シール構造及び接合装置
【課題】高温になる環境において長時間使用した場合でもシール性能が低下することを防止できるシール構造及び接合装置を提供する。
【解決手段】加熱機構を備えた熱盤部４０と、熱盤部４０の側方に位置する枠体部４２と、熱盤部４０と枠体部４２との間に位置して熱盤部４０と枠体部４２との隙間をシールするシール部５２と、を有するシール構造であって、シール部５２は、熱盤部４０又は枠体部４２に形成された溝部４８に配置され、シール部５２には、溝部４８の深さ方向と直角な向きに凹部５４、５６が形成され、シール部５２が熱盤部４０又は枠体部４２に形成された溝部４８に配置された状態で、凹部５４、５６が溝部４８の溝内に位置している。
【解決手段】加熱機構を備えた熱盤部４０と、熱盤部４０の側方に位置する枠体部４２と、熱盤部４０と枠体部４２との間に位置して熱盤部４０と枠体部４２との隙間をシールするシール部５２と、を有するシール構造であって、シール部５２は、熱盤部４０又は枠体部４２に形成された溝部４８に配置され、シール部５２には、溝部４８の深さ方向と直角な向きに凹部５４、５６が形成され、シール部５２が熱盤部４０又は枠体部４２に形成された溝部４８に配置された状態で、凹部５４、５６が溝部４８の溝内に位置している。
【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により接合させる接合装置に用いられるシール構造、及び当該シール構造を備えた接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシール構造として、リング状の本体とリング状のリップとから構成されたリング状のパッキンが使用されている。パッキンの本体が金属フランジに形成された溝に嵌装されており、本体から貫入部方向にリップが突出している。リップが貫入部に接触することで、シールするようになっている（下記特許文献１の図３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４１８６８０号特許公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術のシール材では、形状が複雑になり、かつ高温になると細い部分であるリップに対して熱応力が加わり、リップが破壊され易くなる。この結果、従来のシール構造を高温環境において長時間使用すれば、シール性能が低下するおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、形状がシンプルで、かつ高温環境において長時間使用した場合でもシール性能が低下することを防止できるシール構造及び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、加熱機構を備えた熱盤部と前記熱盤部の側方に位置する枠体部と、前記熱盤部と前記枠体部との間に位置して前記熱盤部と前記枠体部との隙間をシールするシール部と、を有するシール構造であって、前記シール部は、前記熱盤部又は前記枠体部に形成された溝部に配置され、前記シール部には、前記溝部の深さ方向と直角な向きに凹部が形成され、前記シール部が前記熱盤部又は前記枠体部に形成された前記溝部に配置された状態で、前記凹部が前記溝部の溝内に位置していることを特徴とする。
【０００７】
この場合、前記シール部には、前記溝部の内壁面に対して面接触する平面部が形成されていることが好ましい。
【０００８】
この場合、前記凹部は、前記シール部を厚み方向に切断したときの断面視において、Ｖ型になるように形成されていることが好ましい。
【０００９】
この場合、前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されたときに前記シール部の熱膨張に伴う体積増加分が、前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されないときの前記シール部の前記凹部の容積よりも小さくなるように設定されていることが好ましい。
【００１０】
この場合、前記シール部は、フッ素系ゴムで構成されていることが好ましい。
【００１１】
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、加熱機構を備えた熱盤部と、前記台座部に設けられ、前記台座部に付与された荷重を加圧力として前記熱盤部に伝達する支持部と、前記熱盤部の側方に位置する枠体部と、前記熱盤部と前記枠体部との間に位置し、前記熱盤部と前記枠体部との隙間をシールするシール部と、真空源と接続して、隣接する前記熱盤部の間に形成される真空チャンバと、を有し、前記真空チャンバ内で貼り合せ用基材同士を熱圧着させて接合する接合装置であって、前記シール部は、前記熱盤部又は前記枠体部に形成された溝部に配置され、前記シール部には、前記溝部の深さ方向と直角な向きに凹部が形成され、前記シール部が前記熱盤部又は前記枠体部に形成された前記溝部に配置された状態で、前記凹部が前記溝部の溝内に位置していることを特徴とする。
【００１２】
この場合、前記シール部には、前記溝部の内壁面に対して面接触する平面部が形成されていることが好ましい。
【００１３】
この場合、前記凹部は、前記シール部を厚み方向に切断したときの断面視において、Ｖ型になるように形成されていることが好ましい。
【００１４】
この場合、前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されたときに前記シール部の熱膨張に伴う体積増加分が、前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されないときの前記シール部の前記凹部の容積よりも小さくなるように設定されていることが好ましい。
【００１５】
この場合、前記シール部は、フッ素系ゴムで構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高温環境下において長時間使用した場合でも、熱盤部と枠体部との隙間をシールするシール部が熱膨張により破損することがなく、高いシール性能を維持することができる。
【００１７】
また、シール部に平面部が形成されているため、シール部が溝部の内壁面に面接触する。これにより、枠体部が熱盤部に対して相対移動した場合でも、シール部自体が捩れてしまうことを防止できる。
【００１８】
さらに、シール部として既存のＯリングを用いることにより、コストが安価になる。また、既存のＯリングを用いることにより、容易に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一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】本発明の一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】本発明の一実施形態に係る接合装置の熱盤部の側方に配置された枠体部の構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の加工方法を示した断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の変形例１の断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の変形例２の断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の変形例３の断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の変形例４の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態に係るシール構造及び接合装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、本発明の接合装置に、本発明のシール構造が適用された構成を一実施形態として説明する。
【００２１】
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、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板を貼り合せ、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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において基板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。
【００２７】
ここで、熱盤部４０の枠体部４２の構成について説明する。なお、５つの熱盤部４０のうち最下部に位置する第１段目と第２段目の熱盤部４０Ａ、４０Ｂの構成を説明する。なお、他の熱盤部４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅの構成は、基本的に熱盤部４０Ａ、４０Ｂの構成と同様であるため、説明を省略する。
【００２８】
図３に示すように、各熱盤部４０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４０を加熱し、あるいは冷却部４６によって熱盤部４０を冷却することができる。
【００２９】
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、冷却水が流れる冷却水路が適用される。
【００３０】
真空チャンバを形成する各熱盤部４０の外側面４０Ｂａには、枠体部４２が微小な隙間を設けて配置されている。この枠体部４２は、熱盤部４０の側方を囲むように環状に配置されている。
【００３１】
図３に示すように、枠体部４２は環状をしていて、枠体部４２の第１側面４２Ａには、第１溝部４８が環状に形成されている。なお、枠体部４２の第１側面４２Ａは、水平方向（例えば、側面側）に並んで配置されている熱盤部４０Ｂに対向する側面とする。
【００３２】
また、枠体部４２の第２側面４２Ｂには、第２溝部５０が環状に形成されている。なお、枠体部４２の第２側面４２Ｂは、上下方向（例えば、下面側）に並んで配置されている熱盤部４０Ａに対向する側面とする。
【００３３】
枠体部４２の第１側面４２Ａに形成された第１溝部４８には、第１シール部５２が配置されている。枠体部４２は、熱盤部４０の側方を囲むようにして配置されているため、第１シール部５２は、熱盤部４０の側方に沿って環状に配置されている。第１シール部５２は、例えば、耐熱性のあるフッ素系ゴムで構成されている。第１シール部５２は、枠体部４２の内側面側に位置する熱盤部４０Ｂの外側面４０Ｂａと枠体部４２の第１側面４２Ａ（内側面）との隙間をシールする機能を有する。
【００３４】
図３に示すように枠体部４２には、フランジ６８が固定されている。このフランジ６８には、コイルばね７０から所定の弾性力が付与されている。このため、上側に位置する熱盤部４０Ｂが下側に位置する熱盤部４０Ａからの圧力を受けない場合には、コイルばね７０が伸び、枠体部４２が、コイルばね７０からの弾性力を受けて上側に位置する熱盤部４０Ｂの外側面４０Ｂａに対して下方側に相対移動する。一方、例えば、真空チャンバの形成時などにおいて上側に位置する熱盤部４０Ｂが下側に位置する熱盤部４０Ａからの圧力を受けた場合には、コイルばね７０が、下側に位置する熱盤部４０Ａからの圧力によって縮む。これにより、枠体部４２は、上側に位置する熱盤部４０Ｂの外側面４０Ｂａに対して上方側に相対移動し、第１シール部５２を介して摺動する。
【００３５】
図４に示すように、第１シール部５２が第１溝部４８に収容された状態を基準として、第１シール部５２の上側表面及び下側表面には第１溝部４８の深さ方向と直角な向きに凹部５４、５６がそれぞれ形成されている。上側表面の凹部５４と下側表面の凹部５６は、上下対称となる位置に形成されている。なお、図５に示すように、各凹部５４、５６の形状は、第１シール部５２の厚み方向に切断した切断視において、Ｖ型となるように形成されている。
【００３６】
第１シール部５２の上側表面の凹部５４を基準として径方向外側及び径方向内側の領域には、平面部５２Ａ、５２Ｂがそれぞれ形成されている。また、第１シール部５２が第１溝部４８に収容された状態において、各平面部５２Ａ、５２Ｂは、第１溝部４８の内壁面４８Ａの一部に対してそれぞれ面接触している。
【００３７】
第１シール部５２の下側表面の凹部５６を基準として径方向外側及び径方向内側の領域には、平面部５２Ｃ、５２Ｄがそれぞれ形成されている。また、第１シール部５２が第１溝部４８に収容された状態において、各平面部５２Ｃ、５２Ｄは、第１溝部４８の内壁面４８Ｂの一部に対してそれぞれ面接触している。
【００３８】
第１シール部５２の上側表面及び下側表面の凹部５４、５６は、第１シール部５２が第１溝部４８に収容された状態において、凹部５４、５６が第１溝部４８の溝内に位置するように構成されている。
【００３９】
換言すれば、図４及び図５に示すように、第１シール部５２が第１溝部４８に収容された状態において、第１シール部５２の上側表面及び下側表面の径方向内側に位置する平面部５２Ｂ、５２Ｄの少なくとも一部が第１溝部４８の内壁面に対して面接触しているため、凹部５４、５６の少なくとも一部が第１溝部４８の外側に露出せず、第１溝部４８の内部に完全に埋設された状態になっている。
【００４０】
また、図４に示すように、第１シール部５２が第１溝部４８に収容された状態において、第１シール部５２の径方向内側面が第１溝部４８から突出した位置にあり、第１シール部５２が第１溝部４８よりも僅かに出っ張っている。そして、枠体部４２の径方向内側に熱盤部４０が位置している状態では、常温時（例えば、０℃〜３０℃）においても、第１シール部５２の径方向内側の一部分が熱盤部４０の外側面４０Ｂａからの反力を受けて弾性変形している状態になる。これにより、枠体部４２と熱盤部４０との隙間が気密にシールされた状態になる。
【００４１】
ここで、熱盤部４０と枠体部４２との隙間を第１シール部５２でシールした状態において、第１シール部５２が加熱されたときに、第１シール部５２の熱膨張に伴う体積増加分が、熱盤部４０と枠体部４２との隙間を第１シール部５２シールした状態において第１シール部５２が加熱されないときの第１シール部５２の凹部５４、５６の容積よりも小さくなるように設定されている。本実施形態では、２つの凹部５４、５６が形成されているため、各凹部５４、５６の容積の合計が第１シール部５２の前記体積増加分よりも大きくなるように設定されている。
【００４２】
なお、本実施形態では、「体積増加分」とは、加熱時の第１シール部５２の体積から常温時の第１シール部５２の体積を差し引いた第１シール部５２の体積変化量と定義する。
【００４３】
具体的には、常温時においても、第１シール部５２の一部分が熱盤部４０からの反力を受けて弾性変形（例えば、圧縮変形）している。これにより、凹部５４、５６は、熱盤部４０からの反力を受けない状態と比較して、第１シール部５２の形状が僅かに変化し、凹部５４、５６の容積も変化する。すなわち、熱盤部４０からの反力を受けない場合と比較して、凹部５４、５６の容積が僅かに小さくなる。さらに、熱盤部４０の加熱によって熱盤部４０が高温になると、その熱が第１シール部５２に伝達される。そして、第１シール部５２が加熱され、第１シール部５２の全体が所定の熱膨張係数に基づいて熱膨張する。これにより、第１シール部５２の体積が大きくなる。この第１シール部５２の体積増加分が、凹部５４、５６の容積によって吸収される。このように、凹部５４、５６の容積は、第１シール部５２の弾性変形に伴って減少するとともに、減少後の凹部５４、５６の容積によって第１シール部５２の体積増加分を吸収できるように設定されている。
【００４４】
また、図３に示すように、枠体部４２の第２側面４２Ｂにある第２溝部５０には、第２シール部６０が配置されている。枠体部４２は、熱盤部４０の側方を囲むようにして配置されているため、第２シール部６０は、熱盤部４０の外周に沿って配置されている。第２シール部６０は、例えば、耐熱性のあるフッ素系ゴムで構成されている。第２シール部６０は、下面側に位置する熱盤部（図３では符号４０Ａを意味する）と枠体部４２との隙間をシールする機能を有する。
【００４５】
第２シール部６０は、第１シール部５２を９０度回転させた状態で第２溝部５０に収容されている。第２シール部６０は、枠体部４２の下側表面と下方に位置する熱盤部４０の上側表面との隙間をシールする機能を有している。
【００４６】
第２シール部６０には、第１シール部５２と同様に、２つの凹部６４、６６がそれぞれ形成されている。なお、第２シール部６０の形状・特徴は第１シール部５２の形状・特徴と同じであるため、第２シール部６０の形状・特徴の説明を省略する。
【００４７】
なお、第１シール部５２及び第２シール部６０は、枠体部側に形成された溝部に収容された構成を示したが、これに限られず、熱盤部４０側に形成された溝部に収容されてもよい。ただし、熱盤部４０には、熱源が配置されているため、各シール部５２、６０の熱膨張による体積増加分を小さくし各シール部５２、６０の破損を効果的に抑制するためには、熱盤部４０側ではなく、枠体部側の溝部に収容されていることが好ましい。
【００４８】
次に、本実施形態の接合装置２０の動作について説明する。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
（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。なお、熱盤部４０は温度調節器により２８０℃〜３００℃に温度設定される。
【００６１】
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。
【００６２】
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、基板の接合処理が略同時に実行される。
【００６３】
（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、真空チャンバ６２の真空度を所定値に維持した状態で貼り合せ用基材を冷却する。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。
【００６４】
（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。
【００６５】
（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。
【００６６】
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。
【００６７】
本実施形態の接合装置２０によれば、例えば、加熱・加圧処理において、熱盤部４０が熱源部４４により加熱される。熱盤部４０が加熱されると、枠体部４２に伝熱する。熱盤部４０と枠体部４２との間には、第１シール部５２及び第２シール部６０が介在しているため、熱盤部４０の熱は、第１シール部５２及び第２シール部６０に伝わる。
【００６８】
ここで、第１シール部５２に伝熱すると、第１シール部５２が加熱される。これにより、第１シール部４２は、所定の熱膨張係数に基づいて熱膨張する。換言すれば、第１シール部５２の体積が熱膨張により増加する。このため、第１シール部５２に凹部５４、５６が形成されていなければ、第１シール部５２から熱盤部４０Ｂに対して体積膨張そのままの熱応力が加わることになるが熱盤は剛体のため、第1シール部５２側がその応力で破損に至る。
【００６９】
ところで、図４に示すように第１シール部５２には凹部５４、５６が形成されているため、第１シール部５２の熱膨張に伴う体積増加分が凹部５４、５６の容積によって吸収される。このため、第１シール部５２の熱盤部４０Ｂとの接触部位にある潰し量Ｌ（図４の破線部分）が、熱膨張によって大きく増加することがなくなる。換言すれば、第１シール部５２から熱盤部４０Ｂに対して作用する圧力が、大きく増加することを抑制できる。これにより、熱盤部４０Ｂの加熱時においても、第１シール部５２が熱膨張による応力によって破損することを防止できる。この結果、高温時においても、第１シール部５２のシール性能が低下することを防止でき、高いシール性を維持した真空引きが可能になる。
【００７０】
また、凹部５４、５６が、第１シール部５２の厚み方向に沿って切断した断面視においてＶ型に形成されているため、底部が鋭角になっている。これにより、第１シール部５２が熱膨張したときに凹部５４、５６が変形し易くなるため、第１シール部５２の体積増加分が凹部５４、５６に確実に吸収される。
【００７１】
また、凹部５４、５６が第１シール部５２の上下対称の位置に形成されているため、第１シール部５２の加工が容易になる。なお、各シール部５２、６０の加工方法については、後述する。
【００７２】
さらに、上述したように、枠体部４２が熱盤部４０Ｂに対して相対移動（摺動）するが、第１シール部５２には第１溝部４８の内壁面に対して面接触するための平面部５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄが形成されているため、枠体部４２の熱盤部４０Ｂに対する相対移動時に第１シール部５２が捻れることを防止できる。この結果、第１シール部５２の捩れに伴う破損を防止できる。
【００７３】
なお、上記した第１シール部５２の作用効果は、第２シール部６０においても同様のことが言える。これにより、高温や捩れにより第２シール部６０が破損することがなく、枠体部４２と熱盤部４０との間で高いシール性を確保することができる。
【００７４】
次に、各シール部５２、６０の加工方法について説明する。
【００７５】
図６に示すように、市販されているＯリング７２を用いて、上側表面の一部及び下側表面の一部を切削により平面加工する。そして、Ｏリング７２の上側表面及び下側表面に形成された平面部７２Ａ、７２Ｂに対して切削によりＶ溝加工する。これにより、複数の凹部５４、５６が形成された第１シール部５２を得る。なお、第２シール部６０も同様に加工し、９０度反転させればよい。市販のＯリング７２が必ずしも必須のものではないが、Ｏリング７２を用いることにより、安価にて市販されているものを容易に入手できるため、便利である。
【００７６】
なお、各シール部５２、６０は、切削による加工方法に限定されるものではなく、例えば、型を作り、型による成形により製造してもよい。型を用いた成形では、凹部に曲面を形成することができるため、凹部の形状にバリエーションを持たせることが可能になる。
【００７７】
なお、上記実施形態では、各シール部５２、６０には、凹部５４、５６として２つのＶ型の溝が形成された構成を例示したが、これに限られるものではない。
【００７８】
例えば、図７に示すように、Ｖ型の溝７６が複数並んで形成されたシール部７４でもよい。
【００７９】
また、図８に示すように、シール部の厚み方向に切断した断面視にて、角形状となる凹部８０が形成されたシール部７８を用いてもよい。
【００８０】
また、図９に示すように、Ｖ型の溝８４付きの、平面部が形成されていないシール部８２を用いてもよい。
【００８１】
さらに、図１０に示すように、凹部８８が片側のみで、かつシールの中心部（芯）まで切削して形成されたシール部８６も有効である。このシール部８６は、高温時の熱膨張によるシール先端応力を緩和するので、さらに破損しにくい構造である。また真空チャンバ内の真空引き時は、減圧差によって大気の圧力を受け、凹部８８が開く方向になるため、熱盤部と枠体部とのシール性能は維持される。
【符号の説明】
【００８２】
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）
４２ 枠体部
４８ 第１溝部（溝部）
５０ 第２溝部（溝部）
５２ 第１シール部（シール部）
５２Ａ 平面部
５２Ｂ 平面部
５２Ｃ 平面部
５２Ｄ 平面部
５４ 凹部
５６ 凹部
６０ 第２シール部（シール部）
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
６４ 凹部
６６ 凹部
【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により接合させる接合装置に用いられるシール構造、及び当該シール構造を備えた接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシール構造として、リング状の本体とリング状のリップとから構成されたリング状のパッキンが使用されている。パッキンの本体が金属フランジに形成された溝に嵌装されており、本体から貫入部方向にリップが突出している。リップが貫入部に接触することで、シールするようになっている（下記特許文献１の図３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４１８６８０号特許公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術のシール材では、形状が複雑になり、かつ高温になると細い部分であるリップに対して熱応力が加わり、リップが破壊され易くなる。この結果、従来のシール構造を高温環境において長時間使用すれば、シール性能が低下するおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、形状がシンプルで、かつ高温環境において長時間使用した場合でもシール性能が低下することを防止できるシール構造及び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、加熱機構を備えた熱盤部と前記熱盤部の側方に位置する枠体部と、前記熱盤部と前記枠体部との間に位置して前記熱盤部と前記枠体部との隙間をシールするシール部と、を有するシール構造であって、前記シール部は、前記熱盤部又は前記枠体部に形成された溝部に配置され、前記シール部には、前記溝部の深さ方向と直角な向きに凹部が形成され、前記シール部が前記熱盤部又は前記枠体部に形成された前記溝部に配置された状態で、前記凹部が前記溝部の溝内に位置していることを特徴とする。
【０００７】
この場合、前記シール部には、前記溝部の内壁面に対して面接触する平面部が形成されていることが好ましい。
【０００８】
この場合、前記凹部は、前記シール部を厚み方向に切断したときの断面視において、Ｖ型になるように形成されていることが好ましい。
【０００９】
この場合、前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されたときに前記シール部の熱膨張に伴う体積増加分が、前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されないときの前記シール部の前記凹部の容積よりも小さくなるように設定されていることが好ましい。
【００１０】
この場合、前記シール部は、フッ素系ゴムで構成されていることが好ましい。
【００１１】
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、加熱機構を備えた熱盤部と、前記台座部に設けられ、前記台座部に付与された荷重を加圧力として前記熱盤部に伝達する支持部と、前記熱盤部の側方に位置する枠体部と、前記熱盤部と前記枠体部との間に位置し、前記熱盤部と前記枠体部との隙間をシールするシール部と、真空源と接続して、隣接する前記熱盤部の間に形成される真空チャンバと、を有し、前記真空チャンバ内で貼り合せ用基材同士を熱圧着させて接合する接合装置であって、前記シール部は、前記熱盤部又は前記枠体部に形成された溝部に配置され、前記シール部には、前記溝部の深さ方向と直角な向きに凹部が形成され、前記シール部が前記熱盤部又は前記枠体部に形成された前記溝部に配置された状態で、前記凹部が前記溝部の溝内に位置していることを特徴とする。
【００１２】
この場合、前記シール部には、前記溝部の内壁面に対して面接触する平面部が形成されていることが好ましい。
【００１３】
この場合、前記凹部は、前記シール部を厚み方向に切断したときの断面視において、Ｖ型になるように形成されていることが好ましい。
【００１４】
この場合、前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されたときに前記シール部の熱膨張に伴う体積増加分が、前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されないときの前記シール部の前記凹部の容積よりも小さくなるように設定されていることが好ましい。
【００１５】
この場合、前記シール部は、フッ素系ゴムで構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高温環境下において長時間使用した場合でも、熱盤部と枠体部との隙間をシールするシール部が熱膨張により破損することがなく、高いシール性能を維持することができる。
【００１７】
また、シール部に平面部が形成されているため、シール部が溝部の内壁面に面接触する。これにより、枠体部が熱盤部に対して相対移動した場合でも、シール部自体が捩れてしまうことを防止できる。
【００１８】
さらに、シール部として既存のＯリングを用いることにより、コストが安価になる。また、既存のＯリングを用いることにより、容易に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一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】本発明の一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】本発明の一実施形態に係る接合装置の熱盤部の側方に配置された枠体部の構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の加工方法を示した断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の変形例１の断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の変形例２の断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の変形例３の断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る接合装置に用いられたシール部の変形例４の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態に係るシール構造及び接合装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、本発明の接合装置に、本発明のシール構造が適用された構成を一実施形態として説明する。
【００２１】
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、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板を貼り合せ、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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において基板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。
【００２７】
ここで、熱盤部４０の枠体部４２の構成について説明する。なお、５つの熱盤部４０のうち最下部に位置する第１段目と第２段目の熱盤部４０Ａ、４０Ｂの構成を説明する。なお、他の熱盤部４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅの構成は、基本的に熱盤部４０Ａ、４０Ｂの構成と同様であるため、説明を省略する。
【００２８】
図３に示すように、各熱盤部４０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４０を加熱し、あるいは冷却部４６によって熱盤部４０を冷却することができる。
【００２９】
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、冷却水が流れる冷却水路が適用される。
【００３０】
真空チャンバを形成する各熱盤部４０の外側面４０Ｂａには、枠体部４２が微小な隙間を設けて配置されている。この枠体部４２は、熱盤部４０の側方を囲むように環状に配置されている。
【００３１】
図３に示すように、枠体部４２は環状をしていて、枠体部４２の第１側面４２Ａには、第１溝部４８が環状に形成されている。なお、枠体部４２の第１側面４２Ａは、水平方向（例えば、側面側）に並んで配置されている熱盤部４０Ｂに対向する側面とする。
【００３２】
また、枠体部４２の第２側面４２Ｂには、第２溝部５０が環状に形成されている。なお、枠体部４２の第２側面４２Ｂは、上下方向（例えば、下面側）に並んで配置されている熱盤部４０Ａに対向する側面とする。
【００３３】
枠体部４２の第１側面４２Ａに形成された第１溝部４８には、第１シール部５２が配置されている。枠体部４２は、熱盤部４０の側方を囲むようにして配置されているため、第１シール部５２は、熱盤部４０の側方に沿って環状に配置されている。第１シール部５２は、例えば、耐熱性のあるフッ素系ゴムで構成されている。第１シール部５２は、枠体部４２の内側面側に位置する熱盤部４０Ｂの外側面４０Ｂａと枠体部４２の第１側面４２Ａ（内側面）との隙間をシールする機能を有する。
【００３４】
図３に示すように枠体部４２には、フランジ６８が固定されている。このフランジ６８には、コイルばね７０から所定の弾性力が付与されている。このため、上側に位置する熱盤部４０Ｂが下側に位置する熱盤部４０Ａからの圧力を受けない場合には、コイルばね７０が伸び、枠体部４２が、コイルばね７０からの弾性力を受けて上側に位置する熱盤部４０Ｂの外側面４０Ｂａに対して下方側に相対移動する。一方、例えば、真空チャンバの形成時などにおいて上側に位置する熱盤部４０Ｂが下側に位置する熱盤部４０Ａからの圧力を受けた場合には、コイルばね７０が、下側に位置する熱盤部４０Ａからの圧力によって縮む。これにより、枠体部４２は、上側に位置する熱盤部４０Ｂの外側面４０Ｂａに対して上方側に相対移動し、第１シール部５２を介して摺動する。
【００３５】
図４に示すように、第１シール部５２が第１溝部４８に収容された状態を基準として、第１シール部５２の上側表面及び下側表面には第１溝部４８の深さ方向と直角な向きに凹部５４、５６がそれぞれ形成されている。上側表面の凹部５４と下側表面の凹部５６は、上下対称となる位置に形成されている。なお、図５に示すように、各凹部５４、５６の形状は、第１シール部５２の厚み方向に切断した切断視において、Ｖ型となるように形成されている。
【００３６】
第１シール部５２の上側表面の凹部５４を基準として径方向外側及び径方向内側の領域には、平面部５２Ａ、５２Ｂがそれぞれ形成されている。また、第１シール部５２が第１溝部４８に収容された状態において、各平面部５２Ａ、５２Ｂは、第１溝部４８の内壁面４８Ａの一部に対してそれぞれ面接触している。
【００３７】
第１シール部５２の下側表面の凹部５６を基準として径方向外側及び径方向内側の領域には、平面部５２Ｃ、５２Ｄがそれぞれ形成されている。また、第１シール部５２が第１溝部４８に収容された状態において、各平面部５２Ｃ、５２Ｄは、第１溝部４８の内壁面４８Ｂの一部に対してそれぞれ面接触している。
【００３８】
第１シール部５２の上側表面及び下側表面の凹部５４、５６は、第１シール部５２が第１溝部４８に収容された状態において、凹部５４、５６が第１溝部４８の溝内に位置するように構成されている。
【００３９】
換言すれば、図４及び図５に示すように、第１シール部５２が第１溝部４８に収容された状態において、第１シール部５２の上側表面及び下側表面の径方向内側に位置する平面部５２Ｂ、５２Ｄの少なくとも一部が第１溝部４８の内壁面に対して面接触しているため、凹部５４、５６の少なくとも一部が第１溝部４８の外側に露出せず、第１溝部４８の内部に完全に埋設された状態になっている。
【００４０】
また、図４に示すように、第１シール部５２が第１溝部４８に収容された状態において、第１シール部５２の径方向内側面が第１溝部４８から突出した位置にあり、第１シール部５２が第１溝部４８よりも僅かに出っ張っている。そして、枠体部４２の径方向内側に熱盤部４０が位置している状態では、常温時（例えば、０℃〜３０℃）においても、第１シール部５２の径方向内側の一部分が熱盤部４０の外側面４０Ｂａからの反力を受けて弾性変形している状態になる。これにより、枠体部４２と熱盤部４０との隙間が気密にシールされた状態になる。
【００４１】
ここで、熱盤部４０と枠体部４２との隙間を第１シール部５２でシールした状態において、第１シール部５２が加熱されたときに、第１シール部５２の熱膨張に伴う体積増加分が、熱盤部４０と枠体部４２との隙間を第１シール部５２シールした状態において第１シール部５２が加熱されないときの第１シール部５２の凹部５４、５６の容積よりも小さくなるように設定されている。本実施形態では、２つの凹部５４、５６が形成されているため、各凹部５４、５６の容積の合計が第１シール部５２の前記体積増加分よりも大きくなるように設定されている。
【００４２】
なお、本実施形態では、「体積増加分」とは、加熱時の第１シール部５２の体積から常温時の第１シール部５２の体積を差し引いた第１シール部５２の体積変化量と定義する。
【００４３】
具体的には、常温時においても、第１シール部５２の一部分が熱盤部４０からの反力を受けて弾性変形（例えば、圧縮変形）している。これにより、凹部５４、５６は、熱盤部４０からの反力を受けない状態と比較して、第１シール部５２の形状が僅かに変化し、凹部５４、５６の容積も変化する。すなわち、熱盤部４０からの反力を受けない場合と比較して、凹部５４、５６の容積が僅かに小さくなる。さらに、熱盤部４０の加熱によって熱盤部４０が高温になると、その熱が第１シール部５２に伝達される。そして、第１シール部５２が加熱され、第１シール部５２の全体が所定の熱膨張係数に基づいて熱膨張する。これにより、第１シール部５２の体積が大きくなる。この第１シール部５２の体積増加分が、凹部５４、５６の容積によって吸収される。このように、凹部５４、５６の容積は、第１シール部５２の弾性変形に伴って減少するとともに、減少後の凹部５４、５６の容積によって第１シール部５２の体積増加分を吸収できるように設定されている。
【００４４】
また、図３に示すように、枠体部４２の第２側面４２Ｂにある第２溝部５０には、第２シール部６０が配置されている。枠体部４２は、熱盤部４０の側方を囲むようにして配置されているため、第２シール部６０は、熱盤部４０の外周に沿って配置されている。第２シール部６０は、例えば、耐熱性のあるフッ素系ゴムで構成されている。第２シール部６０は、下面側に位置する熱盤部（図３では符号４０Ａを意味する）と枠体部４２との隙間をシールする機能を有する。
【００４５】
第２シール部６０は、第１シール部５２を９０度回転させた状態で第２溝部５０に収容されている。第２シール部６０は、枠体部４２の下側表面と下方に位置する熱盤部４０の上側表面との隙間をシールする機能を有している。
【００４６】
第２シール部６０には、第１シール部５２と同様に、２つの凹部６４、６６がそれぞれ形成されている。なお、第２シール部６０の形状・特徴は第１シール部５２の形状・特徴と同じであるため、第２シール部６０の形状・特徴の説明を省略する。
【００４７】
なお、第１シール部５２及び第２シール部６０は、枠体部側に形成された溝部に収容された構成を示したが、これに限られず、熱盤部４０側に形成された溝部に収容されてもよい。ただし、熱盤部４０には、熱源が配置されているため、各シール部５２、６０の熱膨張による体積増加分を小さくし各シール部５２、６０の破損を効果的に抑制するためには、熱盤部４０側ではなく、枠体部側の溝部に収容されていることが好ましい。
【００４８】
次に、本実施形態の接合装置２０の動作について説明する。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
（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。なお、熱盤部４０は温度調節器により２８０℃〜３００℃に温度設定される。
【００６１】
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。
【００６２】
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、基板の接合処理が略同時に実行される。
【００６３】
（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、真空チャンバ６２の真空度を所定値に維持した状態で貼り合せ用基材を冷却する。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。
【００６４】
（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。
【００６５】
（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。
【００６６】
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。
【００６７】
本実施形態の接合装置２０によれば、例えば、加熱・加圧処理において、熱盤部４０が熱源部４４により加熱される。熱盤部４０が加熱されると、枠体部４２に伝熱する。熱盤部４０と枠体部４２との間には、第１シール部５２及び第２シール部６０が介在しているため、熱盤部４０の熱は、第１シール部５２及び第２シール部６０に伝わる。
【００６８】
ここで、第１シール部５２に伝熱すると、第１シール部５２が加熱される。これにより、第１シール部４２は、所定の熱膨張係数に基づいて熱膨張する。換言すれば、第１シール部５２の体積が熱膨張により増加する。このため、第１シール部５２に凹部５４、５６が形成されていなければ、第１シール部５２から熱盤部４０Ｂに対して体積膨張そのままの熱応力が加わることになるが熱盤は剛体のため、第1シール部５２側がその応力で破損に至る。
【００６９】
ところで、図４に示すように第１シール部５２には凹部５４、５６が形成されているため、第１シール部５２の熱膨張に伴う体積増加分が凹部５４、５６の容積によって吸収される。このため、第１シール部５２の熱盤部４０Ｂとの接触部位にある潰し量Ｌ（図４の破線部分）が、熱膨張によって大きく増加することがなくなる。換言すれば、第１シール部５２から熱盤部４０Ｂに対して作用する圧力が、大きく増加することを抑制できる。これにより、熱盤部４０Ｂの加熱時においても、第１シール部５２が熱膨張による応力によって破損することを防止できる。この結果、高温時においても、第１シール部５２のシール性能が低下することを防止でき、高いシール性を維持した真空引きが可能になる。
【００７０】
また、凹部５４、５６が、第１シール部５２の厚み方向に沿って切断した断面視においてＶ型に形成されているため、底部が鋭角になっている。これにより、第１シール部５２が熱膨張したときに凹部５４、５６が変形し易くなるため、第１シール部５２の体積増加分が凹部５４、５６に確実に吸収される。
【００７１】
また、凹部５４、５６が第１シール部５２の上下対称の位置に形成されているため、第１シール部５２の加工が容易になる。なお、各シール部５２、６０の加工方法については、後述する。
【００７２】
さらに、上述したように、枠体部４２が熱盤部４０Ｂに対して相対移動（摺動）するが、第１シール部５２には第１溝部４８の内壁面に対して面接触するための平面部５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄが形成されているため、枠体部４２の熱盤部４０Ｂに対する相対移動時に第１シール部５２が捻れることを防止できる。この結果、第１シール部５２の捩れに伴う破損を防止できる。
【００７３】
なお、上記した第１シール部５２の作用効果は、第２シール部６０においても同様のことが言える。これにより、高温や捩れにより第２シール部６０が破損することがなく、枠体部４２と熱盤部４０との間で高いシール性を確保することができる。
【００７４】
次に、各シール部５２、６０の加工方法について説明する。
【００７５】
図６に示すように、市販されているＯリング７２を用いて、上側表面の一部及び下側表面の一部を切削により平面加工する。そして、Ｏリング７２の上側表面及び下側表面に形成された平面部７２Ａ、７２Ｂに対して切削によりＶ溝加工する。これにより、複数の凹部５４、５６が形成された第１シール部５２を得る。なお、第２シール部６０も同様に加工し、９０度反転させればよい。市販のＯリング７２が必ずしも必須のものではないが、Ｏリング７２を用いることにより、安価にて市販されているものを容易に入手できるため、便利である。
【００７６】
なお、各シール部５２、６０は、切削による加工方法に限定されるものではなく、例えば、型を作り、型による成形により製造してもよい。型を用いた成形では、凹部に曲面を形成することができるため、凹部の形状にバリエーションを持たせることが可能になる。
【００７７】
なお、上記実施形態では、各シール部５２、６０には、凹部５４、５６として２つのＶ型の溝が形成された構成を例示したが、これに限られるものではない。
【００７８】
例えば、図７に示すように、Ｖ型の溝７６が複数並んで形成されたシール部７４でもよい。
【００７９】
また、図８に示すように、シール部の厚み方向に切断した断面視にて、角形状となる凹部８０が形成されたシール部７８を用いてもよい。
【００８０】
また、図９に示すように、Ｖ型の溝８４付きの、平面部が形成されていないシール部８２を用いてもよい。
【００８１】
さらに、図１０に示すように、凹部８８が片側のみで、かつシールの中心部（芯）まで切削して形成されたシール部８６も有効である。このシール部８６は、高温時の熱膨張によるシール先端応力を緩和するので、さらに破損しにくい構造である。また真空チャンバ内の真空引き時は、減圧差によって大気の圧力を受け、凹部８８が開く方向になるため、熱盤部と枠体部とのシール性能は維持される。
【符号の説明】
【００８２】
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）
４２ 枠体部
４８ 第１溝部（溝部）
５０ 第２溝部（溝部）
５２ 第１シール部（シール部）
５２Ａ 平面部
５２Ｂ 平面部
５２Ｃ 平面部
５２Ｄ 平面部
５４ 凹部
５６ 凹部
６０ 第２シール部（シール部）
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
６４ 凹部
６６ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱機構を備えた熱盤部と
前記熱盤部の側方に位置する枠体部と、
前記熱盤部と前記枠体部との間に位置して前記熱盤部と前記枠体部との隙間をシールするシール部と、
を有するシール構造であって、
前記シール部は、前記熱盤部又は前記枠体部に形成された溝部に配置され、
前記シール部には、前記溝部の深さ方向と直角な向きに凹部が形成され、
前記シール部が前記熱盤部又は前記枠体部に形成された前記溝部に配置された状態で、前記凹部が前記溝部の溝内に位置していることを特徴とするシール構造。
【請求項２】
前記シール部には、前記溝部の内壁面に対して面接触する平面部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
【請求項３】
前記凹部は、前記シール部を厚み方向に切断したときの断面視において、Ｖ型になるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
【請求項４】
前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されたときに前記シール部の熱膨張に伴う体積増加分が、前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されないときの前記シール部の前記凹部の容積よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
【請求項５】
前記シール部は、フッ素系ゴムで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
【請求項６】
加圧機構により所定の荷重が付与される台座部と、
加熱機構を備えた熱盤部と、
前記台座部に設けられ、前記台座部に付与された荷重を加圧力として前記熱盤部に伝達する支持部と、
前記熱盤部の側方に位置する枠体部と、
前記熱盤部と前記枠体部との間に位置し、前記熱盤部と前記枠体部との隙間をシールするシール部と、
真空源と接続して、隣接する前記熱盤部の間に形成される真空チャンバと、
を有し、
前記真空チャンバ内で貼り合せ用基材同士を熱圧着させて接合する接合装置であって、
前記シール部は、前記熱盤部又は前記枠体部に形成された溝部に配置され、
前記シール部には、前記溝部の深さ方向と直角な向きに凹部が形成され、
前記シール部が前記熱盤部又は前記枠体部に形成された前記溝部に配置された状態で、前記凹部が前記溝部の溝内に位置していることを特徴とする接合装置。
【請求項７】
前記シール部には、前記溝部の内壁面に対して面接触する平面部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の接合装置。
【請求項８】
前記凹部は、前記シール部を厚み方向に切断したときの断面視において、Ｖ型になるように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の接合装置。
【請求項９】
前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されたときに前記シール部の熱膨張に伴う体積増加分が、前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されないときの前記シール部の前記凹部の容積よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項６に記載の接合装置。
【請求項１０】
前記シール部は、フッ素系ゴムで構成されていることを特徴とする請求項６に記載の接合装置。
【請求項１】
加熱機構を備えた熱盤部と
前記熱盤部の側方に位置する枠体部と、
前記熱盤部と前記枠体部との間に位置して前記熱盤部と前記枠体部との隙間をシールするシール部と、
を有するシール構造であって、
前記シール部は、前記熱盤部又は前記枠体部に形成された溝部に配置され、
前記シール部には、前記溝部の深さ方向と直角な向きに凹部が形成され、
前記シール部が前記熱盤部又は前記枠体部に形成された前記溝部に配置された状態で、前記凹部が前記溝部の溝内に位置していることを特徴とするシール構造。
【請求項２】
前記シール部には、前記溝部の内壁面に対して面接触する平面部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
【請求項３】
前記凹部は、前記シール部を厚み方向に切断したときの断面視において、Ｖ型になるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
【請求項４】
前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されたときに前記シール部の熱膨張に伴う体積増加分が、前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されないときの前記シール部の前記凹部の容積よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
【請求項５】
前記シール部は、フッ素系ゴムで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
【請求項６】
加圧機構により所定の荷重が付与される台座部と、
加熱機構を備えた熱盤部と、
前記台座部に設けられ、前記台座部に付与された荷重を加圧力として前記熱盤部に伝達する支持部と、
前記熱盤部の側方に位置する枠体部と、
前記熱盤部と前記枠体部との間に位置し、前記熱盤部と前記枠体部との隙間をシールするシール部と、
真空源と接続して、隣接する前記熱盤部の間に形成される真空チャンバと、
を有し、
前記真空チャンバ内で貼り合せ用基材同士を熱圧着させて接合する接合装置であって、
前記シール部は、前記熱盤部又は前記枠体部に形成された溝部に配置され、
前記シール部には、前記溝部の深さ方向と直角な向きに凹部が形成され、
前記シール部が前記熱盤部又は前記枠体部に形成された前記溝部に配置された状態で、前記凹部が前記溝部の溝内に位置していることを特徴とする接合装置。
【請求項７】
前記シール部には、前記溝部の内壁面に対して面接触する平面部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の接合装置。
【請求項８】
前記凹部は、前記シール部を厚み方向に切断したときの断面視において、Ｖ型になるように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の接合装置。
【請求項９】
前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されたときに前記シール部の熱膨張に伴う体積増加分が、前記熱盤部と前記枠体部との隙間を前記シール部でシールした状態において前記シール部が加熱されないときの前記シール部の前記凹部の容積よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項６に記載の接合装置。
【請求項１０】
前記シール部は、フッ素系ゴムで構成されていることを特徴とする請求項６に記載の接合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−７１２９７（Ｐ２０１３−７１２９７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１１６２（Ｐ２０１１−２１１１６２）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【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２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【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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