JP6566386B2 - 基板の貼合装置及び貼合方法並びに電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板の貼合装置及び貼合方法並びに電子デバイスの製造方法に関する。
表示パネル、太陽電池、薄膜二次電池等の電子デバイスの薄型化、軽量化に伴い、これらの電子デバイスに用いられるガラス板、樹脂板、金属板等の基板（第１の基板）の薄板化が要望されている。
しかしながら、基板の厚さが薄くなると、基板のハンドリング性が悪化するため、基板の表面に電子デバイス用の機能層（薄膜トランジスタ（ＴＦＴ： Thin Film Transistor）、カラーフィルタ（ＣＦ：Color Filter））を形成することが困難になる。
そこで、基板の裏面に補強板（第２の基板）を貼合させて、基板を補強板により補強した積層体を製造し、積層体の状態で基板の表面に機能層を形成する電子デバイスの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この製造方法では、基板のハンドリング性が向上するため、基板の表面に機能層を良好に形成できる。そして、補強板は、機能層の形成後に基板から剥離される。
特許文献２には、基板と補強板とを貼合する貼合装置（貼り合わせ装置）が開示されている。
特許文献２の貼合装置は、基板をその下面で吸着する上テーブルと、上テーブルの下方に配置され、補強板がその上面に載置される下テーブルとを備えている。また、下テーブルに載置された補強板の下面に接触し、補強板を自重で撓み変形させる回転ローラと、回転ローラによって撓み変形された補強板を、上テーブルに吸着されている基板に押し付ける押圧シリンダと、回転ローラ及び押圧シリンダを上テーブルの下面に対して移動させる移動機構とを備えている。
特許文献２の貼合装置によれば、まず、上テーブルに基板を吸着するとともに、下テーブルに補強板を載置する。次に、回転ローラを押圧シリンダによって上昇させて、補強板の下面に回転ローラを接触させた後、回転ローラを更に上昇させて補強板を自重で撓み変形させ、この状態で補強板を基板に押し付ける。次に、回転ローラ及び押圧シリンダを、移動機構によって移動させることにより、基板に補強板を貼合する。
特許文献２の貼合装置によれば、補強板を撓み変形させた状態で基板と貼合するので、基板と補強板との間に気泡が噛み込み難くなる。また、補強板を吸着固定していないので、補強板の歪みが少ない状態で補強板と基板と貼合することができる。これによって、貼合後に生じる積層体の反りを低減することができる。
日本国特開２００７−３２６３５８号公報 日本国特開２０１３−１５５０５３号公報
特許文献２の貼合装置は、貼合後に生じる積層体の反りについては、大幅に改善することができたが、気泡の噛み込みについては、大幅に改善することが難しく、貼合後の積層体に気泡が残る場合があった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、貼合後の積層体の反りを低減することができ、かつ気泡の残存数を低減することができる基板の貼合装置及び貼合方法並びに電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の基板の貼合装置の一態様は、前記目的を達成するために、第１の基板と第２の基板とを、吸着層を介して貼合する貼合装置において、前記第２の基板を撓み変形させた状態で前記第１の基板に押し付けるとともに、転動しながら前記第２の基板の全面を第１の力によって前記第１の基板に貼り付ける第１のローラと、前記第１の基板に前記第２の基板の全面が貼り付けられた積層体に対し、前記第１の力よりも大きい第２の力を、転動しながら付与することにより、前記第２の基板の全面を前記第１の基板に圧着させる第２のローラと、を備えたことを特徴とする。
本発明の基板の貼合方法の一態様は、前記目的を達成するために、第１の基板と第２の基板とを、吸着層を介して貼合する貼合方法において、第１のローラによって前記第２の基板を、撓み変形させた状態で前記第１の基板に押し付けるとともに、前記第１のローラを転動させながら前記第１のローラから付与される第１の力によって前記第２の基板の全面を前記第１の基板に貼り付ける貼付工程と、前記第１の基板に前記第２の基板の全面が貼り付けられた積層体に対し、前記第１の力よりも大きい第２の力を、第２のローラを転動させながら前記第２のローラから付与することにより、前記第２の基板の全面を前記第１の基板に圧着させる圧着工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、貼付工程において、第１のローラから付与される、第２の力よりも小さい第１の力によって第２の基板の全面を第１の基板に貼り付けるので、貼付後の積層体の反りを低減することができる。そして、圧着工程において、第２のローラから付与される、第１の力よりも大きい第２の力によって第２の基板の全面を第１の基板に圧着する。圧着工程において、第１の基板と第２の基板との間に介在された気泡は、第２の力によって吸着層の内部に拡散され、吸着層の内部に溶け込むので、気泡の残存数を低減することができる。
よって、本発明の一態様によれば、第２の力よりも小さい第１の力によって第２の基板の全面を第１の基板に貼り付けて、貼付後の反りを防止した後、第１の力よりも大きい第２の力によって第２の基板の全面を第１の基板に圧着し、気泡の残存数を低減する。
本発明の貼合装置の一態様は、前記第２のローラの直径は、前記第１のローラの直径よりも小さいことが好ましい。
本発明の一態様によれば、第２のローラの直径を第１のローラの直径よりも小さくすることにより、第１の力よりも大きい第２の力を得ることができる（ヘルツの接触応力式参照）。
本発明の貼合装置の一態様は、前記第２のローラの弾性率は、前記第１のローラの弾性率よりも大きいことが好ましい。
本発明の一態様によれば、第２のローラの弾性率を、第１のローラの弾性率よりも大きくすることにより、第１の力よりも大きい第２の力を得ることができる（ヘルツの接触応力式参照）。
本発明の貼合装置の一態様は、前記第２のローラに付加される荷重は、前記第１のローラに付加される荷重よりも大きいことが好ましい。
本発明の一態様によれば、第２のローラに付加される荷重を、第１のローラに付加される荷重よりも大きくすることにより、第１の力よりも大きい第２の力を得ることができる。
本発明の貼合方法の一態様によれば、前記第１の力は、前記第１のローラの弾性率に、前記第１のローラに付加する荷重を乗算し、当該乗算値を前記第１のローラの直径にて除算した値を指標とし、前記第２の力は、前記第２のローラの弾性率に、前記第２のローラに付加する荷重を乗算し、当該乗算値を前記第２のローラの直径にて除算した値を指標とし、前記第２の力の指標は前記第１の力の指標より大きいことが好ましい。
本発明の一態様によれば、ローラの弾性率、荷重、及び直径をパラメータとして使用し、第１の力及び第２の力を指標化した。第１の力及び第２の力は、ローラの弾性率と荷重に比例して大きくなり、ローラの直径に反比例して小さくなる。つまり、ローラの直径を小さくすれば、力は大きくなる。本発明の一態様によれば、ローラの弾性率、荷重、及び直径を選定することにより、好適な第１の力及び第２の力を設定することができる。
本発明の電子デバイスの製造方法の一態様は、前記目的を達成するために、第１の基板と第２の基板とを吸着層を介して貼合することにより積層体を製造する積層体製造工程と、前記積層体の前記第１の基板の露出面に機能層を形成する機能層形成工程と、前記機能層が形成された前記第１の基板から前記第２の基板を分離する分離工程と、を有する電子デバイスの製造方法において、前記積層体製造工程は、第１のローラによって前記第２の基板を、撓み変形させた状態で前記第１の基板に押し付けるとともに、前記第１のローラを転動させながら前記第１のローラから付与される第１の力によって前記第２の基板の全面を前記第１の基板に貼り付ける貼付工程と、前記第１の基板に前記第２の基板の全面が貼り付けられた積層体に対し、前記第１の力よりも大きい第２の力を、第２のローラを転動させながら前記第２のローラから付与することにより、前記第２の基板の全面を前記第１の基板に圧着させる圧着工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、電子デバイスの製造方法の積層体製造工程に、本発明の貼合方法を適用することにより、貼合後の積層体の反りを低減することができ、かつ気泡の残存数を低減することができる電子デバイスの製造方法を提供できる。積層体製造工程にて製造された積層体は、反りが低減され、気泡の残存数も低減されているので、機能層形成工程において、品質のよい機能層を第１の基板の露出面に形成することができる。
本発明に係る基板の貼合装置及び貼合方法並びに電子デバイスの製造方法によれば、貼合後の積層体の反りを低減することができ、かつ気泡の残存数を低減することができる。
電子デバイスの製造工程に供される積層体の一例を示す要部拡大側面図 ＬＣＤの製造工程の途中で作製される積層体の一例を示す要部拡大側面図 （Ａ）〜（Ｄ）は、積層体製造工程の貼付工程にて使用される貼付装置の要部構成を示した側面図 （Ａ）〜（Ｄ）は、積層体製造工程の圧着工程にて使用される圧着装置の要部構成を示した側面図 ローラ表面の最大圧力Ｐｍａｘを説明するための説明図 圧着装置の他の実施形態を示した側面図 図６に示した圧着装置を含む貼合装置の平面図
以下、添付図面に従って、本発明の実施形態について説明する。
以下においては、本発明に係る基板の貼合装置及び貼合方法を、電子デバイスの製造工程で使用する場合について説明する。
電子デバイスとは、表示パネル、太陽電池、薄膜二次電池等の電子部品をいう。表示パネルとしては、液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、及び有機ＥＬディスプレイパネル（ＯＥＬＤ：Organic Electro Luminescence Display）を例示できる。
〔電子デバイスの製造工程〕
電子デバイスは、ガラス製、樹脂製、金属製等の基板の表面に電子デバイス用の機能層（ＬＣＤであれば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、カラーフィルタ（ＣＦ））を形成することにより製造される。
前記基板は、機能層の形成前に、その裏面が補強板に貼合されて積層体として構成される。その後、積層体の状態で基板の表面（露出面）に機能層が形成される。そして、機能層の形成後、補強板が基板から剥離される。
すなわち、電子デバイスの製造工程には、基板と補強板とを貼合して積層体を製造する積層体製造工程、積層体の状態で基板の表面に機能層を形成する機能層形成工程、及び機能層が形成された基板から補強板を分離する分離工程が備えられる。前記積層体製造工程に、本発明に係る積層体の貼合装置及び貼合方法が適用される。
〔積層体１〕
図１は、積層体１の一例を示した要部拡大側面図である。
積層体１は、機能層が形成される基板（第１の基板）２と、その基板２を補強する補強板（第２の基板）３とを備える。また、補強板３は、表面３ａに吸着層としての樹脂層４が備えられ、樹脂層４に基板２の裏面２ｂが貼合される。すなわち、基板２は、樹脂層４との間に作用するファンデルワールス力、又は樹脂層４の粘着力によって、補強板３に樹脂層４を介して剥離可能に貼合される。
［基板２］
基板２は、その表面２ａに機能層が形成される。基板２としては、ガラス基板、セラミックス基板、樹脂基板、金属基板、半導体基板を例示できる。これらの基板のなかでも、ガラス基板は、耐薬品性、耐透湿性に優れ、かつ、線膨張係数が小さいので、電子デバイス用の基板２として好適である。また、線膨張係数が小さくなるに従い、高温下で形成される機能層のパターンが冷却時に、ずれ難くなる利点もある。
ガラス基板のガラスとしては、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、高シリカガラス、その他の酸化ケイ素を主な成分とする酸化物系ガラスを例示できる。酸化物系ガラスとしては、酸化物換算による酸化ケイ素の含有量が４０〜９０質量％のガラスが好ましい。
ガラス基板のガラスは、製造する電子デバイスの種類に適したガラス、その製造工程に適したガラスを選択して採用することが好ましい。たとえば、液晶パネル用のガラス基板には、アルカリ金属成分を実質的に含まないガラス（無アルカリガラス）を採用することが好ましい。
基板２の厚さは、基板２の種類に応じて設定される。たとえば、基板２にガラス基板を採用する場合、その厚さは、電子デバイスの軽量化、薄板化のため、好ましくは０．７ｍｍ以下、より好ましくは０．３ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下に設定される。厚さが０．３ｍｍ以下の場合、ガラス基板に良好なフレキシブル性を与えることができる。更に、厚さが０．１ｍｍ以下の場合、ガラス基板をローラ状に巻き取ることができるが、ガラス基板の製造の観点、及びガラス基板の取り扱いの観点から、その厚さは０．０３ｍｍ以上であることが好ましい。
なお、図１では基板２が１枚の基板で構成されているが、基板２は、複数枚の基板で構成されたものでもよい。すなわち、基板２は、複数枚の基板を積層した積層体で構成することもできる。
［補強板３］
補強板３としては、ガラス基板、セラミックス基板、樹脂基板、金属基板、半導体基板を例示できる。
補強板３の厚さは、０．７ｍｍ以下に設定され、補強する基板２の種類、厚さ等に応じて設定される。なお、補強板３の厚さは、基板２よりも厚くてもよいし、薄くてもよいが、基板２を補強するため、０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
なお、本例では補強板３が１枚の基板で構成されているが、補強板３は、複数枚の基板を積層した積層体で構成することもできる。
［樹脂層４］
樹脂層４は、樹脂層４と補強板３との間で剥離するのを防止するため、補強板３との間の結合力が、基板２との間の結合力よりも高く設定される。これにより、剥離工程では、樹脂層４と基板２との界面が剥離される。
樹脂層４を構成する樹脂は、特に限定されないが、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂を例示できる。いくつかの種類の樹脂を混合して用いることもできる。そのなかでも、耐熱性や剥離性の観点から、シリコーン樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂が好ましい。
樹脂層４の厚さは、特に限定されないが、好ましくは１〜５０μｍに設定され、より好ましくは４〜２０μｍに設定される。樹脂層４の厚さを１μｍ以上とすることにより、樹脂層４と基板２との間に気泡や異物が混入した際、樹脂層４の変形によって、気泡や異物の厚さを吸収できる。一方、樹脂層４の厚さを５０μｍ以下とすることにより、樹脂層４の形成時間を短縮でき、更に樹脂層４の樹脂を必要以上に使用しないため経済的である。
なお、樹脂層４の外形は、補強板３が樹脂層４の全体を支持できるように、補強板３の外形と同一であるか、補強板３の外形よりも小さいことが好ましい。また、樹脂層４の外形は、樹脂層４が基板２の全体を密着できるように、基板２の外形と同一であるか、基板２の外形よりも大きいことが好ましい。
また、図１では樹脂層４が１層で構成されているが、樹脂層４は２層以上で構成することもできる。この場合、樹脂層４を構成する全ての層の合計の厚さが、樹脂層の厚さとなる。また、この場合、各層を構成する樹脂の種類は異なっていてもよい。
更に、実施形態では、吸着層として有機膜である樹脂層４を用いたが、樹脂層４に代えて無機層を用いてもよい。無機層を構成する無機膜は、例えばメタルシリサイド、窒化物、炭化物、及び炭窒化物からなる群から選択される少なくとも１種を含む。
更にまた、図１の積層体１は、吸着層として樹脂層４を備えているが、樹脂層４を無くして基板２と補強板３とからなる構成としてもよい。この場合には、基板２と補強板３との間に作用するファンデルワールス力等によって基板２と補強板３とが剥離可能に貼り付けられる。また、この場合には、ガラス基板である基板２とガラス板である補強板３とが高温で接着しないように、補強板３の表面３ａに無機薄膜を形成することが好ましい。
〔機能層が形成された実施形態の積層体６〕
機能層形成工程を経ることにより積層体１の基板２の表面２ａには、機能層が形成される。機能層の形成方法としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法等の蒸着法、スパッタ法が用いられる。機能層は、フォトリソグラフィ法、エッチング法によって所定のパターンに形成される。
図２は、ＬＣＤの製造工程の途中で製造される矩形状の積層体６の一例を示した要部拡大側面図である。
積層体６は、補強板３Ａ、樹脂層４Ａ、基板２Ａ、機能層７、基板２Ｂ、樹脂層４Ｂ、及び補強板３Ｂが、この順で積層されて構成される。すなわち、図２の積層体６は、図１に示した積層体１が、機能層７を挟んで対称に配置された積層体に相当する。以下、基板２Ａ、樹脂層４Ａ、及び補強板３Ａからなる積層体を第１の積層体１Ａと称し、基板２Ｂ、樹脂層４Ｂ、及び補強板３Ｂからなる積層体を第２の積層体１Ｂと称する。
第１の積層体１Ａの基板２Ａの表面２Ａａには、機能層７としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成され、第２の積層体１Ｂの基板２Ｂの表面２Ｂａには、機能層７としてのカラーフィルタ（ＣＦ）が形成される。
第１の積層体１Ａと第２の積層体１Ｂとは、互いに基板２Ａ、２Ｂの表面２Ａａ、２Ｂａが重ね合わされて一体化される。これにより、機能層７を挟んで、第１の積層体１Ａと第２の積層体１Ｂとが、対称に配置された構造の積層体６が製造される。
積層体６は、分離工程にてナイフの刃先により剥離開始部がその界面形成された後、補強板３Ａ、３Ｂが順次剥離され、その後、偏光板、バックライト等が取り付けられて、製品であるＬＣＤが製造される。
〔実施形態の貼合装置〕
図３（Ａ）〜（Ｄ）は、積層体製造工程に含まれる貼付工程にて使用される貼付装置１０の要部構成を示した側面図であって、貼付工程の動作を時系列的に示した説明図である。
また、図４（Ａ）〜（Ｄ）は、積層体製造工程に含まれる圧着工程にて使用される圧着装置２０の要部構成を示した側面図であって、圧着工程の動作を時系列的に示した説明図である。貼付装置１０と圧着装置２０とによって実施形態の貼合装置が構成される。
また、前述した積層体製造工程では、貼付装置１０による貼付工程の後、圧着装置２０による圧着工程が行われる。なお、図３の貼付装置１０と図４の圧着装置２０とは、後述する上テーブル１２、下テーブル１４、シリンダ装置２２が共通に使用され、第１のローラである図３のローラ１６と、第２のローラである図４のローラ１８とが個別に使用される。
〈貼付装置１０〉
図３（Ａ）〜（Ｄ）に示した貼付装置１０は、ローラ１６によって補強板３を、自重により撓み変形させた状態で基板２に押し付けるとともに、ローラ１６を転動させながらローラ１６から付与される第１の力によって補強板３の全面を基板２に貼り付ける装置である。
図３（Ａ）の如く貼付装置１０は、その下面で基板２を真空吸着する上テーブル１２と、上テーブル１２の下方に配置され、その上面に補強板３が載置される下テーブル１４とを備える。上テーブル１２の下面と下テーブル１４の上面とは平行に設定されている。また、下テーブル１４の上面には、補強板３との摩擦を低減する樹脂シート１５が備えられ、この樹脂シート１５に補強板３が載置される。
なお、基板２と補強板３の配置は逆であってもよい。つまり、基板２が下テーブル１４に載置され、補強板３が上テーブル１２に吸着されてもよい。また、貼付装置１０においては、上テーブル１２及び下テーブル１４に対し、基板２及び補強板３を受け渡す搬送機構を備えることが好ましい。
貼付装置１０は、下テーブル１４に載置された補強板３の下面に接触し、補強板３を自重で撓み変形させるローラ１６と、ローラ１６によって撓み変形した補強板３を上テーブル１２に吸着される基板２に押し付けるシリンダ装置２２とを備える。
シリンダ装置２２は、シリンダ本体２４と、シリンダ本体２４から突没するロッド２６とから構成される。このロッド２６の先端に、ローラ１６が中心軸１６Ａを中心に回転自在に支持される。
また、貼付装置１０は、下テーブル１４、ローラ１６、及びシリンダ装置２２を上テーブル１２の下面に対して平行、かつ水平方向に一体的に移動させる移動機構（不図示）を備えている。
図３（Ｂ）の如くローラ１６は、ロッド２６が突出されることにより矢印Ａ方向に上昇され、下テーブル１４に載置された補強板３の下面に接触し、補強板３を自重で撓み変形させる。ローラ１６は、補強板３の損傷を抑制するため、例えば金属製のローラ本体と、ローラ本体の外周面に固定されるゴムシートとで構成され、ゴムシートが補強板３の下面に接触される。
シリンダ装置２２は、ローラ１６によって撓み変形した補強板３を、上テーブル１２に吸着されている基板２に押し付ける。すなわち、シリンダ装置２２からローラ１６に付加する荷重が与えられ、この荷重によって補強板３がローラ１６を介して基板２に押し付けられる。
〈貼付装置１０による貼付方法〉
図３（Ｂ）の如くローラ１６は、基板２と補強板３とを貼り付ける際に、シリンダ装置２２によって上昇され、下テーブル１４に載置された補強板３を撓み変形させて、上テーブル１２に吸着されている基板２に下方から押し付ける。このとき、補強板３は、第１の力によって基板２に押し付けられる。また、補強板３は、撓み変形された状態で基板２に貼り付けられるので、基板２と補強板３との間に気泡が噛み込み難くなる。
この状態で、つまり、第１の力を維持した状態で、図３（Ｃ）の如くローラ１６を、前記移動機構によって矢印Ｂ方向に移動させ、基板２の右半分と補強板３の右半分とを貼り付ける。この後、図３（Ｄ）の如く、ローラ１６を矢印Ｃ方向に移動させ、基板２の左半分と補強板３の左半分とを貼り付ける。このとき、ローラ１６は、補強板３の下面との間の摩擦によって転動しながら、補強板３の全面を第１の力によって基板２に貼り付ける。これにより、補強板３の全面が基板２に貼り付けられて、積層体１が製造される。
図３（Ａ）〜（Ｄ）に示した貼付工程によれば、補強板３は下テーブル１４に載置されているだけであり、下テーブル１４に吸着固定されていないので、補強板３の歪みが少ない状態で補強板３を基板２に貼り付けることができる。これにより、貼合後における積層体１（図３（Ｄ）参照）の反りを低減できる。この効果は、基板２及び補強板３の両方がガラス板を含む場合に顕著である。
例えば、ガラス板と、ガラス板よりも剛性の低い樹脂板とを貼り合わせた場合、樹脂板の剛性がガラス板の剛性よりも低いため、貼り合わせ後の樹脂板には歪みが生じガラス板に倣うのに対して、ガラス板には歪みがほとんど生じないので平板状となり易く、積層体が反り難い。一方で、ガラス板同士を貼合させた場合には、貼合後に両方のガラス板に歪みが生じ、一方に倣い難いため積層体が反り易くなるからである。
なお、図３（Ｂ）の如く、貼り付け開始時のローラ１６は、補強板３の両側縁から等距離の位置に配されているが、補強板３の一方の側縁の近傍に配置し、その位置から他方の側縁に向けて移動させて、補強板３の全面を基板２に貼り付けてもよい。
〈圧着装置２０〉
図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す圧着装置２０は、基板２に補強板３の全面が貼り付けられた積層体１に対し、前述した第１の力よりも大きい第２の力を、ローラ１８を転動させながらローラ１８から付与することにより、補強板３の全面を基板２に圧着させる装置である。
図３（Ａ）の如く圧着装置２０は、積層体１の補強板３の下面に接触するローラ１８であって、ローラ１６の直径よりもその直径が小さいローラ１８を備える。また、ローラ１８から補強板３に付与される第２の力がシリンダ装置２２によって調整されている。
〈圧着装置２０による圧着方法〉
図４（Ｂ）の如くローラ１８は、基板２と補強板３とを圧着させる際に、シリンダ装置２２によって矢印Ａ方向に上昇され、上テーブル１２に吸着されている積層体１の補強板３に押し付けられる。このとき、補強板３は、第２の力によって基板２に押し付けられる。
この状態で、つまり、第２の力を維持した状態で、図４（Ｃ）の如くローラ１８を、前記移動機構によって矢印Ｂ方向に移動させ、基板２の右半分と補強板３の右半分とを圧着する。この後、図４（Ｄ）の如く、ローラ１８を矢印Ｃ方向に移動させ、基板２の左半分と補強板３の左半分とを圧着する。このとき、ローラ１６は、補強板３の下面との間の摩擦によって転動しながら、補強板３の全面を第２の力によって基板２に圧着する。これにより、補強板３の全面が基板２に圧着される。
図４（Ａ）〜（Ｄ）に示した圧着工程において、基板２と補強板３との間に介在された気泡は、第２の力によって樹脂層４の内部に拡散され、樹脂層４の内部に溶け込むので、気泡の残存数を低減することができる。
なお、図４（Ｂ）の如く、圧着開始時のローラ１８は、補強板３の両側縁から等距離の位置に配されているが、補強板３の一方の側縁の近傍に配置し、その位置から他方の側縁に向けて移動させて、補強板３の全面を基板２に圧着してもよい。
〔実施形態の貼合装置の特徴〕
図３に示した貼付装置１０による貼付工程において、ローラ１６から付与される、第２の力よりも小さい第１の力によって補強板３の全面を基板２に貼り付けるので、貼付後の積層体１の反りを低減することができる。
そして、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示した圧着装置２０による圧着工程において、ローラ１８から付与される、第１の力よりも大きい第２の力によって補強板３の全面を基板２に圧着する。圧着工程において、基板２と補強板３との間に介在されている気泡は、第２の力によって樹脂層４の内部に拡散され、樹脂層４の内部に溶け込むので、気泡の残存数を低減することができる。
なお、貼付工程に先立ち、圧着工程を行うと、第１の力よりも大きい第２の力が補強板３に付与されるため、補強板３は局所的に変形し歪みが残り、この歪みに起因して貼合後の積層体１に反りが発生するので好ましくない。
よって、実施形態の貼合装置によれば、第２の力よりも小さい第１の力によって補強板３の全面を基板２に貼り付けて、貼付後の反りを防止した後、第１の力よりも大きい第２の力によって補強板３の全面を基板２に圧着するので、気泡の残存数を低減することができる。
また、実施形態の貼付工程及び圧着工程を、電子デバイスの製造方法の積層体製造工程に適用することにより、積層体製造工程にて製造された積層体１は、反りが低減され、気泡の残存数も低減されているので、機能層形成工程において、品質のよい機能層を積層体１の基板２に形成することができる。
〈第１の力および第２の力の原理〉
第１の力および第２の力における「力」とは、ローラ１６と積層体１との接触状態における最大圧力Ｐｍａｘを意味する。
図５は、Ｐｍａｘを説明するための説明図であり、ローラ１６の軸方向に沿って眺めたローラ１６と積層体１の断面図に、ローラ１６表面の圧力分布を記載したものである。
ローラ１６により積層体１を加圧した場合、ローラ１６表面に作用する最大圧力Ｐｍａｘは、以下のヘルツの接触応力式の簡易式によって表される。
Figure 0006566386
 ここで、Pmax：ローラ１６の表面に作用する最大圧力（Ｐａ）、F：ローラ１６の荷重（Ｎ）、 E：ローラ１６のヤング率（Ｐａ）、R：ローラ１６の半径（ｍ）、 W：ローラ１６の加圧幅（ｍ）、π：円周率である。
また、ローラ１６の加圧幅は、図５の奥行き方向の長さを意味する。ローラ１６の幅が積層体１の幅よりも大きい場合、ローラ１６の加圧幅は積層体１の幅（図５の奥行き方向の長さ）に等しくなる。
〈第１の力と第２の力の設定方法〉
第１の設定方法として、ローラ１８の直径を、ローラ１６の直径よりも小さくする。
これにより、第１の力よりも大きい第２の力を得ることができる（ヘルツの接触応力式参照）。
第２の設定方法として、ローラ１８の弾性率を、ローラ１６の弾性率よりも大きくする。これにより、第１の力よりも大きい第２の力を得ることができる（ヘルツの接触応力式参照）。
第３の設定方法として、シリンダ装置２２からローラ１８に付加される荷重を、シリンダ装置２２からローラ１６に付加される荷重よりも大きくする。これにより、第１の力よりも大きい第２の力を得ることができる。
第４の設定方法として、第１の力と第２の力とを指標化し、第２の力の指標値が第１の指標値よりも大きく設定する。
その指標値として、ローラ１６の弾性率（ＭＰａ）に、シリンダ装置２２からローラ１６に付加する荷重（Ｎ）を乗算し、当該乗算値をローラ１６の直径（ｄ）にて除算した値を、第１の力の指標値とする。同様に、ローラ１８の弾性率に、シリンダ装置２２からローラ１８に付加する荷重を乗算し、当該乗算値をローラ１８の直径にて除算した値を、第２の力の指標値とする。
すなわち、ローラ１６、１８の弾性率、シリンダ装置２２からローラ１６、１８に付加される荷重、及びローラ１６、１８の直径をパラメータとして使用し、第１の力及び第２の力を指標化する。
第１の力及び第２の力の指標値は、前記弾性率と前記荷重に比例して大きくなり、前記直径に反比例して小さくなる。つまり、ローラの直径を小さくすれば、力は大きくなる。よって、前記弾性率、前記荷重、及び前記直径を、基板２及び補強板３の材質、厚さに基づいて選定することにより、反りを低減する好適な第１の力、及び気泡の残存数を低減する好適な第２の力を設定することができる。
以下の表１は、第１の力及び第２の力を指標化した一例である。なお、この指標値は、ローラ１６、１８の長さを１ｍとして計算した値である。
Figure 0006566386
〈圧着装置の他の実施形態〉
図６は、圧着装置３０の他の実施形態を示した側面図である。
圧着装置３０は、図３に示した貼付装置１０によって製造された積層体１を水平方向に搬送するローラコンベア３２と、ローラコンベア３２によって搬送されている積層体１を上下方向に挟圧して第２の力の積層体１に付与する一対のローラ３４、３６とを備える。ローラ３４は、積層体１の矢印Ｄ方向の搬送により、積層体１の下面（補強板３）に摺接されることによって従動回転される。
一方、ローラ３６は、積層体１の上面（基板２）に摺接されることによって従動回転されながら、シリンダ装置３８から付加される荷重によって基板２を補強板３に第２の力で押し付ける。
これにより、積層体１は、ローラ３４、３６による圧着部を通過することにより、気泡の残存数が低減される。
図７は、図６に示した圧着装置３０を含む貼合装置４０の平面図である。
貼合装置４０は、図３に示した貼付装置１０と図６に示した圧着装置３０とを分離して配置し、ロボット４２、搬送機構４４、及びローラコンベア３２によって、基板２、補強板３、積層体１を所定の方向に搬送しながら、反り及び気泡が低減された積層体１を製造する装置である。
基板２及び補強板３は、貼合装置４０の投入部４６に投入され、その後、ロボット４２の受取動作、回動動作、及び受渡動作によって搬送機構４４に順次受け渡される。基板２及び補強板３は、搬送機構４４によって貼付装置１０に順次搬送され、貼付装置１０によって貼り付けられる。これにより、反りが低減された積層体１が貼付装置１０によって製造される。
積層体１は、搬送機構４４によって貼付装置１０から取り出され、ロボット４２に受け取られる。この後、積層体１は、ロボット４２によってローラコンベア３２に受け渡されて、ローラコンベア３２によって搬送され、ローラ３４、３６（図６参照）による圧着部を通過する。これにより、気泡の残存数が低減された積層体１が製造される。
図７の貼合装置４０の如く、貼付装置１０と圧着装置３０とを分離することにより、積層体１の生産性を向上させることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に制限されない。特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
例えば、実施形態の貼付装置１０及び圧着装置２０、３０は、電子デバイスの製造工程において用いられる積層体１の製造に用いられるが、貼付装置１０及び圧着装置２０、３０の用途は多種多様であってよい。
また、本出願は、２０１４年１１月２５日出願の日本特許出願２０１４−２３７３５８に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１…積層体
２…基板
２Ａ…基板
２Ｂ…基板
３…補強板
３Ａ…補強板
３Ｂ…補強板
４…樹脂層
４Ａ…樹脂層
４Ｂ…樹脂層
６…積層体
７…機能層
１０…貼付装置
１６…ローラ
１８…ローラ
２０，３０…圧着装置
４０…貼合装置

Claims (7)

  1. 一方の側縁と他方の側縁とを互いに有する第１の基板と第２の基板とを、吸着層を介して貼合する貼合装置において、
    前記第２の基板を撓み変形させた状態で前記第１の基板に押し付けるとともに、少なくとも前記一方の側縁から前記他方の側縁に向けて転動しながら前記第２の基板の全面を第１の力によって前記第１の基板に貼り付ける第１のローラと、
    前記第１の基板に前記第２の基板の全面が貼り付けられた積層体に対し、前記第１の力よりも大きい第２の力を、少なくとも前記一方の側縁から前記他方の側縁に向けて転動しながら付与することにより、前記第２の基板の全面を前記第１の基板に圧着させる第２のローラと、
    を備えたことを特徴とする基板の貼合装置。
  2. 前記第２のローラの直径は、前記第１のローラの直径よりも小さい請求項１に記載の基板の貼合装置。
  3. 前記第２のローラの弾性率は、前記第１のローラの弾性率よりも大きい請求項１又は２に記載の基板の貼合装置。
  4. 前記第２のローラに付加される荷重は、前記第１のローラに付加される荷重よりも大きい請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板の貼合装置。
  5. 一方の側縁と他方の側縁とを互いに有する第１の基板と第２の基板とを、吸着層を介して貼合する貼合方法において、
    第１のローラによって前記第２の基板を、撓み変形させた状態で前記第１の基板に押し付けるとともに、少なくとも前記一方の側縁から前記他方の側縁に向けて前記第１のローラを転動させながら前記第１のローラから付与される第１の力によって前記第２の基板の全面を前記第１の基板に貼り付ける貼付工程と、
    前記第１の基板に前記第２の基板の全面が貼り付けられた積層体に対し、前記第１の力よりも大きい第２の力を、少なくとも前記一方の側縁から前記他方の側縁に向けて第２のローラを転動させながら前記第２のローラから付与することにより、前記第２の基板の全面を前記第１の基板に圧着させる圧着工程と、
    を備えたことを特徴とする基板の貼合方法。
  6. 前記第１の力は、前記第１のローラの弾性率に、前記第１のローラに付加する荷重を乗算し、当該乗算値を前記第１のローラの直径にて除算した値を指標とし、
    前記第２の力は、前記第２のローラの弾性率に、前記第２のローラに付加する荷重を乗算し、当該乗算値を前記第２のローラの直径にて除算した値を指標とし、
    前記第２の力の指標は前記第１の力の指標より大きい請求項５に記載の基板の貼合方法。
  7. 一方の側縁と他方の側縁とを互いに有する第１の基板と第２の基板とを吸着層を介して貼合することにより積層体を製造する積層体製造工程と、前記積層体の前記第１の基板の露出面に機能層を形成する機能層形成工程と、前記機能層が形成された前記第１の基板から前記第２の基板を分離する分離工程と、を有する電子デバイスの製造方法において、
    前記積層体製造工程は、
    第１のローラによって前記第２の基板を、撓み変形させた状態で前記第１の基板に押し付けるとともに、少なくとも前記一方の側縁から前記他方の側縁に向けて前記第１のローラを転動させながら前記第１のローラから付与される第１の力によって前記第２の基板の全面を前記第１の基板に貼り付ける貼付工程と、
    前記第１の基板に前記第２の基板の全面が貼り付けられた積層体に対し、前記第１の力よりも大きい第２の力を、少なくとも前記一方の側縁から前記他方の側縁に向けて第２のローラを転動させながら前記第２のローラから付与することにより、前記第２の基板の全面を前記第１の基板に圧着させる圧着工程と、
    を備えたことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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