專利名稱：真空室的真空度控制機構、包括該機構的接合裝置、真空室及接合裝置的真空度控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及例如利用熱壓接將板狀或箔狀的貼合用基材進行接合時所使用的真空室的真空度控制機構、包括該真空室的真空度控制機構的接合裝置、真空室的真空度控制方法、以及接合裝置的真空度控制方法。
背景技術：
以往，已提出有涉及即使簡易、低成本，也能在保護真空泵的情況下以節(jié)電的方式對真空室內的真空度進行控制的控制機構和控制方法的技術。該控制機構是對實施層疊成形的真空室內的真空度進行控制的控制機構，該控制 機構包括控制裝置，該控制裝置根據(jù)對測量真空室內的真空度的真空傳感器的檢測值所設定的規(guī)定幅值的滯后，使與真空室相連接的真空泵起動、停止，從而對真空室內的真空度進行控制(參照專利文獻I)?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利特開2009 — 298007號公報

發(fā)明內容
然而，上述控制機構是通過開啟/關閉對真空泵、氣體供給裝置進行控制的閥來進行動作的類型，因而，在開啟/關閉閥時真空壓力發(fā)生較大的變動，因此，存在真空壓力控制的精度較差的問題。為此，本發(fā)明的目的在于提供能以簡易的結構提高真空壓力控制精度的真空室的真空度控制機構、包括該真空室的真空度控制機構的接合裝置、真空室的真空度控制方法、以及接合裝置的真空度控制方法。第一發(fā)明是用于控制真空室的真空壓力值的真空室的真空度控制機構，其特征在于，包括用于對所述真空室抽真空的真空路徑；將氣體導入所述真空室的流量調節(jié)閥；以及對所述流量調節(jié)閥的開閉率進行控制的控制部，所述控制部根據(jù)所述真空室的真空壓力值對所述流量調節(jié)閥的開閉率進行控制，將所述真空室的真空壓力值調整為目標真空壓力值。在此情況下，優(yōu)選所述流量調節(jié)閥將惰性氣體導入所述真空室。在此情況下，優(yōu)選所述流量調節(jié)閥是質量流量控制器，所述控制部是PID控制器。第二發(fā)明是接合裝置，該接合裝置具有加壓機構、以及被所述加壓機構施加加壓力的熱盤部，所述熱盤部在所述加壓力的作用方向上配置有多個，使在所述加壓力的作用方向上相鄰的所述熱盤部彼此相互層疊，從而在所述熱盤部之間形成真空室，在所述真空室內將貼合用基材彼此熱壓接以使其進行接合，所述接合裝置的特征在于，包括用于對所述真空室抽真空的真空路徑；將氣體導入所述真空室的流量調節(jié)閥；以及對所述流量調節(jié)閥的開閉率進行控制的控制部，所述控制部根據(jù)所述真空室的真空壓力值對所述流量調節(jié)閥的開閉率進行控制，將所述真空室的真空壓力值調整為目標真空壓力值。在此情況下，優(yōu)選所述流量調節(jié)閥將惰性氣體導入所述真空室。在此情況下，優(yōu)選形成有多個所述真空室，形成有將所述真空室彼此之間進行連通的連通路，多個所述真空室同時抽真空。在此情況下，優(yōu)選所述流量調節(jié)閥是質量流量控制器，所述控制部是PID控制器。第三發(fā)明是用于控制真空室的真空壓力值的真空室的真空度控制方法，使用真空路徑及流量調節(jié)閥，所述真空路徑用于對所述真空室抽真空，所述流量調節(jié)閥將氣體導入所述真空室，在對所述真空室抽真空的狀態(tài)下，通過增大所述流量調節(jié)閥的開閉率，使導入所述真空室的氣體流量增加，或通過減小所述流量調節(jié)閥的開閉率，使導入所述真空室的氣體流量減少，通過改變所述流量調節(jié)閥的開閉率來控制真空室的真空壓力值。
在此情況下，優(yōu)選所述流量調節(jié)閥將惰性氣體導入所述真空室。第四發(fā)明是接合裝置的真空度控制方法，所述接合裝置具有加壓機構、以及被所述加壓機構施加加壓力的熱盤部，所述熱盤部在所述加壓力的作用方向上配置有多個，使在所述加壓力的作用方向上相鄰的所述熱盤部彼此相互層疊，從而在所述熱盤部之間形成真空室，在所述真空室內將貼合用基材彼此熱壓接以使其進行接合，所述接合裝置的真空度控制方法的特征在于，使用真空路徑、流量調節(jié)閥、及控制部，所述真空路徑用于對所述真空室抽真空，所述流量調節(jié)閥將氣體導入所述真空室，所述控制部對所述流量調節(jié)閥的開閉率進行控制，所述控制部根據(jù)所述真空室的真空壓力值對所述流量調節(jié)閥的開閉率進行控制，將所述真空室的真空壓力值調整為目標真空壓力值。在此情況下，優(yōu)選所述流量調節(jié)閥將惰性氣體導入所述真空室。根據(jù)本發(fā)明，能以簡易的結構提高真空室的真空壓力控制的精度。


圖I是包括本發(fā)明一實施方式所涉及的真空室的真空度控制機構的接合裝置在熱盤部重疊的狀態(tài)下的結構圖。圖2是包括本發(fā)明一實施方式所涉及的真空室的真空度控制機構的接合裝置在熱盤部沒有重疊的狀態(tài)下的結構圖。圖3是表示本發(fā)明一實施方式所涉及的真空室的周邊部的結構的說明圖。圖4是表示包括本發(fā)明一實施方式所涉及的真空室的真空度控制機構的接合裝置的真空度控制的曲線圖。圖5是表示包括本發(fā)明一實施方式所涉及的真空室的真空度控制機構的接合裝置的真空度控制范圍的曲線圖。圖6是比較對象的真空室的真空度控制機構的結構圖。圖7是將比較對象的真空室的真空度控制機構進行的真空度的控制結果與控制設備的動作狀況一起進行表示的曲線圖。圖8是表示包括比較對象的真空室的真空度控制機構的多級層疊貼合裝置的開啟/關閉控制的曲線圖。
具體實施例方式參照附圖對本發(fā)明一實施方式所涉及的真空室的真空度控制機構、包括該真空室的真空度控制機構的接合裝置、真空室的真空度控制方法、以及接合裝置的真空度控制方法進行說明。本實施方式中，將真空室的真空度控制機構應用于接合裝置的結構作為一個示例進行說明。另外，真空室的真空度控制結構并不限于應用于接合裝置的結構，能廣泛適用于需要真空室的真空度控制的裝置。(接合裝置) 首先，對接合裝置進行說明。接合裝置是利用熱壓接使貼合用基材彼此進行接合的裝置。另外，貼合用基材是貼合之前的基板，除了晶片、集合基板以外，還包含進行了單片化的子基板。利用本實施方式的接合裝置將多個貼合用基板進行貼合，從而制作復合基板。用于制作復合基板的貼合用基板可以是不同種類，也可以是相同種類。制作出的復合基板用作電子設備的元器件。圖I是表示將真空室的真空度控制機構應用于接合裝置的狀態(tài)的結構圖。圖I的實線表示作為真空路徑的配管的連接狀態(tài)，粗虛線表示電連接狀態(tài)。如圖I所示，接合裝置10包括殼體12。在殼體12的底部配置有加壓機構14。作為一個示例，加壓機構14使用在上下方向上可以伸縮的液壓式活塞桿16。另外，加壓機構14由未圖示的控制部進行驅動和控制。加壓機構14的活塞桿16的前端部與下側臺座部18相連接。因此，若作為加壓機構14的一部分的活塞桿16在上下方向上進行伸縮，則下側臺座部18在上下方向上進行移動。此外，在殼體12的上部固定有上側臺座部20。另外，成為以規(guī)定的加壓力將上下方向層疊的多個熱盤部24夾持在下側臺座部18和上側臺座部20之間的結構。在殼體12的內部，沿上下方向排列配置有多個熱盤部24。本實施方式的接合裝置10中，多個熱盤部24設置在殼體12的內部，起到多級層疊貼合裝置的作用。當沿上下方向相鄰的熱盤部24彼此以規(guī)定的加壓力對貼合用基材C進行壓接時，由上方的熱盤部和下方的熱盤部圍住的區(qū)域被框體22密閉而形成真空室D。這樣，在包括多個熱盤部24的接合裝置10中，形成有多個真空室D，成為多個熱盤部24將所有貼合用基材C進行壓接的狀態(tài)，從而在各真空室D內實施貼合用基材C的接合處理。如圖3所示，在熱盤部主體24A的下表面形成有筒狀空間。當各熱盤部24相互重疊而被加壓時，能對放入熱盤部主體24A的筒狀空間與熱盤部主體24A的上表面之間的貼合用基材C (參照圖I)進行壓接。該筒狀空間構成真空室D的一部分。在熱盤部主體24A的側面配置有能滑動的框體22。在框體22與熱盤部主體24A之間配置有壓縮彈簧29?？蝮w22被該壓縮彈簧29朝下側施力，對處于下方的熱盤部24上的O型環(huán)31進行按壓，從而與處于熱盤部主體24A的側面的O型環(huán)33 —起形成密閉狀態(tài)。此外，對各熱盤部24形成有由通孔構成的連通路25。因此，成為由各熱盤部24分別劃分形成的多個真空室D經(jīng)由連通路25而相互連通的結構。由此，所有的真空室D整體構成一個真空空間。連通路25通過真空路徑39與切換閥27和真空泵26相連接，通過切換閥27的動作對各真空室D抽真空。在后述的真空度控制時，真空室D內始終成為抽真空的狀態(tài)。另夕卜，切換閥27由未圖示的控制部驅動。(真空室的真空度控制機構)此處，對真空室的真空度控制機構進行說明。如圖I所示，真空室的真空度控制機構由對真空室D內部的真空度進行測量的真空計28、將氣體導入真空室D內的流量調節(jié)閥30、對流量調節(jié)閥30的開閉率進行控制的控制部32所構成。流量調節(jié)閥30將空氣、其他氣體類(例如包含氮的惰性氣體)導入真空室D的內部。例如，在利用真空泵26始終對真空室D抽真空的狀態(tài)下，較大地打開流量調節(jié)閥30，當 大量空氣、氣體被導入真空室D的內部時，真空室D內部的真空度下降。另一方面，在利用真空泵26始終對真空室D抽真空的狀態(tài)下，關小流量調節(jié)閥30，只將少量空氣、氣體導入真空室D的內部，或完全不導入空氣、氣體時，真空室D內部的真空度上升。真空計28對真空室D的真空壓力值進行測量。此處所測量的真空壓力值是所有的真空室由連通路25連通的狀態(tài)下的真空壓力值。真空計28將測量結果即真空壓力值作為數(shù)據(jù)信號輸出到控制部32?？刂撇?2根據(jù)表示真空室D的真空壓力值的真空計28的測量結果對流量調節(jié)閥30的開閉率進行控制，從而調整來自流量調節(jié)閥30的氣體導入量。然后，將真空室D的真空壓力值調整至目標真空壓力值。具體而言，控制部32將從真空計28得到的真空室D的真空壓力值作為換算后的電壓值進行接收?？刂撇?2具有ROM等存儲單元。而且，在ROM內存儲有表示真空壓力值與電壓值之間的關系的數(shù)據(jù)表。此外，在ROM中，存儲有用于實現(xiàn)真空室D的目標真空壓力值的電壓值。此外，在ROM中，存儲有表示流量調節(jié)閥30的開閉率與電壓值之間的關系的數(shù)據(jù)表?？刂撇?2具有CPU。CPU將由從真空計28得到的真空壓力值換算得到的電壓值與目標真空壓力值的電壓值進行比較，計算出電壓值之差(電壓差)。CPU進一步根據(jù)表示流量調節(jié)閥30的開閉率與電壓值之間的關系的數(shù)據(jù)表、以及上述電壓差，生成用于操作流量調節(jié)閥30的電壓值的信號(閥控制信號)。然后，控制部32將閥控制信號輸出到流量調節(jié)閥30。由此，根據(jù)來自控制部32的閥控制信號來控制流量調節(jié)閥30的開閉率。作為控制部32的一個示例，使用PID控制器(比例積分微分操作裝置)。 基于來自控制部32的閥控制信號對流量調節(jié)閥30的開閉率進行控制。其結果是，對流量調節(jié)閥30的開閉率進行調整，以使真空室D的真空壓力值成為目標真空壓力值。作為導入的流體，優(yōu)選僅將包含氮、氬的惰性氣體導入真空室D的內部。由此，能防止通過熱壓接貼合用基材而制作出的復合基板發(fā)生氧化。作為流量調節(jié)閥30的一個示例，使用質量流量控制器。質量流量控制器通過測量流體的質量流量來對流量進行控制，不需要根據(jù)環(huán)境溫度、使用壓力等的變化進行修正，是能高精度、穩(wěn)定地進行流體測量、控制的設備。另外，作為變形例，存儲有表示流量調節(jié)閥30的開閉率與電壓值之間關系的數(shù)據(jù)表的ROM可以不安裝在控制部32內，而是安裝在流量調節(jié)閥30內。由此，控制部32只要將表示上述電壓差的信號輸出到流量調節(jié)閥30即可，由流量調節(jié)閥30來控制、調整開閉率。
(加熱、加壓處理)接下來，利用各熱盤部24執(zhí)行加熱處理。各熱盤部24內置有加熱器，因此，由控制部驅動加熱器來進行加熱處理。與此同時，在上下方向上相鄰的熱盤部24相互層疊。由此，利用規(guī)定的加壓力對貼合用基材彼此進行壓接。此外，貼合用基材的壓接處理是在真空室D的內部執(zhí)行的，因此，能在沒有垃圾、粉塵進入的清潔環(huán)境下執(zhí)行。其結果是，能將利用貼合用基材制作出的復合基板的電氣特性維持在高品質。另外，對于貼合用基材彼此的壓接處理，是在各真空室D內進行的。由于利用單一的真空泵26使各真空室D內連通來抽真空，因此，各真空室D中的真空度是一定(均勻)的。其結果是，能使各真空室D內的壓接處理穩(wěn)定，因此，能降低復合基板的電氣特性的偏差。(解除真空) 接下來，為了解除真空室D的真空狀態(tài)而導入大氣，使所有的真空室D同時向大氣開放。(下降下側臺座部)當上述各工序結束后，使下側臺座部18以一定速度下降，從而成為如圖2那樣的未對熱盤部24進行層疊的狀態(tài)。接下來，對應用了本發(fā)明的真空室的真空度控制機構的接合裝置的作用進行說明。(本實施方式的效果的目標)如現(xiàn)有技術那樣，在相鄰的熱盤部之間形成真空室、在真空室內對貼合用基材彼此進行熱壓接以使其接合的接合裝置中，最終所達到的真空室的真空度是取決于真空泵的能力、真空室的大小、及作為真空路徑的配管部的泄漏量等因素，因此，難以控制為所需的
真空度。在此情況下，雖然也會受到真空泵本身的真空到達能力等的影響，但可以設想真空室D的真空度穩(wěn)定在數(shù)10 IOOPa之間。為此，本實施方式中，如上所述，將真空室的真空度控制機構應用于需要高精度的真空度控制的接合裝置。根據(jù)應用了本發(fā)明的真空室的真空度控制機構的接合裝置10，利用開閉率受到控制部控制的流量調節(jié)閥30，對導入真空室D的氣體(空氣、其他惰性氣體等)的流量進行調整，能實現(xiàn)高精度的真空度控制。能將真空室D的真空壓力值調整至目標真空壓力值。圖4是表示包括本發(fā)明一實施方式所涉及的真空室的真空度控制機構的接合裝置的真空度控制的曲線圖，縱軸為真空度(Pa)，橫軸為時間(秒)。如圖4所示，能將真空室D的真空度以平均值±2%以下的精度進行控制。此外，通過使用PID控制器，不會出現(xiàn)過調和欠調，使真空室D的真空度成為一定的調整時間也會縮短為40秒以下。此外，圖5是表示包括本發(fā)明一實施方式所涉及的真空室的真空度控制機構的接合裝置的真空度控制范圍的曲線圖，縱軸為測量真空度(Pa)，橫軸為設定真空度(Pa)。如圖5所示，作為可進行真空控制的真空度的范圍，能在數(shù)IOPa 2000Pa的較寬范圍內進行控制。此外，在測量值相對于設定真空度的關系方面，直線性也得到確保，可以說本發(fā)明是穩(wěn)定且可靠性高的控制方法。
此外，不必頻繁開啟/關閉閥，能延長配管部件的壽命。此外，不會像以往那樣產(chǎn)生開閉閥時的噪聲。而且，與以往相比配管結構簡易，因此能降低裝置價格。(比較例)接下來，與將專利文獻I記載的真空室的真空度控制機構應用于接合裝置的情況進行比較分析。圖6是專利文獻I記載的控制室的真空度控制機構。100是使真空室向大氣開放(清洗)用的閥，102是真空度控制用的閥，104是防止真空泵的油倒流用的閥。圖6的各閥中，與真空度控制有關的閥僅有閥102。通過開閉閥102，能控制真空室106的真空度。作為控制方式，是開啟/關閉控制。
圖7是將專利文獻I記載的真空室的真空度控制機構進行的真空度的控制結果與控制設備的動作狀況一起進行表示的曲線圖。根據(jù)專利文獻I記載的真空室的真空度控制機構，能將真空度調整在圖7的扎和Hh之間。圖8是將專利文獻I記載的真空室的真空度控制機構應用于多級層疊貼合裝置的結果。如圖8所示，在將真空室的真空度控制在600 700Pa的情況下，存在真空室的真空度發(fā)生振動的問題。此外，存在隨機地過調至400Pa左右，無法實現(xiàn)良好控制的問題。而且，若要使扎和^^之間的寬度變窄，則閥開閉速度上升，存在產(chǎn)生噪聲、閥的壽命下降等問題。與之不同的是，圖4示出了將本發(fā)明的真空室的真空度控制機構應用于多級層疊貼合裝置的情況。在本發(fā)明的情況下，真空室的真空度不會發(fā)生振動，處于穩(wěn)定的狀態(tài)。其結果是，在將本發(fā)明的真空室的真空度控制機構應用于多級層疊貼合裝置的情況下，能將真空室的真空度調整為目標真空壓力值，且能穩(wěn)定地維持目標真空壓力值。標號說明10接合裝置14加壓機構22 框體24熱盤部26真空泵(真空源)28真空計30流量調節(jié)閥32控制部39真空路徑C 貼合用基材D 真空室
權利要求
1.一種真空室的真空度控制機構，所述真空室的真空度控制機構用于控制真空室的真空壓力值，其特征在于，包括 用于對所述真空室抽真空的真空路徑； 將氣體導入所述真空室的流量調節(jié)閥；以及 對所述流量調節(jié)閥的開閉率進行控制的控制部， 所述控制部根據(jù)所述真空室的真空壓力值對所述流量調節(jié)閥的開閉率進行控制，將所述真空室的真空壓力值調整為目標真空壓力值。
2.如權利要求I所述的真空室的真空度控制機構，其特征在于，所述流量調節(jié)閥將惰性氣體導入所述真空室。
3.如權利要求I或2所述的真空室的真空度控制機構，其特征在于，所述流量調節(jié)閥是質量流量控制器， 所述控制部是PID控制器。
4.一種接合裝置，具有加壓機構、以及被所述加壓機構施加加壓力的熱盤部， 所述熱盤部在所述加壓力的作用方向上配置有多個， 使在所述加壓力的作用方向上相鄰的所述熱盤部彼此相互層疊，從而在所述熱盤部之間形成真空室，在所述真空室內對貼合用基材彼此進行熱壓接以使其接合，所述接合裝置的特征在于，包括 用于對所述真空室抽真空的真空路徑； 將氣體導入所述真空室的流量調節(jié)閥；以及 對所述流量調節(jié)閥的開閉率進行控制的控制部， 所述控制部根據(jù)所述真空室的真空壓力值對所述流量調節(jié)閥的開閉率進行控制，將所述真空室的真空壓力值調整為目標真空壓力值。
5.如權利要求4所述的接合裝置，其特征在于，所述流量調節(jié)閥將惰性氣體導入所述 真空室。
6.如權利要求4或5所述的接合裝置，其特征在于，形成有多個所述真空室， 形成有將所述真空室彼此之間進行連通的連通路， 多個所述真空室同時抽真空。
7.如權利要求4至6的任一項所述的接合裝置，其特征在于，所述流量調節(jié)閥是質量流量控制器， 所述控制部是PID控制器。
8.一種真空室的真空度控制方法，所述真空室的真空度控制方法用于控制真空室的真空壓力值，其特征在于， 使用真空路徑以及流量調節(jié)閥，所述真空路徑用于對所述真空室抽真空，所述流量調整閥將氣體導入所述真空室， 在對所述真空室抽真空的狀態(tài)下，通過增大所述流量調節(jié)閥的開閉率，使導入所述真空室的氣體流量增加，或通過減小所述流量調節(jié)閥的開閉率，使導入所述真空室的氣體流 量減少，通過改變所述流量調節(jié)閥的開閉率來控制真空室的真空壓力值。
9.如權利要求8所述的真空室的真空度控制方法，其特征在于，所述流量調節(jié)閥將惰性氣體導入所述真空室。
10.一種接合裝置的真空度控制方法，所述接合裝置具有加壓機構、以及被所述加壓機構施加加壓力的熱盤部， 所述熱盤部在所述加壓力的作用方向上配置有多個， 使在所述加壓力的作用方向上相鄰的所述熱盤部彼此相互層疊，從而在所述熱盤部之間形成真空室，在所述真空室內將貼合用基材彼此進行熱壓接以使其接合，所述接合裝置的真空度控制方法的特征在于， 使用真空路徑、流量調節(jié)閥、及控制部，所述真空路徑用于對所述真空室抽真空，所述流量調節(jié)閥將氣體導入所述真空室，所述控制部對所述流量調節(jié)閥的開閉率進行控制， 所述控制部根據(jù)所述真空室的真空壓力值對所述流量調節(jié)閥的開閉率進行控制，將所述真空室的真空壓力值調整為目標真空壓力值。
11.如權利要求10所述的接合裝置的真空度控制方法，其特征在于，所述流量調節(jié)閥將惰性氣體導入所述真空室。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能以簡易的結構提高真空壓力控制精度的真空室的真空度控制機構、包括該真空室的真空度控制機構的接合裝置、真空室的真空度控制方法、以及接合裝置的真空度控制方法。用于控制真空室(D)的真空壓力值的真空室的真空度控制機構包括用于對真空室(D)抽真空的真空路徑；將氣體導入真空室(D)的流量調節(jié)閥(30)；以及對流量調節(jié)閥(30)的開閉率進行控制的控制部(32)，控制部(32)根據(jù)真空室(D)的真空壓力值對流量調節(jié)閥(30)的開閉率進行控制，將真空室(D)的真空壓力值調整為目標真空壓力值。
文檔編號B32B41/00GK102848695SQ201210147508
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權日2011年6月14日
發(fā)明者和田周平 申請人:株式會社村田制作所