接合装置及び接合方法
【課題】簡易な構成で、シール部の寿命の低下を防止し、ひいては装置の稼働率の低下を防止できる接合装置及び接合方法を提供する。
【解決手段】加圧機構１４と、加圧機構１４からの加圧力の作用方向に複数配置され内部に熱源を有する熱盤部２６と、熱盤部２６の側方に設けられた枠体３０と、加圧力の作用方向に隣接する熱盤部同士が相互に積み重なることにより当該熱盤部間に形成された真空チャンバＣと、を有し、真空チャンバＣ内で貼り合せ用基材同士を熱盤部２６により熱圧着させて接合する接合装置１０であって、熱盤部２６と枠体３０との間に設けられ真空チャンバＣを気密に封止するシール部３４と、枠体３０に設けられ枠体３０及びシール部３４を冷却するための枠体冷却部３８と、を有することを特徴とする。
【解決手段】加圧機構１４と、加圧機構１４からの加圧力の作用方向に複数配置され内部に熱源を有する熱盤部２６と、熱盤部２６の側方に設けられた枠体３０と、加圧力の作用方向に隣接する熱盤部同士が相互に積み重なることにより当該熱盤部間に形成された真空チャンバＣと、を有し、真空チャンバＣ内で貼り合せ用基材同士を熱盤部２６により熱圧着させて接合する接合装置１０であって、熱盤部２６と枠体３０との間に設けられ真空チャンバＣを気密に封止するシール部３４と、枠体３０に設けられ枠体３０及びシール部３４を冷却するための枠体冷却部３８と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、板状または箔状の貼り合せ用基材を熱圧着により接合させる接合装置及び接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、上・下治具を結合させるためのシリンダと隔室内で所定のプレス加工を行なうシリンダとを別のものとし、上・下治具の結合は突合密着、即ち水平面接合により行ない、上・下治具の結合によって形成される隔室内の真空引きを行なうと共に、高真空下で上治具をこれと密着する下治具と共に降下させることにより、所定のプレス加工を行なうようにしたプレス装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記プレス装置によれば、上・下治具の結合によって形成される隔室内を容易に高真空とすることができ、摺動面のパッキンシール溝部分を精密な高圧縮寸法に狭めてもシール用グリスが逃げたり、シールパッキンの損耗や変形等を生じることもなく、隔室内を迅速に高真空度に上げて製品中の完全脱気を行なうことができ、例えば高真空下での低圧プレス加工も可能である、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−９６１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シールパッキンが高温にさらされるため、設定温度によってはシールパッキンの製品寿命が低下する。このため、シールパッキンの頻繁な交換が必要になり、プレス装置の稼働率が低下する問題がある。また、シールパッキンの頻繁な交換に伴い、プレス装置のランニングコストが高くなる問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構成で、シール部の寿命の低下を防止し、ひいては装置の稼働率の低下を防止できる接合装置及び接合方法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】
【０００７】
第１の発明は、加圧機構と、前記加圧機構からの加圧力の作用方向に複数配置され、内部に熱源を有する熱盤部と、前記熱盤部の側方に設けられた枠体と、前記加圧力の作用方向に隣接する前記熱盤部同士が相互に積み重なることにより当該熱盤部間に形成された真空チャンバと、を有し、前記真空チャンバ内で貼り合せ用基材同士を前記熱盤部により熱圧着させて接合する接合装置であって、前記熱盤部と前記枠体との間に設けられ、前記真空チャンバを気密に封止するシール部と、前記枠体に設けられ、当該枠体及び前記シール部を冷却するための枠体冷却部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この場合、前記枠体は、第１辺部と、第１辺部に対向する第２辺部と、第１辺部の一方の端部と第２辺部の一方の端部とを接続する第３辺部と、第１辺部の他方の端部と第２辺部の他方の端部とを接続する第４辺部とにより枠状に構成され、前記枠体冷却部は、前記第１辺部の中央部に設けられた複数の冷却水流入部と、前記第２辺部の中央部に設けられた複数の冷却水流出部と、前記第１辺部から前記第３辺部を経由して前記第２辺部に至り一方の前記冷却水流入部と一方の前記冷却水流出部とを接続する第１冷却水路と、前記第１辺部から前記第４辺部を経由して前記第２辺部に至り他方の前記冷却水流入部と他方の前記冷却水流出部とを接続する第２冷却水路と、を有することが好ましい。
【０００９】
この場合、前記熱盤部は、第１の辺と、前記第１の辺に対向する第２の辺と、前記熱盤部を冷却するための熱盤冷却部と、を有し、前記熱盤冷却部は、前記第１の辺の中央部に設けられた複数の冷却水流入部と、前記第１の辺の両端部に設けられた複数の冷却水流出部と、前記第１の辺と前記第２の辺との間を往復しながら一方の前記冷却水流入部と一方の前記冷却水流出部とを接続する第１冷却水路と、前記第１の辺と前記第２の辺との間を往復しながら他方の前記冷却水流入部と他方の前記冷却水流出部とを接続する第２冷却水路と、を有することが好ましい。
【００１０】
この場合、前記枠体に設けられ、前記枠体の温度を検出するための温度検出部と、前記枠体冷却部に対し冷却水を流入、または流入を停止する開閉弁と、前記温度検出部により前記枠体の温度が第１の温度以上であることが検出された場合に、前記開閉弁を開いて前記枠体冷却部へ冷却水を流入し、前記温度検出部により前記枠体の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度以下であることが検出された場合に、前記開閉弁を閉じて前記枠体冷却部への冷却水の流入を停止する制御部と、を有することが好ましい。
【００１１】
第２の発明は、真空チャンバ内で貼り合せ用基材同士を加熱加圧して接合する接合方法であって、前記貼り合せ用基材同士の外側の両主面に熱源を有する熱盤部を配置し、前記貼り合せ用基材および前記熱盤部の側方を囲むように枠体を配置し、前記熱盤部と前記枠体の間にシール部を設けることにより、前記貼り合せ用基材の周囲に密閉空間を形成するステップと、前記密閉空間を真空引きすることにより真空チャンバを形成するステップと、前記枠体及び前記シール部を冷却するとともに、前記熱盤部により前記貼り合せ用基材を加熱加圧するステップと、を備えたことを特徴とする接合方法である。
【００１２】
この場合、前記真空チャンバ内で前記貼り合せ用基材同士を加熱加圧した後、前記熱盤部を冷却するとともに、前記枠体を冷却するステップを備えたことが好ましい。
【００１３】
この場合、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いる際に前記枠体の温度を検出し、前記枠体の温度が第１の温度以上であることが検出された場合に、前記枠体及び前記シール部の冷却を開始し、前記枠体の温度が第２の温度以下であることが検出された場合に、前記枠体及び前記シール部の冷却を停止することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な構成で、シール部の寿命の低下を防止し、ひいては装置の稼働率の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る接合装置の熱盤部が重ね合わされる前の状態を示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る接合装置の熱盤部が重ね合わされた後の状態を示す構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る接合装置の熱盤部の構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る接合装置の熱盤部を保持する枠体の構成図である。
【図５】図４のＹ１−Ｙ２矢視面である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る接合装置の真空チャンバを形成する熱盤部の熱収縮を示した説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る接合装置の熱盤部を保持する枠体の構成図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る接合装置の熱盤部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１実施形態に係る接合装置及び接合方法について、図面を参照して説明する。
【００１７】
（接合装置）
接合装置について説明する。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。
【００１８】
図１に示すように、接合装置１０は、筐体１２を備えている。筐体１２の内部には、上下方向に沿って複数の熱盤部２６が並んで配置されている。各熱盤部２６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１２の底部には、加圧機構１４が配置されている。加圧機構１４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１６が適用される。なお、加圧機構１４は、図示しない制御部により駆動制御される。
【００１９】
加圧機構１４のピストンロッド１６の先端部には、下側台座部１８が接続されている。このため、加圧機構１４であるピストンロッド１６が上下方向に伸縮すると、下側台座部１８が上下方向に移動する。
【００２０】
下側台座部１８には、熱盤部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ、２６Ｅ（適宜、「熱盤部２６」と称する）に対して加圧力を付与する複数の支柱部材２０が取り付けられている。
【００２１】
また、筐体１２の上部には、上側台座部２２が固定されている。上側台座部２２には、熱盤部２６に対して加圧力を付与する複数の支柱部材２４が取り付けられている。なお、下側台座部１８の支柱部材２０と上側台座部２２の支柱部材２４との間で、上下方向に積まれた複数の熱盤部２６が所定の加圧力で挟持される構造になっている。
【００２２】
図３に示すように、熱盤部２６は、第１の辺２７ａと、第１の辺２７ａに対向する第２の辺２７ｂと、第１の辺２７ａの一方の端部と第の２辺２７ｂの一方の端部とを接続する第３の辺２７ｃと、第１の辺２７ａの他方の端部と第２の辺２７ｂの他方の端部とを接続する第４の辺２７ｄと、を有している。
【００２３】
熱盤部２６には、熱盤冷却部２８が設けられている。熱盤冷却部２８は、熱盤部２６の第１の辺２７ａの一方の端部に設けられ冷却水を熱盤部２６の内部に導くための冷却水流入部２８ａと、熱盤部２６の第１の辺２７ａの他方の端部に設けられ冷却水を熱盤部２６の外部に排出するための冷却水流出部２８ｂと、熱盤部２６の内部に設けられ第１の辺２７ａと第２の辺２７ｂとの間を何度も往復するように方形波状に延びるとともに冷却水流入部２８ａと冷却水流出部２８ｂを接続する冷却水路２８ｃと、で構成されている。これにより、冷却水流入部２８ａから流入した冷却水が、冷却水路２８ｃを流れて、冷却水流出部２８ｂから外部に流出していくことにより、熱盤部２６が冷却される。
【００２４】
熱盤部２６に対する冷却水の流出入は、制御部３２（図４参照）により制御される。すなわち、制御部３２は、開閉弁３９を開閉制御することにより、熱盤部２６に対する冷却水の流出入が制御される。
【００２５】
熱盤部２６の側方には、枠体３０が設けられている。図４に示すように、枠体３０は、第１辺部３１ａと、第１辺部３１ａに対向する第２辺部３１ｂと、第１辺部３１ａの一方の端部と第２辺部３１ｂの一方の端部とを接続する第３辺部３１ｃと、第１辺部３１ａの他方の端部と第２辺部３１ｂの他方の端部とを接続する第４辺部３１ｄと、で囲まれて形成されている。枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、熱盤部２６の側方に摺動可能に隣接している。
【００２６】
熱盤部２６と枠体３０は、炭素鋼などの同じ材質で構成されている。
【００２７】
図５に示すように、貼り合せ用基材の両主面側に熱盤部２６が配置されている。熱盤部２６の側方には、熱盤部２６を囲むように枠体３０が設けられている。枠体３０の側面と下面には、シール溝３４Ａが形成されている。シール溝３４Ａには、シール部３４が埋め込まれている。シール部３４として、例えば、フッ素ゴムなどで構成されている。枠体３０は、圧縮ばね３５により下方に付勢される。枠体３０には、枠体冷却部３８が設けられている。なお、枠体冷却部３８の詳細は、後述する。
【００２８】
上下方向に沿って隣接する熱盤部２６が加圧力を受けて、貼り合せ用基材Ｘ、Ｙを圧接する際に、上側の熱盤部２６Ｃと、上側の熱盤部２６Ｃの枠体３０と、シール部３４と、下側の熱盤部２６Ｂとで囲まれた領域に、真空チャンバＣが形成される。
【００２９】
このように、複数の熱盤部２６を備えた接合装置１０では、複数の熱盤部２６が全て積重ねられた状態になることにより、複数の真空チャンバＣが形成され、各真空チャンバＣにおいて熱盤部２６によって貼り合せ用基材同士Ｘ、Ｙの接合処理が実行される。なお、貼り合せ用基材Ｘ、Ｙは、貼り合せ用治具Ｓ、Ｔで挟まれた状態で接合される。
【００３０】
各熱盤部２６には、連通路２９が形成されている。このため、各熱盤部２６でそれぞれ区画形成される複数の真空チャンバＣが連通路２９を介して連通した構成になる。これにより、全ての真空チャンバＣは、全体として一つの真空空間を構成することになる。
【００３１】
なお、連通路２９には、真空ポンプ（図示省略）が接続されており、真空ポンプの作動により各真空チャンバＣが真空状態となる。なお、真空ポンプは、制御部３２により駆動制御される。
【００３２】
図４に示すように、枠体３０の内部には、枠体冷却部３８が設けられている。枠体冷却部３８は、枠体３０の第１辺部３１ａの略中央に設けられ、冷却水を枠体３０の内部に導くための冷却水流入部３８ａと、枠体３０の第１辺部３１ａの略中央に設けられ冷却水を枠体３０の外部に排出するための冷却水流出部３８ｂと、各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの内部に設けられ冷却水流入部３８ａと冷却水流出部３８ｂとを接続するとともに冷却水を流すための冷却水路３８ｃと、で構成されている。これにより、冷却水流入部３８ａから枠体３０の内部に流入した冷却水が枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの順に冷却水路３８ｃを流れて枠体３０の内部を一巡し、冷却水流出部３８ｂから枠体３０の外部に流出することにより、枠体３０が冷却される。
【００３３】
枠体３０には、枠体３０の温度を検出するための温度検出器４０が設けられている。温度検出器４０で検出された枠体３０の温度は、検出信号として制御部３２に出力される。制御部３２は、温度検出器４０からの検出信号を受けて、枠体３０の現在の温度を特定する。
【００３４】
なお、温度検出器４０として、例えば、熱電対が用いられる。
【００３５】
制御部３２は、開閉バルブ３９を制御し、開閉バルブ３９を介して枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに対する冷却水の流出入を制御する。これにより、制御部３２は、枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの内部へ冷却水を流入させたり、あるいは枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの内部に対する冷却水の流入を停止させることが可能になる。
【００３６】
制御部３２は、ＲＯＭ（図示省略）を備えている。ＲＯＭには、枠体３０の温度と冷却水の流入との関係を示すデータが格納されている。このデータにより、制御部３２は、例えば、枠体３０の温度が２００℃以上となる場合に、開閉バルブを開いて枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄへの冷却水の流入を開始し、枠体３０の温度が１５０℃以下となる場合に、開閉バルブを閉じて枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄへの冷却水の流入を停止する。
【００３７】
なお、上記２００℃及び１５０℃は、一例であり、これらの温度に限られるものではない。シール部３４の材質や種類によって任意に調整することができる。
【００３８】
次に、接合装置１０による貼り合せ用基材同士の接合処理について概説する。接合処理は、以下の各処理を有する。
【００３９】
（熱盤部の重ね合わせ）
図２に示すように、加圧機構１４により筐体１２内の各熱盤部２６が上昇し、積み重ねられる。複数の熱盤部２６が全て積み重ねられることにより、複数の真空チャンバＣが形成される。
【００４０】
（真空引き）
制御部３２により真空ポンプが駆動制御され、真空引きにより各真空チャンバＣが真空状態になる。各真空チャンバＣは連通した状態となっているので、全体として一つの真空空間を構成することになる。
【００４１】
（加熱・加圧処理）
次に、各熱盤部２６により加熱処理が実行される。各熱盤部２６には、ヒータが内蔵されているため、制御部３２でヒータ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２６が加圧力を受けることで、熱盤部２６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Ｃ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】
ここで、加熱・加圧処理において貼り合せ用基材同士を圧接している際には、枠体３０の温度が以下のように制御されている。例えば、枠体３０の温度は、常時、温度検出器４０によって検出され、その検出結果が制御部３２（図４参照）に出力される。これにより、制御部３２は、枠体３０の現在の温度を特定する。
【００４４】
そして、枠体３０の温度が２００℃以上になる場合には、制御部３２（図４参照）が開閉バルブを開ける。これにより、冷却水が枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄへ流入する。この結果、枠体３０が冷却され、温度が下がる。
【００４５】
一方、枠体３０の温度が１５０℃以下になる場合には、制御部３２が開閉弁３９を閉じる。これにより、枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄへの冷却水の流入が停止する。この結果、枠体３０に対する冷却効果が薄れ、熱盤部２６からの熱が伝達されて、枠体３０の温度が上昇する。
【００４６】
以上のように、加熱・加圧処理において貼り合せ用基材同士を圧接している際には、枠体３０の温度が１５０℃以上２００℃以下となるように制御されている。
【００４７】
なお、貼り合せ用基材の圧接処理は、各真空チャンバＣ内で同時に実行される。
【００４８】
（真空チャンバの冷却処理）
貼り合せ用基材同士の圧接が終了した後、真空チャンバＣの内部を冷却する。このとき、真空チャンバＣの真空度を所定値に維持した状態で冷却する。真空チャンバＣの冷却は、熱盤部２６の内部の冷却水路２８ｃに冷却水を流すことにより、熱盤部２６を冷却して行われる。
【００４９】
（真空解除）
次に、真空チャンバＣの温度が所定の温度まで下がれば、真空チャンバＣ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Ｃが大気開放される。
【００５０】
次に、本発明の第１実施形態の接合装置及び接合方法の作用・効果について説明する。
【００５１】
図５に示すように、枠体３０に冷却水路３８ｃを設けたことにより枠体３０を冷却することができる。枠体３０を冷却することにより、枠体３０のシール溝３４Ａ（図５参照）に取り付けられているシール部３４を冷却することができる。このため、熱盤部２６が加熱されている場合でも、シール部３４の温度を一定以上の温度にならないように制御することができ、高温を原因としたシール部３４の寿命低下を防止できる。この結果、シール部３４の交換回数が減り、接合装置１０の稼働率を上げることができる。
【００５２】
また、シール部３４の温度を下げるように制御するため、高温耐用の高価なシール部が不要になり、接合装置１０のランニングコストを下げることができる。
【００５３】
特に、加熱・加圧処理において貼り合せ用基材同士を圧接している際には、枠体３０の温度が１５０℃以上２００℃以下となるように制御されている。これにより、シール部３４の耐熱温度によらず、プレス温度条件を設定できるため、プレス条件の幅を広げることができる。これにより、対象とする貼り合せ用基材の適用範囲を広げることができる。
【００５４】
次に、本発明の第２実施形態の接合装置及び接合方法について説明する。なお、第１実施形態の接合装置の構成と重複する構成については、同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００５５】
第２実施形態の接合装置及び接合方法では、真空チャンバの冷却処理において、貼り合せ用基材同士の加熱・加圧が終了した後、熱盤部２６を冷却すると同時に、枠体３０も冷却する。冷却温度については、熱盤部２６と同じ温度となるように枠体３０を冷却する。
【００５６】
（課題と解決策）
図６に示すように、２８０℃〜３００℃に加熱した熱盤部２６を冷却水により３０℃程度の常温まで急冷する場合、加熱により膨張していた熱盤部２６は図中矢印方向に急速に収縮する。一方、枠体３０を冷却しなければ、枠体３０は高温（２００℃〜２６０℃）を維持し収縮しない。そのため、熱盤部２６と枠体３０の隙間が広がり、シール部３４の気密に支障をきたすことになる。それによって、例えば、１００Ｐａ〜５００Ｐａを維持していた真空チャンバＣの真空度が１０、０００Ｐａ程度まで劣化する課題がある。
【００５７】
上記課題を解決するため、熱盤部２６の冷却と同時に枠体３０の冷却を行うことにより、熱盤部２６と枠体３０との隙間の広がりを抑制できるため、冷却時において真空チャンバＣの真空度の劣化を阻止することができる。
【００５８】
なお、熱盤部２６及び枠体３０の冷却方法は、第１実施形態の接合装置１０及び接合方法による方法と同じ方法であるため、説明を省略する。
【００５９】
冷却時に常温まで真空度を保つ目的は、貼り合せ用基材によっては５０℃〜６０℃以上で酸化するものがあるため、貼り合せ用基材の温度が下がるまで真空度を維持しなければならないためである。
【００６０】
第２実施形態の接合装置及び接合方法によれば、熱盤部２６の冷却時において、真空チャンバＣの真空度の劣化を防ぐことができ、酸化防止などの目的で冷却完了時まで高い真空度を維持しなければならない貼り合せ用基材に対しても、本実施形態の接合装置１０で処理することができる。
【００６１】
次に、本発明の第３実施形態の接合装置について説明する。なお、第１実施形態の接合装置の構成と重複する構成については、同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００６２】
第３実施形態の接合装置では、枠体３０に設けられている枠体冷却部３８及び熱盤部２６に設けられている熱盤冷却部２８の構成に工夫が施されている。
【００６３】
図７に示すように、枠体冷却部３８は、枠体３０の第１辺部３１ａの中央部に設けられた２個の冷却水流入部３８ａ１、３８ａ２と、第１辺部３１ａに対向する第２辺部３１ｂの中央部に設けられた２個の冷却水流出部３８ｂ１、３８ｂ２と、第１辺部３１ａから第３辺部３１ｃを経由して第２辺部３１ｂに至り一方の冷却水流入部３８ａ１と一方の冷却水流出部３８ｂ１とを接続する第１冷却水路３８ｃ１と、第１辺部３１ａから第４辺部３１ｄを経由して第２辺部３１ｂに至り他方の冷却水流入部３８ａ２と他方の冷却水流出部３８ｂ２とを接続する第２冷却水路３８ｃ２と、で構成されている。
【００６４】
これにより、枠体３０を冷却する場合には、一方の冷却水流入部３８ａ１から枠体３０の内部に流入した冷却水は、第１辺部３１ａから第３辺部３１ｃを経由して第２辺部３１ｂに至り、一方の冷却水流出部３８ｂ１から枠体３０の外部に流出する。また、他方の冷却水流入部３８ａ２から枠体３０の内部に流入した冷却水は、第１辺部３１ａから第４辺部３１ｄを経由して第２辺部３１ｂに至り、他方の冷却水流出部３８ｂ２から枠体３０の外部に流出する。
【００６５】
第１実施形態（図４参照）の枠体側冷却部の構成と比較して、第３実施形態では、冷却水は、枠体３０内部の冷却水路の約半分の距離だけを流れて外部に排出される。
【００６６】
図８に示すように、熱盤冷却部２８は、熱盤部２６の第１の辺２７ａの中央部に設けられた２個の冷却水流入部２８ａ１、２８ｂ２と、第１の辺２７ａの両端部に設けられた２個の冷却水流出部２８ｂ１、２８ｂ２と、第１の辺２７ａと第２の辺２７ｂとの間を往復しながら一方の冷却水流入部２８ａ１と一方の冷却水流出部２８ｂ１とを接続する第１冷却水路２８ｃ１と、第１の辺２７ａと第２の辺２７ｂとの間を往復しながら他方の冷却水流入部２８ａ２と他方の冷却水流出部２８ｂ２とを接続する第２冷却水路２８ｃ２と、で構成されている。
【００６７】
これにより、熱盤部２６を冷却する場合には、一方の冷却水流入部２８ａ１から熱盤部２６の内部に流入した冷却水は、第１の辺２７ａと第２の辺２７ｂとの間の往復を繰り返しながら第１の辺２７ａの一方の端部側に流れ、一方の冷却水流出部２８ｂ１から熱盤部２６の外部に流出する。また、他方の冷却水流入部２８ａ２から熱盤部２６の内部に流入した冷却水は、第１の辺２７ａと第２の辺２７ｂとの間の往復を繰り返しながら第１の辺２７ａの他方の端部側に流れ、他方の冷却水流出部２８ｂ２から熱盤部２６の外部に流出する。
【００６８】
第１実施形態（図３参照）の熱盤部側冷却部の構成と比較して、第３実施形態では、冷却水は、熱盤部２６内部の冷却水路の約半分の距離だけを流れて外部に排出される。
【００６９】
（課題と解決策）
熱盤部２６を冷却する際、図３に示すような冷却方法であれば、冷却中の熱盤部２６の左右方向の温度差が大きくなってしまう。そうすると、熱盤部２６の左右の収縮率の違いにより、相対的にズレが生じて熱盤部２６と枠体３０との隙間が広がる。
【００７０】
熱盤部２６と同様の理由により、枠体３０の冷却時においても、図４に示す冷却方法であれば、枠体３０の冷却中に、枠体３０の左右方向に温度差が生じ、枠体３０の左右の収縮率の違いにより、真空チャンバＣの真空度が劣化しうる。
【００７１】
そこで、図７に示すように、枠体３０を冷却する場合には、冷却水が、枠体３０の第１辺部３１ａの中央から枠体３０の内部に流入し、反対側になる第２辺部３１ｂの中央から枠体３０の外部に流出するように構成することにより、枠体３０の左右方向（図７矢印Ｘ方向）の温度分布を均一にすることができる。
【００７２】
また、図８に示すように、熱盤部２６を冷却する場合には、冷却水が、熱盤部２６の第１の辺２７ａの中央側から熱盤部２６の内部に流入し、第１の辺２７ａの両端部側から熱盤部２６の外部に流出するように構成することにより、熱盤部２６の左右方向（図８矢印Ｘ方向）の温度分布を均一にすることができる。この冷却方法によれば、熱盤部２６の冷却時において、枠体３０及び熱盤部２６の左右温度差によるズレが原因で発生する真空度劣化を防ぐことができる。これにより、シール部３４の交換回数が減り、接合装置１０の稼働率を上げることができる。
【００７３】
なお、枠体３０及び熱盤部２６の左右方向（図７及び図８矢印Ｘ方向）に関する温度分布の均一化を検討したのは、枠体３０及び熱盤部２６の左右方向の寸法が前後方向（図７及び図８矢印Ｙ方向）に比べて長く、温度差による悪影響が顕著にあらわれるためである。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 接合装置
１４ 加圧機構
２６ 熱盤部
２７ａ 第１の辺
２７ｂ 第２の辺
２７ｃ 第３の辺
２７ｄ 第４の辺
２８ 熱盤冷却部
２８ａ１ 冷却水流入部
２８ａ２ 冷却水流入部
２８ｂ１ 冷却水流出部
２８ｂ２ 冷却水流出部
２８ｃ１ 第１冷却水路
２８ｃ２ 第２冷却水路
３０ 枠体
３１ａ 第１辺部
３１ｂ 第２辺部
３１ｃ 第３辺部
３１ｄ 第４辺部
３２ 制御部
３４ シール部
３８ 枠体冷却部
３８ａ１ 冷却水流入部
３８ａ２ 冷却水流入部
３８ｂ１ 冷却水流出部
３８ｂ２ 冷却水流出部
３８ｃ１ 第１冷却水路
３８ｃ２ 第２冷却水路
３９ 開閉弁
４０ 温度検出器（温度検出部）
Ｘ 貼り合せ用基材
Ｙ 貼り合せ用基材
Ｃ 真空チャンバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、板状または箔状の貼り合せ用基材を熱圧着により接合させる接合装置及び接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、上・下治具を結合させるためのシリンダと隔室内で所定のプレス加工を行なうシリンダとを別のものとし、上・下治具の結合は突合密着、即ち水平面接合により行ない、上・下治具の結合によって形成される隔室内の真空引きを行なうと共に、高真空下で上治具をこれと密着する下治具と共に降下させることにより、所定のプレス加工を行なうようにしたプレス装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記プレス装置によれば、上・下治具の結合によって形成される隔室内を容易に高真空とすることができ、摺動面のパッキンシール溝部分を精密な高圧縮寸法に狭めてもシール用グリスが逃げたり、シールパッキンの損耗や変形等を生じることもなく、隔室内を迅速に高真空度に上げて製品中の完全脱気を行なうことができ、例えば高真空下での低圧プレス加工も可能である、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−９６１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シールパッキンが高温にさらされるため、設定温度によってはシールパッキンの製品寿命が低下する。このため、シールパッキンの頻繁な交換が必要になり、プレス装置の稼働率が低下する問題がある。また、シールパッキンの頻繁な交換に伴い、プレス装置のランニングコストが高くなる問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構成で、シール部の寿命の低下を防止し、ひいては装置の稼働率の低下を防止できる接合装置及び接合方法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】
【０００７】
第１の発明は、加圧機構と、前記加圧機構からの加圧力の作用方向に複数配置され、内部に熱源を有する熱盤部と、前記熱盤部の側方に設けられた枠体と、前記加圧力の作用方向に隣接する前記熱盤部同士が相互に積み重なることにより当該熱盤部間に形成された真空チャンバと、を有し、前記真空チャンバ内で貼り合せ用基材同士を前記熱盤部により熱圧着させて接合する接合装置であって、前記熱盤部と前記枠体との間に設けられ、前記真空チャンバを気密に封止するシール部と、前記枠体に設けられ、当該枠体及び前記シール部を冷却するための枠体冷却部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この場合、前記枠体は、第１辺部と、第１辺部に対向する第２辺部と、第１辺部の一方の端部と第２辺部の一方の端部とを接続する第３辺部と、第１辺部の他方の端部と第２辺部の他方の端部とを接続する第４辺部とにより枠状に構成され、前記枠体冷却部は、前記第１辺部の中央部に設けられた複数の冷却水流入部と、前記第２辺部の中央部に設けられた複数の冷却水流出部と、前記第１辺部から前記第３辺部を経由して前記第２辺部に至り一方の前記冷却水流入部と一方の前記冷却水流出部とを接続する第１冷却水路と、前記第１辺部から前記第４辺部を経由して前記第２辺部に至り他方の前記冷却水流入部と他方の前記冷却水流出部とを接続する第２冷却水路と、を有することが好ましい。
【０００９】
この場合、前記熱盤部は、第１の辺と、前記第１の辺に対向する第２の辺と、前記熱盤部を冷却するための熱盤冷却部と、を有し、前記熱盤冷却部は、前記第１の辺の中央部に設けられた複数の冷却水流入部と、前記第１の辺の両端部に設けられた複数の冷却水流出部と、前記第１の辺と前記第２の辺との間を往復しながら一方の前記冷却水流入部と一方の前記冷却水流出部とを接続する第１冷却水路と、前記第１の辺と前記第２の辺との間を往復しながら他方の前記冷却水流入部と他方の前記冷却水流出部とを接続する第２冷却水路と、を有することが好ましい。
【００１０】
この場合、前記枠体に設けられ、前記枠体の温度を検出するための温度検出部と、前記枠体冷却部に対し冷却水を流入、または流入を停止する開閉弁と、前記温度検出部により前記枠体の温度が第１の温度以上であることが検出された場合に、前記開閉弁を開いて前記枠体冷却部へ冷却水を流入し、前記温度検出部により前記枠体の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度以下であることが検出された場合に、前記開閉弁を閉じて前記枠体冷却部への冷却水の流入を停止する制御部と、を有することが好ましい。
【００１１】
第２の発明は、真空チャンバ内で貼り合せ用基材同士を加熱加圧して接合する接合方法であって、前記貼り合せ用基材同士の外側の両主面に熱源を有する熱盤部を配置し、前記貼り合せ用基材および前記熱盤部の側方を囲むように枠体を配置し、前記熱盤部と前記枠体の間にシール部を設けることにより、前記貼り合せ用基材の周囲に密閉空間を形成するステップと、前記密閉空間を真空引きすることにより真空チャンバを形成するステップと、前記枠体及び前記シール部を冷却するとともに、前記熱盤部により前記貼り合せ用基材を加熱加圧するステップと、を備えたことを特徴とする接合方法である。
【００１２】
この場合、前記真空チャンバ内で前記貼り合せ用基材同士を加熱加圧した後、前記熱盤部を冷却するとともに、前記枠体を冷却するステップを備えたことが好ましい。
【００１３】
この場合、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いる際に前記枠体の温度を検出し、前記枠体の温度が第１の温度以上であることが検出された場合に、前記枠体及び前記シール部の冷却を開始し、前記枠体の温度が第２の温度以下であることが検出された場合に、前記枠体及び前記シール部の冷却を停止することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な構成で、シール部の寿命の低下を防止し、ひいては装置の稼働率の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る接合装置の熱盤部が重ね合わされる前の状態を示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る接合装置の熱盤部が重ね合わされた後の状態を示す構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る接合装置の熱盤部の構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る接合装置の熱盤部を保持する枠体の構成図である。
【図５】図４のＹ１−Ｙ２矢視面である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る接合装置の真空チャンバを形成する熱盤部の熱収縮を示した説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る接合装置の熱盤部を保持する枠体の構成図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る接合装置の熱盤部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１実施形態に係る接合装置及び接合方法について、図面を参照して説明する。
【００１７】
（接合装置）
接合装置について説明する。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。
【００１８】
図１に示すように、接合装置１０は、筐体１２を備えている。筐体１２の内部には、上下方向に沿って複数の熱盤部２６が並んで配置されている。各熱盤部２６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１２の底部には、加圧機構１４が配置されている。加圧機構１４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１６が適用される。なお、加圧機構１４は、図示しない制御部により駆動制御される。
【００１９】
加圧機構１４のピストンロッド１６の先端部には、下側台座部１８が接続されている。このため、加圧機構１４であるピストンロッド１６が上下方向に伸縮すると、下側台座部１８が上下方向に移動する。
【００２０】
下側台座部１８には、熱盤部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ、２６Ｅ（適宜、「熱盤部２６」と称する）に対して加圧力を付与する複数の支柱部材２０が取り付けられている。
【００２１】
また、筐体１２の上部には、上側台座部２２が固定されている。上側台座部２２には、熱盤部２６に対して加圧力を付与する複数の支柱部材２４が取り付けられている。なお、下側台座部１８の支柱部材２０と上側台座部２２の支柱部材２４との間で、上下方向に積まれた複数の熱盤部２６が所定の加圧力で挟持される構造になっている。
【００２２】
図３に示すように、熱盤部２６は、第１の辺２７ａと、第１の辺２７ａに対向する第２の辺２７ｂと、第１の辺２７ａの一方の端部と第の２辺２７ｂの一方の端部とを接続する第３の辺２７ｃと、第１の辺２７ａの他方の端部と第２の辺２７ｂの他方の端部とを接続する第４の辺２７ｄと、を有している。
【００２３】
熱盤部２６には、熱盤冷却部２８が設けられている。熱盤冷却部２８は、熱盤部２６の第１の辺２７ａの一方の端部に設けられ冷却水を熱盤部２６の内部に導くための冷却水流入部２８ａと、熱盤部２６の第１の辺２７ａの他方の端部に設けられ冷却水を熱盤部２６の外部に排出するための冷却水流出部２８ｂと、熱盤部２６の内部に設けられ第１の辺２７ａと第２の辺２７ｂとの間を何度も往復するように方形波状に延びるとともに冷却水流入部２８ａと冷却水流出部２８ｂを接続する冷却水路２８ｃと、で構成されている。これにより、冷却水流入部２８ａから流入した冷却水が、冷却水路２８ｃを流れて、冷却水流出部２８ｂから外部に流出していくことにより、熱盤部２６が冷却される。
【００２４】
熱盤部２６に対する冷却水の流出入は、制御部３２（図４参照）により制御される。すなわち、制御部３２は、開閉弁３９を開閉制御することにより、熱盤部２６に対する冷却水の流出入が制御される。
【００２５】
熱盤部２６の側方には、枠体３０が設けられている。図４に示すように、枠体３０は、第１辺部３１ａと、第１辺部３１ａに対向する第２辺部３１ｂと、第１辺部３１ａの一方の端部と第２辺部３１ｂの一方の端部とを接続する第３辺部３１ｃと、第１辺部３１ａの他方の端部と第２辺部３１ｂの他方の端部とを接続する第４辺部３１ｄと、で囲まれて形成されている。枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、熱盤部２６の側方に摺動可能に隣接している。
【００２６】
熱盤部２６と枠体３０は、炭素鋼などの同じ材質で構成されている。
【００２７】
図５に示すように、貼り合せ用基材の両主面側に熱盤部２６が配置されている。熱盤部２６の側方には、熱盤部２６を囲むように枠体３０が設けられている。枠体３０の側面と下面には、シール溝３４Ａが形成されている。シール溝３４Ａには、シール部３４が埋め込まれている。シール部３４として、例えば、フッ素ゴムなどで構成されている。枠体３０は、圧縮ばね３５により下方に付勢される。枠体３０には、枠体冷却部３８が設けられている。なお、枠体冷却部３８の詳細は、後述する。
【００２８】
上下方向に沿って隣接する熱盤部２６が加圧力を受けて、貼り合せ用基材Ｘ、Ｙを圧接する際に、上側の熱盤部２６Ｃと、上側の熱盤部２６Ｃの枠体３０と、シール部３４と、下側の熱盤部２６Ｂとで囲まれた領域に、真空チャンバＣが形成される。
【００２９】
このように、複数の熱盤部２６を備えた接合装置１０では、複数の熱盤部２６が全て積重ねられた状態になることにより、複数の真空チャンバＣが形成され、各真空チャンバＣにおいて熱盤部２６によって貼り合せ用基材同士Ｘ、Ｙの接合処理が実行される。なお、貼り合せ用基材Ｘ、Ｙは、貼り合せ用治具Ｓ、Ｔで挟まれた状態で接合される。
【００３０】
各熱盤部２６には、連通路２９が形成されている。このため、各熱盤部２６でそれぞれ区画形成される複数の真空チャンバＣが連通路２９を介して連通した構成になる。これにより、全ての真空チャンバＣは、全体として一つの真空空間を構成することになる。
【００３１】
なお、連通路２９には、真空ポンプ（図示省略）が接続されており、真空ポンプの作動により各真空チャンバＣが真空状態となる。なお、真空ポンプは、制御部３２により駆動制御される。
【００３２】
図４に示すように、枠体３０の内部には、枠体冷却部３８が設けられている。枠体冷却部３８は、枠体３０の第１辺部３１ａの略中央に設けられ、冷却水を枠体３０の内部に導くための冷却水流入部３８ａと、枠体３０の第１辺部３１ａの略中央に設けられ冷却水を枠体３０の外部に排出するための冷却水流出部３８ｂと、各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの内部に設けられ冷却水流入部３８ａと冷却水流出部３８ｂとを接続するとともに冷却水を流すための冷却水路３８ｃと、で構成されている。これにより、冷却水流入部３８ａから枠体３０の内部に流入した冷却水が枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの順に冷却水路３８ｃを流れて枠体３０の内部を一巡し、冷却水流出部３８ｂから枠体３０の外部に流出することにより、枠体３０が冷却される。
【００３３】
枠体３０には、枠体３０の温度を検出するための温度検出器４０が設けられている。温度検出器４０で検出された枠体３０の温度は、検出信号として制御部３２に出力される。制御部３２は、温度検出器４０からの検出信号を受けて、枠体３０の現在の温度を特定する。
【００３４】
なお、温度検出器４０として、例えば、熱電対が用いられる。
【００３５】
制御部３２は、開閉バルブ３９を制御し、開閉バルブ３９を介して枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに対する冷却水の流出入を制御する。これにより、制御部３２は、枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの内部へ冷却水を流入させたり、あるいは枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの内部に対する冷却水の流入を停止させることが可能になる。
【００３６】
制御部３２は、ＲＯＭ（図示省略）を備えている。ＲＯＭには、枠体３０の温度と冷却水の流入との関係を示すデータが格納されている。このデータにより、制御部３２は、例えば、枠体３０の温度が２００℃以上となる場合に、開閉バルブを開いて枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄへの冷却水の流入を開始し、枠体３０の温度が１５０℃以下となる場合に、開閉バルブを閉じて枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄへの冷却水の流入を停止する。
【００３７】
なお、上記２００℃及び１５０℃は、一例であり、これらの温度に限られるものではない。シール部３４の材質や種類によって任意に調整することができる。
【００３８】
次に、接合装置１０による貼り合せ用基材同士の接合処理について概説する。接合処理は、以下の各処理を有する。
【００３９】
（熱盤部の重ね合わせ）
図２に示すように、加圧機構１４により筐体１２内の各熱盤部２６が上昇し、積み重ねられる。複数の熱盤部２６が全て積み重ねられることにより、複数の真空チャンバＣが形成される。
【００４０】
（真空引き）
制御部３２により真空ポンプが駆動制御され、真空引きにより各真空チャンバＣが真空状態になる。各真空チャンバＣは連通した状態となっているので、全体として一つの真空空間を構成することになる。
【００４１】
（加熱・加圧処理）
次に、各熱盤部２６により加熱処理が実行される。各熱盤部２６には、ヒータが内蔵されているため、制御部３２でヒータ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２６が加圧力を受けることで、熱盤部２６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Ｃ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】
ここで、加熱・加圧処理において貼り合せ用基材同士を圧接している際には、枠体３０の温度が以下のように制御されている。例えば、枠体３０の温度は、常時、温度検出器４０によって検出され、その検出結果が制御部３２（図４参照）に出力される。これにより、制御部３２は、枠体３０の現在の温度を特定する。
【００４４】
そして、枠体３０の温度が２００℃以上になる場合には、制御部３２（図４参照）が開閉バルブを開ける。これにより、冷却水が枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄへ流入する。この結果、枠体３０が冷却され、温度が下がる。
【００４５】
一方、枠体３０の温度が１５０℃以下になる場合には、制御部３２が開閉弁３９を閉じる。これにより、枠体３０の各辺部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄへの冷却水の流入が停止する。この結果、枠体３０に対する冷却効果が薄れ、熱盤部２６からの熱が伝達されて、枠体３０の温度が上昇する。
【００４６】
以上のように、加熱・加圧処理において貼り合せ用基材同士を圧接している際には、枠体３０の温度が１５０℃以上２００℃以下となるように制御されている。
【００４７】
なお、貼り合せ用基材の圧接処理は、各真空チャンバＣ内で同時に実行される。
【００４８】
（真空チャンバの冷却処理）
貼り合せ用基材同士の圧接が終了した後、真空チャンバＣの内部を冷却する。このとき、真空チャンバＣの真空度を所定値に維持した状態で冷却する。真空チャンバＣの冷却は、熱盤部２６の内部の冷却水路２８ｃに冷却水を流すことにより、熱盤部２６を冷却して行われる。
【００４９】
（真空解除）
次に、真空チャンバＣの温度が所定の温度まで下がれば、真空チャンバＣ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Ｃが大気開放される。
【００５０】
次に、本発明の第１実施形態の接合装置及び接合方法の作用・効果について説明する。
【００５１】
図５に示すように、枠体３０に冷却水路３８ｃを設けたことにより枠体３０を冷却することができる。枠体３０を冷却することにより、枠体３０のシール溝３４Ａ（図５参照）に取り付けられているシール部３４を冷却することができる。このため、熱盤部２６が加熱されている場合でも、シール部３４の温度を一定以上の温度にならないように制御することができ、高温を原因としたシール部３４の寿命低下を防止できる。この結果、シール部３４の交換回数が減り、接合装置１０の稼働率を上げることができる。
【００５２】
また、シール部３４の温度を下げるように制御するため、高温耐用の高価なシール部が不要になり、接合装置１０のランニングコストを下げることができる。
【００５３】
特に、加熱・加圧処理において貼り合せ用基材同士を圧接している際には、枠体３０の温度が１５０℃以上２００℃以下となるように制御されている。これにより、シール部３４の耐熱温度によらず、プレス温度条件を設定できるため、プレス条件の幅を広げることができる。これにより、対象とする貼り合せ用基材の適用範囲を広げることができる。
【００５４】
次に、本発明の第２実施形態の接合装置及び接合方法について説明する。なお、第１実施形態の接合装置の構成と重複する構成については、同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００５５】
第２実施形態の接合装置及び接合方法では、真空チャンバの冷却処理において、貼り合せ用基材同士の加熱・加圧が終了した後、熱盤部２６を冷却すると同時に、枠体３０も冷却する。冷却温度については、熱盤部２６と同じ温度となるように枠体３０を冷却する。
【００５６】
（課題と解決策）
図６に示すように、２８０℃〜３００℃に加熱した熱盤部２６を冷却水により３０℃程度の常温まで急冷する場合、加熱により膨張していた熱盤部２６は図中矢印方向に急速に収縮する。一方、枠体３０を冷却しなければ、枠体３０は高温（２００℃〜２６０℃）を維持し収縮しない。そのため、熱盤部２６と枠体３０の隙間が広がり、シール部３４の気密に支障をきたすことになる。それによって、例えば、１００Ｐａ〜５００Ｐａを維持していた真空チャンバＣの真空度が１０、０００Ｐａ程度まで劣化する課題がある。
【００５７】
上記課題を解決するため、熱盤部２６の冷却と同時に枠体３０の冷却を行うことにより、熱盤部２６と枠体３０との隙間の広がりを抑制できるため、冷却時において真空チャンバＣの真空度の劣化を阻止することができる。
【００５８】
なお、熱盤部２６及び枠体３０の冷却方法は、第１実施形態の接合装置１０及び接合方法による方法と同じ方法であるため、説明を省略する。
【００５９】
冷却時に常温まで真空度を保つ目的は、貼り合せ用基材によっては５０℃〜６０℃以上で酸化するものがあるため、貼り合せ用基材の温度が下がるまで真空度を維持しなければならないためである。
【００６０】
第２実施形態の接合装置及び接合方法によれば、熱盤部２６の冷却時において、真空チャンバＣの真空度の劣化を防ぐことができ、酸化防止などの目的で冷却完了時まで高い真空度を維持しなければならない貼り合せ用基材に対しても、本実施形態の接合装置１０で処理することができる。
【００６１】
次に、本発明の第３実施形態の接合装置について説明する。なお、第１実施形態の接合装置の構成と重複する構成については、同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００６２】
第３実施形態の接合装置では、枠体３０に設けられている枠体冷却部３８及び熱盤部２６に設けられている熱盤冷却部２８の構成に工夫が施されている。
【００６３】
図７に示すように、枠体冷却部３８は、枠体３０の第１辺部３１ａの中央部に設けられた２個の冷却水流入部３８ａ１、３８ａ２と、第１辺部３１ａに対向する第２辺部３１ｂの中央部に設けられた２個の冷却水流出部３８ｂ１、３８ｂ２と、第１辺部３１ａから第３辺部３１ｃを経由して第２辺部３１ｂに至り一方の冷却水流入部３８ａ１と一方の冷却水流出部３８ｂ１とを接続する第１冷却水路３８ｃ１と、第１辺部３１ａから第４辺部３１ｄを経由して第２辺部３１ｂに至り他方の冷却水流入部３８ａ２と他方の冷却水流出部３８ｂ２とを接続する第２冷却水路３８ｃ２と、で構成されている。
【００６４】
これにより、枠体３０を冷却する場合には、一方の冷却水流入部３８ａ１から枠体３０の内部に流入した冷却水は、第１辺部３１ａから第３辺部３１ｃを経由して第２辺部３１ｂに至り、一方の冷却水流出部３８ｂ１から枠体３０の外部に流出する。また、他方の冷却水流入部３８ａ２から枠体３０の内部に流入した冷却水は、第１辺部３１ａから第４辺部３１ｄを経由して第２辺部３１ｂに至り、他方の冷却水流出部３８ｂ２から枠体３０の外部に流出する。
【００６５】
第１実施形態（図４参照）の枠体側冷却部の構成と比較して、第３実施形態では、冷却水は、枠体３０内部の冷却水路の約半分の距離だけを流れて外部に排出される。
【００６６】
図８に示すように、熱盤冷却部２８は、熱盤部２６の第１の辺２７ａの中央部に設けられた２個の冷却水流入部２８ａ１、２８ｂ２と、第１の辺２７ａの両端部に設けられた２個の冷却水流出部２８ｂ１、２８ｂ２と、第１の辺２７ａと第２の辺２７ｂとの間を往復しながら一方の冷却水流入部２８ａ１と一方の冷却水流出部２８ｂ１とを接続する第１冷却水路２８ｃ１と、第１の辺２７ａと第２の辺２７ｂとの間を往復しながら他方の冷却水流入部２８ａ２と他方の冷却水流出部２８ｂ２とを接続する第２冷却水路２８ｃ２と、で構成されている。
【００６７】
これにより、熱盤部２６を冷却する場合には、一方の冷却水流入部２８ａ１から熱盤部２６の内部に流入した冷却水は、第１の辺２７ａと第２の辺２７ｂとの間の往復を繰り返しながら第１の辺２７ａの一方の端部側に流れ、一方の冷却水流出部２８ｂ１から熱盤部２６の外部に流出する。また、他方の冷却水流入部２８ａ２から熱盤部２６の内部に流入した冷却水は、第１の辺２７ａと第２の辺２７ｂとの間の往復を繰り返しながら第１の辺２７ａの他方の端部側に流れ、他方の冷却水流出部２８ｂ２から熱盤部２６の外部に流出する。
【００６８】
第１実施形態（図３参照）の熱盤部側冷却部の構成と比較して、第３実施形態では、冷却水は、熱盤部２６内部の冷却水路の約半分の距離だけを流れて外部に排出される。
【００６９】
（課題と解決策）
熱盤部２６を冷却する際、図３に示すような冷却方法であれば、冷却中の熱盤部２６の左右方向の温度差が大きくなってしまう。そうすると、熱盤部２６の左右の収縮率の違いにより、相対的にズレが生じて熱盤部２６と枠体３０との隙間が広がる。
【００７０】
熱盤部２６と同様の理由により、枠体３０の冷却時においても、図４に示す冷却方法であれば、枠体３０の冷却中に、枠体３０の左右方向に温度差が生じ、枠体３０の左右の収縮率の違いにより、真空チャンバＣの真空度が劣化しうる。
【００７１】
そこで、図７に示すように、枠体３０を冷却する場合には、冷却水が、枠体３０の第１辺部３１ａの中央から枠体３０の内部に流入し、反対側になる第２辺部３１ｂの中央から枠体３０の外部に流出するように構成することにより、枠体３０の左右方向（図７矢印Ｘ方向）の温度分布を均一にすることができる。
【００７２】
また、図８に示すように、熱盤部２６を冷却する場合には、冷却水が、熱盤部２６の第１の辺２７ａの中央側から熱盤部２６の内部に流入し、第１の辺２７ａの両端部側から熱盤部２６の外部に流出するように構成することにより、熱盤部２６の左右方向（図８矢印Ｘ方向）の温度分布を均一にすることができる。この冷却方法によれば、熱盤部２６の冷却時において、枠体３０及び熱盤部２６の左右温度差によるズレが原因で発生する真空度劣化を防ぐことができる。これにより、シール部３４の交換回数が減り、接合装置１０の稼働率を上げることができる。
【００７３】
なお、枠体３０及び熱盤部２６の左右方向（図７及び図８矢印Ｘ方向）に関する温度分布の均一化を検討したのは、枠体３０及び熱盤部２６の左右方向の寸法が前後方向（図７及び図８矢印Ｙ方向）に比べて長く、温度差による悪影響が顕著にあらわれるためである。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 接合装置
１４ 加圧機構
２６ 熱盤部
２７ａ 第１の辺
２７ｂ 第２の辺
２７ｃ 第３の辺
２７ｄ 第４の辺
２８ 熱盤冷却部
２８ａ１ 冷却水流入部
２８ａ２ 冷却水流入部
２８ｂ１ 冷却水流出部
２８ｂ２ 冷却水流出部
２８ｃ１ 第１冷却水路
２８ｃ２ 第２冷却水路
３０ 枠体
３１ａ 第１辺部
３１ｂ 第２辺部
３１ｃ 第３辺部
３１ｄ 第４辺部
３２ 制御部
３４ シール部
３８ 枠体冷却部
３８ａ１ 冷却水流入部
３８ａ２ 冷却水流入部
３８ｂ１ 冷却水流出部
３８ｂ２ 冷却水流出部
３８ｃ１ 第１冷却水路
３８ｃ２ 第２冷却水路
３９ 開閉弁
４０ 温度検出器（温度検出部）
Ｘ 貼り合せ用基材
Ｙ 貼り合せ用基材
Ｃ 真空チャンバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧機構と、
前記加圧機構からの加圧力の作用方向に複数配置され、内部に熱源を有する熱盤部と、
前記熱盤部の側方に設けられた枠体と、
前記加圧力の作用方向に隣接する前記熱盤部同士が相互に積み重なることにより当該熱盤部間に形成された真空チャンバと、
を有し、前記真空チャンバ内で貼り合せ用基材同士を前記熱盤部により熱圧着させて接合する接合装置であって、
前記熱盤部と前記枠体との間に設けられ、前記真空チャンバを気密に封止するシール部と、
前記枠体に設けられ、当該枠体及び前記シール部を冷却するための枠体冷却部と、
を有することを特徴とする接合装置。
【請求項２】
前記枠体は、第１辺部と、第１辺部に対向する第２辺部と、第１辺部の一方の端部と第２辺部の一方の端部とを接続する第３辺部と、第１辺部の他方の端部と第２辺部の他方の端部とを接続する第４辺部とにより枠状に構成され、
前記枠体冷却部は、
前記第１辺部の中央部に設けられた複数の冷却水流入部と、
前記第２辺部の中央部に設けられた複数の冷却水流出部と、
前記第１辺部から前記第３辺部を経由して前記第２辺部に至り一方の前記冷却水流入部と一方の前記冷却水流出部とを接続する第１冷却水路と、
前記第１辺部から前記第４辺部を経由して前記第２辺部に至り他方の前記冷却水流入部と他方の前記冷却水流出部とを接続する第２冷却水路と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記熱盤部は、第１の辺と、前記第１の辺に対向する第２の辺と、前記熱盤部を冷却するための熱盤冷却部と、を有し、
前記熱盤冷却部は、
前記第１の辺の中央部に設けられた複数の冷却水流入部と、
前記第１の辺の両端部に設けられた複数の冷却水流出部と、
前記第１の辺と前記第２の辺との間を往復しながら一方の前記冷却水流入部と一方の前記冷却水流出部とを接続する第１冷却水路と、
前記第１の辺と前記第２の辺との間を往復しながら他方の前記冷却水流入部と他方の前記冷却水流出部とを接続する第２冷却水路と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記枠体に設けられ、前記枠体の温度を検出するための温度検出部と、
前記枠体冷却部に対し冷却水を流入、または流入を停止する開閉弁と、
前記温度検出部により前記枠体の温度が第１の温度以上であることが検出された場合に、前記開閉弁を開いて前記枠体冷却部へ冷却水を流入し、前記温度検出部により前記枠体の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度以下であることが検出された場合に、前記開閉弁を閉じて前記枠体冷却部への冷却水の流入を停止する制御部と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項５】
真空チャンバ内で貼り合せ用基材同士を加熱加圧して接合する接合方法であって、
前記貼り合せ用基材同士の外側の両主面に熱源を有する熱盤部を配置し、前記貼り合せ用基材および前記熱盤部の側方を囲むように枠体を配置し、前記熱盤部と前記枠体の間にシール部を設けることにより、前記貼り合せ用基材の周囲に密閉空間を形成するステップと、
前記密閉空間を真空引きすることにより真空チャンバを形成するステップと、
前記枠体及び前記シール部を冷却するとともに、前記熱盤部により前記貼り合せ用基材を加熱加圧するステップと、
を備えたことを特徴とする接合方法。
【請求項６】
前記真空チャンバ内で前記貼り合せ用基材同士を加熱加圧した後、前記熱盤部を冷却するとともに、前記枠体を冷却するステップを備えたことを特徴とする請求項５に記載の接合方法。
【請求項７】
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いる際に前記枠体の温度を検出し、
前記枠体の温度が第１の温度以上であることが検出された場合に、前記枠体及び前記シール部の冷却を開始し、
前記枠体の温度が第２の温度以下であることが検出された場合に、前記枠体及び前記シール部の冷却を停止することを特徴とする請求項５又は６に記載の接合方法。
【請求項１】
加圧機構と、
前記加圧機構からの加圧力の作用方向に複数配置され、内部に熱源を有する熱盤部と、
前記熱盤部の側方に設けられた枠体と、
前記加圧力の作用方向に隣接する前記熱盤部同士が相互に積み重なることにより当該熱盤部間に形成された真空チャンバと、
を有し、前記真空チャンバ内で貼り合せ用基材同士を前記熱盤部により熱圧着させて接合する接合装置であって、
前記熱盤部と前記枠体との間に設けられ、前記真空チャンバを気密に封止するシール部と、
前記枠体に設けられ、当該枠体及び前記シール部を冷却するための枠体冷却部と、
を有することを特徴とする接合装置。
【請求項２】
前記枠体は、第１辺部と、第１辺部に対向する第２辺部と、第１辺部の一方の端部と第２辺部の一方の端部とを接続する第３辺部と、第１辺部の他方の端部と第２辺部の他方の端部とを接続する第４辺部とにより枠状に構成され、
前記枠体冷却部は、
前記第１辺部の中央部に設けられた複数の冷却水流入部と、
前記第２辺部の中央部に設けられた複数の冷却水流出部と、
前記第１辺部から前記第３辺部を経由して前記第２辺部に至り一方の前記冷却水流入部と一方の前記冷却水流出部とを接続する第１冷却水路と、
前記第１辺部から前記第４辺部を経由して前記第２辺部に至り他方の前記冷却水流入部と他方の前記冷却水流出部とを接続する第２冷却水路と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記熱盤部は、第１の辺と、前記第１の辺に対向する第２の辺と、前記熱盤部を冷却するための熱盤冷却部と、を有し、
前記熱盤冷却部は、
前記第１の辺の中央部に設けられた複数の冷却水流入部と、
前記第１の辺の両端部に設けられた複数の冷却水流出部と、
前記第１の辺と前記第２の辺との間を往復しながら一方の前記冷却水流入部と一方の前記冷却水流出部とを接続する第１冷却水路と、
前記第１の辺と前記第２の辺との間を往復しながら他方の前記冷却水流入部と他方の前記冷却水流出部とを接続する第２冷却水路と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記枠体に設けられ、前記枠体の温度を検出するための温度検出部と、
前記枠体冷却部に対し冷却水を流入、または流入を停止する開閉弁と、
前記温度検出部により前記枠体の温度が第１の温度以上であることが検出された場合に、前記開閉弁を開いて前記枠体冷却部へ冷却水を流入し、前記温度検出部により前記枠体の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度以下であることが検出された場合に、前記開閉弁を閉じて前記枠体冷却部への冷却水の流入を停止する制御部と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項５】
真空チャンバ内で貼り合せ用基材同士を加熱加圧して接合する接合方法であって、
前記貼り合せ用基材同士の外側の両主面に熱源を有する熱盤部を配置し、前記貼り合せ用基材および前記熱盤部の側方を囲むように枠体を配置し、前記熱盤部と前記枠体の間にシール部を設けることにより、前記貼り合せ用基材の周囲に密閉空間を形成するステップと、
前記密閉空間を真空引きすることにより真空チャンバを形成するステップと、
前記枠体及び前記シール部を冷却するとともに、前記熱盤部により前記貼り合せ用基材を加熱加圧するステップと、
を備えたことを特徴とする接合方法。
【請求項６】
前記真空チャンバ内で前記貼り合せ用基材同士を加熱加圧した後、前記熱盤部を冷却するとともに、前記枠体を冷却するステップを備えたことを特徴とする請求項５に記載の接合方法。
【請求項７】
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いる際に前記枠体の温度を検出し、
前記枠体の温度が第１の温度以上であることが検出された場合に、前記枠体及び前記シール部の冷却を開始し、
前記枠体の温度が第２の温度以下であることが検出された場合に、前記枠体及び前記シール部の冷却を停止することを特徴とする請求項５又は６に記載の接合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７４９（Ｐ２０１３−７４９Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０８８１（Ｐ２０１１−１３０８８１）
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【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１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【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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