接合装置
【課題】簡易な構成で、低背化あるいは小型化することができる接合装置を提供する。
【解決手段】加圧機構１３と、加圧機構１３から加圧力が付与され加圧力の作用方向に複数配置される熱盤部２０と、加圧力の作用方向に隣接する熱盤部２０同士が相互に積み重なることにより当該熱盤部２０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Ｔ同士を熱盤部２０により熱圧着させて接合する接合装置１０であって、加圧機構１３は、加圧方向と平行に配置された２本の駆動軸１４と、駆動軸１４を介して熱盤部２０に加圧力を付与する駆動源１６と、を有し、貼り合せ用基材Ｔの接合中心部Ｚが２本の駆動軸１４を結んだ線Ｍ上に位置することを特徴とする。
【解決手段】加圧機構１３と、加圧機構１３から加圧力が付与され加圧力の作用方向に複数配置される熱盤部２０と、加圧力の作用方向に隣接する熱盤部２０同士が相互に積み重なることにより当該熱盤部２０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Ｔ同士を熱盤部２０により熱圧着させて接合する接合装置１０であって、加圧機構１３は、加圧方向と平行に配置された２本の駆動軸１４と、駆動軸１４を介して熱盤部２０に加圧力を付与する駆動源１６と、を有し、貼り合せ用基材Ｔの接合中心部Ｚが２本の駆動軸１４を結んだ線Ｍ上に位置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同士を熱圧着により接合させて複合基板を製造する接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スライドを直線駆動するサーボモータと、スライドの位置を検出するスライド位置検出手段とを備え、前記スライド位置検出手段によって検出したスライド位置に基づいて、スライドを上限位置と下限位置間で位置制御するサーボプレスの多段モーション制御装置において、前記上限位置と下限位置間に設けた各段の加圧位置、加圧保持時間、待機位置、待機時間及び加圧力のモーションデータの内少なくともいずれか一つが各段毎に異なっている多段モーションでの最大段数及び各段毎の前記モーションデータの少なくとも一つ、及び／又は、前記モーションデータが各段で等しい多段モーションでの１段当たりの前記モーションデータの少なくとも一つを設定する多段モーション設定手段を備えたサーボプレスの多段モーション制御装置が提案されている（特許文献１の特に図１参照）。
【０００３】
また、上下成形部の支持部を複数本のガイドポストで連絡すると共に、そのガイドポストと一方の支持部とを、他方の支持部にその支持部が接近・離間可能に螺合部で連結し、各々のガイドポストを各々の制御用モータで回動駆動可能に構成し、前記支持部間の複数箇所に各々散在して積層板Ｗのプレス長さを検出するセンサと積層板に作用するプレス圧を検出するセンサとを設けたプレス装置が提案されている（特許文献２の特に図２及び図３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５３７２８７号特許公報
【特許文献２】特開２００４−９０３９８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、特許文献１のサーボプレスの多段モーション制御装置によれば、ボールねじ軸、ボールねじナット、加圧ユニット（スライダ）が垂直方向の一直線上にレイアウトされているため、設備が大型化する問題がある。
【０００６】
また、特許文献２のプレス装置によれば、以下のような問題がある。
【０００７】
制御用モータを複数個使用するため、同期制御等の制御系が複雑になり、さらに装置の価格が高くなる問題がある。
【０００８】
特に、実際の装置では、通常、制御用モータに減速器を接続するため、装置の高さ方向のサイズが大きくなる。ガイドポストには大きなプレス反力が作用するため、その力を受け止めるサポートユニットが、ガイドポストと減速器の間に必要になるため、装置の高さ方向のサイズが大きくなる。
【０００９】
また、支持部とモータ支持部を接続しているのは、回転体であるガイドポストであるため、支持部側にもサポートユニットが必要になる。
【００１０】
また、螺合部が支持部に埋設されているが、高出力型のボールねじであれば螺合部の高さ寸法が大きいため、通常の場合であれば螺合部が支持部を突き出るようになる。それによって、支持部の下側に無駄なスペースができてしまい、低背化できない。
【００１１】
さらに、ガイドポストが支持部に接続されているため、本願発明で提案するような熱盤構造、多段構造、台座構造などを適用する場合、上下成形部の厚みが増え、ガイドポストの長さが非常に長くなってしまう。ガイドポストはボールねじであるため、そのような大型のボールねじを製作する場合には、コストが高くなる。
【００１２】
そこで、本発明は、簡易な構成で、低背化あるいは小型化することができる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】
【００１３】
本発明は、加圧機構と、前記加圧機構から加圧力が付与され前記加圧力の作用方向に複数配置される熱盤部と、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、前記加圧機構は、加圧方向と平行に配置された２本の駆動軸と、前記駆動軸を介して前記熱盤部に加圧力を付与する駆動源と、を有し、前記貼り合せ用基材の接合中心部が２本の前記駆動軸を結んだ線上に位置することを特徴とする。
【００１４】
この場合、前記駆動源は、回転駆動源であり、２本の前記駆動軸と前記回転駆動源とがベルトで連結され、前記回転駆動源の駆動力が前記ベルトを介して前記駆動軸に伝達されることが好ましい。
【００１５】
この場合、２本の前記駆動軸の中心と前記回転駆動源の回転中心とを相互に結んだ線が三角形状であることが好ましい。
【００１６】
この場合、前記駆動軸は、ボールねじ軸と、ボールねじナットと、で構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡易な構成で、低背化あるいは小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る接合装置の正面から見た構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る接合装置の台座部が上昇して、熱盤部が重なっている状態の構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る接合装置の背面から見た構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る接合装置の右側面から見た部分的な構成図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る接合装置の底面から見た構成図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る接合装置の２本の駆動軸の中心と駆動源の中心との位置関係を示した概念図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る接合装置の２本の駆動軸の中心と加圧部の中心との位置関係を示した概念図である。
【図８】比較例となるプレス装置の構成図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る接合装置の真空チャンバの周囲の構造を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る接合装置について、図面を参照して説明する。
【００２０】
（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Ｔ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。
【００２１】
図１乃至図４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２０が並んで配置されている。各熱盤部２０の間には接合対象物である貼り合せ用基材Ｔが配置されている。筐体１２の底部には、加圧機構１３が配置されている。
【００２２】
加圧機構１３は、熱盤部２０が積み重なって並ぶ方向に沿って平行に延びる駆動軸１４と、駆動軸１４を介して熱盤部２０に加圧力を付与する駆動源１６と、から構成されている。
【００２３】
駆動軸１４は、２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２と、各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２に螺合したボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２と、で構成されている。各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の軸方向は、熱盤部２０に対して付与する加圧力の作用方向に対して平行となる。各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２が正回転することにより、各ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２は各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２上を上方向に移動する。また、各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２が逆回転することにより、各ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２は各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２上を下方向に移動する。各ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２は移動時の直線性を保つため直動ガイドユニット１４Ｃ１、１４Ｃ２に支持されている。
【００２４】
なお、加圧機構１３は、図示しない制御部により駆動制御される。
【００２５】
各ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２には、下側台座部１８が固定されている。このため、下側台座部１８は、ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２に連動して各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２上を上下方向に移動する。また、各ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２の下面と下側台座部１８の下面とが一致するように設定されている。
【００２６】
下側台座部１８には、熱盤部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ（適宜、「熱盤部２０」と称する）に対して加圧力を付与する複数の支柱部材２２が取り付けられている。下側台座部１８が上方向に移動していくことにより、下側の位置の熱盤部２０が支柱部材２２に押されて上方に持ち上げられ、上方向に隣接する熱盤部２０に接触する。下側台座部１８がさらに上方向に移動していくことにより、全ての熱盤部２０が上下方向に隣接する他の熱盤部２０に対して所定の加圧力で積み重なる。
【００２７】
また、図２及び図３に示すように、筐体１２の上部には、上側台座部２４が固定されている。上側台座部２４には、熱盤部２０に対して加圧力を付与する複数の支柱部材４２が取り付けられている。このため、下側台座部１８が上方向に移動していくと、最終的には、下側台座部１８の支柱部材２２と上側台座部２４の支柱部材４２との間で、上下方向に積まれた複数の熱盤部２０が所定の加圧力で挟持される。
【００２８】
筐体１２の下部には、ベース部材２６が取り付けられている。ベース部材２６には、ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２を回転可能に支持するサポートユニット２８Ａ１、２８Ａ２が埋設されている。そして、サポートユニット２８Ａ１、２８Ａ２は、ベース部材２６を貫通するようにして配置されている。
【００２９】
さらに、各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の下端部は、サポートユニット２８Ａ１、２８Ａ２を貫通した状態になっている。また、各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の下端部には、ボールねじ側プーリ３０Ａ１、３０Ａ２が取り付けられている。
【００３０】
なお、ベース部材２６は、支持部材３２に支持されている。
【００３１】
駆動源１６は、サーボモータ１６Ａと減速器１６Ｂが上下方向に沿って直列的に並んで構成されている回転駆動源である。また、駆動源１６は、取付部材３４を介して、ベース部材２６に取り付けられている。減速器１６Ｂには、減速器側プーリ３６が取り付けられている。サーボモータ１６Ａのモータ軸（図示省略）が回転すると、減速器１６Ｂにより所定の回転速度に減速され、減速された回転速度で減速器側プーリ３６が回転する。
【００３２】
各ボールねじ側プーリ３０Ａ１、３０Ａ２と減速器側プーリ３６には、タイミングベルト３８が掛け渡されている。ここで、図５及び図６に示すように、２つのボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の中心部Ｘ１、Ｘ２と、サーボモータ１６Ａ及び減速器１６Ｂの回転軸の中心部Ｙは平面視（図５及び図６参照）にて三角形の頂点の位置となるように設定されている。すなわち、ボールねじ軸１４Ａ１の中心部Ｘ１と、ボールねじ軸１４Ａ２の中心部Ｘ２と、サーボモータ１６Ａ及び減速器１６Ｂの中心部Ｙと、を相互に直線Ｌで結ぶと、平面視にて三角形状になる。これにより、１つのサーボモータ１６Ａで２本のボールねじを駆動することができる。そのため、２本のボールねじ軸の下に各々サーボモータを取付けて同期制御する必要がなくなる。また、ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の軸方向に延びる線上に、サーボモータ１６Ａ及び減速器１６Ｂが位置しないため、サーボモータ１６Ａ及び減速器１６Ｂを逆さ向きに取付けると、接合装置１０の高さを低背化することができる。
【００３３】
なお、ベース部材２６には、タイミングベルト３８に対して所定の張力を付与するためのテンション機構４０が取り付けられている。
【００３４】
図１に示すように、上下方向に沿って隣接する熱盤部２０同士が所定の加圧力で積み重ねられることにより、例えば上側の熱盤部２０Ｂと下側の熱盤部２０Ａとで囲まれた領域に、真空チャンバＣが形成される。
【００３５】
このように、複数の熱盤部２０を備えた接合装置１０では、複数の熱盤部２０が全て積み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内において貼り合せ用基材Ｔ（図１参照）の接合が実行される。
【００３６】
ここで、図７に示すように、貼り合せ用基材Ｔ同士の接合面Ｔ’を平面視したときの中心を接合中心部Ｚとしたとき、接合中心部Ｚが２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の中心部Ｘ１、Ｘ２を結んだ線Ｍ上に位置するように設定されている。これにより、駆動源１６からの加圧力を効率良く接合中心部Ｚへ伝達することができる。特に、貼り合せ用基材Ｔの接合中心部Ｚが２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の中心部Ｘ１、Ｘ２を結んだ線Ｍ上の中点に位置することが好ましい。これにより、駆動源１６からの加圧力を左右のバランス良く接合中心部Ｚへ伝達することができる。
【００３７】
図９に示すように、熱盤部本体２１の下面には筒状空間２３が形成されている。各熱盤部２０が重なり合って加圧されたとき、熱盤部本体２１の筒状空間２３と下の熱盤部本体２１の上面との間に入れられた貼り合せ用基材Ｔを圧接することができる。この筒状空間２３は、真空チャンバＣの一部を構成する。熱盤部本体２１の側方には、枠体２５が摺動可能に配設されている。枠体２５と熱盤部本体２１の間には圧縮バネ２７が配置されている。枠体２５は、この圧縮バネ２７により下側に付勢され、下の熱盤部２０にあるＯリング３１を押圧し、熱盤部本体２１の側方にあるＯリング３３とともに密閉状態を形成する。
【００３８】
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、制御部により駆動制御される。
【００３９】
次に、接合装置１０による貼り合せ用基材Ｔ同士の接合について概説する。
【００４０】
（下側台座部の上昇）
制御部により速度制御されたサーボモータ１６Ａが回転し、下側台座部１８が一定速度で上昇する。そして、熱盤部２０同士が接近する高さまで上昇したところで、速度制御からトルク制御に切替えられ、低速度で下側台座部１８が上昇し続ける。やがて、図３に示すように、熱盤部２０が下側の支柱部材２２と上側の支柱部材４２とで挟まれて、熱盤部２０には設定トルクに応じた加圧力が与えられる。
【００４１】
（真空引き）
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Ｃが真空状態になる。これにより、全ての真空チャンバＣの真空引きが実行される。この結果、各真空チャンバＣが真空状態となり、かつ真空チャンバＣが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。
【００４２】
（加熱・加圧）
次に、各熱盤部２０により加熱が実行される。各熱盤部２０には、ヒータが内蔵されているため、制御部でヒータを駆動することにより、加熱が可能になる。
【００４３】
また同時に、上下方向に隣接する熱盤部２０同士が相互に積重ねられる。これにより、貼り合せ用基材Ｔ同士が所定の加圧力で圧接される。
【００４４】
（真空チャンバ内の冷却）
貼り合せ用基材Ｔ同士を圧接した後、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。貼り合せ用基材Ｔの圧接は、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Ｔ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。
【００４５】
（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が大気開放する。
【００４６】
（下側台座部の下降）
上記各工程が終了すると、サーボモータ１６Ａの速度制御により下側台座部１８が一定速度で下降する。
【００４７】
次に、本実施形態の接合装置１０の作用・効果について説明する。
【００４８】
本実施形態の接合装置１０によれば、図７に示すように、貼り合せ用基材Ｔの接合中心部Ｚが２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の中心部Ｘ１、Ｘ２を結んだ線Ｍ上に位置するように設定されているため、ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の軸方向に延びる線上に貼り合せ用基材Ｔの接合中心部Ｚが位置しない。これにより、接合装置全体の高さを低くすることができ、接合装置１０の低背化及び小型化を実現することができる。
【００４９】
また、図１乃至図５に示すように、サーボユニット２８Ａ１、２８Ａ２がベース部材２６に埋設されており、かつサーボモータ１６Ａ及び減速器１６Ｂが２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の軸方向に延びる直線上に位置しないため、接合装置１０の低背化及び小型化を実現することができる。
【００５０】
また、各ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２の下面１５と下側台座部１８の下面１９とが略一致するように設定されているため、大型のボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２を用いた場合でも、下側台座部１８とベース部材２６とを接近させることができる。この結果、接合装置１０の低背化及び小型化を実現することができる。
【００５１】
また、駆動源１６であるサーボモータ１６Ａの駆動力をタイミングベルト３８によって２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２に伝達しているため、サーボモータ１６Ａ及び減速器１６Ｂを１つ設ければ足りる。これにより、接合装置１０の製造コストを抑制することができる。また、同期制御も不要になり、加圧機構を簡易に制御することができる。
【００５２】
さらに、下側台座部１８が２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２から駆動力を受けて上下方向に移動する両持式であるとともに、貼り合せ用基材Ｔの接合中心部Ｚが２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の中心部Ｘ１、Ｘ２を結んだ線Ｍ上の中点に位置するため、加圧部の中心である貼り合せ用基材Ｔの接合中心部Ｚが均等に加圧される。これにより、貼り合せ用基材Ｔ同士が接合されて得た複合基板の品質を高めることができる。
【００５３】
一方、図８は、比較例となる片持式のプレス機構である。図８の１００はサーボモータ、１０２はベース部材、１０４はリニアガイド、１０６はサポートユニット、１０８はボールねじ軸、１１０はボールねじナット、１１２は加圧ベース、１１４はタイミングベルトである。図８に示す片持式のプレス機構では、加圧ベース１１２に発生する曲げモーメントにより、加圧ベース１１２が撓み変形して、圧力分布にばらつきが生じる。このため、基材同士が接合されて得た複合基板の品質が低下する。本実施形態の接合装置１０によれば、両持式のプレス機構であるため、加圧力分布のばらつきが生じにくい。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 接合装置
１３ 加圧機構
１４ 駆動軸
１４Ａ１ ボールねじ軸
１４Ａ２ ボールねじ軸
１４Ｂ１ ボールねじナット
１４Ｂ２ ボールねじナット
１６ 駆動源（回転駆動源）
１６Ａ サーボモータ
１６Ｂ 減速器
２０ 熱盤部
３８ タイミングベルト（ベルト）
Ｃ 真空チャンバ
Ｔ 貼り合せ用基材
Ｚ 貼り合せ用基材の接合中心部
【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同士を熱圧着により接合させて複合基板を製造する接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スライドを直線駆動するサーボモータと、スライドの位置を検出するスライド位置検出手段とを備え、前記スライド位置検出手段によって検出したスライド位置に基づいて、スライドを上限位置と下限位置間で位置制御するサーボプレスの多段モーション制御装置において、前記上限位置と下限位置間に設けた各段の加圧位置、加圧保持時間、待機位置、待機時間及び加圧力のモーションデータの内少なくともいずれか一つが各段毎に異なっている多段モーションでの最大段数及び各段毎の前記モーションデータの少なくとも一つ、及び／又は、前記モーションデータが各段で等しい多段モーションでの１段当たりの前記モーションデータの少なくとも一つを設定する多段モーション設定手段を備えたサーボプレスの多段モーション制御装置が提案されている（特許文献１の特に図１参照）。
【０００３】
また、上下成形部の支持部を複数本のガイドポストで連絡すると共に、そのガイドポストと一方の支持部とを、他方の支持部にその支持部が接近・離間可能に螺合部で連結し、各々のガイドポストを各々の制御用モータで回動駆動可能に構成し、前記支持部間の複数箇所に各々散在して積層板Ｗのプレス長さを検出するセンサと積層板に作用するプレス圧を検出するセンサとを設けたプレス装置が提案されている（特許文献２の特に図２及び図３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５３７２８７号特許公報
【特許文献２】特開２００４−９０３９８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、特許文献１のサーボプレスの多段モーション制御装置によれば、ボールねじ軸、ボールねじナット、加圧ユニット（スライダ）が垂直方向の一直線上にレイアウトされているため、設備が大型化する問題がある。
【０００６】
また、特許文献２のプレス装置によれば、以下のような問題がある。
【０００７】
制御用モータを複数個使用するため、同期制御等の制御系が複雑になり、さらに装置の価格が高くなる問題がある。
【０００８】
特に、実際の装置では、通常、制御用モータに減速器を接続するため、装置の高さ方向のサイズが大きくなる。ガイドポストには大きなプレス反力が作用するため、その力を受け止めるサポートユニットが、ガイドポストと減速器の間に必要になるため、装置の高さ方向のサイズが大きくなる。
【０００９】
また、支持部とモータ支持部を接続しているのは、回転体であるガイドポストであるため、支持部側にもサポートユニットが必要になる。
【００１０】
また、螺合部が支持部に埋設されているが、高出力型のボールねじであれば螺合部の高さ寸法が大きいため、通常の場合であれば螺合部が支持部を突き出るようになる。それによって、支持部の下側に無駄なスペースができてしまい、低背化できない。
【００１１】
さらに、ガイドポストが支持部に接続されているため、本願発明で提案するような熱盤構造、多段構造、台座構造などを適用する場合、上下成形部の厚みが増え、ガイドポストの長さが非常に長くなってしまう。ガイドポストはボールねじであるため、そのような大型のボールねじを製作する場合には、コストが高くなる。
【００１２】
そこで、本発明は、簡易な構成で、低背化あるいは小型化することができる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】
【００１３】
本発明は、加圧機構と、前記加圧機構から加圧力が付与され前記加圧力の作用方向に複数配置される熱盤部と、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、前記加圧機構は、加圧方向と平行に配置された２本の駆動軸と、前記駆動軸を介して前記熱盤部に加圧力を付与する駆動源と、を有し、前記貼り合せ用基材の接合中心部が２本の前記駆動軸を結んだ線上に位置することを特徴とする。
【００１４】
この場合、前記駆動源は、回転駆動源であり、２本の前記駆動軸と前記回転駆動源とがベルトで連結され、前記回転駆動源の駆動力が前記ベルトを介して前記駆動軸に伝達されることが好ましい。
【００１５】
この場合、２本の前記駆動軸の中心と前記回転駆動源の回転中心とを相互に結んだ線が三角形状であることが好ましい。
【００１６】
この場合、前記駆動軸は、ボールねじ軸と、ボールねじナットと、で構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡易な構成で、低背化あるいは小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る接合装置の正面から見た構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る接合装置の台座部が上昇して、熱盤部が重なっている状態の構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る接合装置の背面から見た構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る接合装置の右側面から見た部分的な構成図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る接合装置の底面から見た構成図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る接合装置の２本の駆動軸の中心と駆動源の中心との位置関係を示した概念図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る接合装置の２本の駆動軸の中心と加圧部の中心との位置関係を示した概念図である。
【図８】比較例となるプレス装置の構成図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る接合装置の真空チャンバの周囲の構造を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る接合装置について、図面を参照して説明する。
【００２０】
（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Ｔ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。
【００２１】
図１乃至図４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２０が並んで配置されている。各熱盤部２０の間には接合対象物である貼り合せ用基材Ｔが配置されている。筐体１２の底部には、加圧機構１３が配置されている。
【００２２】
加圧機構１３は、熱盤部２０が積み重なって並ぶ方向に沿って平行に延びる駆動軸１４と、駆動軸１４を介して熱盤部２０に加圧力を付与する駆動源１６と、から構成されている。
【００２３】
駆動軸１４は、２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２と、各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２に螺合したボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２と、で構成されている。各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の軸方向は、熱盤部２０に対して付与する加圧力の作用方向に対して平行となる。各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２が正回転することにより、各ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２は各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２上を上方向に移動する。また、各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２が逆回転することにより、各ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２は各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２上を下方向に移動する。各ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２は移動時の直線性を保つため直動ガイドユニット１４Ｃ１、１４Ｃ２に支持されている。
【００２４】
なお、加圧機構１３は、図示しない制御部により駆動制御される。
【００２５】
各ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２には、下側台座部１８が固定されている。このため、下側台座部１８は、ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２に連動して各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２上を上下方向に移動する。また、各ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２の下面と下側台座部１８の下面とが一致するように設定されている。
【００２６】
下側台座部１８には、熱盤部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ（適宜、「熱盤部２０」と称する）に対して加圧力を付与する複数の支柱部材２２が取り付けられている。下側台座部１８が上方向に移動していくことにより、下側の位置の熱盤部２０が支柱部材２２に押されて上方に持ち上げられ、上方向に隣接する熱盤部２０に接触する。下側台座部１８がさらに上方向に移動していくことにより、全ての熱盤部２０が上下方向に隣接する他の熱盤部２０に対して所定の加圧力で積み重なる。
【００２７】
また、図２及び図３に示すように、筐体１２の上部には、上側台座部２４が固定されている。上側台座部２４には、熱盤部２０に対して加圧力を付与する複数の支柱部材４２が取り付けられている。このため、下側台座部１８が上方向に移動していくと、最終的には、下側台座部１８の支柱部材２２と上側台座部２４の支柱部材４２との間で、上下方向に積まれた複数の熱盤部２０が所定の加圧力で挟持される。
【００２８】
筐体１２の下部には、ベース部材２６が取り付けられている。ベース部材２６には、ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２を回転可能に支持するサポートユニット２８Ａ１、２８Ａ２が埋設されている。そして、サポートユニット２８Ａ１、２８Ａ２は、ベース部材２６を貫通するようにして配置されている。
【００２９】
さらに、各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の下端部は、サポートユニット２８Ａ１、２８Ａ２を貫通した状態になっている。また、各ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の下端部には、ボールねじ側プーリ３０Ａ１、３０Ａ２が取り付けられている。
【００３０】
なお、ベース部材２６は、支持部材３２に支持されている。
【００３１】
駆動源１６は、サーボモータ１６Ａと減速器１６Ｂが上下方向に沿って直列的に並んで構成されている回転駆動源である。また、駆動源１６は、取付部材３４を介して、ベース部材２６に取り付けられている。減速器１６Ｂには、減速器側プーリ３６が取り付けられている。サーボモータ１６Ａのモータ軸（図示省略）が回転すると、減速器１６Ｂにより所定の回転速度に減速され、減速された回転速度で減速器側プーリ３６が回転する。
【００３２】
各ボールねじ側プーリ３０Ａ１、３０Ａ２と減速器側プーリ３６には、タイミングベルト３８が掛け渡されている。ここで、図５及び図６に示すように、２つのボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の中心部Ｘ１、Ｘ２と、サーボモータ１６Ａ及び減速器１６Ｂの回転軸の中心部Ｙは平面視（図５及び図６参照）にて三角形の頂点の位置となるように設定されている。すなわち、ボールねじ軸１４Ａ１の中心部Ｘ１と、ボールねじ軸１４Ａ２の中心部Ｘ２と、サーボモータ１６Ａ及び減速器１６Ｂの中心部Ｙと、を相互に直線Ｌで結ぶと、平面視にて三角形状になる。これにより、１つのサーボモータ１６Ａで２本のボールねじを駆動することができる。そのため、２本のボールねじ軸の下に各々サーボモータを取付けて同期制御する必要がなくなる。また、ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の軸方向に延びる線上に、サーボモータ１６Ａ及び減速器１６Ｂが位置しないため、サーボモータ１６Ａ及び減速器１６Ｂを逆さ向きに取付けると、接合装置１０の高さを低背化することができる。
【００３３】
なお、ベース部材２６には、タイミングベルト３８に対して所定の張力を付与するためのテンション機構４０が取り付けられている。
【００３４】
図１に示すように、上下方向に沿って隣接する熱盤部２０同士が所定の加圧力で積み重ねられることにより、例えば上側の熱盤部２０Ｂと下側の熱盤部２０Ａとで囲まれた領域に、真空チャンバＣが形成される。
【００３５】
このように、複数の熱盤部２０を備えた接合装置１０では、複数の熱盤部２０が全て積み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内において貼り合せ用基材Ｔ（図１参照）の接合が実行される。
【００３６】
ここで、図７に示すように、貼り合せ用基材Ｔ同士の接合面Ｔ’を平面視したときの中心を接合中心部Ｚとしたとき、接合中心部Ｚが２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の中心部Ｘ１、Ｘ２を結んだ線Ｍ上に位置するように設定されている。これにより、駆動源１６からの加圧力を効率良く接合中心部Ｚへ伝達することができる。特に、貼り合せ用基材Ｔの接合中心部Ｚが２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の中心部Ｘ１、Ｘ２を結んだ線Ｍ上の中点に位置することが好ましい。これにより、駆動源１６からの加圧力を左右のバランス良く接合中心部Ｚへ伝達することができる。
【００３７】
図９に示すように、熱盤部本体２１の下面には筒状空間２３が形成されている。各熱盤部２０が重なり合って加圧されたとき、熱盤部本体２１の筒状空間２３と下の熱盤部本体２１の上面との間に入れられた貼り合せ用基材Ｔを圧接することができる。この筒状空間２３は、真空チャンバＣの一部を構成する。熱盤部本体２１の側方には、枠体２５が摺動可能に配設されている。枠体２５と熱盤部本体２１の間には圧縮バネ２７が配置されている。枠体２５は、この圧縮バネ２７により下側に付勢され、下の熱盤部２０にあるＯリング３１を押圧し、熱盤部本体２１の側方にあるＯリング３３とともに密閉状態を形成する。
【００３８】
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、制御部により駆動制御される。
【００３９】
次に、接合装置１０による貼り合せ用基材Ｔ同士の接合について概説する。
【００４０】
（下側台座部の上昇）
制御部により速度制御されたサーボモータ１６Ａが回転し、下側台座部１８が一定速度で上昇する。そして、熱盤部２０同士が接近する高さまで上昇したところで、速度制御からトルク制御に切替えられ、低速度で下側台座部１８が上昇し続ける。やがて、図３に示すように、熱盤部２０が下側の支柱部材２２と上側の支柱部材４２とで挟まれて、熱盤部２０には設定トルクに応じた加圧力が与えられる。
【００４１】
（真空引き）
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Ｃが真空状態になる。これにより、全ての真空チャンバＣの真空引きが実行される。この結果、各真空チャンバＣが真空状態となり、かつ真空チャンバＣが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。
【００４２】
（加熱・加圧）
次に、各熱盤部２０により加熱が実行される。各熱盤部２０には、ヒータが内蔵されているため、制御部でヒータを駆動することにより、加熱が可能になる。
【００４３】
また同時に、上下方向に隣接する熱盤部２０同士が相互に積重ねられる。これにより、貼り合せ用基材Ｔ同士が所定の加圧力で圧接される。
【００４４】
（真空チャンバ内の冷却）
貼り合せ用基材Ｔ同士を圧接した後、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。貼り合せ用基材Ｔの圧接は、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Ｔ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。
【００４５】
（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が大気開放する。
【００４６】
（下側台座部の下降）
上記各工程が終了すると、サーボモータ１６Ａの速度制御により下側台座部１８が一定速度で下降する。
【００４７】
次に、本実施形態の接合装置１０の作用・効果について説明する。
【００４８】
本実施形態の接合装置１０によれば、図７に示すように、貼り合せ用基材Ｔの接合中心部Ｚが２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の中心部Ｘ１、Ｘ２を結んだ線Ｍ上に位置するように設定されているため、ボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の軸方向に延びる線上に貼り合せ用基材Ｔの接合中心部Ｚが位置しない。これにより、接合装置全体の高さを低くすることができ、接合装置１０の低背化及び小型化を実現することができる。
【００４９】
また、図１乃至図５に示すように、サーボユニット２８Ａ１、２８Ａ２がベース部材２６に埋設されており、かつサーボモータ１６Ａ及び減速器１６Ｂが２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の軸方向に延びる直線上に位置しないため、接合装置１０の低背化及び小型化を実現することができる。
【００５０】
また、各ボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２の下面１５と下側台座部１８の下面１９とが略一致するように設定されているため、大型のボールねじナット１４Ｂ１、１４Ｂ２を用いた場合でも、下側台座部１８とベース部材２６とを接近させることができる。この結果、接合装置１０の低背化及び小型化を実現することができる。
【００５１】
また、駆動源１６であるサーボモータ１６Ａの駆動力をタイミングベルト３８によって２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２に伝達しているため、サーボモータ１６Ａ及び減速器１６Ｂを１つ設ければ足りる。これにより、接合装置１０の製造コストを抑制することができる。また、同期制御も不要になり、加圧機構を簡易に制御することができる。
【００５２】
さらに、下側台座部１８が２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２から駆動力を受けて上下方向に移動する両持式であるとともに、貼り合せ用基材Ｔの接合中心部Ｚが２本のボールねじ軸１４Ａ１、１４Ａ２の中心部Ｘ１、Ｘ２を結んだ線Ｍ上の中点に位置するため、加圧部の中心である貼り合せ用基材Ｔの接合中心部Ｚが均等に加圧される。これにより、貼り合せ用基材Ｔ同士が接合されて得た複合基板の品質を高めることができる。
【００５３】
一方、図８は、比較例となる片持式のプレス機構である。図８の１００はサーボモータ、１０２はベース部材、１０４はリニアガイド、１０６はサポートユニット、１０８はボールねじ軸、１１０はボールねじナット、１１２は加圧ベース、１１４はタイミングベルトである。図８に示す片持式のプレス機構では、加圧ベース１１２に発生する曲げモーメントにより、加圧ベース１１２が撓み変形して、圧力分布にばらつきが生じる。このため、基材同士が接合されて得た複合基板の品質が低下する。本実施形態の接合装置１０によれば、両持式のプレス機構であるため、加圧力分布のばらつきが生じにくい。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 接合装置
１３ 加圧機構
１４ 駆動軸
１４Ａ１ ボールねじ軸
１４Ａ２ ボールねじ軸
１４Ｂ１ ボールねじナット
１４Ｂ２ ボールねじナット
１６ 駆動源（回転駆動源）
１６Ａ サーボモータ
１６Ｂ 減速器
２０ 熱盤部
３８ タイミングベルト（ベルト）
Ｃ 真空チャンバ
Ｔ 貼り合せ用基材
Ｚ 貼り合せ用基材の接合中心部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧機構と、前記加圧機構から加圧力が付与され前記加圧力の作用方向に複数配置される熱盤部と、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、
前記加圧機構は、
加圧方向と平行に配置された２本の駆動軸と、
前記駆動軸を介して前記熱盤部に加圧力を付与する駆動源と、
を有し、
前記貼り合せ用基材の接合中心部が２本の前記駆動軸を結んだ線上に位置することを特徴とする接合装置。
【請求項２】
前記駆動源は、回転駆動源であり、
２本の前記駆動軸と前記回転駆動源とがベルトで連結され、
前記回転駆動源の駆動力が前記ベルトを介して前記駆動軸に伝達され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】
２本の前記駆動軸の中心と前記回転駆動源の回転中心とを相互に結んだ線が三角形状であることを特徴とする請求項２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記駆動軸は、ボールねじ軸と、ボールねじナットと、で構成されてい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１】
加圧機構と、前記加圧機構から加圧力が付与され前記加圧力の作用方向に複数配置される熱盤部と、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、
前記加圧機構は、
加圧方向と平行に配置された２本の駆動軸と、
前記駆動軸を介して前記熱盤部に加圧力を付与する駆動源と、
を有し、
前記貼り合せ用基材の接合中心部が２本の前記駆動軸を結んだ線上に位置することを特徴とする接合装置。
【請求項２】
前記駆動源は、回転駆動源であり、
２本の前記駆動軸と前記回転駆動源とがベルトで連結され、
前記回転駆動源の駆動力が前記ベルトを介して前記駆動軸に伝達され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】
２本の前記駆動軸の中心と前記回転駆動源の回転中心とを相互に結んだ線が三角形状であることを特徴とする請求項２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記駆動軸は、ボールねじ軸と、ボールねじナットと、で構成されてい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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７４７（Ｐ２０１３−７４７Ａ）
【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２０１１−１３０７０２（Ｐ２０１１−１３０７０２）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【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１０日（２０１１．６．１０）
【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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