JP5996566B2 - ワーク用チャック装置及びワーク貼り合わせ機並びにワーク貼り合わせ方法 - Google Patents
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Description
特に上側基板は、下側が素子面になるので、上側の面を搬送ロボットのアームで真空吸着して搬送され、このアームに干渉しない位置で下降した上側リフトピンにより上側基板を真空吸着している。アームの真空吸着が解除されてアームが退避した後は、上側リフトピンが上昇し、真空吸着機構が動作して、上側基板を上側基板保持具に真空吸着している。
さらに基板の受け渡し後は、上側基板保持具と下側基板保持具が接近移動して、両者間の真空容器内を真空状態にしてから、上側基板と下側基板を重ね合わせて、両者間のシール材を仮止めし、真空容器内が大気圧になってから、貼り合わされた上側基板及び下側基板をリフトピンにより搬送ロボットのアームに受け渡して、真空容器から搬出している。
これが原因で、上側基板保持具の保持ヘッドにおける平滑なチャック面に沿って上側基板を平行に配置することが困難となり、上側基板を上側基板保持具の平滑なチャック面へ受け渡す際に、確実な保持ができないという問題があった。このような基板を受け渡す際に生じる部分歪みが、最終的に貼り合せを行った後で基板の残留歪みとなって、貼り合せ精度に影響を及ぼすことがある。
詳しく説明すると、近年LCDなどでは、基板が大型化・薄型化する傾向にあり、一般的にG8.5(2200×2500mm)サイズの液晶用ガラス基板で厚みが0.2mm、G11(3000×3320mm)サイズ液晶用ガラス基板で厚みが0.5mmとなって、非常に撓み変形し易くなっている。また4k×2kパネルや、高精細パネル及び多視野の3D技術など、パネルに対して高精細なものが求められ、TFT基板とカラーフィルター基板との位置合わせ誤差は2μm台以下の精度が、パネル面全体に対して求められている。
一方、貼り合せ装置の位置合わせを行う基準のマーク位置と、そのマーク位置を確認するカメラは、基板の全面で行うわけではなく、一般的にG8.5サイズの液晶用ガラス基板であっても、その端部位置において4か所から8か所程度のアライメントを行っている。
そのため、ガラス基板の中心位置に部分歪みが残留していると、カメラでマーク合せを行う端部位置では、非常に位置ズレが少ないものの、ガラス基板の中心位置では端部位置に比べて基板同士に相対的な位置ズレが大きくなり、G8.5サイズの液晶用ガラス基板の位置合わせ誤差を2μm台以下の精度にすることは非常に困難であった。
したがって、ワークW1に残留した部分歪みを除去して受け取り且つワークW1の粘着保持に切り換えて減圧雰囲気DPで位置ズレ不能に搬送することができる。
その結果、部分歪みを残留したまま上側基板が上側基板保持具に受け渡されてしまう従来のものに比べ、ワークW1がLCDなどのガラス基板のように大型化しても自重による部分歪みの影響を解消して、所定位置にワークW1を保持しながら搬送できるため、位置精度の向上が図れる。
本発明の実施形態に係るワーク用チャック装置Aは、図1〜図10に示すように、大気雰囲気APから所定真空度の減圧雰囲気DPに亘り、LCDのガラス基板などからなる板状のワークW1を着脱自在に接触保持して搬送するものである。例えば、搬送ロボットなどの受け渡し部材(図示しない)により、大気雰囲気APの変圧室C内に搬入されたワークW1を非接触(浮いた状態)で受け取り、減圧された変圧室C内、すなわち減圧雰囲気DPでワークW1を接触(粘着)保持する、ワーク貼り合わせ機Bなどに組み込まれる着脱可能な保持機構である。
詳しく説明すると、本発明の実施形態に係るワーク用チャック装置Aは、ワークW1と対向するチャック面1aを有するチャック本体1と、チャック面1aからワークW1が浮くように非接触で保持する非接触保持手段2と、ワークW1を着脱自在に粘着保持する粘着保持手段3と、少なくとも非接触保持手段2及び粘着保持手段3をそれぞれ作動制御する制御部4と、を主要な構成要素として備えている。
チャック本体1の外側には、保持部材11が連設され、保持部材11によってZ方向(上下方向)に往復動自在に支持している。図示される例では、保持部材11の保持面11aがチャック面1aと同一平面状に配置されるように連設している。
また、その他の例として図示しないが、保持部材11の保持面11aをチャック面1aよりも凹状に配置することにより、チャック面1aにワークW1の表面が接触した時に、保持部材11の保持面11aがワークW1の表面と非接触となるように配置することも可能である。
保持部材11は、後述する制御部4で作動制御されるアクチュエータなどの昇降駆動部12と連係して、チャック本体1をZ方向へ往復動させるように構成することも可能である。
さらに、保持部材11には、ワークW1のサイズに対応して、図1及び図2,図5及び図6,図9及び図10に示されるように、単数のチャック本体1が設置される。またそれ以外に、図3及び図4,図7及び図8に示されるように、複数のチャック本体1がそれぞれXY方向(左右方向)へ所定間隔毎に設置することも可能である。
浮揚部2aは、気体の噴出、超音波、静電吸着力などを用いて、チャック本体1のチャック面1aとワークW1の対向空間に、チャック面1a側からワークW1側に向かう離隔圧力P1と、これと逆にワークW1側からチャック面1a側に向かう接近圧力P2とをそれぞれ同時に発生させている。これら離隔圧力P1及び接近圧力P2をバランスさせることにより、チャック面1aとワークW1の間にZ方向へ空気膜2bが形成されて、チャック面1aからワークW1が浮いた状態を維持するように構成されている。
浮揚部2aとしてチャック本体1の内部には、チャック面1aに向けて通気路2cが形成され、通気路2cと連続するようにポンプや圧縮機などの吸排気源(図示しない)を配管接続している。
さらに、非接触保持手段2は、ワークW1を吸引するための吸気部2dを有することが好ましい。
浮揚部2aの具体例として、図5及び図6に示される例の場合には、多孔質部材2gからの気体の噴出により離隔圧力P1を発生させると同時に、多孔質部材2gに設けられた吸気部2dからの気体吸引により接近圧力P2を発生させている。
浮揚部2aの具体例として、図9及び図10に示される例の場合には、超音波により離隔圧力P1を発生させると同時に、チャック面1aに設けられた吸気部2dからの気体吸引により接近圧力P2を発生させている。
また、その他の例として図示しないが、浮揚部2aとして、超音波や静電吸着力などを用いて離隔圧力P1を発生させたり、気体の吸引以外の手法で接近圧力P2を発生させたりして、チャック面1aからワークW1が浮いた状態を維持することも可能である。
粘着部3aは、その全体又は一部が例えばフッ素ゴムやエラストマー、ブチルゴム、感光性樹脂、アクリル系やシリコン系などの粘着材料でシート状に形成される粘着シートであり、弾性のある面状に形成された粘着面を有している。
粘着部3aの粘着面は、連動部材3bの先端にワークW1と対向するように取り付けられている。連動部材3bは、チャック本体1に対してZ方向へ往復動自在に支持され、後述する制御部4で作動制御されるアクチュエータなどの粘着用駆動部31と連係して、粘着部3aの粘着面をワークW1の表面に接触させることにより、ワークW1が着脱自在に粘着保持されるように構成している。
さらに、粘着部3aの粘着面は、図示例のように、例えばエンボス加工などで凹凸状に形成されて全体的に弾性変形し易くすることにより、ワークW1の表面に対して容易に粘り付くように構成することが好ましい。
粘着部3aの連動部材3bの作動例としては、連動部材3bの基端に粘着用駆動部31と連係する従動部材32が連設され、従動部材32とチャック本体1の間にベローズなどの弾性体3cを設けることにより、粘着部3aの粘着面が常にワークW1の表面から離れる方向(上方向)へ付勢されている。さらに、これと同時に、接近圧力P2を駆動させた時において、チャック本体1の内部空間から外部へ真空漏れすることも防止している。粘着用駆動部31の作動で従動部材32及び連動部材3bを介して粘着部3aの粘着面を逆方向(下方向)へ押圧した時のみ、粘着部3aの粘着面がワークW1の表面に向けて接近移動するように構成されている。
つまり、図示例では、粘着部3aによってワークW1を着脱自在に吊持する場合を示している。
また、その他の例として図示しないが、粘着部3aの粘着面が常にワークW1の表面に向けて接近する方向(下方向)へ付勢するように弾性体3cを設けたり、弾性体3cに代えて粘着用駆動部31により粘着部3aの粘着面を接近移動及び離隔移動させたり変更することも可能である。
制御部4となるコントローラーは、その制御回路(図示しない)に予め設定されたプログラムに従って、予め設定されたタイミングで順次それぞれ作動制御している。
詳しく説明すると、制御部4は、例えば図2(a)などに示されるように、搬送ロボットなどの受け渡し部材で変圧室C内などに搬入されたワークW1を、大気雰囲気APにおいて非接触保持手段2の浮揚部2aにより、チャック面1aなどから浮くように非接触で受け取るように制御している。
その後の大気雰囲気APから減圧雰囲気DPに切り替わる前の時点では、図2(b)などに示されるように、粘着保持手段3の粘着部3aをワークW1に向けチャック面1aなどと同一平面上となるように接近移動させ、粘着部3aの粘着面がワークW1の表面に当接してチャック面1aにワークW1を粘着保持するように制御している。
制御部4による吸気部2dの制御例として、図1及び図2に示される例の場合には、大気雰囲気APで粘着部3aがワークW1に向け接近移動するのと略同時か、又は粘着部3aの接近移動後に、通気路2cの先端の通気口からチャック本体1の内部空間から空気を吸引して、ワークW1が粘着部3aに向け引き寄せられるように作動制御している。
制御部4による吸気部2dの制御例として、図5及び図6に示される例の場合には、大気雰囲気APで粘着部3aがワークW1に向け接近移動するのと略同時又は粘着部3aの接近移動後に、多孔質部材2gの吸気部2dからの空気吸引量を、相対的に多孔質部材2gからの気体噴出量によりも増やすことで、ワークW1が粘着部3aに向け引き寄せられるように作動制御している。
制御部4による吸気部2dの制御例として、図9及び図10に示される例の場合には、大気雰囲気APで粘着部3aがワークW1に向け接近移動するのと略同時又は粘着部3aの接近移動後に、チャック面1aの吸気部2dから空気吸引量を増やすか、或いは超音波による離隔圧力P1を減少させて、ワークW1が粘着部3aに向け引き寄せられるように作動制御している。
その後の減圧前又は減圧中において、制御部4で粘着保持手段3の粘着部3aをワークW1に向け接近移動させて当接する。それにより、チャック本体1のチャック面1aにワークW1が平滑状態のまま粘着保持されて、その後に減圧雰囲気DPになっても、ワークW1が平滑状態のまま保持されて位置ズレしない。
したがって、浮揚部2aによる非接触保持でワークW1に残留した部分歪みを除去して受け取り且つ粘着部3aによるワークW1の粘着保持に切り換えて減圧雰囲気DPで位置ズレ不能に搬送することができる。
その結果、ワークW1がLCDなどのガラス基板のように大型化しても自重による部分歪みの影響を解消して、所定位置にワークW1を保持しながら搬送できるため、位置精度の向上が図れる。
したがって、浮揚部2aによるワークW1の非接触保持から粘着部3aによるワークW1の粘着保持へ確実に切り換えることができる。
その結果、ワークW1の粘着保持ミスを防止できて作動の安定性向上が図れる。
詳しく説明すると、本発明の実施形態に係るワーク貼り合わせ機Bは、対向する一対の第一保持面11a又は第二保持面21aのいずれか一方か若しくは両方に複数のワーク用チャック装置Aがそれぞれ所定間隔毎に設置される第一保持部材11及び第二保持部材21と、第一保持部材11又は第二保持部材21のいずれか一方か若しくは両方を相対的に接近移動させる昇降駆動部12と、第一保持面11a又は第二保持面21aのいずれか一方か若しくは両方に設置されるワーク用チャック装置Aのすべて及び昇降駆動部12をそれぞれ作動制御する制御部40と、を主要な構成要素として備えている。
さらに、第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方には、予め接着剤W3が塗布され、第一ワークW1と第二ワークW2を接着剤W3がZ方向(上下方向)へ挟まれるように重ね合わせることで、接着剤W3を介して第一ワークW1と第二ワークW2が貼り合わされるように構成している。
第一保持部材11の第一保持面11a又は第二保持部材21の第二保持面21aのいずれか一方か、若しくは第一保持部材11の第一保持面11a及び第二保持部材21の第二保持面21aの両方には、複数のワーク用チャック装置AがそれぞれXY方向へ所定間隔毎に設置されることで、搬送ロボットなどの受け渡し部材で変圧室C内に搬入された第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方又は第一ワークW1及び第二ワークW2の両方を保持している。
第一保持部材11の第一保持面11aに設置した複数のワーク用チャック装置Aは、後述する制御部40によりそれぞれ同期するように作動制御されている。
制御部40で複数の非接触保持手段2の浮揚部2aを同時に作動させることにより、搬送ロボットなどの受け渡し部材で搬入した第一ワークW1が、チャック本体1のチャック面1a及び第一保持面11aから浮いたように非接触で受け取って着脱自在に吊持される。
制御部40で複数の粘着保持手段3の粘着部3aを同時に第一ワークW1へ向け接近移動してそれぞれ当接させることにより、第一ワークW1に粘着してXY方向へ移動不能に吊持される。
図示される例では、第一保持部材11の第一保持面11aが、複数のワーク用チャック装置Aにおいてチャック本体1のチャック面1aとそれぞれ同一平面状に配置されるように設置している。
また、その他の例として図示しないが、第一保持部材11の第一保持面11aをチャック面1aよりも凹ませて凹状に設置することにより、チャック面1aに第一ワークW1の表面が接触した時に、第一保持部材11の第一保持面11aがワークW1の表面と非接触となるように配置することも可能である。
この場合も第二保持面21aに設置した複数のワーク用チャック装置Aは、後述する制御部40によりそれぞれ同期するように作動制御される。
制御部40で複数の非接触保持手段2の浮揚部2aを同時に作動させることにより、搬送ロボットなどの受け渡し部材で搬入した第二ワークW2が、チャック本体1のチャック面1a及び第二保持面21aから浮いたように非接触で受け取って着脱自在に浮上保持される。
制御部40で複数の粘着保持手段3の粘着部3aを同時に第二ワークW2へ向け接近移動してそれぞれ当接させることにより、第二ワークW2に粘着してXY方向へ移動不能に保持される。
また、その他の例として第二保持部材21の第二保持面21aには、粘着保持手段3が無いワーク用チャック装置Aを設置したり、第二ワークW2を真空吸引して保持するための吸着保持手段を設置したり、第二ワークW2を静電吸引して保持するための静電保持手段を設置したり変更することも可能である。
昇降駆動部12の具体例として、図3(a)(b)及び図4(a)〜(c)に示される例の場合には、第一保持部材11のみを昇降駆動部12と連係させて、第一保持部材11側を第二保持部材21側に向けてZ方向へ相対的に接近移動させている。
また、その他の例として図示しないが、第二保持部材21のみを昇降駆動部12と連係させて、第二保持部材21側を第一保持部材11側に向けZ方向へ相対的に接近移動したり、第一保持部材11及び第二保持部材21をそれぞれ昇降駆動部12と連係させて、第一保持部材11側と第二保持部材21側を同時にZ方向へ相対的に接近移動したり変更することも可能である。
制御部40となるコントローラーは、その制御回路(図示しない)に予め設定されたプログラムに従って、予め設定されたタイミングで順次それぞれ作動制御している。
詳しく説明すると、制御部40は、例えば図4(a)などに示されるように、搬送ロボットなどの受け渡し部材で大気雰囲気APの変圧室C内などに搬入された第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方を、すべてのワーク用チャック装置Aにおける非接触保持手段2の浮揚部2aにより、チャック本体1のチャック面1aなどから浮くように非接触で保持するように制御している。
その後に、変圧室C内が減圧雰囲気DPに切り替わる前の時点では、図4(b)などに示されるように、すべてのワーク用チャック装置Aにおける粘着保持手段3の粘着部3aを、第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方に向けチャック面1aなどと同一平面上となるように接近移動させ、粘着部3aの粘着面がワークW1の表面に当接して、チャック本体1のチャック面1aなどに第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方を粘着保持するように制御している。
さらに、制御部40は、図4(c)などに示されるように、第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方に向かう粘着部3aの接近移動と連動して、吸気部2dを作動させるように制御することが好ましい。すなわち、大気雰囲気APにおいて、粘着部3aが第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方に向け接近移動した状況において、通気路2cの先端の通気口からチャック本体1の内部空間から空気を吸引して、第一ワークW1や第二ワークW2が粘着部3aに向け引き寄せられるように制御することも可能である。
なお、その後のタイミングにおいて、第一保持部材11又は第二保持部材21のいずれか一方を他方に対してXYθ方向に調整移動することで、第一ワークW1と第二ワークW2の位置合わせ(アライメント)を行うことが好ましい。
その後に、減圧雰囲気DPに切り替わった変圧室C内では、昇降駆動部12により第一保持部材11又は第二保持部材21のいずれか一方を他方に向けてZ方向へ相対的に接近移動させるか、若しくは第一保持部材11及び第二保持部材21の両方を互いにZ方向へ相対的に接近移動させて、第一ワークW1と第二ワークW2を接着剤W3がZ方向へ挟まれるように重ね合わせるように制御している。
本発明の実施形態に係るワーク貼り合わせ方法は、大気雰囲気APの変圧室C内において第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方を非接触で受け取る非接触保持工程と、その後の変圧室C内の減圧前又は減圧中において第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方を粘着保持する粘着保持工程と、減圧雰囲気DPの変圧室C内において第一ワークW1及び第二ワークW2を重ね合わせる合着工程と、を主要な工程として含んでいる。
非接触保持工程では、搬送ロボットなどの受け渡し部材により変圧室Cに搬入された第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方を、第一保持部材11又は第二保持部材21のいずれか一方か若しくは両方に設置されるワーク用チャック装置Aにおける非接触保持手段2の浮揚部2aにより、チャック本体1のチャック面1aなどから浮くように非接触で保持している。
粘着保持工程では、ワーク用チャック装置Aにおける粘着保持手段3の粘着部3aを、第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方に向けチャック面1aなどと同一平面上となるように接近移動させ、粘着部3aの粘着面がワークW1の表面又は第二ワークW2の表面か、若しくは両方の表面に当接して、チャック本体1のチャック面1aなどに第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方を粘着保持している。
合着工程では、昇降駆動部12により第一保持部材11又は第二保持部材21のいずれか一方を他方に向けてZ方向へ相対的に接近移動させるか、若しくは第一保持部材11及び第二保持部材21の両方を互いにZ方向へ相対的に接近移動させて、第一ワークW1と第二ワークW2を接着剤W3がZ方向へ挟まれるように重ね合わせている。
その後の変圧室C内の減圧前又は減圧中において、ワーク用チャック装置Aの粘着部3aを第一ワークW1又は第二ワークW2の一方若しくは両方に向け接近移動させて当接することにより、チャック面1aに第一ワークW1や第二ワークW2が全体的に平滑状態のまま粘着保持される。
その後の減圧雰囲気DPの変圧室C内において、制御部40で昇降駆動部12が第一保持部材11又は第二保持部材21の一方若しくは両方を相対的に接近移動させることにより、第一ワークW1と第二ワークW2が平滑状態のまま搬送されて位置ズレせずに重ね合わされる。
したがって、浮揚部2aによる非接触保持で第一ワークW1や第二ワークW2に残留した部分歪みを除去して受け取り且つ粘着部3aによる第一ワークW1や第二ワークW2の粘着保持に切り換えて減圧雰囲気DPで位置ズレ不能に搬送して第一ワークW1と第二ワークW2を貼り合わせることができる。
その結果、第一ワークW1及び第二ワークW2の貼り合せ精度を向上させることができて、G8.5サイズの液晶用ガラス基板の位置合わせ誤差を2μm台以下の精度にすることが可能になる。
さらに、搬送ロボットなどの受け渡し部材から搬入した第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方が、第一保持部材11の第一保持面11a又は第二保持部材21の第二保持面21aのいずれか一方か若しくは両方に対して、非接触状態を継続したまま受け渡されるため、受け渡し時において第一ワークW1や第二ワークW2と接触して離れる際に生じる剥離帯電を抑制できる。
その結果、アーク放電による貼合デバイスの破壊や回路の断線だけでなく、静電気によるその特性変化を防止できる。
この実施例1は、図1(a)(b)及び図2(a)〜(c)に示すワーク用チャック装置Aにおいて、制御部4が、吸気部2dによる吸引でワークW1が粘着部3aに当接するように吸気部2dを所定時間作動した後に、浮揚部2aを作動停止させるように制御している。
すなわち、図2(c)に示されるように、大気雰囲気AP及び減圧雰囲気DPにおいて、粘着部3aがワークW1に当接した後は、浮揚部2aによるワークW1の非接触保持を解除するように制御している。
さらに、このワーク用チャック装置Aを組み込んだ図3(a)(b)及び図4(a)〜(c)に示すワーク貼り合わせ機Bは、制御部40が、吸気部2dによる吸引で第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方が粘着部3aに当接するように吸気部2dを所定時間作動した後に、非接触保持手段2の浮揚部2aを作動停止させるように制御している。
すなわち、図4(c)に示されるように、大気雰囲気AP及び減圧雰囲気DPにおいて、粘着部3aが第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方に当接した後は、浮揚部2aによる第一ワークW1や第二ワークW2の非接触保持を解除するように制御している。
図1(a)(b)及び図2(a)〜(c)に示される例では、チャック本体1が円筒状に形成され、その内部中央に通気路2cと粘着部3aの連動部材3bが一体形成された管体をZ方向へ往復動自在に支持するとともに、通気路2cの先端からチャック面1aへ向け周方向全周に亘って通気口を開設し、吸排気源の作動で通気路2cに供給された送気2eを該通気口からチャック面1aとワークW1の間に向けて気体をXY方向へ噴出している。
また、その他の例として図示しないが、ワーク用チャック装置Aとして、図示例以外の構造のベルヌーイチャックを用いたり、ベルヌーイチャックに代えて、多孔質部材などの異なる構造の気体噴出や超音波や静電吸着力などを用いることで、チャック面1aとワークW1の間に空気膜2bを形成して、チャック面1aからワークW1が浮いた状態を維持したり変更することも可能である。
したがって、ワークW1の粘着保持を補強して減圧雰囲気DPの搬送に伴い振動が発生してもワークW1の剥離を防止することができる。
その結果、減圧雰囲気DPで安定したワークW1の搬送を行うことができるという利点がある。
また、吸気部2dによるワークW1の吸引保持後は、浮揚部2aの作動エネルギーが不能となるため、装置全体の稼働エネルギーを省力化できてコンパクト化が図れるという利点がある。
特に、ワーク用チャック装置Aが、浮揚部2aによる非接触保持時に大量の気体噴出を必要とするベルヌーイチャックの場合に有効である。
したがって、第一ワークW1や第二ワークW2の粘着保持を補強して減圧雰囲気DPの移動に伴い振動が発生しても第一ワークW1や第二ワークW2の剥離を防止することができる。
その結果、減圧雰囲気DPで安定した第一ワークW1と第二ワークW2の貼り合わせを行うことができるという利点がある。
また、吸気部2dによる第一ワークW1や第二ワークW2の吸引保持後は、浮揚部2aの作動エネルギーが不能となるため、装置全体の稼働エネルギーを省力化できてコンパクト化が図れるという利点がある。
特に図4(a)〜(c)に示される例では、第一保持部材11に複数のワーク用チャック装置Aを設置して、第一保持部材11の長尺方向となるX方向へ複数に分割(三分割)され、各エリアa1,a2,a3に配列されるワーク用チャック装置A毎に、粘着用駆動部31と連係する従動部材32をそれぞれ一体化している。制御部40は、粘着用駆動部31で各エリアa1,a2,a3毎の従動部材32を順次往復動させて、各エリアa1,a2,a3毎の粘着部3aが第一ワークW1の表面に向け接近移動することにより、各エリアa1,a2,a3毎で浮揚部2aによる非接触保持から粘着部3aによる粘着保持へ切り換え可能に制御している。
さらに加えて、各エリアa1,a2,a3毎に吸排気源から通気路2cへ供給される送気2eと吸気2fを制御することにより、各エリアa1,a2,a3毎で粘着部3aによる粘着保持から吸気部2dによる吸引保持へ切り換え可能にしている。
その後の図4(b)に示される歪み解放時の状態では、左右エリアa2,a3に配置される各ワーク用チャック装置Aを浮揚部2aによる非接触保持から粘着部3aによる粘着保持へ切り換え、中央エリアa1の各ワーク用チャック装置Aを粘着部3aによる粘着保持から吸気部2dによる吸引保持へ切り換えている。
その後の図4(c)に示されるワーク貼り合わせ直前のでは、左右エリアa2,a3に配置される各ワーク用チャック装置Aを粘着部3aによる粘着保持から吸気部2dによる吸引保持へ切り換えている。
また、その他の例として図示しないが、第二保持部材21に複数のワーク用チャック装置Aを設置して、それらを複数のエリアに分割し、制御部40でエリア毎に独立して作動制御することも可能である。さらに、第一保持部材11や第二保持部材21におけるエリアa1,a2,a3の分割方向を変更したり、エリアa1,a2,a3の分割数を増減したり、各エリアa1,a2,a3毎の作動順序を中央エリアa1からではなく左右エリアa2,a3のいずれか一方から他方へ変更したり、吸気部2dによる吸引保持を除くように制御することも可能である。
したがって、第一ワークW1や第二ワークW2に残留した部分歪みを確実に除去して受け取ることができる。
その結果、第一ワークW1と第二ワークW2の位置ズレが更に減少して第一ワークW1及び第二ワークW2が大型化しても貼り合せ精度を更に向上させることができるという利点がある。
チャック本体1には、チャック面1aとして多孔質部材2gが備えられ、多孔質部材2gへ供給する送気2eの流量を制御部4で通電制御して、ワークW1に向かう離隔圧力P1と、吸気2fによる接近圧力P2をバランスさせることにより、チャック面1aとワークW1の間にZ方向へ空気膜2bが形成されて、チャック面1aからワークW1が浮いた状態を維持するように構成されている。
これら多数の微小な貫通孔は、送気2e用の通路2c1に連通して、吸排気源の作動により送気2e用の通路2c1から供給された送気2eをワークW1に向け噴出している。
さらに、多孔質部材2gには、吸気部2dとして微小な吸気孔が多数それぞれ多孔質部材2gの全面全体に開穿されている。吸気部2dとなる微小な吸気孔は、吸気2f用の通路2c2に連通して、吸排気源の作動によりチャック本体1の内部空間やチャック面1aとワークW1の対向空間から吸引した吸気2fを吸排気源へ排気することで、ワークW1をチャック面1aに向けて引き寄せている。
つまり、通気路2cは、吸排気源から多孔質部材2gの微小な貫通孔へ向かう送気2e用の通路2c1と、多孔質部材2gの微小な吸気孔から吸排気源へ向かう吸気2f用の通路2c2を個別に有している。
また、その他の例として図示しないが、粘着部3aと多孔質部材2gを図示例以外の構造に変更することも可能である。
さらに、本発明の実施例2に係るワーク用チャック装置Aによると、送気2eを多孔質部材2gの多数の微小な貫通孔からワークW1に向け噴出するため、実施例1のベルヌーイチャックに比べて、送気2eの瞬間的な吹き出し流量が少なくとも、ワークW1との間に空気膜2bが形成され、チャック面1aからワークW1を浮かせることができる。
したがって、ワークW1を効率良く非接触で保持して粘着保持に切り換えることができる。
その結果、実施例1のベルヌーイチャックに用いたものに比べ、送気2eを供給する吸排気源をコンパクト化できて、ランニングコストの低減化が図れる。
本発明の実施例2に係るワーク貼り合わせ機Bも、前述した本発明の実施例1に係るワーク貼り合わせ機Bと同様に、制御部40が、吸気部2dによる吸引で第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方が粘着部3aに当接するように吸気部2dを所定時間作動した後に、非接触保持手段2の浮揚部2aを作動停止させるように制御している。
すなわち、図8(c)に示されるように、大気雰囲気AP及び減圧雰囲気DPにおいて、粘着部3aが第一ワークW1又は第二ワークW2のいずれか一方若しくは両方に当接した後は、浮揚部2aによる第一ワークW1や第二ワークW2の非接触保持を解除するように制御している。
したがって、このような本発明の実施例2に係るワーク貼り合わせ機Bによると、第一ワークW1や第二ワークW2の粘着保持を補強して減圧雰囲気DPの移動に伴い振動が発生しても第一ワークW1や第二ワークW2の剥離を防止することができる。
その結果、減圧雰囲気DPで安定した第一ワークW1と第二ワークW2の貼り合わせを行うことができるという利点がある。
また、吸気部2dによる第一ワークW1や第二ワークW2の吸引保持後は、浮揚部2aの作動エネルギーが不能となるため、装置全体の稼働エネルギーを省力化できてコンパクト化が図れるという利点がある。
特に図8(a)〜(c)に示される例では、第一保持部材11に複数のワーク用チャック装置Aを設置して、第一保持部材11の長尺方向となるX方向へ複数に分割(三分割)され、各エリアa1,a2,a3に配列されるワーク用チャック装置A毎に、粘着用駆動部31と連係する従動部材32をそれぞれ一体化している。制御部40は、粘着用駆動部31で各エリアa1,a2,a3毎の従動部材32を順次往復動させて、各エリアa1,a2,a3毎の粘着部3aが第一ワークW1の表面に向け接近移動することにより、各エリアa1,a2,a3毎で浮揚部2aによる非接触保持から粘着部3aによる粘着保持へ切り換え可能に制御している。
さらに加えて、各エリアa1,a2,a3毎に吸排気源から通気路2cへ供給される送気2eと吸気2fを制御することにより、各エリアa1,a2,a3毎で粘着部3aによる粘着保持から吸気部2dによる吸引保持へ切り換え可能にしている。
また、その他の例として図示しないが、第二保持部材21に複数のワーク用チャック装置Aを設置して、それらを複数のエリアに分割し、制御部40でエリア毎に独立して作動制御することも可能である。さらに、第一保持部材11や第二保持部材21におけるエリアa1,a2,a3の分割方向を変更したり、エリアa1,a2,a3の分割数を増減したり、各エリアa1,a2,a3毎の作動順序を中央エリアa1からではなく左右エリアa2,a3のいずれか一方から他方へ変更したり、吸気部2dによる吸引保持を除くように制御することも可能である。
したがって、このような図7(a)(b)及び図8(a)〜(c)に示されたワーク貼り合わせ機Bによると、第一ワークW1や第二ワークW2に残留した部分歪みを確実に除去して受け取ることができる。
その結果、第一ワークW1と第二ワークW2の位置ズレが更に減少して第一ワークW1及び第二ワークW2が大型化しても貼り合せ精度を更に向上させることができるという利点がある。
チャック本体1には、超音波による放射圧の駆動源として超音波振動子2hが備えられ、超音波振動子2hを制御部4で通電制御して、ワークW1に向かう離隔圧力P1と、吸気2fによる接近圧力P2をバランスさせることにより、チャック面1aとワークW1の間にZ方向へ空気膜2bが形成されて、チャック面1aからワークW1が浮いた状態を維持するように構成されている。
共鳴体2iには、超音波振動子2hを中心として反対側に、粘着部3aの連動部材3bが一対それぞれZ方向へ往復動自在に支持されている。
共鳴体2iにワークW1と対向する表面には、吸気部2dとして凹溝がXY方向へ交差するように形成し、これら凹溝を吸排気源へ向かう吸気2f用の通路2c2に連通させている。
また、その他の例として図示しないが、超音波振動子2hと共鳴体2iを図示例以外の構造に変更することも可能である。
さらに、本発明の実施例3に係るワーク用チャック装置Aによると、超音波による放射圧で離隔圧力P1を発生させるため、実施例1のベルヌーイチャックに比べて、離隔圧力P1の送気2eを必要としないため、吸排気源をコンパクト化できて、ランニングコストの低減化が図れる。
また、図示しないが、図9(a)(b)及び図10(a)〜(c)に示されたワーク用チャック装置Aを組み込んだワーク貼り合わせ機を作製することも可能である。
このようなワーク貼り合わせ機によると、前述した本発明の実施例1に係るワーク貼り合わせ機Bや実施例2に係るワーク貼り合わせ機Bと同様な利点が得られる。
さらに、図示例では、ワーク貼り合わせ機Bが第一保持部材11に設置されたワーク用チャック装置Aの粘着部3aによって第一ワークW1を着脱自在に吊持したが、これに限定されず、第二保持部材21に設置されたワーク用チャック装置Aによって第二ワークW2を着脱自在に浮上保持してもよい。
DP 減圧雰囲気 W1 ワーク
1 チャック本体 1a チャック面
2 非接触保持手段 2a 浮揚部
2d 吸気部 3 粘着保持手段
3a 粘着部 4 制御部
B ワーク貼り合わせ機 C 変圧室
W1 第一ワーク W2 第二ワーク
11 第一保持部材 11a 第一保持面
12 昇降駆動部 21 第二保持部材
21a 第二保持面 40 制御部
a1,a2,a3 エリア
Claims (6)
- 大気雰囲気において受け取り着脱自在に接触保持された板状のワークを減圧雰囲気で搬送するワーク用チャック装置であって、
前記ワークと対向するチャック面から前記ワークが浮くように非接触で保持する浮揚部を有する非接触保持手段と、
前記チャック面に対して前記ワークを着脱自在に粘着保持する粘着部を有する粘着保持手段と、
前記非接触保持手段の前記浮揚部及び前記粘着保持手段の前記粘着部をそれぞれ作動制御する制御部と、を備え、
前記浮揚部は、前記ワークとの間にそれぞれ逆向きの離隔圧力及び接近圧力を発生させる手段が具備され、
前記制御部は、大気雰囲気において前記浮揚部の前記離隔圧力及び前記接近圧力をバランスさせて、前記ワークが前記チャック面から浮くように非接触で保持され、減圧前又は減圧中に前記離隔圧力を減少させて、前記ワークが前記粘着保持手段の前記粘着部に当接して前記チャック面に粘着保持されるように制御することを特徴とするワーク用チャック装置。 - 前記粘着保持手段の前記粘着部が前記ワークに向け前記非接触保持手段と相対的に往復動自在に設けられ、
前記非接触保持手段が前記ワークを吸引する吸気部を有し、
前記制御部は、前記ワークに向かう前記粘着部の接近移動と連動して前記吸気部を、前記吸気部による前記ワークの吸引力が、前記浮揚部による前記ワークの非接触保持力よりも大きくなるように作動制御することを特徴とする請求項1記載のワーク用チャック装置。 - 前記制御部は、前記吸気部による吸引で前記ワークが前記粘着部に当接するように前記吸気部を所定時間作動した後に、前記非接触保持手段の前記浮揚部が作動停止するように制御することを特徴とする請求項2記載のワーク用チャック装置。
- 大気雰囲気の変圧室に搬入された板状の第一ワークと第二ワークを、対向する第一保持部材と第二保持部材がそれぞれ受け取って、減圧雰囲気の前記変圧室内で前記第一保持部材及び前記第二保持部材の相対的な接近移動により前記第一ワークと前記第二ワークを貼り合わせるワーク貼り合わせ機であって、
対向する一対の第一保持面又は第二保持面のいずれか一方か若しくは両方に対し、請求項1〜3のいずれか一つに記載のワーク用チャック装置が複数それぞれ所定間隔毎に設置されて、前記第一ワーク又は前記第二ワークのいずれか一方若しくは両方を保持する前記第一保持部材及び前記第二保持部材と、
前記第一保持部材又は前記第二保持部材のいずれか一方か若しくは両方を相対的に接近移動させて前記第一ワーク及び前記第二ワークを重ね合わせる昇降駆動部と、
前記第一保持面又は前記第二保持面のいずれか一方か若しくは両方に設置される前記ワーク用チャック装置のすべて及び前記昇降駆動部をそれぞれ作動制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記大気雰囲気の前記変圧室内において、前記ワーク用チャック装置の前記浮揚部により前記第一ワーク又は前記第二ワークのいずれか一方若しくは両方が、前記ワーク用チャック装置の前記チャック面から浮くように非接触で保持され、前記変圧室内の減圧前又は減圧中において、前記ワーク用チャック装置の前記粘着部を前記第一ワーク又は前記第二ワークのいずれか一方若しくは両方に向け接近移動させ当接して、前記チャック面に前記第一ワーク又は前記第二ワークのいずれか一方若しくは両方が粘着保持され、前記減圧雰囲気の前記変圧室内において前記昇降駆動部により前記第一保持部材又は前記第二保持部材のいずれか一方か若しくは両方を相対的に接近移動させて、前記第一ワーク及び前記第二ワークが重ね合わされるように制御することを特徴とするワーク貼り合わせ機。 - 前記ワーク用チャック装置が設置される前記第一保持部材又は前記第二保持部材のいずれか一方か若しくは両方を、複数のエリアに分割し、前記制御部が、前記ワーク用チャック装置を前記エリア毎に独立して作動制御し、前記第一ワーク又は前記第二ワークのいずれか一方若しくは両方において、前記浮揚部による非接触保持と前記粘着部による粘着保持とを部分的に行うことを特徴とする請求項4記載のワーク貼り合わせ機。
- 大気雰囲気の変圧室に搬入された板状の第一ワーク及び第二ワークを、対向する第一保持部材と第二保持部材がそれぞれ受け取って、減圧雰囲気の前記変圧室内で前記第一ワークと前記第二ワークを貼り合わせるワーク貼り合わせ方法であって、
前記大気雰囲気の前記変圧室内において前記第一ワーク又は前記第二ワークのいずれか一方若しくは両方を、前記第一保持部材又は前記第二保持部材のいずれか一方か若しくは両方に設置される請求項1〜3のいずれか一つに記載のワーク用チャック装置の前記チャック面から浮くように非接触で保持する非接触保持工程と、
その後の前記変圧室内の減圧前又は減圧中において、前記ワーク用チャック装置の前記チャック面に前記第一ワーク又は前記第二ワークのいずれか一方若しくは両方を粘着保持する粘着保持工程と、
前記減圧雰囲気の前記変圧室内において、前記第一保持部材又は前記第二保持部材のいずれか一方か若しくは両方の相対的に接近移動により前記第一ワーク及び前記第二ワークを重ね合わせる合着工程と、を含むことを特徴とするワーク貼り合わせ方法。
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