JP3096965B2 - 基板加熱方法及び基板加熱炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に液晶ディスプ
レイ装置やプラズマディスプレイ装置などのディスプレ
イパネル用基板やプリント基板などの製造工程における
基板の加熱方法及び加熱炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、液晶パネルは、軽量，薄形でかつ
低消費電力である特長を持つために、ディスプレイ用と
して広く使用されるようになってきた。かかる液晶パネ
ルの製造工程では、液晶パネル用のガラス基板上に塗布
されたシ−ル剤を加熱硬化させる手段として、従来、ガ
ラス基板をホットプレート上に載置して、所望の温度で
シ−ル剤の加熱を行なうホットプレ−ト式の加熱炉を使
用している。

【０００３】図８は特開平２−８３２３０号公報に記載
されているかかる従来の基板加熱炉の一例の概略構造を
示す縦断面図、図９は図８の分断線Ｅ−Ｅに沿う断面図
であって、４０は加熱炉の搬入部、４１は炉体、４２は
加熱炉の搬出部、４３は基板搬送機構、４４は炉体ケ−
ス、４５はモ−タ、４６はボ−ルネジ、４７はナット、
４８はリニアガイド、４９は横移動機構、５０はモ−
タ、５１はボ−ルネジ、５２はナット、５３はリニアガ
イド、５４はカム、５５はガイド、５６は縦移動機構、
５７は基板移動板、５８は架台フレーム、５９は基板、
６０ａ〜６０ｃはホットプレ−ト（以下、特定のホット
プレートを表わすときには、符号の末尾に英小文字を付
けて６０ａ，６０ｂ，６０ｃといい、総称するときに
は、ホットプレート６０という）、６１は柱、６２は排
気管である。

【０００４】図８において、前工程でシール剤が塗布さ
れた基板５９は、基板加熱炉内に搬入する前に、搬入部
４０で保持される。炉体４１の内部には、基板５９を搭
載して加熱するためのホットプレ−ト６０ａ〜６０ｃが
設けられている。シール剤の加熱硬化処理が終了した基
板５９は基板加熱炉の搬出部４２に搬送され、ここから
次工程の装置に搬出される。

【０００５】炉体４１内には、また、搬入部４０から搬
出部４２へ向って基板５９を搬送する基板搬送機構４３
がホットプレート６０の下方に設けられており、これら
ホットプレート６０と基板搬送機構４３とが炉体ケ−ス
４４で覆われている。この炉体ケ−ス４４の天井部に
は、炉体ケ−ス４４の内部で発生するガスを排出する排
気管６２が設けられている。

【０００６】ホットプレート６０は柱６１で支えられて
おり、炉体ケ−ス４４と柱６１は装置下部の架台フレー
ム５８に固定されている。基板搬送機構４３は、モ−タ
４５やボ−ルネジ４６，ナット４７，リニアガイド４８
などからなる横移動機構４９と、モ−タ５０やボ−ルネ
ジ５１，ナット５２，リニアガイド５３，カム５４，ガ
イド５５などからなる縦移動機構５６と、炉体ケ−ス４
４を貫通して搬入部４０から搬出部４２にかけて延在す
る基板移動板５７とで構成されている。

【０００７】基板移動板５７を駆動する横移動機構４９
は、モ−タ４５の回転をボ−ルネジ４６とナット４７に
より直線移動に変換し、リニアガイド４８上で基板移動
板５７を図８での左右方向に駆動する。この横移動機構
４９が基板移動板５７を駆動する距離は、ホットプレ−
ト６０ａ〜６０ｃの中心間距離に等しい。

【０００８】また、縦移動機構５６は、モ−タ５０の回
転をボ−ルネジ５１とナット５２により直線移動に変換
し、カム５４をリニアガイド５３上で駆動することによ
り、カム５４上にあるガイド５５を上下に駆動し、これ
によって基板移動板５７を図８での上下方向に駆動す
る。

【０００９】これらモータ４５，５０は夫々エンコーダ
を内蔵し、さらに、図示しない制御器と接続されてお
り、一定方向に一定量回転すると、信号をこの制御器に
送る。制御器は、この信号に応じて、モータ４５，５０
の停止，正転及び逆転などを制御する。

【００１０】基板５９に塗布されたシール剤は、硬化が
急速に進行して物性が変化する特有の臨界温度を有して
おり、この臨界温度を越えると、急速に硬化する。従っ
て、臨界温度を越えて加熱するときの温度と時間が基板
５９全面で一様でないと、シール剤の硬化にむらが生
じ、硬さや接着性などの特性が不均一となって基板５９
の品質が低下する。

【００１１】さらに、基板５９を急激に加熱すると、基
板５９の温度が上昇して安定化するまで基板５９面上の
温度差が大きくなり、これがシール剤の特性むらの原因
となるし、さらに熱応力が大きくなって破損することも
ある。このため、一旦シール剤が硬化しにくい臨界温度
以下の温度で基板５９を予熱している。そこで、一般
に、ホットプレート６０の温度は、この予熱ができるよ
うにするため、搬入部４０側からホットプレート６０の
配列順に段階的に高くするようにすることが行なわれて
いる。

【００１２】従来、必要な加熱を行なうための温度や時
間などを確保し、製造ラインの要求する間隔で基板５９
を供給するために、ホットプレート６０の温度と数量
を、予熱を行なう部分については、搬入側から順に段階
的に高くする温度と基板５９を搬送する間隔によって定
まる保持時間などの条件でもって、また、臨界温度以上
の所望する温度で加熱する部分については、保持する温
度と基板５９を搬送する間隔により定まる保持時間など
の条件に応じて定めている。

【００１３】図８及び図９に示す従来の基板加熱炉で
は、ホットプレート６０ａ，６０ｂが予熱を行なう部分
であって、温度は臨界温度より低い。また、ホットプレ
ート６０ｃが臨界点以上の所望する温度で加熱（本加
熱）する部分であって、温度は臨界温度以上の所望する
同一温度に保持している。

【００１４】次に、かかる構造の基板加熱炉の、基板５
９に塗布されたシール剤を加熱硬化するための動作を説
明する。

【００１５】まず、搬入部４０に基板５９が載置される
と、モータ５０が回転してカム５４を搬入部４０側へ移
動させ、これとともにガイド５５が上方に移動して基板
移動板５７を持ち上げる。この過程で基板移動板５７が
搬入部４０に搭載されている基板５９を乗せて上昇さ
せ、これにより、基板５９は搬入部４０から離れる。基
板移動板５７が所定の高さまで持ち上がると、モータ５
０が停止してその高さに保持される。

【００１６】次に、モータ４５が回転して基板移動板５
７を搬出部４２側に移動させる。そして、基板移動板５
７に載置されている基板５９がホットプレート６０ａの
上方まで搬送されると、モータ４５が停止する。かかる
状態で、モータ５０が上記とは逆方向に回転し、カム５
４を搬出部４２側へ移動させて基板移動板５７をホット
プレート６０の面より下げて停止する。これにより、基
板５９はホットプレート６０ａ上に搭載される。

【００１７】しかる後、モータ４５が上記とは逆の方向
に回転し、これとともに、基板移動板５７が搬入部４０
側に移動する。そして、基板移動板５７が元の位置に戻
ると、モータ４５が停止して、１回の動作を終了する。

【００１８】この１回目の動作が終了すると、予熱が行
なわれる所定時間経過後、再び基板移動板５７が上記の
動作を繰り返し、基板５９をホットプレート６０ａから
ホットプレート６０ｂに移す２回目の動作が行なわれ、
次いで、３回目の動作で基板５９がホットプレート６０
ｂからホットプレート６０ｃに移され、加熱処理終了後
の４回目の動作でホットプレート６０ｃから搬出部４２
に搬出される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
加熱炉においては、以下のような問題がある。

【００２０】基板５９はその上面にシール剤が塗布され
ているので、搬送するときには、基板移動板５７によっ
て下面が支えられる。このため、ホットプレート６０
は、図９に示すように、基板５９の基板移動板５７で支
えられる部分以外の部分を搭載するように設けられてい
る。

【００２１】また、寸法の異なる基板５９に対応させる
ために、基板５９の送り方向の両側に基板５９を支える
基板移動板５７が移動可能に設けられており、このた
め、ホットプレート６０は基板５９の送り方向とは直角
な水平方向での幅寸法が制限され、基板５９が大きくな
れば、基板５９のホットプレート６０上からはみ出す部
分の面積が大きくなる。しかるに、基板５９のこのはみ
出した周縁端部の温度は上昇しにくく、さらに、基板５
９の移動中には、基板５９を支える基板移動板５７との
接触により基板移動板５７に熱が奪われ、ホットプレー
ト６０面から離れることで温度が低下する。炉体ケース
４４は加熱温度が異なる複数のホットプレート６０と基
板移動板５７やその稼働部を収容しているため、その容
積及び全高は大きく、炉体ケース４４内における大きな
温度差で炉体ケース４４内全体で対流が生じる。この対
流は基板移動板５７の上下左右の動きで乱れを生じ易
く、それによってホットプレート６０間を移動する基板
５９の表面温度が一定せず、シール剤の硬化が不均一と
なる。

【００２２】さらに、基板５９がホットプレート６０間
の移動を繰り返すことにより、基板５９と基板移動板５
７及びホットプレート６０との接触回数が多くなるた
め、発塵量が多くなる。そして、ホットプレート６０間
の移動時間を、基板５９の温度低下を防止するため、短
時間とすることが望ましいが、このために基板５９をホ
ットプレート６０間で高速度で移動させるようにする
と、炉体４１内部の気流が大きく乱れて塵埃が舞い上が
り、一層清浄度が低下する。また、基板移動板５７の駆
動部がホットプレート６０と同じ炉体ケース４４の内部
にあり、さらに対流により外気が進入するので、清浄度
が低下する。以上のことからして、基板５９に塵埃が付
着することにより、その品質が低下する。

【００２３】さらに、所望の加熱時間を与えてシール剤
を加熱硬化した後の基板５９を基板加熱炉に接続される
下流の装置に供給する量を確保するためには、炉体４１
が長くなって大きな据付け面積が必要となり、特に、基
板５９の製造装置はクリ−ンル−ムに設置することが多
いので、設置面積が問題となる。

【００２４】特に、基板移動板５７でホットプレート６
０に基板５９を搭載したとき、基板５９は下面が加熱さ
れるため、この下面と上面との温度差によって基板５９
に反りが生ずることがある。下面から上面への伝熱速度
が遅かったり、これら２つの面の間での温度差が大き
く、この温度差が縮まらなかったりすると、基板５９は
反ったままとなり、加熱される部分と加熱されない部分
とが生じ、均一な加熱ができなくなる。そのまま次のよ
り高温なホットプレート６０に移されると、不均一な加
熱は一層拡大し、所望の加熱がなされないまま基板５９
が搬出されかねない。

【００２５】同様な問題は、他のディスプレイパネル用
基板やプリント基板における導電ペーストなどの焼成で
も見受けられる。

【００２６】本発明の目的は、かかる問題を解消し、基
板を均一に加熱することができて、高品質な基板を製造
することができるようにした基板加熱方法を提供するこ
とにある。

【００２７】本発明の他の目的は、基板を均一に加熱す
ることができて、高品質な基板を製造することができる
ようにした設置面積の小さな基板加熱炉を提供すること
にある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による基板加熱方法は、加熱板上に基板を搭
載し、該加熱板への該基板の吸着と吸着解除とを繰り返
しながら基板の加熱を行なう。そして、かかる基板の吸
着と吸着解除との繰返しは、基板を継続して該加熱板に
吸着して本加熱を行なう前の予熱段階に行なうものであ
る。

【００２９】かかる基板加熱方法によると、加熱板への
基板の吸着と吸着解除との繰返しを行なって加熱する
と、吸着中に基板内部に熱ストレスが生じ、吸着の解除
で基板が反ることになる。しかし、沿って加熱板から離
れた部分は、その吸着解除中、加熱板からの熱の供給が
減少して、熱伝導により上下面での温度差がなくなり、
その反りも次第に消えていく。そして、再び基板が加熱
板に吸着されると、基板内部にストレスが生ずるが、先
の熱伝導で上面側の温度が高くなっているので、再び吸
着解除したときの基板の反りは前回の吸着解除時の反り
の度合いよりも小さくなっている。

【００３０】従って、基板の加熱板への吸着と吸着解除
とを繰り返すことにより、次第に基板の反りは小さくな
っていって、遂には、ほとんど基板の反りがなくなる。
このため、本加熱の段階では、加熱板への吸着を継続し
て加熱しても、熱ストレスがほとんど生じないで基板を
加熱させることができ、均一に加熱された反りのない基
板が得られることになる。

【００３１】また、本発明による基板加熱炉は、加熱板
を貫通する複数の小孔と、該小孔を貫通する複数の小径
の棒形状で該加熱板より上方に突出可能に設けた基板保
持手段と、該基板保持手段を昇降させる昇降手段と、該
基板を該加熱板に吸着させる吸着手段と、該加熱板より
上方に突出する該基板保持手段の高さを制御して予熱，
本加熱，冷却の各温度に温度制御する手段と、該加熱板
と該基板保持手段を包含して外気と遮り基板の出し入れ
を行なうための開口部を有する容器と、該基板保持手段
の高さ制御で加熱板上に搭載された基板に対し該加熱板
への吸着と吸着解除とを繰り返してから吸着を継続させ
て本加熱を行なわせる手段とを備える。

【００３２】かかる基板加熱炉によると、基板保持手段
を複数の小径の棒形状として加熱板内を貫通して設けて
いるので、加熱板の面積を広くすることができ、基板面
を全て加熱面に密着させることができて、熱伝導によ
り、基板の上下面を全て均等に加熱することができる。

【００３３】そして、１個の加熱板での基板の上下だけ
で、予熱，本加熱，冷却を行なうことができるので、容
器の容積や容器内の全高さを押えることができ、装置の
小型化を図ることができるし、容器内の温度は均一化し
て温度差がなくなり、対流の発生は少なく加熱温度は安
定する。

【００３４】基板保持手段は基板との接触面積がわずか
であるので、摩擦による発塵は少なく、加熱板への基板
の搭載は、加熱板に近付けた予熱位置から搭載すること
により、搭載時の加熱板周囲の気流の乱れは少なくで
き、また、容器内の対流を抑えているので、塵埃を舞い
上げることがなく、清浄度の低下を防止できる。

【００３５】さらに、加熱板に基板を搭載する際、加熱
板での基板の吸着と吸着解除とを繰り返するので、これ
によって基板の反りを解消することができ、基板を、破
損することなく、均一に加熱することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
より説明する。図１は本発明による基板加熱炉の一実施
形態の外観を示す正面図であって、１は架台フレーム、
２は炉体、３は制御部、４は仕切ベース板、５は支柱、
６は枠組、８は隔壁、９は開口部である。

【００３７】図２は図１の分断線Ａ−Ａに沿う断面図で
あって、１０は扉（点検扉）、１１は昇降手段、１２は
基板、１３は排気管、１４は搬送ロボットであり、図１
に対応する部分には同一符号を付けている。

【００３８】図３は図１の分断線Ｂ−Ｂに沿う要部断面
図であって、１５は昇降ピン、１６はホットプレ−ト、
１７は支柱、１８は放熱防止カバー、１９は位置ずれ防
止ピン、２０は真空吸着孔、２１は真空配管、２２は加
熱用ヒ−タ、２３は給気管、２４は縦駆動板、２５は横
枠であり、前出図面に対応する部分には同一符号を付け
ている。

【００３９】図４は図２の分断線Ｃ−Ｃに沿う要部断面
図であって、前出図面に対応する部分には同一符号を付
けている。

【００４０】図１及び図２において、この実施形態の基
板加熱炉は、脚部を有する架台フレーム１により床面に
設置されている。架台フレーム１は加熱を行なう炉体２
を収納する空間部分Ｉと、後述する基板１２の保持手段
の昇降制御や加熱板（ホットプレート）への基板吸着制
御，温度制御などの加熱炉全体の制御手段となる制御部
３を収容する空間部分IIとの上下２段に分割されてい
る。

【００４１】架台フレーム１の上部空間部分Ｉには、横
向きに配置される仕切ベース板４とこれを支えて縦向き
に配置される支柱５との組合せからなる枠組６が２組左
右方向に配置して設けられ、これらが横方向に配置され
ている。１つの枠組６では、この上部空間部分Ｉの天井
側の仕切ベース板４と底面側の仕切ベース板４とこれら
の間の仕切ベース板４とが互いに水平に配置され、これ
らが左右両側２ヵ所ずつで支柱５により支えられてい
る。この１つの枠組６で上下２つずつ空間ができて、夫
々に炉体２が設置される。従って、架台フレーム１の上
部空間部分Ｉには、上側に２台，下側に２台の計４台の
炉体２が設置される。

【００４２】炉体２の加熱を行なう部分は容器状の隔壁
８で覆われ、この隔壁８の底部が仕切ベース板４に固定
されている。この隔壁８には、図２に示すように、基板
１２の搬入搬出を行なうための開口部９が設けている。
また、隔壁８による容器の両側には、図２に示すよう
に、取り外し可能に点検扉１０が設けられている。そし
て、隔壁８の片側の点検扉１０は加熱炉の外面側となる
ので、点検扉１０を外して炉体２の保守を行なうことが
できる。

【００４３】なお、ここでは、基板１２は液晶ディスプ
レイパネル用の基板であって、例えば、基板に別工程で
シール剤が塗布されているものである。

【００４４】各炉体２毎に昇降手段１１が設けられて、
夫々仕切ベース板４に固定されている。昇降手段１１は
内部に図示しない駆動モータ、ボールネジなどよりなる
往復運動機構を有しており、その動作は制御部３で制御
される。図３に示すように、昇降手段１１には、この往
復運動機構によって上下方向に駆動される縦駆動板２４
が接続され、この縦駆動板２４は炉体２内に伸延してい
る。

【００４５】炉体２内では、図３及び図４に示すよう
に、縦駆動板２４に複数の横枠２５が接続されており、
横枠２５の上面に昇降ピン１５が接続されている。昇降
ピン１５は小径の棒形状のものであり、基板１２の保持
手段である。

【００４６】また、炉体２内には、基板１２と接触して
これを加熱する加熱板としてのホットプレ−ト１６が配
置され、このホットプレ−ト１６は支柱１７を介して仕
切ベース板４に固定されている。

【００４７】ホットプレ−ト１６の外側には、放熱防止
カバー１８が設けられている。放熱防止カバー１８はス
テンレス鋼などの金属板からなり、ホットプレート１６
から僅かに離れてそれを覆うようにしている。これによ
り、ホットプレート１６と放熱防止カバー１８との間に
空気層が形成され、この空気層によりホットプレート１
６の放熱量が抑えられて、ホットプレート１６の温度の
安定化を図っている。ホットプレ−ト１６と放熱防止カ
バー１８には、これらを垂直方向に貫通する小孔が設け
られている。

【００４８】基板１２は、ホットプレート１６の上方で
複数個配設された昇降ピン１５上に搭載される。昇降ピ
ン１５は対象となる全ての基板１２の形状に対応するよ
うに適宜な配置で設けられており、そのホットプレート
１６面より突き出る夫々の長さが互いに等しくなるよう
にしている。また、隔壁８に設けた開口部９と昇降ピン
１５の位置関係は、図２に示す搬送ロボット１４によっ
て基板１２が開口部９から水平に移動して炉体２内に搬
入されたとき、この基板１２がそのまま昇降ピン１５上
に搭載できるように設定されている。

【００４９】炉体２内の稼働部分は昇降手段１１によっ
て昇降する縦駆動板２４や昇降ピン１５であり、昇降手
段１１は炉体２の外側に配置され、開口部９から水平方
向に基板１２が搬入されるので、炉体２内は縦駆動板２
４や昇降ピン１５の駆動範囲と基板１２の搬入に必要な
空間があればよく、これらによって隔壁８は全高が抑え
られている。

【００５０】ホットプレート１６の上面には、基板１２
の位置ずれ防止ピン１９と一定間隔で配置された複数個
の真空吸着孔２０とが配置されている。位置ずれ防止ピ
ン１９は、基板１２の形状に応じてその固定位置を変更
できるように、ねじ止めなどで脱着可能にホットプレー
ト１６に固定された棒状のものであって、基板１２が搭
載される部分を周りから囲むように設けられたものであ
り、例えば、長方形の基板１２に対してその四辺方向に
位置する。

【００５１】ホットプレ−ト１６の内部には、加熱用の
ヒ−タ２２と真空吸着孔２０に連結された真空配管２１
とが設けられており、さらに、真空配管２１には、制御
部３によって駆動制御される図示しない真空ポンプが接
続されている。

【００５２】また、炉体２の内側上部の開口部９側に
は、給気手段としての給気管２３が設けられている。給
気管２３は多数のノズルを開口部９と反対側の略水平方
向に向けて設けられたパイプ状のものであって、気体
（例えば、窒素ガス）をその内部に通してこれらノズル
から炉体２内に給気する。

【００５３】また、隔壁８の開口部９に対向する側の面
には、炉体２内で発生する塵埃やシール剤の硬化処理に
より発生するガスを排気するための排気管１３が設けら
れている。炉体２内の内圧を上げるために、給気管２３
による窒素ガスの給気量より排気管１３による排気量を
少なくしている。

【００５４】外部から炉体２内への基板１２の搬入及び
搬出には、図２に示すように、図示する形状の搬送ヘッ
ドを持ち、制御部３の制御によって炉体２内の昇降ピン
１５と連動して動作する搬送ロボット１４などが使用さ
れる。

【００５５】次に、以上のような構成のこの実施形態の
動作を図５により説明する。なお、図５は、図４と同様
に、図２の分断線Ｃ−Ｃから開口部９側をみた図であ
る。

【００５６】始めに、図５（ａ）に示すように、基板１
２が、搬入ロボット１４（図２）により、開口部９から
水平方向に炉体２内に搬入され、上昇している昇降ピン
１５上に搭載される。このとき、ホットプレ−ト１６
は、基板１２に塗布されたシール剤が急速に硬化する臨
界温度を越える所望の温度に保持されている。ホットプ
レート１６は隔壁８によって外気と遮断されているか
ら、その温度は安定しており、また、炉体２内は、ホッ
トプレート１６の熱により、外気温よりも高温に保たれ
ている。

【００５７】給気管２３は、常に、そのノズルから常温
の窒素ガスを開口部９とは反対側の方向に向けて略水平
に吹き出している。給気管２３のノズルから供給する窒
素ガスは高清浄度のものであって、この窒素ガスの供給
により、炉体２内は高清浄度が維持されている。また、
排気管１３（図２）は、常に、炉体２内の空気を排出
し、炉体２内で発生するわずかな塵埃やシール剤の加熱
によって発生するガスを排気している。

【００５８】基板１２を炉体２内に搬入すると、この基
板１２は、ホットプレ−ト１６からの輻射や隔壁８の内
面の気温により、その表面温度が上昇する。このときの
基板１２とホットプレート１６との間隔は、ホットプレ
ート１６の温度やシール剤などの条件に応じて異なる。

【００５９】次に、図５（ｂ）に示すように、昇降手段
１１（図３）によって昇降ピン１５が下げられ、基板１
２をホットプレ−ト１６に近づけて保持する。このとき
の基板１２とホットプレート１６との間隔は、所望する
予熱温度に応じて異なる。この状態で基板１２をホット
プレ−ト１６の輻射により加熱する。基板１２の温度は
さらに上昇するが、この基板１２はホットプレ−ト１６
から離れているため、ホットプレ−ト１６の表面温度ま
では上昇しない。従って、基板１２とホットプレート１
６との距離を調整することにより、基板１２の上下面を
所望温度に予熱することができる。

【００６０】かかる状態での基板１２の温度の立上りの
一例を示すと、図６での区間Ｉに示すようになる。

【００６１】基板１２が所望の温度に達すると、昇降ピ
ン１５をさらに降下させ、また、真空配管２１に接続し
ている前述した真空ポンプを作動させ、真空吸着孔２０
から吸気させる。

【００６２】そして、昇降ピン１５をさらに降下させる
ことにより、図５（ｃ）のように、基板１２は位置ずれ
防止ピン１９に囲まれて降下し、遂に、ホットプレ−ト
１６上に載置される。すると、基板１２は、真空吸着孔
２０が作動していることにより、隙間が生じたり、加熱
中に位置ずれが生じないようにするために、ホットプレ
ート１６に真空吸着して密着固定する。この場合、基板
１２が持っている反りやホットプレート１６，昇降ピン
１５の工作精度などにより、基板１２の全面がホットプ
レート１６に同時に接触することはほとんどない。この
ために、基板１２は先にホットプレート１６に接触した
部分から真空吸着口２０に引き寄せられて、正規の位置
からずれようとするが、この基板１２配置ずれ防止ピン
１９によって周りが囲まれているので、機械的にこの位
置からのずれが防止される。

【００６３】ホットプレート１６に吸着された基板１２
は、その下面が急激に加熱されることになるので、上下
面の温度差が大きく、内部に熱ストレスが生じて反ろう
とする。このため、吸着を継続すると、基板１２に破損
が生じかねないので、一旦基板１２の吸着を解除する。
これにより、基板１２は開放されるので、図５（ｄ）に
示すように、基板１２は反ってしまう。しかし、この吸
着解除中では、ホットプレート１６から直接熱が加わっ
ていないから、基板１２の下面に受けた熱が上面に伝達
し、上下面の温度差が縮まって基板１２の反りの度合い
が減少する。

【００６４】このようにして基板１２の反りの度合いが
充分小さくなってから、再び真空ポンプを作動させて基
板１２の真空吸着を行なう。このとき、基板１２は、反
りが充分小さくなっているので、ホットプレート１６に
全面で吸着され、図５（ｃ）に示す状態となる。この場
合、基板１２の上下面の温度差は小さくなっているの
で、基板１２内に発生する熱ストレスは先の場合よりも
小さく、再び吸着解除しても、先の場合よりも基板１２
の反りの度合いが小さい。

【００６５】以下、吸着と吸着解除とを繰り返すが、図
７に示すように、かかる吸着（ＯＮ）と吸着解除（ＯＦ
Ｆ）とを適宜回数繰り返すことにより、基板１２の反り
の度合いを充分なくすことができる。

【００６６】また、かかる繰返し期間が図６での区間 I
Iであり、反りが充分低減したところで、吸着を継続す
る期間、即ち、図６での区間 IIIに移行する。ここで、
図６における区間Ｉは第１の予熱期間、区間 IIは第２
の予熱期間、区間 IIIは本加熱期間である。

【００６７】基板１２の全面は、ホットプレート１６に
密着することにより、熱伝導による加熱で一様な温度と
なる。これにより、基板１２に塗布されたシール剤が均
質に加熱硬化される。

【００６８】基板１２をホットプレ−ト１６上で所望時
間保持した後、真空吸着孔２０による吸着を停止し、昇
降ピン１５を上昇させ、図５（ａ）に示すように、再び
基板１２を昇降ピン１５に搭載した位置まで戻して保持
する。このとき、基板１２はホットプレート１６から離
れ、次第に温度が低下する。

【００６９】さらに、基板１２がホットプレート１６か
ら離れると、給気管２３のノズルから吹き出す窒素ガス
が基板１２の表面に吹き付けられ、これにより、基板１
２の冷却が促進する。窒素ガスによる冷却でもって、基
板１２の予熱によるシール剤の硬化の進行を防止でき
る。この基板１２の冷却期間が図６の区間 IV である。

【００７０】基板１２の温度が所望の値になって冷却が
完了すると、搬送ロボット１４（図２）により、基板１
２は炉体２外に搬出され、基板１２のシール剤の加熱硬
化処理が終了する。

【００７１】図６において、区間 IIである第２の予熱
期間での基板１２の吸着時間と吸着解除期間，吸着と吸
着解除の繰返し回数は、基板１２の厚さ，強度，加熱温
度，熱伝導率，熱膨張率などに応じて任意に設定され
る。これらに対するデータは、図示しない入力装置から
制御部３に、図６に示すような所望の加熱プロフィール
となるように、事前に格納しておくことにより、自動制
御で以上の処理がなされる。

【００７２】以上のように、基板１２をホットプレート
１６から離れた位置で予熱すること及び基板１２のホッ
トプレート１６との吸着，吸着解除を繰り返すにより、
基板１２を破損することなく、臨界温度以下の温度で予
熱し、反りを低減した上で基板１２の本加熱を行ない、
基板１２をホットプレート１６に密着する時間を調整
し、加熱後にホットプレート１６から離して臨界温度以
下の温度に冷却することにより、所望とするシール剤の
特性を得ることができる。

【００７３】また、基板１２の表面温度が安定化して基
板１２を一様な温度で加熱できるので、基板１２に塗布
したシール剤を均一に加熱硬化することができ、高品質
の基板１２を得ることができる。

【００７４】炉体２の駆動部は昇降ピン１５を昇降させ
る昇降手段１１のみであるので、構造が簡素化し、炉体
２の駆動部の制御は昇降ピン１５を上下移動させるだけ
のことであるので、制御が単純化する。搬送ロボット１
４は隔壁８の前面部に設けられた開口部９から基板１２
を搬入し、昇降ピン１５上に搭載し、加熱終了後に同じ
位置で昇降ピン１５上にある基板１２を搬出するので、
制御が容易である。

【００７５】炉体２内では、その下部にある縦駆動板２
４の昇降範囲に隔壁８を切り欠いた部分から低温の外気
が侵入し、ホットプレート１６上に沿って移動し、開口
部９より流出する気流が発生するが、給気管２３のノズ
ルを開口部９とは反対側の略水平方向に向けて設けたこ
とにより、開口部９へ向かう気流が打ち消される。

【００７６】また、給気管２３から供給される窒素ガス
によって炉体２内の内圧は僅かに上昇するので、隔壁８
外から侵入しようとする気流が打ち消される。隔壁８で
囲まれた容積を抑えることができるので、ホットプレー
ト１６の周囲の空間は僅かであり、ホットプレートの１
６の熱で炉体２内の温度は均一化し易く、炉体２内の上
部と下部の温度差が小さくなり、対流の発生量を抑える
ことができる。対流は基板１２の動きで乱されないの
で、ホットプレート１６の加熱温度が均一化し、基板１
２に塗布したシール剤を均一に加熱硬化することができ
る。

【００７７】給気管２３から給気する気体を不活性ガス
である窒素ガスとし、外気の侵入を抑えているので、炉
体２内の窒素ガスの濃度は高くなり、シール剤の酸化を
防止できる。

【００７８】給気管２３のノズル方向を開口部９と反対
側の略水平方向に向けて設けたが、給気管２３のノズル
方向や給気量は、隔壁８の開口部９の位置やホットプレ
ート１６の位置や温度などにより生ずる対流の方向や流
量などにより、その最適な給気管２３のノズル方向や給
気量などは変更できる。一例として、隔壁８の全高が低
くて内部での対流を抑えてあるものについては、隔壁８
の開口部９に沿って流れる気流を発生させてエアーカー
テンを形成し、外気の侵入を抑えるようにしてもよい。

【００７９】なお、この実施形態では、炉体２の個数を
４個としている。炉体２の適正な個数は、炉体２内に基
板１２がある時間と、基板１２を炉体２へ搬入及び搬出
する時間との合計時間を所望する基板１２の供給時間で
除した値となる。各炉体２に一定間隔で順番に基板１２
を搬入し、シール剤の加熱硬化処理を終了した基板１２
を順番に取り出すことにより、シール剤の加熱硬化工程
を終了した基板１２を一定の間隔で次段の装置へ供給で
きる。従って、複数個の炉体２を備えることにより、基
板１２を次段の装置などへ供給する間隔を確保できる。

【００８０】また、複数台の炉体２のうちの１台が故障
しても、各炉体２を個別に温度管理することにより、故
障した炉体２を除いて運転することができ、製造ライン
を停止せずに保守できる。

【００８１】保守や点検を行なう点検扉１０（図２及び
図４）は、基板１２の搬入される面とは直角方向の側面
に設けているので、片側の点検扉１０を開けて保守や点
検を行なっても、保守や点検を行なっている以外の炉体
２への基板１２の搬入を妨げることがなく、加熱炉全体
を停止させることはない。

【００８２】また、この実施形態では、炉体２は上下に
２段、左右に２列の配置としたが、炉体２の配置は基板
１２を搬送する搬送ロボット１４などとの組み合わせに
より変更してもよい。炉体２は垂直方向のみに配置して
もよく、水平方向のみに配置してもよい。炉体２の配置
は、設置される室内の床面積や室内高さ，炉体数，搬送
ロボット１４の移送範囲などの条件により、適正なもの
に選定できる。炉体２の全高は低いから、炉体２を垂直
方向に複数段重ねても、全体的にさほど高くならずに据
付け面積を小さくすることができる。

【００８３】さらに、この実施形態では、対流の抑制に
より炉体２内への外気の進入を抑え、清浄度を高くして
塵埃の基板１２への付着を防止している。また、基板１
２をホットプレート１６に極く近い予熱位置から搭載す
るので、ホットプレート１６の周囲の気流の乱れは少な
く、塵埃を舞い上げることは少なくて清浄度を維持でき
る。

【００８４】さらに、基板１２と昇降ピン１５との接触
面積は僅かであるので、基板１２と昇降ピン１５の摩擦
による塵埃の発生を抑えている。炉体２内は対流を抑え
ているので、発生した塵埃は上方へ移動しにくく、基板
１２の清浄度を保つことができる。また、駆動部分であ
る昇降手段１１は隔壁８外にあるため、内部の発塵量は
少なく、さらに、発生した塵埃を排気管１３が排気する
ので、内部の清浄度を良好に保つことができて、塵埃の
付着の少ない高品質な基板１２を得ることができる。

【００８５】さらに、この実施形態では、真空ポンプの
オン，オフによって基板１２のホットプレート１６での
吸着，吸着解除を行なったが、真空源を設け、この真空
源と真空配管２１との間に電磁弁を配設し、この電磁弁
のオン，オフにより、基板１２の吸着，吸着解除を行な
うようにしてもよい。

【００８６】また、真空度を制御できる圧力調整弁をこ
れら真空源と真空配管２１との間に設け、この圧力調整
弁が基板１２を吸着できる真空度に制御した状態と、吸
着力が基板１２の反り力よりも小さくて、反った部分が
ホットプレート１６から離れることができるような真空
度に制御した状態とを切り換えることにより、基板１２
の吸着と吸着解除とを行なわせるようにすることもでき
る。

【００８７】さらに、かかる圧力調整弁の真空度を一定
に維持して、この真空度を、基板１２の反り力よりもわ
ずかに小さい吸着力が得られる真空度にしてもよい。こ
の場合には、基板１２に反りが生じなければ、基板１２
はホットプレート１６に全面吸着されるが、加熱によっ
て反りが生ずると、この吸着力に勝る反り部分がホット
プレート１６から離れ、吸着解除と同等の状態となる。
そして、このホットプレート１６から離れた部分で、熱
伝導により、上面と下面との温度差が小さくなって反り
がほとんどなくなると、再び全面がホットプレート１６
に密着するようになり、吸着状態となる。かかる吸着と
吸着解除とが繰り返され、しかる後、吸着が継続した状
態となって本加熱を行なうことにより、全体が均一に加
熱された基板１２が得られる。この方法は、基板１２の
製作精度が高く、バラツキが少ない場合に有効であり、
圧力調整弁の制御がより簡単となって制御部３の負担が
大幅に軽減される。

【００８８】なお、以上の実施形態では、液晶ディスプ
レイパネル用の基板を例に説明したが、本発明は、これ
のみに限るものではなく、プラズマディスプレイパネル
用の基板やプリント基板などの塗布された導電ペースト
の焼成などにも適用可能であることはいうまでもない。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板を、破損することなく、均一に加熱することができ
て、高品質な基板を製造することができるし、また、装
置の設置面積も小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による基板加熱炉の一実施形態を示す外
観正面図である。

【図２】図１の分断線Ａ−Ａに沿う断面図である。

【図３】図１の分断線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。

【図４】図２の分断線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。

【図５】図１に示した基板加熱炉による基板加熱方法の
説明図である。

【図６】図５に示した基板加熱方法での基板の温度変化
を示す図である。

【図７】図５に示した基板加熱方法での基板吸着，吸着
解除の繰返しによる基板の反り状態の変化を示す図であ
る。

【図８】従来の加熱炉の一例を示す縦断面図である。

【図９】図８の分断線Ｅ−Ｅに沿う断面図である。

【符号の説明】

１ 架台フレーム ２ 炉体 ３ 制御部 ４ ベ−ス板 ５ 支柱 ６ 枠組 ８ 隔壁 ９ 開口部 １０ 点検扉 １１ 昇降手段 １２ 基板 １３ 排気管 １４ 搬送ロボット １５ 昇降ピン １６ ホットプレ−ト １７ 支柱 １８ 放熱防止カバー １９ 位置ずれ防止ピン ２０ 真空吸着孔 ２１ 真空配管 ２２ 加熱用ヒータ ２３ 給気管 ２４ 縦駆動板 ２５ 横枠

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齊藤 正行 茨城県竜ケ崎市向陽台５丁目２番 日立 テクノエンジニアリング株式会社 開発 研究所内 (56)参考文献 特開 平５−269964（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−42854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−23021（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/10 - 3/38 G09F 9/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱板状に基板を搭載して加熱する基板
   加熱方法において、 該加熱板に基板を搭載し、該加熱板への吸着と該吸着の
   解除とを繰り返してから、該基板の加熱を行なうことを
   特徴とする基板加熱方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の基板加熱方法において、 前記基板の吸着と吸着解除との繰返しは、前記加熱板へ
   の基板吸着を継続する前記基板の本加熱段階前に行なう
   予熱段階で行なうことを特徴とする基板加熱方法。
3. 【請求項３】 加熱板上に基板を搭載して加熱する基板
   加熱炉において、 該加熱板を貫通する複数の小孔と、 該小孔を貫通する複数の小径の棒形状で該加熱板より上
   方に突出可能に設けた基板保持手段と、 該基板保持手段を昇降させる昇降手段と、 該基板を該加熱板に吸着させる吸着板と、 該加熱板より上方に突出する該基板保持手段の高さを制
   御し、予熱，本加熱及び冷却の各温度に温度制御する手
   段と、 該加熱板と該基板保持手段とを包含して外気と遮り、該
   基板の出し入れを行なう開口部を有する容器と、 該基板保持手段の高さを制御することにより、該加熱板
   に搭載された該基板の該加熱板への吸着と吸着解除とを
   繰り返してから吸着を継続し、該基板の本加熱を行なわ
   せる手段とを備えたことを特徴とする基板加熱炉。
4. 【請求項４】 請求項３記載の基板加熱炉において、 前記基板の前記加熱板への吸着と吸着解除との繰返しを
   行なう手段が、前記吸着手段に接続された真空ポンプを
   オン，オフ制御する手段であることを特徴とする基板加
   熱炉。
5. 【請求項５】 請求項３記載の基板加熱炉において、 前記基板の前記加熱板への吸着と吸着解除との繰返しを
   行なう手段が、前記吸着手段と真空源との間に設置され
   た電磁弁をオン，オフ制御する手段であることを特徴と
   する基板加熱炉。
6. 【請求項６】 請求項３記載の基板加熱炉において、 前記基板の前記加熱板への吸着と吸着解除との繰返しを
   行なう手段が前記吸着手段と真空源との間に設置された
   圧力調整弁であって、 該圧力調整弁は、前記基板の加熱による反り力よりもわ
   ずかに小さい基板吸引力を前記吸着手段に生じさせるよ
   うに、真空度が設定されていることを特徴とする基板加
   熱炉。