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KR101366039B1 - 시일 구조 및 접합 장치 - Google Patents

시일 구조 및 접합 장치 Download PDF

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KR101366039B1
KR101366039B1 KR1020120043989A KR20120043989A KR101366039B1 KR 101366039 B1 KR101366039 B1 KR 101366039B1 KR 1020120043989 A KR1020120043989 A KR 1020120043989A KR 20120043989 A KR20120043989 A KR 20120043989A KR 101366039 B1 KR101366039 B1 KR 101366039B1
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seal
frame body
hot plate
groove
nirvana
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와타루 나카지마
시게키 야마네
슈헤이 와다
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

[과제] 고온이 되는 환경에 있어서 장시간 사용했을 경우에서도 시일 성능이 저하하는 것을 방지할 수 있는 시일 구조 및 접합 장치를 제공한다.
[해결 수단] 가열 기구를 구비한 열반부(40)와, 열반부(40)의 측방에 위치되는 프레임체부(42)와, 열반부(40)와 프레임체부(42) 사이에 위치되어 열반부(40)와 프레임체부(42)의 간극을 시일하는 시일부(52)를 갖는 시일 구조로서, 시일부(52)는 열반부(40) 또는 프레임체부(42)에 형성된 홈부(48)에 배치되고, 시일부(52)에는 홈부(48)의 깊이 방향과 직각인 방향으로 오목부(54, 56)가 형성되고, 시일부(52)가 열반부(40) 또는 프레임체부(42)에 형성된 홈부(48)에 배치된 상태에서 오목부(54, 56)가 홈부(48)의 홈 내에 위치되어 있다.

Description

시일 구조 및 접합 장치{SEAL STRUCTURE AND BONDING DEVICE}
본 발명은, 예를 들면 접합용 기재끼리를 열압착에 의해 접합시키는 접합 장치에 이용되는 시일 구조, 및 해당 시일 구조를 구비한 접합 장치에 관한 것이다.
종래의 시일 구조로서 링형상 본체와 링형상 립으로 구성된 링형상 패킹이 사용되고 있다. 패킹의 본체가 금속 플랜지에 형성된 홈에 끼워장착되어 있고, 본체로부터 관입부 방향으로 립이 돌출되어 있다. 립이 침입부에 접촉됨으로써 시일되도록 되어 있다(하기 특허문헌 1의 도 3 참조).
[특허문헌1] 일본 특허 제3418680호 특허 공보
그런데, 상기 종래 기술의 시일 재료에서는 형상이 복잡하고, 또한 고온이 되면 가느다란 부분인 립에 대하여 열응력이 가해지고, 립이 파괴되기 쉬워진다. 이 결과, 종래의 시일 구조를 고온 환경에 있어서 장시간 사용하면 시일 성능이 저하하는 우려가 있었다.
그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여, 형상이 심플하고, 또한 고온 환경에 있어서 장시간 사용했을 경우에서도 시일 성능이 저하하는 것을 방지할 수 있는 시일 구조 및 접합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 가열 기구를 구비한 열반부(熱盤部)와, 상기 열반부의 측방에 위치되는 프레임체부와, 상기 열반부와 상기 프레임체부 사이에 위치되어 상기 열반부와 상기 프레임체부의 간극을 시일하는 시일부를 갖는 시일 구조로서, 상기 시일부는 상기 열반부 또는 상기 프레임체부에 형성된 홈부에 배치되고, 상기 시일부에는 상기 홈부의 깊이 방향과 직각인 방향으로 오목부가 형성되고, 상기 시일부가 상기 열반부 또는 상기 프레임체부에 형성된 상기 홈부에 배치된 상태에서 상기 오목부가 상기 홈부의 홈 내에 위치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 시일부에는 상기 홈부의 내벽면에 대하여 면접촉하는 평면부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 오목부는 상기 시일부를 두께 방향으로 절단했을 때의 단면으로 볼 때 V형이 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 열반부와 상기 프레임체부의 간극을 상기 시일부로 시일된 상태에 있어서 상기 시일부가 가열되었을 때에 상기 시일부의 열팽창에 따른 체적 증가분이 상기 열반부와 상기 프레임체부의 간극을 상기 시일부로 시일한 상태에 있어서 상기 시일부가 가열되지 않을 때의 상기 시일부의 상기 오목부의 용적보다도 작아지도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 시일부는 불소계 고무로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 가압 기구에 의해 소정의 하중이 부여되는 대좌부(台座部)와, 가열 기구를 구비한 열반부와, 상기 대좌부에 설치되고 상기 대좌부에 부여된 하중을 가압력으로 해서 상기 열반부에 전달하는 지지부와, 상기 열반부의 측방에 위치되는 프레임체부와, 상기 열반부와 상기 프레임체부 사이에 위치되고 상기 열반부와 상기 프레임체부의 간극을 시일하는 시일부와, 진공원과 접속되어 인접하는 상기 열반부의 사이에 형성되는 진공 챔버를 갖고, 상기 진공 챔버 내에서 접합용 기재끼리를 열압착시켜서 접합하는 접합 장치로서, 상기 시일부는 상기 열반부 또는 상기 프레임체부에 형성된 홈부에 배치되고, 상기 시일부에는 상기 홈부의 깊이 방향과 직각인 방향으로 오목부가 형성되고, 상기 시일부가 상기 열반부 또는 상기 프레임체부에 형성된 상기 홈부에 배치된 상태에서 상기 오목부가 상기 홈부의 홈 내에 위치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 시일부에는 상기 홈부의 내벽면에 대하여 면접촉하는 평면부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 오목부는 상기 시일부를 두께 방향으로 절단했을 때의 단면으로 볼 때 V형이 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 열반부와 상기 프레임체부의 간극을 상기 시일부로 시일된 상태에 있어서 상기 시일부가 가열되었을 때에 상기 시일부의 열팽창에 따른 체적 증가분이 상기 열반부와 상기 프레임체부의 간극을 상기 시일부로 시일한 상태에 있어서 상기 시일부가 가열되지 않을 때의 상기 시일부의 상기 오목부의 용적보다도 작아지도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 시일부는 불소계 고무로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 고온 환경 하에 있어서 장시간 사용했을 경우에서도 열반부와 프레임체부의 간극을 시일하는 시일부가 열팽창에 의해 파손되지 않고, 높은 시일 성능을 유지할 수 있다.
또한, 시일부에 평면부가 형성되어 있기 때문에 시일부가 홈부의 내벽면에 면접촉한다. 이에 따라, 프레임체부가 열반부에 대하여 상대 이동했을 경우에서도, 시일부 자체가 비틀어져버리는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 시일부로서 기존의 O링을 이용함으로써 코스트가 저렴해진다. 또한, 기존의 O링을 이용함으로써 용이하게 가공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 접합 장치의 각 열반부가 초기 상태(비중합 상태)가 될 때의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 의한 접합 장치의 각 열반부가 중합되었을 때의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 의한 접합 장치의 열반부의 측방에 배치된 프레임체부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태에 의한 접합 장치에 이용된 시일부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시형태에 의한 접합 장치에 이용된 시일부의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시형태에 의한 접합 장치에 이용된 시일부의 가공 방법을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시형태에 의한 접합 장치에 이용된 시일부의 변형예 1의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시형태에 의한 접합 장치에 이용된 시일부의 변형예 2의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시형태에 의한 접합 장치에 이용된 시일부의 변형예 3의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시형태에 의한 접합 장치에 이용된 시일부의 변형예 4의 단면도이다.
본 발명의 일실시형태에 의한 시일 구조 및 접합 장치에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 본 발명의 접합 장치에 본 발명의 시일 구조가 적용된 구성을 일실시형태로서 설명한다.
본 실시형태의 접합 장치는 접합용 기재끼리를 열압착에 의해 접합시키는 장치이며, 프레스 기구가 이용되고 있다. 또한, 접합용 기재는 접합 전의 기판이며, 웨이퍼나 집합 기판 이외에 개편화(個片化)된 자기판도 포함된다. 본 실시형태의 접합 장치에서 복수의 접합용 기판을 접합하고, 복합 기판을 제작한다. 복합 기판을 제작하기 위한 접합용 기재는 이종이어도 동종이어도 좋다. 제작된 복합 기판은 전자기기의 부품으로서 이용된다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 접합 장치(20)는 하우징(22)을 구비하고 있다. 하우징(22)의 내부에는 상하 방향을 따라 복수의 열반부(40)가 늘어서서 배치되어 있다. 각 열반부(40)의 사이에는 접합 대상물인 복수의 접합용 기재가 배치되어 있다. 하우징(22)의 저부에는 가압 기구(24)가 배치되어 있다. 가압 기구(24)는 일례로서 상하 방향으로 신축가능한 유압식 피스톤 로드(24A)가 적용된다. 또한, 가압 기구(24)는 도시되지 않은 제어부에 의해 구동 제어된다.
가압 기구(24)에는 하측 대좌부(26)가 접속되어 있다. 하측 대좌부(26)의 상면에는 복수의 지지부(28)가 제공되어 있다. 이 때문에, 가압 기구(24)인 피스톤 로드(24A)가 상하 방향으로 신축하면 하측 대좌부(26) 및 복수의 지지부(28)가 상하 방향으로 이동한다.
또한, 하우징(22)의 상부에는 상측 대좌부(30)가 고정되어 있다. 상측 대좌부(30)의 하면에는 복수의 지지부(32)가 제공되어 있다. 또한, 하측 대좌부(26)의 지지부(28)와 상측 대좌부(30)의 지지부(32) 사이에서 상하 방향으로 적재된 복수(예를 들면, 5단)의 열반부(40A, 40B, 40C, 40D, 40E)가 소정의 가압력으로 협지되는 구조로 되어 있다. 이하, 열반부(40A, 40B, 40C, 40D, 40E)를 총칭해서 열반부(40)라 한다.
하우징(22)의 내부에는 상하 방향을 따라 복수의 열반부(40)가 늘어서서 배치되어 있다. 본 실시형태의 접합 장치(10)는 5개의 열반부(40)가 하우징(22)의 내부에 제공되어 있고, 다단 적층 접합 장치로서 기능한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 접합 장치(20)에서는 5단 열반부(40)가 모두 압접된 상태로 됨으로써 4개의 진공 챔버(62A, 62B, 62C, 62D)가 형성되고, 각 진공 챔버(62A, 62B, 62C, 62D)에 있어서 기판의 접합 처리가 실행된다. 또한, 진공 챔버(62A, 62B, 62C, 62D)를 총칭해서 진공 챔버(62)라 한다.
여기서, 열반부(40)의 프레임체부(42)의 구성에 대해서 설명한다. 또한, 5개의 열반부(40) 중 최하부에 위치하는 제 1 단째와 제 2 단째 열반부(40A, 40B)의 구성을 설명한다. 또한, 다른 열반부(40C, 40D, 40E)의 구성은 기본적으로 열반부(40A, 40B)의 구성과 같기 때문에 설명을 생략한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 각 열반부(40)에는 열원부(44)와, 냉각부(46)가 제공되어 있다. 이에 따라, 열원부(44)에 의해 열반부(40)를 가열하고, 또는 냉각부(46)에 의해 열반부(40)를 냉각할 수 있다.
열원부(44)로서는, 예를 들면 히터가 적용된다. 또한, 냉각부(46)로서는 냉각수가 흐르는 냉각수로가 적용된다.
진공 챔버를 형성하는 각 열반부(40)의 외측면(40Ba)에는 프레임체부(42)가 미소한 간극을 제공해서 배치되어 있다. 이 프레임체부(42)는 열반부(40)의 측방을 둘러싸도록 환상으로 배치되어 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 프레임체부(42)는 환상을 이루고 있어 프레임체부(42)의 제 1 측면(42A)에는 제 1 홈부(48)가 환상으로 형성되어 있다. 또한, 프레임체부(42)의 제 1 측면(42A)은 수평 방향(예를 들면, 측면측)으로 늘어서서 배치되어 있는 열반부(40B)에 대향하는 측면으로 한다.
또한, 프레임체부(42)의 제 2 측면(42B)에는 제 2 홈부(50)가 환상으로 형성되어 있다. 또한, 프레임체부(42)의 제 2 측면(42B)은 상하 방향(예를 들면, 하면측)으로 늘어서서 배치되어 있는 열반부(40A)에 대향하는 측면으로 한다.
프레임체부(42)의 제 1 측면(42A)에 형성된 제 1 홈부(48)에는 제 1 시일부(52)가 배치되어 있다. 프레임체부(42)는 열반부(40)의 측방을 둘러싸도록 해서 배치되어 있기 때문에 제 1 시일부(52)는 열반부(40)의 측방을 따라 환상으로 배치되어 있다. 제 1 시일부(52)는, 예를 들면 내열성이 있는 불소계 고무로 구성되어 있다. 제 1 시일부(52)는 프레임체부(42)의 내측면측에 위치되는 열반부(40B)의 외측면(40Ba)과 프레임체부(42)의 제 1 측면(42A)(안쪽면)의 간극을 시일하는 기능을 갖는다.
도 3에 나타낸 바와 같이 프레임체부(42)에는 플랜지(68)가 고정되어 있다. 이 플랜지(68)에는 코일 스프링(70)으로부터 소정의 탄성력이 부여되어 있다. 이 때문에, 상측에 위치하는 열반부(40B)가 하측에 위치하는 열반부(40A)로부터의 압력을 받지 않을 경우에는 코일 스프링(70)이 신장되고, 프레임체부(42)가 코일 스프링(70)로부터의 탄성력을 받아서 상측에 위치하는 열반부(40B)의 외측면(40Ba)에 대하여 하방측으로 상대 이동한다. 한편, 예를 들면 진공 챔버의 형성시 등에 있어서 상측에 위치되는 열반부(40B)가 하측에 위치되는 열반부(40A)로부터의 압력을 받았을 경우에는 코일 스프링(70)이 하측에 위치되는 열반부(40A)로부터의 압력에 의해 줄어든다. 이에 따라, 프레임체부(42)는 상측에 위치되는 열반부(40B)의 외측면(40Ba)에 대하여 상방측으로 상대 이동되고, 제 1 시일부(52)를 통해 슬라이딩된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 시일부(52)가 제 1 홈부(48)에 수용된 상태를 기준으로 해서 제 1 시일부(52)의 상측 표면 및 하측 표면에는 제 1 홈부(48)의 깊이 방향과 직각인 방향으로 오목부(54, 56)가 각각 형성되어 있다. 상측 표면의 오목부(54)와 하측 표면의 오목부(56)는 상하 대칭이 되는 위치에 형성되어 있다. 또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 각 오목부(54, 56)의 형상은 제 1 시일부(52)의 두께 방향으로 절단된 절단시에 있어서 V형이 되도록 형성되어 있다.
제 1 시일부(52)의 상측 표면의 오목부(54)를 기준으로 해서 경방향 외측 및 경방향 내측의 영역에는 평면부(52A, 52B)가 각각 형성되어 있다. 또한, 제 1 시일부(52)가 제 1 홈부(48)에 수용된 상태에 있어서, 각 평면부(52A, 52B)는 제 1 홈부(48)의 내벽면(48A)의 일부에 대하여 각각 면접촉되어 있다.
제 1 시일부(52)의 하측 표면의 오목부(56)를 기준으로 해서 경방향 외측 및 경방향 내측의 영역에는 평면부(52C, 52D)가 각각 형성되어 있다. 또한, 제 1 시일부(52)가 제 1 홈부(48)에 수용된 상태에 있어서, 각 평면부(52C, 52D)는 제 1 홈부(48)의 내벽면(48B)의 일부에 대하여 각각 면접촉되어 있다.
제 1 시일부(52)의 상측 표면 및 하측 표면의 오목부(54, 56)는 제 1 시일부(52)가 제 1 홈부(48)에 수용된 상태에 있어서, 오목부(54, 56)가 제 1 홈부(48)의 홈 내에 위치되도록 구성되어 있다.
환언하면, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 제 1 시일부(52)가 제 1 홈부(48)에 수용된 상태에 있어서, 제 1 시일부(52)의 상측 표면 및 하측 표면의 경방향 내측에 위치하는 평면부(52B, 52D)의 적어도 일부가 제 1 홈부(48)의 내벽면에 대하여 면접촉되어 있기 때문에 오목부(54, 56)의 적어도 일부가 제 1 홈부(48)의 외측에 노출되지 않고, 제 1 홈부(48)의 내부에 완전히 매설된 상태로 되어 있다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 시일부(52)가 제 1 홈부(48)에 수용된 상태에 있어서, 제 1 시일부(52)의 경방향 내측면이 제 1 홈부(48)로부터 돌출된 위치에 있고, 제 1 시일부(52)가 제 1 홈부(48)보다도 약간 돌출되어 있다. 그리고, 프레임체부(42)의 경방향 내측에 열반부(40)가 위치되어 있는 상태에서는 상온 시(예를 들면, 0℃~30℃)에 있어서도, 제 1 시일부(52)의 경방향 내측의 일부분이 열반부(40)의 외측면(40Ba)으로부터의 반력을 받아서 탄성 변형되어 있는 상태로 된다. 이에 따라, 프레임체부(42)와 열반부(40)의 간극이 기밀하게 시일된 상태로 된다.
여기서, 열반부(40)와 프레임체부(42)와의 간극을 제 1 시일부(52)로 시일된 상태에 있어서, 제 1 시일부(52)가 가열되었을 때에, 제 1 시일부(52)의 열팽창에 따른 체적 증가분이 열반부(40)와 프레임체부(42)의 간극을 제 1 시일부(52) 시일된 상태에 있어서 제 1 시일부(52)가 가열되지 않을 때의 제 1 시일부(52)의 오목부(54, 56)의 용적보다도 작아지도록 설정되어 있다. 본 실시형태에서는 2개의 오목부(54, 56)가 형성되어 있기 때문에 각 오목부(54, 56)의 용적의 합계가 제 1 시일부(52)의 상기 체적 증가분보다도 커지도록 설정되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는 「체적 증가분」은 가열시의 제 1 시일부(52)의 체적으로부터 상온 시의 제 1 시일부(52)의 체적을 뺀 제 1 시일부(52)의 체적 변화량으로 정의한다.
구체적으로는, 상온 시에 있어서도 제 1 시일부(52)의 일부분이 열반부(40)로부터의 반력을 받아서 탄성 변형(예를 들면, 압축 변형)되어 있다. 이에 따라, 오목부(54, 56)는 열반부(40)로부터의 반력을 받지 않는 상태와 비교해서 제 1 시일부(52)의 형상이 약간 변화되고, 오목부(54, 56)의 용적도 변화된다. 즉, 열반부(40)로부터의 반력을 받지 않을 경우와 비교해서 오목부(54, 56)의 용적이 약간 작아진다. 더욱이, 열반부(40)의 가열에 의해 열반부(40)가 고온이 되면 그 열이 제 1 시일부(52)에 전달된다. 그래서, 제 1 시일부(52)가 가열되고, 제 1 시일부(52)의 전체가 소정의 열팽창계수에 의거해서 열팽창된다. 이에 따라, 제 1 시일부(52)의 체적이 커진다. 이 제 1 시일부(52)의 체적 증가분이 오목부(54, 56)의 용적에 의해 흡수된다. 이와 같이, 오목부(54, 56)의 용적은 제 1 시일부(52)의 탄성 변형에 따라 감소됨과 아울러 감소 후의 오목부(54, 56)의 용적에 의해 제 1 시일부(52)의 체적 증가분을 흡수할 수 있도록 설정되어 있다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 프레임체부(42)의 제 2 측면(42B)에 있는 제 2 홈부(50)에는 제 2 시일부(60)가 배치되어 있다. 프레임체부(42)는 열반부(40)의 측방을 둘러싸도록 해서 배치되어 있기 때문에 제 2 시일부(60)는 열반부(40)의 외주를 따라 배치되어 있다. 제 2 시일부(60)는, 예를 들면 내열성이 있는 불소계 고무로 구성되어 있다. 제 2 시일부(60)는 하면측에 위치하는 열반부(도 3에서는 부호 40A를 의미한다)와 프레임체부(42)의 간극을 시일하는 기능을 갖는다.
제 2 시일부(60)는 제 1 시일부(52)를 90도 회전시킨 상태에서 제 2 홈부(50)에 수용되어 있다. 제 2 시일부(60)는 프레임체부(42)의 하측 표면과 상방에 위치되는 열반부(40)의 상측 표면의 간극을 시일하는 기능을 갖고 있다.
제 2 시일부(60)에는 제 1 시일부(52)와 같이 2개의 오목부(64, 66)가 각각 형성되어 있다. 또한, 제 2 시일부(60)의 형상ㆍ특징은 제 1 시일부(52)의 형상ㆍ특징과 같기 때문에 제 2 시일부(60)의 형상ㆍ특징의 설명을 생략한다.
또한, 제 1 시일부(52) 및 제 2 시일부(60)는 프레임체부 측에 형성된 홈부에 수용된 구성을 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 열반부(40) 측에 형성된 홈부에 수용되어도 좋다. 단, 열반부(40)에는 열원이 배치되어 있기 때문에 각 시일부(52, 60)의 열팽창에 의한 체적 증가분을 작게 해 각 시일부(52, 60)의 파손을 효과적으로 억제하기 위해서는 열반부(40) 측이 아니고, 프레임체부 측의 홈부에 수용되어 있는 것이 바람직하다.
그 다음에, 본 실시형태의 접합 장치(20)의 동작에 대해서 설명한다.
(각 열반부의 중합)
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 제어부에 의해 가압 기구(24)가 구동 제어되어 피스톤 로드(24A)가 상방향으로 신장된다. 이에 따라, 하측 대좌부(26)과 하측 대좌부(26)에 제공된 복수의 지지부(28)가 피스톤 로드(24A)에 압박되도록 해서 상방향을 향해서 이동한다.
피스톤 로드(24A)가 소정의 거리만큼 상방향으로 신장되어 가면 하측 대좌부(26)에 제공된 지지부(28)의 선단부가 제 1 단째 열반부(40A)에 접촉하고 제 1 단째 열반부(40A)는 복수의 지지부(28)에 의해 상방향으로 압박되고, 상방향으로 이동된다.
제 1 단째 열반부(40A)가 하측 대좌부(26) 및 지지부(28)과 함께 상방향으로 이동되면 제 1 단째 열반부(40A)는 제 2 단째 열반부(40B)에 접근한다.
그리고, 하측 대좌부(26) 및 지지부(28)가 상방향으로 더 이동되면 제 1 단째 열반부(40A) 및 제 2 단째 열반부(40B)가 일체로 되어 상방향으로 이동되고, 결국 제 2 단째 열반부(40B)는 제 3 단째 열반부(40C)에 접근한다.
하측 대좌부(26) 및 지지부(28)가 상방향으로 더 이동되면 제 1 단째 열반부(40A), 제 2 단째 열반부(40B) 및 제 3 단째 열반부(40C)가 일체로 되어 상방향으로 이동되고, 결국 제 3 단째 열반부(40C)는 제 4 단째 열반부(40D)에 접근한다.
하측 대좌부(26) 및 지지부(28)가 상방향으로 더 이동되면 제 1 단째 열반부(40A), 제 2 단째 열반부(40B), 제 3 단째 열반부(40C) 및 제 4 단째 열반부(40D)가 일체로 되어 상방향으로 이동되고, 결국 제 4 단째 열반부(40D)는 제 5 단째 열반부(40E)에 접근한다.
하측 대좌부(26) 및 지지부(28)가 상방향으로 더 이동되면 제 1 단째 열반부(40A), 제 2 단째 열반부(40B), 제 3 단째 열반부(40C), 제 4 단째 열반부(40D) 및 제 5 단째 열반부(40E)가 일체로 되어 상방향으로 이동되고, 결국 제 5 단째 열반부(40E)는 상측 대좌부(30)에 제공된 복수의 지지부(32)의 첨단부에 접근한다. 이에 따라, 제 5 단째 열반부(40E)로부터 지지부(32)에 부여된 가압력은 상측 대좌부(30)에 전달된다.
이상과 같이 해서, 5단의 열반부(40)가 상하 방향으로 소정의 가압력으로 적층되고, 5단의 열반부(40)가 상측 대좌부(30)의 복수의 지지부(32)와 하측 대좌부(26)의 복수의 지지부(28) 사이에 협지된 구조로 된다.
여기서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상하 방향에 인접하는 열반부끼리가 소정의 가압력으로 압접되면 열반부끼리의 사이에 진공 챔버(62)가 형성된다. 즉, 제 1 단째 열반부(40A)와 제 2 단째 열반부(40B) 사이에는 제 1 진공 챔버(62A)가 형성된다. 또한, 제 2 단째 열반부(40B)와 제 3 단째 열반부(40C) 사이에는 제 2 진공 챔버(62B)가 형성된다. 제 3 단째 열반부(40C)와 제 4 단째 열반부(40D) 사이에는 제 3 진공 챔버(62C)가 형성된다. 제 4 단째 열반부(40D)와 제 5 단째 열반부(40E) 사이에는 제 4 진공 챔버(62D)가 형성된다.
또한, 적층 처리의 완료 단계에서는 진공 챔버(62)는 밀폐 공간으로만 되어 있는 것이며, 진공화되어 있지 않다. 이 때문에, 진공 챔버(62)는 진공 상태로 되어 않다.
(진공화)
그 다음, 제어부에 의해 진공 펌프가 구동 제어되고, 각 진공 챔버(62)가 진공 상태로 된다. 이에 따라, 모든 진공 챔버(62)의 진공화가 실행된다.
(가열ㆍ가압 처리)
그 다음, 각 열반부(40)에 의해 가열 처리가 실행된다. 각 열반부(40)에는 히터 등의 열원부(44)가 내장되어 있기 때문에 제어부로 열원부(44)를 구동함으로써 가열 처리가 가능하게 된다. 또한, 열반부(40)는 온도조절 그릇에 의해 280℃~300℃에 온도 설정된다.
또한 동시에, 상하 방향에 인접하는 열반부(40)가 가압력을 받음으로써 열반부(40)의 사이에 배치된 접합용 기재끼리가 소정의 가압력으로 압접된다. 또한, 접합용 기재의 압접 처리는 진공 챔버의 내부에서 실행되기 때문에 쓰레기나 분진이 침입하지 않는 깨끗한 환경에서 실행될 수 있다. 이 결과, 접합용 기재에 의해 제작된 복합 기판의 전기적 특성을 고품질로 유지할 수 있다.
또한, 접합용 기재의 접합 처리는 4개의 진공 챔버(62)로 대략 동시에 실행된다. 이에 따라, 4개의 진공 챔버(62)에 있어서, 기판의 접합 처리가 대략 동시에 실행된다.
(진공 챔버의 냉각)
접합용 기재끼리의 압접이 종료한 후, 진공 챔버(62)의 진공도를 소정값으로 유지한 상태에서 접합용 기재를 냉각한다. 접합용 기재의 냉각은 각 열반부(40)의 내부에 배치된 냉각부(46)인 냉각수로에 냉각수를 흘려보냄으로써 실행된다.
(진공해제)
그 다음, 진공 챔버(62)의 진공 상태를 해제하기 위해 대기를 넣고, 모든 진공 챔버(62)가 대기 개방된다.
(각 열반부의 하강)
그 다음, 각 열반부(40)가 하강한다. 이 하강 처리에서는 제어부에 의해 제어된 가압 기구가 하방향으로 이동된다. 이에 따라, 제 1 단째 열반부(40A)가 하방향으로 이동되기 때문에 다른 열반부(40B, 40C, 40D, 40E)도 하방향으로 이동된다.
구체적으로는, 우선, 제 1 단째로부터 제 5 단째까지의 열반부(40)가 일체로서 하방향으로 이동된다. 그리고, 제 5 단째 열반부(40E)의 유지 위치에 도달하면 제 5 단째 열반부(40E)는 그 유지 위치에서 정지한다. 그 다음, 제 1 단째로부터 제 4 단째까지의 열반부(40A, 40B, 40C, 40D)가 일체로서 하방향으로 이동된다. 그리고, 제 4 단째 열반부(40D)의 유지 위치에 도달하면 제 4 단째 열반부(40D)는 그 유지 위치에서 정지한다. 이어서, 제 1 단째로부터 제 3 단째까지의 열반부(40A, 40B, 40C)가 일체로서 하방향으로 이동된다. 그리고, 제 3 단째 열반부(40C)의 유지 위치에 도달하면 제 3 단째 열반부(40C)는 그 유지 위치에서 정지한다. 그 다음, 제 1 단째와 제 2 단째 열반부(40A, 40B)가 일체로서 하방향으로 이동된다. 그리고, 제 2 단째 열반부(40B)의 유지 위치에 도달하면 제 2 단째 열반부(40B)는 그 유지 위치에서 정지한다. 최후에, 제 1 단째 열반부(40A)가 하방향으로 이동된다. 그리고, 제 1 단째 열반부(40A)의 유지 위치에 도달하면 제 1 단째 열반부(40A)는 그 유지 위치에서 정지한다. 또한, 가압 기구(24)의 피스톤 로드(24A)는 초기 위치로 돌아간다.
본 실시형태의 접합 장치(20)에 의하면, 예컨대 가열ㆍ가압 처리에 있어서 열반부(40)가 열원부(44)에 의해 가열된다. 열반부(40)가 가열되면 프레임체부(42)에 전열된다. 열반부(40)와 프레임체부(42) 사이에는 제 1 시일부(52) 및 제 2 시일부(60)가 개재되어 있기 때문에 열반부(40)의 열은 제 1 시일부(52) 및 제 2 시일부(60)에 전달된다.
여기서, 제 1 시일부(52)에 전열되면 제 1 시일부(52)가 가열된다. 이에 따라, 제 1 시일부(42)는 소정의 열팽창계수에 의거해서 열팽창한다. 환언하면, 제 1 시일부(52)의 체적이 열팽창에 의해 증가한다. 이 때문에, 제 1 시일부(52)에 오목부(54, 56)가 형성되어 있지 않으면 제 1 시일부(52)로부터 열반부(40B)에 대하여 체적 팽창 그대로의 열응력이 가해지게 되지만 열반은 강체이기 때문에 제 1 시일부(52) 측이 그 응력으로 파손에 이른다.
그런데, 도 4에 나타낸 바와 같이 제 1 시일부(52)에는 오목부(54, 56)가 형성되어 있기 때문에 제 1 시일부(52)의 열팽창에 따른 체적 증가분이 오목부(54, 56)의 용적에 의해 흡수된다. 이 때문에, 제 1 시일부(52)의 열반부(40B)와의 접촉 부위에 있는 무너짐량(L)(도 4의 파선부분)이 열팽창에 의해 크게 증가하는 것이 없어진다. 환언하면, 제 1 시일부(52)로부터 열반부(40B)에 대하여 작용하는 압력이 크게 증가하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 열반부(40B)의 가열시에 있어서도, 제 1 시일부(52)가 열팽창에 의한 응력에 의해 파손하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 고온 시에 있어서도 제 1 시일부(52)의 시일 성능이 저하하는 것을 방지할 수 있고, 높은 시일성을 유지한 진공화가 가능하게 된다.
또한, 오목부(54, 56)가 제 1 시일부(52)의 두께 방향을 따라 절단된 단면으로 볼 때 V형으로 형성되어 있기 때문에 저부가 예각으로 되어 있다. 이에 따라, 제 1 시일부(52)가 열팽창되었을 때에 오목부(54, 56)가 변형되기 쉬워지기 때문에 제 1 시일부(52)의 체적 증가분이 오목부(54, 56)에 확실히 흡수된다.
또한, 오목부(54, 56)가 제 1 시일부(52)의 상하 대칭의 위치에 형성되어 있기 때문에 제 1 시일부(52)의 가공이 용이해진다. 또한, 각 시일부(52, 60)의 가공 방법에 대해서는 후술한다.
더욱이, 상술한 바와 같이, 프레임체부(42)가 열반부(40B)에 대하여 상대 이동(슬라이딩)되지만, 제 1 시일부(52)에는 제 1 홈부(48)의 내벽면에 대하여 면접촉하기 위한 평면부(52A, 52B, 52C, 52D)가 형성되어 있기 때문에 프레임체부(42)의 열반부(40B)에 대한 상대 이동시에 제 1 시일부(52)가 비틀어지는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 제 1 시일부(52)의 비틈에 따른 파손을 방지할 수 있다.
또한, 상기한 제 1 시일부(52)의 작용 효과는 제 2 시일부(60)에 있어서도 같은 것을 말한다. 이에 따라, 고온이나 비틈에 의해 제 2 시일부(60)가 파손할 일이 없고, 프레임체부(42)와 열반부(40) 사이에서 높은 시일성을 확보할 수 있다.
그 다음, 각 시일부(52, 60)의 가공 방법에 대해서 설명한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 시판되어 있는 O링(72)을 이용해서 상측 표면의 일부 및 하측 표면의 일부를 절삭에 의해 평면 가공한다. 그리고, O링(72)의 상측 표면 및 하측 표면에 형성된 평면부(72A, 72B)에 대하여 절삭에 의해 V홈 가공한다. 이에 따라, 복수의 오목부(54, 56)가 형성된 제 1 시일부(52)를 얻는다. 또한, 제 2 시일부(60)도 마찬가지로 가공하고, 90도 반전시키면 좋다. 시판의 O링(72)이 반드시 필수적인 것이 아니지만, O링(72)을 이용함으로써 염가로 시판되어 있는 것을 용이하게 입수할 수 있기 때문에 편리하다.
또한, 각 시일부(52, 60)는 절삭에 의한 가공 방법에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 형(型)을 만들고, 형에 의한 성형에 의해 제조해도 좋다. 형을 이용한 성형에서는 오목부에 곡면을 형성할 수 있기 때문에 오목부의 형상에 배리에이션을 갖게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 실시형태에서는 각 시일부(52, 60)에는 오목부(54, 56)로서 2개의 V형의 홈이 형성된 구성을 예시했지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.
예를 들면, 도 7에 나타낸 바와 같이, V형의 홈(76)이 복수 늘어서서 형성된 시일부(74)이어도 좋다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 시일부의 두께 방향으로 절단된 단면시에서, 각형상으로 되는 오목부(80)가 형성된 시일부(78)를 이용해도 좋다.
또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, V형의 홈(84) 부여 평면부가 형성되어 있지 않은 시일부(82)를 이용해도 좋다.
더욱이, 도 10에 나타낸 바와 같이, 오목부(88)가 편측만이고, 또한 시일의 중심부(심)까지 절삭해서 형성된 시일부(86)도 유효하다. 이 시일부(86)는 고온 시의 열팽창에 의한 시일 선단 응력을 완화하므로 더욱 파손하기 어려운 구조이다. 또한 진공 챔버 내의 진공화 시는 감압차에 의해 대기의 압력을 받고, 오목부(88)가 개방되는 방향으로 되기 때문에 열반부와 프레임체부의 시일 성능은 유지된다.
10: 프레스 기구 12: 대좌부
14: 지지부 16: 열반부
20:접합 장치 24: 가압 기구
26: 하측 대좌부(대좌부) 28: 지지부
30: 상측 대좌부(대좌부) 32: 지지부
40A: 제 1 단째 열반부(열반부) 40B: 제 2 단째 열반부(열반부)
40C: 제 3 단째 열반부(열반부) 40D: 제 4 단째 열반부(열반부)
40E: 제 5 단째 열반부(열반부) 42: 프레임체부
48: 제 1 홈부(홈부) 50: 제 2 홈부(홈부)
52: 제 1 시일부(시일부) 52A: 평면부
52B: 평면부 52C: 평면부
52D: 평면부 54:오목부
56: 오목부 60: 제 2 시일부(시일부)
62A: 진공 챔버 62B: 진공 챔버
62C: 진공 챔버 62D: 진공 챔버
64: 오목부 66:오목부

Claims (10)

  1. 가열 기구를 구비한 열반부;
    상기 열반부의 측방에 위치되는 프레임체부; 및
    상기 열반부와 상기 프레임체부 사이에 위치되어 상기 열반부와 상기 프레임체부의 간극을 시일하는 시일부를 갖는 시일 구조로서:
    상기 시일부는 상기 열반부 또는 상기 프레임체부에 형성된 홈부에 배치되고,
    상기 시일부에는 상기 홈부의 깊이 방향과 직각인 방향으로 오목부가 형성되고,
    상기 시일부가 상기 열반부 또는 상기 프레임체부에 형성된 상기 홈부에 배치된 상태에서 상기 오목부가 상기 홈부의 홈 내에 위치되며,
    상기 열반부와 상기 프레임체부의 간극을 상기 시일부로 시일한 상태에 있어서 상기 시일부가 가열되었을 때에 상기 시일부의 열팽창에 따른 체적 증가분이 상기 열반부와 상기 프레임체부의 간극을 상기 시일부로 시일한 상태에 있어서 상기 시일부가 가열되지 않을 때의 상기 시일부의 상기 오목부의 용적보다도 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시일부에는 상기 홈부의 내벽면에 대하여 면접촉하는 평면부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 시일부를 두께 방향으로 절단했을 때의 단면으로 볼 때 V형이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시일부는 불소계 고무로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  6. 가압 기구에 의해 소정의 하중이 부여되는 대좌부,
    가열 기구를 구비한 열반부,
    상기 대좌부에 설치되고, 상기 대좌부에 부여된 하중을 가압력으로 해서 상기 열반부에 전달하는 지지부,
    상기 열반부의 측방에 위치되는 프레임체부,
    상기 열반부와 상기 프레임체부 사이에 위치되고, 상기 열반부와 상기 프레임체부의 간극을 시일하는 시일부, 및
    진공원과 접속되어 인접하는 상기 열반부의 사이에 형성되는 진공 챔버를 갖고;
    상기 진공 챔버 내에서 접합용 기재끼리를 열압착시켜서 접합하는 접합 장치로서:
    상기 시일부는 상기 열반부 또는 상기 프레임체부에 형성된 홈부에 배치되고,
    상기 시일부에는 상기 홈부의 깊이 방향과 직각인 방향으로 오목부가 형성되고,
    상기 시일부가 상기 열반부 또는 상기 프레임체부에 형성된 상기 홈부에 배치된 상태에서 상기 오목부가 상기 홈부의 홈 내에 위치되며,
    상기 열반부와 상기 프레임체부의 간극을 상기 시일부로 시일한 상태에 있어서 상기 시일부가 가열되었을 때에 상기 시일부의 열팽창에 따른 체적 증가분이 상기 열반부와 상기 프레임체부의 간극을 상기 시일부로 시일한 상태에 있어서 상기 시일부가 가열되지 않을 때의 상기 시일부의 상기 오목부의 용적보다도 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 시일부에는 상기 홈부의 내벽면에 대하여 면접촉하는 평면부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 시일부를 두께 방향으로 절단했을 때의 단면으로 볼 때 V형이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  9. 삭제
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 시일부는 불소계 고무로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
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