JPH07195241A - 二部材の高精度接合方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 上部部材および下部部材の位置ズレを高精度
に修正し、確実な接合を行うと共に、所定圧力で圧接さ
れたまま両部材を装置外に取り出して十分に乾燥させ装
置の稼動率の向上を図る。 【構成】 上側治具本体８と下側治具本体１０に上部部
材７と下部部材９を吸着保持させる。下側ステージ４を
可変ストッパ１８の位置まで上昇させ、検出測定装置１
３により両部材の位置ズレを検出し回転ステージ４４，
ＸＹステージ４５，平行調整機構４６等からなる位置調
整機構部１１により位置ズレを修正した後、上昇降シリ
ンダ５を作動して上下部材７，９を加圧バネによる所定
の加圧力で圧接させる。上側治具本体８と下側治具本体
１０をクランプピンで一体的に固定し、下昇降シリンダ
６の下降と電磁石３１の電磁力の開放により上側治具本
体８および下側治具本体１０は両部材７，９を所定圧力
で加圧したままの状態で装置外に取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接着剤を塗布した部材
を圧接して接合する接合方法と装置に係り、特に、高精
度位置決めが出来、両部材の加圧力を加圧バネにより所
定圧力に調整し得ると共に、所定圧力で両部材を加圧し
たままで装置外に取り出せる二部材の高精度接合方法及
びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置等に使用される透明基板等
の部材は二個の部材を互いに接触させ押圧して接合して
使用される場合が多い。この場合、二部材はそれぞれ接
着剤が塗布されるが適圧で加圧しないと完全な接合が出
来ない。二部材の接合に関する従来技術は各種のものが
あるが、本願に最も近い公知技術としては特開平４−２
７０１５１号公報が挙げられる。

【０００３】この「貼り合わせ装置」はその「特許請求
の範囲」に記載されているように、第１テーブルに保持
される第１基板と第２テーブルに保持されている第２基
板の位置合わせマークを仮位置合わせし、検出光学系で
前記マークを検出して第１テーブルおよび第２テーブル
を移動し、位置合わせをすると共に、加圧機構により両
基板を所定圧に加圧して両者を貼り合わせるものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
知技術の場合には次のような問題点がある。この装置は
二つの部材を高精度に位置合わせした後、その状態で接
合加圧するが加圧力は加圧機構のシリンダロッドの停止
位置により決まる。シリンダロッドの停止位置で部材加
圧力を制御することはリミットスイッチ等を用いても高
精度制御が出来ないのが普通である。

【０００５】従って、この公知技術では二部材の加圧力
を常に一定値にすることが困難である。また、部材には
接着剤が塗布され、その接着剤の硬化により両部材が堅
く接合する。接着剤が速乾性の場合には余り問題はない
が、熱硬化性接着剤のように硬化時間の長い接着剤を使
用すると接着剤が乾燥するまで両部材を加圧状態に保持
することが必要になる。そのため、長時間装置を占有す
ることになり装置の稼動率が著しく低下する問題点があ
る。

【０００６】本発明は、以上の問題点を解決するもの
で、両部材間に加圧バネを介在させ、押圧用のシリンダ
の停止位置が多少狂っても二部材間の加圧力を所定値に
保持出来ると共に、加圧バネのバネ常数とその変化量を
調整することにより所定の加圧力を保持させることが出
来、更に、所定圧力で二部材を保持したまま装置外に取
り出して装置の稼動率の低下を防止するようにした二部
材の高精度接合方法及びその装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、接着剤を塗布した二部材を位置合わせした後、該二
部材を所定の加圧力で圧接保持して接合する接合方法で
あって、装置の不動側に上下動可能に相対向して配設さ
れる上下のステージにそれぞれの部材を保持し、両部材
の位置を測定しながら両部材の垂直，水平，回転方向の
位置合わせした後、加圧バネを介在させた押圧手段によ
り両部材を圧接保持することを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載の発明は、前記二部材は所
定圧で圧接された状態で装置外に取出されて所定時間保
持されるものであることを特徴とする。

【０００９】請求項３に記載の発明は、二部材の所定の
押圧力は、前記加圧バネの初期変化量の設定および両部
材の圧接時における加圧バネの変位量の設定により任意
に調整されるものであることを特徴とする。

【００１０】請求項４に記載の発明は、接着剤を塗布し
た二部材を位置合わせした後、該二部材を所定の加圧力
で圧接保持して接合する接合装置であって、装置の不動
側に上下方向（垂直方向）に沿って摺動自在に支持され
る上側ステージおよび下側ステージと、該ステージを昇
降させる上側ステージ昇降シリンダおよび下側ステージ
昇降シリンダと、前記二部材のそれぞれを吸着保持する
と共に前記上側ステージおよび下側ステージ側に着脱可
能に位置決め保持される上側治具本体および下側治具本
体と、該下側治具本体と下側ステージ間及び／又は上側
治具本体と上側ステージ間に介設され、下側治具本体及
び／又は上側治具本体を垂直，水平，回転方向に移動可
能に保持する位置調整機構部と、前記上側治具本体と上
側ステージ側間又は下側治具本体と下側ステージ側間に
介設され、前記上側治具本体又は下側治具本体を前記二
部材の圧接方向に押圧すべく付勢される加圧バネと、前
記二部材の位置ズレを検出する検出測定装置と、該検出
測定装置の検出信号により前記位置調整機構部を自動制
御する制御手段を設けることを特徴とする。

【００１１】請求項５に記載の発明は、前記上側治具本
体および下側治具本体には真空源に連通する真空吸着通
路が内設されてなることを特徴とする。

【００１２】請求項６に記載の発明は、前記位置調整機
構部が両部材の垂直方向の位置調整をする平行調整機構
と、水平方向の位置調整するＸＹステージと、回転方向
の位置調整をする回転ステージからなることを特徴とす
る。

【００１３】請求項７に記載の発明は、前記加圧バネは
初期変化量が調整自在に支持されると共に、両部材の圧
接時に所望の加圧力を発生するバネ常数を有するものか
らなることを特徴とする。

【００１４】請求項８に記載の発明は、前記加圧バネは
前記両部材の重心位置を中心にした同一円周上に複数個
等間隔に配設されるものであることを特徴とする。

【００１５】請求項９に記載の発明は、前記上側ステー
ジおよび下側ステージの下死点および上死点には装置の
不動側に取り付けられたストッパが調整可能に固定され
てなることを特徴とする。

【００１６】請求項１０に記載の発明は、上側ステージ
と装置の不動側間には前記上側ステージの自重を支える
バネ部材が介設されてなることを特徴とする。

【００１７】

【作用】上方の部材と下方の部材をそれぞれ上側治具本
体と下側治具本体に吸着保持し、上側ステージ昇降シリ
ンダおよび下側ステージ昇降シリンダを可変ストッパに
当接する位置まで移動する。この状態で検出測定装置に
より両部材の位置ズレを検出し、制御手段を介して位置
調整機構部を作動し、両部材の高精度位置合わせを行
う。この状態で前記上側又は下側の昇降シリンダを微動
させ加圧バネを所定変化量だけ圧縮し所定の加圧力を生
じる位置で停止させる。なお、この場合、加圧バネのバ
ネ常数を適宜設定することにより昇降シリンダの多少の
移動量の誤差を吸収し、両部材を所定加圧力で保持する
ことが出来る。次にこの状態で上側治具本体と下側治具
本体を一体的に連結すると共に、上側治具本体および下
側治具本体と上側ステージおよび下側ステージとの連結
を解除する。その結果、二部材は上側治具本体および下
側治具本体に挟持された状態で装置外に取り出すことが
出来る。二部材は装置外の場所で接着剤が十分に硬化す
るまで放置される。以上により二部材の高精度接合が出
来ると共に、装置の稼動率の低下を防止することが出来
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は本実施例の全体構造を示す正面図、図２は
図１における部材の加圧機構まわりの詳細構造を示す軸
断面図、図３は加圧されている二部材の取り外し状態を
説明するための軸断面図である。

【００１９】図１に示すように、本実施例の高精度接合
装置１は、大別して装置の固定側（不動側）２に上下方
向に沿って摺動自在に支持される上側ステージ３および
下側ステージ４と、上側ステージ昇降シリンダ５（以
下、上昇降シリンダ５という）および下側ステージ昇降
シリンダ６（以下、下昇降シリンダ６という）と、上部
部材７を吸着保持する上側治具本体８および下部部材９
を吸着保持する下側治具本体１０と、下側治具本体１０
の垂直方向，水平方向，回転方向の位置調整をする位置
調整機構部１１と、上側治具本体８側に設けられた加圧
バネ１２と、二部材の位置ズレを検出する検出測定装置
１３と、この検出信号により位置調整機構部１１を自動
制御する制御手段１４等からなる。

【００２０】装置の固定側は、下昇降シリンダ６を載置
するベース板１５と、その四隅から立設する４本のガイ
ドシャフト１６と、その頂端に固定される天井板１７と
からなる。また、固定側２には下側ステージ４の上死点
を決めるための可変ストッパ１８と、上側ステージ３の
下死点を決めるための可変ストッパ１９が固定される。
また、上昇降シリンダ５は天井板１７に固定される。ま
た、ガイドシャフト１６には固持バンド２０が軸線方向
に移動可能に固定される。

【００２１】下昇降シリンダ６のロッド２１は下側ステ
ージ４に連結され下昇降シリンダ６を下方より支持す
る。一方、上昇降シリンダ５のロッド２２は移動プレー
ト２３に連結し、移動プレート２３は加圧シャフト２４
およびガイド軸２５の基端側が連結される。なお、加圧
シャフト２４は上側ステージ３に上下方向に沿って摺動
自在に支持され、ガイド軸２５は天井板１７に上下方向
に沿って摺動自在に支持される。また、ガイド軸２５の
頂端にはストッパプレート２６が固定される。ストッパ
プレート２６は可変ストッパ１９に当接係合する。

【００２１】上側ステージ３にはリニアブッシュ２７が
固定され、リニアブッシュ２７はガイドシャフト１６に
挿入され上側ステージ３をガイドシャフトに沿って摺動
自在に支持する。また、上側ステージ３とガイドシャフ
ト１６側に固定された固持バンド２０間には装置の上方
側の自重を支持するバネ部材２８が介設される。また、
下側ステージ４に固定するリニアブッシュ２９は下側ス
テージ４をガイドシャフト１６に沿って摺動自在に支持
する。また、下側ステージ４に固定するストッパロッド
３０は可変ストッパ１８に当接係合する。

【００２３】図１および図２に示すように、上側ステー
ジ３の下方には電磁石３１がボルト３２により連結され
る。また、電磁石３１の下方には治具位置決めピン３３
と、係止用の突起部３４が設けられる。上側治具本体８
は電磁石３１の下方に位置決めピン３３および突起部３
４に嵌合して着脱可能に連結される。

【００２４】また、上側治具本体８の外周には上側治具
摺動体３５が上下方向に沿って摺動自在に支持される。
また、上側治具本体８の下方には加圧バネ支持体３６が
ボルト３７により固定される。また、図２に示すように
上側治具摺動体３５と加圧バネ支持体３６間には加圧バ
ネ１２が介設される。

【００２５】なお、加圧バネ支持体３６側には加圧バネ
１２の初期変化量を調整してセット荷重を変化させるた
めの調整ねじ３８が加圧バネ１２に係合して配置され
る。なお、本実施例では加圧バネ１２は上側治具本体８
の中心軸を中心とした同一円周上に等間隔に複数個配設
され均一のバネ力を負荷するようにしている。上部部材
７はその中心点を上側治具本体８の中心軸に一致させて
その下面に接して取り付けられ、上側治具本体８内に形
成される真空吸着通路（図略）内の真空源（図略）から
供給される真空により吸着支持される。

【００２６】また、上昇降シリンダ５に連結する加圧シ
ャフト２４は上側治具摺動体３５の上面にほぼ接する位
置にその下端面を配置する。以上の構造により、電磁石
３１の電磁力を開放すると上側治具本体８および上側治
具摺動体３５等はそのままの係合状態を保持したまま電
磁石３１側から取り外すことが出来る。

【００２７】一方、下側治具本体１０の上面には下部部
材９が支持され、その内部に形成された図略の真空吸着
通路の真空により吸着支持される。下側治具本体１０の
外周には下側治具摺動体３９が上下方向に沿って摺動自
在に支持される。

【００２８】なお、下側治具摺動体３９にはクランプピ
ン４０が設けられ、バイオネット方式により上側治具摺
動体３５と一体的にクランプ結合可能に形成される。下
側治具支持体４１は図１および図２に示すように、位置
調整機構部１１の構成要素の１つである回転ステージ４
４の表面にボルト４２等により固定され、その表面には
下側治具本体１０と嵌合する突起部４３が一体的に形成
される。

【００２９】図１に示すように、位置調整機構部１１は
回転ステージ４４と、ＸＹステージ４５および平行調整
機構４６等から構成される。平行調整機構４６は下側ス
テージ４上に搭載され垂直方向の位置調整を行う。詳細
説明を省略するが左右の調整部４７を上下方向に移動さ
せることによりその表面の傾斜角度を変化させることが
出来る。

【００３０】ＸＹステージ４５は平行調整機構４６の前
記表面上に搭載されるもので、その上面側の移動テーブ
ル４８を水平面に沿ってＸおよびＹ方向に移動する機構
を有するものからなる。回転ステージ４４はＸＹステー
ジ４５の移動テーブル４８の表面上に搭載され前記した
ように下側治具支持体４１がその表面上に搭載される。
なお、回転ステージ４４は下側治具本体１０の中心軸ま
わりの回動位置を調整するものである。

【００３１】検出測定装置１３は、光学的検出系４９
と、これに連結するエリアセンサ５０等からなり、制御
手段１４に連結される。光学的検出系４９およびエリア
センサ５０は上部部材７と下部部材９との接合部の近傍
に配置され、両者の垂直，水平，回転方向の位置ズレを
検出し、検出信号を制御手段１４に入力するものであ
る。

【００３２】制御手段１４は高精度接合装置１の各部を
自動制御するもので、検出測定装置１３，位置調整機構
部１１，上昇降シリンダ５および下昇降シリンダ６等の
自動制御を行う。

【００３３】次に、本実施例の作用を説明する。まず、
図１に示すように上側治具本体８および下側治具本体１
０を上側ステージ３および下側ステージ４に連結し、上
側治具本体８の下面および下側治具本体１０の上面に上
部部材７と下部部材９をほぼ相対向する位置に配置し、
それぞれに吸着保持させる。調整ねじ３８により予め加
圧バネ１２の初期変化量を設定する。

【００３４】なお、高精度接合装置１のホームポジショ
ンは下昇降シリンダ６が最も縮んだ状態に相当し、前記
した各動作はホームポジションにおいて行われる。下昇
降シリンダ６を作動し下側ステージ４を上死点位置まで
上昇させる。ここで、ストッパロッド３０が可変ストッ
パ１８に当る。この位置では上部部材７と下部部材９と
は所定の間隙を保持した状態になる。

【００３５】ここで、検出測定装置１３の光学的検出系
４９等により上部部材７と下部部材９間の位置ずれを検
出する。平行調整機構４６，ＸＹステージ４５および回
転ステージ４４を調整し、上部部材７と下部部材９の位
置ズレを是正し、両者の高精度位置決めを行う。

【００３６】次に、上昇降シリンダ５を作動すると移動
プレート２３，加圧シャフト２４等が下方に移動し、加
圧シャフト２４の下端が上側治具摺動体３５に当る。そ
のまま上昇降シリンダ５を作動すると加圧バネ１２を押
圧しながら上側治具本体８が下降し、上側ステージ３も
下降する。ストッパプレート２６が可変ストッパ１９に
当ると上部部材７と下部部材９が圧接し、加圧バネ１２
の縮み量に見合う所定の加圧力で両者が接触する。

【００３７】加圧バネ１２は同一円周上に等間隔に配置
され、かつ前記したように位置調整機構部１１により両
部材は位置ズレがなく、かつ平行に位置決め調整されて
いるため両者は均一に圧接されて接合される。なお、こ
の状態で、下側治具摺動体３９のクランプピン４０は上
側治具摺動体３５に連結し、両者は一体化される。次
に、図３に示すように下昇降シリンダ６を下降させると
下側治具本体１０は下側治具支持体４１から分離され
る。

【００３８】次に、電磁石３１の電磁力を開放すると、
上側治具本体８を電磁石３１から取り外すことが出来
る。一方、前記したようにクランプピン４０により上側
治具本体８と下側治具本体１０は上部部材７と下部部材
９を圧接した位置で保持されるため、両者をそのままの
状態で矢印Ａのように装置外に取り出すことが出来る。
上部部材７と下部部材９とは装置外に取り出された状態
で十分に乾燥され確実に接合される。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 １）加圧方向に高精度に案内される上側ステージおよび
下側ステージを設け、これ等に上部部材および下部部材
を吸着支持する上側治具本体および下側治具本体を設
け、上下から上および下昇降シリンダで両部材を加圧す
る構造を採用することにより部材相互の位置精度を一定
の状態に保持することが可能になる。 ２）両部材の加圧力は加圧バネのバネ力により決められ
るため、加圧バネのバネ力を調整することにより所望の
圧力で両部材で接合することが出来る。また、加圧バネ
は両部材が均一に接触するように同一円周上に等間隔で
配置される。 ３）上下にストッパを設けることにより、上および下側
ステージは常に所定位置に位置決めされる。また、加圧
バネを用いるため、停止位置に多少の誤差が生じても誤
差分の吸収が行われる。 ４）加圧バネは初期変化量および両部材の圧接時の縮み
量を自由に変化出来る構造からなるため、所望の加圧力
で両部材を圧接させることが出来る。 ５）検出測定装置およびその検出値により作動される位
置調整機構部を設けることにより、両部材の位置ズレが
完全に吸収され、高精度な位置決めが出来る。 ６）上側治具本体および下側治具本体は所定の加圧力で
両部材を押圧した状態で装置外に取り出すことが出来る
ため、乾燥時間の長い接着剤を使用して両部材を接合す
る場合に装置上で接着剤を乾燥させる必要がない。その
ため、装置の稼動率が向上すると共に、加工効率の向上
が図れる。 ７）接合する部材を一度つぶした後に加圧力を減少させ
て接合圧力を調整しなければならない従来技術に較べ、
本発明は加圧バネによる加圧方式を採用するため接着層
に空隙が生じたり接着強度が低下する等の不具合が生じ
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構造を示す軸断面図。

【図２】本実施例の上側治具本体および下側治具本体ま
わりの詳細構造を示す軸断面図。

【図３】本実施例における上側および下側治具本体の取
り出し状態を示す軸断面図。

【符号の説明】

１ 高精度接合装置 ２ 固定側 ３ 上側ステージ ４ 下側ステージ ５ 上側ステージ昇降シリンダ（上昇降シリンダ） ６ 下側ステージ昇降シリンダ（下昇降シリンダ） ７ 上部部材 ８ 上側治具本体 ９ 下部部材 １０ 下側治具本体 １１ 位置調整機構部 １２ 加圧バネ １３ 検出測定装置 １４ 制御手段 １５ ベース板 １６ ガイドシャフト １７ 天井板 １８ 可変ストッパ １９ 可変ストッパ ２０ 固持バンド ２１ ロッド ２２ ロッド ２３ 移動プレート ２４ 加圧シャフト ２５ ガイド軸 ２６ ストッパプレート ２７ リニアブッシュ ２８ バネ部材 ２９ リニアブッシュ ３０ ストッパロッド ３１ 電磁石 ３２ ボルト ３３ 治具位置決めピン ３４ 突起部 ３５ 上側治具摺動体 ３６ 加圧バネ支持体 ３７ ボルト ３８ 調整ねじ ３９ 下側治具摺動体 ４０ クランプピン ４１ 下側治具支持体 ４２ ボルト ４３ 突起部 ４４ 回転ステージ ４５ ＸＹステージ ４６ 平行調整機構 ４７ 調整部 ４８ 移動テーブル ４９ 光学的検出系 ５０ エリアセンサ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接着剤を塗布した二部材を位置合わせし
   た後、該二部材を所定の加圧力で圧接保持して接合する
   接合方法であって、装置の不動側に上下動可能に相対向
   して配設される上下のステージにそれぞれの部材を保持
   し、両部材の位置を測定しながら両部材の垂直，水平，
   回転方向の位置合わせした後、加圧バネを介在させた押
   圧手段により両部材を圧接保持することを特徴とする二
   部材の高精度接合方法。
2. 【請求項２】 前記二部材は所定圧で圧接された状態で
   装置外に取出されて所定時間保持されるものである二部
   材の高精度接合方法。
3. 【請求項３】 二部材の所定の押圧力は、前記加圧バネ
   の初期変化量の設定および両部材の圧接時における加圧
   バネの変位量の設定により任意に調整されるものである
   請求項１の二部材の高精度接合方法。
4. 【請求項４】 接着剤を塗布した二部材を位置合わせし
   た後、該二部材を所定の加圧力で圧接保持して接合する
   接合装置であって、装置の不動側に上下方向（垂直方
   向）に沿って摺動自在に支持される上側ステージおよび
   下側ステージと、該ステージを昇降させる上側ステージ
   昇降シリンダおよび下側ステージ昇降シリンダと、前記
   二部材のそれぞれを吸着保持すると共に前記上側ステー
   ジおよび下側ステージ側に着脱可能に位置決め保持され
   る上側治具本体および下側治具本体と、該下側治具本体
   と下側ステージ間及び／又は上側治具本体と上側ステー
   ジ間に介設され、下側治具本体及び／又は上側治具本体
   を垂直，水平，回転方向に移動可能に保持する位置調整
   機構部と、前記上側治具本体と上側ステージ側間又は下
   側治具本体と下側ステージ側間に介設され、前記上側治
   具本体又は下側治具本体を前記二部材の圧接方向に押圧
   すべく付勢される加圧バネと、前記二部材の位置ズレを
   検出する検出測定装置と、該検出測定装置の検出信号に
   より前記位置調整機構部を自動制御する制御手段を設け
   ることを特徴とする二部材の高精度接合装置。
5. 【請求項５】 前記上側治具本体および下側治具本体に
   は真空源に連通する真空吸着通路が内設されてなる請求
   項４の二部材の高精度接合装置。
6. 【請求項６】 前記位置調整機構部が両部材の垂直方向
   の位置調整をする平行調整機構と、水平方向の位置調整
   するＸＹステージと、回転方向の位置調整をする回転ス
   テージからなる請求項４の二部材の高精度接合装置。
7. 【請求項７】 前記加圧バネは初期変化量が調整自在に
   支持されると共に、両部材の圧接時に所望の加圧力を発
   生するバネ常数を有するものからなる請求項４の二部材
   の高精度接合装置。
8. 【請求項８】 前記加圧バネは前記両部材の重心位置を
   中心にした同一円周上に複数個等間隔に配設されるもの
   である請求項４の二部材の高精度接合装置。
9. 【請求項９】 前記上側ステージおよび下側ステージの
   下死点および上死点には装置の不動側に取り付けられた
   ストッパが調整可能に固定されてなる請求項４の二部材
   の高精度接合装置。
10. 【請求項１０】 上側ステージと装置の不動側間には前
    記上側ステージの自重を支えるバネ部材が介設されてな
    る請求項４の二部材の高精度接合装置。