マイクロ波VFMオーブン VariWave
反り・歪みの発生を抑えた精密接着、高速&低温硬化

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マイクロ波VFMオーブン VariWave マイクロ波VFMオーブン VariWave

国内デモ開始 モトヤマテストセンター(MTC)にて

国内デモのご依頼やご要望を多数いただきまして、このたび、日本国内協力会社である株式会社モトヤマのテストセンター(以下、MTC)にて、 マイクロ波VFMオーブン VariWaveのデモ測定(有償)が行えるようになりました。ぜひデモにて、VFMオーブンの実力をご評価ください。

VFMオーブンの他、MTCには多数の電気炉をデモ機として取り揃えておりますので、試作、実験段階より生産まで幅広く対応し、お客様の新素材・新製品などをより早く製品化いたします。

モトヤマテストセンター MTC

マイクロ波VFMオーブン VariWave 概要

「VariWave」(米国LAMBDA Technologies社製)は、『接着剤・樹脂の高速硬化かつ精密接着』を可能とする 特許VFM技術(Variable Frequency Microwave)を搭載した周波数可変型マイクロ波オーブンです。通常の電子 レンジや工業用マイクロ波加熱装置では、2.45GHz固定周波数が使用されますが、VFMでは5~7GHz帯を高速で スイープ(掃引)して使用します。このVFMオーブンは、庫内全体の均一加熱、金属物の投入、加熱対象物の温度制御(昇温速度制御・一定温度保持)が可能など、従来のマイクロ波加熱の常識を覆す沢山の特長を有しています。 これら特長により、接着剤・樹脂の硬化プロセスで今まで不可能だった処理を可能とし、革新的な硬化プロセスを構築します。装置には、各種センサーが挿入できるポート、非接触温度計、クローズドループ高精度温度制御機能、試料観察カメラ、ガス導入・排出用NW10x2ポートが標準で用意されており、必要に応じで、簡易的な真空環境下、ガス雰囲気下での処理を行うことも可能です。

用途

  • 接着剤、樹脂の硬化(高速かつ高精度処理)
  • 電池材料の乾燥(ボイドバインダーマイグレーションを抑制)
  • シリコンウェハの加熱(高速加熱、高速冷却)
  • 化学反応性材料の反応促進
  • 熱硬化性樹脂による半導体やLEDの精密パッケージング
  • バイオマテリアル、バイオ燃料の研究
  • 製薬、バイオ医療品(滅菌、雑菌、化学合成)
  • 触媒材料の開発(液体、紛体、ガス試料への高効率マイクロ波照射)
  • 新素材研究 ほか

サンプルを焦がさずに高速硬化!急速昇温による硬化時間の短縮

物質を内部から加熱するマイクロ波誘電加熱は、物質を外部から加熱するコンベクションオーブン熱風対流加熱に比べ、急速昇温による硬化時間の短縮が見込めます。

コンベクションオーブン加熱は外部加熱

コンベクションオーブン加熱(外部加熱)

マイクロ波加熱はサンプル内部加熱

マイクロ波加熱(内部加熱)

しかし、従来の固定周波数マイクロ波オーブン(マグネトロン方式)では、マイクロ波の出力制御が難しく、接着工程には殆ど応用されていませんでした。加熱温度超過により、サンプルを焦がしてしまう懸念がありました。VFMオーブンの場合、心臓部であるマイクロ波発振器及び増幅器は、半導体素子により全固体化されており、マイクロ波出力の無段階調整・PID制御により、追随性の高い処理温度を制御することができます。接着剤の発熱温度は、非接触温度計でモニター常にモニターし、加熱温度超過を発生させません。

加熱対象物の温度制御グラフ

加熱対象物の温度制御(昇温速度制御、一定温度保持)

金属物も投入可能!金属に放電を発生させないVFMマイクロ波

「VariWave」は、マイクロ波の周波数を可変(高速で掃引)するVFM技術(Variable Frequency Microwave)を搭載しています。この方式を採用するマイクロ波オーブンは、世界でLAMBDA Technologies社のみです。通常の電子レンジや工業用のマイクロ波加熱装置では、2.45GHzの固定周波数が使用されますが、VFMでは周波数5~7GHz帯を高速掃引して使用します。

通常の固定周波数マイクロ波は、庫内にマイクロ波の定在波が立ち、庫内の電界強度分布は均一とはなりません。常に電界強度の強い部分と弱い部分が発生しており、乾燥ムラの原因となると共に、金属物を入れた際には放電発生の原因となります。『マイクロ波オーブンには金属物を入れられない』という制限がありました。

VFMオーブンでは、常に高速で周波数が変化するため定在波が立たず、庫内の電界強度分布が均一となります。電界強度分布に勾配が無いため、金属物を入れても放電が発生しません。今まで硬化処理を諦めざるを得なかった『金属物上でのマイクロ波接着剤硬化』が可能となり、マイクロ波オーブンの常識を覆すプロセスが可能となりました。 例えば、部品を実装したPCBを庫内に入れても、部品に問題が発生することはありません。

■ 一般的な固定周波数マイクロ波の場合

2.45GHz固定周波数図

2.45GHz固定周波数

電界強度分布シミュレーション図

電界強度分布シミュレーション

電界強度分布実測データ

電界強度分布実測データ
ホットスポット発生により
金属材料に放電発生

■ VFM(可変周波数マイクロ波)の場合

VFM5~7GHz帯可変周波数図

5~7GHz帯可変周波数
(高速波長掃引)

VFM電界強度分布シミュレーション図

電界強度分布シミュレーション

VFM電界強度分布実測データ

電界強度分布実測データ
庫内磁場強度均一
金属物への放電なし

低温硬化によるCTEミスマッチの影響を最小にした精密接着

コンベクションオーブンを使用した硬化プロセスでは、庫内全体の温度が上がり接着剤以外の部分も加熱されるため、昇・降温の過程において降熱膨張係数の異なる材料間で発生する応力、いわゆるCTEミスマッチによる組み立て精度への影響が発生しがちです。

マイクロ波を使用した硬化プロセスでは、マイクロ波を吸収する物質だけが発熱し、マイクロ波を殆ど反射する金属(バルク)が発熱することはありません(選択的加熱)。一方、テフロン樹脂や、一度硬化した接着剤・樹脂類は、マイクロ波を透過するため加熱されません。多くの場合、マイクロ波を吸収する水や、未硬化樹脂のみが選択的に加熱されるため、接着層のみが選択的に加熱されます。硬化が進行するに従って、マイクロ波を吸収しなくなるため、接着層の温度も自然と下がっていきます。金属―接着剤―プラスチックの場合であれば、未硬化の接着剤のみが発熱して硬化するため、金属とプラスチックの温度上昇は最小限となります。

適切に硬化プロセスをコントロールし、短時間&低温硬化を行うことで、CTEミスマッチを解消し、反り・歪みのない精度の高い接着が可能となります。CTEミスマッチ・材料への熱的影響が問題となる光学ディバイス、ウエハー表面のコーティング、シリコンディバイスの固定、フィルム貼り合わせなど、様々な分野で効果を発揮します。一般にマイクロ波を使用した樹脂硬化の場合、メーカ推奨硬化温度よりも低い温度で硬化する事が知られており、使用する接着剤の最適条件を見つけることで、接着層の発熱を最小限にする事ができます。

CTEによる反り、歪み発生図

CTE(熱膨張係数)の影響による反り・歪みの発生
適切に硬化プロセスをコントロールし、反り・歪みを抑えた精密接着を実現

VFMオーブンの導入実績

VFMは、世界的に有効性が実証されて20年以上の歴史と実績がある技術です。主にマイクロエレクトロニクス分野(電子部品の研究・製造)を中心に、インライン量産機用などで、全世界350台以上の装置導入実績があります。 VFMの高い有効性は、幅広い分野での活用で注目されており、装置導入検討が進んでおります。

  • 半導体パッケージング(ダイボンディング、封止)
  • 半導体ウェハープロセス(アニーリング)
  • 産業用プロセス(Web乾燥、ボンディング、コンポジット硬化)
  • リチウムイオン電池の電極乾燥
  • ライフサイエンス(滅菌、化学合成、触媒)
  • 自動車産業(炭素繊維の合成材料接着)
  • プラズマ製品(CVDダイアモンド)
  • バイオマテリアル、バイオ燃料の研究
  • 医薬品、製薬
  • 新素材研究
半導体ウェハープロセス用途例図

半導体ウェハープロセス用例

リチウムイオン電池電極材料乾燥用製品例

リチウムイオン電池 電極材料乾燥用例(R2R)

自動産業接着剤硬化用例図

自動産業接着剤硬化用例(スポット硬化)

半導体フリップチップ実装 アンダーフィル硬化生産ライン用製品写真

半導体フリップチップ実装
アンダーフィル硬化生産ライン用例

モトヤマ製品1 モトヤマ製品2 モトヤマ製品3

各種、特注設計・生産装置へのVFM組込などにも対応致します。ご相談下さい。

製品紹介動画

マイクロ波VFMオーブン VariWave 仕様

モデル VariWave 1200-200
最大マイクロ波出力 180W
可変周波数範囲 5.850~6.650GHz
コントロール
フルマニュアルコントロール(出力・周波数・掃引レート)
レシピベースクローズドループ動作
・赤外線非接触センサ
・光ファイバ接触式プローブ
・ユーザー指定(4~20mA)センサ
温度コントロール(設定温度、変化速度、滞留時間)
プロセスチャンバー
ステンレス製、LED照明内蔵
35.6(W)×29.2(D)×28.0(H)cm、容積29リットル
ユーザーインターフェイス
10インチタッチパネルスクリーン
USBデータポート
USBキーボード・マウス(オプション)
オプション/アクセサリ
内蔵デジタルカメラ(視野:チャンバー中心3インチ)
高性能赤外線センサ(6mm径、レーザーガイド付)
ハンドヘルド型マイクロ波漏洩検出器
寸法 68(W)×54(D)×73(H)cm
重量 55kg
電源 100~240VAC、単相,50/60Hz、15A (120VAC)
動作環境 10~32℃、湿度85%以下 (但し結露しないこと)
キャビティベンチレーション
背面パネル2箇所に外部ベンチレーションシステムを
接続可能なポート(NW10)
追加ポート(1/4 NPT)利用可
電源ベンチレーション 可変速ファンによる強制空冷
認証規格 UL, CAN/CSA-C22.2, IEC/EN 安全及びEMC規格に適合
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