JPH02501653A - 容器の密封のための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は独立クレーム１及びｌＯの前文に従った容器の密封方法とその装置とに 係わる。

合わせた形状を有する積層板によって容器、即ちプラスチック材料で出来た容器 を密閉することが度々必要とされる。多層の材料から成る箔を用いて容器を密閉 し、容器が密封された後で、容器開口部の縁の外側にはみ出した箔の部分を取り 除くために箔を切り取る方法が知られている。

箔を使用して、特に多層の箔を使用して容器を密封する場合に生じる問題点の一 つは、箔を加熱すると箔がねじ曲がって変形し易いことである。一般的に箔が割 合に薄いため、こうした箔は短時間で周囲の温度を帯び、また熱放射を受けて急 速に加熱される。温かい内容物や熱い内容物で満たされた容器が密封される場合 にこうした状態が箔に生じるのであり、一般的に食ては、また特に異なった線膨 張係数を有する材料の層から箔が作られている場合には、箔の変形に関する問題 が常に生ずる。

箔に熱が加えられると箔がねじ曲がり、もし箔の表面で、例えば最大の線膨張係 数を有する層が容器開口部に面する場合には箔の外周縁部が持ち上がり、一方そ の層が反対側に置かれる場合には、箔の外周縁部が下向きに移動することになる 。

帯状の箔が１つ以上の容器の上に拡げられて容器各々の開口部に固定される場合 には、箔のねじ曲がり傾向を打ち消す機械的手段によって密封の工程において箔 が伸張した状態に保たれるために、前述のような変形は一般に克服できる。こう した形で箔が固定される場合には、各々の容器の箔のはみ出し部分はすべて切り 取られる。しかし容器開口部に固定される前に、容器開口部の形状に一致した形 状を有するように各々のウェーハの形を整えるために幾つかの層を有する箔を切 断するような場合には、例えば熱い内容物を満たした容器を密封するような時に は、蓋からの漏洩の発生を非常に頻繁に伴う箔の有害な変形（巻き上がり）を防 ぐために機械的手段によって箔を例えば縁と縁との間で伸張させることは不可能 になる。

るように予め切断された箔を用いて容器を密封する場合に生じる前述の問題は、 本発明に従って解決される。

これはクレーム１と１０の各々の特徴部分に明記された方法と装置とによって達 成される。

本発明の好適具体例の一つにおいては容器の密封が、１つの外側密封手段が漏洩 を防止する形で容器の縁部分と貯蔵空間とを収容する空間の境界を定める一方で 、この空間から空気が抜かれ、且つ真空状態を維持すると同時にウェーハの縁部 分が漏洩を防止する形で接合手段に固定される。

また本発明は、ウェーハと実際の接合手段との間の接合部を形成するために、開 口部の接合表面に対してだけでなく、ウェーハの下側に対して、もっばら開口部 の接合表面あるいはウェーハの下側に対して固定剤（接合層）が用いられるよう な具体例を含む。応用例によってはそうした固定剤が開口部の接合表面だけに適 用されることは明らかである。また応用例によっては固定剤がウェーハの外側縁 部分の下側にだけ塗布されることは明らかである。

独立クレームにおいて本発明の更に適切な具体例が示されている。

本発明を次の図面に基づいてより詳細に説明する。

第１図はウェーハの断面図である。

第２から第４図の夫々は密封の連続的な段階を示す容器密封装置の軸方向断面図 である。

第５図は下側から見た本装置の保持手段の説明図である。

第１０には、ウェーハによって密封される容器の開口部の接合手段、例えばフラ ンジの形状に適合する形状を有するウェーハ２０が示されている。第１図に示さ れた具体例においては、ウェーハは２つのＷＩ２４と２５を含んでいる。ウェー ハの上側部には参照番号２３が与えられ、ウェーハの下側部には参照番号２２が 与えられる。ウェーハ２０は、一般的にウェーハの１つ以上の縁を接合するウェ ーハの外周方向で終結した外側縁帯域２１によって範囲を限定される。第１図に 示された具体例においては、上部層は金属材料、例えばアルミニウムから成り、 下部層はプラスチック材料から成る。さらに下部層は接着層２６、例えば接着剤 でコーティングされる。しかし第１図の具体例に加えて、上記のように特定され た層の数と種類とは異なった層から作られたウェーハにも本発明が応用できるこ とは、当業者にと°っては明らかなことであろう。別の具体例では、例えば金属 箔だけから成る層、あるいはプラスチック材料だけから成る層が含まれ、一方で 一般的に保護材料の少なくとも１つの層も含まれる。

第２図から第４図では、密封された底部２８、容器壁１１、及び開口部１３を有 する容器１０が示される。外側密封手段４０（以下で更に説明する）及び／又は ウェーハを容器開口部に固定するための固定手段５０と協働する接合手段１４． １Ｂが、開口部に備えられる。図示された容器の具体例における接合手段は、上 部フランジ１４とその下側に配置された肩部１６の形をとる。照会番号１５と１ ７は各々、このフランジの上部境界面とこの肩部とに係わる。

容器は貯蔵空間１８を有し、この貯蔵空間は図では品物■９で満たされている。

容器の開口部１３は、密封されるように連結される容器を支える支持手段２９の 上に載せられている。本発明による装置のこの図示された具体例では（第２図参 照）、下部部分３４と上部部分３６とこの２つの部分の間にある断熱体３５とを 有する保持手段３０によってウェーハ２０が保持される。下部部分３４には、温 度調整のための導管３３が備えられる。下部部分はウェーハに対する接触面を構 成する下部表面３２を有する。保持手段３０には、一般に可撓性のバイブライン ３１ａを経由して第１の真空源７１に触表面３２に、一般にはこの表面の中心に 設置された１つ以上の開口部ａｌｅの形をとる（第５図参照）。保持手段の上部 部分３Ｂは、第１の案内及び移動手段３７に接続され、この案内及び移動手段３ ７には、図において下側に面した打撃面３９を有するような、中心部から張り出 した突出部３８が１つ以上備えられる。

外側密封手段４０は接触部分４１を有し、この接触部分は具体例が示すように、 開口部１３に面した、特に開口部のフランジ１４の上部境界面１５に対して密封 面４９と共に接触部分が配置されるような位置へ行ったり来たりする。外側密封 手段４０のプレス面４９は、プレス面が開口部１３と協働するような領域で開口 部１３の形状と構造とに適合する、例えばフランジの上部境界面１５に適合する 形を有する。従って実質的に漏洩を防止する形で開口部に面して密着する時に、 密封手段４０は、保持手段３０とウェーハ２０と容器の貯蔵空間１Ｂとが形成す る（第３図に示されるように以下では第１空間７０とも称される）区切られて閉 じられた空間７０をもたらす。

密封手段４０は、該密封手段をトッププレート６０に接続するための上部部分４ ７（以下では一般的に結合プレート４７と称される）を有する。トッププレート 及び結合プレートには、トッププレートの動きを結合プレートに伝えるために設 置されたスブリッププレートは、１つ以上の結合ボルト６３を経由して結合手段 ５１によって固定手段５０に接続され、プレス面５Ｂに到る。そして図に示され たプレス面は下向きに、即ちウェーハの縁帯域２１に向かって動く。従って結合 ボルトと結合手段は、トッププレートと固定手段５０とを協働させるための接続 及び移動手段を構成する。固定手段５０には、加熱媒体を加熱するために例えば 電熱線や導管から成る加熱手段５２が備えられる。断熱体５３は固定手段５０と 結合手段５１との間の熱伝導を防止する。結合手段５１には１つ以上の突出部５ ４が備えられ、この突出部は図では上向きの打撃面５５と共に、装置の中心に向 かって張り出し、￥ｉｌの案内及び移動手段３７の突出部３８の打撃面３９と協 働するよう意図されている。

結合手段５１を備えた固定手段５０と外側密封手段４０との間には１つの通路が 形成され、具体例図に示されているように、この通路は間隙４２を形成する。そ してこの通路は、導管４３とこの導管に接続された一般的には可撓性材料で作ら れたパイプライン４３ａとを経由して、密封手段４０によって取り囲まれた空間 ７０をｊｉ２の真空源７２に接続する。幾つかの具体例では、固定手段５０に近 接した領域に、即ち容器の開口部に近接した領域に導管４３を開口させることに よって、第２の真空源に接続する同様の通路を形成する。また別の具体例では、 固定手段及び／又は結合手段５１に、導管４３及び／又は真空源に空間７０を接 続する通路が外側密封手段４０の結合プレート４７に、結合ボルト６３を取り囲 む軸受スリーブ４５のための軸受４Ｂが備えられる。軸受スリーブは軸受４Ｂの 中で動くことができる。容器の開口部１３に対して密封手段４０を配置する時に 密封手段４０によって境界が画される空間７０の中に気体が入り込むのを防ぐた めに、０リングとして設計されることが好ましいシール４４が軸受４６の内部に 設置される。

また一般的に、本発明による装置は漏洩を防止する形で支持手段２９に接合され る下部区分手段８０を含み、この下部区分手段８０は支持手段２９と共に第２の 閉じられた空間８２を形成する。容器１０が支持手段２９によって支持される際 には、容器と支持手段と下部区分手段とが閉じられた空間を形成する結果として 、少なくとも容器の下部分が一般的に第２の空間８２の中に突出する。

下部区分手段及び／又は支持手段に備えられたシール手段８１が、容器ｌＯを取 り囲む領域において、支持手段２９に漏洩を防ぐ形で部８４ａ（例えば一般的に は可撓性のバイブや導管）を経由して第３の真空源に接続する１つの通路が備え られる。別の具体例では、容、器を密封位置に運んだり運び出したりすることに 関連して支持手段と区分手段とが互いに離れることを可能にするために、下部区 分手段は支持手段２９に対して移動可能な形をとる。

こうした方法では、容器１０を支持手段２９に配置する際に、容器の下側の領域 で改良された出入りが機能する。

風空源７１．７２．７３に接続された導管３１ａ　、　４３ａ　、　８４ａには 、バルブ部品７４ａ　、　７４ｂ　、　７４ｃが設置される。制御手段（図示さ れていない）によって、バルブ部品を使用して、真空源と導管３１、４３．８４ の各々との間の接続を別々に開閉制御することが可能である。

本発明の別の具体例では、単一の真空源がすべての導管に接続され、また別の形 では、第２図で破線で示される導管７５によって３つの真空源が互いに接続され る。

第５図は保持手段の接触面３２の具体例の詳細図である。この例では、真空導管 ３１の開口部３１ｃに接続された溝３１ｂが接触面に備えられている。これらの 溝は、接触面の円周方向内に設けられた閉じられた境界区域３２ａの内側の接触 面３２の全面に分配される。ウェーハが接触面に対して配置される際には、真空 源に溝を接続することによって、溝はウェーハを保持手段３０表面にしっかりと 保持する真空導管を形成する。

第２図は接触面の溝３１ｂ内に広がった部分的な真空状態によ゛って保持手段３ ０に密着したウェーハ２０を示している。支持手段２９及び協働する他の手段を 有する保持手段３０の間を相対的に動かすことによって、ウェーハ２０は容器１ ０の開口部１３の真上の位置に置かれる。一般的には保持手段の下部部分３４を 冷却するために導管３３を通過する媒体によって、ウェーハは望ましい温度、一 般的には低い温度に保たれる。

駆動手段（図示されていない）によってトッププレート６０は容器ｌＯの方向に 下向きに動かされ（第３図参照）、保持手段３０はウェーハ２０が開口部の肩部 １Ｂに当接するまでウェーハを動かす。外側密封手段４０と固定手段５０と結合 手段５１も、この下方の動きに追従する。第３図の具体例に示されるように、密 封手段は下降して開口部１３に当接し、フランジ１４の上部境界面１３に配置さ れる。密封手段４０によってここで形成される第１空間７０は、それから導管４ ３を介して第２の真空源７２に接続される。結果として、容器の貯蔵空間１８も 含む閉じられた領域の全体が真空状態になる。真空状態にするためには、ウェー ハの下にある空気及び／又は他の気体がウェーハの下の空間から吸い出され、ウ ェー４１の縁帯域２１と開口部１３（一般的には肩部の上部境界面）との間を通 過することが必要である。一般的に第１空間７０内の圧力は保持手段３０の溝３ １ｂの中に広がる圧力よりも高い値に調節され、これによってウェーハが保持手 段から外れることを防ぐ。

下部区分手段８０を含む具体例では、内容物の上の第１空間７０の内部で圧力が 減少すると同時に、一般的には第２の（下部）空間８２の内部でも圧力が減少す る。真空源に接続された１つ以上のパイプラインのバルブ７４ｂと７４ｃを開く ことによって、同時に圧力が減少することになることは明らかである。容器壁を 境界とする圧力差が容器の変形を招く恐れのある時には、下部空間８２内部の圧 力が減少させられる。

その後、５駆動手段によってトッププレート６０が容器１０に向かって更に下向 きに動かされる（第４図参照）。密封装置ｉ！１ｎ４０がすでにフランジ１４に 対して配置されているために、ボルト６３及び軸受スリーブ４５は軸受４Ｂの内 部で動かされ、同時にスプリング６２の圧縮が起こる。この過程において固定手 段５０はウェーハの縁帯域２１に対して配置するように動かされ、ウェー／ｑｔ 固定手段のプレス面５６によって肩部１６に対して押し付けられる。縁帯域の上 向き又は下向きの動き（ねじ曲がり）が過大になって縁領域と肩部ｌＢとが正常 に接触できなくなることを防ぐために、ウェーハの縁帯域２１の幅、即ち保持手 段の接触面３２の外側の領域の幅を、ウェーハ材料の温度上昇とウェーハ材料の 特性とに適したものにする。容器ｌＯにウェーハを取り付ける接合の方法に合わ せて前もって決められた温度となるように、加熱手段５２、例えば導管あるいは 電熱線によって固定手段の温度が調節される。例えば接続部分へ必要量のエネル ギを供給することによって、１つ以上の接合部１２が形成され且つウェーッ＼が 容器に固定されるように、トッププレートと固定手段は、充分に長い時間下降し た位置に維持される。接合部の形成が終わると、各々の真空源の接続が遮断され 、またトッププレートのための駆動手段が、トッププレートを容器から離れる方 向に（図では上向きに）動かす。本発明の別の具体例では、トッププレートへの 駆動手段の接続が遮断され、スプリング６２がトッププレートを第３図に示され た位置に動かす。駆動手段によってその後トッププレートが第２図に示される位 置に動かされ、これによって、突出部５４が容器１０から離れる方向に第１の案 内及び移動手段３７を、従って保持手段３０を動かし、その結果として突出部３ ８及び５４の打撃面３９及び５５の各々が互いに当接する。保持手段３０及び保 持手段に結合する手段と支持手段２９との間の相対的な働きによって保持手段は 新しいウェーハを拾い上げ、再び上述の手順が反復されることになる。

保持手段が主に円形の横断面を有する具体例の形で第５図にこの保持手段３０が 示されている。本発明がどんな任意の横断面にも応用でき、さらに多角形の横断 面にも応用できることは当業者にとっては明白なことであろう。

本発明は、ウェーハが容器の肩部にどのように固定されるかを説明する具体例に 関連して記述された。更に本発明が、つ工−ハをフランジ１４の上部境界面に固 定するような具体例に応用できることは自明である。この場合には、密封手段４ ０の接触部分４１が容器フランジ１４の周囲方向に位置された上側の外側部分に 対して配置するかのどちらかであるということ、そしてつ工−ハ２０が密封手段 ４０の内側でフランジ１４に配置するということが必要である。それからプレス 面５６を有する固定手段５０が縁帯域２１をフランジ１４に対して押し付ける。

本発明のこの具体例においても、ウェーハ材料の可撓性によって空気及び／又は 他の気体をウェーハ２０の下側領域から吸い出すことが可能になる。

一般的に、ここに含まれる品物の型の場合には、品物（液体）とウェーハとの間 の自由な空間は可能な限り小さいことが望ましい。品物が温かい場合の応用例で は、即ち品物が約６０℃の場合に、特に温度が７５〜８０℃を越える場合には品 物の熱がウェーハに及ぼす影響は非常に大きい。こうした応用例の場合には、ウ ェーハの縁部分に望ましくないねじ曲がりが生じる危険性がある。しかし上記の 説明から明らかなように、保持手段の下側部分をウェーハの大きさに適合させる ことによって、保持手段の外側に半径方向に出るウェーハ部分が半径方向に膨張 することは殆んどなくなる。その結果としてそうした縁部分の望ましくないねじ 曲がりの危険性は最少化される。

幾つかの応用例では、固定手段５０を構成し、且つ接合部Ｉ２を形成すべく固定 領域に必要なエネルギを供給する音響路によって、ウェーハが容器の開口部に超 音波で溶接される。上記の説明では、容器の円形の横断面に係わる用語が頻繁に 使用されてきた。しかしこうした発明は容器や開口部の横断面がどんな任意の形 であろうと応用できる。湾曲した輪郭を有する横断面や多角形の横断面、さらに それらの混合形といったあらゆる形の、鎮断面に本発明は応用できる。本発明に 従って、容器の密封の際に１つ以上の接合部１２によってウェーハを接合できる ように接合手段５０が適合化されるということは明らかである。

以上の詳細な説明では本発明の限られた数の具体例だけを取り上げたが、当業者 には明らかなように、次の特許請求の範囲内での多数の本発明の具体例が含まれ る。

Ｆｉｇ、７ Ｆｉｇ、　３ Ｆｉｇ、　４ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１つ以上の接合手段（１４，１６）を含む開戸部（１３）を有する容器（１ ０）を、ウェーハ（２０）によって漏洩防止の形で密封する方法であって、例え ば溶接接合部や接着接合部などの少なくとも１つの接合部（１２）によってウェ ーハの縁に沿った縁領域（２１）において、漏洩防止の形でウェーハに接続され るようにこれらの接合手段が適用され、さらに容器を密封する際には、ウェーハ が保持手段（３０）の接触面（３２）に保持手段によって好ましくは真空を用い て一時的に固定され、ウエーハ（２０）を保持手段（３０）に固定される時にウ ェーハの縁領域（２１）によって囲まれた領域で保持手段に対して配置し、接合 手段（１４，１６）のいずれかに対して縁帯域で配置されるまで保持手段によっ てウェーハが動かされ、ウェーハが接合手段（１４，１６）のいずれかに固定手 段（５０）によって漏洩防止の形でウエーハ縁帯域で取付けられ、固定手段を用 いて縁領域に圧力をかけることによって及び／又は縁領域（２１）にエネルギを 供給することによって１つ以上の接合（１２）が形成されることを特徴とする容 器密封方法。 ２．保持手段（３０）が接触面（３２）の領域で冷却されることを特徴とする請 求項１に記載の容器（１０）の密封方法。 ３．接合手段（１４，１６）が容器の中心に面する肩部（１６）の形であること を特徴とする請求項１又は２に記載の容器（１０）の密封方法。 ４．ウェーハ（２０）が幾つかの材料の層（２４，２５）で形成され、層（２４ ，２５）の１つ（２４）が金属、好ましくはアルミニウムから成ることを特徴と する請求項１から３のいずれか一項に記載の容器（１０）の密封方法。 ５．外側密封手段（４０）が容器（１０）の縁領域（２１）及び貯蔵空間（１８ ）を収容する第１の空間（７０）を漏洩防止の形で構成し、第１の空間内の圧力 が減圧され且つ減圧された圧力を維持する一方で、ウェーハ（２０）の縁領域（ ２１）が接合手段（１４，１６）に漏洩防止の形で固定されることを特徴とする 請求項１から４のいずれか一項に記載の容器（１０）の密封方法。 ６．保持手段（３０）の接触面（３２）に対してウェーハ（２０）を低圧力で維 持させるためには、選ばれた低圧力が排気される第１の空間（７０）の内部の圧 力よりも低いことを特徴とする請求項５に記載の容器（１０）の密封方法。 ７．外側密封手段（４０）が、２つの接合手段（１４，１６）のうちの外側手段 （１４）に対して接触することによって第１の空間（７０）の境界を定めること を特徴とする請求項５又は６に記載の容器（１０）の密封方法。 ８．充填される品物（１９）の上部の第１の空間（７０）の局部的な真空を相殺 しそれにより圧力の差によって生じる容器の変形を防ぐように、支持手段（２９ ）から吊り下げられた容器（１０）の部分を取り囲む実質的に閉じられた第２の 空間（８２）の内部で圧力が減圧されることを特徴とする請求項５から７のいず れか一項に記載の容器（１０）の密封方法。 ９．固定手段（５０）が外側密封手段（４０）の内側に移動可能な形で設置され 、密封手段（４０）が第１の空間（７０）の境界を定めてから、予定の時間が経 過した後に、固定手段が縁領域（２１）に対して圧力をかけ及び／又はエネルギ を加えることを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の容器（１０） の密封方法。 １０．閉口部（１３）を有する容器（１０）をウェーハ（２０）によって漏洩防 止の形で密封する装置であって、開口部が、例えば溶接接合部や接着接合部など の少なくとも１つの接合部（１２）によってウェーハの縁帯域（２１）において 、漏洩防止の形でウェーハに接続されるように適用される接合手段（１４，１６ ）を含み、該装置が、接合手段（１４，１６）に対してウェーハの縁領域におい て密着するまでウェーハを移動するための保持手段（３０）と、縁領域への圧力 及び／又はエネルギの供給によって、漏洩防止の形でウェーハを接合手段に接合 する１つ以上の接合部（１２）を形成するのに酷した固定手段（５０）とから成 り、保持手段（３０）が、真空源（７１）に接続された１つ以上の凹部（３１ｂ ）又は開口部（３１ｃ）を含むウェーハのための接触面（３２）を有し、保持手 段（３０）には、少なくとも縁領域（２１）に近接した領域に接触面（３２）の 冷却手段が備えられていることξを特徴とする容器（１０）の密封装置。 １１．容器（１０）の縁領域（２１）及び貯蔵空間（１８）を収容する第１の空 間（７０）を構成するために、その密封手段に含まれる接触部分（４１）と共に 容器の開口部（１３）に対して当接するまで動くような外側密封手段（４０）が 備えられ、さらに前記第１の空間を真空源（７２）に接続するための手段（４２ ，４３）が備えられることとを特徴とする請求項１０に記載の装置。 １２．固定手段（５０）が外側密封手段（４０）によって少なくとも部分的に取 り囲まれ、且つ外側密封手段に対して相対的に可動に配列されていることを特徴 とする請求項１１に記載の装置。 １３．結合手段（６０）が駆動手段に接続され、前記結合手段が、容器の開口部 に対して配置されるまで動くことを確保するための外側密封手段（４０）に１つ 以上の移動手段（６２）を経由して接続され、前記の少なくとも１つ以上の移動 手段が、力が予定値を越える時に、移動手段が移動手段に与えられる力を密封手 段に対して弾力的に伝えるように構成されていることを特徴とする請求項１１又 は１２に記載の装置。 １４．結合手段（６０）が密封手段（４０）の内部に可動的に支持され、及び／ 又は主要部の内部の結合手段（６０）が固定手段（５０）に固く接続されること を特徴とする請求項１３に記載の装置。 １５．下部区分手段（８０）が、容器の外側をも含む境界を有する第２の閉じた 空間（８２）を形成するように構成されまた前記の第２の空間を真空源に接続す るための手段（８４，８４ａ）が備えられていることとを特徴とする請求項１０ から１４のいずれか一項に記載の装置。