CN1087223C - 用于胶合两个基片的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

将两个基片(3，6)胶合成一个基片圆盘(23)用的方法，按此方法将一种胶合剂涂敷在一个第一基片(3，6)的一个待胶合的面上，并将一个第二基片(6，3)以它的待胶合的面放置在第一基片(3，6)上，可实现基片特别良好的、均一的和快速的胶合，没有空气夹杂物，而且只用简单的装置，为此将基片(3，6)围绕其中轴线加以旋转以达到离心甩出胶合剂的目的。还涉及到为实施本方法所用的一些装置。

Description

用于胶合两个基片的方法和装置
本发明涉及用于将两个基片胶合成一个基片圆盘的一种方法和一种装置，按此方法，在第一基片的一个待胶合的面上涂敷一种胶合剂，将第二个基片以它的待胶合的面放置在第一个基片上，并且按此方法，将两个基片围绕其中轴线加以旋转以达到胶合剂离心甩出的目的。
上述这类方法和装置均已在DE-A-40 41 199、Derwent-Abstrct 94-246139/30以及EP0 744 739 A1中公开过，为了例如生产所谓的数字式影碟(亦简称DVD)。数字式影碟由两个基片或分基片组成，在这两个基片的各自一个表面上存储着数字视频图象信息，两个基片以它们没有信息的一面彼此胶合起来。为了将两个基片接合成为一个基片圆盘，例如一个数字式影碟，需要一些很精准地工作的装置，这是因为两个基片不仅要位置非常准确地叠置在一起，而且在整个盘面上的胶合过程必须是均匀的，没有空气夹杂或胶合剂层厚度不一的现象，以便获得完善的基本圆盘。此外，用来胶合两个基片的传统装置从结构上说是很不合算的，而且要占据一个很大的场地。
US-A-4 990 208中公开过一种方法和一种装置，用以生产由两个基片组成的光学存储媒体，按该方法和装置，在利用UV-照射进行的硬化过一在基片上放置一块石英玻璃板，以达到施加一个压力的目的。在生产光学存储媒体时的一种硬化过程也在US-A-5 779885中公开过。根据该方法，在硬化过程中，光学存储媒体处在两个通过紫外线照射的板之间。从日本专利文摘(Patent Abstracts of Japam)Vol.018，NO.502(M-1676)，20.September 1994及JP 06 1708 55A(RICOH CO LTD)，21.Juni 1994，获悉一种采用紫外线照射来使一种塑料模硬化的装置，在该装置上为了降温从一侧输入氮气，并经过一个中心孔向上排出。
Patent Abstracts of Japan Vol.012，No.267(M-722)，7月26日，1988以及JP 63 049424A(SONY CORP)，3月2日，1988和JP63 049 424A(SONY)3月2日1988介绍一种方法，按照该方法，待彼此胶合的基片依90°彼此错开的直线加以弯曲，这样首先只在一个确定的位置在两个基片之间出现一个接触点。
本发明的任务是提供，用以胶合两个基片的一种方法和一种装置，本方法或本装置能够将两个基片可靠而均匀地胶合成为优质的基片圆盘，废品率极低，而且装置的结构简单，生产效率高。
所提出的任务是通过开头述及的方法按本发明加以解决的，依此法，基片的至少一个待胶合的面，最好是那个要涂敷真正胶合剂的基片的待胶合的面，施加有一预涂层。这样，就可显著改善主胶合剂或主漆所需的滑动能力，从而使得在整个面上的胶合剂分布不仅较快速，而且也较均匀。预涂层可以使得在待胶合的基片之间的胶合剂简单地很均匀地分布在整个待胶合面上，而且可以避免出现夹杂物如气泡等。因此，两个基片可在整个基片面上彼此牢固地粘结在一起，而且特别是所形成的基片圆盘在整个面上具有均一的厚度。
胶合剂最好是一种所谓的紫外线塑料漆，这种漆通过紫外光照射便可迅速硬化，而且在两个基片之间可达到良好的胶粘效果。最好将胶合剂呈粘接环似地涂敷在一个基片的一个待胶合的面上，胶合剂然后通过离心旋转过程而分布在整个基片面上。
在将第二个基片放好在第一个基片上之后，最好在第二个基片上施加一个可调节的准确的压力，该压力可改善两个基片之间的胶合剂的均匀分布。在这种情况下，最好经过一个具有精密驱动装置的单臂取放器以精细的动作将上面的待放置的基片准确同心地放置在第一个基片上，并施加适当的压力。
按本发明，所提出的任务也是通过采取下述措施加以解决的：至少两个基片中的一个在放置到另一个基片上时，其边缘部位要从另一个基片加以弯折开。也就是为了弯曲两个基片中的至少一个，一个内夹紧器和一个外夹紧器彼此相对移动。从而可以将胶合剂层或胶合剂中的气泡或其它夹杂物更可靠地加以驱除。由于通过被放置的基片的弯折，所以该基片首先以它的中心部位放置好，然后才以完全释放的形式所谓由里向外地滚压过去，涂成环形的胶合剂于是被由里朝外地压向基片边缘，并加以滚压，从而还可驱除气泡和空气夹杂物。
本发明的另一项方案已胶合的基片的边缘在经过胶合剂的离心旋转甩出之后加以净化。由于净化过程之故，还可附带地使基片圆盘边缘获得可靠的密封，这对于成品质量的提高是很有帮助的。为了基片圆盘边缘的净化处理，最好配置一个胶合剂吸尽装置，该装置有弹性地压紧在基片圆盘边缘上。为了提高生产效率，基片边缘的净化处理须在胶合剂离心旋转甩出之后立即进行，不需要为边缘净化处理附带地做基片圆盘的位置调整，或者说不需要一个固有的净化处理站。
胶合好的基片圆盘最好放在一个胶合剂干燥器中进行干燥，在使用UV-漆(紫外线漆)时，则放在UV-干燥器中进行干燥，这样可以大大缩短生产过程。这样一种胶合剂干燥器例如可以按照某种装置来设计，如在尚未发表的归属于本申请者的DE-A-197 21 689中所介绍的那一种装置，这种装置为了避免重复起见已当作本申请的一项内容。基片圆盘这时处于旋转运动中被引导从UV-灯下通过。
所提出的任务的一项解决措施在下述条件下是特别有利的：在干燥过程中，在基片圆盘上放置一块石英板或玻璃板，该板在干燥过程中以自身的重量压在基片圆盘上，并保持后者平坦。于此，在干燥过程结束之后，由于它原来在干燥过程中受热之故，将它放置到一个基片圆盘上之前最好须加以冷却。根据一个实施例，石英板或玻璃板的冷却是用电离的空气实现的，于此，玻璃板是利用一个交换系统在每个冷却过程和放入过程之间被移到基片圆盘之上。在一种氮气氛围中进行干燥也是有利的，这对于基片圆盘较快速和彻底的干燥是有帮助的。
在胶合过程和干燥过程结束之后，将基片圆盘送至检查站，例如用一种扫描器检查其缺陷，再根据所得的测量结果，作为正品放过或者作为废品抛弃。
本发明提出的方法用一种数据处理程序加以控制和/或加以目视监督，这种数据处理程序例如可在个人用计算机中进行。
所提出的任务此外是通过采用开头述及的那种装置来加以解决的，该装置具有一个预涂层装置或预弥散器装置，它沿着制造工艺流程方向配置在胶合站之前或者说胶合剂涂敷装置之前。借助该预涂层装置，基片的至少一个待胶合的面，最好是另一个基片将放置在其上的那个面，具有预涂的漆，它能改善胶合剂或主漆的滑动性能，从而在离心旋转甩出过程中导致主漆的更均匀更快速的分布。利用适合的特别配有精密驱动机构的基片搬运器(取放器)，将一个基片准确同心地定位在另一个基片上，特别是还可以在被放置的基片上从而在涂敷在两个基片之间的胶合剂上施加一个可较准确地调节的压力，该压力可以改善在胶合过程中胶合剂的分布和提高分布的速度。用前面所介绍的本发明提出的方法取得的优点也是通过本发明提供的装置来体现的，就是将胶合剂快速、可靠和均匀地分布在基片待胶合的面上，没有夹杂物例如空气夹杂物留在两个基片之间，这些夹杂物会导致基片圆盘厚度不均，从而导致基本圆盘质量差或者高废品率。
根据本发明提出的另一个解决任务的设想是配置一个弯曲装置，用来弯曲至少一个待胶合的基片，使其边缘部位离开另一个基片而翘起于此，使用一个夹紧在待弯曲的基片的内区的内夹紧器和一个夹紧在待弯曲的基片的外区的外夹紧器，它们可以沿着基片的轴向彼此相对地对向移动。采用这种办法，可以更好地避免气泡或其它夹杂物残留在胶合层中，这是因为两个待胶合的基片首先从里逐渐向外地贴合，从而在上述滚压过程中将气泡或空气夹杂物向外挤压并加以驱除。特别是两个夹紧器可以实现下一个或上一个基片相对于另一个基片的弯曲。为了实现内夹头和/或外夹头的夹紧，最好配置吸头或吸头组，这些吸头大致对于外夹头也可以分布和安置在基片的整个周边上。
本发明的另一结构形式在于一种装置，在该装置上配置了一个净化装置，用来净化基片圆盘的边缘。净化过程同时也实现了基片圆盘边缘的密封，因而改进了所生产出来的产品的质量。净化装置最好配有一个胶合剂吸除装置，该装置按照本发明的另一个结构形式可以有弹性地压紧在基片圆盘边缘上。在此情况下，净化装置最好就是胶合剂离心旋转甩出装置的一个组成部分，这样就不必为了净化过程而将基片圆盘送往一个相应的站，而是在离心旋转甩出过程结束之后在基片圆盘为此所规定的位置上在其边缘实施净化处理。
胶合剂离心旋转甩出装置或者基片圆盘边缘净化装置最好在后面配置一个干燥站，该干燥站在使用以紫外光进行干燥和硬化的胶合剂或漆的情况下，是一种紫外线干燥器。
为了提高所胶合的基片圆盘的质量及其生产率，最好为干燥站配置一个石英板或玻璃板放置装置。这样，利用一种推移系统或交换系统便可将石英板或玻璃板在基片圆盘区域和冷却区域之间来回推移。
干燥站最好配有UV-灯，于此，对灯的照射的反射面最好规定在基片边缘部位上。这样，在基片圆盘的边缘部位和棱边部位上，胶合剂的干燥和硬化也可以快速而可靠地实现。根据本发明提出的装置的另一种结构形式，干燥站与一个检验站相连。在检验站，根据检查过程中所获得的检测结果，制成品基片圆盘作为正品放过，或者作为废品抛弃。
本发明提出的装置在成本上是很合算的，由于其结构紧凑，所以制造尺寸小，尤其是配有带门窗的防护室，在此防护室中，通过一个安置的所谓流通箱，也就是通过一种相应的尽可能薄的层流，而为基片圆盘的制作创造一个类似清洁室的环境。本发明提出的装置既可作为单机投入使用，也可以组成一条生产线投入使用。
联系到本发明，对基片圆盘不仅应理解为数字式影碟，而且应广义地理解为这样的圆盘，即它们是通过胶合至少两个分基片构成的。
下面将参照附图，包括一些优选的实施例，对本发明做更详细的说明。附图表示：
图1本发明提出的装置的示意上视图；
图2弯曲装置的一种结构形式的示意图。
按图1中所示的本发明装置的实施例，工艺流程从右向左分成几个工艺步骤。在第一给料站1，在给料盘2上准备好第一基片3。与之相应地，在第二给料站4，在第二给料盘5上准备好第二基片6，第二基片将以它的没有信息的面同第一基片3的相应的面胶合起来。利用一个悬置搬运器7将第一基片3从给料站1取出，旋转180°，使待胶合的未存储信息的一边朝上，并将之放在一个入口圆回转工作台上的预定位置上。一个给料搬运器9将第二基片6运送过来，使待胶合的面朝下，即不旋转基片6，将之送到入口圆形回转工作台8的相应部位上。入口圆形回转工作台8具有一种特定的分配方式即一种二位置分配方式，借此，两个待胶合的基片3和6在停电后会自己避免混淆。
圆形回转工作台8为胶合站10准备好第一和第二基片3和6，该胶合站具有：两个胶合剂离心旋转甩出装置或作业罐11和12及其各自的一个胶合剂涂敷装置和各自的一个分配器13，14，各一个基片圆盘边缘净化装置15和16，以及一个预涂层装置或预分配单元17，和相应的搬运器18和19。
胶合站10上的工艺流程如下：首先将处于入口回转工作台8上的第一基片3，其待胶合的面朝上而且胶合时作为下基片，由搬运器19从确定的回转工作台位置上送到预涂层装置17的一个工作台20上，并在该处由一个涂层装置21加以预涂层，以便为本来的胶合剂或主漆在下一个还要加以说明的工艺步骤中提供一最佳可滑动性。经过预涂层的第一基片3然后再被放回到入口圆形回转工作台8。
利用具有精密驱动机构的单臂搬运器18将第一基片3从入口圆形回转工作台8送到两个胶合剂离心旋转装置11及12。在下一个工艺步骤中，分别利用胶合剂涂敷装置及主分配单元13、14将一种胶合剂例如一种UV-塑料漆粗略地呈环形地涂敷上去。然后将第二基片即上基片6以同样方式从入口圆形回转工作台8取出，并准确同心地放置在第一基片即下基片3上。胶合剂离心旋转甩出装置11、12的圆盘被启动旋转，使基片3和6之间的胶合剂被离心甩出。
如在下面还将根据图2单独加以详细说明的，上基片或下基片3或6可以稍微加以弯曲，这样便可易于驱动在涂敷胶合剂或呈环形涂敷胶合剂时出现在其中的气泡或空气夹杂物，从而附带地改善和加速剂合剂的均匀分布。经过单臂搬运器18的精密驱动机构，不仅可以精确控制放置第二基片即上基片6的速度，而且可以精确控制将该基片6放置在呈环形的胶合剂上所施加的准确压力，以及精确控制释放被弯曲的基片的基片边缘所用的延迟。
在离心旋转甩出之后，即可启动基片圆盘边缘净化处理装置15或16同时按照图中所示的结构形式，在该装置上将一个胶合剂吸尽装置被弹性地压紧在被胶合好的基片圆盘的边缘上。通过如此实现的边缘净化处理，同时取得了基片圆盘边缘的一种附加封紧，从而改善了产品质量。
随后利用单臂搬运器24将胶合完丝的基片圆盘23从胶合站10取出，并将其放到干燥站26的另一回转工作台25上，在这里，基本圆盘23被有节奏导入到UV-干燥器27。下方，用VU-灯加以照射，从而得以干燥。UV-干燥器27最好将二至四个HPA-灯(高压空气灯)，装备在一个或两个站上。
此外，干燥站26还有一个玻璃板搬运器28，，形式为一个推移装置或交换装置，用来将石英板或玻璃板29放置在待干燥的基片圆盘23上，并以它们的自重压在基片圆盘23上。在将基片圆盘23取走之后，利用玻璃板搬运器28将玻璃板29置于电离空气之下进行冷却，以便随后可以将之再放到另外的基片圆盘23上。
利用一个三臂搬运器30将干燥好的基片圆盘23从干燥站26的回转工作台25送到一个接收站31，一个检测站34位于其中，检测站将制成的基片圆盘23置后质量监控之下，并根据监控结果所得的检测值来如此控制三臂搬运器30，即使得该搬运器能将合格的正品基片圆盘23放置到另一个回转工作台35上，而将不合格的基片圆盘23投到一个废品螺杆36上。
本发明提出的装置由于结构紧凑，所以尺寸小，长2900mm，宽1250mm，高1900mm这就使得该装置可以灵活使用，在最小的场地上既可以作为单机，也可以在一生产线上作为配套的机器使用。
图2表示一种弯曲装置40的一个实施形式的示意局部横断面图，该装置用来弯曲待胶合的基片中的一个或两个待胶合的基片，即将它的边缘部位加以弯曲而离当时的另一个基片。弯曲装置40有一个内夹紧器41和一个外夹紧器42，这两个夹紧器利用一个液压缸43可以彼此相对运动。内夹紧器41有吸头48，这些吸头经过相应的负压接头44而与一负压源相连，并夹住基片3或6，以便利用一升降缸45来输送该基片。
外夹紧器42有多个在其周边分布的吸头46，这些吸头用于弯曲基片3或6而夹紧在基片的外边缘部位上。当外夹紧器42借助液压缸43相对于内夹紧器41被提升时，弯曲过程即开始。
前面已根据几个优选的实施例对本发明做了说明。对专家说当然还可以做出许多的扩展和变化，但不会因此离开本发明的构思。前面已结合数字式影碟的制作对本发明提出的装置做了介绍。本发明的各原理当然也可以用到生产其它产品所用的方法和装置上去，即用以将两个基片彼此胶合起来的方法和装置。

Claims (28)

1.用来将两个基片(3，6)胶合成一个基片圆盘(23)的方法，依此方法将一种胶合剂涂敷在一个第一基片(3)的一个待胶合的面上，并且将一个第二基片(6)以它的待胶合的面放置在第一基片上，而且依此方法使两个基片(3，6)围绕其中轴线旋转以达到甩出胶合剂的目的，其特征在于：第一基片(3)的待胶合的面在涂敷胶合剂之前先施加预涂层。
2.如权利要求1中所述的方法，其特征在于：胶合剂是一种紫外线塑料漆。
3.如权利要求1中所述的方法，其特征在于：胶合剂按一种胶合剂环的形式涂敷在第一基片(3)的待胶合的面上。
4.如权利要求的1中所述的方法，其特征在于：在将第二基片(6)放置在胶合剂上之后，在该基片上施加一个可调节的压力。
5.如权利要求的1中所述的方法，其特征在于：基片(3，6)中的至少一个在放置到另一个基片(6，3)上去时加以弯曲，使其边缘部位与另一个基片(6，3)相离开。
6.如权利要求的1中所述的方法，其特征在于：在干燥过程中将一块石英板或玻璃板(29)放在基片圆盘(23)上。
7.如权利要求6中所述的方法，其特征在于：石英板或玻璃板(29)是进行冷却的。
8.如权利要求6或7中所述的方法，其特征在于：干燥是在一种氮气氛围中进行的。
9.如权利要求1-7的任一项中所述的方法，其特征在于；在离心甩出胶合剂之后，胶合好的基片圆盘(23)的边缘加以净化处理。
10.如权利要求9中所述的方法，其特征在于：边缘的净化处理是在站(10)中进行的，在该站中实施基片(3，6)的胶合。
11.如权利要求9或10中所述的方法，其特征在于：一个胶合剂吸尽装置有弹性地夹紧在胶合好的基片圆盘(23)的边缘上。
12.如以上权利要求的任一项中所述的方法，其特征在于：胶合好的和干燥好的基片圆盘(23)加以针对缺陷的检测。
13.如以上权利要求的任一项中所述的方法，其特征在于：本方法是用一个数据处理程序加以控制和/或目视监控的。
14.将两个基片(3，6)胶合成一个基片圆盘(23)用的装置，配有至少一个胶合站(10)、至少一个胶合剂涂敷装置(13，14)和至少一个胶合剂离心甩出装置(11，12)，其特征在于有一个预涂层装置(17)。
15.如权利要求14中所述的装置，其特征在于：具有一个压力装置，在胶合过程中该压力装置在至少一个基片(圆盘)(3，6)上施加一个可调节的压力。
16.如权利要求14或15中所述的装置，其特征在于：至少一个弯曲装置(40)，用来弯曲待胶合的基片(3，6)中的至少一个使其边缘与另一个基片(6，3)相离。
17.如权利要求16中所述的装置，其特征在于：弯曲装置(40)有一个夹紧在待弯曲基片(3，6)的内区上的内夹紧器(41)和一个夹紧在待弯曲基片(3，6)的外区上的外夹紧器(42)。
18.如权利要求17中所述的装置，其特征在于：内夹紧器(41)和/或外夹紧器(42)可以沿着基片(3，6)的轴向彼此对向地移动。
19.如权利要求17或18中的所述的装置，其特征在于：内夹紧器(41)和/或外夹紧器(42)都具有吸头(48或46)。
20.如权利要求14中所述的装置，其特征在于：配置有一个带有一石英板或玻璃板放置装置(28)的干燥站(26)。
21.如权利要求20中所述的装置，其特征在于：干燥站(26)具有一个石英板或玻璃板冷却装置。
22.如权利要求21中所述的装置，其特征在于：冷却剂是电离的空气。
23.如权利要求20或21中所述的装置，其特征在于：干燥站(26)具有紫外灯；在基片边缘的区域中为紫外灯照射设定了一些反射面。
24.如权利要求20中所述的装置，其特征在于：在干燥站(26)之后设置了一个检测站(34)。
25.如权利要求14中的所述的装置，其特征在于：有一个基片圆盘边缘净化处理装置(15，16)。
26.如权利要求25中所述的装置，其特征在于：基片圆盘边缘净化处理装置(15，16)具有一个胶合剂吸尽装置。
27.如权利要求25或26中所述的装置，其特征在于：基片圆盘边缘净化处理装置(15，16)可以有弹性地夹紧在基片圆盘边缘上。
28.如权利要求25中所述的装置，其特征在于：基片圆盘边缘净化处理装置(15，16)是胶合剂离心甩出装置(11，12)的组成部分。
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