説明

ワーク貼合装置

【課題】一対のワークを確実に貼合でき、しかも真空チャンバーの減圧に要する時間を大幅に短縮して、エネルギー消費と運転コストを削減できるワーク貼合装置を提供する。
【解決手段】真空チャンバー2の内部を減圧した状態で、第2ワークW2をプレス体6で第1ワークW1に押し付けて1次貼合し、さらに、真空チャンバー2の内部に加圧空気を供給して2次貼合を行なうワーク貼合装置を前提とする。真空チャンバー2の内部を、真空チャンバー2といずれか一方の定盤4との間に設けたシール体20で、第1チャンバー21と第2チャンバー22とに区分する。1次貼合を行なう際に、第1チャンバー21と第2チャンバー22のそれぞれに真空源3の真空圧を作用させて減圧する。2次貼合時に、第1チャンバー21と第2チャンバー22に加圧空気を作用させて、定盤駆動構造11に作用する加圧負荷を軽減する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば液晶基板やプラズマディスプレイ基板などの基板に、偏光シート、反射防止フィルム、電磁波シールドフィルム、紫外線シールドフィルムなどの機能性シートを貼合するのに好適なワーク貼合装置に関する。
【背景技術】
【0002】
本発明の貼合装置では、真空チャンバー内で貼合を行なって貼合面への空気のかみ込みを避けるが、この種の貼合形態は、液晶表示パネルの製造手法として広く知られている(特許文献1参照)。そこでは、真空チャンバーの内部にガラス基板を支持する一対の定盤を配置し、真空チャンバー内を減圧した状態で一対のガラス基板を貼合したのち、両ガラス基板に挟まれたシール材を熱硬化させる。貼合されるガラス基板は、各定盤に設けた静電チャックで吸着保持される。両ガラス基板は、可動側の定盤を固定側の定盤に押し付けることにより貼合されて、所定寸法のギャップを介して対向している。
【0003】
本発明の貼合装置においては、真空チャンバーの容積を小さくし、さらにチャンバー内部を上下に区分して、減圧に要する時間を短縮するが、類似する装置が特許文献2に開示してある。そこでは、予め仮り組みされた基板を載置するためのステージと、ステージの上方に配置される光源部と、これら両者の対向面に設けられるOリング、およびOリングの間に配置されるUV透過特殊シートなどで貼合装置を構成している。仮り組みされた基板は、スペーサーを介して対向する一対のガラス基板と、両ガラス基板の間に配置されるUV硬化樹脂とで構成してある。光源部は中空のランプハウスを外郭体にして構成してあり、その内部にはUVランプと、熱線カットフィルターと、開閉可能なシャッターとが配置してある。ランプハウスの下面壁には排気穴が形成してある。
【0004】
特許文献2の貼合装置では、ランプハウスの内部を真空引きするとき、ランプハウスの底壁にUV透過特殊シートを吸着させて排気穴を塞ぐ。また、ステージに載置した基板の周囲空間を真空引きするとき、基板の上面にUV透過特殊シートを密着させて排気すべき空気量を削減する。したがって、特許文献1の真空チャンバーに比べて、より短い時間で真空引きを行なうことができる。
【0005】
本発明の貼合装置では、金属製のダイヤフラム(プレス体)でワークを押圧して貼合を行なうが、この種の貼合装置は例えば特許文献3に公知であり、そこではベース材の下面にゴム製のダイヤフラム膜を固定している。また、本発明の貼合装置に関して、液晶表示素子セルの上下両面に加圧エアを作用させて、液晶表示素子セル間のギャップを一定にすることが特許文献4に開示してある。加圧前の液晶表示素子セルは、一対のガラス基板を所定のギャップを介して仮り接合したものであり、両ガラス基板を加圧エアで互いに押し付けることにより、先のギャップを一定に揃える。なお、特許文献3、4の貼合装置は大気中で貼合を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2002−40398号公報(段落番号0042、図2)
【特許文献2】特開2009−58783号公報(段落番号0077、図1−2)
【特許文献3】特開2001−255540号公報(段落番号0015、図3)
【特許文献4】特開平04−147217号公報(第3頁、右上欄第18行、図5)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1の貼合装置のように、減圧環境下でガラス基板の全面に機能性シートを貼合すると、貼合面への空気のかみ込みを解消できる。しかし、この種の貼合装置においては、定盤の周囲に多くの無駄な空間が存在するので、真空チャンバー内を減圧(真空引き)するのに長い時間を要する。具体的には、基板移載ロボットで一対のガラス基板や、貼合された液晶表示パネルを出し入れするので、ロボットの動作空間や定盤の昇降空間をチャンバー内に確保する必要があり、真空チャンバーの容積が大きくなるのを避けられない。そのため、真空チャンバーの減圧に要する時間が長くなり、エネルギー消費と運転コストが嵩むこととなる。
【0008】
その点、特許文献2の貼合装置によれば、ランプハウスを真空引きし、あるいは基板の周囲を真空引きするとき、UV透過特殊シートを各定盤に吸着させるので、特許文献1の貼合装置に比べて排気すべき空気量をある程度は削減することができる。しかし、容積が大きなランプハウスの内部を真空引きするのに長い時間を要するため、依然として減圧に長い時間が掛かってしまう。また、UV透過特殊シートを遮蔽体にして真空引きを行なうので、各生産ロットごとに大量のUV透過特殊シートを消費することになり、その分だけ貼合に要するコストが嵩む。さらに、特許文献2の貼合装置は、予め仮り組みした一対のガラス基板を2次貼合する装置であるため、本発明の貼合装置のように、ガラス基板の全面に機能性シートを貼合する用途には適さない。機能性シートの貼合面には接着材層が形成してあるため、これをガラス基板に仮り組みすることはできず、一気に貼合しなければならないからである。
【0009】
貼合対象となる液晶基板の貼合面に、接続端子や信号線などのプリント配線が形成されていることがある。こうした場合には、機能性シートの貼合面がプリント配線などの突起の表面で受け止められるため、機能性シートを確実に密着貼合できないことがある。シートの貼合面が、隣接する突起の間や、突起の周縁と基板表面との間で浮き離れるからである。
【0010】
本発明者は、こうした貼合不良を解消して、機能性シートを突起の外郭線に沿って密着できる貼合装置を先に提案している。そこでは、プレス体(ダイヤフラム)で機能性シートを液晶基板に押し付けて1次貼合したのち、真空チャンバー内に加圧空気を送給して2次貼合を行い、貼合面から浮き離れたシート部分を突起の表面に密着させる。このように、2次貼合時に真空チャンバー内を加圧する貼合手法においては、一対の定盤を真空チャンバー内に収容することになる。しかし、この構造では、先に説明したように排気すべきチャンバー容積が大きくなるので、減圧に時間が掛かるのを避けられない。
【0011】
本発明の目的は、一対のワークを確実に貼合して、貼合体製品の歩留まりを向上でき、しかも真空チャンバーの減圧に要する時間を大幅に短縮して、エネルギー消費と運転コストを削減し、貼合体製品の生産性を向上できるワーク貼合装置を提供することにある。
本発明の目的は、貼合面にプリント配線などの突起や凹部があるような場合でも、2次貼合を行なって一対のワークを確実に貼合できる貼合装置を提供することにある。
本発明の目的は、定盤を定盤駆動構造で昇降操作する貼合装置において、真空チャンバーの減圧に要する時間を大幅に短縮でき、さらに2次貼合時に定盤駆動構造に過大な負荷が掛かるのを解消してその構造を簡素化し、全体コストを削減できる貼合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明のワーク貼合装置においては、真空チャンバー2の内部に、第1ワークW1を吸着保持する第1定盤4と、第2ワークW2を吸着保持し、かつ、第1定盤4へ向かって押圧するプレス体6を備えた第2定盤5とを配置する。貼合時には、真空チャンバー2の内部を減圧した状態で、第2ワークW2をプレス体6で第1ワークW1に押し付けて1次貼合し、さらに、真空チャンバー2の内部に加圧空気を供給して2次貼合を行なう。上記のワーク貼合装置において、真空チャンバー2の内部を、真空チャンバー2といずれか一方の定盤4との間に設けたシール体20で、第1チャンバー21と第2チャンバー22とに区分する。1次貼合を行なう際に、第1チャンバー21と第2チャンバー22のそれぞれに真空源3の真空圧を作用させて減圧する(図5参照)。
【0013】
第1定盤4と第2定盤5のいずれか一方を移動操作して、第1ワークWと第2ワークW2の接合隙間を調整する定盤駆動構造14を真空チャンバー2に設ける。2次貼合時に、第1チャンバー21と第2チャンバー22に加圧空気を作用させて、定盤駆動構造14に作用する加圧負荷を軽減する(図1参照)。
【0014】
真空チャンバー2の内部に、第1定盤4と第2定盤5とを上下に対向する状態で配置する。第1定盤4は、真空チャンバー2を構成するチャンバー本体2Aに対して、両者2A・4の間に確保されるスライド隙間E1を介して近接配置する。チャンバー本体2Aと第1定盤4との間のスライド隙間E1に配置したシール体20で、第1チャンバー21と第2チャンバー22とを上下に区分する。
【0015】
真空チャンバー2は、チャンバー本体2Aと、チャンバー本体2Aの出し入れ口8を開閉するチャンバー蓋体2Bとで構成する。チャンバー蓋体2Bをチャンバー本体2Aに接合して出し入れ口8を閉止した状態における第1定盤4と第2定盤5との対向隙間E2を、第1ワークW1と第2ワークW2の合計厚みと、定盤駆動構造14で設定される両ワークW1・W2間の貼合隙間と、余裕隙間とを加えた値に設定する。
【発明の効果】
【0016】
本発明においては、真空チャンバー2内を真空にした状態で、第2ワークW2をプレス体6で第1ワークW1に押し付けて1次貼合するようにした。さらに、プレス体6による加圧を停止した後、真空チャンバー2に加圧空気を送給して、第2ワークW2を加圧空気で第1ワークW1に押し付けて2次貼合するようにした。このように、両ワークW1・W2を真空環境下で1次貼合すると、両者の貼合面どうしを密着して封止し、以後の貼合過程において貼合面に空気が侵入するのを確実に防止できる。さらに、加圧空気を第2ワークW2の表面に直接作用させて2次貼合することにより、第2ワークW2の表面の全体を加圧空気で均等に押圧して、プレス体6では押圧できなかった部分を押圧できる。例えば、貼合面に存在する凹凸体Sに臨むシート面を加圧空気で押し付けて、凹凸体Sの表面に密着させて、一対のワークを確実に貼合することができる。
【0017】
さらに、本発明の貼合装置においては1次貼合を行なう際に、区分された第1チャンバー21と第2チャンバー22のそれぞれを個別に減圧するので、排気すべき各チャンバー21・22の容積を小さくでき、その分だけ減圧に要する時間を短縮できる。したがって、本発明の貼合装置によれば、一対のワークを確実に貼合して貼合体製品の歩留まりを向上でき、しかも真空チャンバーの減圧に要する時間を大幅に短縮して、エネルギー消費と運転コストを削減し、貼合体製品の生産性を向上できる。
【0018】
両ワークW1・W2の接合隙間を調整する定盤駆動構造14を備えている貼合装置において、2次貼合を行なう際に第2チャンバー22の側に限って加圧空気を作用させると、第1定盤4にその面積分の大きな押圧力が作用する。この押圧力は、最終的に定盤駆動構造14が受けることとなり、定盤駆動構造14を構成する部品が早期に消耗し、あるいは故障する原因となる。しかし、2次貼合時に、第1チャンバー21と第2チャンバー22の双方に加圧空気を作用させると、第1定盤4に作用する押圧力を相殺して、定盤駆動構造14に作用する加圧負荷を大幅に軽減できる。したがって、定盤駆動構造14の耐荷重をいたずらに大きくする必要がないのはもちろんのこと、定盤駆動構造14の全体構造を簡素化して、ワーク貼合装置の全体コストを削減できる。
【0019】
第1定盤4をチャンバー本体2Aに対して、スライド隙間E1を介して近接配置すると、第1・第2の両チャンバー21・22において、第1定盤4の周側面を囲む空間量を著しく小さくして排気すべき空気量を小さくできる。これにより、両チャンバー21・22の減圧をさらに短い時間で行なうことができ、減圧に要するエネルギー消費と運転コストをさらに削減することができる。また、チャンバー本体2Aと第1定盤4との間のスライド隙間E1にシール体20を設けて、真空チャンバー2の内部を上下に区分するので、ごく簡単な構造のシール体20、例えばゴム製のシールリングなどで真空チャンバー2の内部を確実に区分できる。
【0020】
チャンバー蓋体2Bを閉止した状態における第1・第2の両定盤4・5の対向隙間E2を、第2両ワークW1・W2の合計厚みと、定盤駆動構造14で設定される両ワークW1・W2間の貼合隙間と、余裕隙間とを加えた値に設定すると、第2チャンバー22の容積をさらに小さくできる。したがって、第2チャンバー22の減圧に要する時間を短縮して、エネルギーの無駄な消費を解消して運転コストをさらに削減できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明に係るワーク貼合装置の概略構造を示す縦断側面図である。
【図2】ワーク貼合装置の概略構造を示す縦断側面図である。
【図3】チャンバー蓋体の貼合面を示す平面図である。
【図4】チャンバー蓋体を開放した状態の縦断側面図である。
【図5】真空チャンバーを閉鎖した状態の縦断側面図である。
【図6】プレス体を膨張させた1次貼合状態の縦断側面図である。
【図7】ワークの1次貼合状態を概念的に示す断面図である。
【図8】ワークの2次貼合状態を概念的に示す縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【0022】
図1ないし図8は本発明に係るワーク貼合装置の実施例を示す。図2においてワーク貼合装置は、基台1の上部に設けられる真空チャンバー2と、真空チャンバー2内の空気を排気する真空ポンプ(真空源)3と、真空チャンバー2の内部に上下に対向する状態で配置される第1定盤4および第2定盤5と、加圧空気を生成するコンプレッサー(圧力源)7などで構成する。第1定盤4の側に第1ワークW1が吸着固定され、第2定盤5に設けたプレス体6に第2ワークW2が吸着固定される。
【0023】
第1ワークW1は、液晶基板、あるいはプラズマディスプレイ基板などのガラス基板からなり、その貼合面にはプリント配線(凹凸体)S(図8参照)が形成してある。第2ワークW2は、第1ワークW1と同形で同大の偏光シート、反射防止フィルム、電磁波シールドフィルム、紫外線シールドフィルム、保護シートなどの、プラスチックシート、あるいはプラスチックフィルムを基材とする機能性シートからなる。機能性シートの貼合面には、透明な接着剤層が全面にわたって形成してある。第1ワークW1はプラスチック基板、あるいはフィルム基板で形成してあってもよい。
【0024】
真空チャンバー2は、角箱構造のチャンバー本体2Aと、チャンバー本体2Aに対して揺動軸9で揺動開閉可能に連結したチャンバー蓋体2Bとで構成する。チャンバー本体2Aの上面に出し入れ口8が開口してある。チャンバー蓋体2Bは第2定盤5を兼ねて扁平な四角形ブロック状に形成してあり、図示していないエアーシリンダーで開閉操作されて、チャンバー本体2Aの出し入れ口8を閉じる閉じ位置(図1に示す状態)と、閉じ位置から180度反転する開放位置とに開閉できる。両者2A・2Bの接合面には、真空チャンバー2のチャンバー内部空間を封止するシール体10が周回状に設けてある。
【0025】
チャンバー本体2Aは基台1に固定してあり、その内部に配置した第1定盤4を複数のガイド軸13と定盤駆動構造14を介して支持している。定盤駆動構造14は、ステップモーター(またはサーボモーター)とボールねじなどで構成されて、その出力部15を介して第1定盤4を第2定盤5へ向かって精密に昇降変位し、第1ワークW1と第2ワークW2の接合隙間を調整する。ガイド軸13は、チャンバー本体2Aに設けたスライドブッシュで上下スライド自在に案内支持してあり、スライドブッシュの一つに後述する第4通路29が縦通する状態で形成されている(図1および図4参照)。
【0026】
第2定盤5の内面には、チャンバー蓋体2Bを閉止位置に閉じた状態において、第1定盤4へ向かって開口する作動室17が凹み形成してあり、その開口面の全体を覆う状態でプレス体6が第2定盤5に固定してある。図3に示すように作動室17は、第2定盤5の各辺部に沿って徐々に中央部へ近づく四角渦巻き状の溝17aしてあり、その中央部の溝端が後述する第3通路28を介して真空ポンプ3およびコンプレッサー7に接続してある。
【0027】
プレス体6は、全面にわたって通気口18が開口してある板状のステンレス板材からなり、その周縁が四角形の押え枠19で第2定盤5に固定してある。通気口18は、直径寸法が数mmの丸穴からなり、プレス体6の全面にわたって一定間隔おきに形成してある。自由状態におけるプレス体6は、図4に示すように作動室17の溝開口の周縁壁で受け止められて平坦になっており、この状態において各通気口18が渦巻き状の溝17aに臨んでいる。プレス体6は第2ワークW2を吸着保持し、あるいは、吸着保持した第2ワークW2を第1定盤4へ向かって押し付けて1次貼合を行なう。
【0028】
第1定盤4は、チャンバー本体2Aに相似する扁平な四角形ブロック状に形成してあり、その上面に第1ワークW1を吸着保持する吸着室11が形成してある。吸着室11には格子状の吸着溝が形成してある。第1定盤4はチャンバー本体2Aのチャンバー凹部の内面に近接する状態で収容する。詳しくは図5に示すように、チャンバー本体2Aの凹部内周面と、第1定盤4の周側面とが、両者2A・4の間に確保されるスライド隙間E1を介して内外に対向する状態で、第1定盤4を収容している。スライド隙間E1の値は、チャンバー内の空気量を少なくできる点で小さい程よい。
【0029】
第1定盤4の周側面にはシール溝が周回状に形成され、この溝にシールリング(シール体)20が装着してある。シールリング20はチャンバー本体2Aの凹部内周面に密着して、真空チャンバー2の内部空間を、シールリング20より下側の第1チャンバー21と、シールリング20より上側の第2チャンバー22とに区分している。第1定盤4と第2定盤5とは、第2チャンバー22の内部で上下に対向している。
【0030】
第1チャンバー21と、第2チャンバー22と、作動室17は、それぞれ第1通路(通路)26、第2通路(通路)27、第3通路(通路)28を介して、真空ポンプ3およびコンプレッサー7と接続してある。また、吸着室11は第4通路(通路)29を介して真空ポンプ3と接続してある。各通路26〜29にはそれぞれ大気開放弁46と圧力センサー47が設けてある。第4通路29は、ガイド軸13のひとつに形成した縦通路を介して吸着室11と連通している。
【0031】
第1通路26と真空ポンプ3とは、第1チャンバー用の第1分岐通路31を介して接続されており、第1分岐通路31に設けた切換弁33を切り換えることにより、第1チャンバー21に真空圧を作用させることができる。第1通路26とコンプレッサー7とは、第1チャンバー用の第2分岐通路32を介して接続されており、第2分岐通路32に設けた切換弁34を切り換えることにより、第1チャンバー21に加圧空気を作用させることができる。
【0032】
第2通路27と真空ポンプ3とは、第2チャンバー用の第1分岐通路35を介して接続されており、第1分岐通路35に設けた切換弁37を切り換えることにより、第2チャンバー22に真空圧を作用させることができる。第2通路27とコンプレッサー7とは、第2チャンバー用の第2分岐通路36を介して接続されており、第2分岐通路36に設けた切換弁38を切り換えることにより、第2チャンバー22に加圧空気を作用させることができる。
【0033】
第3通路28と真空ポンプ3とは、作動室用の第1分岐通路39を介して接続されており、第1分岐通路39に設けた切換弁41を切り換えることにより、作動室17に真空圧を作用させることができる。第3通路28とコンプレッサー7とは、作動室用の第2分岐通路40を介して接続されており、第2分岐通路40に設けた切換弁42を切り換えることにより、作動室17に加圧空気を作用させることができる。
【0034】
第4通路29は真空ポンプ3に接続されており、その中途部に設けた切換弁43を切り換えることにより、吸着室11に真空圧を作用させることができる。なお、各切換弁33・34・37・38・41・42・43、および大気開放弁46は、それぞれ開状態と閉状態に切り換えることができる電磁弁からなり、第1〜第4の各通路26〜29を遮断する状態と、通気可能な状態とに切り換えることができる。
【0035】
以上のように構成した貼合装置は、1次貼合過程と2次貼合過程とを経て、第1ワークW1と第2ワークW2を貼合する。まず、チャンバー蓋体2Bを閉じ位置から180度反転して開放した状態で、第1定盤4の上面に第1ワークW1を載置し、その周縁を図示していない位置決め具で位置決めする。この状態で図4に示すように、切換弁43を通気可能な状態にして真空ポンプ3の真空圧を吸着室11に作用させ、第1ワークW1を第1定盤4の上面に吸着固定する。
【0036】
同様に、プレス体6の吸着面に第2ワークW2を載置して、位置決め治具で位置決めする。この状態で図4に示すように切換弁41を通気可能な状態にし、真空ポンプ3の真空圧を作動室17に作用させて、第2ワークW2をプレス体6で吸着固定する。位置決め治具は、第2ワークW2がプレス体6で吸着されたのちに第2定盤5から取り外す。図4においては、真空圧が作用する通路28・29・39のみを太線で表示し、真空圧や加圧空気が作用していない他の通路は破線で示している。図1、図5および図6においても、同様に真空圧あるいは加圧空気が作動している通路のみを太線で表示し、他の通路は破線で示している。
【0037】
貼合準備が終了したのち、図5に示すように、チャンバー蓋体2Bをチャンバー本体2Aの開口面に被せ付けて真空チャンバー2を閉鎖し、図示していないロック構造でチャンバー蓋体2Bをチャンバー本体2Aにロック固定する。その間にも、作動室17および吸着室11には真空圧を継続して作用させ続ける。閉止状態における第1定盤4と第2定盤5との対向隙間E2は可能な限り小さく設定することが好ましく、対向隙間E2が小さいほど第2チャンバー22の容積を小さくして、減圧に要する時間を短縮できる。実用上は、第1・第2の両ワークW1・W2の合計厚みと、後述する定盤駆動構造14で設定される両ワークW1・W2の貼合隙間と、僅かな余裕隙間の合計値にしておけば、チャンバー蓋体2Bの開閉を円滑に行ないながら、第2チャンバー22の容積を小さくすることができる。
【0038】
次に、定盤駆動構造14を起動して、第1定盤4を第2定盤5へ向かって接近上昇させ、第1ワークW1と第2ワークW2の対向隙間を貼合に適した隙間(貼合隙間)に設定する。貼合隙間は、第2ワークW2の材質や厚み寸法によって調整するが、概ね0.1〜1mmの範囲内で設定することが好ましい。この状態で、切換弁33・37を通気可能な状態にし、第1チャンバー21、および第2チャンバー22に真空圧を作用させて減圧する。このように、シールリング20で区分された第1チャンバー21、および第2チャンバー22を個別に減圧すると、真空チャンバー2の内部チャンバーの全体をまとめて減圧する場合に比べて、各チャンバー21・22の減圧に要する時間を短縮できる。例えば、第1チャンバー21の容積が1・第2チャンバー22の容積が2、真空チャンバー2の内部チャンバーの全体容積が3であるとするとき、第1・第2の各チャンバー21・22の減圧に要する時間は、内部チャンバーの全体を減圧するのに要する時間の3分の1と、3分の2にすることができる。
【0039】
また、この実施例では、スライド隙間E1をできるだけ小さくし、さらに、チャンバー蓋体2Bを閉止した状態における対向隙間E2をできるだけ小さくして、第2チャンバー22の容積を小さくするので、従来の貼合装置に比べて短時間で減圧を終了できる。したがって、貼合装置のエネルギー消費と運転コストを削減できる。
【0040】
例えば、第1チャンバー21を大気開放した状態のままで、第2チャンバー22のみを減圧すると、第1定盤4が両チャンバー21・22の差圧を受けて僅かに変位し、第1ワークW1と第2ワークW2の貼合隙間が変化するおそれがある。しかし、上記のように、第2チャンバー22を減圧するとき、第1チャンバー21を併行して減圧すると、両チャンバー21・22の真空圧をほぼ同じにできる。したがって、減圧時に貼合隙間が変化するのを防止して、的確な貼合を行なうことができる。
【0041】
第1チャンバー21および第2チャンバー22内の排気が終了したことを、第1通路26および第2通路27の圧力センサー47・47からの出力信号で確認したのち、図6に示すように、切換弁33を遮断状態に切り換える。第2通路27側の切換弁37は、切り換えずに真空圧を第2チャンバー22に作用させ続ける。次に、第3通路28の第1分岐通路39側の切換弁41を遮断状態に切り換え、同時に第3通路28の第2分岐通路40側の切換弁42を通気可能な状態に切り換えて、加圧空気を作動室17に作用させる。
【0042】
加圧空気が作動室17に送給されると、プレス体6は図6に示すように下向きに膨張し、第2ワークW2を第1ワークW1に押し付けて両者を1次貼合する。1次貼合時のプレス体6は、その中央部分が他に先行して下向きに膨張し、膨張する領域が周縁部分へと拡大する。そのため、第2ワークW2は第1ワークW1に対して中央部から周縁部へと貼合される。したがって、何らかの理由で両ワークW1・W2の間にごく低圧の空気が残っていたとしても、空気を強制的にワーク周縁部から押し出して貼合できる。このときの加圧空気の圧力は約5気圧であり、数秒間加圧状態を維持する。1次貼合時には、加圧空気の一部が通気口18から真空チャンバー2内に吹き出される。これを排気するために第2通路27の切換弁37を、1次貼合する間はもちろん、1次貼合が終了したのちも数秒間だけ通気可能な状態にして、第2チャンバー22内の空気を排気し続ける。
【0043】
第2ワークW2の周縁部分を第1ワークW1に貼合し終わってから数秒間が経過したのち、第2通路27および第4通路29の切換弁37・43を遮断状態に切り換えて、第2チャンバー22の排気を停止し、吸着室11による吸着作用を停止する。同時に、第3通路28側の切換弁42を遮断状態に切り換えてプレス体6の押圧力を開放し、さらに全ての大気開放弁46を通気状態にする。これにより、加圧空気が大気開放弁46から放出されて作動室17内が大気圧となり、プレス体6が平坦な状態に復帰して第2ワークW2から分離する。
【0044】
1次貼合が終了した時点では、図7に示すように、第2ワークW2はプリント配線Sの断面両側において第1ワークW1の貼合面から浮き離れている。このように浮き離れた部分を、プリント配線Sの表面および第1ワークW1の貼合面に密着させるために、2次貼合を行なう。なお、1次貼合は減圧環境下で行なうので、第1ワークW1の一部が貼合面から浮き離れていたとしても、両ワークW1・W2の隙間に空気は存在しない。
【0045】
2次貼合を行なう際には、全ての大気開放弁46を遮断状態に切り換える。さらに、第1通路26および第2通路27の切換弁34・38を通気可能な状態に切り換えて、加圧空気を第1チャンバー21および第2チャンバー22に供給する。このとき、両チャンバー21・22内に供給される加圧空気の圧力は5気圧である。
【0046】
加圧空気を第1・第2の両チャンバー21・22に供給すると、第2ワークW2が加圧空気で直接的に第1ワークW1の表面に押し付けられ、その表面全体が加圧空気で均等に押圧される。その結果、先の隙間に臨む第2ワークW2のシート面、あるいは浮き離れたシート面は、隙間を埋めるように押し付けられ、図8に示すようにプリント配線Sの表面および第1ワークW1の貼合面に密着する。最後に、切換弁34・38を遮断状態に切り換えたのち、第1通路26および第2通路27の大気開放弁46を開放状態にして、第1・第2の両チャンバー21・22を大気圧状態にし、チャンバー蓋体2Bを開放して、貼合体を第1定盤4から取り出す。
【0047】
以後、上記の手順を繰り返し行なうことにより、一対のワークW1・W2をより短い時間で貼合することができる。また、第1定盤4で第1ワークW1を支持し、プレス体6の押圧面で第2ワークW2を吸着保持して貼合を行なうので、静電チャックで両ワークを吸着する従来の貼合装置に比べて、貼合設備の導入に要するコストを削減し、貼合体製品を低コスト化できる。さらに、減圧環境下でプレス体6を膨張させて、第2ワークW2を中央部分から周縁部分へと第1ワークW1に貼合するので、空気をかみ込む余地のない状態で的確に貼合を行なえる。
【0048】
因みに、2次貼合を行なう際には、少なくとも第2チャンバー22に加圧空気を送給すれば、第2ワークW2の浮き離れたシート面をプリント配線Sや第1ワークW1の貼合面に密着することができるが、次のような問題を生じる。真空チャンバー2の内部は、減圧を短時間で行なうために第1チャンバー21と第2チャンバー22とに区分してある。そのため、第2チャンバー22の側に限って加圧空気を作用させると、第1定盤4にその面積分の大きな押圧力が作用し、最終的に定盤駆動構造14が先の押圧力を受けることになる。
【0049】
具体的には、定盤駆動構造14を構成するボールねじ軸に過大な負荷が掛かり、ボールねじ軸やその軸受が早期に壊れてしまう。複数組のボールねじ軸で第1定盤4を支持すると、先の押圧力に耐えることができるが、定盤駆動構造14の構造が複雑になり、貼合装置の全体コストが増加する。このようなボールねじ軸の損傷を避け、さらに1個のボールねじ軸のみで第1定盤4を支持して、定盤駆動構造14の構造を簡素化するために、第1・第2の両チャンバー21・22に加圧空気を送給して、第1定盤4に差圧が生じるのを防いでいる。
【0050】
以上の説明から明らかな通り、本発明のワーク貼合装置においては、第1ワークW1と、機能性シートからなる第2ワークW2を、真空チャンバー2の内部の減圧環境下で以下の過程を経て貼合することができる。
第1ワークW1を第1定盤4に吸着固定し、第2定盤5のプレス体6に第2ワークW2を吸着固定する工程と、
真空チャンバー2を閉鎖し、定盤駆動構造14で第1定盤4を移動操作して第1ワークW1と第2ワークW2を所定の接合隙間を介して対向させ、第1チャンバー21および第2チャンバー22内を減圧する工程と、
第2定盤5のプレス体6に加圧空気を作用させて、第2ワークW2を第1ワークW1に押し付けて1次貼合する工程と、
プレス体6への加圧空気の作用を停止して、第2ワークW2をプレス体6から分離し、第1チャンバー21と第2チャンバー22に加圧空気を供給して、第2ワークW2を加圧空気で第1ワークW1に押し付けて2次貼合する工程とを経て両ワークW1・W2を貼合する。
【0051】
ワーク貼合体は、貼合面の一部に突起Sを有する基板からなる第1ワークW1と、機能性シートからなる第2ワークW2との貼合体であって、減圧環境下において、第2ワークW2を第1ワークW1に押し付けて1次貼合したのち、加圧環境下において、加圧空気で第2ワークW2を第1ワークW1に押し付ける2次貼合を経て得られる。
【0052】
上記のワーク貼合形態によれば、第1ワークW1の貼合面にプリント配線Sなどの突起が形成してある場合や、第1ワークW1の貼合面に凹部が形成してある場合などに、とくに好適な貼合結果が得られるが、貼合面が平坦なワークどうしを貼合する場合にも、同様に好適な貼合結果を得ることができる。
【0053】
上記の実施例では、チャンバー蓋体2Bが第2定盤5を兼ねるようにしたが、第2定盤5はチャンバー蓋体2Bと別体の部品として形成することができる。このように、第2定盤5をチャンバー蓋体2Bとは別体に構成する場合には、チャンバー蓋体2Bの側に設けた定盤駆動構造14で第2定盤5を操作して、貼合隙間を調整することができる。第1ワークW1と第2ワークW2の貼合隙間の調整は、両チャンバー21・22内の空気を真空ポンプ3で排気したのちに行なうことができる。また、チャンバー本体2Aの内部に設けたアライメント台で第1定盤4を支持し、両者の間にアライメント装置を設けて、プレス体6に吸着した第2ワークW2を基準にして、両ワークW1・W2の位置決めを自動的に行なうことができる。
【0054】
作動室17は、渦巻き状の溝で形成する必要はなく、格子状の溝や、直線列状の溝群などで構成することができる。同様に、吸着室11は、渦巻き状の溝や、直線列状の溝群などで構成することができる。要は、真空圧や加圧空気をプレス体6に対して同時に作用できる構造であればよい。定盤駆動構造14は、第1定盤4を精密に昇降操作できる構造であればよく、実施例で説明したボールねじを操作要素とする構造である必要はない。
【0055】
チャンバー蓋体2Bは、垂直軸回りに揺動開閉するように構成することができる。必要があれば、チャンバー本体2Aに対して連結されていないチャンバー蓋体2Bを、蓋合わせ状に接合して真空チャンバー2を閉鎖することができる。プレス体6はふっ素樹脂などのプラスチック板材で形成することができ、その場合には、両ワークW1・W2を加熱環境下で貼合する際に、1次貼合後の第2ワークW2をプレス体6から容易に分離させることができる。常温環境で両ワークW1・W2を貼合する場合のプレス体6はゴムで形成することができる。
【符号の説明】
【0056】
2 真空チャンバー
2A チャンバー本体
2B チャンバー蓋体
3 真空源(真空ポンプ)
4 第1定盤
5 第2定盤
6 プレス体
7 圧力源(コンプレッサー)
11 吸着室
14 定盤駆動構造
15 出力部
17 作動室

【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空チャンバー(2)の内部に、第1ワーク(W1)を吸着保持する第1定盤(4)と、第2ワーク(W2)を吸着保持し、かつ、第1定盤(4)へ向かって押圧するプレス体(6)を備えた第2定盤(5)とが配置されており、
真空チャンバー(2)の内部を減圧した状態で、第2ワーク(W2)をプレス体(6)で第1ワーク(W1)に押し付けて1次貼合し、さらに、真空チャンバー(2)の内部に加圧空気を供給して2次貼合を行なうワーク貼合装置であって、
真空チャンバー(2)の内部が、真空チャンバー(2)といずれか一方の定盤(4)との間に設けたシール体(20)で、第1チャンバー(21)と第2チャンバー(22)とに区分されており、
1次貼合を行なう際に、第1チャンバー(21)と第2チャンバー(22)のそれぞれに真空源(3)の真空圧を作用させて減圧することを特徴とするワーク貼合装置。
【請求項2】
第1定盤(4)と第2定盤(5)のいずれか一方を移動操作して、第1ワーク(W)と第2ワーク(W2)の接合隙間を調整する定盤駆動構造(14)が真空チャンバー(2)に設けられており、
2次貼合時に、第1チャンバー(21)と第2チャンバー(22)に加圧空気を作用させて、定盤駆動構造(14)に作用する加圧負荷を軽減する請求項1に記載のワーク貼合装置。
【請求項3】
真空チャンバー(2)の内部に、第1定盤(4)と第2定盤(5)とが上下に対向する状態で配置されており、
第1定盤(4)は、真空チャンバー(2)を構成するチャンバー本体(2A)に対して、両者(2A・4)の間に確保されるスライド隙間(E1)を介して近接配置されており、
チャンバー本体(2A)と第1定盤(4)との間のスライド隙間(E1)に配置したシール体(20)で、第1チャンバー(21)と第2チャンバー(22)とが上下に区分してある請求項2に記載のワーク貼合装置。
【請求項4】
真空チャンバー(2)が、チャンバー本体(2A)と、チャンバー本体(2A)の出し入れ口(8)を開閉するチャンバー蓋体(2B)とで構成されており、
チャンバー蓋体(2B)をチャンバー本体(2A)に接合して出し入れ口(8)を閉止した状態における第1定盤(4)と第2定盤(5)との対向隙間(E2)が、
第1ワーク(W1)と第2ワーク(W2)の合計厚みと、定盤駆動構造(11)で設定される両ワーク(W1・W2)間の貼合隙間と、余裕隙間とを加えた値に設定してある請求項2または3に記載の貼合装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2011−158737(P2011−158737A)
【公開日】平成23年8月18日(2011.8.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−20858(P2010−20858)
【出願日】平成22年2月2日(2010.2.2)
【出願人】(596149604)クライムプロダクツ株式会社 (12)
【Fターム(参考)】