(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽を有する焼成室と、
前記真空槽内を真空排気する真空排気系と、
前記真空槽とガス源とを接続し、入力された制御信号に応じた流量で酸素ガスと希釈ガスとをそれぞれ前記真空槽内に導入させるガス導入系と、
前記ガス導入系に前記制御信号を出力し、前記酸素ガスの流量と前記希釈ガスの流量を制御する制御装置と、
封着対象物を加熱する加熱装置とを有する封着装置であって、
前記真空槽には、前記真空槽の圧力を測定し、測定結果を前記制御装置に出力する圧力測定装置が設けられ、
前記制御装置には、前記酸素ガスの流量と前記希釈ガスの流量の流量比と、最低酸素圧力とが記憶され、
前記制御装置は前記ガス導入系を制御し、前記酸素ガスと前記希釈ガスを前記流量比で前記真空槽内に導入させるとともに、前記圧力測定装置の前記測定結果から前記真空槽内の酸素圧力を算出し、算出結果が前記最低酸素圧力を下回ったときには、前記ガス導入系を制御し、前記酸素流量を増加させる封着装置。
【請求項２】
前記圧力測定装置の前記測定結果が１気圧以上を示すときには、前記制御装置は前記ガス導入系を制御し、前記希釈ガス流量を減少させ、前記真空槽内の圧力を低下させる請求項１記載の封着装置。
【請求項３】
真空排気装置が接続された処理室が前記焼成室の前記真空槽に接続され、前記封着対象物を真空雰囲気に置いたまま、前記処理室と前記焼成室の間で前記封着対象物を移動できるように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の封着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラスパネルを封止する技術に関し、特に、封着材料を焼成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイやフィールドエミッションディスプレイ等の表示装置では、フロント側のガラス基板とリア側のガラス基板の間の外周付近にペースト状のガラス粉末(フリット)から成る封着材料がリング状に配置され、リアパネル上に封着材料が配置された状態で焼成され、有機バインダーが除去された後、焼成された封着材料上にフロントパネルが乗せられ、加熱によって封着されると、リアパネルとフロントパネルが貼り合わされる。
ガラス基板の間の空間は封着材料によって気密に封止されており、内部に導入された放電ガスのプラズマが発光し、表示がされるようになっている。
【０００３】
従来では、封着材料の焼成は大気中で行なわれていたが、焼成の際に発生するガスを除去するために、焼成を真空雰囲気中で行ないたいという要望がある。
しかし真空雰囲気中で焼成して封着材料を固化させると、封着材料中の有機成分の除去が不十分となり、その結果、焼成後の封着処理の際に有機ガスが発生してフロントパネルやリアパネルを汚染したり、封着後の封着材料の接着強度が強度不足となるという問題がある。
【特許文献１】特開２００５−１４２１３９号公報
【特許文献２】特開２００１−３１９５７２号公報
【特許文献３】特開２００７−１２８８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、真空雰囲気中で封着材料を焼成できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の発明者等は、封着材料を真空雰囲気中で焼成した場合に有機成分の除去が不十分であるのは、真空雰囲気中では酸素不足のため、有機バインダーが酸素と結合できないからであると推測した。
【０００６】
即ち、有機バインダーの主な構成元素である炭素や水素は、酸素と反応することで二酸化炭素や水となって雰囲気中に放出されるため、大気中での焼成であれば、有機バインダーを除去しやすいのに対し、真空雰囲気中では酸素が不十分となり、有機バインダー中の炭素やその化合物が気体となって放出されにくいのである。そこで、焼成雰囲気中に酸素を導入したところ、封着材料が容易に固化し、接着強度が高くなることが確認された。
【０００７】
本発明は、上記知見に基づいて創作されたものであり、真空槽を有する焼成室と、前記真空槽内を真空排気する真空排気系と、前記真空槽とガス源とを接続し、入力された制御信号に応じた流量で酸素ガスと希釈ガスとをそれぞれ前記真空槽内に導入させるガス導入系と、前記ガス導入系に前記制御信号を出力し、前記酸素ガスの流量と前記希釈ガスの流量を制御する制御装置と、封着対象物を加熱する加熱装置とを有する封着装置であって、前記真空槽には、前記真空槽の圧力を測定し、測定結果を前記制御装置に出力する圧力測定装置が設けられ、前記制御装置には、前記酸素ガスの流量と前記希釈ガスの流量の流量比と、最低酸素圧力とが記憶され、前記制御装置は前記ガス導入系を制御し、前記酸素ガスと前記希釈ガスを前記流量比で前記真空槽内に導入させるとともに、前記圧力測定装置の前記測定結果から前記真空槽内の酸素圧力を算出し、算出結果が前記最低酸素圧力を下回ったときには、前記ガス導入系を制御し、前記酸素流量を増加させる封着装置である。
また、本発明は、前記圧力測定装置の前記測定結果が１気圧以上を示すときには、前記制御装置は前記ガス導入系を制御し、前記希釈ガス流量を減少させ、前記真空槽内の圧力を低下させる封着装置である。
また、本発明は、真空排気装置が接続された処理室が前記焼成室の前記真空槽に接続され、前記封着対象物を真空雰囲気に置いたまま、前記処理室と前記焼成室の間で前記封着対象物を移動できるように構成された封着装置である。
【発明の効果】
【０００８】
封着材料を焼成するための最適な酸素ガスと希釈ガスの圧力比を維持しながら、酸素ガス圧力を一定範囲に制御することができるので、封着材料を確実に固化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１の符号１は、本発明の封着装置を示している。
この封着装置１は、搬入室１１と、脱気室２０と、焼成室３０と、封着室１５と、搬出室１９とを有している。搬入室１１と、脱気室２０と、焼成室３０と、封着室１５と、搬出室１９は、ゲートバルブ１３を介してこの順序で接続されている。
【００１０】
各室１１、２０、３０、１５、１９には、真空排気系が接続されており、ゲートバルブ１３を閉じた状態で、予め脱気室２０と焼成室３０の内部を真空雰囲気にしておき、搬入室１１内に封着対象物を搬入し、搬入室１１内部を真空雰囲気にした後、搬入室１１と脱気室２０の内部を接続し、封着対象物を脱気室２０内に搬入し、脱気室２０と搬入室１１との間のゲートバルブ１３を閉じ、脱気室２０の内部を搬入室１１の内部から切り離す。
【００１１】
図２(ａ)は、封着対象物６０の平面図、同図(ｂ)は、Ａ−Ａ線截断断面図である。この封着対象物６０は、第一、第二のパネル６１、６２とリング状の封着材料６５とを有している。
【００１２】
第一、第二のパネル６１、６２は、ガラス基板上に透明導電膜や薄膜トランジスタ等が形成された表示装置の部品であり、第一、第二のパネル６１、６２は位置合わせがされた状態で、封着材料６５を間に挟んで重ね合わされている。封着材料６５は、第一、第二のパネル６１、６２の外周付近の表面と接触されている。封着材料６５は、粉末ガラスが有機バインダー中に分散されたペースト状である。
脱気室２０には加熱装置が設けられており、脱気室２０内部を真空排気しながら、加熱装置を動作させ、封着対象物６０を加熱する。
【００１３】
これにより、封着材料６５が加熱され、昇温し、封着材料６５中に含有されている溶剤が蒸発し、封着材料６５が第一、第二のパネル６１、６２に接触した状態で脱気される。
この工程を脱気工程と呼んでおり、所定時間加熱し、溶剤が蒸発して脱気処理が終了したところで加熱を停止する。
【００１４】
脱気室２０が所定圧力に低下したところで、焼成室３０との間のゲートバルブ１３を開け、脱気室２０と焼成室３０とを接続し、封着対象物６０を脱気室２０から焼成室３０に移動させる。焼成室３０は、予め真空雰囲気にされており、封着対象物６０は、真空雰囲気に置かれたまま、脱気室２０から焼成室３０に移動される。
【００１５】
図３は、焼成室３０の内部を説明するための図面である。
焼成室３０は、真空槽３１を有しており、真空槽３１の内部には、抵抗発熱体３３が配置されている。
真空槽３１には、真空排気系５０とガス導入系４０が接続されている。
ガス導入系４０は、酸素ボンベ等の酸素ガス源４１と、窒素ガスボンベ等の希釈ガス源５１を有している。
【００１６】
酸素ガス源４１は、酸素ガス流量コントローラ４２と、酸素ガス流量計４５と、酸素ガス用開閉バルブ４６とを介して真空槽３１に接続されており、希釈ガス源５１は、希釈ガス流量コントローラ５２と、希釈ガス流量計５５と、希釈ガス用開閉バルブ５６を介して真空槽３１に接続されている。
酸素ガス源４１と希釈ガス源５１には、酸素ガスと希釈ガス(窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス)がそれぞれ一気圧よりも大きい圧力で充填されている。
【００１７】
酸素ガス流量コントローラ４２と希釈ガス流量コントローラ５２は、制御装置３５に接続されている。制御装置３５は、後述する手順に従って酸素ガス流量と希釈ガス流量とを算出し、制御信号を酸素ガス流量コントローラ４２と希釈ガス流量コントローラ５２に出力するように構成されており、真空排気系５０によって真空槽３１の内部を真空排気しながら、酸素ガス用開閉バルブ４６と希釈ガス用開閉バルブ５６を開け、制御装置３５と酸素ガス流量コントローラ４２と希釈ガス流量コントローラ５２を動作させると、酸素ガス源４１と希釈ガス源５１から真空槽３１の内部に、制御装置３５から出力された制御信号に応じた流量の酸素ガスと希釈ガスがそれぞれ供給される。これにより、真空槽３１の内部は、酸素ガスと希釈ガスの混合ガス雰囲気になる。
【００１８】
酸素ガス源４１から真空槽３１に供給される酸素ガスの流量と、希釈ガス源５１から真空槽３１に供給される希釈ガスの流量は、酸素ガス流量計４５と希釈ガス流量計５５によってそれぞれ測定されている。
【００１９】
酸素ガス流量計４５と希釈ガス流量計５５は、制御装置３５に接続されており、測定された酸素ガス流量と希釈ガス流量は制御装置３５に入力されており、酸素ガス流量コントローラ４２と希釈ガス流量コントローラ５２は、真空槽３１内に供給される酸素ガスと希釈ガスの流量が制御装置３５の算出した流量になるように制御される。
【００２０】
制御装置３５には記憶装置３７が設けられており、記憶装置３７内には、酸素ガス流量と希釈ガス流量の流量比が記憶されている。
ここでは流量比は一定値であり、制御装置３５は、酸素ガス流量と希釈ガス流量が、記憶された比率を維持するように、酸素ガス流量コントローラ４２と希釈ガス流量コントローラ５２を動作させる。
【００２１】
また、真空槽３１には圧力測定装置３９が接続されており、真空槽の内部圧力(全圧)も測定されている。圧力測定装置３９も制御装置３５に接続されており、制御装置３５には測定された圧力値が入力されている。
【００２２】
真空槽３１内が低圧力に真空排気された後、記憶装置３７に記憶された流量比で酸素ガスと希釈ガスが導入されている場合は、圧力値と流量比から、酸素ガス圧力を算出することができる。
【００２３】
記憶装置３７には、酸素ガス圧力の下限値が記憶されており、算出された酸素ガス圧力が下限値を下回る値になった場合、記憶された流量比を維持しながら酸素ガス流量と希釈ガス流量を増加させる。
【００２４】
また、記憶装置３７には、真空槽３１内部の全圧の上限値が記憶されており、圧力測定装置３９が測定する真空槽３１の圧力が上限値以上になった場合は、流量比を維持しながら酸素ガス流量と希釈ガス流量を減少させる。
酸素ガスと希釈ガスの流量比は１：４、全圧の上限値は一気圧に設定されており、真空槽３１内部は一気圧よりも低い圧力が維持されている。
【００２５】
真空槽３１の内部には、抵抗発熱体３３が配置されており、搬入された封着対象物６０は抵抗発熱体３３が配置された領域の内部に配置される。
焼成室３０の内部は封着室１５とは遮断されており、脱気室２０との間のゲートバルブ１３を閉じ、焼成室３０と脱気室２０の内部を遮断し、焼成室３０の真空槽３１の内部を真空排気しながら、加熱用電源３６を起動して抵抗発熱体３３に通電し、発熱させる。
【００２６】
このとき、制御装置３５で制御しながら真空槽３１内に酸素ガスと希釈ガスを導入し、酸素ガス圧力が下限値よりも高く、全圧が一気圧よりも低圧の状態を維持しながら、封着材料６５を加熱すると、有機バインダーは酸素と結合し、即ち燃焼し、二酸化炭素やその他のガスとなって除去される。
第一、第二のパネル６１、６２は、焼成された封着材料６５によって仮固定される。
【００２７】
第一又は第二のパネル６１、６２の封着材料６５で囲まれた部分にはガス抜き孔が設けられており、焼成の間第一、第二のパネル６１、６２の間に放出された二酸化炭素等の封着材料６５からの放出ガスは、ガス抜き孔から真空槽３１内に放出され、真空排気系５０によって酸素ガスや希釈ガスと一緒に真空排気される。
【００２８】
この間、制御装置３５によって、酸素ガスと希釈ガスは記憶装置３７に記憶された流量比で導入されており、制御装置３５は圧力値と流量比から酸素ガス圧力を算出し、算出した酸素ガス圧力が記憶装置３７に記憶された下限値よりも低下すると、流量比を維持しながら酸素ガスと希釈ガスの流量を増加させる。
また、真空槽３１内の全圧が一気圧以上になると、制御装置３５は、流量比を維持しながら、酸素ガスと希釈ガスの流量を低下させる。
【００２９】
このように、酸素ガス圧力が一定の範囲内で焼成が進行するので、有機バインダーが酸素によって燃焼して除去され、封着材料６５中のガラス粉末が溶融し、ガラス粉末同士が接着し、封着材料６５は固化する。
【００３０】
焼成が終了すると、酸素ガスの導入と希釈ガスの導入を停止し、第一、第二のパネル６１、６２の間のリング状の封着材料６５で囲まれた空間の内部の気体をガス抜き孔から排気する。
【００３１】
第一、第二のパネル６１、６２の間の真空排気が終了した後、封着対象物６０を封着室１５に移動させ、封着室１５内で加熱し、ガラス粉末を溶融させると、第一、第二のパネル６１、６２と封着材料６５の間は密着し、第一、第二のパネル６１、２は封着材料６５によって固定される。
【００３２】
このとき、封着室１５内を真空排気することで、第一、第二のパネル６１、６２の間に放出されたガスをガス抜き孔から排気し、第一、第二のパネル６１、６２の加熱が終了し、温度が低下した後、封着室１５内に放電ガスを導入すると、放電ガスはガス抜き孔から第一、第二のパネル６１、６２の間に導入される。
この状態でガス抜き孔を閉塞すると、第一、第二のパネル６１、６２と、リング状の封着材料６５で囲まれた空間は、その外部の空間から気密に分離される。
【００３３】
以上は、第一、第二のパネル６１、６２の間に封着材料６５を配置して焼成する場合を説明したが、本発明はそれに限定されるものではない。
【００３４】
図４に示した封着装置２は、第一、第二の搬入室１１、４１と、焼成室３０と、アライン・封着室４２と、封止室４３と、搬出室１９とを有している。
第一の搬入室１１と、焼成室３０と、アライン・封着室４２と、封止室４３と、搬出室１９は、この順番で接続されており、第二の搬入室４１は、アライン・封着室４２に接続されている。焼成室３０と、アライン・封着室４２と、封止室４３は、予め真空排気されている。
【００３５】
図５は、第一のパネル６１上にリング状の封着材料６５が配置された封着対象物６６を示している。
この封着材料６５は脱気がされており、搬入室１１内に配置される。
搬入室１１内を真空排気し、搬入室１１内が真空雰囲気にされた後、搬入室１１と焼成室３０の間のバルブ１３を開け、封着対象物６６を焼成室３０内に搬入する。
【００３６】
焼成室３０の構成は上記実施例で説明した焼成室３０と同じ構成であり、図６に示すように、搬入された封着対象物６６を抵抗発熱体３３の間に配置し、抵抗発熱体３３に通電して発熱させ、上記実施例と同じ手順で焼成室３０内に酸素ガスと希釈ガスを導入すると、封着材料６５中の有機バインダーが燃焼される。燃焼によって生じたガスは、真空排気によって除去される。
【００３７】
焼成室３０内での焼成処理が終了すると、焼成室３０内への酸素ガスと希釈ガスの導入は停止され、焼成室３０内が所定圧力に低下した後、焼成室３０とアライン・封着室４２の間のバルブ１３を開け、処理対象物６６を大気に曝さずにアライン・封着室４２内に搬入する。
【００３８】
このとき、第二の搬入室４１内には、第二のパネル６２が配置されており、第二の搬入室４１内が真空排気された後、第二の搬入室４１とアライン・封着室４２の間のバルブ１３が開けられ、第二のパネル６２は、アライン・封着室４２内に搬入される。
【００３９】
アライン・封着室４２内には位置合わせ装置が設けられており、焼成された封着材料６５が配置された第一のパネル６１と、搬入された第二のパネル６２とが相対的に位置合わせされた後、封着材料６５上に第二のパネル６２が配置される。
バルブ１３を閉じ、アライン・封着室４２を焼成室３０や第二の搬入室４１から遮断し、封着材料６５を加熱し、粉末ガラスを溶融、固化させ、第一、第二のパネル６１、６２を封着する。
【００４０】
次いで、封着された第一、第二のパネル６１、６２をアライン・封着室４２から封止室４３に移動させ、ガス抜き孔を閉塞すると、第一、第二のパネル６１、６２は封止され、第一、第二のパネル６１、６２とリング状の封着材料６５で囲まれた空間は外部雰囲気から気密に分離される。
封止された第一、第二のパネル６１、６２は、搬出室１９から大気雰囲気に取り出される。
【００４１】
なお、以上は、酸素ガスと希釈ガスの流量を制御することで、焼成室３０内の酸素ガス圧力を一定範囲内に維持していたが、酸素ガスと希釈ガスの流量を一定にし、制御装置３５が真空排気系５０の排気速度を変化させて、焼成室３０内の酸素ガス圧力を一定範囲にしてもよい。
【００４２】
また、上記実施例では、全圧と流量比から酸素ガス圧力を算出したが、質量分析装置等によって焼成室３０内の酸素ガス圧力を測定し、流量比を維持しながら、酸素ガス圧力を一定範囲に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第一例の封着装置を説明するための図
【図２】(ａ)：封着対象物の平面図    (ｂ)：そのＡ−Ａ線截断断面図
【図３】焼成室を説明するための図
【図４】本発明の第二例の封着装置を説明するための図
【図５】第一のパネル上に封着材料が配置された封着対象物
【図６】第二例の封着装置の焼成室内を説明するための図
【符号の説明】
【００４４】
１、２……封着装置    ２０……脱気室    ３０……焼成室    ３１……真空槽    ４０……ガス導入系    ３５……制御装置    ３９……圧力測定装置
【図１】
0004920521.tif 000002
【図２】
0004920521.tif 000003
【図３】
0004920521.tif 000004
【図４】
0004920521.tif 000005
【図５】
0004920521.tif 000006
【図６】
0004920521.tif 000007