JP5451432B2

JP5451432B2 - ワーク貼合装置

Info

Publication number: JP5451432B2
Application number: JP2010020858A
Authority: JP
Inventors: 大介薦田
Original assignee: CLIMB PRODUCTS CO.,LTD.
Current assignee: CLIMB PRODUCTS CO.,LTD.
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-02-02
Also published as: JP2011158737A

Description

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。

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。

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。

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。

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。

特開２００２−４０３９８号公報（段落番号００４２、図２）特開２００９−５８７８３号公報（段落番号００７７、図１−２）特開２００１−２５５５４０号公報（段落番号００１５、図３）特開平０４−１４７２１７号公報（第３頁、右上欄第１８行、図５）

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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Ｗ１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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。ワーク貼合装置の概略構造を示す縦断側面図である。チャンバー蓋体の貼合面を示す平面図である。チャンバー蓋体を開放した状態の縦断側面図である。真空チャンバーを閉鎖した状態の縦断側面図である。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。ワークの１次貼合状態を概念的に示す断面図である。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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

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。
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（Ｗ１）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。
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。
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（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してある請求項２または３に記載の貼合装置。