部材接合方法及び部材接合装置
【課題】２部材の相互対向面間に配置した接着剤によりそれら部材を接合する際に、部材寸法に関わらず、相互対向面の略全面に渡り短時間で一様な押圧力を加える接着方法を提供する。
【解決手段】気密性を有する弾性シート１８によって互いに分離された第１及び第２圧力区域２０、２２を用意する。第１圧力区域において、第１表面１２ａに接着剤１６を配置した第１の部材１２を弾性シートの上に載せ、第１の部材１２及び第２の部材１４を、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに向き合う位置に配置する。第１及び第２圧力区域をそれぞれ圧力Ｐ１、Ｐ２まで減圧する。第２圧力区域の圧力を第１圧力区域の圧力よりも増加させ、生じた差圧ΔＰにより、弾性シートを第１圧力区域側に弾性変位させながら第１の部材を移動し、差圧に抗して第２の部材の第２裏面１４ｂを支持しながら、第１の部材の第１表面と第２の部材の第２表面とを接着剤を介し互いに押し付ける。
【解決手段】気密性を有する弾性シート１８によって互いに分離された第１及び第２圧力区域２０、２２を用意する。第１圧力区域において、第１表面１２ａに接着剤１６を配置した第１の部材１２を弾性シートの上に載せ、第１の部材１２及び第２の部材１４を、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに向き合う位置に配置する。第１及び第２圧力区域をそれぞれ圧力Ｐ１、Ｐ２まで減圧する。第２圧力区域の圧力を第１圧力区域の圧力よりも増加させ、生じた差圧ΔＰにより、弾性シートを第１圧力区域側に弾性変位させながら第１の部材を移動し、差圧に抗して第２の部材の第２裏面１４ｂを支持しながら、第１の部材の第１表面と第２の部材の第２表面とを接着剤を介し互いに押し付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの部材を対面状態で互いに接合するための部材接合方法及び部材接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの部材を対面状態で互いに接合するための部材接合技術において、それら部材の互いに対向する表面の間に接着剤を配置し、真空環境で両部材の対向面を接着剤を介して互いに押し付けた後に、接着剤を硬化させることにより両部材を接合する手法が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１は、「対向する位置に配置された２枚の基板を破損することなく精度良く貼り合わせることができる液晶表示素子製造装置」を開示する。特許文献１には、「まず、表面に厚み３０μｍで塗布された紫外線硬化型の接着剤１及びその接着剤１の内側に液晶材料２が配置された透光性材料からなる下基板３を、水平方向に移動可能なテーブル４上に搭載し、下基板３の下側の全面を大気圧中にて吸着機構５による真空吸着で固定する（工程ａ）。」、「次に、下基板３に対向するように所定間隔で、透光性材料からなる上基板６を配置し、この上基板６の上側面を大気中にて吸着機構７による真空吸着で固定する（工程ｂ）。この時、吸着機構７の第１の吸着系統７ａのみによって吸着固定する。次に、第２の吸着系統７ｂによる真空吸着を追加して吸着穴の開口率を大きくし、上基板６の全面を第１及び第２の吸着系統７ａ、７ｂにて吸着固定する（工程ｃ）。」、「次に、真空容器Ｃを閉じて真空引きを行い、真空雰囲気中にて両方又は一方の基板３、６を基板の対向方向に相対移動させて位置合わせを行う（工程ｄ）。次に、両方又は一方の基板３、６を接近移動させて相互に加圧し、両基板３、６を貼り合わせる（工程ｅ）。」、「その後、貼り合わせた両基板３、６を真空容器Ｃの外部に搬送し、紫外線照射手段８にて紫外線を照射して接着剤１を硬化させて、下基板３と上基板６の貼り合わせが完了する（工程ｆ）。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１０７５９号公報（段落００１２、００１９〜００２２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
２つの部材の相互対向面の間に接着剤を配置し、真空環境で両部材の対向面を接着剤を介して互いに押し付けた後に、接着剤を硬化させることにより両部材を接合する部材接合技術においては、相互対向面の略全面に渡り短時間で一様な押圧力を加えることが、例えば、両部材間に挟持される接着剤層からの気泡の排除や接着剤層の厚みの均一化を促進する観点で望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、第１表面及び第１表面の反対側の第１裏面を有する第１の部材と、第２表面及び第２表面の反対側の第２裏面を有する第２の部材とを、第１表面と第２表面との間に配置される接着剤により互いに接合する部材接合方法において、気密性を有する弾性シートによって互いに分離された第１圧力区域及び第２圧力区域を用意するステップと、第１の部材の第１表面及び第２の部材の第２表面の少なくとも一方に、接着剤を配置するステップと、第１圧力区域において、第１の部材の第１裏面を弾性シートに接触させた状態で、第１の部材及び第２の部材を、第１表面と第２表面とが互いに向き合う第１位置及び第２位置のそれぞれに配置するステップと、接着剤が、第１表面と第２表面とのいずれか一方のみに接触している状態で、第１圧力区域を減圧するとともに、第２圧力区域を減圧するステップと、減圧した第２圧力区域の圧力を、減圧した第１圧力区域の圧力よりも増加させて、第１圧力区域と第２圧力区域との差圧により、第１の部材の第１裏面に接触した弾性シートを弾性変形させて第１の部材を移動させるとともに、差圧に抗して第２の部材の第２裏面を支持しながら、第１の部材の第１表面と第２の部材の第２表面とを接着剤を介して互いに押し付けるステップと、第１表面と第２表面との間で接着剤を硬化させるステップと、を含む部材接合方法である。
【０００７】
本発明の他の態様は、第１表面及び第１表面の反対側の第１裏面を有する第１の部材と、第２表面及び第２表面の反対側の第２裏面を有する第２の部材とを、第１表面と第２表面との間に配置される接着剤により互いに接合する部材接合装置において、気密性を有する弾性シートと、弾性シートによって互いに分離された第１圧力区域及び第２圧力区域と、第１圧力区域を減圧する第１減圧部と、第２圧力区域を減圧する第２減圧部と、第２減圧部が減圧した第２圧力区域の圧力を、第１減圧部が減圧した第１圧力区域の圧力よりも増加させて、第１圧力区域と第２圧力区域との間に差圧を生じさせる差圧生成部と、第１圧力区域に設けられ、第１表面と第２表面とが互いに向き合う第１位置及び第２位置のそれぞれに第１の部材及び第２の部材を配置できる部材配置部と、を具備する部材接合装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様に係る部材接合方法によれば、第１圧力区域内で互いに向き合って配置された第１及び第２の部材に対し、弾性シートによって分離された第１及び第２圧力区域の双方を減圧した後に第２圧力区域を第１圧力区域よりも増圧することで、差圧により、弾性シートに載置された第１の部材を接着剤と共に瞬時に移動させて、第１の部材の第１表面と第２の部材の第２表面とを接着剤を介して互いに押し付けるようにしたから、第１及び第２の部材の寸法に関わらず、極めて短時間で、第１の部材と第２の部材とを接着剤を挟んだ状態で相互に押圧することができる。このとき、弾性シートは、第２圧力区域内で一様に加わる差圧により、略全体に平衡して弾性変形できるから、弾性シートに加わる差圧が、第１の部材の第１表面の略全体から接着剤を介して第２の部材の第２表面の略全体に、一様な押圧力として印加されることになる。このように、第１及び第２の部材の寸法に関わらず、互いに対向する第１及び第２表面及びそれらの間の接着剤の略全体に渡り、短時間で一様な押圧力を加えることができるから、第１及び第２の部材の間に挟持される接着剤の層からの気泡の排除や接着剤の層の厚みの均一化を促進することができる。
【０００９】
本発明の他の態様に係る部材接合装置によれば、第１圧力区域内で互いに向き合って配置された第１及び第２の部材に対し、弾性シートによって分離された第１及び第２圧力区域の双方を減圧した後に第２圧力区域を第１圧力区域よりも増圧することで、差圧により、弾性シートに載置された第１の部材を接着剤と共に瞬時に移動させて、第１の部材の第１表面と第２の部材の第２表面とを接着剤を介して互いに押し付けることができる。このとき、弾性シートは、第２圧力区域内で一様に加わる差圧により、略全体に平衡して弾性変形できるから、弾性シートに加わる差圧が、第１の部材の第１表面の略全体から接着剤を介して第２の部材の第２表面の略全体に、一様な押圧力として印加されることになる。このように、第１及び第２の部材の寸法に関わらず、互いに対向する第１及び第２表面及びそれらの間の接着剤の略全体に渡り、短時間で一様な押圧力を加えることができるから、第１及び第２の部材の間に挟持される接着剤の層からの気泡の排除や接着剤の層の厚みの均一化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態による部材接合方法の主要ステップを模式図的に示す断面図である。
【図２】図１の部材接合方法を実施可能な本発明の一実施形態による部材接合装置を、接合対象の部材と共に概略で示す一部断面斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による部材接合方法の主要ステップを模式図的に示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による部材接合方法の主要ステップを模式図的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図１は、本発明の第１の実施形態による部材接合方法の主要ステップＡ〜Ｇを示す。また図２は、図１の部材接合方法を実施可能な本発明の一実施形態による部材接合装置１０を示す。
【００１２】
図示の部材接合方法は、第１表面１２ａ及び第１表面１２ａの反対側の第１裏面１２ｂを有する第１の部材１２と、第２表面１４ａ及び第２表面１４ａの反対側の第２裏面１４ｂを有する第２の部材１４とを、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間に配置される接着剤１６により互いに接合するためのものであって、主として以下のステップＡ〜Ｇを有する（それぞれ図１（ａ）〜（ｇ）に対応する。）。
【００１３】
ステップＡ（図１（ａ））：
第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとの少なくとも一方に、接着剤１６を配置する。図示構成では、第１の部材１２の第１表面１２ａの略全体に、未硬化の接着剤１６が所望厚みの層状に配置されており、第２の部材１４の第２表面１４ａには接着剤１６は配置されていない。また図示構成では、第１の部材１２と第２の部材１４とはいずれも、平面視で略矩形の平板状部材（図２）であり、略平坦な第１表面１２ａ及び第１裏面１２ｂと、略平坦な第２表面１４ａ及び第２裏面１４ｂとをそれぞれに有するとともに、少なくとも第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに略同一の形状及び寸法を有している。なお、第１の部材１２及び第２の部材１４の形状及び寸法は、特に限定されず、少なくとも、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが接着剤１６により互いに接合可能な表面形状を有するものであればよい。また接着剤１６を、第２の部材１４の第２表面１４ａのみに配置したり、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとの両方に配置したりすることもできる。
【００１４】
ステップＢ（図１（ｂ））：
気密性を有する弾性シート１８によって互いに分離された第１圧力区域２０及び第２圧力区域２２を用意する。図示構成では、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２とはいずれも、弾性シート１８（すなわち可動壁）と固定壁２４とによって包囲された容積可変の室として構成されている。また図示の初期状態では、第１及び第２圧力区域２０、２２の双方が大気開放されている。弾性シート１８は、全体に渡って一様な弾性復元力を発揮し得る薄板状部材であり、互いに反対側の表面１８ａ及び裏面１８ｂを有する。弾性シート１８は、その外縁領域で固定壁２４に気密式に固定して取り付けられ、外縁領域の内側の領域が弾性変形を生じながら第１及び第２圧力区域２０、２２の間で変位できるとともに、その変位範囲内のあらゆる位置で、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間の気体の流通を阻止する。
【００１５】
ステップＣ（図１（ｃ））：
第１圧力区域２０において、第１の部材１２の第１裏面１２ｂを弾性シート１８の表面１８ａに接触させた状態で、第１の部材１２及び第２の部材１４を、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに向き合う第１位置及び第２位置のそれぞれに配置する。図示構成では、第１位置にある第１の部材１２の第１表面１２ａに配置した接着剤１６が、第２位置にある第２の部材１４の第２表面１４ａの略全体に、適当な寸法の隙間を介して正対して配置されている。なお、ステップＡとステップＢ及びＣとの順序は問わない。
【００１６】
図示構成では、ステップＣに先立ち、第２圧力区域２２に、弾性シート１８をその裏面１８ｂ側から支持できるシート支持壁２６（図では固定壁２４の一部）を配置する（図１（ｂ））。そしてステップＣで、シート支持壁２６に裏面１８ｂが支持された弾性シート１８の表面１８ａに、第１の部材１２の第１裏面１２ｂの全体を接触させて、第１の部材１２を第１位置に配置する。したがって、図示構成では、第１の部材１２を第１位置に配置するときに、第２圧力区域２２を構成する室の容積は実質的に零になっている。この構成では、シート支持壁２６が弾性シート１８の重力方向下側に配置されるように、固定壁２４の姿勢を設定する。
【００１７】
ステップＤ（図１（ｄ））：
第１位置にある第１の部材１２の第１表面１２ａと第２位置にある第２の部材１４の第２表面１４ａとの少なくとも一方（図示構成では第１表面１２ａ）に配置された接着剤１６が、第１表面１２ａと第２表面１４ａとのいずれか一方（図示構成では第１表面１２ａ）のみに接触している状態で、第１圧力区域２０を所定圧力Ｐ１まで減圧するとともに、第２圧力区域２２を所定圧力Ｐ２まで減圧する。この段階では、第１の部材１２の第１表面１２ａ又は第２の部材１４の第２表面１４ａ（図示構成では第１表面１２ａ）に配置した接着剤１６を、相手方部材の表面（図示構成では第２の部材１４の第２表面１４ａ）に接触させないことが要求される。したがって、第２圧力区域２２を第１圧力区域２０の圧力以下に減圧する（つまりＰ１≧Ｐ２）ことが望ましく、また、第１圧力区域２０の減圧を、第２圧力区域２２の減圧と同時か或いはその後に実施することが望ましい。
【００１８】
ステップＥ及びＦ（図１（ｅ）、（ｆ））：
第１及び第２圧力区域２０、２２の減圧の後、減圧した第２圧力区域２２の圧力Ｐ２を、減圧した第１圧力区域２０の圧力Ｐ１よりも増加させて圧力Ｐ３（Ｐ３＞Ｐ１）とし、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間に差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ３−Ｐ１）を生じさせる。この差圧ΔＰにより、第１の部材１２の第１裏面１２ｂに接触した弾性シート１８を弾性変形させて、第１圧力区域２０側に弾性的に変位させる。そして、弾性シート１８の弾性変位に伴い、差圧ΔＰにより、第１圧力区域２０内で第１の部材１２を移動させるとともに、差圧ΔＰに抗して第２の部材１４の第２裏面１４ｂを支持しながら、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付ける。
【００１９】
図示構成では、ステップＥに先立ち、第１圧力区域２０に、第２の部材１４の第２裏面１４ｂを差圧ΔＰに抗して支持できる部材支持壁２８（図では固定壁２４の一部）を配置する（図１（ｂ））。そしてステップＥで、圧力Ｐ１に減圧した第１圧力区域２０内で、第１位置にある第１の部材１２に対し、第２位置にある第２の部材１４を接近させて、第１の部材１２と第２の部材１４とが接着剤１６を介して互いに重ね合わされ、かつ第２裏面１４ｂが部材支持壁２８から離隔した状態に移行させる。この状態で、上記したように差圧ΔＰを生成し、生成した差圧ΔＰにより、弾性シート１８を弾性変形させながら、第１の部材１２及び第２の部材１４を接着剤１６と共に部材支持壁２８に向けて瞬時に移動させて、接着剤１６を挟持して重なり合った第１の部材１２及び第２の部材１４を部材支持壁２８に押し付ける（ステップＦ）。
【００２０】
ステップＧ（図１（ｇ））：
第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けた後、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間で接着剤１６を硬化させて、第１の部材１２と第２の部材１４とを互いに接合する。図示構成では、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間に接着剤１６を挟持した第１の部材１２及び第２の部材１４を、第１圧力区域２０から取り出して、接着剤１６の種類に応じた方法により接着剤１６を硬化させている。なお、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間に接着剤１６を挟持した第１の部材１２及び第２の部材１４を、第１圧力区域２０から取り出さずに、第１圧力区域２０の中で接着剤１６を硬化させることもできる。
【００２１】
上記した部材接合方法（ステップＡ〜Ｇ）では、第１圧力区域内で互いに向き合って配置された第１及び第２の部材１２、１４に対し、弾性シート１８によって分離された第１及び第２圧力区域２０、２２の双方を減圧した後に第２圧力区域２２を第１圧力区域２０よりも増圧することで、差圧ΔＰにより、弾性シート１８に載置された第１の部材１２を接着剤１６と共に瞬時に移動させて、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けるようにしたから、第１及び第２の部材１２、１４の寸法に関わらず、極めて短時間で、第１の部材１２と第２の部材１４とを接着剤１６を挟んだ状態で相互に押圧することができる。しかもこのとき、弾性シート１８は、第２圧力区域２２内で裏面１８ｂに一様に加わる差圧ΔＰにより、略全体に平衡して弾性変形できるから、弾性シート１８に加わる差圧ΔＰが、第１の部材１２の第１表面１２ａの略全体から接着剤１６を介して第２の部材１４の第２表面１４ａの略全体に、一様な押圧力として印加されることになる。このように、上記部材接合方法によれば、第１及び第２の部材１２、１４の寸法に関わらず、互いに対向する第１及び第２表面１２ａ、１４ａ及びそれらの間の接着剤１６の略全体に渡り、短時間で一様な押圧力を加えることができるから、第１及び第２の部材１２、１４の間に挟持される接着剤１６の層からの気泡の排除や接着剤１６の層の厚みの均一化を促進することができる。
【００２２】
図示構成では、第１の部材１２を第１圧力区域２０内で第１位置に配置するとき（ステップＣ）に、シート支持壁２６に裏面１８ｂが支持された弾性シート１８の表面１８ａに、第１の部材１２の第１裏面１２ｂを接触させるようにしたから、弾性シート１８上であっても第１の部材１２を重力等の外力に抗して第１位置に安定的に配置できる。また、第１の部材１２を第１位置に配置した後に、第２圧力区域２２を第１圧力区域２０の圧力未満に減圧した場合にも、弾性シート１８はシート支持壁２６に支持されているから第２圧力区域２２側へ実質的に変位せず、弾性シート１８上で第１の部材１２が位置ずれを生ずることを防止できる。その結果、第１及び第２の部材１２、１４を第１及び第２位置に配置したときの相対位置関係を正確に維持しながら、差圧ΔＰにより第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けることができる。
【００２３】
図示しないが、第１の部材１２を第１圧力区域２０内で第１位置に配置するときに、弾性シート１８を裏面１８ｂ側で支持することなく、弾性シート１８の表面１８ａに第１の部材１２の第１裏面１２ｂを接触させるようにすることもできる。この構成では、第１及び第２圧力区域２０、２２の双方が大気開放された初期状態で、第１の部材１２を載置した弾性シート１８の重力等の外力による弾性変形が許容されて、弾性シート１８上での第１の部材１２の位置が不安定化する。しかし、第１の部材１２と第２の部材１４との接合時の相対位置のずれをある程度許容できる用途では、第１の部材１２を第１位置に配置するときに弾性シート１８を裏面１８ｂ側で支持しなくても良い。また、第１及び第２圧力区域２０、２２の減圧（ステップＥ）により、弾性シート１８を第２圧力区域２２側へ変位させてその裏面１８ｂを例えばシート支持壁２６に当接できるように構成すれば、弾性シート１８上での第１の部材１２の位置ずれをある程度抑制できる。
【００２４】
図示構成では、差圧ΔＰにより第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けるときに、まず、減圧した第１圧力区域２０内で、第２の部材１４の第２裏面１４ｂを部材支持壁２８から離隔させて、第１位置にある第１の部材１２に接着剤１６を介して第２の部材１４を重ね合わせている。このとき、第１圧力区域２０は大気圧から圧力Ｐ１に減圧されているので、接着剤１６に含有されていた空気がある程度除去され、また接着剤１６と第２の部材１４との界面への空気の取り込みが防止される。その後、差圧ΔＰにより、第１の部材１２及び第２の部材１４を接着剤１６と共に部材支持壁２８に向けて瞬時に移動させて部材支持壁２８に押し付けるようにしたから、第１圧力区域２０内で差圧ΔＰにより第１の部材１２を移動させる間に、第１の部材１２と第２の部材１４との間に相対的な位置ずれが生ずることを防止できる。その結果、第１及び第２の部材１２、１４を第１及び第２位置に配置したときの相対位置関係を正確に維持しながら、差圧ΔＰにより第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けることができる。
【００２５】
上記した部材接合方法で用いられる接着剤１６は、硬化することで第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１２ａとを互いに固定した状態に保持する接着力を発揮できるものであって、例えば、熱硬化型、紫外線硬化型、湿気硬化型、反応硬化型等の接着剤を用いることができる。接着剤１６の粘度は特に限定されないが、例えば、室温（２２℃）において１ｃＰ以上１００００ｃＰ未満であることができる。例えば、紫外線硬化型であって、室温（２２℃）での特性が、引張弾性率が１．０×１０８Ｐａ以上５．０×１０８Ｐａ未満、破断伸度が５％以上５０％未満、粘度が１００ｃＰ以上１００００ｃＰ未満である接着剤１６を使用できる。接着剤１６は、グラビアコート、スピンコート、ディスペンサ塗布等の塗布法、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の印刷法等の、種々の手法により、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとの少なくとも一方に配置できる。
【００２６】
上記した部材接合方法で用いられる弾性シート１８は、適度な硬さ、引張強さ、伸び、引裂強さ等の特性を有するゴムシートから形成できる。弾性シート１８を形成可能なゴムシートの特性は、例えば、硬さ（ショア硬度Ａ）が３０以上９５未満、引張強さが１ＭＰａ以上６０ＭＰａ未満、伸びが１００％以上９９０％未満、引裂強さが７Ｎ／ｍｍ以上１３７Ｎ／ｍｍ未満である。また、弾性シート１８を形成可能なゴムシートの素材としては、例えば、天然ゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムを挙げることができる。
【００２７】
上記した部材接合方法を適用可能な一例としての第１及び第２の部材１２、１４は、例えば、液晶表示装置を構成する一対の基板や、有機ＥＬ素子と当該素子を支持する支持板との組み合わせであることができる。液晶表示装置の製造工程において、例えば、一方の基板の表面の外周に沿って接着剤を配置したものを第１の部材１２及び接着剤１６とし、他方の基板を第２の部材１４として、一方の基板の接着剤に包囲される領域に液晶材料を配置した後に、上記した部材接合方法を実施して、それら一対の基板を接着剤により互いに接合することができる。また、有機ＥＬ表示装置の製造工程において、例えば、シート状の有機ＥＬ素子の表面の全体に接着剤を配置したものを第１の部材１２及び接着剤１６とし、有機ＥＬ素子を支持するガラス板を第２の部材１４として、上記した部材接合方法を実施して、有機ＥＬ素子とガラス板と接着剤により互いに接合することができる。有機ＥＬ素子は、ガラス板によって支持された状態で所要の工程に送られ、工程完了後に、ガラス板が有機ＥＬ素子から取り外される。
【００２８】
例えば有機ＥＬ表示装置の製造工程のように、第１の部材１２と第２の部材１４とを接着剤１６により互いに接合した後に、第１の部材１２と第２の部材１４とを互いに剥離する用途では、上記した部材接合方法は、第１表面１２ａと第２表面１４ａとを互いに押し付けるステップＥ〜Ｆの前に、第１表面１２ａ及び第２表面１４ａのいずれか一方に、第１表面１２ａ又は第２表面１４ａと接着剤１６との間に介在する剥離層を形成することができる。例えば、図１（ｈ）に示すように、前述したステップＡにおいて、接着剤１６を配置していない第２の部材１４の第２表面１４ａの全体に、剥離層３０を形成できる。
【００２９】
例えば、第２の部材１４が透明なガラス板であり、接着剤１６が光（紫外線等）硬化型接着剤である場合、剥離層３０として、光吸収剤及び熱分解性樹脂を含む光熱変換層を採用できる。この構成では、前述した部材接合方法によって接合された第１及び第２の部材１２、１４に対し、光熱変換層からなる剥離層３０にレーザー光等を照射すると、レーザー光等の放射エネルギーが光吸収剤によって吸収されて熱エネルギーに変換され、熱エネルギーが剥離層３０の温度を急激に上昇させて熱分解性樹脂を熱分解させる。熱分解によって発生したガスが剥離層３０内でボイド層を形成することにより、剥離層３０が２つに分断されて、第１及び第２の部材１２、１４が互いに分離される。
【００３０】
上記した部材接合方法を実施可能な部材接合装置１０の具体的構成を、図２を参照して説明する。図示の部材接合装置１０は、第１表面１２ａ及び第１表面１２ａの反対側の第１裏面１２ｂを有する第１の部材１２と、第２表面１４ａ及び第２表面１４ａの反対側の第２裏面１４ｂを有する第２の部材１４とを、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間に配置される接着剤１６により互いに接合するためのものである。
【００３１】
部材接合装置１０は、気密性を有する弾性シート１８と、弾性シート１８によって互いに分離された第１圧力区域２０及び第２圧力区域２２と、第１圧力区域２０を減圧する第１減圧部３２と、第２圧力区域２２を減圧する第２減圧部３４と、第２減圧部３４が減圧した第２圧力区域２２の圧力を、第１減圧部３２が減圧した第１圧力区域２０の圧力よりも増加させて、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間に差圧ΔＰ（図１）を生じさせる差圧生成部３６と、第１圧力区域２０に設けられ、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに向き合う第１位置及び第２位置のそれぞれに第１の部材１２及び第２の部材１４を配置できる部材配置部３８とを備えている。
【００３２】
図示構成では、部材接合装置１０は、弾性シート１８の表面１８ａ側及び裏面１８ｂ側にそれぞれ第１圧力区域２０と第２圧力区域２２とを画定する筐体４０をさらに備えている。筐体４０は、平板状の基部４２と、一端が開放された中空箱状の蓋部４４とを備え、例えば図示のように全体として略直方体の外形を有することができる。蓋部４４の開放端を基部４２に当接した状態で、複数のボルト４６を用いて蓋部４４を基部４２に固定することにより、第１及び第２圧力区域２０、２２を包囲する前述した固定壁２４が形成される。これにより、第１圧力区域２０及び第２圧力区域２２は、弾性シート１８（すなわち可動壁）と筐体４０（すなわち固定壁２４）とによって包囲された容積可変の室として形成される。基部４２と、基部４２に略平行に対向する蓋部４４の一部分とは、前述したシート支持壁２６と部材支持壁２８とを構成する。
【００３３】
弾性シート１８は、平面視で略矩形の外形を有し、その外縁領域１８ｃが、蓋部４４の一端と基部４２との間に挟持されて気密式に固定される。弾性シート１８は、弾性変形を生じていない初期状態で、基部４２（シート支持壁２６）に平坦に広げて置かれ、基部４２（シート支持壁２６）と蓋部４４の部材支持壁２８との双方に対し、略平行に配置される。そして弾性シート１８は、外縁領域１８ｃの内側の領域１８ｄが、弾性変形を生じながら第１及び第２圧力区域２０、２２の間で変位できるとともに、その変位範囲内のあらゆる位置で、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間の気体の流通を阻止する。
【００３４】
第１減圧部３２は、例えば、蓋部４４に設けた通気穴４８を介して第１圧力区域２０に連通する真空ポンプから構成できる。第２減圧部３４は、例えば、基部４２に設けた通気穴５０を介して第２圧力区域２２に連通する真空ポンプから構成できる。差圧生成部３６は、例えば、第２減圧部３４と基部４２の通気穴５０との間に設置される開放弁から構成できる。第１減圧部（真空ポンプ）３２、第２減圧部（真空ポンプ）３４及び差圧生成部（開放弁）３６は、互いに独立して作動できる。
【００３５】
図示構成では、部材配置部３８は、蓋部４４に設置される複数（図では４個）のピストン・シリンダ装置５２を備える。各ピストン・シリンダ装置５２は、第１圧力区域２０内で基部４２（シート支持壁２６）と蓋部４４の部材支持壁２８との双方に対し略平行に配置されるピストンロッド５４を備えている。各ピストンロッド５４は、第１圧力区域２０内に所定長さに渡って延長される作用位置と、作用位置から引き込まれる非作用位置との間で、直線的に往復移動できる。それらピストン・シリンダ装置５２は、それぞれのピストンロッド５４が、作用位置で基部４２（シート支持壁２６）からいずれも等距離に配置され、作用位置にあるそれらピストンロッド５４の上に、第２の部材１４を基部４２に対し略平行な姿勢に着脱自在に載置できるようになっている。
【００３６】
部材接合装置１０を用いて実施される部材接合方法（ステップＡ〜Ｇ）を、以下に説明する。
第１表面１２ａに接着剤１６を配置した第１の部材１２と、第２表面１４ａに接着剤１６を配置していない第２の部材１４とを用意する（ステップＡ）。部材接合装置１０は、第１及び第２圧力区域２０、２２の双方が大気開放された初期状態で、筐体４０の基部４２を重力方向下側に向けて静止面上に据え置かれる（ステップＢ）。初期状態で、弾性シート１８は、筐体４０の基部４２（シート支持壁２６）に裏面１８ｂが支持されている。
【００３７】
初期状態の部材接合装置１０において、部材配置部３８の複数のピストン・シリンダ装置５２を作動させて、それぞれのピストンロッド５４を作用位置に配置する。第１表面１２ａに接着剤１６を配置した第１の部材１２の第１裏面１２ｂを弾性シート１８の表面１８ａに接触させて、第１の部材１２を弾性シート１８の上に置く。また、第２の部材１４の第２表面１４ａを、作用位置にある複数のピストンロッド５４に接触させて、第２の部材１４をそれらピストンロッド５４の上に置く。このとき、例えば作業者が手作業で、第１の部材１２及び第２の部材１４を、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに正対する第１位置及び第２位置のそれぞれに配置する（ステップＣ）。この状態で、第１の部材１２の第１表面１２ａに配置された接着剤１６と、第２の部材１４の第２表面１４ａとは、適当な距離だけ互いに離隔している。また、第２の部材１４の第２裏面１４ｂは、筐体４０の蓋部４４の部材支持壁２８から適当な距離だけ離隔している。
【００３８】
次いで、第１減圧部（真空ポンプ）３２を作動させて、第１圧力区域２０を所定圧力Ｐ１まで減圧するとともに、第２減圧部（真空ポンプ）３４を作動させて、第２圧力区域２２を所定圧力Ｐ２まで減圧する（ステップＤ）。減圧した第１圧力区域２０内で、部材配置部３８の複数のピストン・シリンダ装置５２を作動させて、それぞれのピストンロッド５４を非作用位置に配置する。それにより、第２の部材１４を自重により第１の部材１２上の接着剤１６の上に落下させて、第１の部材１２と第２の部材１４とが接着剤１６を介して互いに重ね合わされ、かつ第２裏面１４ｂが部材支持壁２８から離隔した状態にする（ステップＥ）。
【００３９】
次いで、差圧生成部（開放弁）３６を作動させて第２圧力区域２２を大気開放し、第２圧力区域２２の圧力Ｐ２を第１圧力区域２０の圧力Ｐ１よりも増加させて、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間に差圧ΔＰを生じさせる。この差圧ΔＰにより、弾性シート１８を第１圧力区域２０側に弾性変位させながら、第１の部材１２及び第２の部材１４を接着剤１６と共に部材支持壁２８に向けて瞬時に移動させて、接着剤１６を挟持して重なり合った第１の部材１２及び第２の部材１４を部材支持壁２８に押し付け、それにより、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付ける（ステップＦ）。その後、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間に接着剤１６を挟持した第１の部材１２及び第２の部材１４を、第１圧力区域２０から取り出して、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間で接着剤１６を硬化させて、第１の部材１２と第２の部材１４とを互いに接合する（ステップＧ）。
【００４０】
上記した部材接合装置１０では、部材配置部３８として、第２の部材１４を支持する作用位置と第２の部材１４を支持しない非作用位置との間でそれぞれのピストンロッド５４を移動させる複数のピストン・シリンダ装置５２を採用している。部材配置部３８の構成はこれに限定されず、例えば、静電吸着、真空吸着、クランプによる把持等の、種々の適当な手段を採用することができる。
【００４１】
上記した部材接合方法では、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付ける際（ステップＥ及びＦ）に、減圧した第１圧力区域２０内で、第１の部材１２と第２の部材１４とを接着剤１６を介して互いに重ね合わせた後に、差圧ΔＰにより第１及び第２の部材１２、１４を一体的に移動させて、接着剤１６を挟持して重なり合った第１及び第２の部材１２、１４を部材支持壁２８に押し付けるようにしている。これに対し、差圧ΔＰを生成する前に第１の部材１２と第２の部材１４とを接着剤１６を介して互いに重ね合わせることなく、差圧ΔＰにより第１の部材１２のみを移動させて、予め第２裏面１４ｂが部材支持壁２８に背面支持された第２の部材１４に、接着剤１６を介して第１の部材１２を押し付けるようにすることもできる。
【００４２】
図３は、差圧ΔＰにより第１の部材１２のみを移動させる本発明の第２の実施形態による部材接合方法の主要ステップを示す。第２の実施形態による部材接合方法は、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付ける手法が異なる点を除いて、図１及び図２を参照して説明した部材接合方法と同様の構成を有する。したがって、対応するステップ及び構成要素には同一の参照符号を付して、その説明を適宜省略する。
【００４３】
ステップＡ（図３（ａ））：
第１の部材１２の第１表面１２ａの略全体に、未硬化の接着剤１６を所望厚みの層状に配置する。第２の部材１４の第２表面１４ａには接着剤１６を配置しない。
【００４４】
ステップＢ及びＣ（図３（ｂ））：
気密性を有する弾性シート１８によって互いに分離された第１圧力区域２０及び第２圧力区域２２を用意する。初期状態として、第１及び第２圧力区域２０、２２の双方を大気開放し、弾性シート１８の裏面１８ｂをシート支持壁２６に接触させる。第１圧力区域２０において、第１の部材１２の第１裏面１２ｂを弾性シート１８の表面１８ａに接触させて、第１の部材１２を弾性シート１８の上に置く。また、例えば真空吸着や静電吸着を用いて、第２の部材１４の第２裏面１４ｂを部材支持壁２８に接触させて、部材支持壁２８により第２の部材１４を背面支持する。このとき、第１の部材１２の第１表面１２ａに配置された接着剤１６と、第２の部材１４の第２表面１４ａとを、適当な距離だけ互いに離隔させて、第１及び第２の部材１２、１４を、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに正対する第１位置及び第２位置のそれぞれに配置する。
【００４５】
ステップＤ（図３（ｃ））：
第１圧力区域２０を所定圧力Ｐ１まで減圧するとともに、第２圧力区域２２を所定圧力Ｐ２まで減圧する。
【００４６】
ステップＥ及びＦ（図３（ｄ））：
第１及び第２圧力区域２０、２２の減圧の後、減圧した第２圧力区域２２の圧力Ｐ２を、減圧した第１圧力区域２０の圧力Ｐ１よりも増加させて圧力Ｐ３（Ｐ３＞Ｐ１）とし、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間に差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ３−Ｐ１）を生じさせる。差圧ΔＰの生成は、第１の部材１２と第２の部材１４とが接着剤１６を介して互いに重ならず、かつ第２の部材１４の第２裏面１４ｂが部材支持壁２８に接触した状態で行われる。生成した差圧ΔＰにより、弾性シート１８を第１圧力区域２０側に弾性変位させながら、第１の部材１２を接着剤１６と共に第２の部材１４に向けて瞬時に移動させて、接着剤１６を介して第１の部材１２を第２の部材１４に押し付け、それにより、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付ける。
【００４７】
ステップＧ（図３（ｅ））：
第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けた後、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間で接着剤１６を硬化させて、第１の部材１２と第２の部材１４とを互いに接合する。
【００４８】
上記した第２実施形態による部材接合方法によっても、第１実施形態による部材接合方法と同等の効果が奏される。
【００４９】
図４は、準備作業として、第１の部材１２の第１表面１２ａではなく第２の部材１４の第２表面１４ａに接着剤１６を配置した場合の、本発明の第３の実施形態による部材接合方法の主要ステップを示す。第３の実施形態による部材接合方法は、第２の部材１４の第２表面１４ａに接着剤１６を配置した点を除いて、図１及び図２を参照して説明した部材接合方法と同様の構成を有する。したがって、対応するステップ及び構成要素には同一の参照符号を付して、その説明を適宜省略する。
【００５０】
ステップＡ（図４（ａ））：
第２の部材１４の第２表面１４ａの略全体に、未硬化の接着剤１６を所望厚みの層状に配置する。第１の部材１２の第１表面１２ａには接着剤１６を配置しない。
【００５１】
ステップＢ及びＣ（図４（ｂ））：
気密性を有する弾性シート１８によって互いに分離された第１圧力区域２０及び第２圧力区域２２を用意する。初期状態として、第１及び第２圧力区域２０、２２の双方を大気開放し、弾性シート１８の裏面１８ｂをシート支持壁２６に接触させる。この構成では、シート支持壁２６が弾性シート１８の重力方向上側に配置されるように、固定壁２４の姿勢を設定する。第１圧力区域２０において、例えば真空吸着や静電吸着を用いて、第１の部材１２の第１裏面１２ｂを弾性シート１８の表面１８ａに接触させて、第１の部材１２を弾性シート１８に支持させる。また、第２の部材１４の第２裏面１４ｂを部材支持壁２８に接触させて、第２の部材１４を部材支持壁２８の上に置く。このとき、第２の部材１４の第２表面１４ａに配置された接着剤１６と、第１の部材１２の第１表面１２ａとを、適当な距離だけ互いに離隔させて、第１及び第２の部材１２、１４を、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに正対する第１位置及び第２位置のそれぞれに配置する。
【００５２】
ステップＤ（図４（ｃ））：
第１圧力区域２０を所定圧力Ｐ１まで減圧するとともに、第２圧力区域２２を所定圧力Ｐ２まで減圧する。
【００５３】
ステップＥ及びＦ（図４（ｄ））：
第１及び第２圧力区域２０、２２の減圧の後、減圧した第２圧力区域２２の圧力Ｐ２を、減圧した第１圧力区域２０の圧力Ｐ１よりも増加させて圧力Ｐ３（Ｐ３＞Ｐ１）とし、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間に差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ３−Ｐ１）を生じさせる。差圧ΔＰの生成は、第１の部材１２と第２の部材１４とが接着剤１６を介して互いに重ならず、かつ第２の部材１４の第２裏面１４ｂが部材支持壁２８に接触した状態で行われる。生成した差圧ΔＰにより、弾性シート１８を第１圧力区域２０側に弾性変位させながら、第１の部材１２を第２の部材１４に向けて瞬時に移動させて、接着剤１６を介して第１の部材１２を第２の部材１４に押し付け、それにより、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付ける。
【００５４】
ステップＧ（図４（ｅ））：
第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けた後、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間で接着剤１６を硬化させて、第１の部材１２と第２の部材１４とを互いに接合する。
【００５５】
上記した第３実施形態による部材接合方法によっても、第１実施形態による部材接合方法と同等の効果が奏される。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 部材接合装置
１２ 第１の部材
１４ 第２の部材
１６ 接着剤
１８ 弾性シート
２０ 第１圧力区域
２２ 第２圧力区域
２６ シート支持壁
２８ 部材支持壁
３０ 剥離層
３２ 第１減圧部（真空ポンプ）
３４ 第２減圧部（真空ポンプ）
３６ 差圧生成部（開放弁）
３８ 部材配置部
４０ 筐体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの部材を対面状態で互いに接合するための部材接合方法及び部材接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの部材を対面状態で互いに接合するための部材接合技術において、それら部材の互いに対向する表面の間に接着剤を配置し、真空環境で両部材の対向面を接着剤を介して互いに押し付けた後に、接着剤を硬化させることにより両部材を接合する手法が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１は、「対向する位置に配置された２枚の基板を破損することなく精度良く貼り合わせることができる液晶表示素子製造装置」を開示する。特許文献１には、「まず、表面に厚み３０μｍで塗布された紫外線硬化型の接着剤１及びその接着剤１の内側に液晶材料２が配置された透光性材料からなる下基板３を、水平方向に移動可能なテーブル４上に搭載し、下基板３の下側の全面を大気圧中にて吸着機構５による真空吸着で固定する（工程ａ）。」、「次に、下基板３に対向するように所定間隔で、透光性材料からなる上基板６を配置し、この上基板６の上側面を大気中にて吸着機構７による真空吸着で固定する（工程ｂ）。この時、吸着機構７の第１の吸着系統７ａのみによって吸着固定する。次に、第２の吸着系統７ｂによる真空吸着を追加して吸着穴の開口率を大きくし、上基板６の全面を第１及び第２の吸着系統７ａ、７ｂにて吸着固定する（工程ｃ）。」、「次に、真空容器Ｃを閉じて真空引きを行い、真空雰囲気中にて両方又は一方の基板３、６を基板の対向方向に相対移動させて位置合わせを行う（工程ｄ）。次に、両方又は一方の基板３、６を接近移動させて相互に加圧し、両基板３、６を貼り合わせる（工程ｅ）。」、「その後、貼り合わせた両基板３、６を真空容器Ｃの外部に搬送し、紫外線照射手段８にて紫外線を照射して接着剤１を硬化させて、下基板３と上基板６の貼り合わせが完了する（工程ｆ）。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１０７５９号公報（段落００１２、００１９〜００２２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
２つの部材の相互対向面の間に接着剤を配置し、真空環境で両部材の対向面を接着剤を介して互いに押し付けた後に、接着剤を硬化させることにより両部材を接合する部材接合技術においては、相互対向面の略全面に渡り短時間で一様な押圧力を加えることが、例えば、両部材間に挟持される接着剤層からの気泡の排除や接着剤層の厚みの均一化を促進する観点で望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、第１表面及び第１表面の反対側の第１裏面を有する第１の部材と、第２表面及び第２表面の反対側の第２裏面を有する第２の部材とを、第１表面と第２表面との間に配置される接着剤により互いに接合する部材接合方法において、気密性を有する弾性シートによって互いに分離された第１圧力区域及び第２圧力区域を用意するステップと、第１の部材の第１表面及び第２の部材の第２表面の少なくとも一方に、接着剤を配置するステップと、第１圧力区域において、第１の部材の第１裏面を弾性シートに接触させた状態で、第１の部材及び第２の部材を、第１表面と第２表面とが互いに向き合う第１位置及び第２位置のそれぞれに配置するステップと、接着剤が、第１表面と第２表面とのいずれか一方のみに接触している状態で、第１圧力区域を減圧するとともに、第２圧力区域を減圧するステップと、減圧した第２圧力区域の圧力を、減圧した第１圧力区域の圧力よりも増加させて、第１圧力区域と第２圧力区域との差圧により、第１の部材の第１裏面に接触した弾性シートを弾性変形させて第１の部材を移動させるとともに、差圧に抗して第２の部材の第２裏面を支持しながら、第１の部材の第１表面と第２の部材の第２表面とを接着剤を介して互いに押し付けるステップと、第１表面と第２表面との間で接着剤を硬化させるステップと、を含む部材接合方法である。
【０００７】
本発明の他の態様は、第１表面及び第１表面の反対側の第１裏面を有する第１の部材と、第２表面及び第２表面の反対側の第２裏面を有する第２の部材とを、第１表面と第２表面との間に配置される接着剤により互いに接合する部材接合装置において、気密性を有する弾性シートと、弾性シートによって互いに分離された第１圧力区域及び第２圧力区域と、第１圧力区域を減圧する第１減圧部と、第２圧力区域を減圧する第２減圧部と、第２減圧部が減圧した第２圧力区域の圧力を、第１減圧部が減圧した第１圧力区域の圧力よりも増加させて、第１圧力区域と第２圧力区域との間に差圧を生じさせる差圧生成部と、第１圧力区域に設けられ、第１表面と第２表面とが互いに向き合う第１位置及び第２位置のそれぞれに第１の部材及び第２の部材を配置できる部材配置部と、を具備する部材接合装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様に係る部材接合方法によれば、第１圧力区域内で互いに向き合って配置された第１及び第２の部材に対し、弾性シートによって分離された第１及び第２圧力区域の双方を減圧した後に第２圧力区域を第１圧力区域よりも増圧することで、差圧により、弾性シートに載置された第１の部材を接着剤と共に瞬時に移動させて、第１の部材の第１表面と第２の部材の第２表面とを接着剤を介して互いに押し付けるようにしたから、第１及び第２の部材の寸法に関わらず、極めて短時間で、第１の部材と第２の部材とを接着剤を挟んだ状態で相互に押圧することができる。このとき、弾性シートは、第２圧力区域内で一様に加わる差圧により、略全体に平衡して弾性変形できるから、弾性シートに加わる差圧が、第１の部材の第１表面の略全体から接着剤を介して第２の部材の第２表面の略全体に、一様な押圧力として印加されることになる。このように、第１及び第２の部材の寸法に関わらず、互いに対向する第１及び第２表面及びそれらの間の接着剤の略全体に渡り、短時間で一様な押圧力を加えることができるから、第１及び第２の部材の間に挟持される接着剤の層からの気泡の排除や接着剤の層の厚みの均一化を促進することができる。
【０００９】
本発明の他の態様に係る部材接合装置によれば、第１圧力区域内で互いに向き合って配置された第１及び第２の部材に対し、弾性シートによって分離された第１及び第２圧力区域の双方を減圧した後に第２圧力区域を第１圧力区域よりも増圧することで、差圧により、弾性シートに載置された第１の部材を接着剤と共に瞬時に移動させて、第１の部材の第１表面と第２の部材の第２表面とを接着剤を介して互いに押し付けることができる。このとき、弾性シートは、第２圧力区域内で一様に加わる差圧により、略全体に平衡して弾性変形できるから、弾性シートに加わる差圧が、第１の部材の第１表面の略全体から接着剤を介して第２の部材の第２表面の略全体に、一様な押圧力として印加されることになる。このように、第１及び第２の部材の寸法に関わらず、互いに対向する第１及び第２表面及びそれらの間の接着剤の略全体に渡り、短時間で一様な押圧力を加えることができるから、第１及び第２の部材の間に挟持される接着剤の層からの気泡の排除や接着剤の層の厚みの均一化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態による部材接合方法の主要ステップを模式図的に示す断面図である。
【図２】図１の部材接合方法を実施可能な本発明の一実施形態による部材接合装置を、接合対象の部材と共に概略で示す一部断面斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による部材接合方法の主要ステップを模式図的に示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による部材接合方法の主要ステップを模式図的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図１は、本発明の第１の実施形態による部材接合方法の主要ステップＡ〜Ｇを示す。また図２は、図１の部材接合方法を実施可能な本発明の一実施形態による部材接合装置１０を示す。
【００１２】
図示の部材接合方法は、第１表面１２ａ及び第１表面１２ａの反対側の第１裏面１２ｂを有する第１の部材１２と、第２表面１４ａ及び第２表面１４ａの反対側の第２裏面１４ｂを有する第２の部材１４とを、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間に配置される接着剤１６により互いに接合するためのものであって、主として以下のステップＡ〜Ｇを有する（それぞれ図１（ａ）〜（ｇ）に対応する。）。
【００１３】
ステップＡ（図１（ａ））：
第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとの少なくとも一方に、接着剤１６を配置する。図示構成では、第１の部材１２の第１表面１２ａの略全体に、未硬化の接着剤１６が所望厚みの層状に配置されており、第２の部材１４の第２表面１４ａには接着剤１６は配置されていない。また図示構成では、第１の部材１２と第２の部材１４とはいずれも、平面視で略矩形の平板状部材（図２）であり、略平坦な第１表面１２ａ及び第１裏面１２ｂと、略平坦な第２表面１４ａ及び第２裏面１４ｂとをそれぞれに有するとともに、少なくとも第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに略同一の形状及び寸法を有している。なお、第１の部材１２及び第２の部材１４の形状及び寸法は、特に限定されず、少なくとも、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが接着剤１６により互いに接合可能な表面形状を有するものであればよい。また接着剤１６を、第２の部材１４の第２表面１４ａのみに配置したり、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとの両方に配置したりすることもできる。
【００１４】
ステップＢ（図１（ｂ））：
気密性を有する弾性シート１８によって互いに分離された第１圧力区域２０及び第２圧力区域２２を用意する。図示構成では、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２とはいずれも、弾性シート１８（すなわち可動壁）と固定壁２４とによって包囲された容積可変の室として構成されている。また図示の初期状態では、第１及び第２圧力区域２０、２２の双方が大気開放されている。弾性シート１８は、全体に渡って一様な弾性復元力を発揮し得る薄板状部材であり、互いに反対側の表面１８ａ及び裏面１８ｂを有する。弾性シート１８は、その外縁領域で固定壁２４に気密式に固定して取り付けられ、外縁領域の内側の領域が弾性変形を生じながら第１及び第２圧力区域２０、２２の間で変位できるとともに、その変位範囲内のあらゆる位置で、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間の気体の流通を阻止する。
【００１５】
ステップＣ（図１（ｃ））：
第１圧力区域２０において、第１の部材１２の第１裏面１２ｂを弾性シート１８の表面１８ａに接触させた状態で、第１の部材１２及び第２の部材１４を、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに向き合う第１位置及び第２位置のそれぞれに配置する。図示構成では、第１位置にある第１の部材１２の第１表面１２ａに配置した接着剤１６が、第２位置にある第２の部材１４の第２表面１４ａの略全体に、適当な寸法の隙間を介して正対して配置されている。なお、ステップＡとステップＢ及びＣとの順序は問わない。
【００１６】
図示構成では、ステップＣに先立ち、第２圧力区域２２に、弾性シート１８をその裏面１８ｂ側から支持できるシート支持壁２６（図では固定壁２４の一部）を配置する（図１（ｂ））。そしてステップＣで、シート支持壁２６に裏面１８ｂが支持された弾性シート１８の表面１８ａに、第１の部材１２の第１裏面１２ｂの全体を接触させて、第１の部材１２を第１位置に配置する。したがって、図示構成では、第１の部材１２を第１位置に配置するときに、第２圧力区域２２を構成する室の容積は実質的に零になっている。この構成では、シート支持壁２６が弾性シート１８の重力方向下側に配置されるように、固定壁２４の姿勢を設定する。
【００１７】
ステップＤ（図１（ｄ））：
第１位置にある第１の部材１２の第１表面１２ａと第２位置にある第２の部材１４の第２表面１４ａとの少なくとも一方（図示構成では第１表面１２ａ）に配置された接着剤１６が、第１表面１２ａと第２表面１４ａとのいずれか一方（図示構成では第１表面１２ａ）のみに接触している状態で、第１圧力区域２０を所定圧力Ｐ１まで減圧するとともに、第２圧力区域２２を所定圧力Ｐ２まで減圧する。この段階では、第１の部材１２の第１表面１２ａ又は第２の部材１４の第２表面１４ａ（図示構成では第１表面１２ａ）に配置した接着剤１６を、相手方部材の表面（図示構成では第２の部材１４の第２表面１４ａ）に接触させないことが要求される。したがって、第２圧力区域２２を第１圧力区域２０の圧力以下に減圧する（つまりＰ１≧Ｐ２）ことが望ましく、また、第１圧力区域２０の減圧を、第２圧力区域２２の減圧と同時か或いはその後に実施することが望ましい。
【００１８】
ステップＥ及びＦ（図１（ｅ）、（ｆ））：
第１及び第２圧力区域２０、２２の減圧の後、減圧した第２圧力区域２２の圧力Ｐ２を、減圧した第１圧力区域２０の圧力Ｐ１よりも増加させて圧力Ｐ３（Ｐ３＞Ｐ１）とし、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間に差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ３−Ｐ１）を生じさせる。この差圧ΔＰにより、第１の部材１２の第１裏面１２ｂに接触した弾性シート１８を弾性変形させて、第１圧力区域２０側に弾性的に変位させる。そして、弾性シート１８の弾性変位に伴い、差圧ΔＰにより、第１圧力区域２０内で第１の部材１２を移動させるとともに、差圧ΔＰに抗して第２の部材１４の第２裏面１４ｂを支持しながら、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付ける。
【００１９】
図示構成では、ステップＥに先立ち、第１圧力区域２０に、第２の部材１４の第２裏面１４ｂを差圧ΔＰに抗して支持できる部材支持壁２８（図では固定壁２４の一部）を配置する（図１（ｂ））。そしてステップＥで、圧力Ｐ１に減圧した第１圧力区域２０内で、第１位置にある第１の部材１２に対し、第２位置にある第２の部材１４を接近させて、第１の部材１２と第２の部材１４とが接着剤１６を介して互いに重ね合わされ、かつ第２裏面１４ｂが部材支持壁２８から離隔した状態に移行させる。この状態で、上記したように差圧ΔＰを生成し、生成した差圧ΔＰにより、弾性シート１８を弾性変形させながら、第１の部材１２及び第２の部材１４を接着剤１６と共に部材支持壁２８に向けて瞬時に移動させて、接着剤１６を挟持して重なり合った第１の部材１２及び第２の部材１４を部材支持壁２８に押し付ける（ステップＦ）。
【００２０】
ステップＧ（図１（ｇ））：
第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けた後、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間で接着剤１６を硬化させて、第１の部材１２と第２の部材１４とを互いに接合する。図示構成では、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間に接着剤１６を挟持した第１の部材１２及び第２の部材１４を、第１圧力区域２０から取り出して、接着剤１６の種類に応じた方法により接着剤１６を硬化させている。なお、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間に接着剤１６を挟持した第１の部材１２及び第２の部材１４を、第１圧力区域２０から取り出さずに、第１圧力区域２０の中で接着剤１６を硬化させることもできる。
【００２１】
上記した部材接合方法（ステップＡ〜Ｇ）では、第１圧力区域内で互いに向き合って配置された第１及び第２の部材１２、１４に対し、弾性シート１８によって分離された第１及び第２圧力区域２０、２２の双方を減圧した後に第２圧力区域２２を第１圧力区域２０よりも増圧することで、差圧ΔＰにより、弾性シート１８に載置された第１の部材１２を接着剤１６と共に瞬時に移動させて、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けるようにしたから、第１及び第２の部材１２、１４の寸法に関わらず、極めて短時間で、第１の部材１２と第２の部材１４とを接着剤１６を挟んだ状態で相互に押圧することができる。しかもこのとき、弾性シート１８は、第２圧力区域２２内で裏面１８ｂに一様に加わる差圧ΔＰにより、略全体に平衡して弾性変形できるから、弾性シート１８に加わる差圧ΔＰが、第１の部材１２の第１表面１２ａの略全体から接着剤１６を介して第２の部材１４の第２表面１４ａの略全体に、一様な押圧力として印加されることになる。このように、上記部材接合方法によれば、第１及び第２の部材１２、１４の寸法に関わらず、互いに対向する第１及び第２表面１２ａ、１４ａ及びそれらの間の接着剤１６の略全体に渡り、短時間で一様な押圧力を加えることができるから、第１及び第２の部材１２、１４の間に挟持される接着剤１６の層からの気泡の排除や接着剤１６の層の厚みの均一化を促進することができる。
【００２２】
図示構成では、第１の部材１２を第１圧力区域２０内で第１位置に配置するとき（ステップＣ）に、シート支持壁２６に裏面１８ｂが支持された弾性シート１８の表面１８ａに、第１の部材１２の第１裏面１２ｂを接触させるようにしたから、弾性シート１８上であっても第１の部材１２を重力等の外力に抗して第１位置に安定的に配置できる。また、第１の部材１２を第１位置に配置した後に、第２圧力区域２２を第１圧力区域２０の圧力未満に減圧した場合にも、弾性シート１８はシート支持壁２６に支持されているから第２圧力区域２２側へ実質的に変位せず、弾性シート１８上で第１の部材１２が位置ずれを生ずることを防止できる。その結果、第１及び第２の部材１２、１４を第１及び第２位置に配置したときの相対位置関係を正確に維持しながら、差圧ΔＰにより第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けることができる。
【００２３】
図示しないが、第１の部材１２を第１圧力区域２０内で第１位置に配置するときに、弾性シート１８を裏面１８ｂ側で支持することなく、弾性シート１８の表面１８ａに第１の部材１２の第１裏面１２ｂを接触させるようにすることもできる。この構成では、第１及び第２圧力区域２０、２２の双方が大気開放された初期状態で、第１の部材１２を載置した弾性シート１８の重力等の外力による弾性変形が許容されて、弾性シート１８上での第１の部材１２の位置が不安定化する。しかし、第１の部材１２と第２の部材１４との接合時の相対位置のずれをある程度許容できる用途では、第１の部材１２を第１位置に配置するときに弾性シート１８を裏面１８ｂ側で支持しなくても良い。また、第１及び第２圧力区域２０、２２の減圧（ステップＥ）により、弾性シート１８を第２圧力区域２２側へ変位させてその裏面１８ｂを例えばシート支持壁２６に当接できるように構成すれば、弾性シート１８上での第１の部材１２の位置ずれをある程度抑制できる。
【００２４】
図示構成では、差圧ΔＰにより第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けるときに、まず、減圧した第１圧力区域２０内で、第２の部材１４の第２裏面１４ｂを部材支持壁２８から離隔させて、第１位置にある第１の部材１２に接着剤１６を介して第２の部材１４を重ね合わせている。このとき、第１圧力区域２０は大気圧から圧力Ｐ１に減圧されているので、接着剤１６に含有されていた空気がある程度除去され、また接着剤１６と第２の部材１４との界面への空気の取り込みが防止される。その後、差圧ΔＰにより、第１の部材１２及び第２の部材１４を接着剤１６と共に部材支持壁２８に向けて瞬時に移動させて部材支持壁２８に押し付けるようにしたから、第１圧力区域２０内で差圧ΔＰにより第１の部材１２を移動させる間に、第１の部材１２と第２の部材１４との間に相対的な位置ずれが生ずることを防止できる。その結果、第１及び第２の部材１２、１４を第１及び第２位置に配置したときの相対位置関係を正確に維持しながら、差圧ΔＰにより第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けることができる。
【００２５】
上記した部材接合方法で用いられる接着剤１６は、硬化することで第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１２ａとを互いに固定した状態に保持する接着力を発揮できるものであって、例えば、熱硬化型、紫外線硬化型、湿気硬化型、反応硬化型等の接着剤を用いることができる。接着剤１６の粘度は特に限定されないが、例えば、室温（２２℃）において１ｃＰ以上１００００ｃＰ未満であることができる。例えば、紫外線硬化型であって、室温（２２℃）での特性が、引張弾性率が１．０×１０８Ｐａ以上５．０×１０８Ｐａ未満、破断伸度が５％以上５０％未満、粘度が１００ｃＰ以上１００００ｃＰ未満である接着剤１６を使用できる。接着剤１６は、グラビアコート、スピンコート、ディスペンサ塗布等の塗布法、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の印刷法等の、種々の手法により、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとの少なくとも一方に配置できる。
【００２６】
上記した部材接合方法で用いられる弾性シート１８は、適度な硬さ、引張強さ、伸び、引裂強さ等の特性を有するゴムシートから形成できる。弾性シート１８を形成可能なゴムシートの特性は、例えば、硬さ（ショア硬度Ａ）が３０以上９５未満、引張強さが１ＭＰａ以上６０ＭＰａ未満、伸びが１００％以上９９０％未満、引裂強さが７Ｎ／ｍｍ以上１３７Ｎ／ｍｍ未満である。また、弾性シート１８を形成可能なゴムシートの素材としては、例えば、天然ゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムを挙げることができる。
【００２７】
上記した部材接合方法を適用可能な一例としての第１及び第２の部材１２、１４は、例えば、液晶表示装置を構成する一対の基板や、有機ＥＬ素子と当該素子を支持する支持板との組み合わせであることができる。液晶表示装置の製造工程において、例えば、一方の基板の表面の外周に沿って接着剤を配置したものを第１の部材１２及び接着剤１６とし、他方の基板を第２の部材１４として、一方の基板の接着剤に包囲される領域に液晶材料を配置した後に、上記した部材接合方法を実施して、それら一対の基板を接着剤により互いに接合することができる。また、有機ＥＬ表示装置の製造工程において、例えば、シート状の有機ＥＬ素子の表面の全体に接着剤を配置したものを第１の部材１２及び接着剤１６とし、有機ＥＬ素子を支持するガラス板を第２の部材１４として、上記した部材接合方法を実施して、有機ＥＬ素子とガラス板と接着剤により互いに接合することができる。有機ＥＬ素子は、ガラス板によって支持された状態で所要の工程に送られ、工程完了後に、ガラス板が有機ＥＬ素子から取り外される。
【００２８】
例えば有機ＥＬ表示装置の製造工程のように、第１の部材１２と第２の部材１４とを接着剤１６により互いに接合した後に、第１の部材１２と第２の部材１４とを互いに剥離する用途では、上記した部材接合方法は、第１表面１２ａと第２表面１４ａとを互いに押し付けるステップＥ〜Ｆの前に、第１表面１２ａ及び第２表面１４ａのいずれか一方に、第１表面１２ａ又は第２表面１４ａと接着剤１６との間に介在する剥離層を形成することができる。例えば、図１（ｈ）に示すように、前述したステップＡにおいて、接着剤１６を配置していない第２の部材１４の第２表面１４ａの全体に、剥離層３０を形成できる。
【００２９】
例えば、第２の部材１４が透明なガラス板であり、接着剤１６が光（紫外線等）硬化型接着剤である場合、剥離層３０として、光吸収剤及び熱分解性樹脂を含む光熱変換層を採用できる。この構成では、前述した部材接合方法によって接合された第１及び第２の部材１２、１４に対し、光熱変換層からなる剥離層３０にレーザー光等を照射すると、レーザー光等の放射エネルギーが光吸収剤によって吸収されて熱エネルギーに変換され、熱エネルギーが剥離層３０の温度を急激に上昇させて熱分解性樹脂を熱分解させる。熱分解によって発生したガスが剥離層３０内でボイド層を形成することにより、剥離層３０が２つに分断されて、第１及び第２の部材１２、１４が互いに分離される。
【００３０】
上記した部材接合方法を実施可能な部材接合装置１０の具体的構成を、図２を参照して説明する。図示の部材接合装置１０は、第１表面１２ａ及び第１表面１２ａの反対側の第１裏面１２ｂを有する第１の部材１２と、第２表面１４ａ及び第２表面１４ａの反対側の第２裏面１４ｂを有する第２の部材１４とを、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間に配置される接着剤１６により互いに接合するためのものである。
【００３１】
部材接合装置１０は、気密性を有する弾性シート１８と、弾性シート１８によって互いに分離された第１圧力区域２０及び第２圧力区域２２と、第１圧力区域２０を減圧する第１減圧部３２と、第２圧力区域２２を減圧する第２減圧部３４と、第２減圧部３４が減圧した第２圧力区域２２の圧力を、第１減圧部３２が減圧した第１圧力区域２０の圧力よりも増加させて、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間に差圧ΔＰ（図１）を生じさせる差圧生成部３６と、第１圧力区域２０に設けられ、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに向き合う第１位置及び第２位置のそれぞれに第１の部材１２及び第２の部材１４を配置できる部材配置部３８とを備えている。
【００３２】
図示構成では、部材接合装置１０は、弾性シート１８の表面１８ａ側及び裏面１８ｂ側にそれぞれ第１圧力区域２０と第２圧力区域２２とを画定する筐体４０をさらに備えている。筐体４０は、平板状の基部４２と、一端が開放された中空箱状の蓋部４４とを備え、例えば図示のように全体として略直方体の外形を有することができる。蓋部４４の開放端を基部４２に当接した状態で、複数のボルト４６を用いて蓋部４４を基部４２に固定することにより、第１及び第２圧力区域２０、２２を包囲する前述した固定壁２４が形成される。これにより、第１圧力区域２０及び第２圧力区域２２は、弾性シート１８（すなわち可動壁）と筐体４０（すなわち固定壁２４）とによって包囲された容積可変の室として形成される。基部４２と、基部４２に略平行に対向する蓋部４４の一部分とは、前述したシート支持壁２６と部材支持壁２８とを構成する。
【００３３】
弾性シート１８は、平面視で略矩形の外形を有し、その外縁領域１８ｃが、蓋部４４の一端と基部４２との間に挟持されて気密式に固定される。弾性シート１８は、弾性変形を生じていない初期状態で、基部４２（シート支持壁２６）に平坦に広げて置かれ、基部４２（シート支持壁２６）と蓋部４４の部材支持壁２８との双方に対し、略平行に配置される。そして弾性シート１８は、外縁領域１８ｃの内側の領域１８ｄが、弾性変形を生じながら第１及び第２圧力区域２０、２２の間で変位できるとともに、その変位範囲内のあらゆる位置で、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間の気体の流通を阻止する。
【００３４】
第１減圧部３２は、例えば、蓋部４４に設けた通気穴４８を介して第１圧力区域２０に連通する真空ポンプから構成できる。第２減圧部３４は、例えば、基部４２に設けた通気穴５０を介して第２圧力区域２２に連通する真空ポンプから構成できる。差圧生成部３６は、例えば、第２減圧部３４と基部４２の通気穴５０との間に設置される開放弁から構成できる。第１減圧部（真空ポンプ）３２、第２減圧部（真空ポンプ）３４及び差圧生成部（開放弁）３６は、互いに独立して作動できる。
【００３５】
図示構成では、部材配置部３８は、蓋部４４に設置される複数（図では４個）のピストン・シリンダ装置５２を備える。各ピストン・シリンダ装置５２は、第１圧力区域２０内で基部４２（シート支持壁２６）と蓋部４４の部材支持壁２８との双方に対し略平行に配置されるピストンロッド５４を備えている。各ピストンロッド５４は、第１圧力区域２０内に所定長さに渡って延長される作用位置と、作用位置から引き込まれる非作用位置との間で、直線的に往復移動できる。それらピストン・シリンダ装置５２は、それぞれのピストンロッド５４が、作用位置で基部４２（シート支持壁２６）からいずれも等距離に配置され、作用位置にあるそれらピストンロッド５４の上に、第２の部材１４を基部４２に対し略平行な姿勢に着脱自在に載置できるようになっている。
【００３６】
部材接合装置１０を用いて実施される部材接合方法（ステップＡ〜Ｇ）を、以下に説明する。
第１表面１２ａに接着剤１６を配置した第１の部材１２と、第２表面１４ａに接着剤１６を配置していない第２の部材１４とを用意する（ステップＡ）。部材接合装置１０は、第１及び第２圧力区域２０、２２の双方が大気開放された初期状態で、筐体４０の基部４２を重力方向下側に向けて静止面上に据え置かれる（ステップＢ）。初期状態で、弾性シート１８は、筐体４０の基部４２（シート支持壁２６）に裏面１８ｂが支持されている。
【００３７】
初期状態の部材接合装置１０において、部材配置部３８の複数のピストン・シリンダ装置５２を作動させて、それぞれのピストンロッド５４を作用位置に配置する。第１表面１２ａに接着剤１６を配置した第１の部材１２の第１裏面１２ｂを弾性シート１８の表面１８ａに接触させて、第１の部材１２を弾性シート１８の上に置く。また、第２の部材１４の第２表面１４ａを、作用位置にある複数のピストンロッド５４に接触させて、第２の部材１４をそれらピストンロッド５４の上に置く。このとき、例えば作業者が手作業で、第１の部材１２及び第２の部材１４を、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに正対する第１位置及び第２位置のそれぞれに配置する（ステップＣ）。この状態で、第１の部材１２の第１表面１２ａに配置された接着剤１６と、第２の部材１４の第２表面１４ａとは、適当な距離だけ互いに離隔している。また、第２の部材１４の第２裏面１４ｂは、筐体４０の蓋部４４の部材支持壁２８から適当な距離だけ離隔している。
【００３８】
次いで、第１減圧部（真空ポンプ）３２を作動させて、第１圧力区域２０を所定圧力Ｐ１まで減圧するとともに、第２減圧部（真空ポンプ）３４を作動させて、第２圧力区域２２を所定圧力Ｐ２まで減圧する（ステップＤ）。減圧した第１圧力区域２０内で、部材配置部３８の複数のピストン・シリンダ装置５２を作動させて、それぞれのピストンロッド５４を非作用位置に配置する。それにより、第２の部材１４を自重により第１の部材１２上の接着剤１６の上に落下させて、第１の部材１２と第２の部材１４とが接着剤１６を介して互いに重ね合わされ、かつ第２裏面１４ｂが部材支持壁２８から離隔した状態にする（ステップＥ）。
【００３９】
次いで、差圧生成部（開放弁）３６を作動させて第２圧力区域２２を大気開放し、第２圧力区域２２の圧力Ｐ２を第１圧力区域２０の圧力Ｐ１よりも増加させて、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間に差圧ΔＰを生じさせる。この差圧ΔＰにより、弾性シート１８を第１圧力区域２０側に弾性変位させながら、第１の部材１２及び第２の部材１４を接着剤１６と共に部材支持壁２８に向けて瞬時に移動させて、接着剤１６を挟持して重なり合った第１の部材１２及び第２の部材１４を部材支持壁２８に押し付け、それにより、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付ける（ステップＦ）。その後、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間に接着剤１６を挟持した第１の部材１２及び第２の部材１４を、第１圧力区域２０から取り出して、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間で接着剤１６を硬化させて、第１の部材１２と第２の部材１４とを互いに接合する（ステップＧ）。
【００４０】
上記した部材接合装置１０では、部材配置部３８として、第２の部材１４を支持する作用位置と第２の部材１４を支持しない非作用位置との間でそれぞれのピストンロッド５４を移動させる複数のピストン・シリンダ装置５２を採用している。部材配置部３８の構成はこれに限定されず、例えば、静電吸着、真空吸着、クランプによる把持等の、種々の適当な手段を採用することができる。
【００４１】
上記した部材接合方法では、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付ける際（ステップＥ及びＦ）に、減圧した第１圧力区域２０内で、第１の部材１２と第２の部材１４とを接着剤１６を介して互いに重ね合わせた後に、差圧ΔＰにより第１及び第２の部材１２、１４を一体的に移動させて、接着剤１６を挟持して重なり合った第１及び第２の部材１２、１４を部材支持壁２８に押し付けるようにしている。これに対し、差圧ΔＰを生成する前に第１の部材１２と第２の部材１４とを接着剤１６を介して互いに重ね合わせることなく、差圧ΔＰにより第１の部材１２のみを移動させて、予め第２裏面１４ｂが部材支持壁２８に背面支持された第２の部材１４に、接着剤１６を介して第１の部材１２を押し付けるようにすることもできる。
【００４２】
図３は、差圧ΔＰにより第１の部材１２のみを移動させる本発明の第２の実施形態による部材接合方法の主要ステップを示す。第２の実施形態による部材接合方法は、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付ける手法が異なる点を除いて、図１及び図２を参照して説明した部材接合方法と同様の構成を有する。したがって、対応するステップ及び構成要素には同一の参照符号を付して、その説明を適宜省略する。
【００４３】
ステップＡ（図３（ａ））：
第１の部材１２の第１表面１２ａの略全体に、未硬化の接着剤１６を所望厚みの層状に配置する。第２の部材１４の第２表面１４ａには接着剤１６を配置しない。
【００４４】
ステップＢ及びＣ（図３（ｂ））：
気密性を有する弾性シート１８によって互いに分離された第１圧力区域２０及び第２圧力区域２２を用意する。初期状態として、第１及び第２圧力区域２０、２２の双方を大気開放し、弾性シート１８の裏面１８ｂをシート支持壁２６に接触させる。第１圧力区域２０において、第１の部材１２の第１裏面１２ｂを弾性シート１８の表面１８ａに接触させて、第１の部材１２を弾性シート１８の上に置く。また、例えば真空吸着や静電吸着を用いて、第２の部材１４の第２裏面１４ｂを部材支持壁２８に接触させて、部材支持壁２８により第２の部材１４を背面支持する。このとき、第１の部材１２の第１表面１２ａに配置された接着剤１６と、第２の部材１４の第２表面１４ａとを、適当な距離だけ互いに離隔させて、第１及び第２の部材１２、１４を、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに正対する第１位置及び第２位置のそれぞれに配置する。
【００４５】
ステップＤ（図３（ｃ））：
第１圧力区域２０を所定圧力Ｐ１まで減圧するとともに、第２圧力区域２２を所定圧力Ｐ２まで減圧する。
【００４６】
ステップＥ及びＦ（図３（ｄ））：
第１及び第２圧力区域２０、２２の減圧の後、減圧した第２圧力区域２２の圧力Ｐ２を、減圧した第１圧力区域２０の圧力Ｐ１よりも増加させて圧力Ｐ３（Ｐ３＞Ｐ１）とし、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間に差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ３−Ｐ１）を生じさせる。差圧ΔＰの生成は、第１の部材１２と第２の部材１４とが接着剤１６を介して互いに重ならず、かつ第２の部材１４の第２裏面１４ｂが部材支持壁２８に接触した状態で行われる。生成した差圧ΔＰにより、弾性シート１８を第１圧力区域２０側に弾性変位させながら、第１の部材１２を接着剤１６と共に第２の部材１４に向けて瞬時に移動させて、接着剤１６を介して第１の部材１２を第２の部材１４に押し付け、それにより、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付ける。
【００４７】
ステップＧ（図３（ｅ））：
第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けた後、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間で接着剤１６を硬化させて、第１の部材１２と第２の部材１４とを互いに接合する。
【００４８】
上記した第２実施形態による部材接合方法によっても、第１実施形態による部材接合方法と同等の効果が奏される。
【００４９】
図４は、準備作業として、第１の部材１２の第１表面１２ａではなく第２の部材１４の第２表面１４ａに接着剤１６を配置した場合の、本発明の第３の実施形態による部材接合方法の主要ステップを示す。第３の実施形態による部材接合方法は、第２の部材１４の第２表面１４ａに接着剤１６を配置した点を除いて、図１及び図２を参照して説明した部材接合方法と同様の構成を有する。したがって、対応するステップ及び構成要素には同一の参照符号を付して、その説明を適宜省略する。
【００５０】
ステップＡ（図４（ａ））：
第２の部材１４の第２表面１４ａの略全体に、未硬化の接着剤１６を所望厚みの層状に配置する。第１の部材１２の第１表面１２ａには接着剤１６を配置しない。
【００５１】
ステップＢ及びＣ（図４（ｂ））：
気密性を有する弾性シート１８によって互いに分離された第１圧力区域２０及び第２圧力区域２２を用意する。初期状態として、第１及び第２圧力区域２０、２２の双方を大気開放し、弾性シート１８の裏面１８ｂをシート支持壁２６に接触させる。この構成では、シート支持壁２６が弾性シート１８の重力方向上側に配置されるように、固定壁２４の姿勢を設定する。第１圧力区域２０において、例えば真空吸着や静電吸着を用いて、第１の部材１２の第１裏面１２ｂを弾性シート１８の表面１８ａに接触させて、第１の部材１２を弾性シート１８に支持させる。また、第２の部材１４の第２裏面１４ｂを部材支持壁２８に接触させて、第２の部材１４を部材支持壁２８の上に置く。このとき、第２の部材１４の第２表面１４ａに配置された接着剤１６と、第１の部材１２の第１表面１２ａとを、適当な距離だけ互いに離隔させて、第１及び第２の部材１２、１４を、第１表面１２ａと第２表面１４ａとが互いに正対する第１位置及び第２位置のそれぞれに配置する。
【００５２】
ステップＤ（図４（ｃ））：
第１圧力区域２０を所定圧力Ｐ１まで減圧するとともに、第２圧力区域２２を所定圧力Ｐ２まで減圧する。
【００５３】
ステップＥ及びＦ（図４（ｄ））：
第１及び第２圧力区域２０、２２の減圧の後、減圧した第２圧力区域２２の圧力Ｐ２を、減圧した第１圧力区域２０の圧力Ｐ１よりも増加させて圧力Ｐ３（Ｐ３＞Ｐ１）とし、第１圧力区域２０と第２圧力区域２２との間に差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ３−Ｐ１）を生じさせる。差圧ΔＰの生成は、第１の部材１２と第２の部材１４とが接着剤１６を介して互いに重ならず、かつ第２の部材１４の第２裏面１４ｂが部材支持壁２８に接触した状態で行われる。生成した差圧ΔＰにより、弾性シート１８を第１圧力区域２０側に弾性変位させながら、第１の部材１２を第２の部材１４に向けて瞬時に移動させて、接着剤１６を介して第１の部材１２を第２の部材１４に押し付け、それにより、第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付ける。
【００５４】
ステップＧ（図４（ｅ））：
第１の部材１２の第１表面１２ａと第２の部材１４の第２表面１４ａとを接着剤１６を介して互いに押し付けた後、第１表面１２ａと第２表面１４ａとの間で接着剤１６を硬化させて、第１の部材１２と第２の部材１４とを互いに接合する。
【００５５】
上記した第３実施形態による部材接合方法によっても、第１実施形態による部材接合方法と同等の効果が奏される。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 部材接合装置
１２ 第１の部材
１４ 第２の部材
１６ 接着剤
１８ 弾性シート
２０ 第１圧力区域
２２ 第２圧力区域
２６ シート支持壁
２８ 部材支持壁
３０ 剥離層
３２ 第１減圧部（真空ポンプ）
３４ 第２減圧部（真空ポンプ）
３６ 差圧生成部（開放弁）
３８ 部材配置部
４０ 筐体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面及び該第１表面の反対側の第１裏面を有する第１の部材と、第２表面及び該第２表面の反対側の第２裏面を有する第２の部材とを、該第１表面と該第２表面との間に配置される接着剤により互いに接合する部材接合方法において、
気密性を有する弾性シートによって互いに分離された第１圧力区域及び第２圧力区域を用意するステップと、
前記第１の部材の前記第１表面及び前記第２の部材の前記第２表面の少なくとも一方に、前記接着剤を配置するステップと、
前記第１圧力区域において、前記第１の部材の前記第１裏面を前記弾性シートに接触させた状態で、前記第１の部材及び前記第２の部材を、前記第１表面と前記第２表面とが互いに向き合う第１位置及び第２位置のそれぞれに配置するステップと、
前記接着剤が、前記第１表面と前記第２表面とのいずれか一方のみに接触している状態で、前記第１圧力区域を減圧するとともに、前記第２圧力区域を減圧するステップと、
減圧した前記第２圧力区域の圧力を、減圧した前記第１圧力区域の圧力よりも増加させて、前記第１圧力区域と前記第２圧力区域との差圧により、前記第１の部材の前記第１裏面に接触した前記弾性シートを弾性変形させて前記第１の部材を移動させるとともに、該差圧に抗して前記第２の部材の前記第２裏面を支持しながら、前記第１の部材の前記第１表面と前記第２の部材の前記第２表面とを前記接着剤を介して互いに押し付けるステップと、
前記第１表面と前記第２表面との間で前記接着剤を硬化させるステップと、
を含む部材接合方法。
【請求項２】
前記第１圧力区域に、前記第２の部材の前記第２裏面を前記差圧に抗して支持できる部材支持壁を配置するステップをさらに含み、
前記第１表面と前記第２表面とを互いに押し付けるステップは、前記第１の部材と前記第２の部材とが前記接着剤を介して互いに重ね合わされ、かつ前記第２裏面が前記部材支持壁から離隔した状態で、前記差圧を生成するステップと、生成した前記差圧により、前記弾性シートを弾性変形させながら、前記第１の部材及び前記第２の部材を前記部材支持壁に向けて移動させて、前記接着剤を挟持して重なり合った前記第１の部材及び前記第２の部材を前記部材支持壁に押し付けるステップとを含む、
請求項１に記載の部材接合方法。
【請求項３】
前記第１圧力区域に、前記第２の部材の前記第２裏面を前記差圧に抗して支持できる部材支持壁を配置するステップをさらに含み、
前記第１表面と前記第２表面とを互いに押し付けるステップは、前記第１の部材と前記第２の部材とが前記接着剤を介して互いに重ならず、かつ前記第２裏面が前記部材支持壁に接触した状態で、前記差圧を生成するステップと、生成した前記差圧により、前記弾性シートを弾性変形させながら前記第１の部材を前記第２の部材に向けて移動させて、前記第１の部材を前記接着剤を介して前記第２の部材に押し付けるステップとを含む、
請求項１に記載の部材接合方法。
【請求項４】
前記第２圧力区域に、前記弾性シートを支持できるシート支持壁を配置するステップをさらに含み、
前記第１の部材を前記第１位置に配置するステップは、前記シート支持壁に裏面が支持された前記弾性シートの表面に前記第１裏面を接触させるステップを含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の部材接合方法。
【請求項５】
前記第１表面と前記第２表面とを互いに押し付けるステップの前に、前記第１表面及び前記第２表面のいずれか一方に、前記第１表面又は前記第２表面と前記接着剤との間に介在する剥離層を形成するステップをさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の部材接合方法。
【請求項６】
第１表面及び該第１表面の反対側の第１裏面を有する第１の部材と、第２表面及び該第２表面の反対側の第２裏面を有する第２の部材とを、該第１表面と該第２表面との間に配置される接着剤により互いに接合する部材接合装置において、
気密性を有する弾性シートと、
前記弾性シートによって互いに分離された第１圧力区域及び第２圧力区域と、
前記第１圧力区域を減圧する第１減圧部と、
前記第２圧力区域を減圧する第２減圧部と、
前記第２減圧部が減圧した前記第２圧力区域の圧力を、前記第１減圧部が減圧した前記第１圧力区域の圧力よりも増加させて、前記第１圧力区域と前記第２圧力区域との間に差圧を生じさせる差圧生成部と、
前記第１圧力区域に設けられ、前記第１表面と前記第２表面とが互いに向き合う第１位置及び第２位置のそれぞれに前記第１の部材及び前記第２の部材を配置できる部材配置部と、
を具備する部材接合装置。
【請求項７】
前記弾性シートの表面側と裏面側とにそれぞれ前記第１圧力区域と前記第２圧力区域とを画定する筐体をさらに具備する、請求項６に記載の部材接合装置。
【請求項１】
第１表面及び該第１表面の反対側の第１裏面を有する第１の部材と、第２表面及び該第２表面の反対側の第２裏面を有する第２の部材とを、該第１表面と該第２表面との間に配置される接着剤により互いに接合する部材接合方法において、
気密性を有する弾性シートによって互いに分離された第１圧力区域及び第２圧力区域を用意するステップと、
前記第１の部材の前記第１表面及び前記第２の部材の前記第２表面の少なくとも一方に、前記接着剤を配置するステップと、
前記第１圧力区域において、前記第１の部材の前記第１裏面を前記弾性シートに接触させた状態で、前記第１の部材及び前記第２の部材を、前記第１表面と前記第２表面とが互いに向き合う第１位置及び第２位置のそれぞれに配置するステップと、
前記接着剤が、前記第１表面と前記第２表面とのいずれか一方のみに接触している状態で、前記第１圧力区域を減圧するとともに、前記第２圧力区域を減圧するステップと、
減圧した前記第２圧力区域の圧力を、減圧した前記第１圧力区域の圧力よりも増加させて、前記第１圧力区域と前記第２圧力区域との差圧により、前記第１の部材の前記第１裏面に接触した前記弾性シートを弾性変形させて前記第１の部材を移動させるとともに、該差圧に抗して前記第２の部材の前記第２裏面を支持しながら、前記第１の部材の前記第１表面と前記第２の部材の前記第２表面とを前記接着剤を介して互いに押し付けるステップと、
前記第１表面と前記第２表面との間で前記接着剤を硬化させるステップと、
を含む部材接合方法。
【請求項２】
前記第１圧力区域に、前記第２の部材の前記第２裏面を前記差圧に抗して支持できる部材支持壁を配置するステップをさらに含み、
前記第１表面と前記第２表面とを互いに押し付けるステップは、前記第１の部材と前記第２の部材とが前記接着剤を介して互いに重ね合わされ、かつ前記第２裏面が前記部材支持壁から離隔した状態で、前記差圧を生成するステップと、生成した前記差圧により、前記弾性シートを弾性変形させながら、前記第１の部材及び前記第２の部材を前記部材支持壁に向けて移動させて、前記接着剤を挟持して重なり合った前記第１の部材及び前記第２の部材を前記部材支持壁に押し付けるステップとを含む、
請求項１に記載の部材接合方法。
【請求項３】
前記第１圧力区域に、前記第２の部材の前記第２裏面を前記差圧に抗して支持できる部材支持壁を配置するステップをさらに含み、
前記第１表面と前記第２表面とを互いに押し付けるステップは、前記第１の部材と前記第２の部材とが前記接着剤を介して互いに重ならず、かつ前記第２裏面が前記部材支持壁に接触した状態で、前記差圧を生成するステップと、生成した前記差圧により、前記弾性シートを弾性変形させながら前記第１の部材を前記第２の部材に向けて移動させて、前記第１の部材を前記接着剤を介して前記第２の部材に押し付けるステップとを含む、
請求項１に記載の部材接合方法。
【請求項４】
前記第２圧力区域に、前記弾性シートを支持できるシート支持壁を配置するステップをさらに含み、
前記第１の部材を前記第１位置に配置するステップは、前記シート支持壁に裏面が支持された前記弾性シートの表面に前記第１裏面を接触させるステップを含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の部材接合方法。
【請求項５】
前記第１表面と前記第２表面とを互いに押し付けるステップの前に、前記第１表面及び前記第２表面のいずれか一方に、前記第１表面又は前記第２表面と前記接着剤との間に介在する剥離層を形成するステップをさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の部材接合方法。
【請求項６】
第１表面及び該第１表面の反対側の第１裏面を有する第１の部材と、第２表面及び該第２表面の反対側の第２裏面を有する第２の部材とを、該第１表面と該第２表面との間に配置される接着剤により互いに接合する部材接合装置において、
気密性を有する弾性シートと、
前記弾性シートによって互いに分離された第１圧力区域及び第２圧力区域と、
前記第１圧力区域を減圧する第１減圧部と、
前記第２圧力区域を減圧する第２減圧部と、
前記第２減圧部が減圧した前記第２圧力区域の圧力を、前記第１減圧部が減圧した前記第１圧力区域の圧力よりも増加させて、前記第１圧力区域と前記第２圧力区域との間に差圧を生じさせる差圧生成部と、
前記第１圧力区域に設けられ、前記第１表面と前記第２表面とが互いに向き合う第１位置及び第２位置のそれぞれに前記第１の部材及び前記第２の部材を配置できる部材配置部と、
を具備する部材接合装置。
【請求項７】
前記弾性シートの表面側と裏面側とにそれぞれ前記第１圧力区域と前記第２圧力区域とを画定する筐体をさらに具備する、請求項６に記載の部材接合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１８８８（Ｐ２０１３−１８８８Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３７５０２（Ｐ２０１１−１３７５０２）
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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