部４０をその厚み方向に伝達して熱盤部表面に到達する。熱盤部表面に到達した合力が、熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向にわたって、所定の範囲内に収まる。換言すれば、熱盤部表面に到達した合力には、熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向にわたって、大きなばらつきが生じない。これにより、熱盤部表面における加圧力分布が一定の範囲内に収まる。この結果、熱盤部表面における加圧力分布のばらつきを一定の範囲内に収めるために、敢えて、熱盤部４０の厚みを厚くする必要が無くなり、熱盤部４０の加熱・冷却に要する時間の増大を防止することができる。
【００５０】
図４は、第１実施形態に係る接合装置の各熱盤部に作用する加圧力の伝達のメカニズムを示した説明図である。図４に示すように、熱盤部４０の下側表面から所定の加圧力Ｆが作用した場合、この加圧力は熱盤部４０の内部を上側に向って伝達する。加圧力Ｆが熱盤部４０の内部を上側に向って伝達していくと、加圧力Ｆの一部は穴部５２に突き当たる。穴部５２は中空であるため、加圧力Ｆは穴部５２を避けるように、穴部５２の周囲を迂回しながら、熱盤部４０の肉の部分を伝達する。このとき、加圧力Ｆが１つの穴部５２に突き当たると、大きく分けて、分力Ｆ１、Ｆ２に分解される。これらの分力Ｆ１、Ｆ２は、穴部５２の周囲を迂回しながら、やがて１つの合力Ｆ３になる。そして、熱盤部４０の上側表面に至る。また、穴部５２に突き当たらない加圧力Ｆは、分力にならず、そのまま加圧力Ｆとして、熱盤部４０の上側表面に至る。これらの加圧力Ｆ３、Ｆは、上方に位置する熱盤部４０に対して作用する。以後、これが繰り返される。
【００５１】
第１実施形態では、加圧力Ｆが分力になって各穴部５２の周囲を迂回して合力になるが、これらの加圧力Ｆ及び合力Ｆ３（＜Ｆ）のばらつきが熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向において一定の範囲に収まることになる。つまり、熱盤部４０の上側表面における合力分布（換言すれば、加圧力分布）が一定の範囲内に収まる。これにより、第１実施形態では、上記した作用効果を奏することができる。
【００５２】
なお、熱盤部４０に上側表面に作用した加圧力が熱盤部４０の内部を下側に伝達して熱盤部４０の下側表面に抜ける場合でも、同様の作用効果がいえ、下側表面における合力分布が一定の範囲内に収まる。
【００５３】
次に、本発明の第２実施形態にプレス機構及びこれを備えた接合装置について、図面を参照して説明する。第２実施形態において、第１実施形態の構成と重複する構成には同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００５４】
図５に示すように、第２実施形態は、熱盤部４０に設けられた複数の穴部５２の中に、加熱用穴部４８あるいは冷却用穴部５０のいずれの用途にも利用しないダミー穴部５４が混在している態様である。ダミー穴部５４は、単なる空洞の穴部になっている。
【００５５】
第２実施形態のように穴部５２同士のピッチを狭くすれば、加熱・冷却用途に使用できる穴が増えるので、熱盤部４０の加熱時間及び冷却時間を短縮することができる。ところが、急速な加熱力あるいは冷却力が求められないような環境では、全ての穴部を加熱用穴部４８あるいは冷却用穴部５０として使用することは、却って電気代などのコストが高くなる。また、冷却は一般的に穴同志を管で繋げて数経路にまとめるが、狭いピッチではそれが困難な場合がある。
【００５６】
そこで、複数の穴部の少なくとも一部を上記ダミー穴部５４とすることにより、必要最小限のヒータ・冷却経路を持ち、かつ熱盤部４０の上側表面及び下側表面における加圧力分布のばらつきを一定の範囲内に収めることができるため、熱盤部４０の厚みを厚くする必要がない。この結果、熱盤部４０の熱容量を小さくすることができ、ダミー穴部５４を混在させた構成でも、熱盤部４０の加熱・冷却に要する時間を短縮することができる。
【００５７】
次に、本発明の第３実施形態にプレス機構及びこれを備えた接合装置について、図面を参照して説明する。第３実施形態において、第１実施形態の構成と重複する構成には同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００５８】
図６に示すように、第３実施形態は、熱盤部４０に設けられた穴部５２のピッチが第１実施形態の穴部５２のピッチよりも狭く設定した構成である。
【００５９】
具体的には、熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向に隣接する穴部同士の中心間距離（ピッチ）をＸ、熱盤部４０の厚みをＴ、複数の穴部の直径をＤとした場合に、
（Ｔ−２×Ｄ）≧Ｘ ………（式１）
を具備するように設定されている。
【００６０】
第３実施形態によれば、図６に示すように、熱盤部４０に設けられた穴部５２のピッチ狭くなるように設定した構成であるため、熱盤部４０の上側表面及び下側表面における加圧力分布を均等なものにすることができる。これにより、熱盤部４０の厚みをさらに薄くすることができるとともに、他の熱盤部４０に対して均等になる加圧力を作用させることができる。
【００６１】
（実験例）
次に、上記した各実施形態の作用効果の根拠なるための実験例を説明する。
【００６２】
本実験では、２つの比較例と、本発明の一実施例と、を３つの態様を比較検討した。比較例１として、熱盤部４０に全く穴部が形成されていない構成のものを用意した。比較例２として、穴部（直径１０ｍｍ）が形成されているものの、隣接する穴部のピッチが３０ｍｍとなる広めのピッチのものを用意した。本発明の一実施例として、穴部（直径１０ｍｍ）が形成されているものの、隣接する穴部のピッチが１５ｍｍとなる狭いピッチのものを採用した。
【００６３】
例えば、比較例２が本発明の第１実施形態に対応する。また、本発明の一実施例が本発明の第３実施形態に対応する。
【００６４】
先ず、比較例１によれば、図７に示すように、下側に位置する熱盤部４０Ａ（図３参照）から順番に上方に持ち上げられて複数の熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅが次々に積み重ねられていく構成では、下側の熱盤部４０Ａが最も応力が高くなる傾向がある。なお、図７の斜線部分が最も高い応力を示す。
【００６５】
次に、比較例２によれば、隣接する穴部のピッチが３０ｍｍとなる広めのピッチのものであり、図８に示すように、穴部５２と穴部５２との間の部位の応力が最も高くなる。そして、隣接する穴部のピッチが広いため、熱盤部４０の上側表面における加圧力分布のばらつきが大きくなっていた。具体的には、穴部と穴部との間に位置する加圧力が大きくなり、穴部の中心上に位置する加圧力が小さくなる。なお、図８の斜線部分が最も高い応力を示す。
【００６６】
次に、本発明の一実施例によれば、比較例２と比較して、熱盤部４０の上側表面における加圧力分布のばらつきが小さくなり、略均等になった。なお、図９の斜線部分が最も高い応力を示す。
【００６７】
図７乃至図９の応力分布状況をグラフに表すと、図１０になる。図１０に示すように、比較例１では、加圧力のばらつきが小さいが、熱盤部に加熱手段及び冷却手段が存在しないため、熱盤部を加熱・冷却することができない不都合がある。
【００６８】
比較例２では、図１０に示すように、熱盤表面の応力ハ゛ラツキが大きいため、この穴配置のままだと熱盤の厚みを増やして応力の均等化を図る必要がある。
【００６９】
本発明の一実施例では、図１０に示すように、加圧力のばらつきが均等になるため、熱盤部４０の厚みをさらに薄くすることができる。これにより、熱盤部４０の熱容量が小さくなる。この結果、熱盤部４０の加熱時間及び冷却時間を大幅に短縮することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０ プレス機構
１２ 台座部
１４ 支持部
１６ 熱盤部
２０ 接合装置
２４ 加圧機構
２６ 下側台座部（台座部）
２８ 支持部
３０ 上側台座部（台座部）
３２ 支持部
４０Ａ 第１段目の熱盤部（熱盤部）
４０Ｂ 第２段目の熱盤部（熱盤部）
４０Ｃ 第３段目の熱盤部（熱盤部）
４０Ｄ 第４段目の熱盤部（熱盤部）
４０Ｅ 第５段目の熱盤部（熱盤部）
４４ 熱源部
４６ 冷却部
４８ 加熱用穴部（穴部）
５０ 冷却用穴部（穴部）
５２ 穴部
５４ ダミー穴部（穴部）
６２Ａ 真空チャンバ
６２Ｂ 真空チャンバ
６２Ｃ 真空チャンバ
６２Ｄ 真空チャンバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、貼り合せ用基材同士を熱圧着させるためのプレス機構及びこれを備えた接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱盤の間で被成形物を加熱・加圧するホットプレスの熱盤の加熱冷却方法において、熱盤を直接加熱する加熱手段により熱盤の加熱を行なった後、加熱手段とは別の冷却手段としてのヒートパイプによって熱盤の冷却を行なうことを特徴とするホットプレスの熱盤の加熱冷却方法が知られている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５２９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術では、加圧を均一にするために熱盤の厚みが厚くなる。このため、熱盤の熱容量が大きくなり、加熱・冷却するために多大な時間が必要になる。また、加熱・冷却用に使用できる穴の数が少ないので、加熱・冷却するために多くの時間が必要になる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、熱盤表面の加圧力の分布を一定の範囲内に収めることができるとともに、加熱・冷却に要する時間を短縮することができるプレス機構及びこれを備えた接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、加圧機構により所定の荷重が付与される台座部と、加熱手段及び冷却手段を備え、前記台座部に付与された荷重が加圧力として作用する熱盤部と、を有するプレス機構であって、前記熱盤部には、前記加熱手段を導くために使用する加熱用穴部と、前記冷却手段を導くために使用する冷却用穴部と、を含む複数の穴部が形成され、前記複数の穴部を構成する全ての前記穴部が前記熱盤部の厚み方向に沿った同じ位置で、かつ前記熱盤部の厚み方向に対して直交する方向に並んで設けられており、前記熱盤部を厚み方向に切断したときの前記穴部の断面積が全て同じ面積であり、かつ前記熱盤部の厚み方向に対して直交する方向に隣接する前記穴部同士の中心間距離が同じ距離であることを特徴とする。
【０００７】
この場合、複数の穴部は、加熱用穴部および冷却用穴部の他に、ダミーとなる空洞の穴部を有することが好ましい。
【０００８】
この場合、前記複数の穴部は、全て円穴であり、前記熱盤部の厚み方向に対して直交する方向に隣接する前記穴部同士の中心間距離をＸ、前記熱盤部の厚みをＴ、前記複数の穴部の直径をＤとした場合に、
（Ｔ−２×Ｄ）≧Ｘ ………（式１）
を具備することが好ましい。
【０００９】
この場合、前記加熱手段は、ヒータであり、前記冷却手段は、冷却水であり、前記加熱用穴部は、前記ヒータを通すための穴部であり、前記冷却用穴部は、前記冷却水を流すための穴部であることが好ましい。
【００１０】
本発明は、上記プレス機構のいずれかを備え、前記プレス機構による熱圧着により貼り合せ用基材同士を接合する接合装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱盤表面の加圧力の分布を一定の範囲内に収めることができるとともに、加熱・冷却に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の各実施形態に係る接合装置の各熱盤部が初期状態（非重ね合わせ状態）となるときの構成図である。
【図２】本発明の各実施形態に係る接合装置の各熱盤部が重ね合わされたときの構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る接合装置の各熱盤部の正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る接合装置の各熱盤部に作用する加圧力の伝達のメカニズムを示した説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る接合装置の各熱盤部の正面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る接合装置の各熱盤部に作用する加圧力の伝達のメカニズムを示した説明図である。
【図７】比較例１の応力状態を示す説明図である。
【図８】比較例２の応力状態を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施例の応力状態を示す説明図である。
【図１０】比較例１、比較例２及び本発明の一実施例の応力状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
先ず、本発明の第１実施形態にプレス機構及びこれを備えた接合装置について、図面を参照して説明する。以下の実施形態では、本発明のプレス機構を備えた接合装置として説明する。
【００１４】
本実施形態の接合装置は、貼り合せ用基材同士を熱圧着により接合させる装置であり、本発明のプレス機構が用いられている。なお、貼り合せ用基材は、貼り合せ前の基板であり、ウエハや集合基板の他に、個片化された子基板も含まれる。本実施形態の接合装置にて複数の貼り合せ用基材を貼り合せ、複合基板を作製する。複合基板を作製するための貼り合せ用基材は、異種でも同種でもよい。作製された複合基板は電子機器の部品として用いられる。
【００１５】
図１及び図２に示すように、接合装置２０は、筐体２２を備えている。筐体２２の内部には、上下方向に沿って複数の熱盤部４０が並んで配置されている。各熱盤部４０の間には接合対象物である複数の貼り合せ用基材が配置されている。筐体２２の底部には、加圧機構２４が配置されている。加圧機構２４は、一例として、上下方向に伸縮可能な油圧式のピストンロッド２４Ａが適用される。なお、加圧機構２４は、図示しない制御部により駆動制御される。
【００１６】
加圧機構２４には、下側台座部２６が接続されている。下側台座部２６の上面には、複数の支持部２８が設けられている。このため、加圧機構２４であるピストンロッド２４Ａが上下方向に伸縮すると、下側台座部２６及び複数の支持部２８が上下方向に移動する。
【００１７】
また、筐体２２の上部には、上側台座部３０が固定されている。上側台座部３０の下面には、複数の支持部３２が設けられている。なお、下側台座部２６の支持部２８と上側台座部３０の支持部３２との間で、上下方向に積まれた複数（例えば、５段）の熱盤部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅが所定の加圧力で挟持される構造になっている。以下、熱盤部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅを総称して熱盤部４０という。
【００１８】
筐体２２の内部には、上下方向に沿って複数の熱盤部４０が並んで配置されている。本実施形態の接合装置１０は、５つの熱盤部４０が筐体２２の内部に設けられており、多段積層貼合装置として機能する。
【００１９】
図２に示すように、本実施形態の接合装置２０では、５段の熱盤部４０が全て圧接した状態になることにより、４つの真空チャンバ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄが形成され、各真空チャンバ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄにおいて貼り合せ用基材の接合処理が実行される。なお、真空チャンバ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄを総称して真空チャンバ６２という。
【００２０】
図３に示すように、熱盤部４０Ｂには、熱源部４４と、冷却部４６と、が設けられている。これにより、熱源部４４によって熱盤部４０Ｂを加熱し、あるいは冷却部４６によって熱盤部４０Ｂを冷却することができる。
【００２１】
熱源部４４としては、例えば、ヒータが適用される。また、冷却部４６としては、冷却水路を流れる冷却水が適用される。
【００２２】
熱盤部４０Ｂには、熱源部４４を導くために使用する複数の加熱用穴部４８と、冷却部４６を導くために使用する冷却用穴部５０と、を含む複数の穴部５２が設けられている。加熱用穴部４８及び冷却用穴部５０は、熱盤部４０全体に埋設されている。
【００２３】
加熱用穴部４８としては、ヒータを通すための円形断面の穴部５２（円穴）である。また、冷却用穴部５０としては、冷却水を流すための円形断面の穴部５２（円穴）である。
【００２４】
複数の穴部５２を構成する全ての穴部５２が熱盤部４０の厚み方向（図３中矢印Ｙ方向と定義する）に沿った同じ位置で、かつ熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向（図３中矢印Ｘ方向と定義する）に並んで設けられている。
【００２５】
なお、「熱盤部４０の厚み方向に沿った同じ位置」としては、例えば、全ての穴部５２が熱盤部４０の肉厚方向の中心部が該当する。
【００２６】
また、複数の穴部を構成する全ての穴部の熱盤部４０の厚み方向に切断した断面積が全て同じ面積であり、かつ熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向に隣接する穴部同士の中心間距離（ピッチと定義する）が同じ距離になるように設定されている。穴部同士の中心間距離が同じ距離に設定される領域は、熱盤部４０の全領域である必要はなく、貼り合せ用基材に加圧力を作用させる領域であればよい。
【００２７】
複数の穴部の全てが円穴である場合には、全ての円穴の直径が同じ寸法になる。
【００２８】
なお、第１実施形態では、熱盤部４０に設けられた複数の穴部の全てが加熱用穴部あるいは冷却用穴部として使用される構成である。これにより、熱盤部４０の加熱力及び冷却力そのものを増加させることができる。
【００２９】
次に、本実施形態の接合装置２０の動作について説明する。
【００３０】
（各熱盤部の重ね合わせ）
図１及び図２に示すように、制御部により加圧機構２４が駆動制御されて、ピストンロッド２４Ａが上方向に向って伸びる。これにより、下側台座部２６と下側台座部２６に設けられた複数の支持部２８がピストンロッド２４Ａに押されるようにして上方向に向って移動する。
【００３１】
ピストンロッド２４Ａが所定の距離だけ上方向に伸びていくと、下側台座部２６に設けられた支持部２８の先端部が第１段目の熱盤部４０Ａに接触し第１段目の熱盤部４０Ａは、複数の支持部２８により上方向に押され、上方向に移動する。
【００３２】
第１段目の熱盤部４０Ａが下側台座部２６及び支持部２８と共に上方向に移動すると、第１段目の熱盤部４０Ａは、第２段目の熱盤部４０Ｂに接近する。
【００３３】
そして、下側台座部２６及び支持部２８が上方向にさらに移動すると、第１段目の熱盤部４０Ａ及び第２段目の熱盤部４０Ｂが一体となって上方向に移動し、やがて第２段目の熱盤部４０Ｂは、第３段目の熱盤部４０Ｃに接近する。
【００３４】
下側台座部２６及び支持部２８が上方向にさらに移動すると、第１段目の熱盤部４０Ａ、第２段目の熱盤部４０Ｂ及び第３段目の熱盤部４０Ｃが一体となって上方向に移動し、やがて第３段目の熱盤部４０Ｃは、第４段目の熱盤部４０Ｄに接近する。
【００３５】
下側台座部２６及び支持部２８が上方向にさらに移動すると、第１段目の熱盤部４０Ａ、第２段目の熱盤部４０Ｂ、第３段目の熱盤部４０Ｃ及び第４段目の熱盤部４０Ｄが一体となって上方向に移動し、やがて第４段目の熱盤部４０Ｄは、第５段目の熱盤部４０Ｅに接近する。
【００３６】
下側台座部２６及び支持部２８が上方向にさらに移動すると、第１段目の熱盤部４０Ａ、第２段目の熱盤部４０Ｂ、第３段目の熱盤部４０Ｃ、第４段目の熱盤部４０Ｄ及び第５段目の熱盤部４０Ｅが一体となって上方向に移動し、やがて第５段目の熱盤部４０Ｅは、上側台座部３０に設けられた複数の支持部３２の先端部に接近する。これにより、第５段目の熱盤部４０Ｅから支持部３２に付与された加圧力は、上側台座部３０に伝達される。
【００３７】
以上のようにして、５段の熱盤部４０が上下方向に所定の加圧力で積層され、５段の熱盤部４０が上側台座部３０の複数の支持部３２と下側台座部２６の複数の支持部２８との間に挟持された構造になる。
【００３８】
ここで、図２に示すように、上下方向に隣接する熱盤部同士が所定の加圧力で圧接すると、熱盤部同士の間に真空チャンバ６２が形成される。すなわち、第１段目の熱盤部４０Ａと第２段目の熱盤部４０Ｂとの間には、第１の真空チャンバ６２Ａが形成される。また、第２段目の熱盤部４０Ｂと第３段目の熱盤部４０Ｃとの間には、第２の真空チャンバ６２Ｂが形成される。第３段目の熱盤部４０Ｃと第４段目の熱盤部４０Ｄとの間には、第３の真空チャンバ６２Ｃが形成される。第４段目の熱盤部４０Ｄと第５段目の熱盤部４０Ｅとの間には、第４の真空チャンバ６２Ｄが形成される。
【００３９】
なお、積層処理の完了段階では、真空チャンバ６２は密閉空間となっているだけであり、真空引きされていない。このため、真空チャンバ６２は、真空状態になっていない。
【００４０】
（真空引き）
次に、制御部により真空ポンプが駆動制御され、各真空チャンバ６２が真空状態になる。これにより、全ての真空チャンバ６２の真空引きが実行される。
【００４１】
（加熱・加圧処理）
次に、各熱盤部４０により加熱処理が実行される。各熱盤部４０には、ヒータなどの熱源部４４が内蔵されているため、制御部で熱源部４４を駆動することにより、加熱処理が可能になる。熱盤部４０の加熱処理は、略同時に実行される。なお、熱盤部２６は温度調節器により２８０℃〜３００℃に温度設定される。
【００４２】
また同時に、上下方向に隣接する熱盤部４０が加圧力を受けることで、熱盤部４０の間に配置された貼り合せ用基材同士が所定の加圧力で圧接される。また、貼り合せ用基材の圧接処理は、真空チャンバの内部で実行されるため、ゴミや粉塵が浸入しないクリーンな環境で実行できる。この結果、貼り合せ用基材により作製された複合基板の電気的特性を高品質に維持することができる。
【００４３】
なお、貼り合せ用基材の接合処理は、４つの真空チャンバ６２で略同時に実行される。これにより、４つの真空チャンバ６２において、貼り合せ用基材の接合処理が略同時に実行される。
【００４４】
（真空チャンバの冷却）
貼り合せ用基材同士の圧接が終了した後、貼り合せ用基材を冷却する。このとき、真空チャンバ６２の真空度を所定値に維持した状態で冷却する。貼り合せ用基材の冷却は、各熱盤部４０の内部に配置された冷却部４６である冷却水路に冷却水を流すことにより、実行される。
【００４５】
（真空解除）
次に、真空チャンバ６２の真空状態を解除するために大気を入れ、全ての真空チャンバ６２が大気開放される。
【００４６】
（各熱盤部の下降）
次に、各熱盤部４０が下降する。この下降処理では、制御部により制御された加圧機構が下方向に移動する。これにより、第１段目の熱盤部４０Ａが下方向に移動するため、他の熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅも下方向に移動する。
【００４７】
具体的には、先ず、第１段目から第５段目までの熱盤部４０が一体として下方向に移動する。そして、第５段目の熱盤部４０Ｅの保持位置に到達すれば、第５段目の熱盤部４０Ｅは、その保持位置で停止する。次に、第１段目から第４段目までの熱盤部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄが一体として下方向に移動する。そして、第４段目の熱盤部４０Ｄの保持位置に到達すれば、第４段目の熱盤部４０Ｄは、その保持位置で停止する。次に、第１段目から第３段目までの熱盤部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが一体として下方向に移動する。そして、第３段目の熱盤部４０Ｃの保持位置に到達すれば、第３段目の熱盤部４０Ｃは、その保持位置で停止する。次に、第１段目と第２段目の熱盤部４０Ａ、４０Ｂが一体として下方向に移動する。そして、第２段目の熱盤部４０Ｂの保持位置に到達すれば、第２段目の熱盤部４０Ｂは、その保持位置で停止する。最後に、第１段目の熱盤部４０Ａが下方向に移動する。そして、第１段目の熱盤部４０Ａの保持位置に到達すれば、第１段目の熱盤部４０Ａは、その保持位置で停止する。なお、加圧機構２４のピストンロッド２４Ａは、初期位置に戻る。
【００４８】
第１実施形態の接合装置２０によれば、例えば、各熱盤部４０の積層処理などにおいては、各熱盤部４０には、他の熱盤部４０から所定の加圧力を受ける。図３に示すように、本実施形態の熱盤部４０には、複数の穴部を構成する全ての穴部５２の断面積が全て同じ面積であり、かつ熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向に隣接する穴部同士の中心間距離が同じ距離である。すなわち、全ての穴部５２の直径が同じ寸法であり、隣接する穴部同士のピッチが全て同じ距離に設定されている。
【００４９】
このため、熱盤部４０に加圧力が作用したときに、その加圧力は熱盤部４０をその厚み方向に伝達して熱盤部表面に到達する。熱盤部表面に到達した合力が、熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向にわたって、所定の範囲内に収まる。換言すれば、熱盤部表面に到達した合力には、熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向にわたって、大きなばらつきが生じない。これにより、熱盤部表面における加圧力分布が一定の範囲内に収まる。この結果、熱盤部表面における加圧力分布のばらつきを一定の範囲内に収めるために、敢えて、熱盤部４０の厚みを厚くする必要が無くなり、熱盤部４０の加熱・冷却に要する時間の増大を防止することができる。
【００５０】
図４は、第１実施形態に係る接合装置の各熱盤部に作用する加圧力の伝達のメカニズムを示した説明図である。図４に示すように、熱盤部４０の下側表面から所定の加圧力Ｆが作用した場合、この加圧力は熱盤部４０の内部を上側に向って伝達する。加圧力Ｆが熱盤部４０の内部を上側に向って伝達していくと、加圧力Ｆの一部は穴部５２に突き当たる。穴部５２は中空であるため、加圧力Ｆは穴部５２を避けるように、穴部５２の周囲を迂回しながら、熱盤部４０の肉の部分を伝達する。このとき、加圧力Ｆが１つの穴部５２に突き当たると、大きく分けて、分力Ｆ１、Ｆ２に分解される。これらの分力Ｆ１、Ｆ２は、穴部５２の周囲を迂回しながら、やがて１つの合力Ｆ３になる。そして、熱盤部４０の上側表面に至る。また、穴部５２に突き当たらない加圧力Ｆは、分力にならず、そのまま加圧力Ｆとして、熱盤部４０の上側表面に至る。これらの加圧力Ｆ３、Ｆは、上方に位置する熱盤部４０に対して作用する。以後、これが繰り返される。
【００５１】
第１実施形態では、加圧力Ｆが分力になって各穴部５２の周囲を迂回して合力になるが、これらの加圧力Ｆ及び合力Ｆ３（＜Ｆ）のばらつきが熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向において一定の範囲に収まることになる。つまり、熱盤部４０の上側表面における合力分布（換言すれば、加圧力分布）が一定の範囲内に収まる。これにより、第１実施形態では、上記した作用効果を奏することができる。
【００５２】
なお、熱盤部４０に上側表面に作用した加圧力が熱盤部４０の内部を下側に伝達して熱盤部４０の下側表面に抜ける場合でも、同様の作用効果がいえ、下側表面における合力分布が一定の範囲内に収まる。
【００５３】
次に、本発明の第２実施形態にプレス機構及びこれを備えた接合装置について、図面を参照して説明する。第２実施形態において、第１実施形態の構成と重複する構成には同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００５４】
図５に示すように、第２実施形態は、熱盤部４０に設けられた複数の穴部５２の中に、加熱用穴部４８あるいは冷却用穴部５０のいずれの用途にも利用しないダミー穴部５４が混在している態様である。ダミー穴部５４は、単なる空洞の穴部になっている。
【００５５】
第２実施形態のように穴部５２同士のピッチを狭くすれば、加熱・冷却用途に使用できる穴が増えるので、熱盤部４０の加熱時間及び冷却時間を短縮することができる。ところが、急速な加熱力あるいは冷却力が求められないような環境では、全ての穴部を加熱用穴部４８あるいは冷却用穴部５０として使用することは、却って電気代などのコストが高くなる。また、冷却は一般的に穴同志を管で繋げて数経路にまとめるが、狭いピッチではそれが困難な場合がある。
【００５６】
そこで、複数の穴部の少なくとも一部を上記ダミー穴部５４とすることにより、必要最小限のヒータ・冷却経路を持ち、かつ熱盤部４０の上側表面及び下側表面における加圧力分布のばらつきを一定の範囲内に収めることができるため、熱盤部４０の厚みを厚くする必要がない。この結果、熱盤部４０の熱容量を小さくすることができ、ダミー穴部５４を混在させた構成でも、熱盤部４０の加熱・冷却に要する時間を短縮することができる。
【００５７】
次に、本発明の第３実施形態にプレス機構及びこれを備えた接合装置について、図面を参照して説明する。第３実施形態において、第１実施形態の構成と重複する構成には同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００５８】
図６に示すように、第３実施形態は、熱盤部４０に設けられた穴部５２のピッチが第１実施形態の穴部５２のピッチよりも狭く設定した構成である。
【００５９】
具体的には、熱盤部４０の厚み方向に対して直交する方向に隣接する穴部同士の中心間距離（ピッチ）をＸ、熱盤部４０の厚みをＴ、複数の穴部の直径をＤとした場合に、
（Ｔ−２×Ｄ）≧Ｘ ………（式１）
を具備するように設定されている。
【００６０】
第３実施形態によれば、図６に示すように、熱盤部４０に設けられた穴部５２のピッチ狭くなるように設定した構成であるため、熱盤部４０の上側表面及び下側表面における加圧力分布を均等なものにすることができる。これにより、熱盤部４０の厚みをさらに薄くすることができるとともに、他の熱盤部４０に対して均等になる加圧力を作用させることができる。
【００６１】
（実験例）
次に、上記した各実施形態の作用効果の根拠なるための実験例を説明する。
【００６２】
本実験では、２つの比較例と、本発明の一実施例と、を３つの態様を比較検討した。比較例１として、熱盤部４０に全く穴部が形成されていない構成のものを用意した。比較例２として、穴部（直径１０ｍｍ）が形成されているものの、隣接する穴部のピッチが３０ｍｍとなる広めのピッチのものを用意した。本発明の一実施例として、穴部（直径１０ｍｍ）が形成されているものの、隣接する穴部のピッチが１５ｍｍとなる狭いピッチのものを採用した。
【００６３】
例えば、比較例２が本発明の第１実施形態に対応する。また、本発明の一実施例が本発明の第３実施形態に対応する。
【００６４】
先ず、比較例１によれば、図７に示すように、下側に位置する熱盤部４０Ａ（図３参照）から順番に上方に持ち上げられて複数の熱盤部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅが次々に積み重ねられていく構成では、下側の熱盤部４０Ａが最も応力が高くなる傾向がある。なお、図７の斜線部分が最も高い応力を示す。
【００６５】
次に、比較例２によれば、隣接する穴部のピッチが３０ｍｍとなる広めのピッチのものであり、図８に示すように、穴部５２と穴部５２との間の部位の応力が最も高くなる。そして、隣接する穴部のピッチが広いため、熱盤部４０の上側表面における加圧力分布のばらつきが大きくなっていた。具体的には、穴部と穴部との間に位置する加圧力が大きくなり、穴部の中心上に位置する加圧力が小さくなる。なお、図８の斜線部分が最も高い応力を示す。
【００６６】
次に、本発明の一実施例によれば、比較例２と比較して、熱盤部４０の上側表面における加圧力分布のばらつきが小さくなり、略均等になった。なお、図９の斜線部分が最も高い応力を示す。
【００６７】
図７乃至図９の応力分布状況をグラフに表すと、図１０になる。図１０に示すように、比較例１では、加圧力のばらつきが小さいが、熱盤部に加熱手段及び冷却手段が存在しないため、熱盤部を加熱・冷却することができない不都合がある。
【００６８】
比較例２では、図１０に示すように、熱盤表面の応力ハ゛ラツキが大きいため、この穴配置のままだと熱盤の厚みを増やして応力の均等化を図る必要がある。
【００６９】
本発明の一実施例では、図１０に示すように、加圧力のばらつきが均等になるため、熱盤部４０の厚みをさらに薄くすることができる。これにより、熱盤部４０の熱容量が小さくなる。この結果、熱盤部４０の加熱時間及び冷却時間を大幅に短縮することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０ プレス機構
１２ 台座部
１４ 支持部
１６ 熱盤部
２０ 接合装置
２４ 加圧機構
２６ 下側台座部（台座部）
２８ 支持部
３０ 上側台座部（台座部）
３２ 支持部
４０Ａ 第１段目の熱盤部（熱盤部）
４０Ｂ 第２段目の熱盤部（熱盤部）
４０Ｃ 第３段目の熱盤部（熱盤部）
４０Ｄ 第４段目の熱盤部（熱盤部）
４０Ｅ 第５段目の熱盤部（熱盤部）
４４ 熱源部
４６ 冷却部
４８ 加熱用穴部（穴部）
５０ 冷却用穴部（穴部）
５２ 穴部
５４ ダミー穴部（穴部）
６２Ａ 真空チャンバ
６２Ｂ 真空チャンバ
６２Ｃ 真空チャンバ
６２Ｄ 真空チャンバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧機構により所定の荷重が付与される台座部と、
加熱手段及び冷却手段を備え、前記台座部に付与された荷重が加圧力として作用する熱盤部と、
を有するプレス機構であって、
前記熱盤部には、前記加熱手段を導くために使用する加熱用穴部と、前記冷却手段を導くために使用する冷却用穴部と、を含む複数の穴部が形成され、
前記複数の穴部を構成する全ての前記穴部が前記熱盤部の厚み方向に沿った同じ位置で、かつ前記熱盤部の厚み方向に対して直交する方向に並んで設けられており、
前記熱盤部を厚み方向に切断したときの前記穴部の断面積が全て同じ面積であり、かつ前記熱盤部の厚み方向に対して直交する方向に隣接する前記穴部同士の中心間距離が同じ距離であることを特徴とするプレス機構。
【請求項２】
複数の穴部は、前記加熱用穴部および前記冷却用穴部の他に、ダミーとなる空洞の穴部を有することを特徴とする請求項１に記載のプレス機構。
【請求項３】
前記複数の穴部は、全て円穴であり、
前記熱盤部の厚み方向に対して直交する方向に隣接する前記穴部同士の中心間距離をＸ、前記熱盤部の厚みをＴ、前記複数の穴部の直径をＤとした場合に、
（Ｔ−２×Ｄ）≧Ｘ ………（式１）
を具備することを特徴とする請求項１に記載のプレス機構。
【請求項４】
前記加熱手段は、ヒータであり、
前記冷却手段は、冷却水であり、
前記加熱用穴部は、前記ヒータを通すための穴部であり、
前記冷却用穴部は、前記冷却水を流すための穴部であることを特徴とする請求項１に記載のプレス機構。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のプレス機構を備え、
前記プレス機構による熱圧着により貼り合せ用基材同士を接合することを特徴とする接合装置。
【請求項１】
加圧機構により所定の荷重が付与される台座部と、
加熱手段及び冷却手段を備え、前記台座部に付与された荷重が加圧力として作用する熱盤部と、
を有するプレス機構であって、
前記熱盤部には、前記加熱手段を導くために使用する加熱用穴部と、前記冷却手段を導くために使用する冷却用穴部と、を含む複数の穴部が形成され、
前記複数の穴部を構成する全ての前記穴部が前記熱盤部の厚み方向に沿った同じ位置で、かつ前記熱盤部の厚み方向に対して直交する方向に並んで設けられており、
前記熱盤部を厚み方向に切断したときの前記穴部の断面積が全て同じ面積であり、かつ前記熱盤部の厚み方向に対して直交する方向に隣接する前記穴部同士の中心間距離が同じ距離であることを特徴とするプレス機構。
【請求項２】
複数の穴部は、前記加熱用穴部および前記冷却用穴部の他に、ダミーとなる空洞の穴部を有することを特徴とする請求項１に記載のプレス機構。
【請求項３】
前記複数の穴部は、全て円穴であり、
前記熱盤部の厚み方向に対して直交する方向に隣接する前記穴部同士の中心間距離をＸ、前記熱盤部の厚みをＴ、前記複数の穴部の直径をＤとした場合に、
（Ｔ−２×Ｄ）≧Ｘ ………（式１）
を具備することを特徴とする請求項１に記載のプレス機構。
【請求項４】
前記加熱手段は、ヒータであり、
前記冷却手段は、冷却水であり、
前記加熱用穴部は、前記ヒータを通すための穴部であり、
前記冷却用穴部は、前記冷却水を流すための穴部であることを特徴とする請求項１に記載のプレス機構。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のプレス機構を備え、
前記プレス機構による熱圧着により貼り合せ用基材同士を接合することを特徴とする接合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７５３０２（Ｐ２０１３−７５３０２Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５６２８（Ｐ２０１１−２１５６２８）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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