JP7575068B2 - Sealing device for containers with lids and method for sealing containers with lids using the same - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、半導体素子、各種センサー、ＭＥＭＳ、光学素子などの機能部品を、蓋つき容器内に密封状態で収納させるための蓋つき容器用封止装置と、それを用いた封止方法に関するものである。 The present invention relates to a sealing device for a container with a lid, for storing functional parts such as semiconductor elements, various sensors, MEMS, and optical elements in a sealed state in the container with a lid, and a sealing method using the same.
例えば、水、油、液状薬剤、金属粉などが付着すると、劣化する虞がある半導体素子、各種センサー、ＭＥＭＳ、光学素子などの機能部品は、蓋つき容器内に密封状態で収納されることがある。
つまり、半導体素子、各種センサー、ＭＥＭＳ、光学素子などの機能部品を、容器の開口部から、容器内に収納させ、その後、容器の開口部を蓋で覆い、前記容器内に機能部品を密封状態で収納するのである。
この場合、容器開口部の開口縁と、蓋の間には、環状の封止材が配置され、その封止材に、容器外からレーザーを照射したり、容器外から熱風を吹き付けたりして、前記封止材を溶融させ、容器の開口部に、封止材を介して蓋を固定し、容器を密封状態としている。
また、別の方法として、蓋が装着された容器を高温炉内に配置し、高温炉によって前記蓋、容器とともに、封止材を高温化し、前記封止材を溶融させ、容器の開口部に、封止材を介して蓋を固定し、容器を密封状態とするものも有る。
これらの技術に類似する先行文献としては、例えば下記特許文献１、特許文献２が存在する。
For example, functional parts such as semiconductor elements, various sensors, MEMS, and optical elements that may deteriorate if exposed to water, oil, liquid chemicals, metal powder, etc., are often stored in a sealed container with a lid.
In other words, functional components such as semiconductor elements, various sensors, MEMS, and optical elements are placed into the container through the opening of the container, and then the opening of the container is covered with a lid to store the functional components in the container in a sealed state.
In this case, a ring-shaped sealant is placed between the edge of the container opening and the lid, and the sealant is melted by irradiating it with a laser from outside the container or by blowing hot air onto it from outside the container, and the lid is fixed to the opening of the container via the sealant, sealing the container.
As another method, a container with a lid attached is placed in a high-temperature furnace, and the high-temperature furnace heats up the sealing material along with the lid and container, melting the sealing material, and fixing the lid to the opening of the container via the sealing material, thereby sealing the container.
Prior documents similar to these techniques include, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 listed below.
前記レーザーや熱風を封止材に照射、吹き付けるものでは、溶融した封止材の一部が容器内の機能部品に飛び散り、機能部品の性能を劣化させる虞がある。
また、高温炉を用いる方法では、容器内に収納した機能素子が、封止材を溶融させる高温雰囲気にさらされるので、この場合にも、機能部品の性能を劣化させる虞がある。
そこで、本発明は、容器内に収納される機能部品の性能が劣化すのを抑制することを目的とするものである。
In the case of irradiating or blowing a laser or hot air onto the sealing material, there is a risk that part of the molten sealing material will splash onto the functional components inside the container, deteriorating the performance of the functional components.
Furthermore, in the method using a high-temperature furnace, the functional elements housed in the container are exposed to a high-temperature atmosphere that melts the sealing material, so that in this case too there is a risk of the performance of the functional parts being deteriorated.
SUMMARY OF THE PRESENT EMBODIMENT An object of the present invention is to prevent deterioration of the performance of functional parts housed in a container.
そして、この目的を達成するために本発明の蓋つき容器用封止装置は、開口部に、熱溶融性の導電性封止体を介して、蓋が、被せられた状態の容器を、保持する保持手段と、前記導電性封止体を溶融させる加熱手段と、を備え、前記加熱手段は、高周波誘導加熱ヘッドと、この高周波誘導加熱ヘッドに高周波磁束を供給する加熱コイルと、を有し、前記高周波誘導加熱ヘッドは、前記蓋の、容器の開口部とは反対側の面の外周部近傍に配置される第１の磁気ギャップ形成部、前記開口部に隣接する容器の側面部に配置され、前記第１の磁気ギャップ形成部との間で磁気ギャップを形成する第２の磁気ギャップ形成部と、を有する構成としたものである。
また、前記高周波誘導加熱ヘッドを複数個設け、これら複数の高周波誘導加熱ヘッドには、一つの加熱コイルから高周波磁束を供給する構成としたものである。
さらに、前記高周波誘導加熱ヘッドは、Ｃの字形状の一端部が第１の磁気ギャップ形成部、Ｃの字形状の他端部が第２の磁気ギャップ形成部となる構成とし、前記Ｃの字形状のＣの字内部空間を、前記加熱コイルが貫通した構成としたものである。
また、前記容器の開口部、およびこの開口部を覆う蓋は矩形形状とし、矩形形状の複数辺に、それぞれ、別の高周波誘導加熱ヘッドを配置する構成としたものである。
さらに、前記容器の開口部、およびこの開口部を覆う蓋は矩形形状とし、矩形形状の複数辺の中央部に、それぞれ、別の高周波誘導加熱ヘッドを配置する構成としたものである。
また、前記容器の開口部、およびこの開口部を覆う蓋は矩形形状とし、矩形形状の４辺に、それぞれ、別の高周波誘導加熱ヘッドを配置する構成としたものである。
さらに、前記容器の開口部、およびこの開口部を覆う蓋は矩形形状とし、矩形形状の第１辺の中央部に、第１の高周波誘導加熱ヘッドを配置し、前記矩形形状の第２辺の中央部に、第２の高周波誘導加熱ヘッドを配置し、前記矩形形状の第３辺の中央部に、第３の高周波誘導加熱ヘッドを配置し、前記矩形形状の第４辺の中央部に、第４の高周波誘導加熱ヘッドを配置する構成としたものである。
また、前記第１、第２、第３、第４の高周波誘導加熱ヘッドは、前記蓋の中心部分の外周において、９０度の間隔で放射状に配置され、前記蓋の中心部分には、前記蓋を、容器の開口部に対して押圧する押圧手段を設けたものである。
さらに、前記保持手段は、容器を、その開口部を上方にした状態で、保持する構成としたものである。
また、前記蓋の上面の中心部には、この蓋を、容器の開口部に対して押圧する押圧手段を設けたものである。
さらに、前記高周波誘導加熱ヘッドの第１の磁気ギャップ形成部は、蓋の外周部から、蓋の外周部外方へと延びる水平面を有し、前記第２の磁気ギャップ形成部は、容器の側面外周において、容器の開口部側が蓋の外周部外方に離れ、容器の底面側が蓋の外周部に近接する形状とした。
また、本発明の蓋つき容器の封止方法は、蓋つき容器用封止装置の保持手段によって、導電性封止体を介して、開口部に、蓋が被せられた状態の容器を保持し、次に、高周波誘導加熱ヘッドの第１の磁気ギャップ形成部を、前記蓋の、容器の開口部側とは反対側の面の外周部近傍、第２の磁気ギャップ形成部を、前記開口部に隣接する容器の側面部に、それぞれ配置し、その後、前記加熱コイルから高周波誘導加熱ヘッドに高周波磁束を供給するものである。
In order to achieve this object, the sealing device for a lidded container of the present invention comprises a holding means for holding a container with a lid placed over an opening via a heat-fusible conductive sealant, and a heating means for melting the conductive sealant, the heating means having a high-frequency induction heating head and a heating coil for supplying high-frequency magnetic flux to the high-frequency induction heating head, and the high-frequency induction heating head has a first magnetic gap forming portion located near the outer periphery of the surface of the lid opposite the opening of the container, and a second magnetic gap forming portion located on the side of the container adjacent to the opening and forming a magnetic gap between it and the first magnetic gap forming portion.
Also, a plurality of the high-frequency induction heating heads are provided, and high-frequency magnetic flux is supplied to the plurality of high-frequency induction heating heads from one heating coil.
Furthermore, the high-frequency induction heating head is configured so that one end of the C-shape is a first magnetic gap forming portion and the other end of the C-shape is a second magnetic gap forming portion, and the heating coil passes through the internal space of the C-shape.
The opening of the container and the lid covering the opening are rectangular, and separate high-frequency induction heating heads are disposed on each of the multiple sides of the rectangle.
Furthermore, the opening of the container and the lid covering this opening are rectangular, and a separate high-frequency induction heating head is disposed at the center of each of the multiple sides of the rectangle.
The opening of the container and the lid covering this opening are rectangular, and a separate high-frequency induction heating head is disposed on each of the four sides of the rectangle.
Furthermore, the opening of the container and the lid covering this opening are rectangular in shape, with a first high-frequency induction heating head positioned at the center of a first side of the rectangular shape, a second high-frequency induction heating head positioned at the center of a second side of the rectangular shape, a third high-frequency induction heating head positioned at the center of a third side of the rectangular shape, and a fourth high-frequency induction heating head positioned at the center of a fourth side of the rectangular shape.
In addition, the first, second, third and fourth high-frequency induction heating heads are arranged radially at 90 degree intervals around the outer periphery of the central portion of the lid, and the central portion of the lid is provided with a pressing means for pressing the lid against the opening of the container.
Furthermore, the holding means is configured to hold the container with its opening facing upward.
Further, a pressing means is provided at the center of the upper surface of the lid for pressing the lid against the opening of the container.
Furthermore, the first magnetic gap forming portion of the high-frequency induction heating head has a horizontal surface extending from the outer periphery of the lid outwardly of the outer periphery of the lid, and the second magnetic gap forming portion is shaped on the outer periphery of the side of the container such that the opening side of the container is away from the outer periphery of the lid and the bottom side of the container is close to the outer periphery of the lid.
In addition, the method of sealing a lidded container of the present invention involves using a holding means of a sealing device for lidded containers to hold the container with a lid placed over its opening via a conductive sealant, then positioning a first magnetic gap forming portion of a high-frequency induction heating head near the outer periphery of the surface of the lid opposite the opening of the container and a second magnetic gap forming portion on the side of the container adjacent to the opening, and then supplying high-frequency magnetic flux from the heating coil to the high-frequency induction heating head.
以上のように本発明の蓋つき容器用封止装置は、開口部に、熱溶融性の導電性封止体を介して、蓋が、被せられた状態の容器を、保持する保持手段と、前記導電性封止体を溶融させる加熱手段と、を備え、前記加熱手段は、高周波誘導加熱ヘッドと、この高周波誘導加熱ヘッドに高周波磁束を供給する加熱コイルとを有し、前記高周波誘導加熱ヘッドは、前記蓋の、容器の開口部とは反対側の面の外周部近傍に配置される第１の磁気ギャップ形成部、前記開口部に隣接する容器の側面部に配置され、前記第１の磁気ギャップ形成部との間で磁気ギャップを形成する第２の磁気ギャップ形成部と、を有する構成としたものであるので、容器内に収納される機能部品の性能が劣化すのを抑制することができる。
すなわち、本発明においては、容器の開口部において蓋との間に配置された熱溶融性の導電性封止体は、高周波誘導加熱ヘッドの第１、第２の磁気ギャップ形成部間の磁気ギャップにおいて磁束による誘導加熱で溶融するので、溶融状態の導電性封止体が容器内に飛散することは無く、この結果として、容器内に収納される機能部品の性能が劣化すのを抑制することができる。
また、容器の開口部において蓋との間に配置された熱溶融性の導電性封止体は、高周波誘導加熱ヘッドの第１、第２の磁気ギャップ形成部間の磁気ギャップにおいて磁束による誘導加熱で溶融するので、容器内が高温化することも無く、この結果からも、容器内に収納される機能部品の性能が劣化すのを抑制することができる。
さらに、レーザー照射や熱風照射は、極めて精度の求められる作業となるので、作業性も悪いものとなるが、本発明では、導電性封止体の近傍に高周波誘導加熱ヘッドを配置するだけなので、作業性の良いものとなる。
As described above, the sealing device for a lidded container of the present invention comprises a holding means for holding a container with a lid placed over an opening via a heat-fusible conductive sealant, and a heating means for melting the conductive sealant, the heating means having a high-frequency induction heating head and a heating coil for supplying high-frequency magnetic flux to the high-frequency induction heating head, and the high-frequency induction heating head has a first magnetic gap forming portion arranged near the outer periphery of the surface of the lid opposite the opening of the container, and a second magnetic gap forming portion arranged on the side of the container adjacent to the opening and forming a magnetic gap between it and the first magnetic gap forming portion, thereby making it possible to suppress deterioration of the performance of functional components stored in the container.
That is, in the present invention, the heat-fusible conductive sealing material arranged between the lid and the opening of the container is melted by induction heating caused by magnetic flux in the magnetic gap between the first and second magnetic gap forming portions of the high-frequency induction heating head, so that the molten conductive sealing material does not scatter inside the container, and as a result, deterioration of the performance of the functional components stored in the container can be suppressed.
In addition, the heat-fusible conductive sealing body placed between the lid and the opening of the container is melted by induction heating caused by magnetic flux in the magnetic gap between the first and second magnetic gap forming portions of the high-frequency induction heating head, so that the temperature inside the container does not become too high. As a result, deterioration of the performance of the functional components stored in the container can be suppressed.
Furthermore, laser irradiation and hot air irradiation require extremely high precision and are therefore difficult to work with, but the present invention only requires placing a high-frequency induction heating head near the conductive sealing body, making the work easier.
＜実施の形態１＞
以下、本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。
図１～図４は、本発明の一実施形態にかかる蓋つき容器用封止装置１を示している。
蓋つき容器用封止装置１の構造理解を助けるために、先ずは、図１～図４の関係について説明する。
図１は、容器用封止装置１を正面から見た図である。
図２は、図１の右側斜め方向から容器用封止装置１を見た図である。
図３は、図１の背面側から容器用封止装置１を見た図である。
図４は、図１の左側から容器用封止装置１を見た図である。
容器用封止装置１は、これらの図１～図４に示す上方側の本体２と、下方側の保持手段３、とによって構成されている。
図５～図１０は本体２部分の構成を説明するための図であり、本体２部分の構造理解を助けるために、先ずは、図１～図４の関係について説明する。
図５、図７、図１０は、本体２を、図２の方向から見た図である。
図６は、本体２を、図１の方向から見た図である。
図８は、本体２を、図３の方向から見た図である。
図９は、本体２を、図４の方向から見た図である。
次に、これらの図５～図１０を用いて本体２について、詳述する。
本体２は、上ケース４と、この上ケース４の下方に配置した下ケース５を有する。
上ケース４は、図５に示す正面板４ａ、右側面板４ｂ、背面板４ｃ、左側面板４ｄ、下板４ｅ、上板４ｆと、により構成された矩形の箱型形状となっている。
正面板４ａと右側面板４ｂは、図５、図７に示すネジ６によって結合されている。
また、右側面板４ｂと背面板４ｃは、図８に示すネジ７によって結合されている。
さらに、背面板４ｃと左側面板４ｄは、図８に示すネジ８によって結合されている。
また、左側面板４ｄと正面板４ａは、図９に示すネジ９によって結合されている。
さらに、背面板４ｃと下板４ｅは、図８に示すネジ１０によって結合されている。
また、上板４ｆは、図５に示すネジ１１によって、右側面板４ｂと背面板４ｃと左側面板４ｄに結合されている。
以上の構成により、上ケース４は、図５に示す正面板４ａ、右側面板４ｂ、背面板４ｃ、左側面板４ｄ、下板４ｅ、上板４ｆと、により構成された矩形の箱型形状となっている。
なお、上ケース４は、図８に示す背面板４ｃのネジ孔１１ａを利用し、背面側に設けた装置基台（図示せず）に固定されている。
この装置基台は縦方向に取り付け面を有し、その取り付け面には位置決めピン（図示せず）が設けられ、この位置決めピンに、図８に示す背面板４ｃの位置決め孔１１ｂを嵌合させることで、上ケース４を装置基台に位置決めし、その後、装置基台の背面側から上記背面板４ｃのネジ孔１１ａにネジ（図示せず）を螺合させ、これによって上ケース４を、図８に示す背面板４ｃを介して装置基台（図示せず）に固定している。
次に、図７、図８から理解されるように、下ケース５内から下方に、加熱コイル１２が引き出された構成となっている。
また、図５、図１０に示すように、上ケース４内には、加熱コイル１２と共振させるためのコンデンサ１３と、前記加熱コイル１２に冷却水を循環させるための水路結合体１４が収納されている。
なお、水路結合体１４は加熱コイル１２への通電体の機能も有し、上板４ｆに設けた電源コネクター１５からの配線（図面の煩雑化を避けるために図示せず）は、ネジ１６を利用し、水路結合体１４に電気的に接続されている。
また、水路結合体１４は、図６～図１０に示すように、上板４ｆ上に引き出され、この部分で水路管（図示せず）が連結される構成となっている。
左右の水路結合体１４は、いずれも、銅製で、上下方向に、水路が形成され、この水路の上端は水路結合体１４に連通し、また、水路の下端はコンデンサ１３側に開口した状態となっている。
また、コンデンサ１３の下には、図５、図１０のように、銅製の水路結合体１７が配置されている。
左右の水路結合体１７の、それぞれの水路の上端は、それに対応する側の水路結合体１４側に開口し、水路結合体１７の水路の上端と、水路結合体１４の水路の下端の結合部分には、Ｏリング１８が介在され、この部分の水密構造が取られている。
なお、水路結合体１７の水路の下端は、下方に開口した状態となっている。
また、コンデンサ１３と水路結合体１４間には、銅製の端子板１９が配置されている。
以上の構成で、図５、図１０から理解されるように、左右の水路結合体１４、端子板１９は、それぞれ４本のネジ２０によってコンデンサ１３に固定、一体化され、コンデンサ１３と加熱コイル１２の電気的な接続も行えるようになっている。
また、水路結合体１４をネジ２１で、水路結合体１７に結合することで、水路結合体１４の水路と、水路結合体１７が連通することになる。
前記のようにネジ２０、２１によって一体化されたコンデンサ１３、左右の水路結合体１４、１７、端子板１９は、図８に示す背面板４ｃの外側からネジ２２をねじ込むことで、この背面板４ｃに保持された状態となっている。
そして、この状態においては、左右の水路結合体１７に対応する下板４ｅ部分には図５に示すように、開口部２３が設けられ、前記水路結合体１７の下端の中央部分は、前記下板４ｅの開口部２３を介して下方に臨んだ状態となっている。
次に、上ケース４の下方に配置された下ケース５部分について、図１１～図１５を用いて説明する。
上記下板４ｅにおいて、水路結合体１７に対応する部分の開口部２３には、図１４に示すように、左右の結合体２４、２５が下方から嵌合され、ネジ２６、２７によって、左右の銅製の水路結合体１７の下端に結合されている。
結合体２４、２５には加熱コイル１２の一端側と、他端側が、電気的、機械的に接続された状態となっている。
具体的には、加熱コイル１２は、銅管製であるが、その一端側には、図１４、図１５に示すように太い銅管２８の下端が、溶接部２９において溶接により、固定されている。
銅管２８の上端は、溶接部３０において結合体２４に、溶接により、固定されている。
一方、加熱コイル１２の他端側は、銅製の基体３１下面の溶接部３２に、溶接により、固定されている。
基体３１の加熱コイル１２の他端側を溶接した部分には、上下方向の貫通孔３３が形成されている。
貫通孔３３に対応し、基体３１上面には、太い銅管３４の下端が、溶接部３５において溶接により、固定されている。
また、銅管３４の上端は、溶接部３６において結合体２５に、溶接により、固定されている。
なお、銅管２８が貫通する基体３１部分においては、銅管２８の外周に絶縁筒３７が設けられ、これにより基体３１部分において、加熱コイル１２の一端、他端間における電気的短絡が発生しないようにしている。
また、結合体２４、２５には、それぞれ銅管２８、３４の水路に連結される貫通孔（図示せず）が設けられており、各貫通孔と水路結合体１７の水路間には、図１４に示すＯリング３８が設けられ、この部分の水密状態を確保している。
前記結合体２５と基体３１間には、図１１、図１２、図１４に示すように、補強体３９が設けられている。
この補強体３９はコの字状となっており、上側の水平部分は、ネジ２７によって結合体２５とともに水路結合体１７に固定されている。
また、補強体３９の下側の水平部分は、ネジ４０によって基体３１に固定されている。
基体３１の下面には、上下面が開口した角筒状の下ケース５が配置されている。
この下ケース５の上下開口縁には、外周方向に延出した鍔５ａ、５ｂが形成されており、上側の鍔５ａ部分に、図１１のように、下方から基体３１に向けてネジ４１を締め付けることにより、下ケース５を基体３１に固定している。
また、下側の鍔５ｂには、図１１のように、上方からネジ４２を締め付けることにより、下ケース５の下端に基体４３を固定している。
下ケース５内においては、図１２、図１３に示すように加熱コイル１２が下方に貫通した状態となっており、また、下ケース５内の基体４３上には押圧手段４４が配置されている。
先ず、基体４３上には、図１３に示すように、矩形状の貫通孔４５が設けられている。
また、この貫通孔４５の一つのコーナー部分から、基体４３の外周方向には、加熱コイル１２を下方へと垂下させるための開口部４６が設けられている。
前記貫通孔４５には、棒状の押圧部４７が貫通状態で配置される。
この押圧部４７の上端には、この押圧部４７よりも外径の大きな摺動部４８が一体化され、さらに摺動部４８の上端には、この摺動部４８よりも外径の大きな摺動部４９が一体化されている。
また、摺動部４９上には軸体５０の下端が固定されている。
また、貫通孔４５の外周で、基体４３上には軸体５１の下端が固定されている。
そして、これら二つの軸体５０、５１部分に貫通孔５２を有する錘５３を、その貫通孔５２を軸体５０、５１に合わせ、摺動部４９上まで垂下させることで、押圧部４７の下端による下方への押圧力を調整する構成となっている。
本実施形態では、重量が同じの二つの錘５３を用いているが、重量が異なる錘５３を、選択的に用いることもできる。
基体４３の下方には、加熱手段を構成する、図１１～図１７に示す四つの高周波誘導加熱ヘッド５４と、これら四つの高周波誘導加熱ヘッド５４に高周波磁束を供給する一つの加熱コイル１２が配置されている。
高周波誘導加熱ヘッド５４は、例えばフェライトのような軟磁性体で構成されたもので、Ｃの字形状となっている。
つまり、四つの高周波誘導加熱ヘッド５４は、それぞれが、Ｃの字形状の一端部が第１の磁気ギャップ形成部５４ａ、Ｃの字形状の他端部が第２の磁気ギャップ形成部５４ｂとなる構成であり、第１の磁気ギャップ形成部５４ａ、第２の磁気ギャップ形成部５４ｂ間が磁気ギャップとなる。
また、前記四つの高周波誘導加熱ヘッド５４のＣの字状の内部空間５４ｃを、図１１のように、前記加熱コイル１２が貫通した状態となっている。
このような構成にすべく、図１８のごとく、各高周波誘導加熱ヘッド５４のＣの字形状の上部に、位置決部５５を、ネジ５６とナット５７で固定している。
また、図１７に示すように基体４３の下面側で、貫通孔４５の外周には前記位置決部５５を嵌合させる凹部５８が設けられている。
したがって、四つの凹部５８に、それぞれ高周波誘導加熱ヘッド５４の位置決部５５を嵌合させ、図１６、図１７の様に、基体４３の上方から、基体４３を貫通させて、ネジ５９を位置決部５５に締め付ければ、四つの高周波誘導加熱ヘッド５４が、基体４３の下側で、貫通孔４５の外周に、等間隔で配置されることになる。
この時、四つの高周波誘導加熱ヘッド５４の第１の磁気ギャップ形成部５４ａ、第２の磁気ギャップ形成部５４ｂ、磁気ギャップは、ともに、貫通孔４５の内方に向けて配置された構成となる。
また、以上の構成にすれば、矩形形状の貫通孔４５の各辺の中心部に、第１の磁気ギャップ形成部５４ａ、第２の磁気ギャップ形成部５４ｂによる磁気ギャップが配置された状態となる。
また、このような状態で、前記四つの高周波誘導加熱ヘッド５４のＣの字内部空間５４ｃを、前記加熱コイル１２が貫通した状態となっている。
つまり、加熱コイル１２は、図１０、図１４、図１５からも理解されるように、貫通孔４５の外周方向における基体４３部分に設けた開口部４６を、下方へと垂下し、その後、貫通孔４５方向へと、水平方向に曲げられた形状となっている。
したがって、上記四つの高周波誘導加熱ヘッド５４を基体４３に固定する前に、各高周波誘導加熱ヘッド５４のＣの字内部空間５４ｃ内に、磁気ギャップを介して、加熱コイル１２が配置された状態とし、その後、上述のように四つの凹部５８に、それぞれ高周波誘導加熱ヘッド５４の位置決部５５を嵌合させ、図１６、図１７の様に、基体４３の上方から、基体４３を貫通させて、ネジ５９を位置決部５５に締め付ければ、図１２のように、四つの高周波誘導加熱ヘッド５４のＣの字内部空間５４ｃ内に、加熱コイル１２が配置された構成となる。
また、四つの高周波誘導加熱ヘッド５４の配置関係を上方から見ると、図１９～図２１の様に、四つの高周波誘導加熱ヘッド５４の中心部には、図１３に示した棒状の押圧部４７が上下動できる空間６０が形成させた状態となっている。
上記貫通孔４５の下方には上述のごとく、高周波誘導加熱ヘッド５４が位置決部５５にネジ５６とナット５７で固定されているが、四つの位置決部５５の内方は、貫通孔４５内方側へと張り出した状態となっている。
但し、四つの位置決部５５の内方を、貫通孔４５内方側へと張り出した状態としても、図１３に示した棒状の押圧部４７が上下動できる空間６０が形成させた状態となっている。
つまり、棒状の押圧部４７は四つの位置決部５５、高周波誘導加熱ヘッド５４の内方側に形成されている空間６０を介して上下動できる状態となっている。
また、この押圧部４７の上下動を案内するために、図１３に示した摺動部４８は、図１３に示す四つの位置決部５５内方間に形成される四角形の空間５５ａ内壁に摺動案内されるようになっている。
また、摺動部４９は、四角形の貫通孔４５を上下方向に摺動案内されるようになっている。
但し、摺動部４９の外径は、空間５５ａの外径よりも大きいので、四つの位置決部５５の上面に当接し、これにより、棒状の押圧部４７の下方への落下防止が図れる構成となっている。
高周波誘導加熱ヘッド５４の下方には、図１～図４に示した保持手段３として、図２２～図２７に示す容器６１を保持する保持手段６２が設けられている。
本実施形態で用いる容器６１は、例えば、ガラスやセラミックで形成された矩形状の箱形状となっており、上面に開口部６３が設けられ、内部には、例えば、半導体素子、各種センサー、ＭＥＭＳ、光学素子などの機能部品が収納されている。
また、開口部６３の開口縁には、図２６に示すように、例えば、はんだや、ろう材等の材料よりなる矩形枠状の導電性封止体６４が配置され、その上に矩形状の蓋６５が配置され、前記導電性封止体６４を高周波誘導加熱ヘッド５４による誘導加熱で溶融させ、これによって、容器６１内に、半導体素子、各種センサー、ＭＥＭＳ、光学素子などの機能部品を密封する。
なお、導電性封止体６４に対応する容器６１の開口部６３の開口縁、および蓋６５の下面部分には、導電性封止体６４の形状と類似する矩形枠状の封止容易化膜（図示せず）が、蒸着などによって形成されている。
これは、封止時に用いることが知られているもので、下層は、例えばニッケル層、上層は、金メッキ層などよりなる。
つまり、容器６１の開口部６３の開口縁には、ニッケル層、金メッキ層の封止容易化膜、次に、導電性封止体６４、次に、金メッキ層、ニッケル層の封止容易化膜、蓋６５が配置された状態で、導電性封止体６４を溶融させ、容器６１の開口部６３が、蓋６５で封止されるのである。
次に、保持手段６２について説明する。
この保持手段６２は、図２２に示すように、円柱形状で、その上面に容器６１の位置決めをするための矩形状の凹部６６が設けられている。
この凹部６６に容器６１をセットする時には、保持手段６２は下方に下がった状態となっている。
つまり、保持手段６２は上下動する構成となっているが、その上下動構成は、一般的な構成であるので、説明の煩雑化を避けるために、詳しい構成は省略する。
保持手段６２における特徴部分について説明を続ける。
保持手段６２の上面で、凹部６６の外周部分には、図２１～図２７に示す二つの保持手段６７が対向した状態で配置されている。
保持手段６７は、シーソー動作をする長い基体６８と、基体６８をシーソー動作させるために基体６８の長手方向の中央部を軸支した軸支部６９とを有する。
基体６８の軸支部６９の外側（凹部６６とは反対側）の上面には、操作桿７０が上方に向けて配置されている。
また、基体６８の軸支部６９の外側（凹部６６とは反対側）の下面には、ばねなどの上方付勢体７１が配置されている。
一方、基体６８の軸支部６９の内側（凹部６６側）の先端部分には、蓋６５が容器６１の開口部６３上に適切に配置された状態を保つための直角状態の保持爪７２が配置されている。
以上の構成において、保持手段６２が高周波誘導加熱ヘッド５４の下方に下がった状態で、図２３の様に、凹部６６内に容器６１の下部を入れ、容器６１の位置決めをする。
この時、保持手段６２は高周波誘導加熱ヘッド５４の下方に移動された状態であるので、凹部６６内に、容器６１の下部を入れる作業は行いやすい。
なお、凹部６６内に容器６１の下部を入れる作業時は、予め、容器６１の開口縁に導電性封止体６４をセットした状態で行う方が良い。
また、保持手段６２は高周波誘導加熱ヘッド５４の下方に移動された状態であるので、操作桿７０は、基体４３の下面による押圧操作を受けていない。
このため、基体６８の外側は上方付勢体７１で押され、その結果として、保持爪７２は図２４の様に、容器６１の開口部６３と略同じ高さで、図２５の様に、容器６１に近接した状態となっている。
この状態で、容器６１の開口部６３に、図２７のように、導電性封止体６４を介して蓋６５を装着すると、蓋６５のずれは、保持爪７２で抑制され、その結果として、容器６１の開口部６３と、蓋６５との関係は安定した状態となる。
次に、保持手段６２を高周波誘導加熱ヘッド５４側へと上昇移動させると、図１９の様に操作桿７０が基体４３の下面による押圧操作を受け、その結果として、保持爪７２は蓋６５の外周方向で、若干上方に移動することとなる。
つまり、この状態では保持爪７２による蓋６５のずれ防止作用は解除されるが、この様に、保持手段６２を高周波誘導加熱ヘッド５４側へと上昇移動させると、上記押圧部４７が錘５３の荷重を受けて蓋６５の上面を容器６１の開口部６３へと押圧することになるので、蓋６５の位置ずれは起きにくい。
このような状態になると加熱コイル１２に、コンデンサ１３とによる高周波電流が印加され、その結果、高周波誘導加熱ヘッド５４の第１の磁気ギャップ形成部５４ａ、第２の磁気ギャップ形成部５４ｂ間に高周波磁束が流れることになる。
つまり、高周波誘導加熱ヘッド５４は、前記蓋６５の、容器６１の開口部６３とは反対側の面の外周部近傍に配置される第１の磁気ギャップ形成部５４ａと、前記開口部６３に隣接する容器６１の側面部に配置され、前記第１の磁気ギャップ形成部５４ａとの間で磁気ギャップを形成する第２の磁気ギャップ形成部５４ｂと、を有する構成としている。
このため、図２８、図２９に示すように、容器６１の開口部６３の開口縁に配置した導電性封止体６４部分に磁束が集中して流れ、僅か１秒程度で、それを溶融させ、その結果として、容器６１の開口部６３を、導電性封止体６４を介して蓋６５で密封することが出来る。
この時、導電性封止体６４自身が発熱することにより溶融するので、レーザー照射や温風照射の様に、溶融した導電性封止体６４が容器６１内に飛散することは無く、その結果として、容器６１内に収納した機能部品が劣化することは無い。
また、発熱するのは導電性封止体６４だけで、しかもわずかな時間だけの発熱であるので、容器６１の高温化が起きず、その結果として、容器６１内に収納した機能部品が劣化することは無い。
さらに、レーザー照射や熱風照射は、極めて精度の求められる作業となるので、作業性も悪いものとなるが、本実施形態では、導電性封止体６４の近傍に高周波誘導加熱ヘッド５４を配置するだけなので、作業性の良いものとなる。
また、高周波誘導加熱ヘッド５４による誘導加熱は、上記容器６１の開口部６３の開口縁と、蓋６５の下面側に設けた金属製の封止容易化膜（例えば、ニッケル層上に金メッキ層を設けた物）にもおよび、その結果として、導電性封止体６４が短時間で溶融し、しかも、容器６１の開口部６３の開口縁、および、蓋６５に対する密着性の高いものとなり、これにより密封効果の高いものとなる。
また、本実施形態の高周波誘導加熱ヘッド５４の第１の磁気ギャップ形成部５４ａは、図２８から理解されるように、蓋６５の外周部から、蓋６５の外周部外方へと延びる水平面を有している。
これは、先ず蓋６５側においては、蓋６５の大きさに対して柔軟に対応できるようにするためである。
また、高周波誘導加熱ヘッド５４の前記第２の磁気ギャップ形成５４ｂは、容器６１の側面外周において、容器６１の開口部６３側が蓋６５の外周部外方に離れ、容器６１の底面側が蓋６５の外周部に近接する形状としている。
これは、第１の磁気ギャップ形成部５４ａから第２の磁気ギャップ形成部５４ｂへの磁束、または第２の磁気ギャップ形成部５４ｂから第１の磁気ギャップ形成部５４ａへの磁束が、導電性封止体６４に対して多く供給されるようにするためである。
また、本実施形態では、高周波誘導加熱ヘッド５４を４個設け、これら複数の高周波誘導加熱ヘッド５４には、一つの加熱コイル１２から高周波磁束を供給する構成としたので、コンパクトな構成とすることが出来る。
また、本実施形態では、容器６１の開口部６３、およびこの開口部６３を覆う蓋６５は矩形形状とし、矩形形状の複数辺に、それぞれ、別の高周波誘導加熱ヘッド５４を配置したので、矩形状容器６１の一辺ごとが高周波誘導加熱ヘッド５４で加熱されるので、加熱時間が短時間となる。
また、矩形形状の複数辺の中央部に、それぞれ、別の高周波誘導加熱ヘッド５４を配置すると、矩形状のコーナー部分では、両側からの熱伝導が起き、短時間で、コーナー部分の導電性封止体６４も溶融することが出来る。
また、本実施形態では、４個の高周波誘導加熱ヘッド５４は、前記蓋６５の中心部分の外周において、９０度の間隔で放射状に配置され、前記蓋６５の中心部分には、前記蓋６５を、容器６１の開口部６３に対して押圧する押圧手段４４を設けたので、蓋６５の位置ずれが発生せず、効率的に容器６１の密封作業が行える。
また、保持手段６２は、容器６１を、その開口部６３を上方にした状態で、保持する構成としたので、蓋６５の押圧手段４４の構造も簡単なものに出来る。
勿論、保持手段６２は、容器６１を、その開口部６３を側方、あるいは下方にした状態で、保持する構成としても良い。
但し、その場合には、高周波誘導加熱ヘッド５４は、その開口部６３に対向する方向に配置する必要がある。
なお、本実施形態の容器用封止装置１においても、容器６１と蓋６５部分を覆う、小容量の真空チャンバーを設ければ、先行文献１、２と同様に、容器６１内に不活性ガス、例えば窒素ガスを入れた状態で、蓋６５で密封することが出来る。
<First embodiment>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 4 show a sealing device 1 for a lidded container according to one embodiment of the present invention.
In order to facilitate understanding of the structure of the sealing device 1 for a lidded container, the relationship between FIGS. 1 to 4 will first be described.
FIG. 1 is a front view of a container sealing device 1. FIG.
FIG. 2 is a diagram of the container sealing device 1 as viewed from an oblique direction on the right side of FIG.
FIG. 3 is a view of the container sealing device 1 as seen from the rear side of FIG.
FIG. 4 is a view of the container sealing device 1 as seen from the left side of FIG.
The container sealing device 1 is composed of an upper main body 2 and a lower holding means 3 shown in FIGS.
5 to 10 are diagrams for explaining the configuration of the main body 2 part. To facilitate understanding of the structure of the main body 2 part, the relationship between FIGS. 1 to 4 will first be explained.
5, 7 and 10 are views of the main body 2 as viewed from the direction of FIG.
FIG. 6 is a view of the main body 2 as seen from the direction of FIG.
FIG. 8 is a view of the main body 2 as seen from the direction of FIG.
FIG. 9 is a view of the main body 2 as seen from the direction of FIG.
Next, the main body 2 will be described in detail with reference to FIGS.
The main body 2 has an upper case 4 and a lower case 5 disposed below the upper case 4 .
The upper case 4 has a rectangular box shape and is composed of a front plate 4a, a right side plate 4b, a rear plate 4c, a left side plate 4d, a lower plate 4e, and an upper plate 4f as shown in FIG.
The front plate 4a and the right side plate 4b are joined together by screws 6 shown in FIGS.
The right side plate 4b and the back plate 4c are joined together by screws 7 shown in FIG.
Furthermore, the rear plate 4c and the left side plate 4d are joined together by screws 8 shown in FIG.
The left side plate 4d and the front plate 4a are joined together by screws 9 shown in FIG.
Furthermore, the rear plate 4c and the lower plate 4e are joined together by screws 10 shown in FIG.
The top plate 4f is connected to the right side plate 4b, the back plate 4c, and the left side plate 4d by screws 11 shown in FIG.
With the above-mentioned configuration, the upper case 4 has a rectangular box shape constituted by a front plate 4a, a right side plate 4b, a rear plate 4c, a left side plate 4d, a lower plate 4e, and an upper plate 4f as shown in FIG.
The upper case 4 is fixed to a device base (not shown) provided on the rear side by utilizing screw holes 11a in the rear plate 4c shown in FIG.
This equipment base has a mounting surface in the vertical direction, and a positioning pin (not shown) is provided on the mounting surface. The upper case 4 is positioned on the equipment base by fitting the positioning pin into the positioning hole 11b of the back plate 4c shown in Figure 8, and then a screw (not shown) is screwed into the screw hole 11a of the back plate 4c from the rear side of the equipment base, thereby fixing the upper case 4 to the equipment base (not shown) via the back plate 4c shown in Figure 8.
Next, as can be seen from FIGS. 7 and 8, a heating coil 12 is drawn downward from within the lower case 5.
As shown in Figures 5 and 10, a capacitor 13 for resonating with the heating coil 12 and a water channel connector 14 for circulating cooling water to the heating coil 12 are housed within the upper case 4.
In addition, the water channel connector 14 also functions as an electrical conductor for the heating coil 12, and wiring (not shown in the figure to avoid complicating the drawing) from a power connector 15 provided on the upper plate 4f is electrically connected to the water channel connector 14 using a screw 16.
As shown in Figs. 6 to 10, the water channel connector 14 is extended onto the upper plate 4f, and a water channel pipe (not shown) is connected to this portion.
Both the left and right water channel connectors 14 are made of copper and have water channels formed in the vertical direction, with the upper ends of these water channels connected to the water channel connectors 14 and the lower ends opening to the condenser 13 side.
Further, below the capacitor 13, as shown in Figs. 5 and 10, a copper water channel connector 17 is disposed.
The upper ends of the water channels of the left and right water channel connectors 17 open toward the corresponding water channel connector 14, and an O-ring 18 is interposed between the upper end of the water channel of the water channel connector 17 and the lower end of the water channel of the water channel connector 14, making this part watertight.
The lower end of the water channel of the water channel connector 17 is open downward.
In addition, a copper terminal plate 19 is disposed between the capacitor 13 and the water channel connector 14 .
With the above configuration, as can be seen from Figures 5 and 10, the left and right water channel connectors 14 and terminal plates 19 are each fixed and integrated to the capacitor 13 by four screws 20, and electrical connection between the capacitor 13 and the heating coil 12 can also be made.
Furthermore, by connecting the water channel connector 14 to the water channel connector 17 with the screw 21, the water channel of the water channel connector 14 and the water channel connector 17 are communicated with each other.
The capacitor 13, the left and right water channel connectors 14, 17, and the terminal board 19, which are integrated by the screws 20, 21 as described above, are held in place on the rear board 4c by screwing in the screws 22 from the outside of the rear board 4c shown in Figure 8.
In this state, an opening 23 is provided in the portion of the lower plate 4e corresponding to the left and right water channel connectors 17, as shown in Figure 5, and the central portion of the lower end of the water channel connector 17 is exposed downward through the opening 23 of the lower plate 4e.
Next, the lower case 5 disposed below the upper case 4 will be described with reference to FIGS.
In the lower plate 4e, left and right connectors 24, 25 are fitted from below into the opening 23 corresponding to the water channel connector 17, as shown in Figure 14, and are connected to the lower ends of the left and right copper water channel connectors 17 by screws 26, 27.
One end and the other end of the heating coil 12 are electrically and mechanically connected to the connecting members 24 and 25 .
Specifically, the heating coil 12 is made of a copper tube, and the lower end of a thick copper tube 28 is fixed to one end of the heating coil 12 at a welded portion 29 by welding, as shown in FIGS.
The upper end of the copper tube 28 is fixed to the connector 24 at a weld 30 by welding.
On the other hand, the other end of the heating coil 12 is fixed to a welded portion 32 on the lower surface of a copper base 31 by welding.
A through hole 33 is formed in the base 31 in the portion where the other end of the heating coil 12 is welded.
The lower end of a thick copper tube 34 is fixed to the upper surface of the base 31 at a welded portion 35 corresponding to the through hole 33 .
The upper end of the copper tube 34 is fixed to the connector 25 at a welded portion 36 by welding.
In addition, in the portion of the base 31 through which the copper tube 28 passes, an insulating tube 37 is provided on the outer periphery of the copper tube 28, thereby preventing an electrical short circuit from occurring between one end and the other end of the heating coil 12 in the portion of the base 31.
Further, the connectors 24, 25 are provided with through holes (not shown) which are connected to the water channels of the copper pipes 28, 34, respectively, and an O-ring 38 shown in FIG. 14 is provided between each through hole and the water channel of the water channel connector 17 to ensure that this part is watertight.
Between the connecting body 25 and the base body 31, a reinforcing body 39 is provided as shown in FIGS.
This reinforcing body 39 is U-shaped, and its upper horizontal portion is fixed to the waterway connecting body 17 together with the connecting body 25 by the screw 27 .
Furthermore, the lower horizontal portion of the reinforcing member 39 is fixed to the base member 31 by a screw 40 .
A lower case 5 having a rectangular cylindrical shape with upper and lower openings is disposed on the lower surface of the base body 31 .
The upper and lower opening edges of the lower case 5 are formed with flanges 5a, 5b extending in the outer circumferential direction, and the lower case 5 is fixed to the base body 31 by tightening a screw 41 from below toward the base body 31 in the upper flange 5a portion, as shown in Figure 11.
11, a base 43 is fixed to the lower end of the lower case 5 by tightening a screw 42 from above the lower flange 5b.
As shown in FIGS. 12 and 13, the heating coil 12 penetrates downwards within the lower case 5, and a pressing means 44 is disposed on a base 43 within the lower case 5.
First, a rectangular through hole 45 is provided on a base 43 as shown in FIG.
Further, from one corner of this through hole 45 in the outer circumferential direction of the base body 43, an opening 46 for allowing the heating coil 12 to hang down downward is provided.
A rod-shaped pressing portion 47 is disposed in the through hole 45 in a penetrating state.
A sliding portion 48 having an outer diameter larger than that of the pressing portion 47 is integrated with the upper end of the pressing portion 47 , and a sliding portion 49 having an outer diameter larger than that of the sliding portion 48 is further integrated with the upper end of the sliding portion 48 .
Furthermore, the lower end of a shaft body 50 is fixed onto the sliding portion 49 .
Further, the lower end of a shaft body 51 is fixed onto the base body 43 on the outer periphery of the through hole 45 .
A weight 53 having a through hole 52 in the two shaft bodies 50, 51 is aligned with the through hole 52 of the shaft bodies 50, 51 and suspended down to above the sliding portion 49, thereby adjusting the downward pressing force by the lower end of the pressing portion 47.
In this embodiment, two weights 53 having the same weight are used, but weights 53 having different weights can be selectively used.
Below the base 43, there are arranged four high-frequency induction heating heads 54 shown in Figures 11 to 17, which constitute the heating means, and one heating coil 12 which supplies high-frequency magnetic flux to these four high-frequency induction heating heads 54.
The high frequency induction heating head 54 is made of a soft magnetic material such as ferrite, and has a C-shape.
In other words, each of the four high-frequency induction heating heads 54 is configured so that one end of the C-shape is a first magnetic gap forming portion 54a and the other end of the C-shape is a second magnetic gap forming portion 54b, and a magnetic gap is formed between the first magnetic gap forming portion 54a and the second magnetic gap forming portion 54b.
11, the heating coil 12 passes through the C-shaped internal space 54c of each of the four high-frequency induction heating heads 54.
To achieve this configuration, as shown in FIG. 18, a positioning portion 55 is fixed to the upper portion of the C-shape of each high-frequency induction heating head 54 by a screw 56 and a nut 57.
As shown in FIG. 17, on the underside of the base 43, a recess 58 is provided on the outer periphery of the through hole 45, into which the positioning portion 55 is fitted.
Therefore, by fitting the positioning portions 55 of the high-frequency induction heating heads 54 into the four recesses 58, respectively, and then passing the base 43 from above and tightening the screws 59 into the positioning portions 55 as shown in Figures 16 and 17, the four high-frequency induction heating heads 54 will be positioned at equal intervals on the outer periphery of the through holes 45 below the base 43.
At this time, the first magnetic gap forming portion 54 a , the second magnetic gap forming portion 54 b , and the magnetic gaps of the four high frequency induction heating heads 54 are all arranged facing inward of the through hole 45 .
Furthermore, with the above configuration, a magnetic gap is disposed at the center of each side of the rectangular through hole 45, the magnetic gap being formed by the first magnetic gap forming portion 54a and the second magnetic gap forming portion 54b.
In this state, the heating coil 12 passes through the C-shaped internal spaces 54 c of the four high-frequency induction heating heads 54 .
In other words, as can be seen from Figures 10, 14, and 15, the heating coil 12 has an opening 46 provided in a portion of the base 43 in the outer circumferential direction of the through hole 45, which hangs down downward and is then bent horizontally toward the through hole 45.
Therefore, before fixing the four high-frequency induction heating heads 54 to the base 43, the heating coils 12 are placed in the C-shaped internal spaces 54c of each high-frequency induction heating head 54 via a magnetic gap, and then the positioning portions 55 of the high-frequency induction heating heads 54 are fitted into the four recesses 58 as described above, and as shown in Figures 16 and 17, the screws 59 are passed through the base 43 from above and tightened into the positioning portions 55, resulting in a configuration in which the heating coils 12 are placed in the C-shaped internal spaces 54c of the four high-frequency induction heating heads 54, as shown in Figure 12.
Furthermore, when the arrangement of the four high-frequency induction heating heads 54 is viewed from above, as shown in Figures 19 to 21, a space 60 is formed in the center of the four high-frequency induction heating heads 54, allowing the rod-shaped pressing portion 47 shown in Figure 13 to move up and down.
As described above, below the through hole 45, the high-frequency induction heating head 54 is fixed to the positioning parts 55 with screws 56 and nuts 57, and the inner sides of the four positioning parts 55 protrude toward the inside of the through hole 45.
However, even if the four positioning portions 55 are protruded inward toward the through hole 45, a space 60 is formed in which the rod-shaped pressing portion 47 shown in FIG. 13 can move up and down.
In other words, the rod-shaped pressing portion 47 is capable of moving up and down via the four positioning portions 55 and the space 60 formed inside the high-frequency induction heating head 54 .
In addition, in order to guide the upward and downward movement of the pressing portion 47, the sliding portion 48 shown in FIG. 13 is slidably guided by the inner wall of a rectangular space 55a formed between the inner sides of the four positioning portions 55 shown in FIG. 13.
The sliding portion 49 is guided to slide vertically through the rectangular through hole 45 .
However, since the outer diameter of the sliding portion 49 is larger than the outer diameter of the space 55a, it abuts against the upper surfaces of the four positioning portions 55, thereby preventing the rod-shaped pressing portion 47 from falling downward.
Below the high frequency induction heating head 54, there is provided a holding means 62 for holding a container 61 shown in FIGS. 22 to 27, which serves as the holding means 3 shown in FIGS.
The container 61 used in this embodiment is, for example, a rectangular box made of glass or ceramic, has an opening 63 on the top surface, and contains functional components such as semiconductor elements, various sensors, MEMS, and optical elements inside.
As shown in FIG. 26 , a rectangular frame-shaped conductive sealant 64 made of a material such as solder or brazing filler metal is placed on the edge of the opening 63, and a rectangular lid 65 is placed on top of it. The conductive sealant 64 is melted by induction heating using the high-frequency induction heating head 54, thereby sealing functional components such as semiconductor elements, various sensors, MEMS, and optical elements inside the container 61.
In addition, a rectangular frame-shaped sealing facilitation film (not shown) similar in shape to the conductive sealant 64 is formed by vapor deposition or the like on the opening edge of the opening 63 of the container 61 corresponding to the conductive sealant 64 and on the underside portion of the lid 65.
This is known to be used for sealing, and consists of a lower layer, for example, a nickel layer and an upper layer, for example, a gold-plated layer.
In other words, a nickel layer, a gold-plated sealing-facilitating film, then a conductive sealant 64, then a gold-plated layer, a nickel-layer sealing-facilitating film, and a lid 65 are arranged around the edge of the opening 63 of the container 61, and then the conductive sealant 64 is melted to seal the opening 63 of the container 61 with the lid 65.
Next, the holding means 62 will be described.
As shown in FIG. 22, the holding means 62 is cylindrical and has a rectangular recess 66 on its upper surface for positioning the container 61 .
When the container 61 is set in the recess 66, the holding means 62 is in a lowered state.
That is, the holding means 62 is configured to move up and down, but since this vertical movement configuration is a common configuration, detailed configuration will be omitted to avoid complicating the explanation.
The characteristic parts of the holding means 62 will be explained further.
On the upper surface of the holding means 62, two holding means 67 shown in FIGS. 21 to 27 are disposed on the outer periphery of the recess 66 in an opposing state.
The holding means 67 has a long base body 68 that performs a seesaw motion, and a support part 69 that supports the center part of the base body 68 in the longitudinal direction in order to perform the seesaw motion of the base body 68.
An operating rod 70 is disposed facing upward on the upper surface of the outer side (opposite the recess 66) of the pivot support portion 69 of the base body 68.
An upward biasing body 71 such as a spring is disposed on the underside of the outer side (the side opposite to the recess 66 ) of the shaft support portion 69 of the base body 68 .
On the other hand, a right-angled retaining claw 72 is provided at the tip portion on the inside (on the recess 66 side) of the support portion 69 of the base 68 to keep the lid 65 properly positioned over the opening 63 of the container 61.
In the above-mentioned configuration, with the holding means 62 lowered below the high-frequency induction heating head 54, the lower part of the container 61 is placed in the recess 66 as shown in FIG. 23, and the container 61 is positioned.
At this time, since the holding means 62 is in a state of being moved below the high-frequency induction heating head 54 , the operation of inserting the lower part of the container 61 into the recess 66 can be easily performed.
It should be noted that, when inserting the lower part of the container 61 into the recess 66, it is preferable to carry out this operation with the conductive sealant 64 set on the edge of the opening of the container 61 in advance.
Furthermore, since the holding means 62 is in a state where it has been moved to a position below the high-frequency induction heating head 54 , the operating rod 70 is not subjected to a pressing operation by the lower surface of the base body 43 .
For this reason, the outside of the base 68 is pressed by the upward biasing body 71, and as a result, the retaining claws 72 are at approximately the same height as the opening 63 of the container 61, as shown in Figure 24, and are in close proximity to the container 61, as shown in Figure 25.
In this state, when the lid 65 is attached to the opening 63 of the container 61 via the conductive sealing body 64, as shown in Figure 27, the misalignment of the lid 65 is suppressed by the retaining claws 72, and as a result, the relationship between the opening 63 of the container 61 and the lid 65 is stable.
Next, when the holding means 62 is moved upward toward the high-frequency induction heating head 54, the operating rod 70 is pressed by the underside of the base 43 as shown in Figure 19, and as a result, the holding claws 72 move slightly upward in the outer circumferential direction of the lid 65.
In other words, in this state, the function of the retaining claws 72 to prevent the lid 65 from slipping is released, but when the retaining means 62 is moved upward toward the high-frequency induction heating head 54 in this manner, the pressing portion 47 receives the load of the weight 53 and presses the upper surface of the lid 65 against the opening 63 of the container 61, so that the lid 65 is less likely to slip out of position.
In this state, a high-frequency current is applied to the heating coil 12 by the capacitor 13, and as a result, a high-frequency magnetic flux flows between the first magnetic gap forming portion 54a and the second magnetic gap forming portion 54b of the high-frequency induction heating head 54.
In other words, the high-frequency induction heating head 54 has a first magnetic gap forming portion 54a arranged near the outer periphery of the surface of the lid 65 opposite the opening 63 of the container 61, and a second magnetic gap forming portion 54b arranged on the side of the container 61 adjacent to the opening 63 and forming a magnetic gap between it and the first magnetic gap forming portion 54a.
For this reason, as shown in Figures 28 and 29, magnetic flux concentrates and flows in the conductive sealing body 64 disposed on the edge of the opening 63 of the container 61, melting it in just about one second. As a result, the opening 63 of the container 61 can be sealed with the lid 65 via the conductive sealing body 64.
At this time, the conductive sealing body 64 itself melts due to heat generation, so the molten conductive sealing body 64 does not scatter inside the container 61 as occurs with laser irradiation or hot air irradiation, and as a result, the functional components stored in the container 61 do not deteriorate.
Moreover, since only the conductive sealing body 64 generates heat, and the heat generation is limited to a short period of time, the container 61 does not become too hot, and as a result, the functional parts housed in the container 61 do not deteriorate.
Furthermore, laser irradiation and hot air irradiation are tasks that require extremely high precision, and therefore result in poor workability. However, in this embodiment, the high-frequency induction heating head 54 is simply positioned near the conductive sealing body 64, resulting in good workability.
Furthermore, the induction heating by the high frequency induction heating head 54 also extends to the edge of the opening 63 of the container 61 and to the metallic sealing facilitation film (e.g., a gold-plated layer on a nickel layer) provided on the underside of the lid 65, resulting in the conductive sealant 64 melting in a short period of time and achieving high adhesion to the edge of the opening 63 of the container 61 and to the lid 65, thereby providing a high sealing effect.
As can be seen from FIG. 28, the first magnetic gap forming portion 54 a of the high frequency induction heating head 54 of this embodiment has a horizontal surface that extends from the outer periphery of the lid 65 outward from the outer periphery of the lid 65 .
This is because, first, on the lid 65 side, it is possible to flexibly respond to the size of the lid 65 .
In addition, the second magnetic gap formation 54b of the high frequency induction heating head 54 is shaped such that, on the outer periphery of the side of the container 61, the opening 63 side of the container 61 is separated outward from the outer periphery of the lid 65, and the bottom side of the container 61 is close to the outer periphery of the lid 65.
This is to ensure that a large amount of magnetic flux is supplied to the conductive sealing body 64 from the first magnetic gap forming portion 54a to the second magnetic gap forming portion 54b, or from the second magnetic gap forming portion 54b to the first magnetic gap forming portion 54a.
Furthermore, in this embodiment, four high-frequency induction heating heads 54 are provided, and high-frequency magnetic flux is supplied to these multiple high-frequency induction heating heads 54 from a single heating coil 12, so that a compact configuration can be achieved.
Furthermore, in this embodiment, the opening 63 of the container 61 and the lid 65 covering this opening 63 are rectangular in shape, and a separate high-frequency induction heating head 54 is arranged on each of the multiple sides of the rectangular shape. Therefore, each side of the rectangular container 61 is heated by the high-frequency induction heating head 54, and the heating time is short.
Furthermore, by placing a separate high-frequency induction heating head 54 at the center of each of the multiple sides of the rectangular shape, heat conduction occurs from both sides at the corners of the rectangle, and the conductive sealing body 64 at the corners can also be melted in a short period of time.
Furthermore, in this embodiment, the four high-frequency induction heating heads 54 are arranged radially at 90 degree intervals around the outer periphery of the central portion of the lid 65, and a pressing means 44 is provided in the central portion of the lid 65 for pressing the lid 65 against the opening 63 of the container 61. This prevents the lid 65 from shifting out of position, and enables the container 61 to be sealed efficiently.
Furthermore, since the holding means 62 is configured to hold the container 61 with the opening 63 facing upward, the structure of the pressing means 44 for the lid 65 can also be simplified.
Of course, the holding means 62 may be configured to hold the container 61 with its opening 63 facing to the side or downward.
In this case, however, the high frequency induction heating head 54 must be disposed in a direction facing the opening 63 .
In addition, in the container sealing device 1 of this embodiment, if a small-capacity vacuum chamber is provided to cover the container 61 and the lid 65, the container 61 can be sealed with the lid 65 while an inert gas, such as nitrogen gas, is placed inside the container 61, as in prior art documents 1 and 2.
本発明は、例えば、半導体素子、各種センサー、ＭＥＭＳ、光学素子などの機能部品を、蓋つき容器内に密封状態で収納させるための蓋つき容器用封止装置と、それを用いた封止方法に活用できる。 The present invention can be used in a sealing device for a lidded container for hermetically storing functional components such as semiconductor elements, various sensors, MEMS, and optical elements in a lidded container, and in a sealing method using the same.
１ 容器用封止装置
２ 本体
３ 保持手段
４ 上ケース
４ａ 正面板
４ｂ 右側面板
４ｃ 背面板
４ｄ 左側面板
４ｅ 下板
４ｆ 上板
５ 下ケース
５ａ 鍔
５ｂ 鍔
６ ネジ
７ ネジ
８ ネジ
９ ネジ
１０ ネジ
１１ ネジ
１１ａ ネジ孔
１１ｂ 位置決め孔
１２ 加熱コイル
１３ コンデンサ
１４ 水路結合体
１５ 電源コネクター
１６ ネジ
１７ 水路結合体
１８ Ｏリング
１９ 端子板
２０ ネジ
２１ ネジ
２２ ネジ
２３ 開口部
２４ 結合体
２５ 結合体
２６ ネジ
２７ ネジ
２８ 銅管
２９ 溶接部
３０ 溶接部
３１ 基体
３２ 溶接部
３３ 貫通孔
３４ 銅管
３５ 溶接部
３６ 溶接部
３７ 絶縁筒
３８ Ｏリング
３９ 補強体
４０ ネジ
４１ ネジ
４２ ネジ
４３ 基体
４４ 押圧手段
４５ 貫通孔
４６ 開口部
４７ 押圧部
４８ 摺動部
４９ 摺動部
５０ 軸体
５１ 軸体
５２ 貫通孔
５３ 錘
５４ 高周波誘導加熱ヘッド
５４ａ 第１の磁気ギャップ形成部
５４ｂ 第２の磁気ギャップ形成部
５４ｃ Ｃの字内部空間
５５ 位置決部
５５ａ 空間
５６ ネジ
５７ ナット
５８ 凹部
５９ ネジ
６０ 空間
６１ 容器
６２ 保持手段
６３ 開口部
６４ 導電性封止体
６５ 蓋
６６ 凹部
６７ 保持手段
６８ 基体
６９ 軸支部
７０ 操作桿
７１ 上方付勢体
７２ 保持爪
1 Container sealing device 2 Main body 3 Holding means 4 Upper case 4a Front plate 4b Right side plate 4c Back plate 4d Left side plate 4e Lower plate 4f Upper plate 5 Lower case 5a Flange 5b Flange 6 Screw 7 Screw 8 Screw 9 Screw 10 Screw 11 Screw 11a Screw hole 11b Positioning hole 12 Heating coil 13 Condenser 14 Water passage connector 15 Power connector 16 Screw 17 Water passage connector 18 O-ring 19 Terminal plate 20 Screw 21 Screw 22 Screw 23 Opening 24 Connector 25 Connector 26 Screw 27 Screw 28 Copper tube 29 Welded portion 30 Welded portion 31 Base 32 Welded portion 33 Through hole 34 Copper tube 35 Welded portion 36 Welded portion 37 Insulating tube 38 O-ring 39 Reinforcement 40 Screw 41 Screw 42 Screw 43 Base 44 Pressing means 45 Through hole 46 Opening 47 Pressing portion 48 Sliding portion 49 Sliding portion 50 Shaft 51 Shaft 52 Through hole 53 Weight 54 High frequency induction heating head 54a First magnetic gap forming portion 54b Second magnetic gap forming portion 54c C-shaped internal space 55 Positioning portion 55a Space 56 Screw 57 Nut 58 Recess 59 Screw 60 Space 61 Container 62 Holding means 63 Opening 64 Conductive sealing body 65 Lid 66 Recess 67 Holding means 68 Base 69 Axle support portion 70 Operating rod 71 Upward biasing body 72 Holding claw
Claims (12)
前記導電性封止体を溶融させる加熱手段と、を備え、
前記加熱手段は、高周波誘導加熱ヘッドと、この高周波誘導加熱ヘッドに高周波磁束を供給する加熱コイルと、を有し、
前記高周波誘導加熱ヘッドは、前記蓋の、容器の開口部とは反対側の面の外周部近傍に配置される第１の磁気ギャップ形成部、前記開口部に隣接する容器の側面部に配置され、前記第１の磁気ギャップ形成部との間で磁気ギャップを形成する第２の磁気ギャップ形成部と、を有する構成とした蓋つき容器用封止装置。 a holding means for holding the container with a lid placed over the opening via a heat-meltable conductive sealant;
a heating means for melting the conductive sealant,
The heating means includes a high-frequency induction heating head and a heating coil that supplies a high-frequency magnetic flux to the high-frequency induction heating head,
The high-frequency induction heating head is a sealing device for a lidded container, and is configured to have a first magnetic gap forming portion arranged near the outer periphery of the surface of the lid opposite the opening of the container, and a second magnetic gap forming portion arranged on the side of the container adjacent to the opening and forming a magnetic gap between it and the first magnetic gap forming portion.
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