| 【発明の名称】 |
真空加熱処理方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】阿部 泰三
【氏名】阿部 英之
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| 【要約】 |
【課題】電子部品用基板などの被熱処理物品の加熱処理に当たって、減圧処理、加熱処理および冷却処理をそれぞれ別個の室で行うことで、全体の処理時間の短縮をはかる。
【解決手段】カセット３に収容した電子部品用基板のような被熱処理物品２を排気室１１で減圧処理したのち、減圧下の石英製ベルジャー１内に移し、この石英製ベルジャー１の外部に配置されているヒータユニットのような加熱手段７からの熱で上記石英製ベルジャー１内の被熱処理物品２を加熱し、次いで加熱された被熱処理物品２を大気圧に調整された冷却室を兼ねる上記排気室１１に移して冷却することにより加熱処理された物品を得る。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 カセットに収容した被熱処理物品を減圧処理する工程、減圧処理した被熱処理物品を減圧下の石英製ベルジャー内に移送し、この石英製ベルジャーの外部に配した加熱手段によって上記石英製ベルジャー内の被熱処理物品を加熱処理する工程、上記加熱処理した被熱処理物品を真空下ならびに大気圧下にて冷却する工程、とからなることを特徴とする被熱処理物品の真空加熱処理方法。
【請求項２】 上記加熱手段が断熱成形体内に発熱体を組み込んだヒータユニットであることを特徴とする請求項１に記載の真空加熱処理方法。
【請求項３】 上記加熱された被熱処理物品の冷却工程が循環パイプをジグザグに組み込んだ冷却板を各側壁に配置した大気圧下の冷却室における循環冷却水による冷却であることを特徴とする請求項１に記載の真空加熱処理方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶ディスプレイ素子、プラズマディスプレイ素子、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）素子やその他種々の電子部品等の被熱処理物品を真空加熱処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、上記のような被熱処理物品を加熱処理するに当たっては、（１）被熱処理物品をステンレスのような金属製真空槽に入れ、減圧後この金属製真空槽の外周に配置した加熱装置によって上記真空槽内の被熱処理物品を加熱するという外熱式の加熱装置による真空加熱方法、あるいは（２）ステンレスのような金属製真空槽内に複数の加熱板を入れ、このそれぞれの加熱板上に被熱処理物品を載せて減圧後加熱する内熱式の加熱装置による真空加熱方法などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記した（１）の加熱方法では真空槽内の被熱処理物品を５００℃程度に加熱しようとすると、真空槽の温度は６００〜７００℃になるため、加熱前の室温から６００〜７００℃となる間でのヒートサイクルによって、真空槽を構成している金属の金属疲労が起こり、真空槽の劣化、溶接部分の割れなどが発生する恐れがある。また、これによって真空槽を加熱する際のエネルギーを無駄に消費するという問題が派生する。
【０００４】また、（２）の方法にあっては、真空槽内に配置した加熱板上に被熱処理物品を一枚ずつ載せて加熱するので、被熱処理物品の処理枚数が少なく、従って生産効率が悪いという欠点がある。さらに上記の両方法とも、真空槽内の被熱処理物品加熱部位以外にも熱が逃げるため加熱の効率が悪く、さらに加熱終了後の被熱処理物品を真空槽内で冷却させるので、被熱処理物品だけでなくヒータ及び真空槽をも冷却することになるため、冷却に非常に時間を要して効率が悪いという問題が指摘されている。
【０００５】この発明は被熱処理物品を加熱処理するに際して、加熱工程を石英製ベルジャーを用いた外熱加熱とし、かつこの加熱工程とその後の冷却工程とを分離することで従来の加熱処理法に比べて加熱処理全体の工程の短縮化と効率化を可能とする被熱処理物品の真空加熱処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明のうち、請求項１に記載の発明は、カセットに収容した被熱処理物品を減圧処理する工程、減圧処理した被熱処理物品を減圧下の石英製ベルジャー内に移送し、この石英製ベルジャーの外部に配した加熱手段によって上記石英製ベルジャー内の被熱処理物品を加熱処理する工程、上記加熱処理した被熱処理物品を真空下ならびに大気圧下にて冷却する工程、とからなる被熱処理物品の真空加熱処理方法を特徴とするものである。
【０００７】請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、上記加熱手段が断熱成形体内に発熱体を組み込んだヒータユニットであることを特徴とし、さらに請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、上記加熱された被熱処理物品の冷却工程が循環パイプをジグザグに組み込んだ冷却板を各側壁に配置した大気圧下の冷却室における循環冷却水による冷却であることを特徴とするものである。
【０００８】上記請求項１に記載の真空加熱処理方法によれば、被熱処理物品の減圧処理、加熱処理、冷却処理の各工程をそれぞれ別の容器内で連続した処理で行うことにより、全体の処理時間を短縮することができる。また、加熱処理工程に石英製ベルジャーを用いたこと、かつ外熱加熱としたことにより、石英が赤外線を透過する性質を有することから、従来の金属製真空槽における外熱加熱に比べると、加熱温度を低く設定しても輻射熱の透過によって被熱処理物品の十分な加熱を行うことができる。さらに、加熱処理後の冷却工程を石英製ベルジャーから冷却室に移して実施するようにしたので、石英製ベルジャー内の温度を極端に下げる必要がなく、常に高温を保てるため、熱エネルギーの無駄な消費を抑えることができる。このほか、外熱加熱としたことにより、ベルジャー内部にはヒータ等の設置物がなくなり、被熱処理物品のみのクリーンな環境下で加熱を行うことができるのである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の真空加熱処理方法の一実施形態をこの処理方法を実施するに使用する加熱装置の一例を示す図に基づいて詳細に説明する。図１の加熱装置Ａは、円筒形状のベルジャー１、このベルジャー１を覆うようにその外周に配置した加熱手段７および上記ベルジャー１に中空のスルースリング５およびゲートバルブ４を介して連通して設置されている排気室１１とから構成されている。
【００１０】上記ベルジャー１はその外周近くにベルジャー１を覆うように配置される加熱手段７からの加熱時に輻射熱または対流熱を十分に透過させることができ、ベルジャー１内での熱分布が均一となって被熱処理物品の加熱効率のよい石英製である。
【００１１】また、ベルジャー１を覆うようにその外周に配置される加熱手段７としては、図示していないが、セラミックファイバーのような断熱材よりなる成形体の内部にニッケル−クロム線、鉄−クロム−アルミニウム線、二珪化モリブデン線のような発熱体を組み込んだヒータユニットを使用する。
【００１２】上記排気室１１には真空排気のための真空ポンプ２１、ターボ分子ポンプ２５、および不活性ガス導入用リークバルブ１８、排気用バルブ１９が配管されている。また、上記ベルジャー１内の排気装置としては、該ベルジャー１下方の中空スルースリング５にバルブ３６を介して真空ポンプ３５、バルブ３８を介してターボ分子ポンプ３７が接続され、さらにリークバルブ３９、排気用バルブ４０が接続されている。そして、これらによって上記排気室１１とベルジャー１内は同様の雰囲気とすることができるようになっている。
【００１３】上記排気室１１は、ベルジャー１内で加熱処理された被熱処理物品の冷却室としても使用するため、その内部外周に冷却手段１４が配置されている。この冷却手段１４は図示していないが、冷却水循環パイプをジグザグに内部に埋め込んだ冷却板であり、該室の各側壁に配置されている。なお、１２は上記排気室１１と大気との間を仕切る手動扉であり、加熱処理前後の被熱処理物品を載せたカセット３の搬入、搬出はこの手動扉１２の開閉により行われる。
【００１４】上記した構成よりなる加熱処理装置Ａによる被熱処理物品の熱処理方法について、被熱処理物品２としてガラス基板を用いた場合を例にして説明する。まず、複数枚のガラス基板２、２・・・をカセット３の両側面の溝部３ａ、３ａに嵌め込むようにしてセットしたカセット３を準備する。次に、石英製ベルジャー１の下方にゲートバルブ４を介して連通するように設けられている排気室１１内に手動扉１２を開いてガラス基板２、２・・・をセットしたカセット３を装入する。
【００１５】次に、上記排気室１１内に接続されている配管のバルブ２２を開け、真空ポンプ２１を作動し真空計２３にて測定しつつ排気室１１内を１０-3Ｔｏｒｒ程度まで真空排気する。その後、バルブ２２を閉め、バルブ２６を開けてターボ分子ポンプ２５によりさらに１０-6〜１０-7Ｔｏｒｒ程度まで真空計２８で測定しながら真空排気して排気室１１内を減圧にするとともに、排気室１１内のカセット３に嵌め込まれているガラス基板２、２・・・を清浄にする。同時に、ベルジャー１内もバルブ３６を開けて真空ポンプ３５により、バルブ３８を開けてターボ分子ポンプ３７により上記排気室１１と同程度まで真空排気する。この真空排気の度合いは被熱処理物品の特性、寸法、用途その他の条件によって適宜決めればよい。
【００１６】上記の真空排気後、バルブ２６、３８を開としたまま、排気室１１の下方に設置されているモータのような駆動機構２４の先端を排気室１１内のカセット３に接触させ、駆動機構２４の作動によって排気室１１から上記カセット３を押し上げ、ゲートバルブ４を開け、その上の中空スルースリング５を通って石英製ベルジャー１内へ装着する。かくして、上記ガラス基板２、２・・・をセットしたカセット３を石英製ベルジャー１内に装着後、石英製ベルジャー１の外側周囲に近接した位置に配置した加熱手段（ヒータユニット）７に通電させて石英製ベルジャー１内のガラス基板２、２・・・を５００℃で約３時間加熱する。
【００１７】一方、上記の石英製ベルジャー１内でのガラス基板２、２・・・に対する加熱時間が終わりに近づいてきたら、排気室１１を冷却室とするために、その側壁周囲に配置されている冷却手段１４の冷却板内の循環パイプに冷却水の循環を始める。
【００１８】上記石英製ベルジャー１内でのガラス基板加熱時間が約３時間を経過したら加熱手段７の通電を止め、そのまま真空雰囲気のベルジャー１内にて加熱処理されたガラス基板２、２・・・を約３００〜４００℃程度まで自然冷却させる。
【００１９】これは、５００℃程度で約３時間加熱処理したガラス基板を直ちに冷却水を循環させている冷却室に移した場合の急激な熱ショックによるガラス基板２、２・・・の変質を防ぐためである。
【００２０】かくしてベルジャー１内で３００〜４００℃程度まで自然冷却されたガラス基板２、２・・・は、ゲートバルブ４を開けて駆動機構２４により真空雰囲気の冷却室１１内に移送される。その後ゲートバルブ４を閉めて冷却水を循環させている冷却室で冷却を続ける。ガラス基板２、２・・・の温度が１００〜２００℃程度にまで下がったところで冷却室１１に配管されているターボ分子ポンプ３７に繋がるバルブ３８を閉め、リークバルブ１８を開いて冷却室１１内にアルゴン、窒素などの不活性ガスを導入して冷却室１１内を大気圧に戻し、室温程度まで冷却する。その後、手動扉１２を開けてカセット３を系外へ搬出することでガラス基板２、２・・・の加熱処理工程は終了する。なお、上記の冷却に要する時間は約３〜４時間である。
【００２１】なお、上記の一連のガラス基板の加熱処理工程における温度、時間のファクターは、あくまでも一例であって、特性、寸法、用途その他の条件によって異なるものであり、また、ガラス基板以外の液晶ディスプレイ素子、プラズマディスプレイ素子、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）素子やその他種々の電子部品においても同様である。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は被熱処理物品を加熱処理するに当たって、減圧処理する工程、減圧下で加熱処理する工程、加熱処理後冷却する工程、を区分して実施することによって加熱処理のトータル的な時間の短縮を可能とした効率的な加熱処理法を特徴とするものである。即ち、排気処理した被熱処理物品を収容してこれを加熱処理するベルジャーを石英製ベルジャーとしたこと、かつ加熱を外熱加熱としたこと、により石英が有する赤外線透過と性質から、その加熱温度を従来の金属製ベルジャーに比べて低く設定しても輻射熱の透過によって十分被熱処理物品を加熱処理することができる。さらに、加熱後の冷却を冷却水を循環させることのできる循環パイプを組み込んだ冷却板を内部周壁に設置した冷却室で行うので、加熱後の石英製ベルジャー内温度を極端に下げる必要がなく、つねに高温に保てることから熱エネルギーの無駄な消費がない、などの効果を奏するのである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９２０１２９５１
【氏名又は名称】アユミ工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年６月２３日（１９９９．６．２３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２９９３
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 浩 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−４２８７（Ｐ２００１−４２８７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月１２日（２００１．１．１２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１７６７０１ |
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