板材自動貼合装置

【課題】貼り合わせる二枚の板材の間に空隙が生じないようにして全体にわたって完全な貼合を行う。
【解決手段】上側の板材を、上部ステージ２におけるチャンバー３の開口部４に下側から被せて保持する。加圧用バルーン６をもって上側の板材の中央部を加圧してゆるやかな円弧状に撓ませる。この状態において下部ステージ２８におけるチャンバー２９及び受け板３０を所定の速度でゆっくり上昇させ、該受け板３０に保持した、上面に接着剤が塗布されたフラットな下側の板材を、その中心部を合わせて上側の板材に徐々に押し当てる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は板材自動貼合装置に関し、更に詳細には、貼り合わせる２枚の板材の間に空隙が生じないようにして全体にわたって完全な貼合を行うことができるようになした板材自動貼合装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
板材の貼り合わせを行う場合、例えば、シリコンウエハ同士の貼り合わせやシリコンウエハとガラス等の貼り合わせを行う場合、いずれかに接着剤を塗布した状態において一方の板材に対してもう一方の板材を平行に押し付けて行っていた。
【０００３】
しかし、この場合には、いずれか一方の板材の貼り合わせ面に塗布した接着剤がもう一方の板材に対して全体的に同時に接触するために接着面の一部に空気が残り易い。そして、この場合には貼り合わせた二枚の板材の間に部分的な空隙が生じ、電気的な断線が生じたり、所定の強度が得られない等の不都合が生ずる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、貼り合わせる二枚の板材のうちの一方の板材をゆるやかな円弧状に撓ませ、この状態においてもう一方の板材を徐々に押し当て、最初に接触した中心部から徐々に外周部に向かって均等に接触面が拡がるようになし、もって両板材の間に空隙が生じないようにして全体にわたって完全な貼合を行うことができるようになした板材自動貼合装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
而して、本発明は以下の装置を要旨とするものである。
（１）底部中央に円形の開口部を設けると共に、該開口部の周囲に所定の間隔で複数の吸引口を設けたチャンバーと、前記チャンバー内に配設し、後記位置合わせ用カメラによる確認作業終了後に降下して上側の板材を所定量撓ませ、上下の板材の貼合終了後に元の位置迄上昇する加圧用バルーンとからなる上部ステージと、
前記上部ステージで保持された上側の板材と後記下部ステージで保持された下側の板材との間に移動し、該上下の板材の相対位置を確認する位置合わせ用カメラと、
前記上部ステージで保持された上側の板材と後記下部ステージで保持された下側の板材との間に移動し、上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサと、
前記上部ステージの直下位置に配設した、上側の板材の前記上部ステージにおけるチャンバーの開口部への押し当て時と、下側の板材の上側の板材への押し当て時に上昇するようになした升形のチャンバーと、該チャンバー内に固設し、上面に所定の間隔で複数の吸引口を設けた受け板と、前記チャンバーの底部及び受け板を摺動自在に貫挿し、上側の板材を受け取るときに上昇して先端を受け板の上面から突出させ、下側の板材を受け取った後降下して先端を受け板の上面から没するようになしたリフトピンとからなり、前記位置合わせ用カメラの情報を基に前記チャンバーを水平方向に移動させると共に、前記上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサの情報を基に前記チャンバーを上下方向に移動させるようになした下部ステージとをもって構成したことを特徴とする板材自動貼合装置。
【０００６】
（２）底部中央に円形の開口部を設けると共に、該開口部の周囲に所定の間隔で複数の吸引口を設け、更に上下の板材の接触時において減圧するようになしたチャンバーと、前記チャンバー内に配設し、後記位置合わせ用カメラによる確認作業終了後に降下して上側の板材を所定量撓ませ、上下の板材の貼合終了後に元の位置迄上昇する加圧用バルーンとからなる上部ステージと、
前記上部ステージで保持された上側の板材と後記下部ステージで保持された下側の板材との間に移動し、該上下の板材の相対位置を確認する位置合わせ用カメラと、
前記上部ステージで保持された上側の板材と後記下部ステージで保持された下側の板材との間に移動し、上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサと、
前記上部ステージの直下位置に配設した、上側の板材の前記上部ステージにおけるチャンバーの開口部への押し当て時と、下側の板材の上側の板材への押し当て時に上昇するようになした升形のチャンバーと、該チャンバー内に固設し、上面に所定の間隔で複数の吸引口を設けた受け板と、前記チャンバーの底部及び受け板を摺動自在に貫挿し、上側の板材を受け取るときに上昇して先端を受け板の上面から突出させ、下側の板材を受け取った後降下して先端を受け板の上面から没するようになしたリフトピンとからなり、前記位置合わせ用カメラの情報を基に前記チャンバーを水平方向に移動させると共に、前記上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサの情報を基に前記チャンバーを上下方向に移動させるようになした下部ステージとをもって構成したことを特徴とする板材自動貼合装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は上記の如き構成であるから、貼り合わせる二枚の板材の間に空隙が生じないようにして全体にわたって完全な貼合を行うことができるものである。
【０００８】
即ち、貼り合わせる二枚の板材のうちの一方を、加圧用バルーンをもってその中央部を加圧してゆるやかな円弧状に撓ませ、この状態においてもう一方のフラットな板材を、その中心部を合わせて徐々に押し当てると、押し当て量、即ち、板材の移動量に応じてバルーンも徐々に横に拡がるように変形し、最初に接触した中心部から徐々に外周部に向かって均等に接触面が拡がる。そして、このように接触部分が中心部から外側に向かって拡大するから、両方の板材の間の空気を逃がしながら接触することになり、もって両板材の間に空隙が生じないようにして全体にわたって完全な貼合を行うことができるようになるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施形態に係る板材自動貼合装置の一部省略して示した中央縦断正面図、図２は上部ステージの中央縦断正面図、図３は上部ステージの中央部から片側半分を断面で示した平面図、図４は加圧用バルーン及びその駆動機構部分の中央縦断正面図、図５は同中央縦断側面図、図６は加圧用バルーンの駆動機構部分の平面図、図７は図４中Ｉ−Ｉ線断面図、図８は位置合わせ用カメラ及び上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサとその駆動機構部分の正面図、図９は同平面図、図１０は上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサの側面図、図１１は下部ステージにおけるチャンバーの正面図、図１２は下部ステージにおけるチャンバー及びリフトピンの駆動機構部分の中央縦断正面図、図１３は下部ステージにおけるチャンバー及び受け板の平面図、図１４は下部ステージにおけるリフトピン及びその駆動機構部分の中央縦断正面図、図１５は図１４中Ａ部分の拡大図、図１６は下部ステージにおけるリフトピン及びその駆動機構部分の平面図、図１７乃至図２５は本発明の作用説明図である。
【００１１】
図中、１は板材自動貼合装置である。２は前記板材自動貼合装置１における上部ステージである。また、該上部ステージ２は、後記チャンバーと加圧用バルーンとからなるものである。３は前記チャンバーであり、底部中央に円形の開口部４を設けると共に、該開口部４の周囲に所定の間隔で複数の吸引口５、５、５・・・を設け、更に貼り合わせる上下の板材Ｂ１、Ｂ2 の接触時において減圧するようになしたものである。尚、前記吸引口５、５、５・・・は上側の板材Ｂ１を吸着して保持するためのものであり、図示しない真空装置に接続されている。また、チャンバー３の内部を減圧するには、従来公知の適宜の手段を採用して行えばよい。
【００１２】
６は前記加圧用バルーンであり、本実施形態においてはゴム製のバルーンを用いている。また、該加圧用バルーン６は、前記チャンバー３内に配設し、後記位置合わせ用カメラによる確認作業終了後に降下して上側の板材Ｂ１を所定量撓ませ、上下の板材Ｂ１、Ｂ２の貼合終了後に元の位置まで上昇するようになしている。
【００１３】
また、該加圧用バルーン６は、支持板７に取り付けられ、該支持板７の中央部に垂設した昇降作動杆８の上下方向の移動を介して昇降せしめられるものである。そして、該昇降作動杆８の中心部に穿設した空気通路９から空気を注入されて膨らむようになされている。
【００１４】
また、該加圧用バルーン６の昇降機構は、前記チャンバー３の天壁部３Ａの中央部に摺動自在に貫挿した前記昇降作動杆８と、該昇降作動杆８の略中央部の側面に連結したナット１０と、前記チャンバー３の天壁部３Ａ上に、前記昇降作動杆８と平行させて配置すると共に軸受けをもって回転自在に支承した、前記ナット１０と螺合する螺軸１１と、前記チャンバー３の天壁部３Ａ上に、前記螺軸１１と平行させて設置したモータ１２と、該モータ１２の回転軸１２ａに固着したプーリ１３と、前記螺軸１１の上端部に固着したプーリ１４と、これらプーリ１３、１４間に掛け回したベルト１５と、前記チャンバー３の天壁部３Ａ上に、前記螺軸１１と平行して配設したガイドポスト１６、１６と、該ガイドポスト１６、１６を摺動自在に嵌合し、前記ナット１０に連結したガイドスリーブ１７、１７とをもって構成している。
【００１５】
而して、加圧用バルーン６を昇降させるときには、モータ１２を作動させ、プーリ１３、１４とベルト１５をもって該モータ１２の回転力を螺軸１１に伝達し、該螺軸１１の回転に伴うナット１１の上下方向の移動を介して昇降作動杆８を昇降させるものである。
【００１６】
１８は位置合わせ用カメラである。また、該位置合わせ用カメラ１８は、前記上部ステージ２で保持された上側の板材Ｂ１と後記下部ステージで保持された下側の板材Ｂ２との間に移動し、該上下の板材Ｂ１、Ｂ２の相対位置を確認するものである。
【００１７】
また、該位置合わせ用カメラ１８の移動機構は、前記上部ステージ２と後記下部ステージとの間に水平に配設した支持プレート１９と、該支持プレート１９に設けたガイド部材２０に沿って水平方向に移動する移動ブロック２１と、該移動ブロック２１に連結したカメラ取付板２２と、該カメラ取付板２２に設けたナット２３と、前記ガイド部材２０と平行に配置すると共に軸受けをもって回転自在に支承した、前記カメラ取付板２２のナット２３と螺合する螺軸２４と、前記支持プレート１９に水平に設置し、その回転軸２５ａを前記螺軸２４の端部に連結したモータ２５とをもって構成している。
【００１８】
而して、位置合わせ用カメラ１８を移動させるときには、モータ２５を作動させ、該モータ２５の回転力を螺軸２４に直接伝達し、該螺軸２４の回転に伴うナット２３の水平方向の移動を介して位置合わせ用カメラ１８を移動させるものである。
【００１９】
２６、２７は前記上部ステージ２で保持された上側の板材Ｂ１と後記下部ステージで保持された下側の板材Ｂ２との間に移動し、上側の板材Ｂ１の撓み量と上下の板材Ｂ１、Ｂ２の相互間隔を測定するセンサである。
【００２０】
また、該センサ２６、２７は、本実施形態においては前記カメラ取付板２２を介して支持している。
【００２１】
２８は前記板材自動貼合装置１における前記上部ステージ２の直下位置に配設した下部ステージである。また、該下部ステージ２８は、後記チャンバーと、受け板と、リフトピンとからなり、更に、前記位置合わせ用カメラ１８の情報を基に後記チャンバーを水平方向に移動させると共に、前記上側の板材Ｂ１の撓み量と上下の板材Ｂ１、Ｂ２の相互間隔を測定するセンサ２６、２７の情報を基に後記チャンバーを上下方向に移動させるようになしている。尚、該チャンバーを水平方向と上下方向に移動させる機構は、Ｘ、Ｙ方向移動テーブルと、該Ｘ、Ｙ方向移動テーブル上に設けたＺ方向移動テーブル等からなる従来公知の適宜のものを採用して行えばよい。
【００２２】
２９は前記チャンバーであり、升形をなし、上側の板材Ｂ１の前記上部ステージ２におけるチャンバー３の開口部４への押し当て時と、下側の板材Ｂ２の上側の板材Ｂ１への押し当て時に上昇するようになしている。
【００２３】
３０は前記受け板であり、円板状をなしている。また、該受け板３０は、前記チャンバー２９内に固設し、上面に所定の間隔で複数の吸引口３１、３１、３１・・・を設けている。該吸引口３１、３１、３１・・・は下側の板材Ｂ２を吸着して保持するためのものであり、図示しない真空装置に接続されている。
【００２４】
３２、３２、３２・・・は前記リフトピンである。また、該リフトピン３２、３２、３２・・・は、前記チャンバー２９の底部及び前記受け板３０を摺動自在に貫挿し、上側の板材Ｂ１を受け取るときに上昇して先端を該受け板３０の上面から突出させ、下側の板材Ｂ２を受け取った後降下して先端を受け板３０の上面から没するようになしている。
【００２５】
また、該リフトピン３２、３２、３２・・・の昇降機構は、該リフトピン３２、３２、３２・・・を三方の位置に垂直に支持する支持プレート３３と、該支持プレート３３に設けたガイドスリーブ３４及びこれに摺動自在に嵌合するガイドポスト３５と、前記支持プレート３３を昇降させるモータ、螺軸、該螺軸に螺合するナット、該ナットに連結された移動ブロック等からなるアクチュエータ３６とをもって構成している。
【００２６】
また、該リフトピン３２、３２、３２・・・は、本実施形態においては、その先端部を、キャップ３２ａと、該キャップ３２ａの先端開口部に摺動自在に嵌入したピン３２ｂと、該キャップ３２ａ内に配設し、前記ピン３２ｂの後端部を受ける拡圧コイルバネ３２ｃとをもって構成している。
【００２７】
次に、図１７乃至図２５を参照して上記実施形態の作用について説明する。
【００２８】
図１７は待機状態を示すものであり、リフトピン３２、３２、３２・・・はその先端が受け板３０の上面から没している。
【００２９】
上部ステージ２と下部ステージ２８との間に図示しない搬送装置によって上側の板材Ｂ１が搬送されると、下部ステージ２８におけるリフトピン３２、３２、３２・・・が上昇して、その先端が受け板３０の上面から突出し、該上側の板材Ｂ１を受け取る（図１８）。
【００３０】
次に、リフトピン３２、３２、３２・・・がチャンバー２９及び受け板３０と一緒に上昇し、上側の板材Ｂ１を上部ステージ２におけるチャンバー３の開口部４に押し当てて被せる。これと同時にチャンバー３の開口部４の周囲に設けた吸引口５、５、５・・・により上側の板材Ｂ１の周縁部を吸着する（図１９）。
【００３１】
次に、リフトピン３２、３２、３２・・・がチャンバー２９及び受け板３０と一緒に最初の位置まで降下する。そして、その後接着剤（図示せず。）を上面に塗布した下側の板材Ｂ２が搬送されると、これをリフトピン３２、３２、３２・・・が受け取る（図２０）。
【００３２】
次に、リフトピン３２、３２、３２・・・が降下し、その先端が受け板３０の上面から没する。そしてこのとき、受け板３０に設けた吸引口３１が下側の板材Ｂ２を吸着する。その後位置合わせ用カメラ１８が上側の板材Ｂ１と下側の板材Ｂ２の間の中央部迄移動し、それらの相対位置を確認する。そして、該位置合わせ用カメラ１８の情報を基に前記チャンバー２９を水平方向に移動させる。また、その後該位置合わせ用カメラ１８は元の位置迄移動する（図２１）。
【００３３】
次に、上部ステージ２における加圧用バルーン６を降下させ、上側の板材Ｂ１を所定量撓ませる。その後上側の板材Ｂ１の撓み量と上下の板材Ｂ１、Ｂ２の相互間隔を測定するセンサ２６、２７が上側の板材Ｂ１と下側の板材Ｂ２の間の中央部迄移動して測定作業を行う。そして該センサ２６、２７の情報を基に前記チャンバー２９を上下方向に移動させる。また、その後該センサ２６、２７は元の位置迄移動する（図２２）。
【００３４】
次に、下部ステージ２８におけるチャンバー２９及び受け板３０が所定の速度でゆっくりと上昇し、下側の板材Ｂ２を上側の板材Ｂ１に押し当てる。そしてこのとき上部ステージ２におけるチャンバー３内は減圧する（図２３）。
【００３５】
そして、上側の板材Ｂ１と下側の板材Ｂ２が全面にわたって完全に貼り合わさったら（図２４）、上部ステージ２におけるチャンバー３の開口部４の周囲に設けた吸引口５、５、５・・・による吸着を解除する一方、下部ステージ２８におけるチャンバー２９及び受け板３０が降下して、受け板３０に設けた吸引口３１による吸着を解除する。また、このときには加圧用バルーン６も元の位置迄上昇する。その後リフトピン３２、３２、３２・・・が上昇して、貼り合わさった板材Ｂ１、Ｂ２が図示しない搬送装置によって搬出されたら、再び次の上側の板材Ｂ１が搬送され、図１８以降の工程を繰り返すものである。
【００３６】
本実施形態は、上記の如く、加圧用バルーン６をもって上側の板材Ｂ１の中央部を加圧してゆるやかな円弧状に撓ませ、この状態においてフラットな下側の板材Ｂ２を、その中心部を合わせて徐々に押し当てるものである。この場合、押し当て量、即ち下側の板材Ｂ２の移動量に応じて加圧用バルーン６も徐々に横に拡がるように変形し、最初に接触した中心部から徐々に外周部に向かって均等に接触面が拡がることになる。そして、このように接触部分が中心部から外側に向かって拡大するから、上下の板材Ｂ１、Ｂ２の間の空気を逃がしながら接触することになる。もって上下の板材Ｂ１、Ｂ２の間に空隙が生じないようにして全体にわたって完全な貼合を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る板材自動貼合装置の一部省略して示した中央縦断正面図である。
【図２】上部ステージの中央縦断正面図である。
【図３】上部ステージの中央部から片側半分を断面で示した平面図である。
【図４】加圧用バルーン及びその駆動機構部分の中央縦断正面図である。
【図５】加圧用バルーン及びその駆動機構部分の中央縦断側面図である。
【図６】加圧用バルーンの駆動機構部分の平面図である。
【図７】図４中Ｉ−Ｉ線断面図である。
【図８】位置合わせ用カメラ及び上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサとその駆動機構部分の正面図である。
【図９】位置合わせ用カメラ及び上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサとその駆動機構部分の平面図である。
【図１０】上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサの側面図である。
【図１１】下部ステージにおけるチャンバーの正面図である。
【図１２】下部ステージにおけるチャンバー及びリフトピンの駆動機構部分の中央縦断正面図である。
【図１３】下部ステージにおけるチャンバー及び受け板の平面図である。
【図１４】下部ステージにおけるリフトピン及びその駆動機構部分の中央縦断正面図である。
【図１５】図１４中Ａ部分の拡大図である。
【図１６】下部ステージにおけるリフトピン及びその駆動機構部分の平面図である。
【図１７】本発明の作用説明図であり、待機状態を示すものである。
【図１８】本発明の作用説明図であり、上側の板材が搬送された状態を示すものである。
【図１９】本発明の作用説明図であり、リフトピンにより上側の板材を押し上げる状態を示すものである。
【図２０】本発明の作用説明図であり、下側の板材が搬送された状態を示すものである。
【図２１】本発明の作用説明図であり、位置合わせ用カメラで上下の板材の相対位置を確認している状態を示すものである。
【図２２】本発明の作用説明図であり、加圧用バルーンで上側の板材を撓ませた状態を示すものである。
【図２３】本発明の作用説明図であり、下側の板材を押し上げる状態を示すものである。
【図２４】本発明の作用説明図であり、上下の板材の貼合が完了した状態を示すものである。
【図２５】本発明の作用説明図であり、再び新しい上側の板材が搬送された状態を示すものである。
【符号の説明】
【００３８】
１板材自動貼合装置
２上部ステージ
３チャンバー
４開口部
５、５、５吸引口
６加圧用バルーン
１８位置合わせ用カメラ
２６、２７上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔測定センサ
２８下部ステージ
２９チャンバー
３０受け板
３１吸引口
３２、３２、３２リフトピン

【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部中央に円形の開口部を設けると共に、該開口部の周囲に所定の間隔で複数の吸引口を設けたチャンバーと、前記チャンバー内に配設し、後記位置合わせ用カメラによる確認作業終了後に降下して上側の板材を所定量撓ませ、上下の板材の貼合終了後に元の位置迄上昇する加圧用バルーンとからなる上部ステージと、
前記上部ステージで保持された上側の板材と後記下部ステージで保持された下側の板材との間に移動し、該上下の板材の相対位置を確認する位置合わせ用カメラと、
前記上部ステージで保持された上側の板材と後記下部ステージで保持された下側の板材との間に移動し、上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサと、
前記上部ステージの直下位置に配設した、上側の板材の前記上部ステージにおけるチャンバーの開口部への押し当て時と、下側の板材の上側の板材への押し当て時に上昇するようになした升形のチャンバーと、該チャンバー内に固設し、上面に所定の間隔で複数の吸引口を設けた受け板と、前記チャンバーの底部及び受け板を摺動自在に貫挿し、上側の板材を受け取るときに上昇して先端を受け板の上面から突出させ、下側の板材を受け取った後降下して先端を受け板の上面から没するようになしたリフトピンとからなり、前記位置合わせ用カメラの情報を基に前記チャンバーを水平方向に移動させると共に、前記上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサの情報を基に前記チャンバーを上下方向に移動させるようになした下部ステージとをもって構成したことを特徴とする板材自動貼合装置。
【請求項２】
底部中央に円形の開口部を設けると共に、該開口部の周囲に所定の間隔で複数の吸引口を設け、更に上下の板材の接触時において減圧するようになしたチャンバーと、前記チャンバー内に配設し、後記位置合わせ用カメラによる確認作業終了後に降下して上側の板材を所定量撓ませ、上下の板材の貼合終了後に元の位置迄上昇する加圧用バルーンとからなる上部ステージと、
前記上部ステージで保持された上側の板材と後記下部ステージで保持された下側の板材との間に移動し、該上下の板材の相対位置を確認する位置合わせ用カメラと、
前記上部ステージで保持された上側の板材と後記下部ステージで保持された下側の板材との間に移動し、上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサと、
前記上部ステージの直下位置に配設した、上側の板材の前記上部ステージにおけるチャンバーの開口部への押し当て時と、下側の板材の上側の板材への押し当て時に上昇するようになした升形のチャンバーと、該チャンバー内に固設し、上面に所定の間隔で複数の吸引口を設けた受け板と、前記チャンバーの底部及び受け板を摺動自在に貫挿し、上側の板材を受け取るときに上昇して先端を受け板の上面から突出させ、下側の板材を受け取った後降下して先端を受け板の上面から没するようになしたリフトピンとからなり、前記位置合わせ用カメラの情報を基に前記チャンバーを水平方向に移動させると共に、前記上側の板材の撓み量と上下の板材の相互間隔を測定するセンサの情報を基に前記チャンバーを上下方向に移動させるようになした下部ステージとをもって構成したことを特徴とする板材自動貼合装置。

【図１】